(57)【要約】【課題】下層にダメージを与えること無く正孔注入層等の積層構造を形成して、半導体装置や表示装置を製造する方法を提供することを目的とする。また短時間で成膜のできる方法を提供することを目的とする。【解決手段】基板１上にゲート電極２を形成する工程と、ゲート電極２を覆って基板１上に絶縁膜３を形成する工程と、絶縁膜３上にチャネル層として第１の有機半導体層を形成する工程を行う。そして透明基板と、前記透明基板上に形成された光熱変換層とによって構成され、光熱変換層上に予め有機半導体材料が成膜された転写基板を、第１の有機半導体層上に配置する。次いで、この転写基板の透明基板側からレーザ光を照射することで、有機半導体材料を転写し、第２の有機半導体層を第１の有機半導体層上に形成する。最後に、第２の有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を覆って前記基板上に絶縁材料からなるバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に第１の有機半導体層を形成する工程と、
透明基板と、前記透明基板上に形成され、レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換層とによって構成され、前記光熱変換層上に予め有機半導体材料が成膜された転写基板を前記第１の有機半導体層上に配置し、該転写基板の前記透明基板側からレーザ光を照射することで、第２の有機半導体層を前記第１の有機半導体層上に形成する工程と、
前記第２の有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を備える
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記光熱変換層は、前記レーザ光に対する反射率が高い高吸収層と、前記高吸収層よりも前記反射率が低い低吸収層によって構成される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の有機半導体層は、少なくともキャリア注入層またはキャリア輸送層のいずれか１層を含む請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記高吸収層と前記低吸収層の前記レーザ光に対する反射率差は２０％〜６０％である請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
透明基板と、前記透明基板上に形成された光熱変換層とによって構成され、光熱変換層上に前記第１の有機半導体層の材料が成膜された転写基板を前記バッファ層上に配置し、該転写基板の前記透明基板側からレーザ光を照射することで、前記第１の有機半導体層を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の有機半導体層を、前記第１の有機半導体層上の全面に形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記光熱変換層上の有機半導体材料は、塗布法によって成膜される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板上に複数のゲート電極を画素毎に形成する工程と、
前記複数のゲート電極を覆って前記基板上に絶縁材料からなるバッファ層を形成する工程と、
前記複数のゲート電極の上方の前記バッファ層上に第１の有機半導体層をそれぞれ形成する工程と、
透明基板と、前記透明基板上に形成され、レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換層とによって構成され、前記光熱変換層上に予め有機半導体材料が成膜された転写基板を前記第１の有機半導体層上に配置し、該転写基板の前記透明基板側からレーザ光を照射することで、第２の有機半導体層を前記第１の有機半導体層上に形成する工程と、
前記第２の有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を備える
表示装置の製造方法。
【請求項９】
レーザ光を透過する透明基板と、
前記透明基板上に形成された光熱変換層と、
を備え、前記光熱変換層は、レーザ光を吸収して熱に変換する高吸収層と、前記高吸収層以外の領域に配置され、レーザ光に対する反射率が前記高吸収層よりも低い低吸収層とによって構成されている
転写基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法、及び半導体装置を用いた表示装置の製造方法に関する。また特に、有機半導体を用いた有機薄膜半導体装置、及び有機薄膜半導体装置を用いた表示装置の製造方法に関する。また、これらの製造に用いる転写基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）は、例えばアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイにおいて、画素電極のスイッチングに用いられるなど、電子回路において欠かすことのできない素子となりつつある。
しかし、半導体材料として、アモルファスシリコンや多結晶シリコンを用いるＳｉ系無機半導体トランジスタの場合、露光、ドーピング、成膜、エッチング等の精密かつ複雑な工程を必要とする。また、クリーンルームや真空装置など、設備も大型となるためコストが高い。
【０００３】
これに対して有機半導体トランジスタでは、常温・常圧での塗布成膜や有機半導体材料を溶媒に溶かしてインク化することで、印刷成膜が可能となり、真空プロセスを必要としない。また材料の利用効率も高いので、低コストかつ環境負荷も低減した薄膜トランジスタを形成することができる。他にも、プラスチック等のフレキシブルな基板上への形成も可能であることから、次世代トランジスタとして注目を集め、これまでに様々な製法が提案されてきた。
【０００４】
例えば下記特許文献１では、基板上の空間を２分する横断部を設け、２方向からの蒸着によって有機半導体パターンを形成する。そしてその後、横断部で分断されるように金属材料を蒸着させるソース電極およびドレイン電極を形成する方法が開示されている。この方法は、有機半導体パターン上に高精度にソース電極およびドレイン電極を高精度にパターン形成することを目的とするものである。
【０００５】
また下記特許文献２では、金属微粒子を溶媒中に分散させてなるペースト材料を基板上に塗布した後焼成処理する。これを導電性材料膜とし、その後、導電性材料膜をパターニングして導電性パターンを形成することが開示されている。
この手法では、塗布成膜によって得られた表面平坦性を維持した導電性材料膜が形成される。このため、この導電性材料膜をパターニングすれば、得られるソース電極及びドレイン電極用のパターンに高い表面平坦性を付することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２１６７１８号公報
【特許文献２】特開２００７−０７３８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうしたソース・ドレイン電極から有機半導体層へのキャリア注入効率を高めるために、ｐ型の半導体装置においては、例えば正孔注入層をソース・ドレイン電極と有機半導体層との間に配置することがある。これは正孔注入層を設けることにより、正孔注入の障壁を緩和させ、駆動電圧を低減したり、キャリア移動度を向上させることができるためである。
【０００８】
この正孔注入層の形成には、一般に蒸着法が用いられる。しかし蒸着法の場合、成膜に時間がかかる上に、基板上に既に形成されている有機半導体層等の構造体は、成膜の間ずっと蒸着源からの輻射熱にさらされることになる。また、蒸着室内の壁面等に付着していた異物が落ちる等して有機半導体層に再付着し、汚染されてしまう危険性もある。
【０００９】
また蒸着以外に、例えばスピンコート法によって成膜する場合でも、希釈等に用いる溶媒によって、やはり有機半導体層が汚染される恐れもある。
本発明は上記問題に鑑み、下層にダメージを与えること無く正孔注入層等の積層構造を形成して、半導体装置や表示装置を製造する方法を提供することを目的とする。また短時間で成膜のできる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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明による半導体装置の製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電極を覆って基板上に絶縁材料からなるバッファ層を形成する工程と、バッファ層上に第１の有機半導体層を形成する工程とを有する。
またさらに、透明基板と、透明基板上に形成され、レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換層とによって構成され、この光熱変換層上に予め有機半導体材料が成膜された転写基板に対し、転写基板の透明基板側からレーザ光を照射する工程を含む。この工程においては、少なくともキャリア注入層またはキャリア輸送層のいずれか１層を含む第２の有機半導体層を形成する。
そしてさらに、第２の有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程を備える。
【００１１】
また本発明による表示装置の製造方法は、基板上に複数のゲート電極を画素毎に形成する工程と、この複数のゲート電極を覆って基板上に絶縁材料からなるバッファ層を形成する工程を備える。またさらに、複数のゲート電極の上方のバッファ層上に第１の有機半導体層をそれぞれ形成する工程を備える。
そして、透明基板と、透明基板上に形成され、レーザ光を吸収して熱に変換する光熱変換層とによって構成され、光熱変換層上に予め有機半導体材料が成膜された転写基板を第１の有機半導体層上に配置し、転写基板の透明基板側からレーザ光を照射する。そしてこれにより、少なくともキャリア注入層またはキャリア輸送層のいずれか１層を含む第２の有機半導体層を第１の有機半導体層上に形成する工程も備える。そして最後に、第２の有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程を備える。
【００１２】
また本発明による転写基板は、レーザ光を透過させる透明基板と、この透明基板上に形成される光熱変換層とを備える。そしてこの光熱変換層は、レーザ光を吸収して熱に変換する高吸収層と、高吸収層以外の領域に配置され、レーザ光に対する反射率が高吸収層より高い低吸収層とによって構成される。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、蒸着法を用いることなく、チャネル層である第１の有機半導体層上に、例えば正孔注入層のような第２の有機半導体層を形成することができる。
すなわちレーザ光を照射することで、転写基板上に成膜された有機半導体材料を昇華させ、第１の有機半導体層上に転写するものである。
これにより、一瞬にして第２の有機半導体層を形成することができるため、第１の有機半導体層に与える熱負荷を大きく低減することが可能となる。
【００１４】
また、本発明による表示装置の製造方法によれば、例えば表示装置の各画素毎に配置される半導体装置において、例えばチャネル層上に積層させる正孔注入層を同様に転写によって形成する。したがって同様に、チャネル層等に与える熱負荷を低減することができる。
【００１５】
また、本発明による転写基板によれば、転写基板の光熱変換層上に有機半導体材料を成膜し、透明基板側からレーザ光を照射することで、一瞬にして有機半導体材料を昇華させることができる。このため、熱負荷を低減することが可能となる。
またさらに、高吸収層と低吸収層を任意のパターンに形成しておけば、転写基板全面にレーザ光を照射したとしても、高吸収層上の有機半導体材料のみが選択的に昇華し、転写される。このため、有機半導体材料をパターニングする工程も省くことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の有機半導体層に与える熱負荷を低減することができる。このため、より高品質で性能の高い半導体装置を安定して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】Ａ〜Ｄ  第１の実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】転写基板上に成膜、形成した有機半導体材料のパターンを示す上面図である。
【図３】転写基板の構成を示す側面図である。
【図４】Ａ〜Ｄ  第２の実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】表示装置の回路構成を示す構成図である。
【図６】Ａ〜Ｆ  表示素子の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（半導体装置の製造方法：予めパターニングされた層を転写する例）
２．第２の実施の形態（半導体装置の製造方法：転写とパターニングを同時に行う例）
３．第３の実施の形態（表示装置の製造方法）
【００１９】
１．第１の実施の形態（予めパターニングされた層を転写する例）
図１は、本実施の形態による半導体装置の製造方法を示す断面図である。図１Ａに示すように、まず基板１上にゲート電極２、絶縁膜３、有機半導体層４を順次形成する。基板１やゲート電極２に用いる材料は特に限定するものではない。基板１には、例えば各種ガラス基板や石英基板、ポリエーテルスルホンやポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール等が挙げられる。高分子材料から構成される基材を用いる場合には、フィルム、あるいはシート状のフレキシブルな基板であってもよい。
【００２０】
また、ゲート電極２の材料には、例えば白金、金、パラジウム、クロム、ニッケル、モリブデン、ニオブ、ネオジム、アルミニウム、銀、タンタル、タングステン、銅、ルビジウム、ロジウム、チタン、インジウム、錫等の金属を用いてよい。他にも例えば、これらの金属元素を含む合金や、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物を挙げることができる。また、これらの元素を含む層の積層構造であってもよい。
また他にも、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸といった有機材料を用いることもできる。
そしてゲート電極２の形成には、例えばスパッタや蒸着、メッキ、金属ペーストや導電性高分子溶液を用いた印刷等の各種手法を用いることができ、ゲート電極２の材料に応じて選択する。
【００２１】
そしてさらに、基板１上に、ゲート電極２を覆う絶縁材料からなるバッファ層として絶縁膜３を形成する。この絶縁膜３には、無機系絶縁材料や有機系絶縁材料を用いることができる。
無機系絶縁材料としては、例えば二酸化シリコン、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率ＳｉＯX系材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）等の酸化ケイ素系材料や、窒化ケイ素、Ａｌ2Ｏ3、金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料等が挙げられる。
また、有機系絶縁材料としては、例えばポリメチルメタクリレートやポリビニルフェノール、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド等が挙げられ、これらの組み合わせを用いることもできる。
【００２２】
また絶縁膜３に無機材料を用いる場合には、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法による成膜を行うことができる。一方、有機高分子材料からなる絶縁膜３を成膜する際には、スピンコート等の塗布法や印刷法による成膜を行うこともできる。
もしくは、ゲート電極２の表面を酸化または窒化することで絶縁膜３を形成してもよい。
【００２３】
そして絶縁膜３上に有機半導体層４を形成する。有機半導体層４の材料としては例えば、
ポリピロールおよびポリピロール置換体、
ポリチオフェンおよびポリチオフェン置換体、
ポリイソチアナフテンなどのイソチアナフテン類、
ポリチェニレンビニレンなどのチェニレンビニレン類、
ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、
ポリアニリンおよびポリアニリン置換体、
ポリアセチレン類、
ポリジアセチレン類、
ポリアズレン類、
ポリピレン類、
ポリカルバゾール類、
ポリセレノフェン類、
ポリフラン類、
ポリ（ｐ−フェニレン）類、
ポリインドール類、
ポリピリダジン類、
ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーおよび多環縮合体、
上述した材料中のポリマーと同じ繰返し単位を有するオリゴマー類、
ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのアセン類およびアセン類の炭素の一部をＮ、Ｓ、Ｏなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体（トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノンなど）
金属フタロシアニン類、
テトラチアフルバレンおよびテトラチアフルバレン誘導体、
テトラチアペンタレンおよびテトラチアペンタレン誘導体、
ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ'−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドとともに、Ｎ，Ｎ'−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ'−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）及びＮ，Ｎ'−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、
ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、
アントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、
Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等フラーレン類、
ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、
メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素
等が挙げられるが、本実施の形態においては例えばｐ型の有機半導体材料を用いる場合について説明する。
【００２４】
この有機半導体層４の形成方法も特に限定するものではない。例えばスピンコート法、キャップコート法、ディップコート法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、といった各種塗布法や、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷法、抵抗過熱蒸着や真空蒸着法等が挙げられるが、用いる有機半導体材料によって適宜選択するのが良い。
尚、この有機半導体層４をパターン形成する場合には、マスク蒸着法や印刷法、リフトオフ法等を用いることができる。
また後述するように、この有機半導体層４も本発明の方法を適用して形成しても構わない。
【００２５】
そして次に図１Ｂに示すように、積層させるキャリア注入層として、例えば正孔注入層材料５ａが載置された転写基板１０を有機半導体層４上に配置する。この正孔注入層材料としては、例えばα―ＮＰＤ、ＴＰＤ、ＣｕＰｃ、ＴＰＴＥ等を用いることができる。
転写基板１０は、レーザ光を透過する透明基板７と、レーザ光に対して特定の吸収率を有する光熱変換層６とによって構成される。またこの時に、正孔注入層材料５ａは光熱変換層６上にパターン載置され、この正孔注入層材料５ａが有機半導体層４側を向くように配置される。
透明基板７には例えば波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長のレーザ光を透過するガラス基板を用いることができる。また透明であることにより、レーザ光照射時の転写基板１０の位置合わせが行いやすい。また、光熱変換層６としてはレーザ光の吸収率が高いＭｏやＣｒ等の金属や、それ自体がレーザ光によって昇華しない樹脂等を用いることができる。
【００２６】
そして、この転写基板１０の透明基板７側から矢印Ａ１の方向に例えば波長８００ｎｍ
〜１０００ｎｍのレーザ光を照射する。
すなわち、透明基板７を透して光熱変換層６にレーザ光を照射すると、光熱変換層６はそのレーザ光のエネルギを吸収して熱エネルギに変換し、高温となる。すると光熱変換層６表面に載置された正孔注入層材料５ａは、この熱エネルギを受けて昇華し、対面する有機半導体層４上において再び固体化する。
【００２７】
このようにレーザ光を照射することで、転写基板１０の光熱変換層６側に載置された正孔注入層材料５ａが有機半導体層４上に転写され、図１Ｃに示すように正孔注入層５を形成することができる。
【００２８】
次いで、この正孔注入層５上にソース電極８及びドレイン電極９を形成することで、図１Ｄに示す様に半導体装置１００が完成する。
このソース電極８及びドレイン電極９の材料としては、正孔注入層５とオーミックコンタクトのとれる材料であれば特に限定されず、例えばゲート電極材料として挙げた上記材料から選択することができる。
【００２９】
またこのソース電極８及びドレイン電極９を形成するには、例えばスパッタや蒸着、メッキ、金属ペーストや導電性高分子溶液を用いた印刷等により、まず金属膜を表面に形成する。そして、この金属膜上にフォトリソグラフィによってレジストのパターンを形成し、これをマスクとしてウェットエッチングすることで、ソース電極８及びドレイン電極９を形成できる。
【００３０】
また本実施の形態においては、例えば正孔注入層５を有機半導体層４上の全面に形成する例としてある。このため、図１Ｄに示すように、ソース電極８とドレイン電極９の間には、正孔注入層５が露出した状態となっている。
すなわち、本実施の形態における正孔注入層５は、有機半導体層４に対する保護層としての効果も有するものである。
例えば金属膜をウェットエッチングすることでソース・ドレイン電極を形成すると、エッチングされた箇所ではチャネル層が露出し、その露出した箇所がエッチング液によって損傷を受けることがある。
【００３１】
しかし、チャネル層上全面にキャリア注入層やキャリア輸送層が形成してあると、エッチングの際に露出するのはこのキャリア注入層やキャリア輸送層である。したがってチャネル層が損傷を受けるのを防ぐことができる。
また、もし露出したキャリア注入層の箇所が損傷を受けたとしても、露出した箇所においては、当然のことながらキャリア注入が行われないので、半導体装置の特性に影響を与えることはない。このため、オン・オフ比を向上させ、ばらつきの無い高品質な半導体装置を提供することが可能となる。
【００３２】
このように、キャリア注入層やキャリア輸送層を保護層として用いることは非常に有効である。こうした層の成膜において本発明による方法を用いると、さらに熱による損傷も防ぐことができ、チャネル層へのダメージをさらに低減することができるので、より好ましい。
【００３３】
このように本実施の形態においては、転写基板に予め載置された積層材料をレーザ光のエネルギによって昇華させることで転写し、積層構造を形成する。積層材料、例えば正孔注入層材料の昇華に必要なレーザ光の照射時間はわずか数ｍｓｅｃ程度である。このため、蒸着によって正孔注入層を形成する場合に比べて、有機半導体層に与える熱負荷を極めて低減することが可能となる。
【００３４】
また、この転写は空気雰囲気中において行うことができるため、蒸着法のように真空チャンバーを必要としない。このためチャンバー壁面に付着している異物が落下して有機半導体層や基板を汚染したりする危険もなく、歩留まりや品質をより確実に高めることもできる。
またさらには、前述のようにレーザ光の照射時間は数ｍｓｅｃ程度であるので、蒸着法による場合と比べて成膜時間を大きく短縮することができる。このためスループットも大幅に向上し、生産効率を上昇させることができる。
【００３５】
なお、例えば液晶ディスプレイ等の表示装置における表示素子や画素のスイッチング素子として半導体装置１００を多数形成する場合には、図２に示すように、転写基板１０に正孔注入層材料５ａを、画素に対応させて予めマトリックス状に配置しておいてもよい。
また、この転写基板１０の光熱変換層６上に配置しておく積層材料は、例えば塗布法により光熱変換層６上に成膜した後、フォトリソグラフィによるレジストのパターニング、及びそのレジストをマスクとしたエッチングによって形成できる。したがって本実施の形態においては、通常のフォトリソグラフィの解像度と同程度の精度まで、有機半導体層への転写を行うことが可能である。
【００３６】
また、レーザ光の直接の照射により積層材料を昇華し、転写することが可能である場合には、光熱変換層６を省いて透明基板７上に積層材料を配置してもよい。しかし、光熱変換層６にレーザ光を吸収させることで熱を伝導させ、広い面積に均一に熱を伝えることができるので、光熱変換層６上に積層材料を配置するのが好ましい。
【００３７】
また、本発明の場合、光熱変換層６上への積層材料の成膜には、塗布法を用いることが可能となる。なぜならば、もし残留溶媒が残っていたとしても昇華時に霧散するため、有機半導体層上に直接塗布する場合に比べて汚染を抑制することができるからである。これにより、従来の蒸着法よりも成膜時間を大きく短縮することが可能となるため、積層材料の成膜には塗布法を用いるのが好ましい。
また、塗布法によって光熱変換層６上に成膜したとしても、その硬化には熱源を必要とする。しかし本発明においては、転写基板１０上に予め成膜しておくものである。すなわち、熱源を有する工程を、有機半導体層の無い工程に分割しているため、有機半導体層４が熱ダメージを受けるのを防ぐことができる。
【００３８】
また本実施の形態においては、積層材料として正孔注入層材料を転写基板１０に成膜しておく例を挙げたが、積層材料として、その他の有機半導体材料を転写基板に成膜しておいてもよい。例えば、有機半導体層４の材料を成膜しておくと、絶縁膜３上の有機半導体層４もレーザ光による転写によって形成することができる。このため、有機半導体層４と正孔注入層５とを同じプロセスで連続して形成することが可能となり、より簡易にまた低コストかつ高スループットで半導体装置１００を製造することができる。
また、正孔注入層以外に例えば正孔輸送層材料等のキャリア輸送層材料を転写基板１０上に成膜し、転写して正孔輸送層等のキャリア輸送層を形成してもよく、その他複数の層を転写してもよい。また、キャリア輸送層も有機半導体層４上の全面に成膜し、上述の保護層として用いることができる。
【００３９】
２．第２の実施の形態（半導体装置の製造方法：転写とパターニングを同時に行う例）
第１の実施の形態においては、転写する積層材料を予め転写基板上にパターニングしておくものであった。ここでは、そうした積層材料のパターニングを転写と同時に行う方法について示す。
本実施の形態では、積層材料を転写基板上にパターニングして形成する必要がない。単に一面に成膜された積層材料に対して、レーザ光を照射するだけで自動的にパターニングも行うことができる。このため、転写基板毎にリソグラフィやエッチングを駆使して積層材料をパターニングする工程を省くことができ、さらに簡易にまた低コストかつ高スループットに製造することができる。
【００４０】
図３は、本実施の形態において用いる転写基板２０の使用形態を示す断面図である。この転写基板２０は、例えば波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍのレーザ光を透過する透明基板１７と、透明基板１７の表面に載置された高吸収層１６ａと低吸収層１６ｂによって構成されている。
高吸収層１６ａは、照射されるレーザ光に対して低吸収層１６ｂよりも反射率が小さい材料によって構成される。この材料としては、例えばＭｏやＣｒ等の金属やこれらの金属を含む合金や、それ自体がレーザ光によって昇華しない樹脂等を用いることができる。
【００４１】
また、低吸収層１６ｂは、照射されるレーザ光に対して高吸収層１６ａよりもレーザ光の反射率が高い材料によって構成される。この材料としては、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｄ等の合金や、これらを含む合金（例えばＡｇ、Ｐｄ、Ｃｕの合金であるＡＰＣ等）を用いることができる。
【００４２】
そして積層させる材料である積層材料１５は、図３に示すように例えばこの高吸収層１６ａ及び低吸収層１６ｂ上の全面に形成してよい。すなわち、高吸収層１６ａ及び低吸収層１６ｂは、第１の実施の形態における光熱変換層６に相当する。
【００４３】
次に、本実施の形態による半導体装置の製造方法について、図４を参照して以下に説明する。
まず図４Ａに示すように、基板１１上にゲート電極１２を形成する。そして、このゲート電極１２を覆う形で基板１１上に絶縁材料からなるバッファ層を絶縁膜１３として形成する。
次いで、この絶縁膜１３上に、ここでは例えばｐ型の有機半導体層１４を形成する。これらゲート電極１２、絶縁膜１３、有機半導体層１４の形成方法及び材料は特に限定されるものではなく、第１の実施の形態（図１）に例示したものを用いてよい。
【００４４】
次いで、図３に示した転写基板２０の高吸収層１６ａ及び低吸収層１６ｂ表面に積層材料１５として例えば正孔注入層材料を成膜する。そして、図４Ｂに示すように転写基板２０を有機半導体層１４上に配置する。なお、この際には、転写基板２０の積層材料１５側を有機半導体層１４に向け、高吸収層１６ａが有機半導体層１４上に重なるように位置あわせを行う。
【００４５】
そして転写基板２０の透明基板１７側から、矢印Ａ２の方向に例えば波長８００ｎｍ〜１０００ｎｍのレーザ光を照射する。
すると高吸収層１６ａが配置された領域においては、レーザ光のエネルギが熱エネルギに変換され高温となる。このため高吸収層１６ａ上における積層材料１５は、高吸収層１６ａの熱エネルギを受けて昇華し、図４Ｃに示すように対面する有機半導体層１４上において固化することで転写される。これにより、有機半導体層１４上に正孔注入層１５ａが形成される。
これに対して、低吸収層１６ｂにおいては、レーザ光の多くが反射されるため温度が上がらず、低吸収層１６ｂ上の積層材料１５ｂは昇華しない。
【００４６】
こうして形成された正孔注入層１５ａ上にソース電極１８及びドレイン電極１９を形成することで、図４Ｄに示す半導体装置２００を形成することができる。
また、このソース電極１８及びドレイン電極１９の材料や形成方法には、第１の実施の形態において例示した材料、方法を用いてよい。
【００４７】
以上説明したように本実施の形態においては、転写基板２０の光熱変換層を高吸収層領域と低吸収層領域とに分けて構成することで、高吸収層上の積層材料のみを転写するものである。
したがって、この方法によれば、予め透明基板１７上に所望の転写したいパターンを高吸収層１６ａによって形成し、それ以外の部分を低吸収層１６ｂによって形成しておけば、高吸収層１６ａ及び低吸収層１６ｂ上一面に積層材料を成膜するだけでよい。
【００４８】
すなわちこの転写基板２０にレーザ光を照射することで、高吸収層１６ａ上の積層材料のみが選択的に転写されるため、積層材料を予めパターニングしておくリソグラフィやエッチングといった工程を省くことができる。
またレーザ光の照射時間も第１の実施の形態と同様に数ｍｓｅｃ程度であるため、有機半導体層１４に熱負荷を与えることなく、かつより簡易に正孔注入層を形成することが可能となり、コスト低減やスループットの向上を実現することができる。
【００４９】
なお高吸収層１６ａと低吸収層１６ｂの反射率の差は、レーザ光を同じ光量で照射した場合、高吸収層１６ａにおいては積層材料の昇華が生じ、他方の吸収領域では昇華が生じないという選択の取れる差であればよい。
したがって、例えば正孔注入層や正孔輸送層を転写する場合には、２０〜６０％程度の反射率差を有しているのが好ましい。
【００５０】
また、この高吸収層１６ａ及び低吸収層１６ｂによるパターンは、それぞれの材料を塗布法や蒸着、スパッタ等にて成膜した後、リソグラフィ及びエッチングの工程によって
形成することができる。
したがって本実施の形態においても、転写パターンの精度はリソグラフィにおけるラインアンドスペースの解像度程度までは可能である。
また第１の実施の形態と同様、正孔注入層以外に例えば有機層半導体材料や正孔輸送層材料を転写することで有機半導体層１４や正孔輸送層を形成してもよく、その他複数の層を転写してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態においても、例えばキャリア輸送層やキャリア注入層をチャネル層上の全面に成膜する例としてある。既述のように、キャリア注入層やキャリア輸送層等をチャネル層上全面に成膜すると、このキャリア輸送層やキャリア注入層をチャネル層に対する保護層としても用いることができる。
このため、ソース電極１８、ドレイン電極１９を形成する際に、エッチング溶液によって有機半導体層１４が損傷を受けるのを防ぐことができる。したがって、オン・オフ比を向上させ、ばらつきの無い高品質な半導体装置を提供することが可能である。
【００５２】
３．第３の実施の形態（表示装置の製造方法）
次に、本発明を適用して表示装置を製造する方法について図５、６を参照しながら以下に説明する。
図５は、本実施の形態において例示する表示装置４００の概略構成を示す回路図である。表示装置４００の映像表示部分はマトリックス回路３００によって構成される。マトリックス回路３００は例えば複数の走査線３５と、走査線３５と交差する方向に配設される複数の信号線３７とを備える。また、その交差毎に配置されるとともに、ドレイン電極が信号線３７に接続され、ゲート電極が走査線３５に接続される半導体装置３３と、半導体装置３３のソース電極に配置される静電容量３４とによって構成することができる。
【００５３】
複数の走査線３５は走査線駆動回路３８に接続されており、走査線駆動回路３８から半導体装置３３のゲート電極に例えばパルス電圧を供給する。これにより半導体装置３３のオン・オフを切り替える。
また、複数の信号線３７は信号線駆動回路３９に接続され、例えば任意のアナログ信号が供給される。そして走査線駆動回路３８から供給されるパルス電圧によって半導体装置３３がオンとされると、供給された信号（電荷）が静電容量３４に保持される。
この半導体装置３３には、第１の実施の形態（図１）または第２の実施の形態（図４）において示した方法により作製する半導体装置１００、２００を用いることができる。
【００５４】
また、このマトリックス回路３００には表示素子３０が接続され、走査線３５と信号線３７の交差毎に１つの画素エリアを割り当てる画素アレイとして構成される。
この表示素子３０は、例えば半導体装置３１と有機電界発光素子３２によって構成することができる。半導体装置３１のゲート電極は半導体装置３３のソース電極に接続され、半導体装置３１のソース電極は静電容量３４を介して半導体装置３３のソース電極に接続される。また、半導体装置３１のソース電極は、電源供給線３６によって定電圧源に接続される。
【００５５】
この場合には、走査線駆動回路３８からのパルス電圧によって半導体装置３３がオンとされると、信号線駆動回路３９から供給される輝度情報に応じた映像信号が半導体装置３３を流れ、静電容量３４に保持される。
そして保持された信号量に応じた電流が半導体装置３１から有機電界発光素子３２に供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子３２が発光する。
【００５６】
本実施の形態においては、この表示素子３０は例えば以下のように製造することができる。
まず図６Ａに示すように、基板４１上に半導体装置３１を形成する。この半導体装置３１の作製には、第１の実施の形態（図１）または第２の実施の形態（図４）において示した製造方法を用いることができる。
したがって、正孔注入層４５の構成材料は、第１の実施の形態における転写基板１０や第２の実施の形態における転写基板２０上に始め成膜されており、これにレーザ光を照射することで有機半導体層４４上に転写される。
【００５７】
なお、この図においては、基板４１において例えばゲート電極４２の隣に形成される補助容量電極４６と、絶縁材料からなるバッファ層４３上において補助容量電極４６の上方に形成される補助容量電極４７も図示してある。
この補助容量電極４６、４７は、バッファ層４３を誘電体とする補助容量５０を形成している。補助容量電極４７はドレイン電極４９に接続されており、半導体装置３１を流れた電荷を保持するものである。
【００５８】
なお、このゲート電極４２と補助容量電極４６には同じ材料を用いて同時に形成してもよい。またソース電極４８とドレイン電極４９と補助容量電極４７も同時に形成することができる。またこれらの材料には、例えば第１の実施の形態において示したゲート電極２の材料と同じものを用いてよい。
【００５９】
そして次に、ソース電極４８、ドレイン電極４９、補助容量電極４７等の上に絶縁膜を形成する。この絶縁膜としては、例えば溶質として（Ｃ６Ｆ１０Ｏ）ｎを、Ｃ８を主成分とする完全フッ素化物の混合物である溶媒に溶かしたものを塗布し、１００℃にて１０分間焼成することによって形成できる。
【００６０】
次いでこの絶縁膜上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってソース電極４８、ドレイン電極４９、有機半導体層４４の上方を覆うレジストパターンを形成する。そしてこのレジストをマスクとして絶縁膜をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によりエッチングする。これにより例えば図６Ｂに示すような保護膜５１を形成する。
【００６１】
そして図６Ｃに示すように、保護膜５１や補助容量電極４７上にレジストを塗布して層間絶縁膜５２を形成する。また、この層間絶縁膜５２には、フォトリソグラフィによって補助容量電極４７に貫通する貫通孔５３を設ける。なお、この層間絶縁膜５２は表示素子３０の構成部材として残すので、レジストには永久レジストを用いるのが好ましい。
【００６２】
次に、この層間絶縁膜５２上に例えば蒸着法や印刷法等によって導電性材料を成膜し、ピクセル電極５４を形成する。このピクセル電極２２は、貫通孔５３によって補助容量電極４７やドレイン電極４９に接続されることになる。またこの材料には、第１の実施の形態において示したゲート電極２の材料から選択することができる。
【００６３】
その後図６Ｅに示すように、絶縁部材５５をピクセル電極５４の外縁に形成する。この絶縁部材５５は感光性樹脂によって構成することができ、例えばフォトリソグラフィによってパターンを形成する。
そして絶縁部材５５によって囲まれたピクセル電極５４上の領域に有機電界発光層５６を塗布形成し、次いで図６Ｆに示すように、有機電界発光層５６上に共通電極５７を形成することで表示素子３０を製造することができる。
すなわち、絶縁部材５５によって仕切られた有機電界発光層５６が一つの画素に相当し、この図ではピクセル電極２２と有機電界発光層５６、共通電極５７によって有機電界発光素子３２が構成される。またこの共通電極５７は、少なくとも有機電界発光層５６に接する側がピクセル電極５４に対して陰極として機能する材料によって構成するのが好ましい。
【００６４】
以上のような表示素子３０を同一基板上でマトリクス状に複数形成することで、表示装置４００を製造することができる。
また、この表示装置４００を構成する半導体装置における正孔注入層は、その材料が成膜された転写基板にレーザ光を照射することで有機半導体層上に転写される。このため有機半導体層への熱負荷によるダメージを低減することができ、また転写に必要とする時間も数ｍｓｅｃと短いのでスループットを向上させることができる。
【００６５】
なお、第２の実施の形態（図４）において示した転写方法を用いる場合、転写基板には正孔注入層の領域パターンを高吸収層によって形成し、画素に対応させて、これをマトリクス状に配置しておくのがよい。
すなわち、この転写基板上に正孔注入層材料を例えば塗布法により成膜した後、レーザ光を全面に照射するだけで、多数の画素分の正孔注入層を一括して形成することができる。
【００６６】
以上、本発明による半導体装置及び表示装置の製造方法、転写基板の実施の形態について説明した。本発明は上記実施の形態にとらわれることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、なお考えられる種々の形態を含むものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６７】
１，１１，４１・・・基板、２，１２，４２・・・ゲート電極、３，１３，４３・・・絶縁膜、４，１４，４４・・・有機半導体層、５，１５ａ，４５・・・正孔注入層、５ａ・・・正孔注入層材料、６・・・光熱変換層、７，１７・・・透明基板、８，１８，４８・・・ソース電極、９，１９，４９・・・ドレイン電極、１０，２０・・・転写基板、１５，１５ｂ・・・積層材料、１６ａ・・・高吸収層、１６ｂ・・・低吸収層、３０・・・表示素子、３１、３３・・・半導体装置、３２・・・有機電界発光素子、３４・・・静電容量、３５・・・走査線、３６・・・電源供給線、３７・・・信号線、３８・・・走査線駆動回路、３９・・・信号線駆動回路、４６，４７・・・補助容量電極、５０・・・補助容量、５１・・・保護膜、５２・・・層間絶縁膜、５３・・・貫通孔、５４・・・ピクセル電極、５５・・・絶縁部材、５６・・・有機電界発光層、５７・・・共通電極、１００，２００・・・半導体装置、３００・・・マトリックス回路、４００・・・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５】
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【図６】
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