(57)【要約】【課題】樹脂基板上に設けたボトムゲート型薄膜トランジスタにおいて、製造プロセスを簡略化することにより、高品質で低コストの薄膜トランジスタとその製造方法及び画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】ボトムゲート型の薄膜トランジスタは、樹脂基板と、樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、ゲート電極と絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備える。また、ゲート電極は、金属を含む。また、絶縁性密着層は、ゲート電極に含まれる金属のオキシ水酸化物を含むことを特徴とする。また、金属は、Ａｌを含む金属であり、ゲート電極の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。【選択図】図１
2012204398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボトムゲート型の薄膜トランジスタであって、
樹脂基板と、
前記樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、
前記ゲート電極と前記絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備え、
前記ゲート電極は、金属を含み、
前記絶縁性密着層は、前記ゲート電極に含まれる金属のオキシ水酸化物を含むことを特徴とする、薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記金属は、Ａｌを含む金属であることを特徴とする、請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記ゲート電極の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライドの少なくとも何れか一種の化合物を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記ゲート絶縁層上に金属酸化物半導体層を、さらに備え、
前記金属酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａの少なくとも何れか一種の元素を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
ボトムゲート型の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記薄膜トランジスタは、
樹脂基板と、
前記樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、
前記ゲート電極と前記絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備え、
前記製造方法は、
前記樹脂基板上に金属を含む膜を成膜する金属膜成膜工程と、
前記樹脂基板上において前記ゲート電極となる部分をレジストで覆うレジスト被覆工程と、
前記樹脂基板を高温水処理する高温水処理工程と、
前記レジストで覆われていない前記樹脂基板上の前記金属を含む膜をオキシ水酸化するオキシ水酸化工程とを備える、薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記金属は、Ａｌを含む金属であることを特徴とする、請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記高温水処理工程は、前記レジストで覆われている部分にゲート電極と、前記レジストで覆われていない部分に前記絶縁性密着層とを形成することを特徴とする、請求項６または７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記高温水処理工程における前記高温水処理時の温度は、１００℃以上１８０℃以下であることを特徴とする、請求項６または７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求項１乃至５のいずれか１に記載の薄膜トランジスタのアレイと画像表示媒体とからなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１１】
前記画像表示媒体は、電気泳動方式によるものであることを特徴とする、請求項１０に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般的な平面薄型画像表示装置（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＰＤ)は非晶質シリコンや多結晶シリコンを活性層に用いた電界効果トランジスタのアクティブマトリックスにより駆動されている。
【０００３】
一方、ＦＰＤのさらなる薄型化、軽量化、耐破損性の向上を求めて、ガラス基板の替わりに樹脂基板を用いる試みが近年なされている。
【０００４】
しかし、上述のシリコン薄膜を用いるトランジスタの製造は、比較的高温の熱工程を要し、一般的に耐熱性の低い樹脂基板上に直接形成することは困難である。
【０００５】
そこで、低温形成が可能な酸化物半導体を活性層とした薄膜トランジスタの開発が活発に行われている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
そして、上述の酸化物半導体を活性層とした薄膜トランジスタのゲート絶縁層としては、例えばプラズマＣＶＤ法やマグネトロンスパッタ法で形成した酸化シリコン、窒化シリコン等の単膜またはそれらを積層した膜が用いられている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１６５５３２号公報
【特許文献２】特開２００７−７３６９７号公報
【０００８】
しかし、プラズマＣＶＤ法やマグネトロンスパッタ法で樹脂基板上に低温成膜したゲート絶縁層は、基板との密着性が低いため、基板からゲート絶縁層が剥がれやすく、信頼性の高い薄膜トランジスタが得られないという問題があった。
【０００９】
よって、基板とゲート絶縁層との間に密着層を設ける必要があるが、密着層を設けるために工程を一つ増加させることによる製造コストの増加が懸念される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明では、上記のような要求を解決するため、基板とゲート絶縁層間に、工程数を増加させることなく密着層を形成することにより、高品質で低コストの薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示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】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。
【００１２】
第１の発明は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。当該ボトムゲート型の薄膜トランジスタは、樹脂基板と、樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、ゲート電極と絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備える。また、ゲート電極は、金属を含む。また、絶縁性密着層は、ゲート電極に含まれる金属のオキシ水酸化物を含むことを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、上記第１の発明において、金属は、Ａｌを含む金属であることを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、ゲート電極の膜厚は、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、上記第１または第２の発明において、ゲート絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライドの少なくとも何れか一種の化合物を含むことを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、上記第１または第２の発明において、ゲート絶縁層上に金属酸化物半導体層を、さらに備える。また、金属酸化物半導体層は、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａの少なくとも何れか一種の元素を含むことを特徴とする。
【００１７】
第６の発明は、樹脂基板と、樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、ゲート電極と絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備えるボトムゲート型の薄膜トランジスタの製造方法である。当該製造方法は、樹脂基板上に金属を含む膜を成膜する金属膜成膜工程と、樹脂基板上においてゲート電極となる部分をレジストで覆うレジスト被覆工程と、樹脂基板を高温水処理する高温水処理工程と、レジストで覆われていない樹脂基板上の金属を含む膜をオキシ水酸化するオキシ水酸化工程とを備える。
【００１８】
第７の発明は、上記第６の発明において、金属は、Ａｌを含む金属であることを特徴とする。
【００１９】
第８の発明は、上記第６または第７の発明において、高温水処理工程は、レジストで覆われている部分にゲート電極と、レジストで覆われていない部分に絶縁性密着層とを形成することを特徴とする。
【００２０】
第９の発明は、上記第６または第７の発明において、高温水処理工程における高温水処理時の温度は、１００℃以上１８０℃以下であることを特徴とする。
【００２１】
第１０の発明は、画像表示装置である。当該画像表示装置は、上記第１乃至５の何れか１に記載のボトムゲート型の薄膜トランジスタのアレイと画像表示媒体とからなることを特徴とする。
【００２２】
第１１の発明は、上記第１０の発明において、画像表示媒体は、電気泳動方式によるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、本発明によれば、高品質で低コストの薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置を提供することが可能となる。つまり、ゲート電極を金属、絶縁性密着層をゲート電極に含まれる金属のオキシ水酸化物を含むものとすることで、十分な導電性を有するゲート電極と、基板およびゲート絶縁層に対し高密着性を有する絶縁性密着層を持つ薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
【００２４】
また、ゲート電極の膜厚を１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下とすることで、十分な導電性を持つゲート電極と十分な絶縁性を有する密着層を得ることが可能となる。１０ｎｍ未満であると島状成長により膜中に膜が形成されていない部分が生じるという問題が起こりうる。また１００ｎｍを越えると、Ａｌを含む金属材料を膜内部まで完全にオキシ水酸化することが困難となり、十分な絶縁性を有する密着層を得ることができない。
【００２５】
また、ゲート絶縁層を、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのいずれか一種の化合物を含む材料で形成することで、ゲート絶縁層として十分な耐電圧を持たせることができる。
【００２６】
また、金属酸化物半導体層をＩｎ、Ｚｎ、Ｇａのいずれか一種を含む材料で形成することで樹脂基板上に低温で高品質な薄膜トランジスタを形成することができる。
【００２７】
また、基板上に金属を含む膜を成膜する工程、ゲート電極となる部分をレジストで覆う工程と、基板を高温水処理し、非レジスト被覆部の金属を含む膜をオキシ水酸化する工程を含むことで、非レジスト被覆部には絶縁性密着層、レジスト被覆部には金属ゲート電極が形成され、ゲート電極と密着層とを同時に形成することが可能となる。つまり樹脂基板上に、工程数を増やすことなく、ゲート絶縁層と絶縁性密着層とを形成することが可能となる。
【００２８】
また、Ａｌを含む金属材料への高温水処理時の温度を１００℃以上とすることで、密着層となる領域を十分にオキシ水酸化することが可能となる。また１８０℃以下とすることで、安価な樹脂基板を用いても基板にダメージを与えることなく処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図
【図２】本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図
【図３】実施例１、２および比較例２、３に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図
【図４】実施例１、２および比較例２、３に係る薄膜トランジスタアレイ基板の一素子を示す概略断面図
【図５】実施例１、２および比較例２、３に係る薄膜トランジスタを用いた画像表示装置の一画素を示す概略断面図
【図６】比較例１に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置について説明する。なお、以下では、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタとその製造方法について説明した後、薄膜トランジスタを用いた画像表示装置について説明する。
【００３１】
〈薄膜トランジスタ〉
まず、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタについて説明する。以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下に説明する薄膜トランジスタの構成は一例であって、本発明に係る薄膜トランジスタはこの構成に限定されるものではない。
【００３２】
図１に本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの一例を示す。本実施形態に係る薄膜トランジスタは、樹脂基板１０上にゲート電極１１、絶縁性の密着層１２（絶縁性密着層１２と称すことがある）、ゲート絶縁層１３、金属酸化物半導体層１４、ソース電極１５、およびドレイン電極１６を備えているボトムゲート−トップコンタクト型の薄膜トランジスタである。
【００３３】
また、図２に本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスタの概略断面図の一例を示す。本実施形態に係る薄膜トランジスタは、樹脂基板１０上にゲート電極１１、絶縁性の密着層１２（絶縁性密着層１２と称すことがある）、ゲート絶縁層１３、金属酸化物半導体層１４、ソース電極１５およびドレイン電極１６を備えているボトムゲート−ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタである。
【００３４】
上記樹脂基板１０には、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリオレフィン、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（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等を使用することができる。これらの基板は単独で使用することもでき、二種以上を積層した複合基板を使用することもできる。また樹脂基板１０上にカラーフィルタが形成された基板を使用することもできる。
【００３５】
上記ゲート電極１１には、Ａｌを含む金属が用いられる。具体的にはＡｌ、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｎｉ等が挙げられる。これらの電極は、スパッタ法、真空蒸着法等で形成することができるが、これらの方法に限定されるものではない。なお、ゲート電極１１の膜厚は１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３６】
上記絶縁性密着層１２には、ゲート電極１１に含まれる金属と同じ金属、この実施形態ではＡｌを含む金属のオキシ水酸化物が用いられる。当該絶縁性密着層１２は、ゲート電極１１を構成するＡｌを含む金属材料を、高温水処理を用いてオキシ水酸化することにより形成される。なお、絶縁性密着層１２の抵抗率は１．０×１０-11Ω・ｃｍ以下、好ましくは１．０×１０-13Ω・ｃｍ以下である。また、絶縁性密着層１２は、樹脂基板１０に設けられたゲート電極１１と、樹脂基板１０上において同一平面上にある（例えば図１参照）。
【００３７】
上記ゲート絶縁層１３には、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド等を用いるのが好ましい。これらの材料を用いることで、上述した絶縁性密着層１２との密着性が高くなり、安価でかつ十分な絶縁性を持つ膜を得ることができる。なお、ゲート絶縁層１３はスパッタ法、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法または原子層堆積法で形成されることが好ましいが、これらの方法に限定されるものではない。
【００３８】
上記金属酸化物半導体層１４としては、例えば亜鉛、インジウム、ガリウムのうち少なくとも一種類以上の元素を含む酸化物が挙げられる。なお、当該酸化物として、具体的には、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛ガリウムインジウム（Ｉｎ―Ｇａ―Ｚｎ―Ｏ）等公知の材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、金属酸化物半導体層１４の膜厚は少なくとも１０ｎｍ以上が望ましい。１０ｎｍを下回ると、小さいと島状成長により、膜中に半導体が形成されていない部分が生じるという問題が起こることがある。
【００３９】
上記ソース電極１５およびドレイン電極１６には、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｍｏなどの低抵抗金属材料が好適に用いられる。また酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）、酸化インジウムカドミウム（ＣｄＩｎ2Ｏ4）、酸化カドミウムスズ（Ｃｄ2ＳｎＯ4）、酸化亜鉛スズ（Ｚｎ2ＳｎＯ4）、酸化インジウム亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）等の酸化物材料も好適に用いられる。
【００４０】
また、これら酸化物材料に不純物をドープすることも導電率を上げるために好ましい。例えば、酸化インジウムにスズやモリブデン、チタンをドープしたもの、酸化スズにアンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたものなどである。この中では特に酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ（通称ＩＴＯ)が低い抵抗率のために特に好適に用いられる。またポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の有機導電性材料も好適に用いることができる。
【００４１】
なお、ゲート電極１１、ソース電極１５、およびドレイン電極１６は全て同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、薄膜トランジスタの製造における工程数を減らすためにソース電極１５とドレイン電極１６とは同一の材料であることがより望ましい。これらの電極は、真空蒸着法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法等で形成される。また上述の導電性材料をインキ状、ペースト状にしたものをスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で塗布し、焼成して形成することもできるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
〈薄膜トランジスタの製造方法〉
次に、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法の一例について説明する。
【００４３】
まず、樹脂基板１０上に、スパッタ法によりＡｌを成膜（膜厚８０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、高温水処理を行う。そして、処理後、レジストを剥離し、ゲート電極１１、および絶縁性密着層１２を形成する。
【００４４】
次に、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮxを成膜（膜厚５００ｎｍ）し、ゲート絶縁層１３を形成し、次いで、スパッタ法によりＩｎＧａＺｎＯからなる金属酸化物半導体層１４を室温にて成膜する。
【００４５】
最後に、スパッタ法によりＭｏを成膜し、フォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極１５とドレイン電極１６とを形成する。
【００４６】
以上が本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法の一例である。
【００４７】
〈薄膜トランジスタを用いた画像表示装置〉
次に、薄膜トランジスタを用いた画像表示装置について説明する。
【００４８】
画像表示装置は、薄膜トランジスタアレイ基板２１と、対向電極２３との間に電気泳動媒体２２が挟まれているものである（図５参照）。なお、上記薄膜トランジスタアレイ基板２１は、薄膜トランジスタのソース電極１５およびドレイン電極１６上にＳｉＯxからなる封止層１８、ポリマーからなる層間絶縁層１９、ＩＴＯからなる画素電極２０が形成してなるものである（図４参照）。
【実施例】
【００４９】
以下、本発明を実施例１、２および比較例１〜３に基づき説明する。
【００５０】
（実施例１）
実施例１では図３に示すような薄膜トランジスタ、図４に示すような薄膜トランジスタアレイ基板、および図５に示すような画像表示装置を作製した。
【００５１】
まず、樹脂基板１０としてＰＥＮ基材（膜厚１２５μｍ）を用い、当該ＰＥＮ基板上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて室温にてＡｌを成膜（膜厚８０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、１００℃で１０分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極１１、キャパシタ電極１７、および絶縁性密着層１２を形成した。なお、Ａｌ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００５２】
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＮxを成膜（膜厚５００ｎｍ）し、ゲート絶縁層１３を形成した。なお、ゲート絶縁層１３の形成にあっては、原料ガスとしてＳｉＨ4＝５０ＳＣＣＭ、ＮＨ3＝５０ＳＣＣＭを流し、投入電力３００Ｗ、成膜圧力３．０Ｐａ、基板温度は１５０℃として成膜した。
【００５３】
次に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＩｎＧａＺｎＯからなる金属酸化物半導体層１４を室温で成膜（膜厚４０ｎｍ）した。なお、金属酸化物半導体層１４の成膜にあっては、成膜時の投入電力は１００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝１００ＳＣＣＭ、Ｏ2＝２ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００５４】
最後に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏを室温で成膜（膜厚８０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極１５とドレイン電極１６とを形成して、薄膜トランジスタを得た（図３参照）。なお、Ｍｏ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。ソース／ドレイン電極間の長さは２０μｍであり、ソース／ドレイン電極間の幅は５μｍである。
【００５５】
このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層１２を介した樹脂基板１０とゲート絶縁層１３との間の密着性を、ＪＩＳ−Ｋ−５６００（１９９９）５−６付着性（クロスカット法）試験に準じて評価した。その結果、分類０（カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない）にあてはまる良好な密着性を示した。
【００５６】
なお、クロスカットは隙間１ｍｍカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ（Ｋｅｉｔｈｌａｙ製  ＳＣＳ４２００）を用いて、ゲート電圧を−１０Ｖ〜＋２０Ｖ、ドレイン電圧を５Ｖとして測定した。その結果、薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度８ｃｍ2／Ｖｓ、ソース／ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は６桁、ゲート電圧２０Ｖ時のゲートリーク電流は４．２×１０-11Ａであり、良好なトランジスタ特性を示した。
【００５７】
次に、上述した製造方法で、ソース／ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上に、ＳｉＯxからなる封止層１８、ポリマーからなる層間絶縁層１９、ＩＴＯからなる画素電極２０を形成し、図４に示すような薄膜トランジスタアレイ基板２１を得た。
【００５８】
なお、当該薄膜トランジスタアレイ基板２１は、１画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。
【００５９】
次に、図５に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板２１と対向電極２３との間に電気泳動媒体２２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、良好に表示ができた。
【００６０】
（実施例２）
実施例２では図３に示すような薄膜トランジスタ、図４に示すような薄膜トランジスタアレイ基板、および図５に示すような画像表示装置を作製した。
【００６１】
まず、樹脂基板１０としてＰＥＮ基材（厚さ１２５μｍ）上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＡｌ−Ｎｄ合金を室温にて成膜（膜厚１００ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、１００℃で２０分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極１１、キャパシタ電極１７、および絶縁性密着層１２を形成した。なお、Ａｌ−Ｎｄ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００６２】
次に、マグネトロンスパッタ装置を用いてＳｉＯ2を成膜（膜厚３００ｎｍ）し、ゲート絶縁層１３を形成した。なお、ゲート絶縁層１３の形成にあっては、成膜時の投入電力は５００Ｗ、成膜圧力１．０Ｐａ、基板温度は室温とした。
【００６３】
次に、スパッタ法を用いてＩｎＧａＺｎＯからなる金属酸化物半導体層１４を室温にて成膜（膜厚４０ｎｍ）した。なお、金属酸化物半導体層１４の成膜にあっては、成膜時の投入電力は１００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝１００ＳＣＣＭ、Ｏ2＝１ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００６４】
最後に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏを室温にて成膜（膜厚８０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極１５とドレイン電極１６とを形成して、薄膜トランジスタを得た（図３参照）。なお、Ｍｏ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。ソース／ドレイン電極間の長さは２０μｍであり、ソース／ドレイン電極間の幅は５μｍである。
【００６５】
このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層１２を介した樹脂基板１０とゲート絶縁層１３との間の密着性を、ＪＩＳ−Ｋ−５６００（１９９９）５−６付着性（クロスカット法）試験に準じて評価した。その結果、分類０（カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない）にあてはまる良好な密着性を示した。
【００６６】
なお、クロスカットは隙間１ｍｍカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ（Ｋｅｉｔｈｌａｙ製  ＳＣＳ４２００）を用いて、ゲート電圧を−１０Ｖ〜＋２０Ｖ、ドレイン電圧を５Ｖとして測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度７ｃｍ2／Ｖｓ、ソース／ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は６桁、ゲート電圧２０Ｖ時のゲートリーク電流は２．２×１０-11Ａであり、良好なトランジスタ特性を示した。
【００６７】
次に、上述した製造方法で、ソース／ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上にＳｉＯxからなる封止層１８、ポリマーからなる層間絶縁層１９、ＩＴＯからなる画素電極２０を形成し、図４に示すような薄膜トランジスタアレイ基板２１を得た。
【００６８】
なお、当該薄膜トランジスタアレイ基板２１は、１画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。
【００６９】
次に、図５に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板２１と対向電極２３との間に電気泳動媒体２２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、良好に表示ができた。
【００７０】
（比較例１）
比較例１では図６に示すような薄膜トランジスタを作製した。
【００７１】
まず、樹脂基板１０としてＰＥＮ基材（厚さ１２５μｍ）上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＡｌ−Ｎｄ合金を室温にて成膜（１００ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、非レジスト被覆部をウェットエッチング法を用いて除去し、最後にレジストを剥離して、ゲート電極１１およびキャパシタ電極１７を形成した。なお、Ａｌ−Ｎｄ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００７２】
次に、マグネトロンスパッタ装置を用いてＳｉＯ2を成膜（３００ｎｍ）し、ゲート絶縁層１３を形成した。ゲート絶縁層１３の形成にあっては、成膜時の投入電力は５００Ｗ、成膜圧力１．０Ｐａ、基板温度は室温とした。
【００７３】
次に、スパッタ法を用いてＩｎＧａＺｎＯからなる金属酸化物半導体層１４を室温にて成膜（４０ｎｍ）した。なお、金属酸化物半導体層１４の成膜にあっては、成膜時の投入電力は１００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝１００ＳＣＣＭ、Ｏ2＝１ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００７４】
最後に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏを室温にて成膜（８０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極１５とドレイン電極１６とを形成して、薄膜トランジスタを得た（図６参照）。なお、Ｍｏ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。ソース／ドレイン電極間の長さは２０μｍであり、ソース／ドレイン電極間の幅は５μｍである。
【００７５】
このようにして製造した薄膜トランジスタは、目視で一部の基板１０−ゲート絶縁層１３間での剥離が観察された。また、このようにして製造した薄膜トランジスタの樹脂基板１０とゲート絶縁層１３との間の密着性を、ＪＩＳ−Ｋ−５６００（１９９９）５−６付着性（クロスカット法）試験に準じて評価した。その結果、分類５［剥がれの程度が分類４（塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、および／または数箇所の目が部分的または全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に３５％を越えるが６５％を上回ることはない。）］にあてはまり、密着不良であることが確認された。
【００７６】
また、半導体パラメータアナライザ（Ｋｅｉｔｈｌａｙ製  ＳＣＳ４２００）を用いて測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、ゲートリーク電流が５．０×１０-5Ａであり、トランジスタ特性を得ることはできなかった。
【００７７】
（比較例２）
比較例２では図３に示すような薄膜トランジスタ素子、図４に示すようなトランジスタアレイ基板、および図５に示すような画像表示装置を作製した。
【００７８】
まず、樹脂基板１０としてＰＥＮ基材（厚さ１２５μｍ）上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＡｌを室温にて成膜（膜厚１２０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、１００℃で３０分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極１１、キャパシタ電極１７、および絶縁性密着層１２を形成した。なお、Ａｌ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００７９】
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＮxを成膜（膜厚５００ｎｍ）し、ゲート絶縁層１３を形成した。なお、ゲート絶縁層１３の形成にあっては、原料ガスとしてＳｉＨ4＝５０ＳＣＣＭ、ＮＨ3＝５０ＳＣＣＭを流し、投入電力３００Ｗ、成膜圧力３．０Ｐａ、基板温度は１５０℃として成膜した。
【００８０】
次に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＩｎＧａＺｎＯからなる金属酸化物半導体層１４を室温にて成膜（膜厚４０ｎｍ）した。なお、金属酸化物半導体層１４の成膜にあっては、成膜時の投入電力は１００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝１００ＳＣＣＭ、Ｏ2＝２ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００８１】
最後に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏを室温にて成膜（膜厚８０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極１５とドレイン電極１６とを形成して、薄膜トランジスタを得た（図３参照）。なお、Ｍｏ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。ソース／ドレイン電極間の長さは２０μｍであり、ソース／ドレイン電極間の幅は５μｍである。
【００８２】
このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層１２を介した樹脂基板１０とゲート絶縁層１３との間の密着性を、ＪＩＳ−Ｋ−５６００（１９９９）５−６付着性（クロスカット法）試験に準じて、ゲート絶縁層１３と樹脂基板１０との間の密着性を評価した。その結果、分類０（カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない）にあてはまる良好な密着性を示した。
【００８３】
なお、クロスカットは隙間１ｍｍカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ（Ｋｅｉｔｈｌａｙ製  ＳＣＳ４２００）を用いて、ゲート電圧を−１０Ｖ〜＋２０Ｖ、ドレイン電圧を５Ｖとして測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度７ｃｍ2／Ｖｓ、ソース／ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁、ゲート電圧２０Ｖ時のゲートリーク電流は３．８×１０-10Ａであり、良好なトランジスタ特性を示した。
【００８４】
次に、上述した製造方法で、ソース／ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上にＳｉＯxからなる封止層１８、ポリマーからなる層間絶縁層１９、ＩＴＯからなる画素電極２０を形成し、図４に示すような薄膜トランジスタアレイ基板２１を得た。
【００８５】
なお、薄膜トランジスタアレイ基板２１は、１画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。
【００８６】
次に、図５に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板２１と対向電極２３との間に電気泳動媒体２２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、隣合う画素間で電気的相互作用が生じ、良好な駆動ができなかった。
【００８７】
（比較例３）
比較例３では図３に示すような薄膜トランジスタ、図４に示すような薄膜トランジスタアレイ基板、および図５に示すような画像表示装置を作製した。
【００８８】
まず、樹脂基板１０としてＰＥＮ基材（厚さ１２５μｍ）上に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＡｌを室温にて成膜（膜厚１００ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、８０℃で３０分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極１１、キャパシタ電極１７、および絶縁性密着層１２を形成した。なお、Ａｌ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００８９】
次に、プラズマＣＶＤ装置を用いてＳｉＮxを成膜（膜厚５００ｎｍ）し、ゲート絶縁層１３を形成した。ゲート絶縁層１３の形成にあっては、原料ガスとしてＳｉＨ4＝５０ＳＣＣＭ、ＮＨ3＝５０ＳＣＣＭを流し、投入電力３００Ｗ、成膜圧力３．０Ｐａ、基板温度は１５０℃として成膜した。
【００９０】
次に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＩｎＧａＺｎＯからなる金属酸化物半導体層１４を室温にて成膜（４０ｎｍ）した。なお、金属酸化物半導体層１４の成膜にあっては、成膜時の投入電力は１００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝１００ＳＣＣＭ、Ｏ2＝２ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。
【００９１】
最後に、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏを室温にて成膜（膜厚８０ｎｍ）し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極１５とドレイン電極１６とを形成して、薄膜トランジスタを得た（図３参照）。なお、Ｍｏ成膜時の投入電力は２００Ｗ、ガス流量はＡｒ＝５０ＳＣＣＭ、成膜圧力は１．０Ｐａとした。ソース／ドレイン電極間の長さは２０μｍであり、ソース／ドレイン電極間の幅は５μｍである。
【００９２】
このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層１２を介した樹脂基板１０とゲート絶縁層１３との間の密着性を、ＪＩＳ−Ｋ−５６００（１９９９）５−６付着性（クロスカット法）試験に準じて評価した。その結果、分類０（カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない）にあてはまる良好な密着性を示した。
【００９３】
なお、クロスカットは隙間１ｍｍカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ（Ｋｅｉｔｈｌａｙ製  ＳＣＳ４２００）を用いて、ゲート電圧を−１０Ｖ〜＋２０Ｖ、ドレイン電圧を５Ｖとして測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度６ｃｍ2／Ｖｓ、ソース／ドレイン電極間に１０Ｖの電圧が印加されたときのＯＮ／ＯＦＦ比は５桁、ゲート電圧２０Ｖ時のゲートリーク電流は３．６×１０-10Ａであり、良好なトランジスタ特性を示した。
【００９４】
次に、上述した製造方法で、ソース／ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上にＳｉＯxからなる封止層１８、ポリマーからなる層間絶縁層１９、ＩＴＯからなる画素電極２０を形成し、図４に示すような薄膜トランジスタアレイ基板２１を得た。
【００９５】
なお、当該薄膜トランジスタアレイ基板２１は、１画素のサイズが１２５μｍ×１２５μｍであり、この画素が４８０×６４０個あるものである。
【００９６】
次に、図５に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板２１と対向電極２３との間に電気泳動媒体２２を挟んで作製し、駆動を行ったところ、隣合う画素間で電気的相互作用が生じ、良好な駆動ができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係る薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置は、フレキシブル電子ペーパー、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ、ＩＣタグ等のスイッチング素子等として利用できる。
【符号の説明】
【００９８】
１０  樹脂基板
１１  ゲート電極
１２  絶縁性密着層
１３  ゲート絶縁層
１４  金属酸化物半導体層
１５  ソース電極
１６  ドレイン電極
１７  キャパシタ電極
１８  封止層
１９  層間絶縁層
２０  画素電極
２１  トランジスタアレイ基板
２２  電気泳動媒体
２３  対向電極
【図１】
2012204398.tif 000003
【図２】
2012204398.tif 000004
【図３】
2012204398.tif 000005
【図４】
2012204398.tif 000006
【図５】
2012204398.tif 000007
【図６】
2012204398.tif 000008