(57)【要約】【課題】抑制された製造コストでの、ソース・ドレイン等電極の間あるいは配線の間の微細加工を実現する。【解決手段】透光性の基板と、基板の上に形成された遮光性ソース／ドレイン電極と、遮光性ソース／ドレイン電極が属する平面に形成され、遮光性ソース／ドレイン電極との間に間隙を挟んで配置された透光性ソース／ドレイン電極と、遮光性ソース／ドレイン電極と透光性ソース／ドレイン電極との間の間隙に形成されたチャネル層と、間隙に形成されたチャネル層に電界を印加するゲート電極と、を備える薄膜能動素子を提供する。【選択図】図１
2009094413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の基板の上に、遮光性の導電層を形成する段階と、
前記遮光性の導電層に隣接する領域に、少なくとも前記遮光性の導電層における一部の辺の上に重ねて、透光性の導電層を形成する段階と、
前記透光性の導電層を覆うフォトレジスト膜を形成する段階と、
前記基板の方向から前記遮光性の導電層を遮光マスクにして前記フォトレジスト膜を露光する段階と、
露光された前記フォトレジスト膜の領域を残存させるように、前記フォトレジスト膜を現像してマスクパターンを形成する段階と、
前記マスクパターンをマスクにして、前記マスクの下にエッチング種が回り込むまで前記透光性の導電層をオーバーエッチングして、前記遮光性の導電層と前記透光性の導電層とが離間するまでエッチングする段階と、
離間した前記透光性の導電層と前記遮光性の導電層との間隙に、能動素子のキャリア領域として機能するチャネル層を形成する段階と、
を備えた薄膜能動素子の製造方法。
【請求項２】
前記遮光性の導電層を形成する前に、前記基板の上に透光性のゲート電極および透光性のゲート絶縁膜を形成する段階、
をさらに備える請求項１に記載の薄膜能動素子の製造方法。
【請求項３】
前記チャネル層を形成した後に、ゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する段階、
をさらに備える請求項１に記載の薄膜能動素子の製造方法。
【請求項４】
前記遮光性の導電層と前記透光性の導電層とが離間するまでエッチングする段階は、ウェットエッチング法を用いて、前記透光性の導電層をオーバーエッチングする、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の薄膜能動素子の製造方法。
【請求項５】
前記遮光性の導電層と前記透光性の導電層とが離間するまでエッチングする段階は、エッチング種として、ハロゲン系のラジカルもしくはイオン、または、酸素系のラジカルもしくはイオン、を生成するプラズマエッチング法を用いて、前記透光性の導電層をオーバーエッチングする、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の薄膜能動素子の製造方法。
【請求項６】
透光性の基板と、
前記基板の上に形成された遮光性ソース／ドレイン電極と、
前記基板の上であって前記遮光性ソース／ドレイン電極が属する平面に形成され、前記遮光性ソース／ドレイン電極との間に間隙を挟んで配置された透光性ソース／ドレイン電極と、
前記遮光性ソース／ドレイン電極と前記透光性ソース／ドレイン電極との間の前記間隙に形成されたチャネル層と、
前記間隙に形成された前記チャネル層に電界を印加するゲート電極と、
を備える薄膜能動素子。
【請求項７】
前記間隙を挟んで前記遮光性ソース／ドレイン電極に対向する前記透光性ソース／ドレイン電極の前記透光性の基板の表面に垂直であって前記間隙を横切る面で切断した場合の断面形状は、前記透光性ソース／ドレイン電極の前記透光性の基板との界面と反対側の面の方が他の面の方より前記間隙の方向に張り出す逆テーパ形状である、
請求項６に記載の薄膜能動素子。
【請求項８】
前記間隙を挟んで前記遮光性ソース／ドレイン電極に対向する前記透光性ソース／ドレイン電極の前記透光性の基板の表面に垂直であって前記間隙を横切る面で切断した場合の断面形状は、前記透光性ソース／ドレイン電極の前記透光性の基板との界面側の面の方が他の面の方より前記間隙の方向に張り出す順テーパ形状である、
請求項６に記載の薄膜能動素子。
【請求項９】
前記透光性ソース／ドレイン電極は、
透光性の基板の上に、遮光性の導電層を形成し、
前記遮光性の導電層に隣接する領域に、少なくとも前記遮光性の導電層における一部の辺の上に重ねて、透光性の導電層を形成し、
少なくとも前記透光性の導電層を覆うフォトレジスト膜を形成し、
前記基板の方向から前記遮光性の導電層を遮光マスクにして前記フォトレジスト膜を露光し、
露光された前記フォトレジスト膜の領域を残存させるように、前記フォトレジスト膜を現像してマスクパターンを形成し、
前記マスクパターンをマスクにして、前記マスクの下にエッチング種が回り込むまで前記透光性の導電層をオーバーエッチングして、前記遮光性の導電層と前記透光性の導電層とが離間するまでエッチングする、
ことにより形成された、
請求項６に記載の薄膜能動素子。
【請求項１０】
前記透光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間、または、前記遮光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間、の何れか一方にキャリア注入層をさらに備える、
請求項６から請求項９の何れか一項に記載の薄膜能動素子。
【請求項１１】
前記透光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間に形成された透光性電極側キャリア注入層と、
前記遮光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間に形成された遮光性電極側キャリア注入層と、
をさらに備え、
前記透光性電極側キャリア注入層と前記遮光性電極側キャリア注入層とは、異なるキャリア注入効率を有する、
請求項６から請求項９の何れか一項に記載の薄膜能動素子。
【請求項１２】
前記透光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間、または、前記遮光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間、の何れか一方または両方にキャリア注入層をさらに備え、
前記キャリア注入層により、前記透光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間および前記遮光性ソース／ドレイン電極と前記チャネル層との間のキャリア注入効率を均等にする、
請求項６から請求項９の何れか一項に記載の薄膜能動素子。
【請求項１３】
前記チャネル層は、有機物であり、
前記キャリア注入層は、有機物である、
請求項１０から請求項１２の何れか一項に記載の薄膜能動素子。
【請求項１４】
前記透光性ソース／ドレイン電極は、金属酸化物を含み、
前記遮光性ソース／ドレイン電極は、金属を含む、
請求項６から請求項１３の何れか一項に記載の薄膜能動素子。
【請求項１５】
透光性の基板と、
前記基板の上に形成された薄膜能動素子と、
前記薄膜能動素子の上または前記基板と前記薄膜能動素子との間に形成され、前記薄膜能動素子により駆動または選択される有機発光素子と、
を備え、
前記薄膜能動素子は、
前記基板の上に形成された遮光性ソース／ドレイン電極と、
前記基板の上であって前記遮光性ソース／ドレイン電極が属する平面に形成され、前記遮光性ソース／ドレイン電極との間に間隙を挟んで配置された透光性ソース／ドレイン電極と、
前記遮光性ソース／ドレイン電極と前記透光性ソース／ドレイン電極との間の前記間隙に形成されたチャネル層と、
前記間隙に形成された前記チャネル層に電界を印加するゲート電極と、
を備える有機発光装置。
【請求項１６】
前記有機発光素子が有する透明電極と、前記透光性ソース／ドレイン電極とは、同一の成膜プロセスで堆積した導電層を加工した、
請求項１５に記載の有機発光装置。
【請求項１７】
透光性の基板と、
前記基板の上に形成された薄膜能動素子と、
前記薄膜能動素子の上または前記基板と前記薄膜能動素子との間に形成され、前記薄膜能動素子により駆動または選択される表示素子と、
を備え、
前記薄膜能動素子は、
前記基板の上に形成された遮光性ソース／ドレイン電極と、
前記基板の上であって前記遮光性ソース／ドレイン電極が属する平面に形成され、前記遮光性ソース／ドレイン電極との間に間隙を挟んで配置された透光性ソース／ドレイン電極と、
前記遮光性ソース／ドレイン電極と前記透光性ソース／ドレイン電極との間の前記間隙に形成されたチャネル層と、
前記間隙に形成された前記チャネル層に電界を印加するゲート電極と、
を備える表示装置。
【請求項１８】
透光性の基板と、
前記基板の上に形成された遮光性配線と、
前記基板の上であって前記遮光性配線が属する平面に形成され、前記遮光性配線との間に間隙を挟んで配置された透光性配線と、
を備え、
前記透光性配線は、
透光性の基板の上に、遮光性の導電層を形成し、
前記遮光性の導電層に隣接する領域に、少なくとも前記遮光性の導電層における一部の辺の上に重ねて、透光性の導電層を形成し、
前記透光性の導電層を覆うフォトレジスト膜を形成し、
前記基板の方向から前記遮光性の導電層を遮光マスクにして前記フォトレジスト膜を露光し、
露光された前記フォトレジスト膜の領域を残存させるように、前記フォトレジスト膜を現像してマスクパターンを形成し、
前記マスクパターンをマスクにして、前記マスクの下にエッチング種が回り込むまで前記透光性の導電層をオーバーエッチングして、前記遮光性の導電層と前記透光性の導電層とが離間するまでエッチングする、
ことにより形成された電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜能動素子、有機発光装置、表示装置、電子デバイスおよび薄膜能動素子の製造方法に関する。本発明は、特に、簡便な方法で微細加工性に優れた薄膜能動素子、有機発光装置、表示装置、電子デバイスおよび薄膜能動素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、配線をマスクとした裏面露光による自己整合で画素電極を形成する場合に、裏面露光の回り込み光による画素隣接短絡の発生を抑制する技術が記載されている。たとえば特許文献２には、チャネル保護膜を形成する場合に、チャネル保護膜形成用膜を成膜して、ゲート電極をマスクとした裏面露光によりチャネル保護膜形成用膜上に有機絶縁膜を形成する技術が開示されている。たとえば特許文献３には、下部電極をフォトマスクに利用して、絶縁膜上に下部電極と概ね同一パターン形状の撥液領域と概ね反転パターン形状の親液領域とを形成して、親液領域内に導電性インクを塗布焼成する技術が開示されている。当該導電性インクの塗布領域には、下部電極に対して概ね反転パターン形状の上部電極が自己整合で形成される。
【特許文献１】特開２００３−８４３０５号公報
【特許文献２】特開平９−１８６３３５号公報
【特許文献３】再公表ＷＯ２００５／０２４９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
薄膜トランジスタの駆動電流は、チャネル長に逆比例して大きくなる。このためチャネル長を短縮する要請は強い。たとえば高価なステッパ露光装置を用いて、薄膜トランジスタのソースおよびドレイン間を微細に加工すれば、薄膜トランジスタのチャネル長を短くすることはできる。しかし、高価なステッパ露光装置を用いるから、製造コストの増加要因になる。
【０００４】
一方、安価なコンタクト露光装置あるいはプロキシミティ露光装置を用いれば、製造コストを抑制することはできる。しかし当該安価な露光装置による加工精度は、せいぜい５〜１０μｍ程度であるから、チャネル長を短縮する要請に応えることはできない。抑制された製造コストでの、ソース・ドレイン等電極の間あるいは配線の間の微細加工を実現する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、透光性の基板の上に、遮光性の導電層を形成する段階と、遮光性の導電層に隣接する領域に、少なくとも遮光性の導電層における一部の辺の上に重ねて、透光性の導電層を形成する段階と、透光性の導電層を覆うフォトレジスト膜を形成する段階と、基板の方向から遮光性の導電層を遮光マスクにしてフォトレジスト膜を露光する段階と、露光されたフォトレジスト膜の領域を残存させるように、フォトレジスト膜を現像してマスクパターンを形成する段階と、マスクパターンをマスクにして、マスクの下にエッチング種が回り込むまで透光性の導電層をオーバーエッチングして、遮光性の導電層と透光性の導電層とが離間するまでエッチングする段階と、離間した透光性の導電層と遮光性の導電層との間隙に、能動素子のキャリア領域として機能するチャネル層を形成する段階と、を備えた薄膜能動素子の製造方法を提供する。
【０００６】
また、本発明の第２の形態においては、透光性の基板と、基板の上に形成された遮光性ソース／ドレイン電極と、前記基板の上であって遮光性ソース／ドレイン電極が属する平面に形成され、遮光性ソース／ドレイン電極との間に間隙を挟んで配置された透光性ソース／ドレイン電極と、遮光性ソース／ドレイン電極と透光性ソース／ドレイン電極との間の間隙に形成されたチャネル層と、間隙に形成されたチャネル層に電界を印加するゲート電極と、を備える薄膜能動素子を提供する。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の断面例を示す。薄膜トランジスタ１０１は、基板１０２と、ゲート電極１０４と、ゲート絶縁膜１０６と、ソース電極１０８と、ドレイン電極１１０と、チャネル層１１２とを備える。ソース電極１０８とドレイン電極１１０とは、ソースあるいはドレインの機能が逆になってもよい。すなわち、ソース電極１０８はソースとして機能することはもとより、ドレインとして機能してもよい。ドレイン電極１１０はドレインとして機能することはもとより、ソースとして機能してもよい。
【００１０】
前記した通り、ソース電極１０８とドレイン電極１１０とは逆になってもよいが、本実施形態ではソース・ドレイン電極の何れか一方は透光性であり他方は遮光性になる。たとえばソース電極１０８が遮光性である場合には、ドレイン電極１１０は透光性になり、ソース電極１０８が透光性である場合には、ドレイン電極１１０は遮光性になる。
【００１１】
薄膜トランジスタ１０１は、薄膜能動素子の一例であってよい。薄膜能動素子には、たとえば薄膜トランジスタ１０１のほか、薄膜ダイオード、薄膜太陽電池、薄膜センサ等が含まれる。基板１０２は、透光性であってよい。基板１０２として、たとえば透明なガラス等透明絶縁体が例示できる。
【００１２】
ゲート電極１０４は、透光性であってよい。ゲート電極１０４は、チャネル層１１２に電界を印加する。ゲート電極１０４は、基板１０２の上に形成される。ゲート電極１０４は、たとえば透光性のインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、インジウム・タングステン・オキサイド（ＩＷＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）等、透光性導電体が例示できる。透光性導電体として他に、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛（ＦＺＯ）、アンチモンドープ二酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ二酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等が例示できる。
【００１３】
ゲート電極１０４は、前記例示した透光性導電体の単層膜であってよく、積層膜であってもよい。ゲート電極１０４の形成方法として、たとえば、基板１０２の全面に透光性導電層を堆積後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いて加工する方法が例示できる。
【００１４】
ゲート絶縁膜１０６は、透光性であってよい。ゲート絶縁膜１０６は、基板１０２上のゲート電極１０４を覆って、基板１０２およびゲート電極１０４の上に形成される。ゲート絶縁膜１０６は、たとえば透光性のシリコン酸化膜等、透光性の絶縁体が例示できる。ゲート絶縁膜１０６の形成方法として、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、スパッタリング法等の薄膜堆積法、スピンコート法、インクジェットプリント法、印刷法等の溶液塗布法が例示できる。
【００１５】
ソース電極１０８は、遮光性であってよく、遮光性ソース・ドレイン電極の一例であってよい。ソース電極１０８は、ゲート絶縁膜１０６の上に形成される。なお、ゲート絶縁膜１０６は基板１０２の上に形成されるから、ソース電極１０８は基板の上に形成されることになる。
【００１６】
ソース電極１０８は、金属を含んでよい。金属として、たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、ＣｒまたはＭｎが例示できる。ソース電極１０８は、これら金属の単層膜でよく、あるいは積層膜であってよい。また、ソース電極１０８は、前記例示した金属の単元素金属膜であってよく、これら金属を主成分とする合金であってもよい。
【００１７】
ドレイン電極１１０は、透光性であってよく、透光性ソース・ドレイン電極の一例であってよい。ドレイン電極１１０は、ゲート絶縁膜１０６の上に形成される。なお、ゲート絶縁膜１０６は基板１０２の上に形成されるから、ドレイン電極１１０は基板の上に形成されることになる。また、ドレイン電極１１０は、基板１０２の上であってソース電極１０８が属する平面に形成され、ソース電極１０８との間に間隙を挟んで配置される。
【００１８】
ドレイン電極１１０は、金属酸化物を含んでよい。金属酸化物として、インジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、インジウム・タングステン・オキサイド（ＩＷＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）等が例示できる。金属酸化物として他に、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛（ＦＺＯ）、アンチモンドープ二酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ二酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等が例示できる。ドレイン電極１１０は、前記例示した金属酸化物の単層膜であってよく、積層膜であってもよい。
【００１９】
チャネル層１１２には、ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間に、トランジスタのチャネル領域を生成する。チャネル層１１２は、ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間の間隙に少なくとも形成される。チャネル層１１２は、図示するように、ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間の間隙をはみ出して形成されてもよい。
【００２０】
なお、本実施形態において、「透光性」あるいは「遮光性」の表現は以下のような技術的意味に用いる。すなわち、「透光性」の概念には、透光性の部材に入射する光の全てが透過する場合に加えて、部材を透過した光が感光性材料を感光するに十分な光を透過する場合を含む。つまり、透光性部材に入射する光のうち一部の光を透過して一部を反射または吸収する場合であっても、透過した光が感光材料を感光するに十分な光量である場合には「透過性」に含まれる。また、「遮光性」の概念には、遮光性の部材に入射する光の全てを遮光する場合に加えて、遮光性部材をわずかに透過した光が実質的に感光性材料を感光しない場合を含む。つまり、遮光性部材に入射する光のうち一部の光が部材を透過した場合であっても、透過した光が感光材料を実質的に感光しない場合には「遮光性」に含まれる。
【００２１】
図２〜図９は、本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。図２に示すように、透光性の基板１０２を用意して、基板１０２の上に透光性のゲート電極１０４を形成する。ゲート電極１０４は、たとえば、基板１０２の全面に透光性導電層を堆積後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いた加工により形成できる。さらにゲート電極１０４を覆うゲート絶縁膜１０６を基板１０２の上に形成する。ゲート絶縁膜１０６は、たとえば、ＣＶＤ法、スパッタリング法等の薄膜堆積法、スピンコート法、インクジェットプリント法、印刷法等の溶液塗布法を用いて形成できる。
【００２２】
図３に示すように、ゲート電極１０４およびゲート絶縁膜１０６を形成した基板１０２の上にソース電極１０８を形成する。ソース電極１０８は、基板１０２の全面に遮光性の導電層を形成して、当該遮光性の導電膜をエッチングすることにより形成できる。遮光性の導電膜として、たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｇｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｅ、Ｓｉ、Ｔｅ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、ＣｒまたはＭｎの単元素膜あるいはこれら金属を主成分とする合金膜が例示できる。
【００２３】
遮光性の導電膜は、単層膜あるいは積層膜であってよい。遮光性の導電膜の堆積方法として、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法が例示できる。遮光性の導電膜の膜厚として、１０ｎｍ〜２０００ｎｍが例示できる。遮光性の導電膜の膜厚下限は、遮光性が担保できる膜厚の条件で規定され、膜厚上限は、成膜時間、エッチング時間の上限、あるいは剥離しない膜厚等の条件で規定される。
【００２４】
図４に示すように、遮光性の導電層であるソース電極１０８に隣接する領域に、少なくともソース電極１０８における一部の辺に重ねて、透光性導電層１２０を形成する。透光性導電層１２０は、たとえばインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、インジウム・タングステン・オキサイド（ＩＷＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）等が例示できる。他に、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛（ＦＺＯ）、アンチモンドープ二酸化スズ（ＡＴＯ）、フッ素ドープ二酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等が例示できる。
【００２５】
透光性導電層１２０の形成方法として、たとえばスパッタリング法、ＣＶＤ法が例示できる。透光性導電層１２０の膜厚として、５０ｎｍ〜２０００ｎｍが例示できる。透光性導電層１２０の膜厚下限は、シート抵抗値が確保できる膜厚の条件で規定され、膜厚上限は、光の透過率が確保できる膜厚、成膜時間、エッチング時間の上限、あるいは剥離しない膜厚等の条件で規定される。
【００２６】
図５に示すように、少なくとも透光性導電層１２０を覆うフォトレジスト膜１２２を形成する。フォトレジスト膜１２２として、ネガ型の感応性樹脂が好ましい。フォトレジスト膜１２２をスピン塗布等により形成する場合、塗布した後にプリベークを実行する。
【００２７】
図６に示すように、基板１０２の方向から遮光性導電層であるソース電極１０８を遮光マスクにして、フォトレジスト膜１２２を露光する。当該露光の結果、ソース電極１０８が形成されていない領域のフォトレジスト膜１２２に露光領域が形成される。露光領域はマスクパターン１２４になる。
【００２８】
図７に示すように、露光されたフォトレジスト膜１２２の領域である露光領域を残存させるように、フォトレジスト膜１２２を現像する。現像とその後のポストベークの結果、マスクパターン１２４を形成する。なお、マスクパターン１２４の形成には、基板１０２の方向からのソース電極１０８を遮光マスクにした露光、すなわち裏面露光を用いているから、マスクパターン１２４は、ソース電極１０８に対して自己整合で形成される。
【００２９】
図８に示すように、マスクパターン１２４をマスクにして、マスクパターン１２４の下にエッチング種が回り込むまで透光性導電層１２０をオーバーエッチングする。当該オーバーエッチングでは、遮光性導電層であるソース電極１０８と透光性導電層１２０とが離間するまでエッチングする。なお、ソース電極１０８と透光性導電層１２０とが離間するまでのエッチングにより、ドレイン電極１１０が形成される。
【００３０】
図９に示すように、マスクパターン１２４を剥離して、ドレイン電極１１０を露出させ、ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間の間隙を埋めるようにチャネル層１１２を形成すれば、図１に示す薄膜トランジスタ１０１が製造できる。チャネル層１１２が有機半導体の場合、チャネル層１１２は、たとえば塗布により形成できる。塗布によるチャネル層１１２の形成は、後に説明する電子注入層、電子輸送層、正孔注入層あるいは正孔輸送層の場合と同様であってよい。
【００３１】
本実施形態の薄膜トランジスタ１０１では、透光性の導電膜であるドレイン電極１１０が、遮光性の導電膜であるソース電極１０８に自己整合して形成されたマスクパターン１２４をマスクにしたエッチングにより形成される。そして、当該エッチングでは、ドレイン電極１１０になる透光性導電層１２０がマスクパターン１２４の下に回りこむまでオーバーエッチングされる。このため、ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間の間隙を微細に加工でき、薄膜トランジスタ１０１のチャネル長を微細に形成できる。当該加工は、高価なステッパ露光装置等を用いるものではなく、低コストで加工できる。
【００３２】
なお、前記した実施形態では、遮光性の導電層であるソース電極１０８を形成する前に、基板１０２の上に透光性のゲート電極１０４および透光性のゲート絶縁膜１０６を形成する、所謂ボトムゲートの例を説明した。しかし、チャネル層１１２を形成した後に、ゲート絶縁膜およびゲート電極を形成する、所謂トップゲートの場合にも上記実施形態のソース電極１０８およびドレイン電極１１０の形成方法を適用できる。
【００３３】
また、遮光性の導電層であるソース電極１０８と透光性導電層１２０とが離間するまでエッチングするエッチング法では、ウェットエッチング法を用いることができる。当該ウェットエッチング法を用いて、透光性導電層１２０をオーバーエッチングできる。あるいは、遮光性の導電層であるソース電極１０８と透光性導電層１２０とが離間するまでエッチングするエッチング法では、エッチング種として、ハロゲン系のラジカルもしくはイオン、または、酸素系のラジカルもしくはイオン、を生成するプラズマエッチング法を用いて、透光性導電層１２０をオーバーエッチングできる。
【００３４】
図１０は、図９の領域１３０を拡大して示した断面例を示す。ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間の間隙を挟んでソース電極１０８に対向するドレイン電極１１０が形成されている。ドレイン電極１１０の透光性の基板１０２の表面に垂直で間隙を横切る面で切断した場合の断面形状は、ドレイン電極１１０の透光性の基板１０２との界面側の方が他の面側より間隙の方向に張り出す順テーパ形状にできる。すなわち、透光性の基板１０２との界面側の間隙の幅Ｄｂは他の面側の間隙の幅Ｄｔより小さい。このような断面形状にすることにより、間隙の間にチャネル層１１２を確実に形成できる。
【００３５】
このような断面形状は、たとえばマスクパターン１２４を少しずつ後退させながら透光性導電層１２０のエッチング処理を実行することにより得ることができる。たとえば透光性導電層１２０をエッチングして、たとえば酸素系の原料ガスを用いたエッチングによりマスクパターン１２４を後退させ、さらに透光性導電層１２０をエッチングするという工程を繰り返すことができる。
【００３６】
図１１は、図９の領域１３０を拡大して示した断面例を示す。ソース電極１０８とドレイン電極１１０との間の間隙を挟んでソース電極１０８に対向するドレイン電極１１０が形成されている。ドレイン電極１１０の透光性の基板１０２の表面に垂直で間隙を横切る面で切断した場合の断面形状は、ドレイン電極１１０の透光性の基板１０２との界面と反対側の方が他の面側より間隙の方向に張り出す逆テーパ形状にできる。
【００３７】
すなわち、透光性の基板１０２との界面側の間隙の幅Ｄｂは他の面側の間隙の幅Ｄｔより大きい。このような断面形状にすることにより、たとえばゲート電極１０４からの電界分布による電気力線（電束）を断面に垂直な方向に近づけることができる。この結果、チャネル領域における局部的な電界の集中を抑制して、トランジスタの特性を安定化できる。このような断面形状は、たとえばウェットエッチング法において、エッチャントの組成と処理温度を調整して実現できる。
【００３８】
図１２は、本実施形態の有機発光装置２０１の断面例を示す。透光性の基板１０２の上に薄膜能動素子の一例であってよい薄膜トランジスタ１０１が形成されている。薄膜トランジスタ１０１は前記したと同様に、基板１０２、透光性のゲート電極１０４、透光性のゲート絶縁膜１０６、遮光性のソース電極１０８、透光性のドレイン電極１１０およびチャネル層１１２を備える。
【００３９】
有機発光装置２０１は、さらに、チャネル層１１２を覆う絶縁膜２０２と有機発光素子を備える。有機発光素子は、ドレイン電極１１０と共通の透明電極、有機発光層２０４、有機発光層２０４を覆うバック電極２０６を有する。有機発光装置２０１では、有機発光素子は薄膜トランジスタ１０１によって駆動される。
【００４０】
なお、有機発光素子が有する透明電極と、透光性ソース／ドレイン電極の一例であるドレイン電極１１０とは、同一の成膜プロセスで堆積した導電層を加工して形成される。このため、工程を削減でき、製造コストを抑制できる。また、図１２では、薄膜トランジスタ１０１が駆動する素子として有機発光素子を例示したが、液晶等の表示素子を駆動してもよい。
【００４１】
図１３は、本実施形態の電子デバイス３０１の上面を示す。図１４は、図１３におけるＡ−Ａ線断面を示す。電子デバイス３０１は、透光性の基板３０２と、基板３０２の上に形成された遮光性配線３０４と、基板３０２の上であって遮光性配線３０４が属する平面に形成され、遮光性配線３０４との間に間隙を挟んで配置された透光性配線３０６と、を備える。
【００４２】
そして、透光性配線３０６は、前記した薄膜トランジスタ１０１のドレイン電極１１０と同様に形成される。このような電子デバイス３０１によれば、配線間隔を微細に加工できる。当該加工は、高価なステッパ露光装置等を用いるものではなく、低コストで配線を加工できる。
【００４３】
なお、ソース電極１０８とチャネル層１１２との間、または、ドレイン電極１１０とチャネル層１１２との間、の何れか一方にキャリア注入層をさらに備えることができる。また、ソース電極１０８とチャネル層１１２との間に形成された遮光性電極側キャリア注入層と、ドレイン電極１１０とチャネル層１１２との間に形成された透光性電極側キャリア注入層とを備えて、透光性電極側キャリア注入層と遮光性電極側キャリア注入層とは、異なるキャリア注入効率を有することができる。この場合、キャリア注入効率を均一にするようキャリア注入層の材料を選択できる。
【００４４】
また、ソース電極１０８とチャネル層１１２との間またはドレイン電極１１０とチャネル層１１２との間の何れか一方または両方にキャリア注入層を備えることができる。キャリア注入層により、ソース電極１０８とチャネル層１１２との間またはドレイン電極１１０とチャネル層１１２との間のキャリア注入効率を均等にできる。チャネル層１１２は、たとえば有機物、特に有機半導体とすることができ、キャリア注入層は、たとえば有機物、特に有機導電体とすることができる。
【００４５】
本実施形態における発光素子を有機エレクトロルミネッセンス素子とする場合の構成の一例を示す。以下有機エレクトロルミネッセンス素子を有機ＥＬ素子ということがある。
【００４６】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、陽極、発光層および陰極を有するのに加えて、前記陽極と前記発光層との間、および／または前記発光層と前記陰極との間にさらに他の層を有することができる。陰極と発光層との間に設けうる層としては、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層等が挙げられる。電子注入層および電子輸送層の両方が設けられる場合、陰極に近い層が電子注入層となり、発光層に近い層が電子輸送層となる。
【００４７】
電子注入層は、陰極からの電子注入効率を改善する機能を有する。電子輸送層は、陰極、電子注入層または陰極により近い電子輸送層からの電子注入を改善する機能を有する。電子注入層または電子輸送層が正孔の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が正孔ブロック層を兼ねることがある。正孔の輸送を堰き止める機能を有することは、たとえば、ホール電流を流して電子電流を流さない素子を作製して、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することができる。
【００４８】
陽極と発光層の間に設けるものとしては、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層等が挙げられる。正孔注入層および正孔輸送層の両方が設けられる場合、陽極に近い層が正孔注入層となり、発光層の近い層が正孔輸送層となる。
【００４９】
正孔注入層は、陽極からの正孔注入効率を改善する機能を有する。正孔輸送層は、陽極、正孔注入層または陽極により近い正孔輸送層からの正孔注入を改善する機能を有する。正孔注入層または正孔輸送層が電子の輸送を堰き止める機能を有する場合には、これらの層が電子ブロック層を兼ねることがある。電子の輸送を堰き止める機能を有することは、たとえば、電子電流を流してホール電流を流さない素子を作製して、その電流値の減少で堰き止める効果を確認することができる。
【００５０】
本実施形態の有機ＥＬ素子において、発光層は１層設けられるが、これに限らず２層以上の発光層を設けることもできる。なお、電子注入層および正孔注入層を総称して電荷注入層と呼ぶことがあり、電子輸送層および正孔輸送層を総称して電荷輸送層と呼ぶことがある。さらに具体的には、本実施形態の有機ＥＬ素子は、下記の層構成の何れかを有することができる。
【００５１】
ａ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極、
ｂ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極、
ｃ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極、
ｄ）陽極／電荷注入層／発光層／陰極、
ｅ）陽極／発光層／電荷注入層／陰極、
ｆ）陽極／電荷注入層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｇ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／陰極、
ｈ）陽極／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｉ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電荷注入層／陰極、
ｊ）陽極／電荷注入層／発光層／電荷輸送層／陰極、
ｋ）陽極／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｌ）陽極／電荷注入層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｍ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電荷輸送層／陰極、
ｎ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
ｏ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
（ここで／は各層が隣接して積層されていることを示す。以下同じ。）
【００５２】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、２層以上の発光層を有していてもよい。２層の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、具体的には、
ｐ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／電極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極、
の層構成を有するものが挙げられる。
【００５３】
３層以上の発光層を有する有機ＥＬ素子としては、具体的には、電極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層を一つの繰り返し単位として、
ｑ）陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／繰り返し単位／繰り返し単位・・・／陰極、
と、２層以上の該繰り返し単位を含む層構成を有するものが挙げられる。
【００５４】
上記層構成ｐおよびｑにおいて、陽極、電極、陰極、発光層以外の各層は削除することができる。ここで、電極は、電界を印加することにより、正孔と電子を発生する。たとえば、酸化バナジウム、インジウム・スズ・オキサイド、酸化モリブデンなどが挙げられる。
【００５５】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、さらに基板を有することができ、当該基板の上に前記各層を設けることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子はさらに、前記各層を挟んで基板と反対側に、封止のための部材を有することができる。基板および前記層構成を有する有機ＥＬ素子は、陽極側に基板を有するが、本実施形態においてはこれに限られず、陽極および陰極のどちら側に基板を有していてもよい。
【００５６】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、発光層からの光を放出することを目的に、発光層の何れか一方側の層を全て透明なものとする。具体的にはたとえば、基板／陽極／電荷注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電荷注入層／陰極／封止部材という構成を有する有機ＥＬ素子の場合、基板、陽極、電荷注入層および正孔輸送層の全てを透明なものとして、謂ボトムエミッション型の素子とすることができる。または電子輸送層、電荷注入層、陰極および封止部材の全てを透明なものとして所謂トップエミッション型の素子とすることができる。
【００５７】
また、基板／陰極／電荷注入層／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／電荷注入層／陽極／封止部材という構成を有する有機ＥＬ素子の場合、基板、陰極、電荷注入層および電子輸送層の全てを透明なものとして所謂ボトムエミッション型の素子とすることができる。または正孔輸送層、電荷注入層、陽極および封止部材の全てを透明なものとして所謂トップエミッション型の素子とすることができる。ここで透明とは、発光層から光を放出する層までの可視光透過率が４０％以上のものが好ましい。紫外領域または赤外領域の発光が求められる素子の場合は、当該領域において４０％以上の透過率を有するものが好ましい。
【００５８】
本実施形態の有機ＥＬ素子は、さらに電極との密着性向上あるいは電極からの電荷の注入を改善することを目的に、電極に隣接して前記の電荷注入層または膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けてもよく、また、界面の密着性向上あるいは混合の防止等を目的として電荷輸送層あるいは発光層の界面に薄いバッファ層を挿入してもよい。積層する層の順番、数および各層の厚さについては、発光効率あるいは素子寿命を勘案して適宜用いることができる。
【００５９】
次に、本実施形態の有機ＥＬ素子を構成する各層の材料および形成方法について、より具体的に説明する。本実施形態の有機ＥＬ素子を構成する基板は、電極を形成して、有機物の層を形成する場合に変化しないものであればよく、たとえばガラス、プラスチック、高分子フィルム、シリコン基板、これらを積層したものなどが用いられる。前記基板としては、市販のものが入手可能であり、または公知の方法により製造することができる。
【００６０】
本実施形態の有機ＥＬ素子の陽極としては、透明または半透明の電極を用いることが、陽極を通して発光する素子を構成しうるため好ましい。かかる透明電極または半透明電極としては、高電気伝導度の金属酸化物、金属硫化物あるいは金属の薄膜を用いることができ、高透過率のものが好適に利用でき、用いる有機層により、適宜選択して用いる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびこれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛・オキサイド等を含む導電性ガラスを用いて作成された膜（ＮＥＳＡなど）、金、白金、銀、銅等が用いられ、ＩＴＯ、インジウム・亜鉛・オキサイド、酸化スズが好ましい。作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法等が挙げられる。また、該陽極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機透明導電膜を用いてもよい。
【００６１】
陽極には、光を反射させる材料を用いてもよく、該材料としては、仕事関数３．０ｅＶ以上の金属、金属酸化物、金属硫化物が好ましい。陽極の膜厚は、光の透過性と電気伝導度とを考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【００６２】
正孔注入層は、陽極と正孔輸送層との間、または陽極と発光層との間に設けることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子において、正孔注入層を形成する材料としては、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化アルミニウム等の酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン、ポリチオフェン誘導体等が挙げられる。
【００６３】
正孔輸送層を構成する材料としては、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体が例示できる。その他、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリピロールもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体などが例示される。
【００６４】
これらの中で、正孔輸送層に用いる正孔輸送材料として、ポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体が好ましい。その他、ポリアリールアミンもしくはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）もしくはその誘導体、またはポリ（２，５−チエニレンビニレン）もしくはその誘導体等の高分子正孔輸送材料が好ましい。さらに好ましくはポリビニルカルバゾールもしくはその誘導体、ポリシランもしくはその誘導体、側鎖もしくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子のバインダに分散させて用いることが好ましい。
【００６５】
正孔輸送層の成膜方法に制限はないが、低分子正孔輸送材料では、高分子バインダとの混合溶液からの成膜による方法が例示される。また、高分子正孔輸送材料では、溶液からの成膜による方法が例示される。溶液からの成膜に用いる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はない。該溶媒として、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート等のエステル系溶媒が例示される。
【００６６】
溶液からの成膜方法としては、溶液からのスピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアバーコート法、ディップコート法を用いることができる。その他、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００６７】
混合する高分子バインダとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また、可視光に対する吸収が強くないものが好適に用いられる。該高分子バインダとして、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサン等が例示できる。
【００６８】
正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。少なくともピンホールが発生しないような厚さの条件から最低膜厚が決定できる。あまり厚いと素子の駆動電圧が高くなり好ましくない観点から最高膜厚が決定できる。従って該正孔輸送層の膜厚としては、たとえば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００６９】
発光層は、本実施形態においては有機発光層であることが好ましく、主として蛍光またはりん光を発光する有機物（低分子化合物および高分子化合物）と、これを補助するドーパントとから形成される。本実施形態において用いることができる発光層を形成する材料としては、たとえば以下のものが挙げられる。
【００７０】
色素系材料としては、たとえばシクロペンダミン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体化合物、トリフェニルアミン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピラゾロキノリン誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体などが挙げられる。その他、ジスチリルアリーレン誘導体、ピロール誘導体、チオフェン環化合物、ピリジン環化合物、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、トリフマニルアミン誘導体、オキサジアゾールダイマー、ピラゾリンダイマーなどが挙げられる。
【００７１】
金属錯体系材料としては、たとえば、中心金属に、Ａｌ、Ｚｎ、ＢｅなどまたはＴｂ、Ｅｕ、Ｄｙなどの希土類金属を有するとともに、配位子にオキサジアゾール、チアジアゾール、フェニルピリジン、フェニルベンゾイミダゾール、キノリン構造などを有する金属錯体などを挙げることができる。たとえば、イリジウム錯体、白金錯体等の三重項励起状態からの発光を有する金属錯体、アルミキノリノール錯体、ベンゾキノリノールベリリウム錯体、ベンゾオキサゾリル亜鉛錯体、ベンゾチアゾール亜鉛錯体、アゾメチル亜鉛錯体、ポルフィリン亜鉛錯体、ユーロピウム錯体などが挙げられる。
【００７２】
高分子系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリシラン誘導体などが挙げられる。その他、ポリアセチレン誘導体、ポリフルオレン誘導体、ポリビニルカルバゾール誘導体、上記色素体あるいは金属錯体系発光材料を高分子化したものなどが挙げられる。
【００７３】
上記発光性材料のうち、青色に発光する材料としては、ジスチリルアリーレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、およびそれらの重合体、ポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリビニルカルバゾール誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００７４】
また、緑色に発光する材料としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００７５】
また、赤色に発光する材料としては、クマリン誘導体、チオフェン環化合物、およびそれらの重合体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などを挙げることができる。なかでも高分子材料のポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフルオレン誘導体などが好ましい。
【００７６】
発光層中に発光効率の向上あるいは発光波長を変化させるなどの目的で、ドーパントを添加することができる。このようなドーパントとしては、たとえば、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、ルブレン誘導体、キナクリドン誘導体、スクアリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、スチリル系色素、テトラセン誘導体、ピラゾロン誘導体、デカシクレン、フェノキサゾンなどを挙げることができる。なお、このような発光層の厚さは、２〜２００ｎｍとすることができる。
【００７７】
有機物を含む発光層の成膜方法としては、発光材料を含む溶液を基体の上または上方に塗布する方法、真空蒸着法、転写法などを用いることができる。溶液からの成膜に用いる溶媒の具体例としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する場合に正孔輸送材料を溶解させる溶媒と同様の溶媒が挙げられる。
【００７８】
発光材料を含む溶液を基体の上または上方に塗布する方法としては、コート法を用いることができる。コート法として、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアバーコート法、ディップコート法、スリットコート法、キャピラリコート法、スプレーコート法、ノズルコート法が例示できる。その他、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の塗布法を用いることができる。
【００７９】
パターン形成あるいは多色の塗分けが容易であるという点で、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、反転印刷法、インクジェットプリント法等の印刷法が好ましい。また、昇華性の低分子化合物の場合は、真空蒸着法を用いることができる。さらには、レーザによる転写あるいは熱転写により、所定の領域に発光層を形成する方法も用いることができる。
【００８０】
電子輸送層としては、公知のものが使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタンもしくはその誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、ナフトキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタンもしくはその誘導体、フルオレノン誘導体が例示される。その他、ジフェニルジシアノエチレンもしくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が例示される。
【００８１】
これらのうち、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノンもしくはその誘導体、アントラキノンもしくはその誘導体、または８−ヒドロキシキノリンもしくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリンもしくはその誘導体、ポリキノキサリンもしくはその誘導体、ポリフルオレンもしくはその誘導体が好ましい。２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス（８−キノリノール）アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。
【００８２】
電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液もしくは溶融状態からの成膜による方法が、高分子電子輸送材料では、溶液または溶融状態からの成膜による方法がそれぞれ例示される。溶液または溶融状態からの成膜時には、高分子バインダを併用してもよい。溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する方法と同様の成膜法が挙げられる。
【００８３】
電子輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように選択すればよい。少なくともピンホールが発生しないような厚さの条件から最低膜厚が決定できる。あまり厚いと素子の駆動電圧が高くなり好ましくない観点から最高膜厚が決定できる。従って該電子輸送層の膜厚としては、たとえば１ｎｍ〜１μｍであり、好ましくは２ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは５ｎｍ〜２００ｎｍである。
【００８４】
電子注入層は、電子輸送層と陰極との間、または発光層と陰極との間に設けられる。電子注入層としては、発光層の種類に応じて、アルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいは前記金属を１種類以上含む合金、あるいは前記金属の酸化物、ハロゲン化物および炭酸化物、あるいは前記物質の混合物などが挙げられる。アルカリ金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム等が挙げられる。その他、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウム等が挙げられる。
【００８５】
また、アルカリ土類金属またはその酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム等が挙げられる。その他、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。
【００８６】
電子注入層は、２層以上を積層したものであってもよい。具体的には、ＬｉＦ／Ｃａなどが挙げられる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法等により形成される。電子注入層の膜厚としては、１ｎｍ〜１μｍ程度が好ましい。
【００８７】
本実施形態の有機ＥＬ素子で用いる陰極の材料としては、仕事関数の小さく発光層への電子注入が容易な材料かつ／もしくは高電気伝導度の材料かつ／もしくは可視光高反射率の材料が好ましい。金属では、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属、遷移金属あるいはＩＩＩ−Ｂ族金属を用いることができる。たとえば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウムなどの金属が例示できる。またバナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属であってよい。これら金属、または上記金属のうち２つ以上の合金、またはそれらのうち１つ以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち１つ以上との合金、またはグラファイトもしくはグラファイト層間化合物等が用いられる。
【００８８】
合金の例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金などが挙げられる。また、陰極として透明導電性電極を用いることができ、たとえば、導電性金属酸化物あるいは導電性有機物などを用いることができる。具体的には、導電性金属酸化物として酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム・スズ・オキサイド（ＩＴＯ）あるいはインジウム・亜鉛・オキサイド（ＩＺＯ）、導電性有機物としてポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。なお、陰極を２層以上の積層構造としてもよい。なお、電子注入層が陰極として用いられる場合もある。
【００８９】
陰極の膜厚は、電気伝導度あるいは耐久性を考慮して、適宜選択することができるが、たとえば１０ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは２０ｎｍ〜１μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５００ｎｍである。陰極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法等が用いられる。
【００９０】
本実施形態の有機ＥＬ素子が任意に有しうる、膜厚２ｎｍ以下の絶縁層は電荷注入を容易にする機能を有する。上記絶縁層の材料としては、金属フッ化物、金属酸化物、有機絶縁材料等が挙げられる。膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けた有機ＥＬ素子としては、陰極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたもの、陽極に隣接して膜厚２ｎｍ以下の絶縁層を設けたものが挙げられる。
【００９１】
本実施形態の有機ＥＬ素子は面状光源、セグメント表示装置、ドットマトリックス表示装置、液晶表示装置のバックライトとして用いることができる。本実施形態の有機ＥＬ素子を用いて面状の光源を得るためには、面状の陽極と陰極が重なり合うように配置すればよい。
【００９２】
また、パターン状の光源を得るためには、前記面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを配置する方法、非発光部の有機物層を極端に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極または陰極の何れか一方、または両方の電極をパターン条に形成する方法がある。これらの何れかの方法でパターンを形成して、いくつかの電極を独立にＯＮ／ＯＦＦできるように配置することにより、数字、文字、簡単な記号などを表示できるセグメントタイプの表示素子が得られる。
【００９３】
さらに、ドットマトリックス素子とするためには、陽極と陰極をともにストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数種類の発光色の異なる発光材料を塗分ける方法、あるいは、カラーフィルタまたは蛍光変換フィルタを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス素子は、パッシブ駆動もでき、ＴＦＴなどと組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示素子は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーションシステム、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装置として用いることができる。
【００９４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の断面例を示す。
【図２】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図３】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図４】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図５】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図６】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図７】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図８】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図９】本実施形態の薄膜トランジスタ１０１の製造過程における断面例を示す。
【図１０】図９の領域１３０を拡大して示した断面例を示す。
【図１１】図９の領域１３０を拡大して示した断面例を示す。
【図１２】本実施形態の有機発光装置２０１の断面例を示す。
【図１３】本実施形態の電子デバイス３０１の上面を示す。
【図１４】図１３におけるＡ−Ａ線断面を示す。
【符号の説明】
【００９６】
１０１  薄膜トランジスタ
１０２  基板
１０４  ゲート電極
１０６  ゲート絶縁膜
１０８  ソース電極
１１０  ドレイン電極
１１２  チャネル層
１２０  透光性導電層
１２２  フォトレジスト膜
１２４  マスクパターン
１３０  領域
２０１  有機発光装置
２０２  絶縁膜
２０４  有機発光層
２０６  バック電極
３０１  電子デバイス
３０２  基板
３０４  遮光性配線
３０６  透光性配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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