(57)【要約】【課題】コンパクトでありながら、より安定した動作を行う薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】この薄膜トランジスタは、ゲート電極と、絶縁膜を介してゲート電極と対向して配置された有機半導体層と、この有機半導体層の上に設けられた絶縁性構造体と、互いに離間して配置され、かつ、有機半導体層の上面の一部とそれぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、絶縁性構造体を覆い、ソース電極と接続されると共にドレイン電極と分離された導電性材料層とを有する。【選択図】図１
2013033886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、
絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向して配置された有機半導体層と、
前記有機半導体層の上に設けられた絶縁性構造体と、
互いに離間して配置され、かつ、前記有機半導体層の上面の一部とそれぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、
前記絶縁性構造体を覆い、前記ソース電極と接続されると共に前記ドレイン電極と分離された導電性材料層と
を有する
薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記絶縁性構造体は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のいずれよりも大きな厚さを有する
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記導電性材料層は、前記絶縁性構造体の端面をも覆うように形成され、前記ソース電極と連結されている
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記導電性材料層、ソース電極およびドレイン電極は、全て同一材料によって構成されており、
前記導電性材料層およびソース電極は、一括形成された連続層からなる
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記絶縁性構造体は、前記ソース電極と対向する第１端面が前記有機半導体層から離れるほど前記ソース電極から遠ざかるように傾斜したものである
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記絶縁性構造体は、前記ドレイン電極と対向する第２端面が前記有機半導体層から離れるほど前記ドレイン電極に近づくように傾斜したものである
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
ゲート電極と、
絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向して配置された有機半導体層と、
前記有機半導体層の上に設けられた絶縁性構造体と、
互いに離間して配置され、かつ、前記有機半導体層の上面の一部とそれぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、
前記絶縁性構造体を覆い、前記ソース電極と接続されると共に前記ドレイン電極と分離された導電性材料層と
を有する薄膜トランジスタを備えた電子機器。
【請求項８】
基板上にゲート電極を形成する工程と、
絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように有機半導体層を形成する工程と、
前記有機半導体層の一部を覆うと共に一の端部がオーバーハング形状を有するように絶縁性構造体を形成する工程と、
前記絶縁性構造体およびその近傍領域を覆うように導電膜を形成することにより、前記絶縁性構造体を覆う導電性材料層と、前記有機半導体層の上面の一部と接すると共に前記導電性材料層と一体化されたソース電極と、前記有機半導体層の上面の一部と接すると共に前記導電性材料層およびソース電極と分離されたドレイン電極とを一括形成する工程と
を含む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】
本開示は、有機半導体層を備えた薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびにその薄膜トランジスタを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置に代表される多くの電子機器にアクティブマトリクス駆動方式が導入されており、そのスイッチング（画像選択）を行うための素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられている。
【０００３】
最近では、チャネル層として有機半導体層を用いた有機ＴＦＴが注目されている。この有機ＴＦＴでは、チャネル層を塗布法や印刷法により形成することができるため、低コスト化が可能である。また、蒸着法などよりも低い温度でチャネル層を形成できるため、低耐熱性かつフレキシブルなプラスチックフィルムなどに有機ＴＦＴを実装できるという利点を有する。
【０００４】
このような有機ＴＦＴは、ソース電極およびドレイン電極の位置に対するゲート電極の位置によってトップゲート構造またはボトムゲート構造の２種類に分類される。また、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極との位置関係から、トップコンタクト型またはボトムコンタクト型の２種類に分類される。これらのうち、ボトムゲート構造の有機ＴＦＴでは、トップコンタクト型のほうがボトムコンタクト型よりも熱などのストレスに起因する特性劣化が抑制されるので好ましいことが知られている。
【０００５】
このトップコンタクト型ボトムゲート構造の有機ＴＦＴは、ゲート電極が埋設されたゲート絶縁膜の上に有機半導体層が形成され、さらに、その有機半導体層の上面の少なくとも一部を覆うようにソース電極およびドレイン電極が互いに離間して配置されたものである。このようなトップコンタクト型ボトムゲート構造の有機ＴＦＴを作製する方法として、例えば特許文献１に記載の方法が提案されている。特許文献１では、有機半導体層上にレジスト層を選択的に形成したのち全面的に電極材料を堆積する。その後、レジスト層を溶解させることで不要な電極材料をリフトオフさせ、所定位置にソース電極およびドレイン電極を形成するようにしている。ところが、リフトオフしたはずの電極材料がソース電極やドレイン電極などに再付着してしまう可能性があった。
【０００６】
そこで、本出願人は、有機半導体層上に逆テーパ状の構造体を形成することで、高精度のソース電極およびドレイン電極を形成する方法を既に提案している（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−８５２００号公報
【特許文献２】特開２０１１−１００８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２の方法では、逆テーパ状の構造体の上に孤立した電極材料層が残存するので、その電極材料層の電位が問題となる場合が懸念される。すなわち、表示装置を駆動する際の信号線や走査線の電位の変化が生じると、それ応じて孤立した（フローティング状態の）電極材料層の電位も変化してしまう。その結果、バックチャネルの特性変動が生じ、有機ＴＦＴとしての安定した動作が損なわれてしまう可能性がある。
【０００９】
本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、コンパクトな構成でありながら、より安定した動作を行う薄膜トランジスタおよび電子機器を提供することにある。本開示の第２の目的は、上記のような薄膜トランジスタを効率的に製造する薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の薄膜トランジスタは、ゲート電極と、絶縁膜を介してゲート電極と対向して配置された有機半導体層と、その有機半導体層の上に設けられた絶縁性構造体と、互いに離間して配置され、かつ、有機半導体層の上面の一部とそれぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、絶縁性構造体を覆い、ソース電極と接続されると共にドレイン電極と分離された導電性材料層とを有するものである。また、本開示の電子機器は、上記した本開示の薄膜トランジスタを備えたものである。
【００１１】
本開示の薄膜トランジスタおよび電子機器では、ソース電極が、有機半導体層の上に設けられた絶縁性構造体を覆う導電性材料層と接続されている。このため、導電性材料層がソース電極と等電位となり、安定化する。
【００１２】
本開示の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工程と、絶縁膜を介してゲート電極と対向するように有機半導体層を形成する工程と、有機半導体層の一部を覆うと共に一の端部がオーバーハング形状を有するように絶縁性構造体を形成する工程と、絶縁性構造体およびその近傍領域を覆うように導電膜を形成することにより、絶縁性構造体を覆う導電性材料層と、有機半導体層の上面の一部と接すると共に導電性材料層と一体化されたソース電極と、有機半導体層の上面の一部と接すると共に導電性材料層およびソース電極と分離されたドレイン電極とを一括形成する工程とを含むものである。
【００１３】
本開示の薄膜トランジスタの製造方法では、絶縁性構造体の一の端部がオーバーハング形状を有するようにしたので、その端部において導電膜が分離されてソース電極およびドレイン電極が一括形成される。絶縁性構造体を覆う導電性材料層は、ソース電極と一体化されるので、導電性材料層がソース電極と等電位となり、安定化する。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の薄膜トランジスタおよび電子機器によれば、バックチャネルの特性が安定化するので、その安定駆動が実現される。また、本開示の薄膜トランジスタの製造方法によれば、そのような薄膜トランジスタを簡便に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本技術の一実施の形態としての薄膜トランジスタである有機ＴＦＴの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した有機ＴＦＴを上方から眺めた平面図である。
【図３】図１に示した有機ＴＦＴを製造するための製造方法における一工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く一工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く一工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く一工程を表す断面図である。
【図７】図１に示した有機ＴＦＴにおける、導電層と有機半導体層との間のキャパシタンスを説明するための断面図である。
【図８】図１に示した絶縁構造体の端部における静電容量比と比誘電率の比との関係を表す特性図である。
【図９】薄膜トランジスタの適用例である液晶表示装置の主要部の構成を表す断面図である。
【図１０】図９に示した液晶表示装置の回路構成を表す図である。
【図１１】薄膜トランジスタの適用例である有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置の主要部の構成を表す断面図である。
【図１２】図１１に示した有機ＥＬ表示装置の回路構成を表す図である。
【図１３】薄膜トランジスタの適用例である電子ペーパー表示装置の主要部の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序に従って行う。
１．薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）およびその製造方法
２．薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）の適用例（電子機器）
２−１．液晶表示装置
２−２．有機ＥＬ表示装置
２−３．電子ペーパー表示装置
【００１７】
＜１．有機ＴＦＴおよびその製造方法＞
［有機ＴＦＴの構成］
図１は、本開示の一実施形態としての薄膜トランジスタである有機ＴＦＴの断面構成を表している。また、図２は、図１に示した有機ＴＦＴを上方から眺めた平面構成を表している。この有機ＴＦＴは、ゲート電極２が有機半導体層４よりも下方に位置すると共にソース電極５およびドレイン電極６が有機半導体層４の上に重なっている、いわゆるトップコンタクト・ボトムゲート型である。
【００１８】
有機ＴＦＴは、支持基板１の上に設けられたゲート電極２と、そのゲート電極２を覆うゲート絶縁膜３と、そのゲート絶縁膜３の上に設けられた有機半導体層４、ソース電極５およびドレイン電極６を有する。有機半導体層４は、ゲート絶縁膜層３を介してゲート電極２と対向して配置されており、その上には絶縁構造体８が設けられている。ソース電極５およびドレイン電極６は、絶縁構造体８を挟んで互いに離間して配置されており、それぞれの一部が有機半導体層４の上面４Ｓの一部（端部）と重なり合っている。すなわち、有機半導体層４の上面の一部は、ソース電極５およびドレイン電極６の一部とそれぞれ接している。
【００１９】
絶縁構造体８は、有機半導体層４と反対側の上面８Ｓと、ソース電極５と対向する端面８Ｔ１と、ドレイン電極６と対向する端面８Ｔ２とを有する。絶縁構造体８は、その上面８Ｓから端面８Ｔ１にかけて導電層７によって覆われている。導電層７はソース電極５と接続される一方、ドレイン電極６とは分離されている。
【００２０】
ここで、端面８Ｔ１は、有機半導体層４から離れるほどソース電極５からも遠ざかるように傾斜していることが望ましい。この有機ＴＦＴを製造するにあたり絶縁構造体８を覆う導電層７の厚さのばらつきが低減され、この有機ＴＦＴの駆動時における導電層７の電位が安定化するからである。一方の端面８Ｔ２は、有機半導体層４から離れるほどドレイン電極６に近づくように傾斜していることが望ましい。この有機ＴＦＴを製造するにあたり、絶縁構造体８を覆う導電層７と、ドレイン電極６との分離が生じやすくなるからである。さらに、絶縁構造体８は、ソース電極５およびドレイン電極６のいずれよりも大きな厚さを有することが望ましい。この有機ＴＦＴを製造するにあたり、絶縁構造体８を覆う導電層７と、ドレイン電極６との分離が生じやすくなるからである。
【００２１】
支持基板１は、例えばガラス、プラスチック材料または金属材料などからなる基板でもよいし、プラスチック材料または金属材料などからなるフィルムでもよいし、紙（一般紙）でもよい。プラスチック材料は、例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）またはポリエチルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などである。金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどである。なお、基体の表面には、例えば、密着性を確保するためのバッファ層またはガス放出を防止するためのガスバリア層などの各種層が設けられていてもよい。
【００２２】
ゲート電極２は、例えば、金属材料、無機導電性材料、有機導電性材料または炭素材料のいずれか１種類または２種類以上により形成されている。金属材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）またはそれらを含む合金などである。無機導電性材料は、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などである。有機導電性材料は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）またはポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）などである。炭素材料は、例えば、グラファイトなどである。なお、ゲート電極２は、上記した各種材料の層が２層以上積層されたものでもよく、そのような積層構造は、ゲート絶縁膜３、有機半導体層４、ソース電極５およびドレイン電極６においても採用可能である。
【００２３】
ゲート絶縁膜３は、例えば、無機絶縁性材料または有機絶縁性材料のいずれか１種類または２種類以上により形成されている。無機絶縁性材料は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯx ）、窒化ケイ素（ＳｉＮx ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯx ）、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯx ）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）などである。有機絶縁性材料は、例えば、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリイミド、ポリメタクリル酸アクリレート、感光性ポリイミド、感光性ノボラック樹脂またはポリパラキシリレンなどである。
【００２４】
有機半導体層３は、複数の有機半導体分子を含んでおり、例えば、以下で説明する低分子材料、溶解性低分子材料または高分子材料などの半導体材料のいずれか１種類または２種類以上により形成されている。低分子材料は、一般的に溶媒に溶解しにくい材料であり、例えば、ペンタセン、アントラジチオフェン、ジナフト［２，３−ｂ：２’，３’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チエノフェン、２，９−ジフェニル−ペリ−キサンテノキサンテンまたは２，９−ジナフチル−ペリ−キサンテノキサンテンなどのペリ−キサンテノキサンテン化合物、あるいは銅フタロシアニンなどである。溶解性低分子材料は、低分子材料を化学修飾などして溶解性を改善した材料であり、例えば、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、２，７−ジドデシル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェンまたは２，９−ビス（ｐ−エチルフェニル）−ペリ−キサンテノキサンテンなどである。高分子材料は、例えば、α−クウォーターチオフェン、ポリ−（β−ヘキシルチオフェン）またはポリ（２，５−ビス（３−ドデシル−５−（３−ドデシルチオフェン−２−イル）チオフェン−２−イル）チアゾロ［５，４−ｄ］チアソールなどである。
【００２５】
この他、半導体材料は、例えば、以下の材料でもよい。テトラセン、アントラセン、２，９−ジメチルペンタセン、ルブレンまたはパーフルオロペンタセンなどのアセン類化合物である。α，ω−ジアルキルアントラジチオフェンなどのアントラジチオフェン類化合物である。２，９−ビス（ｐ−プロピルフェニル）−ペリ−キサンテノキサンテンなどのペリ−キサンテノキサンテン類化合物である。２，６−ジ（２−ナフチル）ナフト［１，８−ｂｃ：５，４−ｂ’ｃ’］ジチオフェンなどのナフト［１，８−ｂｃ：５，４−ｂ’ｃ’］ジチオフェン類化合物である。２，６−ジフェニルベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェンなどのベンゾジチオフェン類化合物である。２，７−ジフェニル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェンなどの［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン類化合物である。α−クウォーターセレノフェンなどのオリゴチオフェンおよびオリゴセレノフェン類化合物である。ポリ−（３，３’”−ジドデシルクオーターチオフェン）などのβ置換チオフェンポリマーおよびオリゴマー類化合物である。α，ω−ジヘキシルクウォーターチオフェンなどのα，ω置換チオフェンオリゴマー類化合物である。ビス（ベンゾジチオフェン）などの縮環チオフェンオリゴマー類化合物である。２，５−ビス（４−ｎ−ヘキシルフェニル）チオフェンなどのチオフェン−フェニレンオリゴマー類化合物である。５，５’−ビス−（７−ヘキシル−９Ｈ−フルオレン−２−イル）−［２，２’］ビチオフェンなどのチオフェン−フルオレンオリゴマー類化合物である。６，６’−ジヘキシル−［２，２’］ビアントラセニルなどのチオフェン−アセンオリゴマー類化合物である。フタロシアニンまたは亜鉛フタロシアニンなどのフタロシアニン類化合物である。テトラベンゾポルフィリンなどのポルフィリン類化合物である。Ｃ60などのフラーレン類化合物である。
【００２６】
導電層７、ソース電極５およびドレイン電極６は、いずれも、例えば上記したゲート電極２と同様の材料により形成可能である。導電層７、ソース電極５およびドレイン電極６は、全て同一材料によって構成されていることが望ましい。導電層７およびソース電極５は、例えば一括形成された連続層からなり、一体化されている。また、ソース電極５およびドレイン電極６は、有機半導体層４にオーミック接触していることが好ましい。
【００２７】
絶縁構造体８は、例えばフォトレジストなどの絶縁性材料によって構成されている。
【００２８】
この有機ＴＦＴでは、ソース電極５から有機半導体層４を経由してドレイン電極６へ電流が流れ、その流路に沿って電荷が移動する。
【００２９】
なお、この有機ＴＦＴは、上記以外の他の構成要素を備えていてもよい。他の構成要素としては、例えば、有機ＴＦＴの全体を覆う保護層などが挙げられる。この保護層は、例えばポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成される。
【００３０】
［有機ＴＦＴの製造方法］
この有機ＴＦＴを製造するためには、いくつかの手順を用いることができる。図３〜図６は有機ＴＦＴの製造方法を説明するためのものであり、いずれも図１に対応する断面構成を示している。以下では、一連の構成要素の形成材料については既に説明したので、それらの説明を随時省略する。なお、以下で説明する有機ＴＦＴの製造方法はあくまで一例であり、各構成要素の形成材料および形成方法などは適宜変更可能である。
【００３１】
（第１製造方法）
最初に、図３に示したように、支持基板１を用意したのち、その上にゲート電極２を形成する。この場合には、例えば、金属材料層を形成したのち、その金属材料層の上にレジストパターンなどのマスク（図示せず）を形成する。続いて、マスクを用いて金属材料層をエッチングしたのち、アッシング法またはエッチング法などを用いてマスクを除去する。金属材料層の形成方法は、例えば、真空成膜法、塗布法またはめっき法などである。真空成膜法は、例えば、真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、スパッタリング法、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）、パルスレーザ堆積法（ＰＬＤ）またはアーク放電法などである。塗布法は、例えば、スピンコート法、スリットコート法、バーコート法またはスプレーコート法などである。鍍金法は、例えば、電解鍍金法または無電解鍍金法などである。レジストパターンを形成する場合には、例えば、フォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成したのち、フォトリソグラフィ法、レーザ描画法、電子線描画法またはＸ線描画法などを用いてフォトレジスト膜をパターニングする。ただし、レジスト転写法などを用いてレジストパターンを形成してもよい。金属材料層のエッチング方法は、例えば、ドライエッチング法、またはエッチャント溶液を用いたウェットエチング法であり、そのドライエッチング法は、例えば、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などである。マスクを除去するためのエッチング方法も、同様である。なお、ゲート電極１の形成方法は、例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法またはグラビアオフセット印刷法などの各種印刷法でもよい。また、レーザアブレーション法、マスク蒸着法またはレーザ転写法などを用いて、マスクとしてレジストパターンの代わりに金属パターンなどを形成してもよい。もちろん、ゲート電極２を形成するために、金属材料層の代わりに無機導電性材料層、有機導電性材料層または炭素材料層などを形成してもよい。
【００３２】
続いて、ゲート電極２を覆うようにゲート絶縁膜３を形成する。このゲート絶縁膜３の形成手順は、例えば、その形成材料により異なる。無機絶縁性材料を用いる場合の形成手順は、例えば、塗布法がゾル・ゲル法などでもよいことを除き、ゲート電極２を形成した場合と同様である。有機絶縁性材料を用いる場合の形成手順は、例えば、フォトリソグラフィ法などを用いて感光性材料をパターニングしてもよいことを除き、ゲート電極１を形成した場合と同様である。
【００３３】
続いて、ゲート絶縁膜３の上に有機半導体層４を形成する。有機半導体層４の形成方法は、例えばその形成材料により異なる。低分子材料を用いる場合の形成方法は、例えば、ゲート電極２を形成した場合と同様の真空成膜法などである。溶解性低分子材料を用いる場合の形成方法は、例えば、ゲート電極２を形成した場合と同様の真空成膜法、塗布法または印刷法などである。高分子材料を用いる場合の形成方法は、例えば、ゲート電極２を形成した場合と同様の塗布法または印刷法などである。一般的に、溶解性が高い材料を用いる場合には塗布法または印刷法などを用いると共に、溶解性が低い材料または非溶解性の材料を用いる場合には真空成膜法などを用いることが好ましい。
【００３４】
次に、図４に示したように、全体を覆うようにレジスト層８Ｚを形成する。その材料としては、例えばＡＺ５２１４（ＡＺマテリアルズ社製）などのフォトレジストを用いる。そののち、開口ＭＫを有するマスクＭを用いて例えば紫外線により選択的な露光を行う。この際、斜め方向（上面４Ｓに対して垂直な方向から例えば３０°程度傾斜した方向）から光（紫外線）を照射することにより露光を行う。
【００３５】
露光ののち現像を行うことにより、図５に示したように所定形状の絶縁構造体８が現れる。露光を斜め方向から行ったため、上面４Ｓに対して傾斜した端面８Ｔ１，８Ｔ２が形成される。なお、ここではフォトリソグラフィ法により絶縁構造体８を形成する場合を例示したが、例えばグラビアオフセット印刷やドライレジストラミネーションなどの転写印刷法により、絶縁構造体８を形成することも可能である。
【００３６】
次に、図６に示したように、例えば真空成膜法を用いて全面を覆うように金属膜Ｚを形成する。ここでは、金属膜Ｚを形成した段階で、その金属膜Ｚのうち、絶縁構造体８を覆う部分（導電層７となる部分）Ｚ１と、ドレイン電極６となる部分Ｚ２とは、上面８Ｓと上面４Ｓとの段差によって分断される。特に、絶縁構造体８がオーバーハング形状となっており、上面８Ｓと上面４Ｓとを繋ぐ端面８Ｔ２が有機半導体層４から離れるほどドレイン電極６に近づくように傾斜していることから、両者は確実に分離される。その一方で、導電層７となる部分Ｚ１と、ソース電極５となる部分Ｚ３とは、相互に繋がった状態となる。
【００３７】
続いて、その金属膜Ｚをパターニングすることにより、図１および図２に示したソース電極５、ドレイン電極６および導電層７が一括して形成される。パターニングは、例えばゲート電極２を形成した場合と同様の手順を用いる。具体的には、金属膜Ｚの上にレジストパターンなどを形成したのち、それをマスクとして金属膜Ｚをエッチングする。この場合、有機半導体層４に対してダメージを与えにくいウェットエッチング法などが好ましい。これにより、有機ＴＦＴが完成する。
【００３８】
このように、本実施態様の有機ＴＦＴによれば、有機半導体層４の上に絶縁構造体８を設けるようにした。これにより、ソース電極５とドレイン電極６とを確実に分離しつつ、面内方向における相互間隔（ソース電極５と上面４Ｓとの接触界面と、ドレイン電極６と上面４Ｓとの接触界面との距離）を近づけることができる。このため、電流リークを抑制しつつ、さらなる高集積化に対応可能となる。特に、絶縁構造体８が、ソース電極５およびドレイン電極６の厚さよりも大きな厚さを有するうえ、有機半導体層４から遠ざかるほどドレイン電極６に近づくように傾斜した端面８Ｔ２を含むオーバーハング形状を有するものとした。これにより、ソース電極５とドレイン電極６との分離を、より確実に行うことができるので好ましい。
【００３９】
なお、このようなオーバーハング形状とすることで、端面８Ｔ２が上面４Ｓに対して垂直である場合と比較して、導電層７と有機半導体層４との間に形成されるキャパシタの静電容量を小さくすることができる。図７（Ａ），７（Ｂ）を参照して具体的に説明する。端面８Ｔ２が傾斜面である場合（図７（Ａ））、導電層７と有機半導体層４との間の空間のうち端面８Ｔ２が投影される領域Ａに相当する空間は、絶縁構造体８および空気の双方によって半分ずつ占められる。一方、端面８Ｔ２が垂直面である場合（図７（Ｂ））、領域Ａに相当する空間は、絶縁構造体８のみによって全て占められる。絶縁体は、空気よりも誘電率が高いので、その分、端面８Ｔ２が傾斜面である場合（図７（Ａ））には静電容量を低減することができる。例えば、空気の比誘電率をε１、絶縁構造体８の比誘電率をε２、領域Ａに相当する空間のうちの、空気が占める部分の静電容量をＣ１、絶縁構造体８が占める部分の静電容量をＣ２とする。その場合、下記の式（１）に示したように、静電容量比Ｃ２／Ｃ１は比誘電率の比ε１／ε２の対数で表される。また、両者の関係を図８に示す。
Ｃ２／Ｃ１＝ｌｎ（Ｘ）／（Ｘ−１）  ……（１）
式（１）および図８に示したように、例えば比誘電率ε１＝４．０、比誘電率ε２＝１．０の場合、静電容量比Ｃ２／Ｃ１は０．４６となる。このような静電容量の低減の結果、バックチャネルを流れる電流（リーク電流）を減少させることができ、動作安定性を高めることができる。
【００４０】
また、絶縁構造体８を覆う導電層７を、ソース電極５と接続するようにしたので、導電層７がフローティング状態とはならず、ソース電極５の電位と同等の電位で安定化させることができる。よって、バックチャネルの特性変動を防止し、有機ＴＦＴとしての安定した動作を確保することができる。なお、導電層７をドレイン電極６と接続してしまうと新たなチャネルが誘起されやすくなり、好ましくない。
【００４１】
以上のような理由から、本実施の形態によれば、微小な寸法のソース電極５およびドレイン電極６について高精度の形成が可能となるので、全体構成のコンパクト化を図りつつ、その安定動作が可能となる。よって、この有機ＴＦＴを各種の電子機器に用いた場合には、動作安定性に優れた複数の有意ＴＦＴの高集積化により、その表示機器のコンパクト化および高性能化が期待される。
【００４２】
＜２．有機ＴＦＴの適用例（電子機器）＞
次に、上記した有機ＴＦＴの適用例について説明する。この有機ＴＦＴは、例えば、以下で順に説明するように、いくつかの電子機器に適用可能である。
【００４３】
［２−１．液晶表示装置］
有機ＴＦＴは、例えば、液晶表示装置に適用される。図９および図１０は、それぞれ液晶表示装置の主要部の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図９）および回路構成（図１０）はあくまで一例であり、それらの構成は適宜変更可能である。
【００４４】
ここで説明する液晶表示装置は、例えば、有機ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶ディスプレイであり、その有機ＴＦＴは、スイッチング（画素選択）用の素子として用いられる。この液晶表示装置は、図９に示したように、駆動基板２０と対向基板３０との間に液晶層４１が封入されたものである。
【００４５】
駆動基板２０は、例えば、支持基板２１の一面に有機ＴＦＴ２２、平坦化絶縁層２３および画素電極２４がこの順に形成されていると共に、複数の有機ＴＦＴ２２および画素電極２４がマトリクス状に配置されたものである。ただし、１画素内に含まれる有機ＴＦＴ２２の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。図４および図５では、例えば、１画素内に１つの有機ＴＦＴ２２が含まれる場合を示している。
【００４６】
支持基板２１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、有機ＴＦＴ２２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。プラスチック材料の種類は、例えば、有機ＴＦＴについて説明した場合と同様であり、そのことは、以下で随時説明する場合においても同様である。平坦化絶縁層２３は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されており、画素電極２４は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料により形成されている。なお、画素電極２４は、平坦化絶縁層２３に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ２２に接続されている。
【００４７】
対向基板３０は、例えば、支持基板３１の一面に対向電極３２が全面形成されたものである。支持基板３１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極３２は、例えば、ＩＴＯなどの導電性材料により形成されている。
【００４８】
駆動基板２０および対向基板３０は、液晶層４１を挟んで画素電極２４と対向電極３２とが対向するように配置されていると共に、シール材４０により貼り合わされている。液晶層４１に含まれる液晶分子の種類は、任意に選択可能である。
【００４９】
この他、液晶表示装置は、例えば、位相差板、偏光板、配向膜およびバックライトユニットなどの他の構成要素（いずれも図示せず）を備えていてもよい。
【００５０】
液晶表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１０に示したように、有機ＴＦＴ２２および液晶表示素子４４（画素電極２４、対向電極３２および液晶層４１を含む素子部）と共に、キャパシタ４５を含んでいる。この回路では、行方向に複数の信号線４２が配列されていると共に列方向に複数の走査線４３が配列されており、それらが交差する位置に有機ＴＦＴ２２、液晶表示素子４４およびキャパシタ４５が配置されている。有機ＴＦＴ２２におけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図１０に示した態様に限らず、任意に設定可能である。信号線４２および走査線４３は、それぞれ図示しない信号線駆動回路（データドライバ）および走査線駆動回路（走査ドライバ）に接続されている。
【００５１】
この液晶表示装置では、有機ＴＦＴ２２により液晶表示素子４４が選択され、その画素電極２４と対向電極３２との間に電界が印加されると、その電界強度に応じて液晶層４１における液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶分子の配向状態に応じて光の透過量（透過率）が制御されるため、階調画像が表示される。
【００５２】
この液晶表示装置によれば、有機ＴＦＴ２２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、その移動度およびオンオフ比が向上する。よって、表示性能を向上させることができる。なお、液晶表示装置は、透過型に限らずに反射型でもよい。
【００５３】
［２−２．有機ＥＬ表示装置］
有機ＴＦＴは、例えば、有機ＥＬ表示装置に適用される。図１１および図１２は、それぞれ有機ＥＬ表示装置の主要部の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図１１）および回路構成（図１２）はあくまで一例であり、それらの構成は適宜変更可能である。
【００５４】
ここで説明する有機ＥＬ表示装置は、例えば、有機ＴＦＴをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬディスプレイである。この有機ＥＬ表示装置は、駆動基板５０と対向基板６０とが接着層７０を介して貼り合わされたものであり、例えば、対向基板６０を経由して光を放出するトップエミッション型である。
【００５５】
駆動基板５０は、例えば、支持基板５１の一面に有機ＴＦＴ５２、保護層５３、平坦化絶縁層５４、画素分離絶縁層５５、画素電極５６、有機層５７、対向電極５８および保護層５９がこの順に形成されたものである。複数の有機ＴＦＴ５２、画素電極５６および有機層５７は、マトリクス状に配置されている。ただし、１画素内に含まれる有機ＴＦＴ５２の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。図６および図７では、例えば、１画素内に２つの有機ＴＦＴ５２（選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂ）が含まれる場合を示している。
【００５６】
支持基板５１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されている。トップエミッション型では対向基板６０から光が取り出されるため、支持基板５１は、透過性材料または非透過性材料のいずれにより形成されていてもよい。有機ＴＦＴ５２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しており、保護層５３は、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）またはポリパラキシリレンなどの高分子材料により形成されている。平坦化絶縁層５４および画素分離絶縁層５５は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されている。この画素分離絶縁層５５は、例えば、形成工程を簡略化すると共に所望の形状に成形可能にするために、光パターニングまたはリフローなどにより成形可能な感光性樹脂材料により形成されていることが好ましい。なお、保護層５３により十分な平坦性が得られていれば、平坦化絶縁層５４は省略されてもよい。
【００５７】
画素電極５６は、例えば、アルミニウム、銀、チタンまたはクロムなどの反射性材料により形成されており、対向電極５８は、例えば、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透過性導電性材料により形成されている。ただし、カルシウム（Ｃａ）などの透過性の金属材料またはその合金や、ＰＥＤＯＴなどの透過性の有機導電性材料により形成されていてもよい。有機層５７は、赤色、緑色または青色などの光を発生させる発光層を含んでおり、必要に応じて正孔輸送層および電子輸送層などを含む積層構造を有していてもよい。発光層の形成材料は、発生させる光の色に応じて任意に選択可能である。画素電極５６および有機層５７は、画素分離絶縁層５５により離間されながらマトリクス状に配置されているのに対して、対向電極５８は、有機層５７を介して画素電極５６に対向しながら連続的に延在している。保護層５９は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯx）、酸化アルミニウム（ＡｌＯx）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、ポリパラキシリレンまたはウレタンなどの光透過性誘電材料により形成されている。なお、画素電極５６は、保護層５３および平坦化絶縁層５４に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ５２に接続されている。
【００５８】
対向基板６０は、例えば、支持基板６１の一面にカラーフィルタ６２が設けられたものである。支持基板６１は、例えば、ガラスまたはブラスチック材料などの透過性材料により形成されており、カラーフィルタ６２は、有機層５７において発生する光の色に対応する複数の色領域を有している。ただし、カラーフィルタ６２は省略されてもよい。
【００５９】
接着層７０は、例えば、熱硬化型樹脂などの接着剤である。
【００６０】
有機ＥＬ表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１２に示したように、有機ＴＦＴ５２（選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂ）および有機ＥＬ表示素子７３（画素電極５６、有機層５７および対向電極５８を含む素子部）と共に、キャパシタ７４を含んでいる。この回路では、複数の信号線７１および走査線７２が交差する位置に、有機ＴＦＴ５２、有機ＥＬ表示素子７３およびキャパシタ７４が配置されている。選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂにおけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図１２に示した態様に限らず、任意に設定可能である。
【００６１】
この有機ＥＬ表示装置では、例えば、選択用ＴＦＴ５２Ａにより有機ＥＬ表示素子７３が選択されると、その有機ＥＬ表示素子７３が駆動用ＴＦＴ５２Ｂにより駆動される。これにより、画素電極５６と対向電極５８との間に電界が印加されると、有機層５７において光が発生する。この場合には、例えば、隣り合う３つの有機ＥＬ表示素子７３において、それぞれ赤色、緑色または青色の光が発生する。これらの光の合成光が対向基板６０を経由して外部へ放出されるため、階調画像が表示される。
【００６２】
この有機ＥＬ表示装置によれば、有機ＴＦＴ５２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に表示性能を向上させることができる。
【００６３】
なお、有機ＥＬ表示装置は、トップエミッション型に限らず、駆動基板５０を経由して光を放出するボトムエミッション型でもよいし、駆動基板５０および対向基板６０の双方を経由して光を放出するデュアルエミッション型でもよい。この場合には、画素電極５６および対向電極５８のうち、光が放出される側の電極が透過性材料により形成され、光が放出されない側の電極が反射性材料により形成されることになる。
【００６４】
［２−３．電子ペーパー表示装置］
有機ＴＦＴは、例えば、電子ペーパー表示装置に適用される。図１３は、電子ペーパー表示装置の断面構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図１３）および図１０を参照して説明する回路構成はあくまで一例であり、それらの構成は適宜変更可能である。
【００６５】
ここで説明する電子ペーパー表示装置は、例えば、有機ＴＦＴをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の電子ペーパーディスプレイである。この電子ペーパー表示装置は、例えば、駆動基板８０と複数の電気泳動素子９３を含む対向基板９０とが接着層１００を介して貼り合わされたものである。
【００６６】
駆動基板８０は、例えば、支持基板８１の一面に有機ＴＦＴ８２、保護層８３、平坦化絶縁層８４および画素電極８５がこの順に形成されていると共に、複数の有機ＴＦＴ８２および画素電極８５がマトリクス状に配置されたものである。支持基板８１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されており、有機ＴＦＴ８２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。保護層８３および平坦化絶縁層８４は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料により形成されており、画素電極８５は、例えば、銀（Ａｇ）などの金属材料により形成されている。なお、画素電極８５は、保護層８３および平坦化絶縁層８４に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ８２に接続されている。また、保護層８３により十分な平坦性が得られていれば、平坦化絶縁層８４は省略されてもよい。
【００６７】
対向基板９０は、例えば、支持基板９１の一面に対向電極９２、および複数の電気泳動素子９３を含む層がこの順に形成されていると共に、その対向電極９２が全面形成されたものである。支持基板９１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極９２は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料により形成されている。電気泳動素子９３は、例えば黒色に着色されており、画素電極８５に印加された電圧に応じて上下に移動することによりその画素の階調を表示することができるものである。
【００６８】
この他、電子ペーパー表示装置は、例えば、カラーフィルタなどの他の構成要素（図示せず）を備えていてもよい。
【００６９】
電子ペーパー表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１０に示した液晶表示装置の回路と同様の構成を有している。電子ペーパー表示装置の回路は、有機ＴＦＴ２２および液晶表示素子４４の代わりに、それぞれ有機ＴＦＴ８２および電子ペーパー表示素子（画素電極８５、対向電極９２および電気泳動素子９３を含む素子部）を含んでいる。
【００７０】
この電子ペーパー表示装置では、有機ＴＦＴ８２により電子ペーパー表示素子が選択され、その画素電極８５と対向電極９２との間に電界が印加されると、その電界に応じて電気泳動素子９３中の黒粒子または白粒子が対向電極９２に引き寄せられる。これにより、黒粒子および白粒子によりコントラストが表現されるため、階調画像が表示される。
【００７１】
この電子ペーパー表示装置によれば、有機ＴＦＴ８２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に表示性能を向上させることができる。
【００７２】
以上、実施形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は実施形態で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本開示の薄膜トランジスタが適用される電子機器は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置または電子ペーパー表示装置に限らず、他の表示装置でもよい。このような他の表示装置としては、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）表示部などが挙げられる。この場合においても、表示性能を向上させることができる。
【００７３】
さらに、本開示の薄膜トランジスタは、表示装置以外の他の電子機器に適用されてもよい。このような電子機器としては、例えば、センサマトリックスまたはメモリセルなどが挙げられる。この場合においても、よって、薄膜トランジスタの移動度およびオンオフ比が向上するため、性能向上を図ることができる。
【００７４】
また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
ゲート電極と、
絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向して配置された有機半導体層と、
前記有機半導体層の上に設けられた絶縁性構造体と、
互いに離間して配置され、かつ、前記有機半導体層の上面の一部とそれぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、
前記絶縁性構造体を覆い、前記ソース電極と接続されると共に前記ドレイン電極と分離された導電性材料層と
を有する
薄膜トランジスタ。
（２）
前記絶縁性構造体は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のいずれよりも大きな厚さを有する
上記（１）記載の薄膜トランジスタ。
（３）
前記導電性材料層は、前記絶縁性構造体の端面をも覆うように形成され、前記ソース電極と連結されている
上記（１）または（２）に記載の薄膜トランジスタ。
（４）
前記導電性材料層、ソース電極およびドレイン電極は、全て同一材料によって構成されており、
前記導電性材料層およびソース電極は、一括形成された連続層からなる
上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ。
（５）
前記絶縁性構造体は、前記ソース電極と対向する第１端面が前記有機半導体層から離れるほど前記ソース電極から遠ざかるように傾斜したものである
上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ。
（６）
前記絶縁性構造体は、前記ドレイン電極と対向する第２端面が前記有機半導体層から離れるほど前記ドレイン電極に近づくように傾斜したものである
上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ。
（７）
ゲート電極と、
絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向して配置された有機半導体層と、
前記有機半導体層の上に設けられた絶縁性構造体と、
互いに離間して配置され、かつ、前記有機半導体層の上面の一部とそれぞれ接するソース電極およびドレイン電極と、
前記絶縁性構造体を覆い、前記ソース電極と接続されると共に前記ドレイン電極と分離された導電性材料層と
を有する薄膜トランジスタを備えた電子機器。
（８）
基板上にゲート電極を形成する工程と、
絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向するように有機半導体層を形成する工程と、
前記有機半導体層の一部を覆うと共に一の端部がオーバーハング形状を有するように絶縁性構造体を形成する工程と、
前記絶縁性構造体およびその近傍領域を覆うように導電膜を形成することにより、前記絶縁性構造体を覆う導電性材料層と、前記有機半導体層の上面の一部と接すると共に前記導電性材料層と一体化されたソース電極と、前記有機半導体層の上面の一部と接すると共に前記導電性材料層およびソース電極と分離されたドレイン電極とを一括形成する工程と
を含む薄膜トランジスタの製造方法。
【符号の説明】
【００７５】
２…ゲート電極、３…ゲート絶縁膜、４…有機半導体層、５…ソース電極、６…ドレイン電極、７…導電層、８…絶縁構造体。
【図１】
2013033886.tif 000003
【図２】
2013033886.tif 000004
【図３】
2013033886.tif 000005
【図４】
2013033886.tif 000006
【図５】
2013033886.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013033886.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013033886.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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