(57)【要約】      （修正有）【課題】安定して良好な特性を得やすい有機デバイスを提供する。【解決手段】有機デバイス１は、基板１０と、基板１０上に設けられる電極１１と、電極１１を覆う絶縁膜１２と、絶縁膜１２上に設けられる有機半導体層１３と、を備え、有機半導体層１３は微細気泡含有液体によりパターニングされる。この際、絶縁膜１２は、当該微細気泡含有液体に対する耐性を有する、例えばフッ素系樹脂よりなる層を含む。絶縁膜１２上に別の層を形成する際には、放電、もしくは紫外線照射を行う。【選択図】図２
2013225560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた電極を覆う絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に有機半導体層を形成するステップと、
微細気泡含有液体を用いて前記有機半導体層のパターニングを行うステップと、
を備え、
前記絶縁膜に、前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層を含ませることを特徴とする有機デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層はフッ素系樹脂層であることを特徴とする請求項１に記載の有機デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記フッ素系樹脂層に別の層を積層する前に、前記フッ素系樹脂層の表面処理を行うステップを備えることを特徴とする請求項２に記載の有機デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記表面処理は、前記フッ素系樹脂層の表面に放電又は紫外線照射を行う処理であることを特徴とする請求項３に記載の有機デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記微細気泡を形成する気体には、オゾン、酸素、窒素、二酸化炭素、希ガス、及び、空気のうちの少なくともいずれか一つが含まれ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有機デバイスの製造方法。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に設けられる電極と、
前記電極を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜上に設けられる有機半導体層と、
を備え、
前記絶縁膜は、微細気泡含有液体に対する耐性を有する層を含むことを特徴とする有機デバイス。
【請求項７】
前記電極はゲート電極であり、
前記絶縁膜はゲート絶縁膜であり、
前記有機半導体層を挟むソース電極及びドレイン電極を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の有機デバイス。
【請求項８】
前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層はフッ素系樹脂層であることを特徴とする請求項５又は６に記載の有機デバイス。
【請求項９】
前記絶縁膜には、前記フッ素系樹脂層よりも誘電率が大きな高誘電率層が含まれることを特徴とする請求項８に記載の有機デバイス。
【請求項１０】
前記微細気泡を形成する気体には、オゾン、酸素、窒素、二酸化炭素、希ガス、及び、空気のうちの少なくともいずれか一つが含まれることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の有機デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機半導体材料を用いて形成される有機ＴＦＴ(Thin Film Transistor)等の有機デバイスが知られている（例えば特許文献１又は２参照）。例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等に、有機ＴＦＴが使用されている。このようなディスプレイにおいて、各ＴＦＴの有機半導体層は、他のＴＦＴの有機半導体層から分離するように、アイランド化（孤立化）されている。
【０００３】
有機半導体層のアイランド化の達成手法としては、例えば特許文献１等に開示されるように、プラズマを使用する手法や、薬液（有機系や無機系の溶剤）を使用する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９４７２３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７８１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、有機半導体層のパターニングのためにプラズマや薬液が用いられた場合、移動度が低下する等、有機デバイスの特性が劣化することがあった。有機半導体層のパターニングにプラズマが用いられた場合、アイランド化された有機半導体層にプラズマダメージが与えられたり、温度上昇によるダメージが与えられたりすることが考えられる。また、有機半導体層のパターニングに薬液が用いられた場合、アイランド化された有機半導体層に薬液が侵入する等のダメージが与えられることが考えられる。
【０００６】
また、有機半導体層のパターニングに際しては、エッチングレートのばらつきが原因となって、エッチング不足やオーバーエッチングが生じることがある。これらが原因となって、有機デバイスの特性不良や特性ばらつきが生じることがある。なお、オーバーエッチングとは、パターニングを行う有機半導体層の下層もエッチングしてしまう現象のことである。
【０００７】
以上の点に鑑みて、本発明の目的は、安定して良好な特性を得やすい有機デバイスを提供することである。また、本発明の他の目的は、そのような有機デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の有機デバイスの製造方法は、基板上に設けられた電極を覆う絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜上に有機半導体層を形成するステップと、微細気泡含有液体を用いて前記有機半導体層のパターニングを行うステップと、を備え、前記絶縁膜に、前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層を含ませる構成（第１の構成）になっている。
【０００９】
なお、本発明（本明細書）における微細気泡とは、直径がマイクロメートルオーダー以下の気泡のことで、好ましくは、直径が５０μｍ以下の気泡のことである。本発明の微細気泡含有液体としては、好ましくは、いわゆる、マイクロバブル水、ナノバブル水、或いは、マイクロナノバブル水と呼ばれるものが該当する。
【００１０】
本構成によれば、微細気泡含有液体を用いて有機半導体層のパターニングを行う。微細気泡含有液体による有機半導体層のパターニングは、微細気泡の圧壊によって生じる酸化性ラジカルを利用して、有機半導体層を酸化分解し、パターンを形成するものである。このために、プラズマが用いられる場合のように、有機半導体層にプラズマダメージが与えられたり、有機半導体層が高温になったりすることを避けられる。また、薬液が用いられる場合のように、有機半導体層に溶剤成分が侵入して有機半導体層にダメージが与えられる、ということを避けられる。そして、本構成によれば、有機半導体層の下層となる絶縁膜が微細気泡含有液体に対する耐性を有する層を含むために、有機半導体層のエッチングにあたって、エッチング不足やオーバーエッチングが発生することを避けられる。すなわち、本構成によれば、良好な特性を有する有機デバイスを安定して得ることが可能である。
【００１１】
上記第１の構成の有機デバイスの製造方法において、前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層はフッ素系樹脂層である構成（第２の構成）であってよい。その他、前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層は無機材料で構成されてもよい。
【００１２】
上記第２の構成の有機デバイスの製造方法は、前記フッ素系樹脂層に別の層を積層する前に、前記フッ素系樹脂層の表面処理を行うステップを備える構成（第３の構成）であるのが好ましい。本構成によれば、一般に撥水性が高いフッ素系樹脂層の表面に親水性を与えて、有機半導体層を均一に、且つ、密着性良く、フッ素系樹脂層上に積層することができる。
【００１３】
上記第３の構成の有機デバイスの製造方法において、前記表面処理は、前記フッ素系樹脂層の表面に放電又は紫外線照射を行う処理である構成（第４の構成）であるのが好ましい。本構成によれば、フッ素系樹脂層の表面に-ＯＨ基や-ＣＯＯＨ基を付与できる。
【００１４】
上記第１から第４の構成の有機デバイスの製造方法において、前記微細気泡を形成する気体には、オゾン、酸素、窒素、二酸化炭素、希ガス、及び、空気のうちの少なくともいずれか一つが含まれる構成（第５の構成）であってもよい。
【００１５】
また、上記目的を達成するために本発明の有機デバイスは、基板と、前記基板上に設けられる電極と、前記電極を覆う絶縁膜と、前記絶縁膜上に設けられる有機半導体層と、を備え、前記絶縁膜は、微細気泡含有液体に対する耐性を有する層を含む構成（第６の構成）になっている。
【００１６】
本構成によれば、微細気泡含有液体を用いて有機半導体層のパターニングを行い、有機デバイスを得ることが可能である。微細気泡含有液体を用いて有機半導体層のパターニングが行われた有機デバイスは、プラズマが用いられる場合のように、有機半導体層にプラズマダメージが与えられたり、有機半導体層が高温になったりすることを避けられる。また、薬液が用いられる場合のように、有機半導体層に溶剤成分が侵入して有機半導体層にダメージが与えられる、ということを避けられる。このために、微細気泡含有液体を用いて有機半導体層のパターニングが行われた有機デバイスは、良好な特性を有することが期待できる。そして、本構成によれば、有機半導体層の下層となる絶縁膜が微細気泡含有液体に対する耐性を有する層を含むために、有機半導体層のエッチング（パターニング）にあたって、エッチング不足やオーバーエッチングが発生することを避けられる。すなわち、本構成によれば、良好な特性を有する有機デバイスを安定して得ることが可能である。
【００１７】
上記第６の構成の有機デバイスにおいて、前記電極はゲート電極であり、前記絶縁膜はゲート絶縁膜であり、前記有機半導体層を挟むソース電極及びドレイン電極が更に備えられる構成（第７の構成）が採用されてもよい。本構成によれば、安定して良好な特性を有する有機トランジスタを得やすい。
【００１８】
上記第６又は第７の構成の有機デバイスにおいて、前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層はフッ素系樹脂層である構成（第８の構成）としてもよい。その他、前記微細気泡含有液体に対する耐性を有する層は無機材料で構成されてもよい。
【００１９】
上記第８の構成の有機デバイスにおいて、前記絶縁膜には、前記フッ素系樹脂層よりも誘電率が大きな高誘電率層が含まれる構成（第９の構成）とするのが好ましい。これにより、一般に誘電率が低いフッ素系樹脂が絶縁膜に使用される場合でも、良好な特性の有機デバイスを提供可能である。
【００２０】
上記第６から第９のいずれかの構成の有機デバイスにおいて、前記微細気泡を形成する気体には、オゾン、酸素、窒素、二酸化炭素、希ガス、及び、空気のうちの少なくともいずれか一つが含まれる構成（第１０の構成）としてよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、安定して良好な特性を得やすい有機デバイスを提供できる。また、本発明によると、そのような有機デバイスの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＴＦＴを上から見た場合の概略平面図
【図２】図１のＡ−Ａ位置における概略断面図
【図３Ａ】第１実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図３Ｂ】第１実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図３Ｃ】第１実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図３Ｄ】第１実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図４】第１実施形態の有機デバイスを製造するのに好適な製造装置を上から見た場合の概略図
【図５】第１実施形態の有機デバイスを製造するのに好適な製造装置を側面から見た場合の概略図
【図６】第１実施形態の有機デバイスを製造するのに好適な製造装置の第１の変形例を説明するための図
【図７】第１実施形態の有機デバイスを製造するのに好適な製造装置の第２の変形例を説明するための図
【図８Ａ】第２実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図８Ｂ】第２実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図８Ｃ】第２実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図８Ｄ】第２実施形態の有機ＴＦＴの製造方法を説明するための概略断面図
【図９】実施形態で示した技術の他の応用例を説明するための有機デバイスの概略断面図
【図１０】実施形態で示した技術の他の応用例を説明するための有機デバイスの概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の有機デバイス及びその製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、本発明が適用される有機デバイスが有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）である場合を例に説明する。ただし、このことは、本発明が適用される有機デバイスが有機ＴＦＴに限定されるということを意味するものではない。本発明は、基板に形成される電極を覆う絶縁膜上に、有機半導体層が設けられる有機デバイスに対して広く適用可能な技術である。
【００２４】
＜第１実施形態＞
（有機ＴＦＴの構造）
まず、本発明の第１実施形態に係る有機ＴＦＴの構造について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る有機ＴＦＴ１を上から見た場合の概略平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ位置における概略断面図である。
【００２５】
図１及び図２に示されるように、第１実施形態の有機ＴＦＴ１は、基板１０上に直接配設されたゲート電極１１を有する。なお、図１において、一点鎖線で囲まれた逆Ｔ字状の領域が、ゲート電極１１が形成された領域に該当する。ゲート電極１１の上には、ゲート絶縁膜１２、アイランド化された有機半導体層１３が、この順で積層されている。すなわち、有機ＴＦＴ１は、いわゆるボトムゲート型の構造を有する。
【００２６】
また、有機ＴＦＴ１は、ゲート絶縁膜１２上に直接配設されるとともに、有機半導体層１３を側面から挟むように配置されるソース電極１４及びドレイン電極１５を有する。ソース電極１４とドレイン電極１５とは、いずれも、有機半導体層１３と接するとともに、その一部が有機半導体層１３の下に位置する構造となっている。すなわち、有機ＴＦＴ１は、いわゆるボトムコンタクト型の構造を有する。
【００２７】
基板１０は、例えばアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂等の高分子材料とできる。このような材料が選択された場合、フレキシブルディスプレイを実現し易い。また、基板１０は、例えばガラスや石英等の無機材料で構成されてもよい。
【００２８】
ゲート電極１１、ソース電極１４、及び、ドレイン電極１５は、低抵抗な導電体で形成されるのが好ましく、これらの材料は、その使用目的に応じて適宜決定されればよい。これらの電極を構成する具体的な材料として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等の金属が挙げられる。これらの金属は、単層構造であってもよいし、複数種類の金属が積層された積層構造であっても構わない。また、電極材料は、例えばＩＴＯ（ＩｎＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＩＺＯ（ＩｎＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（ＩｎＧａＺｎＯ）等の金属酸化物でもよい。その他、電極材料は、例えば不純物が注入された低抵抗シリコンや、ドープド・ポリアニリンのような導電性高分子であっても構わない。
【００２９】
ゲート絶縁膜１２は、絶縁性に優れる物質で構成される。また、ゲート絶縁膜１２は、後述のマイクロナノバブル水（本発明の微細気泡含有液体の一例）に対して耐性を有する層を含む構成とされる。マイクロナノバブル水に耐性を有する材料としては、例えばフッ素系樹脂が選択されてよい。より具体的には、例えば、サイトップ（登録商標）等のアモルファスフッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、エチレン-テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレン-プロペンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エチレン-クロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）等が選択されてよい。
【００３０】
また、マイクロナノバブル水に耐性を有する層としては、無機材料が選択されてもよい。この無機材料としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、オキシ窒化ケイ素（ＳｉＮＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）等が選択されてよい。
【００３１】
なお、ゲート絶縁膜１２は、上述のマイクロナノバブル水に耐性を有する層のみ（単層）で形成されてもよいが、複数の層が積層される構成とされてもよい。例えば、マイクロナノバブル水に耐性を有する層がフッ素系樹脂で構成される場合には、フッ素系樹脂層よりも大きな誘電率を有する高誘電率層がゲート絶縁膜１２に含まれるのが好ましい。これにより、有機ＴＦＴ１の特性を向上しやすい。
【００３２】
上述の高誘電率層を構成する材料としては、例えば、ポリイミド、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリビニルシンナメート（ＰＶＣＮ）等の有機材料が選択されてよい。また、上述の高誘電率層を構成する材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、オキシ窒化ケイ素（ＳｉＮＯ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、ＳＯＧ（スピン・オン・グラス）等の無機材料が選択されてもよい。
【００３３】
有機半導体層１３は、有機材料を主成分として含む層である。有機半導体層１３を構成する材料は、公知の有機ＴＦＴに用いられる有機半導体でよく、特に限定されるものではない。例えば、有機半導体層１３は、フラーレン、フラーレン誘導体、ペンタセン、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体、フタロシアニン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン等の有機半導体材料によって構成することができる。
【００３４】
なお、図１及び図２では、図示が省略されているが、有機ＴＦＴ１は、少なくとも有機半導体層１３を覆う保護膜を備えるのが好ましい。保護膜により、有機半導体層１３に対して、外部から有機材料そのもの或いはデバイスの動作に悪影響を及ぼす物質が侵入する事態を防止可能になる。保護膜は、例えばフッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル系樹脂、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、パリレン等の有機材料とできる。また、保護膜は、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の無機材料でも構わない。
【００３５】
（有機ＴＦＴの製造方法）
次に、以上のように構成される、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴ１の製造方法について、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄを参照しながら説明する。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｄは、第１実施形態の有機ＴＦＴ１の製造方法を説明するための概略断面図であり、有機ＴＦＴ１の製造は、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄの順に進む。
【００３６】
有機ＴＦＴ１の製造にあたっては、まず、基板１０上にゲート電極１１が形成される。ゲート電極１１の形成方法は特に限定されるものではないが、ゲート電極１１は、例えば、基板１０上に導電材料を成膜し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングにすることによって得られる。なお、導電材料の成膜には、スパッタ法、イオンプレーティング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等、種々の方法を用いることが可能である。また、例えば塗布法または印刷法等によりパターニングされたゲート電極１１を基板１０上に直接形成する等してもよい。
【００３７】
ゲート電極１１の形成後、ゲート絶縁膜１２がゲート電極１１に重畳するように成膜される。ゲート絶縁膜１２は、高誘電率層１２ａが下層、フッ素系樹脂層１２ｂ（マイクロナノバブル水に対して耐性を有する層の一例）が上層の２層構造とされる。このため、まず、高誘電率層１２ａが成膜され、その次にフッ素系樹脂層１２ｂが成膜されることになる。ゲート絶縁膜１２の成膜方法には、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、塗布法、印刷法等、種々の方法を用いることが可能である。
【００３８】
ゲート絶縁膜１２が成膜されると、その上に、ソース電極１４と、ドレイン電極１５とが同時に形成される。これらの電極１４、１５は、例えば、スパッタ法等を用いてゲート絶縁膜１２上に導電材料を成膜し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることによって得られる。また、例えば、塗布法または印刷法等によりパターニングされたソース電極１４及びドレイン電極１５をゲート絶縁膜１２上に直接形成するなど、他の種々の方法が用いられてもよい。
【００３９】
ソース電極１４及びドレイン電極１５の形成後、フッ素系樹脂層１２ｂの表面が親水性となるように、表面処理が行われる。この表面処理の方法としては、フッ素系樹脂層１２ｂの表面に放電、又は、紫外線照射を行う処理が挙げられる。放電処理又は紫外線照射処理が行われることで、フッ素系樹脂層１２ｂの表面に、-ＯＨ基や-ＣＯＯＨ基が付与されて親水性になる。フッ素系樹脂層１２ｂの表面を親水性とする処理は、この後にフッ素系樹脂層１２ｂに積層される有機半導体層１３と、フッ素系樹脂層１２ｂとの密着性を高めることを狙ったものである。
【００４０】
フッ素系樹脂層１２ａの表面処理が行われると、その後、有機半導体層１３がソース電極１４およびドレイン電極１５に重畳するように成膜される。ソース電極１４及びドレイン電極１５が形成されない部分においては、有機半導体層１３はフッ素系樹脂層１２ａ（ゲート絶縁膜１２の一部）上に設けられることになる。有機半導体層１３は、例えば、抵抗加熱による真空蒸着法を用いて成膜できる。また、有機半導体層１３が可溶性の材料から構成される場合、塗布法または印刷法等を用いて成膜できる。以上により、図３Ａの状態が得られる。
【００４１】
次に、図３Ｂに示すように、有機半導体層１３をパターニングする（アイランド化する）ために、有機半導体層１３の一部を覆うように、フォトリソグラフィー法を用いてレジスト層１６が形成される。レジスト層１６を形成するための材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、ノボラック樹脂に、感光材料であるオルソナフトキノンジアジド（ＮＧＤ）化合物が混合された組成物が使用される。なお、レジスト層１６は、有機半導体層１３の膜厚よりも十分厚く形成されるのが好ましい。この理由は後述する。
【００４２】
レジスト層１６が形成されると、図３Ｂに矢印で示すように、オゾンマイクロナノバブル水が有機半導体層１３（基板１０）に向けて噴射される。オゾンマイクロナノバブル水は、オゾンのマイクロナノバブル（マイクロメートルレベルからナノメートルレベル近くにまで小さくした気泡）を含む水である。なお、オゾンマイクロナノバブル水には、オゾン以外に、例えば、静電気防止用に水に溶解されるアンモニア等や、界面活性剤等の添加物が含まれてよい。
【００４３】
オゾンマイクロナノバブル水が有機半導体層１３に噴射されると、有機半導体層１３との衝突によって、オゾンマイクロナノバブル（微細気泡の一例）が圧壊する。この圧壊時に生じるエネルギーによって、有機半導体層１３の表面にヒドロキシラジカル（・ＯＨ）等の酸化性ラジカルが発生する。この酸化性ラジカルにより、有機半導体層１３が酸化分解され（二酸化炭素と水になる）、有機半導体層１３のパターニング（アイランド化）が達成される。この後、レジスト層１６が除去されて、図３Ｃの状態になる。
【００４４】
ところで、有機物で構成されるレジスト層１６は、有機半導体層１３と同様に、オゾンマイクロナノバブル水によって分解される。有機半導体層１３に対する所望の分解が達成される（本例では図３Ｃの状態が該当）前に、レジスト層１３が先に分解されて無くなってしまっては都合が悪い。レジスト層１３の膜厚は、この点を考慮して設計されている。一例として、本実施形態では、レジスト層１６の膜厚が有機半導体層１３の膜厚よりも十分厚く設計されている。
【００４５】
なお、オゾンマイクロナノバブル水は、本発明の微細気泡含有液体の一例である。また、微細気泡を形成する気体は、オゾンに限定される趣旨ではなく、例えば、酸素、窒素、二酸化炭素、希ガス、又は、空気等であってもよい。また、微細気泡を形成する気体は一種類に限らず、例えば、オゾン、酸素、窒素、二酸化炭素、希ガス、及び  空気のうちから選択される二種以上の気体が混合されたものでも構わない。
【００４６】
また、以上では、オゾンマイクロナノバブル水を有機半導体層１３に向けて噴射することによって、オゾンマイクロナノバブルの圧壊を引き起こしたが、他の手法によってオゾンマイクロナノバブルの圧壊を引き起こしてもよい。例えば、オゾンマイクロナノバブル水で満たした容器の中に基板１０（図３Ｂの如く各層が積層された基板）を浸漬し、オゾンマイクロナノバブル水を撹拌するか、若しくは、基板１０を揺らす方法が採用されてもよい。また、別の方法として、基板１０を回転させながら、オゾンマイクロナノバブル水を掛け流す方法が採用されてもよい。
【００４７】
オゾンマイクロナノバブル水を用いた有機半導体層１３のパターニングが終了すると（図３Ｃの状態となると）、最後に、有機半導体層１３、ソース電極１４、及びドレイン電極１５等を覆うように保護膜１７の成膜が行われて、有機ＴＦＴ１の製造が完了する（図３Ｄの状態）。保護膜１７の成膜方法には、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、塗布法、印刷法等、種々の方法を用いることが可能である。
【００４８】
以上のように、本実施形態の有機ＴＦＴ１は、有機半導体層１３のパターニングを行う際に、オゾンマイクロナノバブル水が用いられる。オゾンマイクロナノバブル水が用いられる場合、プラズマを用いた場合のように、有機半導体層１３にプラズマダメージが与えられたり、温度が上昇したりすることがない。また、薬剤が用いられた場合のように、有機半導体層１３に溶剤成分が侵入したり、有機半導体層１３の下地表面に反応生成物（残渣）が残存したりすることがない。このために、第１実施形態の有機ＴＦＴ１は良好な特性としやすい。
【００４９】
また、ゲート絶縁膜１２の上層には、オゾンマイクロナノバブル水に対する耐性を有するフッ素系樹脂層１２ｂが設けられている。このために、オゾンマイクロナノバブル水を用いて有機半導体層１３のパターニング（エッチング）を行う際に、エッチング不足やオーバーエッチングが発生することを防げる。フッ素系樹脂層１２ｂがエッチングストッパーとして機能するために、エッチング時間（オゾンマイクロナノバブル水が噴射される時間）を、エッチングレートのばらつきによってエッチング不足が発生しないように、長めの設定にできる。エッチング時間が長めとされても、エッチングストッパー１２ａの存在によってジャストエッチングとできる。すなわち、本実施形態によれば、有機ＴＦＴ１を製造するための工程管理が容易となる。また、本実施形態によれば、特性不良や特性ばらつきの発生を低減して、安定した特性の有機ＴＦＴ１を製造できる。
【００５０】
また、エッチングストッパーとしての機能を得るためにゲート絶縁膜１２に導入されたフッ素系樹脂層１２ｂは一般に誘電率が低いが、ゲート絶縁膜１２には高誘電率層１２ａも含まれている。この点からも、有機ＴＦＴ１は良好な特性を期待できる。
【００５１】
また、フッ素系樹脂層１２ｂは、一般に撥水性が高いが、その表面を親水性とするための処理が施されている。このために、その上に積層される有機半導体層１３は、均一に、且つ、密着性良く、フッ素系樹脂層１２上に積層されることになる。この点からも、有機ＴＦＴ１は良好な特性を期待できる。
【００５２】
（有機デバイスの製造装置）
ここで、基板１０上に形成された有機半導体層１３に向けてオゾンマイクロナノバブル水を噴射することによって、有機半導体層１３のパターニングを行う、有機デバイス（有機ＴＦＴ１）の製造装置の一例を示しておく。
【００５３】
図４は、第１実施形態の有機デバイス１を製造するのに好適な製造装置５０を上から見た場合の概略図である。また、図５は、第１実施形態の有機デバイス１を製造するのに好適な製造装置５０を側面から見た場合の概略図である。
【００５４】
図４及び図５に示すように、製造装置５０は、噴射室５１と搬送機構５２とを備える。噴射室５１は、基板１０上に形成された有機半導体層１３に向けてオゾンマイクロナノバブル水を噴射する部屋である。また、搬送機構５２は、有機半導体層１３のパターニングのための準備ができた基板１０（例えば図３Ｂの状態が想定される）を噴射室５１内に送り込むとともに、有機半導体層１３のパターニングが完了（有機半導体層１３の分解が完了）した基板１０を噴射室５１外へと搬送する。搬送機構５２による基板１０の搬送速度は、有機半導体層１３のパターニングという目的が達成される範囲で適宜調整される。
【００５５】
なお、搬送機構５２は基板１０を所定の方向に搬送できるものであればよく、その構成は特に限定されるものではない。搬送機構５２としては、例えば、複数の搬送ローラと、搬送ローラの回転とともに駆動する搬送ベルトと、搬送ローラを駆動するモータと、を備える公知の搬送機構が適用できる。
【００５６】
噴射室５１には、噴射ノズルユニット５１１が備えられる。噴射ノズルユニット５１１は、複数の噴射ノズル５１１ａを備える（図４参照）。複数の噴射ノズル５１１ａは、搬送機構５２によって搬送される基板１０（有機半導体層１３）の表面に平行、且つ、搬送方向に直交する方向（図４において上下方向、図５において紙面と垂直な方向）に一列に並んでいる。このように複数の噴射ノズル５１１ａが設けられることによって、オゾンマイクロナノバブル水が噴射される範囲を基板１０の幅（図４において上下方向の長さが該当）に合わせることが可能になる。
【００５７】
なお、複数の噴射ノズル５１１ａは、図６に示されるように、搬送される基板１０の表面に平行、且つ、搬送方向に直交する方向に、一列ではなく、ジグザグ状（互い違いに位置が入れ替えられた状態）に並べられてよい。このように噴射ノズルユニット５１１が構成された場合、噴射ノズルユニット５１１の大きさをほとんど大きくすることなく、噴射ノズル５１１ａの数を増やせる。
【００５８】
また、複数の噴射ノズル５１１ａのそれぞれは、図７に示すように、オゾンマイクロナノバブル水を基板１０（有機半導体層１３）の表面に対して斜めに噴射するように、傾斜配置されてよい。詳細には、噴射ノズル５１１ａから噴射されるオゾンマイクロナノバブル水の噴射方向に、基板１０の搬送方向と反対方向の成分（図７の左方向成分）が含まれるように、噴射ノズル５１１ａの傾斜方向が調整されてよい。このように噴射ノズルユニット５１１が構成された場合、既にパターニングが完了した部分にオゾンマイクロナノバブル水がかかり難くなる。
【００５９】
噴射ノズルユニット５１１は、オゾンマイクロナノバブル水を生成する生成部５３に接続パイプＰを介して繋がっている。噴射ノズルユニット５１１は、生成部５３からオゾンマイクロナノバブル水の供給を受けて、オゾンマイクロナノバブル水を噴射することが可能になっている。
【００６０】
図５に示すように、生成部５３は純水装置５３１を備える。純水装置５３１としては、公知の構成のものが用いられればよいが、純水装置５３１は、有機物や微粒子等の不純物が取り除かれた高純度の水を生成可能な装置であるのが好ましい。純水装置５３１で生成された純水は、ポンプ５３２及び接続パイプＰによって、フィルタ５３３を経てマイクロナノバブル発生器５３７に送られる。なお、フィルタ５３３は、純水の清浄度を高めるために設けられるが、場合によっては無くしても構わない。
【００６１】
また、生成部５３は、酸素ボンベ（或いは空気）等を用いてオゾンを発生させる、公知のオゾン発生装置５３４を備える。オゾン発生装置５３４で発生されたオゾンは、コンプレッサ５３５及び接続パイプＰによってマイクロナノバブル発生器５３７に送られる。なお、本実施形態では、コンプレッサ５３５とマイクロナノバブル発生器５３７との間に開閉弁５３６が設けられる。この開閉弁５３６の開閉によって、オゾン発生装置５３４からマイクロナノバブル発生器５３７へ供給するオゾンの量が調節可能になっている。
【００６２】
なお、マイクロナノバブルがオゾンではなく、酸素、窒素、二酸化炭素、希ガス、或いは、空気等によって形成される場合は、オゾン発生装置５３４に代えて、これらに対応するボンベが配置されればよい。また、混合ガスを用いてマイクロナノバブルを生成する場合には、例えば、複数種類のボンベがマイクロナノバブル発生器５３７に接続される構成としてよい。
【００６３】
マイクロナノバブル発生器５３７は、純水装置５３１から供給された純水と、オゾン発生装置５３４から供給されたオゾンとを用いて、オゾンマイクロナノバブル水を生成する装置である。なお、本実施形態においては、マイクロナノバブル発生器５３７は、発生したオゾンマイクロナノバブル水を噴射ノズルユニット５１１に供給する機能（例えばポンプ）も備えている。ただし、マイクロナノバブル発生器５３７で発生したオゾンマイクロナノバブル水を噴射ノズルユニット５１１に供給する機能は、マイクロナノバブル発生器５３７の外部に設けられても勿論よい。
【００６４】
マイクロナノバブル発生器５３７による、オゾンのマイクロナノバブルの発生手法として、例えば、気液２相流を流体力学的にせん断させる手法が挙げられる。この手法が用いられるマイクロナノバブル発生器５３７は、装置内で純水の渦流を作り、この中にオゾンを巻き込みながら、せん断手段（例えばファン）を回転させることによって、純水中にオゾンのマイクロナノバブルを発生させる。ただし、マイクロナノバブルを発生するための手法が別の手法（例えば加圧溶解法等）であるマイクロナノバブル発生器が用いられても勿論よい。
【００６５】
図５に示すように、噴射室５１には、オゾン処理部５４が接続パイプを介して接続されている。オゾン処理部５４は、噴射室５１で発生した廃水（使用後のオゾンマイクロナノバブル水）を処理し、製造装置５０の外部に排出可能とする処理部である。オゾン処理部５４は、図示しない紫外線ランプ（例えば低圧水銀ランプ；ピーク波長２５３．７ｎｍ）を備える。オゾン処理部５４内では、供給された廃水に対して紫外線を照射する処理が行われる。これにより、廃水に含まれるオゾンが分解されて、使用後のオゾンマイクロナノバブル水は、水と酸素になって製造装置５０の外部へと排出される。すなわち、製造装置５０は、環境に対する負荷を極めて小さな状態として廃水を外部に排出できる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、本発明が、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴ１に適用される場合を示した。本発明は、ボトムゲート・トップコンタクト型の有機ＴＦＴに対しても適用可能である。なお、第２実施形態の説明にあたっては、第１実施形態と重複する内容の説明は極力省略する。また、第１実施形態と重複する構成については、同一の符号を付して説明する。
【００６７】
第２実施形態のボトムゲート・トップコンタクト型の有機ＴＦＴ２について、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄを参照しながら、その製造方法及び構造に関する説明を行う。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄは、第２実施形態の有機ＴＦＴ２の製造方法を説明するための概略断面図であり、有機ＴＦＴ２の製造は、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄの順に進む。
【００６８】
有機ＴＦＴ２の製造にあたっては、まず、基板１０上にゲート電極１１が形成され、この後、ゲート絶縁膜１２（下層；高誘電率層１２ａ、上層；フッ素系樹脂層１２ｂの２層構造）が成膜される。ここまでは、第１実施形態と同じである。ゲート絶縁膜１２が成膜されると、フッ素系樹脂層１２ｂの表面が親水性となるように、放電処理又は紫外線照射処理が行われる。その後、ゲート絶縁膜１２上に有機半導体層１３が成膜される。以上により、図８Ａの状態が得られる。
【００６９】
次に、図８Ｂに示すように、有機半導体層１３をパターニングする（アイランド化する）ために、有機半導体層１３の一部を覆うようにレジスト層１６が形成される。レジスト層１６が形成されると、図８Ｂに矢印で示すように、オゾンマイクロナノバブル水が有機半導体層１３に向けて噴射される。オゾンマイクロナノバブル水が有機半導体層１３に噴射されると、有機半導体層１３が酸化分解され、有機半導体層１３のパターニングが達成される。この後、レジスト層１６が除去されて図８Ｃの状態になる。なお、オゾンマイクロナノバブル水を用いた有機半導体層１３のパターニングには、例えば、上述の有機デバイスの製造装置５０を使用できる。
【００７０】
オゾンマイクロナノバブル水を用いた有機半導体層１３のパターニングが終了すると、ゲート絶縁膜１２と、アイランド化された有機半導体層１３とに重畳するように導電材料が成膜され、フォトリソグラフィー法を用いてソース電極１４及びドレイン電極１５が同時に形成される。その後、有機半導体層１３、ソース電極１４、及びドレイン電極１５等を覆うように保護膜１７の成膜が行われて、有機ＴＦＴ２の製造が完了する（図８Ｄの状態）。
【００７１】
以上のように、本実施形態の有機ＴＦＴ２でも、有機半導体層１３のパターニングを行う際に、オゾンマイクロナノバブル水が用いられる。このために、第１実施形態の場合と同様に、パターニング後に得られる有機半導体層１３に対するダメージを抑制できる。すなわち、第２実施形態の有機ＴＦＴ２は良好な特性としやすい。
【００７２】
また、ゲート絶縁膜１２の上層には、オゾンマイクロナノバブル水に対する耐性を有するフッ素系樹脂層１２ｂが設けられている。このために、第１実施形態の場合と同様に、オゾンマイクロナノバブル水を用いた有機半導体層１３のエッチングを、ばらつきなく安定して進められる。すなわち、本実施形態によれば、特性不良や特性ばらつきの発生を低減して、安定した特性の有機ＴＦＴ２を製造できる。
【００７３】
また、エッチングストッパーとして機能するフッ素系樹脂層１２ｂがゲート絶縁膜１２に含まれる構成を採用したことに対応して、ゲート絶縁膜１２に高誘電率層１２ａが含まれるようにしている。この点からも、有機ＴＦＴ１は良好な特性を期待できる。また、フッ素系樹脂層１２ｂは、その表面を親水性とするための処理が施されている。このために、その上に積層される有機半導体層１３は、均一に、且つ、密着性良く、フッ素系樹脂層１２ｂ上に積層されることになる。この点からも、有機ＴＦＴ１は良好な特性を期待できる。
【００７４】
＜その他＞
以上に示した実施形態に係る有機デバイス及びその製造方法は、本発明の例示にすぎず、実施形態で示した構成は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更されてよい。
【００７５】
例えば、以上に示した実施形態では、有機半導体層１３のパターニングを行うにあたって、オゾン等のマイクロナノバブル水が使用される構成が採用された。しかし、マイクロナノバブル水に限らず、マイクロバブル水やナノバブル水が用いられてもよい。要は、直径がマイクロメートルオーダー以下の微細気泡が用いられればよく、更には、微細気泡の直径は５０μｍ以下であるのが好ましい。
【００７６】
また、ゲート絶縁膜１２が積層構造とされる場合において、その積層の順序は、以上に示した順序に限定される趣旨ではない。例えば、マイクロナノバブル水に対する耐性を有する層１２ｂ（例えばフッ素系樹脂層）と、高誘電率層１２ａの積層順は入れ替えられてもよい。ただし、この場合、高誘電率層１２ａは、マイクロナノバブル水に耐性を有する無機材料で構成するのが好ましい。
【００７７】
その他、以上においては、フッ素系樹脂層１２ａと有機半導体層１３との密着性を向上するための技術として、フッ素系樹脂層１２ａの表面に放電処理又は紫外線照射処理を行う技術を開示した。この技術は、フッ素系樹脂層１２ａの表面に親水性が要求される場合に広く適用できる技術である。すなわち、以上に示した有機デバイス１、２に限られず、例えば、図９に示すトップゲート・ボトムコンタクト型の有機デバイスＴＦＴ３や、図１０に示すトップゲート・トップコンタクト型の有機ＴＦＴ４等、他の有機デバイスにも広く適用可能な技術である。
【００７８】
なお、図９及び図１０における各符号は、第１実施形態及び第２実施形態における説明と同一の部材を指す。また、図９及び図１０では、フッ素系樹脂層１２ｂの上に樹脂で構成される高誘電率層１２ａが積層されており、放電処理又は紫外線照射処理の効果で、この２つの層は密着される。すなわち、この技術を用いれば、例えば上述した特許文献２に示されるような密着層（真空プロセスによって得られる）を、高誘電率層１２ａとフッ素系樹脂層１２ｂとの間に設ける必要がない。このために、製造工程の削減や大掛かりな装置の削減が期待できる。なお、図９及び図１０において、高誘電率層１２ａとフッ素系樹脂層１２ｂとの積層順は、場合によっては入れ替えられてよい。
【符号の説明】
【００７９】
１、２  有機ＴＦＴ（有機デバイス）
１０  基板
１１  ゲート電極（電極）
１２  ゲート絶縁膜（絶縁膜）
１２ａ  高誘電率層
１２ｂ  フッ素系樹脂層（微細気泡含有液体に耐性を有する層）
１３  有機半導体層
１４  ソース電極
１５  ドレイン電極
【図１】
2013225560.tif 000003
【図２】
2013225560.tif 000004
【図３Ａ】
2013225560.tif 000005
【図３Ｂ】
2013225560.tif 000006
【図３Ｃ】
2013225560.tif 000007
【図３Ｄ】
2013225560.tif 000008
【図４】
2013225560.tif 000009
【図６】
2013225560.tif 000010
【図８Ａ】
2013225560.tif 000011
【図８Ｂ】
2013225560.tif 000012
【図８Ｃ】
2013225560.tif 000013
【図８Ｄ】
2013225560.tif 000014
【図９】
2013225560.tif 000015
【図１０】
2013225560.tif 000016
【図５】
2013225560.tif 000017
【図７】
2013225560.tif 000018