(57)【要約】【課題】高精細でありトランジスタ特性の良好な、フレキシブルで大面積にも対応でき量産性のある、薄膜トランジスタおよび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。【解決手段】基材上に、少なくとも下部電極のゲート電極、上部電極のソース電極及びドレイン電極、絶縁層のゲート絶縁層、半導体からなる活性層の半導体活性層を含む層構成の薄膜トランジスタであって、少なくとも上部電極が前記基材とは異なる第二の基材上の、例えば、表面に凹部、又は凸部、又は平部を有する基材の凹部、又は凸部、又は平部に電極材料が形成された後、前記基材のゲート絶縁層上に転写されて、上部電極のソース電極及びドレイン電極を形成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。【選択図】図１
2007180471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に、少なくとも下部電極のゲート電極、上部電極のソース電極及びドレイン電極
、絶縁層のゲート絶縁層、半導体からなる活性層の半導体活性層を含む層構成の薄膜トラ
ンジスタであって、少なくとも上部電極が前記基材とは異なる第二の基材上で形成された
後、前記基材上に転写されてなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記第二の基材が、表面に凹部を有する凹版状であることを特徴とする請求項１記載の
薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記第二の基材が、表面に凸部を有する凸版状であることを特徴とする請求項１記載の
薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第二の基材が、表面が平部を有する平版状であることを特徴とする請求項１記載の
薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記第二の基材が、ガラスであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層、半導体からなる活性層を形成する
薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも上部電極が請求項２に記載の第二の基
材の凹部に形成された後、前記基材上に転写される工程により、上部電極層を形成する工
程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層および半導体からなる活性層を形成
する薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも上部電極が請求項３に記載の第二
の基材の凸部に形成された後、前記基材上に転写される工程により、上部電極層を形成す
る工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層および半導体からなる活性層を形成
する薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも上部電極が請求項４に記載の第二
の基材上の一部に形成された後、前記基材上に転写される工程により、上部電極層を形成
する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層および半導体からなる活性層を形成する薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも上部電極が請求項５に記載の第二の基材上に形成された後、加熱焼成を行い、さらに、該上部電極層上に絶縁層を形成した後、前記基材上に転写される工程により、絶縁層と上部電極層とを同時に形成する工程を含むことを特徴とする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、電界効果型薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、薄膜トランジスタは、ガラス基板上に電極、絶縁層、半導体層を真空中で蒸着法
、又はスパッタ法等により成膜し、フォトリソグラフィー法等によりパターン形状に形成
し積層形成されるのが一般的であった。この製造方法は、高価な装置を必要とし、スルー
プットも悪く、さらに近年の基材の軽量化、基材のフレキシブル化の要求には対応が困難
であった。
【０００３】
これに対応するものとして、一部の製造工程では、真空工程ではないインクジェット法
や印刷法による開発が試みられている。これらの方法によれば、高価な装置は必要とせず
、スループットも満足され、さらにプラスチック等のフレキシブルかつ軽量で、連続巻き
取り工程の可能な基材を使用することも可能となる。真空工程を用いないインクジェット
法や印刷法では、これまでの金属やアモルファスシリコン等の材料は使用できないため、
新たな材料の開発が求められており、近年これらに適用可能な金属粒子分散体、導電性ポ
リマーや有機半導体材料等の開発も盛んである。
【０００４】
しかし一般に、インクジェット法や印刷法では、高精細なパターニングを行うことが困
難とされており、新たな製造方法の開発が求められていた。さらに特にインクジェット法
においては、得られるパターンの膜厚が非常に薄いため、例えば導電性材料をパターニン
グした場合、所望の導電性が得られないという問題もあった（特許文献１参照）。また、より導電性の高い低抵抗の電極材料を必要とする場合は、より高温での加熱焼成が求められていた。
【０００５】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００３−３０９２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、高精細でありトランジスタ特性の良好な、フレキシブルで大面積にも
対応でき量産性のある、薄膜トランジスタおよび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】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、基材上に、少なくとも下部電極のゲート電極、上部電
極のソース電極及びドレイン電極、絶縁層のゲート絶縁層、半導体からなる活性層の半導
体活性層を含む層構成の薄膜トランジスタであって、少なくとも上部電極が前記基材とは
異なる第二の基材上で形成された後、前記基材上に転写されてなることを特徴とする薄膜
トランジスタである。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、前記第二の基材が、表面に凹部を有する凹版状である
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタである。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、前記第二の基材が、表面に凸部を有する凸版状である
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタである。
【００１０】
本発明の請求項４に係る発明は、前記第二の基材が、表面が平部を有する平版状である
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタである。
【００１１】
本発明の請求項５に係る発明は、前記第二の基材が、ガラスであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の薄膜トランジスタである。
【００１２】
本発明の請求項６に係る発明は、基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層、
半導体からなる活性層を形成する薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも上部
電極が請求項２に記載の第二の基材の凹部に形成された後、前記基材上に転写される工程
により、上部電極層を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法
である。
【００１３】
本発明の請求項７に係る発明は、基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層お
よび半導体からなる活性層を形成する薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも
上部電極が請求項３に記載の第二の基材の凸部に形成された後、前記基材上に転写される
工程により、上部電極層を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法である。
【００１４】
本発明の請求項８に係る発明は、基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層お
よび半導体からなる活性層を形成する薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも
上部電極が請求項４に記載の第二の基材上の一部に形成された後、前記基材上に転写され
る工程により、上部電極層を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製
造方法である。
【００１５】
本発明の請求項９に係る発明は、基材上に、少なくとも下部電極、上部電極、絶縁層および半導体からなる活性層を形成する薄膜トランジスタの製造方法において、少なくとも上部電極が請求項５に記載の第二の基材上に形成された後、加熱焼成を行い、さらに、該上部電極層上に絶縁層を形成した後、前記基材上に転写される工程により、絶縁層と上部電極層とを同時に形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明薄膜トランジスタによれば、少なくとも上部電極は、予め別の基材上で高精細な
パターンを形成して後、転写することにより形成するため、高精細であり、かつトランジ
スタ特性の良好な薄膜トランジスタを提供することができる。
【００１７】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、フレキシブルな基材を用いることによ
り、大気中でかつ巻き取り工程も可能となるため、大面積に対応でき量産性のある、薄膜
トランジスタとその製造方法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】
【００１８】
本発明の薄膜トランジスタ及びその製造方法を一実施形態に基づいて以下説明する。
【００１９】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面により詳細に説明するが、本発明はこ
れにより限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明による薄膜トランジスタの一実施例を示す側断面図である。図１に示す
ように、薄膜トランジスタ１は、基材２上に、下部電極であるゲート電極３を設けた後、
絶縁層４、さらに上部電極であるソース電極５及びドレイン電極６が形成されており、ソ
ース電極５とドレイン電極６とを挟む間及びその上部近傍に半導体層７が設けられる。
【００２１】
図１に示す本発明に用いる基材２は、耐熱性、平坦性、強度、フレキシブル性を有する
ものが好ましく、主にプラスチック基板が好適である。例えば、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リアミドなどが使用可能である。フレキシブルな基材を用いることにより、大気中でかつ
巻き取る工程も可能となるため、大面積に対応でき量産性のある、薄膜トランジスタを作
製することができる。
【００２２】
基材２は、単独で用いてもよいが、場合によっては、基材の片面あるいは両面に無機材
料及び／又は有機材料による保護層を設けてもよい。保護層を設けることにより、ガスバ
リア性が付与され、水分や酸素によるトランジスタの劣化を防ぐことができる。
【００２３】
基材表面に用いる保護層としては、公知の水分あるいは酸素に対しバリア性のある材料
、例えば酸化アルミニウム、酸化ケイ素などの無機薄膜や、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビ
ニリデンなどの有機薄膜、およびそれらの複合膜や積層膜が使用可能であるが、これらに
限定されるものではない。これらは巻き取り式コーティング、あるいは巻き取り式真空成
膜法により形成されることが好ましい。
【００２４】
ゲート電極３、ソース電極５、ドレイン電極６としては、金、銀、銅、クロム、チタン
、インジウムスズ酸化物、導電性ポリマーなどの公知の材料を適宜用いることができる。
ゲート電極３は、真空蒸着法により作製することも可能であるが、金属粒子の分散体を用
いることによるグラビア印刷やスクリーン印刷等の公知の印刷法を用いることが好ましい
。
【００２５】
絶縁層４としては、公知の有機、又は無機の絶縁材料を用いることができる。例えば、
ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、シクロオレ
フィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフェン、ポリメチルメタクリレート、ポ
リカーボネート、ポリアリルレートなどの有機材料や、二酸化シリコン、窒化シリコン、
酸化アルミニウムなどの無機材料が使用可能であるが、これらに限定されるものではない
。
【００２６】
絶縁層は、スピンコート、ディップコート、スクリーン印刷、グラビア印刷、凸版印刷
、平版印刷、インクジェット法などやＣＶＤ法、ゾルゲル法などの公知の方法により形成
することができる。特に大気中でかつ巻き取り式で行うことにより、大面積に対応が可能
で、量産性のある薄膜トランジスタを得ることができる。
【００２７】
半導体層７としては、公知の有機、又は無機の半導体材料を用いることができる。例え
ば、ペリレン・テトラカルボキシリック・ジアンヒドリド、ポリトリアリルアミン、ナフ
タレン・テトラカルボキシリック・ジアンヒドリド、銅フタロシアニン、フッ化銅フタロ
シアニン、テトラセン、ペンタセン、チオフェンオリゴマー、α−セクシチオフェン、レ
ジオレギュラー・ポリ（チオフェン）などの有機半導体材料や、酸化亜鉛、カドミウムセ
レナイド、インジウムガリウム系酸化物などの無機材料が使用可能であるが、これらに限
定されるものではない。
【００２８】
半導体層は、スピンコート、ディップコート、スクリーン印刷、グラビア印刷、凸版印
刷、平版印刷、インクジェット法などや真空蒸着法などの公知の方法により形成すること
ができる。特に大気中でかつ巻き取り式で行うことにより、大面積に対応が可能で、量産
性のある薄膜トランジスタを得ることができる。
【００２９】
本発明では、必要に応じて、半導体層７上にさらに保護層を設けてもよい。保護層とし
ては、水分や酸素に対するバリア性のある材料が好ましく、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、アクリル系ポリマー、エポキ
シ系ポリマーなどの公知の材料を適宜用いることができるが、これらに限定されるもので
はない。
【００３０】
本発明では、薄膜トランジスタの上部電極層の形成精度を高精細に、かつ、トランジスタ特性を良好にする方法を発明した。以下に、具体的に説明する。
【００３１】
図２は、本発明の第二の基材上に、上部電極層を形成した状態の一実施例を示す側断面
図である。図２に示すように、第二の基材８ａの凹部にソース電極５、ドレイン電極６が
設けられている。
【００３２】
第二の基材８ａは、フォトリソグラフィー法によるパターニング、ＦＩＢ等による機械
的な切削、あるいはナノインプリンティング法により凹部を形成する。特に加工精度は、
１０ミクロン以下の精細度を有することが好ましく、該精度が上部電極層の位置精度、特
にソース電極５とドレイン電極６との距離を制御する。
【００３３】
図３は、本発明の第二の基材上に、上部電極層を形成した状態の別の一実施例を示す側
断面図である。図３に示すように、第二の基材８ｂの凸部にソース電極５、ドレイン電極
６が設けられている。
【００３４】
第二の基材８ｂは、フォトリソグラフィー法によるパターニング、ＦＩＢ等による機械
的な切削、あるいはナノインプリンティング法により凸部を形成する。特に１０ミクロン
以下の精細度を有することが好ましく、該精度が上部電極層の位置精度、特にソース電極
５とドレイン電極６との距離を制御する。
【００３５】
図４は、本発明の第二の基材上に、上部電極層を形成した状態の他の一実施例を示す側
断面図である。図４に示すように、第二の基材８ｃの表面の一部にソース電極５、ドレイ
ン電極６が設けられている。
【００３６】
第二の基材８ｃは、フォトマスクを用いたプラズマ処理等の方法により、平版上に親
電極材部と疎電極材部を具備する平版を形成する。前記親電極材部の位置精度が上部電極
層の位置精度、特にソース電極５とドレイン電極６との距離を制御する。
【００３７】
第二の基材８ａ、８ｂ、８ｃとしては、一般的なプラスチック、ガラス、あるいは金属
を用いることができる。これらは、工程によって適宜選択される。一般的なプラスチック
としては、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ
ジメチルシロキサン、ポリプロピレンなどが使用可能でるが、これらに限定されるもので
はない。
【００３８】
次に、ソース電極５、およびドレイン電極６の形成方法について、詳細に説明する。図
２において、第二の基材８ａは、凹部を有している。凹部は、フォトリソグラフィー法に
よるパターニング、ＦＩＢ等による機械的な切削、あるいはナノインプリンティング法に
より形成されるが、これらに限定されるものではなく、高精度の加工が可能であれば使用
できる。特に加工精度は、１０ミクロン以下の精細度を有することが好ましい。基材の凹
部に電極材料をロールコート、あるいはスプレーコート等により埋設し、ドクター等で非
凹部に付着した電極材料を除去後、絶縁層を形成した基材２と密着させ、熱、あるいは圧
力等により、電極材料を転写する。この場合、基材２と第二の基材８ａが、両方平面状で
あっても、一方がロール状であってもよい。
【００３９】
また、別の様態として、第二の基材８ａとしてガラスを用いた場合は、凹部に電極材料を形成した後、加熱焼成を行い、さらに絶縁層をした後に、ゲート電極を形成した基材２と密着させ、熱または圧力、または接着層を介することにより、絶縁層と電極材料を転写する。加熱焼成時の加熱温度は１００℃以上がよく、より好ましくは１５０℃以上がよい。加熱焼成を行うことにより、電極材料の抵抗値が低下し、より導電性の高い電極材料となり、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００４０】
次に、図３において、第二の基材８ｂは、凸部を有している。凸部は、フォトリソグラ
フィー法によるパターニング、ＦＩＢ等による機械的な切削、あるいはナノインプリンテ
ィング法により形成されるが、これらに限定されるものではなく、高精度の加工が可能で
あれば使用できる。特に１０ミクロン以下の精細度を有することが好ましい。基材の凸部
に電極材料をロールコート、あるいはスプレーコート等により付着させた後、絶縁層を形
成した基材２と密着させ、圧力あるいは熱等により、電極材料を転写する。この場合、基
材２と第二の基材８ｂが、両方平面状であっても、一方がロール状であってもよい。
【００４１】
また、別の様態として、第二の基材８ｂとしてガラスを用いた場合は、凸部に電極材料を形成した後、加熱焼成を行い、さらに絶縁層をした後に、ゲート電極を形成した基材２と密着させ、熱または圧力、または接着層を介することにより、絶縁層と電極材料を転写する。加熱焼成時の加熱温度は１００℃以上がよく、より好ましくは１５０℃以上がよい。加熱焼成を行うことにより、電極材料の抵抗値が低下し、より導電性の高い電極材料となり、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００４２】
次に、図４において、第二の基材８ｃは、平版である。平版上に親電極材部と疎電極材
部を設け、親電極材部に電極材を付着させた後、絶縁層を形成した基材２と密着させ、圧
力あるいは熱等により、電極材料を転写する。この場合、基材２と第二の基材８ｃが、両
方平面状であっても、一方がロール状であってもよい。平版上に親電極材部と疎電極材部
を形成する方法は、マスクを用いたプラズマ処理等の公知の方法を適宜用いることができ
る。
【００４３】
また、別の様態として、第二の基材８ｃとしてガラスを用いた場合は、親電極材部に電極材料を形成した後、加熱焼成を行い、さらに絶縁層をした後に、ゲート電極を形成した基材２と密着させ、熱または圧力、または接着層を介することにより、絶縁層と電極材料を転写する。加熱焼成時の加熱温度は１００℃以上がよく、より好ましくは１５０℃以上がよい。加熱焼成を行うことにより、電極材料の抵抗値が低下し、より導電性の高い電極材料となり、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００４４】
図２から図４に示した、ソース電極５、ドレイン電極６の形成方法によれば、電極の精
細度は、第二の基材として用いられる版の精細度で決定されるため、インクジェット法や
一般的な印刷法では困難な精細度を達成することが可能である。これにより、ソース電極
とドレイン電極間を短くすることが可能となり、トランジスタ特性が良好となる。また特
に、凹版を用いた場合は、版の深度を制御することにより、種々の導電性を得ることがで
き、トランジスタ特性を向上させることが可能となる。さらに、特に第二の基材としてガラスを用いた場合には、電極材料を形成した後に加熱焼成することが可能であるため、金属粒子分散体中の有機物が焼失すること、あるいは、金属粒子同士が焼結すること等により、電極材料の抵抗値が低下し、より導電性の高い電極材料となり、トランジスタ特性もより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による薄膜トランジスタの一実施例を示す側断面図である。
【図２】本発明の第二の基材上に、上部電極層を形成した状態の一実施例を示す側断    面図である。
【図３】本発明の第二の基材上に、上部電極層を形成した状態の別の一実施例を示す    側断面図である。
【図４】本発明の第二の基材上に、上部電極層を形成した状態の他の一実施例を示す    側断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…薄膜トランジスタ
２…基材
３…ゲート電極（下部電極）
４…絶縁層
５…ソース電極（上部電極）
６…ドレイン電極（上部電極）
７…半導体層（半導体活性層）
８ａ、８ｂ、８ｃ…第二の基材
【図１】
2007180471.tif 000003
【図２】
2007180471.tif 000004
【図３】
2007180471.tif 000005
【図４】
2007180471.tif 000006