(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、
前記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極、
前記基板上に形成され前記ソース電極に電気的に接続されたデータ配線、
前記ソース電極および前記ドレイン電極の間のチャネル領域において、前記基板上に形成された有機半導体層、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記データ配線および前記有機半導体層を覆うように形成されたゲート絶縁層、
前記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極、
前記ゲート電極上に形成された誘電体層、ならびに
前記誘電体層上に形成された画素電極、
を有する表示部と、
前記ゲート絶縁層を貫通し前記データ配線に達するコンタクトホール、および
前記ゲート絶縁層上に形成され前記コンタクトホール内で前記データ配線と接続された
外部接続配線、
を有する配線部と、
前記基板上に形成され、前記外部接続配線と接続された外部接続端子
を有する外部接続部と、
を有し、
前記データ配線が銀または銅を含む導電性材料であり、
前記外部接続配線および外部接続端子が、Ｔｉ、ＡｌおよびＭｏの少なくとも一種を含む金属材料であることを特徴とする有機半導体素子。
【請求項２】
前記ゲート電極または前記画素電極と、前記外部接続配線および前記外部接続端子とが同一の導電性材料を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機半導体素子。
【請求項３】
有機半導体層が、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記データ配線を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精細な外部接続端子を有する有機半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。
【０００３】
従来、半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン、ガリウム砒素、インジウムガリウム砒素等の無機半導体材料が用いられてきた。近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。
【０００４】
一方、半導体材料としては、有機半導体材料も知られている。有機半導体材料は、無機半導体材料に比べて安価に大面積化が可能であること、フレキシブルなプラスチック基板上に形成できること、さらに機械的衝撃に対して安定であることという利点を有している。したがって、有機半導体材料を対象として、電子ペーパーに代表されるフレキシブルディスプレイ等の次世代ディスプレイ装置への応用等を想定した研究が活発に行われている。
【０００５】
ところで、有機半導体トランジスタにおいては、有機半導体層を介してソース電極およびドレイン電極が接続されることから、ソース電極およびドレイン電極に用いられる電極材料としては、有機半導体層との電気的接続性が高いことが好ましく、中でも製造コスト等を考慮して銀または銅等を含むものが好適に用いられている。
【０００６】
また、トップゲート型の有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子においては、通常、ソース電極と接続されたデータ配線、外部接続配線および外部接続端子は、ソース電極と同一の材料を用いて一体的に形成される。また、上記有機半導体素子においては、表示部に形成されるソース電極およびデータ配線については、ゲート絶縁層、ゲート電極、パッシベーション層および画素電極等で被覆されることから、大気中の酸素、水分等と反応することを抑制することが可能である。一方、外部接続部に形成される外部接続端子は、ＦＰＣ等の外部部材と接続させるため、その表面が大気に露出するように形成されることから、外部接続端子においては大気中の水分の影響によりマイグレーションが生じるという問題がある。
【０００７】
上記問題に対して、特許文献１では、ゲート電極または画素電極を銀または銀以外の導電性材料を用いて形成し、上記ゲート電極または画素電極と同一の材料で構成される被覆層を外部接続端子を覆うように形成することで、外部接続端子を大気中の水分から遮蔽してマイグレーションの発生を抑制することが提案されている。
しかしながら、特許文献１に示される有機半導体素子においては、上記被覆層で外部接続端子を完全に被覆する必要があることから、被覆層の大きさについては、アライメントマージンを加味する必要がある。そのため、被覆層を高精細に形成することが困難となる場合があり、被覆層の下層に形成される外部接続端子についても高精細に形成することが困難となるといった問題がある。
また、近年、ディスプレイ用途等に用いられる有機半導体トランジスタにおいては、更なる小型化、高精細化が求められていることから、特に問題となっている。
【０００８】
そこで、マイグレーションの発生を抑制可能であり、外部接続部を高精細に形成することが可能な有機半導体素子が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−８０８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、マイグレーションの発生を抑制可能であり、外部接続端子を高精細に形成することが可能な有機半導体素子を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、基板、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極、上記基板上に形成され上記ソース電極に電気的に接続されたデータ配線、上記ソース電極および上記ドレイン電極の間のチャネル領域において、上記基板上に形成された有機半導体層、上記ソース電極、上記ドレイン電極、上記データ配線および上記有機半導体層を覆うように形成されたゲート絶縁層、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極、上記ゲート電極上に形成された誘電体層、ならびに上記誘電体層上に形成された画素電極、を有する表示部と、上記ゲート絶縁層を貫通し上記データ配線に達するコンタクトホール、および上記ゲート絶縁層上に形成され上記コンタクトホール内で上記データ配線と接続された外部接続配線、を有する配線部と、上記基板上に形成され、上記外部接続配線と接続された外部接続端子を有する外部接続部と、を有することを特徴とする有機半導体素子を提供する。
【００１２】
本発明によれば、上記配線部および外部接続部が上述した構成を有することにより、データ配線と、外部接続配線および外部接続端子とを異なる導電性材料を用いて形成することができる。よって、データ配線についてはソース電極と同時に有機半導体層との電気的接続性が良好な銀または銅を含む導電性材料を用いて形成することができ、外部接続配線および外部接続端子についてはマイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料を用いて形成することができる。よって、本発明の有機半導体素子を、マイグレーションの発生が抑制されたものとすることができる。
また、本発明によれば、外部接続部において、マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料を用いて外部接続端子を形成することができ、被覆層を形成しなくてもよいことから、高精細な有機半導体素子とすることができる。
【００１３】
上記発明においては、上記データ配線が銀または銅を含むことが好ましい。ソース配線と同時にデータ配線を形成することができるからである。
【００１４】
上記発明においては、上記ゲート電極または上記画素電極と、上記外部接続配線および上記外部接続端子とが同一の導電性材料を含み、上記導電性材料がマイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料であることが好ましい。本発明の有機半導体素子の製造において、上記ゲート電極または上記画素電極と、上記外部接続配線および上記外部接続端子とを同時に形成することができ、工程数を少なくすることができるため、生産性が良好な有機半導体素子とすることができるからである。
【００１５】
上記発明においては、有機半導体層が、上記ソース電極、上記ドレイン電極および上記データ配線を覆うように形成されていることが好ましい。ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が金属材料を含む場合において、有機半導体素子の製造において真空紫外光を用いて有機半導体層をエッチングする場合に、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の酸化を抑制することができるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の有機半導体素子は、マイグレーションの発生を抑制可能であり、外部接続端子を高精細に形成することが可能であるといった作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の有機半導体素子の一例を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面からみた概略側面図である。
【図３】本発明における表示部の一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の有機半導体素子の他の例を示す概略平面図である。
【図５】本発明の有機半導体素子の他の例を示す概略側面図である。
【図６】本発明における表示部の他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の有機半導体素子の他の例を示す概略平面図である。
【図８】本発明の有機半導体素子における配線、端子および有機半導体層の一例を示す概略平面図および断面図である。
【図９】本発明における表示部の他の例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明における表示部の他の例を示す概略断面図である。
【図１１】従来の有機半導体素子の他の例を示す概略側面図である。
【図１２】従来の有機半導体素子の他の例を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の有機半導体素子の詳細について説明する。
本発明の有機半導体素子は、基板、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極、上記基板上に形成され上記ソース電極に電気的に接続されたデータ配線、上記ソース電極および上記ドレイン電極の間のチャネル領域において、上記基板上に形成された有機半導体層、上記ソース電極、上記ドレイン電極、上記データ配線および上記有機半導体層を覆うように形成されたゲート絶縁層、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極、上記ゲート電極上に形成された誘電体層、ならびに上記誘電体層上に形成された画素電極、を有する表示部と、上記ゲート絶縁層を貫通し上記データ配線に達するコンタクトホール、および上記ゲート絶縁層上に形成され上記コンタクトホール内で上記データ配線と接続された外部接続配線、を有する配線部と、上記基板上に形成され、上記外部接続配線と接続された外部接続端子を有する外部接続部と、を有することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明において、「有機トランジスタ」とは、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極および有機半導体層を有するものを指す。また、本発明の有機半導体素子は、基板上にソース電極およびドレイン電極が形成され、ゲート絶縁層を介してゲート電極が形成された構成を有することから、トップゲート型の有機半導体トランジスタを有するものである。
【００２０】
本発明の有機半導体素子について図を用いて説明する。
図１は本発明の有機半導体素子の一例を示す概略平面図である。図１においては、基板２、ソース電極３、ドレイン電極４およびデータ配線５以外の構成は省略されている。また、図１においては、ゲート電極８およびスキャン電極１２は一点破線で示されており、画素電極１０が配置される領域は破線で示されている。図２は図１に示す有機半導体素子をＡ−Ａ線断面から見た概略側面図である。また、図３は本発明における表示部の一例を示す概略断面図である。
【００２１】
図１〜図３に示すように、本発明の有機半導体素子１は、表示部Ｘと、配線部Ｙと、外部接続部Ｚとを有する。
本発明における表示部Ｘは、基板２と、基板２上に形成されたソース電極３、ドレイン電極４およびデータ配線５と、ソース電極３、ドレイン電極４およびデータ配線５を覆うように形成された有機半導体層６と、ソース電極３と、ドレイン電極４、データ配線５および有機半導体層６を覆うように形成されたゲート絶縁層７と、ゲート絶縁層７上に形成されたゲート電極８と、ゲート電極８上に形成された誘電体層９と、誘電体層９上に形成された画素電極１０とを有する。また、図２および図３においては、誘電体層９がパッシベーション層９ａである例について示している。
また、図３に示すように、表示部においては、通常、ゲート絶縁層７を貫通しドレイン電極４ａに達する表示部用コンタクトホール１１が設けられている。図３においては、表示部用コンタクトホール１１が有機半導体層６およびゲート絶縁層７を貫通する第１表示部用コンタクトホール１１ａと、誘電体層９を貫通する第２表示部用コンタクトホール１１ｂとを有する例について示しており、第１表示部用コンタクトホール１１ａを通じてドレイン電極４ａおよび中間電極４ｂが接続され、第２表示部用コンタクトホール１１ｂを通じて中間電極４ｂおよび画素電極１０が接続されている例について示している。
【００２２】
図１〜図２に示すように、本発明における配線部Ｙは、ゲート絶縁層７を貫通しデータ配線５に達するコンタクトホール２１と、ゲート絶縁層７上に形成されコンタクトホール２１内でデータ配線５と接続された外部接続配線２２とを有する。
また、本発明における外部接続部Ｚは、ゲート絶縁層７上に形成され、外部接続配線２２と接続された外部接続端子３１を有する。
図２においては、ゲート絶縁層７が、表示部Ｘ、配線部Ｙおよび外部接続部Ｚに連続して設けられている例について示している。
【００２３】
図４は本発明の有機半導体素子の他の例を示す概略平面図である。
図４に示すように、本発明の有機半導体素子１は、上述の表示部Ｘ、配線部Ｙおよび外部接続部Ｚ以外にも、例えば、基板上にスキャン電極が形成された第２配線部Ｖ、スキャン電極と接続され、ＦＰＣ等の外部部材と接続される第２外部接続端子を有する第２外部接続部Ｗを有していてもよい。また、有機半導体素子１は、検査端子Ｕを有していてもよい。
【００２４】
本発明の有機半導体素子は、通常、ＴＦＴ方式を用いる表示装置のＴＦＴアレイ基板として用いられる。本発明における表示部は、通常、表示装置の表示部に対応する領域に配置されるものである。また、本発明における配線部および外部接続部は、表示装置の表示部の外側に対応する領域に配置されるものである。
【００２５】
本発明によれば、上記配線部および外部接続部が上述した構成を有することにより、データ配線と、外部接続配線および外部接続端子とを異なる導電性材料を用いて形成することができる。よって、データ配線についてはソース電極と同時に有機半導体層との電気的接続性が良好な銀または銅を含む導電性材料を用いて形成することができ、外部接続配線および外部接続端子についてはマイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料を用いて形成することができる。よって、本発明の有機半導体素子を、マイグレーションの発生が抑制されたものとすることができる。
【００２６】
ここで、図１１に示すように、従来のトップゲート型の有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子１’においては、通常、ソース電極に接続されたデータ配線５、外部接続配線２２および外部接続端子３１は、ソース電極と同一の材料を用いて一体的に形成される。また、従来の有機半導体素子１’においては、通常、表示部Ｘから配線部Ｙまで連続してゲート絶縁層７を設け、外部接続部Ｚにおいてはゲート絶縁層７を設けずに、外部接続端子３１が大気に露出するようにゲート絶縁層７が形成される。そのため、外部接続端子３１においては大気中の水分の影響によりマイグレーションが発生するという問題がある。
これに対して、特許文献１においては、図１２に示すように、外部接続端子３１を覆うようにゲート電極８または画素電極１０と同一の材料を用いて被覆層３２を形成することでマイグレーションの発生を抑制することも提案されているが、上記構成を有する場合、被覆層３２のアライメントマージンを考慮する必要があることから、外部接続端子３１を高精細に形成することが困難であるという問題がある。
また、表示部においてはゲート絶縁層上にゲート電極、誘電体層、画素電極等が形成されることからデータ配線に対するバリア性を十分に付与することができるのに対し、配線部においてはゲート絶縁層のみが形成される場合が多いことから、ゲート絶縁層のバリア性が十分でない場合は、配線部においてマイグレーションが発生することが懸念されている。
さらに、外部接続端子と被覆層との密着性を十分に図れない場合もあり、外部接続部とＦＰＣ等とを貼合した場合に、外部接続端子と被覆層とが剥離して接触不良が生じることも懸念されている。
なお、図１１および図１２は従来の有機半導体素子の例を示す概略側面図であり、説明していない符号については、図２で説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００２７】
これに対して、本発明によれば、外部接続部において、マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料を用いて外部接続端子を形成することができるため、被覆層を必要としない。よって、従来の有機半導体素子に比べて、外部接続端子を高精細に形成することができる。また、外部接続端子と被覆層との密着性により生じる接続不良についても、解消することができる。
また、本発明によれば、表示部と配線部との境界部分にコンタクトホールを設けることにより、配線部に形成されるデータ配線の面積を小さくすることができるため、ゲート絶縁層のバリア性が十分でない場合も、マイグレーションの発生を抑制することが可能である。
【００２８】
以下、本発明の有機半導体素子の各構成について説明する。
【００２９】
１．配線部
本発明における配線部は、ゲート絶縁層を貫通しデータ配線に達するコンタクトホールと、上記ゲート絶縁層上に形成され上記コンタクトホール内でデータ配線と接続された外部接続配線とを有するものである。
また、上記配線部においては、通常、表示部から連続してゲート絶縁層が形成されているものである。また、配線部においては、必要に応じて、表示部から連続して誘電体層が形成されていてもよい。
【００３０】
（１）コンタクトホール
本発明におけるコンタクトホールは、ゲート絶縁層を貫通し、データ配線に達するものである。
【００３１】
コンタクトホールの形成位置については、配線部に設けられたゲート絶縁層の任意の位置に形成することが可能であり、特に限定されないが、図２に示すように、表示部Ｘと配線部Ｙとの境界部分にコンタクトホール２１が形成されていることが好ましい。表示部と配線部との境界部分にコンタクトホールが形成されていることにより、配線部に形成されるデータ配線の面積を小さくすることができるため、ゲート絶縁層のバリア性が十分でない場合も、マイグレーションの発生を抑制することが可能となるからである。
【００３２】
また、図５に示すように、配線部Ｙにおいて、ゲート絶縁層７上に後述する誘電体層９が形成される場合は、コンタクトホール２１がゲート絶縁層７および誘電体層９を貫通するように形成されていてもよい。この場合は、誘電体層９上に形成される画素電極１０と、外部接続配線２２および外部接続端子３１とを同一工程で形成することができる。
【００３３】
また、図２に示すように、配線部Ｙにおいて、データ配線５を覆うように有機半導体層６が形成されている場合は、例えば、コンタクトホール２１が有機半導体層６およびゲート絶縁層７を貫通するように形成されていてもよい。
【００３４】
コンタクトホールにおいて、ゲート絶縁層の開口部の大きさについては、ゲート絶縁層に形成することができ、コンタクトホール内でデータ配線と外部接続配線とを接続させることができれば特に限定されず、ゲート絶縁層の厚み、データ配線の幅等に応じて適宜選択することができる。
また、コンタクトホールが、さらに有機半導体層および誘電体層の少なくともいずれかを貫通するように形成されている場合、各層の開口部の大きさについては、同一であってもよく、異なっていてもよい。各層の開口部の大きさが異なる場合は、例えば、ゲート絶縁層の開口部の大きさが誘電体層の開口部の大きさよりも大きくてもよく、ゲート絶縁層の開口部の大きさが誘電体層の開口部の大きさよりも小さくてもよい。また、例えば、ゲート絶縁層の開口部の大きさが有機半導体層の開口部の大きさよりも大きくてもよく、ゲート絶縁層の開口部の大きさが有機半導体層の開口部の大きさよりも小さくてもよい。
【００３５】
また、コンタクトホールの開口部の平面視形状についても、一般的な形状とすることができ、例えば、円形状、楕円形状、多角形状等を挙げることができる。
【００３６】
コンタクトホールは、通常、コンタクトホールが形成されるゲート絶縁層等の形成する際に同時に形成される。コンタクトホールの形成方法については、ゲート絶縁層、誘電体層および有機半導体層の項で説明する表示部用コンタクトホールの形成方法と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００３７】
（２）外部接続配線
本発明における外部接続配線は、ゲート絶縁層上に形成され、コンタクトホール内でデータ配線と接続されたものである。また、外部接続配線は、外部接続部における外部接続端子と接続するように形成されるものである。
本発明において、「外部接続配線がゲート絶縁層上に形成される」とは、外部接続配線がゲート絶縁層上に直接形成される場合だけでなく、ゲート絶縁層上に誘電体層が形成されている場合は、外部接続配線が誘電体層上に形成される場合も含む。
【００３８】
外部接続配線に用いられる導電性材料としては、所定の導電性を示すことができれば特に限定されない。上記導電性材料としては、マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料を好適に用いることができ、具体的には、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｍｏ−Ｔａ合金等の金属材料、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の金属酸化物材料、カーボンペースト等の導電性ペースト材料、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料が挙げられる。
【００３９】
本発明においては、外部接続配線は、表示部におけるゲート電極または画素電極と同一の導電性材料であることが好ましい。ゲート電極または画素電極と同時に外部接続配線を形成することができるため、有機半導体素子の製造工程を少なくすることができるからである。また、外部接続配線は、ゲート電極と同一の導電性材料を用いることがより好ましい。誘電体層にコンタクトホールを設けずに、外部接続配線およびデータ配線を接続させることができるため、本発明の有機半導体素子をより簡便な製造方法で製造することができるからである。
【００４０】
外部接続配線の厚みおよび形成方法については、後述するゲート電極または画素電極の厚みおよび形成方法と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００４１】
（３）その他
上記配線部においては、通常、基板上にコンタクトホールを通じて外部接続配線の接続可能なようにデータ配線が形成される。配線部におけるデータ配線のパターン形状については、コンタクトホールの形成位置、開口部の大きさ等に応じて適宜設計することができる。
本発明においては、例えば、コンタクトホールと平面視上重なるようにデータ配線が形成されていることが好ましい。
また、有機半導体層がデータ配線を覆うように形成されている場合は、コンタクトホールが形成されるコンタクトホール領域以外のデータ配線上に有機半導体層が形成されていればよく、図２に示すように、コンタクトホール領域２１ｃを含むデータ配線の端部において、有機半導体層６にコンタクトホールが設けられていてもよく、図５に示すように、コンタクトホール領域２１ｃを含むデータ配線５の端部において、有機半導体層６が形成されない部分を設けてもよい。
ここで、「コンタクトホールが形成されるコンタクトホール領域」とは、有機半導体素子の構成の中でデータ配線に通じる孔が形成されている領域をいう。
【００４２】
２．外部接続部
本発明における外部接続部は、外部接続端子を有するものである。
【００４３】
（１）外部接続端子
本発明における外部接続端子は、基板上に形成されるものである。
また、外部接続端子は、その表面が大気に露出するように形成されるものである。
さらに、外部接続部においては、配線部から連続的にゲート絶縁層が形成されていてもよい。さらにまた、外部接続部においては配線部から連続的に誘電体層が形成されていてもよい。
本発明において、「外部接続端子が基板上に形成される」とは、外部接続端子が基板上に直接形成されている場合だけではなく、基板上にゲート絶縁層が形成されている場合は、外部接続端子がゲート絶縁層上に形成されている場合を含む。さらに、ゲート絶縁層上に誘電体層が形成されている場合は、外部接続端子が誘電体層上に形成されている場合を含む。
【００４４】
外部接続端子に用いられる導電性材料としては、通常、マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料が選択して用いられる。また、外部接続端子は、外部接続配線と同一の導電性材料を用いて形成することが好ましい。外部接続配線および外部接続端子を同時に形成することができ、有機半導体素子の製造コストを削減することができるからである。
本発明においては、中でも、ゲート電極または画素電極と、外部接続配線および外部接続端子とが同一の導電性材料を含み、上記導電性材料がマイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料であることが好ましい。本発明の有機半導体素子の製造において、ゲート電極または画素電極と、外部接続配線および外部接続端子とを同時に形成することができ、工程数を少なくすることができるため、生産性が良好な有機半導体素子とすることができるからである。
本発明においては、特に、ゲート電極、外部接続配線および外部接続端子が同一の導電性材料を含むことが好ましい。誘電体層にコンタクトホールを設けずに、外部接続配線およびデータ配線を接続させることができるため、本発明の有機半導体素子をより簡便な製造方法で製造することができるからである。
【００４５】
外部接続端子に用いられる導電性材料、厚みおよび形成方法については、外部接続配線に用いられる導電性材料、厚みおよび形成方法と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００４６】
（２）その他
本発明における外部接続部においては、基板上にゲート絶縁層が形成されていてもよく、形成されていなくてもよい。また、基板上に誘電体層が形成されていてもよく、形成されていなくてもよい。本発明においては、中でも、配線部における外部接続配線と、外部接続部における外部接続端子とが同一平面上に形成されることが好ましい。より具体的には、配線部においてゲート絶縁層上に外部接続配線が形成されている場合は、配線部から連続してゲート絶縁層が形成され、ゲート絶縁層上に外部接続配線から連続して外部接続端子が形成されていることが好ましい。また、配線部において誘電体層上に外部接続配線が形成されている場合は、配線部から連続して誘電体層が形成され、誘電体層上に外部接続配線から連続して外部接続端子が形成されていることが好ましい。ゲート絶縁層または誘電体層の厚みの段差による外部接続配線および外部接続端子の断線を抑制することができるからである。
【００４７】
３．表示部
本発明における表示部は、基板と、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線と、有機半導体層と、ゲート絶縁層と、ゲート電極と、誘電体層と、画素電極とを有するものである。
【００４８】
（１）ソース電極およびドレイン電極
本発明におけるソース電極およびドレイン電極は、ソース電極およびドレイン電極の間に所望のチャネル領域を有するように基板上に形成されるものである。
【００４９】
上記ソース電極および上記ドレイン電極に用いられる材料としては、所望の導電性を有する導電性材料であれば特に限定されるものではない。上記導電性材料としては、銀または銅を含むものを好適に用いることができる。銀または銅を含む導電性材料は有機半導体層と電気的接続性が良好であるからである。また、銀または銅を含む導電性材料はマイグレーションを生じやすいことから、本発明の有機半導体素子の構造による作用効果を高く発揮することができるからである。
銀または銅を含む導電性材料としては、より具体的には、銀、銅、銀合金、銅合金等を挙げることができる。
銀合金とは、複数の構成金属元素の中に銀を含むものをいい、銅合金とは、複数の構成金属元素の中に銅を含むものをいう。
【００５０】
ソース電極およびドレイン電極の厚みとしては、電極として機能する程度の厚みであれば特に限定されないが、具体的には０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．０３μｍ〜０．５μｍの範囲内であることが好ましい。また、ソース電極の厚みおよびドレイン電極の厚みは同一であってもよく異なっていてもよい。
【００５１】
なお、「厚み」は、一般的な測定方法によって得られる厚みをいう。厚みの測定方法としては、例えば、触針で表面をなぞり凹凸を検出することによって厚みを算出する触針式の方法や、分光反射スペクトルに基づいて厚みを算出する光学式の方法、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の顕微鏡観察像を用いた方法等を挙げることができる。なお、厚みとして、対象となる構成の複数箇所における厚み測定結果の平均値が用いられてもよい。
【００５２】
ソース電極およびドレイン電極間のチャネル領域の大きさは、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて適宜選択されるものであり、特に限定されるものではない。
チャネル長さとしては、チャネル領域内に有機半導体層を形成可能な程度であれば特に限定されないが、１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、特に３μｍ〜５０μｍの範囲内、さらに５μｍ〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。チャネル長さとは、ソース電極およびドレイン電極間の距離をいう。
【００５３】
ソース電極およびドレイン電極の形成方法としては、例えば、蒸着法等を用いて基板全面に上記金属材料を含む金属層を形成した後、エッチングする方法や、金属マスクを用いて上記金属材料をパターン状に蒸着する方法、印刷法等を挙げることができる。また、リフトオフ法を用いることもできる。金属層の形成方法としては、一般的な電極の形成方法と同様とすることができ、具体的には、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等を挙げることができる。
【００５４】
（２）データ配線
本発明におけるデータ配線は、基板上に形成され、上記ソース電極に接続されるものである。
【００５５】
なお、データ配線に用いられる導電性材料については、上記ソース電極およびドレイン電極に用いられる導電性材料と同様であるので、ここでの説明は省略する。
データ配線に含まれる導電性材料は、ソース電極およびドレイン電極に含まれる導電性材料と同じであってもよく異なっていてもよいが、通常はソース電極、ドレイン電極およびデータ配線は同一工程で形成されることから、データ配線、ソース電極およびドレイン電極に含まれる導電性材料は同一である。
【００５６】
データ配線の厚みおよび形成方法は、ソース電極およびドレイン電極の厚みならびに形成方法と同様とすることができる。中でも、同一の金属材料を用いてソース電極、ドレイン電極およびデータ配線を同時に形成することが好ましい。
【００５７】
（３）有機半導体層
本発明における有機半導体層は、上記ソース電極および上記ドレイン電極の間のチャネル領域において、上記基板上に形成されるものであり、有機半導体トランジスタに半導体特性を付与するものである。
【００５８】
有機半導体層に用いられる有機半導体材料としては、所望の半導体特性を備える有機半導体層を得ることができれば特に限定されるものではなく、一般的に有機半導体トランジスタに用いられる有機半導体材料を用いることができる。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料、および、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）等のポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン等のポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）等のポリアニリン類、ポリアセチレン等のポリアセチレン類、ポリジアセチレン、ポリアズレン等のポリアズレン類等の高分子系有機半導体材料を挙げることができる。
有機半導体材料は１種類のみであってもよく、２種類以上であってもよい。
【００５９】
有機半導体層の形成位置としては、有機半導体トランジスタの構造に応じて適宜決定される。具体的には、図６に示すように、トップコンタクト型の有機半導体トランジスタの場合は、基板２上に有機半導体層６が形成され、有機半導体層６の一部を覆うようにソース電極３およびドレイン電極４ａが形成される。一方、図３に示すように、ボトムコンタクト型の有機半導体トランジスタの場合は、基板２上に形成されたソース電極３およびドレイン電極４ａ上に有機半導体層６が形成される。
【００６０】
トップコンタクト型の有機半導体トランジスタの場合、有機半導体層が形成される領域については、一般的なトップコンタクト型の有機半導体トランジスタに用いられるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００６１】
一方、ボトムコンタクト型の有機半導体トランジスタの場合、図２、図３および図７等に示すように、有機半導体層６は、ソース電極３、ドレイン電極４およびデータ配線５を覆うように形成されることが好ましい。ここで、上述したようにソース電極、ドレイン電極およびデータ配線については銀または銅を含む導電性材料を用いることが好ましい。また、有機半導体層をパターニングする方法としては、真空紫外光を用いて有機半導体層をエッチングする方法が好適に用いられる。
しかしながら、ボトムコンタクト型の有機半導体トランジスタにおいては、有機半導体層のエッチング時に真空紫外光の影響によりソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が酸化され、電極性能が低下したり断線したりするという問題がある。このような問題に対して、有機半導体層をソース電極、ドレイン電極およびデータ配線を覆うように形成することにより、真空紫外光を用いて有機半導体層をエッチングする場合に、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の酸化を抑制することができる。
【００６２】
また、表示部用コンタクトホールを有する場合は、有機半導体層は、チャネル領域に形成され、かつ表示部用コンタクトホールが形成されている表示部用コンタクトホール領域以外のソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が形成されている電極領域に形成されていればよい。
ここで、「表示部用コンタクトホールが形成されている表示部用コンタクトホール領域」とは、有機半導体素子の構成の中でドレイン電極に通じる孔が形成されている領域をいう。例えば図３に示すように表示部用コンタクトホール１１として第１表示部用コンタクトホール１１ａおよび第２表示部用コンタクトホール１１ｂが形成されている場合には、コンタクトホール領域１１ｃは、ドレイン電極４ａに通じる第１コンタクトホール１１ａが形成されている領域を指す。
【００６３】
なお、真空紫外光を用いて有機半導体層をエッチングする場合、コンタクトホール領域ではドレイン電極の一部が酸素と接触したり真空紫外光が照射されたりするため、ドレイン電極の一部の酸化が懸念される。
ここで、有機半導体層のエッチングに用いる程度の真空紫外光の強度では、仮に電極および配線が暴露されたとしても、電極および配線の酸化の進行は緩やかである。ただし、真空紫外光の照射ムラや電極および配線の厚みムラ等の影響で電極および配線の酸化を完全にゼロにすることはできない。そのため、線幅の細い電極および配線では酸化が問題となる。これに対し、表示部用コンタクトホール領域の幅はソース電極やデータ配線の線幅と比較して広いため、表示部用コンタクトホール領域の全域が酸化される可能性は非常に低い。また、データ配線が酸化した場合はライン欠陥となり、表示品質に多大な影響を与えるが、表示部用コンタクトホール領域におけるドレイン電極の一部が酸化した場合は点欠陥が発生するのみであり、表示品質に与える影響は少ない。したがって、表示部用コンタクトホール領域におけるドレイン電極の一部が酸化してしまったとしても特に問題にはならないと考えられる。
【００６４】
また、有機半導体層はソース電極、ドレイン電極およびデータ配線を覆うように形成されていればよく、この場合、有機半導体層がソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の上面を覆い、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の側面が露出するように形成されていてもよく、有機半導体層がソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の上面および側面を覆うように形成されていてもよい。中でも、有機半導体層がソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の上面および側面を覆うように形成されていることが好ましい。ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の酸化を効果的に抑制することができるからである。
【００６５】
また、図４に示すように、有機半導体素子１において、基板２上に表示部Ｘの周囲に検査用端子Ｕ等の端子が形成されている場合には、図示しないが端子の一部を覆うように有機半導体層が形成されていてもよい。具体的には図８（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２上に端子５５および配線５６が形成されている場合、有機半導体層６が配線５６を覆うように形成されているとともに、端子５５の一部を覆うように形成されていてもよい。なお、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この場合、有機半導体層によって端子の一部と有機半導体層上に形成されるゲート絶縁層との密着性を高めることができる。また、真空紫外光を用いて有機半導体層をエッチングする場合には、従来のレーザーアブレーション法とは異なり、有機半導体層の下に位置する端子を除去することなく、有機半導体層のみを除去することができる。そのため、端子の一部を覆うように有機半導体層を形成することができる。この場合、中でも、検査用端子の一部を覆うように形成されていることが好ましい。
【００６６】
端子の一部を覆うように有機半導体層が形成されている場合、有機半導体層の形成位置としては、有機半導体層が端子の一部が露出するように形成されていればよいが、中でも、図８（ａ）、（ｂ）に例示するように、有機半導体層６が端子５５の四方の端部を覆うように形成されていることが好ましい。ゲート絶縁層との密着性を確保することができるからである。また、検査用端子等の端子と配線との境界では線幅が細くなるため酸化防止が重要であり、この部分に有機半導体層が形成されていることが好ましいのである。
【００６７】
また、基板上にデータ配線の他にも配線が形成されている場合には、配線を覆うように有機半導体層が形成されていることが好ましい。
さらに、有機半導体層は、ソース電極およびドレイン電極間のチャネル領域、ソース電極、ドレイン電極、データ配線の他にも、上記の端子および配線の境界等のように線幅が細く酸化されやすい部分に形成されていることが好ましい。特に、線幅が２０μｍ以下である電極や配線上、およびそれらの電極や配線に接続された端子との境界に有機半導体層が形成されていることが好ましい。
【００６８】
また、有機半導体層は、基板の全面に形成されていないことが好ましい。基板の全面に有機半導体層が形成されていると、有機半導体層によってリーク電流が発生したり電極間で絶縁されてしまったりするからである。
【００６９】
有機半導体層の厚みは、所望の半導体特性が得られる程度であればよく、上記有機半導体材料の種類等に応じて適宜選択される。具体的に、有機半導体層の厚みは、１ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内、さらに２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。有機半導体層の厚みが厚すぎると、本発明の有機半導体素子において、電流オフ時においても回り込み電流によってドレイン電流が生じ、これに起因してオフ電流が大きくなる場合があるからである。一方、有機半導体層の厚みが薄すぎると、有機半導体材料の種類によっては有機半導体層の半導体特性が不足する可能性があるからである。
【００７０】
有機半導体層の形成方法としては、まず、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が形成された基板の全面に有機半導体層を形成し、次いで、有機半導体層上にレジスト層を形成し、その後、有機半導体層を真空紫外光を用いてエッチングする方法が好ましい。有機半導体層の形成方法の詳細については、後述する「５．有機半導体素子の製造方法」の項で説明する。
【００７１】
（４）ゲート絶縁層
本発明におけるゲート絶縁層は、ソース電極、ドレイン電極、データ配線および有機半導体層を覆うように形成されるものである。
また、ゲート絶縁層は、少なくとも、表示部に形成されるものであり、必要に応じて、上述した配線部および外部接続部に連続して形成される。
【００７２】
ゲート絶縁層を構成する材料としては、所望の絶縁性を有する絶縁性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等の有機材料や、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３等の無機材料を挙げることができる。絶縁性材料は１種類であってもよく、２種類以上であってもよい。
【００７３】
本発明におけるゲート絶縁層のバリア性としては、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線におけるマイグレーションの発生を抑制することができれば特に限定されない。
【００７４】
ゲート絶縁層の形成方法としては、例えば、絶縁性材料として有機材料を用いる場合には、有機材料を溶媒に溶解させたゲート絶縁層形成用塗工液を調製し、これをゲート電極を覆うように塗布する方法を挙げることができる。また、絶縁性材料として無機材料を用いる場合は、例えば、ＣＶＤ法等を挙げることができる。
また、コンタクトホールを有するゲート絶縁層を形成する場合には、例えばフォトリソグラフィ法、印刷法等を挙げることができる。
【００７５】
（５）ゲート電極
本発明におけるゲート絶縁層は、基板上に形成されるものである。
【００７６】
ゲート電極に用いられる導電性材料としては、所望の導電性を有するものであれば特に限定されないが、マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料であることが好ましい。マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料としては、上述した「１．配線部  （２）外部接続配線」の項で説明したものから選択して用いることができ、中でも、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｍｏ−Ｔａ合金等の金属材料、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の金属酸化物材料、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料を挙げることができる。
【００７７】
また、ボトムコンタクト型の有機半導体トラジスタを有する有機半導体素子においては、図３に示すように、ドレイン電極４ａに接続された中間電極４ｂが形成される場合がある。この場合、中間電極に用いられる導電性材料としては、ゲート電極に用いられる導電性材料と同様とすることができる。
【００７８】
ゲート電極の形成方法としては、例えば、真空蒸着法や金属ナノ粒子を塗布および焼結する方法等によって基板全面に導電層を形成した後、パターニングする方法や、基板上に直接パターン状のゲート電極を形成する方法を挙げることができる。導電層のパターニング方法としては、通常、リソグラフィ法が用いられ、中でもフォトリソグラフィ法が好適に用いられる。一方、パターン状のゲート電極を直接形成する方法としては、スクリーン印刷法、インクジェット法等の印刷法や、マスク蒸着法等が好適に用いられる。
また、中間電極が形成されている場合、通常、ゲート電極および中間電極は一括形成される。
【００７９】
（６）誘電体層
本発明における誘電体層は、ゲート絶縁層上に形成されるものであり、ゲート電極と画素電極とを絶縁するために設けられるものである。
このような誘電体層としては、所望の絶縁性を示すことができれば特に限定されないが、例えば、遮光層およびパッシベーション層の少なくともいずれか、または遮光層およびパッシベーション層の積層体を挙げることができる。
【００８０】
（ａ）遮光層
本発明における誘電体層としては、例えば、図９および図１０に示すように、ゲート絶縁層７上に形成された遮光層９ｂを挙げることができる。
本発明における遮光層は、有機半導体層への光照射を防ぐために設けられるものである。遮光層が形成されていることにより、オフ電流の増加や有機半導体層の経時的劣化を抑制することができる。
なお、図９および図１０は、本発明における表示部の他の例を示す概略断面図であり、説明していない符号については、図３において説明した符号と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００８１】
遮光層に用いられる遮光性材料としては、有機半導体層が吸収する波長であって、オフ電流の増加や有機半導体層の劣化の原因となる波長の光を遮蔽することができるものであれば特に限定されるものではない。このような遮光性材料としては、例えば光を吸収する材料を挙げることができ、具体的には有機半導体層が吸収する波長にもよるが、カーボンブラック、チタンブラック、黒色酸化鉄等の金属酸化物、硫化ビスマス等の金属硫化物、フタロシアニンブラック、ニグロシン、アニリンブラック、ペリレンブラック等の黒色有機顔料、赤、緑、青等の有彩色有機顔料の混合物等を挙げることができる。また、光を散乱する材料を用いることもでき、具体的には酸化珪素、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸バリウム等の無機物の微粒子、アクリル系樹脂、ジビニルベンゼン系樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、スチレン系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂等の有機物の微粒子、あるいは、これらの２種以上の混合系の微粒子を挙げることができる。
【００８２】
遮光層では、通常、上記の遮光性材料がバインダー樹脂に分散されている。バインダー樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等の樹脂材料を挙げることができる。
【００８３】
遮光層の形成位置としては、有機半導体層上に遮光層が形成されていればよく、例えば図９および図１０に示すようにソース電極３、ドレイン電極４、有機半導体層６、ゲート電極８およびゲート絶縁層７の上に遮光層９ｂを形成することができる。
【００８４】
遮光層の形成方法としては、例えば、上記の遮光性材料およびバインダー樹脂を溶媒に溶解もしくは分散させた遮光層形成用塗工液を調製し、これを塗布する方法を挙げることができる。また、コンタクトホールを有する遮光層を形成する場合には、例えばフォトリソグラフィ法、印刷法等を挙げることができる。
【００８５】
（ｂ）パッシベーション層
本発明における誘電体層としては、例えば、図３および図１０に示すように、ゲート絶縁層７上に形成されたパッシベーション層９ａを挙げることができる。
本発明におけるパッシベーション層は、空気中に存在する水分や酸素の作用により有機半導体層が劣化するのを防止するために設けられるものである。パッシベーション層が形成されていることにより、有機半導体層の劣化を防止することが可能になることから、経時的な劣化の少ない高性能な有機半導体素子とすることができる。
【００８６】
図３に示すように、パッシベーション層９ａは、ゲート絶縁層７上に直接形成されていてもよい。また、図１０に示すように、誘電体層９がパッシベーション層９ａおよび遮光層９ｂの積層体である場合は、パッシベーション層９ａは遮光層９ｂを覆うように形成されていることが好ましい。
また、遮光層は絶縁性が不十分である場合があり、画素電極と配線との間にリーク電流が発生し、画素電極電位が保持できない場合がある。さらに、上記遮光層は誘電率が大きい場合があり、画素電極と配線間の寄生容量が大きくなり、配線からのノイズにより画素電極電位が変動する場合がある。さらにまた、上記遮光層は遮光性粒子を含有しているため、表面に凹凸を有している場合があり、遮光層表面に金属層を形成した場合、金属層のエッチング残渣が残りやすくなるなどの場合がある。このような場合に、パッシベーション層を形成することにより、絶縁性、寄生容量の低下及び表面平坦性が確保できる。
【００８７】
また、パッシベーション層には、上述した遮光層およびパッシベーション層を貫通するように第２表示部用コンタクトホールが形成されていてもよい。
【００８８】
パッシベーション層を構成する材料としては、空気中の水分や酸素を透過しにくく、有機半導体層の劣化を所望の程度に防止でき、絶縁性及び平坦性を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アクリル樹脂やフッ素系樹脂等を挙げることができる。
【００８９】
パッシベーション層の厚みは、パッシベーション層を構成する材料等に応じて適宜調整されるものであるが、例えば０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、中でも１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。
【００９０】
パッシベーション層の形成方法としては、所望の有機半導体層の劣化防止機能を有するパッシベーション層を形成することが可能な方法であれば特に限定されず、一般的な有機半導体素子のパッシベーション層を形成する際に用いられる方法と同様とすることができる。
【００９１】
（７）画素電極
本発明における画素電極は、誘電体層上に形成されるものである。また、上記画素電極は、通常、表示部用コンタクトホールを通じてドレイン電極と接続される。
【００９２】
画素電極およびドレイン電極の接続の態様は、有機半導体トラジスタの構造に応じて異なる。図３に示すように、ドレイン電極４ａに接続された中間電極４ｂが形成され、ゲート絶縁層７を貫通する第１表示部用コンタクトホール１１ａと誘電体層９を貫通する第２表示部用コンタクトホール１１ｂとが形成される場合がある。この場合、第１表示部用コンタクトホール１１ａを通じてドレイン電極４ａおよび中間電極４ｂが接続され、第２表示部用コンタクトホール１１ｂを通じて中間電極４ｂおよび外部入出力電極１０が接続されていればよい。
【００９３】
画素電極としては、一般的な有機半導体素子に用いられるものと同様とすることができる。
【００９４】
画素電極に用いられる導電性材料としては、所定の導電性を有するものであれば特に限定されないが、通常、マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料が用いられる。マイグレーションの発生を抑制可能な導電性材料としては、上述した「１．配線部  （２）外部接続配線」の項で説明したものから選択して用いることができ、中でも、上述したＡｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｕ等の金属材料、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の金属酸化物材料、カーボンペーストや銀ペースト等の導電性ペースト材料、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料が好適に用いられる。
また、画素電極の形成方法としては、一般的な電極の形成方法と同様とすることができる。
【００９５】
（８）基板
基板は、上述した各層を支持するものである。
基板としては所定の自己支持性を備えるものであれば特に限定されるものではなく、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて任意の機能を有する基板を用いることができる。基板としては、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板、および、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板を挙げることができる。プラスチック樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）およびポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等を挙げることができる。
【００９６】
また、基板は単一層からなるものであってもよく、または、複数の層が積層された構成を有するものであってもよい。複数の層が積層された構成を有する基板としては、例えば、上記プラスチック樹脂からなる基板上に、硬化性樹脂を含む平坦化層が形成されたものを挙げることができる。プラスチック樹脂からなる基板上に硬化性樹脂組成物を塗布して平坦化層を形成することにより、プラスチック樹脂基板に凹凸があっても表面を平坦化することができ、アクティブマトリックス内の断線などの欠陥を未然に防ぐことができる。
また、この場合、さらにバリア層を積層してもよい。シリコン酸化物などの絶縁性のバリア層であれば、基板表面及び上記平坦化層の下が好ましく、金属系バリア層であれば、上記平坦化層の下が好ましい。これにより、バリア層に傷が入ることがなくバリア性が維持できる。
【００９７】
基板の厚みは、通常、１ｍｍ以下であることが好ましく、中でも５０μｍ〜７００μｍの範囲内であることが好ましい。なお、基板が複数の層が積層された構成を有するもので
ある場合、上記厚みは各層の厚みの総和を意味する。
【００９８】
（９）表示部用コンタクトホール
本発明の有機半導体素子は、通常、表示部用コンタクトホールを有する。
本発明における表示部用コンタクトホールは、ゲート絶縁層を貫通し、ドレイン電極に達するように形成されるものである。また、本発明の有機半導体素子がボトムコンタクト型の有機半導体トランジスタを有する場合は、有機半導体層を貫通しドレイン電極に達するように形成されていることが好ましい。
【００９９】
表示部用コンタクトホールの態様は、有機半導体トラジスタの構造に応じて異なる。
本発明の有機半導体素子においては、図３に示すようにゲート絶縁層７および有機半導体層６を貫通する第１表示部用コンタクトホール１１ａと誘電体層９を貫通する第２表示部用コンタクトホール１１ｂとが形成される場合がある。この場合、第１表示部用コンタクトホール１１ａおよび第２表示部用コンタクトホール１１ｂを合わせた表示部用コンタクトホール１１が、有機半導体層６、ゲート絶縁層７および誘電体層９を貫通して形成されていればよい。
また、本発明の有機半導体素子においては、後述する図９および図１０に示すように、有機半導体層６、ゲート絶縁層７および誘電体層９を貫通する表示部用コンタクトホール１１が形成される場合もある。
【０１００】
表示部用コンタクトホールにおいて、ゲート絶縁層の開口部の大きさについては、ゲート絶縁層に形成することができ、表示部用コンタクトホール内でドレイン電極と外部入出力電極とを接続させることができれば特に限定されず、ゲート絶縁層の厚み、ドレイン電極の幅等に応じて適宜選択することができる。
また、表示部用コンタクトホールが、さらに有機半導体層および誘電体層の少なくともいずれかを貫通するように形成されている場合、各層の開口部の大きさについては、同一であってもよく、異なっていてもよい。各層の開口部の大きさが異なる場合は、例えば、ゲート絶縁層の開口部の大きさが誘電体層の開口部の大きさよりも大きくてもよく、ゲート絶縁層の開口部の大きさが誘電体層の開口部の大きさよりも小さくてもよい。また、例えば、ゲート絶縁層の開口部の大きさが有機半導体層の開口部の大きさよりも大きくてもよく、ゲート絶縁層の開口部の大きさが有機半導体層の開口部の大きさよりも小さくてもよい。
【０１０１】
表示部用コンタクトホールの平面視形状については、一般的な有機半導体素子に用いられるものと同様とすることができ、具体的には上述したコンタクトホールの平面視形状として説明した内容と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【０１０２】
ゲート絶縁層や誘電体層等に表示部用コンタクトホールを形成する方法としては、例えば各層を形成する際に同時に表示部用コンタクトホールを形成する方法を挙げることができる。具体的には、フォトリソグラフィ法、印刷法等が挙げられる。
また、有機半導体層に表示部用コンタクトホールを形成する方法としては、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が形成された基材の全面に有機半導体層を形成した後、有機半導体層を真空紫外光を用いてエッチングする方法が好ましい。なお、有機半導体層に表示部用コンタクトホールを形成する方法については、後述の「５．有機半導体素子の製造方法」に詳しく記載するので、ここでの説明は省略する。
【０１０３】
４．その他の構成
本発明の有機半導体素子は、上述した各構成を有していれば特に限定されず、必要に応じて他の構成を適宜選択して追加することができる。このような構成としては、スキャン電極、コモン電極等を挙げることができる。なお、これらの構成については、一般的な有機半導体素子に用いられるものと同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【０１０４】
５．有機半導体素子の製造方法
本発明の有機半導体素子の製造方法としては、上記構成を有する有機半導体素子を製造できる方法であれば特に限定されるものではない。
例えば、有機半導体素子の製造方法としては、金属材料を含むソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が形成された基板上に、有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記データ配線に達するコンタクトホールが形成されるコンタクトホール領域、および上記ドレイン電極に達する表示部用コンタクトホールが形成される表示部用コンタクトホール領域以外の上記ソース電極、上記ドレイン電極および上記データ配線が形成されている電極領域、ならびに上記ソース電極および上記ドレイン電極の間のチャネル領域において、上記有機半導体層上にレジスト層を形成し、上記レジスト層および上記有機半導体層に真空紫外光を照射することにより、上記レジスト層が形成されていない部位の上記有機半導体層をエッチングし、上記レジスト層を除去する有機半導体層パターニング工程とを有する製造方法を好適に用いることができる。以下、各工程について説明する。
【０１０５】
（１）有機半導体層形成工程
有機半導体層形成工程は、金属材料を含むソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が形成された基板上に、有機半導体層を形成する工程である。
【０１０６】
なお、有機半導体層に用いられる有機半導体材料等については、既に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１０７】
有機半導体層の形成方法としては、例えば、有機半導体材料が溶媒に可溶である場合は、有機半導体材料を溶媒に溶解して有機半導体層形成用塗工液を調製した後、これを基板上の塗布する方法が挙げられる。塗布方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ＬＢ法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、およびキャスト法等を挙げることができる。一方、有機半導体材料が溶媒に不溶である場合は、例えば、真空蒸着法等のドライプロセスが挙げられる。
【０１０８】
また、有機半導体層が形成される基板上には、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の他に、外部接続端子や検査用端子等の端子が形成されていてもよい。
なお、基板、ソース電極、ドレイン電極、データ配線および端子等については、既に記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１０９】
（２）有機半導体層パターニング工程
有機半導体層パターニング工程は、上記データ配線に達するコンタクトホールが形成されるコンタクトホール領域、および上記ドレイン電極に達する表示部用コンタクトホールが形成される表示部用コンタクトホール領域以外の上記ソース電極、上記ドレイン電極および上記データ配線が形成されている電極領域、ならびに上記ソース電極および上記ドレイン電極の間のチャネル領域において、上記有機半導体層上にレジスト層を形成し、上記レジスト層および上記有機半導体層に真空紫外光を照射することにより、上記レジスト層が形成されていない部位の上記有機半導体層をエッチングし、上記レジスト層を除去する工程である。
【０１１０】
レジスト層は、真空紫外光を用いた有機半導体層のエッチング時に真空紫外光を遮蔽するものである。レジスト層の真空紫外光の遮蔽性としては、照射される真空紫外光の波長に応じて適宜決定すればよい。具体的には、レジスト層の真空紫外光の透過率が１０％以下であることが好ましく、特に３％以下、さらには１％以下であることが好ましい。
【０１１１】
また、レジスト層は、真空紫外光を用いた有機半導体層のエッチング時に酸素を遮蔽するものであることが好ましい。これにより、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線の酸化をさらに抑制することができる。レジスト層の酸素の遮蔽性としては、具体的には、レジスト層の酸素透過率が、温度２３℃、湿度９０％の条件下において１ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｍ以下であることが好ましい。ここで、酸素透過率は、モダンコントロール（株）製の酸素ガス透過率測定装置ＯＸ−ＴＲＡＮ  ２／２０を用いて測定した値である。
【０１１２】
レジスト層に用いられる材料としては、照射される真空紫外光に対して所定の遮蔽性を有するレジスト層が得られるものであれば特に限定されるものではない。このような材料としては、例えば、ＰＶＰ、ＰＶＡ、ＰＭＭＡ、ＰＳ、ポリエチレンオキサイド、水系エポキシ樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、カルド系樹脂等を挙げることができる。これらの材料は１種類のみ用いてもよく２種類以上を混合して用いてもよい。
【０１１３】
レジスト層は、ソース電極およびドレイン電極の間のチャネル領域、ならびに、コンタクトホール領域および表示部用コンタクトホール領域以外のソース電極、ドレイン電極およびデータ配線が形成されている電極領域の有機半導体層上に形成される。レジスト層は、真空紫外光を用いて有機半導体層をエッチングする際に、真空紫外光に対するマスクとして用いられる。そのため、レジスト層のパターン形状は、エッチング後の有機半導体層のパターン形状と同一になる。なお、エッチング後の有機半導体層の形成位置については、すでに記載したので、ここでの説明は省略する。
【０１１４】
レジスト層の厚みとしては、真空紫外光に対して所定の遮蔽性が得られる程度であれば特に限定されるものではないが、１００μｍ以下であることが好ましく、特に０．１μｍ〜１０μｍの範囲内、さらには０．３μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
【０１１５】
レジスト層の形成方法としては、所定の領域の有機半導体層上にレジスト層を形成することが可能であれば特に限定されるものではなく、例えば、フォトリソグラフィ法や、インクジェット法、スクリーン印刷法、パッド印刷法、フレキソ印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビアオフセット印刷法等の印刷法を挙げることができる。
【０１１６】
有機半導体層をパターニングするに際しては、真空紫外光をレジスト層および有機半導体層に照射することによって、レジスト層が形成されていない部位の有機半導体層を除去する。
ここで、「真空紫外光」とは、波長が１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内である紫外線をいう。本発明に用いられる真空紫外光としては、有機半導体層を所望の時間内に除去できる波長を有していれば特に限定されるものではなく、有機半導体層を構成する有機半導体材料の種類に応じて適切な波長の真空紫外光を用いればよい。中でも、真空紫外光の波長は１２６ｎｍ〜１９３ｎｍの範囲内、さらに１７２ｎｍであることが好ましい。このような波長範囲の真空紫外光を用いることにより、有機半導体層を構成する有機半導体材料の種類に関わらず、有機半導体層を短時間でパターニングすることが可能になるからである。
【０１１７】
真空紫外光の照射に用いられる光源としては、例えば、エキシマランプ、低圧水銀ランプ、その他種々の光源を挙げることができる。
また、真空紫外光の照射量としては、有機半導体層をエッチングできる範囲内であれば特に限定されるものではなく、有機半導体層を構成する有機半導体材料の種類や、真空紫外光の波長等によって適宜調整すればよい。
【０１１８】
真空紫外光の照射方法としては、レジスト層および有機半導体層に均一な照射量で真空紫外光を照射できる方法であれば特に限定されない。このような照射方法としては、例えば、レジスト層および有機半導体層の全面を同時に照射する方法、および、光源またはレジスト層および有機半導体層が形成された基板の少なくとも一方を移動させながら、レジスト層および有機半導体層の全面を順次に照射する方法を挙げることができる。
中でも、後者の方法を用いることが好ましい。その理由は次の通りである。すなわち、真空紫外光は指向性のない分散光であるため、レジスト層および有機半導体層の全面を同時に照射する方法では、例えば、大面積のレジスト層および有機半導体層に真空紫外光を照射する場合に、中央部と端部とで真空紫外光の照射量に差が生じてしまう可能性がある。しかしながら、レジスト層および有機半導体層の全面を順次に照射する方法によれば、たとえ大面積のレジスト層および有機半導体層に真空紫外光を照射する場合であっても、全面に対して均一に真空紫外光を照射することが容易になるからである。
【０１１９】
また、上記の順次に照射する方法の中でも、レジスト層および有機半導体層が形成された基板を固定し、光源を移動させながら照射する方法を用いることが好ましい。このような方法によれば、大面積のレジスト層および有機半導体層に均一に真空紫外光を照射することが容易になるからである。
【０１２０】
真空紫外光の光源は、１つであってもよく、複数を用いてもよい。また、複数個の光源を用いる場合において、真空紫外光の照射方法として光源を移動させながら照射する方法を用いる場合は、複数個の光源を同時に移動させてもよく、個別に移動させてもよい。
【０１２１】
レジスト層の除去方法としては、一般的なレジスト層の除去方法を用いることができ、ウェットプロセスおよびドライプロセスのいずれも適用することができる。
【０１２２】
（３）その他の工程
上述の有機半導体素子の製造方法においては、通常、有機半導体層パターニング工程後に、ゲート絶縁層を形成する工程、ゲート電極を形成する工程、誘電体層を形成する工程および画素電極を形成する工程を有する。また、ゲート電極を形成する工程または画素電極を形成する工程と同時に、外部接続電極および外部接続端子を形成する工程が行われる。
なお、上述した各層を形成する工程に用いられる各層の形成方法については、既に説明したため、ここでの説明は省略する。
【０１２３】
６．用途
本発明の有機半導体素子の用途としては、例えば、ＴＦＴ方式を用いる表示装置のＴＦＴアレイ基板として用いることができる。このような表示装置としては例えば、液晶表示装置、電気泳動表示装置、有機ＥＬ表示装置等を挙げることができる。
【０１２４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１２５】
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【０１２６】
[実施例]
基板として、ガラス基板を準備した。上記基板上の全面に銀を厚み４０ｎｍでスパッタ蒸着した。次に、銀スパッタ膜上にポジ型フォトレジストをスピンコートにて塗布してレジスト層を形成し、フォトマスクを用いた露光および現像工程を経て、レジスト層をパターニングした。次いで、エッチング処理を施して、レジスト層が形成されていない部位の銀スパッタ膜をエッチングした後、レジスト層を除去した。これにより、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線を形成した。
【０１２７】
次に、チオフェン系ポリマーをキシレンに固形分濃度１ｗｔ％にて溶解させた有機半導体のキシレン溶液を準備し、ソース電極、ドレイン電極およびデータ配線を形成した基板表面にスピンコートにて塗布し、膜厚５０ｎｍの有機半導体層を基板全面に形成した。次いで、ポジ型レジストを有機半導体層上にスピンコートしてレジスト層を形成し、フォトマスクを介した露光およびアルカリ現像工程を行い、レジスト層をパターニングし、チャネル領域ならびにソース電極、ドレイン電極およびデータ配線を覆うようにレジスト層を形成した。この際、コンタクトホールが形成されるコンタクトホール領域と、表示部用コンタクトホールが形成される表示部用コンタクトホール領域とにおいては、レジスト層が形成されないようにした。
次に、大気下で、波長１７２ｎｍ、照度３ｍＷ／ｃｍ２の真空紫外線を６０秒間照射し、レジスト層で覆われている部位以外の有機半導体層をエッチング除去し、有機半導体層のパターニングを行った。その後、レジスト層を除去した。
【０１２８】
次に、有機半導体層を形成した基板上に、紫外線感光性アクリル系樹脂をスピンコートしてゲート絶縁層を形成し、フォトマスクを介した露光およびアルカリ現像工程を行い、ゲート絶縁層のパターニングを行った。この際、ゲート絶縁層にコンタクトホールおよび表示部用コンタクトホールが形成されるようにパターニングした。次いで、１５０℃のオーブンにて加熱硬化させ、膜厚１μｍのゲート絶縁層を形成した。
【０１２９】
次に、ゲート絶縁層を形成した基板上に、アルミニウムを厚み２００ｎｍでスパッタ蒸着した。続いて、アルミニウムスパッタ膜上にポジ型フォトレジストをスピンコートにて塗布してレジスト層を形成し、フォトマスクを用いた露光および現像工程を経て、レジスト層をパターニングした。エッチング処理を施して、レジスト層が形成されていない部位のＡｌスパッタ膜をエッチングした後、レジスト層を除去した。これにより、ゲート電極、中間電極、外部接続配線および外部接続端子を形成した。
【０１３０】
次に、ゲート電極、中間電極、外部接続配線および外部接続端子を形成した基板上に、紫外線感光性樹脂をスピンコートして遮光層を形成し、フォトマスクを介した露光およびアルカリ現像工程を行い、遮光層のパターニングを行った。この際、遮光層に表示部用コンタクトホールが形成されるようにパターニングした。次いで、１５０℃のオーブンにて加熱硬化させ、膜厚２μｍの遮光層を形成した。
次に、遮光層上に紫外線感光性アクリル系樹脂をスピンコートしてパッシベーション層を形成し、フォトマスクを介した露光およびアルカリ現像工程を行い、パッシベーション層のパターニングを行った。この際、パッシベーション層に表示部用コンタクトホールが形成されるようにパターニングした。次いで、１５０℃のオーブンにて加熱硬化させ、膜厚４μｍのパッシベーション層を形成した。
【０１３１】
次に、パッシベーション層上にカーボンペーストをスクリーン印刷にてパターン印刷し、１２０℃のオーブンにて焼成を行い、膜厚５μｍの外部入出力電極を形成した。
【０１３２】
作製したアクティブマトリックス基板に対し、マイグレーション耐性試験を行った。具体的には、隣接するデータ配線間（データ配線の間隔は５０μｍ）に５０Ｖの電圧を印加し、印加開始直後の電流値を測定するとともに、５００時間経過後の電流値も測定した。なお、試験環境は、温度４０℃、湿度９０％であった。
【０１３３】
上記マイグレーション耐性試験を行ったところ、電圧印加開始直後の電流値は１０ｐＡであり、５００時間経過後の電流値は１２ｐＡであった。このように、測定された電流値に大きな変化はなく、従って十分なマイグレーション耐性があると判断できる。
【０１３４】
［比較例]
上記実施例におけるデータ配線と連続して外部接続配線および外部接続端子を銀で基材上に形成し、外部接続端子部が大気に露出するようにゲート絶縁層をパターニングした以外は、全て同様の手順でアクティブマトリクス基板を作製した。
【０１３５】
この上記比較例にかかるトップゲート型アクティブマトリクス基板に対し、上述のマイグレーション耐性試験を行った結果、電圧印可開始直後の電流地は１０ｐＡあったが、１５分経過後の電流値は１μＡを超える電流値が観測された。この結果、マイグレーション耐性が無いと判断できる。
【符号の説明】
【０１３６】
１  …  有機半導体素子
２  …  基板
３  …  ソース電極
４  …  ドレイン電極
５  …  データ配線
６  …  有機半導体層
７  …  ゲート絶縁層
８  …  ゲート電極
９  …  誘電体層
１０  …  画素電極
１１  …  表示部用コンタクトホール
２１  …  コンタクトホール
２２  …  外部接続配線
３１  …  外部接続端子
Ｘ  …  表示部
Ｙ  …  配線部
Ｚ  …  外部接続部
【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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【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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