(57)【要約】【課題】  電極の位置ずれが非常に小さい有機ＴＦＴを短時間で容易に形成する。【解決手段】  前記絶縁基板の上に第１の導電層を形成する第１の工程と、ゲート絶縁膜を形成する第２の工程と、前記ゲート絶縁膜の上に感光性シランカップリング剤でなる単分子膜を形成する第３の工程と、前記単分子膜のうちの、あらかじめ定められた領域のみを感光させる第４の工程と、前記単分子膜のうちの、前記第４の工程で感光させた領域の上に第２の導電層を形成する第５の工程と、前記第５の工程の後、または前記第１の工程と前記第２の工程との間のいずれかで行う、有機半導体でなる半導体層を形成する第６の工程とを有し、前記第５の工程は、溶液状の導電性材料を用いて前記第２の導電層を形成し、前記第３の工程は、前記感光性シランカップリング剤と有機酸とを、有機溶媒に溶かした溶液を用いて前記単分子膜を形成する半導体装置の製造方法。【選択図】        図２（ｄ）
2010157532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の上にＭＩＳＦＥＴを形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ＭＩＳＦＥＴを形成する工程は、前記絶縁基板の上に第１の導電層を形成する第１の工程と、
前記第１の導電層を覆うか、または前記第１の導電層と交差するゲート絶縁膜を形成する第２の工程と、
前記ゲート絶縁膜の上に感光性のシランカップリング剤でなる単分子膜を形成する第３の工程と、
前記単分子膜の前記第１の導電層とは重ならない領域のうちの、あらかじめ定められた領域のみを感光させる第４の工程と、
前記単分子膜のうちの、前記第４の工程で感光させた領域の上に第２の導電層を形成する第５の工程と、
前記第５の工程の後、または前記第１の工程と前記第２の工程との間のいずれかで行う、有機半導体でなる半導体層を形成する第６の工程とを有し、
前記第５の工程は、溶液状の導電性材料を用いて前記第２の導電層を形成し、
前記第３の工程は、下記構造式１で表され、かつ、感光させることで下記構造式１におけるＡの末端のうちの、メチレン基（−ＣＨ２−）と結合しているほうとは反対側の末端が疎水基から親水基に変化する前記シランカップリング剤と、有機酸とを、有機溶媒に溶かした溶液を用いて前記単分子膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【化１】
2010157532.tif 000009
【請求項２】
前記第６の工程は、前記第５の工程の後で行い、
前記第１の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのゲート電極を形成し、
前記第５の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのソース電極およびドレイン電極を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第６の工程は、前記第１の工程と前記第２の工程との間で行い、
前記第１の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのソース電極およびドレイン電極を形成し、
前記第５の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのゲート電極を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第３の工程で形成された前記単分子膜は、前記第２の導電層を形成する面の水の接触角が９０度以上であり、かつ、感光させることで当該面の水の接触角が４０度以下に変化することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第４の工程と前記第５の工程との間に、有機アルカリ水溶液を用いて前記単分子膜の前記第２の導電層を形成する面に表面処理を行う第７の工程を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁基板は透光性を有する基板を用い、
前記第１の導電層は、遮光性を有する導電体で形成し、
前記絶縁層は、透光性を有する絶縁体で形成し、
前記第４の工程は、前記絶縁基板の、前記第１の導電層、前記絶縁層、および前記単分子膜が形成されている面とは反対側の面から前記単分子膜に光を照射して行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第５の工程は、インクジェット法、マイクロディスペンス法、キャスト法、ディッピング法、および転写法のうちのいずれかの方法を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の工程、前記第２の工程、前記第３の工程、および前記５の工程は、それぞれ、印刷法を用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁基板は、樹脂でなる基板を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁基板は、ケイ素化合物でなる基板を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁基板は、有機化合物でなる基板を用いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載された半導体装置の製造方法により製造されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
絶縁基板の上に設けられた複数のＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置であって、
前記ＭＩＳＦＥＴは、前記絶縁基板の上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極の全体を覆うか、または前記ゲート電極と交差するゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に設けられた単分子膜と、
前記単分子膜の上に設けられたソース電極、ドレイン電極、および有機半導体層とを有し、
前記単分子膜を構成する分子は、それぞれ、前記絶縁層との界面側の端部に、メチレン基（−ＣＨ２−）と結合しているケイ素原子を有し、かつ、
前記単分子膜は、前記ケイ素原子に一価の原子または基が結合している第１の分子と、前記ケイ素原子に前記一価の原子または基が結合していない第２の分子とを有し、
前記第２の分子の数が、前記第１の分子の数よりも多いことを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
前記単分子膜は、前記ソース電極または前記ドレイン電極と重なる第１の領域と、重ならない第２の領域とを有し、
前記単分子膜を構成する分子のうちの、前記第１の領域にある分子と、前記第２の領域にある分子とは、前記絶縁層に近いほうとは反対側の末端の基が異なることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
絶縁基板の上に設けられた複数のＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置であって、
前記ＭＩＳＦＥＴは、前記絶縁基板の上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の全体を覆うか、または前記ソース電極および前記ドレイン電極と交差する有機半導体層と、
前記有機半導体層の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に設けられた単分子膜と、
前記単分子膜の上に設けられたゲート電極とを有し、
前記単分子膜を構成する分子は、それぞれ、前記絶縁層との界面側の端部に、メチレン基（−ＣＨ２−）と結合しているケイ素原子を有し、かつ、
前記単分子膜は、前記ケイ素原子に一価の原子または基が結合している第１の分子と、前記ケイ素原子に前記一価の原子または基が結合していない第２の分子とを有し、
前記第２の分子の数が、前記第１の分子の数よりも多いことを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
前記単分子膜は、前記ゲート電極と重なる第１の領域と、重ならない第２の領域とを有し、
前記単分子膜を構成する分子のうちの、前記第１の領域にある分子と、前記第２の領域にある分子とは、前記絶縁層に近いほうとは反対側の末端の基が異なることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記単分子膜は、前記第１の分子と前記第２の分子との比が、およそ２：８であることを特徴とする請求項１３または請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記単分子膜は、前記ケイ素原子と結合している前記一価の原子または基の総数が、前記単分子膜に含まれる分子の数よりも少ないことを特徴とする請求項１３または請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記第１の分子は、前記ケイ素原子に、メトキシ基（−ＯＣＨ３）が結合していることを特徴とする請求項１３または請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記絶縁基板の前記ゲート電極が形成された面を見たときに、前記ゲート電極と前記ソース電極との間隙または重なり量、および前記ゲート電極と前記ソース電極との間隙または重なり量が、それぞれ、１μｍ以下であることを特徴とする請求項１３または請求項１５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、特に、半導体層を有機半導体で形成する半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置には、たとえば、ガラス基板などの絶縁基板の表面にＭＩＳＦＥＴなどの半導体素子や配線を形成したものがある。このように、絶縁基板の表面に形成されるＭＩＳＦＥＴは、電極や半導体層が薄膜で形成されており、一般に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と呼ばれている。
【０００３】
ＴＦＴには、低消費電力、省スペースといった利点があり、近年、たとえば、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡなどの携帯型電子機器に用いる液晶ディスプレイのアクティブ素子（スイッチング素子とよぶこともある）として使用されている。
【０００４】
また、近年は、たとえば、従来はシリコンウェハを用いて製造していた半導体装置を、絶縁基板の表面にＴＦＴや配線などを形成したものに置き換えることも検討されている。そのような例としては、たとえば、液晶表示装置を駆動させるための駆動回路（ドライバ回路）があり、近年、液晶表示パネルにＴＦＴを有するドライバ回路を内蔵させることが検討されている。
【０００５】
ところで、上記の半導体装置におけるＴＦＴの半導体層は、通常、結晶質シリコンや非晶質シリコンを代表とする無機半導体材料で形成している。これは、従来の半導体装置の製造工程や製造技術を用いることができるからである。しかしながら、半導体製造工程を用いる場合、半導体膜を形成するときの処理温度が３５０℃以上になるので、使用できる絶縁基板には制約がある。特に、プラスチックに代表されるフレキシブルな基板は、耐熱温度が３５０℃以下のものが多く、通常の半導体製造工程を用いて無機半導体層を有するＴＦＴを形成するのは困難である。
【０００６】
このような問題を解決するために、近年、有機半導体材料を用いたＴＦＴ（以下、有機ＴＦＴという）の研究開発が進められている。有機ＴＦＴに用いる有機半導体膜は、シリコン膜などの無機半導体膜と比べて低温（たとえば、約１２０℃）で形成することが可能である。そのため、プラスチックなどの耐熱性の低い絶縁基板への形成も可能になり、従来のものには無いフレキシブルな半導体装置、あるいはそれらを用いた全く新しいタイプの電子機器の実現の可能性が高まる。
【０００７】
有機ＴＦＴの有機半導体膜の形成方法は、有機半導体材料の種類によってさまざまであり、インクジェット方式などの印刷法、回転塗布法、スプレー法、転写法、蒸着法、ディッピング法、キャスト法などの中から最適な方法が用いられている。たとえば、ペンタセン誘導体等の低分子化合物は、蒸着法などで成膜するのが一般的であり、ポリチオフェン誘導体等の高分子化合物は、溶液から成膜するのが一般的である。
【０００８】
また、有機ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法では、たとえば、毛細管現象を利用して有機半導体膜を形成し、有機半導体材料を使用量を抑える方法なども提案されている（たとえば、特許文献１を参照。）。
【０００９】
また、有機ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法では、そのほかにも、たとえば、インクジェット方式、マイクロディスペンス方式、転写法などに代表される印刷技術を用いることによって、無駄なく少量の有機半導体材料でＴＦＴの半導体層を形成し、さらなる低コスト化を進める研究開発が行われている。またさらに、有機ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法では、有機半導体層に限らず、電極や配線も印刷法で形成する研究開発が始められている。
【００１０】
しかしながら、現在の通常の印刷技術では、位置合わせ精度が２０μｍ程度であり、最新の技術を用いても数μｍ程度である。そのため、現状では、印刷技術を用いて微細なＴＦＴを形成することが困難である。微細なＴＦＴの場合、特に、ゲート電極とソース／ドレイン電極との位置ずれが生じると、たとえば、寄生容量が増えたり、複数のＴＦＴを同時に形成したときに個々のＴＦＴの性能にばらつきが生じたりするという問題が顕著になる。このような位置ずれは、たとえば、インクジェット法の場合、ノズルから噴出した材料が基板まで飛翔する際に起こるといわれている。また、このような位置ずれは、たとえば、転写法の場合、転写ロールから基板へ材料を転写する際に起こるといわれている。
【００１１】
そのため、現在、有機半導体膜の形成、配線の形成などは印刷技術を利用し、絶縁膜の形成やコンタクトホールの形成などは従来の半導体装置の製造技術、電極の形成は印刷もしくは従来の半導体装置の製造技術を用いている。この場合、両方式の組み合わせであるため、フォトリソグラフィ関連装置、印刷装置、成膜装置、エッチング装置等作製装置が多岐にわたることや、コンタクトホールの形成工程、電極の形成工程などにフォトマスクが必要となるために製造コストが増大してしまう。
【００１２】
この対策として、フォトマスクを必要としない位置ずれの無い方法も検討され始めており、たとえば、感光性組成物を用い、ソース／ドレイン電極をマスクとする裏面からのフォトリソグラフィによって、位置ずれの無いゲート電極の形成を行う方法が提案されている（たとえば、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開２００４−８００２６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５８１３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献２に記載されたようなＴＦＴの形成方法は、ゲート電極とソース／ドレイン電極との位置ずれが無く、微細な有機ＴＦＴの形成方法に適していると言える。
【００１４】
しかしながら、この形成方法は、感光性組成物に対するフォトリソグラフィ工程が含まれるため、感光性組成物の塗布、加熱、露光、現像といった工程が含まれるため時間がかかり、かつ、それぞれの工程で使用する装置なども必要であるため、製造コストが増大するという問題がある。
【００１５】
また、通常の半導体工程で使われる感光性組成物のフォトリソグラフィ工程を用いると、たとえば、フレキシブル基板などの特殊な絶縁基板は使用できない可能性がある。またさらに、絶縁基板としてプラスチックなどの有機系基板を使用すると、たとえば、当該絶縁基板が感光性組成物の溶剤に溶解してしまうという問題もある。
【００１６】
このような問題に対し、近年、感光性組成物として、感光性自己組織化膜（以下、感光性ＳＡＭ）を用いる方法も検討されている。感光性ＳＡＭは、未露光の感光していない部分は撥水性であり、感光した部分が親水性になるという特長を持つ。そのため、この特長を用いて、親水部に導電性材料を選択的に印刷して電極や配線を形成することができれば、現像処理を省略でき、その分、形成時間の短縮、製造コストの低減が可能になる。
【００１７】
感光性ＳＡＭとしては、これまでに、たとえば、パーフルオロアルキル基を有するシランカップリング剤、レジストに代表される感光性組成物の感光基を有するシランカップリング剤などが報告されている。
【００１８】
パーフルオロアルキル基を有する感光性ＳＡＭは、親水性を発現させるために、たとえば、２００ｎｍ程度の短波長の光を用いて主鎖を切断する反応を用いている。しかしながら、通常のフレキシブル基板は、３００ｎｍ以下の光は透過しないために、フレキシブル基板を用いた裏面露光では反応しない。これに対し、レジスト感光基を有する感光性ＳＡＭは、感光基を変えることによって露光波長を調整できるため、フレキシブル基板を透過する光で反応できうるものもある。
【００１９】
しかしながら、従来の感光性ＳＡＭの成膜は、たとえば、トルエンなどの有機溶媒に感光性ＳＡＭを溶かした溶液に所望の絶縁基板を浸し、１００℃以上の温度で１時間程度過熱することによって行っていた。そのため、絶縁基板としてプラスチック基板などを使用すると、基板が変形してしまう問題が懸念される。またさらに、感光性ＳＡＭの成膜だけで１時間程度必要になるため、ＴＦＴ素子の形成に要する時間が膨大になるという問題が生じる。
【００２０】
本発明の目的は、電極の位置ずれが非常に小さい有機ＴＦＴを短時間で容易に形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、有機ＴＦＴの特性の劣化や、複数の有機ＴＦＴ間の特性のばらつきを低減することが可能な半導体装置を提供することにある。
【００２２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概略を説明すれば、以下の通りである。
【００２４】
（１）絶縁基板の上にＭＩＳＦＥＴを形成する工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記ＭＩＳＦＥＴを形成する工程は、前記絶縁基板の上に第１の導電層を形成する第１の工程と、前記第１の導電層を覆うか、または前記第１の導電層と交差するゲート絶縁膜を形成する第２の工程と、前記ゲート絶縁膜の上に感光性のシランカップリング剤でなる単分子膜を形成する第３の工程と、前記単分子膜の前記第１の導電層とは重ならない領域のうちの、あらかじめ定められた領域のみを感光させる第４の工程と、前記単分子膜のうちの、前記第４の工程で感光させた領域の上に第２の導電層を形成する第５の工程と、前記第５の工程の後、または前記第１の工程と前記第２の工程との間のいずれかで行う、有機半導体でなる半導体層を形成する第６の工程とを有し、前記第５の工程は、溶液状の導電性材料を用いて前記第２の導電層を形成し、前記第３の工程は、下記構造式１で表され、かつ、感光させることで下記構造式１におけるＡの末端のうちの、メチレン基（−ＣＨ２−）と結合しているほうとは反対側の末端が疎水基から親水基に変化する前記シランカップリング剤と、有機酸とを、有機溶媒に溶かした溶液を用いて前記単分子膜を形成する半導体装置の製造方法。
【００２５】
【化２】
2010157532.tif 000003
【００２６】
（２）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記第６の工程は、前記第５の工程の後で行い、前記第１の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのゲート電極を形成し、前記第５の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのソース電極およびドレイン電極を形成する半導体装置の製造方法。
【００２７】
（３）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記第６の工程は、前記第１の工程と前記第２の工程との間で行い、前記第１の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのソース電極およびドレイン電極を形成し、前記第５の工程は、前記ＭＩＳＦＥＴのゲート電極を形成する半導体装置の製造方法。
【００２８】
（４）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記第３の工程で形成された前記単分子膜は、前記第２の導電層を形成する面の水の接触角が９０度以上であり、かつ、感光させることで当該面の水の接触角が４０度以下に変化する半導体装置の製造方法。
【００２９】
（５）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記第４の工程と前記第５の工程との間に、有機アルカリ水溶液を用いて前記単分子膜の前記第２の導電層を形成する面に表面処理を行う第７の工程を有する半導体装置の製造方法。
【００３０】
（６）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記絶縁基板は透光性を有する基板を用い、前記第１の導電層は、遮光性を有する導電体で形成し、前記絶縁層は、透光性を有する絶縁体で形成し、前記第４の工程は、前記絶縁基板の、前記第１の導電層、前記絶縁層、および前記単分子膜が形成されている面とは反対側の面から前記単分子膜に光を照射して行う半導体装置の製造方法。
【００３１】
（７）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記第５の工程は、インクジェット法、マイクロディスペンス法、キャスト法、ディッピング法、および転写法のうちのいずれかの方法を用いて行う半導体装置の製造方法。
【００３２】
（８）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記第１の工程、前記第２の工程、前記第３の工程、および前記５の工程は、それぞれ、印刷法を用いて行う半導体装置の製造方法。
【００３３】
（９）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記絶縁基板は、樹脂でなる基板を用いる半導体装置の製造方法。
【００３４】
（１０）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記絶縁基板は、ケイ素化合物でなる基板を用いる半導体装置の製造方法。
【００３５】
（１１）前記（１）の半導体装置の製造方法において、前記絶縁基板は、有機化合物でなる基板を用いる半導体装置の製造方法。
【００３６】
（１２）前記（１）乃至（１１）のいずれかの半導体装置の製造方法により製造された半導体装置。
【００３７】
（１３）絶縁基板の上に設けられた複数のＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置であって、前記ＭＩＳＦＥＴは、前記絶縁基板の上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の全体を覆うか、または前記ゲート電極と交差するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に設けられた単分子膜と、前記単分子膜の上に設けられたソース電極、ドレイン電極、および有機半導体層とを有し、前記単分子膜を構成する分子は、それぞれ、前記絶縁層との界面側の端部に、メチレン基（−ＣＨ２−）と結合しているケイ素原子を有し、かつ、前記単分子膜は、前記ケイ素原子に一価の原子または基が結合している第１の分子と、前記ケイ素原子に前記一価の原子または基が結合していない第２の分子とを有し、前記第２の分子の数が、前記第１の分子の数よりも多い半導体装置。
【００３８】
（１４）前記（１３）の半導体装置において、前記単分子膜は、前記ソース電極または前記ドレイン電極と重なる第１の領域と、重ならない第２の領域とを有し、前記単分子膜を構成する分子のうちの、前記第１の領域にある分子と、前記第２の領域にある分子とは、前記絶縁層に近いほうとは反対側の末端の基が異なる半導体装置。
【００３９】
（１５）絶縁基板の上に設けられた複数のＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置であって、前記ＭＩＳＦＥＴは、前記絶縁基板の上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極および前記ドレイン電極の全体を覆うか、または前記ソース電極および前記ドレイン電極と交差する有機半導体層と、前記有機半導体層の上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に設けられた単分子膜と、前記単分子膜の上に設けられたゲート電極とを有し、前記単分子膜を構成する分子は、それぞれ、前記絶縁層との界面側の端部に、メチレン基（−ＣＨ２−）と結合しているケイ素原子を有し、かつ、前記単分子膜は、前記ケイ素原子に一価の原子または基が結合している第１の分子と、前記ケイ素原子に前記一価の原子または基が結合していない第２の分子とを有し、前記第２の分子の数が、前記第１の分子の数よりも多い半導体装置。
【００４０】
（１６）前記（１５）の半導体装置において、前記単分子膜は、前記ゲート電極と重なる第１の領域と、重ならない第２の領域とを有し、前記単分子膜を構成する分子のうちの、前記第１の領域にある分子と、前記第２の領域にある分子とは、前記絶縁層に近いほうとは反対側の末端の基が異なる半導体装置。
【００４１】
（１７）前記（１３）または（１５）の半導体装置において、前記単分子膜は、前記第１の分子と前記第２の分子との比が、およそ２：８である半導体装置。
【００４２】
（１８）前記（１３）または（１５）の半導体装置において、前記単分子膜は、前記ケイ素原子と結合している前記一価の原子または基の総数が、前記単分子膜に含まれる分子の数よりも少ない半導体装置。
【００４３】
（１９）前記（１３）または（１５）の半導体装置において、前記第１の分子は、前記ケイ素原子に、メトキシ基（−ＯＣＨ３）が結合している半導体装置。
【００４４】
（２０）前記（１３）または（１５）の半導体装置において、前記絶縁基板の前記ゲート電極が形成された面を見たときに、前記ゲート電極と前記ソース電極との間隙または重なり量、および前記ゲート電極と前記ソース電極との間隙または重なり量が、それぞれ、１μｍ以下である半導体装置。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、電極の位置ずれが非常に小さい有機ＴＦＴを短時間で容易に形成することができる。
【００４６】
また、本発明の半導体装置によれば、微細な有機ＴＦＴの特性の劣化や、複数の有機ＴＦＴ間の特性のばらつきを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、以下を説明で参照する複数の図面において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００４８】
図１は、本発明による実施例１の半導体装置の製造方法により形成される有機ＴＦＴの概略構成の一例を示す模式平面図および模式断面図である。
なお、図１は、上側に示した図（Ｐ）が有機ＴＦＴの平面構成の一例を示す模式平面図であり、下側に示した（Ｓ）が上側の図（Ｐ）のＬ１−Ｌ１’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【００４９】
実施例１の半導体装置の製造方法は、絶縁基板の上に有機ＴＦＴを形成する工程を有する。このとき、絶縁基板の上に形成される有機ＴＦＴは、たとえば、図１に示すように、絶縁基板１の上に形成されたゲート電極２、ゲート絶縁膜３、自己組織化膜４、ソース電極５、ドレイン電極６、および有機半導体膜７で構成される。
【００５０】
絶縁基板１は、透光性が高い基板であり、たとえば、珪素化合物または有機化合物でなる。
【００５１】
ゲート電極２は、遮光性が高い導電膜であり、たとえば、金属、導電性金属酸化物、または導電性高分子でなる。また、ゲート電極２は、配線８０１と接続している。
【００５２】
ゲート絶縁膜３は、透光性が高い絶縁膜であり、たとえば、絶縁性有機高分子類または絶縁性無機化合物でなる。
【００５３】
自己組織化膜４は、ゲート電極２と重なる第１の領域４ａと、その外側にある第２の領域４ｂとで、表面（ソース電極５などが形成されている面）における水との親和性が異なる絶縁膜であり、たとえば、感光性シランカップリング剤でなる。このとき、自己組織化膜４は、第１の領域４ａの表面が撥水性（疎水性）を示し、第２の領域４ｂの表面が親水性を示す。
【００５４】
ソース電極５およびドレイン電極６は、導電膜であり、たとえば、金属、導電性金属酸化物、または導電性高分子でなる。また、ソース電極５は、配線８０２と接続しており、ドレイン電極６は、配線８０３と接続している。
【００５５】
有機半導体膜７は、たとえば、ポリアセン誘導体やポリチオフェン誘導体などでなる、半導体的な電気的性質を示す有機化合物でなる。
【００５６】
配線８０１，８０２，８０３は、導電膜であり、たとえば、金属、導電性金属酸化物、または導電性高分子でなる。
【００５７】
また、図１では省略しているが、絶縁基板１の上には、有機ＴＦＴ、配線８０１，８０２，８０３などを覆う保護膜が形成されている。
【００５８】
なお、実施例１の半導体装置の製造方法では、絶縁基板１の上に、上記の有機ＴＦＴを含む多数の素子および多数の配線でなる電子回路（集積回路）を形成する。このとき、絶縁基板１の上に形成する電子回路の構成は、任意であり、当該半導体装置の用途に応じて適宜変更可能である。そのため、実施例１では、製造する半導体装置の具体的な用途や回路構成についての詳細な説明を省略する。
【００５９】
また、実施例１の半導体装置の製造方法は、絶縁基板１の上に形成する多数の素子および多数の配線のうちの、有機ＴＦＴの形成方法、特に、有機ＴＦＴの自己組織化膜４の形成方法に関する。そのため、実施例１では、半導体装置の製造方法のうちの、有機ＴＦＴの形成方法に関わる部分のみを説明する。
【００６０】
また、以下の有機ＴＦＴの形成方法の説明は、まず、実施例１の有機ＴＦＴの形成方法（半導体装置の製造方法）の概要を説明した後、実施例１の有機ＴＦＴの形成方法の特長および作用効果の一例について説明する。
【００６１】
図２（ａ）乃至図２（ｇ）は、実施例１の半導体装置の製造方法における有機ＴＦＴの形成方法を説明するための模式図である。
図２（ａ）は、ゲート電極を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。図２（ｂ）は、ゲート絶縁膜を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。図２（ｃ）は、感光性シランカップリング剤の単分子膜を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。図２（ｄ）は、ゲート絶縁膜と感光性シランカップリング剤との結合状態の一例を示す模式図である。図２（ｅ）は、単分子膜の一部分を感光させる方法の一例を説明するための模式平面図および模式断面図である。図２（ｆ）は、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。図２（ｇ）は、配線を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【００６２】
なお、図２（ａ）乃至図２（ｃ）、および図２（ｅ）乃至図２（ｇ）の各図は、上側の図（Ｐ）がそれぞれの工程が終了した直後の平面構成の一例を示す模式平面図であり、下側の図（Ｓ）が上側の図（Ｐ）のＬ１−Ｌ１’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【００６３】
実施例１の半導体装置の製造方法における有機ＴＦＴの形成方法では、まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１の表面にゲート電極２を形成する。このとき、絶縁基板１は、たとえば、ポリカーボネイトでなる透光性の絶縁基板を用いる。また、ゲート電極２は、たとえば、インクジェット印刷法で、金（Ａｕ）のナノ微粒子をトルエン溶液に分散させたインクを印刷した後、２００℃で５分間加熱して形成する。金のナノ微粒子は、たとえば、粒径が３．５ｎｍ程度の金属核の表面を、ブタンチオレートで覆ったものを用いる。
【００６４】
なお、絶縁基板１は、ポリカーボネイトでなる基板に限らず、他のプラスチック基板、ガラス基板、または石英基板であってもよい。絶縁基板１として用いることが可能なプラスチック基板の材料には、ポリカーボネイトの他に、たとえば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエテールスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアクリレート、ポリイミド、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネートなどがある。
【００６５】
また、図２（ａ）に示したゲート電極２は、平面形状がＴ字形である。そのため、インクを印刷するときには、たとえば、第１の部分２ａと第２の部分２ｂとに分け、第１の部分２ａはノズルを縦方向に移動させながら印刷し、第２の部分２ｂはノズルを横方向に移動させながら印刷することが望ましい。しかしながら、インクジェット印刷法でインクを印刷する場合、２つの部分２ａ，２ｂに分けずに印刷してもよいことはもちろんである。また、インクの印刷は、インクジェット印刷法に限らず、他の印刷法で行ってもよい。
【００６６】
また、ゲート電極２は、インクジェット印刷法を用いた形成方法に限らず、他の形成方法、たとえば、マイクロディスペンス法、ディップ法、回転塗布法、転写法のいずれかを用いた形成方法などで形成してもよい。
【００６７】
また、ゲート電極２は、遮光性が高い導電膜であればよいので、金に限らず、他の金属、導電性金属酸化物、導電性高分子などで形成してもよい。また、液状の導電性材料を用いてゲート電極２を形成する場合、使用する溶媒は、トルエンに限らず、たとえば、メチルアミルケトン、乳酸エチル、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール-1-モノメチルエーテル-2-アセタート等の一般的な感光性組成物用溶剤や、ジエチルエーテル、アセトン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、トルエン、クロロホルム、エタノールなどのアルコール類、あるいは水であってもよい。また、使用する溶媒は、２種類以上の混合溶媒でも良い。
【００６８】
また、ゲート電極２の平面形状は、Ｔ字形に限らず、他の形状であってもよい。
【００６９】
次に、たとえば、図２（ｂ）に示すように、ゲート電極２の第１の部分２ａと交差するゲート絶縁膜３を形成する。ゲート絶縁膜３は、たとえば、インクジェット印刷法で、Poly(methyl silsesquioxane) の１０ｗ％メチルイソブチルケトン溶液でなるインクを印刷した後、１５０℃で２０分間加熱して形成する。このとき、ゲート絶縁膜３は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）でなる。
【００７０】
なお、ゲート絶縁膜３は、インクジェット印刷法を用いた形成方法に限らず、他の形成方法、たとえば、マイクロディスペンス法、ディップ法、回転塗布法、転写法を用いた形成方法などで形成してもよい。
【００７１】
また、シリコン酸化物でなるゲート絶縁膜３を形成するときには、上記の溶液でなるインクを用いて形成する方法に限らず、他の溶液でなるインクで形成してもよい。
【００７２】
また、ゲート絶縁膜３は、透光性を有する絶縁膜であればよいので、シリコン酸化物に限らず、他の絶縁性無機化合物、絶縁性有機高分子類などで形成してもよい。ゲート絶縁膜３として用いることが可能な絶縁性無機化合物には、シリコン酸化膜の他に、たとえば、シリコン窒化物、絶縁性金属酸化物、金属窒化物などがある。また、ゲート絶縁膜３として用いることが可能な絶縁性有機高分子類には、たとえば、ポリイミド誘導体、ベンゾシクロブテン誘導体、フォトアクリル誘導体、ポリスチレン誘導体、ポリビニルフェノール誘導体、ポリエステル誘導体、ポリカーボネイト誘導体、ポリエステル誘導体、ポリ酢酸ビニル誘導体、ポリウレタン誘導体、ポリスルフォン誘導体、アクリレート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などがある。
【００７３】
また、ゲート絶縁膜３は、単層膜に限らず、多層膜でもよい。また、ゲート絶縁膜３を多層膜にする場合は、たとえば、表面（自己組織化膜４を形成する面）を絶縁性金属酸化物で覆ってもよい。
【００７４】
また、ゲート絶縁膜３は、たとえば、ゲート電極２の全体を覆うように形成してもよい。このとき、ゲート絶縁膜３は、たとえば、絶縁基板１の表面全体に形成してもよい。
【００７５】
次に、ゲート絶縁膜３の表面（露出した面）に自己組織化膜４を形成する。自己組織化膜４は、この後の工程で形成するソース電極５およびドレイン電極６と、すでに形成されているゲート電極２との位置合わせの精度を高めるための絶縁膜である。そして、実施例１の半導体装置の製造方法では、自己組織化膜４を、感光性シランカップリング剤を用いて形成する。
【００７６】
実施例１の半導体装置で用いる感光性シランカップリング剤は、所定の波長の光を照射することで、下記反応式１で表される反応をする有機ケイ素化合物である。
【００７７】
【化３】
2010157532.tif 000004
【００７８】
なお、反応式１において、Ａ１は疎水性を示す基であり、Ａ３は親水性を示す基である。また、反応式１において、Ａ２は、メチレン基（−ＣＨ２−）などからなる鎖状の基である。また、反応式１における左辺の基Ａ２と右辺の基Ａ２とは、構造であってもよいし、一部の原子または原子団が異なっていてもよい。
【００７９】
すなわち、実施例１の半導体装置における自己組織化膜４は、光を照射して感光させることで、基Ａの、メチレン基と結合しているほうとは反対側の末端が、疎水性を示す基Ａ１から親水性を示す基Ａ３に変化する感光性シランカップリング剤で形成する。
【００８０】
感光性シランカップリング剤を用いて自己組織化膜４を形成するときには、まず、たとえば、図２（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜３の表面全体に、感光していない状態の感光性シランカップリング剤でなる自己組織化膜４’を形成する。以下、全体が感光していない状態の自己組織化膜４’のことを、未露光膜４’という。実施例１の有機ＴＦＴの形成方法において、未露光膜４’は、感光性シランカップリング剤および有機酸をトルエンなどの有機溶媒に溶かした溶液に、ゲート絶縁膜３までが形成された絶縁基板１を浸して形成する。
【００８１】
実施例１の有機ＴＦＴの形成方法において、未露光膜４’の形成に用いることができる感光性シランカップリング剤、有機酸、有機溶媒の具体例や、形成時の条件などについては後述する。
【００８２】
上記の溶液を用いて形成される未露光膜４’は、単分子膜であり、それぞれの分子（感光性シランカップリング剤）は、たとえば、図２（ｄ）に示す、第１の状態Ｊ１、第２の状態Ｊ２、第３の状態Ｊ３の３つの状態のうちのいずれかの状態でケイ素原子と結合している。またこのとき、それぞれの分子は、ゲート絶縁膜３と未露光膜４’との界面に対して立った状態であり、未露光膜４’の表面（ソース電極５などを形成する面）の近傍には、それぞれの分子の末端にある疎水性を示す基Ａ１が並んでいる。そのため、上記の溶液を用いて形成される未露光膜４’は、第１の領域４ａの表面および第２の領域４ｂの表面が、ともに撥水性（疎水性）を示す。
【００８３】
そのため、次に、未露光膜４’を露光して、第２の領域４ｂの表面を疎水性から親水性に変化させる。未露光膜４’の露光は、たとえば、図２（ｅ）に示すように、絶縁基板１の裏面、言い換えるとゲート電極２などが形成されている面とは反対側の面から光９を照射して行う。
【００８４】
このとき、ゲート電極２は、遮光性の導電膜であるため、未露光膜４’のうちの、ゲート電極２と重なる第１の領域４ａには光が当たらない。そのため、未露光膜４’のうちの第１の領域４ａにある分子は、感光しない。したがって、未露光膜４’のうちの第１の領域４ａの表面は、光を照射した後も撥水性（疎水性）が維持される。
【００８５】
一方、未露光膜４’のうちの第２の領域４ｂには光が当たるので、第２の領域４ａにある分子は、感光し、反応式１のような反応をする。このとき、第２の領域４ｂにある分子は、表面の近傍にある疎水性の基Ａ１が親水性の基Ａ３に変化する。したがって、未露光膜４’のうちの第２の領域４ｂの表面は、光を照射することで撥水性（疎水性）から親水性に変化する。
【００８６】
上記の手順で、第１の領域４ａの表面が撥水性を示し、第２の領域４ｂの表面が親水性を示す自己組織化膜４を形成したら、次に、たとえば、図２（ｆ）に示すように、自己組織化膜４の表面にソース電極５およびドレイン電極６を形成する。ソース電極５およびドレインに電極６は、たとえば、インクジェット印刷法で、金のナノ微粒子溶液でなるインクを印刷した後、２００℃で５分間加熱して形成する。このとき、金のナノ微粒子を溶かす溶媒に、たとえば、水、またはメチルアミルケトンなどの感光性組成物用の溶剤、あるいはトルエンを用いると、自己組織化膜４の上に印刷（塗布）された溶液は、親水性を示す第２の領域４ｂの上に凝集する。すなわち、自己組織化膜４の上に、液状の導電性材料を用いてソース電極５およびドレイン電極６を形成することにより、自己整合的に、ゲート電極２と、ソース電極５およびドレイン電極６との位置合わせをすることができる。
【００８７】
またこのとき、自己組織化膜４の第１の領域４ａと第２の領域４ｂとの境界は、ゲート電極２の端部と概ね一致している。そのため、ソース電極５とゲート電極２との位置ずれΔＳＧ、およびドレイン電極６とゲート電極２との位置ずれΔＤＧを、たとえば、１μｍ以下にすることができる。
【００８８】
なお、ソース電極５およびドレイン電極６は、インクジェット印刷法を用いた形成方法に限らず、他の形成方法、たとえば、マイクロディスペンス法、ディップ法、回転塗布法、転写法を用いた形成方法などで形成してもよい。
【００８９】
また、ソース電極５およびドレイン電極６は、導電膜であればよいので、金に限らず、他の金属、導電性金属酸化物、導電性高分子などで形成してもよい。
【００９０】
次に、たとえば、図２（ｇ）に示すように、配線８０１，８０２，８０３などを形成する。配線８０１，８０２，８０３などは、たとえば、インクジェット印刷法で、金のナノ微粒子溶液でなるインクを印刷した後、２００℃で５分間加熱して形成する。
【００９１】
なお、配線８０１，８０２，８０３などは、インクジェット印刷法を用いた形成方法に限らず、他の形成方法、たとえば、マイクロディスペンス法、ディップ法、回転塗布法、転写法を用いた形成方法などで形成してもよい。
【００９２】
また、配線８０１，８０２，８０３などは、導電膜であればよいので、金に限らず、他の金属、導電性金属酸化物、導電性高分子などで形成してもよい。
【００９３】
次に、たとえば、図１に示したように、自己組織化膜４の第１の領域４ａの上に、ソース電極５およびドレイン電極６と接続する有機半導体膜７を形成する。有機半導体膜７は、たとえば、インクジェット印刷法で、有機半導体の１つである Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)Regioregular のクロロホルム５％溶液でなるインクを印刷し、１８０℃で２分間加熱して形成する。
【００９４】
なお、有機半導体膜７は、半導体的な電気的特性を示す有機化合物の膜であればよく、上記の化合物に限らず、たとえば、ペンタセンやルブレンに代表されるポリアセン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリエチレンビニレン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリイソチアナフテン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリアズレン誘導体、ポリピレン誘導体、ポリカルバゾール誘導体、ポリセレノフェン誘導体、ポリベンゾフラン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリインドール誘導体、ポリピリダジン誘導体、金属フタロシアニン誘導体、フラーレン誘導体、またはこれらの繰り返し単位が２種類以上含まれているポリマーもしくはオリゴマーなどの有機半導体材料で形成されたものである。また、有機半導体膜７は、必要に応じて、たとえば、上記の有機半導体材料を用いて形成した膜にドーピング処理を施したものでもよい。また、有機半導体膜７は、単層膜で多層膜でもよい。
【００９５】
実施例１の有機ＴＦＴの形成方法の概要は上記の通りである。次に、実施例１の有機ＴＦＴの形成方法における主要な特長である自己組織化膜４の形成方法について説明する。
【００９６】
ゲート絶縁膜３の上に感光性シランカップリング剤でなる自己組織化膜４を形成することは、ゲート電極２と、ソース電極５およびドレイン電極６との位置合わせの精度を高くする方法の１つとして、すでに検討が始められている。
【００９７】
感光性シランカップリング剤を用いた従来の自己組織化膜４の形成方法では、まず、たとえば、感光性シランカップリング剤をトルエンなどの有機溶媒に溶かした溶液に、ゲート絶縁膜３までが形成された絶縁基板１を浸して、感光していない状態の感光性シランカップリング剤でなる未露光膜４’を形成している。
【００９８】
しかしながら、従来の未露光膜４’の形成方法では、ゲート絶縁膜３までが形成された絶縁基板１を、たとえば、１００℃程度に加熱した溶液に、数時間から半日程度浸しておく必要があった。そのため、単分子膜を形成している途中、または形成した後で、たとえば、絶縁基板１の変形、ゲート絶縁膜３やゲート電極２の剥離などが起こりやすい。また、未露光膜４’の形成時間が長いので、半導体装置の製造に要する時間が長くなる。
【００９９】
このように、感光性シランカップリング剤を用いた従来の自己組織化膜４の形成方法には、絶縁基板１が変形しやすい、ゲート電極２やゲート絶縁膜３が剥がれやすい、製造に要する時間が長いといった問題があり、有機ＴＦＴを有する半導体装置の量産化を妨げる要因の１つになっていた。
【０１００】
そして、本願発明者らは、感光性シランカップリング剤でなる自己組織化膜４の形成時間を短縮する方法を検討した結果、前述のように、感光性シランカップリング剤を有機溶媒に溶かした溶液に、有機酸を添加するとよいことを見出した。
【０１０１】
感光性シランカップリング剤をトルエンに溶かした溶液に、有機酸を添加すると、ケイ素原子に結合しているメトキシ基（−ＯＣＨ３）が水酸基（−ＯＨ）に置換される。このとき、有機酸を添加した溶液には、たとえば、下記構造式２乃至構造式４で表される３種類の感光性シランカップリング剤が存在する。
【０１０２】
【化４】
2010157532.tif 000005
【０１０３】
なお、有機酸を添加した溶液中の、３種類の感光性シランカップリング剤の存在比率は、たとえば、有機酸の種類や添加量によって異なる。しかしながら、本願発明者らが有機酸の種類や添加量を変えて調べたところ、いずれの場合においても、構造式２で表される感光性シランカップリング剤の存在比は、構造式３や構造式４で表される感光性シランカップリング剤の存在比よりも小さいことが確認された。
【０１０４】
またさらに、有機酸の種類や添加量によっては、有機酸を添加した溶液中に、たとえば、反応式１の左辺のような構造の感光性シランカップリング剤が残っていることもある。しかしながら、本願発明者らが有機酸の種類や添加量を変えて調べたところ、いずれの場合においても、反応式１の左辺のような構造の感光性シランカップリング剤の存在比は非常に小さいことが確認された。
【０１０５】
感光性シランカップリング剤が溶けている溶液を用いて未露光膜４’を形成した場合、未露光膜４’を構成する分子（感光性シランカップリング剤）は、それぞれ、たとえば、図２（ｄ）に示した３つの状態のうちのいずれかの状態でゲート絶縁膜３のケイ素原子と結合する。
【０１０６】
このとき、構造式２乃至構造式４で表される感光性シランカップリング剤は、ケイ素分子と結合している水酸基のＯ−Ｈ結合や、メトキシ基のＯ−Ｃ結合を切って、ゲート絶縁膜３のケイ素原子と結合する。
【０１０７】
これに対し、反応式１の左辺で表される感光性シランカップリング剤は、メトキシ基のＯ−Ｃ結合を切って、ゲート絶縁膜３のケイ素原子と結合する。
【０１０８】
Ｏ−Ｈ結合の結合エネルギーは、Ｏ−Ｃ結合の結合エネルギーよりも低い。そのため、構造式２乃至構造式３で表される感光性シランカップリング剤が溶けている溶液に、ゲート絶縁膜３までが形成された絶縁基板１を浸せば、短時間で未露光膜４’を形成できると考えられる。
【０１０９】
そこで、本願発明者らは、下記構造式５で表される感光性シランカップリング剤（ 5-methoxy-2-nitro-benzyl 4-(trimethoxysilyl)butanesulfonate ）をトルエンに溶かした溶液に、有機酸として酢酸を添加し、その溶液を用いて未露光膜４’を形成してみた。
【０１１０】
【化５】
2010157532.tif 000006
【０１１１】
なお、構造式５におけるＡ１およびＡ２は、それぞれ、反応式１の左辺の構造式におけるＡ１およびＡ２である。
【０１１２】
構造式５で表される感光性シランカップリング剤をトルエンに０．１ｗ％溶解させた溶液に、有機酸として酢酸を０．２ｗ％溶解させた後、その溶液にゲート絶縁膜３までが形成された絶縁基板１を浸して未露光膜４’を形成したところ、絶縁基板１を浸しておく時間が５分程度であっても、ゲート絶縁膜３の表面全体に未露光膜４’が形成されることが確認された。またこのとき、形成された未露光膜４’の表面（ソース電極５などを形成する面）は、水の接触角が９５度であり、撥水性（疎水性）を示すことが確認された。
【０１１３】
また、構造式５で表される感光性シランカップリング剤は、たとえば、波長が３５０ｎｍの光を照射すると、下記反応式２のような反応をする。そのため、たとえば、図２（ｅ）に示したような方法で単分子膜に光を照射し、第２の領域４ｂにある分子だけを感光させたところ、光を照射した後の第２の領域４ｂの表面は、水の接触角が約４０度であり、親水性を示す状態に変化していることが確認された。
【０１１４】
【化６】
2010157532.tif 000007
【０１１５】
したがって、構造式５で表される感光性シランカップリング剤および有機酸を有機溶媒に溶かした溶液を用いて形成した単分子膜は、自己組織化膜４として用いることができる。
【０１１６】
なお、感光性シランカップリング剤を溶かした溶液に添加する有機酸は、酢酸に限らず、他の炭化水素系の酸、たとえば、ギ酸やテトラゾールなどでもよい。
【０１１７】
また、自己組織化膜４の形成に用いる感光性シランカップリング剤は、構造式５で表される構造に限らず、光を照射することで反応式１のような反応をする構造であれば、他の構造であってもよい。光を照射することで疎水性を示す基Ａ１が親水性を示す基Ａ３に変化する感光性シランカップリング剤の構造や、感光させる方法については、たとえば、特開２００３−３２１４７９号公報に詳しく記載されている。
【０１１８】
また、自己組織化膜４の形成に用いる感光性シランカップリング剤は、ケイ素原子と結合しているのがメトキシ基である必要はなく、他のアルコキシ基などであってもよい。
【０１１９】
このように、実施例１の有機ＴＦＴの形成方法は、感光性シランカップリング剤でなる自己組織化膜４の形成に要する時間を、従来の形成方法で要する時間に比べて、大幅に短縮することができる。
【０１２０】
また、実施例１で説明した自己組織化膜４の形成方法は、感光性シランカップリング剤および有機酸を溶かした溶液の温度が室温（たとえば、２０℃程度）であっても、短時間で自己組織化膜４を形成することができる。そのため、たとえば、絶縁基板１の変形、ゲート電極２やゲート絶縁膜３の剥がれが生じにくくなる。
【０１２１】
また、本願発明者らは、実施例１の未露光膜４’の形成方法との比較のために、構造式５で表される感光性カップリング剤のトルエン溶液に、有機酸を添加せずに未露光膜４’を形成してみた。このとき、溶液の温度を室温にして絶縁基板１を２時間浸したところ、ゲート絶縁膜３の表面に感光性カップリング剤でなる膜が形成された。しかしながら、得られた膜は、水の接触角が約３０度であり、自己組織化膜４として使用することはできなかった。
【０１２２】
またさらに、本願発明者らは、実施例１の未露光膜４’の形成方法との比較のために、構造式５で表される感光性カップリング剤のトルエン溶液に、有機酸の代わりに塩酸を添加してみた。しかしながら、添加した塩酸がトルエン溶液に溶解せず、分離してしまい、実施例１の形成方法と同じ条件で、未露光膜４’と同等の単分子膜を形成することはできなかった。
【０１２３】
また、感光性シランカップリング剤でなる自己組織化膜４を形成する場合、上記のように、第２の領域４ｂのみに光を照射することで、第２の領域４ｂの表面を撥水性から親水性に変化させることができる。しかしながら、感光させた後、たとえば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶液などのリンス液を用いて表面処理を行うと、第２の領域４ｂの表面における水の接触角をさらに小さくすることができ、水との親和性を高めることができる。
【０１２４】
構造式５で表される感光性シランカップリング剤を用い、上記の手順で自己組織化膜４を形成した後、たとえば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶液に浸すと、第２の領域４ｂにある分子は、下記反応式３のような反応をし、表面側の基Ａ３が、基Ａ４に変化する。
【０１２５】
【化７】
2010157532.tif 000008
【０１２６】
構造式５で表される感光性シランカップリング剤を用い、上記の手順で自己組織化膜４を形成した後、たとえば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶液に１分間浸した後、水で洗浄すると、第２の領域４ｂの表面における水の接触角は、約２０度になった。このように、実施例１の方法で形成した自己組織化膜４は、リンス液を用いた表面処理を行うことで、第２の領域４ｂの表面の親水性を高めることができる。
【０１２７】
また、上記のようなリンス液を用いた表面処理は、構造式６で表される構造以外の、他の構造の感光性カップリング剤を用いる場合にも有効であることはもちろんである。
【０１２８】
また、表面処理に用いるリンス液は、上記のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド溶液に限らず、他の溶液、たとえば、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイドなどの水酸化アンモニウム化合物の２ｗ％から２５ｗ％水溶液、好ましくは２ｗ％から５ｗ％水溶液であってもよい。
【０１２９】
次に、上記の手順で有機ＴＦＴを形成するときに用いる材料と特性との関係の一例について簡単に説明する。
【０１３０】
本願発明者らは、上記の手順で、たとえば、ゲート電極２の線幅が約２０μｍ、ゲート絶縁膜３の膜厚が約１００ｎｍ、ソース電極５およびドレイン電極６の膜厚が約５μｍ、有機半導体膜７の膜厚が約５μｍの有機ＴＦＴ（以下、試作有機ＴＦＴという）を形成した。
【０１３１】
なお、試作有機ＴＦＴの形成に当たり、絶縁基板１には、有機化合物であるポリカーボネイトを用いた。また、ゲート電極２、ソース電極５およびドレイン電極６は、それぞれ、インクジェット印刷法で、金ナノ微粒子をトルエン溶液に分散させた溶液を印刷し、２００℃で５分間加熱して形成した。また、ゲート絶縁膜３は、インクジェット印刷法で、Poly(methyl silsesquioxane)の１０ｗ％メチルイソブチルケトン溶液を印刷し、１５０℃で２０分間加熱して形成した。
【０１３２】
また、未露光膜４’は、構造式５で表される感光性シランカップリング剤（ 5-methoxy-2-nitro-benzyl 4-(trimethoxysilyl) butanesulfonate ）の０．１ｗ％トルエン溶液に０．２ｗ％の酢酸を添加し、絶縁基板１を５分間浸し、トルエンでリンスし、乾燥させた後、１１０℃で２分間加熱（焼成）して形成した。また、未露光膜４’の露光は、絶縁基板１の裏面から、高圧水銀灯を用いて、２０分間、光を照射して行った。また、未露光膜４’を露光して自己組織化膜４を形成した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの２．３８ｗ％水溶液に１分間浸し、その後脱イオン水流水で２分間洗浄した。
【０１３３】
また、有機半導体膜７は、インクジェット印刷法で、 Poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)Regioregular のクロロホルム５％溶液でなるインクを印刷し、１８０℃で２分間加熱して形成した。
【０１３４】
このとき、形成された試作有機ＴＦＴにおけるソース電極５とゲート電極２との位置ずれΔＳＧ、およびドレイン電極６とゲート電極２との位置ずれΔＤＧは、それぞれ、約０．５μｍであった。また、この試作有機ＴＦＴの移動度を調べたところ、０．０８５ｃｍ２／Ｖｓとなった。この値は、ゲート電極２と、ソース電極５およびドレイン電極６との間に位置ずれがないと考えられる有機ＴＦＴの特性である。
【０１３５】
また、本願発明者らは、絶縁基板１をポリカーボネイト基板からガラス基板に換えて、上記の試作有機ＴＦＴを形成したところ、その試作有機ＴＦＴの移動度は、０．１１ｃｍ２／Ｖｓであった。
【０１３６】
また、ゲート電極２などの導電膜を形成するときに使用する導電性材料を、金のナノ微粒子から銀のナノ微粒子に換えて、上記の試作有機ＴＦＴを形成したところ、その試作有機ＴＦＴの移動度は０．０７７ｃｍ２／Ｖｓであった。また、導電性材料として白金のナノ微粒子を用いた場合の試作有機ＴＦＴの移動度は０．１ｃｍ２／Ｖｓであり、銅のナノ微粒子を用いた場合の試作有機ＴＦＴの移動度は０．０８ｃｍ２／Ｖｓであった。またさらに、導電性高分子がドープされているＰＥＤＯＴを用いた場合の試作有機ＴＦＴの移動度は０．０８ｃｍ２／Ｖｓであった。このように、導電性材料の仕事関数の差による差異はあるが、いずれの場合も、金のナノ微粒子を用いて形成した場合と同等の特性を示し、設計データで規定された特性とのずれが非常に小さい。
【０１３７】
しかしながら、性能上、あるいは合成の容易さ、さらには保存安定性などを考慮すると、ゲート電極２などの導電膜を形成するときに使用する導電性材料は、金のナノ微粒子であることが望ましい。
【０１３８】
また、上記の試作有機ＴＦＴにおける自己組織化膜４は、第１の領域４ａの表面の水の接触角が９５度であり、第２の領域４ｂの表面の水の接触角が２０度であった。
【０１３９】
また、構造式５で表される感光性シランカップリング剤（ 5-methoxy-2-nitro-benzyl 4-(trimethoxysilyl) butanesulfonate ）の０．１ｗ％トルエン溶液に添加する有機酸を０．２ｗ％のギ酸に換えて未露光膜４’を形成したところ、その未露光膜４’の表面の水の接触角は９５．５度であった。また、有機酸を０．２ｗ％のテトラゾールに換えて未露光膜４’を形成したところ、その未露光膜４’の表面の水の接触角は９５．２度であった。このように、感光性シランカップリング剤の溶液に添加する有機酸の種類を換えても、未露光膜４’の表面は撥水性（疎水性）を示す。
【０１４０】
また、感光性シランカップリング剤および有機酸を溶かす溶媒をキシレンに換えて未露光膜４’を形成したところ、その未露光膜４’の表面の接触角は９５度であった。また、感光性シランカップリング剤および有機酸を溶かす溶媒をテトラヒドロフランに変えて未露光膜４’を形成したところ、その未露光膜４’の表面の接触角は９４．９度であった。このように、感光性シランカップリング剤および有機酸を溶かす有機溶媒の種類を換えても、未露光膜４’の表面は撥水性（疎水性）を示す。
【０１４１】
また、有機半導体膜７の形成に用いる有機半導体材料を、たとえば、エメラルディン塩をドープしたポリアニリン溶液に換えて試作有機ＴＦＴを形成したところ、その試作有機ＴＦＴの移動度は０．０５ｃｍ２／Ｖｓであった。このように、実施例１の方法で形成される試作有機ＴＦＴは、有機半導体膜７の形成に用いる有機半導体材料を換えても、十分な特性を得ることができる。
【０１４２】
また、有機半導体膜７の形成に用いる有機半導体材料を、たとえば、Poly(styrenesulfonate) / poly(s,3-digydrothieno-[3,4-b]-1,4,dioxin) の１．３ｗｔ％水溶液を用いて試作有機ＴＦＴを形成しところ、その試作有機ＴＦＴの移動度は０．０７８ｃｍ２／Ｖｓであった。この場合も、有機ＴＦＴは、十分な特性が得られる。また、上記の水溶液を用いて有機半導体膜７を形成すると、他の材料で形成する場合に比べて、コスト面で若干有利である。
【０１４３】
また、蒸着法を用い、ペンタセンを使って有機半導体膜７を形成した場合は、試作有機ＴＦＴの移動度は０．０９ｃｍ２／Ｖｓであった。この場合、印刷法ではないが、一部分の置き換えのため、コスト的には大差が無かった。
【０１４４】
また、ゲート絶縁膜３の形成に用いる材料を、たとえば、エポキシ化ポリブタジエンの０．５％キシレン溶液に換えて試作有機ＴＦＴを形成したところ、その試作有機ＴＦＴの移動度は０．０９ｃｍ２／Ｖｓであった。このように、実施例１の方法で形成される試作有機ＴＦＴは、ゲート絶縁膜３の形成に用いる材料を換えても、十分な特性を得ることができる。
【０１４５】
また、ゲート絶縁膜３の形成に用いる材料を、たとえば、ポリヒドロキシスチレンの２％メチルアミルケトン溶液に換えて試作有機ＴＦＴを形成したところ、その試作有機ＴＦＴの移動度は０．０７ｃｍ２／Ｖｓであった。また、ポリヒドロキシスチレンは安価であり、かつ、安全溶剤のメチルアミルケトンが使用できるメリットがある。
【０１４６】
また、ゲート絶縁膜３の形成に用いる材料を、たとえば、ポリイミドの３％メチルアミルケトン溶液に換えて試作有機ＴＦＴを形成したところ、その試作有機ＴＦＴの移動度は０．０７ｃｍ２／Ｖｓであった。なお、上記の溶液を用いてゲート絶縁膜３を形成すると、他の材料で形成する場合に比べて透過率が若干低いので、未露光膜４’の露光時間が増加する。
【０１４７】
また、上記のような絶縁性の有機高分子化合物を用いてゲート絶縁膜３を形成する場合は、自己組織化膜４を形成するために、たとえば、ゲート絶縁膜３の表面に、シロキサン化合物膜やシラザン化合物膜を形成する必要がある。そのため、有機ＴＦＴの形成工程が増え、半導体装置の製造コストが若干増加する。
【０１４８】
以上説明したように、実施例１の半導体装置の製造方法によれば、電極の位置ずれが非常に小さい有機ＴＦＴを短時間で容易に形成することができる。そのため、有機ＴＦＴを有する半導体装置における、有機ＴＦＴの特性の劣化や、複数の有機ＴＦＴ間の特性のばらつきを低減することができる。
【０１４９】
また、実施例１の半導体装置の製造方法によれば、有機ＴＦＴの自己組織化膜４の形成時間を大幅に短くすることができ、かつ、形成時の温度を低くすることができる。そのため、絶縁基板１の変形や、ゲート電極２およびゲート絶縁膜３の剥がれを防ぐことができ、有機ＴＦＴを有する半導体装置の製造歩留まりが向上する。
【０１５０】
また、実施例１の有機ＴＦＴの形成方法は、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース電極５およびドレイン電極６、配線８０１，８０２，８０３、有機半導体膜７を、それぞれ、印刷法で形成している。そのため、フォトリソグラフィ技術を用いてエッチングレジストを形成する工程や、スルーホールを形成する工程などが無く、半導体装置の製造コストを大幅に削減できる。
【０１５１】
またさらに、実施例１の有機ＴＦＴの形成方法は、すべての工程を低温（たとえば、２００℃以下）で行うことができる。そのため、絶縁基板１として、プラスチックなどのフレキシブルで、熱によって変形しえる熱可塑性を有する材料でなる基板を用いることができる。したがって、実施例１の半導体装置の製造方法は、たとえば、シート状のプラスチック基板を用いた電子ペーパーのような、フレキシブルなディスプレイの製造方法に好適である。
【０１５２】
また、実施例１の半導体装置の製造方法では、未露光膜４’を形成するときに、構造式２乃至構造式３のような構造の分子（感光性シランカップリング剤）が溶けている溶液を用いて形成する。このような溶液を用いて形成される未露光膜４’について、本願発明者らが、たとえば、赤外分光分析などで、図２（ｄ）に示した第１の状態Ｊ１で結合している分子の数、第２の状態Ｊ２で結合している分子の数、および第３の状態Ｊ３で結合している分子の数を見積もったところ、第１の状態Ｊ１または第２の状態Ｊ２で結合している分子の数と、第３の状態Ｊ３で結合している分子の数との比が、およそ２対８であった。
【０１５３】
これに対し、有機酸を添加しない従来の方法で形成した自己組織化膜について、本願発明者らが、赤外分光分析などで、第１の状態Ｊ１で結合している分子の数、第２の状態Ｊ２で結合している分子の数、および第３の状態Ｊ３で結合している分子の数を見積もったところ、第１の状態Ｊ１で結合している分子の数と、第２の状態Ｊ２または第３の状態Ｊ３で結合している分子の数との比が、およそ９対１であった。
【０１５４】
第１の状態Ｊ１で結合している分子は、ケイ素原子と結合している３つの酸素原子のうちの１つの酸素原子だけが、ゲート絶縁膜３のケイ素原子と結合している。そのため、第１の状態Ｊ１で結合している分子は、第２の状態Ｊ２または第３の状態Ｊ３で結合している分子に比べて、ゲート絶縁膜３との結合力が弱く、ゲート絶縁膜３から離れやすい。したがって、従来のように、自己組織化膜４を構成する分子の大部分が第１の状態Ｊ１で結合している分子であると、自己組織化膜４がゲート絶縁膜３から剥がれやすくなる。
【０１５５】
すなわち、実施例１の未露光膜４’の形成方法を適用することにより、実施例１の半導体装置は、自己組織化膜４とゲート絶縁膜３との密着力が高くなり、自己組織化膜４が剥がれにくくなる。
【実施例２】
【０１５６】
図３は、本発明による実施例２の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の回路構成の一例を説明するための模式回路図である。
【０１５７】
実施例２では、実施例１で説明した有機ＴＦＴの形成方法を応用した半導体装置の製造方法の一例について説明する。なお、実施例２では、説明を簡単にするために、図３に示すように、マトリクス状に配置された９個の有機ＴＦＴを有する半導体装置の製造方法を例に挙げる。
【０１５８】
実施例２で挙げる半導体装置は、横方向に３、縦方向に３個のマトリクス状に配置された９個の有機ＴＦＴと、３本の第１の信号線１０と、３本の第２の信号線１１とを有する。このとき、横方向に並んだ３つの有機ＴＦＴは、ゲートが共通の第１の信号線１０に接続している。また、縦方向に並んだ３つの有機ＴＦＴは、ドレインが共通の第２の信号線１１に接続している。また、それぞれの有機ＴＦＴのソースは、たとえば、他の有機ＴＦＴ、または当該半導体装置に形成される別の素子などと接続するものとし、実施例２では、有機ＴＦＴ素子のソース電極を、端子として扱う。
【０１５９】
実施例１で説明した方法で、絶縁基板１の表面に、図３に示した回路を形成するときには、たとえば、図１に示したような構成の有機ＴＦＴで形成することも可能である。しかしながら、複数の有機ＴＦＴを有する半導体装置を製造するときに、実施例１で説明したように、それぞれの有機ＴＦＴのゲート電極２やゲート絶縁膜３などを個別に形成するのは、効率が悪く、生産性が低下する原因になりうる。
【０１６０】
そこで、実施例２では、複数の有機ＴＦＴを有する半導体装置を効率よく製造するために、絶縁基板１の表面に、以下のような方法で回路を形成する。
【０１６１】
図４（ａ）乃至図４（ｇ）は、実施例２の半導体装置の製造方法における有機ＴＦＴの形成方法を説明するための模式図である。
図４（ａ）は、ゲート電極を形成する工程を説明するための模式平面図である。図４（ｂ）は、ゲート絶縁膜および自己組織化膜を形成する工程を説明するための模式平面図である。図４（ｃ）は、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程を説明するための模式平面図である。図４（ｄ）は、図４（ｃ）のＬ２−Ｌ２’線での断面構成の一例および作用効果を説明するための模式断面図である。図４（ｅ）は、有機半導体膜を形成する工程を説明するための模式平面図である。図４（ｆ）は、保護膜を形成する工程を説明するための模式平面図である。図４（ｇ）は、図４（ｆ）のＬ３−Ｌ３’線での断面構成の一例を示す模式断面図である。
【０１６２】
実施例２の半導体装置の製造方法における有機ＴＦＴの形成方法では、まず、図４（ａ）に示すように、絶縁基板１の表面に、遮光性の導電膜でなる第１の信号線１０および遮光部材１２を形成する。
【０１６３】
このとき、有機ＴＦＴのゲート電極２は、第１の信号線１０と一体形成しており、図４（ａ）の二点差線で囲んだ領域が、それぞれの有機ＴＦＴのゲート電極２に相当する。
【０１６４】
また、第１の信号線１０は、後の工程で形成する第２の信号線１１と交差する領域に切り欠き１０ａおよび第１の開口部１０ｂを有し、ソース電極５を形成する領域に第２の開口部１０ｃを有する形状にする。
【０１６５】
また、遮光部材１２は、第２の信号線１１の端子部を形成する領域が大きく開口した形状にする。
【０１６６】
またこのとき、隣接する第１の信号線１０の間隙Ｗ１、切り欠き１０ａと第１の開口部１０ｂとの距離Ｗ２は、切り欠き１０ａおよび第１の開口部１０ｂの幅Ｗ３よりも小さくすることが望ましい。
【０１６７】
次に、図４（ｂ）に示すように、第１の信号線１０および遮光部材１２の全体を覆うゲート絶縁膜３を形成し、そのゲート絶縁膜３の表面に自己組織化膜４を形成する。ゲート絶縁膜３は、透光性が高い絶縁膜であり、たとえば、絶縁性有機高分子類または絶縁性無機化合物で形成する。また、自己組織化膜４は、実施例１で説明した方法で形成する。このとき、自己組織化膜４は、図４（ｂ）の平行斜線が引かれている領域の表面が親水性を示し、その他の領域の表面は撥水性（疎水性）を示す。
【０１６８】
次に、図４（ｃ）に示すように、ソース電極５および第２の信号線１１を形成する。ソース電極５および第２の信号線１１は、たとえば、インクジェット印刷法で、金のナノ微粒子を溶かした溶液でなるインクを印刷した後、２００℃で５分間加熱して形成する。
【０１６９】
このとき、有機ＴＦＴのドレイン電極６は、第２の信号線１１と一体形成しており、第２の信号線１１のうちの、ソース電極５と対向する部分がドレイン電極６として機能する。
【０１７０】
ところで、第２の信号線１１と第１の信号線１０とが交差する部分は、たとえば、図４（ｄ）に示すような断面構成になっている。このとき、自己組織化膜４は、第１の信号線１０と重なる第１の領域４ａの表面は撥水性であり、切り欠き１０ａおよび第１の開口部１０ｂと重なる第２の領域４ｂの表面は親水性である。そのため、切り欠き１０ａと第１の開口部１０ｂとの距離Ｗ２が大きいと、インクを印刷したときに、第１の領域４ａの上に印刷されたインクが第２の領域４ｂに流れ、第２の信号線１１が断線してしまう可能性がある。逆に、切り欠き１０ａと第１の開口部１０ｂとの距離Ｗ２が小さければ、たとえば、印刷したインクの表面張力により、第１の領域４ａの上にもインクを残すことができる。したがって、第１の信号線１０を形成するときには、切り欠き１０ａと第１の開口部１０ｂとの距離Ｗ２を、可能な限り小さくすることが望ましい。
【０１７１】
また、隣接する２本の第１の信号線１０の間隙Ｗ１が大きいと、たとえば、印刷したインクの量が多すぎたときに、そのインクの一部が第１の信号線１０の間隙の上に流れ出て、隣接する２本の第２の信号線１１が短絡してしまう可能性がある。そのため、第１の信号線１０を形成するときには、隣接する２本の第１の信号線１０の間隙Ｗ１を、可能な限り小さくすることが望ましい。
【０１７２】
また、実施例２の有機ＴＦＴの形成方法では、第２の信号線１１の端子部１１ｔの寸法を、第１の信号線１０の切り欠き１０ａの幅Ｗ３、すなわち第２の信号線１１の幅よりも大きくすることが望ましい。このようにすると、印刷したインクの量が多い場合は、第２の信号線１１を形成する部分の多すぎる分が寸法が大きい端子部１１ｔに流れ込み、少ない場合は、寸法が大きい端子部１１ｔのインクが第２の信号線１１を形成する部分に流れ出す。そのため、印刷されるインクの量にばらつきがあっても、第２の信号線１１の膜厚のずれを小さくすることができる。
【０１７３】
次に、図４（ｅ）に示すように、有機半導体膜７を形成する。
【０１７４】
その後、図４（ｆ）および図４（ｇ）に示すように、第１の信号線１０の上、第２の信号線１１の上、およびソース電極５の上のそれぞれにコンタクトホール１４を有する保護膜１３を形成する。コンタクトホール１４を有する保護膜１３の形成方法は、従来より種々の方法が知られており、実施例２の半導体装置の製造方法では、そのいずれかを用いればよい。
【０１７５】
また、具体例の説明は省略するが、この後、保護膜１３の上に配線や絶縁膜を形成することで、所定の動作をする回路を形成することができる。
【０１７６】
このように、第１の信号線１０とゲート電極２を一体形成し、第２の信号線１１とドレイン電極６を一体形成すると、実施例１で挙げたような構成の有機ＴＦＴをマトリクス状に配置した回路を形成する場合に比べて、効率よく半導体装置を製造することができる。
【０１７７】
本願発明者らが、上記の手順で、有機ＴＦＴがマトリクス状に配置された半導体装置を製造し、それぞれの有機ＴＦＴの特性（たとえば、移動度など）を測定したところ、特性のばらつきがほとんど無いことが確認された。
【０１７８】
以上説明したように、実施例２の半導体装置の製造方法によれば、有機ＴＦＴの特性の劣化や、複数の有機ＴＦＴ間の特性のばらつきを低減することができる。
【０１７９】
また、実施例２の半導体装置の製造方法によれば、複数の有機ＴＦＴがマトリクス状に配置されている回路を効率よく形成することができる。
【０１８０】
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはもちろんである。
【０１８１】
たとえば、実施例１では、絶縁基板１の上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、および有機半導体膜７を、この順番で積層したボトムゲート型の有機ＴＦＴを例に挙げ、その形成方法について説明した。しかしながら、実施例１で説明した有機ＴＦＴの形成方法における自己組織化膜４の形成方法は、これに限らず、絶縁基板１の上に、有機半導体膜７、ゲート絶縁膜３、およびゲート電極２を、この順番で積層するトップゲート型の有機ＴＦＴの形成方法にも適用できる。
【０１８２】
トップゲート型の有機ＴＦＴを形成するときには、たとえば、まず、絶縁基板１の表面に、ソース電極５およびドレイン電極６を形成する。次に、有機半導体膜７を形成する。次に、ゲート絶縁膜３を形成する。次に、自己組織化膜４を形成する。次に、ゲート電極２や配線８０１，８０２，８０３などを形成する。このとき、自己組織化膜４を、実施例１で説明したような方法で形成すれば、ソース電極５およびドレイン電極６と、ゲート電極２との位置ずれを、たとえば、１μｍ以下にすることができる。
【０１８３】
また、実施例１および実施例２では、自己組織化膜４を形成するときに、絶縁基板１の裏面、すなわちゲート電極２などが形成された面とは反対側の面から光を照射して、未露光膜４’を露光している。しかしながら、未露光膜４’を露光するときには、たとえば、絶縁基板１のゲート電極などが形成された面から光を照射することも可能である。
【０１８４】
自己組織化膜４を形成するときに、絶縁基板１の、ゲート電極などが形成された面から光を照射して露光する場合は、たとえば、直描露光機のような、パターン描画機能を持つ露光機を用いればよい。
【０１８５】
また、パターン描画機能を持つ露光機で未露光膜４’を露光する場合は、自己組織化膜４において親水性を示す領域（第２の領域４ｂ）の形状の自由度が高くなる。そのため、自己組織化膜４を、有機ＴＦＴの電極のようにすでに形成されている導電膜との位置合わせのためではなく、たとえば、スルーホールで下層の導電膜と接続する配線を形成するときの位置合わせの精度や、微細な配線の寸法の精度を高めるために利用することもできる。
【０１８６】
図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、本発明に関わる有機ＴＦＴの形成方法の応用例の１つを説明するための模式図である。
図５（ａ）は、本発明を応用して形成する配線の一例を説明するための模式平面図および模式断面図である。図５（ｂ）は、自己組織化膜の露光方法の一例を説明するための模式斜視図である。図５（ｃ）は、本発明を応用して形成された配線の一例を示す模式平面図および模式断面図である。
【０１８７】
なお、図５（ａ）および図５（ｃ）は、上側の図（Ｐ）がそれぞれの平面構成の一例を示す模式平面図であり、下側の図（Ｓ）が上側の図（Ｐ）のＬ４−Ｌ４’線における断面構成の一例を示す模式断面図である。
【０１８８】
本明細書では、本発明の有機ＴＦＴの形成方法を応用した配線の形成方法の一例として、たとえば、スルーホールで下層にある第１の配線と接続される第２の配線の形成方法を挙げる。
【０１８９】
このとき、絶縁基板１の表面には、まず、たとえば、図５（ａ）に示すように、配線８０４，８０５、スルーホール１４を有する絶縁層３、感光性シランカップリング剤でなる未露光膜４’を形成する。なお、図５（ａ）の上側の図（Ｐ）に点線は、未露光膜４’を露光して得られる自己組織化膜４の上に形成する配線８０６の外形を示している。
【０１９０】
未露光膜４’は、実施例１で説明したように、感光性シランカップリング剤および有機酸を溶かした溶媒に、絶縁層３までが形成された絶縁基板１を浸して形成する。このとき、感光性シランカップリング剤は、たとえば、絶縁層３の表面に、選択的に結合する。そのため、スルーホール１４の底面には、配線８０４，８０５が露出している。
【０１９１】
次に、未露光膜４’を露光して、自己組織化膜４を形成する。未露光膜４’の露光は、たとえば、図５（ｂ）に示すように、ｘ方向およびｙ方向に移動させることが可能な光学系１６を有する露光機を用いて、配線８０６を形成する領域１５のみに光を照射する。その後、リンス液を用いて表面処理を行う。こうして得られる自己組織化膜４は、配線８０６を形成する領域１５の表面のみが親水性を示す。
【０１９２】
次に、たとえば、インクジェット印刷法で、銅のナノ微粒子を溶かした溶液でなるインクを配線８０６を形成する領域１５に印刷する。このとき、たとえば、インクを印刷する領域がずれることがある。しかしながら、上記のような自己組織化膜４を形成しておけば、インクの印刷位置が多少ずれても、自己整合的に、親水性を示す領域１５（配線８０６を形成する領域）にインクが凝集する。そのため、たとえば、図５（ｃ）に示すように、配線８０５と配線８０６とを確実に接続することができる。
【０１９３】
なお、未露光膜４’の形成に用いる感光性シランカップリング剤の種類や、スルーホール１４の大きさによっては、たとえば、スルーホール１４の底面で配線８０４，８０５を覆う未露光膜４’が形成されることもある。しかしながら、未露光膜４’は、膜厚が１．０ｎｍ程度と非常に薄い。そのため、配線８０５と配線８０６との間に自己組織化膜４が介在していても、導電性は十分確保できる。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】本発明による実施例１の半導体装置の製造方法により形成される有機ＴＦＴの概略構成の一例を示す模式平面図および模式断面図である。
【図２（ａ）】ゲート電極を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【図２（ｂ）】ゲート絶縁膜を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【図２（ｃ）】感光性シランカップリング剤の単分子膜を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【図２（ｄ）】ゲート絶縁膜と感光性シランカップリング剤との結合状態の一例を示す模式図である。
【図２（ｅ）】単分子膜の一部分を感光させる方法の一例を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【図２（ｆ）】ソース電極およびドレイン電極を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【図２（ｇ）】配線を形成する工程を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【図３】本発明による実施例２の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の回路構成の一例を説明するための模式回路図である。
【図４（ａ）】ゲート電極を形成する工程を説明するための模式平面図である。
【図４（ｂ）】ゲート絶縁膜および自己組織化膜を形成する工程を説明するための模式平面図である。
【図４（ｃ）】ソース電極およびドレイン電極を形成する工程を説明するための模式平面図である。
【図４（ｄ）】図４（ｃ）のＬ２−Ｌ２’線での断面構成の一例および作用効果を説明するための模式断面図である。
【図４（ｅ）】有機半導体膜を形成する工程を説明するための模式平面図である。
【図４（ｆ）】保護膜を形成する工程を説明するための模式平面図である。
【図４（ｇ）】図４（ｆ）のＬ３−Ｌ３’線での断面構成の一例を示す模式断面図である。
【図５（ａ）】本発明を応用して形成する配線の一例を説明するための模式平面図および模式断面図である。
【図５（ｂ）】自己組織化膜の露光方法の一例を説明するための模式斜視図である。
【図５（ｃ）】本発明を応用して形成された配線の一例を示す模式平面図および模式断面図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１…絶縁基板
２…ゲート電極
３…ゲート絶縁膜（絶縁層）
４…自己組織化膜
４’…未露光膜
５…ソース電極
６…ドレイン電極
７…有機半導体膜
８０１，８０２，８０３，８０４，８０５，８０６…配線
９…光
１０…第１の信号線
１１…第２の信号線
１２…遮光部材
１３…保護膜
１４…コンタクトホール（スルーホール）
１５…配線８０６を形成する領域
１６…光学系
【図１】
2010157532.tif 000010
【図２（ａ）】
2010157532.tif 000011
【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図２（ｄ）】
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【図２（ｅ）】
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【図２（ｆ）】
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【図２（ｇ）】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図４（ｄ）】
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【図４（ｅ）】
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【図４（ｆ）】
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【図４（ｇ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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