(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着剤と、
フィルムと、
有機半導体膜を有するトランジスタと、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続された発光素子と、を有する半導体装置の作製方法であって、
前記発光素子を形成した後に前記有機半導体膜を形成する工程と、
前記有機半導体膜に前記接着剤を介して前記フィルムを貼り付ける工程と、を有し、
前記接着剤は、前記有機半導体膜と接する領域を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項２】
接着剤と、
フィルムと、
第１の有機半導体膜を有する第１のトランジスタと、
第２の有機半導体膜を有する第２のトランジスタと、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方に電気的に接続された発光素子と、を有する半導体装置の作製方法であって、
前記発光素子を形成した後に前記第１の有機半導体膜及び前記第２の有機半導体膜を形成する工程と、
前記第１の有機半導体膜及び前記第２の有機半導体膜に前記接着剤を介して前記フィルムを貼り付ける工程と、を有し、
前記接着剤は、前記第１の有機半導体膜と接する第１の領域を有し、
前記接着剤は、前記第２の有機半導体膜と接する第２の領域を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体膜を有する半導体素子及びその作製方法に関する。また、本発明
は有機半導体素子を備えた半導体装置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜半導体を有する薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）を備えた表示装置に関する
研究が進み実用化されている。このＴＦＴを備えた表示装置は、多数の画素を構成するこ
とが可能となることから高精細な表示装置を実現できる。またＣＲＴと比べ低電圧で動作
可能なことから低消費電力なことが知られている。さらにＣＲＴのように大きな表示管を
用いずに画面を構成できることから省スペース化が図れ、パーソナルコンピュータやＰＤ
Ａ、そしてＴＶ等の表示部として広く使用されている。今後の表示装置としての要求には
、さらなる薄型化、軽量化、フレキシブル化が挙げられ、プラスチック等の樹脂基板の採
用に期待が高まる。しかしこれまでのＴＦＴは、半導体膜として非晶質珪素や結晶質珪素
などの無機半導体材料を用いて作製されるものがほとんどであった。このため無機半導体
材料を用いてＴＦＴを形成する場合には、半導体膜の形成に３５０℃を超える処理温度が
必要となりプラスチック等の樹脂基板等の採用が制限されていた。
【０００３】
一方、半導体膜として有機半導体を用いた有機ＴＦＴの研究が進められている。有機Ｔ
ＦＴは、有機材料を使用しているので柔軟性に富んでいる。また無機半導体を用いたデバ
イスと比べると、より低温で形成することができるため、基板にプラスチック等の樹脂材
料を使用できる。その結果、軽くて柔軟性があるデバイスを得ることができる。更に有機
ＴＦＴは、印刷法、インクジェット法、蒸着法等によるプロセスの簡略化が期待できるだ
けでなく、安価な基板材料を用いる事ができるため、装置の製造価格を抑えることができ
、コスト的に有利なことが見積もれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機半導体は水、光又は酸素に触れることで酸化したり分解するので、
有機半導体を大気中に放置しておくと電気特性の劣化を引き起こすというデメリットがあ
る。
【０００５】
そのため、有機半導体を有するデバイスの電気特性評価は、真空中もしくは嫌気下（減
圧下とも表記する）において測定が行われている。上記真空もしくは嫌気下の状態を維持
するには、専用の装置を必要とするほか、真空室やグローブボックスでの測定のため、測
定装置種々の制約をうける。さらに、これらの環境の維持にコストがかかるなど、実用の
面から見ても不便である。大気中で用いるためには、有機半導体を有する全てのデバイス
は、有機半導体が大気に晒されないように保護することが不可欠である。そこで本発明は
、高価な専用の装置に依存せず、有機半導体が大気に晒されないような、低コストの有機
ＴＦＴの作製方法を提供することを課題とする。また、材料の熱分解が問題とならないよ
うに低温での有機ＴＦＴの作製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】
【０００６】
上記問題を鑑み、本発明は保護膜として機能するフィルム状の保護体を有機半導体膜上
に設けることを特徴とする。その結果、有機半導体膜を水、光又は酸素から保護すること
ができる。
【０００７】
フィルム状の保護体は、フィルム状の支持体を接着剤等で固定して形成することができ
る。フィルム状の支持体は、０．０５ｍｍから０．５ｍｍの範囲であり、好ましくは可撓
性を有する。フィルム状の支持体としては、密封性、耐湿性、絶縁性、及び耐薬品性を持
ったものが好ましい。具体的にはポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスル
フォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などが挙げられる。
【０００８】
本発明の有機半導体装置は、有機材料を有する半導体膜と、半導体膜を有する半導体素
子と、半導体素子を含み構成される電気回路と、フィルム状の保護体とを有し、半導体膜
を覆うように、フィルム状の保護体（又は保護膜）が接着されていることを特徴とする。
本発明の有機半導体装置は、絶縁表面を有する基板と、第一の基板上に設けられた有機材
料を有する半導体膜と、半導体膜を有する半導体素子と、半導体素子を含み構成される電
気回路と、フィルム状の保護体とを有し、半導体膜を覆うように、保護体が接着されてい
ることを特徴とする。
【０００９】
本発明の有機半導体装置は、絶縁表面を有する基板と、有機材料を有する半導体膜と、
半導体膜を有する半導体素子と、半導体素子を含み構成される電気回路と、フィルム状の
保護体群とを有し、フィルム状の半導体体を覆うように、保護体群が接着されていること
を特徴とする。
【００１０】
本発明の有機薄膜トランジスタは、絶縁表面上に設けられた第一の導電膜と、第一の導
電膜上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に設けられた第二の導電膜と、第二の導電膜上に
設けられた有機半導体膜と、有機半導体膜上に設けられたフィルム状の保護体とを有する
ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の有機薄膜トランジスタは、絶縁表面上に設けられた第一の導電膜と、第一の導
電膜上に設けられた絶縁膜と、絶縁膜上に設けられた有機半導体膜と、有機半導体膜上に
設けられた第二の導電膜と、有機半導体膜上に設けられたフィルム状の保護体とを有する
ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の有機半導体装置の作製方法は、有機材料を有する半導体膜を形成し、半導体膜
を有する半導体素子を形成し、半導体膜を覆うように、フィルム状の保護体を固定するこ
とを特徴とする。
【００１３】
本発明の有機半導体装置の作製方法は、絶縁表面を有する基板上に、有機材料を有する
半導体膜を形成し、半導体膜を有する半導体素子を形成し、半導体膜を覆うように、フィ
ルム状の保護体を固定することを特徴とする。
【００１４】
本発明の有機半導体装置の作製方法は、絶縁表面を有する基板上に、有機材料を有する
半導体膜を形成し、半導体膜を有する半導体素子を形成し、半導体膜を覆うように、フィ
ルム状の保護体群を固定することを特徴とする。
【００１５】
本発明の有機薄膜トランジスタの作製方法は、第一の導電膜を形成し、第一の導電膜上
に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に第二の導電膜を形成し、第二の導電膜上に有機半導体膜を
形成し、有機半導体膜を覆うように、フィルム状の保護体を固定することを特徴とする。
【００１６】
本発明の有機薄膜トランジスタの作製方法は、第一の導電膜を形成し、第一の導電膜上
に絶縁膜を形成し、絶縁膜上に有機半導体膜を形成し、有機半導体膜上に第二の導電膜を
形成し、有機半導体膜を覆うように、フィルム状の保護体を固定することを特徴とする。
【００１７】
本発明の有機半導体装置、及び有機薄膜トランジスタの作製方法において、有機半導体
膜材料を蒸着又は塗布することにより有機半導体膜材料を形成する。
【００１８】
本発明の有機半導体装置、及び有機薄膜トランジスタの作製方法において、第一の導電
膜、又は第二の導電膜は導電性ペーストを用いて形成することができる。また第一の導電
膜、又は第二の導電膜はスクリーン印刷法、ロールコーター法又はインクジェット法によ
り形成することができる。
【００１９】
本発明の有機半導体装置、及び有機薄膜トランジスタの作製方法において、エポキシ系
接着剤、ウレタン系接着剤、エマルジョン系接着剤、合成ゴム系接着剤、弾性接着剤又は
変性アクリレート系接着剤を用いて、半導体膜を覆うように、フォルム状の支持体を接着
することにより、保護体、又は保護体群を固定することができる。
【００２０】
本発明の有機半導体装置、及び有機薄膜トランジスタの作製方法において、保護体又は
保護体群をフィルム状のテープロールとして供給し、フィルム状のテープロールから半導
体膜を覆うために必要な寸法分引き出し、引き出す方向にテンションを与えた状態で、ロ
ーラーにより半導体膜上に直接貼りつけ、所定の寸法で切断することができる。
【００２１】
以上のような本発明の有機半導体装置及び有機薄膜トランジスタは、低温で簡便に有機
半導体膜の保護ができるため、高価な専用の装置を必要とせず、トータルコストを削減す
ることができる。その結果、低価格な有機ＴＦＴを備えた半導体装置（デバイス）を提供
することができる。
【発明の効果】
【００２２】
このような本発明により、有機半導体が大気に晒されて、水や光及び酸素に触れること
による酸化や分解から保護することが可能である。
【００２３】
また本発明は、少なくとも有機半導体膜上をフィルムで覆うだけのため、常圧・大気下
で行なうことができる。そのため、試料の加熱・加圧は必要なく、有機材料の分解を防ぐ
ことができる。また、低温で行なうことができるので、基板にプラスチック材料を使用で
き、かつ、フィルム自体が軽く柔軟性富んでいるため、有機半導体の利点を損なうことな
く、保護膜を作製できる。
【００２４】
さらに、有機半導体膜上にフィルムを接着する際に、減圧雰囲気下で処理してもよい。
これにより空気等に触れる時間をより少なくするという利点があるだけでなく、フィルム
を貼り付ける際の気泡を無くする事ができ、気泡混入による信頼性への悪影響も避けるこ
とができる。
【００２５】
更に本発明は、少なくとも有機半導体膜上をフィルムで覆うだけのため、大掛かりな装
置が不要であり、安価に保護膜を形成できるため、トータルコストを削減することが可能
であり、デバイスの製造価格を低く設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタを示した断面図である。
【図２】本発明のフィルム状の保護体の形成工程を示した図である。
【図３】本発明の有機薄膜トランジスタを示した断面図である。
【図４】本発明の発光装置を示した断面図である。
【図５】本発明の有機薄膜トランジスタを示した上面図である。
【図６】本発明に関する実験結果を示すグラフである。
【図７】本発明に関する実験結果を示すグラフである。
【図８】本発明の発光装置のパネル全体図である。
【図９】本発明の発光装置が有する画素の等価回路図である。
【図１０】本発明のフィルム状の保護体の形成工程を示した図である。
【図１１】本発明を適用した電子機器等の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる
態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその
形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実
施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するた
めの全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰
り返しの説明は省略する。
【００２８】
（実施の形態１）
本実施の形態では、有機半導体装置に半導体素子として用いられる有機薄膜トランジス
タの形成方法について説明する。図１に示すように、絶縁表面上にゲート電極として機能
する導電膜（以下、ゲート電極と表記する）１０１と、ゲート電極１０１を覆って設けら
れたゲート絶縁膜として機能する絶縁膜（以下、ゲート絶縁膜と表記する）１０２と、ゲ
ート絶縁膜を介して設けられたソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜（以下
、ソース電極及びドレイン電極と表記する）１０３とが形成された素子基板１１０を用意
する。このとき好ましくは、ゲート電極の端部にかかるようにゲート絶縁膜を介してソー
ス電極及びドレイン電極を設けるとよい。
【００２９】
絶縁表面を有する基板には、例えばバリウムホウケイ酸ガラスや、アルミノホウケイ酸
ガラスなどのガラス基板、石英基板、ステンレス基板等を用いることができる。また好ま
しくは、ポリエチレン−テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ
）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）に代表されるプラスチックや、アクリル等の合成
樹脂からなる基板を用いるとよい。このような合成樹脂から成る基板は、可撓性を有し、
さらに軽量である。
【００３０】
また基板の平坦性を高めるため、化学的又は機械的ポリッシング法、いわゆるＣＭＰ法
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により、表面研磨し
てから用いると好ましい。ＣＭＰの研磨剤（スラリー）には、例えば、塩化シリコンガス
を熱分解して得られるフュームドシリカ粒子をＫＯＨ水溶液に分散した研磨剤を用いるこ
とができる。
【００３１】
基板上には、必要に応じて下地膜を形成してもよい。下地膜は、基板中に含まれるＮａ
などのアルカリ金属やアルカリ土類金属が、半導体膜中に拡散し、半導体素子の特性に悪
影響を及ぼすのを防ぐ機能を有する。そのため、アルカリ金属やアルカリ土類金属の半導
体膜への拡散を抑えることができる酸化珪素、窒化珪素、窒化酸化珪素、酸化チタン、窒
化チタンなどの絶縁膜を用いて下地膜を形成することができる。
【００３２】
また導電膜は、導電性ペースト等を用い、スクリーン印刷法、ロールコーター法又は液
滴吐出法により形成することができる。液滴吐出法は、選択的にパターンを形成可能な方
法であり、導電膜や絶縁膜などの材料が混入された組成物の液滴（ドットとも表記する）
を選択的に吐出（噴出）して導電膜を形成する方法である。液滴吐出法は、その方式によ
っては、インクジェット法とも呼ばれる。
【００３３】
液滴吐出法により導電膜を形成する場合、溶媒に混在される導電体として、金（Ａｕ）
、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、タングステン（Ｗ）、
ニッケル（Ｎｉ）、タンタル（Ｔａ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉ
ｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、若しくはアルミニウム（Ａｌ）、こ
れらからなる合金、これらの分散性ナノ粒子、又はハロゲン化銀の微粒子を用いることが
できる。
【００３４】
また導電性ペーストとしては、導電性カーボンペースト、導電性銀ペースト、導電性銅
ペースト、導電性ニッケルなどを用いることができる。導電性ペーストで所定のパターン
に形成した後は、レベリング、乾燥後、１００〜２００℃で硬化させるとよい。
【００３５】
また導電膜は、スパッタリング法、スピンコート法、蒸着法などにより形成することも
できる。また導電膜は、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕから選ばれた元素、又は前記
元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。
【００３６】
また絶縁膜は、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スピンコート法、又は蒸着法により形成
することができる。絶縁膜の材料は、窒化酸化ケイ素（ＳｉＯＮ）、酸化ケイ素膜（Ｓｉ
Ｏ2）、窒化ケイ素膜（ＳｉＮ）、ポリビニルアルコール、シロキサン、ポリシラザン等
の有機化合物などを使用しても良い。シロキサンとは、珪素（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結
合で骨格構造が構成され、置換基に少なくとも水素を含む、又は置換基にフッ素、アルキ
ル基、又は芳香族炭化水素のうち少なくとも１種を有するポリマー材料、を出発原料とし
て形成される。またポリシラザンとは、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマ
ー材料、いわゆるポリシラザンを含む液体材料を出発原料として形成される。無機材料と
しては、酸化珪素、又は窒化珪素を用いることができる。
【００３７】
またゲート絶縁膜として用いる絶縁膜には、ゲート電極を陽極酸化して得られる絶縁膜
を用いてもよい。
【００３８】
そして、素子基板に有機半導体膜１０４を成膜する。有機材料としては、有機分子性結
晶や有機高分子化合物材料を用いればよい。具体的な有機分子結晶は、多環芳香族化合物
、共役二重結合系化合物、カロテン、マクロ環化合物又はその錯体、フタロシアニン、電
荷移動型錯体（ＣＴ錯体）等が挙げられる。例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタ
セン、６Ｔ（ヘキサチオフェン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、ＴＴＦ（テ
トラチアフルバレン）：ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）錯体、ＤＤＰＨ（ジフェ
ニルピクリルヒドラジル）、色素、タンパク、ＰＴＣＤＡ（３，４，９，１０−ペリレン
テトラカルボキシリックジアンハイドライド）などのペリレンテトラカルボン酸誘導体、
ＮＴＣＤＡ（１，４，５，８―ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド）
などのナフタレンテトラカルボン酸誘導体などを用いることができる。また、具体的な有
機高分子化合物は、π共役系高分子、カーボンナノチューブ、ポリビニルピリジン、フタ
ロシアニン金属錯体、ヨウ素金属錯体などの高分子が挙げられる。特に骨格が共役二重結
合から構成されるπ共役系高分子である、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール
、ポリチエニレン、ポリチオフェン誘導体、ポリ（３アルキルチオフェン）、ポリパラフ
ェニレン誘導体又はポリパラフェニレンビニレン誘導体を用いると好ましい。
【００３９】
また、有機半導体膜の成膜方法としては、素子基板に膜厚の均一な膜が形成できる方法
を用いればよい。具体的な方法としては、蒸着法、塗布法、スピンコート法、バーコート
法、溶液キャスト法、又はディッピング法を用いることができる。また有機半導体膜形成
前処理として、被形成面に対してプラズマ処理を行ったり、密着性又は界面状態を向上さ
せるための膜、例えば自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）や配向膜を形成してもよい。有機半
導体膜形成後、加熱処理を施してもよい。例えば、大気圧下又は減圧下において、１００
〜２００℃で加熱することができる。
【００４０】
また有機半導体膜形成後、高周波を印加してもよい。加えて加熱処理を施してもよい。
なお本実施の形態では、有機材料であるペンタセンを真空蒸着法によって成膜することに
より、ゲート絶縁膜１０２、並びにソース電極及びドレイン電極１０３上に有機半導体膜
１０４を形成する。
【００４１】
以上のように有機半導体膜を有する半導体素子を形成することができる。特に本実施の
形態のようにソース電極及びドレイン電極上に有機半導体膜が設けられた構造を、ボトム
コンタクト型構造と表記する。
【００４２】
そして、少なくとも有機半導体膜上を、フィルム状の保護体１０５で覆う。フィルム状
の保護体は、フィルム状の支持体を接着剤等で固定して形成することができる。
【００４３】
フィルム状の支持体は、０．０５ｍｍから０．５ｍｍの範囲であり、好ましくは可撓性
を有する。フィルム状の支持体としては、密封性、耐湿性、絶縁性、及び耐薬品性を持っ
たものが好ましい。具体的にはポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルフ
ォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などが挙げられる。
【００４４】
また、密封性、耐湿性、絶縁性、及び耐薬品性を高めるため、フィルム状の支持体の表
面及び裏面の少なくとも一方に、酸化ケイ素、窒素ケイ素、ダイヤモンドライクカーボン
（ＤＬＣ）、又は窒化アルミ等の無機材料を有する膜を成膜するとよい。またさらに、ア
クリル、ポリイミド、シロキサン、ポリシラザン、又は窒化カーボン系の有機材料を有す
る膜と、上記無機材料を有する膜とを積層して形成しても良い。
【００４５】
また、フィルム状の保護体を固定する場合には、密着性、密封性、耐湿性、絶縁性、及
び耐薬品性を持った接着剤を用いると好ましい。具体的には、エポキシ系接着剤、ウレタ
ン系接着剤、エマルジョン系接着剤、合成ゴム系接着剤、弾性接着剤又は変性アクリレー
ト系接着剤などが挙げられる。このような接着剤を、フィルム状の支持体の一部に塗布し
た後、少なくとも有機半導体膜上に接着したり、少なくとも有機半導体膜上に接着剤を塗
布した後にフィルム状の支持体を接着しても良い。また半導体素子全体に接着剤を塗布し
、フィルム状の支持体を接着することもできる。所謂封止工程により、フィルム状の保護
体
を形成することが出来る。また、フィルム状保護膜形成後に、接着剤および有機半導体膜
の融点以下で基板に加熱処理を施してもよい。
【００４６】
このようなフィルム状の支持体を有するフィルム状の保護体としては、具体的に、ポリ
イミド製のフィルムにシリコンポリマーの接着剤が塗布されたテープ状またはシート状の
支持体を用いることができる。このようなフィルム状の保護体は、密封性、耐湿性、絶縁
性、及び耐薬品性に優れている。
【００４７】
このときフィルム状の保護体で覆う範囲は、少なくとも有機半導体膜上だけであればよ
いが、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極まで範囲を広げてもよい。但し、これら
電極には電圧を印加したり、電流を検出したりするためのパッドが設けられているため、
該パッドを完全に覆い隠さないよう注意する必要がある。
【００４８】
また複数の有機半導体膜に対して、フィルム状の保護体を固定してもよい。すなわち、
素子基板上にある有機半導体膜を覆うように、フィルム状の保護体群を固定してもよい。
具体的には、素子基板上に設けられた複数の有機半導体膜を覆うように、複数箇所に接着
剤が塗布されたテープを張り合わせることができる。
【００４９】
また、フィルム状の保護体として有機材料又は無機材料を有する絶縁膜を形成しても良
い。絶縁膜に用いる有機材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミド
アミド、ポリビニルアルコール、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシ
ラザンを用いることができる。無機材料としては、酸化珪素、又は窒化珪素を用いること
ができる。絶縁膜は、プラズマＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、液滴吐出法、スピンコーティン
グ法又はディップ法を用いて形成することができる。粘性の高い原料を用いて形成する場
合、液滴吐出法、スピンコーティング法、又はディップ法を用いると好ましい。
【００５０】
図２には、フィルム状の保護体として接着剤を塗布したテープで、有機半導体膜上を覆
う方法を示す。テープロール２０１からテープ２０２を引き出し、テープロール方向とテ
ープ端方向にテンション（張力）を与えた状態で、ローラー２０３により有機半導体膜２
０４上をテープで覆う。
【００５１】
また、有機半導体膜をフィルム状保護体で覆う方法は図２の形態に限定されず、異なる
様々な形態で実施しても良い。図１０に、図２とは異なる形態の保護膜の形成方法を示す
。
【００５２】
図１０には、フィルム状の保護体として接着剤を塗布したシート１００２で、有機半導
体膜上をラミネート式に覆う方法を示す。基板１００１に接着剤を塗布したシート１００
２を乗せ、貼り合わせ用のローラー１００３を持つ装置を用いて、基板１００１とシート
１００２をローラー１００３で貼り合わせる。
【００５３】
図１０の装置は、ローラー１００３を回転させることで、図１０の矢印の方向に基板が
進み、基板１００１とシート１００２を密着させながら基板の端から端まで貼り合わせる
ことが可能である。また上記ローラー１００３は、内部に熱源を持ち、基板１００１とシ
ート１００２に対して熱を加えながら貼り合わせることが可能である。
【００５４】
このとき、上記フィルム状の保護体として接着剤を塗布したシート１００２の形状は有
機半導体層のみを覆う形でも、基板全体を覆う形でもよい。
【００５５】
また、基板１００１とシート１００２を貼り合わせる工程は減圧下で行なってもよい。
減圧下で貼り合わせることにより、貼り合わせの際に気泡が発生するのを防ぐことができ
る。またシートをローラーで貼り合わせる際は、圧力を加えながら貼り合わせてもよい。
圧力を加えることにより、基板と保護膜の密着性をより向上させることができる。
【００５６】
以上のようなボトムコンタクト型構造を有する半導体素子を用いて、スイッチング素子
又は電気回路を形成することができる。例えば、スイッチング素子としては、液晶表示装
置又は発光素子を有する表示装置（発光装置）の画素部に設けることができる。また電気
回路としては該スイッチング素子を制御する回路等が挙げられる。また有機半導体素子を
有する液晶表示装置又は発光装置を有機半導体装置と表記する。
【００５７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１とは異なり、有機半導体膜形成後、ソース電極及びド
レイン電極を形成する、トップコンタクト型構造の有機薄膜トランジスタを、図３を用い
て説明する。
【００５８】
まず、実施の形態１と同様に、絶縁表面上にゲート電極３０１と、ゲート電極を覆って
設けられたゲート絶縁膜３０２が形成された素子基板３１０を用意する。ゲート電極及び
ゲート絶縁膜の材料や作製方法は、実施の形態１を参照すればよい。
【００５９】
そして、素子基板に有機半導体膜３０３を成膜する。有機材料としては、有機分子性結
晶や有機高分子化合物材料を用いればよい。具体的な有機分子結晶は、多環芳香族化合物
、共役二重結合系化合物、カロテン、マクロ環化合物又はその錯体、フタロシアニン、電
荷移動型錯体（ＣＴ錯体）等が挙げられる。例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタ
セン、６Ｔ（ヘキサチオフェン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、ＴＴＦ（テ
トラチアフルバレン）：ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）錯体、ＤＤＰＨ（ジフェ
ニルピクリルヒドラジル）、色素、タンパク、ＰＴＣＤＡ（３，４，９，１０−ペリレン
テトラカルボキシリックジアンハイドライド）などのペリレンテトラカルボン酸誘導体、
ＮＴＣＤＡ（１，４，５，８―ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド）
などのナフタレンテトラカルボン酸誘導体などを用いることができる。また、具体的な有
機高分子化合物は、π共役系高分子、カーボンナノチューブ、ポリビニルピリジン、フタ
ロシアニン金属錯体、ヨウ素錯体などの高分子が挙げられる。特に骨格が共役二重結合か
ら構成されるπ共役系高分子である、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポ
リチエニレン、ポリチオフェン誘導体、ポリ（３アルキルチオフェン）、ポリパラフェニ
レン誘導体又はポリパラフェニレンビニレン誘導体を用いると好ましい。
【００６０】
また、成膜方法としては、素子基板に膜厚の均一な膜が形成できる方法を用いればよい
。具体的な方法としては、蒸着法、塗布法、スピンコート法、バーコート法、溶液キャス
ト法、又はディッピング法を用いればよい。
【００６１】
その後更に、ソース電極及びドレイン電極として機能する導電膜３０４を形成する。こ
の導電膜の材料としては、用いた有機半導体がｐ型の半導体の場合、その半導体膜とのオ
ーミック接触を取るために仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。また、用いた
有機半導体がｎ型の半導体の場合、仕事関数の小さい材料を用いることが望ましい。また
、成膜方法としては、素子基板に膜厚の均一な膜が形成できる方法を用いればよい。導電
膜の材料や作製方法は、実施の形態１を参照することができる。そして、有機半導体膜上
を、フィルム状の保護体３０５で覆う。フィルム状の保護体の構成や作製手段は、実施の
形態１を参照することができる。
【００６２】
以上のようなトップコンタクト型構造を有する半導体素子を用いて、スイッチング素子
又は電気回路を形成することができる。例えば、スイッチング素子としては、液晶表示装
置又は発光素子を有する表示装置（発光装置）の画素部に設けることができる。また電気
回路としては該スイッチング素子を制御する回路等が挙げられる。また有機半導体素子を
有する液晶表示装置又は発光装置を有機半導体装置と表記する。
【００６３】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態１に示したボトムコンタクト型のトランジスタを用
いて形成する有機半導体装置について説明する。なお、有機半導体装置として発光装置を
用いて説明する。
【００６４】
図８は、発光装置が有するパネル全体を示している。パネルは画素部を有し、加えて周
辺駆動回路、又はその一部を有していてもよい。画素部は、複数の画素領域８０１を有し
、その画素領域の一部の等価回路図を図９に示す。画素領域は、スイッチング用トランジ
スタ９０２、駆動用トランジスタ９０３、駆動用トランジスタに接続される発光素子９０
４を有する。また加えて、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するための
容量素子９０５を有する。容量素子は、駆動用トランジスタのゲート容量で補える場合は
、特に設ける必要はない。また本実施の形態では、画素領域に２つのトランジスタを有す
る形態を説明するが、３つ以上のトランジスタを有する形態であってもよい。例えば、容
量素子に蓄積された電圧を放電するために、消去用トランジスタを設けてもよい。
【００６５】
消去用トランジスタにより、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き
込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を
向上することが可能となる。
【００６６】
さらにこの点線領域９０１、つまり駆動用トランジスタ、及び発光素子の断面図を図４
に示す。
【００６７】
まず、絶縁表面上に下地層４１１と、ゲート電極４０１と、ゲート電極を覆って設けら
れたゲート絶縁膜４０２と、ゲート絶縁膜を介して設けられたソース電極及びドレイン電
極４０３とが形成された素子基板４００を用意する。ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース
電極及びドレイン電極の材料や作製方法は、実施の形態１を参照すればよい。上記ドレイ
ン電極４０３と電気的に接続するように画素電極４０４を設ける。本実施の形態では、表
示素子として発光素子を用い、発光素子からの光を画素電極側から取り出す構造とするた
め、画素電極は透光性を有する。例えば、画素電極は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ、Ｉ
ｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）
を混合したＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ  ｚｉｎｃ  ｏｘｉｄｅ）、酸化インジウムに２〜２０
％の酸化珪素（ＳｉＯ2）を混合したＩＴＯ−ＳｉＯｘ（便宜上ＩＴＳＯ又はＮＩＴＯと
表記する）を用いて形成することができる。
【００６８】
次に、画素電極４０４の端部を覆う絶縁物（絶縁層）４０５（バンク、隔壁、障壁、土
手などと呼ばれる）を形成する。絶縁物４０５としては感光性の有機材料（アクリル、ポ
リイミドなど）、シロキサンなどを使用すれば良い。
【００６９】
そして画素電極４０４を覆うように電界発光層４０６が設けられ、電界発光層４０６の
上に共通電極４０７が設けられる。共通電極は、透光性又は非透光性を有する電極材料か
ら形成することができる。透光性を有する場合、電界発光層からの光が上方に出射する（
共通電極側から発光する）上方出射型の発光装置、又は加えて下方に出射する（画素電極
側から発光する）両面出射型の発光装置を形成することができる。
【００７０】
電界発光層の材料は、有機材料（低分子材料又は高分子材料を含む）、又は有機材料と
無機材料の複合材料として用いることができる。また電界発光層は、液滴吐出法、塗布法
又は蒸着法により形成することができる。高分子材料は、液滴吐出法又は塗布法が好まし
く、低分子材料は蒸着法、特に真空蒸着法が好ましい。本実施の形態では、電界発光層と
して、低分子材料を真空蒸着法により形成する。
【００７１】
なお電界発光層が形成する分子励起子の種類としては一重項励起状態と三重項励起状態
が可能である。基底状態は通常一重項状態であり、一重項励起状態からの発光は蛍光と呼
ばれる。また、三重項励起状態からの発光は燐光と呼ばれる。電界発光層からの発光とは
、どちらの励起状態が寄与する場合も含まれる。さらに、蛍光と燐光を組み合わせて用い
てもよく、各ＲＧＢの発光特性（発光輝度や寿命等）により蛍光及び燐光のいずれかを選
択することができる。
【００７２】
詳細な電界発光層は、画素電極４０４側から順に、ＨＩＬ（ホール注入層）、ＨＴＬ（
ホール輸送層）、ＥＭＬ（発光層）、ＥＴＬ（電子輸送層）、ＥＩＬ（電子注入層）の順
に積層されている。なお電界発光層は、積層構造以外に単層構造、又は混合構造をとるこ
とができる。
【００７３】
具体的には、ＨＩＬとしてＣｕＰｃやＰＥＤＯＴ、ＨＴＬとしてα−ＮＰＤ、ＥＴＬと
してＢＣＰやＡｌｑ3、ＥＩＬとしてＢＣＰ：ＬｉやＣａＦ2をそれぞれ用いる。また例え
ばＥＭＬは、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの発光色に対応したドーパント（Ｒの場合ＤＣＭ等、
Ｇの場合ＤＭＱＤ等）をドープしたＡｌｑ3を用いればよい。
【００７４】
なお、電界発光層は上記材料に限定されない。例えば、ＣｕＰｃやＰＥＤＯＴの代わり
に酸化モリブデン（ＭｏＯｘ：ｘ＝２〜３）等の酸化物とα−ＮＰＤやルブレンを共蒸着
して形成し、ホール注入性を向上させることもできる。また電子注入層にベンゾオキサゾ
ール誘導体（ＢｚＯＳと示す）を用いてもよい。
【００７５】
その後、素子基板に有機半導体膜４０８を成膜する。有機材料としては、有機分子性結
晶や有機高分子化合物材料を用いればよい。具体的な有機分子結晶は、多環芳香族化合物
、共役二重結合系化合物、カロテン、マクロ環化合物又はその錯体、フタロシアニン、電
荷移動型錯体（ＣＴ錯体）等が挙げられる。例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタ
セン、６Ｔ（ヘキサチオフェン）、ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、ＴＴＦ（テ
トラチアフルバレン）：ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）錯体、ＤＤＰＨ（ジフェ
ニルピクリルヒドラジル）、色素、タンパク、ＰＴＣＤＡ（３，４，９，１０−ペリレン
テトラカルボキシリックジアンハイドライド）などのペリレンテトラカルボン酸誘導体、
ＮＴＣＤＡ（１，４，５，８―ナフタレンテトラカルボキシリックジアンハイドライド）
などのナフタレンテトラカルボン酸誘導体などを用いることができる。また、具体的な有
機高分子化合物は、π共役系高分子、カーボンナノチューブ、ポリビニルピリジン、フタ
ロシアニン金属錯体、ヨウ素錯体などの高分子が挙げられる。特に骨格が共役二重結合か
ら構成されるπ共役系高分子である、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポ
リチエニレン、ポリチオフェン誘導体、ポリ（３アルキルチオフェン）、ポリパラフェニ
レン誘導体又はポリパラフェニレンビニレン誘導体を用いると好ましい。
【００７６】
また、成膜方法としては、素子基板に膜厚の均一な膜が形成できる方法を用いればよい
。具体的な方法としては、蒸着法、塗布法、スピンコート法、バーコート法、溶液キャス
ト法、又はディッピング法を用いればよい。
【００７７】
このとき、電界発光層、共通電極、及び有機半導体膜を蒸着法により形成する場合、各
メタルマスクを用いて形成することができる。そのため、電界発光層、及び共通電極と、
有機半導体膜は、どちらを先に作製してもよい。
【００７８】
そして、少なくとも有機半導体膜上をフィルム状の支持体４０９と接着剤４１０で構成
されるフィルム状の保護体で覆う。フィルム状の保護体は少なくとも有機半導体膜を覆う
ように設ければよく、発光に影響しない範囲であればどのように設けても良い。例えば、
画素領域全面を覆うように設けても良いし、画素部全面を覆うように設けても良い。フィ
ルム状の保護体の構成や作製手段は、実施の形態１を参照することができる。
【００７９】
一般に電界発光層からなる発光素子は０．５〜２μｍ程度の段差が生じるが、フィルム
状の支持体４０９は５０μｍから５００μｍ、接着剤４１０は２μｍから１００μｍの範
囲の厚さを持ち、該発光素子の段差よりも大きく、接着剤が緩衝材の役割を果たすため、
フィルム状の保護体は発光素子を均一に覆うことが可能である。
【００８０】
基板端面部の接着剤露出面積の総和は耐湿性の面から小さいことが望ましく、接着剤の
厚さは薄いほうが有利となる。このため接着剤の厚さを見積もる場合は該発光素子の段差
と緩衝性能とを合わせて考慮する必要がある。ここでは２０μｍ厚の接着剤を用いている
。上記のような半導体素子を用いて、発光装置を形成することができる。特に、画素電極
側から発光する下方出射型の発光装置を形成することができる。
【実施例１】
【００８１】
本実施例では、本発明の保護方法を用いて有機半導体膜が保護された有機ＴＦＴのＶｇ
−Ｉｄ特性を測定した。本実施例では実施の形態１に基づいて、接着剤を塗布したテープ
で有機半導体膜を覆う方法でフィルム状保護体を有機半導体膜上に形成した。なお図５に
示すように測定試料の有機ＴＦＴは、大気中において、石英基板上にタングステンからな
るゲート電極５０１を設け、ゲート電極上にゲート絶縁膜を設け、ゲート絶縁膜上にタン
グステンからなるソース電極５０２とドレイン電極５０３を設け、ソース電極５０２とド
レイン電極５０３との間に有機半導体膜が設けられている構造である。そして、各ソース
電極５０２、ドレイン電極５０３、ゲート電極５０１には測定電圧を印加したり、電流を
検出したりするための測定用パッド（ソース電極用パッド５０４、ドレイン電極用パッド
５０５、ゲート電極用パッド５０６）が設けられている。
【００８２】
また、有機ＴＦＴのチャネル長はソース電極とドレイン電極との間（図５においてＬで
示す）の長さで与えられ、Ｌは１００μｍであり、チャネル幅はソース電極とドレイン電
極とが重なる領域の長さ（図５においてＷで示す）で与えられ、Ｗは８０００μｍである
。また有機半導体の材料はペンタセンを用い、膜厚は５０ｎｍで成膜した。成膜方法とし
ては蒸着法を用いた。蒸着後の条件は、以下のとおりである。
（１）フィルム状の保護体で覆う前の有機ＴＦＴの電気特性
（２）フィルム状の保護体で覆った後の有機ＴＦＴの電気特性
図６には条件（１），（２）におけるＶｄとして−１０Ｖの電圧を印加したときの、ドレ
イン電極の電流とゲート電圧とを測定したＶｇ−Ｉｄ特性の結果を示す。図６より、蒸着
後に有機半導体膜上をフィルム状の保護体で覆う前後で、Ｖｇ−Ｉｄ特性の変化がないこ
とが分かる。以上から、有機半導体膜上をフィルム状の保護体で覆うことによる有機ＴＦ
Ｔの特性の劣化はないことが分かる。
【実施例２】
【００８３】
本実施例では、上記実施の形態１に基づき有機半導体膜上をフィルム状の保護体で覆っ
た有機ＴＦＴの時間による電気特性の劣化を測定した。本実施例では実施の形態１に基づ
いて、接着剤を塗布したテープで有機半導体膜を覆う方法でフィルム状保護体を有機半導
体膜上に形成した。以下に結果を示す。なお測定試料である有機ＴＦＴをフィルム状の保
護体で覆う以外の作製条件は、実施例１と同様である。蒸着後の条件は、以下のとおりで
ある。
（１）有機半導体膜上をフィルム状の保護体で覆い１６８時間大気中で放置した後の電気
特性
（２）蒸着後そのまま１６８時間大気中で放置した後の有機ＴＦＴの電気特性
図７には条件（１），（２）におけるＶｄとして−１０Ｖの電圧を印加したときの、ド
レイン電極の電流とゲート電極の電圧とを測定したＶｇ−Ｉｄ特性の結果を示す。図７よ
り、（１），（２）を比較すると、有機半導体膜上をフィルム状の保護体で覆うことで、
Ｖｇ−Ｉｄ特性のＯＮ電流の減少や閾値のプラス方向へのシフトを防げることが分かる。
以上から、有機半導体膜上をフィルム状の保護体で覆うことにより、有機半導体を大気に
晒されて、水や光及び酸素に触れることによる酸化や分解から保護することが可能である
ことが分かる。
【００８４】
本発明の有機半導体装置は、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、電話機（携
帯電話機も含む）や、テレビ受像機等に実装される表示装置として用いることができる。
また、ＩＤカードの様な個人情報を管理する機能を有するカード等に実装してもよい。
【００８５】
図１１（Ａ）は携帯電話機の図であり、本体１１０２には表示部１１０１と、音声出力
部１１０４、音声入力部１１０５、操作スイッチ１１０６、１１０７、アンテナ１１０３
等によって構成されている。この携帯電話機は、動作特性が良く、信頼性の高いものであ
る。本発明の有機半導体装置を表示部１１０１に組み込むことでこのような携帯電話機を
完成できる。
【００８６】
図１１（Ｂ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部１１１１、筐
体１１１２、スピーカー１１１３などによって構成されている。このテレビ受像機は、動
作特性が良く、信頼性の高いものである。本発明の有機半導体装置を表示部１１１１に組
み込むことでこのようなテレビ受像機を完成できる。
【００８７】
図１１（Ｃ）は、本発明を適用して作製したＩＤカードであり、支持体１１２１、表示
部１１２２、支持体１１２１内に組み込まれた集積回路チップ１１２３等によって構成さ
れている。なお、表示部１１２２を駆動するための集積回路１１２４、１１２５について
も支持体１１２１内に組み込まれている。このＩＤカードは、信頼性の高いものである。
また、例えば、表示部１１２２において、集積回路チップ１１２３において入出力された
情報を表示し、どのような情報が入出力されたかを確認することができる。本発明の有機
半導体装置を表示部１１２２に組み込むことでこのようなＩＤカードを完成できる。
【符号の説明】
【００８８】
１０１    ゲート電極
１０２    ゲート絶縁膜
１０３    ドレイン電極
１０４    有機半導体膜
１０５    保護体
１１０    素子基板
２０１    テープロール
２０２    テープ
２０３    ローラー
２０４    有機半導体膜
３０１    ゲート電極
３０２    ゲート絶縁膜
３０３    有機半導体膜
３０４    導電膜
３１０    素子基板
３０５    保護体
４００    素子基板
４０１    ゲート電極
４０２    ゲート絶縁膜
４０３    ドレイン電極
４０４    画素電極
４０５    絶縁物
４０６    電界発光層
４０７    共通電極
４０８    有機半導体膜
４０９    支持体
４１０    接着剤
４１１    下地層
８０１    画素領域
９０１    点線領域
９０２    スイッチング用トランジスタ
９０３    駆動用トランジスタ
９０４    発光素子
９０５    容量素子
１００１  基板
１００２  シート
１００３  ローラー
１１０１  表示部
１１０２  本体
１１０３  アンテナ
１１０４  音声出力部
１１０５  音声入力部
１１０６  操作スイッチ
１１１１  表示部
１１１２  筐体
１１１３  スピーカー
１１２１  支持体
１１２２  表示部
１１２３    集積回路チップ
１１２４    集積回路
【図１】
0005412458.tif 000002
【図２】
0005412458.tif 000003
【図３】
0005412458.tif 000004
【図４】
0005412458.tif 000005
【図５】
0005412458.tif 000006
【図６】
0005412458.tif 000007
【図７】
0005412458.tif 000008
【図８】
0005412458.tif 000009
【図９】
0005412458.tif 000010
【図１０】
0005412458.tif 000011
【図１１】
0005412458.tif 000012