(57)【要約】【課題】高精度な転写が可能なドナーシート、ドナーシートの製造方法、小型の有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートであって、基材シート上に光熱変換層と有機半導体材料を含む転写層とがこの順で積層されてなるドナーシートにおいて、光熱変換層は、所定の形状と同一の形状に予めパターニングされていることを特徴とするドナーシート。【選択図】図１
2008071933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートであって、
基材シート上に光熱変換層と有機半導体材料を含む転写層とがこの順で積層されてなる前記ドナーシートにおいて、
前記光熱変換層は、前記所定の形状と同一の形状に予めパターニングされていることを特徴とするドナーシート。
【請求項２】
基材シート上に光熱変換層を形成する工程と、
前記光熱変換層を、被転写基板に転写する転写層の形状と同一の形状にパターニングする工程と、
パターニングされた前記光熱変換層上に有機半導体を含む転写層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のドナーシートの製造方法。
【請求項３】
基板の上に、ソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁膜を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
請求項１に記載のドナーシート及び、基板の最上層としてソース電極とドレイン電極が設けられている被転写部材を準備する工程と、
ドナーシートの前記有機半導体材料を含む層と被転写部材の前記ソース電極と前記ドレイン電極とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートの前記基材シート側から前記光熱変換層に光を照射する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
基板の上に、ソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁膜を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
請求項１に記載のドナーシート及び、基板の上にゲート電極と最上層としてゲート絶縁膜が設けられている被転写部材を準備する工程と、
ドナーシートの前記有機半導体材料を含む層と被転写部材の前記ゲート絶縁層に接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートの前記基材シート側から前記光熱変換層に光を照射する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記ドナーシートが請求項２に記載のドナーシートの製造方法で製造されたことを特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記有機半導体層の形状は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間の空間であるチャネル部の形状より大きいことを特徴とする請求項５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドナーシート、ドナーシートの製造方法、有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型テレビ等に使われている液晶表示装置の表示方式には、単純マトリクス方式と、アクティブマトリクス方式があるが、高画質が求められる用途にはアクティブマトリクス方式が主に用いられている。
【０００３】
アクティブマトリクス方式では、画素の一つ一つに薄膜トランジスタが接続されている。従来、これらの薄膜トランジスタの半導体層は、ａ−Ｓｉで形成されることが多いが、ａ−Ｓｉの製造工程は複雑であり工程管理も難しい。また、真空、高温プロセスを経て製造されるため、基板には耐熱性を有するガラス基板を使う必要がある。
【０００４】
しかしながら、耐熱性を有するガラス基板は、重く、割れやすいため、比較的製造が困難で、製造装置が大型化し、歩留まりも悪い、という問題がある。さらに、液晶表示装置としても軽量で、落としても割れないものが望まれるため、ガラス基板を用いることは好ましくない。
【０００５】
これらの問題を解決するために、フィルム基板などの上に薄膜トランジスタの半導体層を有機半導体材料で形成する有機薄膜トランジスタが注目されている。半導体層は、インクジェット法やスピンコート法などの塗布法を用いて作製することが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、塗布法を用いることのできる可溶性の有機半導体材料は特性が良くないため、薄膜トランジスタとして十分な性能が得られないという問題がある。
【０００６】
そのため、あらかじめ特性の良い有機半導体層を全面に形成したドナーシートを用い、必要部分を選択的に加熱する熱パターニングにより、目的の基板に転写する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【非特許文献１】ＳＩＤ‘０２  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐ５７
【特許文献１】特表２００５−５１２２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、ディスプレイの高精細化の要求が高まり、開口率を高めるため薄膜トランジスタ素子をより小さく作製することが求められている。例えば高精細ディスプレイでは１画素の大きさは１７０μｍ×１７０μｍ以下が求められており、開口率は表示の見栄えや、光の利用効率などを考慮して５０％以上が望まれている。一方、各画素は配線及び蓄積容量で２５％程度の面積を占有してしまうため、薄膜トランジスタ素子の面積は画素面積の２５％以下で作製することが求められている。すなわち、薄膜トランジスタ素子の大きさは８５μｍ×８５μｍ以下にする必要がある。このような小型の薄膜トランジスタ素子を作製するためには、３００ｄｐｉ以上のパターン精度が必要である。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、ドナーシート全面に均一に作られた光熱変換層に、レーザー光を選択的に照射して熱に変換し、熱せられた部分の有機半導体層を転写しているので、光を照射した部分以外にも光熱変換層内で熱拡散が発生し、十分なパターン精度が得られないという課題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高精度な転写が可能なドナーシート、ドナーシートの製造方法、小型の有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１．
被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートであって、
基材シート上に光熱変換層と有機半導体材料を含む転写層とがこの順で積層されてなる前記ドナーシートにおいて、
前記光熱変換層は、前記所定の形状と同一の形状に予めパターニングされていることを特徴とするドナーシート。
【００１１】
２．
基材シート上に光熱変換層を形成する工程と、
前記光熱変換層を、被転写基板に転写する転写層の形状と同一の形状にパターニングする工程と、
パターニングされた前記光熱変換層上に有機半導体を含む転写層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする１に記載のドナーシートの製造方法。
【００１２】
３．
基板の上に、ソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁膜を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
１に記載のドナーシート及び、基板の最上層としてソース電極とドレイン電極が設けられている被転写部材を準備する工程と、
ドナーシートの前記有機半導体材料を含む層と被転写部材の前記ソース電極と前記ドレイン電極とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートの前記基材シート側から前記光熱変換層に光を照射する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１３】
４．
基板の上に、ソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁膜を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
１に記載のドナーシート及び、基板の上にゲート電極と最上層としてゲート絶縁膜が設けられている被転写部材を準備する工程と、
ドナーシートの前記有機半導体材料を含む層と被転写部材の前記ゲート絶縁層に接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートの前記基材シート側から前記光熱変換層に光を照射する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１４】
５．
前記ドナーシートが２に記載のドナーシートの製造方法で製造されたことを特徴とする３または４に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１５】
６．
前記有機半導体層の形状は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間の空間であるチャネル部の形状より大きいことを特徴とする５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ドナーシートには、転写する有機半導体材料の形状にパターニングされた光熱変換層の上に有機半導体材料を含む転写層が形成されているので、パターニングされた光熱変換層上の転写層のみが転写される。よって、高精度な転写が可能なドナーシート、ドナーシートの製造方法、小型の有機薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明に係わるドナーシートの製造方法を説明する説明図である。図１を用いて、基材シート２０上に光熱変換層２１を形成し、パターニングした後、有機半導体を含む転写層２２ａを形成する製造方法について順を追って説明する。
【００１９】
図１（１−ｂ）〜図１（５−ｂ）は、基材シート２０を上面から見た平面図であり、図１（１−ａ）〜図１（５−ａ）は基材シート２０を図１（１−ｂ）〜図１（５−ｂ）の断面Ｘ−Ｘ’で切断した断面図である。
【００２０】
本発明に係るドナーシートの製造方法の一例として、次の工程Ｄ１〜Ｄ５を説明する。
Ｄ１・・・・・基材シート２０上に、光熱変換層２１を形成する工程。
Ｄ２・・・・・光熱変換層２１が形成された基材シート２０上に、レジスト層２３を形成する工程。
Ｄ３・・・・・露光、現像工程。
Ｄ４・・・・・光熱変換層２１上のレジスト層２３を除去する工程。
Ｄ５・・・・・有機半導体を含む転写層２２ａを形成する工程。
【００２１】
以下、各工程について順に説明する。
【００２２】
Ｄ１・・・・・基材シート２０上に、光熱変換層２１を形成する工程。
【００２３】
工程Ｄ１では、図１（１−ａ）、図１（１−ｂ）のように光熱変換層２１を基板１上の全面に形成する。
【００２４】
基材シート２０はドナーシート３０全体を支持する働きをするものであり、光熱変換のために照射する光の波長に対して透過率の高い材料が好ましい。例えば透明性高分子材料である、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）等を用いることができる。また、基材シート２０の表面に光熱変換層２１との密着性を上げるために薄膜を形成してもよい。
【００２５】
光熱変換層２１には、照射する光の波長を吸収し、熱に変換する光吸収材料を用いる。光吸収材料には、カーボンブラック、フタロシアニン類、ニッケルジオチレン類や、アルミニウム、クロム、金等の金属の酸化物や硫化物を利用できる。これらの光吸収材料を粒子サイズ１０μｍ以下の微粒子にしてバインダに分散する。
【００２６】
バインダーとしてはフェノール樹脂類、ポリビニールブチラール樹脂類、ポリビニルアセテート類、ポリビニルアセタロール類、ポリ塩化ビニリデン類、ポリアクリレート類、セルロース系エーテル類、ニトリセルロース類、ポリカーボネート類のような皮膜形成性ポリマーを使うことができる。
【００２７】
光熱変換層２１は各種パターニング法を用いて、パターニングすることができる。パターニング法には、前面に均一に光熱変換層を製膜してからパターニングするフォトリソグラフィ法の他、直接パターンを形成する方法として各種印刷法やインクジェット法を用いることができる。以下本実施形態ではフォトリソグラフィ法を用いてパターニングする例について説明するが、本発明はフォトリソグラフィ法に限定されるものではなく各種印刷法やインクジェット法を用いても良い。
【００２８】
光熱変換層は、光を十分に吸収できるよう厚みは１μｍ〜１０μｍ程度が望ましい。
【００２９】
Ｄ２・・・・・光熱変換層２１が形成された基材シート２０上に、レジスト層２３を形成する工程。
【００３０】
光熱変換層２１が形成された基材シート２０上に感光性レジストを塗布する。工程Ｄ２では、図１（２−ａ）、図１（２−ｂ）のようにレジスト層２３が、光熱変換層２１上に形成される。
【００３１】
Ｄ３・・・・・露光、現像工程。
【００３２】
所望の形状にパターニングしたフォトマスクを介してレジスト層２３に露光する。その後、現像して、不要部分のレジスト層２３と光熱変換層２１を除去する。工程Ｄ３では、図１（３−ａ）、図１（３−ｂ）のように所望の形状の光熱変換層２１が形成される。なお、本実施形態では感光性レジストを、露光した部分のパターンが現像後に残るネガ型タイプとして説明するが特に限定されるものではなく露光しなかった部分のパターンが現像後に残るポジ型タイプでも良い。
【００３３】
Ｄ４・・・・・光熱変換層２１上のレジスト層２３を除去する工程。
【００３４】
図１（４−ａ）、図１（４−ｂ）に示すように、光熱変換層２１上のレジスト層２３を除去する。
【００３５】
ここで、基材シート２０上に複数の光熱変換層２１を形成する例について説明する。図４は基材シート２０上に複数の光熱変換層２１を形成する例を説明するための平面図である。図４では９個の同一形状の光熱変換層２１が、ドナーシート３０上に形成された状態を示している。各光熱変換層２１は同じ大きさで等間隔に配置されている。図４のｘは光熱変換層２１の幅、ｙは光熱変換層２１の長さ、Ｐ１は各光熱変換層２１の横方向の間隔、Ｑ１は各光熱変換層２１の縦方向の間隔である。２５はフォトマスクの四隅に設けられた位置あわせのためのマーカーパターンである。
【００３６】
Ｄ５・・・・・有機半導体を含む転写層２２ａを形成する工程。
【００３７】
図１（５−ａ）、図１（５−ｂ）に示すように、基材シート２０上に有機薄膜２２を成膜する。有機薄膜２２に用いる有機半導体材料の代表例としては、例えばＰ型の材料ではペンタセン、Ｐ３ＨＴ等、ｎ型の材料ではＣ６０等がある。成膜方法は真空蒸着法や各種印刷法を用いることができる。
【００３８】
真空蒸着法により成膜された有機薄膜２２の厚みは１０ｎｍ〜５００ｎｍ程度である。一方、光熱変換層２１の厚みは１μｍ〜１０μｍ程度なので光熱変換層２１上に成膜された部分２２ａと、基材シート２０上に成膜された部分２２ｂには段差があり分離されている。光熱変換層２１上に成膜された部分２２ａは転写層である。
【００３９】
以上の説明がドナーシート３０を作製する工程である。
【００４０】
次に、本発明に係わるドナーシート３０を用いて有機半導体層１０を成膜する有機薄膜トランジスタ（以下有機ＴＦＴと記す。）の製造方法を説明する。図２は本発明に係わる有機ＴＦＴの製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。
【００４１】
図２を用いて、基板１上にゲート電極２を設け、更にゲート絶縁層７、ソース電極８とドレイン電極９を設けた後、有機半導体層１０を形成したボトムゲート、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴ素子を形成する場合の製造方法について順を追って説明する。
【００４２】
図２（１−ｂ）、図２（２−ｂ）、図２（３−ｂ）、図２（６−ｂ）は、基板１を上面から見た平面図である。図２（１−ａ）、図２（２−ａ）は、それぞれ基板１を図２（１−ｂ）、図２（２−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で切断した断面図である。図２（３−ａ）〜図２（５−ａ）は、図２（３−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で基板１を切断した断面図と、対応する位置で切断したドナーシート３０の断面図である。また、図２（６−ａ）は、図２（６−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で基板１を切断した断面図である。
【００４３】
本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ７を説明する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
Ｓ４・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
Ｓ５・・・・・ドナーシート３０に光を照射する工程。
Ｓ６・・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【００４４】
以下、各工程について順に説明する。
【００４５】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００４６】
図２（１−ａ）、図２（１−ｂ）に示すように、基板１上にゲート電極２を形成する。本発明において、基板１は特に材料を限定されない。例えばフレキシブルな樹脂製シートやガラスなどを用いることができる。ゲート電極２には各種金属薄膜を利用できる。例えばＡｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ等の低抵抗金属材料やこれら金属の積層構造、また、金属薄膜の耐熱性向上、支持基板への密着性向上、欠陥防止のために他の材料のドーピングしたものを用いることができる。また、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯなどの透明電極を用いることもできる。製造方法は、目的の形状にパターニングすることのできるマスク蒸着法、フォトリソグラフィー法、各種印刷法が利用できる。
【００４７】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【００４８】
図２（２−ａ）、図２（２−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７を形成する。
【００４９】
ゲート絶縁層７は、例えば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスで形成する。ゲート絶縁層７としては、特に材料を限定されず種々の絶縁膜を用いることができる。無機材料では酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物が利用できる。有機材料ではポリイミド、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等が利用できる。
【００５０】
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００５１】
図２（３−ａ）、図２（３−ｂ）に示すように、ソース電極８、ドレイン電極９を形成する。
【００５２】
ソース電極８、ドレイン電極９には有機半導体層１０とのコンタクトがよい材料を用いる。例えばペンタセンに対してはＡｕ、ＩＴＯ等を利用することが好ましい。これらの材料を真空蒸着やスパッタリング等の方法で製膜した後、フォトリソグラフィー法で目的の形状にパターニングする。あるいは、各種印刷法により直接ソース電極８、ドレイン電極９のパターンを形成してもよい。
【００５３】
図５は基板１上に複数の有機ＴＦＴ素子を作製するためマトリクス状に形成されたソース電極８、ドレイン電極９を説明する平面図である。
【００５４】
図５では縦３×横３の計９個の有機ＴＦＴ素子を構成するソース電極８、ドレイン電極９が、基板１上に形成された例を示している。図５のソース電極８とドレイン電極９の間の斜線で示す４０の部分はチャネル部である。チャネル部４０の大きさは幅ａ、長さｂであり、各有機ＴＦＴ素子は全て同じ大きさである。ソース電極８、ドレイン電極９は横方向の間隔Ｐ２、縦方向の間隔Ｑ２で配列されている。ドナーシート３０の光熱変換層２１の横方向の間隔Ｐ１、縦方向の間隔Ｑ１とソース電極８、ドレイン電極９の横方向の間隔Ｐ２、縦方向の間隔Ｑ２はＰ１＝Ｐ２、Ｑ１＝Ｑ２である。図５の２６は位置あわせのためのマーカーパターンである。
【００５５】
このように、複数の有機ＴＦＴ素子を構成するソース電極８、ドレイン電極９を形成する。
【００５６】
ところで、性能の良い有機ＴＦＴを作製するためには、ソース電極８またはドレイン電極９と有機半導体層１０との間の接触抵抗をできるだけ小さくなるようにすることが望ましい。例えば、次の工程で有機半導体層１０を形成する前に、チオール化合物の自己組織化単分子膜をソース電極８とドレイン電極９の表面に形成する工程を行うと、より移動度が高くバラツキの少ない有機ＴＦＴが得られる（例えば、米国特許６，３３５、５３９号公報、米国特許６，５６９、７０７号公報参照）。
【００５７】
次に、有機半導体層１０を形成する工程について説明する。有機半導体層１０を形成する工程は、ドナーシート３０を、基板１の上に重ね合わせる工程Ｓ４と、ドナーシート３０に光を照射する工程Ｓ５と、ドナーシート３０を基板１から剥離する工程Ｓ６の順に行う。
【００５８】
Ｓ４・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
【００５９】
図２（３−ａ）に示すように、ドナーシート３０を、ドナーシート３０上の転写層２２ａが、基板１上に形成されたソース電極８、ドレイン電極９と電気的に接合できる位置になるよう位置決めをして、図２（４−ａ）のようにドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる。
【００６０】
例えば、図４、図５に示す例では、基板１のマーカーパターン２６とドナーシート３０のマーカーパターン２５の位置をあわせて重ね合わせると、チャネル部４０の真上に転写層２２ａが位置するようにパターニングされている。
【００６１】
Ｓ５・・・・・ドナーシート３０に光を照射する工程。
【００６２】
図２（４−ａ）に示すように、基材シート２０の光熱変換層２１が形成されていない面側から光を照射する。光源には、各種レーザーを使うことができる。レーザーを使う場合は光熱変換層２１にのみ選択的に光を照射できるため、エネルギー効率に優れる。また、キセノンフラッシュランプ等を用いて全面に光を照射する方法も利用できる。この場合はエネルギー効率は悪くなるが、短時間で本工程を終えることができるので、生産効率を上げることができる。なお、レーザーを使う場合も、光熱変換層２１が転写層２２ａと同じ形状にパターニングされているので、光を照射する際に特にパターニングする必要はない。本発明においては、光熱変換層２１を含む範囲に光を照射すれば、予めパターニングされた転写層２２ａのみを転写することができる。
【００６３】
このようにドナーシート３０に光を照射することにより、光熱変換層２１が発熱し、転写層２２ａが基板１上のゲート絶縁層７、ソース電極８、ドレイン電極９の上に転写されて有機半導体層１０となる。
【００６４】
なお、本発明は熱転写の原理に依存するものではない。例えば、熱転写の原理には熱溶融固着転写、融除転写、熱昇華転写等があるが、何れの原理に基づく転写であっても良い。
【００６５】
例えば、熱溶融固着転写においては、転写層２２ａと光熱変換層２１との境界部で局所加熱が行われることにより、転写層２２ａと光熱変換層２１の間の固着性を低下させ、一方では転写層２２ａと基板１上の各部との間の固着性を高めている。その結果、ドナーシート３０が除去された後も転写層２２ａが基板１上に保持される。
【００６６】
融除転写においては、光熱変換層２１で発生した熱により転写層２２ａの一部分を融除し、融除された物質が基板１上に保持される。
【００６７】
熱昇華転写においては、転写層２２ａ中に分散された物質を光熱変換層２１で発生させた熱により昇華させる。昇華した物質の一部分は、基板１上に凝縮させることができる。
【００６８】
Ｓ６・・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【００６９】
図２（５−ａ）に示すように、ドナーシート３０の一端を持ち上げて基板１から剥離する。基板１側に転写された転写層２２ａは、有機半導体層１０として機能する。このようにして、図２（６−ａ）、図２（６−ｂ）に示すように有機半導体層１０が形成できる。
【００７０】
ところで、有機ＴＦＴ素子としての性能を上げるためには、有機半導体層１０の結晶ができるだけ大きいことが望ましい。転写法では、転写時に有機半導体材料を昇華させ、再結晶する場合以外は、転写層２２ａがそのまま有機半導体層１０になるので、転写層２２ａの結晶をできるだけ大きく作る必要がある。
【００７１】
しかしながら、ドナーシート３０の製造工程において、光熱変換層２１と基材シート２０の境界部には段差があるため、転写層２２ａの周辺部は、大きな結晶が得られない。そのため、転写層２２ａを転写して得られた有機半導体層１０の周辺部は半導体層として十分な性能が得られない。そのため有機半導体層１０の形状はソース電極８とドレイン電極９の間の空間であるチャネル部４０の形状より大きくすることが望ましい。すなわち、ドナーシート３０の転写層２２ａを形成する光熱変換層２１の幅ｘ＞チャネル部の幅ａ、光熱変換層２１の長さｙ＞チャネル部の長さｂにすることが望ましい。
【００７２】
工程Ｓ６の後、基板１の全面に半導体保護層を成膜する。半導体保護層の成膜方法は、大気圧プラズマ法、ＣＶＤ法などの蒸着法、スピンコート法などの塗布法を用いることができる。半導体保護層の材料は蒸着法を用いる場合は例えばＳｉＯ2を、またスピンコート法では例えば感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ−４０３を用いることができる。なお、半導体保護層の成膜方法および材料はこれらに限定されるものではない。
【００７３】
この後、半導体保護層にドレイン電極９を接続するためのコンタクトホールを形成し、塗布型ＩＴＯでコンタクトホールと接続する画素電極を形成して有機ＴＦＴを完成させる。
【００７４】
なお、本発明はトップゲート型の有機ＴＦＴにも適用できる。
【００７５】
トップゲート型の有機ＴＦＴの製造方法では、下記のようにゲート絶縁層７を形成する工程とゲート電極を形成する工程が後になるだけであり、有機半導体層１０を形成する工程は下記のように今まで説明した工程の順と変わらない。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
Ｓ４・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
Ｓ５・・・・・ドナーシート３０に光を照射する工程。
Ｓ６・・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００７６】
このように、基板１の上にソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程の後、工程Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６を行って有機半導体層１０を形成する。
【００７７】
次に、本発明に係わるドナーシート３０を用いて有機半導体層１０を成膜する有機ＴＦＴの製造方法の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、基板１上にゲート電極２を設け、更にゲート絶縁層７、有機半導体層１０を形成した後、ソース電極８とドレイン電極９を設けたボトムゲート、トップコンタクト型の有機ＴＦＴを形成する場合の製造方法である。第１の実施形態との大きな違いは、有機半導体層１０を形成する工程の後でソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程を行う工程の順序だけなので、同一の工程については同番号を付し説明を省略する。
【００７８】
図３は本発明に係わる有機ＴＦＴの製造方法の第２の実施形態を説明する説明図である。図３を用いて、第２の実施形態について順を追って説明する。
【００７９】
図３（１−ｂ）、図３（２−ｂ）、図３（４−ｂ）、図３（５−ｂ）は、基板１を上面から見た平面図である。図３（１−ａ）は基板１を図３（１−ｂ）の断面Ｂ−Ｂ’で切断した断面図である。図３（２−ａ）、図３（３−ａ）は、図３（２−ｂ）の断面Ｂ−Ｂ’で基板１を切断した断面図と、対応する位置で切断したドナーシート３０の断面図である。また、図３（４−ａ）は、図３（４−ｂ）の断面Ｂ−Ｂ’で基板１を切断した断面図と、対応する位置で切断したドナーシート３０の断面図である。さらに、図３（５−ａ）は基板１を図３（５−ｂ）の断面Ｂ−Ｂ’で切断した断面図である。
【００８０】
以下第２の実施形態として、次の工程を説明する。
【００８１】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００８２】
図３（１−ａ）、図３（１−ｂ）のように基板１上にゲート電極２を形成する。
【００８３】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【００８４】
図３（２−ａ）、図３（２−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７を形成する。
【００８５】
Ｓ４・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
【００８６】
図３（２−ａ）に示すように、ドナーシート３０を、ドナーシート３０上の転写層２２ａが、ゲート電極２上の所定の位置になるよう位置決めをして、図３（３−ａ）のようにドナーシート３０をゲート絶縁層７の上に重ね合わせる。
【００８７】
Ｓ５・・・・・ドナーシート３０に光を照射する工程。
【００８８】
図３（３−ａ）に示すように、基材シート２０の光熱変換層２１が形成されていない面側から光を照射する。このようにドナーシート３０に光を照射することにより、光熱変換層２１が発熱し、転写層２２ａが基板１上のゲート絶縁層７の上に転写される。
【００８９】
Ｓ６・・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【００９０】
図３（４−ａ）に示すように、ドナーシート３０の一端を持ち上げて基板１から剥離する。基板１側に転写された転写層２２ａは、有機半導体層１０として機能する。このようにして、図３（４−ａ）、図２（４−ｂ）に示すように有機半導体層１０が形成できる。
【００９１】
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００９２】
図３（５−ａ）、図３（５−ｂ）に示すように、ソース電極８、ドレイン電極９を形成する。
【００９３】
ソース電極８、ドレイン電極９には有機半導体層１０とのコンタクトがよい材料を用いる。例えばペンタセンに対してはＡｕ、ＩＴＯ等を利用することが好ましい。これらの材料を用いて、半導体にダメージを与えないように、マスクを用いた真空蒸着法により成膜する。あるいは、各種印刷法により直接ソース電極８、ドレイン電極９のパターンを形成してもよい。
【００９４】
この後、半導体保護層にドレイン電極９を接続するためのコンタクトホールを形成し、塗布型ＩＴＯでコンタクトホールと接続する画素電極を形成して有機ＴＦＴを完成させる。
【実施例】
【００９５】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９６】
［実施例１］
本実施例では第１の実施形態の工程に基づいて、基板上に縦８００×横８００の有機半導体素子を作製した。以下、第１の実施形態で説明した工程番号の順に説明する。
【００９７】
〔ドナーシートの作製〕
Ｄ１・・・・・基材シート２０上に、光熱変換層２１を形成する工程。
【００９８】
１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る基材シート２０の上に、真空蒸着法を用いてＣｒを材料とした厚み１００ｎｍの光熱変換層２１を形成した。
【００９９】
Ｄ２・・・・・光熱変換層２１が形成された基材シート２０上に、レジスト層２３を形成する工程。
【０１００】
スピンコート法を用いて、光熱変換層２１の上にレジスト（東京応化工業（株）製フォトレジスト：ＯＦＰＲ８００）を１μｍ塗布した。
【０１０１】
Ｄ３・・・・・露光、現像工程。
【０１０２】
フォトマスクを介してレジスト層２３に、波長４０５ｎｍの紫外光を５０ｍＪ露光した。本実施例ではフォトマスクに１７０μｍ間隔で縦８００×横８００のマトリクス状に４０μｍ×８０μｍのパターンが設けた。また、フォトマスクの四隅には位置あわせのためのマーカーパターンを設けた。露光後、ＴＭＡＨ（Ｔｅｒａｍｅｔｈｙ  ｒａｍｅｔｈｙ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）を２．３８％の割合で水に溶かした溶液を用いて現像し、図１（４−ｂ）のようにレジスト層２３と光熱変換層２１をパターニングする。
【０１０３】
Ｄ４・・・・・光熱変換層２１上のレジスト層２３を除去する工程。
【０１０４】
東京応化工業（株）製の剥離液１０４を用いて、レジスト層２３を除去する。
【０１０５】
幅ｘは４０μｍ、長さｙは８０μｍの光熱変換層２１が、Ｑ１＝Ｐ１＝１７０μｍの間隔で形成された。各光熱変換層２１の断面は図１（４−ａ）のようになっている。
【０１０６】
Ｄ５・・・・・有機半導体を含む転写層２２ａを形成する工程。
【０１０７】
真空蒸着法を用いてペンタセンを基材シート２０の全面に５０ｎｍの厚みで真空蒸着する。図１（５−ａ）、（５−ｂ）のように転写層２２ａが光熱変換層２１上に成膜される。
【０１０８】
このようにして、それぞれ４０μｍ×８０μｍの形状にパターニングされた光熱変換層２１上に、有機半導体材料を含む転写層２２ａを成膜したドナーシート３０を作製した。
【０１０９】
〔有機ＴＦＴの作製〕
本実施例では、基板１は、導電性薄膜としてＡｌ膜を表面に１３０ｎｍ形成した１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさの住友ベークライト製ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）基板を用い、基板１上に８００×８００のボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタを作製して性能を確認した。
【０１１０】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【０１１１】
基板１の導電性薄膜上にレジストを約１μｍの厚みで形成し、フォトマスクを介して露光、現像を行った後、Ａｌ膜のエッチングを行った。次にレジスト層を除去してゲート電極２を形成した。本実施例では、縦横１７０μｍ間隔で８００×８００のマトリクス状にゲート電極２のパターンが設けられているフォトマスクを用いた。
【０１１２】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【０１１３】
ゲート絶縁層７として、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスを用いてＳｉＯ2膜を基板１上に３００ｎｍ形成した。
【０１１４】
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【０１１５】
次に洗浄後、スパッタ法にて錫ドープ酸化インジウム膜（ＩＴＯ）をゲート絶縁層７上に１００ｎｍ形成し、レジスト塗布後、ソース電極８、ドレイン電極９の形状を反転させたパターンを持つフォトマスクを用いて露光、現像を行った後、ＩＴＯ膜のエッチングを行った。次にレジスト層を除去してソース電極８、ドレイン電極９を形成した。本実施例では、１７０μｍ間隔で縦８００×横８００のマトリクス状にソース電極８、ドレイン電極９のパターンが設けられているフォトマスクを用いた。また、四隅に位置あわせのためのマーカーパターンが設けられているフォトマスクを用い、露光、現像、エッチング後、ゲート絶縁層７上にＩＴＯ膜のマーカーパターンを形成した。
【０１１６】
Ｓ４・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
【０１１７】
工程Ｄ１〜Ｄ５で作製したドナーシート３０のマーカーパターン２５と、工程Ｓ３で設けたマーカーパターン２６とを位置合わせして重ね合わせる。
【０１１８】
Ｓ５・・・・・ドナーシート３０に光を照射する工程。
【０１１９】
ドナーシート３０の光熱変換層２１が形成されていない面側からＹＡＧレーザ（波長５３２ｎｍ、５００ｍＪ／ｃｍ2）を光熱変換層２１に照射した。
【０１２０】
Ｓ６・・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【０１２１】
ドナーシート３０の一端を持ち上げて基板１から剥離する。
【０１２２】
この後、半導体保護層にドレイン電極９を接続するためのコンタクトホールを形成し、塗布型ＩＴＯでコンタクトホールと接続する画素電極を形成して６４００００個の有機ＴＦＴ素子を完成させた。各有機ＴＦＴ素子の大きさは５０μｍ×８０μｍである。
【０１２３】
このように８５μｍ×８５μｍ以下の大きさのボトムコンタクト型有機ＴＦＴ素子を、本発明のドナーシートを用いて作製できた。
【０１２４】
〔実験結果〕
実施例１で作製した有機薄膜トランジスタについて移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比（有機薄膜トランジスタがＯＮ時のソースードレイン間の電流値／有機ＴＦＴがＯＦＦ時のソースードレイン間の電流値）を評価した。その結果、ディスプレイ表示に用いる有機ＴＦＴ素子として十分な性能を有していることを確認できた。
【０１２５】
［実施例２］
実施例２は実施例１と同じドナーシートを用いて、８００×８００のトップコンタクト型有機薄膜トランジスタを作製して性能を確認した。有機ＴＦＴの作製は第２の実施形態で説明した工程で作製した。各工程のうち実施例１と同じ条件で行った工程については説明を省略する。
【０１２６】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【０１２７】
実施例１と同じ工程でゲート電極２を形成した。また、四隅に位置あわせのためのマーカーパターンが設けられたフォトマスクを用い、露光、現像、エッチング後、ゲート絶縁層７上にＡｌ膜のマーカーパターン２６を形成した。
【０１２８】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【０１２９】
実施例１と同じ条件で行った。
【０１３０】
Ｓ４・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
【０１３１】
ドナーシート３０のマーカーパターン２５と、工程Ｓ１で設けたマーカーパターン２６とを位置合わせして貼り合わせた。
【０１３２】
Ｓ５・・・・・ドナーシート３０に光を照射する工程。
【０１３３】
実施例１と同じ条件で行った。
【０１３４】
Ｓ６・・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【０１３５】
ドナーシート３０の一端を持ち上げて基板１から剥離する。
【０１３６】
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【０１３７】
１７０μｍ間隔で縦８００×横８００のマトリクス状にソース電極８、ドレイン電極９のパターンが設けられているマスクを用い、真空蒸着法にて錫ドープ酸化インジウム膜（ＩＴＯ）を成膜した。作製した各有機ＴＦＴ素子の大きさは５０μｍ×８０μｍである。
【０１３８】
このように８５μｍ×８５μｍ以下の大きさのトップコンタクト型有機ＴＦＴ素子を、本発明のドナーシートを用いて作製できた
〔実験結果〕
実施例２で作製した有機ＴＦＴについて移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比（有機薄膜トランジスタがＯＮ時のソースードレイン間の電流値／有機ＴＦＴがＯＦＦ時のソースードレイン間の電流値）を評価したところ、実施例１で作製した有機ＴＦＴ素子と同等の性能を有していることを確認できた。
【０１３９】
［実施例３］
実施例３はドナーシートの半導体材料に高分子半導体材料を用いた例である。このドナーシートを用いて、実施例１と同じ基板１上に８００×８００のトップコンタクト型有機薄膜トランジスタを作製して性能を確認した。ドナーシートの製造工程のうち実施例１と同じ条件で行った工程については説明を省略する。
【０１４０】
〔ドナーシートの作製〕
Ｄ１・・・・・基材シート２０上に、光熱変換層２１を形成する工程。
【０１４１】
実施例１と同じ条件で行った。
【０１４２】
Ｄ２・・・・・光熱変換層２１が形成された基材シート２０上に、レジスト層２３を形成する工程。
【０１４３】
実施例１と同じ条件で行った。
【０１４４】
Ｄ３・・・・・露光、現像工程。
【０１４５】
実施例１と同じ条件で行った。
【０１４６】
Ｄ４・・・・・光熱変換層２１上のレジスト層２３を除去する工程。
【０１４７】
実施例１と同じ条件で行った。
【０１４８】
Ｄ５・・・・・有機半導体を含む転写層２２ａを形成する工程。
【０１４９】
工程Ｄ４の後、十分に精製したｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ形のポリ（３−ヘキシルチオフェン）を溶解したクロロホルム溶液を、スリットコート法を用いて塗布した。その後、自然乾燥によってアモルファス状の厚さ５０ｎｍの半導体層になるまで乾燥させた後、窒素置換雰囲気下で５０℃、３０分間の熱処理を施して有機溶剤を乾燥させた。
【０１５０】
このようにして４０μｍ×８０μｍの長方形にパターニングした光熱変換層２１上に、有機半導体材料を含む転写層２２ａが成膜されたドナーシート３０を作製した。
【０１５１】
次に、作製したドナーシート３０を用いて実施例１と全く同じ条件で有機ＴＦＴ素子を作製した。
【０１５２】
〔実験結果〕
実施例３で作製した有機ＴＦＴについて移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比（有機薄膜トランジスタがＯＮ時のソースードレイン間の電流値／有機ＴＦＴがＯＦＦ時のソースードレイン間の電流値）を評価したところ、実施例１で作製した有機ＴＦＴ素子と同等の性能を有していることを確認できた。
【０１５３】
［実施例４］
実施例４は実施例３で説明した工程で製造したドナーシートを用いて、実施例２で説明した有機ＴＦＴの製造方法によりトップコンタクト型有機ＴＦＴを作製した実施例である。ドナーシート３０の製造方法は実施例３と、有機ＴＦＴの製造方法は実施例２と全く同じなので説明を省略する。
【０１５４】
〔実験結果〕
実施例４で作製した有機ＴＦＴ素子について移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比（有機薄膜トランジスタがＯＮ時のソースードレイン間の電流値／有機ＴＦＴがＯＦＦ時のソースードレイン間の電流値）を評価したところ、実施例１で作製した有機ＴＦＴ素子と同等の性能を有していることを確認できた。
【０１５５】
なお、本実施例ではシート対シート法を用いてドナーシート３０から基板１上に有機半導体材料を含む転写層２２ａを転写する例を説明したが、本発明はシート対シート法に限定されるものではなく、ロール対ロール法、ロール対シート法、シート対ロール法にも適用できる。
【０１５６】
以上このように、本発明によれば、高精度な転写が可能なドナーシート、ドナーシートの製造方法、小型の有機薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明に係わるドナーシートの製造方法を説明する説明図である。
【図２】本発明に係わる有機薄膜有機ＴＦＴの製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。
【図３】本発明に係わる有機薄膜有機ＴＦＴの製造方法の第２の実施形態を説明する説明図である。
【図４】基材シート２０上に複数の光熱変換層２１を形成する例を説明するための平面図である。
【図５】基板１上に複数の有機ＴＦＴ素子を作製するためマトリクス状に形成されたソース電極８、ドレイン電極９を説明する平面図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  基板
２  ゲート電極
７  ゲート絶縁層
８  ソース電極
９  ドレイン電極
１０  有機半導体層
１９  ソース電極
２０  基材シート
２１  光熱変換層
３０  ドナーシート
【図１】
2008071933.tif 000003
【図２】
2008071933.tif 000004
【図３】
2008071933.tif 000005
【図４】
2008071933.tif 000006
【図５】
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