(57)【要約】【課題】  製造効率を向上させることができるパターン形成方法及び電子デバイスの製造方法、並びに前記電子デバイスの製造方法を用いて製造された電子デバイス、電子機器を提供する。【解決手段】  基材１０上に、機能膜１２からなる所定パターンを形成するパターン形成方法であって、基材１０上に、触媒となる物質を元素に有する化合物を主成分とする触媒化合物層１１を形成する第１工程と、触媒化合物層１１の機能膜１２を形成する機能膜形成領域１１ｂに存在する化合物が触媒として機能するようにする触媒化処理を施す第２工程と、機能膜形成領域１１ｂに、触媒機能を利用して機能膜１２を形成する第３工程とを有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、触媒となる物質の元素を有する化合物を主成分とする触媒化合物層を形成する第１工程と、
前記触媒化合物層の機能膜を形成する機能膜形成領域が、触媒として機能するように触媒化処理を施す第２工程と、
前記機能膜形成領域に、触媒機能を利用して前記機能膜を形成する第３工程と、
を有するパターン形成方法。
【請求項２】
前記第２工程における前記触媒化処理は、前記機能膜形成領域の前記化合物を分解または還元して前記触媒として機能させる処理である請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記化合物を分解または還元する処理は、前記触媒化合物層の機能膜形成領域に対して、レーザを照射する方法、紫外線を照射する方法、赤外線を照射する方法、還元性ガスを導入したプラズマを照射する方法及び還元剤を付与する方法のうちの少なくとも１種により行われる請求項２に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記機能膜は、主として金属材料で構成される金属膜である請求項１から３のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記第３工程において、前記金属膜は、無電解めっき法により形成される請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記第３工程において、前記金属膜は、ＣＶＤ法により形成される請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記機能膜は、主として繊維状炭素系物質で構成される炭素膜である請求項１から３のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記繊維状炭素系物質は、カーボンナノチューブを主成分とするものである請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第３工程において、前記炭素膜は、ＣＶＤ法により形成される請求項７に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記化合物は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕの少なくとも１種の元素を有する請求項１から９のいずれかに記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
前記化合物は、酸化第一銀、酸化第二銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体、酸化第一銅、酸化第二銅の少なくとも１種を主成分とする請求項１０に記載のパターン形成方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載のパターン形成方法を用いていることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電子デバイスの製造方法で製造されてなる電子デバイス。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線等のパターン形成方法、電子デバイス及びその製造方法並びにそのデバイスを備えた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、配線等のパターンを形成する場合には、まず、基材上に、配線等として機能する機能膜を形成し、この上にレジストを塗布した後、これを露光、現像により所定の形状にパターニングする。そして、このレジストをマスクとして機能膜をエッチングした後、レジストを剥離する（例えば、特許文献１参照）。積層パターンを形成する場合には、これらの工程を層毎に行なう必要がある。
【特許文献１】特開平５−３３８１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のパターン形成方法では工程数が多く、特に積層パターンを形成する場合には時間と手間とを要するため製造効率がよくない。また、製造に要するコスト・エネルギーが高くなる等の問題が生じる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、製造効率を向上させることができるパターン形成方法及び電子デバイスの製造方法、並びに前記電子デバイスの製造方法を用いて製造された電子デバイス、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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明のパターン形成方法は、基材上に、触媒となる物質の元素を有する化合物を主成分とする触媒化合物層を形成する第１工程と、前記触媒化合物層の前記機能膜を形成する機能膜形成領域が、触媒として機能するように触媒化処理を施す第２工程と、前記機能膜形成領域に、触媒機能を利用して前記機能膜を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。すなわち、本発明のパターン形成方法は、基材上に形成された触媒化合物層において、機能膜を形成する機能膜形成領域に存在する化合物に対し、触媒化処理を施して、機能膜形成領域が触媒として機能するようにする処理を施して触媒層を形成することにより、前記触媒層の触媒機能を利用して前記機能膜形成領域に選択的に機能膜を形成することができる。このため、本方法では、特許文献１に開示された従来の方法に比べて、レジストの形成工程、露光・現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程が不要となり、製造効率が向上し、工程の時間、コスト、エネルギーを大幅に削減することができる。
【０００６】
このパターン形成方法において、前記第２工程は、前記化合物を分解または還元して前記触媒物質を（生成する）処理であってもよい。これによって、前記機能膜形成領域に、高い触媒機能を有する触媒層を形成することができる。
【０００７】
このパターン形成方法において、前記化合物を分解または還元する処理は、前記触媒化合物層の機能膜形成領域に対して、レーザを照射する方法、紫外線を照射する方法、赤外線を照射する方法、還元性ガスを導入したプラズマを照射する方法及び還元剤を付与する方法のうちの少なくとも１種により行われる処理であってもよい。これによって、容易かつ効率的に、高い触媒機能を有する触媒層を前記機能膜形成領域に形成することができる。
【０００８】
このパターン形成方法において、前記第３工程において形成される機能膜は、金属膜または繊維状炭素系物質で構成される炭素膜（特に、カーボンナノチューブ）で構成される膜であってもよい。これによって、導電性に優れ、かつ、高い機械的強度（形状の安定性）の高いパターンを形成することができる。
【０００９】
このパターン形成方法において、前記金属膜は、無電解めっき法により形成されてもよい。これによって、真空装置等の大掛かりな装置を必要とせず、容易かつ安価にパターンを形成することができる。
【００１０】
このパターン形成方法において、前記繊維状炭素系物質で構成される炭素膜は、ＣＶＤ（化学的気相蒸着）法により形成されてもよい。これによって、前記繊維状炭素系物質が緻密に配列した炭素膜を得ることができる。
【００１１】
このパターン形成方法において、前記化合物は、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ｒｈ、ＩｒまたはＲｕのうち、少なくとも１種を構成元素とするものであってもよい。これによって、高い触媒機能を有する触媒層を機能膜形成領域に形成することができる。
【００１２】
このパターン形成方法において、前記化合物は、酸化第一銀、酸化第二銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体、酸化第一銅または酸化第二銅のうち、少なくとも１種を主成分とするものであってもよい。これによって、容易に前記化合物を分解または還元させ、機能膜形成領域に触媒層を形成することができる。
【００１３】
本発明の電子デバイスの製造方法は、上記本発明のパターン形成方法を用いていることを特徴とする。これによって、基材上の配線などのパターン形成にかかる製造効率が向上し、ひいては電子デバイスの製造効率を向上させることができる。
【００１４】
本発明の電子デバイスは、上記電子デバイスの製造方法により製造されたことを特徴とする。これによって、安価に前記電子デバイス、ひいては安価に前記電子デバイスを備えた電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下、本実施の形態では、本発明に係るパターン形成方法、及び電子デバイスの製造方法について、図面を参照して説明する。なお、各図に示されている層や部材は、図面上で認識可能な程度の大きさとするため、それらの縮尺は実際のものとは異なったもので表されている場合がある。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係るパターン形成方法の主要工程における基材の模式断面図である。以下、本発明に係るパターン形成方法について説明する。図１（ａ）に示すように、基材１０は、配線等のパターンが形成される対象物であり、例えば、複数の機能膜と絶縁膜が予め積層された多層配線基板や、配線層や層間絶縁膜が予め形成された回路基板等の基板となるものである。基材１０の材質は、その使用目的に応じて選択され、例えば、光透過性が求められる場合にはガラス等の透明性材料が選択され、可撓性が求められる場合には樹脂材料等が選択され、半導体素子を形成する場合にはシリコンウェハが選択される。
【００１７】
本実施形態のパターン形成方法は、基材１０上に触媒となる元素を有する化合物を主成分とする触媒化合物層を形成する第１工程（触媒化合物層形成工程）と、機能膜を形成する機能膜形成領域が、触媒として機能するように触媒化処理（触媒層形成）を施す第２工程（触媒化処理工程）と、前記機能膜形成領域に、触媒機能を利用して機能膜を形成する第３工程（機能膜形成工程）と、からなっている。次に各工程を説明すると共に、各工程で用いられる方法及び装置について説明する。
【００１８】
［１］触媒化合物層形成工程
触媒化合物層形成工程は、図１（ｂ）に示すように、触媒となる元素を有する化合物（この化合物自体は、通常、触媒として機能しない。以下、触媒化合物という）を溶質とした触媒化合物含有溶液１１Ｌを基材１０上に塗布して触媒化合物層１１を形成する。触媒化合物含有溶液１１Ｌを塗布する方法としては、スピンコート法、ディップコート法、スプレー成膜法、スリットコート法、印刷法、インクジェット（液体吐出）法等を用いることができる。また、触媒化合物含有溶液１１Ｌに含まれる触媒化合物としては、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）、Ｖ（バナジウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｐｔ（白金）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）等を元素として有する化合物を用いることができる。ここで、触媒化合物として酸化第一銀、酸化第二銀、炭酸銀、酢酸銀、アセチルアセトン銀錯体等からなる粒子状銀化合物または酸化第一銅、酸化第二銅からなる銅化合物から選ばれた１種または２種以上の混合物を主成分として用いることが好ましい。後述する触媒化処理が容易に行えるからである。なお、溶媒として用いる物質は、特に限定されるものではなく、水、エタノール、キシレン、ターピネオール等を例示することができる。また、触媒化合物層１１は上述したように溶液塗布によって形成するようにしてもよいが、別工程においてフィルム状の触媒化合物層１１を形成してから基材１０上に配置してもよい。
【００１９】
［２］触媒化処理工程
触媒化合物層の所定の領域を触媒として機能するようにする（触媒層形成）処理を施す触媒化処理としては、所定の領域の触媒化合物を分解または還元し、触媒となる金属単体とする処理が挙げられる。その処理方法は特に限定されないが、Ａ：加熱による方法、Ｂ：還元性ガスを導入したプラズマによる方法、Ｃ：還元剤を付与する方法を例示することができる。これらの処理法を用いることにより、容易かつ確実に触媒化合物を分解または還元することにより触媒となる金属の層（触媒層）を形成し、触媒として機能させることができる。以下、各方法について説明する。
【００２０】
Ａ：加熱による方法
図１（ｃ）に示すように、空気中で触媒化合物層１１の機能膜形成領域１１ｂにレーザを照射して局所的に加熱することで、機能膜形成領域１１ｂの触媒化合物層１１が熱分解され、触媒層となる。この時、レーザ光が照射されない領域は、触媒作用のない機能膜非形成領域１１ａとなる。
【００２１】
機能膜形成領域１１ｂへのレーザ照射は、レーザ照射装置と基材１０との間に機能膜形成領域１１ｂの形状に対応して開口したパターンを形成したマスクを配置して行ってもよいし、照射領域を狭く絞ったレーザ光を照射しながら、レーザ照射装置と基材１０とを相対移動させて機能膜形成領域１１ｂをレーザ照射してもよい。例えば、粒子状銀化合物は加熱されると、１４０℃〜２５０℃という低温においても容易に金属銀粒子に分解されるため、触媒作用を示すようになる。なお、機能膜形成領域１１ｂを加熱する方法は上述したレーザ光照射による方法でもよいが、ヒータやサーマルヘッド等を基材１０に接触させて加熱してもよい。また、レーザ光線でなく紫外光、赤外線や赤外光、電子線等を照射して加熱してもよく、さまざまな加熱方法を用いることができる。なお、紫外光や赤外光には加熱による効果だけでなく、直接、銀化合物を分解する作用もある。
【００２２】
Ｂ：還元性ガスを導入したプラズマによる方法
機能膜形成領域１１ｂの形状に対応して開口した、フォトマスクと同様のマスクを用いて、機能膜形成領域１１ｂに対して還元性ガスが導入されているプラズマを照射して、触媒化合物を還元することにより行われる。還元性ガスとしては、水素ガス、アンモニアガス、一酸化炭素ガス、あるいはこれらのガスを２種以上混合した混合ガス等が挙げられるがこれらに限らない。
【００２３】
前記粒子状銀化合物及び前記銅化合物は、この方法により容易に還元され、金属単体となり、触媒作用を示すようになる。なお、この際の圧力は、大気圧下であるのが好ましい。これにより、チャンバーや減圧手段等の使用を不要にでき、低エネルギー、低コストで処理することができる。大気圧環境下で本方法を適用する場合に導入する不活性ガスとしては、ヘリウムガス、アルゴンガスあるいはこれらの混合ガス等が挙げられるが、特にこれらに限らない。
【００２４】
Ｃ：還元剤を付与する方法
機能膜形成領域１１ｂに還元剤を塗布することにより、触媒化合物層１１の機能膜形成領域１１ｂに存在する触媒化合物が還元されて金属単体となり、触媒として作用するようになる。この還元剤を基材１０に供給する方法としては、例えば、インクジェット（液滴吐出）法、オフセット印刷法、スプレーコート法等を用いることができる。これらの方法により、機能膜形成領域１１ｂに選択的に還元剤を供給することができる。また、還元剤としては、過酸化水素、硫化水素、ヒドロキノン、チオ硫酸ナトリウム等を用いることができる。
【００２５】
［３］機能膜形成工程
触媒化合物層１１に前記触媒化処理を施すことにより触媒層を形成した機能膜形成領域１１ｂに、この領域に存在する触媒の機能を利用して機能膜１２を形成する。本実施の形態では、図１（ｄ）における機能膜１２として、主として金属材料で構成される金属膜と、主として繊維状炭素系物質で構成される炭素膜とを形成する場合について、それぞれ説明する。
【００２６】
金属膜を形成する場合に用いる金属材料としては、例えば、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｌｉ（リチウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｙｂ（イッテルビウム）、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｌ（アルミニウム）、Ｃｓ（セシウム）、Ｒｂ（ルビジウム）等の金属、これらを含む合金等が挙げられ、さらに、これらのうち２種以上を組み合わせて用いることができる。また、炭素膜を形成する場合に用いる繊維状炭素系物質としては、例えば、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、ＣＮナノチューブ、ＣＮナノファイバー、ＢＣＮナノチューブ、ＢＣＮナノファイバー、炭素繊維（例えば、気相成長により調製されたもの）等が挙げられるが、特にカーボンナノチューブを主成分とするものが好ましい。
【００２７】
これにより、導電性に優れ、かつ、高い機械的強度（形状の安定性）を有する機能膜１２を得ることができる。なお、繊維状炭素系物質は、１本鎖構造（分岐鎖を有さない直鎖状構造）を有するものであってもよいし、分岐鎖構造を有するものであってもよい。以下では、まず、機能膜１２が金属膜である場合の機能膜形成工程を説明し、次に、機能膜１２が炭素膜である場合の機能膜形成工程を説明する。
【００２８】
Ａ：金属膜形成工程
機能膜１２を金属膜で形成する場合、この機能膜１２は、例えば、無電解めっき法、電気めっき法、ＣＶＤ法等で形成することができるが、容易に安価で形成できることから、無電解めっき法により形成するのが好ましい。これにより真空装置等の大がかりな装置を必要とせず、容易かつ安価に、高い成膜精度で機能膜１２（金属膜）を形成することができる。
【００２９】
図２は無電解めっき法による金属膜形成工程の過程を表す図である。以下、具体的な金属膜形成工程として無電解めっき法による形成工程について説明する。無電解めっき法においては、基材１０をめっき液１３に浸漬する（図２（ａ）参照）。これにより、触媒化合物層１１の機能膜形成領域１１ｂに存在する触媒に金属元素が析出することで、この領域の形状に対応して機能膜１２が形成される（図２（ｂ）参照）。めっき液１３は金属塩、還元剤を主成分として、ｐＨ調整剤（ｐＨ緩衝剤）、錯化剤、安定剤その他の添加剤を補助成分とする混合溶液である。無電解めっき法で用いる金属材料としては、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ等が用いられ、金属塩としては、例えば、硫酸塩、硝酸塩等が好適に用いられる。還元剤としては、例えば、ヒドラジン、次亜隣酸アンモニウム、次亜燐酸ナトリウム等のうち少なくとも１種を主成分とするものが好ましい。還元剤としてこれらのものを用いることにより、機能膜１２の成膜速度が適正なものとなり、機能膜１２において求められる最適な膜厚範囲に、容易に膜厚を制御できるようになる。また、形成される機能膜１２が、均一な膜厚、かつ、良好な表面性を有するものとなる。
【００３０】
無電解めっき法を用いる場合にはｐＨ調整剤（ｐＨ緩衝剤）を混合（添加）するのが好ましい。これにより、無電解めっきの進行に伴って、めっき液１３のｐＨが低下するのを防止または抑制することができ、その結果、成膜速度の低下や、機能膜１２の組成、性状の変化を効果的に防止することができる。ここで、ｐＨ調整剤としては各種のものが挙げられるが、アンモニア水、トリメチルアンモニウムハイドライド、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム及び硫化アンモニウムのうちの少なくとも１種を主成分とするものであるのが好ましい。これにより上記の効果を一層発揮することができる。
【００３１】
錯化剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸、酢酸のようなカルボン酸類、酒石酸、クエン酸のようなオキシカルボン酸類、グリシンのようなアミノカルボン酸類、トリエタノールアミンのようなアミン類、グリセリン、ソルビトールのような多価アルコール類等が挙げられる。また、安定化剤としては、例えば、２，２’−ビピリジル、シアン化合物、フェロシアン化合物、フェナントロリン、チオ尿素、メルカプトベンゾチアゾール、チオグリコール酸等が挙げられる。なお、作業温度（めっき液１３の温度）、作業時間（めっき時間）、めっき液１３の量、めっき液１３のｐＨ、めっき回数（ターン数）等のめっき条件を設定することにより、形成される機能膜１２の厚さを調整することができる。
【００３２】
Ｂ：炭素膜形成工程
機能膜１２がカーボンナノチューブを主材料とする炭素膜である場合、例えば、ＣＶＤ法（化学的気相成長法）、アーク放電法、レーザ蒸発法等により、カーボンナノチューブを基材１０上に成長させて形成することができる。これらの中でも、カーボンナノチューブの生成（作製）方法としては、ＣＶＤ法を用いるのが好ましい。
【００３３】
図３はＣＶＤ法を用いたカーボンナノチューブの炭素膜形成工程を表す図である。ＣＶＤ法は、ガス状の含炭素材料１４を熱分解し、生成した炭素からカーボンナノチューブを合成する（生成させる）方法である。ＣＶＤ法によれば、カーボンナノチューブが緻密に（高密度で）配列した炭素膜（機能膜１２）が得られる。
【００３４】
具体的には、基材１０をガス状の含炭素材料１４を含有する雰囲気下に置き、この含炭素材料１４を熱分解し、炭素を生じさせる（図３（ａ）参照）。この熱分解により生じた炭素雰囲気下で、機能膜形成領域１１ｂに存在する触媒が機能し、カーボンナノチューブの生成が促進されて、この領域の形状に対応した機能膜１２が形成される（図３（ｂ）参照）。
【００３５】
含炭素材料１４は、加熱により炭素化されるものであればよく、特に限定するものではない。例えば、一酸化炭素、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブテン等の不飽和炭化水素、アセチレン等のアセチレン系化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン等の芳香族炭化水素、及び、これらの混合物（例えば、ナフサや軽油等）等が挙げられる。
【００３６】
これらの中でも含炭素材料１４としては有機炭素材料が好ましく、沸点が８０〜１４４℃の液状芳香族炭化水素がより好ましい。このような液状芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン及びそれらの混合物等が挙げられる。これらの含炭素材料１４は、炭素含有率が高く、取扱いが容易であり、しかも低価格である等の点から好ましい。
【００３７】
含炭素材料１４を熱分解する方法としては、電気炉等の高温による加熱方法、マイクロ波による加熱方法、レーザによる加熱方法等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３８】
ガス状の含炭素材料１４を導入する際には、水素ガスをキャリアーガスとして使用するのが好ましい。また、含炭素材料１４には、硫化水素やメルカプタン（チオール、チオアルコール）等のイオウ化合物を添加するのが好ましい。これにより、カーボンナノチューブを、基材１０（触媒化合物層１１）の表面に対してほぼ垂直に成長させることができる。以上のような工程を経て機能膜１２（金属膜または炭素膜）が得られる。
【００３９】
以上のような工程により基材１０への配線等のパターン形成を終了し、素子等を接続して電子デバイスを製造してもよいが、触媒化合物層１１の機能膜非形成領域１１ａに残った触媒化合物が、製造された電子デバイスの特性に影響を及ぼしてしまう場合がある。そのような場合には、素子等を接続する前に機能膜非形成領域１１ａ（機能膜形成領域１１ｂ外の触媒化合物層１１）を除去しておく。
【００４０】
触媒化合物を基材１０上から除去する方法としては、例えば薬液を用いる方法がある。その際、触媒と触媒化合物との溶解性（速度）の違いを利用する。例えば、触媒が銀で触媒化合物が酸化銀の場合、酸化銀の除去にはアンモニア水を用いる。
【００４１】
また、上述した触媒層形成処理と同様に、レーザ光等を用いて除去することができる。その場合には、触媒層形成処理に用いるレーザ光よりもさらに高いエネルギ出力のレーザ光を照射することによって除去する。
【００４２】
本実施の形態のパターン形成方法によれば、従来のように、基材１０上へのレジストパターンの形成、エッチング、レジスト剥離工程を用いることなく機能膜１２からなる所定のパターンを形成することができる。このようなことから、製造効率のよい、機能膜１２からなるパターンを形成することができる。
【００４３】
＜電子デバイス＞
このような機能膜１２は、例えば、スイッチング素子（薄膜トランジスタ）、配線基板、半導体部品、表示パネル、発光素子等の各種電子デバイス（電子部品）の配線等として適用することができる。以下では、上記のパターン形成方法を薄膜トランジスタ（特に、有機薄膜トランジスタ）に適用した場合を代表に説明する。
【００４４】
図４は、本発明に係る薄膜トランジスタの実施形態を示す断面図である。なお、以下では、図４中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。図４に示す薄膜トランジスタ１００は、基板２０（図１における基材１０に相当する）上に設けられており、ソース電極３０及びドレイン電極４０と、有機半導体層（有機層）５０と、ゲート絶縁層６０と、ゲート電極７０とが、この順で基板２０側から積層されて構成されている。
【００４５】
具体的には、薄膜トランジスタ１００は、ガラス、シリコン、ポリイミド等からなる基板２０上に、ソース電極３０及びドレイン電極４０が分離して設けられている。また、ソース電極３０及びドレイン電極４０を覆うように、ナフタレン、アントラセン、フタロアニン等を主成分とする低分子材料やフルオレン−ビチオフェン共重合体、ポリアリールアミンまたはこれらの誘導体を主成分とする有機半導体層５０が設けられている。なお、有機半導体層５０は、ソース電極３０及びドレイン電極４０を覆うように設けられる構成のものに限定されず、少なくともソース電極３０とドレイン電極４０との間の領域（チャネル領域５１０）に設けられていればよい。この薄膜トランジスタ１００では、有機半導体層５０のうち、ソース電極３０とドレイン電極４０との間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域５１０となっている。このチャネル領域５１０において、キャリアの移動方向の長さ、すなわちソース電極３０とドレイン電極４０との間の距離をチャネル長Ｌ、チャネル長Ｌ方向と直交する方向の長さをチャネル幅Ｗと言う。
【００４６】
有機半導体層５０上には、ゲート絶縁層６０が設けられ、さらにこの上に、少なくともソース電極３０とドレイン電極４０の間の領域に重なるようにゲート電極７０が設けられている。ゲート絶縁層６０は、主として有機材料（特に有機高分子材料）で構成されているのが好ましい。有機高分子材料を主材料とするゲート絶縁層６０は、その形成が容易であるとともに、有機半導体層５０との密着性の向上を図ることもできる。有機高分子材料としては、ポリスチレン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリビニルフェノール、ポリエチレンを例示することができる。なお、ゲート絶縁層６０は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。
【００４７】
このような薄膜トランジスタ１００は、ソース電極３０及びドレイン電極４０が、ゲート絶縁層６０を介してゲート電極７０よりも基板２０側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、トップゲート構造の薄膜トランジスタである。以上のような薄膜トランジスタ１００は、ゲート電極７０に印加する電圧を変化させることにより、ソース電極３０とドレイン電極４０との間に流れる電流量が制御される。すなわち、ゲート電極７０に電圧が印加されていないＯＦＦ状態では、ソース電極３０とドレイン電極４０との間に電圧を印加しても、有機半導体層５０中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。一方、ゲート電極７０に電圧が印加されているＯＮ状態では、有機半導体層５０のゲート絶縁層６０に面した部分に電荷が誘起され、チャネル領域５１０にキャリアの流路が形成される。この状態でソース電極３０とドレイン電極４０との間に電圧を印加すると、チャネル領域５１０を通って電流が流れる。このようにしてスイッチング素子としての機能を果たすことができる。
【００４８】
上述した構成の薄膜トランジスタ１００のソース電極３０、ドレイン電極４０及びゲート電極７０に本発明のパターン形成方法を用いることができる。つまり、基板２０上に、触媒化合物層を形成し、ソース電極３０及びドレイン電極４０を形成する領域に触媒化処理を施し、触媒層を形成する。その後、無電解めっき、ＣＶＤ等により金属膜または炭素膜からなるソース電極３０及びドレイン電極４０を形成する。そして、有機半導体層５０、ゲート絶縁層６０、ゲート電極７０を順次積層する。これにより、製造効率よく、薄膜トランジスタを製造することができる。ここで、例えば触媒化合物層が電子デバイスの特性に影響を与える場合には、上記したような触媒化合物の除去を有機半導体層５０等を積層する前に行っておくようにする。
【００４９】
＜電子機器＞
図５は本発明に係る電子デバイスを備えた電子機器の一例を示す斜視図である。図５（ａ）はモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータを表し、図５（ｂ）は携帯電話機（ＰＨＳも含む）を表す。
図５（ａ）において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部を備える表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。本発明に係る電子デバイスは、例えば、表示部の各画素の切り替えを行うスイッチング素子、本体部１１０４と表示ユニット１１０６とを接続するための可撓性配線基板等として内蔵されている。
【００５０】
図５（ｂ）において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４及び送話口１２０６とともに、表示部を備えている。本発明に係る電子デバイスは、例えば、表示部の各画素の切り替えを行うスイッチング素子、データを保存するための半導体デバイス（各種メモリ）、回路基板等として内蔵されている。
【００５１】
本発明に係る電子デバイスを備えた電子機器としては、他にもディジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器（例えば金融機関のキャッシュディスペンサー、自動券売機）、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電表示装置、超音波診断装置、内視鏡用表示装置）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ、その他各種モニタ類、プロジェクター等の投射型表示装置等に適用することができる。
【００５２】
以上、本発明のパターン形成方法、電子デバイス及び電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、上述では化合物から、分解または還元によりできる単体物の触媒について説明したが、化合物を触媒としてもよい。さらに何らかの処理を施した部分だけが触媒として機能するような触媒化合物があれば、その触媒化合物を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のパターン形成方法の好適な実施形態を示す断面図である。
【図２】無電解めっき方法による金属膜形成工程の過程を表す図である。
【図３】カーボンナノチューブの炭素膜形成工程を表す図である。
【図４】本発明に係る薄膜トランジスタの実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る電子デバイスを備えた電子機器を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０……基材  １１……触媒化合物層  １１Ｌ……触媒化合物含有溶液  １１ａ……機能膜非形成領域  １１ｂ……機能膜形成領域（触媒層）  １２……機能膜  １３……めっき液  １４……含炭素材料  １００‥‥薄膜トランジスタ  ２０‥‥基板  ３０‥‥ソース電極  ４０‥‥ドレイン電極  ５０‥‥有機半導体層  ５１０‥‥チャネル領域  ６０‥‥ゲート絶縁層  ７０‥‥ゲート電極  １１００……パーソナルコンピュータ  １１０２……キーボード  １１０４……本体部  １１０６……表示ユニット  １２００……携帯電話機  １２０２……操作ボタン  １２０４……受話口  １２０６……送話口
【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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