(57)【要約】【課題】移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いた構成にも適用可能で、かつトランジスタ特性が良好でありながらもソース／ドレイン電極と有機半導体層との間の接続抵抗が小さく高性能な薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】疎水性のゲート絶縁膜１５で覆われた基板１１上に、一対の親水化パターン１９を設け、この上部にカーボンナノチューブを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄが選択的に設けられている。ソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間には、有機半導体層２３が設けられている。有機半導体層２３は、ペンタセンからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に設けられた親水化処理層と、
カーボンナノチューブを用いて構成され、前記親水化処理層上にパターン形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極−ドレイン電極間に設けられた有機半導体層とを備えた
薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記ソース電極およびドレイン電極は、前記基板の表面にパターン形成された前記親水化処理層上の全面を覆う状態で設けられている
請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記基板の表面には、一対の凹部が対向配置される状態でパターン形成され、
前記親水化処理層は、前記凹部の底部に設けられている
請求項２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記有機半導体層は、ベンゼン環を備えた低分子材料を用いて構成されている
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記有機半導体層は、ペンタセンを用いて構成されている
請求項４に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記親水化処理層が設けられた前記基板の表面はゲート絶縁膜で構成されている
請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記基板の表面は有機材料からなる
請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記基板上には、前記ソース電極およびドレイン電極にそれぞれ接続された取出配線が設けられている
請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
基板の表面に形成した親水化処理層上に、カーボンナノチューブを分散させた水溶液を供給し、乾燥によって水分を除去することにより当該親水化処理層上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極−ドレイン電極間に有機半導体層を形成する工程とを行う
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記基板の表面に前記親水化処理層をパターン形成した後、当該親水化処理層上に前記水溶液を選択的に供給して前記ソース電極およびドレイン電極をパターン形成する
請求項９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記基板の表面に一対の凹部を対向配置する状態でパターン形成すると共に、当該凹部の底部に前記親水化処理層をパターン形成する
請求項９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
凸面に親水化処理剤を設けたスタンプを用いて前記基板の表面をエンボス加工することにより、前記凹部および前記親水化処理層のパターン形成を行う
請求項１１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記基板の表面に親水化処理層を形成した後、当該親水化処理層上にカーボンナノチューブを分散させた水溶液を供給してカーボンナノチューブ膜を形成し、当該カーボンナノチューブ膜をパターニングすることにより前記ソース電極およびドレイン電極を形成する
請求項９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
薄膜トランジスタと当該薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有し、
前記薄膜トランジスタは、
基板の表面に設けられた親水化処理層と、
カーボンナノチューブを用いて構成され、前記親水化処理層上にパターン形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極−ドレイン電極間に設けられた有機半導体層とを備えた
表示装置。
【請求項１５】
薄膜トランジスタと当該薄膜トランジスタに接続された導電性パターンとを有し、
前記薄膜トランジスタは、
基板の表面に設けられた親水化処理層と、
カーボンナノチューブを用いて構成され、前記親水化処理層上にパターン形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極−ドレイン電極間に設けられた有機半導体層とを備えた
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブを用いた有機薄膜トランジスタとその製造方法、さらにはこの薄膜トランジスタを用いた表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体層を設けた薄膜トランジスタ（以下、有機ＴＦＴと記す）は、さまざまな電子機器への応用に向けて研究開発が盛んに行われている。特に、フレキシブルディスプレイのバックプレーン応用に関心が高く、高精細な有機ＴＦＴを製造することが望まれている。ところで、有機ＴＦＴでは、ボトムコンタクト構造を用いることにより比較的チャネル長の短いＴＦＴを作製することができる。しかしながら、ボトムコンタクト構造の有機ＴＦＴでは、有機半導体層とソース／ドレイン電極との界面での接続抵抗が高いため、チャネル長に反比例した駆動能力の向上が得られないことがある。この現象は、特に優れた特性を示す有機半導体材料を用いた場合に顕著である。このため、有機半導体層−ソース／ドレイン電極間の接続抵抗の低減は、有機ＴＦＴにおいて大きな課題となっている。
【０００３】
そこで、有機半導体層に対してコンタクト性が良好なカーボンナノチューブ（Carbon nanotube：ＣＮＴ）を用いる構成が提案されている。
【０００４】
例えば、ソース／ドレイン電極が設けられたゲート絶縁膜上にＣＮＴを散布し、この上部に有機半導体層を設けることで、有機半導体層−ソース／ドレイン電極間にＣＮＴを介在させて接続抵抗の低減させる構成が提案されている（下記非特許文献１参照）。
【０００５】
また、共役系重合体を含有するＣＮＴ分散液を滴下して乾燥させることで、それぞれ１本のＣＮＴからなるソース／ドレイン電極に対して電気的に接続させた有機半導体層を設ける構成が提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００６】
さらにＣＮＴの重量比を変えた共役系重合体との重合体コンポジットを、半導体層およびソース／ドレイン電極とする構成が提案されている（下記特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２９４６６８号公報
【特許文献２】特開２００８-４７８５５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「APPLIED PHYSICS LETTERS 92」，（2008年）,053306-1〜053306-3
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１で提案されている構成では、接続抵抗低減の効果を高めるために高濃度のＣＮＴを散布すると、チャネル領域にもＣＮＴの影響が及び、オン電流とオフ電流との比（Ｉon／Ｉoff）が低下する。
【００１０】
また特許文献１および特許文献２の構成は、何れも共役重合体を用いて有機半導体層を形成する構成であって、高移動度を示すが溶媒には不溶な低分子の有機半導体材料を用いた構成には適用することができない。
【００１１】
そこで本発明は、移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いた構成にも適用可能で、かつトランジスタ特性が良好でありながらもソース／ドレイン電極と有機半導体層との間の接続抵抗が小さく高性能な薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、この薄膜トランジスタを用いた高精細な表示装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するための本発明の薄膜トランジスタは、基板の表面に親水化処理層が設けられている。また親水化処理層上には、カーボンナノチューブを用いて構成されたソース電極およびドレイン電極がパターン形成されている。これらのソース電極−ドレイン電極間に有機半導体層が設けられている。
【００１３】
また本発明は、このような構成の薄膜トランジスタの製造方法でもあり、次の手順を行う。先ず、基板の表面に形成した親水化処理層上に、カーボンナノチューブを分散させた水溶液を供給し、乾燥によって水分を除去することにより当該親水化処理層上にソース電極およびドレイン電極を形成する。その後、ソース電極−ドレイン電極間に有機半導体層を形成する。
【００１４】
また本発明は以上のような構成の薄膜トランジスタを画素電極に接続させた表示装置、および導電性パターンに接続させた電子機器でもある。
【００１５】
上述した構成の薄膜トランジスタおよびその製造方法では、カーボンナノチューブで構成されたソース電極およびドレイン電極をパターン形成するため、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との間の接続抵抗が低く良好なものとなる。またカーボンナノチューブはソース電極およびドレイン電極を構成するものであって、その影響がチャネル領域に及ぶことがなく、オン電流とオフ電流との比（Ｉon／Ｉoff）を高く保つことができる。しかも、有機半導体層は、カーボンナノチューブを用いたソース電極及びドレイン電極とは別に構成されているため、材料選択の自由度が確保され、例えば移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いて構成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように本発明によれば、移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタにおいて、ソース／ドレイン電極と有機半導体層との間の接続抵抗の低減を図ることが可能になるため、動作特性の向上を図ることできる。またこのような薄膜トランジスタを画素電極に接続した表示装置においては、表示特性の向上を図ることが可能である。さらにこのような薄膜トランジスタを導電性パターンに接続させた電子機器においては、動作特性の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図である。
【図３】第２実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す図である。
【図４】第２実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図である。
【図４−１】第２実施形態の変形例を示す工程図である。
【図５】第３実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す図である。
【図６】第３実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図である。
【図７】第４実施形態の薄膜トランジスタの構成を示す図である。
【図８】第４実施形態の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図である。
【図９】第５実施形態の表示装置の一例を示す断面図である。
【図１０】第５実施形態の表示装置の回路構成図である。
【図１１】本発明の表示装置を用いたテレビを示す斜視図である。
【図１２】本発明の表示装置を用いたデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。
【図１３】本発明の表示装置を用いたノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図１４】本発明の表示装置を用いたビデオカメラを示す斜視図である。
【図１５】本発明の表示装置を用いた携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて、次に示す順に実施の形態を説明する。
１．第１実施形態（親水化パターンがＣＮＴで覆われているボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタの例）
２．第２実施形態（凹部の底部に親水化パターンを設けたボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタの例）
３．第３実施形態（親水化パターンとＣＮＴとが同一形状であるボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタの例）
４．第４実施形態（トップコンタクト構造の薄膜トランジスタの例）
５．第５実施形態（薄膜トランジスタを用いた表示装置への適用例）
６．第６実施形態（電子機器への適用例）
尚、第１〜第４実施形態においては、薄膜トランジスタの製造方法を説明し、次いで得られた薄膜トランジスタの構成を説明する。
【００１９】
≪１．第１実施形態≫
図１は、第１実施形態の薄膜トランジスタＴｒ１の平面図および平面図におけるＡ−Ａ’断面図である。これらの図に示す薄膜トランジスタＴｒ１は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型であり、基板１１上には、ゲート電極１３を覆う状態でゲート絶縁膜１５が設けられ、この上部にソース・ドレインの取出配線１７ｓ，１７ｄが設けられている。またゲート絶縁膜１５上には、取出配線１７ｓ，１７ｄ上に一部を重ねた状態で一対の親水化パターン１９が設けられており、この上部にカーボンナノチューブ（Carbon nanotube：ＣＮＴ）を用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄが設けられているところが特徴的である。そしてこれらのソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ間に、有機半導体層２３が設けられている。
【００２０】
以下、各構成要素の詳細を、図２の断面工程図（一部平面図）に基づいて製造工程順に説明する。
【００２１】
先ず図２（１）に示すように、絶縁性の基板１１上にゲート電極１３をパターン形成する。
【００２２】
基板１１は少なくとも表面が絶縁性に保たれていれば良く、例えば、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）などからなるプラスチック基板が用いられる。またステンレス（ＳＵＳ）等の金属箔を樹脂でラミネートした基板、さらにはガラス基板等を用いても良い。フレキシブルな屈曲性を得るためには、プラスチック基板や金属箔を用いた基板が適用される。
【００２３】
ゲート電極１３の形成は、蒸着法やスパッタ法などの適宜選択された方法によって金属材料膜を成膜し、この上部にフォトリソグラフィー法によってレジストパターンを形成し、これをマスクにして金属材料膜をパターンエッチングすることによって行われる。金属材料としては、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等が用いられる。金（Ａｕ）を用いる場合であれば、下地層としてクロム（Ｃｒ）を積層させることにより、基板１１との密着性の向上を図ることができる。尚、ゲート電極１３の形成には、上述したほかにも、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェットなどの印刷技術を適用しても良い。
【００２４】
次に、ゲート電極１３が形成された基板１１上にゲート絶縁膜１５を成膜する。ゲート絶縁膜１５としては、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）などの有機絶縁膜が用いられる。有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜１５を成膜する場合であれば、スピンコート法、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット法のような、印刷法を含む塗布法を適用した成膜が行われる。
【００２５】
ここでは一例として、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール）からなるゲート絶縁膜１５を、スピンコート法を適用して塗布することとする。この場合、架橋剤が添加されたＰＶＰ溶液を塗布成膜し、その後１８０℃で１時間のベークを行うことにより架橋されたＰＶＰからなるゲート絶縁膜１５が形成される。これにより、以降の工程でゲート絶縁膜１５上においてのリソグラフィー処理が可能になる。
【００２６】
尚、ゲート絶縁膜１５としては、有機絶縁性材料の他にも、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）などの無機絶縁膜を用いることができる。この場合、蒸着、スパッタ、ＣＶＤ法を適用した成膜が行われる。
【００２７】
次に、ゲート絶縁膜１５上に、一対の取出配線１７ｓ，１７ｄをパターン形成する。これらの取出電極１７ｓ，１７ｄは、水溶液に対して塗れ性が高い材料を用いて構成されることとする。このような取出配線１７ｓ,１７ｄのパターン形成は、ゲート電極１３の形成と同様に行われる。
【００２８】
次に、図２（２）の平面図および平面図のＡ−Ａ’断面図に示すように、取出配線１７ｓ、１７ｄが設けられたゲート絶縁膜１５上に、パターン化された親水化処理層（親水化パターンと記す）１９を形成する。親水化パターン１９は、次に形成するソース電極及びドレイン電極と同様の形状を有する。すなわち、親水化パターン１９は、ゲート絶縁膜１５上においてゲート電極１３を幅方向に挟む位置に設けられる。また各親水化パターン１９は、取出配線１７ｓ，１７ｄに接する形状に形成する。
【００２９】
このような親水化パターン１９の形成には、例えばマイクロコンタクトプリンティング法が適用される。この場合、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなる凸版のスタンプを用い、親水性を示す官能基を有するシランカップリング剤をソース電極とドレイン電極との形成領域に転写する。ゲート絶縁膜１５を構成するＰＶＰの表面は、炭素鎖が多く存在するため疎水性を示すが、ヒドロキシル基が存在しており、シランカップリング剤と化学的に結合することができる。したがって、ゲート絶縁膜１５の表面においてシランカップリング剤が転写された領域においては、ヒドロキシル基がシランカップリング剤と反応して親水性となる。これにより、疎水性のゲート絶縁膜１５の表面にシランカップリング剤が転写された親水化パターン１９が形成される。また、取出配線１７ｓ，１７ｄは、水溶液に対して塗れ性が高い材料を用いて構成されているため、親水性を示す官能基を有するシランカップリング剤が物理的に吸着した状態となり、親水パターン１９が形成される。この親水化パターン１９は、シランカップリング剤の単分子層として形成されたものとなる。以上のように、親水性を示す官能基を有するシランカップリング剤を選択的に転写することで、親水性の領域（親水化パターン１９）と疎水性の領域を意図的にパターニングすることができる。
【００３０】
また、取出配線１７ｓ、１７ｄとして、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｐｄのようなチオールと選択的に反応する材料を用いた場合であれば、親水性パターン１９の形成に先立ち、官能基としてヒドロキシル基を有するチオールによる表面処理を行っても良い。この処理により、取出配線１７ｓ、１７ｄの表面にヒドロキシル基を選択的に形成することができる。このため、この処理の後に、上述したマイクロコンタクトプリンティング法によるシランカップリング剤の転写を行うことで、取出配線１７ｓ、１７ｄの表面のヒドロキシル基とシランカップリング剤とが化学的に結合し、取出配線１７ｓ、１７ｄ表面の親水性を高めて親水化パターン１９を形成することができる。
【００３１】
尚、親水化パターン１９の形成には、マイクロコンタクトプリンティング法の適用以外に、シャドウマスクを用いた酸素アッシング処理を適用しても良い。酸素アッシング処理された表面は親水性を示すため、疎水性のゲート絶縁膜１５表面および取出配線１７ｓ，１７ｄ上に親水化パターン１９を形成することができる。
【００３２】
次に、図２（３）に示すように、親水化パターン１９上に対して選択的にソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを形成する。ここでは、ＣＮＴを分散させた水溶液を、例えばインクジェット法によって親水化パターン１９上に供給する。これにより、ＣＮＴ分散水溶液は、疎水性のゲート絶縁膜１５の露出面ではじかれ、親水化パターン１９を覆う位置にのみ選択的に供給されて、取出配線１７ｓ、１７ｄに接する状態となる。尚、親水化パターン１９が取出配線１７ｓ，１７ｄ上に積層されている場合であれば、取出配線１７ｓ、１７ｄ上にもＣＮＴ分散水溶液が供給される。さらに取出配線１７ｓ，１７ｄが親水性を有する材料で構成されていれば、取出配線１７ｓ，１７ｄの露出面上にもＣＮＴ分散水溶液がはじかれること無く供給される。
【００３３】
以上のような状態で、例えば１５０℃で６０分の加熱処理によってＣＮＴ分散水溶液を乾燥させて水分を除去する。これにより、親水化パターン１９上に、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄが形成される。このようなソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄにおいては、ＣＮＴ同士が網目状にネットワーク化された構成となっている。
【００３４】
この際、親水化パターン１９が取出配線１７ｓ，１７ｄ上に積層されているため、これらのソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄは、親水化パターン１９を介して取出配線１７ｓ、１７ｄ上にも積層された状態で形成される。しかしながら、シランカップリング剤の単分子層からなる親水化パターン１９は、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄと取出配線１７ｓ，１７ｄとの電気的な接続の障害となることはない。
【００３５】
以上の工程において、ＣＮＴは、例えばユニダイム社のものが用いられ、single-walled-CNT、multi-walled-CNT（商品名）の両方を用いることができる。
【００３６】
ＣＮＴ分散水溶液は、ＣＮＴ濃度０．０１ｇ／ｌ以上で用いられ、望ましくは０．１ｇ／ｌ以上である。また、ＣＮＴ分散水溶液に界面活性剤を添加することで、水溶液中におけるＣＮＴの分散性が高められ、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄの成膜性を高めることができる。また、ＣＮＴ分散水溶液を重ね塗りすることにより、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄの膜厚を数十ｎｍ以上とすることができる。
【００３７】
その後は、先の図１に示したように、ソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間に有機半導体層２３を形成する。ここでは例えば蒸着法により、有機半導体であるペンタセンを用いた有機半導体層２３を成膜する。成膜条件は一例として、加熱温度６０℃、蒸着速度０．０５ｎｍ／秒、成膜膜厚５０ｎｍである。蒸着時にシャドウマスクを用いることで、所定のエリアのみにペンタセンを成膜して有機半導体層２３をパターン形成することができる。
【００３８】
以上により、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを有するボトムゲート・ボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタＴｒ１が得られる。
【００３９】
この薄膜トランジスタＴｒ１は、ＣＮＴで構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ上に有機半導体層２３が設けられた構成となるため、有機半導体層２３とソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄとの間の接続抵抗が低いものとなる。またＣＮＴが有機半導体２３におけるソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間には形成されないため、チャネル領域にＣＮＴの影響が及ぶことがなく、オン電流とオフ電流との比（Ｉon／Ｉoff）を高く保つことができる。
【００４０】
さらに有機半導体層２３は、ＣＮＴを用いたソース電極２１ｓ及びドレイン電極２１ｄとは別に構成されているため、材料選択の自由度が確保される。これにより、ペンタセンのような移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いて有機半導体層２３を構成することが可能となる。
【００４１】
以上の結果、移動度の高い低分子系の有機半導体材料（例えばペンタセン）を用いた薄膜トランジスタＴｒ１において、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄと有機半導体層２３との間の接続抵抗の低減を図ることが可能になり、動作特性の向上を図ることができる。
【００４２】
また特に、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄは、ＣＮＴ分散水溶液の供給によって親水化パターン１９および取出配線１７ｓ，１７ｄ上に選択的に形成される。この親水化パターン１９は、ＰＤＭＳからなる凸版のスタンプを用いたマイクロコンタクトプリンティング法によって、１００μｍ角以下の高精細パターンとして形成することができる。一方、１００μｍ角以上の比較的ラフな親水化パターン１９の形成にはシャドウマスクを用いた酸素アッシング処理も適応することができる。
【００４３】
＜変形例＞
以上のような第１実施形態の薄膜トランジスタＴｒ１は、トップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタに適用しても良い。この場合、例えば有機材料からなることによって表面が疎水性に保たれておりかつ表面にヒドロキシル基が存在する絶縁性の基板１１上に、第１実施形態と同様にソース・ドレインの取出配線１７ｓ，１７ｄ、親水化パターン１９、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ、および有機半導体層２３がこの順に設けられる。そして、有機半導体層２３を覆う状態でゲート絶縁膜１５を成膜し、この上部にゲート電極１３を形成すれば良い。
【００４４】
このような構成のトップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタであっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
≪２．第２実施形態≫
図３は、第２実施形態の薄膜トランジスタＴｒ２の平面図および平面図におけるＡ−Ａ’断面図である。これらの図に示す薄膜トランジスタＴｒ２は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型であって、図１を用いて説明した第１実施形態の薄膜トランジスタＴｒ１と異なるところは、ゲート絶縁膜１５に一対の凹部１５ａが設けられており、この凹部１５ａの底部に親水化パターン１９が設けられているところにある。
【００４６】
以下、各構成要素の詳細を、図４の断面工程図（一部平面図）に基づいて製造工程順に説明する。尚、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４７】
先ず図４（１）の平面図および平面図のＡ−Ａ’断面図に示すように、第１実施形態と同様に絶縁性の基板１１上にゲート電極１３をパターン形成し、ゲート電極１３が形成された基板１１上にゲート絶縁膜１５を成膜する。このゲート絶縁膜１５は、有機絶縁膜であることが好ましく、一例としてＰＶＰを用いて成膜する。次に、ゲート絶縁膜１５上においてゲート電極１３を挟む位置に一対の取出配線１７ｓ，１７ｄを形成する。これらの取出電極１７ｓ，１７ｄは、水溶液に対して塗れ性が高い材料を用いて構成されることとする。このような取出配線１７ｓ,１７ｄのパターン形成は、ゲート電極１３の形成と同様に行われる。
【００４８】
次に図４（２）に示すように、ゲート絶縁膜１５の表面に一対の凹部１５ａを形成すると共に、各凹部１５ａの底面に親水化パターン１９を形成する。これらの凹部１５ａおよび親水化パターン１９は、ゲート絶縁膜１５の表面においてゲート電極１３を幅方向に挟む位置で、取出配線１７ｓ，１７ｄに近接してこれらに挟まれた位置に設けられる。
【００４９】
このような凹部１５ａおよび親水化パターン１９の形成には、凸版のスタンプ２７を用いたエンボス加工とマイクロコンタクトプリンティング法が適用される。この場合、例えばポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）からなる凸版のスタンプ２７の凸面に親水化処理剤としてシランカップリング剤１９Ｌを設け、この凸面をゲート絶縁膜１５に押し圧してエンボス加工を施す。これにより、ゲート絶縁膜１５の表面に凹部１５ａを形成すると共に、凹部１５ａの底面にシランカップリング剤１９Ｌを転写した親水化パターン１９を形成する。
【００５０】
ゲート絶縁膜１５を構成するＰＶＰの表面は、炭素鎖が多く存在するため疎水性を示すが、ヒドロキシル基が存在しており、シランカップリング剤と化学的に結合することができる。したがって、ゲート絶縁膜１５の表面においてシランカップリング剤が転写された凹部１５ａの底面領域においては、ヒドロキシル基がシランカップリング剤と反応して親水性となる。これにより、疎水性のゲート絶縁膜１５の表面にシランカップリング剤が転写された親水化パターン１９が形成される。この親水化パターン１９は、シランカップリング剤の単分子層として形成される。以上のように親水性を示す官能基を有するシランカップリング剤を選択的に転写することで、ゲート絶縁膜１５の表面に親水性の領域（親水化パターン１９）と疎水性の領域を意図的にパターニングすることができる。
【００５１】
次いで、図４（３）に示すように、親水化パターン１９上から取出配線１７ｓ，１７ｄ上に掛けて、選択的にＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを形成する。ここでは、ＣＮＴを分散させた水溶液を、例えばインクジェット法によって親水化パターン１９上からソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ上にかけて供給する。これにより、ＣＮＴ分散水溶液は、疎水性のゲート絶縁膜１５の露出面ではじかれ、親水化パターン１９が形成された凹部１５ａ内から取出配線１７ｓ，１７ｄを覆う位置に掛けてのみ選択的に供給されて、取出配線１７ｓ、１７ｄに接続された状態となる。
【００５２】
以上のような状態で、例えば１５０℃で６０分の加熱処理によってＣＮＴ分散水溶液を乾燥させて水分を除去する。これにより、親水化パターン１９上に、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄが形成される。このようなソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄにおいては、ＣＮＴ同士が網目状にネットワーク化された構成となっている。
【００５３】
尚、ゲート絶縁膜１５は、第１実施形態で説明したと同様に、有機絶縁膜や無機絶縁膜を用いることができる。
【００５４】
またゲート絶縁膜１５に対する凹部１５ａの形成は、エンボス加工の適用に限定されることはなく、レジストパターンをマスクにしたＲＩＥ（reactive ion etching）を適用しても良い。この場合、基板１１側にバイアスを印加することで、異方性のエッチングが可能となる。この際、ゲート絶縁膜が有機絶縁膜からなるものであれば、プロセスガスに酸素を用いる。凹部１５ａを形成した後には、第１実施形態と同様のマイクロコンタクトプリンティング法によって凹部１５ａの底面にシランカップリング剤１９Ｌを転写した親水化パターン１９を形成する。
【００５５】
また、親水化パターン１９は、凹部１５ａの底部のみへの形成に限定されることはなく、例えば凹部１５ａの外側にまではみだして親水化パターン１９を形成しても良い。この場合、先ず例えば図４-1（１）に示すように、ゲート絶縁膜１５上に取出配線１７ｓ，１７ｄを形成し、さらにエンボス加工やＲＩＥを適用してゲート絶縁膜１５に凹部１５ａを形成する。次に、図４-1（２）に示すように、エンボス加工に用いた版とは形状が異なる凸版のスタンプを用いることで、凹部１５ａの底部から取出配線１７ｓ，１７ｄ上に掛けての領域に、シランカップリング剤（親水化処理剤）を転写して親水化領域１９を形成する。その後は、図４-1（３）に示すように、親水化パターン１９上から取出配線１７ｓ，１７ｄ上に掛けて、選択的にＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを形成する。ここでは、ＣＮＴを分散させた水溶液を、例えばインクジェット法によって親水化パターン１９上からソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ上にかけて供給する。これにより、ＣＮＴ分散水溶液は、疎水性のゲート絶縁膜１５の露出面ではじかれ、親水化パターン１９および取出配線１７ｓ，１７ｄを覆う位置にのみ選択的に供給されて、取出配線１７ｓ、１７ｄに接続された状態となる。
【００５６】
以上図４および図４-1を用いて説明した工程においては第１実施形態と同様に、ＣＮＴは、例えばユニダイム社のものが用いられ、single-walled-CNT、multi-walled-CNTの両方を用いることができる。ＣＮＴ分散水溶液は、ＣＮＴ濃度０．０１ｇ／ｌ以上で用いられ、望ましくは０．１ｇ／ｌ以上である。また、ＣＮＴ分散水溶液に界面活性剤を添加することで、水溶液中におけるＣＮＴの分散性が高められ、ＣＮＴ分散水溶液膜の成膜性を高めることができる。また、ＣＮＴ分散水溶液を重ね塗りすることにより、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄの膜厚を数十ｎｍ以上とすることができる。
【００５７】
その後は、先の図３に示したように、ソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間に有機半導体層２３を形成する。ここでは例えば蒸着法により、有機半導体であるペンタセンを用いた有機半導体層２３を成膜する。成膜条件は一例として、加熱温度６０℃、蒸着速度０．０５ｎｍ／秒、成膜膜厚５０ｎｍである。蒸着時にシャドウマスクを用いることで、所定のエリアのみペンタセンを成膜して有機半導体層２３をパターン形成することができる。
【００５８】
以上により、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを有するボトムゲート・ボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタＴｒ２が得られる。
【００５９】
この薄膜トランジスタＴｒ２は、第１実施形態と同様に、ＣＮＴで構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ上に有機半導体層２３が設けられた構成となるため、有機半導体層２３とソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄとの間の接続抵抗が低いものとなる。またＣＮＴが有機半導体２３におけるソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間には形成されないため、チャネル領域にＣＮＴの影響が及ぶことがなく、オン電流とオフ電流との比（Ｉon／Ｉoff）を高く保つことができる。
【００６０】
さらに有機半導体層２３は、ＣＮＴを用いたソース電極２１ｓ及びドレイン電極２１ｄとは別に構成されているため、材料選択の自由度が確保される。これにより、ペンタセンのような移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いて有機半導体層２３を構成することが可能となる。
【００６１】
以上の結果、第１実施形態と同様に、移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタＴｒ２において、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄと有機半導体層２３との間の接続抵抗の低減を図ることが可能になるため、動作特性の向上を図ることができる。
【００６２】
また特に、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄは、ＣＮＴ分散水溶液の供給によって親水化パターン１９および取出配線１７ｓ，１７ｄ上に選択的に形成される。この親水化パターン１９は、ＰＤＭＳからなる凸版のスタンプを用いたマイクロコンタクトプリンティング法によって、１００μｍ角以下の高精細パターンとして形成することができる。一方、１００μｍ角以上の比較的ラフな親水化パターン１９の形成にはシャドウマスクを用いた酸素アッシング処理も適応することができる。
【００６３】
＜変形例＞
以上のような第２実施形態の薄膜トランジスタＴｒ２は、トップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタに適用しても良い。
【００６４】
この場合、例えば例えば有機材料からなることによって表面が疎水性に保たれた絶縁性の基板１１の表面に取出配線１７ｓ，１７ｄおよび凹部および親水化パターン１９が設けられ、さらに基板１１上にＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ、および有機半導体層２３がこの順に設けられる。そして、有機半導体層２３を覆う状態でゲート絶縁膜１５を成膜し、この上部にゲート電極１３を形成すれば良い。
【００６５】
このような構成のトップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタであっても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
≪３．第３実施形態≫
図５は、第３実施形態の薄膜トランジスタＴｒ３の平面図および平面図におけるＡ−Ａ’断面図である。これらの図に示す薄膜トランジスタＴｒ３は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型である。この薄膜トランジスタＴｒ３が、図１を用いて説明した第１実施形態の薄膜トランジスタＴｒ１と異なるところは、製造工程の違いから親水化パターン１９とソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄとが、同一パターンとなっているところにある。
【００６７】
以下、各構成要素の詳細を、図６の断面工程図（一部平面図）に基づいて製造工程順に説明する。尚、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６８】
先ず図６（1）に示すように、絶縁性の基板１１上にゲート電極１３をパターン形成し、これを覆う状態で例えばＰＶＰからなるゲート絶縁膜１５を成膜し、この上部に一対の取出配線１７ｓ，１７ｄをパターン形成するまでを、第１実施形態と同様に行う。
【００６９】
次に、図６（２）に示すように、ゲート絶縁膜１５上の全面および取出配線１７ｓ、１７ｄ上に親水化処理層１９ａを介してＣＮＴ膜２１を成膜する。尚、また親水化処理層１９aを形成する前に、取出配線１７ｓ、１７ｄを酸素アッシング処理や、官能基としてヒドロキシル基を有するチオール修飾をおこなうことで、親水化処理層１９aを形成し易くすることができる。
【００７０】
親水化処理層１９ａの成膜は、例えばマイクロコンタクトプリンティング法を適用し、ゲート絶縁膜１５上および取出配線１７ｓ、１７ｄ上の全面にシランカップリング剤を転写してなる単分子層の親水化処理層１９ａを成膜する。
【００７１】
ゲート絶縁膜１５上の親水化処理層１９ａの成膜には、マイクロコンタクトプリンティング法の適用以外に、酸素アッシング処理を適用しても良い。
【００７２】
またＣＮＴ膜２１の成膜は、ＣＮＴ分散水溶液を親水化処理層１９ａ上にスピンコート成膜し、その後、例えば１５０℃で６０分の加熱処理によってＣＮＴ分散水溶液を乾燥させて水分を除去する。これにより、親水化処理層１９ａ上に、ＣＮＴを用いて構成されたＣＮＴ膜２１が成膜される。このようなＣＮＴ膜２１においては、ＣＮＴ同士が網目状にネットワーク化された構成となっている。
【００７３】
このＣＮＴ膜２１は、親水化処理層１９ａが取出配線１７ｓ，１７ｄ上に積層されている場合であれば、親水化処理層１９ａを介して取出配線１７ｓ、１７ｄ上にも積層された状態で基板１１上の全面に形成される。シランカップリング剤の単分子層からなる親水化処理層１９ａは、ＣＮＴ膜２１と取出配線１７ｓ，１７ｄとの電気的な接続の障害となることはない。
【００７４】
以上の工程において、ＣＮＴは、例えばユニダイム社のものが用いられ、single-walled-CNT、multi-walled-CNTの両方を用いることができる。ＣＮＴ分散水溶液は、ＣＮＴ濃度０．０１ｇ／ｌ以上で用いられ、望ましくは０．１ｇ／ｌ以上である。また、ＣＮＴ分散水溶液に界面活性剤を添加することで、水溶液中におけるＣＮＴの分散性が高められ、ＣＮＴ膜２１の成膜性を高めることができる。また、ＣＮＴ分散水溶液を重ね塗りすることにより、ＣＮＴ膜２１の膜厚を数十ｎｍ以上とすることができる。
【００７５】
次に、図６（３）に示すように、ＣＮＴ膜２１のパターニングを行うことにより、ＣＮＴ同士が網目状にネットワーク化された構成のソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを形成する。これらのソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄは、取出配線１７ｓ，１７ｓ上に一部が重なる状態に形成し、これらの取出配線１７ｓ，１７ｓに対して接続された状態とする。尚、このパターニングにおいては、図示したようにＣＮＴ膜２１下層の親水化処理層１９ａも同一形状にパターニングされても良い。
【００７６】
ＣＮＴ膜２１のパターニングには、例えばレジストパターンをマスクにしたＲＩＥ（reactive ion etching）を適用することができる。この場合、プロセスガスに酸素を用いる。このエッチングではプロセスを簡便化するために、シャドウマスクを用いても良い。
【００７７】
エッチング終了後には、レジストパターンを除去する。この際、ＣＮＴ膜２１のパターニングによって形成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄが除去されることのないように、レジストパターンを除去することが重要である。
【００７８】
その後は、先の図５に示したように、ソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間に有機半導体層２３を形成する。ここでは例えば蒸着法により、有機半導体であるペンタセンを用いた有機半導体層２３を成膜する。成膜条件は一例として、加熱温度６０℃、蒸着速度０．０５ｎｍ／秒、成膜膜厚５０ｎｍである。蒸着時にシャドウマスクを用いることで、所定のエリアのみペンタセンを成膜して有機半導体層２３をパターン形成することができる。
【００７９】
以上により、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを有するボトムゲート・ボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタＴｒ３が得られる。
【００８０】
この薄膜トランジスタＴｒ３は、第１実施形態と同様に、ＣＮＴで構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ上に有機半導体層２３が設けられた構成となるため、有機半導体層２３とソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄとの間の接続抵抗が低いものとなる。またＣＮＴが有機半導体２３におけるソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間には形成されないため、チャネル領域にＣＮＴの影響が及ぶことがなく、オン電流とオフ電流との比（Ｉon／Ｉoff）を高く保つことができる。
【００８１】
さらに有機半導体層２３は、ＣＮＴを用いたソース電極２１ｓ及びドレイン電極２１ｄとは別に構成されているため、材料選択の自由度が確保される。これにより、ペンタセンのような移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いて有機半導体層２３を構成することが可能となる。
【００８２】
以上の結果、第１実施形態と同様に、移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタＴｒ３において、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄと有機半導体層２３との間の接続抵抗の低減を図ることが可能になるため、動作特性の向上を図ることができる。
【００８３】
また特に、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄは、リソグラフィー法によって形成されたレジストパターンをマスクに用いたエッチングによって形成されるため、高精細なパターンとして形成することが可能になる。
【００８４】
＜変形例＞
以上のような第３実施形態の薄膜トランジスタＴｒ３は、トップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタに適用しても良い。この場合、この場合、例えば有機材料からなることによって表面が疎水性に保たれておりかつ表面にヒドロキシル基が存在す絶縁性の基板１１上に、上述の第３実施形態と同様にソース・ドレインの取出配線１７ｓ，１７ｄ、親水化パターン１９、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ、および有機半導体層２３がこの順に設けられる。そして、有機半導体層２３を覆う状態でゲート絶縁膜１５を成膜し、この上部にゲート電極１３を形成すれば良い。
【００８５】
このような構成のトップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタであっても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
また、以上の第３実施形態においては、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄの下地であるゲート絶縁膜１５（または基板１１）が疎水性である場合を説明した。しかしながら、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄの下地が親水性である場合には、ゲート絶縁膜上に親水化パターン１９を設ける必要はなく、製造手順においてはゲート絶縁膜上１５の親水化処理層の成膜工程を省くことができる。
【００８７】
≪４．第４実施形態≫
図７は、第４実施形態の薄膜トランジスタＴｒ４の平面図および平面図におけるＡ−Ａ’断面図である。これらの図に示す薄膜トランジスタＴｒ４は、ボトムゲート・トップコンタクト型であり、基板１１上には、ゲート電極１３を覆う状態でゲート絶縁膜１５が設けられ、この上部に有機半導体層２３が設けられている。そして、有機半導体層２３上には親水化パターン１９が設けられる。また有機半導体層２３上には親水化パターン１９を介して、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄが設けられているとろが特徴的である。これらのソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄには、取出配線１７ｓ，１７ｄが接続されている。
【００８８】
以下、各構成要素の詳細を、図８の断面工程図（一部平面図）に基づいて製造工程順に説明する。尚、上述した各実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８９】
先ず、図８（１）に示すように、絶縁性の基板１１上にゲート電極１３をパターン形成し、これを覆う状態で例えばＰＶＰからなるゲート絶縁膜１５を成膜するまでを、第１実施形態と同様に行う。
【００９０】
次いで、ゲート絶縁膜１５上においてゲート電極１３に重なる位置に、有機半導体層２３を形成する。ここでは例えば蒸着法により、有機半導体であるペンタセンを用いた有機半導体層２３を成膜する。成膜条件は一例として、加熱温度６０℃、蒸着速度０．０５ｎｍ／秒、成膜膜厚５０ｎｍである。蒸着時にシャドウマスクを用いることで、所定のエリアのみペンタセンを成膜して有機半導体層２３をパターン形成する。
【００９１】
その後、図８（２）に示すように、有機半導体層２３のみを覆う状態で上述の実施形態と同様に親水化パターン１９を形成し、その親水化パターン１９上に選択的にＣＮＴ膜２１を成膜する。ＣＮＴ膜１の成膜は、ＣＮＴ分散水溶液をスピンコート法によって塗布することによって行われる。この際、ＣＮＴ分散水溶液は、疎水性のゲート絶縁膜１５の露出面ではじかれ、有機半導体層２３を覆う親水化パターン１９上のみに選択的に供給される。尚、ＣＮＴ分散水溶液の塗布には、マイクロコンタクトプリンティング法や、スクリーン印刷、インクジェット法なども同様に用いることができる。
【００９２】
以上のような状態で、例えば１５０℃で６０分の加熱処理によってＣＮＴ分散水溶液を乾燥させて水分を除去する。これにより、有機半導体層２３上の親水化パターン１９を選択的に覆うＣＮＴ膜２１が成膜される。このようなＣＮＴ膜２１の成膜には、ＣＮＴを分散させた水溶液を用いている。このため、有機溶剤を用いた場合に発生する有機半導体層２３へのダメージを防止したＣＮＴ膜２１の成膜が行われる。また、乾燥のための加熱処理を、グローブボックス内や、真空下で行うことにより、有機半導体層２３へのダメージを軽減することができる。このようにして得られたＣＮＴ膜２１は、ＣＮＴ同士が網目状にネットワーク化された構成となっている。
【００９３】
以上の工程においては第１実施形態と同様に、ＣＮＴは、例えばユニダイム社のものが用いられ、single-walled-CNT、multi-walled-CNTの両方を用いることができる。ＣＮＴ分散水溶液は、ＣＮＴ濃度０．０１ｇ／ｌ以上で用いられ、望ましくは０．１ｇ／ｌ以上である。また、ＣＮＴ分散水溶液に界面活性剤を添加することで、水溶液中におけるＣＮＴの分散性が高められ、ＣＮＴ膜２１の成膜性を高めることができる。また、ＣＮＴ分散水溶液を重ね塗りすることにより、ＣＮＴ膜２１の膜厚を数十ｎｍ以上とすることができる。
【００９４】
次に、図８（３）に示すように、有機半導体層２３上においてゲート電極１３上に重なる部分のＣＮＴ膜２１をエッチング除去することにより、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを形成する。ＣＮＴ膜２１のパターニングは、位置精度の高いステージに基板を設置して、レーザ光の照射によって行われる。この際、レーザ光の照射条件を制御することにより、下地の有機半導体層２３に対してダメージを与えることなくＣＮＴ膜２１のみを除去できる。例えば、有機半導体層２３がペンタセンからなる場合、４倍波のＹＡＧレーザ（２６６ｎｍ）を用い、一回あたり１．０×１０5Ｊ／ｃｍ2のエネルギー密度のパルスレーザを数回照射する。これにより、下地のペンタセンからなる有機半導体層２３にダメージを与えることなくＣＮＴ膜２１のみを除去してソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを形成する。このようなレーザ光の照射によるＣＮＴ膜２１のエッチングは、解像度５μｍ以下が可能であり、例えば表示装置のバックプレーンの画素トランジスタとして十分適応できる微細な加工が可能である。レーザ照射時には、基板を設置するステージの位置精度が十分高い自動制御が可能なものを用いることで、所望のエリアのみにレーザを照射し、ＣＮＴ膜２１をエッチングすることができる。またこの工程では、ＣＮＴ膜２１下の極薄い親水化パターン１９も、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄと同一形状にパターニングされ易く、パターニングされても問題はない。
【００９５】
以上のようなソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄにおいては、ＣＮＴ同士が網目状にネットワーク化された構成となっている。
【００９６】
その後は、図８（４）に示すように、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄにそれぞれ接続させた取出配線１７ｓ、１７ｄを形成する。ここでは、マイクロコンタクトプリンティング法を適用することができる。マイクロコンタクトプリンティング法では、有機溶媒を使用することがないため、下層の有機半導体層へのダメージを軽減することができる。尚、取出配線１７ｓ、１７ｄの形成には、上述したほかにも、スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェットなどの印刷技術を適用しても良い。
【００９７】
以上により、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを有するボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタＴｒ４が得られる。
【００９８】
この薄膜トランジスタＴｒ４は、ＣＮＴで構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ下に接して有機半導体層２３が設けられた構成となるため、有機半導体層２３とソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄとの間の接続抵抗が低いものとなる。またＣＮＴが有機半導体２３におけるソース電極２１ｓ−ドレイン電極２１ｄ間には形成されないため、チャネル領域にＣＮＴの影響が及ぶことがなく、オン電流とオフ電流との比（Ｉon／Ｉoff）を高く保つことができる。
【００９９】
さらに有機半導体層２３は、ＣＮＴを用いたソース電極２１ｓ及びドレイン電極２１ｄとは別に構成されているため、材料選択の自由度が確保される。これにより、ペンタセンのような移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いて有機半導体層２３を構成することが可能となる。
【０１００】
以上の結果、第１実施形態と同様に、移動度の高い低分子系の有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタＴｒ４において、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄと有機半導体層２３との間の接続抵抗の低減を図ることが可能になるため、動作特性の向上を図ることができる。
【０１０１】
また特に、ソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄは、マイクロコンタクトプリンティング法により形成された親水化パターン１９を利用して、形成されるため、高精細なパターンとして形成することが可能になる。
【０１０２】
＜変形例＞
以上のような第４実施形態の薄膜トランジスタＴｒ４は、トップゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタに適用しても良い。この場合、絶縁性の基板１１上に、上述の第４実施形態と同様に有機半導体層２３、親水化パターン１９、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄ、ソース・ドレインの取出配線１７ｓ，１７ｄがこの順に設けられる。そして、これらを覆う状態でゲート絶縁膜１５を成膜し、この上部にゲート電極１３を形成すれば良い。
【０１０３】
このような構成のトップゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタであっても、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
さらに以上の第４実施形態においては、有機半導体層２３の露出面を覆う状態で成膜したＣＮＴ膜２１をパターニングする手順を説明した。しかしながら、有機半導体層２３上においてゲート電極１３に積層させる形状で疎水性パターンを形成し、その後のＣＮＴ分散水溶液をスピンコート法によって塗布することにより、予めソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄの形状にＣＮＴ膜２１をパターン成膜しても良い。疎水性パターンは、例えば疎水性の官能基を有するシランカップリング剤をマイクロコンタクトプリンティング法によって形成する。これにより、有機半導体層２３に対してダメージが加わることを考慮することなく、ＣＮＴを用いて構成されたソース電極２１ｓおよびドレイン電極２１ｄを形成することが可能になる。
【０１０５】
≪５．第５実施形態≫
次に、上述の実施形態で説明した本発明の薄膜トランジスタを用いた電子機器の一例として、アクティブマトリックス駆動の電気泳動型の表示装置を説明する。
【０１０６】
［表示装置の全体層構成］
＜表示装置の断面構成＞
図９には、電気泳動型表示装置の３画素分の概略断面図を示す。この図に示す実施形態の表示装置３０は、薄膜トランジスタが設けられた駆動側の基板（以下、駆動側基板と記す）１１と対向側の基板（以下、対向基板と記す）４０との間に、電気泳動性粒子を含む電気泳動媒体層５０を挟持してなる電気泳動型の表示装置３０である。
【０１０７】
このうち、駆動側基板１１上の構成は次のようである。
【０１０８】
駆動側基板１１は、先に説明した各実施形態の薄膜トランジスタＴｒ１が設けられる基板である。この表示装置３０にフレキシブルな屈曲性が求められる場合には、プラスチック基板や絶縁で覆った膜金属箔基板が好適に用いられる。またこの駆動側基板１１は、光透過性を有している必要はない。
【０１０９】
駆動側基板１１上の各画素には、先に説明した各実施形態の薄膜トランジスタＴｒ１と共に、これに接続された容量素子Ｃｓが設けられている。薄膜トランジスタＴｒ１は、一例として図１を用いて説明した第１実施形態の薄膜トランジスタＴｒ１を示したが、上述した実施形態および変形例に示す全ての薄膜トランジスタを適用可能である。容量素子Ｃｓは、薄膜トランジスタＴｒ１のゲート電極１３と同一層からなる下部電極１３Ｃｓと、薄膜トランジスタＴｒ１のソース電極２１ｓに接続された取出配線１７ｓを延設してなる上部電極１７Ｃｓとの間に、ゲート絶縁膜１５を挟持してなる。
【０１１０】
以上のような薄膜トランジスタＴｒ１および容量素子Ｃｓを覆う状態で、層間絶縁膜３１が設けられている。この層間絶縁膜３１には容量素子Ｃｓの上部電極１７Ｃｓに達する接続孔３１ａが設けられ、この接続孔３１を介して容量素子Ｃｓおよび薄膜トランジスタＴｒに接続された画素電極３３が、導電性パターンとして層間絶縁膜３１上に配列形成されている。
【０１１１】
一方、対向基板４０側の構成は次のようである。
【０１１２】
対向基板４０は、光透過性を有する材料で構成され、かつ表面側の絶縁性が保たれていれば特に材質が限定されることはなく、プラスチック基板またはガラス基板、さらには光透過性を有する程度に薄い金属箔基板の表面に絶縁膜を設けて絶縁性とした基板が用いられる。また表示装置３０にフレキシブルな屈曲性が求められる場合には、プラスチック基板や絶縁で覆った膜金属箔基板が好適に用いられる。
【０１１３】
対向基板４０において駆動側基板１１に向かう面上には、対向電極４１が設けられている。この対向電極４１は、各画素に共通の共通電極であって、ＩＴＯのような光透過性を有する透明電極材料を用いて構成されている。このような対向電極４１は、対向基板４０上にベタ膜状に設けられていて良い。
【０１１４】
また電気泳動媒体層５０の構成は次のようである。
【０１１５】
電気泳動媒体層５０は、例えばマイクロカプセル型のものであり、マイクロカプセル膜５１内に、分散媒５３とこれに分散された電気泳動性体の黒色微粒子５５および白色微粒子５７が封止されたマイクロカプセル５９を用いている。マイクロカプセル膜５１および分散媒５３は、透明材料からなる。また黒色微粒子５５は、例えば負に帯電したグラファイトからなる。一方、白色微粒子５７は、例えば正に帯電した酸化チタン（ＴｉＯ2）からなる。
【０１１６】
以上のような構成のマイクロカプセル５９は、駆動側基板１１と対向基板４０との間に単層で充填配置されている。尚、各マイクロカプセル５９間は、例えば透明なバインダーポリマーが充填されている。
【０１１７】
［表示装置の回路構成］
図１０には、表示装置（電子機器）３０の回路構成図を示す。
【０１１８】
この図に示すように、表示装置３０の駆動側基板１１上には、表示領域Ａとその周辺領域Ｂとが設定されている。表示領域Ａには、複数の走査線６１と複数の信号線６３とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。また周辺領域Ｂには、走査線６１を走査駆動する走査線駆動回路６５と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線６３に供給する信号線駆動回路６７とが配置されている。
【０１１９】
走査線６１と信号線６３との各交差部には、先に説明した各実施形態の薄膜トランジスタ（ここでは一例として第１実施形態で説明した構成の薄膜トランジスタＴｒ１）と容量素子Ｃｓとで構成された画素回路が設けられている。薄膜トランジスタＴｒ１は、ゲート電極が走査線６１に、ドレイン電極が信号線６３に接続されている。また薄膜トランジスタＴｒのソース電極が、容量素子Ｃｓの上部電極と画素電極３３とに接続されている。
【０１２０】
そして、走査線駆動回路６５による駆動により、薄膜トランジスタＴｒ１を介して信号線６３から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持され、保持された信号量に応じた電圧が画素電極３３に供給される構成となっている。
【０１２１】
これにより、上述した構成の表示装置３０では、対向基板４０側の対向電極４１に対して、画素電極３３に印加した電圧が正となる場合には、画素電極３３側に負に帯電した黒色粒子５５が移動する。また対向電極４１側には、正に帯電した白色粒子５７が移動する。これにより白色粒子５７での光反射による白色表示が行われる。
【０１２２】
一方、対向基板４０側の対向電極４１に対して、画素電極３３に印加した電圧が負となる場合には、画素電極３３側に正に帯電した白色粒子５７が移動する。また対向電極４１側には、負に帯電した黒色粒子５５が移動する。これにより黒色粒子５５での光吸収による黒色表示が行われる構成となる。
【０１２３】
以上のような表示装置３０は、上述した実施形態で説明したように特性の良好な薄膜トランジスタＴｒ１（Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４）によって画素電極３３が駆動されるため、良好な表示画像を得ることが可能である。
【０１２４】
尚、上述した第５実施形態では、本発明の表示装置の一例として電気泳動型の表示装置を示した。しかしながら本発明の表示装置は薄膜トランジスタを用いた表示装置、特に薄膜トランジスタを画素電極に接続させたアクティブマトリックス型の表示装置に広く適用可能であり、同様の効果を得ることができる。このような表示装置としては、例えば液晶表示装置や有機電界発光素子を設けた表示装置が例示され、同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
≪６．第６実施形態≫
図１１〜１５には、以上説明した本発明に係る表示装置を表示部として用いた電子機器の一例を示す。本発明の表示装置は、電子機器に入力された映像信号、さらに電子機器内で生成した映像信号を表示するあらゆる分野の電子機器における表示部に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。
【０１２６】
図１１は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。
【０１２７】
図１２は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１２８】
図１３は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。 
【０１２９】
図１４は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１３０】
図１５は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。
【０１３１】
尚、上述した第６実施形態では、本発明の電子機器の一例として表示装置を表示部として用いた電子機器の各例を示した。しかしながら本発明の電子機器は、このような表示部を用いて物への適用に限定されることはなく、薄膜トランジスタを導電性パターンに接続させた状態で搭載した電子機器に広く適用可能である。このような例として、ＩＤタグ、センサー等の電子機器への適用が可能であり、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【０１３２】
Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４…薄膜トランジスタ、１１…基板（絶縁性基板）、１５…ゲート絶縁膜、１５ａ…凹部、１７ｓ，１７ｄ…取出配線、１９…親水化パターン（パターニングされた親水化処理層）、１９ａ…親水化処理層、２１…ＣＮＴ膜、２１ｓ…ソース電極、２１ｄ…ドレイン電極、２３…有機半導体層、３３…画素電極（導電性パターン）、３０…表示装置
【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４−１】
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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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