(57)【要約】【課題】簡単な工程で、劣化の少ない高性能な薄膜トランジスタを製造す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】支持体上にゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、有機半導体層を形成する工程の後に、有機半導体保護層を形成する工程と、有機半導体保護層上に遮光層を形成する工程と、支持体の遮光層を形成した面に向けて活性エネルギー線を照射する工程の後に、遮光層以外の有機半導体保護層を除去する工程と、を有する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３
2007227595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上にゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
有機半導体層を形成する工程の後に、
有機半導体保護層を形成する工程と、
前記有機半導体保護層上に遮光層を形成する工程後、
前記支持体の前記遮光層を形成した面に向けて活性エネルギー線を照射する工程と、
前記活性エネルギー線を照射する工程後、前記遮光層以外の有機半導体保護層を除去する工程と、
を有する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】
前記有機半導体保護層上に形成される遮光層を付加的パターニング法にて形成する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】
前記遮光層は導電性材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記遮光層間を接続する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記遮光層を前記ゲート電極に接続する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記遮光層を接続する工程は、付加的パターニング法で行われることを特徴とする請求項４または５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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。
【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（ＴＦＴ）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、ガラス支持体上に、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支持体上に順次形成していくことで製造される。このＴＦＴを用いるフラットパネルディスプレイの製造には通常、ＣＶＤ、スパッタリングなどの真空系設備や高温処理工程を要する薄膜形成工程に加え、精度の高いフォトリソグラフィ法工程が必要とされ、設備コスト、ランニングコストの負荷が非常に大きい。さらに、近年のディスプレイの大画面化のニーズに伴い、それらのコストは非常に膨大なものとなっている。
【０００５】
近年、従来のＴＦＴ素子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１、非特許文献１等参照）。この有機ＴＦＴ素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂支持体を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている（非特許文献２参照）。また、大気圧下で、印刷や塗布などのウェットプロセスで製造できる有機半導体材料を用いることで、生産性に優れ、非常に低コストのディスプレイが実現できる。
【０００６】
しかしながら、有機半導体層は空気中で放置した場合や、強い光に晒されることにより劣化し、素子のトランジスタとしての特性が低下してしまう。また、有機半導体層の形成後に引き続く工程、例えば、保護層の形成、画素電極の形成やパターニング工程といった膜の形成工程ではある程度の熱処理や薬液処理が必要となり、これら工程を経るごとに有機半導体層にはダメージを与えることになる。
【０００７】
よって、高性能な有機薄膜トランジスタを製造するためには、１．有機半導体層を外気から遮断すること、２．有機半導体層を外光から遮光すること、３．有機半導体層を形成する工程の後は工程数を少なくすること、が必須である。
【０００８】
有機半導体層を外気から遮断する方法としては、ガス透過度の低い無機材料もしくはポリマー材料で保護する方法が一般的に知られているが、ソース電極もしくはドレイン電極信号を保護層より外側に引き出す必要があるため保護層は容易にパターニングできる、もしくはパターン形状に付加的に形成できることが望ましい。
【０００９】
このような問題を改善する方法として、有機半導体層を形成した後、有機半導体保護層を形成し、フォトリソグラフ法を用いてソース電極及びドレイン電極を形成する部分の前記有機半導体保護層を除去後、有機半導体保護層が除去された領域の有機半導体層に接合するようにソース電極及びドレイン電極を形成する有機薄膜トランジスタ素子の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
外光を遮断する方法としては、半導体層の直上に光吸収性もしくは光反射性の薄膜を成膜し、半導体層には光が進入しないようにした構成（例えば液晶ディスプレイの場合はブラックマトリクス）が一般的に知られているが、薄膜形成工程が必要になるため有機半導体層にダメージを与えるという問題がある。
【００１１】
半導体層の上に遮光性のある部材を設ける方法としては、有機半導体層上に有機半導体保護層を兼ねるゲート絶縁層を設け、ソース電極及びドレイン電極を形成する部分を遮光するマスクを用いてゲート絶縁層を露光し、現像して除去した部分にソース電極及びドレイン電極を付着し、残ったゲート絶縁層上にゲート電極を付着する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
さらに、ダブルゲート構造の有機半導体トランジスタにおいては、ゲート電極を覆う第１のゲート絶縁膜上にソース電極及びドレイン電極を形成し、ソース電極及びドレイン電極を覆うように形成した有機半導体層上に第２のゲート絶縁膜を形成した有機薄膜トランジスタが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平１０−１９０００１号公報
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌  ２００２年  第２号  ９９頁（レビュー）
【非特許文献２】ＳＩＤ‘０２  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐ５７
【特許文献２】特開２００４−２２１５６２号公報
【特許文献３】特表２００４−５１８３０５号公報
【特許文献４】特開２００５−７９５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２、特許文献３、特許文献４に開示されている方法では、ソース電極及びドレイン電極を形成する部分を遮光するマスクを用いてパターニングする工程が必要であり、この工程において半導体層が劣化するという課題があった。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な工程で、劣化の少ない高性能な薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１．
支持体上にゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
有機半導体層を形成する工程の後に、
有機半導体保護層を形成する工程と、
前記有機半導体保護層上に遮光層を形成する工程後、
前記支持体の前記遮光層を形成した面に向けて活性エネルギー線を照射する工程と、
前記活性エネルギー線を照射する工程後、前記遮光層以外の有機半導体保護層を除去する工程と、
を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１６】
２．
前記有機半導体保護層上に形成される遮光層を付加的パターニング法にて形成することを特徴とする１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１７】
３．
前記遮光層は導電性材料により形成されていることを特徴とする１または２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１８】
４．
前記遮光層間を接続する工程を有することを特徴とする３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１９】
５．
前記遮光層を前記ゲート電極に接続する工程を有することを特徴とする３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２０】
６．
前記遮光層を接続する工程は、付加的パターニング法で行われることを特徴とする４または５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡単な工程で、劣化の少ない高性能な薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
本発明の有機薄膜トランジスタは、支持体１上に有機半導体層２に接したソース電極３とドレイン電極４を有し、その上にゲート絶縁層５を介してゲート電極６を有するトップゲート型と、支持体１上にまずゲート電極７を有し、ゲート絶縁層８を介して有機半導体層２と接するソース電極３とドレイン電極４を有するボトムゲート型に大別される。トップゲート型とボトムゲート型の具体的な素子の層構成の１例を図１、図２に示す。
【００２４】
図１は本発明に係わるトップゲート型有機薄膜トランジスタ（以下トップゲート型ＴＦＴと記す。）の層構成の一例を説明する説明図である。
【００２５】
支持体１上に有機半導体層２と有機半導体層２に接合するソース電極３及びドレイン電極４が形成されている。有機半導体層２は保護層の機能を兼ねる保護層兼ゲート絶縁層５で覆われている。ゲート絶縁層５上には、導電性を有し、ゲート電極の機能を兼ねる遮光層６が設けられている。遮光層６により、有機半導体層２の劣化を防止することができる。
【００２６】
図２は本発明に係わるボトムゲート型有機薄膜トランジスタ（以下ボトムゲート型ＴＦＴと記す。）の層構成の一例を説明する説明図である。
【００２７】
支持体１上にゲート電極７が設けられ、上層のゲート絶縁層８上にはソース電極３とドレイン電極４が形成されている。ソース電極３とドレイン電極４に接合するように有機半導体層２が形成され、有機半導体層２は保護層の機能を兼ねる保護層兼ゲート絶縁層５で覆われている。保護層兼ゲート絶縁層５上には、遮光層６が設けられている。
【００２８】
遮光層６は非導電性材料でも有機半導体層２の劣化を防止する効果は得られるが、導電性材料で形成すると、バックゲート現象を軽減する効果が得られる。
【００２９】
バックゲート現象は、保護層兼ゲート絶縁層５がＴＦＴ動作中及び動作後に分極し、ゲート電極７の電位では制御できない電流がソース電極３とドレイン電極４の間に流れる現象である。導電性のある遮光層６の場合は、電極として機能し、保護層兼ゲート絶縁層５と遮光層６が接触する部分が同一電位になるので、分極がおこりにくく、バックゲート現象を軽減できる。
【００３０】
また、導電性のある遮光層６とゲート電極７との間を接続して、導電性のある遮光層６を第２のゲート電極として機能させ、ダブルゲート構造のボトムゲート型ＴＦＴとすることもできる。ダブルゲート構造のボトムゲート型ＴＦＴは、特許文献４などに開示されているように、２つのゲート電極により２つのチャネルを形成するので、移動度が大きく、大電流を流すことができる。
【００３１】
図３は、本発明に係わる有機薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す。）の製造工程の一例を説明する工程フロー図である。
【００３２】
本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ７を説明する。
Ｓ１・・・・・有機半導体層２を形成する工程
Ｓ２・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を塗布する工程
Ｓ３・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を乾燥させる工程
Ｓ４・・・・・遮光層を形成する工程
Ｓ５・・・・・露光、現像工程
Ｓ６・・・・・焼成工程
Ｓ７・・・・・遮光層を接続する工程
以下、各工程について図４、図６を用いて順に説明する。
【００３３】
図４は本発明に係わるトップゲート型ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図、図６は本発明に係わるボトムゲート型ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。
【００３４】
最初に図４を用いて、支持体１上にソース電極３とドレイン電極４を設け、更に有機半導体層２、保護層兼ゲート絶縁層５を形成して遮光層６を設けたトップゲート型の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
図４（１）〜図４（４）は、支持体１上に形成されたＴＦＴのチャネル部の断面図である。
【００３５】
導電性薄膜が形成された支持体１上に感光性レジストを塗布後、ソース電極３とドレイン電極４のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像して、各電極パターンのレジスト層を形成する。
【００３６】
本発明において、支持体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。導電性薄膜は、例えば、蒸着やスパッタリング、ＣＶＤ法等の方法を用いて、支持体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、支持支持体１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。
【００３７】
次に、支持体１をエッチングを行った後、ソース電極３とドレイン電極４上のレジスト層を除去し、図４（１）のように、ソース電極３とドレイン電極４を形成する。なお、ここまでの工程は、図４には図示していない。また、ここまで説明した工程は一例であり、本発明はこれらの工程に限定されるものではない。
【００３８】
Ｓ１・・・・・有機半導体層２を形成する工程
支持体１上に形成されたソース電極３及びドレイン電極４の間に、既知の塗布方法、例えばインクジェット法にて有機半導体材料をパターン塗布する。
【００３９】
有機半導体材料はその材料については問わない。有機高分子材料はもちろんのこと、最近、低分子材料であるペンタセンも、加熱した溶媒に溶かし塗布されているが、それらについても同様であり、有機半導体材料は低分子材料でも高分子材料でも構わない。
【００４０】
塗布できる材料の代表例としては、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）などのポリチオフェン類、チオフェンの６量体を基本に側鎖を有するオリゴチオフェンなどの芳香族オリゴマー類、ペンタセンに置換基を持たせ溶解性を高めたペンタセン類、フルオレンとバイチオフェンとの共重合体（Ｆ８Ｔ２）、ポリチエニレンビニレンまたはフタロシアニンなどのいかなる可溶性の半導体でも使用できる。特にペンタセン類には６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン、６、１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンを含むシリルエチニルペンタセンがある。これは特許文献として、米国特許６，６９０，０２９号明細書、非特許文献として、Ｊ．ＡＭ．ＣＨＥＭ．誌  ２００５年  １２７号  ４９８６頁−４９８７頁に開示されている半導体材料であり、ペンタセンに２つの置換基を設け、分子間の相互作用を制御し、高移動度を実現している材料である。
【００４１】
例えば、有機半導体層２を形成する前処理として、ＯＴＳ処理と呼ばれる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有機半導体層２を形成する。有機半導体層２の成膜方法はインクジェット法だけでなく、スピンコート法、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。
【００４２】
Ｓ２・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を塗布する工程
図４（２）に示すように、保護層兼ゲート絶縁層５を形成する。
【００４３】
保護層兼ゲート絶縁層５は、例えばスピンコート法で形成する。保護層兼ゲート絶縁層５としては、感光性を有するポリイミド系、アクリル系、ＰＶＰ、ＰＶＡ、ＰＭＭＡ等の材料を用いることができる。
【００４４】
また、感光性は無いが、現像工程時に上層に設けた上記感光性材料の感光部を除去する際に、同時に除去可能なＰＶＡに代表される水溶性ポリマーも使用可能である。
【００４５】
例えば、クラレ製ポバールＰＶＡ−１２４Ｃを用いて、膜厚１０〜５０ｎｍ程度のＰＶＡ層を形成した後、例えばＪＳＲ製ＰＣ４０３のような感光性材料を塗布し、感光性アクリル層を形成する。ＰＶＡは水溶性なので、後の露光、現像工程において、感光した感光性材料とともに不要部分を除去し、保護層兼ゲート絶縁層５を形成することができる。
【００４６】
Ｓ３・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を乾燥させる工程
保護層兼ゲート絶縁層５に含まれる溶媒成分を、所定の温度で支持体１を加熱することにより乾燥させる。
【００４７】
Ｓ４・・・・・遮光層６を形成する工程
図４（３）に示すように、有機半導体層２上の保護層兼ゲート絶縁層５の上に遮光層６を付加的パターニング法により形成する。付加的パターニング法は、例えばインクジェット法、スクリーン印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等である。
【００４８】
遮光層６の材料としては後述する活性エネルギー線を吸収もしくは反射する材料であればよく、黒色顔料系の材料を含有するポリマー材料等が使用可能である。
【００４９】
Ｓ５・・・・・露光、現像工程
図４（３）の矢印で示すように、遮光層である遮光層６が形成された側から、活性エネルギー線を所定の量照射する。その後、現像処理及び焼成処理を行うことにより、図４（４）のように不要部分である保護層兼ゲート絶縁層５の遮光されていない部分を除去する。
【００５０】
ここで、活性エネルギー線とは例えば、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線のような電磁波、電子線、イオンビーム、中性子線およびα線のような粒子線等が挙げられるが、これらの中でも、紫外線、電子線、イオンビームのうちの少なくとも１種を用いるのが好ましく、特に紫外線を用いた場合には他の方法に比べて設備の安全性、コストの面から有利であると共に、パターン形成可能な保護層材料の種類も一般的に電子線、イオンビームに比べて豊富である。紫外線によりパターン形成可能な保護層兼ゲート絶縁層５の材料としては、例えば光活性ポリアクリレート材料等が使用可能である。
【００５１】
このように、遮光層６を遮光層として利用しているので、マスクを用いる必要が無く工程を簡単にすることができる。
【００５２】
Ｓ６・・・・・焼成工程
Ｓ５の露光、現像工程を終えた保護層兼ゲート絶縁層５を加熱し、焼成する。
【００５３】
Ｓ７・・・・・遮光層を接続する工程
図５は本発明に係わる複数のトップゲート型ＴＦＴのゲート電極間の接続を説明する説明図である。
【００５４】
図５ではＳ６までの工程を終えた２つのトップゲート型ＴＦＴのゲート電極である遮光層６の間を、接続パターン１８により接続した状態を示している。接続パターン１８は、接続部分の材料として、例えば銀ペースト、金ペーストなどを用いて、付加的パターニング法により形成する。付加的パターニング法は、例えばインクジェット法、スクリーン印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等である。
【００５５】
このようにすることにより、複数のトップゲート型ＴＦＴの遮光層６間を電気的に接続できるので、複数のトップゲート型ＴＦＴを同時に制御することを可能になる。
【００５６】
次に、図６を用いて、支持体１上にゲート電極７を設け、更にゲート絶縁層８、有機半導体層２を形成してソース電極３とドレイン電極４を設け、有機半導体層２を覆うように保護層兼ゲート絶縁層５と、その上にもう一つの遮光層６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。
【００５７】
以下に説明する図６に示すダブルゲート構造のボトムゲート型ＴＦＴの製造工程は、図３の工程フローで行われるので、各工程の説明は図４とほとんど同じであり、共通する部分は説明を省略する。
【００５８】
図６（１）〜図６（４）は、支持体１上に形成されたＴＦＴのチャネル部の断面図である。
【００５９】
導電性薄膜が形成された支持体１上に感光性レジストを塗布後、ゲート電極７のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像して、各電極パターンのレジスト層を形成する。次に、支持体１をエッチングを行った後、ゲート電極７上のレジスト層を除去し、図６（１）のように、ソース電極３とドレイン電極４を形成する。
【００６０】
次に蒸着などによりゲート電極７を覆うようにゲート絶縁層８を形成し、インクジェット法などによりゲート絶縁膜８上にソース電極３及びドレイン電極４を形成する。
【００６１】
なお、ここまでの工程は、図６には図示していない。また、ここまで説明した工程は一例であり、本発明はこれらの工程に限定されるものではない。
【００６２】
Ｓ１・・・・・有機半導体層２を形成する工程
次に、支持体１上に形成されたソース電極３及びドレイン電極４の間に、既知の塗布方法、例えばインクジェット法にて有機半導体材料をパターン塗布する。
【００６３】
Ｓ２・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を塗布する工程
図６（２）に示すように、保護層兼ゲート絶縁層５を形成する。
【００６４】
Ｓ３・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を乾燥させる工程
保護層兼ゲート絶縁層５に含まれる溶媒成分を、所定の温度で支持体１を加熱することにより乾燥させる。
【００６５】
Ｓ４・・・・・遮光層を形成する工程
図６（３）に示すように、有機半導体層２上の保護層兼ゲート絶縁層５の上に遮光層６を付加的パターニング法により形成する。
【００６６】
また、遮光層６を電極として機能させるためには、導電性を有する必要があり、付加的パターニング法が適用できる材料としては、カーボンブラックを含有するポリマー材料の他、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｕ（銅）、Ｐｔ（白金）のナノ粒子をバインダー中に分散させた溶液材料などを用いることができる。
【００６７】
Ｓ５・・・・・露光、現像工程
図６（３）の矢印で示すように、遮光層である遮光層６が形成された側から、活性エネルギー線を所定の量照射する。その後、現像処理及び焼成処理を行うことにより、図６（４）のように不要部分である保護層兼ゲート絶縁層５の遮光されていない部分を除去する。
【００６８】
Ｓ６・・・・・焼成工程
Ｓ５の露光、現像工程を終えた保護層兼ゲート絶縁層５を加熱し、焼成する。
【００６９】
Ｓ７・・・・・遮光層を接続する工程
図７は本発明に係わるダブルゲート構造のボトムゲート型ＴＦＴのゲート電極間の接続を説明する説明図である。工程Ｓ７はＴＦＴを作製する上で必ずしも必要ではなく、後に説明するように必要に応じて実施する。
【００７０】
図７を用いて、遮光層６間を接続する工程を説明する。図７（ａ）は、工程Ｓ６まで行って支持体１上に形成した、断面が図６（４）の形状の２つのＴＦＴ素子を支持体１の上面から見た図である。図６（４）に図示している符号７は、遮光層６の下層にあるゲート電極７のゲートバス部分である。
【００７１】
図７（ｂ）はダブルゲート構造のボトムゲート型ＴＦＴの導電性のある遮光層６と、ゲート電極７のゲートバス部分との間を、コンタクトホール１９により接続した状態を示している。このように工程Ｓ７で遮光層６とゲート電極７を電気的に接続し、遮光層６を第２のゲート電極として機能させる。
【００７２】
コンタクトホール１９の材料として、例えば銀ペースト、金ペーストなどを用いて、付加的パターニング法により形成する。付加的パターニング法は、例えばインクジェット法、スクリーン印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等である。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
本実施例では、支持体１にはＡｌ膜を表面に１３０ｎｍ形成した住友ベークライト製ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）基板を用いた。本実施例は、支持体１上に１０×１０の計１００のボトムゲート型ＴＦＴを形成した実施例である。
【００７４】
〔ＴＦＴの作製〕
支持体１に通常のフォトリソグラフ工程により、パターニング処理を行い、ゲート電極パターンを形成した。次に、ゲート電極７が形成された支持体１上に、大気圧プラズマＣＶＤ法にてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を液体原料として３００ｎｍのＳｉＯ2膜を成膜した。
【００７５】
その後、スパッタ法にて錫ドープ酸化インジウム膜（ＩＴＯ）１００ｎｍを全面に形成した後、通常のフォトリソグラフ工程にてパターニング処理を行いソース電極３、ドレイン電極４およびソースバスラインを形成した。トランジスタを構成するチャネル部分のゲート長は１０μｍ、ゲート幅は１００μｍとした。
【００７６】
以降の工程は、図６で説明したＳ１〜Ｓ６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。
【００７７】
Ｓ１・・・・・有機半導体層２を形成する工程
支持体１上に形成されたソース電極３及びドレイン電極４間のチャネルを覆うように、下記化合物Ａのクロロホルム溶液をピエゾ方式のインクジェット法を用いて吐出し、窒素ガス中５０℃の雰囲気で３分乾燥した。その後、２００℃で１０分熱処理を行うことにより厚み５０ｎｍのペンタセン薄膜を形成した。
【００７８】
【化１】
2007227595.tif 000003
【００７９】
Ｓ２・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を塗布する工程
保護層兼ゲート絶縁層５の材料として、ＪＳＲ社製感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ−４０３を用い、スピンコート法にて回転数１５００ｒｐｍ、１０秒の条件でコートした。なお、保護層兼ゲート絶縁層５の厚みは２μｍであった。
【００８０】
Ｓ３・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を乾燥させる工程
保護層兼ゲート絶縁層５に含まれる溶媒成分を、９０℃で２分の条件で乾燥した。
【００８１】
Ｓ４・・・・・遮光層６を形成する工程
遮光層６の材料として、黒色染料であるＣ．Ｉ．ピグメントブラックを約７質量部有する水系の非導電性インクを用いた。ピエゾ方式のインクジェット法により、このインクを、保護層兼ゲート絶縁層５の上に塗布された有機半導体層２を覆うように吐出して遮光層６を形成した。その後、遮光層６を乾燥させた。
【００８２】
Ｓ５・・・・・露光、現像工程
約１５ｍＷ／ｃｍ2（＠３６５ｎｍ）の紫外線を１０秒全面に照射し露光した。その後、０．２質量部の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液に９０秒浸漬することにより現像処理を行った。
【００８３】
Ｓ６・・・・・焼成工程
１００℃で６０分間、焼成した。
【００８４】
本実施例では、Ｓ７の遮光層を接続する工程は行わず、工程Ｓ６の後、絶縁性薄膜を形成し、塗布型ＩＴＯで画素電極を形成してＴＦＴ素子を完成させる。
【００８５】
〔実験結果〕
実験結果を表１に示す。本実験では支持体１上のＴＦＴ素子１００個のうち、２４個のＴＦＴ素子をランダムに選び、それぞれについて製造直後と、製造後１ヶ月間室内照明下に放置した後の性能を評価した。評価項目は、移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比（ＴＦＴがＯＮ時のソースードレイン間の電流値／ＴＦＴがＯＦＦ時のソースードレイン間の電流値）である。
【００８６】
【表１】
2007227595.tif 000004
【００８７】
比較例１は比較のために、工程Ｓ４の遮光層の形成を行わず、露光工程はフォトマスクを用いて露光し、現像処理を行った。露光、現像工程、焼成工程の条件は、フォトマスクを用いたこと以外は実施例１と同じである。比較例１では、実施例１と同じ条件で作製された支持体１上に、ＴＦＴ素子１００個を作製し、そのうち２４個のＴＦＴ素子をランダムに選び、それぞれについて製造直後と、製造後１ヶ月間室内照明下に放置した後の性能を評価した。
【００８８】
実験結果より、比較例１で作製したＴＦＴ素子は、製造１ヶ月後に特にＯＮ／ＯＦＦ電流比が大きく劣化しているのに対し、実施例１で作製したＴＦＴ素子は、移動度及びＯＮ／ＯＦＦ電流比がほとんど劣化していないこと、が確認できた。
【００８９】
このように、本発明の実施例１では、ボトムゲート型ＴＦＴの製造工程Ｓ４において遮光層６を形成し、光の照射による有機半導体層２の劣化を防止するので、性能劣化の少ないＴＦＴ素子を製造できる。
［実施例２］
本実施例では、実施例１と同じ支持体１を用いて、工程Ｓ３まで実施例１と同様の処理を行っている。工程Ｓ４で導電性のある遮光層６を形成する点が実施例１と異なっているので、工程Ｓ４以降について説明する。
【００９０】
Ｓ４・・・・・遮光層を形成する工程
ピエゾ方式のインクジェット法にて、平均粒径１０ｎｍのＡｇ微粒子が有機溶媒中に３０質量％含有されている液体（保護コロイドが分散剤として含有されている）を有機半導体層２を覆うように吐出し、乾燥させた。
【００９１】
Ｓ５・・・・・露光、現像工程
続いて、約１５ｍＷ／ｃｍ2（＠３６５ｎｍ）の紫外線を１０秒全面に照射し露光した。その後、０．２質量部の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液に９０秒浸漬することにより現像処理を行った。
【００９２】
Ｓ６・・・・・焼成工程
１００℃で６０分間、焼成した。
【００９３】
本実施例では、Ｓ７の遮光層を接続する工程は行わず、工程Ｓ６の後、絶縁性薄膜を形成し、塗布型ＩＴＯで画素電極を形成してＴＦＴ素子を完成させる。
〔実験結果〕
本実験では、支持体１上のＴＦＴ素子１００個のうち、２４個のＴＦＴ素子をランダムに選び、それぞれについて移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比（ＴＦＴがＯＮ時のソースードレイン間の電流値／ＴＦＴがＯＦＦ時のソースードレイン間の電流値）、ＯＮ／ＯＦＦ閾値電圧を評価した。
【００９４】
また、比較のため、実施例１で作製したＴＦＴ素子の製造直後の性能と、実施例１で作製したＴＦＴ素子を１００００回繰り返し動作させた後の性能を評価した。
【００９５】
実験結果を表２に示す。
【００９６】
【表２】
2007227595.tif 000005
【００９７】
実施例２で作製した直後のＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦ閾値電圧は−３．５Ｖ、本ＴＦＴ素子を１００００回繰り返し動作させた後は−４．３Ｖだった。
【００９８】
一方、実施例１で作製した直後のＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦ閾値電圧は−３．５Ｖ、１００００回動作後は−５．５Ｖであり、実施例２で作製したＴＦＴ素子は、ＯＮ／ＯＦＦ閾値電圧の性能劣化が少ないことが確認できた。
【００９９】
このように、本発明の実施例２では、ボトムゲート型ＴＦＴの製造工程Ｓ４において導電性のある遮光層６を形成し、バックゲート現象を軽減するので、性能劣化の少ないＴＦＴ素子を製造できる。
［実施例３］
本実施例では、実施例２と同じ支持体１を用いて、工程Ｓ６まで実施例２と同様の処理を行った後、Ｓ７の遮光層を接続する工程を行っている。
【０１００】
Ｓ７・・・・・遮光層を接続する工程
図７で説明したように、遮光層６とゲート電極７を電気的に接続し、導電性のある遮光層６を第２のゲート電極として機能させる。
【０１０１】
工程Ｓ７の後、塗布型ＩＴＯで画素電極を形成してＴＦＴ素子を完成させる。
〔実験結果〕
本実験では、支持体１上のＴＦＴ素子１００個のうち、２４個のＴＦＴ素子をランダムに選び、それぞれについて移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比を評価した。
【０１０２】
また、比較のため、実施例２で作製したＴＦＴ素子の製造直後の性能を評価した。
【０１０３】
実験結果を表３に示す。
【０１０４】
【表３】
2007227595.tif 000006
【０１０５】
実施例３で作製したＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦ電流比は、実施例２で作製したＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦ電流比の約１．７倍であり、ＯＮ時に大電流を流せることが確認できた。
【０１０６】
このように、本発明の実施例３では、ボトムゲート型ＴＦＴの製造工程Ｓ７において遮光層６とゲート電極７を電気的に接続し、導電性のある遮光層６を第２のゲート電極として機能させるので、高性能なＴＦＴ素子を製造できる。
［実施例４］
本実施例は、支持体１上に１０×１０の計１００のトップゲート型ＴＦＴを形成した実施例である。支持体１には錫ドープ酸化インジウム膜を表面に１００ｎｍ形成した住友ベークライト製ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）基板を用いた。
【０１０７】
〔ＴＦＴの作製〕
支持体１に通常のフォトリソグラフ工程により、パターニング処理を行い、ソース電極、ドレイン電極パターンを形成した。
【０１０８】
トランジスタを構成するチャネル部分のゲート長は１０μｍ、ゲート幅は１００μｍとした。
【０１０９】
以降の工程は、Ｓ１〜Ｓ３の工程は実施例１と同じ条件で作製したので、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。
【０１１０】
Ｓ１・・・・・有機半導体層２を形成する工程
Ｓ２・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を塗布する工程
Ｓ３・・・・・保護層兼ゲート絶縁層５を乾燥させる工程
Ｓ４・・・・・遮光層６を形成する工程
ピエゾ方式のインクジェット法にて、平均粒径１０ｎｍのＡｇ微粒子が有機溶媒中に３０質量％含有されている液体（保護コロイドが分散剤として含有されている）を有機半導体層２を覆うように吐出し、乾燥させた。
【０１１１】
Ｓ５・・・・・露光、現像工程
約１５ｍＷ／ｃｍ2（＠３６５ｎｍ）の紫外線を１０秒全面に照射し露光した。その後、０．２質量部の水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）水溶液に９０秒浸漬することにより現像処理を行った。
【０１１２】
Ｓ６・・・・・焼成工程
１００℃で６０分間、焼成した。
【０１１３】
Ｓ７・・・・・遮光層を接続する工程
複数の遮光層６間をインクジェット法により接続した。
【０１１４】
工程Ｓ７の後、絶縁性薄膜を形成し、塗布型ＩＴＯで画素電極を形成してＴＦＴ素子を完成させる。
【０１１５】
〔実験結果〕
実験結果を表４に示す。本実験では支持体１上のＴＦＴ素子１００個のうち、２４個のＴＦＴ素子をランダムに選び、それぞれについて製造直後と、製造後１ヶ月間室内照明下に放置した後の性能を評価した。評価項目は、移動度とＯＮ／ＯＦＦ電流比（ＴＦＴがＯＮ時のソースードレイン間の電流値／ＴＦＴがＯＦＦ時のソースードレイン間の電流値）である。
【０１１６】
【表４】
2007227595.tif 000007
【０１１７】
実験結果より、実施例４で作製したＴＦＴ素子のＯＮ／ＯＦＦ電流比は、製造直後は９００００、製造１ヶ月後は８４０００であり、製造直後の約９３％である。一方、実施例１で作製したＴＦＴ素子は、製造直後は１２００００、製造１ヶ月後は１１２０００であり、同じく製造直後の約９３％である。このことから、ＯＮ／ＯＦＦ電流比が実施例１と同様にほとんど劣化していないこと、が確認できた。
【０１１８】
本発明の実施例４では、トップゲート型ＴＦＴの製造工程Ｓ４において遮光層６を形成し、光の照射による有機半導体層２の劣化を防止するので、性能劣化の少ないＴＦＴ素子を製造できる。
【０１１９】
なお、トップゲート型ＴＦＴに接続する補助容量電極を保護層兼ゲート絶縁層５上に設ける場合は、遮光層６と同じ材料と方法で、補助容量電極を形成すれば、工程が簡単になり、また、より一層の遮光効果が得られるので性能劣化の少ないＴＦＴ素子を製造できる。
【０１２０】
以上このように、本発明によれば、簡単な工程で、劣化の少ない高性能な薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明に係わるトップゲート型有機薄膜トランジスタの層構成の一例を説明する説明図である。
【図２】本発明に係わるボトムゲート型有機薄膜トランジスタの層構成の一例を説明する説明図である。
【図３】本発明に係わる有機薄膜トランジスタの製造工程の一例を説明する工程フロー図である。
【図４】本発明に係わるトップゲート型ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。
【図５】本発明に係わる複数のトップゲート型ＴＦＴのゲート電極間の接続を説明する説明図である。
【図６】本発明に係わるボトムゲート型ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。
【図７】本発明に係わる複数のダブルゲート構造のボトムゲート型ＴＦＴのゲート電極間の接続を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１  支持体
２  有機半導体層
３  ソース電極
４  ドレイン電極
５  保護層兼ゲート絶縁層
６  遮光層
７  ゲート電極
８  ゲート絶縁層
【図１】
2007227595.tif 000008
【図２】
2007227595.tif 000009
【図３】
2007227595.tif 000010
【図４】
2007227595.tif 000011
【図５】
2007227595.tif 000012
【図６】
2007227595.tif 000013
【図７】
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