(57)【要約】  より高密度に半導体素子を形成できる半導体装置およびその製造方法を提供する。併せてこの半導体装置を用いた画像表示装置の提供もする。  一方の面から他方の面に貫通するスルーホールを有する樹脂フィルムと、前記スルーホールの内壁に沿って設けられたソース電極と、前記スルーホールの内壁に沿って設けられたドレイン電極と、前記スルーホールに対向して前記樹脂フィルムの他方の面に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極上に設けられ、前記スルーホール内の底部に位置する絶縁層と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触するように前記スルーホールの内部に配置された有機半導体と、を備え、前記有機半導体は、前記スルーホール内の底部において前記絶縁層の少なくとも一部と接触し、その接触した絶縁層の近傍の有機半導体にチャンネルが形成されることを特徴とする半導体装置である。
2009019864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面から他方の面に貫通するスルーホールを有する樹脂フィルムと、
前記スルーホールの内壁に沿って設けられたソース電極と、
前記スルーホールの内壁に沿って設けられたドレイン電極と、
前記スルーホールに対向して前記樹脂フィルムの他方の面に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極上に設けられ、前記スルーホール内の底部に位置する絶縁層と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触するように前記スルーホールの内部に配置された有機半導体と、を備え、
前記有機半導体は、前記スルーホール内の底部において前記絶縁層の少なくとも一部と接触し、その接触した絶縁層の近傍の有機半導体にチャンネルが形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂フィルムの他方の面に接合された第２樹脂フィルムを更に有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２樹脂フィルムが第２スルーホールと該第２スルーホールに形成された導電性組成物とからなるビアを有することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ソース電極が前記絶縁層上に延在するソース電極延在部を有し、前記ドレイン電極が前記絶縁層上に延在するドレイン電極延在部を有し、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体が前記絶縁体と接触していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部とは櫛形形状を有し、互いに噛み合うように対向離間して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁層が、前記スルーホールの底部から延在して前記スルーホールの内壁を覆うように形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記絶縁層を介して前記スルーホールの内壁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記有機物半導体が中空部を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記有機半導体の前記中空部に絶縁材料が充填されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記有機半導体が高分子有機半導体から成ることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記有機半導体が低分子有機半導体から成ることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記樹脂フィルムが、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂およびアラミド樹脂から成る群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極が、貴金属であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１３】
発光素子を配列した表示部と、該表示部に用いられる前記発光素子を駆動する駆動回路層とを具備し、前記駆動回路層は、請求項１〜１２の何れかに記載の半導体装置を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２の何れかに記載の半導体装置の半導体素子を、ＯＮ／ＯＦＦするスイッチングトランジスタとして用いたことを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１〜１２の何れかに記載の半導体装置の半導体素子を前記発光素子の発光を駆動するドライバトランジスタとして用いたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記発光素子が、有機エレクトロルミネッセンス発光素子であることを特徴とする請求項１３〜１５の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項１７】
（１）樹脂フィルムの一方の面に絶縁層と該絶縁層の上に配置されるゲート電極とを形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記絶縁層に至るスルーホールを形成する工程と、
（２）前記スルーホールの内壁にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、
（３）前記ゲート電極と前記ドレイン電極と前記絶縁層とに接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、
を含み、前記有機半導体が前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極と該ゲート電極の上に配置された絶縁層とを有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムの絶縁層上に配置して形成することを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記工程（２）において、前記ソース電極に前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部との間で前記有機半導体と前記絶縁層とを接触させることを特徴とする請求項１７〜１９の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
（１）樹脂フィルムの一方の面にゲート電極を形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記ゲート電極に至るスルーホールを形成する工程と、
（２）前記スルーホールの内壁および前記スルーホールより露出する前記ゲート電極を絶縁層で覆う工程と、
（３）前記スルーホールの内壁に沿って前記絶縁層の上にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、
（４）前記ゲート電極と、前記ドレイン電極と、前記ゲート電極を覆う前記絶縁層と、に接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、
を含み、前記有機半導体が前記ゲート電極を覆う前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極を有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムのゲート電極上に配置して形成することを特徴とする請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記工程（３）において、前記ソース電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体と前記ゲート電極を覆う前記絶縁層とを接触させることを特徴とする請求項２１〜２３の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記工程（１）のスルーホールが前記樹脂フィルムへのレーザ照射により形成されることを特徴とする請求項１７〜２４の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体を有する半導体装置とその製造方法およびそれを備えた画像表示装置、とりわけ樹脂フィルム上に形成された、有機半導体を有する半導体装置とその製造方法およびそれを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとして、より軽量なフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化される機会が増え、薄くて軽く、手軽に持ち運び可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパあるいはデジタルペーパへのニーズも高まりつつある（特許文献１など）。【０００３】
一般に平板型（フラットパネル）ディスプレイ装置においては、液晶、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。これらの表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）が主に用いられている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。【０００４】
ＴＦＴ素子には従来、主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等のＳｉ半導体が用いられている。これらＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。【０００５】
Ｓｉ半導体を用いたＴＦＴ素子の製造には以下に示す２つの問題がある。
１つは、スパッタリング等、真空チャンバーを要する真空系内での製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成する必要があり、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、各層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法では、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等の理由からディスプレイ画面の大型化のニーズに対応した設備の変更も容易ではない。【０００６】
２つ目の問題は、使用する基材が耐熱性を有する材料に限られ、樹脂フィルム等の軽量で可撓性を有する基材が使用できないという問題である。
Ｓｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には例えば５００〜１０００℃と高い温度に加熱する工程が含まれるため、基板材料はこの高い工程温度でも使用できる材料に制限され、実際上はガラスを用いざるをえない。このため先に述べた電子ペーパあるいはデジタルペーパといった薄型ディスプレイを、Ｓｉ半導体を用いたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、ガラス基板のためにそのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下等の衝撃で比較的容易に割れ等の破損が生じる。すなわち、ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成して得られるディスプレイ装置では、携帯用薄型ディスプレイへのニーズを満たすことが困難である。【０００７】
この問題を解決できる半導体材料として、近年精力的に研究が進められているのが有機半導体材である。有機半導体は、高い電荷輸送性を有する有機化合物であり、有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、有機レーザ発振素子や、有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）への応用が可能である。【０００８】
有機半導体を用いた半導体装置（有機半導体デバイス）は、比較的低い温度で形成でき、従って基材（基板）に関する耐熱性の制限が緩和され、透明樹脂基板等のフレキシブル基材上にも例えばＴＦＴ素子を形成することが可能となる。また、その分子構造を適切に改良することによって、溶液化した有機半導体を得ることができ、この有機半導体溶液をインク化し、インクジェット方式を含む印刷法を用いることで、不活性雰囲気中等の真空を必要としない条件での製造も可能となる。【０００９】
印刷方式を用いた印刷エレクトロニクス技術は、低温プロセスの実施（脱高温）、真空プロセスの緩和（脱真空などの利点に加え）、フォトリソグラフ工程を実施しないプロセス（脱フォトリソ）を行うことができる。【００１０】
図１５は、印刷方式を利用して製造する、有機半導体１３０を含む半導体デバイス（フレキシブル半導体デバイス）１０００の構成を模式的に示す断面図である。半導体デバイス（半導体装置）１０００は、樹脂基材（例えば、ＰＥＴ，ＰＩ）１１０の上に、印刷によって各層（１２０、１３０、１４０、１５０）が積層された構造を有している。図示した構成では、樹脂基板１１０の上に、順次、配線層１２０、有機半導体層１３０、絶縁膜１４０、配線層１５０が形成されている。具体的な構成は、適宜改変されるものの、有機半導体層１３０の周辺には、ソース電極１２０ｓ、ドレイン電極１２０ｄ、ゲート電極１５０ｇが配置され、有機ＴＦＴが構築される。【００１１】
このように透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示材料を駆動させることにより、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができる。
【特許文献１】特開２００７−６７２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電子ペーパあるいはデジタルペーパといった薄型ディスプレイでは、より一層の小型軽量化へのニーズが高く、これを実現するためには、半導体装置１０００の半導体素子をより高密度に形成する必要がある【００１３】
同様に、据え置き型の液晶や有機ＥＬ等の画像表示装置においても、大型化を行いながら軽量化、薄型化を行っていくことへの強いニーズ、あるいは従来と同じスペースで画素数を増加させる高品位化（高解像度化）への強いニーズがあり、これらに対応していくためにも半導体装置１０００の半導体素子をより高密度に形成する必要がある。【００１４】
しかし、半導体装置１０００は、樹脂１１０の上に平面的な各層（１２０、１３０、１４０、１５０）を順次積層していく構造であるため、形成される半導体素子の集積密度の向上に限界がある。【００１５】
そこで、本発明は樹脂フィルム基材の内部に半導体素子を形成することにより、より高密度に半導体素子を形成できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。また、この樹脂フィルム基材の内部に半導体素子を形成した半導体装置を用いた画像形成装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の態様１は、一方の面から他方の面に貫通するスルーホールを有する樹脂フィルムと、前記スルーホールの内壁に沿って設けられたソース電極と、前記スルーホールの内壁に沿って設けられたドレイン電極と、前記スルーホールに対向して前記樹脂フィルムの他方の面に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極上に設けられ、前記スルーホール内の底部に位置する絶縁層と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触するように前記スルーホールの内部に配置された有機半導体と、を備え、前記有機半導体は、前記スルーホール内の底部において前記絶縁層の少なくとも一部と接触し、その接触した絶縁層の近傍の有機半導体にチャンネルが形成されることを特徴とする半導体装置である。【００１７】
本発明の態様２は、前記樹脂フィルムの他方の面に接合された第２樹脂フィルムを更に有する態様１に記載の半導体装置である。【００１８】
本発明の態様３は、前記第２樹脂フィルムが第２スルーホールと該第２スルーホールに形成された導電性組成物とからなるビアを有することを特徴とする態様２に記載の半導体装置である。【００１９】
本発明の態様４は、前記ソース電極が前記絶縁層上に延在するソース電極延在部を有し、前記ドレイン電極が前記絶縁層上に延在するドレイン電極延在部を有し、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体が前記絶縁体と接触していることを特徴とする態様１〜３のうちの何れかに記載の半導体装置である。【００２０】
本発明の態様５は、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部とは櫛形形状を有し、互いに噛み合うように対向離間して配置されていることを特徴とする態様４に記載の半導体装置。【００２１】
本発明の態様６は、前記絶縁層が、前記スルーホールの底部から延在して前記スルーホールの内壁を覆うように形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記絶縁層を介して前記スルーホールの内壁に沿って形成されていることを特徴とする態様１〜５の何れかに記載の半導体装置である。【００２２】
本発明の態様７は、前記有機物半導体が中空部を有することを特徴とする態様１〜６の何れかに記載の半導体装置である。【００２３】
本発明の態様８は、前記有機半導体の前記中空部に絶縁材料が充填されていることを特徴とする態様７に記載の半導体装置である。【００２４】
本発明の態様９は、前記有機半導体が高分子有機半導体から成ることを特徴とする態様１〜８の何れかに記載の半導体装置である。【００２５】
本発明の態様１０は、前記有機半導体が低分子有機半導体から成ることを特徴とする態様１〜８の何れかに記載の半導体装置である。【００２６】
本発明の態様１１は、前記樹脂フィルムが、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂およびアラミド樹脂から成る群より選択される何れか一つであることを特徴とする態様１〜１０の何れかに記載の半導体装置である。【００２７】
本発明の態様１２は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が、貴金属であることを特徴とする態様１〜１１の何れかに記載の半導体装置である。【００２８】
本発明の態様１３は、発光素子を配列した表示部と、該表示部に用いられる前記発光素子を駆動する駆動回路層とを具備し、前記駆動回路層は、態様１〜１２の何れかに記載の半導体装置を含むことを特徴とする画像表示装置である。【００２９】
本発明の態様１４は、態様１〜１２に何れかに記載の半導体装置の半導体素子を、ＯＮ／ＯＦＦするスイッチングトランジスタとして用いたことを特徴とする態様１３記載の画像表示装置である。【００３０】
本発明の態様１５は、態様１〜１２の何れかに記載の半導体装置の半導体素子を前記発光素子の発光を駆動するドライバトランジスタとして用いたことを特徴とする態様１３または１４に記載の画像表示装置である。【００３１】
本発明の態様１６は、前記発光素子が、有機エレクトロルミネッセンス発光素子であることを特徴とする態様１３〜１５の何れかに記載の画像表示装置である。【００３２】
本発明の態様１７は、（１）樹脂フィルムの一方の面に絶縁層と該絶縁層の上に配置されるゲート電極とを形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記絶縁層に至るスルーホールを形成する工程と、（２）前記スルーホールの内壁にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、（３）前記ゲート電極と前記ドレイン電極と前記絶縁層とに接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、を含み、前記有機半導体が前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法である。【００３３】
本発明の態様１８は、前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極と該ゲート電極の上に配置された絶縁層とを有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする態様１７に記載の半導体装置の製造方法である。【００３４】
本発明の態様１９は、前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムの絶縁層上に配置して形成することを特徴とする態様１８に記載の半導体装置の製造方法である。【００３５】
本発明の態様２０は、前記工程（２）において、前記ソース電極に前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部との間で前記有機半導体と前記絶縁層とを接触させることを特徴とする態様１７〜１９の何れかに記載の半導体装置の製造方法である。【００３６】
本発明の態様２１は、（１）樹脂フィルムの一方の面にゲート電極を形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記ゲート電極に至るスルーホールを形成する工程と、（２）前記スルーホールの内壁および前記スルーホールより露出する前記ゲート電極を絶縁層で覆う工程と、（３）前記スルーホールの内壁に沿って前記絶縁層の上にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、（４）前記ゲート電極と、前記ドレイン電極と、前記ゲート電極を覆う前記絶縁層と、に接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、を含み、前記有機半導体が前記ゲート電極を覆う前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法である。【００３７】
本発明の態様２２は、前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極を有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする態様２１に記載の半導体装置の製造方法である。【００３８】
本発明の態様２３は、前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムのゲート電極上に配置して形成することを特徴とする態様２２記載の半導体装置の製造方法である。【００３９】
本発明の態様２４は、前記工程（３）において、前記ソース電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体と前記ゲート電極を覆う前記絶縁層とを接触させることを特徴とする態様２１〜２３の何れかに記載の半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００４０】
樹脂フィルムに設けたスルーホールの内部にソース電極、ドレイン電極および有機半導体を含む半導体素子を配置した半導体装置を用いることで集積密度の高い半導体装置およびその製造方法の提供が可能となる。
また、樹脂フィルムが可撓性を有し、その内部に半導体素子を形成することから可撓性を有する半導体装置（フレキシブル半導体装置）を得ることができる。
この半導体装置を用いることで、薄型化等の小型化、軽量化を実現し、さらに可撓性を有する画像表示装置の提供も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体装置２００の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る半導体装置１０１の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に半導体装置１００のスルーホールおよびその周辺部の構成を模式的に示す上面図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る半導体装置１０２の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】（ａ）本発明の実施形態２に係る半導体装置１０３のソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄの平面構造を模式的に示す上面図であり、（ｂ）本発明の実施形態２に係る半導体装置１０３の構成を模式的に示す断面図であり、図９のＢ−Ｂ’断面に対応する。
【図１０】本発明の実施形態２に係る半導体装置１０２の製造方法を示す断面図である。
【図１１】発明の実施形態２に係る半導体装置１０２の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る画像表示装置５００を模式的に示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態３にかかる半導体装置３００の構成を模式的に示す断面図である。
【図１４】半導体装置３００の等価回路を示す図である。
【図１５】従来の半導体装置１０００の構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０    導電層
１２，１２ａ，１２ｂ    樹脂フィルム
１３    ビアホール（スルーホール）
１４    層間接続部材（ビア）
１５    多層樹脂基板（多層配線基板）
１７    スルーホール
２０ｓ，２０Ｍｓ    ソース電極
２０ｄ，２０Ｍｄ    ドレイン電極
２０ｇ    ゲート電極
２２    絶縁層（ゲート絶縁膜）
２２ｇ  ゲート絶縁膜
２２Ｍ  絶縁層
２４ｓ    ソース電極の延在部
２４ｄ    ドレイン電極の延在部
３０，３０Ｍ    有機半導体部
３５    間隙
５０    層間接続部材（ビア）
８０    発光素子有機ＥＬ素子
８２    透明電極
８６    補強フィルム
９２    データライン
９４    選択ライン
１００，１０１，１０２，１０３，２００，３００    半導体装置
１００Ａ    スイッチングトランジスタ
１００Ｂ    ドライバトランジスタ
１１０    樹脂基板
１２０    配線層
１２０ｄ    ドレイン電極
１２０ｓ    ソース電極
１３０    有機半導体層
１４０    絶縁膜
１５０    配線層
１５０ｇ    ゲート電極
５００    画像表示装置
１０００    半導体装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。【００４４】
・実施形態１
図１は本発明の実施形態１に係る半導体装置２００の断面構成を模式的に示す部分断面図である。半導体装置２００では、スルーホール１７内に有機半導体部３０を設けている。すなわち半導体装置２００は、スルーホール１７が形成されている樹脂フィルム（フレキシブル基材）１２を有し、スルーホール１７の内部には、その壁面（内壁）１７ａに形成されたソース電極２０およびドレイン電極２０ｄと、有機半導体部３０とを備えている。樹脂フィルム１２は、一方の表面にソース電極２０ｓまたはドレイン電極２０ｄと電気的に接続されている導電層１０を備えている。また、半導体装置２００は、他方の面にスルーホール１７を塞ぐように設けられた絶縁層２２を備え、その絶縁層２２はゲート絶縁膜として機能する。本明細書において、スルーホール１７に面する絶縁層２２の表面を、スルーホール１７の底面１７ｂという。さらに、絶縁層２２の上にはゲート電極２０ｇおよびゲート電極２０ｇと電気的に接続されている導電層１０が配置されている。そして、有機半導体部３０は、ソース電極２０ｓ及びドレイン電極２０ｄに接触し、さらにソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄが分離された部分で絶縁層２２と接触している。【００４５】
これにより、半導体装置２００に、有機半導体部３０と、ソース電極２０ｓと、ドレイン電極２０ｄと、絶縁層（ゲート絶縁膜）２２と、ゲート電極２０ｇとから成る半導体素子（ＦＥＴ）が形成されている。【００４６】
図１に示す実施形態において、詳細を後述するようにソース電極２０ｓは、スルーホール１７の底面１７ｂ上に、絶縁層２２に接する延在部２４ｓを有し、同様にドレイン電極２０ｄは底面１７ｂ上に、絶縁層２２に接する延在部２４ｄを有している。【００４７】
有機半導体部３０がゲート絶縁膜２２との接触部近傍にチャンネル（ｐチャンネル、ｎチャンネルの何れで可）を形成するように、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとは分離されている。チャンネルとは、電界効果トランジスタにおいて電流（あるいはキャリア）が流れる流路をいう。【００４８】
例えば、図１に示す実施形態では、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間は所定の間隔を有しながら、スルーホール１７の内壁１７ａの概ね半周（図１では左側半周）と底面１７ｂの概ね半分（図１では左側半分）にソース電極２０ｓを形成し、内壁１７ａの反対側半周（図１では右側半分）と底面の反対側半分（図１では左側半分）にソース電極２０ｄを形成している。【００４９】
なお、延在部２４ｓ、２４ｄを設けない場合であっても、例えば、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間でゲート絶縁膜２２に接する有機半導体の部分にチャンネルが形成される。この場合であっても、例えば、スルーホール１７の内壁１７ａの概ね半周（図１では左側半周）にソース電極２０ｓを形成し、内壁１７ａの反対側半周（図１では右側半分）にソース電極２０ｄを形成すればよい。【００５０】
このように、本実施形態では、従来、半導体素子（有機半導体素子）が形成されることがなかった基材（樹脂フィルム）１２のスルーホール１７内に有機半導体部３０、ソース電極２０ｓ、ゲート電極２０ｄを配置し、ＴＦＴ等の半導体素子を形成している。したがって、半導体装置２００は立体的にスペースを有効に活用できることから、高い密度で半導体素子を形成することが可能となる。【００５１】
図２は、本実施形態に含まれる別の半導体装置１００を模式的に示す断面図である。半導体装置１００は、半導体装置２００と同じように樹脂フィルム１２（１２ｂ）がスルーホール１７を有しており、有機半導体部３０と、ソース電極２０ｓと、ドレイン電極２０ｄと、絶縁層（ゲート絶縁膜）２２と、ゲート電極２０ｇとから成る半導体素子（ＦＥＴ）が形成されている。また樹脂フィルム１２ｂの両面には、ソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄまたはゲート電極２０ｇと電気的に接続される導電層１０が形成されている。【００５２】
半導体装置１００は、半導体装置２００にはない、第２の樹脂フィルム１２ａ（１２）を更に有している。樹脂フィルム１２ａは、樹脂フィルム１２（１２ｂ）の絶縁層２２が設けられている方の面の上に配置され、絶縁層２２とゲート電極２０ｇとゲート電極２０ｇに接続された導電層１０とが、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとにより挟まれている。【００５３】
樹脂フィルム１２ａは、その内部に層間接続部材（ビア）１４を備えたスルーホール（ビアホール）１３を有している。樹脂フィルム１２ａはさらに、他方の面（ゲート電極２０ｇと接していない方の面）に導電層１０を有しており、この導電層１０は、ビア１３と、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとの間に位置する導電層１０とを介してゲート電極２０ｇと導通している。【００５４】
このように、半導体装置１００は、樹脂フィルム１２ｂの一方の面の導電層１０、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとの間に位置する導電層１０および樹脂フィルム１２ａの他方の面の導電層１０の３つの導電層１０と、樹脂フィルム１２ａおよび樹脂フィルム１２ｂの２つの樹脂フィルムとより成る多層基板１５を有する。【００５５】
以上のように構成された半導体装置１００は、立体的にスペースを有効に活用し、高い密度で半導体素子を形成できることに加えて、多層基板１５により配線も立体的に行えることからより複雑配線をより少ないスペースで行うことが可能となる。【００５６】
次に半導体装置１００および２００の作動原理を示す。
半導体装置１００，２００において、ゲート電極２０ｇに電圧を加えると，ゲート電極近傍の有機半導体部３０内で加えた電圧の極性に反発する電荷のキャリアが追い払われ（空乏層が発生し）、さらに、ある一定以上の電圧を加えると、絶縁層（ゲート絶縁膜）２２と有機半導体部３０の界面にゲート電極２０ｇに印加した電圧の極性に引き合う電荷のキャリアが誘起され蓄積される。このような状態でソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間に電圧を加えると、上記界面に蓄積されたキャリアはソース電極―ドレイン電極間の電界によって移動してドレインに吸収され、ソース電極―ドレイン電極間を電流が流れることになる。【００５７】
ゲート電極２０に印加される電圧を制御して上記界面に蓄積されたキャリア量を変調することにより，ドレイン電極２０ｄとソース電極２０ｓの間を流れる電流量を変化させて、例えばスイッチング動作を行うことができる。【００５８】
以下に、半導体装置１００および２００の各要素の詳細を説明する。
樹脂フィルム１２（１２ａ、１２ｂ）は、例えば、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、またはアラミド樹脂から構成されており、これらの樹脂材料は、耐熱性、寸法安定性、ガスバリア性の性質に優れており、半導体装置１００、２００におけるフレシキブル基材（樹脂フィルム）１２の材料として好ましい。樹脂フィルム１２の厚さは、例えば、１〜３８μｍである。【００５９】
樹脂フィルム１２に形成されたスルーホール１７は、例えば、レーザによって形成された円錐台形状（樹脂フィルム１２の表面に平行な断面形状が円であり、樹脂フィルム１２の表面に垂直な断面形状が台形）の貫通孔である。図１および図２に示す実施形態では、スルーホール１７は樹脂フィルム１２（１２ｂ）の上面側（絶縁膜２２のない方）の断面積の方が、樹脂フィルム１２（１２ｂ）の下面側（絶縁膜２２のある方）の断面積より広く、上に広がった形状となっている。これは、後述するようにスルーホール１７の内壁にメッキ等で金属層を形成後、レーザ光線で切断しソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとに分離する際の作業性に優れるからである。【００６０】
スルーホール１７の直径は、断面積のより広い樹脂フィルム１２（１２ｂ）の上面側（上面における開口径）で例えば１〜３００μｍである。ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄがそれぞれの延在部２４ｓ、２４ｄを有しない場合、スルーホール１７の直径、とりわけスルーホール１７の底面の１２ｂの直径を変更することは、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間のチャンネル長、およびチャンネル幅（概ね内壁１７ｂの内壁が概ねソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄで覆われている場合）を変化させることを意味する。従って、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄがそれぞれの延在部２４ｓ、２４ｄを有しない場合、所望の電流容量となるようにスルーホール１７の直径、とりわけ底面１７ｂの直径を適宜設定してもよい。【００６１】
また、１つの半導体装置が複数の半導体素子を含む場合、それぞれの半導体素子のスルーホール１７の断面積を同じにする必要はなく、異なる面積であってもよい。例えば半導体装置１００が２つの半導体素子スイッチングトランジスタとドライバトランジスタを含む場合、それぞれの半導体素子を異なる断面積（開口面積）のスルーホール１７を用いて構成することにより、特性の異なるトランジスタを容易に構成することができる。【００６２】
スルーホール１７の形状は上記の円錐台に限定されるものでなく、円柱等を含む各種の形状を選択することが可能である。【００６３】
なお、半導体装置１００のスルーホール（ビアホール）１３は、図２に示す実施形態では円柱形状を有しているが、この形状に限定されるものでなく。円錐台を含む各種の形状を有することが可能である。また、スルーホール１３内に充填される層間接続部材１４は、例えば、導電性樹脂ペースト等の導電性材料から成る。【００６４】
スルーホール１７の内壁１７ａには、金属層より成るソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄが形成されている。この金属層は、例えば銅メッキより成り、例えば、厚さ０．１〜１８μｍである。また、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄは、貴金属（例えば、Ａｕ）から構成することも可能であり、その厚さは、例えば、０．０２〜３μｍである。さらに、例えば銅等の貴金属以外の金属より成るソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄの有機半導体部３０に接する面に貴金属（例えば、Ａｕ）のメッキを施すこともできる。【００６５】
また、これ以外にもソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄに用いることのできる材料として、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチアジル、および、導電性ポリマとこれらの組み合わせからなる群から選択された材料が例示される。さらに、ソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄは、Ａｕ層とＣｒ層とからなる二層電極、または、Ａｕ層とＰｔ層とからなる二層電極から構成してもよい。【００６６】
図１および図２に示す実施形態では、ソース電極２０ｓは、絶縁層２２上に延在する延在部２４ｓを有し、同様にドレイン電極２０ｄは絶縁層２２上に延在する延在部２４ｄを有している。延在部２４ｓおよび延在部２４ｄの両方またはいずれか一方がなくてもソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄは機能する。【００６７】
例えば、延在部２４ｓおよび延在部２４ｄの両方がない構造では、スルーホールの底部１７ｂ全体の直上に位置する有機半導体部３０の部分にチャンネルが形成される。
しかし、延在部２４ｓ、２４ｄを設けることにより、チャンネル長（ソース−ドレイン間の距離）を短くすることが可能となり、そのソース−ドレイン間の有機半導体部３０にチャンネルが構成される。すなわち、チャンネル長の短いＦＥＴを形成できる点で、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄは、ぞれぞれの延在部２４ｓおよび延在部２４ｄを有することが好ましい。【００６８】
本実施形態のゲート電極２０ｇおよび導電層１０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチアジル、および、導電性ポリマとこれらの組み合わせからなる群から選択された材料で構成することができる。【００６９】
絶縁層（ゲート絶縁膜）２２は、例えば、ＰＶＡ(Poly Vinyl alcohol)、ＰＶＰ(Poly 4−Vinyl Phenol)、ＢＣＢ(Benzocyclobutene)およびポリシラザンの塗布により形成されるＳｉＯ２などからなる。絶縁層（ゲート絶縁膜）２２は、またエポキシ樹脂により形成してもよい。絶縁層（ゲート絶縁膜）２２の厚さは、例えば、５０〜３００ｎｍである。【００７０】
有機半導体部３０は、スルーホール１７の内部に充填され、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄとオーミック接触し、ゲート絶縁膜２２と接触している。本実施形態のようにソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄがそれぞれの延在部２４ｓと２４ｄを有する場合には、延在部２４ｓと延在部２５ｓの対向する面それぞれが有機半導体３０とオーミック接触している。【００７１】
有機半導体部３０を構成する有機半導体は種々のものを使用することが可能である。用いる有機半導体としては、移動度が高い材料が好ましく、例えば、ペンタセンを挙げることができる。有機半導体は大別すると、高分子材料（例えば、ポリチオフェン又はその誘導体）、低分子材料（例えば、ペンタセン、可溶化ペンタセン）、その他、ナノカーボン材料（例えば、カーボンナノチューブ、ＳｉＧｅナノワイヤ、フラーレン、修飾フラーレン）、無機有機混合材料（例えば、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）とＳｎＩ４との複合系）があり、何れも有機半導体部３０に用いることができる。なお、有機半導体の他の例をさらに後述する。【００７２】
上述のように半導体装置１００および２００においては、ゲート電極２０ｇ、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄを全てメッキ等の金属箔により形成できる。
このことは、従来の半導体装置１０００においてゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を含む配線層１２０、１５０をインクジェット方式等の印刷方式を用いて形成することにより生じていた以下の問題を解消できることを意味する。【００７３】
すなわち、従来の半導体装置１０００では、通常の金属粒子を用いて配線層を形成すると、６００〜１０００℃と高い焼結温度が必要となり樹脂フィルム基材が使用できないという問題及びインクジェットノズルを詰まらせるという問題があり、インク溶液とナノオーダーに微細化した金属粒子（ナノペースト材料）との混合物を配線材料として用いている。【００７４】
しかしナノペースト材料は極めて高価であること、さらにナノペースト材料から形成される配線は、ナノオーダーの金属粒子を焼結し形成するため、金属粒子表面の酸化膜等のため電気抵抗が大きいという問題が生じていた。【００７５】
本実施形態にかかる半導体装置１００および２００では、ナノペースト材料を用いる必要がないことから、従来の半導体装置１０００と比べゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を含む配線を安価に構成でき、かつ電気抵抗を大きく減少させることが可能となる。【００７６】
次に半導体装置１００の変形例を示す。
図３は半導体装置１００の変形例である半導体装置１０１を示す断面図である。半導体装置１０１の有機半導体部３０Ｍは、内壁１７ａ及び底面１７ｂに沿って設けられ、有機半導体部３０Ｍに囲まれた中空部が形成されている。このような中空構造は、例えば、有機半導体材料を溶媒に分散させてスルーホール１７内に塗布した後、当該溶媒を消失（気化）させて、有機半導体材料をスルーホール１７の内壁１７ａ、底面１７ｂ（絶縁層２２上）、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄに残すことによって形成できる。また、有機半導体材料をスルーホール１７の内壁１７ａ、底面１７ｂ（絶縁層２２上）、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄに蒸着させることによっても形成できる。【００７７】
このように有機半導体部３０Ｍが中空部を有する半導体装置１０１は、用いる有機半導体の量を低減できる等の効果および必要に応じこの中空部に他の材料を充填可能であるという効果を有する。【００７８】
例えば絶縁材料を有機半導体部３０Ｍの内部に充填した場合，ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄ間の漏れ電流の防止効果を高めるといった格別の効果を有する。【００７９】
また、有機半導体部３０Ｍの中空部に絶縁材を充填することにより、有機半導体３０Ｍと外気との接触が制限されることから、酸素による有機半導体部３０Ｍの劣化を抑制でき、より信頼性の高い半導体装置の提供が可能となる。【００８０】
すなわち、有機半導体は、無機半導体材料（例えば、ポリシリコンなど）と比較すると、低移動度であるのに加えて、空気ないし酸素雰囲気下ではその移動度が更に低下する場合がある。【００８１】
半導体装置１０１では、有機半導体部３０Ｍの中空部に絶縁物を充填することで、この絶縁物とスルーホール１７の内壁１７ａとソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとゲート絶縁膜２２とにより、有機半導体３０Ｍの外周を概ね取り囲むことができる。この結果、有機半導体部３０Ｍと酸素（又は空気）との接触を抑制でき、これにより、有機半導体部３０を構成する有機半導体の経時劣化を抑制ないし緩和することが可能となる。【００８２】
次に、図４（ａ）から図６を参照しながら、実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。【００８３】
工程１：
図４（ａ）に示すように、両面に導電層１０が形成された樹脂フィルム１２（１２ａ）を用意する。例えば、厚さ４μｍのアラミド樹脂フィルムを用いることができる。また、他の樹脂フィルム（例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂）を用いてもよい。【００８４】
導電層１０として、銅箔（例えば厚さ５μｍ）を用いてよい。導電層１０は、パターニングされていてもよい。また、樹脂フィルム１２ａには、上面の導電層１０と下面の導電層１０とを接続する層間接続部材（ビア）１４が形成されている。層間接続部材１４は、例えば、ビアホール（スルーホール）１３内に充填された導電性ペーストからなる。【００８５】
工程２：
図４（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１２ａ上面の導電層１０のうち、ゲート電極２０ｇとなる部位の上に、ゲート絶縁膜２２を形成する。ゲート絶縁膜２２の形成は、例えば、絶縁材料を塗布することによって行うことができる。また、ゲート絶縁膜２２を形成する方法は、例えば、電着塗膜を形成する電着塗装法、スプレーコータを用いたスプレー法、インクジェット方式を用いることができる。【００８６】
工程３：
図４（ｃ）に示すように、上面に導電層（金属層）１０が形成された樹脂フィルム１２ｂの下面と、ゲート絶縁膜２２が形成された樹脂フィルム１２ａの上面とを対向して配置する。そして、樹脂フィルム１２ｂの下面と、ゲート絶縁膜２２を覆うよう樹脂フィルム１２ａの上面とを接合（ラミネート）する。このように、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとを接着（積層）して、多層樹脂基板１５を形成する。【００８７】
工程４：
図５（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２２が露出するように樹脂フィルム１２ｂに、スルーホール１７を形成する。図５（ａ）に示す実施形態では、スルーホール１７の形成は、レーザを照射することによって実行しているが、スルーホール１７の形成は、他の方法（例えば、エッチングなど）を用いてもよい。また図５（ａ）に示す実施形態では、樹脂フィルム１２の上方から見たスルーホール１７の形状は、円形であるが、他の形状（楕円形、長円形、矩形など）にすることも可能である。【００８８】
工程５：
図５（ｂ）に示すように、スルーホール１７の内壁１７ａおよびゲート絶縁膜２２（スル−ホール１７の底面１７ｂの部分）に対して金属メッキを行って、金属層２０を形成する。例えば、銅メッキによって金属層２０を形成する。金属層２０は、導電層１０と接続するように形成される。【００８９】
工程６：
図５（ｃ）に示すように、スルーホール１７の底面１７ｂに位置する金属層２０の一部を除去することにより、金属層２０を分割してソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとを形成する。この金属層２０の除去は、例えば、レーザ照射によって行うことができる。【００９０】
図７は、上方（樹脂フィルム１２の法線方向）からみた、金属層２０を分割した後のスルーホール１７の内部およびスルーホール１７の周辺部を示す。上述のレーザ照射により金属層２０が除去されてできた間隙（金属層２０のない部分）３５により、ソース電極２０ｓ（延在部２４ｓも含む）と、ドレイン電極２０ｄ（延在部２４ｄも含む）とが分離されている。【００９１】
図７および図５（ｃ）において、ソース電極２０ｓは、スルーホール１７の内壁１７ａの左側半周の概ね全体および底面１７ｂの左側半分の概ね全体を覆いかつ導電層１０と接続されている。同様に、ドレイン電極は、スルーホール１７の内壁１７ａの右側半周の概ね全体および底面１７ｂの右側半分の概ね全体を覆いかつ別の導電層１０と接続されている。【００９２】
工程７：
図６に示すように、スルーホール１７内に有機半導体を含む材料を充填し、スルーホール１７内に有機半導体部３０を形成する。
本実施形態の有機半導体部３０を構成する有機半導体材料としては、上記説明と重複する内容もあるが、例えば、次のようなものを挙げることができる。（１）ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセンおよびそれらの誘導体からなる群から選択されるアセン分子材料、（２）フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物およびペリレン系化合物からなる群から選択される顔料およびその誘導体、（３）ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、ジフェニルメタン化合物、スチルベン化合物、アリールビニル化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルアミン化合物およびトリアリールアミン化合物からなる群から選択される低分子化合物およびその誘導体、（４）ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ハロゲン化ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ピレンホルムアルデヒド樹脂およびエチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択される高分子化合物である。あるいは、有機半導体材料は、フルオレノン系、ジフェノキノン系、ベンゾキノン系、インデノン系、ポルフィリン系、ポリ
チオフェン系およびポリフェニレン系化合物であってもよい【００９３】
有機半導体部３０の形成は、例えば印刷によって行うことができる。本実施形態では、有機半導体を含む材料をスルーホール１７内に充填することにより、有機半導体部３０を形成することができることから、スルーホール１７を形成する際のスルーホール１７の位置決めにより有機半導体部３０の位置決めも行うことができ、技術的意義が大きい。すなわち、インクジェット方式で従来の有機半導体部を形成する場合、インクジェット噴射ツールの位置合わせ精度を確保し、さらに有機半導体を含むインクを正確な位置に保持するためのバンクの形成などが必要となるが、本実施形態の手法によれば、スルーホール１７の位置決めを正確に行えば、その位置に対応して、有機半導体部３０を形成することができる。【００９４】
有機半導体が高分子有機半導体（例えば、ポリチオフェン又はその誘導体）の場合、印刷プロセスによって有機半導体部３０を形成することが好ましいことが多い。
また、有機半導体が低分子有機半導体（例えば、ペンタセン）の場合、蒸着プロセスによって有機半導体部３０を形成することが好ましいことが多い。
以上の工程１〜７により半導体装置１００を得ることができる。【００９５】
なお、半導体装置２００の製造についても類似の方法により実施することができる。すなわち、工程１〜３に代えて、一方の面に導電層１０が形成され、他方の面に図１に示す絶縁層２２と導電層１０が形成された樹脂フィルム１２を準備する。そして、この樹脂フィルム１２に上記工程４に示される方法でスルーホール１７を形成し、工程５に示される金属層２０を形成し、工程６に示されるように金属層２０を分割することによりソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとを形成し、さらに工程７に示されるように有機半導体部３０を形成することにより半導体装置２００を製造することができる。【００９６】
以下に上記した半導体装置１００、２００の製造方法の利点を示す。
従来は全印刷方式で、有機半導体部と共に導電層（配線）も形成することがあり、この場合、配線線は金属ナノペーストによって形成することが多い。しかし、金属ナノペーストは高価であり、また、金属ナノペーストによって作製された配線は、典型的な銅配線よりも高抵抗であることが多い。本実施形態の手法によれば、高価な金属ナノペーストを用いなくても、典型的な銅配線パターンを簡便に作製することができ、それゆえ、技術的価値が大きい。【００９７】
また、スルーホール１７内にソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄおよび有機半導体部３０を形成することから、これらの要素を容易にかつ高精度に位置決めできる。
これにより半導体装置１００、２００では、インクジェット方式で、各層を形成する従来の半導体装置１０００が有する以下の問題を生じない。【００９８】
すなわち、インクジェット方式で各層を形成する場合、所望の位置に所望の層が形成されるように、液状の材料をバンクその他の部材により所定の位置に精度良く保持する必要があり、バンクその他の部材の形成、ならびに、位置合わせ精度の問題が発生する。加えて、インクジェットによる印刷により、基材の上に、ソース電極層、ドレイン電極層、有機半導体層、絶縁層、ゲート電極層等の各層を何層も積載して有機半導体デバイスを形成することに起因して、有機半導体デバイスの平坦性を確保するために、有機デバイスの厚みが増加するという問題がある。さらに、このように印刷で何層も積層すると、例えば位置合わせの誤差等に起因して歩留まりが低下するという問題を生じる。歩留まりは、半導体装置１０００が大型になるほど低下する傾向が強くなる。【００９９】
とりわけ、半導体装置１０００を有機ＥＬディスプレイ等の画像表示装置に用いた場合、携帯電話レベル等に用いる小さい画面サイズであれば、印刷方式による上述した問題も甘受できる場合があるが、画面サイズが、大画面（例えば、１ｍ級の超大画面）になれば、上述の印刷方式の問題は顕著なものとなっていた。【０１００】
しかし、半導体装置１００および２００において、スルーホール１７を所望の位置に形成することは、レーザ等を用いれば容易なことから、ＴＦＴ等の半導体素子を容易にかつ正確に位置決めできるためこのような問題が生じない。【０１０１】
なお、導体装置１００の上記の製造方法の変形例としては次のようなものを挙げることができる。
工程３の積層工程を行った後、工程４、５に代えて樹脂フィルム１２ｂの上面に形成された金属層（導電層）１０を、ゲート絶縁膜２２に接触するように押入しスルーホール１７を形成する。スルーホールの形成条件を適宜選択することで、スルーホール１７の形成過程で導電層１０が変形し、スルーホール１７の内壁１７ａおよび底面１７ｂ（絶縁層の上部）に延在する。
次いで、ゲート絶縁膜２２を露出するように、絶縁層２２上の金属層１０の一部を除去する。この金属層１０の一部を除去する工程は、上述した工程６と同じように、レーザを用いて行うことができる。
この変形例では、工程４、５を大幅に簡略化された上述の別工程に置き換えることができる。【０１０２】
また、半導体装置１００の上記製造方法の別の変形例として、工程３で用いる樹脂フィルム１２ｂに予めスルーホール１７を形成しておくことで、工程４のレーザによるスルーホール１７の形成を省略することができる。さらに、一方の面に導電層１０が形成され、他方の面に図１に示す絶縁層２２と導電層１０が形成された樹脂フィルム１２に予めスルーホール１７を形成しておくことにより、本変形例は、上述の半導体２００の製造方法にも適用可能である。【０１０３】
・実施形態２
次に、図８を参照しながら、本発明の実施形態２に係る半導体装置１０２について説明する。【０１０４】
図８に示す半導体装置１０２では、絶縁層２２Ｍが樹脂フィルム１２ｂの上面から、スルーホール１７の内壁１７ａ及び底部まで連続して形成され、その一部がゲート絶縁膜として機能する点が半導体装置１００と異なる。図８に示す実施形態のように、絶縁層２２Ｍは、多層配線基板１５の樹脂フィルム１２ｂの上面に延在してもよいが、本発明はこれ限定されるものではない。【０１０５】
樹脂フィルム１２ｂの上面、スルーホール１７の内壁１７ａおよびゲート電極２０ｇに亘り延在する絶縁層２２Ｍのうち、ゲート電極２０ｇ上の部分がゲート絶縁膜２２ｇとして機能する。【０１０６】
実施形態２では、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄのうち、スルーホール１７の内壁上に位置する部分は、絶縁層２２Ｍの上に形成される点が実施形態１の半導体装置１００と異なる。【０１０７】
なお、図８に示す実施形態では、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄはそれぞれゲート絶縁膜上に（樹脂フィルム１２ｂの下面と平行に）延在部を有している。【０１０８】
半導体装置１０２では、詳細を後述するようにスルーホール１７を形成後に、ゲート絶縁層２２ｇを含む絶縁層２２Ｍを形成できるという利点がある。【０１０９】
なお、半導体装置１０２の構成において、半導体装置２００と同じく、樹脂フィルム１２が１層しかなく、従ってビアホール１３のない半導体装置も本発明の範囲内である。【０１１０】
また、半導体装置１０２の構成において、半導体装置１０１と同じく有機半導体部３０に囲まれた中空部が形成されるように構成してもよい。【０１１１】
次に、図１０（ａ）から図１２（ｄ）を参照しながら、本実施形態にかかる半導体装置１０２の製造方法について説明する。なお、実施形態１で示した半導体装置の製造方法と同様の点については説明を省略する。【０１１２】
工程１：
図１０（ａ）に示すように、図４（ａ）と同様に、両面に導電層１０が形成された樹脂フィルム１２ａを用意する。【０１１３】
工程２：
図１０（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１２ａの上面の導電層１０のゲート電極となる部位２０ｇを覆うように、樹脂フィルム１２ａの上方に樹脂フィルム１２ｂを配置する。その後、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとを接合し、多層樹脂基板１５を形成する。この積層（ラミネート工程）は、例えば、８０℃で２分間、０．５ＭＰａの圧力で行うことができる。【０１１４】
工程３：
図１０（ｃ）に示すように、多層樹脂基板１５の樹脂フィルム１２ｂに、ゲート電極２０ｇが露出するようにスルーホール１７を形成する。本実施形態では、例えばＣＯ２レーザによって直径３００μｍ（樹脂フィルム１２ｂ上面での直径）のスルーホール１７を形成する。【０１１５】
工程４：
図１１（ａ）に示すように、スルーホール１７の内壁１７ａ、ゲート電極２０ｇ（スルーホール１７の底面部）を含めた樹脂フィルム１２ｂの上面に絶縁層２２Ｍを形成する。本実施形態では、樹脂フィルム１２ｂの上面の全面に、Ｂステージ樹脂（例えば、エポキシ樹脂）をスピンコートし、８０℃で乾燥し、その後、２００℃で熱処理して熱硬化を完了し、絶縁層２２Ｍを形成する。【０１１６】
工程５：
図１１（ｂ）に示すように、絶縁層２２Ｍの上に導電層１０を形成する。ここでは、樹脂フィルム１２ｂの上面の全面に銅メッキを施して、絶縁層２２Ｍの上に導電層１０を形成する。【０１１７】
工程６：
図１１（ｃ）に示すように、スルーホール１７内の絶縁層２２上の導電層１０から、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄを形成する。本実施形態では例えば、スルーホール部１７内に位置する導電層１０の所定部位をレーザによって除去することによってソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとを分離する。樹脂フィルム１２ｂの上面に位置する導電層１０をエッチングすることによってパターニングしソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄと電気的に接続された配線層を形成する。【０１１８】
また、スルーホール１７内に位置する導電層１０の所定部位および導電層１０をエッチングすることによってソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの分離と、樹脂フィルム１２ｂ上面の導電層１０のパターニングを同時に実施してもよい。【０１１９】
工程７：
図１１（ｄ）に示すように、スルーホール１７内に有機半導体を導入することによって、スルーホール１７内に有機半導体部３０を形成する。キシレンで溶解した有機半導体をイングジェット方式によりスルーホール１７内に塗布し、次いで、熱処理（例えば、２００℃で３０分）を行って、有機半導体の溶剤を飛散させ、有機半導体を結晶化して有機半導体部３０を形成してもよい。このようにして、図８に示した半導体装置１０２を作製することができる。【０１２０】
また、半導体装置１０２の上記製造方法の別の変形例として、工程２で用いる樹脂フィルム１２ｂに予めスルーホール１７を形成しておくことで、工程３のレーザによるスルーホール１７の形成を省略することができる。【０１２１】
図９（ａ）及び（ｂ）に本実施形態の変形例である半導体装置１０３（図９（ａ）は半導体装置１０３の一部のみ）を示す。図９（ａ）は、スルーホール１７内及び近傍におけるソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄの平面配置を示した上面図である。図９（ｂ）は半導体装置１０３の断面を模式的に示す断面図であり、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面に対応する。この半導体装置１０３では、図９に示すように、ソース電極２０Ｍｓ（延在部２４Ｍｓ）とドレイン電極２０Ｍｄ（延在部２４Ｍｄ）とが櫛形形状を有し、互いに櫛形部分が噛みあうように対向して配置されている。【０１２２】
すなわち、本変形例では、１つのスルーホール１７内に、櫛形形状のソース電極２０Ｍｓおよびドレイン電極２０Ｍｄが形成されている点が特徴である。【０１２３】
半導体装置１０３において、例えばチャンネル長（ソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄ間の距離）は１０μｍであり、チャンネル幅（ソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄとが対向している部分の長さ、または櫛形電極間長さ）は１０００μｍである。つまり、この例では、チャンネル幅は、チャンネル長の１００倍の長さとなっている。なお、ソース電極２０Ｍｓまたはドレイン電極２０Ｍｄの櫛部の幅は２５μｍであり、そして、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）での寸法は２５μｍ／１０μｍである。【０１２４】
このようにソース電極とドレイン電極を櫛形形状にすることで、チャンネル幅を大幅に増加させることができ、従ってソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄとの間に例えば、有機ＥＬ素子を駆動するために十分な電流（大電流）を流すことが可能となる。【０１２５】
なお、ソース電極２０Ｍｓおよびドレイン電極２０Ｍｄは、形状以外の例えば用いる材料等の構成は、それぞれソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄと同様である。また、ゲート電極２０ｇの厚さは例えば０．３μｍである。【０１２６】
なお、櫛形形状を有するソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄは、実施形態１に示した何れの半導体装置にも適用することができる。【０１２７】
・実施形態３
図１２は本発明にかかる画像表示装置（有機ＥＬディスプレイ装置）５００を示す切り取り斜視図である。画像表示装置５００は、複数の発光素子８０を規則的に配列した発光層６００と、前記発光素子を駆動（ＯＮ／ＯＦＦの制御）するための半導体装置３００が複数配置されている駆動回路層７００と、駆動回路層７００にデータライン９２とスイッチングライン９４を介して電流を供給するドライバ部８００、８５０とを有している。【０１２８】
図１３は半導体装置３００を示す断面図である。
半導体装置３００は、画像装置５００の一部を構成する半導体装置である。画像表示装置５００の画素１つに対応する有機ＥＬ素子（発光素子）８０を１つ有し、この発光素子８０の発光を制御する発光素子制御装置であり、従って画像装置５００の画素数に相当する数の半導体装置３００が画像装置５００に含まれている。以下に図１３を参照しながら、半導体装置３００について説明する。【０１２９】
半導体装置３００は、実施形態１の半導体装置（有機半導体装置）１００に含まれる半導体素子を２つ（半導体素子１００Ａ、１００Ｂ）備えており、その等価回路は図１４に示すとおりである。【０１３０】
２つの半導体素子１００Ａ、１００Ｂのうち、一つは、スイッチングトランジスタ１００Ａで、もう一つはドライバトランジスタ１００Ｂとなっている。また、半導体装素子１００Ａ、１００Ｂは、補強フィルム８６（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮなどの樹脂フィルム）の上に配置されている。【０１３１】
本実施形態の半導体装素子１００Ａ、１００Ｂは、有機ＥＬ素子８０の下に形成されており、半導体素子１００Ｂは、有機ＥＬ素子８０に接続されている。なお、有機ＥＬ素子８０の上には、有機ＥＬ素子８０と電気的に接続する透明電極８２が形成されている。加えて、その上には、保護フィルム（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮなどの樹脂フィルム）８４が形成されている。【０１３２】
図１４に示した配線９２は、データラインであり、図１３には示されていないが、図１３の半導体素子１００Ａのソース電極２０ｓに接続されている導電層１０と電気的に繋がっている。配線９４は、選択ライン（スイッチングライン）であり、半導体素子１００Ａのゲート電極２０ｇと電気的に繋がっている。【０１３３】
データライン９２とスイッチングライン９４の電流をドライバ部８００、８５０で制御することで半導体素子１００Ａによりドライバトランジスタ１００Ｂから有機ＥＬ素子８０および透明電極８２に流れる電流を制御し、発光素子８０の発光を駆動する。すなわち、半導体素子１００Ａは、有機ＥＬ素子（発光素子）８０のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチングトランジスタとして用いられる。【０１３４】
画像表示装置５００の構成によっては、トランジスタ等の半導体素子は各画素に２個（半導体素子１００Ａと半導体素子１００Ｂが各１個）だけでなく、３個以上設けられることもあり、３個目あるいはそれ以上のトランジスタとして本実施形態の半導体装置１００の半導体素子を設けることも可能である。【０１３５】
なお、半導体装置１００に限らず、本明細書に記載した本願発明にかかる全ての半導体装置（半導体装置１００、１０１、１０２、１０３、２００）の何れの半導体素子も半導体装置３００の半導体素子（スイッチングトランジスタ１００Ａおよびドライバトランジスタ１００Ｂ）として使用可能である。【０１３６】
なお、本発明の全ての半導体装置およびその半導体素子は、有機ＥＬディスプレイに限らず、他の画像表示装置（例えば、液晶表示装置）に用いることもでき、また、電子ペーパにも用いることができる。加えて、本発明の全ての半導体装置およびその半導体素子は、現在、印刷エレクトロニクスで適用が検討されている各種用途（例えば、ＲＦ−ＩＤ、メモリ、ＭＰＵ、太陽電池、センサなど）に適応することができる。【０１３７】
また、画像表示装置５００は、上述の有機ＥＬ素子の代わりに液晶、プラズマ発光素子等の他の種類の発光素子を用いることにより有機ＥＬディスプレイ装置以外の例えば液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置等の他の種類の画像表示装置として用いることが可能である。【０１３８】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、半導体装置１００を１デバイスに対応した形で作製するような例を示したが、それに限らず、複数のデバイスに対応した形で作製する手法を実行してもよい。そのような作製手法として、ロール・ツー・ロール製法を用いることができる。また、本実施形態の構成による効果は、将来開発されると予想される高移動度の有機半導体材料を用いることにより、より顕著なものとして利用することができ、より大きな技術的価値を得ることができる。【０１３９】
本出願は、日本国特許出願、特願２００７−２０５２０２を基礎出願とする優先権主張と伴う。特許出願特願２００７−２０５２０２は参照することにより本明細書に取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明によれば、層間接続構造を利用した簡便な構造で集積密度に優れた半導体装置を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月8日(2010.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体を有する半導体装置とその製造方法およびそれを備えた画像表示装置、とりわけ樹脂フィルム上に形成された、有機半導体を有する半導体装置とその製造方法およびそれを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとして、より軽量なフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また情報化の進展に伴い、従来、紙媒体で提供されていた情報が電子化される機会が増え、薄くて軽く、手軽に持ち運び可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパあるいはデジタルペーパへのニーズも高まりつつある（特許文献１など）。
【０００３】
一般に平板型（フラットパネル）ディスプレイ装置においては、液晶、有機ＥＬ（有機エレクトロルミネッセンス）、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。これらの表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）が主に用いられている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。
【０００４】
ＴＦＴ素子には従来、主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等のＳｉ半導体が用いられている。これらＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。
【０００５】
Ｓｉ半導体を用いたＴＦＴ素子の製造には以下に示す２つの問題がある。
１つは、スパッタリング等、真空チャンバーを要する真空系内での製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成する必要があり、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、各層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法では、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等の理由からディスプレイ画面の大型化のニーズに対応した設備の変更も容易ではない。
【０００６】
２つ目の問題は、使用する基材が耐熱性を有する材料に限られ、樹脂フィルム等の軽量で可撓性を有する基材が使用できないという問題である。
Ｓｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には例えば５００〜１０００℃と高い温度に加熱する工程が含まれるため、基板材料はこの高い工程温度でも使用できる材料に制限され、実際上はガラスを用いざるをえない。このため先に述べた電子ペーパあるいはデジタルペーパといった薄型ディスプレイを、Ｓｉ半導体を用いたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、ガラス基板のためにそのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下等の衝撃で比較的容易に割れ等の破損が生じる。すなわち、ガラス基板上にＴＦＴ素子を形成して得られるディスプレイ装置では、携帯用薄型ディスプレイへのニーズを満たすことが困難である。
【０００７】
この問題を解決できる半導体材料として、近年精力的に研究が進められているのが有機半導体材である。有機半導体は、高い電荷輸送性を有する有機化合物であり、有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料のほか、有機レーザ発振素子や、有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）への応用が可能である。
【０００８】
有機半導体を用いた半導体装置（有機半導体デバイス）は、比較的低い温度で形成でき、従って基材（基板）に関する耐熱性の制限が緩和され、透明樹脂基板等のフレキシブル基材上にも例えばＴＦＴ素子を形成することが可能となる。また、その分子構造を適切に改良することによって、溶液化した有機半導体を得ることができ、この有機半導体溶液をインク化し、インクジェット方式を含む印刷法を用いることで、不活性雰囲気中等の真空を必要としない条件での製造も可能となる。
【０００９】
印刷方式を用いた印刷エレクトロニクス技術は、低温プロセスの実施（脱高温）、真空プロセスの緩和（脱真空などの利点に加え）、フォトリソグラフ工程を実施しないプロセス（脱フォトリソ）を行うことができる。
【００１０】
図１５は、印刷方式を利用して製造する、有機半導体１３０を含む半導体デバイス（フレキシブル半導体デバイス）１０００の構成を模式的に示す断面図である。半導体デバイス（半導体装置）１０００は、樹脂基材（例えば、ＰＥＴ，ＰＩ）１１０の上に、印刷によって各層（１２０、１３０、１４０、１５０）が積層された構造を有している。図示した構成では、樹脂基板１１０の上に、順次、配線層１２０、有機半導体層１３０、絶縁膜１４０、配線層１５０が形成されている。具体的な構成は、適宜改変されるものの、有機半導体層１３０の周辺には、ソース電極１２０ｓ、ドレイン電極１２０ｄ、ゲート電極１５０ｇが配置され、有機ＴＦＴが構築される。
【００１１】
このように透明樹脂基板上にＴＦＴ素子を形成し、そのＴＦＴ素子により表示材料を駆動させることにより、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）ディスプレイとすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−６７２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
電子ペーパあるいはデジタルペーパといった薄型ディスプレイでは、より一層の小型軽量化へのニーズが高く、これを実現するためには、半導体装置１０００の半導体素子をより高密度に形成する必要がある
【００１４】
同様に、据え置き型の液晶や有機ＥＬ等の画像表示装置においても、大型化を行いながら軽量化、薄型化を行っていくことへの強いニーズ、あるいは従来と同じスペースで画素数を増加させる高品位化（高解像度化）への強いニーズがあり、これらに対応していくためにも半導体装置１０００の半導体素子をより高密度に形成する必要がある。
【００１５】
しかし、半導体装置１０００は、樹脂１１０の上に平面的な各層（１２０、１３０、１４０、１５０）を順次積層していく構造であるため、形成される半導体素子の集積密度の向上に限界がある。
【００１６】
そこで、本発明は樹脂フィルム基材の内部に半導体素子を形成することにより、より高密度に半導体素子を形成できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。また、この樹脂フィルム基材の内部に半導体素子を形成した半導体装置を用いた画像形成装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の態様１は、一方の面から他方の面に貫通するスルーホールを有する樹脂フィルムと、前記スルーホールの内壁に沿って設けられたソース電極と、前記スルーホールの内壁に沿って設けられたドレイン電極と、前記スルーホールに対向して前記樹脂フィルムの他方の面に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極上に設けられ、前記スルーホール内の底部に位置する絶縁層と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触するように前記スルーホールの内部に配置された有機半導体と、を備え、前記有機半導体は、前記スルーホール内の底部において前記絶縁層の少なくとも一部と接触し、その接触した絶縁層の近傍の有機半導体にチャンネルが形成されることを特徴とする半導体装置である。
【００１８】
本発明の態様２は、前記樹脂フィルムの他方の面に接合された第２樹脂フィルムを更に有する態様１に記載の半導体装置である。
【００１９】
本発明の態様３は、前記第２樹脂フィルムが第２スルーホールと該第２スルーホールに形成された導電性組成物とからなるビアを有することを特徴とする態様２に記載の半導体装置である。
【００２０】
本発明の態様４は、前記ソース電極が前記絶縁層上に延在するソース電極延在部を有し、前記ドレイン電極が前記絶縁層上に延在するドレイン電極延在部を有し、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体が前記絶縁体と接触していることを特徴とする態様１〜３のうちの何れかに記載の半導体装置である。
【００２１】
本発明の態様５は、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部とは櫛形形状を有し、互いに噛み合うように対向離間して配置されていることを特徴とする態様４に記載の半導体装置。
【００２２】
本発明の態様６は、前記絶縁層が、前記スルーホールの底部から延在して前記スルーホールの内壁を覆うように形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記絶縁層を介して前記スルーホールの内壁に沿って形成されていることを特徴とする態様１〜５の何れかに記載の半導体装置である。
【００２３】
本発明の態様７は、前記有機物半導体が中空部を有することを特徴とする態様１〜６の何れかに記載の半導体装置である。
【００２４】
本発明の態様８は、前記有機半導体の前記中空部に絶縁材料が充填されていることを特徴とする態様７に記載の半導体装置である。
【００２５】
本発明の態様９は、前記有機半導体が高分子有機半導体から成ることを特徴とする態様１〜８の何れかに記載の半導体装置である。
【００２６】
本発明の態様１０は、前記有機半導体が低分子有機半導体から成ることを特徴とする態様１〜８の何れかに記載の半導体装置である。
【００２７】
本発明の態様１１は、前記樹脂フィルムが、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂およびアラミド樹脂から成る群より選択される何れか一つであることを特徴とする態様１〜１０の何れかに記載の半導体装置である。
【００２８】
本発明の態様１２は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が、貴金属であることを特徴とする態様１〜１１の何れかに記載の半導体装置である。
【００２９】
本発明の態様１３は、発光素子を配列した表示部と、該表示部に用いられる前記発光素子を駆動する駆動回路層とを具備し、前記駆動回路層は、態様１〜１２の何れかに記載の半導体装置を含むことを特徴とする画像表示装置である。
【００３０】
本発明の態様１４は、態様１〜１２に何れかに記載の半導体装置の半導体素子を、ＯＮ／ＯＦＦするスイッチングトランジスタとして用いたことを特徴とする態様１３記載の画像表示装置である。
【００３１】
本発明の態様１５は、態様１〜１２の何れかに記載の半導体装置の半導体素子を前記発光素子の発光を駆動するドライバトランジスタとして用いたことを特徴とする態様１３または１４に記載の画像表示装置である。
【００３２】
本発明の態様１６は、前記発光素子が、有機エレクトロルミネッセンス発光素子であることを特徴とする態様１３〜１５の何れかに記載の画像表示装置である。
【００３３】
本発明の態様１７は、（１）樹脂フィルムの一方の面に絶縁層と該絶縁層の上に配置されるゲート電極とを形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記絶縁層に至るスルーホールを形成する工程と、（２）前記スルーホールの内壁にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、（３）前記ゲート電極と前記ドレイン電極と前記絶縁層とに接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、を含み、前記有機半導体が前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００３４】
本発明の態様１８は、前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極と該ゲート電極の上に配置された絶縁層とを有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする態様１７に記載の半導体装置の製造方法である。
【００３５】
本発明の態様１９は、前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムの絶縁層上に配置して形成することを特徴とする態様１８に記載の半導体装置の製造方法である。
【００３６】
本発明の態様２０は、前記工程（２）において、前記ソース電極に前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部との間で前記有機半導体と前記絶縁層とを接触させることを特徴とする態様１７〜１９の何れかに記載の半導体装置の製造方法である。
【００３７】
本発明の態様２１は、（１）樹脂フィルムの一方の面にゲート電極を形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記ゲート電極に至るスルーホールを形成する工程と、（２）前記スルーホールの内壁および前記スルーホールより露出する前記ゲート電極を絶縁層で覆う工程と、（３）前記スルーホールの内壁に沿って前記絶縁層の上にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、（４）前記ゲート電極と、前記ドレイン電極と、前記ゲート電極を覆う前記絶縁層と、に接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、を含み、前記有機半導体が前記ゲート電極を覆う前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００３８】
本発明の態様２２は、前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極を有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする態様２１に記載の半導体装置の製造方法である。
【００３９】
本発明の態様２３は、前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムのゲート電極上に配置して形成することを特徴とする態様２２記載の半導体装置の製造方法である。
【００４０】
本発明の態様２４は、前記工程（３）において、前記ソース電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体と前記ゲート電極を覆う前記絶縁層とを接触させることを特徴とする態様２１〜２３の何れかに記載の半導体装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００４１】
樹脂フィルムに設けたスルーホールの内部にソース電極、ドレイン電極および有機半導体を含む半導体素子を配置した半導体装置を用いることで集積密度の高い半導体装置およびその製造方法の提供が可能となる。
また、樹脂フィルムが可撓性を有し、その内部に半導体素子を形成することから可撓性を有する半導体装置（フレキシブル半導体装置）を得ることができる。
この半導体装置を用いることで、薄型化等の小型化、軽量化を実現し、さらに可撓性を有する画像表示装置の提供も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態１に係る半導体装置２００の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る半導体装置１０１の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に半導体装置１００のスルーホールおよびその周辺部の構成を模式的に示す上面図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る半導体装置１０２の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】（ａ）本発明の実施形態２に係る半導体装置１０３のソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄの平面構造を模式的に示す上面図であり、（ｂ）本発明の実施形態２に係る半導体装置１０３の構成を模式的に示す断面図であり、図９のＢ−Ｂ’断面に対応する。
【図１０】本発明の実施形態２に係る半導体装置１０２の製造方法を示す断面図である。
【図１１】発明の実施形態２に係る半導体装置１０２の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る画像表示装置５００を模式的に示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態３にかかる半導体装置３００の構成を模式的に示す断面図である。
【図１４】半導体装置３００の等価回路を示す図である。
【図１５】従来の半導体装置１０００の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一の部分又は部材を示す。
【００４４】
・実施形態１
図１は本発明の実施形態１に係る半導体装置２００の断面構成を模式的に示す部分断面図である。半導体装置２００では、スルーホール１７内に有機半導体部３０を設けている。すなわち半導体装置２００は、スルーホール１７が形成されている樹脂フィルム（フレキシブル基材）１２を有し、スルーホール１７の内部には、その壁面（内壁）１７ａに形成されたソース電極２０およびドレイン電極２０ｄと、有機半導体部３０とを備えている。樹脂フィルム１２は、一方の表面にソース電極２０ｓまたはドレイン電極２０ｄと電気的に接続されている導電層１０を備えている。また、半導体装置２００は、他方の面にスルーホール１７を塞ぐように設けられた絶縁層２２を備え、その絶縁層２２はゲート絶縁膜として機能する。本明細書において、スルーホール１７に面する絶縁層２２の表面を、スルーホール１７の底面１７ｂという。さらに、絶縁層２２の上にはゲート電極２０ｇおよびゲート電極２０ｇと電気的に接続されている導電層１０が配置されている。そして、有機半導体部３０は、ソース電極２０ｓ及びドレイン電極２０ｄに接触し、さらにソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄが分離された部分で絶縁層２２と接触している。
【００４５】
これにより、半導体装置２００に、有機半導体部３０と、ソース電極２０ｓと、ドレイン電極２０ｄと、絶縁層（ゲート絶縁膜）２２と、ゲート電極２０ｇとから成る半導体素子（ＦＥＴ）が形成されている。
【００４６】
図１に示す実施形態において、詳細を後述するようにソース電極２０ｓは、スルーホール１７の底面１７ｂ上に、絶縁層２２に接する延在部２４ｓを有し、同様にドレイン電極２０ｄは底面１７ｂ上に、絶縁層２２に接する延在部２４ｄを有している。
【００４７】
有機半導体部３０がゲート絶縁膜２２との接触部近傍にチャンネル（ｐチャンネル、ｎチャンネルの何れで可）を形成するように、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとは分離されている。チャンネルとは、電界効果トランジスタにおいて電流（あるいはキャリア）が流れる流路をいう。
【００４８】
例えば、図１に示す実施形態では、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間は所定の間隔を有しながら、スルーホール１７の内壁１７ａの概ね半周（図１では左側半周）と底面１７ｂの概ね半分（図１では左側半分）にソース電極２０ｓを形成し、内壁１７ａの反対側半周（図１では右側半分）と底面の反対側半分（図１では左側半分）にソース電極２０ｄを形成している。
【００４９】
なお、延在部２４ｓ、２４ｄを設けない場合であっても、例えば、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間でゲート絶縁膜２２に接する有機半導体の部分にチャンネルが形成される。この場合であっても、例えば、スルーホール１７の内壁１７ａの概ね半周（図１では左側半周）にソース電極２０ｓを形成し、内壁１７ａの反対側半周（図１では右側半分）にソース電極２０ｄを形成すればよい。
【００５０】
このように、本実施形態では、従来、半導体素子（有機半導体素子）が形成されることがなかった基材（樹脂フィルム）１２のスルーホール１７内に有機半導体部３０、ソース電極２０ｓ、ゲート電極２０ｄを配置し、ＴＦＴ等の半導体素子を形成している。したがって、半導体装置２００は立体的にスペースを有効に活用できることから、高い密度で半導体素子を形成することが可能となる。
【００５１】
図２は、本実施形態に含まれる別の半導体装置１００を模式的に示す断面図である。半導体装置１００は、半導体装置２００と同じように樹脂フィルム１２（１２ｂ）がスルーホール１７を有しており、有機半導体部３０と、ソース電極２０ｓと、ドレイン電極２０ｄと、絶縁層（ゲート絶縁膜）２２と、ゲート電極２０ｇとから成る半導体素子（ＦＥＴ）が形成されている。また樹脂フィルム１２ｂの両面には、ソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄまたはゲート電極２０ｇと電気的に接続される導電層１０が形成されている。
【００５２】
半導体装置１００は、半導体装置２００にはない、第２の樹脂フィルム１２ａ（１２）を更に有している。樹脂フィルム１２ａは、樹脂フィルム１２（１２ｂ）の絶縁層２２が設けられている方の面の上に配置され、絶縁層２２とゲート電極２０ｇとゲート電極２０ｇに接続された導電層１０とが、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとにより挟まれている。
【００５３】
樹脂フィルム１２ａは、その内部に層間接続部材（ビア）１４を備えたスルーホール（ビアホール）１３を有している。樹脂フィルム１２ａはさらに、他方の面（ゲート電極２０ｇと接していない方の面）に導電層１０を有しており、この導電層１０は、ビア１３と、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとの間に位置する導電層１０とを介してゲート電極２０ｇと導通している。
【００５４】
このように、半導体装置１００は、樹脂フィルム１２ｂの一方の面の導電層１０、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとの間に位置する導電層１０および樹脂フィルム１２ａの他方の面の導電層１０の３つの導電層１０と、樹脂フィルム１２ａおよび樹脂フィルム１２ｂの２つの樹脂フィルムとより成る多層基板１５を有する。
【００５５】
以上のように構成された半導体装置１００は、立体的にスペースを有効に活用し、高い密度で半導体素子を形成できることに加えて、多層基板１５により配線も立体的に行えることからより複雑配線をより少ないスペースで行うことが可能となる。
【００５６】
次に半導体装置１００および２００の作動原理を示す。
半導体装置１００，２００において、ゲート電極２０ｇに電圧を加えると，ゲート電極近傍の有機半導体部３０内で加えた電圧の極性に反発する電荷のキャリアが追い払われ（空乏層が発生し）、さらに、ある一定以上の電圧を加えると、絶縁層（ゲート絶縁膜）２２と有機半導体部３０の界面にゲート電極２０ｇに印加した電圧の極性に引き合う電荷のキャリアが誘起され蓄積される。このような状態でソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間に電圧を加えると、上記界面に蓄積されたキャリアはソース電極―ドレイン電極間の電界によって移動してドレインに吸収され、ソース電極―ドレイン電極間を電流が流れることになる。
【００５７】
ゲート電極２０に印加される電圧を制御して上記界面に蓄積されたキャリア量を変調することにより，ドレイン電極２０ｄとソース電極２０ｓの間を流れる電流量を変化させて、例えばスイッチング動作を行うことができる。
【００５８】
以下に、半導体装置１００および２００の各要素の詳細を説明する。
樹脂フィルム１２（１２ａ、１２ｂ）は、例えば、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）、またはアラミド樹脂から構成されており、これらの樹脂材料は、耐熱性、寸法安定性、ガスバリア性の性質に優れており、半導体装置１００、２００におけるフレシキブル基材（樹脂フィルム）１２の材料として好ましい。樹脂フィルム１２の厚さは、例えば、１〜３８μｍである。
【００５９】
樹脂フィルム１２に形成されたスルーホール１７は、例えば、レーザによって形成された円錐台形状（樹脂フィルム１２の表面に平行な断面形状が円であり、樹脂フィルム１２の表面に垂直な断面形状が台形）の貫通孔である。図１および図２に示す実施形態では、スルーホール１７は樹脂フィルム１２（１２ｂ）の上面側（絶縁膜２２のない方）の断面積の方が、樹脂フィルム１２（１２ｂ）の下面側（絶縁膜２２のある方）の断面積より広く、上に広がった形状となっている。これは、後述するようにスルーホール１７の内壁にメッキ等で金属層を形成後、レーザ光線で切断しソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとに分離する際の作業性に優れるからである。
【００６０】
スルーホール１７の直径は、断面積のより広い樹脂フィルム１２（１２ｂ）の上面側（上面における開口径）で例えば１〜３００μｍである。ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄがそれぞれの延在部２４ｓ、２４ｄを有しない場合、スルーホール１７の直径、とりわけスルーホール１７の底面の１２ｂの直径を変更することは、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの間のチャンネル長、およびチャンネル幅（概ね内壁１７ｂの内壁が概ねソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄで覆われている場合）を変化させることを意味する。従って、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄがそれぞれの延在部２４ｓ、２４ｄを有しない場合、所望の電流容量となるようにスルーホール１７の直径、とりわけ底面１７ｂの直径を適宜設定してもよい。
【００６１】
また、１つの半導体装置が複数の半導体素子を含む場合、それぞれの半導体素子のスルーホール１７の断面積を同じにする必要はなく、異なる面積であってもよい。例えば半導体装置１００が２つの半導体素子スイッチングトランジスタとドライバトランジスタを含む場合、それぞれの半導体素子を異なる断面積（開口面積）のスルーホール１７を用いて構成することにより、特性の異なるトランジスタを容易に構成することができる。
【００６２】
スルーホール１７の形状は上記の円錐台に限定されるものでなく、円柱等を含む各種の形状を選択することが可能である。
【００６３】
なお、半導体装置１００のスルーホール（ビアホール）１３は、図２に示す実施形態では円柱形状を有しているが、この形状に限定されるものでなく。円錐台を含む各種の形状を有することが可能である。また、スルーホール１３内に充填される層間接続部材１４は、例えば、導電性樹脂ペースト等の導電性材料から成る。
【００６４】
スルーホール１７の内壁１７ａには、金属層より成るソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄが形成されている。この金属層は、例えば銅メッキより成り、例えば、厚さ０．１〜１８μｍである。また、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄは、貴金属（例えば、Ａｕ）から構成することも可能であり、その厚さは、例えば、０．０２〜３μｍである。さらに、例えば銅等の貴金属以外の金属より成るソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄの有機半導体部３０に接する面に貴金属（例えば、Ａｕ）のメッキを施すこともできる。
【００６５】
また、これ以外にもソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄに用いることのできる材料として、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチアジル、および、導電性ポリマとこれらの組み合わせからなる群から選択された材料が例示される。さらに、ソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄは、Ａｕ層とＣｒ層とからなる二層電極、または、Ａｕ層とＰｔ層とからなる二層電極から構成してもよい。
【００６６】
図１および図２に示す実施形態では、ソース電極２０ｓは、絶縁層２２上に延在する延在部２４ｓを有し、同様にドレイン電極２０ｄは絶縁層２２上に延在する延在部２４ｄを有している。延在部２４ｓおよび延在部２４ｄの両方またはいずれか一方がなくてもソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄは機能する。
【００６７】
例えば、延在部２４ｓおよび延在部２４ｄの両方がない構造では、スルーホールの底部１７ｂ全体の直上に位置する有機半導体部３０の部分にチャンネルが形成される。
しかし、延在部２４ｓ、２４ｄを設けることにより、チャンネル長（ソース−ドレイン間の距離）を短くすることが可能となり、そのソース−ドレイン間の有機半導体部３０にチャンネルが構成される。すなわち、チャンネル長の短いＦＥＴを形成できる点で、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄは、ぞれぞれの延在部２４ｓおよび延在部２４ｄを有することが好ましい。
【００６８】
本実施形態のゲート電極２０ｇおよび導電層１０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、錫（Ｓｎ）、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチアジル、および、導電性ポリマとこれらの組み合わせからなる群から選択された材料で構成することができる。
【００６９】
絶縁層（ゲート絶縁膜）２２は、例えば、ＰＶＡ(Poly Vinyl alcohol)、ＰＶＰ(Poly 4−Vinyl Phenol)、ＢＣＢ(Benzocyclobutene)およびポリシラザンの塗布により形成されるＳｉＯ２などからなる。絶縁層（ゲート絶縁膜）２２は、またエポキシ樹脂により形成してもよい。絶縁層（ゲート絶縁膜）２２の厚さは、例えば、５０〜３００ｎｍである。
【００７０】
有機半導体部３０は、スルーホール１７の内部に充填され、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄとオーミック接触し、ゲート絶縁膜２２と接触している。本実施形態のようにソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄがそれぞれの延在部２４ｓと２４ｄを有する場合には、延在部２４ｓと延在部２５ｓの対向する面それぞれが有機半導体３０とオーミック接触している。
【００７１】
有機半導体部３０を構成する有機半導体は種々のものを使用することが可能である。用いる有機半導体としては、移動度が高い材料が好ましく、例えば、ペンタセンを挙げることができる。有機半導体は大別すると、高分子材料（例えば、ポリチオフェン又はその誘導体）、低分子材料（例えば、ペンタセン、可溶化ペンタセン）、その他、ナノカーボン材料（例えば、カーボンナノチューブ、ＳｉＧｅナノワイヤ、フラーレン、修飾フラーレン）、無機有機混合材料（例えば、（Ｃ６Ｈ５Ｃ２Ｈ４ＮＨ３）とＳｎＩ４との複合系）があり、何れも有機半導体部３０に用いることができる。なお、有機半導体の他の例をさらに後述する。
【００７２】
上述のように半導体装置１００および２００においては、ゲート電極２０ｇ、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄを全てメッキ等の金属箔により形成できる。
このことは、従来の半導体装置１０００においてゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を含む配線層１２０、１５０をインクジェット方式等の印刷方式を用いて形成することにより生じていた以下の問題を解消できることを意味する。
【００７３】
すなわち、従来の半導体装置１０００では、通常の金属粒子を用いて配線層を形成すると、６００〜１０００℃と高い焼結温度が必要となり樹脂フィルム基材が使用できないという問題及びインクジェットノズルを詰まらせるという問題があり、インク溶液とナノオーダーに微細化した金属粒子（ナノペースト材料）との混合物を配線材料として用いている。
【００７４】
しかしナノペースト材料は極めて高価であること、さらにナノペースト材料から形成される配線は、ナノオーダーの金属粒子を焼結し形成するため、金属粒子表面の酸化膜等のため電気抵抗が大きいという問題が生じていた。
【００７５】
本実施形態にかかる半導体装置１００および２００では、ナノペースト材料を用いる必要がないことから、従来の半導体装置１０００と比べゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を含む配線を安価に構成でき、かつ電気抵抗を大きく減少させることが可能となる。
【００７６】
次に半導体装置１００の変形例を示す。
図３は半導体装置１００の変形例である半導体装置１０１を示す断面図である。半導体装置１０１の有機半導体部３０Ｍは、内壁１７ａ及び底面１７ｂに沿って設けられ、有機半導体部３０Ｍに囲まれた中空部が形成されている。このような中空構造は、例えば、有機半導体材料を溶媒に分散させてスルーホール１７内に塗布した後、当該溶媒を消失（気化）させて、有機半導体材料をスルーホール１７の内壁１７ａ、底面１７ｂ（絶縁層２２上）、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄに残すことによって形成できる。また、有機半導体材料をスルーホール１７の内壁１７ａ、底面１７ｂ（絶縁層２２上）、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄに蒸着させることによっても形成できる。
【００７７】
このように有機半導体部３０Ｍが中空部を有する半導体装置１０１は、用いる有機半導体の量を低減できる等の効果および必要に応じこの中空部に他の材料を充填可能であるという効果を有する。
【００７８】
例えば絶縁材料を有機半導体部３０Ｍの内部に充填した場合，ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄ間の漏れ電流の防止効果を高めるといった格別の効果を有する。
【００７９】
また、有機半導体部３０Ｍの中空部に絶縁材を充填することにより、有機半導体３０Ｍと外気との接触が制限されることから、酸素による有機半導体部３０Ｍの劣化を抑制でき、より信頼性の高い半導体装置の提供が可能となる。
【００８０】
すなわち、有機半導体は、無機半導体材料（例えば、ポリシリコンなど）と比較すると、低移動度であるのに加えて、空気ないし酸素雰囲気下ではその移動度が更に低下する場合がある。
【００８１】
半導体装置１０１では、有機半導体部３０Ｍの中空部に絶縁物を充填することで、この絶縁物とスルーホール１７の内壁１７ａとソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとゲート絶縁膜２２とにより、有機半導体３０Ｍの外周を概ね取り囲むことができる。この結果、有機半導体部３０Ｍと酸素（又は空気）との接触を抑制でき、これにより、有機半導体部３０を構成する有機半導体の経時劣化を抑制ないし緩和することが可能となる。
【００８２】
次に、図４（ａ）から図６を参照しながら、実施形態１に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００８３】
工程１：
図４（ａ）に示すように、両面に導電層１０が形成された樹脂フィルム１２（１２ａ）を用意する。例えば、厚さ４μｍのアラミド樹脂フィルムを用いることができる。また、他の樹脂フィルム（例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂）を用いてもよい。
【００８４】
導電層１０として、銅箔（例えば厚さ５μｍ）を用いてよい。導電層１０は、パターニングされていてもよい。また、樹脂フィルム１２ａには、上面の導電層１０と下面の導電層１０とを接続する層間接続部材（ビア）１４が形成されている。層間接続部材１４は、例えば、ビアホール（スルーホール）１３内に充填された導電性ペーストからなる。
【００８５】
工程２：
図４（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１２ａ上面の導電層１０のうち、ゲート電極２０ｇとなる部位の上に、ゲート絶縁膜２２を形成する。ゲート絶縁膜２２の形成は、例えば、絶縁材料を塗布することによって行うことができる。また、ゲート絶縁膜２２を形成する方法は、例えば、電着塗膜を形成する電着塗装法、スプレーコータを用いたスプレー法、インクジェット方式を用いることができる。
【００８６】
工程３：
図４（ｃ）に示すように、上面に導電層（金属層）１０が形成された樹脂フィルム１２ｂの下面と、ゲート絶縁膜２２が形成された樹脂フィルム１２ａの上面とを対向して配置する。そして、樹脂フィルム１２ｂの下面と、ゲート絶縁膜２２を覆うよう樹脂フィルム１２ａの上面とを接合（ラミネート）する。このように、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとを接着（積層）して、多層樹脂基板１５を形成する。
【００８７】
工程４：
図５（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜２２が露出するように樹脂フィルム１２ｂに、スルーホール１７を形成する。図５（ａ）に示す実施形態では、スルーホール１７の形成は、レーザを照射することによって実行しているが、スルーホール１７の形成は、他の方法（例えば、エッチングなど）を用いてもよい。また図５（ａ）に示す実施形態では、樹脂フィルム１２の上方から見たスルーホール１７の形状は、円形であるが、他の形状（楕円形、長円形、矩形など）にすることも可能である。
【００８８】
工程５：
図５（ｂ）に示すように、スルーホール１７の内壁１７ａおよびゲート絶縁膜２２（スル−ホール１７の底面１７ｂの部分）に対して金属メッキを行って、金属層２０を形成する。例えば、銅メッキによって金属層２０を形成する。金属層２０は、導電層１０と接続するように形成される。
【００８９】
工程６：
図５（ｃ）に示すように、スルーホール１７の底面１７ｂに位置する金属層２０の一部を除去することにより、金属層２０を分割してソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとを形成する。この金属層２０の除去は、例えば、レーザ照射によって行うことができる。
【００９０】
図７は、上方（樹脂フィルム１２の法線方向）からみた、金属層２０を分割した後のスルーホール１７の内部およびスルーホール１７の周辺部を示す。上述のレーザ照射により金属層２０が除去されてできた間隙（金属層２０のない部分）３５により、ソース電極２０ｓ（延在部２４ｓも含む）と、ドレイン電極２０ｄ（延在部２４ｄも含む）とが分離されている。
【００９１】
図７および図５（ｃ）において、ソース電極２０ｓは、スルーホール１７の内壁１７ａの左側半周の概ね全体および底面１７ｂの左側半分の概ね全体を覆いかつ導電層１０と接続されている。同様に、ドレイン電極は、スルーホール１７の内壁１７ａの右側半周の概ね全体および底面１７ｂの右側半分の概ね全体を覆いかつ別の導電層１０と接続されている。
【００９２】
工程７：
図６に示すように、スルーホール１７内に有機半導体を含む材料を充填し、スルーホール１７内に有機半導体部３０を形成する。
本実施形態の有機半導体部３０を構成する有機半導体材料としては、上記説明と重複する内容もあるが、例えば、次のようなものを挙げることができる。（１）ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセンおよびそれらの誘導体からなる群から選択されるアセン分子材料、（２）フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物およびペリレン系化合物からなる群から選択される顔料およびその誘導体、（３）ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、ジフェニルメタン化合物、スチルベン化合物、アリールビニル化合物、ピラゾリン化合物、トリフェニルアミン化合物およびトリアリールアミン化合物からなる群から選択される低分子化合物およびその誘導体、（４）ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ハロゲン化ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ピレンホルムアルデヒド樹脂およびエチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂からなる群から選択される高分子化合物である。あるいは、有機半導体材料は、フルオレノン系、ジフェノキノン系、ベンゾキノン系、インデノン系、ポルフィリン系、ポリ
チオフェン系およびポリフェニレン系化合物であってもよい
【００９３】
有機半導体部３０の形成は、例えば印刷によって行うことができる。本実施形態では、有機半導体を含む材料をスルーホール１７内に充填することにより、有機半導体部３０を形成することができることから、スルーホール１７を形成する際のスルーホール１７の位置決めにより有機半導体部３０の位置決めも行うことができ、技術的意義が大きい。すなわち、インクジェット方式で従来の有機半導体部を形成する場合、インクジェット噴射ツールの位置合わせ精度を確保し、さらに有機半導体を含むインクを正確な位置に保持するためのバンクの形成などが必要となるが、本実施形態の手法によれば、スルーホール１７の位置決めを正確に行えば、その位置に対応して、有機半導体部３０を形成することができる。
【００９４】
有機半導体が高分子有機半導体（例えば、ポリチオフェン又はその誘導体）の場合、印刷プロセスによって有機半導体部３０を形成することが好ましいことが多い。
また、有機半導体が低分子有機半導体（例えば、ペンタセン）の場合、蒸着プロセスによって有機半導体部３０を形成することが好ましいことが多い。
以上の工程１〜７により半導体装置１００を得ることができる。
【００９５】
なお、半導体装置２００の製造についても類似の方法により実施することができる。すなわち、工程１〜３に代えて、一方の面に導電層１０が形成され、他方の面に図１に示す絶縁層２２と導電層１０が形成された樹脂フィルム１２を準備する。そして、この樹脂フィルム１２に上記工程４に示される方法でスルーホール１７を形成し、工程５に示される金属層２０を形成し、工程６に示されるように金属層２０を分割することによりソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとを形成し、さらに工程７に示されるように有機半導体部３０を形成することにより半導体装置２００を製造することができる。
【００９６】
以下に上記した半導体装置１００、２００の製造方法の利点を示す。
従来は全印刷方式で、有機半導体部と共に導電層（配線）も形成することがあり、この場合、配線線は金属ナノペーストによって形成することが多い。しかし、金属ナノペーストは高価であり、また、金属ナノペーストによって作製された配線は、典型的な銅配線よりも高抵抗であることが多い。本実施形態の手法によれば、高価な金属ナノペーストを用いなくても、典型的な銅配線パターンを簡便に作製することができ、それゆえ、技術的価値が大きい。
【００９７】
また、スルーホール１７内にソース電極２０ｓ、ドレイン電極２０ｄおよび有機半導体部３０を形成することから、これらの要素を容易にかつ高精度に位置決めできる。
これにより半導体装置１００、２００では、インクジェット方式で、各層を形成する従来の半導体装置１０００が有する以下の問題を生じない。
【００９８】
すなわち、インクジェット方式で各層を形成する場合、所望の位置に所望の層が形成されるように、液状の材料をバンクその他の部材により所定の位置に精度良く保持する必要があり、バンクその他の部材の形成、ならびに、位置合わせ精度の問題が発生する。加えて、インクジェットによる印刷により、基材の上に、ソース電極層、ドレイン電極層、有機半導体層、絶縁層、ゲート電極層等の各層を何層も積載して有機半導体デバイスを形成することに起因して、有機半導体デバイスの平坦性を確保するために、有機デバイスの厚みが増加するという問題がある。さらに、このように印刷で何層も積層すると、例えば位置合わせの誤差等に起因して歩留まりが低下するという問題を生じる。歩留まりは、半導体装置１０００が大型になるほど低下する傾向が強くなる。
【００９９】
とりわけ、半導体装置１０００を有機ＥＬディスプレイ等の画像表示装置に用いた場合、携帯電話レベル等に用いる小さい画面サイズであれば、印刷方式による上述した問題も甘受できる場合があるが、画面サイズが、大画面（例えば、１ｍ級の超大画面）になれば、上述の印刷方式の問題は顕著なものとなっていた。
【０１００】
しかし、半導体装置１００および２００において、スルーホール１７を所望の位置に形成することは、レーザ等を用いれば容易なことから、ＴＦＴ等の半導体素子を容易にかつ正確に位置決めできるためこのような問題が生じない。
【０１０１】
なお、導体装置１００の上記の製造方法の変形例としては次のようなものを挙げることができる。
工程３の積層工程を行った後、工程４、５に代えて樹脂フィルム１２ｂの上面に形成された金属層（導電層）１０を、ゲート絶縁膜２２に接触するように押入しスルーホール１７を形成する。スルーホールの形成条件を適宜選択することで、スルーホール１７の形成過程で導電層１０が変形し、スルーホール１７の内壁１７ａおよび底面１７ｂ（絶縁層の上部）に延在する。
次いで、ゲート絶縁膜２２を露出するように、絶縁層２２上の金属層１０の一部を除去する。この金属層１０の一部を除去する工程は、上述した工程６と同じように、レーザを用いて行うことができる。
この変形例では、工程４、５を大幅に簡略化された上述の別工程に置き換えることができる。
【０１０２】
また、半導体装置１００の上記製造方法の別の変形例として、工程３で用いる樹脂フィルム１２ｂに予めスルーホール１７を形成しておくことで、工程４のレーザによるスルーホール１７の形成を省略することができる。さらに、一方の面に導電層１０が形成され、他方の面に図１に示す絶縁層２２と導電層１０が形成された樹脂フィルム１２に予めスルーホール１７を形成しておくことにより、本変形例は、上述の半導体２００の製造方法にも適用可能である。
【０１０３】
・実施形態２
次に、図８を参照しながら、本発明の実施形態２に係る半導体装置１０２について説明する。
【０１０４】
図８に示す半導体装置１０２では、絶縁層２２Ｍが樹脂フィルム１２ｂの上面から、スルーホール１７の内壁１７ａ及び底部まで連続して形成され、その一部がゲート絶縁膜として機能する点が半導体装置１００と異なる。図８に示す実施形態のように、絶縁層２２Ｍは、多層配線基板１５の樹脂フィルム１２ｂの上面に延在してもよいが、本発明はこれ限定されるものではない。
【０１０５】
樹脂フィルム１２ｂの上面、スルーホール１７の内壁１７ａおよびゲート電極２０ｇに亘り延在する絶縁層２２Ｍのうち、ゲート電極２０ｇ上の部分がゲート絶縁膜２２ｇとして機能する。
【０１０６】
実施形態２では、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄのうち、スルーホール１７の内壁上に位置する部分は、絶縁層２２Ｍの上に形成される点が実施形態１の半導体装置１００と異なる。
【０１０７】
なお、図８に示す実施形態では、ソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄはそれぞれゲート絶縁膜上に（樹脂フィルム１２ｂの下面と平行に）延在部を有している。
【０１０８】
半導体装置１０２では、詳細を後述するようにスルーホール１７を形成後に、ゲート絶縁層２２ｇを含む絶縁層２２Ｍを形成できるという利点がある。
【０１０９】
なお、半導体装置１０２の構成において、半導体装置２００と同じく、樹脂フィルム１２が１層しかなく、従ってビアホール１３のない半導体装置も本発明の範囲内である。
【０１１０】
また、半導体装置１０２の構成において、半導体装置１０１と同じく有機半導体部３０に囲まれた中空部が形成されるように構成してもよい。
【０１１１】
次に、図１０（ａ）から図１２（ｄ）を参照しながら、本実施形態にかかる半導体装置１０２の製造方法について説明する。なお、実施形態１で示した半導体装置の製造方法と同様の点については説明を省略する。
【０１１２】
工程１：
図１０（ａ）に示すように、図４（ａ）と同様に、両面に導電層１０が形成された樹脂フィルム１２ａを用意する。
【０１１３】
工程２：
図１０（ｂ）に示すように、樹脂フィルム１２ａの上面の導電層１０のゲート電極となる部位２０ｇを覆うように、樹脂フィルム１２ａの上方に樹脂フィルム１２ｂを配置する。その後、樹脂フィルム１２ａと樹脂フィルム１２ｂとを接合し、多層樹脂基板１５を形成する。この積層（ラミネート工程）は、例えば、８０℃で２分間、０．５ＭＰａの圧力で行うことができる。
【０１１４】
工程３：
図１０（ｃ）に示すように、多層樹脂基板１５の樹脂フィルム１２ｂに、ゲート電極２０ｇが露出するようにスルーホール１７を形成する。本実施形態では、例えばＣＯ２レーザによって直径３００μｍ（樹脂フィルム１２ｂ上面での直径）のスルーホール１７を形成する。
【０１１５】
工程４：
図１１（ａ）に示すように、スルーホール１７の内壁１７ａ、ゲート電極２０ｇ（スルーホール１７の底面部）を含めた樹脂フィルム１２ｂの上面に絶縁層２２Ｍを形成する。本実施形態では、樹脂フィルム１２ｂの上面の全面に、Ｂステージ樹脂（例えば、エポキシ樹脂）をスピンコートし、８０℃で乾燥し、その後、２００℃で熱処理して熱硬化を完了し、絶縁層２２Ｍを形成する。
【０１１６】
工程５：
図１１（ｂ）に示すように、絶縁層２２Ｍの上に導電層１０を形成する。ここでは、樹脂フィルム１２ｂの上面の全面に銅メッキを施して、絶縁層２２Ｍの上に導電層１０を形成する。
【０１１７】
工程６：
図１１（ｃ）に示すように、スルーホール１７内の絶縁層２２上の導電層１０から、ソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄを形成する。本実施形態では例えば、スルーホール部１７内に位置する導電層１０の所定部位をレーザによって除去することによってソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとを分離する。樹脂フィルム１２ｂの上面に位置する導電層１０をエッチングすることによってパターニングしソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄと電気的に接続された配線層を形成する。
【０１１８】
また、スルーホール１７内に位置する導電層１０の所定部位および導電層１０をエッチングすることによってソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄとの分離と、樹脂フィルム１２ｂ上面の導電層１０のパターニングを同時に実施してもよい。
【０１１９】
工程７：
図１１（ｄ）に示すように、スルーホール１７内に有機半導体を導入することによって、スルーホール１７内に有機半導体部３０を形成する。キシレンで溶解した有機半導体をイングジェット方式によりスルーホール１７内に塗布し、次いで、熱処理（例えば、２００℃で３０分）を行って、有機半導体の溶剤を飛散させ、有機半導体を結晶化して有機半導体部３０を形成してもよい。このようにして、図８に示した半導体装置１０２を作製することができる。
【０１２０】
また、半導体装置１０２の上記製造方法の別の変形例として、工程２で用いる樹脂フィルム１２ｂに予めスルーホール１７を形成しておくことで、工程３のレーザによるスルーホール１７の形成を省略することができる。
【０１２１】
図９（ａ）及び（ｂ）に本実施形態の変形例である半導体装置１０３（図９（ａ）は半導体装置１０３の一部のみ）を示す。図９（ａ）は、スルーホール１７内及び近傍におけるソース電極２０ｓとドレイン電極２０ｄの平面配置を示した上面図である。図９（ｂ）は半導体装置１０３の断面を模式的に示す断面図であり、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面に対応する。この半導体装置１０３では、図９に示すように、ソース電極２０Ｍｓ（延在部２４Ｍｓ）とドレイン電極２０Ｍｄ（延在部２４Ｍｄ）とが櫛形形状を有し、互いに櫛形部分が噛みあうように対向して配置されている。
【０１２２】
すなわち、本変形例では、１つのスルーホール１７内に、櫛形形状のソース電極２０Ｍｓおよびドレイン電極２０Ｍｄが形成されている点が特徴である。
【０１２３】
半導体装置１０３において、例えばチャンネル長（ソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄ間の距離）は１０μｍであり、チャンネル幅（ソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄとが対向している部分の長さ、または櫛形電極間長さ）は１０００μｍである。つまり、この例では、チャンネル幅は、チャンネル長の１００倍の長さとなっている。なお、ソース電極２０Ｍｓまたはドレイン電極２０Ｍｄの櫛部の幅は２５μｍであり、そして、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）での寸法は２５μｍ／１０μｍである。
【０１２４】
このようにソース電極とドレイン電極を櫛形形状にすることで、チャンネル幅を大幅に増加させることができ、従ってソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄとの間に例えば、有機ＥＬ素子を駆動するために十分な電流（大電流）を流すことが可能となる。
【０１２５】
なお、ソース電極２０Ｍｓおよびドレイン電極２０Ｍｄは、形状以外の例えば用いる材料等の構成は、それぞれソース電極２０ｓおよびドレイン電極２０ｄと同様である。また、ゲート電極２０ｇの厚さは例えば０．３μｍである。
【０１２６】
なお、櫛形形状を有するソース電極２０Ｍｓとドレイン電極２０Ｍｄは、実施形態１に示した何れの半導体装置にも適用することができる。
【０１２７】
・実施形態３
図１２は本発明にかかる画像表示装置（有機ＥＬディスプレイ装置）５００を示す切り取り斜視図である。画像表示装置５００は、複数の発光素子８０を規則的に配列した発光層６００と、前記発光素子を駆動（ＯＮ／ＯＦＦの制御）するための半導体装置３００が複数配置されている駆動回路層７００と、駆動回路層７００にデータライン９２とスイッチングライン９４を介して電流を供給するドライバ部８００、８５０とを有している。
【０１２８】
図１３は半導体装置３００を示す断面図である。
半導体装置３００は、画像装置５００の一部を構成する半導体装置である。画像表示装置５００の画素１つに対応する有機ＥＬ素子（発光素子）８０を１つ有し、この発光素子８０の発光を制御する発光素子制御装置であり、従って画像装置５００の画素数に相当する数の半導体装置３００が画像装置５００に含まれている。以下に図１３を参照しながら、半導体装置３００について説明する。
【０１２９】
半導体装置３００は、実施形態１の半導体装置（有機半導体装置）１００に含まれる半導体素子を２つ（半導体素子１００Ａ、１００Ｂ）備えており、その等価回路は図１４に示すとおりである。
【０１３０】
２つの半導体素子１００Ａ、１００Ｂのうち、一つは、スイッチングトランジスタ１００Ａで、もう一つはドライバトランジスタ１００Ｂとなっている。また、半導体装素子１００Ａ、１００Ｂは、補強フィルム８６（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮなどの樹脂フィルム）の上に配置されている。
【０１３１】
本実施形態の半導体装素子１００Ａ、１００Ｂは、有機ＥＬ素子８０の下に形成されており、半導体素子１００Ｂは、有機ＥＬ素子８０に接続されている。なお、有機ＥＬ素子８０の上には、有機ＥＬ素子８０と電気的に接続する透明電極８２が形成されている。加えて、その上には、保護フィルム（例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮなどの樹脂フィルム）８４が形成されている。
【０１３２】
図１４に示した配線９２は、データラインであり、図１３には示されていないが、図１３の半導体素子１００Ａのソース電極２０ｓに接続されている導電層１０と電気的に繋がっている。配線９４は、選択ライン（スイッチングライン）であり、半導体素子１００Ａのゲート電極２０ｇと電気的に繋がっている。
【０１３３】
データライン９２とスイッチングライン９４の電流をドライバ部８００、８５０で制御することで半導体素子１００Ａによりドライバトランジスタ１００Ｂから有機ＥＬ素子８０および透明電極８２に流れる電流を制御し、発光素子８０の発光を駆動する。すなわち、半導体素子１００Ａは、有機ＥＬ素子（発光素子）８０のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチングトランジスタとして用いられる。
【０１３４】
画像表示装置５００の構成によっては、トランジスタ等の半導体素子は各画素に２個（半導体素子１００Ａと半導体素子１００Ｂが各１個）だけでなく、３個以上設けられることもあり、３個目あるいはそれ以上のトランジスタとして本実施形態の半導体装置１００の半導体素子を設けることも可能である。
【０１３５】
なお、半導体装置１００に限らず、本明細書に記載した本願発明にかかる全ての半導体装置（半導体装置１００、１０１、１０２、１０３、２００）の何れの半導体素子も半導体装置３００の半導体素子（スイッチングトランジスタ１００Ａおよびドライバトランジスタ１００Ｂ）として使用可能である。
【０１３６】
なお、本発明の全ての半導体装置およびその半導体素子は、有機ＥＬディスプレイに限らず、他の画像表示装置（例えば、液晶表示装置）に用いることもでき、また、電子ペーパにも用いることができる。加えて、本発明の全ての半導体装置およびその半導体素子は、現在、印刷エレクトロニクスで適用が検討されている各種用途（例えば、ＲＦ−ＩＤ、メモリ、ＭＰＵ、太陽電池、センサなど）に適応することができる。
【０１３７】
また、画像表示装置５００は、上述の有機ＥＬ素子の代わりに液晶、プラズマ発光素子等の他の種類の発光素子を用いることにより有機ＥＬディスプレイ装置以外の例えば液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置等の他の種類の画像表示装置として用いることが可能である。
【０１３８】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、半導体装置１００を１デバイスに対応した形で作製するような例を示したが、それに限らず、複数のデバイスに対応した形で作製する手法を実行してもよい。そのような作製手法として、ロール・ツー・ロール製法を用いることができる。また、本実施形態の構成による効果は、将来開発されると予想される高移動度の有機半導体材料を用いることにより、より顕著なものとして利用することができ、より大きな技術的価値を得ることができる。
【０１３９】
本出願は、日本国特許出願、特願２００７−２０５２０２を基礎出願とする優先権主張と伴う。特許出願特願２００７−２０５２０２は参照することにより本明細書に取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明によれば、層間接続構造を利用した簡便な構造で集積密度に優れた半導体装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０    導電層
１２，１２ａ，１２ｂ    樹脂フィルム
１３    ビアホール（スルーホール）
１４    層間接続部材（ビア）
１５    多層樹脂基板（多層配線基板）
１７    スルーホール
２０ｓ，２０Ｍｓ    ソース電極
２０ｄ，２０Ｍｄ    ドレイン電極
２０ｇ    ゲート電極
２２    絶縁層（ゲート絶縁膜）
２２ｇ  ゲート絶縁膜
２２Ｍ  絶縁層
２４ｓ    ソース電極の延在部
２４ｄ    ドレイン電極の延在部
３０，３０Ｍ    有機半導体部
３５    間隙
５０    層間接続部材（ビア）
８０    発光素子有機ＥＬ素子
８２    透明電極
８６    補強フィルム
９２    データライン
９４    選択ライン
１００，１０１，１０２，１０３，２００，３００    半導体装置
１００Ａ    スイッチングトランジスタ
１００Ｂ    ドライバトランジスタ
１１０    樹脂基板
１２０    配線層
１２０ｄ    ドレイン電極
１２０ｓ    ソース電極
１３０    有機半導体層
１４０    絶縁膜
１５０    配線層
１５０ｇ    ゲート電極
５００    画像表示装置
１０００    半導体装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面から他方の面に貫通するスルーホールを有する樹脂フィルムと、
前記スルーホールの内壁に沿って設けられたソース電極と、
前記スルーホールの内壁に沿って設けられたドレイン電極と、
前記スルーホールに対向して前記樹脂フィルムの他方の面に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極上に設けられ、前記スルーホール内の底部に位置する絶縁層と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触するように前記スルーホールの内部に配置された有機半導体と、を備え、
前記有機半導体は、前記スルーホール内の底部において前記絶縁層の少なくとも一部と接触し、その接触した絶縁層の近傍の有機半導体にチャンネルが形成されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂フィルムの他方の面に接合された第２樹脂フィルムを更に有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２樹脂フィルムが第２スルーホールと該第２スルーホールに形成された導電性組成物とからなるビアを有することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ソース電極が前記絶縁層上に延在するソース電極延在部を有し、前記ドレイン電極が前記絶縁層上に延在するドレイン電極延在部を有し、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体が前記絶縁体と接触していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部とは櫛形形状を有し、互いに噛み合うように対向離間して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁層が、前記スルーホールの底部から延在して前記スルーホールの内壁を覆うように形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、前記絶縁層を介して前記スルーホールの内壁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記有機物半導体が中空部を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記有機半導体の前記中空部に絶縁材料が充填されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記有機半導体が高分子有機半導体から成ることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記有機半導体が低分子有機半導体から成ることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記樹脂フィルムが、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂およびアラミド樹脂から成る群より選択される何れか一つであることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極が、貴金属であることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の半導体装置。
【請求項１３】
発光素子を配列した表示部と、該表示部に用いられる前記発光素子を駆動する駆動回路層とを具備し、前記駆動回路層は、請求項１〜１２の何れかに記載の半導体装置を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
請求項１〜１２の何れかに記載の半導体装置の半導体素子を、ＯＮ／ＯＦＦするスイッチングトランジスタとして用いたことを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１〜１２の何れかに記載の半導体装置の半導体素子を前記発光素子の発光を駆動するドライバトランジスタとして用いたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記発光素子が、有機エレクトロルミネッセンス発光素子であることを特徴とする請求項１３〜１５の何れかに記載の画像表示装置。
【請求項１７】
（１）樹脂フィルムの一方の面に絶縁層と該絶縁層の上に配置されるゲート電極とを形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記絶縁層に至るスルーホールを形成する工程と、
（２）前記スルーホールの内壁にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、
（３）前記ゲート電極と前記ドレイン電極と前記絶縁層とに接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、
を含み、前記有機半導体が前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極と該ゲート電極の上に配置された絶縁層とを有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムの絶縁層上に配置して形成することを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記工程（２）において、前記ソース電極に前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部との間で前記有機半導体と前記絶縁層とを接触させることを特徴とする請求項１７〜１９の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
（１）樹脂フィルムの一方の面にゲート電極を形成し、前記樹脂フィルムの他方の面から前記ゲート電極に至るスルーホールを形成する工程と、
（２）前記スルーホールの内壁および前記スルーホールより露出する前記ゲート電極を絶縁層で覆う工程と、
（３）前記スルーホールの内壁に沿って前記絶縁層の上にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、
（４）前記ゲート電極と、前記ドレイン電極と、前記ゲート電極を覆う前記絶縁層と、に接触するようにスルーホール内部に有機半導体を配置する工程と、
を含み、前記有機半導体が前記ゲート電極を覆う前記絶縁層との接触部近傍にチャンネルを形成するように前記ソース電極と前記ドレイン電極とを配置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記工程（１）が、表面に配置されたゲート電極を有する第２樹脂フィルムの上に前記樹脂フィルムの一方の面を配置する工程を含むことを特徴とする請求項２１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
前記工程（１）のスルーホールを、予めスルーホールを設けた樹脂フィルムを前記第２樹脂フィルムのゲート電極上に配置して形成することを特徴とする請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記工程（３）において、前記ソース電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するソース電極延在部を設け、前記ドレイン電極に前記ゲート電極を覆う前記絶縁層上を延在するドレイン電極延在部を設け、前記ソース電極延在部と前記ドレイン電極延在部の間で前記有機半導体と前記ゲート電極を覆う前記絶縁層とを接触させることを特徴とする請求項２１〜２３の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記工程（１）のスルーホールが前記樹脂フィルムへのレーザ照射により形成されることを特徴とする請求項１７〜２４の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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