(57)【要約】【課題】ゲート絶縁膜とゲート電極の位置合わせが容易に、かつ正確に行える有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】ゲート電極と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であって、導電性薄膜が形成された基板上に感光性レジストを塗布する工程と、少なくとも３段階の露光量で露光可能なフォトマスクにより前記基板上に露光する露光工程と、露光後の前記基板上の感光性レジストを少なくとも２回以上に分けて除去するレジスト除去工程と、を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。【選択図】図１
2007134630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と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であって、
導電性薄膜が形成された基板上に感光性レジストを塗布する工程と、
少なくとも３段階の露光量で露光可能なフォトマスクにより前記基板上に露光する露光工程と、
露光後の前記基板上の感光性レジストを少なくとも２回以上に分けて除去するレジスト除去工程と、
を含む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２】
前記露光工程で前記基板上に露光する露光量のレベルは、
前記導電性薄膜をエッチングする部分は第１の露光量、
前記ゲート絶縁膜を形成する部分は第２の露光量、
前記第１の露光量と前記第２の露光量以外の部分は第３の露光量であって、
前記第１の露光量で露光されたレジストを除去する第１のレジスト除去工程と、
第１のレジスト除去工程後の前記導電性薄膜をエッチングしてゲート電極のパターンを形成するエッチング工程と、
前記第２の露光量で露光されたレジストを除去する第２のレジスト除去工程と、
第２のレジスト除去工程後の基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の露光量で露光されたレジストを除去する第３のレジスト除去工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記ゲート絶縁膜は、大気圧プラズマ法により形成されることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜は、陽極酸化法により形成されることを特徴とする請求項２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】
本発明は有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。またさらに情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。このような背景から平板型のディスプレイ装置の開発が進められるようになってきた。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては液晶、有機ＥＬ、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、画像駆動素子として薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと呼ぶ）により構成されたアクティブ駆動素子を用いる技術が主流になっている。
【０００４】
ここでＴＦＴ素子は、通常、ガラス基板上に、主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）などの半導体薄膜や、ソース、ドレイン、ゲート電極などの金属薄膜を基板上に順次形成していくことで製造される。
【０００５】
従来は、基板上にバスラインや電極パターン、半導体層を形成するために、フォトリソグラフィ技術（以下、フォトリソグラフィ法ともいう）で回路形状にパターニングするのが一般的である。フォトリソグラフィ技術とは、パターニングしたい薄膜上に感光性レジストを塗布し、フォトマスクを介して露光、現像した後、露出した薄膜部分をドライエッチングあるいはウエットエッチングしてパターニングを行う方法である。そして、パターニングを行った後、不要となったレジストを剥離し、さらにその上に材料の成膜を繰り返し行って半導体材料を作製する。
【０００６】
このように、フォトリソグラフィ法がＴＦＴ素子の作製に用いられてきたが、製造工程が複雑なので、工程に応じて露光量を調整したマスクでハーフトーン露光し、フォトマスクを減らすことが提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００７】
また、近年、従来のフォトリソグラフィ工程を用いたＴＦＴ素子の製造工程のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴ素子の研究開発が盛んに進められている（特許文献３、非特許文献１等参照）。
【０００８】
一例として、ゲート電極を基板上に形成するボトムゲート−ボトムコンタクト構造の有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴ素子の製造方法について説明する。
【０００９】
基板は、基板上にスパッタ法などでＡｌ、Ｃｒなどの金属薄膜があらかじめ設けられたガラス、またはフィルム基板を用いる。この基板上にフォトリソグラフィ技術によって、ゲート電極を形成する。すなわち、レジスト塗布、プリベーク、露光、ポストベーク、現像、エッチング、レジスト剥離の順で処理を行い、基板上にゲート電極の電極パターンを形成する。
【００１０】
次に、ゲート電極上に設けるゲート絶縁膜を形成する。
有機ＴＦＴのメリットを活かすことのできるゲート絶縁膜の成膜方法としては、ゲート電極形成後に、陽極酸化法、塗布絶縁材料のインクジェット印刷、感光性塗布絶縁材料の印刷、フォトリソグラフィ技術によるパターン形成が利用されている（例えば特許文献４参照）。また、真空を必要としない成膜方法として大気圧プラズマ法の検討がされている（例えば特許文献５参照）。
【００１１】
また、有機ＴＦＴのメリットの一つである塗布で安価に製造できるという特徴を更に高めるため、ゲート電極を含めすべての工程をインクジェットなどの塗布法によって行う研究が行われている。
【特許文献１】特開２００５−１９６６４号公報
【特許文献２】特開２００２−９８９９５号公報
【特許文献３】特開平１０−１９０００１号公報
【特許文献４】特開平５−７００１号公報
【特許文献５】特開２００５−１８３７１７号公報
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌  ２００２年  第２号  ９９頁（レビュー）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ゲート絶縁膜を形成するときは、形成したゲート電極との正確な位置合わせが必要である。
【００１３】
例えば、インクジェット法などの塗布法のように、液滴を噴射し噴射された液滴でゲート絶縁膜としてポリイミド薄膜を形成するとき、ゲート電極の位置にポリイミドの液滴を精度よく供給する必要がある。
【００１４】
感光性塗布絶縁膜材料の成膜方法、フォトリソグラフィ法によるゲート絶縁膜形成についても同様であり、露光時にゲート電極に対して正確な位置合わせが必要である。
【００１５】
また、ゲート絶縁膜を形成するとき、絶縁膜を形成したくない領域にレジストを設ける必要があるが、レジストの正確な位置合わせが必要になる。
【００１６】
絶縁膜形成方法の１つに、陽極酸化法があるが、この場合、ゲート電極表面の一部を酸化して絶縁膜を形成するので、ゲート電極と同じ位置に絶縁膜が形成される。しかしながら、例えば、コンタクトホールの設置位置や電極端子取り出し位置等の絶縁膜を設けたくない箇所には、ゲート電極パターン形成後、レジストを塗布して、露光、現像を行ってレジストパターンを設けた後、陽極酸化法によるゲート絶縁膜形成を行わなくてはならない。このように、絶縁膜を設けない箇所にはレジストの位置合わせを正確に行う必要がある。
【００１７】
また、大気圧プラズマ法では全面に絶縁膜を形成できるが、絶縁膜が不要な箇所にはレジストを設けておきリフトオフによりパターン形成を行うか、全面に形成した絶縁膜のうち一部を除去する処理が必要になる。このような処理を行うときも正確な位置合わせが必要になる。
【００１８】
さらに、インクジェット法などの塗布法を用いる場合、次のような問題がある。すなわち、ボトムゲート構成のゲート電極の場合、最下層を形成後、その上にその他の構造物を積層していくので、位置合わせを行いながら積層するためのアライメントマーカをゲート電極パターンの形成と同時に形成しなくてはならない。しかしながら、インクジェット法ではアライメントマーカを精度よく形成することができない。
【００１９】
また、ゲート絶縁膜表面の粗さは半導体材料の結晶化状態に多大な影響を与えるため、平滑性が求められる。さらに、ゲート絶縁膜直下に配置されるゲート電極表面も平滑性が求められる。しかしながら、インクジェット法などの塗布法で形成した場合、表面が荒れてしまい、要求するレベルの平滑性を得られない。
【００２０】
このように、現状技術ではインクジェット法などの塗布法によるゲート電極やゲート絶縁膜の形成は極めて困難が伴い、前述したフォトリソグラフィ技術を用いてゲート電極の形成し、ゲート電極と位置合わせを行ってゲート絶縁膜やコンタクトホール、アライメントマーカ、電極端子取り出し位置などを形成していたが、工程の複雑化は避けられなかった。
【００２１】
一方、フォトリソグラフィ工程を簡素化する方法として、特許文献１には、１枚のフォトマスクを用いてハーフトーン露光を行い、ＳＤパターンとパッシベーション層を形成する方法が、また、特許文献２には、パッシベーション膜のコンタクトホールと画素電極を形成する方法が開示されているが、いずれもゲート電極とゲート絶縁膜の形成方法については開示されておらず、適用することはできない。
【００２２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、１枚のフォトマスクを用いて多段階露光することにより、ゲート絶縁膜とゲート電極の位置合わせを容易に行えるようにするとともに、低コストでゲート絶縁膜を形成することが可能な有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
（１）
ゲート電極と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であって、
導電性薄膜が形成された基板上に感光性レジストを塗布する工程と、
少なくとも３段階の露光量で露光可能なフォトマスクにより前記基板上に露光する露光工程と、
露光後の前記基板上の感光性レジストを少なくとも２回以上に分けて除去するレジスト除去工程と、
を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２４】
（２）
前記露光工程で前記基板上に露光する露光量のレベルは、
前記導電性薄膜をエッチングする部分は第１の露光量、
前記ゲート絶縁膜を形成する部分は第２の露光量、
前記第１の露光量と前記第２の露光量以外の部分は第３の露光量であって、
前記第１の露光量で露光されたレジストを除去する第１のレジスト除去工程と、
第１のレジスト除去工程後の前記導電性薄膜をエッチングしてゲート電極のパターンを形成するエッチング工程と、
前記第２の露光量で露光されたレジストを除去する第２のレジスト除去工程と、
第２のレジスト除去工程後の基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記第３の露光量で露光されたレジストを除去する第３のレジスト除去工程と、
を含むことを特徴とする（１）に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２５】
（３）
前記ゲート絶縁膜は、大気圧プラズマ法により形成されることを特徴とする（２）に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２６】
（４）
前記ゲート絶縁膜は、陽極酸化法により形成されることを特徴とする（２）に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ゲート絶縁膜とゲート電極の位置合わせが容易に行えるようになり、高精度なゲート絶縁膜とゲート電極を低コストで形成することが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
図１は、第１の実施形態における薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す。）の製造工程で用いるフォトマスク２０の一例を説明する説明図である。
【００３０】
図１では、基板１上に３×３素子の有機ＴＦＴを形成するときに用いられる多段階露光可能なフォトマスク２０の一例を示している。
【００３１】
フォトマスク２０上には、光を透過する透過部２３、略５０％光を透過する半透過部２１、光を遮光する遮光部２２が形成されている。
【００３２】
図１は感光性レジストにポジ材料を用いる場合の例であり、基板上に形成された電極の除去したい箇所については透過状態、電極を残しその上に絶縁層を形成したい箇所は半透過状態、電極の上で絶縁層を形成したくない箇所は遮光状態のマスクとする。
【００３３】
遮光部２２は例えば、透明基板上にＣｒなどの金属薄膜を蒸着して形成する。半透過部２１は、金属薄膜の膜厚を調整して半透過状態になるようにしても良いし、露光波長より短いピッチで遮光部と透過部のスリットを並べて、半透過になるようにしてもよい。
【００３４】
図１の半透過部２１ａはゲートバス、半透過部２１ｂはゲート電極パターンであり、遮光部２２はゲート電極端子部のパターンである。フォトマスク２０の四隅にはアライメントマーカ２５が設けてあり、後で説明する露光工程、現像後のエッチング工程で、基板１上に、以降の工程の位置あわせに用いるアライメントマーカを形成する。
【００３５】
後の露光工程で、透過部２３を透過した光は、本実施形態における第１の露光量で基板上の感光性レジストにパターンを露光する。また、半透過部２１を透過した光は、本実施形態における第２の露光量、遮光部２２を透過した光は、本実施形態における第３の露光量で基板上の感光性レジストにパターンを露光する。
【００３６】
図２は、第１の実施形態における薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す。）の製造方法を説明する説明図である。図２（１−ａ）〜図２（８−ａ）は、図１のフォトマスク２０を用いて基板１上に形成される、図１のＥで示す部分を上面から見た平面図である。図２（１−ｂ）〜図２（８−ｂ）は基板１を図２（１−ａ）〜図２（８−ａ）の断面Ｘ−Ｘ’で切断した断面図である。
【００３７】
図２を用いて、基板１上にゲート電極２ｂを設け、更にゲート絶縁膜７ｂ、半導体層１０を形成してソース電極８とドレイン電極９を設けたボトムゲート型のＴＦＴ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。なお、本発明はボトムゲート型、トップゲート型など基板側からゲート電極、ゲート絶縁膜が配置されていれば、構成によらず適用可能である。
【００３８】
本実施形態に係わる有機ＴＦＴの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ８からなる有機ＴＦＴの製造方法を説明する。
【００３９】
Ｓ１：導電性薄膜２が形成された基板１上に、レジスト層４を形成する工程
Ｓ２：露光、現像して、各電極パターン以外のレジスト層４を除去する第１のレジスト除去工程
Ｓ３：基板１をエッチングする工程
Ｓ４：ゲート電極２ｂ上のレジスト層４を除去する第２のレジスト除去工程
Ｓ５：ゲート絶縁膜７を形成する工程
Ｓ６：ゲート絶縁膜７ｘとレジスト層４ｐを除去する第３のレジスト除去工程
Ｓ７：ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程
Ｓ８：ソース電極８、ドレイン電極９の間に半導体層１０を成膜する工程。
【００４０】
以下、各工程について順に説明する。
【００４１】
Ｓ１：導電性薄膜２が形成された基板１上に、レジスト層４を形成する工程
本発明において、基板１は特に材料を限定されない。例えばガラスやフレキシブルな樹脂製シートを用いることができる。導電性薄膜２は、例えば、蒸着やスパッタリング、ＣＶＤ法等の方法を用いて、基板１上に導電性薄膜としてＡｌ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｇなど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。
【００４２】
導電性薄膜２が形成された基板１上に感光性レジストを塗布し、レジスト層４を形成する。感光性レジストは、ポジ材料であっても、ネガ材料であってもフォトマスクのパターンを反転ずることにより対応できるので、何れでも良い。ただし、微細なパターンを形成する場合には高解像度が得易いポジ材料が好ましい。
【００４３】
Ｓ２：露光後、第１の現像を行ってゲート電極２ｂと配線部２ａ、ゲート電極端子２ｐのレジスト層４ｂ、４ａ、４ｐを形成する工程
各電極パターンのフォトマスクを介して露光後、第１の現像を行って、各電極パターンのレジスト層４を形成する。工程Ｓ２では、図２（２−ａ）のようにレジスト層４ｂ、４ａ、４ｐが、基板１上に形成される。また、レジスト層４ｂ、４ａの厚みは図２（２−ｂ）のレジスト層４ａで示すようにフォトマスク２０の半透過部２１で露光された部分は薄く、遮光部２２で遮光されていたレジスト層４ｐの部分は現像前とほぼ同じ厚みになっている。
【００４４】
現像方法としてはウエット方式、ドライ方式ともに用いることができる。また、第１の現像と後述する第２の現像で異なる方法を用いることも可能である。ウエット方式の場合は現像液に水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液を用いることができる。ドライ方式の場合はＵＶ光とオゾンガスを用いるアッシング法により行うことができる。
【００４５】
Ｓ３：基板１をエッチングする工程
図２（３−ａ）、図２（３−ｂ）に示すように、基板１をエッチングすることにより、導電性薄膜２上の、透過部２３で露光されたレジスト層４が無い部分を除去する。図示せぬアライメントマーカ２５のパターンも基板１上に形成される。
【００４６】
Ｓ４：ゲート電極２ｂ上のレジスト層４ｑを除去する第２のレジスト除去工程
図２（４−ａ）、図２（４−ｂ）に示すように、第２の現像を行って、ゲート電極２ｂ上の半透過部２１で露光された部分であるレジスト層４ａ、４ｂを除去する。レジスト層４ａ、４ｂを除去した後も、レジスト層４ｐの部分は残っている。
【００４７】
Ｓ５：ゲート絶縁膜７を形成する工程
ゲート絶縁膜７の形成方法としては、大気圧プラズマ法、陽極酸化法などがある。本実施形態では、ゲート絶縁膜７を大気圧プラズマ法により、図２（５−ａ）、図２（５−ｂ）に示すよう基板１の全面に、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）のゲート絶縁膜７を形成する例を説明する。
【００４８】
なお、ゲート絶縁膜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。例えば、ＳｉＯ2以外にも、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンなどの比誘電率の高い無機酸化物皮膜が用いられる。
【００４９】
本発明において絶縁膜形成方法としては、有機半導体の安価に作製できるというメリットを活かすために大気圧下で行える成膜方法が好ましいが、真空化での成膜プロセスとしてプラズマＣＶＤなどの方法を用いることも可能である。
【００５０】
Ｓ６：レジスト層４ｐを除去する第３のレジスト除去工程
図２（６−ａ）、図２（６−ｂ）に示すように、ゲート電極端子２ｐ上のレジスト層４ｐと、レジスト層４ｐ上のゲート絶縁膜７ｘを除去する。このように、同じフォトマスク２０で形成されたレジスト層４からゲート電極２ｂとゲート電極端子２ｐを形成するので、絶縁性の高いＳｉＯ2のパターンをゲート電極２ｂに対して正確な位置に形成することができる。
【００５１】
Ｓ７：ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程
図２（７−ａ）、図２（７−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。ソース電極８、ドレイン電極９は、例えば、金をスパッタにより成膜することにより形成する。なお、ここでは金を例示したが、特に金に材料を限定されることなく、白金、銀、銅、アルミニウム等種々の金属材料、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳに代表される導電性有機材料、金属ナノ粒子を分散させた塗布材料を用いることができる。
【００５２】
Ｓ８：ソース電極８、ドレイン電極９の間に半導体層１０を成膜する工程
図２（８−ａ）、図２（８−ｂ）に示すように、基板１上に形成されたソース電極８、ドレイン電極９と電気的に接合し、かつゲート絶縁膜７ｂに接するように半導体層１０を成膜する。
【００５３】
半導体材料の材料については問わない。ペンタセンに代表される低分子材料でも、有機高分子材料でも構わない。
【００５４】
例えば、半導体層１０を形成する前処理として、オクタデシルトリクロロシランをトルエンに０．１ｍｏｌ／Ｌ溶かした溶液に浸漬するＯＴＳ処理を行った後、半導体材料として、例えばポリ（３−ヘキシルチオフェン）をジクロロベンゼンに０．３質量％の濃度で溶かした溶液を用いて、スピンコート法によりソース電極８、ドレイン電極９の間に塗布して半導体層１０を形成する。半導体層１０の成膜方法はスピンコート法だけでなく、インクジェット法、マイクロコンタクトプリント法を用いることも可能であり、成膜方法を問わない。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態として、陽極酸化法を用いたゲート絶縁膜７の形成について、図３、図４を用いて説明する。以下、図１、図２と同機能を有する構成要素については同番号を付し、説明を省略する。
【００５６】
図３は第２の実施形態における薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す。）の製造工程で用いるフォトマスク２０の一例を説明する説明図である。
【００５７】
第２の実施形態では、ゲート絶縁膜７を陽極酸化法で形成するため、ゲートライン２ａのパターンとゲート電極端子部を接続したパターンに変更しているが、それ以外の点は図１の第１の実施形態と同じである。
【００５８】
図４は、第２の実施形態における薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す。）の製造方法を説明する説明図である。図４（１−ａ）〜図４（８−ａ）は、図３のフォトマスク２０を用いて基板１上に形成される、図３のＦで示す部分を上面から見た平面図である。図４（１−ｂ）〜図４（８−ｂ）は基板１を図４（１−ａ）〜図４（８−ａ）の断面Ｘ−Ｘ’で切断した断面図である。
【００５９】
図４を用いて、基板１上にゲート電極２ｂを設け、更にゲート絶縁膜７ｂ、半導体層１０を形成してソース電極８とドレイン電極９を設けたボトムゲート型のＴＦＴ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。なお、本発明はボトムゲート型、トップアンドボトム型など基板側からゲート電極、ゲート絶縁膜が配置されていれば、構成によらず適用することができる。
【００６０】
第２の実施形態に係わる有機ＴＦＴの製造方法は、図２で説明した工程と基本的には同じであり、異なる点のみ説明する。
【００６１】
Ｓ１：導電性薄膜２が形成された基板１上に、レジスト層４を形成する工程
導電性薄膜２は、陽極酸化可能な金属材料を用いる必要がある。陽極酸化可能な金属材料として、例えば、Ａｌ  、Ｔａ、または他の材料をドーピングしたものが用いられる。それぞれ陽極酸化されると、絶縁層としてＡｌ２０３、Ｔａ２０５が形成される。
【００６２】
以下、工程Ｓ２〜Ｓ４は図２と同じ工程であり、説明を省略する。
【００６３】
Ｓ２：露光、現像して、各電極パターン以外のレジスト層４を除去する第１のレジスト除去工程
Ｓ３：基板１をエッチングする工程
Ｓ４：ゲート電極２ｂ上のレジスト層４を除去する第２のレジスト除去工程。
【００６４】
Ｓ５：ゲート絶縁膜７を形成する工程
陽極酸化のため、例えば３％酒石酸とエチレングリコールを１対９に混合した電解液に基板１を浸し、基板１上の導電性薄膜２のパターンに電流を流す。このように陽極酸化処理によって、ゲート絶縁膜７を形成する。
【００６５】
以下、工程Ｓ６〜Ｓ８は図２と同じ工程であり、説明を省略する。
【００６６】
Ｓ６：レジスト層４ｐを除去する第３のレジスト除去工程
Ｓ７：ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程
Ｓ８：ソース電極８、ドレイン電極９の間に半導体層１０を成膜する工程
【実施例】
【００６７】
以下に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６８】
［実施例１］
以下に、本発明の実施例１について説明する。
【００６９】
本実施例は、基板１上に３×３の計９の有機ＴＦＴを形成する工程において、大気圧プラズマ法を用いてゲート絶縁膜７を形成した実施例である。
【００７０】
〔有機ＴＦＴの作製〕
図１、図２で説明したＳ１〜Ｓ８の工程で作製したので、各工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。
【００７１】
Ｓ１：基板１は、ソーダライムガラス上にＡｌＮｄ（アルミネオジウム）薄膜をスパッタ法により１２５ｎｍ形成したガラス基板を用いた。ガラス基板のサイズは５０ｍｍ×５０ｍｍのものを用いた。この基板にポジレジストを２．０μｍの厚みで形成した。
【００７２】
Ｓ２：多段階露光が可能なフォトマスク２０を用いて露光後、第１のレジスト除去工程を行った。フォトマスク２０は図１で説明したものを用いた。
【００７３】
Ｓ３：基板１をポストベーク後、リン酸、酢酸、硝酸を含むアルミエッチング液にてエッチングを行った。
【００７４】
Ｓ４：純水にて洗浄し、１００℃で乾燥後、第２の現像としてドライエッチング法によりレジストの厚み１μｍ程度除去した。これによりゲート電極端子２ｐなど絶縁膜を形成しない箇所にレジスト層４ｐが残っている状態となった。
【００７５】
Ｓ５：大気圧プラズマ法により、ゲート絶縁膜７としてＳｉＯ2膜を３００ｎｍ形成した。
【００７６】
Ｓ６：第３のレジスト除去工程では、レジスト層４ｐとレジスト層４ｐ上のＳｉＯ2から成るゲート絶縁膜７ｘを、グリコール系溶剤、２−アミノエタノールを成分とするアルカリ性の剥離液により剥離し、純水にて洗浄、乾燥させた。ここまでの工程で、ゲートライン２ａの一部に絶縁層を持たないゲート絶縁膜付きゲート電極パターンを有する基板を得た。
【００７７】
Ｓ７：ソース電極８、ドレイン電極９はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ法をインクジェット法により、配線部分は銀ペーストを用いてインクジェット法により形成した。
【００７８】
Ｓ８：半導体材料としてポリ（３−ヘキシルチオフェン）をクロロホルムに０．３質量％の濃度で溶かした溶液を用いて、インクジェットによりソース電極８、ドレイン電極９の間のチャネル部に滴下し、真空中にて溶媒を蒸発させ半導体層１０を形成した。
【００７９】
最後に、フレキソ印刷によりポリイミド系の絶縁性薄膜を形成し、レーザーにてコンタクトホールを形成し、塗布型ＩＴＯで画素電極を形成することにより有機ＴＦＴアレイ基板を完成させた。
【００８０】
このように、ボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴ基板の作製において、多段階露光可能なフォトマスクを一枚のみ用いて、ゲート電極２ｂとゲート絶縁膜７を形成した。本実施例では、ゲート絶縁膜７を大気圧プラズマ法によって作成する場合において、高い絶縁性を有するＳｉＯ2膜の微細パターンを、ゲート電極に対して正確な位置にパターニングできることが確認できた。また、ゲート電極２ｂを形成する導電性薄膜２は、スパッタ法により形成した表面平滑性の高いＡｌＮｄ金属薄膜を用いたので、ゲート絶縁膜７の表面を平滑に形成できた。
【００８１】
［実施例２］
以下に、実施例２として、基板１上に３×３の計９の有機ＴＦＴを形成する工程において、陽極酸化法を用いてゲート絶縁膜７を形成した実施例を説明する。
【００８２】
〔有機ＴＦＴの作製〕
図３、図４で説明したＳ１〜Ｓ８の工程で作製したので、各工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。
【００８３】
Ｓ１：基板１は、実施例１と同じ工程で得られるものを用いた。
【００８４】
Ｓ２：多段階露光が可能な図３に示すフォトマスク２０を用いて露光後、第１のレジスト除去工程を行った。フォトマスク２０は図３で説明したものを用いた。
【００８５】
Ｓ３：基板１をポストベーク後、リン酸、酢酸、硝酸を含むアルミエッチング液にてエッチングを行った。
【００８６】
Ｓ４：純水にて洗浄し、１００℃で乾燥後、第２の現像としてドライエッチング法によりレジストの厚み１μｍ程度除去した。これによりゲート電極端子２ｐなど絶縁膜を形成しない箇所にレジスト層４ｐが残っている状態となった。
【００８７】
Ｓ５：３％酒石酸とエチレングリコールを１対９に混合した電解液に基板１を浸し、基板１上の導電性薄膜２のパターンに電流を流すことにより、陽極酸化を行ってゲート絶縁膜７を形成した。
【００８８】
以下、工程Ｓ６〜Ｓ８は実施例１と同じ工程であり、説明を省略する。
【００８９】
このように、実施例１と同様に、ボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴ基板の作製において、多段階露光可能なフォトマスクを一枚のみ用いて、ゲート電極２ｂとゲート絶縁膜７を形成した。本実施例では、ゲート絶縁膜７を陽極酸化法によって作成する場合においても、高い絶縁性を有するＳｉＯ2膜の微細パターンを、ゲート電極に対して正確な位置にパターニングできることが確認できた。また、実施例１と同様に、ゲート絶縁膜７の表面を平滑に形成できた。
【００９０】
［実施例３］
以下に、本発明の実施例３について説明する。実施例３では、各画素に二つの有機ＴＦＴ素子を配置したＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）４４用の図６（ｂ）〜（ｄ）に示す有機ＴＦＴ基板５０を作製する工程に適用した例である。本実施例では、基板１上に３×３の計９の画素を形成している。また、ゲート絶縁膜７は大気圧プラズマ法を用いて形成している。以下、図１、図２で説明した構成要素と同一機能を有する構成要素には同番号を付し、説明を省略する。
【００９１】
図５は第３の実施例における有機ＴＦＴ基板５０の各画素の構成を説明する説明図である。
【００９２】
図５（ａ）は各画素の回路構成を説明する回路図、図５（ｂ）は有機ＴＦＴ基板５０上の一つの画素の平面図である。各画素は選択ライン４５、データライン８ｄ、電源ライン４３の３本のバスラインとスイッチングＴＦＴ４０、ドライビングＴＦＴ４１、保持容量１３、画素電極１２から構成される。
【００９３】
スイッチングＴＦＴ４０はソース電極８ａ、半導体層１０ａ、ドレイン電極９ａから構成され、図５（ｂ）には図示せぬ下層のデータライン８ｄ、選択ライン４５などと図示せぬスルーホールで接続されている。
【００９４】
ドライビングＴＦＴ４１はソース電極８ｂ、半導体層１０ｂ、図５（ｂ）には図示せぬドレイン電極９ｂから構成されている。ソース電極８ｂはＶｓｏｕｒｃｅ４３と接続されている。ドレイン電極９ｂは直接、画素電極１２と接続されている。画素電極１２は図５（ｂ）には図示せぬＯＬＥＤ４４のアノード側電極である。ＯＬＥＤ４４は画素電極１２と、対向する図示せぬ基板上の対向電極との間に保持される、図示せぬ有機半導体材料から構成される。
【００９５】
保持容量１３は、スイッチングＴＦＴ４０のドレイン電極９ａと電源ライン４３に、図示せぬ下層の配線で接続されている。
【００９６】
図６は第３の実施例において、有機ＴＦＴ基板５０の作成に用いるフォトマスク２０と有機ＴＦＴ基板５０の基板１上に形成される部材を説明する説明図である。図６（ａ）は実施例３で用いるフォトマスク２０、図６（ｂ）は工程Ｓ３のエッチング工程で形成された各電極のパターン、図６（ｃ）は工程Ｓ６の第３のレジスト除去工程後のゲート絶縁膜７を、図６（ｄ）は工程Ｓ７で形成した電極を、それぞれ説明する説明図である。
【００９７】
〔有機ＴＦＴの作製〕
図１、図２で説明したＳ１〜Ｓ８の工程で作製したので、各工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。
【００９８】
Ｓ１：基板１にはソーダライムガラス上にＡｌＮｄ薄膜をスパッタ法により１２５ｎｍ形成したガラス基板を用いた。この基板にポジレジストを２．０μｍの厚みで形成した。
【００９９】
Ｓ２：多段階露光が可能な図６（ａ）に示すフォトマスク２０を用いて露光後、第１のレジスト除去工程を行った。
【０１００】
フォトマスク２０は図６（ａ）に示すパターンのものを用いた。フォトマスク２０は、選択ライン４５、電源ライン４３、スイッチングＴＦＴ４０とドライビングＴＦＴ４１のゲート電極、および図示しないアライメントマーカ２５のパターンを有している。
【０１０１】
遮光部２２は、接続端子部、ドライビングＴＦＴ４１のゲート電極につながったスイッチングＴＦＴ４０との接続位置、電源ラインのうちドライビングＴＦＴ４１のソース電極と接続される部分である。半透過部２１は５０％の透過率であり、その他の電極を残す箇所に相当する。透過部２３は１００％光を透過し、電極を除去する箇所に用いた。
【０１０２】
Ｓ３：基板１をポストベーク後、リン酸、酢酸、硝酸を含むアルミエッチング液にてエッチングを行った。図６（ｂ）のように、導電性薄膜２のパターンが形成された。
【０１０３】
Ｓ４：純水にて洗浄し、１００℃で乾燥後、第２の現像としてドライエッチング法によりレジストの厚み１μｍ程度除去した。
【０１０４】
Ｓ５：大気圧プラズマ法により、ゲート絶縁膜７としてＳｉＯ2膜を３００ｎｍ形成した。
【０１０５】
Ｓ６：第３のレジスト除去工程では、レジスト層４ｐとレジスト層４ｐ上のＳｉＯ2から成るゲート絶縁膜７ｘを、グリコール系溶剤、２−アミノエタノールを成分とするアルカリ性の剥離液により剥離し、純水にて洗浄、乾燥させた。図６（ｃ）のように、ゲート絶縁膜７と絶縁層を持たない導電性薄膜２の部分が形成された。
【０１０６】
Ｓ７：ソース電極８、ドレイン電極９はＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ法により、配線部分は銀ペーストを用いてインクジェット法により形成した。ドライビングＴＦＴのドレインにつながる画素電極は塗布型のＩＴＯをインクジェットにより形成した。
【０１０７】
Ｓ８：半導体材料としてポリ（３−ヘキシルチオフェン）をクロロホルムに０．３質量％の濃度で溶かした溶液を用いて、インクジェットによりソース電極８、ドレイン電極９の間のチャネル部に滴下し、真空中にて溶媒を蒸発させ半導体層１０を形成した。
【０１０８】
インクジェットの位置あわせは、フォトマスク２０のアライメントマーカ２５で露光され、現像、エッチングして基板１上に形成されたアライメントマーカまたは画素内の構成電極を目標に位置あわせを行う。
【０１０９】
最後に、インクジェットによりシロキサン系の絶縁性薄膜を半導体層１０の上に形成し、有機ＥＬ用の有機ＴＦＴアレイ基板を完成させた。
【０１１０】
このように絶縁膜のパターニングを必要とするＯＬＥＤ４４用の有機ＴＦＴ基板５０の作製において、基板にあらかじめ設けた金属薄膜を用いて作製するゲート電極、バスラインなどに対して、位置精度良く大気圧プラズマ法による高い絶縁性を有するＳｉＯ２膜の微細パターンを形成し、ＯＬＥＤ４４用の有機ＴＦＴ基板５０を作製することができた。また、インクジェットで半導体層、電極を成膜する際のアライメントマーカを基板上に形成しておくことで位置あわせの精度を上げることができた。
【０１１１】
以上、本発明によれば、１枚のフォトマスクを用いて多段階露光することにより、ゲート絶縁膜とゲート電極の位置合わせが容易に行えるので、低コストで、ゲート絶縁膜を形成する有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造工程で用いるフォトマスク２０の一例を説明する説明図である。
【図２】第１の実施形態における薄膜トランジスタの製造方法を説明する説明図である。
【図３】第２の実施形態における薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す。）の製造工程で用いるフォトマスク２０の一例を説明する説明図である。
【図４】第２の実施形態における薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す。）の製造方法を説明する説明図である。
【図５】第３の実施例における有機ＴＦＴ基板５０の各画素の構成を説明する説明図である。
【図６】第３の実施形態において、有機ＴＦＴ基板５０の作成に用いるフォトマスク２０と有機ＴＦＴ基板５０の基板１上に形成される部材を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  基板
２ｂ  ゲート電極
４  レジスト層
７  ゲート絶縁膜
８  ソース電極
９  ドレイン電極
１０  半導体層
１２  画素電極
２０  フォトマスク
２１  半透過部
２２  遮光部
２３  透過部
２５  アライメントマーカ
５０  有機ＴＦＴ基板
【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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