(57)【要約】【課題】有機半導体層を用いた半導体装置の電気的特性を向上させる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置を提供する。【解決手段】撥水性を有するスタンプ版３０の撥水面３０ａに有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層２０を形成する第１工程と、有機半導体層２０を乾燥させることで、撥水面３０ａに接した状態で、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料を結晶化する第２工程と、スタンプ版３０における有機半導体層２０の形成面側を被転写基板１０の表面１３ａに押圧することで、被転写基板１０の表面１３ａに有機半導体層２０を転写する第３工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置である。【選択図】図１
2007067390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撥水性を有するスタンプ版の撥水面に有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する第１工程と、
前記有機半導体層を乾燥させることで、前記撥水面に接した状態で、当該有機半導体層を構成する前記有機半導体材料を結晶化する第２工程と、
前記スタンプ版における結晶化した前記有機半導体層の形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、当該被転写基板の表面に前記有機半導体層を転写する第３工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記スタンプ版の前記撥水面には凹凸パターンが設けられており、
前記第１工程では、前記撥水面の凹凸形状に倣って前記有機半導体材料の含有液を塗布し、
前記第３工程では、前記被転写基板の表面に、前記スタンプ版の凸部の頂面に設けられた前記有機半導体層のパターンを転写する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１工程では、前記スタンプ版を前記有機半導体材料の含有液に浸漬させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１工程と前記第２工程の間または前記第２工程と前記第３工程の間に、前記スタンプ版における前記有機半導体層の形成面側に、表面側に凹凸パターンが設けられた反転版を押圧し、当該反転版の凸部の頂面に前記有機半導体層の不要なパターンを付着させて除去することで、前記有機半導体層のパターンを形成する工程を行い、
前記第３工程では、前記被転写基板の表面に、前記有機半導体層のパターンを転写する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記被転写基板は、基板上にゲート電極を介してゲート絶縁膜を設けてなり、
前記第３工程の前または後に、前記ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極を形成し、
前記第３工程では、前記ゲート絶縁膜の表面に前記有機半導体層を転写することで、前記ソース電極および前記ドレイン電極との間に当該有機半導体層からなるチャネル層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３工程よりも前に、
前記被転写基板の表面に撥水処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
撥水性パターンが設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する第１工程と、
前記有機半導体層を乾燥させることで、前記撥水性パターンに接した状態で、当該有機半導体層を構成する前記有機半導体材料を結晶化する第２工程と、
前記転写用基板における結晶化した前記有機半導体層の形成面側を、前記撥水性パターンよりも前記有機半導体層との密着性が高く、前記転写用基板よりも前記有機半導体層との密着性が低いスタンプ版の表面に押圧することで、当該スタンプ版の表面に、前記撥水性パターン上の前記有機半導体層のパターンを転写する第３工程と、
前記スタンプ版における前記有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、当該被転写基板の表面に前記有機半導体層のパターンを転写する第４工程とを有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記被転写基板の表面には、ソース電極とドレイン電極とが設けられており、
前記第４工程では、前記有機半導体層のパターンを被転写基板の表面に転写することで、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記有機半導体層からなるチャネル層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記第４工程の前に、前記被転写基板の表面に撥水処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１工程では、前記転写用基板を前記有機半導体材料の含有液に浸漬させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
撥水層が設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する第１工程と、
前記転写用基板における前記有機半導体層の形成面側に、表面側に撥水面からなる凹凸パターンを有するスタンプ版を押圧することで、当該スタンプ版の凸部の頂面に、前記有機半導体層のパターンを転写する第２工程と、
前記スタンプ版における前記有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、当該被転写基板の表面に、前記スタンプ版の凸部の頂面に設けられた前記有機半導体層のパターンを転写する第３工程とを有し、
前記第１工程と前記第２工程の間または前記第２工程と前記第３工程の間に、前記有機半導体層を乾燥させることで、前記撥水層または前記撥水面に接した状態で、当該有機半導体層を構成する前記有機半導体材料を結晶化する工程を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記被転写基板の表面には、ソース電極とドレイン電極とが設けられており、
前記第３工程では、前記有機半導体層のパターンを被転写基板の表面に転写することで、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記有機半導体層からなるチャネル層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３工程の前に、前記被転写基板の表面に撥水処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
スタンプ版の表面に設けられた有機半導体層パターンを被転写基板の表面に転写する半導体装置の製造装置であって、
撥水性を有するスタンプ版と、
前記スタンプ版の表面となる撥水面に有機半導体層が塗布形成されるように、当該撥水面に有機半導体材料の含有液を供給する液供給部と、
凹凸パターンを表面側に有し、前記スタンプ版における前記有機半導体層の形成面側に凸部が押圧されることで、当該凸部の頂面に当該有機半導体層の不要なパターンを付着する反転版と、
前記スタンプ版における前記反転版の押圧により形成された前記有機半導体層パターンの形成面側に、前記被転写基板を押圧可能に保持する基板保持部とを備えた
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
【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および半導体装置の製造装置に関し、さらに詳しくは、乾式スタンプ法を用いて有機半導体層を形成する半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（thin film transistor）は、電子回路、特にはアクティブマトリックス型のフラットパネルディスプレイにおける画素トランジスタとして広く用いられている。
【０００３】
現在、大部分の薄膜トランジスタは、半導体層としてアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンを用いるＳｉ系無機半導体トランジスタである。これらの製造は、半導体層の形成に化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition；ＣＶＤ）などの真空処理室を必要とする成膜方法を用いるため、プロセスコストが高い。また、高温での熱処理が必要であることから、基板に耐熱性が要求される。
【０００４】
これに対して、有機半導体を利用した薄膜トランジスタは、活性層となる有機半導体層を低温で塗布成膜することが可能である。このため、低コスト化に有利であるとともに、プラスティック等の耐熱性のないフレキシブルな基板上への形成も可能である。
【０００５】
上述した有機半導体を用いたボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの製造方法について、図１４を用いて説明すると、まず、基板１１上に設けられたゲート電極１２を覆う状態で、基板１１上にゲート絶縁膜１３を形成する。次に、ゲート絶縁膜１３上に、一対のソース電極１４とドレイン電極１５とを形成する。次いで、ソース電極１４とドレイン電極１５とを覆う状態で、ゲート絶縁膜１３の表面全域に有機半導体層２０を形成することで、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に、有機半導体層２０からなるチャネル層２１を形成する。この有機半導体層２０の形成は、一般的にはスピンコート法で行われており、有機半導体材料の含有液（有機半導体インク）を塗布して、乾燥させる。
【０００６】
上述したような構成の薄膜トランジスタでは、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水処理を行い、撥水層１６を形成することで、ゲート絶縁膜１３上に撥水層１６を介して形成される有機半導体層２０の移動度が向上し、オン電流が増大することが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
また、上記有機半導体層２０を、スピンコート法ではなく、乾式スタンプ法により形成することも報告されている（例えば、非特許文献２参照）。この場合には、図１５（ａ）に示すように、転写用基板４０の表面をオクタデシルトリクロロシラン（(Octadecyl Tricholoro Silane(ＯＴＳ)）により撥水処理することで撥水層４１を形成する。ここで、この撥水層４１の表面を転写用基板４０の撥水面４１ａとする。
【０００８】
次いで、スピンコート法により、撥水面４１ａに有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。その後、有機半導体層２０を乾燥させることで、撥水面４１ａに接した状態で、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料を結晶化する。ここで、結晶化の際に有機半導体層２０の撥水層４１ａに接した面を接触面２０ａとする。
【０００９】
次いで、図１５（ｂ）に示すように、転写用基板４０における有機半導体層２０の形成面側にポリジメチルシロキサン（Poly Dimethyl Siloxane(ＰＤＭＳ)）からなるスタンプ版３０を押圧することで、有機半導体層２０をスタンプ版３０の表面に転写する。
【００１０】
続いて、図１５（ｃ）に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５とが設けられた被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、スタンプ版３０における有機半導体層２０の形成面側を押圧する。
【００１１】
これにより、図１５（ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａ全域に有機半導体層２０が転写され、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層２０からなるチャネル層２１が形成される。この場合には、有機半導体層２０の結晶化の際に撥水面４１ａ（前記図１５（ａ）参照）に接した接触面２０ａは、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに接している。
【００１２】
このような転写方法により形成された薄膜トランジスタでもトランジスタが正常に動作することが下記非特許文献２で報告されている。
【００１３】
【非特許文献１】Journal of Applied Physics,（米）2004年, Vol.96, p.5781
【非特許文献２】Journal of American Chemical Society,（米）2004年, Vol.126, p.13928-13929
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、上述したような非特許文献１および非特許文献２で報告されたような薄膜トランジスタでは、オン電流が十分に高くはなく、また、有機半導体層２０がゲート絶縁膜１３上の全域に設けられることで、隣接する素子と連通してしまうため、オフ電流が高くなる、という問題がある。このため、薄膜トランジスタのオン／オフ比を狭めてしまい、電気的特性が悪化してしまう。
【００１５】
また、オフ電流を低くするために、オフセット印刷の技術により、有機半導体インクをパターン印刷することも考えられる。しかし、オフセット印刷では、印刷版の表面に親水性パターンおよび撥水性パターンを形成し、有機半導体インクが付着しない領域を形成するが、有機半導体インクの溶媒として代表的なクロロホルムは、沸点が低く、蒸気圧が低いため、有機半導体インクを塗布するとすぐに溶媒が揮発し、有機半導体インクが薄膜化してしまう。このため、有機半導体インクのパターン形成が困難である。
【００１６】
上述したような課題を解決するために、本発明は、有機半導体層を用いた半導体装置の電気的特性を向上させる半導体装置の製造方法およびこれに用いる半導体装置の製造装置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】
【００１７】
上述したような目的を達成するために、本発明における半導体装置の第１の製造方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第１工程では、撥水性を有するスタンプ版の撥水面に有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する工程を行う。次に、第２工程では、有機半導体層を乾燥させることで、撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化する工程を行う。次いで、第３工程では、スタンプ版における結晶化した有機半導体層の形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、被転写基板の表面に有機半導体層を転写する工程を行う。
【００１８】
このような半導体装置の第１の製造方法によれば、第２工程で、スタンプ版の撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化させる。そして、第３工程で、スタンプ版から被転写基板の表面に有機半導体層を転写することで、有機半導体層の撥水面との接触面が被転写基板とは反対側に配置される。上述した製造方法により、被転写基板に設けられたソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層からなるチャネル層を形成した半導体装置は、発明の実施の形態において詳細に説明するように、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上することが確認された。
【００１９】
また、本発明の半導体装置の第２の製造方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第１工程では、撥水性パターンが設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する工程を行う。次いで、第２工程では、有機半導体層を乾燥させることで、撥水性パターンに接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化する工程を行う。続いて、第３工程では、転写用基板における結晶化した有機半導体層の形成面側を、撥水性パターンよりも有機半導体層との密着性が高く、転写用基板よりも有機半導体層との密着性が低いスタンプ版の表面に押圧することで、スタンプ版の表面に、撥水性パターン上の有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。その後の第４工程では、スタンプ版における有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、被転写基板の表面に有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。
【００２０】
このような半導体装置の第２の製造方法によれば、結晶化の際に撥水面と接した有機半導体層の接触面が被転写基板側に配置される。これによっても、被転写基板上にスピンコート法で有機半導体層を形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上する。また、転写用基板における有機半導体層を、撥水性パターンよりも有機半導体層との密着性が高く、転写用基板よりも有機半導体層との密着性が低いスタンプ版の表面に転写するため、撥水性パターン上の有機半導体層のみが転写される。このため、有機半導体層が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板の表面に設けられたソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層のパターンを転写することで、有機半導体層からなるチャネル層を精度よくパターン形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、半導体装置のオン／オフ比をさらに増大させることが可能となる。
【００２１】
また、本発明における半導体装置の第３の製造方法は、次のような工程を順次行う。まず、第１工程では、撥水層が設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する工程を行う。次いで、第２工程では、転写用基板における結晶化した有機半導体層の形成面側に、表面側に撥水面からなる凹凸パターンを有するスタンプ版を押圧することで、このスタンプ版の凸部の頂面に、有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。その後、第３工程では、スタンプ版における有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、被転写基板の表面に有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。そして、第１工程と第２工程の間または第２工程と第３工程の間には、有機半導体層を乾燥させることで、撥水層または撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化する工程を行うことを特徴としている。
【００２２】
このような半導体装置の第３の製造方法によれば、結晶化の際に撥水層または撥水面と接した有機半導体層の接触面が被転写基板側または被転写基板とは反対側に配置される。これによっても、被転写基板上にスピンコート法で有機半導体層を形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上する。また、転写用基板における有機半導体層に、凹凸パターンを有するスタンプ版を押圧することで、スタンプ版の凸部の頂面に、有機半導体層のパターンを転写するため、有機半導体層が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板の表面に設けられたソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層のパターンを転写することで、有機半導体層からなるチャネル層を精度よくパターン形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、半導体装置のオン／オフ比をさらに増大させることが可能となる。
【００２３】
また、本発明の半導体装置の製造装置は、スタンプ版の表面に設けられた有機半導体層パターンを被転写基板の表面に転写する半導体装置の製造装置であって、撥水性を有するスタンプ版と、スタンプ版の表面となる撥水面に有機半導体層が塗布形成されるように、撥水面に有機半導体材料の含有液を供給する液供給部と、凹凸パターンを表面側に有し、スタンプ版における有機半導体層の形成面側に凸部が押圧されることで、凸部の頂面に有機半導体層の不要なパターンを付着する反転版と、スタンプ版における反転版の押圧により形成された有機半導体層パターンの形成面側に、被転写基板を押圧可能に保持する基板保持部とを備えたことを特徴としている。
【００２４】
このような半導体装置の製造装置は、上述した本発明の第１の製造方法において、第１工程と第２工程の間または第２工程と第３工程の間に、スタンプ版における有機半導体層の形成面側に、表面側に凹凸パターンが設けられた反転版を押圧し、反転版の凸部の頂面に有機半導体層の不要なパターンを付着させて除去することで、有機半導体層のパターンを形成する工程を行い、第３工程では、被転写基板の表面に有機半導体層のパターンを転写する場合に用いられる。そして、このような半導体装置の製造装置によれば、スタンプ版の撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料が結晶化し、スタンプ版から被転写基板の表面に有機半導体層を転写することで、有機半導体層の撥水面との接触面が被転写基板とは反対側に配置される。これにより、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上した半導体装置を製造することが可能となる。また、有機半導体層の不要なパターンを付着する反転版を備えていることで、有機半導体層が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板の表面に設けられたソース電極とドレイン電極の間に有機半導体層のパターンを転写することで、有機半導体層からなるチャネル層を精度よくパターン形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、オン／オフ比をさらに増大させた半導体装置を製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
以上、説明したように、本発明の半導体装置の第１および第２ならびに第３の製造方法によれば、オン電流を増大させるまたはオフ電流を低減させることにより、半導体装置のオン／オフ比を増大させることができるため、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。また、本発明の半導体装置の製造装置によれば、オン／オフ比が増大した半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第１の実施形態の一例を、乾式スタンプ法を用いたボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの製造方法を例にとり、図１の製造工程断面図によって説明する。
【００２８】
まず、図１（ａ）に示すように、被転写基板１０は、例えばポリエーテルスルフォン（Poly Ether Sulfones(ＰＥＳ)）からなる下地基板１１上に、例えばマスクを用いた蒸着法によってアルミニウム（Ａｌ）からなるゲート電極１２を形成する。次に、ゲート電極１２を覆う状態で、下地基板１１上に例えばＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３を形成する。次いで、ゲート絶縁膜１３上に例えば金（Ａｕ）からなる一対のソース電極１４／ドレイン電極１５を形成する。上述した被転写基板１０では、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａが、有機半導体層の被転写面となる。
【００２９】
一方、図１（ｂ）に示すように、撥水性を有する例えばＰＤＭＳからなる平板状のスタンプ版３０の表面（撥水面）３０ａ全域に、例えばスピンコート法により、有機半導体材料の含有液（有機半導体インク）を塗布することで、有機半導体層２０を形成する。この有機半導体インクには、例えばポリ−３ヘキシルチオフェン（poly(3-hexylthiophene(Ｐ３ＨＴ))からなる有機半導体材料をクロロホルムからなる溶媒に５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いることとする。
【００３０】
ここで、クロロホルムは沸点が低く、揮発性が高いため、塗布した直後にクロロホルムが揮発して有機半導体インクが乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。この際、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は上記撥水面３０ａに接した状態で結晶化される。この結晶化の際に、有機半導体層２０の撥水面３０ａに接した面を接触面２０ａとする。
【００３１】
次いで、上記スタンプ版３０の有機半導体層２０の形成面側を、被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性の低い面に対して密着性が高いため、ＰＤＭＳからなるスタンプ版３０の撥水面３０ａよりもＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３の表面の方が有機半導体層２０との密着性が高くなる。このため、図１（ｃ）に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５とを覆う状態で、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａ全域に有機半導体層２０が転写される。これにより、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層２０からなるチャネル層２１が形成され、結晶化の際に撥水面３０ａに接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。以上のようにして、薄膜トランジスタが製造される。
【００３２】
（変形例１）
なお、上述した第１実施形態において、図２に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５が設けられた状態の被転写基板１０を、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）をトルエンに１ｍＭの濃度で溶解させた溶液中に浸漬させることで、ゲート絶縁膜１３の表面に撥水処理を行ってもよい。この場合には、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水層１６が形成され、撥水層１６の表面１６ａが被転写基板１０における有機半導体層の被転写面となる。
【００３３】
なお、ここでは、ソース電極１４／ドレイン電極１５を形成した後に、ゲート絶縁膜１３の表面の撥水処理を行うこととしたが、ソース電極１４／ドレイン電極１５の形成前に、上記撥水処理を行ってもよい。
【００３４】
次いで、第１実施形態と同様に、スタンプ版３０（前記図１（ｂ）参照）の撥水面３０ａ（前記図１（ｂ）参照）に有機半導体層２０を形成し、結晶化した後、スタンプ版３０の有機半導体層２０の形成面側を、被転写基板１０の撥水層１６の表面１６ａに押圧する。この際、ＰＤＭＳからなるスタンプ版３０の撥水面３０ａよりも１ｍＭのＯＴＳで処理された被転写基板１０の表面１６ａの方が撥水性が低く、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０との密着性が高いため、有機半導体層２０が被転写基板１０の表面１６ａに転写される。この場合にも、第１実施形態と同様に、結晶化の際、撥水面３０ａと接触した有機半導体層２０の接触面２０ａは、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。以上のようにして、薄膜トランジスタが製造される。
【００３５】
ここで、図３には、上記第１実施形態と変形例１の薄膜トランジスタについて、ゲート電圧（Ｖg）−ドレイン電流（Ｉd）を測定した結果を示す。
【００３６】
ここで、グラフ（１）は、第１実施形態と同様の方法を用いた乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層２０を形成した薄膜トランジスタの測定結果である。また、グラフ（２）は、第１実施形態の変形例１と同様の方法により、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水処理を行い、撥水層１６を形成した後、乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層２０を形成した薄膜トランジスタの測定結果である。さらに、グラフ（３）は、ゲート絶縁膜の表面に撥水処理を行わずに、スピンコート法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層を形成した薄膜トランジスタの測定結果である。
【００３７】
なお、各薄膜トランジスタは、高濃度に不純物をドープした低抵抗シリコン基板をゲート電極１２として用い、ゲート電極１２の表面に熱酸化処理を行うことで、ＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３を形成したものを用いている。また、ゲート絶縁膜１３上には、金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）とをこの順に積層してなるソース電極１４とドレイン電極１５とが形成されている。さらに、ゲート長／ゲート幅（Ｌ／Ｗ）＝５μｍ／４７．２ｍｍであり、マイナスのゲート電圧（−３０ｖ程度）を印加した場合にオン状態となるように設定されている。そして、ドレイン電流値の測定は、ゲート電圧をマイナス方向とプラス方向とに連続してシフトさせながらモニターした。
【００３８】
まず、図３のグラフ（１）〜（３）の測定結果から、（３）本発明が適用されていない薄膜トランジスタについての測定結果と比較して、（１），（２）本発明を適用した薄膜トランジスタについての測定結果は、オン状態におけるドレイン電流値が大きくなることが確認された。特に、（２）のゲート絶縁膜１３の表面が撥水処理された薄膜トランジスタでは、（３）と比較して２桁以上、（１）と比較しても１桁以上オン電流が増大することが確認された。一方、（１）、（２）の薄膜トランジスタは、（３）の薄膜トランジスタと比較して、オフ電流も増大しているが、オン電流の増大に対するオフ電流の増加の割合は小さいことから、（１）、（２）の薄膜トランジスタは、（３）の薄膜トランジスタと比較してオン／オフ比が増大していることが確認された。
【００３９】
以上のように、本実施形態および変形例１の薄膜トランジスタによれば、オン電流が増大し、オン／オフ比が増大することが確認された。したがって、半導体装置の電気的特性を向上することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第２の実施形態の一例を、図４の製造工程断面図によって説明する。なお、被転写基板１０については、第１実施形態と同様の構成であることとする。
【００４１】
まず、スタンプ版を作製する。具体的には、図４（ａ）に示すように、表面側に凹凸パターンが設けられた石英基板（マスター）３１と後述するスタンプ版の支持基板３２となるガラス基板との間に、撥水性を有するＰＤＭＳを流し込み、熱により硬化させる。これにより、石英基板３１の表面の凹凸パターンが反転された状態で転写されたＰＤＭＳからなるスタンプ部３３が形成される。
【００４２】
その後、図４（ｂ）に示すように、上記スタンプ部３３から石英基板３１（前記図１（ａ）参照）を剥離することで、表面側に凹凸パターンを有するスタンプ部３３と支持基板３２とからなるスタンプ版３０’が完成する。このスタンプ版３０’の表面は撥水面３０ａ’となる。
【００４３】
次に、図４（ｃ）に示すように、例えばＰ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度に溶解させた有機半導体インク中に上記スタンプ版３０’を浸漬させる。次いで、有機半導体インクから上記スタンプ版３０’を引き上げる。これにより、撥水面３０ａ’に凹凸形状に倣って、有機半導体インクが塗布され、有機半導体層２０が形成される。この際、浸漬法により表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版３０’に有機半導体インクを塗布することで、スピンコート法で塗布する場合と比較して、有機半導体インクを均一な厚さで塗布することができるため、好ましい。
【００４４】
ここで、クロロホルムは沸点が低く、揮発性が高いため、スタンプ版３０を引き上げた直後にクロロホルムが揮発して有機半導体インクが乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。この際、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａ’に接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際、撥水面３０ａ’に接した面を有機半導体層２０の接触面２０ａとする。
【００４５】
次いで、上記スタンプ版３０’における有機半導体層２０の形成面側を、第１実施形態と同様に形成された被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａに押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、スタンプ版３０よりも撥水性が低いゲート絶縁膜１３の表面１３ａに対して密着性が高く、また、スタンプ部３３の凸部３３ａがゲート絶縁膜１３の表面１３ａに強く押圧される。このため、図４（ｄ）に示すように、凸部３３ａ（前記図４（ｃ）参照）の頂面に設けられた有機半導体層パターン２０’がゲート絶縁膜１３の表面１３ａのソース電極１４とドレイン電極１５との間に転写される。この際、凸部３３ａの頂面に設けられた有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間に確実に埋め込まれるように、予め、上記スタンプ版３０の凸部３３ａの幅をマージンをとって形成することが好ましい。
【００４６】
以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１がパターン形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水面３０ａ’に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。
【００４７】
このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水面３０ａ’に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置されることから、第１実施形態と同様に、オン電流を増大させるとともに、オン／オフ比を増大させる。また、スタンプ版３０’よりも有機半導体層２０との密着性が高いゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、スタンプ版３０の凸部３３ａの頂面に設けられた有機半導体層２０のパターンを転写するため、有機半導体層２０が精度よくパターニングされる。これにより、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１を精度よく形成することができるため、隣接する素子間の有機半導体層２０が連通することが防止され、半導体装置のオフ電流を減少させることができる。
【００４８】
また、スタンプ版３０’から１回の転写で有機半導体層パターン２０’を被転写基板１０に転写することから、複数回の転写を行う場合と比較して、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【００４９】
ここで、図５には、第２実施形態と同様の方法により形成した薄膜トランジスタと第１実施形態と同様の方法により形成した薄膜トランジスタについて、ゲート電圧（Ｖg）−ドレイン電流（Ｉd）を測定した結果を示す。
【００５０】
ここで、図５（a）は、第２実施形態と同様の方法により、乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層パターン２０’をゲート絶縁膜１３の表面にパターン形成した薄膜トランジスタの測定結果である。また、図５（ｂ）は、第１実施形態と同様の方法により、乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層２０をゲート絶縁膜１３の表面１３ａ全域に形成した薄膜トランジスタの測定結果である。
【００５１】
なお、各薄膜トランジスタは、高濃度に不純物をドープした低抵抗シリコン基板をゲート電極１２として用い、ゲート電極１２の表面に熱酸化処理を行うことで、ＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３を形成したものを用いている。また、ゲート絶縁膜１３上には、ＡｕとＣｒとをこの順に積層してなるソース電極１４とドレイン電極１５とが形成されている。さらに、ゲート長／ゲート幅（Ｌ／Ｗ）＝１０μｍ／５．６ｍｍであり、マイナスのゲート電圧（−５０ｖ程度）を印加した場合にオン状態となるように設定されている。そして、ソース・ドレイン電流値の測定は、ゲート電圧をマイナス方向とプラス方向とに連続してシフトさせながらモニターした。
【００５２】
図５（ａ）、（ｂ）の測定結果から、（ａ）第２実施形態と同様の方法により有機半導体層パターン２０’が転写された薄膜トランジスタは、（ｂ）第１実施形態と同様の方法により有機半導体層２０が転写された薄膜トランジスタとオン状態でのドレイン電流が同程度であることが確認された。また、図５（ｂ）に示す薄膜トランジスタについての測定結果と比較して、図５（ａ）に示す薄膜トランジスタの測定結果は、オフ状態におけるドレイン電流値が低減することが確認された。
【００５３】
以上のように、第２実施形態の薄膜トランジスタによれば、第１実施形態の薄膜トランジスタと同程度のオン電流を示すとともに、第１実施形態の薄膜トランジスタと比較してオフ電流が低減し、オン／オフ比がさらに増大することが確認された。したがって、半導体装置の電気的特性をさらに向上させることができる。
【００５４】
（第３実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第３の実施形態の一例を、図６〜図７の製造工程断面図によって説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。
【００５５】
まず、図６（ａ）に示すように、例えばガラス基板からなる支持基板３４上に、撥水性を有する例えばＰＤＭＳの平坦膜からなるスタンプ部３５を形成することで、スタンプ版３０を作製する。このスタンプ版３０の表面は、撥水面３０ａとなる。
【００５６】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、スタンプ版３０のスタンプ部３５上に、例えばＰ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度に溶解させた有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。ここで、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布直後に有機半導体インクが乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａに接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際、撥水面３０ａに接した面を有機半導体層２０の接触面２０ａとする。この有機半導体層２０は、平坦膜からなるスタンプ部３５上に形成されるため、表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版の表面に有機半導体層２０を形成する場合と比較して、均等な膜厚で形成される。
【００５７】
なお、ここでは、スピンコート法により、有機半導体層２０を形成したが、スリットコート法、浸漬法等の他の塗布法で形成してもよい。
【００５８】
次いで、図６（ｃ）に示すように、上記スタンプ版３０における有機半導体層２０の形成面側に、表面側に凹凸パターンを有するガラス版からなる反転版５０を押圧する。この反転版５０の凸部５０ａの頂面で構成されるパターンは、後述する有機半導体層パターンの反転パターンとする。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性の低い面に対して接着性が高いため、ＰＤＭＳからなるスタンプ版３０の撥水面３０ａよりもガラス版からなる反転版５０の凸部５０ａの頂面の方が、有機半導体層２０との密着性が高くなる。これにより、図６（ｄ）に示すように、反転版５０の凸部５０ａの頂面に有機半導体層２０の不要なパターンが付着し、スタンプ版３０の撥水面３０ａには有機半導体層パターン２０’が形成される。
【００５９】
ここで、上記反転版５０の凹部５０ｂの内壁には、有機半導体層２０が付着しないように撥水処理を施すことが好ましい。また、この反転版５０をフォトリソグラフィー技術で形成することが、より微細なパターンを形成することが可能となるため、好ましい。
【００６０】
続いて、図７（ｅ）に示すように、スタンプ版３０における有機半導体層パターン２０’の形成面側を、第１実施形態と同様に形成された被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａに押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、スタンプ版３０よりも撥水性が低いゲート絶縁膜１３の表面１３ａに対して密着性が高いため、図７（ｆ）に示すように、有機半導体層パターン２０’がゲート絶縁膜１３の表面１３ａのソース電極１４とドレイン電極１５との間に転写される。これにより、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成される。この際、有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間を確実に埋め込まれるように、予め、図６（ｃ）を用いて説明した反転版５０の凹部５０ｂの幅をマージンをとって形成することが好ましい。
【００６１】
以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水面３０ａに接した有機半導体層パターン２０’の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。
【００６２】
このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水面３０ａに接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置されることから、第１実施形態と同様に、オン電流を増大させるとともに、オン／オフ比を増大させる。また、反転版５０の凸部５０ａの頂面に有機半導体層２０の不要なパターンを付着させるため、有機半導体層２０が精度よくパターニングされる。これにより、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１を精度よく形成することができるため、隣接する素子間の有機半導体層パターン２０’が連通することが防止され、半導体装置のオフ電流を減少させることができる。
【００６３】
また、スタンプ版３０上で有機半導体層パターン２０’を形成するため、１回の転写で、被転写基板１０上に有機半導体層パターン２０’を形成することから、複数回の転写工程を行う場合と比較して、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。また、スタンプ版３０のみが撥水性を有していればよいため、撥水性の大小を制御しなくてもよく、スタンプ版の材質の選択が容易である。
【００６４】
さらに、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、スタンプ版３０の撥水面３０ａが平坦であることから、平面上に有機半導体層２０を形成するため、膜厚の面内均一性が高い有機半導体層２０を形成することができる。したがって、表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版３０上に有機半導体層２０を形成する第２実施形態と比較して、より精巧に有機半導体層２０のパターニングを行うことができる。
【００６５】
なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、例えば有機半導体インクの溶媒の揮発性が低い場合には、図６（ｄ）を用いて説明したように、有機半導体層パターン２０’を形成した後に、有機半導体層パターン２０’を乾燥させてもよい。この場合であっても、図６（ｃ）を用いて説明したように、スタンプ版３０における液状態の有機半導体層２０の形成面側に、反転版５０の凸部５０ａを押圧することで、有機半導体層２０の不要なパターンが凸部５０ａの頂面に付着して除去されるため、有機半導体層２０が精巧にパターニングされる。また、有機半導体層パターン２０’を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａに接した状態で結晶化されるため、上記第３実施形態と同様の効果を奏する。
【００６６】
（第４実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第４の実施形態の一例を、図８〜図９の製造工程断面図によって説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。
【００６７】
まず、転写用基板を作製する。具体的には、まず、図８（ａ）に示すように、ＳｉＯ2からなる親水性の転写用基板４０上に、レジスト（図示省略）を塗布し、通常のリソグラフィ技術により、レジストパターン４２を形成する。
【００６８】
次いで、図８（ｂ）に示すように、レジストパターン４２が設けられた転写用基板４０を、１０ｍＭのＯＴＳのトルエン溶液に浸漬して、転写用基板４０の表面に撥水処理を行った後、乾燥することで、上記レジストパターン４２から露出した転写用基板４０の表面に撥水性パターン４３を形成する。なお、ここでは、ＯＴＳにより撥水処理を行うこととしたが、さらに撥水性の高いフッ素系シランカップリング剤を用いて、上記撥水処理を行ってもよい。
【００６９】
その後、図８（ｃ）に示すように、上記レジストパターン４２（前記図８（ｂ）参照）を除去する。これにより、転写用基板４０の表面には、親水性の転写用基板４０の表面が露出した親水性パターン４０ａと撥水性パターン４３とが形成された状態となる。
【００７０】
次いで、図８（ｄ）に示すように、例えばスピンコート法により、転写用基板４１上に、Ｐ３ＨＴがクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解された有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。この際、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布した直後に有機半導体層２０が乾燥し、薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、部分的に撥水性パターン４３に接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際に撥水性パターン４３に接した有機半導体層２０の領域を接触面２０ａとする。
【００７１】
なお、ここでは、スピンコート法により有機半導体インクを塗布することとしたが、浸漬法により、上記転写用基板４０に有機半導体インクを塗布してもよい。この場合には、スピンコート法で塗布する場合と比較して、有機半導体インクを均一な厚さで塗布することができるため、好ましい。
【００７２】
続いて、図８（ｅ）に示すように、例えば撥水性を有するＰＤＭＳを硬化してなる平板状のスタンプ版３０の表面（撥水面３０ａ）を、上記転写用基板４０の有機半導体層２０の形成面側に押圧する。押圧されることで、スタンプ版３０の撥水面３０ａは有機半導体層２０の全域に接するように変形される。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性が低い面に対して密着性が高いため、スタンプ版３０は、撥水性パターン４３よりも撥水性が低く、親水性パターン４０ａよりも撥水性が高くなるようにする。このため、スタンプ版３０は撥水性パターン４３よりも有機半導体層２０との密着性が高く、親水性パターン４０ａよりも有機半導体層２０との密着性が低くなる。これにより、図９（ｆ）に示すように、転写用基板４０（前記図８（ｅ）参照）における撥水性パターン４３（前記図８（ｅ）参照）上の有機半導体層２０のみがスタンプ版３０の撥水面３０ａに転写され、有機半導体層パターン２０’が形成される。
【００７３】
次いで、第１実施形態と同様の構成を有する被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、上記スタンプ版３０の有機半導体層パターン２０’の形成面側を押圧する。ここで、スタンプ版３０よりも被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａの方が、有機半導体層２０との密着性が高いため、図９（ｇ）に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’が転写される。これにより、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成される。この際、有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間を確実に埋め込まれるように、予め、図８（ａ）を用いて説明した転写用基板４０の撥水性パターン４３の幅をマージンをとって形成することが好ましい。
【００７４】
以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水性パターン４３に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置される。
【００７５】
このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水性パターン４３に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置されることから、ゲート絶縁膜１３上にスピンコート法により有機半導体層を塗布形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が増大する。また、第２実施形態と同様に、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１がパターン形成されることから、隣接する素子間で有機半導体層パターン２０’が連通することが防止される。したがって、オフ電流を低減することができ、オン／オフ比をさらに増大することができる。
【００７６】
なお、ここでは、撥水性パターン４３として、１０ｍＭのＯＴＳで表面処理を行い、スタンプ版３０にＰＤＭＳを用いた例について説明したが、撥水性パターン４３よりもスタンプ版３０の方が撥水性が低くなるように、制御されていればよい。ここで、撥水性は、例えば１０ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞ＰＤＭＳ＞１ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞非晶質のパーフルオロ樹脂（例えば、旭硝子社製サイトップ８０９Ａ）であることから、これらの中で組み合わせて、撥水性パターン４３とスタンプ版３０の材質を規定すればよい。
【００７７】
（第５実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第５の実施形態の一例を、図１０〜図１１の製造工程断面図によって説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。
【００７８】
まず、図１０（ａ）に示すように、ＳｉＯ2からなる親水性の転写用基板４０を、１０ｍＭのＯＴＳのトルエン溶液に浸漬することで、転写用基板４０の表面に撥水処理を行った後、乾燥する。これにより、転写用基板４０の表面に撥水層４１を形成する。
【００７９】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、撥水層４１上に、５ｍＭのＰ３ＨＴからなる有機半導体材料がクロロホルムからなる溶媒に溶解された有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。ここで、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布した直後に有機半導体層２０が乾燥することで薄膜化される。この際、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水層４１に接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際に撥水層４１に接した有機半導体層２０の領域を接触面２０ａとする。この有機半導体層２０は、平坦面上に形成されるため、転写用基板４０上に撥水性パターンを形成する場合と比較して、均等な膜厚で形成される。
【００８０】
続いて、図１０（ｃ）に示すように、例えば撥水性を有するＰＤＭＳを硬化してなる表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版３０’の表面（撥水面３０ａ’）を、上記転写用基板４０の有機半導体層２０の形成面側に押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性が低い面に対して密着性が高いため、スタンプ版３０’は、撥水層４１よりも撥水性が低くなるようにする。これにより、図１０（ｄ）に示すように、スタンプ版３０’の凸部３０ａ’の頂面に有機半導体層２０（前記図１０（ｃ）参照）が付着し、有機半導体層パターン２０’が形成される。
【００８１】
次いで、第１実施形態と同様の構成を有する被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、上記スタンプ版３０’の有機半導体層パターン２０’の形成面側を押圧する。ここで、スタンプ版３０よりも被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａの方が、有機半導体層パターン２０’との密着性が高いため、図１１に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’が転写される。これにより、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成される。この際、有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間を確実に埋め込まれるように、予め、図１０（ｃ）を用いて説明したスタンプ版３０’の凸部３０ａ’の幅をマージンをとって形成することが好ましい。
【００８２】
以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水層４１に接した有機半導体層パターン２０’の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置される。
【００８３】
このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水層４１に接した有機半導体層パターン２０’の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置されることから、ゲート絶縁膜１３上にスピンコート法により有機半導体層を塗布形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が増大する。また、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成されることで、隣接する素子間で有機半導体層パターン２０’が連通することが防止される。したがって、オフ電流を低減することができ、オン／オフ比をさらに増大することができる。
【００８４】
また、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、転写用基板４０に撥水性パターンを形成することなく、撥水層４１を介して有機半導体層２０を形成するため、より平坦な面に有機半導体層を形成することができ、膜厚の均一性を高くすることが出来る。したがって、より精巧に有機半導体層をパターニングすることができる。
【００８５】
なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、例えば有機半導体インクの溶媒として、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の揮発性が低いものを用いた場合には、図１０（ｄ）を用いて説明したように、有機半導体層パターン２０’を形成した後に、有機半導体層パターン２０’を乾燥させてもよい。この場合であっても、図１０（ｃ）を用いて説明したように、転写用基板４０における液状態の有機半導体層２０の形成面側に、スタンプ版３０’の凸部３０ｂ’を押圧することで、凸部３０ｂ’の頂面に有機半導体層パターン２０’が形成されるため、有機半導体層２０が精巧にパターニングされる。また、有機半導体層パターン２０’を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａ’に接した状態で結晶化され、その接触面はゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。この場合にも、上記第５実施形態と同様の効果を奏する。
【００８６】
また、ここでは、撥水層４１として、１０ｍＭのＯＴＳで表面処理を行い、スタンプ版３０にＰＤＭＳを用いた例について説明したが、撥水層４１よりもスタンプ版３０の方が撥水性が低くなるように、制御されていればよい。ここで、撥水性は、例えば１０ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞ＰＤＭＳ＞１ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞非晶質のパーフルオロ樹脂（例えば旭硝子社製サイトップ８０９Ａ）であることから、これらの中で組み合わせて、撥水層４１とスタンプ版３０の材質を規定すればよい。
【００８７】
なお、以上説明した第２実施形態〜第５実施形態に、図２を用いて説明した第１実施形態の変形例１を適用し、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水処理を行うことで、撥水層１６を形成してもよい。この場合には、有機半導体層２０はゲート絶縁膜１３上に撥水層１６を介して形成されるため、さらなるオン／オフ比の増大が期待できる。
【００８８】
また、以上説明した第１実施形態〜第５実施形態では、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トップゲート・ボトムコンタクト型、ボトムゲート・トップコンタクト型およびトップゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタであっても適用可能である。
【００８９】
さらに、本発明は薄膜トランジスタの製造方法に限定されることなく、他の用途で有機半導体層を形成する工程にも適用可能である。例えば有機ＥＬ表示装置の発光層を含む有機層（有機半導体層）を画素毎にパターン形成する場合にも、本発明は好適に用いることができる。また、本発明は有機半導体層の形成方法を例にとり説明したが、本発明は有機導電体層や有機絶縁体層の形成方法であっても適用可能である。
【００９０】
ここで、上述したような半導体装置の製造方法を量産化に適用する場合には、以下のような方法で行われる。ここでは、例えば第３実施形態の半導体装置の製造方法に適用される半導体装置の製造装置（印刷装置）の例について説明する。
【００９１】
例えば、図１２に示すように、印刷装置６０は、撥水性を有するスタンプ版６１と、スタンプ版６１の撥水面６１ａに有機半導体インクを供給する液供給部６２と、凹凸パターンを表面側に有し、スタンプ版６１における有機半導体層２０の形成面側に凸部が押圧される反転版６３と、スタンプ版６１における有機半導体層パターン２０’の形成面側に、被転写基板の表面側を押圧可能に保持する基板保持部６４とを備えている。
【００９２】
撥水性を有するスタンプ版６１は、例えば平板状のＰＤＭＳからなり、矢印Ａ方向に可動するコンベアー方式のスタンプ版保持部６５上に載置された状態で、搬送される。
【００９３】
また、液供給部６２は、例えばスリットコーターで構成されており、幅広のノズルから有機半導体インクをスタンプ版保持部６５に載置されたスタンプ版６１の撥水面６１ａに供給する。この際、スタンプ版保持部６５の可動により、スタンプ版６１は矢印Ａ方向に搬送されるため、撥水面６１ａに有機半導体層２０が塗布形成される。
【００９４】
さらに、反転版６３は、表面側に凹凸パターンを有するドラム状であって、凸部６３ａの頂面が、形成する有機半導体層パターン２０’の反転パターンとなるように構成されている。この反転版６３は、矢印Ｒ方向に回転させることで、上記凸部６３ａの頂面がスタンプ版６１の撥水面６１ａに形成された有機半導体層２０に押圧されるように、上記スタンプ版６１上に配置されている。そして、反転版６３の凸部６３ａの頂面がスタンプ版６１よりも有機半導体層２０に対する密着性の高い材質で構成されることで、有機半導体層２０の不要なパターンが凸部６３ａの頂面に付着する。ここでは、実施形態と同様に、反転版６３は例えばガラス版で構成されることとする。
【００９５】
また、基板保持部６４は、スタンプ版６１における反転版６３の押圧により形成された有機半導体層パターン２０’の形成面側に、被転写基板１０’を押圧可能に保持するように構成されている。この基板保持部６４は、スタンプ版６１の上方の反転版６３よりも矢印Ａ方向側に配置される。
【００９６】
このような印刷装置６０を用いて、有機半導体層パターン２０’を被転写基板１０’の表面に転写する場合には、スタンプ版保持部６５を矢印Ａ方向に可動させた状態で、スタンプ版保持部６５に載置されたスタンプ版６１の撥水面６１ａに、液供給部６２から有機半導体インクを供給することで、有機半導体層２０を塗布形成する。ここで、有機半導体インクには、実施形態と同様に、Ｐ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いる。この際、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布した直後に有機半導体層２０が乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水面６１ａに接した状態で、結晶化される。
【００９７】
次いで、上記反転版６３をＲ方向に回転させて、凸部６３ａの頂面をスタンプ版６１における有機半導体層２０の形成面側に押圧することで、有機半導体層２０の不要なパターンが凸部６３ａの頂面に付着する。これにより、スタンプ版６１の撥水面６１ａには、有機半導体層パターン２０’が形成される。
【００９８】
なお、反転版６３の凸部６３ａの頂面に付着した有機半導体層２０は、反転版６３を外して洗浄槽（図示省略）に移動し、溶媒で洗浄することで、回収することが好ましい。また、反転版６３を粘着ロールで清掃してもよく、反転版６３に接する状態で、反転版６３とは逆方向に回転するクリーナー胴を配置してもよい。
【００９９】
このような印刷装置６０によれば、スタンプ版６１の撥水面６１ａに接した状態で、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料が結晶化し、スタンプ版６１から被転写基板１０'の表面に有機半導体層パターン２０’を転写することで、有機半導体層２０の撥水面６１ａとの接触面が被転写基板１０’とは反対側に配置される。これにより、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上した半導体装置を製造することが可能となる。また、有機半導体層２０の不要なパターンを付着する反転版６３を備えていることで、有機半導体層２０が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板１０’の表面に設けられたソース電極とドレイン電極の間に有機半導体層パターン２０’を転写することで、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層を精度よく形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層２０が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、半導体装置のオン／オフ比をさらに増大させることが可能となる。
【０１００】
なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、揮発性の低い溶媒を用いた場合には、有機半導体層２０の薄膜化を促進するために、印刷装置６０に熱源や乾燥源を配置してもよい。例えば、スタンプ版保持部６５にホットプレート等の熱源を配置する場合には、上記熱源は、スタンプ版６１の撥水面６１ａに有機半導体層２０が形成される領域を加熱する位置、または、スタンプ版６１の撥水面６１ａに有機半導体層パターン２０’が形成される領域を加熱する位置に配置する。すなわち、液供給部６２と反転版６３との間または反転版６３と基板保持部６４との間のスタンプ版保持部６５に配置する。
【０１０１】
また、図１３に示すように、ロール・ツー・ロール方式の印刷装置７０を用いて、有機半導体層パターンと有機導電体層パターンを同一の被転写基板１０''に印刷することも可能である。ここで、有機半導体インクには、第３実施形態と同様に、Ｐ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いる。
【０１０２】
この場合の印刷装置７０は、有機半導体層パターンが形成されるドラム状の第１スタンプ版を備えた第１供給ユニット７１と、有機導電体層パターンが形成されるドラム状の第２スタンプ版を備えた供給ユニット７２と、各供給ユニット７１、７２から有機半導体層パターンおよび有機導電体層パターンがそれぞれ転写されるドラム状の第３スタンプ版７３と、第３スタンプ版７３から有機半導体層パターンおよび有機導電体層パターンが転写されるドラム状の第４スタンプ版７４と、この第４スタンプ版７４との間に被転写基板１０''を挟み込み、第４スタンプ版７４とは逆方向に回転させる圧胴７５と、第４スタンプ版７４における有機半導体層パターン２０’の形成面側に、被転写基板１０''の表面側を押圧可能に保持する基板保持部６４を備えている。
【０１０３】
第１供給ユニット７１は、撥水性を有するドラム状の第１スタンプ版７１ａと、第１スタンプ版７１ａの表面（撥水面）に有機半導体インクを供給する液供給部７１ｂと、凹凸パターンを表面側に有し、第１スタンプ版７１ａにおける有機半導体層２０の形成面側に凸部が押圧される反転版７１ｃとを備えている。ここで、液供給部７１ｂは、例えばスリットコーターからなり、第１スタンプ版７１ａがＲ1方向に回転することで、第１スタンプ版７１ａの撥水面に有機半導体層２０が形成される。また、反転版７１ｃは例えばガラス版からなり、図１２を用いて説明した反転版６３と同様の構成であることとする。
【０１０４】
一方、第２供給ユニット７２は、ドラム状の第２スタンプ版７２ａと、第２スタンプ版７２ａの表面に有機導電体インクを供給する液供給部７２ｂと、凹凸パターンを表面側に有し、第２スタンプ版７２ａにおける有機導電体層２０の形成面側に凸部が押圧されるように構成された反転版７２ｃとを備えている。第２供給ユニット７２は、上記第１供給ユニットと同様に構成される。
【０１０５】
そして、第３スタンプ版７３は、第１スタンプ版７１ａおよび第２スタンプ版７２ａの両方と接触する状態で、これらと逆方向（Ｒ2方向)に回転する。また、第４スタンプ版７４は、第３スタンプ版７３と接触する状態で、第３スタンプ版７３とは逆方向（Ｒ1方向)に回転する。さらに、圧胴７５は、第４スタンプ版７４に被転写基板１０'を介して接触する状態で、第４スタンプ版７４とは逆方向（Ｒ2方向)に回転する。
【０１０６】
ここで、第１スタンプ版７１ａ、第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４は、有機半導体層２０に対する密着性が順次高くなるように構成されることとする。有機半導体層２０を構成する有機半導体材料として、例えばＰ３ＨＴを用いた場合には、第１スタンプ版７１ａ、第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４の順に撥水性が低くなるように構成することで、密着性を順次高くなるように制御できる。具体的には、第１スタンプ版７１ａの表面に１０ｍＭのＯＴＳで表面処理を行い、第２のスタンプ版７２ａはＰＤＭＳで構成され、第４スタンプ版７４は非晶質のパーフルオロ樹脂（例えば、旭硝子社製サイトップ８０９Ａ）で表面が覆われたＰＤＭＳで構成する。
【０１０７】
また、同様に、第２スタンプ版７２ａ、第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４についても、有機導電体層２２に対する密着性が順次高くなるように構成されることとする。
【０１０８】
一方、基板保持部７６は、フィルム基材からなる被転写基板１０''をロール状に巻き付けた供給部７６ａとこの供給部７６ａから被転写基板１０''をロール状に巻き取る巻取部７６ｂとを備えている。そして、上記供給部７６ａと上記巻取部７６ｂの間で張設された状態の被転写基板１０''が上記圧胴７５により第４スタンプ版７４のパターン形成面側に押圧されることで、第４スタンプ版７４の表面に設けられた有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’が転写される。
【０１０９】
このような印刷装置７０を用いて、被転写基板１０''の表面に有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’を転写する場合には、まず、第１供給ユニット７１において、Ｒ1方向に回転した状態の第１スタンプ版７１ａの表面（撥水面）に、液供給部７１ｂから有機半導体インクを供給することで、有機半導体層２０を塗布形成する。ここで、有機半導体インクにＰ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いることで、塗布した直後にクロロホルムが揮発して、有機半導体層２０が薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、第１スタンプ版７１ａの撥水面に接した状態で、結晶化される。
【０１１０】
次いで、上記反転版７１ｃをＲ2方向に回転させながら、凸部の頂面を第１スタンプ版７１ａ上の有機半導体層２０の形成面側に押圧することで、有機半導体層２０の不要なパターンが上記凸部の頂面に付着する。これにより、第１スタンプ版７１ａの撥水面には、有機半導体層パターン２０’が形成される。
【０１１１】
一方、第２供給ユニット７２においては、Ｒ1方向に回転した状態の第２スタンプ版７２ａの表面に、液供給部７２ｂから有機導電体インクを供給することで、有機導電体層２２を塗布形成する。ここで、有機導電体インクを構成する有機導電体材料には、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート）［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］を用いることとする。
【０１１２】
次いで、上記反転版７２ｃをＲ2方向に回転させながら、凸部の頂面を第２スタンプ版７２ａ上の有機導電体層２２の形成面側に押圧することで、有機導電体層２２の不要なパターンが上記凸部の頂面に付着する。これにより、第２スタンプ版７２ａの表面には、有機導電体層パターン２２’が形成される。
【０１１３】
次いで、第３スタンプ版７３を、第１スタンプ版７１ａおよび第２スタンプ版７２ａと接する状態で、Ｒ2方向に回転させることで、第１スタンプ版７１ａの表面に形成された有機半導体層パターン２０’と第２スタンプ版７２ａの表面に形成された有機導電体層パターン２２’とが第３スタンプ版７３の表面に転写される。
【０１１４】
続いて、第３スタンプ版７３からＲ1方向に回転する第４スタンプ版７４に有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’が転写される。その後、圧胴７５により、供給部７６ａと巻取部７６ｂとにより張設した状態で保持される被転写基板１０'が、第４スタンプ版７４のパターン形成面側に押圧されることで、被転写基板１０'に有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’が転写される。
【０１１５】
このような印刷装置７０によっても、第１スタンプ版７１ａの撥水面に接した状態で、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料が結晶化し、第１スタンプ版７１ａから第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４を介して、被転写基板１０''の表面に有機半導体層パターン２０’が転写されるため、有機半導体層２０における上記撥水面との接触面が被転写基板１０’とは反対側に配置される。また、有機半導体層２０の不要なパターンを付着する反転版６３を備えていることから、上述した印刷装置６０と同様の効果を奏する。
【０１１６】
また、有機半導体層パターン２０’と有機導電体層パターン２２’を同一基板に転写することができるため、有機半導体層パターンと配線パターンを同一工程で塗布することが可能となり、高スループットで半導体装置を製造することができる。
【０１１７】
なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、揮発性の低い溶媒を用いた場合には、有機半導体層２０の薄膜化を促進するために、印刷装置６０に熱源や乾燥源を配置してもよい。例えば、第１スタンプ版７１ａ、第３スタンプ版７３または第４スタンプ版７４に熱源を配置することで、有機半導体層２０または有機半導体層パターン２０’の薄膜化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図（その１）である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態の変形例を説明するための断面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法により得られた薄膜トランジスタにおけるゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法に係る第２実施形態を説明するための製造工程断面図である。
【図５】第１実施形態および第２実施形態の半導体装置の製造方法により得られた薄膜トランジスタにおけるゲート電圧とソース−ドレイン電流との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法に係る第３実施形態を説明するための製造工程断面図である（その１）。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法に係る第３実施形態を説明するための製造工程断面図である（その２）。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法に係る第４実施形態を説明するための製造工程断面図である（その１）。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法に係る第４実施形態を説明するための製造工程断面図である（その２）。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法に係る第５実施形態を説明するための製造工程断面図である（その１）。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法に係る第５実施形態を説明するための製造工程断面図である（その２）。
【図１２】本発明の半導体装置の製造方法が用いられる印刷装置の概略図（その１）である。
【図１３】本発明の半導体装置の製造方法が用いられる印刷装置の概略図（その２）である。
【図１４】従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】従来の半導体装置の製造方法を説明するための製造工程断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０，１０’，１０''…被転写基板、１２…ゲート電極、１３…ゲート絶縁膜、１４…ソース電極、１５…ドレイン電極、２０…有機半導体層、２０’…有機半導体層パターン、２１…チャネル層、３０，６１…スタンプ版、３０ａ，６１ａ…撥水面、４０…転写用基板、４１…撥水層、４３…撥水性パターン、５０，６３，７１ｃ…反転版、７１ａ…第１スタンプ版，７３…第３スタンプ版、７４…第４スタンプ版
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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