(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極又はドレイン電極のいずれか一方の第１電極と、
前記ゲート絶縁膜上であってソース電極又はドレイン電極のいずれか他方の電極であって前記第１電極を囲うように形成された環状の第２電極と、
前記ゲート絶縁膜上であって前記環状の第２電極によって囲われた領域に前記第１電極を覆って塗布され前記環状の第２電極によって外周が規制された有機半導体層と、
前記ゲート絶縁膜上であって前記環状の第２電極の外側に形成された環状の導電性ガイド部材と、
前記環状の導電性ガイド部材によって囲われた領域に前記有機半導体層を覆って塗布され前記環状の導電性ガイド部材によって外周が規制されており、前記有機半導体層への水分又は酸素あるいは不純物の侵入を抑制する保護膜と、を具備する、
有機半導体装置。
【請求項２】
さらに、前記保護膜上に形成された層間絶縁膜を具備する、
請求項１に記載の有機半導体装置。
【請求項３】
前記環状の第２電極は、環状のソース電極であって、
前記環状の導電性ガイド部材には、前記環状のソース電極に印加されている電圧と同電位の電圧が印加されている、
請求項１又は請求項２に記載の有機半導体装置。
【請求項４】
前記環状の導電性ガイド部材及び前記環状のソース電極に印加されている電圧は０Ｖである、
請求項３記載の有機半導体装置。
【請求項５】
前記保護膜は、光で架橋する、高分子材料、又は低分子材料を含む、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項６】
前記保護膜は、光及び熱で架橋する、高分子材料、又は低分子材料を含む、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項７】
前記環状の第２電極は、前記第１電極を中心とした連続した環状形状である、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項８】
前記環状の第２電極は、円形形状である、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項９】
前記環状の導電性ガイド部材は、円形形状である、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項１０】
前記環状の第２電極は、矩形形状である、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項１１】
前記環状の導電性ガイド部材は、矩形形状である、
請求項１乃至請求項７、請求項１０のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項１２】
前記第１電極、前記環状の第２電極及び前記環状の導電性ガイド部材は、前記ゲート絶縁膜を形成の土台とし、同一の高さである、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項１３】
前記第１電極、前記環状の第２電極及び前記環状の導電性ガイド部材は、同一材料により形成されている、
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項１４】
さらに、前記基板上であって前記ゲート電極と同層に形成された引き出し配線と、
前記第１電極の下方であって前記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクト部と、を具備し、
前記第１電極は、前記コンタクト部を介して前記引き出し配線と電気的に接続されている、
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項１５】
基板を準備する第１工程と、
前記基板上にゲート電極を形成する第２工程と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する第３工程と、
前記ゲート絶縁膜上に金属膜を形成する第４工程と、
所定のパターニングにより前記金属膜から、ソース電極又はドレイン電極のいずれか一方の第１電極、ソース電極又はドレイン電極のいずれか他方の環状の第２電極、及び、前記環状の第２電極の外周を囲う環状の導電性ガイド部材を形成する第５工程と、
前記環状の第２電極によって囲われた領域に前記第１電極を覆うように有機半導体層の材料を塗布して前記環状の第２電極によって外周が規制された有機半導体層を形成する第６工程と、
前記環状の導電性ガイド部材によって囲われた領域に前記有機半導体層を覆うように所定の材料を塗布して前記環状の導電性ガイド部材によって外周が規制されており、前記有機半導体層への水分又は酸素あるいは不純物の侵入を抑制する保護膜を形成する第７工程と、
を含む有機半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記保護膜上に層間絶縁膜を形成する第８工程を含む、
請求項１５に記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第２工程において、
前記基板上に、前記第１電極用の引き出し配線を形成し、
前記第３工程において、
前記ゲート絶縁膜上に前記第１電極と前記引き出し配線とを接続するコンタクトホールを形成する、
請求項１５又は請求項１６に記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第６工程において、インクジェット方法によって、前記有機半導体層の材料を塗布する、
請求項１５乃至請求項１７のいずれか１項に記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第７工程において、インクジェット方法によって、前記保護膜の前記所定の材料を塗布する、
請求項１５乃至請求項１８のいずれか１項に記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１に記載の有機半導体装置である第１有機半導体装置と、
前記基板上に形成された第２ゲート電極と、
前記第２ゲート電極上に形成された第２ゲート絶縁膜と、
前記第２ゲート絶縁膜上に形成された第２ソース電極又は第２ドレイン電極のいずれか一方の第３電極と、
前記第２ゲート絶縁膜上であって前記第２ソース電極又は前記第２ドレイン電極のいずれか他方の電極であって前記第３電極を囲うように形成された環状の第４電極と、
前記第２ゲート絶縁膜上であって前記環状の第４電極によって囲われた領域に前記第３電極を覆って塗布され前記環状の第４電極によって外周が規制された第２有機半導体層と、
前記第２ゲート絶縁膜上であって前記環状の第４電極の外側に形成された環状の第２導電性ガイド部材と、
前記環状の第２導電性ガイド部材によって囲われた領域に前記第２有機半導体層を覆って塗布され前記環状の第２導電性ガイド部材によって外周が規制されており、前記第２有機半導体への水分又は酸素あるいは不純物の侵入を抑制する第２保護膜と、
を具備した第２有機半導体装置とを含み、
前記第２有機半導体装置の前記環状の第２導電性ガイド部材には、前記第１有機半導体装置の前記環状の導電性ガイド部材に印加されている電圧と同電位の電圧が印加されている、
有機半導体アレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ等である有機半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイ等のアクティブマトリクス駆動型のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）では、画素を駆動するために薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と呼ばれるスイッチング素子が用いられている。
【０００３】
近年、次世代のＦＰＤ又は電子ペーパ等における画素駆動等のスイッチング素子として、有機薄膜トランジスタが注目されており、従来から様々な提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、特許文献１に開示された従来の有機薄膜トランジスタについて、図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて説明する。図１３Ａは、従来の有機薄膜トランジスタの平面図に関し、ドレイン電極、ソース電極及びゲート電極を示す平面図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示すＧ−Ｇ’線に沿って切断した従来の有機薄膜トランジスタの断面図である。
【０００５】
図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、従来の有機薄膜トランジスタ１０１は、基板１１１と、基板１１１上に形成された円形のゲート電極１１２と、ゲート電極１１２上に形成されたゲート絶縁膜１１３と、ゲート絶縁膜１１３上に形成された円形のドレイン電極１１４と、ゲート絶縁膜１１３上であってドレイン電極１１４の周囲に形成されたリング状のソース電極１１５とを備える。
【０００６】
また、従来の有機薄膜トランジスタ１０１は、ドレイン電極１１４とソース電極１１５との間を埋めるようにして、ドレイン電極１１４及びソース電極１１５を含む領域上に有機半導体層１１７が形成されている。有機半導体層１１７は、ドレイン電極１１４上から有機半導体材料を含む溶液を塗布することによって成膜されている。
【０００７】
さらに、従来の有機薄膜トランジスタ１０１においては、有機半導体層１１７が空気中の水分や酸素によって劣化することを抑制するために、有機半導体層１１７上にパッシベーション膜１２０が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２７３９５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の有機薄膜トランジスタ１０１では、有機半導体層１１７上に形成されたパッシベーション膜１２０が、有機薄膜トランジスタ１０１の全面に塗布形成されるものであり、有機半導体層１１７そのものの保護膜としては十分に機能していない。
【００１０】
このため、従来の有機薄膜トランジスタ１０１では、水分や酸素等が有機半導体層１１７に侵入することを抑制しきれずに有機半導体層１１７が劣化し、閾値電圧Ｖｔが変動するという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、有機半導体層を効果的に保護して有機半導体層の劣化を防止することができる有機半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記問題を解決するために、本発明に係る有機半導体装置の一態様は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極又はドレイン電極のいずれか一方の第１電極と、前記ゲート絶縁膜上であってソース電極又はドレイン電極のいずれか他方の電極であって前記第１電極を囲うように形成された環状の第２電極と、前記ゲート絶縁膜上であって前記環状の第２電極によって囲われた領域に前記第１電極を覆って塗布され前記環状の第２電極によって外周が規制された有機半導体層と、前記ゲート絶縁膜上であって前記環状の第２電極の外側に形成された環状の導電性ガイド部材と、前記環状の導電性ガイド部材によって囲われた領域に前記有機半導体層を覆って塗布され前記環状の導電性ガイド部材によって外周が規制され前記有機半導体層を保護する保護膜と、を具備する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る有機半導体装置によれば、保護膜によって水分又は酸素あるいは不純物が有機半導体層に侵入することを抑制することができるので、有機半導体層の劣化を防止することができる。従って、閾値電圧の変動の少ない有機半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ドレイン電極、ソース電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ゲート電極、ドレイン配線及びソース配線を示す平面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａに示すＡ−Ａ’線に沿って切断した本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、図１Ａに示すＢ−Ｂ’線に沿って切断した本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置と比較例に係る有機半導体装置について、ゲート電圧とドレイン電流との関係を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、比較例に係る有機半導体装置の平面図に関し、ドレイン電極及びソース電極を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示すＣ−Ｃ’線に沿って切断した比較例に係る有機半導体装置の断面図である。
【図４】図４は、アクティブマトリクス型の表示装置において、２つの画素の構成を模式的に表した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０１の工程を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０２の工程を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０３の工程を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０４の工程を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０５の工程を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０６の工程を示す図である。
【図５Ｇ】図５Ｇは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０７の工程を示す図である。
【図５Ｈ】図５Ｈは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０８の工程を示す図である。
【図５Ｉ】図５Ｉは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１０９の工程を示す図である。
【図５Ｊ】図５Ｊは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法におけるステップＳ１１０の工程を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態１の変形例１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ドレイン電極、ソース電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ゲート電極、ドレイン配線及びソース配線を示す平面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施の形態１の変形例２に係る有機半導体装置の平面図に関し、ドレイン電極、ソース電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例２に係る有機半導体装置の平面図に関し、ゲート電極、ドレイン配線及びソース配線を示す平面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の平面図に関し、ドレイン電極、ソース電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａに示すＤ−Ｄ’線に沿って切断した本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の製造方法における有機半導体材料を含む溶液を塗布する工程の平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の製造方法における有機半導体材料を含む溶液を塗布する工程の断面図（図９Ａに示すＥ−Ｅ’線に沿って切断した断面図）である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の製造方法におけるオーバーコート材を含む溶液を塗布する工程の平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の製造方法におけるオーバーコート材を含む溶液を塗布する工程の断面図（図１０Ａに示すＦ−Ｆ’線に沿って切断した断面図）である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３に係る有機ＥＬディスプレイの一部切り欠き斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の各実施の形態に係る有機半導体装置を用いた画素の回路構成図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、従来の有機薄膜トランジスタの平面図に関し、ドレイン電極、ソース電極及びゲート電極を示す平面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａに示すＧ−Ｇ’線に沿って切断した従来の有機薄膜トランジスタの断面図である。
【図１４】図１４は、従来の有機薄膜トランジスタを改良した有機薄膜トランジスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る有機半導体装置の一態様は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極又はドレイン電極のいずれか一方の第１電極と、前記ゲート絶縁膜上であってソース電極又はドレイン電極のいずれか他方の電極であって前記第１電極を囲うように形成された環状の第２電極と、前記ゲート絶縁膜上であって前記環状の第２電極によって囲われた領域に前記第１電極を覆って塗布され前記環状の第２電極によって外周が規制された有機半導体層と、前記ゲート絶縁膜上であって前記環状の第２電極の外側に形成された環状の導電性ガイド部材と、前記環状の導電性ガイド部材によって囲われた領域に前記有機半導体層を覆って塗布され前記環状の導電性ガイド部材によって外周が規制されており、前記有機半導体層への水分又は酸素あるいは不純物の侵入を抑制する保護膜と、を具備する。
【００１６】
これにより、保護膜によって水分や酸素あるいは不純物が有機半導体層に侵入することを抑制することができるので、有機半導体層が劣化することを防止することができる。また、導電性ガイド部材によって保護膜の外周が規制されているので、保護膜によって層間の配線接続に不都合が生じることもない。
【００１７】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記保護膜上に形成された層間絶縁膜を具備することが好ましい。
【００１８】
これにより、保護膜によって有機半導体層の特性劣化を防止することができるとともに、層間絶縁膜によって層間における電流リークを防止することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記環状の第２電極は、環状のソース電極であって、前記環状の導電性ガイド部材には、前記環状のソース電極に印加されている電圧と同電位の電圧が印加されていることが好ましい。
【００２０】
これにより、ソース電極と導電性ガイド部材との間には電位差が生じないので、ソース電極と導電性ガイド部材との間の微小な電流の発生を抑制し、オフ電流の増加を抑制することができる。
【００２１】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記環状の導電性ガイド部材及び前記環状のソース電極に印加されている電圧は０Ｖであることが好ましい。
【００２２】
これにより、有機半導体装置間の相互作用による影響をほぼ解消することができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記保護膜は、光で架橋する、高分子材料、又は低分子材料を含むことが好ましい。また、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記保護膜は、光及び熱で架橋する、高分子材料、又は低分子材料を含むことが好ましい。
【００２４】
保護膜の材料として光で架橋する材料を用いることにより、保護膜中の分子構造が緻密になってポリマーの結合を強固にすることができる。これにより、有機半導体層に侵入しようとする水分や酸素あるいは不純物を効果的に遮断することができる。
【００２５】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記環状の第２電極は、前記第１電極を中心とした連続した環状形状であることが好ましい。
【００２６】
これにより、第１電極と第２電極との距離を一定にすることができるので、第１電極と第２電極との間において電界を均一にすることができる。また、環状の第２電極は連続した形状であって途中で途切れていない構成となっているので、環状の第２電極によって囲まれた領域に塗布される有機半導体層は、環状の第２電極によって規制され当該領域から漏れ出すことがない。
【００２７】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記環状の第２電極は、円形形状であることが好ましい。また、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記環状の導電性ガイド部材は、円形形状であることが好ましい。
【００２８】
これにより、各電極を同心円状に形成することができるので、電界分布を均一にすることができる。しかも、各電極を同心円状に形成することにより、有機半導体層又は保護膜の材料を含む溶液を塗布したときに当該溶液が同心円状に広がっていくので、膜厚ムラのない均一性に優れた有機半導体層又は保護膜を形成することができる。
【００２９】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記環状の第２電極は、矩形形状であることが好ましい。また、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記環状の導電性ガイド部材は、矩形形状であることが好ましい。
【００３０】
これにより、電極のレイアウト設計の自由度を向上させることができる。
【００３１】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記第１電極、前記環状の第２電極及び前記環状の導電性ガイド部材は、前記ゲート絶縁膜を形成の土台とし、同一の高さであることが好ましい。
【００３２】
これにより、ドレイン電極、ソース電極及び導電性ガイド電極を同一工程で製造することができる。
【００３３】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記第１電極、前記環状の第２電極及び前記環状の導電性ガイド部材は、同一材料により形成されていることが好ましい。
【００３４】
これにより、ドレイン電極、ソース電極及び導電性ガイド電極を同一工程で製造することができる。
【００３５】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の一態様において、前記基板上であって前記ゲート電極と同層に形成された引き出し配線と、前記第１電極の下方であって前記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクト部と、を具備し、前記第１電極は、前記コンタクト部を介して前記引き出し配線と電気的に接続されていることが好ましい。
【００３６】
これにより、ゲート電極と同層の引き出し配線とゲート絶縁膜上の第１電極とを電気的に接続させることができる。
【００３７】
また、本発明に係る有機半導体装置の製造方法の一態様において、基板を準備する第１工程と、前記基板上にゲート電極を形成する第２工程と、前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する第３工程と、前記ゲート絶縁膜上に金属膜を形成する第４工程と、所定のパターニングにより前記金属膜から、ソース電極又はドレイン電極のいずれか一方の第１電極、ソース電極又はドレイン電極のいずれか他方の環状の第２電極、及び、前記環状の第２電極の外周を囲う環状の導電性ガイド部材を形成する第５工程と、前記環状の第２電極によって囲われた領域に前記第１電極を覆うように有機半導体層の材料を塗布して前記環状の第２電極によって外周が規制された有機半導体層を形成する第６工程と、前記環状の導電性ガイド部材によって囲われた領域に前記有機半導体層を覆うように所定の材料を塗布して前記環状の導電性ガイド部材によって外周が規制されており、前記有機半導体層への水分又は酸素あるいは不純物の侵入を抑制する保護膜を形成する第７工程と、を含むものである。
【００３８】
これにより、保護膜の材料を導電性ガイド部材によって規制することができるので、保護膜を形成するためだけのバンク等の構成を別途設ける必要がない。また、ソース電極によって有機半導体層を規制することができるので、有機半導体層を形成するためだけのバンク等の構成を別途設ける必要もない。
【００３９】
また、有機半導体層を規制するソース電極と保護膜を規制する導電性ガイド部材とを、ドレイン電極を形成する工程と同一の工程で形成するので、導電性ガイド部材を形成するためだけに、ドレイン電極又はソース電極を形成する工程とは別の工程を別途設ける必要がない。
【００４０】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の製造方法の一態様において、前記保護膜上に層間絶縁膜を形成する第８工程を含むことが好ましい。
【００４１】
これにより、保護膜によって有機半導体層の特性劣化を防止することができるとともに、層間絶縁膜によって層間における電流リークを防止することができる有機半導体装置を製造することができる。
【００４２】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の製造方法の一態様において、前記第２工程において、前記基板上に、前記第１電極用の引き出し配線を形成し、前記第３工程において、前記ゲート絶縁膜上に前記第１電極と前記引き出し配線とを接続するコンタクトホールを形成することが好ましい。
【００４３】
これにより、基板上の引き出し配線とゲート絶縁膜上の第１電極とを電気的に接続させることができる。
【００４４】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の製造方法の一態様において、前記第６工程において、インクジェット方法によって、前記有機半導体層の材料を塗布することが好ましい。
【００４５】
これにより、インクジェット方法によって、容易に有機半導体層を形成することができる。
【００４６】
さらに、本発明に係る有機半導体装置の製造方法の一態様において、前記第７工程において、インクジェット方法によって、前記保護膜の前記所定の材料を塗布することが好ましい。
【００４７】
これにより、インクジェット方法によって、容易に保護膜を形成することができる。
【００４８】
また、本発明に係る有機半導体装置の別の一態様は、上述の本発明に係る有機半導体装置の一態様である第１有機半導体装置と、前記基板上に形成された第２ゲート電極と、前記第２ゲート電極上に形成された第２ゲート絶縁膜と、前記第２ゲート絶縁膜上に形成された第２ソース電極又は第２ドレイン電極のいずれか一方の第３電極と、前記第２ゲート絶縁膜上であって前記第２ソース電極又は前記第２ドレイン電極のいずれか他方の電極であって前記第３電極を囲うように形成された環状の第４電極と、前記第２ゲート絶縁膜上であって前記環状の第４電極によって囲われた領域に前記第３電極を覆って塗布され前記環状の第４電極によって外周が規制された第２有機半導体層と、前記第２ゲート絶縁膜上であって前記環状の第４電極の外側に形成された環状の第２導電性ガイド部材と、前記環状の第２導電性ガイド部材によって囲われた領域に前記第２有機半導体層を覆って塗布され前記環状の第２導電性ガイド部材によって外周が規制されており、前記第２有機半導体への水分又は酸素あるいは不純物の侵入を抑制する第２保護膜と、を具備した第２有機半導体装置とを含み、前記第２有機半導体装置の前記環状の第２導電性ガイド部材には、前記第１有機半導体装置の前記環状の導電性ガイド部材に印加されている電圧と同電位の電圧が印加されている。
【００４９】
これにより、第１有機半導体装置の第１導電性ガイド部材と第２有機半導体装置の第２導電性ガイド部材との間には電位差が生じないので、第１有機半導体装置の第１導電性ガイド部材と第２有機半導体装置の第２導電性ガイド部材との間に生じうる電界の発生を抑制することができる。従って、隣接する有機半導体装置同士の相互作用によってオフ電流が増加することを抑制することができる。
【００５０】
（有機薄膜トランジスタについての考察）
上述のとおり、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す従来の有機薄膜トランジスタ１０１では、パッシベーション膜１２０が有機半導体層１１７の保護膜として十分に機能していない。この結果、従来の有機薄膜トランジスタ１０１では、有機半導体層１１７が劣化して閾値電圧Ｖｔが変動するという問題がある。
【００５１】
これは、従来の有機薄膜トランジスタ１０１のパッシベーション膜１２０は、単に層間絶縁膜としての機能を果たしているにすぎないと考えられる。すなわち、従来の有機薄膜トランジスタ１０１のパッシベーション膜１２０は、層間における電流リークの発生を防止する機能を果たしているにすぎない。
【００５２】
そこで、本願の発明者らは、有機半導体層の劣化を防止するための構造について鋭意検討した。以下、その検討内容について詳述する。
【００５３】
まず、パッシベーション膜とは別に、有機半導体層を保護することを主目的とした保護層を形成することを考えた。この場合、図１４に示すように、保護膜１２１とともに有機半導体層１１７を所望の領域に形成するために、ソース電極１１５を外側から囲むようにしてバンク１２２を形成し、バンク１２２の内側に有機半導体層１１７と保護膜１２１とを形成することを試みた。
【００５４】
しかしながら、この方法では、バンク１２２の材料費及びバンク１２２を形成するためのプロセスが必要となり、コストが増大してしまうという課題が残る。
【００５５】
そこで、本願の発明者らは、さらに鋭意検討を重ねた結果、以下に詳述する本発明に係る有機半導体装置を着想するに至った。
【００５６】
以下、本発明に係る有機半導体装置及びその製造方法について、実施の形態に基づいて説明する。
【００５７】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置について、図１Ａ〜図１Ｄを用いて説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ソース電極、ドレイン電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。図１Ｂは、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ゲート電極、ソース配線及びドレイン配線を示す平面図である。図１Ｃは、図１Ａに示すＡ−Ａ’線に沿って切断した本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の断面図である。図１Ｄは、図１Ａに示すＢ−Ｂ’線に沿って切断した本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の断面図である。
【００５８】
図１Ｃに示すように、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１は、基板１１、ゲート電極１２、ゲート絶縁膜１３、ドレイン電極１４、ソース電極１５、導電性ガイド部材１６、有機半導体層１７及び保護膜１８を備える。なお、本実施形態において、基板１１としてガラス基板を用いたが、これに限らない。例えば、基板１１として、プラスチックフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板を用いても構わない。
【００５９】
ゲート電極１２は、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、基板１１上に形成される。ゲート電極１２は、図１Ｂに示すように、平面視したときに、一部が切り欠かれた円形の環状形状である。ゲート電極１２には、ゲート電極１２に所定のゲート電圧を印加するための引き出し配線であるゲート配線１２Ｌが接続されている。ゲート電極１２及びゲート配線１２Ｌは、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＷ（タングステン）の合金、あるいは、Ｍｏ、Ａｌ（アルミニウム）、ＡｌとＣｕ（銅）の合金及びＣｕによって形成することができる。
【００６０】
図１Ｂに示すように、ゲート電極１２の内側には、ドレイン配線１４Ｌの端部に位置するドレインコンタクト部１４Ｃが形成されている。また、ドレインコンタクト部１４Ｃからゲート電極１２の外側に向かって延びるようにして、ドレイン配線１４Ｌが形成されている。ドレイン配線１４Ｌは、ドレイン電極１４に所定のドレイン電圧を印加するための引き出し配線である。本発明において、ドレイン配線１４Ｌをゲート電極１２と同層に形成したのは、ゲート絶縁膜１３上におけるソース電極１５を連続した切れ目のない環状に形成するためである。すなわち、ソース電極１５はドレイン電極１４を囲んでいるので、上述のようにドレイン配線１４Ｌとドレイン電極１４とを別の層にしなければ、図１３Ａに示す従来の有機半導体トランジスタのように、ソース電極を途中で切ってドレイン電極とドレイン配線とを接続する必要があるからである。
【００６１】
また、ゲート電極１２を挟んでドレインコンタクト部１４Ｃと対向する位置にはソースコンタクト部１５Ｃが形成されており、ソースコンタクト部１５Ｃから延びるようにして、ソース配線１５Ｌが形成されている。ソース配線１５Ｌは、ソース電極１５に所定のソース電圧を印加するための引き出し配線である。
【００６２】
なお、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ドレイン配線１４Ｌ及びソース配線１５Ｌは、ゲート電極１２と同層であって、ゲート電極１２と同じ材料で形成されている。
【００６３】
図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、基板１１上であって、ゲート電極１２、ドレイン配線１４Ｌ及びソース配線１５Ｌを覆うようにしてゲート絶縁膜１３が形成されている。ゲート絶縁膜１３は、シリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等、又はこれらの積層膜からなる無機絶縁膜によって形成することができる。なお、ゲート絶縁膜１３としては、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリプロピレン等の有機絶縁膜によっても形成することができる。
【００６４】
図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ゲート絶縁膜１３上には、ドレイン電極１４、ソース電極１５及び導電性ガイド部材１６が形成される。
【００６５】
ドレイン電極１４は、本発明に係る第１電極であって、図１Ａ及び図１Ｃに示すように、ドレインコンタクト部１４Ｃよりも大きな径の円形であり、図１Ｃに示すように、ゲート絶縁膜１３を介してゲート電極１２の内周部分と重なるようにして形成されている。また、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ドレイン電極１４とドレインコンタクト部１４Ｃとは、ゲート絶縁膜１３に形成されたコンタクトホールＣＨのコンタクト部を介して電気的に接続されている。
【００６６】
ソース電極１５は、本発明に係る第２電極であって、図１Ａ及び図１Ｃに示すように、ドレイン電極１４の中心を中心とした円形の連続した環状形状であり、ドレイン電極１４を囲むように形成されている。ソース電極１５とドレイン電極１４とは、一定の距離を隔てて形成されている。また、ソース電極１５は、図１Ａ及び図１Ｃに示すように、ゲート絶縁膜１３を介してゲート電極１２の外周部分と重なるように形成されている。ソース電極１５とソースコンタクト部１５Ｃとは、図１Ｄに示すように、ゲート絶縁膜１３に形成されたコンタクトホールＣＨのコンタクト部によって電気的に接続されている。
【００６７】
なお、ドレイン電極１４及びソース電極１５は、例えば、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）を用いて形成することができる。
【００６８】
導電性ガイド部材１６は、図１Ａに示すように、円形の連続した環状形状のガイド電極であって、ソース電極１５を囲むように形成されている。導電性ガイド部材１６とソース電極１５とは、一定の距離を隔てて形成されている。また、導電性ガイド部材１６には、当該導電性ガイド部材１６に所定の電圧を印加するためのガイド配線１６Ｌが接続されている。導電性ガイド部材１６は、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ドレイン電極１４及びソース電極１５と同層であって、ドレイン電極１４及びソース電極１５と同じ材料で形成されている。
【００６９】
ドレイン電極１４、ソース電極１５及び導電性ガイド部材１６は、同心円状となるように形成されている。
【００７０】
図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、ゲート絶縁膜１３上であってドレイン電極１４とソース電極１５との間には有機半導体層１７が形成されている。有機半導体層１７は、ソース電極１５によって囲われた領域において、ドレイン電極１４を上から覆うようにして形成されている。すなわち、有機半導体層１７は、ソース電極１５によって囲われた領域にドレイン電極１４を覆うようにして塗布されて形成されており、ソース電極１５によって有機半導体層１７の外周が規制されている。
【００７１】
有機半導体層１７の材料としては、例えば、ペンタセン、フタロシアニン系、又は、ポルフィリン系の可溶性の有機材料を用いることができる。
【００７２】
また、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、有機半導体層１７上には、有機半導体層１７を保護するための保護膜１８が形成されている。保護膜１８は、有機半導体層１７以外の領域にも形成されており、導電性ガイド部材１６によって囲われた領域において、有機半導体層１７を覆うようにして形成されている。すなわち、保護膜１８は、導電性ガイド部材１６によって囲われた領域に有機半導体層１７を覆って塗布されて形成され、導電性ガイド部材１６によって保護膜１８の外周が規制されている。
【００７３】
ここで、保護膜１８は、光で架橋する材料を含むことが好ましい。光で架橋する材料は、光照射されることによって分子中に分子結合が形成され、分子構造が緻密になってポリマーの結合が強固になる。これにより、有機半導体層１７に侵入しようとする水分や酸素又は不純物を効果的に遮断することができる。光で架橋する材料としては、アクリルポリマー等の高分子材料、又は、アクリルモノマー等の低分子材料がある。例えば、アクリルポリマーとアクリルモノマーとを混合した材料に、光重合開始剤としてチバガイギー社製のＩＲ−９０７を添加し、水素引き抜き材料としてジェチルオキサントンを添加したものを用いることができ、これに中心波長が３６５ｎｍ又は４０５ｎｍの紫外線を照射することにより、緻密な有機保護膜を形成することができる。さらに、保護膜１８としては、光で架橋する材料に加えて、熱で架橋する材料を含むことが好ましい。
【００７４】
なお、保護膜１８は有機材料のみからなるものに限らず、上記の有機材料にシリコンなどの無機材料を添加した材料も使用することができる。このような有機材料にシリコンなどの無機材料を添加した材料を用いることにより、有機材料のみからなる有機保護膜よりも、水分や酸素などが有機半導体層１７へ侵入することを、一層抑制することができる。
【００７５】
図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、保護膜１８、導電性ガイド部材１６及び露出するゲート絶縁膜１３を覆うようにして、層間絶縁膜１９が形成されている。層間絶縁膜１９は、層間のリーク電流の発生を抑制するとともに、有機半導体装置１の表面を平坦化するものである。層間絶縁膜１９は、例えば、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）を用いて形成することができる。
【００７６】
このように、層間絶縁膜１９を形成することにより、有機半導体層１７の特性劣化を防止する第１機能を保護膜に担わせ、層間の絶縁という第２機能を層間絶縁膜１９に担わすことができ、２つの膜によって第１機能と第２機能とを機能分離することができる。従って、有機半導体層１７の特性劣化を防止することができるとともに、層間での電流リークを防止することができ、信頼性の高い有機半導体装置１を実現することができる。
【００７７】
次に、以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１の作用効果について説明する。
【００７８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１（以下、単に「本発明１」とも記載する）と比較例に係る有機半導体装置１’（以下、単に「比較例１’」とも記載する）について、ゲート電圧とドレイン電流との関係を示す図（伝達特性）である。図２において、実線で示す曲線が、本発明１におけるゲート電圧とドレイン電流との関係を示す曲線である。また、破線で示す曲線が、比較例１’におけるゲート電圧とドレイン電流との関係を示す曲線である。ここで、比較例に係る有機半導体装置１’とは、図３Ａ及び図３Ｂに示すような構成であり、図１Ａ及び図１Ｃに示す本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１と比較すると、保護膜１８と導電性ガイド部材１６が形成されていない。なお、図３Ｂは、図３Ａに示すＣ−Ｃ’線に沿って切断した断面図である。また、比較例１’において、図１Ａ及び図１Ｃに示す本発明１と同じ構成については、同じ符号を付している。
【００７９】
図２に戻り、本発明１と比較例１’とを比べると、本発明１の伝達特性における閾値電圧Ｖｔが、比較例１’の伝達特性における閾値電圧Ｖｔよりも小さくなっていることが分かる。これは、比較例１’は、層間絶縁膜１９が有機半導体層１７に直接形成されたものであって、層間絶縁膜１９を有機半導体層１７上に形成するときに、空気中の水分や酸素、あるいは不純物（層間絶縁膜１９そのものに含まれる溶媒や材料等の有機半導体層１７に対してキャリアとなりうる不純物等）が、有機半導体層１７内に、又はゲート絶縁膜１３とドレイン電極１４（又はソース電極１５）との界面に侵入するからであると考えられる。
【００８０】
このように、水分や酸素、不純物が侵入すると伝達特性に影響を与え、閾値電圧Ｖｔがシフトしたりドレイン電流Ｉｄが低下したりする。これに対し、本発明１は、有機半導体層１７を層間絶縁膜１９で直接覆わずに、有機半導体層１７を保護するための保護膜１８を形成している。これにより、水分や酸素あるいは不純物の侵入を抑制することができ、有機半導体層１７が劣化することを防止することができる。従って、本発明１では閾値電圧Ｖｔの変動を抑制することができる。
【００８１】
しかも、本発明１では、導電性ガイド部材１６によって保護膜１８の外周が規制されているので、保護膜１８の塗布領域を導電性ガイド部材１６で囲われた一定領域としている。これにより、有機半導体層１７を中心にして保護することができ、保護膜１８によって層間の配線接続が邪魔されることはない。
【００８２】
また、本実施形態に係る有機半導体装置１では、ソース電極１５及び導電性ガイド部材１６がドレイン電極１４を中心とした連続的な円形の環状形状に形成されている。すなわち、これらの電極が同心円状に形成されている。これにより、電極間距離を一定とすることができ電界を等しくすることができるとともに、電界分布も均一にすることができる。
【００８３】
しかも、各電極が同心円状に形成されることにより、同心円の中心に溶液を塗布することによって、有機半導体材料又はオーバーコート材を含む溶液を滴下したときに当該溶液が同心円状に広がっていく。これにより、膜厚ムラのない均一性に優れた有機半導体層１７及び保護膜１８を形成することができる。
【００８４】
また、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１は、複数個配置した場合に、以下の作用効果をも奏する。
【００８５】
本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１を複数個配置した有機半導体アレイ装置によってアクティブマトリクス型の表示装置を構成したとする。図４は、アクティブマトリクス型の表示装置において、２つの画素の構成を模式的に表した図である。
【００８６】
図４に示すように、第１画素ＰＸ１には、第１有機半導体装置１Ａが配置され、第２画素ＰＸ２には、第２有機半導体装置１Ｂが配置される。第１有機半導体装置１Ａと第２有機半導体装置１Ｂとは、同じ構成であり、図１Ａ〜図１Ｄに示す本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１である。なお、各画素において、有機半導体装置以外の構成については図示しておらず、その他の構成については省略している。
【００８７】
図４に示すように、第１有機半導体装置１Ａにおいて、第１ゲート電極１２Ａに印加するゲート電圧をＶｇ１、第１ドレイン電極１４Ａに印加するドレイン電圧をＶｄ１、第１ソース電極１５Ａに印加する電圧をソース電圧Ｖｓ１、第１導電性ガイド部材１６Ａに印加するガイド電圧をＶｇｄ１とする。また、第２有機半導体装置１Ｂにおいて、第２ゲート電極１２Ｂに印加するゲート電圧をＶｇ２、第２ドレイン電極１４Ｂに印加するドレイン電圧をＶｄ２、第２ソース電極１５Ｂに印加するソース電圧をＶｓ２、第２導電性ガイド部材１６Ｂに印加するガイド電圧をＶｇｄ２とする。
【００８８】
第１有機半導体装置１Ａにおいて、所定のゲート電圧Ｖｇ１を印加して第１有機半導体装置１Ａを動作させると、ドレイン電流Ｉｄｓ１を得ることができる。
【００８９】
このとき、第１有機半導体装置１Ａにおいて、ガイド電圧Ｖｇｄ１とソース電圧Ｖｓ１とをＶｇｄ１＝Ｖｓ１となるように制御することが好ましい。これにより、第１ソース電極１５Ａと第１導電性ガイド部材１６Ａとの間に電位差が生じないので、第１ソース電極１５Ａと第１導電性ガイド部材１６Ａとの間のＩｇｄ１−ｓ１という電流の発生を抑制できる。従って、第１有機半導体装置１Ａと隣接する有機半導体装置（例えば、第２有機半導体装置１Ｂ）との相互作用によってオフ電流が増加することを抑制することができる。
【００９０】
すなわち、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示す比較例に係る有機半導体装置１’をＴＦＴとして複数個用いた場合、個々のＴＦＴの動作によって各ソース電圧に微小電位差が生じる。これにより、微小な表面電流が隣接するＴＦＴ間に流れてオフ電流特性が劣化し、特に有機ＥＬディスプレイにおいては電流諧調（オンオフ比）を確保することができず、黒色表示に影響が生じ、明るい黒色となってしまった。これに対し、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１をＴＦＴとして複数個用いた場合は、上述のように、Ｖｇｄ１＝Ｖｓ１となるように制御することによって、ＴＦＴ間に発生する表面電流を抑制してオフ電流の増加を抑制することができる。なお、このとき、Ｖｇｄ１＝Ｖｓ１＝０とすることが好ましい。これにより、有機半導体装置間の相互作用による影響をほぼ解消することができる。
【００９１】
また、第１有機半導体装置１Ａのガイド電圧Ｖｇｄ１と第２有機半導体装置１Ｂのガイド電圧Ｖｇｄ２とを、Ｖｇｄ１＝Ｖｇｄ２となるように制御することが好ましい。これにより、第１有機半導体装置１Ａの第１導電性ガイド部材１６Ａと第２有機半導体装置１Ｂの第２導電性ガイド部材１６Ｂとの間には電位差が生じないので、Ｉｇｄ１−ｇｄ２という電流の発生を抑制することができる。従って、隣接する有機半導体装置同士の相互作用によってオフ電流が増加することを抑制することができる。
【００９２】
次に、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置の製造方法について、図５Ａ〜図５Ｊを用いて説明する。図５Ａ〜図５Ｊは、本実施形態に係る製造方法の各工程における有機半導体装置の断面図である。
【００９３】
まず、図５Ａに示すように、所定の基板１１を準備する（Ｓ１０１）。本実施形態においては、ガラス基板を用いた。その後、基板上に、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって、ＳｉＮ等のアンダーコート層（不図示）を形成する。アンダーコート層は、ガラス基板又はガラス成分から不純物が拡散することを防止する膜である。
【００９４】
次に、図５Ｂに示すように、基板１１上に、ゲート電極１２、ドレイン配線１４Ｌ及びソース配線１５Ｌとなる第１金属膜Ｍ１を形成する（Ｓ１０２）。第１金属膜Ｍ１は、スパッタ、蒸着又はプラズマＣＶＤによって成膜することができる。第１金属膜Ｍ１の材料としては、上述のとおり、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ａｌ等が用いられる。
【００９５】
次に、図５Ｃに示すように、第１金属膜Ｍ１をエッチング等によってパターニングすることにより、図１Ｂに示すような所定形状のゲート電極１２、ドレイン配線１４Ｌ及びソース配線１５Ｌを同時に形成する（Ｓ１０３）。このとき、第１金属膜Ｍ１がエッチングされた領域は基板１１が露出する。なお、図５Ｃにおいては、ゲート電極１２とドレイン配線１４Ｌのドレインコンタクト部１４Ｃのみを図示している。
【００９６】
このように、ゲート電極１２、ドレイン配線１４Ｌ及びソース配線１５Ｌは、同一の第１金属膜Ｍ１を同時にパターニングすることによって形成されたものであるので、同一の高さとなっている。
【００９７】
次に、図５Ｄに示すように、ゲート電極１２上にゲート絶縁膜１３を形成する（Ｓ１０４）。ゲート絶縁膜１３は基板１１上の全面に形成され、材料に応じてプラズマＣＶＤ又は塗布法によって形成することができる。例えば、ゲート絶縁膜１３としては、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等の無機絶縁膜を用い、プラズマＣＶＤによって成膜することができる。また、ゲート絶縁膜１３は、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリプロピレン等の有機絶縁膜によっても形成することができる。なお、基板１１が樹脂性フレキシブル基板の場合は、スピンコート法によってゲート絶縁膜１３を成膜することができる。
【００９８】
次に、図５Ｅに示すように、ドレイン配線１４Ｌのドレインコンタクト部１４Ｃ上のゲート絶縁膜１３にコンタクトホールＣＨを形成する（Ｓ１０５）。コンタクトホールＣＨは、例えば、ゲート絶縁膜１３が感光剤を含有するものであって塗付法によって形成された場合は、リソグラフィー法によるパターニングによって形成することができる。また、ゲート絶縁膜１３が感光剤を含有せずにプラズマＣＶＤによって形成された場合は、レジストをパターン形成した後に、ドライエッチング又はウェットエッチングによってコンタクトホールを形成することができる。
【００９９】
次に、図５Ｆに示すように、コンタクトホールＣＨを埋めるようにして、ゲート絶縁膜１３上の全面に、ドレイン電極１４、ソース電極１５及び導電性ガイド部材１６となる第２金属膜Ｍ２を形成する（Ｓ１０６）。このとき、コンタクトホールＣＨに第２金属膜Ｍ２が充填されてコンタクト部が形成される。第２金属膜Ｍ２の材料としては、上述のとおり、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ａｇを用いることができる。
【０１００】
次に、図５Ｇに示すように、第２金属膜Ｍ２をエッチング等によってパターニングすることにより、図１Ａに示すような所定形状のドレイン電極１４、ソース電極１５及び導電性ガイド部材１６を同時に形成する（Ｓ１０７）。このとき、第２金属膜Ｍ２が除去された領域は、ゲート絶縁膜１３が露出する。このように、ドレイン電極１４、ソース電極１５及び導電性ガイド部材１６は、同一の第２金属膜Ｍ２を同時にパターニングすることにより形成されたものであるので、同一の高さとなっている。
【０１０１】
次に、ゲート絶縁膜１３とドレイン電極１４（ソース電極１５）との界面について清浄などの前処理を行った後、図５Ｈに示すように、有機半導体材料を含む溶液１７Ｓをインクジェット法にて滴下して塗布する（Ｓ１０８）。この際、環状のソース電極１５の内側壁がガードとなって有機半導体材料を含む溶液１７Ｓの塗布領域が規制されるので、有機半導体材料を含む溶液１７Ｓがソース電極１５上及びソース電極１５の外側に流れ出してしまうことを防止することができる。その後、所定の熱処理を行うことにより、有機半導体材料を含む溶液１７Ｓを乾燥させ、有機半導体材料の結晶化を行う。これにより、ソース電極１５によって外周が規制された有機半導体層１７を形成することができる。
【０１０２】
なお、上記のインクジェットによる溶液の滴下は、ドレイン電極１４の中央付近に行うことが好ましい。これにより、有機半導体材料を含む溶液１７Ｓは、ソース電極１５をストッパとして当該ソース電極１５に囲まれる領域内に均一に広がるので、均一性に優れた有機半導体層１７を形成することができる。また、上記の所定の熱処理は、溶液１７Ｓに含まれる有機半導体材料が熱分解せずかつ結晶化する温度であって、溶液１７Ｓの溶媒を蒸発させることができる温度であることが好ましい。本実施形態では、２００度前後の温度によって熱処理を行った。
【０１０３】
次に、図５Ｉに示すように、保護膜１８の材料であるオーバーコート材を含む溶液１８Ｓをインクジェット法にて滴下して塗布する（Ｓ１０９）。この際、環状の導電性ガイド部材１６の内側壁がガードとなり、オーバーコート材を含む溶液１８Ｓの塗布領域が規制される。従って、オーバーコート材を含む溶液１８Ｓが、導電性ガイド部材１６上及び導電性ガイド部材１６の外側に流れ出してしまうことを防止することができる。オーバーコート材を含む溶液１８Ｓが所定の領域に塗布された後は、所定の熱処理を行う。これにより、オーバーコート材を含む溶液１８Ｓを乾燥させて、環状の導電性ガイド部材１６によって外周が規制された保護膜１８を形成することができる。
【０１０４】
このとき、溶液１８Ｓに含まれるオーバーコート材が熱で架橋する材料を含んでいる場合は、このときの熱処理によって保護膜１８の保護機能を向上させることができる。また、オーバーコート材が光で架橋する材料を含んでいる場合は、別途ＵＶ光等の光照射処理を施すことにより、オーバーコート材の分子中に分子結合が形成され、分子構造が緻密になってポリマーの結合が強固になる。これにより、酸素や水分、あるいは不純物に対する保護膜１８の遮蔽効果を高めることができる。
【０１０５】
なお、上記のインクジェットによるオーバーコート材を含む溶液１８Ｓの滴下は、ドレイン電極１４の中央付近に行うことが好ましい。これにより、オーバーコート材を含む溶液１８Ｓは、導電性ガイド部材１６をストッパとして当該導電性ガイド部材１６に囲まれる領域内に均一に広がるので、均一性に優れた保護膜を形成することができる。
【０１０６】
次に、図５Ｊに示すように、保護膜１８を含む基板１１上の全面に、層間絶縁膜１９を形成する（Ｓ１１０）。層間絶縁膜１９は、表面が平坦化するように所望の厚さで形成される。なお、層間絶縁膜１９は、ＳＯＧ等の所定の材料を塗布することによって形成することができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１の製造方法によれば、保護膜１８となるオーバーコート材の塗布領域を導電性ガイド部材１６によって規制することができる。従って、保護膜１８を一定領域に形成するためだけに、バンク等の構成を別途設ける必要がない。また、ソース電極１５を利用することによって有機半導体層１７の形成領域を規制することができる。従って、有機半導体層１７を一定領域に形成するためだけに、バンク等の構成を別途設ける必要もない。このように、本実施形態に係る有機半導体装置の製造方法によれば、バンク材料としての感光性樹脂層を形成したり、これをパターニングしたり、レジストを除去したりする等の工程が不要となるので、製造工程が複雑化することを防止することができる。
【０１０８】
また、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１の製造方法によれば、有機半導体層１７を規制するソース電極１５と保護膜１８を規制する導電性ガイド部材１６とを、ドレイン電極１４を形成する工程と同一の工程で形成することができる。このため、導電性ガイド部材１６を形成するためだけに、ドレイン電極１４又はソース電極１５を形成する工程とは別の工程を設ける必要がない。従って、金属膜を形成したり、これをパターニングしたり、レジストを除去したりする等の工程が不要となって、製造工程が複雑化することをさらに防止することができる。
【０１０９】
（実施の形態１の変形例１）
次に、本発明の実施の形態１の変形例１に係る有機半導体装置について、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、本発明の実施の形態１の変形例１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ソース電極、ドレイン電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。図６Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例１に係る有機半導体装置の平面図に関し、ゲート電極、ソース配線及びドレイン配線を示す平面図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、図１Ａ及び図１Ｂに示す構成と同じ構成については、同じ符号を付しており、その説明は省略する。
【０１１０】
図６Ａ及び図６Ｂに示す本発明の実施の形態１の変形例１に係る有機半導体装置１Ｘが、図１Ａ及び図１Ｂに示す本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１と異なる点は、図６Ｂに示すように、ゲート配線１２ＬＸ、ドレイン配線１４ＬＸ及びソース配線１５ＬＸの形状である。それ以外の構成は、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１と同じ構成である。
【０１１１】
図６Ｂに示すように、本実施形態に係る有機半導体装置１Ｘのドレイン配線１４ＬＸは、上方に形成されるソース電極１５及び導電性ガイド部材１６と交差する部分が他の部分よりも幅が狭くなっている幅狭部を有する。これにより、ドレイン配線１４ＬＸとソース電極１５（又は導電性ガイド部材１６）との交差部分における層間容量を低減することができる。
【０１１２】
同様に、図６Ｂに示すように、本実施形態に係る有機半導体装置１Ｘのゲート配線１２ＬＸは、上方に形成されるソース電極１５及び導電性ガイド部材１６と交差する部分が他の部分よりも幅が狭くなっている幅狭部を有する。また、本実施形態に係る有機半導体装置１Ｘのソース配線１５ＬＸは、上方に形成される導電性ガイド部材１６と交差する部分が他の部分よりも幅が狭くなっている幅狭部を有する。これにより、各電極と配線との交差部分における層間容量を低減することができる。
【０１１３】
（実施の形態１の変形例２）
次に、本発明の実施の形態１の変形例２に係る有機半導体装置１Ｙについて、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａは、本発明の実施の形態１の変形例２に係る有機半導体装置の平面図に関し、ソース電極、ドレイン電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。図７Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例２に係る有機半導体装置の平面図に関し、ゲート電極、ソース配線及びドレイン配線を示す平面図である。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、図１Ａ及び図１Ｂに示す構成と同じ構成については、同じ符号を付しており、その説明は省略する。
【０１１４】
図７Ａ及び図７Ｂに示す本発明の実施の形態１の変形例２に係る有機半導体装置１Ｙが、図１Ａ及び図１Ｂに示す本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１と異なる点は、図７Ｂに示すように、ソース配線１５ＬＹの形成位置とゲート電極１２Ｙの形状である。それ以外の構成は、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置と同じ構成である。
【０１１５】
図７Ｂに示すように、本実施形態に係る有機半導体装置１Ｙのソース配線１５ＬＹは、ゲート配線１２Ｌとドレイン配線１４Ｌと同じ方向に延びるようにして形成されている。これにより、各引き出し配線のレイアウトパターンを容易に設計することができる。なお、ソース配線１５ＬＹの先端部分は、ソースコンタクト部１５ＣＹとなっている。
【０１１６】
なお、本実施形態では、ゲート電極１２Ｙの切り欠き部分を大きくしている。これにより、ゲート電極１２Ｙとソース配線１５ＬＹとの間の距離を大きくすることができるので、ソース配線１５ＬＹに印加されるソース電圧が、ゲート電極１２Ｙに対して影響を及ぼすことを低減することができる。
【０１１７】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置について、図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。図８Ａは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の平面図に関し、ソース電極、ドレイン電極及び導電性ガイド部材を示す平面図である。図８Ｂは、図８Ａに示すＤ−Ｄ’線に沿って切断した本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の断面図である。なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、図１Ａ及び図１Ｃに示す構成と同じ構成については、同じ符号を付しており、その説明は省略する。
【０１１８】
図８Ａ及び図８Ｂに示す本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置２が、図１Ａ及び図１Ｃに示す本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１と異なる点は、図８Ａに示すように、ドレイン電極２４、ソース電極２５、導電性ガイド部材２６及びゲート電極２２の形状である。それ以外の構成は、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１と同じ構成である。
【０１１９】
図８Ｂに示すように、本実施形態に係る有機半導体装置２において、ドレイン電極２４は矩形状である。また、環状のソース電極２５、環状の導電性ガイド部材２６及びゲート電極２２も矩形状である。このように、本実施形態に係る有機半導体装置２によれば、各電極を矩形状とすることにより、電極のレイアウト設計の自由度を向上させることができる。
【０１２０】
なお、本実施形態に係る有機半導体装置２においては、上述した本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１の作用効果と同様の作用効果を奏する。
【０１２１】
次に、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置２の製造方法について、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。図９Ａは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置２の製造方法における有機半導体材料を含む溶液を塗布する工程の平面図である。図９Ｂは、同工程の断面図である。また、図１０Ａは、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置２の製造方法におけるオーバーコート材を含む溶液を塗布する工程の平面図である。図１０Ｂは、同工程の断面図である。
【０１２２】
本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置２の製造方法における基本的な工程は、図５Ａ〜図５Ｊで示した本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１の製造方法と同じである。
【０１２３】
本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置２の製造方法が、本発明の実施の形態１に係る有機半導体装置１の製造方法と異なる点は、有機半導体材料を含む溶液を塗布する工程と、オーバーコート材を含む溶液を塗布する工程である。それ以外の工程は、本発明の実施の形態１の有機半導体装置１の製造方法と同じであるので、その説明は省略する。
【０１２４】
本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置２の製造方法における有機半導体材料を含む溶液を塗布する工程では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、有機半導体材料を含む溶液１７Ｓを複数打点で滴下塗布する。本実施形態では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、２打点によって塗布している。これにより、ドレイン電極２４及びソース電極２５が矩形状の電極であっても、有機半導体材料を含む溶液１７Ｓをソース電極に囲まれた領域内に均一に塗布することができる。
【０１２５】
また、本発明の実施の形態２に係る有機半導体装置の製造方法におけるオーバーコート材を含む溶液を塗布する工程でも、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、オーバーコート材の料の溶液１８Ｓを複数打点で滴下塗布する。本実施形態では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、２打点によって塗布している。これにより、ソース電極２５及び導電性ガイド部材２６が矩形状の電極であっても、オーバーコート材を含む溶液１８Ｓを導電性ガイド部材２６に囲まれた領域内に均一に塗布することができる。
【０１２６】
なお、各電極の構成が円形形状に近いほど、各工程における溶液の塗布は有機半導体装置２の中心部付近に行うことが好ましい。これにより、膜厚ムラのない均一性に優れた有機半導体層１７及び保護膜１８を形成することができる。また、矩形状電極のアスペクト比が大きい場合は、塗布する打点数を多くする等塗布方法を適宜調整すればよい。また、塗布する打点は直線状に限らず、塗布溶液が所望の塗布領域において均一に分布するように適宜調整することができる。
【０１２７】
また、複数打点の塗布は、溶液を吐出するノズルのヘッドを移動させることによって行うことができる。本実施形態では、長軸方向にノズルのヘッドを２箇所に移動させることにより行った。なお、ノズルのヘッドを移動させずに、予め複数のノズルを備えたヘッドを用いても構わない。
【０１２８】
（実施の形態３）
次に、実施の形態１、２に係る有機半導体装置をディスプレイに適用した本発明の実施の形態３に係る表示装置について、図１１を用いて説明する。なお、本実施形態に係る表示装置の一態様では、有機ＥＬディスプレイに適用した例について説明する。
【０１２９】
図１１は、本発明の実施の形態３に係る有機ＥＬディスプレイの一部切り欠き斜視図である。上述した各実施の形態に係る有機半導体装置は、有機ＥＬディスプレイのアクティブマトリクス基板のスイッチング素子と用いることができる。
【０１３０】
図１１に示すように、有機ＥＬディスプレイ３０は、アクティブマトリクス基板３１と、アクティブマトリクス基板３１上にマトリクス状に複数配置された画素３２と、画素３２に接続され、アクティブマトリクス基板３１上にアレイ状に複数配置された画素回路３３と、画素３２と画素回路３３の上に順次積層された陽極３４、有機ＥＬ層３５及び陰極３６（透明電極）と、各画素回路３３と制御回路（不図示）とを接続する複数本のソース線３７及びゲート線３８とを備えている。有機ＥＬ層３５は、電子輸送層、発光層、正孔輸送層等の各層が積層されて構成されている。
【０１３１】
有機ＥＬディスプレイ３０において、各画素回路３３に、画素３２のスイッチング素子として、前述した各実施の形態のいずれかの有機半導体装置が設けられている。
【０１３２】
次に、上記有機ＥＬディスプレイ３０における画素３２の回路構成について、図１２を用いて説明する。図１２は、本発明の各実施の形態に係る有機半導体装置を用いた画素の回路構成図である。
【０１３３】
図１２に示すように、画素３２は、駆動用有機半導体装置４１と、選択用有機半導体装置４２と、有機ＥＬ素子４３と、コンデンサ４４とを備える。駆動用有機半導体装置４１は、有機ＥＬ素子４３を駆動する駆動トランジスタであり、選択用有機半導体装置４２は、選択トランジスタである。
【０１３４】
選択用有機半導体装置４２のソース電極４２Ｓは、ソース線３７に接続され、ゲート電極４２Ｇは、ゲート線３８に接続され、ドレイン電極４２Ｄは、コンデンサ４４及び駆動用有機半導体装置４１のゲート電極４１Ｇに接続されている。
【０１３５】
また、駆動用有機半導体装置４１のドレイン電極４１Ｄは、電源線４５に接続され、ソース電極４１Ｓは有機ＥＬ素子４３のアノードに接続されている。
【０１３６】
この構成において、ゲート線３８にゲート信号が入力され、選択用有機半導体装置４２をオン状態にすると、ソース線３７を介して供給された信号電圧がコンデンサ４４に書き込まれる。そして、コンデンサ４４に書き込まれた保持電圧は、１フレーム期間を通じて保持される。この保持電圧により、駆動用有機半導体装置４１のコンダクタンスがアナログ的に変化し、発光階調に対応した駆動電流が、有機ＥＬ素子４３のアノードからカソードへと流れる。これにより、有機ＥＬ素子４３が発光し、画像として表示される。
【０１３７】
なお、実施の形態１、２に係る有機半導体装置は、駆動用有機半導体装置４１及び選択用有機半導体装置４２のいずれにも適用することができる。
【０１３８】
以上、本発明の一実施形態に係るディスプレイについて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記の実施形態では有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬディスプレイについて説明したが、液晶表示素子等、アクティブマトリクス基板が用いられる他の表示素子を備えたディスプレイにも適用することもできる。
【０１３９】
また、以上説明した本発明の実施の形態３に係るディスプレイについては、フラットパネルディスプレイとして利用することができ、テレビジョンセット、パーソナルコンピュータ、携帯電話機などのあらゆる表示装置に適用することができる。
【０１４０】
以上、本発明に係る有機半導体装置及び表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明に係る有機半導体装置及び表示装置は、上記の実施の形態に限定されるものではない。各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【０１４１】
なお、各実施の形態では、第１電極をドレイン電極とし、第１電極を囲む環状の第２電極をソース電極としたが、第１電極をソース電極とし、環状の第２電極をドレイン電極としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明に係る有機半導体装置は、テレビジョンセット、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの表示装置、又はその他スイッチング素子として様々な電気機器に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１、１’、１Ｘ、１Ｙ、２  有機半導体装置
１Ａ  第１有機半導体装置
１Ｂ  第２有機半導体装置
１１、１１１  基板
１２、１２Ｙ、２２、１１２  ゲート電極
１２Ｌ、１２ＬＸ  ゲート配線
１２Ａ  第１ゲート電極
１２Ｂ  第２ゲート電極
１３、１１３  ゲート絶縁膜
１４、２４、１１４  ドレイン電極
１４Ｌ、１４ＬＸ  ドレイン配線
１４Ｃ  ドレインコンタクト部
１４Ａ  第１ドレイン電極
１４Ｂ  第２ドレイン電極
１５、２５、１１５  ソース電極
１５Ｌ、１５ＬＸ、１５ＬＹ  ソース配線
１５Ｃ、１５ＣＹ  ソースコンタクト部
１５Ａ  第１ソース電極
１５Ｂ  第２ソース電極
１６、２６  導電性ガイド部材
１６Ｌ  ガイド配線
１６Ａ  第１導電性ガイド部材
１６Ｂ  第２導電性ガイド部材
１７、１１７  有機半導体層
１７Ｓ、１８Ｓ  溶液
１８、１２１  保護膜
１９  層間絶縁膜
３０  有機ＥＬディスプレイ
３１  アクティブマトリクス基板
３２  画素
３３  画素回路
３４  陽極
３５  有機ＥＬ層
３６  陰極
３７  ソース線
３８  ゲート線
４１  駆動用有機半導体装置
４１Ｇ、４２Ｇ  ゲート電極
４１Ｓ、４２Ｓ  ソース電極  
４１Ｄ、４２Ｄ  ドレイン電極
４２  選択用有機半導体装置
４３  有機ＥＬ素子
４４  コンデンサ
４５  電源線
１０１  有機薄膜トランジスタ
１２０  パッシベーション膜
１２２  バンク
Ｍ１  第１金属膜
Ｍ２  第２金属膜
ＣＨ  コンタクトホール
ＰＸ１  第１画素
ＰＸ２  第２画素
【図１Ａ】
0005576796.tif 000002
【図１Ｂ】
0005576796.tif 000003
【図１Ｃ】
0005576796.tif 000004
【図１Ｄ】
0005576796.tif 000005
【図２】
0005576796.tif 000006
【図３Ａ】
0005576796.tif 000007
【図３Ｂ】
0005576796.tif 000008
【図４】
0005576796.tif 000009
【図５Ａ】
0005576796.tif 000010
【図５Ｂ】
0005576796.tif 000011
【図５Ｃ】
0005576796.tif 000012
【図５Ｄ】
0005576796.tif 000013
【図５Ｅ】
0005576796.tif 000014
【図５Ｆ】
0005576796.tif 000015
【図５Ｇ】
0005576796.tif 000016
【図５Ｈ】
0005576796.tif 000017
【図５Ｉ】
0005576796.tif 000018
【図５Ｊ】
0005576796.tif 000019
【図６Ａ】
0005576796.tif 000020
【図６Ｂ】
0005576796.tif 000021
【図７Ａ】
0005576796.tif 000022
【図７Ｂ】
0005576796.tif 000023
【図８Ａ】
0005576796.tif 000024
【図８Ｂ】
0005576796.tif 000025
【図９Ａ】
0005576796.tif 000026
【図９Ｂ】
0005576796.tif 000027
【図１０Ａ】
0005576796.tif 000028
【図１０Ｂ】
0005576796.tif 000029
【図１１】
0005576796.tif 000030
【図１２】
0005576796.tif 000031
【図１３Ａ】
0005576796.tif 000032
【図１３Ｂ】
0005576796.tif 000033
【図１４】
0005576796.tif 000034