(57)【要約】【課題】良好な性能を安定に得ることが可能な薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】有機半導体層３は、ゲート絶縁層２を介してゲート電極１に対向配置されている。有機半導体層３の上に、絶縁性の保護層４と共に、互いに離間されたソース電極５およびドレイン電極６が形成されている。保護層４は、少なくとも、ソース電極５とドレイン電極６とにより挟まれた領域Ｒに配置されており、ソース電極５およびドレイン電極６のそれぞれの一部は、保護層４の上に重なっている。【選択図】図１
2011187626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体層と、その有機半導体層の上に形成された保護層、ソース電極およびドレイン電極とを備え、
前記保護層は、少なくとも、前記ソース電極と前記ドレイン電極とにより挟まれた領域に配置されている、
薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記保護層は有機絶縁性材料または無機絶縁性材料により形成されている、請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記保護層は、前記有機半導体層が不溶な溶媒に溶解可能である、請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記有機半導体層はｐ型半導体であると共に前記保護層は前記有機半導体層よりもＨＯＭＯ準位が低い有機半導体材料により形成されており、または、前記有機半導体層はｎ型半導体であると共に前記保護層は前記有機半導体層よりもＬＵＭＯ準位が高い有機半導体材料により形成されている、請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記有機半導体層の厚さは、前記保護層と隣接する部分よりも隣接しない部分において薄い、請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
有機半導体層と、その有機半導体層の上に形成された保護層、ソース電極およびドレイン電極とを含む薄膜トランジスタを備え、
前記保護層は、少なくとも、前記ソース電極と前記ドレイン電極とにより挟まれた領域に配置されている、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体層を備えた薄膜トランジスタおよびそれを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、チャネル層として有機半導体層を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が注目されており、有機ＴＦＴと呼ばれている。有機ＴＦＴでは、チャネル層を塗布形成できるため、低コスト化を図ることができる。また、蒸着法などよりも低い温度でチャネル層を形成できるため、低耐熱性かつフレキシブルなプラスチックフィルムなどに有機ＴＦＴを実装できる。
【０００３】
有機ＴＦＴは、チャネル層として無機半導体層を用いた従来の無機ＴＦＴと同様に、表示装置などの電子機器にスイッチング用の素子などとして用いることが検討されており、有機半導体層と共に、それに接続されたソース電極およびドレイン電極などを備えている。
【０００４】
有機ＴＦＴは、無機ＴＦＴと同様に、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との位置関係に応じてトップコンタクト型またはボトムコンタクト型に分類される。中でも、ソース電極およびドレイン電極が有機半導体層の上に重なるように配置されるトップコンタクト型が有望視されている。有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との接触抵抗が低くなると共に、それらの機械的安定性が高くなるからである。
【０００５】
その一方で、トップコンタクト型では、有機半導体層の耐有機溶剤性が低いため、ソース電極およびドレイン電極の形成工程において、有機溶剤を用いた微細加工を有機半導体層にダメージを与えずに行うことが困難である。
【０００６】
しかしながら、最近では、リフトオフ法を用いて有機半導体層の上にソース電極およびドレイン電極を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−０８５２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
無機ＴＦＴの製造工程においてソース電極およびドレイン電極を形成する場合には、一般的に、無機半導体層の上に電極層を形成したのち、その電極層をエッチングしている。ドライエッチングなどのエッチング技術は成熟しているため、生産性および加工精度などの観点において信頼できるからである。また、無機半導体層はエッチング耐性に優れているため、オーバーエッチングされても無機ＴＦＴの性能にほとんど影響を及ぼさないからである。
【０００９】
これに伴い、有機ＴＦＴの製造工程においても、有機半導体層の上にソース電極およびドレイン電極を形成するためにウェットエッチングなどのエッチング技術を用いたいところである。しかしながら、有機半導体層のエッチング耐性は無機半導体層よりも著しく低く、特に、耐有機溶剤性が低い有機半導体層はエッチャントによりダメージを受けやすいため、エッチングされると有機ＴＦＴの性能に大きな影響を及ぼしてしまう。この場合には、単に有機半導体層の厚さが目減りするだけでなく、薬液成分が表面吸着すると共に拡散することなども有機ＴＦＴの性能低下を招く原因になる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な性能を安定に得ることが可能な薄膜トランジスタおよび電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の薄膜トランジスタは、有機半導体層と、その有機半導体層の上に形成された保護層、ソース電極およびドレイン電極とを備えている。この保護層は、少なくとも、ソース電極とドレイン電極とにより挟まれた領域に配置されている。また、本発明の電子機器は、上記した本発明の薄膜トランジスタを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の薄膜トランジスタまたは電子機器によれば、少なくともソース電極とドレイン電極とにより挟まれた領域における有機半導体層の上に保護層が設けられている。この場合には、ソース電極およびドレイン電極の形成工程（エッチング工程）において有機半導体層が保護層により保護されるため、その有機半導体層がエッチングによるダメージを受けにくくなる。よって、良好な性能を安定に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態における薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した薄膜トランジスタの構成を表す平面図である。
【図３】薄膜トランジスタの製造方法（第１製造方法）を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】薄膜トランジスタの製造方法（第２製造方法）を説明するための断面図である。
【図７】薄膜トランジスタの構成に関する変形例を表す断面図である。
【図８】薄膜トランジスタ（変形例）の製造方法を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】薄膜トランジスタの構成に関する他の変形例を表す断面図である。
【図１２】薄膜トランジスタ（他の変形例）の製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態における薄膜トランジスタの構成を表す断面図である。
【図１５】薄膜トランジスタの適用例である液晶表示装置の主要部の構成を表す断面図である。
【図１６】図１５に示した液晶表示装置の回路構成を表す図である。
【図１７】薄膜トランジスタの適用例である有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置の主要部の構成を表す断面図である。
【図１８】図１７に示した有機ＥＬ表示装置の回路構成を表す図である。
【図１９】薄膜トランジスタの適用例である電子ペーパー表示装置の主要部の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．薄膜トランジスタ
１−１．第１実施形態（保護層＝絶縁性材料）
１−２．第２実施形態（保護層＝半導体材料）
２．薄膜トランジスタの適用例（電子機器）
２−１．液晶表示装置
２−２．有機ＥＬ表示装置
２−３．電子ペーパー表示装置
【００１５】
＜１．薄膜トランジスタ＞
＜１−１．第１実施形態（保護層＝絶縁性材料）＞
［薄膜トランジスタの構成］
図１および図２は、それぞれ本実施形態の薄膜トランジスタである有機ＴＦＴの断面構成および平面構成を表しており、図１では、図２に示したＩ−Ｉ線に沿った断面を示している。
【００１６】
この有機ＴＦＴは、有機半導体層３および保護層４がゲート絶縁層２を介してゲート電極１に対向配置され、互いに離間されたソース電極５およびドレイン電極６が有機半導体層３に接続されたものである。
【００１７】
ここで説明する有機ＴＦＴは、例えば、ゲート電極１が有機半導体層３の下に位置すると共にソース電極５およびドレイン電極６が有機半導体層３の上に重なっているトップコンタクト・ボトムゲート型である。
【００１８】
ゲート電極１は、例えば、金属材料、無機導電性材料、有機導電性材料または炭素材料のいずれか１種類または２種類以上により形成されている。金属材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）またはそれらを含む合金などである。無機導電性材料は、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などである。有機導電性材料は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）またはポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）などである。炭素材料は、例えば、グラファイトなどである。なお、ゲート電極１は、上記した各種材料の層が２層以上積層されたものでもよい。このように積層されていてもよいことは、以下で説明するゲート絶縁層２等についても同様である。
【００１９】
ゲート絶縁層２は、ゲート電極１を覆うように形成されており、例えば、無機絶縁性材料または有機絶縁性材料のいずれか１種類または２種類以上により形成されている。無機絶縁性材料は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯx ）、窒化ケイ素（ＳｉＮx ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯx ）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）などである。有機絶縁性材料は、例えば、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリイミド、ポリメタクリル酸アクリレート、感光性ポリイミド、感光性ノボラック樹脂またはポリパラキシリレンなどである。
【００２０】
有機半導体層３は、ゲート絶縁層２の上に形成されており、例えば、低分子材料、溶解性低分子材料または高分子材料などの有機半導体材料のいずれか１種類または２種類以上により形成されている。低分子材料は、一般的に溶媒に溶解しにくい材料であり、例えば、ペンタセン、アントラジチオフェン、ジナフト［２，３−ｂ：２’，３’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チエノフェン、２，９−ジフェニル−ペリ−キサンテノキサンテン、２，９−ジナフチル−ペリ−キサンテノキサンテンまたは銅フタロシアニンなどである。溶解性低分子材料は、低分子材料を化学修飾などして溶解性を改善した材料であり、例えば、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、２，７−ジドデシル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェンまたは２，９−ビス（ｐ−エチルフェニル）−ペリ−キサンテノキサンテンなどである。高分子材料は、例えば、α−クウォーターチオフェン、ポリ−（β−ヘキシルチオフェン）またはポリ（２，５−ビス（３−ドデシル−５−（３−ドデシルチオフェン−２−イル）チオフェン−２−イル）チアゾロ［５，４−ｄ］チアソールなどである。
【００２１】
この他、有機半導体材料は、例えば、以下の材料でもよい。テトラセン、アントラセン、２，９−ジメチルペンタセン、ルブレンまたはパーフルオロペンタセンなどのアセン類化合物である。α，ω−ジアルキルアントラジチオフェンなどのアントラジチオフェン類化合物である。２，９−ビス（ｐ−プロピルフェニル）−ペリ−キサンテノキサンテンなどのペリ−キサンテノキサンテン類化合物である。２，６−ジ（２−ナフチル）ナフト［１，８−ｂｃ：５，４−ｂ’ｃ’］ジチオフェンなどのナフト［１，８−ｂｃ：５，４−ｂ’ｃ’］ジチオフェン類化合物である。２，６−ジフェニルベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンなどのベンゾジチオフェン類化合物である。２，７−ジフェニル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェンなどの［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン類化合物である。α−クウォーターセレノフェンなどのオリゴチオフェンおよびオリゴセレノフェン類化合物である。ポリ−（３，３’”−ジドデシルクオーターチオフェン）などのβ置換チオフェンポリマーおよびオリゴマー類化合物である。α，ω−ジヘキシルクウォーターチオフェンなどのα，ω置換チオフェンオリゴマー類化合物である。ビス（ベンゾジチオフェン）などの縮環チオフェンオリゴマー類化合物である。２，５−ビス（４−ｎ−ヘキシルフェニル）チオフェンなどのチオフェン−フェニレンオリゴマー類化合物である。５，５’−ビス−（７−ヘキシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−［２，２’］ビチオフェンなどのチオフェン−フルオレンオリゴマー類化合物である。６，６’−ジヘキシル−［２，２’］ビアントラセニルなどのチオフェン−アセンオリゴマー類化合物である。フタロシアニンまたは亜鉛フタロシアニンなどのフタロシアニン類化合物である。テトラベンゾポルフィリンなどのポルフィリン類化合物である。Ｃ60などのフラーレン類化合物である。
【００２２】
保護層４は、有機ＴＦＴの製造工程（ソース電極５およびドレイン電極６を形成するためのエッチング工程）において有機半導体層３を保護するためのものである。この保護層４は、有機半導体層３の上に形成されており、少なくとも、ソース電極５とドレイン電極６とにより挟まれた領域Ｒに配置されている。この領域Ｒに位置する有機半導体層３（部分３Ｐ）は、ソース電極５とドレイン電極６との間において実質的な電流の流路となる部分である。少なくとも領域Ｒに保護層４が配置されているため、ソース電極５およびドレイン電極６を形成するためのエッチング工程において部分３Ｐが保護層４により保護される。これにより、ソース電極５から有機半導体層３（部分３Ｐ）を経由してドレイン電極６に至る電流経路Ｃが確保される。
【００２３】
なお、保護層４の形成範囲は、領域Ｒを含んでいれば、特に限定されない。図２に示したように、保護層４（濃い網掛け）の幅Ｗ４は、ソース電極５およびドレイン電極６（淡い網掛け）の幅Ｗ５，Ｗ６以上であればよい。
【００２４】
この保護層４は、絶縁性を有しており、例えば、有機絶縁性材料または無機絶縁性材料のいずれか１種類または２種類以上により形成されている。有機絶縁性材料は、例えば、フッ素樹脂、パリレン樹脂、ポリビニルアルコールまたはポリビニルシンナメートなどであり、そのフッ素樹脂は、例えば、（Ｃ6 Ｆ10）n などである。無機絶縁性材料は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）などである。中でも、保護層４の形成材料は、任意の溶媒に溶解可能であることが好ましい。保護層４の形成方法として塗布法または印刷法などを用いることができるため、その形成時において有機半導体層３にダメージを与えにくくなるからである。このような溶解性の材料は、例えば、水溶性のパリレン樹脂またはフッ素系溶媒に溶解可能なフッ素樹脂などの有機絶縁性材料である。この場合には、保護層４の形成時において有機半導体層３が意図せずに溶媒により溶解されることを防止するために、有機絶縁性材料は有機半導体層３が不要な溶媒に溶解可能であり、すなわち溶媒は有機半導体層３に対して直交溶媒であることが好ましい。この直交溶媒とは、保護層４の形成材料を十分に溶解できるのに対して有機半導体層４の形成材料をほとんど溶解できないような性質を有する溶媒である。「十分に溶解できる」とは、塗布法などを用いることができる程度まで、保護層４の形成材料が溶媒中に分散可能であることを意味する。また、「ほとんど溶解できない」とは、電気導電性などが極端に低下する程度まで、有機半導体層３が溶媒により溶解されないことを意味する。ただし、保護層４の形成方法は、必ずしも塗布法等に限定されるわけではない。
【００２５】
ソース電極５およびドレイン電極６は、有機半導体層３の上に形成されており、例えば、それぞれの一部は、保護層４の上に重なっている。また、ソース電極５およびドレイン電極６は、例えば、ゲート電極１と同様の材料により形成されている。
【００２６】
なお、有機ＴＦＴは、上記以外の他の構成要素を備えていてもよい。このような他の構成要素としては、例えば、有機ＴＦＴを支持する基体などが挙げられる。この基体は、例えば、ガラス、プラスチック材料または金属材料などの基板でもよいし、プラスチック材料または金属材料などのフィルムでもよい。プラスチック材料は、例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、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）またはポリエチルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などである。金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどである。
【００２７】
［薄膜トランジスタの製造方法］
この有機ＴＦＴを製造するためには、いくつかの手順を用いることができる。図３〜図６は有機ＴＦＴの製造方法を説明するためのものであり、いずれも図１に対応する断面構成を示している。以下では、一連の構成要素の形成材料については既に説明したので、それらの説明を随時省略する。なお、以下で説明する有機ＴＦＴの製造方法はあくまで一例であるため、各構成要素の形成材料、形成方法および厚さなどは適宜変更可能である。
【００２８】
［第１製造方法］
最初に、図３に示したように、ゲート電極１（例えば３０ｎｍ厚）をパターン形成する。この場合には、例えば、銅などの金属材料層を形成したのち、その金属材料層の上にレジストパターンを形成する。続いて、レジストパターンをマスクとして金属材料層をエッチングしたのち、そのレジストパターンを除去する。
【００２９】
金属材料層の形成方法は、例えば、蒸着法またはスパッタリング法などの真空成膜法である。レジストパターンを形成する場合には、例えば、フォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成したのち、フォトリソグラフィ法などを用いてフォトレジスト膜をパターニング（露光・現像）する。金属材料層のエッチング方法は、例えば、ドライエッチング法またはウェットエッチング法などであり、そのドライエッチング法は、例えば、イオンミリング法または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などである。マスクを除去する場合には、例えば、レジストパターンに紫外線光を照射したのち、それを現像液（例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド３％水溶液など）に浸して剥離する。なお、レジストパターンに代えて金属パターンなどをマスクとして用いてもよい。
【００３０】
続いて、ゲート電極１を覆うようにゲート絶縁層２を形成する。この場合には、例えば、ＰＶＰと硬化剤（例えばメラミン樹脂など）との混合溶液を準備し、スピンコート法などを用いて混合溶液を塗布したのちに焼成する。焼成時の温度および時間などは、任意である。
【００３１】
続いて、ゲート絶縁層２の上に有機半導体層３を形成する。この有機半導体層３の形成方法は、例えば、ペンタセンまたは（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセンなどを含む溶液を用いた塗布法または印刷法などである。塗布法は、例えば、スピンコート法、キャップコート法またはディップコート法などであり、印刷法は、例えば、インクジェット法などである。この他、例えば、真空蒸着法などの真空成膜法を用いてペンタセン等を堆積させてもよい。
【００３２】
続いて、有機半導体層３の上に保護層４（例えば１００ｎｍ厚）をパターン形成する。この場合には、例えば、フッ素系溶媒（例えばパーフルオロオクタン）にフッ素樹脂（例えば（Ｃ6 Ｆ10Ｏ）n ）が溶解された溶液を準備し、印刷法などを用いて溶液を塗布したのちに焼成する。印刷法は、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法またはインクジェット印刷法などである。焼成時の温度および時間は、例えば、それぞれ１００℃および１０分間である。
【００３３】
なお、フッ素樹脂に代えて感光性フッ素樹脂または感光性ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などを用いると共に、印刷法に代えてフォトリソグラフィ法などを用いてもよい。
【００３４】
続いて、図４に示したように、保護層４およびその周辺の有機半導体層３を覆うように電極層７（例えば１００ｎｍ）を形成する。この場合には、抵抗加熱蒸着法などを用いて金、クロムまたはアルミニウムなどを堆積させる。ただし、スパッタリング法などの他の真空成膜法などを用いてもよい。
【００３５】
続いて、図５に示したように、電極層７の上に、開口部８Ｋを有するレジストパターン８を形成する。このレジストパターン８の形成手順は、ゲート電極１について説明した場合と同様である。
【００３６】
最後に、レジストパターン８をマスクとして、電極層７を選択的にエッチングする。電極層７のエッチング方法は、例えば、ウェットエッチング法などであり、エッチャントの種類は、電極層７の形成材料に応じて選択可能である。このエッチャントは、例えば、金に対してはヨウ化カリウム水溶液、クロムに対しては塩酸（ＨＣｌ）、フッ化水素（ＨＦ）、または塩化鉄（ＦｅＣｌ2 ）と塩酸との混合液、アルミニウムに対してはリン酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）、酢酸（ＣＨ3 ＣＯＯＨ）または硝酸（ＨＮＯ3 ）などである。これにより、図１に示したように、ソース電極５およびドレイン電極６が形成される。
【００３７】
こののち、ゲート電極１について説明した場合と同様の手順でレジストパターン８を除去する。これにより、図１および図２に示した有機ＴＦＴが完成する。
【００３８】
［第２製造方法］
なお、保護層４をパターン形成する場合には、印刷法などに代えてエッチング法を用いてもよい。
【００３９】
具体的には、図３を参照して説明した手順で有機半導体層３を形成したのち、図６に示したように、有機半導体層３の表面を覆うように保護層４を形成する。
【００４０】
この場合には、例えば、塗布法を用いて、ＰＶＡを含む水溶液またはポリビニルシンナメートを含むγ−ブチルラクトン溶液を塗布したのちに焼成する。前者の溶媒は水であるため、塗布時において有機半導体層３はダメージを受けにくい。また、後者の溶媒（γ−ブチルラクトン）は（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセンに対して直交溶媒であるため、有機半導体材料３の形成材料が（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセンであれば、やはり有機半導体層３はダメージを受けにくい。この他、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）法などの真空成膜法を用いてパリレン樹脂などを堆積させてもよい。
【００４１】
または、例えば、ＣＶＤ法などの真空成膜法を用いて、二酸化ケイ素などの無機絶縁性材料を堆積させてもよい。この場合には、例えば、保護層４の厚さを薄くしてもよい（例えば３０ｎｍ）。
【００４２】
なお、保護層４に関する上記以外の形成条件（厚さおよび焼成条件など）は、例えば、印刷法等を用いた場合と同様である。
【００４３】
続いて、保護層４の上にレジストパターン９を形成する。このレジストパターン９の形成手順は、例えば、レジストパターン８の形成手順と同様である。
【００４４】
続いて、レジストパターン９をマスクとして、保護層４を選択的にエッチングする。保護層４のエッチング方法は、例えば、酸素ガス（Ｏ2 ）、または酸素と四フッ化炭素（ＣＦ4 ）との混合ガスなどを用いたＲＩＥ法である。こののち、ゲート電極１について説明した場合と同様の手順でレジストパターン９を除去する。これにより、図３に示したように、有機半導体層３の上に保護層４がパターン形成される。
【００４５】
最後に、図４および図５を参照して説明した手順でソース電極５およびドレイン電極６を形成する。これにより、図１および図２に示した有機ＴＦＴが完成する。
【００４６】
［薄膜トランジスタの作用および効果］
本実施形態の有機ＴＦＴによれば、有機半導体層３の上に絶縁性の保護層４が形成されていると共に、その保護層４が少なくともソース電極５とドレイン電極６とにより挟まれた領域Ｒに配置されている。この場合には、図１および図５に示したように、電極層７のエッチング工程において有機半導体層３（部分３Ｐ）が保護層４により保護されるため、その部分３Ｐがダメージを受けにくくなる。しかも、保護層４は絶縁性であるため、完成後の有機ＴＦＴに残存していても電気的には何ら悪影響を及ぼさない。よって、有機半導体層３の電気特性が製造過程において阻害されないため、良好な性能を安定に得ることができる。
【００４７】
特に、複数の有機ＴＦＴが集積化される場合には、各有機ＴＦＴの上に形成される層間膜などの形成工程においても同様に、有機半導体層３（部分３Ｐ）が保護層４により保護される。具体的には、例えば、有機溶剤を用いた塗布法により層間膜が形成される場合には、部分３Ｐが有機溶媒によりダメージを受けにくくなる。また、ＣＶＤ法またはスパッタリング法などにより層間膜が形成される場合には、部分３Ｐがプラズマによりダメージを受けにくくなる。よって、各有機ＴＦＴの性能劣化（例えば移動度の低下または閾値の変動など）が抑制されるため、均一な性能を有する複数の有機ＴＦＴを安定して集積化することができる。もちろん、上記した利点は、有機ＴＦＴの上に層間膜以外のものが形成される場合においても同様に得られる。
【００４８】
［変形例］
なお、図１に対応する図７に示したように、ソース電極５およびドレイン電極６が有機半導体層３の上に重ならないようにしてもよい。このようなソース電極５およびドレイン電極６を形成する場合には、例えば、電極層７を形成したのち（図４）、図８に示したように、電極層７の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜１２を形成する。続いて、図９に示したように、エッチバック法を用いてフォトレジスト膜１２をエッチングして電極層７を露出させたのち、図１０に示したように、ウェットエッチング法などを用いて電極層７の露出部分をエッチングする。これにより、電極層７が保護層４を介して分離されるため、図７に示したように、ソース電極５およびドレイン電極６が形成される。このような手順によれば、保護層４との間に隙間が生じないようにソース電極５およびドレイン電極６が正確に位置合わせされる。この場合においても、電極層７のエッチング工程において有機半導体層３（部分３Ｐ）が保護層４により保護されるため、図１に示した場合と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
また、図１に対応する図１１に示したように、有機半導体層３のうち、保護層４と隣接しない部分の厚さＴ１が隣接する部分の厚さＴ２よりも薄くなるようにしてもよい。このような有機半導体層３を形成する場合には、保護層４を形成したのち（図３）、例えば、図１２に示したように、必要に応じて、保護層４の上にレジストパターン１０を形成する。続いて、図１３に示したように、レジストパターン１０をマスクとして、ドライエッチング法などを用いて有機半導体層３を途中までエッチングしたのち、そのレジストパターン１０を除去する。レジストパターン１０の形成手順および有機半導体層３のエッチング手順は、例えば、それぞれレジストパターン８の形成手順および電極層７のエッチング手順と同様である。こののち、図１１に示したように、ソース電極５およびドレイン電極６を形成する。この場合においても、図１に示した場合と同様の効果を得ることができる。しかも、有機半導体層３において、厚さＴ１を有する部分の電気抵抗が厚さＴ２を有する部分の電気抵抗よりも低くなるため、電流経路Ｃにおける電気導電性をより向上させることができる。
【００５０】
この他、ここでは具体的に図示して説明しないが、図７および図１１に示した構成を組み合わせてもよい。
【００５１】
＜１−２．第２実施形態（保護層＝半導体材料）＞
［薄膜トランジスタの構成］
図１４は、本実施形態の薄膜トランジスタである有機ＴＦＴの断面構成を表しており、図１に対応している。この有機ＴＦＴは、保護層４に代えて保護層１１を備えていることを除き、第１実施形態の有機ＴＦＴと同様の構成を有している。
【００５２】
保護層１１は、例えば、有機半導体層３の形成材料とは異なる有機半導体材料により形成されており、その有機半導体材料の種類は、有機半導体層３の形成材料に応じて決定される。
【００５３】
有機半導体層３がｐ型半導体である場合には、保護層１１は、ＨＯＭＯ準位が有機半導体層３の形成材料のＨＯＭＯ準位よりも深い（低い）有機半導体材料により形成されている。保護層１１が有機半導体層３、ソース電極５およびドレイン電極６に対して実質的に絶縁層として機能するからである。
【００５４】
一例を挙げると、有機半導体層３の形成材料がペンタセンである場合には、保護層１１の形成材料はアントラセンである。
【００５５】
詳細には、ペンタセンのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、それぞれ−５．１ｅＶおよび−２．９ｅＶであるのに対して、アントラセンのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、それぞれ−６．０ｅＶおよび−２．０ｅＶである。このため、アントラセンのＨＯＭＯ準位は、ペンタセンのＨＯＭＯ準位よりも深く（低く）なる。この場合には、ＨＯＭＯ準位が低いアントラセンにキャリアが注入しにくいため、保護層１１がソース電極５およびドレイン電極６の間に介在していると共に有機半導体層３に接触していても、その保護層１１は絶縁層として機能する。
【００５６】
一方、有機半導体層３がｎ型半導体である場合には、保護層１１は、例えば、ＬＵＭＯ準位が有機半導体層３の形成材料のＬＵＭＯ準位よりも浅い（高い）有機半導体材料により形成されている。保護層１１が有機半導体層３、ソース電極５およびドレイン電極６に対して実質的に絶縁層として機能するからである。
【００５７】
一例を挙げると、有機半導体層３の形成材料がフェニルＣ61酪酸メチルエステル（［6,6］-Phenyl-C61 -Butyric Acid Methyl Ester：ＰＣＢＭ）である場合には、保護層１１の形成材料はジフェニルナフチルアミン（α−ＮＰＤ）である。
【００５８】
詳細には、ＰＣＢＭのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、それぞれ−６．１ｅＶおよび−３．７ｅＶであるのに対して、α−ＮＰＤのＨＯＭＯ準位およびＬＵＭＯ準位は、それぞれ−５．３ｅＶおよび−２．３ｅＶである。このため、α−ＮＰＤのＬＵＭＯ準位は、ＰＣＢＭのＬＵＭＯ準位よりも浅く（高く）なる。この場合には、ＬＵＭＯ準位が高いα−ＮＰＤに電子が注入しにくいため、保護層１１がソース電極５およびドレイン電極６の間に介在していると共に有機半導体層３に接触していても、その保護層１１は実質的に絶縁層として機能する。
【００５９】
なお、保護層１１に関する上記以外の構成（図１および図２に示した領域Ｒを含む形成範囲など）は、第１実施形態で説明した保護層４と同様である。
【００６０】
［薄膜トランジスタの製造方法］
この有機ＴＦＴの製造方法は、主に、保護層４に代えて保護層１１を形成することを除き、第１実施形態で説明した有機ＴＦＴの製造方法と同様である。なお、以下で説明する有機ＴＦＴの製造方法はあくまで一例であるため、各構成要素の形成材料、形成方法および厚さなどは適宜変更可能である。
【００６１】
保護層１１の形成方法は、例えば、その形成材料に応じて、蒸着法などの真空成膜法でもよいし、所定の溶媒を含む溶液を用いた塗布法などでもよい。
【００６２】
なお、電極層７を形成する前に、真空成膜法または塗布法などを用いて正孔注入層または電子注入層を形成したのち、必要に応じて焼成してもよい。この正孔注入層等をパターニングする必要がある場合には、電極層７と一緒にエッチングしてもよいし、それとは別個にエッチングしてもよい。正孔注入層等のエッチング方法は、例えば、アッシング法またはＲＩＥ法などである。
【００６３】
詳細には、有機半導体層３がｐ型半導体である場合には、その有機半導体層３とソース電極５およびドレイン電極６との間に正孔注入層を形成してもよい。この正孔注入層のＨＯＭＯ準位は、有機半導体層３のＨＯＭＯ準位とソース電極５およびドレイン電極６の仕事関数との間にあることが好ましい。正孔注入層の形成材料は、例えば、ジフェニルナフチルアミン（α−ＮＰＤ）、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、銅フタロシアニン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）−ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）またはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などである。
【００６４】
一方、有機半導体層３がｎ型半導体である場合には、その有機半導体層３とソース電極５およびドレイン電極６との間に電子注入層を形成してもよい。この電子注入層のＬＵＭＯ準位は、有機半導体層３のＬＵＭＯ準位とソース電極５およびドレイン電極６の仕事関数との間にあることが好ましい。電子注入層の形成材料は、例えば、フラーレン（Ｃ60）またはＣＮＴなどである。
【００６５】
［薄膜トランジスタの作用および効果］
本実施形態の有機ＴＦＴによれば、有機半導体層３の上に実質的に絶縁層として機能する保護層１１が形成されていると共に、その保護層１１が少なくともソース電極５とドレイン電極６とにより挟まれた領域Ｒに配置されている。よって、第１実施形態と同様の作用により、有機半導体層３の電気特性が製造過程において阻害されないため、良好な性能を安定に得ることができる。これ以外の効果は、第１実施形態と同様である。
【００６６】
なお、ここでは具体的に図示して説明しないが、本実施形態の有機ＴＦＴについて、第１実施形態で図７および図１１を参照して説明した変形例を適用してもよい。これらの場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００６７】
＜２．薄膜トランジスタの適用例（電子機器）＞
次に、上記した薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）の適用例について説明する。有機ＴＦＴは、例えば、以下で順に説明するように、いくつかの電子機器に適用可能である。なお、以下で説明する装置構成および回路構成はあくまで一例であり、それらの構成は適宜変更可能である。
【００６８】
＜２−１．液晶表示装置＞
有機ＴＦＴは、例えば、液晶表示装置に適用される。図１５および図１６は、それぞれ液晶表示装置の主要部の断面構成および回路構成を表している。
【００６９】
ここで説明する液晶表示装置は、例えば、有機ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶ディスプレイであり、その有機ＴＦＴは、スイッチング（画素選択）用の素子として用いられる。この液晶表示装置は、図１５に示したように、駆動基板２０と対向基板３０との間に液晶層４１が封入されたものである。
【００７０】
駆動基板２０は、例えば、支持基板２１の一面に有機ＴＦＴ２２、平坦化絶縁層２３および画素電極２４がこの順に形成されていると共に、複数の有機ＴＦＴ２２および画素電極２４がマトリクス状に配置されたものである。
【００７１】
支持基板２１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、有機ＴＦＴ２２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。プラスチック材料の種類は、例えば、有機ＴＦＴについて説明した場合と同様である。平坦化絶縁層２３は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されており、画素電極２４は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料により形成されている。なお、画素電極２４は、平坦化絶縁層２３に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ２２に接続されている。
【００７２】
対向基板３０は、例えば、支持基板３１の一面に対向電極３２が全面形成されたものである。支持基板３１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極３２は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料により形成されている。
【００７３】
駆動基板２０および対向基板３０は、液晶層４１を挟んで画素電極２４と対向電極３２とが対向するように配置されていると共に、シール材４０により貼り合わされている。液晶層４１に含まれる液晶分子の種類は、任意に選択可能である。
【００７４】
この他、液晶表示装置は、例えば、位相差板、偏光板、配向膜およびバックライトユニットなどの他の構成要素（いずれも図示せず）を備えていてもよい。
【００７５】
液晶表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１６に示したように、有機ＴＦＴ２２および液晶表示素子４４（画素電極２４、対向電極３２および液晶層４１を含む素子部）と共に、キャパシタ４５を含んでいる。この回路では、行方向に複数の信号線４２が配列されていると共に列方向に複数の走査線４３が配列されており、それらが交差する位置に有機ＴＦＴ２２、液晶表示素子４４およびキャパシタ４５が配置されている。有機ＴＦＴ２２におけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図１６に示した態様に限らず、任意に変更可能である。信号線４２および走査線４３は、それぞれ図示しない信号線駆動回路（データドライバ）および走査線駆動回路（走査ドライバ）に接続されている。
【００７６】
この液晶表示装置では、有機ＴＦＴ２２により液晶表示素子４４が選択され、その画素電極２４と対向電極３２との間に電界が印加されると、その電界強度に応じて液晶層４１における液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶分子の配向状態に応じて光の透過量（透過率）が制御されるため、階調画像が表示される。
【００７７】
この液晶表示装置によれば、有機ＴＦＴ２２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、その有機ＴＦＴ２２の電気特性が製造過程において維持される。よって、良好な表示性能を安定に得ることができる。
【００７８】
なお、液晶表示装置は、透過型に限らずに反射型でもよい。
【００７９】
＜２−２．有機ＥＬ表示装置＞
有機ＴＦＴは、例えば、有機ＥＬ表示装置に適用される。図１７および図１８は、それぞれ有機ＥＬ表示装置の主要部の断面構成および回路構成を表している。
【００８０】
ここで説明する有機ＥＬ表示装置は、例えば、有機ＴＦＴをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬディスプレイである。この有機ＥＬ表示装置は、図１７に示したように、駆動基板５０と対向基板６０とが接着層７０を介して貼り合わされたものであり、例えば、対向基板６０を経由して光を放出するトップエミッション型である。
【００８１】
駆動基板５０は、例えば、支持基板５１の一面に有機ＴＦＴ５２（５２Ａ，５２Ｂ）、保護層５３、平坦化絶縁層５４、画素分離絶縁層５５、画素電極５６、有機層５７、対向電極５８および保護層５９がこの順に形成されたものである。複数の有機ＴＦＴ５２、画素電極５６および有機層５７は、マトリクス状に配置されている。ここでは、例えば、１画素内に２つの有機ＴＦＴ５２（選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂ）が含まれている。
【００８２】
支持基板５１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されている。ただし、トップエミッション型では対向基板６０から光が取り出されるため、支持基板５１は、透過性材料または非透過性材料のいずれにより形成されていてもよい。有機ＴＦＴ５２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しており、保護層５３は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリパラキシリレンなどの高分子材料により形成されている。平坦化絶縁層５４および画素分離絶縁層５５は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されている。
【００８３】
画素電極５６は、例えば、アルミニウム、銀、チタンまたはクロムなどの反射性材料により形成されており、対向電極５８は、例えば、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透過性導電性材料により形成されている。ただし、対向電極５８は、カルシウム（Ｃａ）などの透過性の金属材料またはその合金や、ＰＥＤＯＴなどの透過性の有機導電性材料により形成されていてもよい。有機層５７は、赤色、緑色または青色などの光を発生させる発光層を含んでおり、必要に応じて正孔輸送層および電子輸送層などを含む単層構造を有していてもよい。発光層の形成材料は、発生光の色に応じて任意に選択可能である。画素電極５６および有機層５７は、画素分離絶縁層５５により分離されながらマトリクス状に配置されているのに対して、対向電極５８は、有機層５７を介して画素電極５６に対向しながら連続的に延在している。保護層５９は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などの光透過性誘電材料により形成されている。なお、画素電極５６は、保護層５３および平坦化絶縁層５４に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ５２に接続されている。
【００８４】
対向基板６０は、例えば、支持基板６１の一面にカラーフィルタ６２が設けられたものである。支持基板６１は、例えば、ガラスまたはブラスチック材料などの透過性材料により形成されており、カラーフィルタ６２は、例えば、有機層５７において発生した光の色に対応する複数の色領域を有している。ただし、カラーフィルタ６２は省略されてもよい。
【００８５】
接着層７０は、例えば、熱硬化型樹脂などの接着剤である。
【００８６】
有機ＥＬ表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１８に示したように、有機ＴＦＴ５２（選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂ）および有機ＥＬ表示素子７３（画素電極５６、有機層５７および対向電極５８を含む素子部）と共に、キャパシタ７４を含んでいる。この回路では、複数の信号線７１および走査線７２が交差する位置に、有機ＴＦＴ５２、有機ＥＬ表示素子７３およびキャパシタ７４が配置されている。選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂにおけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図１８に示した態様に限らず、任意に変更可能である。
【００８７】
この有機ＥＬ表示装置では、例えば、選択用ＴＦＴ５２Ａにより有機ＥＬ表示素子７３が選択されると、その有機ＥＬ表示素子７３が駆動用ＴＦＴ５２Ｂにより駆動される。これにより、画素電極５６と対向電極５８との間に電界が印加されると、有機層５７において光が発生する。この場合には、例えば、隣り合う３つの有機ＥＬ表示素子７３において、それぞれ赤色、緑色または青色の光が発生する。これらの光の合成光が対向基板６０を経由して外部へ放出されるため、階調画像が表示される。
【００８８】
この有機ＥＬ表示装置によれば、有機ＴＦＴ５２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に良好な表示性能を安定に得ることができる。
【００８９】
なお、有機ＥＬ表示装置は、トップエミッション型に限らず、駆動基板５０を経由して光を放出するボトムエミッション型でもよいし、駆動基板５０および対向基板６０の双方を経由して光を放出するデュアルエミッション型でもよい。この場合には、画素電極５６および対向電極５８のうち、光が放出される側の電極が透過性材料により形成され、光が放出されない側の電極が反射性材料により形成されることになる。
【００９０】
＜２−３．電子ペーパー表示装置＞
有機ＴＦＴは、例えば、電子ペーパー表示装置に適用される。図１９は、電子ペーパー表示装置の断面構成を表している。
【００９１】
ここで説明する電子ペーパー表示装置は、例えば、有機ＴＦＴをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の電子ペーパーディスプレイである。この電子ペーパー表示装置は、例えば、駆動基板８０と複数の電気泳動素子９３を含む対向基板９０とが接着層１００を介して貼り合わされたものである。
【００９２】
駆動基板８０は、例えば、支持基板８１の一面に有機ＴＦＴ８２、保護層８３、平坦化絶縁層８４および画素電極８５がこの順に形成されていると共に、複数の有機ＴＦＴ８２および画素電極８５がマトリクス状に配置されたものである。支持基板８１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されており、有機ＴＦＴ８２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。保護層８３および平坦化絶縁層８４は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されており、画素電極８５は、例えば、銀（Ａｇ）などの金属材料により形成されている。なお、画素電極８５は、保護層８３および平坦化絶縁層８４に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ８２に接続されている。
【００９３】
対向基板９０は、例えば、支持基板９１の一面に対向電極９２と複数の電気泳動素子９３を含む層とがこの順に形成されていると共に、その対向電極９２が全面形成されたものである。支持基板９１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極９２は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料により形成されている。電気泳動素子９３は、例えば、絶縁性液体中に荷電粒子が分散され、それらがマイクロカプセル中に封入されたものである。荷電粒子は、例えば、グラファイト微粒子などである黒粒子と、酸化チタン微粒子などである白粒子とを含んでいる。
【００９４】
この他、電子ペーパー表示装置は、例えば、カラーフィルタなどの他の構成要素（図示せず）を備えていてもよい。
【００９５】
電子ペーパー表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１６に示した液晶表示装置の回路と同様の構成を有している。電子ペーパー表示装置の回路は、有機ＴＦＴ２２および液晶表示素子４４の代わりに、それぞれ有機ＴＦＴ８２および電子ペーパー表示素子（画素電極８５、対向電極９２および電気泳動素子９３を含む素子部）を含んでいる。
【００９６】
この電子ペーパー表示装置では、有機ＴＦＴ８２により電子ペーパー表示素子が選択され、その画素電極８５と対向電極９２との間に電界が印加されると、その電界に応じて電気泳動素子９３中の黒粒子または白粒子が対向電極９２に引き寄せられる。これにより、黒粒子および白粒子によりコントラストが表現されるため、階調画像が表示される。
【００９７】
この電子ペーパー表示装置によれば、有機ＴＦＴ８２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に良好な表示性能を安定に得ることができる。
【００９８】
以上、いくつかの実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は各実施形態で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本発明の薄膜トランジスタは、トップコンタクト・ボトムゲート型に限らず、トップコンタクト・トップゲート型でもよい。図１を例に挙げて説明すると、トップコンタクト・トップゲート型では、保護層４、ソース電極５およびドレイン電極６の上にゲート絶縁層２およびゲート電極１がこの順に形成されることになる。また、例えば、本発明の薄膜トランジスタが適用される電子機器は、液晶表示装置等以外の他の表示装置でもよいし、表示装置以外の他の電子機器でもよい。これらの場合においても、良好な性能を安定に得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１…ゲート電極、２…ゲート絶縁層、３…有機半導体層、４，１１…保護層、５…ソース電極、６…ドレイン電極、７…電極層、８〜１０…レジストパターン、８Ｋ…開口部、１２…フォトレジスト膜、Ｃ…電流経路。
【図１】
2011187626.tif 000003
【図２】
2011187626.tif 000004
【図３】
2011187626.tif 000005
【図４】
2011187626.tif 000006
【図５】
2011187626.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011187626.tif 000009
【図８】
2011187626.tif 000010
【図９】
2011187626.tif 000011
【図１０】
2011187626.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2011187626.tif 000015
【図１４】
2011187626.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
2011187626.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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