(57)【要約】【課題】  高温処理が可能であり、製造工程が簡略化された薄膜トランジスタの製造方法及び前記製造方法により製造された薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の少なくとも一つの要素を中間転写媒体上にパターニングする工程、該パターニングされた少なくとも一つの要素を、長尺支持体上に転写する工程を有する薄膜トランジスタの製造方法において、  前記パターニングされた少なくとも一つの要素に、加熱処理を行う工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の少なくとも一つの要素を中間転写媒体上にパターニングする工程、該パターニングされた少なくとも一つの要素を、長尺支持体上に転写する工程を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
前記パターニングされた少なくとも一つの要素に、加熱処理を行う工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記加熱処理を行う工程を前記転写する工程の前に行うことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記パターニングされた少なくとも一つの要素が、半導体層、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、絶縁層、ゲートバスライン、ソースバスライン、画素電極、キャパシタ、粘着層、剥離層からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記中間転写媒体が金属ドラムまたは金属ベルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記中間転写媒体の、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定される表面粗さＲａが、２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記長尺支持体が、樹脂基材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記パターニングする工程が、長尺支持体上に画素電極を形成する工程、熱可塑性半導体材料を含む層を形成した後、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程、半導体層を形成する工程、ゲート絶縁層を形成する工程、該ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記パターニングする工程が、インクジェット記録または大気圧プラズマ製膜処理法により行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタに関する。
【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。またさらに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て提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては液晶、有機ＥＬ、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、画像駆動素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により構成されたアクティブ駆動素子を用いる技術が主流になっている。
【０００４】
近年、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴ素子の研究開発が盛んに進められている（特許文献１、非特許文献１等参照）。この有機ＴＦＴ素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている（非特許文献２参照）。また、大気圧下で、印刷や塗布などのウェットプロセスで製造できる有機半導体材料を用いることで、生産性に優れ、非常に低コストのディスプレイが実現できる。また、電極形成にインクジェットを用いた有機ＴＦＴの技術（例えば、特許文献２参照。）では、真空系を用いないプロセスが開示されている。
【０００５】
上述のように支持体上に直接ＴＦＴを形成する方法では、基材や、他の構成要素の性質、物性によって、その形成方法は制約を受ける。たとえば、印刷やインクジェット方式を用いて直接支持体上に形成する場合、材料を分散、溶解する溶媒は、ある特定の範囲の粘度および表面エネルギー特性を有していなければならないが、そのような溶媒は、潜在的に、薄膜トランジスタの半導体材料の電気特性に干渉しやすいという問題点があり、従って、適切な溶媒キャリアを見つけることにかなりの技術的障壁が立ちはだかっているのが現状である。また、支持体が樹脂である場合には、樹脂が溶解するような溶媒はもちろん使用できない。また、直接支持体上に形成する方法では、形成しようとする要素のパターニングに失敗すると、それ以前に形成した構成要素も全て無駄になってしまうという問題もある。このような問題を解決する方法として、複写部材に一旦構成要素を印刷してから、支持体に転写する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法によれば、形成方法の制約は少なく、生産性も向上することが期待される。しかしながら、ＴＦＴの性能的には、未だ不十分であり、更なる改良が望まれる。
【特許文献１】特開平１０−１９０００１号公報
【特許文献２】国際公開第０１／４７０４３号パンフレット
【特許文献３】特表２００２−５４０５９１号公報
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌  ２００２年  第２号  ９９頁（レビュー）
【非特許文献２】ＳＩＤ‘０２  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐ５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高温処理が可能であり、製造工程が簡略化された薄膜トランジスタの製造方法及び前記製造方法により製造された薄膜トランジスタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成１〜９により達成された。
【０００８】
（請求項１）
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の少なくとも一つの要素を中間転写媒体上にパターニングする工程、該パターニングされた少なくとも一つの要素を、長尺支持体上に転写する工程を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
前記パターニングされた少なくとも一つの要素に、加熱処理を行う工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【０００９】
（請求項２）
前記加熱処理を行う工程を前記転写する工程の前に行うことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【００１０】
（請求項３）
前記パターニングされた少なくとも一つの要素が、半導体層、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、絶縁層、ゲートバスライン、ソースバスライン、画素電極、キャパシタ、粘着層、剥離層からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【００１１】
（請求項４）
前記中間転写媒体が金属ドラムまたは金属ベルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【００１２】
（請求項５）
前記中間転写媒体の、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定される表面粗さＲａが、２ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【００１３】
（請求項６）
前記長尺支持体が、樹脂基材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【００１４】
（請求項７）
前記パターニングする工程が、長尺支持体上に画素電極を形成する工程、熱可塑性半導体材料を含む層を形成した後、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程、半導体層を形成する工程、ゲート絶縁層を形成する工程、該ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【００１５】
（請求項８）
前記パターニングする工程が、インクジェット記録または大気圧プラズマ製膜処理法により行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【００１６】
（請求項９）
請求項１〜８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、パターニング工程時の高温処理を可能とし、且つ、製造工程が簡略化された薄膜トランジスタの製造方法を提供することが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法においては、請求項１〜８のいずれか１項に規定される構成により、中間転写媒体上に形成された、薄膜トランジスタの少なくとも一つの要素（例えば、半導体層、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、絶縁層、ゲートバスライン、ソースバスライン、画素電極、キャパシタ、粘着層、剥離層等）に、加熱及び／または加圧処理を行った後に、長尺支持体上に前記の要素を転写するという工程を実施することで、従来のフォトリソグラフを用いるような煩雑な工程がなくなり、製造工程が簡略化された薄膜トランジスタの製造方法を提供することが出来た。
【００１９】
特にトランジスタのパターニング時に中間転写上で高温処理を行い、次いで、パターンを転写するという工程をとることにより、高温処理が適用できない、樹脂媒体等へのパターニングが可能になり、製造上のコスト低減のメリットは極めて大きい。また、前記中間転写媒体に転写された前記要素に加熱及び加圧処理を行うことにより、で、長尺支持体上へのパターニングの転写効率及び転写の欠落等を効果的に防止できると同時に、併せて、半導体層のトランジスタ特性、特にキャリアの移動度が向上した優れて素子を提供出来ることがわかった。
【００２０】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。
【００２１】
《薄膜トランジスタ》
本発明の薄膜トランジスタの製造方法により製造される、薄膜トランジスタの一態様である、有機薄膜トランジスタ（以後、有機ＴＦＴともいう）や、前記有機ＴＦＴを有する素子構成等を図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。（ａ）は、支持体６上に金属材料を用いてソース電極２、ドレイン電極３を形成し、両電極間に本発明の有機半導体材料からなる有機半導体層１を形成し、その上に絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して電界効果トランジスタを形成したものである。（ｂ）は、有機半導体層１を、（ａ）では電極間に形成したものを、電極及び支持体表面全体を覆うように形成したものを表す。（ｃ）は、支持体６上に先ず、有機半導体層１を形成し、その後ソース電極２、ドレイン電極３、絶縁層５、ゲート電極４を形成したものを表す。
【００２３】
同図（ｄ）は、支持体６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に金属箔等で、ソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に有機半導体材料により形成された有機半導体層１を形成する。その他、（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。
【００２４】
ここで、本発明に係る薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の少なくとも一つの要素としては、
詳細については、後述するが、例えば、半導体層、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、絶縁層、ゲートバスライン、ソースバスライン、画素電極、キャパシタ、粘着層、剥離層等が挙げられる。
【００２５】
図２は、有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例を示す図である。
【００２６】
有機ＴＦＴシート１０はマトリクス配置された多数の有機ＴＦＴ１１を有する。７は各ＴＦＴ１１のゲートバスラインであり、８は各ＴＦＴ１１のソースバスラインである。各ＴＦＴ１１のソース電極には、出力素子１２が接続され、この出力１２は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１３は蓄積コンデンサ、１４は垂直駆動回路、１５は水平駆動回路である。
【００２７】
《パターニング工程、転写工程》
本発明の薄膜トランジスタの製造において、該薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の少なくとも一つの要素を中間転写媒体上にパターニングする工程、該パターニングされた少なくとも一つの要素を、長尺支持体上に転写する工程について図１の有機ＴＦＴを例にとって説明する。尚、半導体層として無機半導体を用いている薄膜トランジスタにおいても同様の説明をすることが出来る。
【００２８】
《パターニング方法》
本発明に係るパターニングとしては、印刷法、インクジェット記録方法、大気圧プラズマ製膜処理法等が挙げられる。ここで、印刷法としては、凸版印刷、スクリーン印刷、平版印刷、凹版印刷、孔版印刷等任意の印刷法により金属微粒子分散物をパターニングすることができる。また、インクジェット法によりパターニングする方法がある。即ち、薄膜トランジスタの構成材料の分散物（溶液の場合も含まれる）をインクジェットヘッドより吐出し、薄膜トランジスタの少なくとも一つの要素（例えば、半導体層、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、絶縁層、ゲートバスライン、ソースバスライン、画素電極、キャパシタ、粘着層、剥離層等）をパターニングする方法であり、インクジェットヘッドからの吐出方式としては、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式等のオンデマンド型や静電吸引方式などの連続噴射型のインクジェット法等公知の方法によりパターニングすることができる。
【００２９】
図１に示した、有機ＴＦＴを製造する際、有機ＴＦＴの少なくとも一つの要素を中間転写媒体上に形成する手段としては、インクジェット記録（例えば、図３、図４に示すような転写型インクジェットプリンタ等が好ましく用いられる）や、後述する大気圧プラズマ製膜処理法が好ましく用いられる。
【００３０】
また、薄膜トランジスタの構成層である、少なくとも一つの要素である絶縁層（ゲート絶縁層等ということもある）や、半導体層として無機半導体層を長尺支持体に設ける場合には、大気圧プラズマ製膜処理法が好ましく用いられる。
【００３１】
また、本発明では、薄膜トランジスタの少なくとも一つの要素が中間転写媒体上に転写される工程において、請求項１に記載のように、加熱及び加圧処理が行われるか、または、請求項２に記載のように、前記中間転写媒体上に転写されると同時に、加熱処理及び加圧処理が行われる。
【００３２】
《転写型インクジェットプリンタ》
本発明に係るインクジェット記録方法に用いられる転写型インクジェットプリンタについて、図３、図４（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００３３】
図３は、転写型インクジェットプリンタの特徴的な構成を示す斜視図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、各々図３を用いてパターニングが行われる一態様を示す断面図である。
【００３４】
図４（ａ）は、中間転写媒体である転写ドラム２１上にパターニング（本発明において、インクジェットでパターニングされる際には、インクに用いる溶媒による溶液粘度の調整、吐出時の窒素ガスパージ等による調整が行われれてもよい）された少なくとも一つの要素が該長尺支持体上に転写される前に、加熱手段２７により加熱処理を行う一態様を表し、図４（ｂ）は、中間転写媒体である転写ドラム２１、上にパターニングされた少なくとも一つの要素が該長尺支持体上に転写される工程時に、加熱手段２７により加熱処理及び加圧処理を行う一態様を表す。
【００３５】
図４（ａ）、（ｂ）の各々においては、中間転写媒体である転写ドラム２１の周囲に、回転方向上流側からインクジェット記録ヘッド２２、転写手段であるバックアップローラ２３、必要に応じて転写ドラム上の付着物を除去するクリーナー２８が配置されている。また、転写ドラム２１の内部には、加熱手段２７が配置されている。記録ヘッド２２は圧電素子を用いる形式のインクジェット記録ヘッドであり、複数個のノズルを転写ドラム２１の軸方向に有している。
【００３６】
記録ヘッド２２にはインク容器２４が接続され、必要に応じて薄膜トランジスタの少なくとも一つの要素を形成する材料（例えば、半導体材料、ソース電極やドレイン電極の形成材料、絶縁層の形成材料等である）が供給される。転写ドラム２１は、金属素管３１の周囲にシリコーンゴムからなる弾性層（図示していない）を積層したものを用いることも出来る。該弾性層はゴム材が適しており、その中でも、インク像を剥離し易い良離型性材料でかつ耐熱性、耐久性を有する材質が望ましく、シリコーンゴム、フッ素樹脂、フルオロシリコーンゴム等、又はそれらの変性品が好ましい。又その他の材料としてクロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、スチレンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン／プロピレン／ブタジエンポリマー、ニトリルブタジエンゴム等も用いることができる。更には、前記各種ゴム材の表層（インク層担持面）に各種良離型性のコーティング材を塗工して弾性層を形成してもよい。
【００３７】
コーティング材としては、シリコーン系コーティング、フッ素系コーティングが好ましい。
【００３８】
転写ドラム２１から、薄膜トランジスタの支持体２６へ再転写をするためのバックアップローラ２３はアルミニウムの金属ローラや、金属ローラに弾性層を設けた構成であり、図示しない転写圧力印加装置により転写ドラム２１に押圧及び押圧解除できる構成になっている。押圧時は記録紙２６を介して図中矢印Ｂの方向に、転写ドラム２１の周速と同一速度で回転する。加圧（転写荷重ともいう）は、０．１Ｎ／ｃｍ〜１００Ｎ／ｃｍの範囲が好ましい。ここで、支持体２６は転写ドラム２１から再転写される際に加熱されることが好ましく、支持体２６の加熱温度については７０℃〜１２０℃が好ましい。
【００３９】
クリーナー２８はフェルトにより構成され、図示しない当接機構により転写ドラム２１に所定の圧力で当接されている。加熱手段２７は、棒状のハロゲンランプ２７ａと、楕円面を内面に有するリフレクター２７ｂとによって構成され、ハロゲンランプ２７ａを上記リフレクター２７ｂの第１焦点に配置している。
【００４０】
次に、インクジェット記録の動作について説明する。最初にインク像の書き込み工程を説明する。図５は、インク像書き込みの様子を示す図である。記録ヘッド２２は、印字領域Ｌの全域にわたってノズルを有するライン状の記録ヘッドであり、転写ドラム２１の１回転で１頁分のインク像書き込みを行なう。記録ヘッド２２のノズルから記録信号に応じて選択的にインク滴を吐出し所望のインク像を形成する。形成されたインク像が転写ドラムから記録紙に転写される工程を図３、図４（ａ）、（ｂ）により更に説明する。
【００４１】
図４（ａ）では、転写ドラム２１上に記録ヘッド２２から吐出された、少なくとも水と着色剤を含むインクと、粘着性を有する化合物を含んでなる記録液より形成されたインク像５０（インク滴２５）は、加熱手段２７により加熱される。加熱手段２７は図示しない温度検出器により転写ドラムの表面温度が所定温度の範囲に収まるよう制御される。転写ドラム２１上のインク像は急激に加熱されて溶媒成分が蒸発することにより、接着力があり１００％転写が可能な内部凝集力の強いインク膜を形成する。加熱手段２７により加熱された転写ドラムの表面温度は好ましくは６０℃〜１５０℃である。
【００４２】
次に転写ドラム２１とバックアップローラ２３との当接部に支持体２６を通過させ、印加される圧力によって、転写ドラム２１上のインク像５０を支持体２６に転写する。この時、インク像は一様な粘着力を保っているために、低圧力で支持体２６上に画像を得ることができる。
【００４３】
また、記録媒体を加熱する手段としては、バックアップローラ２３の金属素管に断熱層、その上に加熱手段であるシートヒーター層を設け、その上に弾性層を設けた構成が好ましい。又、バックアップローラ２３を加熱しない場合は、記録材料を加熱する機構を転写前に設けることが好ましい。
【００４４】
図４（ｂ）では、図４（ａ）とは異なり、インク像５０（インク滴２５）は、支持体２６上に転写される工程において、加熱手段２７により加熱されると同時に、転写ドラム２１とバックアップローラ２３との当接部に支持体２６を通過させ、印加される圧力によって、転写ドラム２１上のインク像５０が支持体２６に転写される。
【００４５】
《中間転写媒体》：金属ドラム、金属ベルト
本発明に係る中間転写媒体としては、図４に示したような金属ドラムまたは金属ベルト（図示していない）等が好ましく用いられる。
【００４６】
また、加熱処理及び／または加圧処理処理には、中間転写媒体上に形成された少なくとも一つの要素が、薄膜トランジスタの支持体上にスムースに転写させる、または、有機半導体層の形成等で、有機半導体材料に十分な結晶性を付与する為には、十分なエネルギーが付与されることが好ましく、加熱する温度としては、６０℃〜２００℃の範囲が好ましく、より好ましくは８０℃〜１６０℃の範囲である。
【００４７】
また、加圧する圧力としては、中間転写媒体から支持体への良好な転写性を確保する観点から、８×１０4Ｐａ〜４．９×１０6Ｐａの範囲が好ましい。
【００４８】
加熱は、中間転写媒体に内蔵された加熱手段で行ってもよく、別に設けた加熱機で行っても良い。また、中間転写媒体として金属ベルトを用いる場合にも、金属ドラムを用いた場合と同様に加熱ローラを用いることが、パターニングされた少なくとも一つの要素の転写性向上の観点から好ましい。また、これらの装置は、電子写真の加熱定着機を転用することができ、コスト的にも有利である。
【００４９】
中間転写媒体として金属ドラムを用い、該金属ドラムの内部に加熱手段を有する場合には、その中空部分に熱源として、例えば、ハロゲンランプヒーター、セラミックヒーター、ニクロム線等からなる発熱体が内蔵されることが好ましい。
【００５０】
また、ローラは、熱伝導性の高い材料が好ましく、金属ローラの中でも特にニッケルが好ましく用いられる。
【００５１】
金属ベルトを用いる場合の、薄膜トランジスタ用支持体の搬送速度は、１ｍｍ／秒〜１００ｍｍ／秒の範囲が好ましく、更に好ましくは、１０ｍｍ／秒〜５０ｍｍ／秒の範囲が好ましい。これは、高速処理性の観点以外に、薄膜トランジスタの歩留まり向上の観点からも好ましい。
【００５２】
《基材》
本発明に係る定着ベルトに用いられるベルト部材用の基材や本発明に係る定着ローラの加熱ローラ、加圧ローラに用いられる各々の基材について説明する。ここでは、本発明に係る薄膜トランジスタの支持体と区別するために、基材として記載する。
【００５３】
本発明に記載の効果を好ましく得る観点から、ベルト部材に用いられる基材としては、シームレスのニッケル電鍮が好ましく、加熱ローラ、加圧ローラの基材としては、ニッケルが好ましい。また、基材の厚さは、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【００５４】
また、基材の材料としては、ニッケル以外にもアルミニウム、鉄、ポリエチレン等を用いることができる。
【００５５】
本発明に係る定着ベルトの基材の表面粗さは、０．１μｍ以下が好ましく、更に好ましくは、０．０８μｍ以下である。更に、ヤング率は、５０ｋＮ／ｍｍ2以上であることが好ましく、更に好ましくは、５０ｋＮ／ｍｍ2〜３００ｋＮ／ｍｍ2である。
【００５６】
《大気圧プラズマ製膜処理法》
本発明に係る大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材（支持体ともいう）上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号公報、同１１−１３３２０５号公報、特開２０００−１２１８０４号公報、同２０００−１４７２０９号公報、同２０００−１８５３６２号公報等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する）。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【００５７】
《長尺支持体》
本発明の薄膜トランジスタの製造方法に係る長尺支持体としては、樹脂基材が好ましく用いられ、また、長尺支持体に適度な可撓性を付与する観点から、例えばプラスチックフィルム等をシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、軽量で且つ、可搬性を高めることができ、併せて、長尺支持体上に設けた薄膜トランジスタの耐衝撃性を高めることが出来る。
【００５８】
また、本発明に係る長尺支持体の長尺とは、製造上の観点からは、概ね３ｍ〜３０００ｍの範囲であることが好ましい。
【００５９】
《半導体材料》
本発明に係る半導体層に用いられる半導体材料としては、従来公知の無機半導体材料、有機半導体材料等を用いることが出来るが、本発明の薄膜トランジスタの製造方法に係る中間転写媒体上へのパターニング適性や、前記パターニングされたものの長尺支持体上への転写適性をより向上させる観点からは、下記に記載の無機半導体材料や有機半導体材料が好ましく用いられるが、特に好ましく用いられるのは、有機半導体材料である。
【００６０】
《無機半導体材料》
無機半導体材料としては、長尺支持体として樹脂基材が使用されたときに、前記樹脂基材上に半導体材料が均一に堆積することの出来る材料が好ましい。
【００６１】
そのような材料適性を有する無機半導体材料としては、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）、カドミウムセレナイド、カドミウムシリサイド、亜鉛シリサイド、テルリウム等である。また、半導体材料はとしては、ｎ型半導体材料とｐ型半導体材料の両方を用いることが出来る。
【００６２】
《有機半導体材料》
本発明に用いられる有機半導体材料には、軟化点または融点を有する熱可塑性の有機半導体材料を用い、例えば公知の有機半導体材料から適宜選択することができる。
【００６３】
このような有機半導体材料の例として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリチェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリイソチアナフテン、ポリフラン、ポリフェニレンなど、その誘導体、それらのユニット成分を含むコポリマーなどのπ共役系ポリマーが挙げられる。
【００６４】
有機半導体材料の軟化点または融点としては、５０℃〜３００℃、さらに８０℃〜２００℃が好ましく、そのような材料として、例えば、国際公開第０１／４７０４３号パンフレット等に記載されている、Ｆ８Ｔ２（フルオレン誘導体とビチオフェンのコポリマー）やポリ（３−アルキルチオフェン）の規則構造体等が挙げられる。
【００６５】
また、米国特許出願公開２００３−０１６０２３０号明細書、同２００３−０１６２３４号明細書、同２００３−０１３６９５８号明細書等に記載されているチオフェンコポリマーも用いることができる。これらの半導体材料をはじめ、π共役主鎖にアルキル基が置換された構造を有し、熱軟化時に液晶性を示すπ共役系ポリマーを好適に用いることができる。
【００６６】
これらの熱可塑性半導体材料を含む層の形成法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法およびＬＢ法等が挙げられ、材料に応じて使用できる。ただし、この中で生産性の点で、半導体材料の溶液をもちいて簡単かつ精密に薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等が好ましい。また、半導体材料の溶液あるいは分散液をインクジェットで吐出し、溶媒を乾燥、除去することにより層を形成する、いわゆる、インクジェット記録方法が好ましく、特に好ましくは、有機半導体層を中間転写対上にパターニングした後、該パターニングされた有機半導体層を長尺支持体上に転写することが好ましい。
【００６７】
本発明においては、有機半導体層の形成に際に、上記の有機半導体材料と併せて、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。
【００６８】
前記ドーピングとは電子授与性分子（アクセクター）または電子供与性分子（ドナー）をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って、ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしてアクセプター、ドナーのいずれも使用可能であり、公知の材料、プロセスを用いることができる。
【００６９】
半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、得られたＴＦＴの特性は、半導体層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、半導体材料により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０ｎｍ〜３００ｎｍが好ましい。
【００７０】
《ゲート電極、ドレイン電極》
ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯおよび炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【００７１】
電極の形成方法としては、上記を原料として、導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングすることが好ましい。
【００７２】
また、材料により、大気圧プラズマ製膜処理法等を適用してもよく、更に導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法等も用途に応じて用いることができる。
【００７３】
《ゲートバスライン、ソースバスライン、画素電極、キャパシタ》
本発明に係るゲートバスライン、ソースバスライン、画素電極、キャパシタ等を形成する、各々の形成材料は、上記のソース電極、ドレイン電極等の構成材料を用いることが出来る。上記の要素もインクジェット記録方法または大気圧プラズマ製膜処理法等を適用して形成されることが好ましい。
【００７４】
《絶縁層（ゲート絶縁層ともいう）》
絶縁層（ゲート絶縁層）としては、種々の絶縁材料を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの無機窒化物も好適に用いることができる。
【００７５】
無機酸化皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、インクジェット記録方法、大気圧プラズマ法である。
【００７６】
また、有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン、ポリマー体、エラストマー体を含むホスファゼン化合物、等を用いることもできる。
【００７７】
有機化合物皮膜の形成法としては、前記インクジェット記録方法が好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。また、絶縁層の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【００７８】
《粘着層、剥離層》
本発明に係る薄膜トランジスタの構成要素である、粘着層、剥離層については、従来の薄膜トランジスタに用いられている、当該業者周知の各材料を用いることが出来る。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００８０】
実施例１
《有機薄膜トランジスタ１の作製》：本発明
図１（ｄ）で示される有機ＴＦＴの製造の一例を以下に示す。尚、有機薄膜トランジスタ１に用いられている、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層の形成には、図３、図４（ａ）、図５に示すようなインクジェットプリンタを用いてパターニングを行った。
【００８１】
《下引き層、酸化ケイ素層を有する支持体６の作製》
厚さ２００μｍ、長さ２０００ｍのＰＥＳフィルムの表面に５０Ｗ／ｍ2／分の条件でコロナ放電処理を施し、下記組成の塗布液を乾燥膜厚２μｍになるように塗布し、９０℃で５分間乾燥した後、６０Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯下１０ｃｍの距離から硬化処理を行い、下引き層を有する支持体６を形成した。
【００８２】
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体                ６０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート２量体                ２０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３量体以上の成分      ２０ｇ
ジエトキシベンゾフェノンＵＶ開始剤                              ２ｇ
シリコーン系界面活性剤                                          １ｇ
メチルエチルケトン                                            ７５ｇ
メチルプロピレングリコール                                    ７５ｇ
さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理（大気圧プラズマ装置については図示しない）を施して厚さ５０ｎｍの酸化ケイ素膜を設けた。
【００８３】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム９８．２５体積％
反応性ガス：酸素ガス１．５体積％
反応性ガス：テトラエトキシシラン蒸気（ヘリウムガスにてバブリング）０．２５体積％
（放電条件）
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ2
（電極条件）
電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを１ｍｍ被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にして、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定される表面粗さＲｍａｘが５μｍとした誘電体（比誘電率１０）を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。
【００８４】
《ゲート電極４の形成》
さらにその上に、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの水分散液（バイエル製  Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ）をピエゾ方式のインクジェットを用いて吐出し、乾燥した後、窒素ガス雰囲気中、１００℃で乾燥させ、ゲート電極４を設けた。
【００８５】
《ゲート絶縁層５の形成工程》
さらにフィルム温度２００℃の温度条件下において、上記フィルムを連続的に搬送しながら、上述した大気圧プラズマ法により、厚さ３０ｎｍの酸化ケイ素層をゲート絶縁層５として設けた。
【００８６】
《有機半導体層１の形成》
次に、図４（ａ）に示すような転写型インクジェットプリンタを用いて、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（ｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ、アルドリッチ社製）のクロロホルム溶液を、ピエゾ方式のインクジェット法を用いて、加熱手段２７により加熱され、表面温度が８０℃〜１６０℃の範囲に調整されている転写ドラム２１上に吐出した後、前記転写ドラム２１とバックアップローラ２３との間を圧力５×１０5Ｐａを印可されながら、上記支持体（フィルムともいう）の酸化珪素層上のチャネルを形成すべき領域近傍に転写して、膜厚（乾燥膜厚を示す）３０ｎｍ有機半導体層１を形成した。
【００８７】
《ソース電極２、ドレイン電極３の形成》
次いで、上記有機半導体層１の表面に、ＰＶＡの水溶液を図４（ａ）に示すような転写型インクジェットプリンタを用いて吐出しながらパターニングし、乾燥させると、幅（チャネル長）２０μｍ、長さ約２ｍｍ、厚さ０．５μｍのＰＶＡからなるチャネル長を規制する皮膜（図１（ｄ）では図示していない）を形成した。
【００８８】
このＰＶＡの皮膜の両端に、図１（ｄ）に示すように、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの水分散液（バイエル製  Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ）を前記インクジェットプリンタを用いて吐出し、乾燥した後、窒素ガス雰囲気中、１００℃で乾燥させ、ソース電極２、ドレイン電極３を形成した。
【００８９】
以上の工程により、チャネル長Ｌ＝約２０μｍ、チャネル幅Ｗ＝約１．５ｍｍ、の有機薄膜トランジスタ１（有機ＴＦＴ１ともいう）を作製した。
【００９０】
《有機薄膜トランジスタ２の作製》：比較例
有機薄膜トランジスタ１の作製において、有機半導体層１の要素である、半導体層（有機半導体層１）、ソース電極２、ドレイン電極３、ゲート電極４、絶縁層（ゲート絶縁層５）が、図４（ａ）の転写ドラム２１（転写媒体２１ともいう）から支持体６への転写工程時に加熱処理または加圧処理を行わない以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ２を作製した。
【００９１】
以上のように作製した有機薄膜トランジスタ素子１（本発明）、２（比較例）を評価したところ、有機薄膜トランジスタ１（本発明）は、比較に比べて、ｐチャネルのエンハンスメント型ＦＥＴの良好な動作特性を示した。
【００９２】
さらに、有機薄膜トランジスタ素子１について、Ｉ−Ｖ特性の飽和領域からキャリア移動度を求めた。半導体材料のキャリア移動度の算出は、「半導体デバイス物理特性及び技術」（Ｓｚｅ、Ｓ．Ｍ．，ｐｐ．３０−３５，２００−２０７（１９８５））に記載されている。
【００９３】
尚、キャリア移動度は、有機薄膜トランジスタ２（比較例）を１００として示す。
【００９４】
結果を以下に示す。
【００９５】
ＴＦＴ素子                                                キャリア移動度
有機薄膜トランジスタ素子１（本発明）                          １０００（％）
有機薄膜トランジスタ素子２（比較例）                            １００（％）
上記の結果より本発明の有機薄膜トランジスタ素子１は、比較に比べて、トランジスタとしての特性が良好であることが判る。また、パターニング時に、加熱または加圧処理を行わない、有機トランジスタ素子２の結果は、塗布による薄膜形成によってはチャネル層として機能するポリチオフェン薄膜が得られていないことが明確に示されているが、本発明の有機薄膜トランジスタ素子１は、パターニングされた要素（半導体層、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極等）が支持体に転写される工程時に、加熱または加圧処理が行われていることにより、転写による薄膜形成で良好なトランジスタ特性を示す素子が得られていることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。
【図２】本発明の有機ＴＦＴの概略等価回路図の１例である。
【図３】転写型インクジェットプリンタの特徴的な構成を示す概略図である。
【図４】転写型インクジェットプリンタの特徴的な構成を示す断面図である。
【図５】インク像書き込みの様子を示す図である。
【符号の説明】
【００９７】
１  有機半導体層
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  ゲート電極
５  絶縁層
６  支持体
７  ゲートバスライン
８  ソースバスライン
１０  有機ＴＦＴシート
１１  有機ＴＦＴ
１２  出力素子
１３  蓄積コンデンサ
１４  垂直駆動回路
１５  水平駆動回路
【図１】
2006093538.tif 000002
【図２】
2006093538.tif 000003
【図３】
2006093538.tif 000004
【図４】
2006093538.tif 000005
【図５】
2006093538.tif 000006