(57)【要約】【課題】簡単な方法で特性のばらつきが少ない薄膜トランジスタを作製する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を射出する複数のノズルを備えたヘッドを移動させて該液滴を射出し基板の上に順次半導体溶液を塗布する塗布装置を用いて、該基板の上の有効動作領域にマトリクス状に薄膜トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法において、有効動作領域と有効動作領域を囲む外周領域にノズルから液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。【選択図】図１
2009218327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を射出する複数のノズルを備えたヘッドを移動させて該液滴を射出し基板の上に順次半導体溶液を塗布する塗布装置を用いて、該基板の上の有効動作領域にマトリクス状に薄膜トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有効動作領域と前記有効動作領域を囲む外周領域とに前記ノズルから前記液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記外周領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルの間隔は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルと同等以下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の製造方法。
【請求項３】
前記外周領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離と同等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の製造方法。
【請求項４】
前記半導体材料は低分子有機半導体材料であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する工程と、
前記半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程と、
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程と、
をこの順に行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程の後に、前記外周領域に形成された前記半導体層を除去する工程を行うことを特徴とする請求項５に記載の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、薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来のシリコンを材料とした薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）素子のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴ素子の研究開発が盛んに進められている（特許文献１、非特許文献１等参照）。
【０００３】
有機ＴＦＴ素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている（非特許文献２等参照）。
【０００４】
また、近年、画素駆動素子として、製造コスト削減，生産性向上を目的に、大気圧下でインクジェット法等に代表される塗布装置を用いてＴＦＴを作製する方法が多く提案されている。例えば、表示装置に用いる液晶パネルや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネルのＴＦＴを形成する工程で、塗布装置を用いて半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布し半導体膜を形成する技術が開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
インクジェット法を用いて基板の上に順次半導体溶液を塗布してＴＦＴ素子の半導体膜を形成する場合、半導体溶液を塗布した後の溶媒の乾燥速度によって半導体材料の結晶の成長過程が変化し、溶媒が気化した後に形成される半導体膜の半導体結晶の大きさが異なってくる。そのため、溶媒の乾燥速度がばらつくと半導体膜の特性に大きなばらつきが生じ、作製されたＴＦＴ素子の特性にも大きなばらつきが生じてしまう。
【０００６】
このような問題を解決するため、基板の上に塗布した液滴の近傍における溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を２段階に変化させて結晶を大きく成長させる方法が開示されている（特許文献３参照）。すなわち、半導体溶液の液滴を塗布した直後は液滴の近傍での溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、液滴をなす溶液が過飽和状態になる第１の分圧に制御して液滴に結晶核を生成させる。結晶核の生成後は、液滴の近傍での溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、結晶核が成長可能な第２の分圧に低下させる。特許文献３に開示されている方法では、基板の上に液滴を塗布した後に溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を制御するため、減圧、加熱、雰囲気置換のいずれかを行う必要がある。
【特許文献１】特開平１０−１９０００１号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３０８１号公報
【特許文献３】特開２００３−１９２４９９号公報
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌  ２００２年  第２号  ９９頁（レビュー）
【非特許文献２】ＳＩＤ’０１  Ｄｉｇｅｓｔ  ５７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数のノズルを備えたヘッドを移動させて順次液滴を塗布する塗布装置を用いる場合、特許文献３に開示されているように基板の上の液滴を塗布した直後の液滴の近傍と、結晶核の生成した液滴の近傍とを、第１の分圧と第２の分圧にそれぞれ制御することは困難である。特に、表示装置に用いる液晶パネルや有機ＥＬパネルなどのように基板面積が大きく、ヘッドから液滴を射出する領域が広くなるとさらに困難である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な方法で特性のばらつきが少ない薄膜トランジスタを作製する薄膜トランジスタの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１．
半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を射出する複数のノズルを備えたヘッドを移動させて該液滴を射出し基板の上に順次半導体溶液を塗布する塗布装置を用いて、該基板の上の有効動作領域にマトリクス状に薄膜トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有効動作領域と前記有効動作領域を囲む外周領域とに前記ノズルから前記液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
２．
前記外周領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルの間隔は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルと同等以下であることを特徴とする前記１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
３．
前記外周領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離と同等以下であることを特徴とする前記１または２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
４．
前記半導体材料は低分子有機半導体材料であることを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
５．
前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する工程と、
前記半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程と、
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程と、
をこの順に行うことを特徴とする前記１乃至４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
６．
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程の後に、前記外周領域に形成された前記半導体層を除去する工程を行うことを特徴とする前記５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＴＦＴ素子を作製する有効動作領域と該有効動作領域を囲む外周領域とにノズルから液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布するので、有効動作領域に塗布した液滴の近傍の溶媒の分圧を液滴が滴下された位置にかかわらず均一にできる。したがって、簡単な方法で特性のばらつきが少ない薄膜トランジスタを作製する薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明の薄膜トランジスタの製造方法の概略を説明する説明図、図２は、本発明の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した断面図である。図１、図２を用いて本発明の薄膜トランジスタの製造方法を説明する。
【００１３】
塗布装置９０は、基板１の所定の位置に半導体溶液５０を塗布し、マトリクス状に半導体層１０を形成する装置である。塗布装置９０は、例えば、図１のようにヘッド８０、ヘッド駆動部９７、ノズル駆動部９５、制御部９３などから構成される。図１（ａ）の左下に、３次元の座標系を示すＸ、Ｙ、Ｚの座標軸を図示している。図２は、図１に示す座標系のＸ軸方向の断面図である。以下、図面の説明はこの座標系に基づいて行う。
【００１４】
図１の矢印Ａ、Ｂ、Ｃは、ヘッド駆動部９７に駆動されてヘッド８０が基板１の上を移動する方向を示している。基板１の４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄで示す領域は、基板１の上にＴＦＴ素子を作製する領域であり、本発明では有効動作領域と呼ぶ。有効動作領域４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを囲む４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄで示す領域を本発明では外周領域と呼ぶ。有効動作領域４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄには、前工程で図１には図示せぬソース電極９、ドレイン電極８などがマトリクス状に形成されている。図１の工程ではソース電極９とドレイン電極８の間に半導体溶液５０を塗布し、塗布した半導体溶液５０の有機溶媒を気化させて図示せぬ半導体層１０を形成する。
【００１５】
本発明では有効動作領域４０に加えて外周領域４１にも半導体溶液５０を塗布することにより、半導体溶液５０から気化した有機溶媒の分圧を有効動作領域４０で均一にして、有効動作領域４０の中央部と周辺部に塗布した半導体溶液５０が同じ条件で乾燥するようにしている。有効動作領域４０、外周領域４１については後に詳しく説明する。
【００１６】
図１の実施形態では、基板１の上の４つの有効動作領域４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにＴＦＴ素子を作製するため、制御部９３の指令によりヘッド８０が矢印Ａ、Ｂ、Ｃの順に移動して半導体溶液５０を塗布する例を説明する。なお、本発明は４つの有効動作領域４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄにＴＦＴ素子を作製する場合に限定されるものではなく、有効動作領域４０はいくつでも良い。
【００１７】
図１（ｂ）は、ヘッド８０から有効動作領域４０ａと外周領域４１ａに半導体溶液５０を塗布した後、ヘッド８０は有効動作領域４０ｂと外周領域４１ｂの一部に半導体溶液５０を塗布している状態である。図１（ｂ）の４４で示す部分は、後に図３に示す拡大図で説明する。
【００１８】
図２に示すノズル８１は、半導体溶液５０を貯留する図示せぬ貯留タンクに接続されており、ノズル８１に半導体溶液５０が供給されるように構成されている。また、ノズル８１は、ヘッド８０の基板１と対向する面に、Ｙ軸方向に所定の間隔で複数配置されている。各ノズル８１は、公知のノズルで用いられている例えば圧電素子などを備え、制御部９３が射出量を制御できるようになっている。ノズル駆動部９５は、各ノズル８１の例えば圧電素子を駆動し、図２のようにヘッド駆動部９７により矢印Ａ方向（Ｘ軸負方向）に順次移動して所定量の半導体溶液５０ａを射出する。図２に示すように、基板１の上に塗布した直後は半導体溶液５０ｂであり、半導体溶液の溶媒が気化すると半導体の結晶が成長して半導体層１０になる。
【００１９】
図２の２０は基板１を載置する載置台である。
【００２０】
図３は、図１（ｂ）の４４で示す部分の拡大図、図４は図３のＡ−Ａ′で示す部分の断面図である。
【００２１】
図３、図４に示すように有効動作領域４０ａには、ＴＦＴ素子を構成するソース電極９、ドレイン電極８、ゲート絶縁層７、ゲート電極２が形成されている。ゲート電極２はゲート絶縁層７の下層に、ソース電極９、ドレイン電極８はゲート絶縁層７の上層に形成されている。本明細書では各構成要素を区別するとき図３、図４のようにサフィックスａ、ｂ・・・を付けて説明する。
【００２２】
１０は有効動作領域４０ａに形成された半導体層であり、１１は外周領域４１ａに形成された半導体層である。半導体層１０は、図３、図４に示すようにソース電極９とドレイン電極８の間のチャネル部を覆うように形成されている。半導体層１１は、図３に示すようにＴＦＴ素子を構成するソース電極９、ドレイン電極８などが無い外周領域４１ａにＸ方向、Ｙ方向ともに２列設けられている。
【００２３】
外周領域４１ａの特に最外周に射出された半導体溶液５０ｂの紙面右側には半導体層１１を形成しないので、周囲の溶媒濃度は低く、溶媒の乾燥速度が早い。そのため、例えば外周領域４１ａの最外周に形成される半導体層１１ａは、有効動作領域４０ａの中央部に形成される例えば半導体層１０ｄに比べて結晶が十分成長しないまま短時間で乾燥する。一方、有効動作領域４０ａの最外周に形成される半導体層１０ａの紙面右側には外周領域４１ａに形成される半導体層１１ｂ等があるので、周囲から気化する溶媒の分圧は、有効動作領域４０ａの中央部に形成される例えば半導体層１０ｄとほとんど同じである。そのため、有効動作領域４０ａの周辺に形成される例えば半導体層１０ａの周囲から気化した溶媒の分圧と、有効動作領域４０ａの中央部に形成される半導体層１０ｄの周囲から気化した溶媒の分圧は同程度であり、溶媒の分圧は有効動作領域４０ａのどの位置でも高い圧力で均一化されている。このことにより、有効動作領域４０ａに塗布した半導体溶液５０ｂからはゆっくりと均一に溶媒が蒸発し半導体材料の結晶が大きく成長するので、大きな半導体結晶を有する半導体層１０が得られる。
【００２４】
図４では、外周領域４１ａの半導体層１１ａ、１１ｂが有効動作領域４０ａの半導体層１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄより早く乾燥している状態を示している。
【００２５】
なお、本実施形態では、ボトムゲート−ボトムコンタクト型ＴＦＴ素子の例を説明したが、これに限定されるものではなく、ボトムゲート−トップコンタクト型、トップゲート型、トップ＆ボトムコンタクト型素子においても同様の効果が得られる。
【００２６】
図３の例では、半導体層１０と半導体層１１はＸ方向、Ｙ方向ともに等間隔で形成されているが、用いる半導体材料種、溶媒、有効動作領域４０ａの面積、薄膜トランジスタの配置パターンのそれぞれに応じて適宜最適な値に設定する。外周領域４１ａの面積、即ち有効動作領域からの距離Ｄ１、Ｄ２は、ＴＦＴ素子を作製した後は不要な部分であり小さい方が望ましい。そのため半導体層１１の間隔は半導体層１０の間隔と同等以下にすることが望ましい。
【００２７】
Ｙ軸方向の外周領域４１に形成する半導体層１１の間隔を短くするには、外周領域４１に半導体溶液５０を塗布するノズル８１の間隔が、有効動作領域４０に半導体溶液５０を塗布するノズル８１と同等以下のヘッド８０を用いれば良い。
【００２８】
また、Ｘ軸方向の外周領域４１に形成する半導体層１１の間隔を短くするためには、外周領域４１に半導体溶液５０を塗布するときに移動するヘッド８０の距離を、有効動作領域４０に半導体溶液５０を塗布するときに移動するヘッド８０の距離と同等以下にすれば良い。
【００２９】
図５は、本発明のボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。
【００３０】
塗布装置９０を用いて有効動作領域４０にボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴを製造する製造方法として、次の工程Ｓ１〜Ｓ４を説明する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
Ｓ３・・・・・半導体溶液を射出する工程
Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
Ｓ５・・・・・半導体保護層を形成する工程
図５を用いて、ボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴを形成する場合の製造方法について順を追って説明する。
【００３１】
図５（ａ）〜図５（ｆ）は有効動作領域４０に形成されるＴＦＴ素子のチャネル部分の断面図である。
【００３２】
Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
図５（ａ）のように基板１の上にゲート電極２を形成した後、図５（ｂ）のように上層にゲート絶縁層７を形成する。
【００３３】
本発明において、基板１は特に材料を限定されない。例えばガラスやポリイミド、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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）などを用いることができる。
【００３４】
ゲート電極２の形成方法としては、電極材料できた薄膜をスパッタ法や蒸着法などで表面に形成した基板１を、フォトリソグラフィー法を用いてパターンニングする方法や、種々の印刷法や液滴塗布法を用いて所望部分のみに材料薄膜を形成する方法を用いることができる。
【００３５】
電極材料としては、スパッタや蒸着で薄膜を形成する場合は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＩＴＯ等を用いることができる。液滴塗布法の場合は、Ａｇナノ粒子、Ａｕナノ粒子、ＡｇＰｄナノ粒子などの金属ナノ粒子を溶媒に分散した金属ナノ粒子インク、ＩＴＯナノ粒子などの金属酸化物を溶媒に分散した金属酸化物ナノ粒子インク、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの有機材料を溶媒に分散した有機材料分散インクなどを用いることができる。
【００３６】
次にゲート絶縁層７を形成する。形成方法としては、スピンコート法や、ＣＶＤ法、スパッタ法などがある。ゲート絶縁層７の材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物を用いることができる。あるいは、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、シアノエチルプルラン等の有機化合物なども用いることができる。
【００３７】
Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
図５（ｃ）のように基板１の上にソース電極９、ドレイン電極８を形成する。
【００３８】
ゲート絶縁層７を形成した基板を洗浄後、ゲート電極２の形成方法と同様にフォトリソグラフィー法や、種々の印刷法や液滴塗布法を用いてソース電極９、ドレイン電極８を形成する。ソース電極９、ドレイン電極８の電極材料はゲート電極２と同じ電極材料を用いることができる。
【００３９】
Ｓ３・・・・・半導体溶液を射出する工程
塗布装置９０を用いて、図５（ｄ）のように半導体材料を溶解または分散した半導体溶液５０ａをノズル８１から射出する。
【００４０】
半導体材料は溶媒に溶解または分散させるものであれば、その材料については問わない。有機高分子材料はもちろんのこと、有機低分子材料に溶解性を上げるために可溶性の側鎖を設けたものについても同様であり、半導体材料は低分子材料でも高分子材料でもオリゴマーでも構わないが、射出後すぐに結晶状態となる低分子有機半導体材料を用いることが望ましい。低分子有機半導体材料を用いると移動度の高い有機ＴＦＴを作製することができる。
【００４１】
低分子系半導体材料としてはシリル基、フェロセニル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、シリルアルケニル基、フェロセニルアルキル基、フェロセニルアルコキシ基、フェロセニルアルケニル基等の有機溶媒に対する溶解性を向上させるための置換基を付加した、アセン類が好ましい。アセン類材料としては、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、アントラジチオフェン、ベンゾチエノベンゾチオフェン等が好ましい。
【００４２】
π共役系ポリマーおよびオリゴマーとしては、チオフェン、ビニレン、チェニレンビニレン、フェニレンビニレン、ｐ−フェニレン、これらの置換体又はこれらの２種以上を繰返し単位とし、かつ該繰返し単位の数（ｎ）が２〜１５であるオリゴマーもしくは該繰返し単位の数（ｎ）が２０以上であるポリマー、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物よりなる群から選ばれた少なくとも一種が好ましい。また、繰り返し単位のうち少なくとも１箇所に、例えばＣ４〜Ｃ１５のアルキル基などの置換基を付加し、立体的な規則構造を有する材料が好ましい。
【００４３】
さらに、ノズル８１から半導体溶液５０ａを射出後、半導体溶液５０ａの溶媒を常温で乾燥させても結晶化しないが、加熱することにより結晶化する材料も好適に用いられる。例えば、ビシクロ構造を有するペンタセン誘導体（加熱してエチレンを脱離させることによりペンタセンとなる）、ビシクロ［２．２．２］オクタジエン骨格が縮環したポルフィリン前駆体（加熱してエチレンを脱離させることによりテトラベンゾポリフィリンとなる）を用いる。また、ポルフィリン骨格の中心にＣｕ、Ｚｎ、Ｎｉ等の配位金属元素を有するものを用いても良い。
【００４４】
溶媒としては、例えば、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、テトラリン、アニソール、ｎ−ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、モノクロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、安息香酸エチル、安息香酸メチル等の芳香族炭化水素系溶媒を用いることができる。あるいは、デカリン、ビジクロヘキシル等の脂肪族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、２−ヘプタノ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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶媒を用いても良い。また、これらの溶媒を複数種類混合したものを用いてもよい。
【００４５】
外周領域４１にも有効動作領域４０ａと同じ半導体溶液５０ａを射出する。
【００４６】
Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
ソース電極９とドレイン電極８の間に流入した半導体溶液５０を乾燥させて、図５（ｅ）のように半導体層１０を形成する。例えば、図３に示す有効動作領域４０ａの最も外側の半導体層１０ａの図面右方向にも半導体層１１ｂ、半導体層１１ａなどが設けられているので、気化した溶媒の分圧は半導体層１０ａの周囲と例えば半導体層１０ｄの周囲とが同程度に高くなる。したがって、有効動作領域４０ａに塗布した半導体溶液５０ｂの溶媒はゆっくりと気化するので、その間に半導体材料の結晶が大きく成長し、ばらつきの少ない性能の良いＴＦＴ素子が得られる。
【００４７】
また、本工程は常温で行っても良いが、基板１を所定の温度にすると、より結晶が大きく成長し、性能の良いＴＦＴ素子が得られる。
【００４８】
このように、基板１上のソース電極９、ドレイン電極８の間の所定の領域にノズル８１から半導体溶液５０を順次射出し、半導体層１０を形成する。
【００４９】
Ｓ５・・・・・半導体保護層を形成する工程
図５（ｆ）のように半導体層１０を覆う半導体保護層１２を形成する。
【００５０】
次に、半導体層１０を覆う半導体保護層１２を形成する。形成方法としては、スピンコート法、インクジェット法などを用いて選択的に半導体保護層１２を形成しても良いし、ＣＶＤ法、スパッタ法などを用いて半導体保護層１２を形成したのちフォトリソグラフィー法などを用いてパターニングしても良い。半導体保護層１２の材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物を用いることができる。あるいは、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、シアノエチルプルラン等の有機化合物なども用いることができる。
【００５１】
さらに、半導体保護層１２の上には、その後のデバイス化工程でのＴＦＴ素子へのダメージおよびデバイス化後のＴＦＴ素子の劣化を防止するため、ＳｉＯ2、ＳｉＮｘ、Ａｌ2Ｏ3といった無機材料からなるパッシベーション膜をスパッタリング法、ＣＶＤ法等の既知の方法で設けても良い。
【００５２】
Ｓ６・・・・・外周領域に形成された半導体層を除去する工程
基板１を例えばＯ2プラズマの雰囲気に晒すことにより、外周領域４１に形成された半導体層１１を除去する。ＴＦＴ素子の半導体層１０は半導体保護層１２によりマスクされているので除去されない。
【００５３】
本工程により半導体層１１を除去すると、外周領域４１を外部回路との接続端子部や、薄膜トランジスタアレイを制御するための集積回路部分、デバイス全体を封止するためのシーリング部分に利用することができる。また、不要な半導体層１１を基板上から除去するので、半導体層１１による接続不良や回路の誤動作を防止することができる。
【００５４】
ボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の説明は以上である。
【００５５】
なお、本実施形態ではボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの例について説明したが、ボトムゲートトップコンタクト型有機ＴＦＴ、トップゲート型有機ＴＦＴなどにも同様に本発明を適用できる。
【実施例】
【００５６】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５７】
以下説明する各実施例と各比較例では、Ｃｒ膜を表面に１２０ｎｍ形成した９０ｍｍ×１２０ｍｍのガラス基板を基板１として用いた。各実施例では、基板１上の有効動作領域４０にノズル８１の配列方向（行方向）に３２０、ヘッド８０の移動方向（列方向）に２４０の計７６８００個のボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。以下の説明では行番号と列番号で各ＴＦＴ素子を特定する。ヘッド８０が有効動作領域４０ａで射出を開始する行を１行目とし、ヘッド８０側から基板１のＴＦＴ素子が形成される面を見たとき有効動作領域４０ａの最も左側に射出する列を第１列とする。以下、ｍ行目、ｎ列目のＴＦＴ素子の座標を（ｍ、ｎ）で表す。
［実施例１］
本実施例では、塗布装置９０を用いて、図５で説明したＳ１〜Ｓ４の工程でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。本実施例で用いたヘッド８０のノズル８１の間隔は２８２μｍである。ヘッド８０はヘッド駆動部９７により２８２μｍピッチで駆動される。本実施例では、外周領域４１にも図３のように行方向、列方向とも有効動作領域４０と同じ２８２μｍ間隔で２列の半導体層１１を形成した。
【００５８】
後に説明する半導体溶液を射出する工程では、ヘッド８１の３２０個のノズル８１から有効動作領域４０に形成された３２０個のソース電極９とドレイン電極８との間に半導体溶液５０ａを射出し、有効動作領域４０の両側の外周領域４１にはそれぞれ２個のノズル８１から半導体溶液５０ａを射出する。また、ヘッド８１は有効動作領域４０の２ライン手前の外周領域４１から半導体溶液５０ａを射出し、有効動作領域４０と有効動作領域４０の後の２ラインの外周領域４１に３２４個のノズル８１から半導体溶液５０を射出する。
【００５９】
以降の工程は、図５と同じ工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。
【００６０】
Ｓ１・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
導電性薄膜が形成された基板１上に感光性レジストを塗布後、ゲート電極２のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像して、ゲート電極２の形状のレジスト層を形成した。エッチング後レジスト層を除去し、ゲート電極２を形成した。
【００６１】
次に、感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ４０３をスピンコート法を用いて塗布した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行ってゲート絶縁層７を形成した。
【００６２】
Ｓ２・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
フォトリソグラフィー法を用いてＡｕを材料とした厚み５０μｍのソース電極９、ドレイン電極８を形成した。
【００６３】
Ｓ３・・・・・半導体溶液を射出する工程
図４に示すヘッド８０を順次２８２μｍピッチで矢印Ａ方向に移動させて有効動作領域４０と外周領域４１に半導体溶液５０ａをノズル８１から射出した。半導体溶液５０ａは、テトラヒドロナフタレンに６、１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンを３質量％溶解した溶液を用いた。
【００６４】
Ｓ４・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
ソース電極９とドレイン電極８との間に流入した半導体溶液５０ｂを乾燥させて、図５（ｅ）のように半導体層１０を形成した。また、このとき外周領域４１に塗布した半導体溶液５０ｂも乾燥し半導体層１１が形成される。
［実施例２］
実施例１と同じ形状、材質の基板１を実施例１と工程Ｓ１〜Ｓ４までは全く同じ工程でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した後、工程Ｓ５、Ｓ６を行った。
【００６５】
Ｓ５・・・・・半導体保護層を形成する工程
ピエゾ式インクジェット装置を用いてポリスチレンのトルエン溶液を、半導体層１０を覆うように塗布した。塗布後、８０℃のホットプレートを用いて基板１を加熱して溶媒を乾燥させポリスチレン薄膜の半導体保護層１２を形成した。
【００６６】
Ｓ６・・・・・外周領域に形成された半導体層を除去する工程
基板１をＯ2プラズマの雰囲気に晒し、外周領域４１に形成された半導体層１１を除去した。
［比較例１］
本比較例は、実施例１、実施例２で行った外周領域４１に射出した半導体溶液５０の効果を確認するために行った。実施例１、実施例２との違いは、工程Ｓ３の半導体溶液を射出する工程で外周領域４１には半導体溶液５０を射出しなかった点である。それ以外は実施例１と同じ条件でボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴを作製した。
【００６７】
〔実験結果〕
本実験では基板１上に形成したＴＦＴ素子７６８００個のうち、特定の位置のＴＦＴ素子を選び、それぞれについてプローブ電極を用いてドレイン電流を測定した。測定条件は、ゲートバス電位を−３０Ｖ、ソースバス電位を０Ｖ、ドレイン電圧−４０Ｖとした。
【００６８】
測定したＴＦＴ素子の座標は（１，１）、（１，１６０）、（１２０、１６０）、（１２０、３１９）、（２３９、１）、（２３９、１６０）である。測定した結果を下表に示す。
【００６９】
【表１】
2009218327.tif 000003
【００７０】
表１からわかるように実施例１、２で作製したＴＦＴ素子のドレイン電流は、ＴＦＴ素子の位置にかかわらず３．５μＡ〜３．８μＡの範囲であり、多くのドレイン電流を流すことができる上にばらつきが少なかった。また、実施例１、２で作製したＴＦＴ素子のドレイン電流に差はなく、工程Ｓ５、Ｓ６を行っても特に電気的特性に変化が無いことが確認できた。
【００７１】
一方、比較例１で作製したＴＦＴ素子は、特に有効動作領域４０の周辺部にあたる座標（１，１）、（１，１６０）、（２３９、１）のＴＦＴ素子は、０．２μＡ、０．８μＡ、０．７μＡとドレイン電流が非常に少なかった。中央部の（１２０、１６０）のＴＦＴ素子はドレイン電流が３．７μＡなので、作製したＴＦＴ素子の位置によって非常にドレイン電流のばらつきが大きいと言える。
【００７２】
なお、本明細書ではボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴを作製する例について説明したが、本発明の適用はボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴ素子の製造に限定されるものではなく、ボトムゲートトップコンタクト型有機ＴＦＴ、トップゲート型有機ＴＦＴなどの製造にも適用できる。
【００７３】
以上このように、本発明によれば、簡単な方法で特性のばらつきが少ない薄膜トランジスタを作製する薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の薄膜トランジスタの製造方法の概略を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗布装置９０の要部の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】図１（ｂ）の４４で示す部分の拡大図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′で示す部分の断面図である。
【図５】本発明のボトムゲートボトムコンタクト型有機ＴＦＴの製造方法の一例を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  基板
２  ゲート電極
７  ゲート絶縁層
８  ドレイン電極
９  ソース電極
１０  半導体層（有効動作領域４０の半導体層）
１１  半導体層（外周領域４１の半導体層）
１２  半導体保護層
２０  基板台
４０  有効動作領域
４１  外周領域
５０  半導体溶液
８０  ヘッド
８１  ノズル
９０  塗布装置
９３  制御部
９５  ノズル駆動部
９７  ヘッド駆動部
【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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