JP2006278822A

JP2006278822A - 有機電界効果型トランジスタの製造方法

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Publication number: JP2006278822A
Application number: JP2005097092A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kino; 修喜納; Ryuichi Nakamura; 隆一中村; Norimasa Sekine; 徳政関根
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】ゲート絶縁膜として用いるプラスチックフィルムの取扱い性を向上させるとともに、熱寸法変化を抑制し、軽量、薄型及び柔軟な表示機器に用いる有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ゲート絶縁膜として用いるプラスチックフィルムを支持基板に固定した後に、電界効果型トランジスタを構成する各電極等の構成要素を形成することにより、プラスチックフィルム上に素子を形成する各製造工程において、プラスチックフィルムの熱寸法変化と変形を抑制することが可能となり、熱寸法変化による素子のアライメントずれ等によって起こる電気特性の低下を抑制できるとともに、各製造工程における取り扱い性を向上させることができる。よって、ガラス基板等に代えて、プラスチックフィルムに容易、且つ高精度に有機電界効果型トランジスタを製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機電界効果型トランジスタの製造方法に関する。

従来、各種半導体装置において、液晶表示装置、電界発光表示装置及び電気泳動型表示装置等のアクティブマトリックス基板は、絶縁表面を有する基板の表面にフォトリソグラフィーなどの方法を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成している。
一般に、ＴＦＴを製造する際の金属や半導体、絶縁体等を成膜する工程においては高温処理を伴うため、基板として耐熱性に優れる材質を用いることが必要であり、石英ガラスや耐熱ガラス等が用いられている。

また、近年、これらの表示装置の応用例として、携帯機器や大型壁掛テレビへの利用が注目されている。現在、ＴＦＴの基板として用いられている石英ガラスや耐熱ガラスは、耐熱性に優れるものの、重く割れやすい欠点があり、基板を軽量化、薄型化するため、ガラス基板などに代えてプラスチックフィルムを基板として用いた半導体装置の作製が試みられている。

しかしながら、通常、耐熱ガラス基板を用いたＴＦＴの製造工程においては、４００℃から５００℃程度の高熱がＴＦＴに加えられる。一方、一般的なプラスチックのガラス転移温度Ｔｇは２００℃以下であり、プラスチックフィルム上に直接ＴＦＴを形成することは困難であった。

プラスチックフィルムに高熱が加えられることなくＴＦＴを形成する方法として、ガラス基板上にＴＦＴを形成した後に、ガラス基板からプラスチックフィルムに半導体素子と回路を転写する方法も提案されているが、ガラス若しくはプラスチックフィルムに直接ＴＦＴを形成する方法と比べて製造方法が複雑となり、コストが高くなるという欠点がある。

プラスチックフィルム上に、安価な製造コストで、比較的低い温度による処理工程を用いてフレキシブルなＴＦＴを形成する方法として、印刷手法で有機電界効果型トランジスタを形成する試みがなされている。

しかしながら、印刷法で用いる電極インキで下部電極を形成した場合、電極インクに含有される金属フィラーによって突起ができるため、金属フィラー突起を有する下部電極上に、絶縁膜と上部電極をドライ若しくはウェットプロセスによって順次形成すると、下部電極と上部電極間の絶縁性が悪くなるという問題がある。

また、接触式の印刷法においては、印刷パターンの端部が突起状になることがあり、印刷パターン端部の突起を有する下部電極上に、絶縁膜と上部電極をドライ若しくはウェットプロセスによって順次形成すると、下部電極と上部電極間の絶縁性が悪くなるという問題がある。

上述したような、印刷手法による問題点を解決する手段として、予めゲート絶縁膜として形成されたプラスチックフィルムを用いる方法がある（例えば、非特許文献１及び２参照）。
Ｇａｒｎｉｅｒ他、「Ｓｃｉｅｎｃｅ」、１９９４年、第２６５巻、ｐ．１８８４−１８８６Ｂｏｎｆｉｇｌｉｏ他、「ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ」、第８２巻、２０号、ｐ．３５５０−３５５２

ゲート絶縁膜としてプラスチックフィルムを用いた場合、駆動電圧の点からプラスチックフィルムの膜厚は２μｍ以下であることが好ましい。また、フィルム強度の点から、プラスチックフィルムの膜厚は０．１μｍ以上であることが好ましい。
しかしながら、プラスチックフィルムが０．１〜２μｍの膜厚だと機械的強度が低くなり、印刷工程においてフィルム破れが生じたり、搬送工程において皺が発生したり、折れ曲がったりする等の問題がある。

また、プラスチックフィルムに直接ＴＦＴを形成するため、工程温度を下げる必要があるが、良好な電気特性のＴＦＴを形成するためには、少なくとも１２０℃〜１８０℃の工程温度が必要となる。
しかしながら、上述の範囲の工程温度条件においても、プラスチックフィルムの熱寸法変化が大きいため、電気特性上の問題があった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、ゲート絶縁膜として用いるプラスチックフィルムの取扱い性を向上させるとともに、熱寸法変化を抑制し、軽量、薄型及び柔軟な表示機器に用いる有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、ゲート絶縁膜としてプラスチックフィルムを用いる有機電界効果型トランジスタの製造方法において、トランジスタを構成するゲート電極、ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を形成する際に、前記ゲート絶縁膜の一方の面を支持基板に固定する工程と、前記ゲート絶縁膜の他方の面に前記ゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を覆うようにして、支持フィルムの一方の面を前記ゲート絶縁膜の他方の面に固定する工程と、前記ゲート絶縁膜を前記支持基板から剥離する工程と、前記支持フィルムの他方の面を支持基板に固定する工程と、前記ゲート絶縁膜の他方の面に前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極及びドレイン電極の上部、ソース電極とドレイン電極との間のゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程とを有することを特徴とする有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

係る構成によれば、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を支持基板に固定した状態で取り扱うため、石英ガラスや耐熱ガラス等をゲート絶縁膜に用いた場合と同様の搬送装置や位置合わせ装置でもって有機電界効果型トランジスタを形成することができる。これにより、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜に破れや皺、折れ曲がり等が発生することが無く、また、膨張伸縮等の変形を抑制でき、軽量化及び薄型化を安価な方法で実現する有機電界効果型トランジスタの製造方法が得られる。

請求項２に記載の発明では、ゲート絶縁膜としてプラスチックフィルムを用いる有機電界効果型トランジスタの製造方法において、トランジスタを構成するゲート電極、ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を形成する際に、前記ゲート絶縁膜の一方の面を支持基板に固定する工程と、前記ゲート絶縁膜の他方の面に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極及びドレイン電極の上部、ソース電極とドレイン電極との間のゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、前記ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を覆うようにして、支持フィルムの一方の面を前記ゲート絶縁膜の他方の面に固定する工程と、前記ゲート絶縁膜を前記支持基板から剥離する工程と、前記支持フィルムの他方の面を支持基板に固定する工程と、前記ゲート絶縁膜の他方の面に前記ゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

請求項３に記載の発明では、前記ゲート絶縁膜の一方の面と前記支持基板との間には、ゲート絶縁膜と支持基板とを接着部材或いは粘着部材によって固定する固定層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

請求項４に記載の発明では、前記支持フィルムの他方の面と前記支持基板との間には、支持フィルムと支持基板とを接着部材或いは粘着部材によって固定する固定層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

請求項５に記載の発明では、前記固定層の厚さが１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

本発明に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法では、プラスチックフィルムの熱寸法変化を、プラスチックフィルムと、接着部材或いは粘着部材からなる固定層と、支持基板とから構成される積層体内のせん断応力によって抑制することが可能となる。
固定層の厚さは、数１に示すＶｏｉｇｔの粘弾性の式、及び数２に示すＭａｘｗｅｌｌの粘弾性の式（引用文献；「接着ハンドブック第３版」日本接着学会）より、熱寸法変化を抑制するせん断応力を与えるためには、固定層を薄く形成するのが効果的であることが明らかである。また、上記文献より、せん断強さは、固定層を非常に薄く形成した場合に急速に低下する欠膠が起こるため、固定層の厚さは１μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
なお、数１及び数２中、σ_ｂはせん断強さ、ηは粘度、Ｇはせん断弾性率、ｈは固定層（接着部材或いは粘着部材）厚さ、εは歪み、ε_ｃは破壊が始まる臨界歪み、υは引張速度を示す。

一般に、プラスチック材料は線膨張係数が大きく、加熱及び冷却の工程において大きな熱寸法変化を生ずる。プラスチックフィルムを支持基板に固定して加熱する際、プラスチックフィルムと支持基板の線膨張係数が異なることから、両者の間にせん断応力(基材間のせん断応力)が発生する。また、プラスチックをガラス点移転温度程度まで加熱する際にも、プラスチックの熱収縮により、プラスチックフィルムと支持基板の間に基板間のせん断応力が発生する。
上述の基材間のせん断応力よりも、接着部材や粘着部材の破壊が始まるせん断強さの方が大きな場合には、基材間のせん断応力と、接着部材若しくは粘着部材がプラスチックフィルムと支持基板間に及ぼすせん断応力とが釣り合い、プラスチックフィルムの寸法変化と変形を抑制することが可能となる。

請求項６に記載の発明では、前記支持基板の融点が５００℃以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

請求項７に記載の発明では、前記支持基板の線膨張係数が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

請求項８に記載の発明では、前記支持基板の厚さが０．４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。

本発明に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法では、プラスチックフィルムの熱寸法変化と取り扱い性は支持基板に依存するところが大きいため、プラスチックフィルムの熱寸法変化を抑制するには支持基板の融点が５００℃以上、線膨張係数が１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、また、支持基板の取り扱いの点から、支持基板の厚さは０．４ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法では、ゲート絶縁膜として用いるプラスチックフィルムを支持基板に固定した後に、電界効果型トランジスタを構成する各電極等の構成要素を形成する方法としている
これにより、プラスチックフィルム上に素子を形成する各製造工程において、プラスチックフィルムの熱寸法変化と変形を抑制することが可能となり、熱寸法変化による素子のアライメントずれ等によって起こる電気特性の低下を抑制できるとともに、各製造工程における取り扱い性を向上させることができる。
よって、ガラス基板等に代えて、プラスチックフィルムに容易、且つ高精度に有機電界効果型トランジスタを生成することができる。

以下、本発明に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態の有機電界効果型トランジスタの製造方法の工程を説明する図であり、この製造方法では、ゲート絶縁膜２としてプラスチックフィルムを用い、トランジスタを構成するゲート電極３、ソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂ及び半導体層６を形成する際に、ゲート絶縁膜２の一方の面２ａを支持基板２０に固定する工程と（図１（ａ））、ゲート絶縁膜２の他方の面２ｂにゲート電極３を形成する工程と（図１（ｂ））、ゲート電極３を覆うようにして、支持フィルム４の一方の面４ａをゲート絶縁膜２の他方の面２ｂに固定する工程と(図１（ｃ）)、ゲート絶縁膜２を支持基板２０から剥離する工程と（図１（ｄ））、支持フィルム４の他方の面４ｂを支持基板２０に固定する工程と（図１（ｅ））、ゲート絶縁膜２の他方の面２ｂにソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂを形成する工程と(図１（ｆ）)、該ソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂの上部５ａ及びソース・ドレイン電極の電極間のゲート絶縁膜２上に接続するように半導体層６を形成する工程と（図１（ｇ））を有して概略の工程をなしている。

図１（ｇ）に示すように、本実施形態の有機電界効果型トランジスタの製造方法で得られる有機電界効果型トランジスタ１は、ゲート絶縁膜２と、該ゲート絶縁膜２の他方の面２ｂに形成されるゲート電極３と、該ゲート電極３を覆うようにしてゲート絶縁膜２の他方の面２ｂに固定される支持フィルム４と、ゲート絶縁膜２の一方の面２ａに形成されるソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂと、該ソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂの上部５ａ及びソース電極５Ａとドレイン電極５Ｂの電極間のゲート絶縁膜２の一方の面２ａ上に形成される半導体層６と、支持フィルム４の他方の面４ｂに、固定層１２を介して固定された支持基板２０とで概略構成されている。

本発明に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法で得られる有機電界効果型トランジスタの素子構造は、ボトムゲートボトムコンタクト型、ボトムゲートトップコンタクト型、トップゲートボトムコンタクト型、トップゲートトップコンタクト型の何れかの構造を選択することができる。本実施形態の有機電界効果型トランジスタの製造方法では、表示装置等に用いられるボトムゲートボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ１を製造する例を説明する。

（１）工程１：ゲート絶縁膜の支持基板への固定
まず、支持基板２０に、粘着テープ等からなる固定層１１とプラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜２をラミネートして固定する（図１（ａ））。

ゲート絶縁膜２として用いるプラスチックフィルムの材質は、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックフィルムを用いることができ、適宜選択すれば良い。

支持基板２０は、上述した理由により、石英ガラスや耐熱ガラス、金属やセラミック等、融点が５００℃以上の材質を用いることが好ましい。また、支持基板２０は、線膨張係数が１０ｐｐｍ以下の材質を用いることが好ましい。また、機械的強度や取り扱い性の点から、支持基板２０の板厚は０．４ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。

プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜２と支持基板２０を固定する固定層１１としては、上述の粘着テープの他、アクリル系粘着剤、シリコーン系、天然ゴム系粘着剤、合成ゴム系粘着剤等、各種接着部材或いは粘着部材の中から適宜選択して採用すれば良い。
また、接着部材或いは粘着部材からなる固定層１１としては、微小な吸盤が形成されている樹脂膜、若しくは平面状の支持基板２０との密着性を考慮し、密着性の高い軟質のシリコンゴム等、樹脂膜のような吸着性若しくは付着性を有した材料を用いることが好ましい。

（２）工程２：ゲート絶縁膜上へのゲート電極の形成
次に、ゲート絶縁膜２の他方の面２ｂ上に、電極インクを用いて印刷することにより、ゲート電極３を形成する（図１（ｂ））。

ゲート電極３の印刷による形成に用いる電極インクとしては、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液等を用いることができ、適宜選択すれば良い。
金属ナノ粒子分散液に用いる金属としては、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄、アルミニウム、マンガン等の金属からなるナノ粒子、又は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄、アルミニウム、マンガン等の金属から選択する２種類以上の金属からなる合金のナノ粒子を用いることができる。上述したナノ粒子の粒径としては５０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下のものを用いれば良い。なお、粒径が１ｎｍ以下だと、ナノ粒子の製造が困難になる。
また、導電性高分子溶液としては、ポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリピロール等の高分子とドーパントの溶液を用いれば良く、溶媒を乾燥させることで電極を形成する。

本実施形態で用いられる印刷方法は、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ等のパターニング方法を用いることができる。

（３）工程３：ゲート絶縁膜への支持フィルムの固定
次に、ゲート絶縁膜２の他方の面２ｂに、ゲート電極３に覆い被さるようにして支持フィルム４をラミネートし、ゲート絶縁膜２、ゲート電極３、支持フィルム４を固定する（図１（ｃ））。

支持フィルム４の材質は、粘着層や接着層があらかじめ表面に形成されているものを用いるか、又はホットメルトによってゲート絶縁膜２と固定できる材質のものを用いることができる。
支持フィルム４の樹脂材料としては、例えば、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、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート等の材料を用いることができる。また、これらの樹脂を組み合わせたポリマーアロイや、１種又は２種以上の上記樹脂材料を組み合わせて積層した多層構造のプラスチックフィルムを用いても良い。
なお、樹脂以外の材料であっても、可撓性の材料であれば、支持フィルムの材料として用いることも可能であり、例えば、厚さが１００μｍ程度のガラス材やステンレス材等を用いることもできるが、軽量化や耐衝撃性等の面から、樹脂材料を用いることが最も好ましい。

支持フィルム４の表面に形成される接着層としては、ユリア樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、酢酸ビニル樹脂系溶剤形接着剤、天然ゴム系溶剤形接着剤、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン形接着剤、酢酸ビニル共重合樹脂系エマルジョン形接着剤、ＥＶＡ樹脂系エマルジョン形接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン形接着剤、イソシアネート系接着剤、合成ゴム系ラテックス型接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等を用いることができる。

また、支持フィルム４の表面に形成される粘着層としては、アクリル系粘着剤、シリコーン系、天然ゴム系粘着剤、合成ゴム系粘着剤等を用いることができる。

ゲート絶縁膜２を支持フィルム４で固定する際には、ゲート電極３の段差によってゲート絶縁膜２と支持フィルム４との間に隙間ができないことや、ゲート絶縁膜２と支持フィルム４との間の平坦性が失われないようにすることが必要であることから、粘着層や接着層に柔らかい材料を用い、ゲート電極３の厚さよりも粘着層や接着層の厚さが厚いことが好ましい。

（４）工程４：ゲート絶縁膜の支持基板からの剥離
次に、ゲート絶縁膜２、ゲート電極３及び支持フィルム４の積層体を（ゲート絶縁膜２の一方の面２ａを）、支持基板２０から剥離して表裏を反転させる。（図１（ｄ））。

（５）工程５：ゲート絶縁膜の支持基板への固定
次に、ゲート絶縁膜２、ゲート電極３及び支持フィルム４の積層体を、支持フィルム４の他方の面４ｂ（ゲート絶縁膜２に固定される一方の面４ａの反対面）を固定面として、固定層１２を介して支持基板２０Ａに固定する（図１（ｅ））。

固定層１２を構成する接着部材若しくは粘着部材としては、上述の固定層１１と同じものを用いることができるが、固定層１１と固定層１２の材質は、異なるものを用いても良い。

なお、工程４〜５においては、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜２を、支持基板２０に固定されていない状態で取り扱わなければならない。この場合でも、支持フィルム４がゲート絶縁膜２に固定されていることにより、ゲート絶縁膜２を構成するプラスチックフィルムの取り扱い性を向上させることができる。

（６）工程６：ゲート絶縁膜上へのソース・ドレイン電極の形成
次に、ゲート絶縁膜２の一方の面２ａに電極インクを用いて印刷することにより、ソース電極５Ａとドレイン電極５Ｂを形成する（図１（ｆ））。

ソース・ドレイン電極の材質には、ゲート電極３と同じ材料を用いることができるが、それぞれ異なる材質のものを用いても良く、適宜決定すれば良い。
また、ソース・ドレイン電極は、ゲート電極３と同じ印刷方法で形成することができるが、それぞれ異なる印刷方法で形成しても良く、適宜決定すれば良い。

（７）工程７：半導体層の形成
次に、ソース電極５Ａとドレイン電極５Ｂの間の適切な個所を選択し、ソース電極５Ａとドレイン電極５Ｂの上部５ａ及びソース・ドレイン電極間のゲート絶縁膜２上に、有機半導体材料を印刷して半導体層６を形成する（図１（ｇ））。

有機半導体層を用いて印刷することによって半導体層６を形成する場合には、有機半導体材料を溶媒に溶解させる必要がある。可溶性の有機半導体材料としては、π共役ポリマーが広く用いられ、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリアリルアミン類、フルオレン類、ポリカルバゾール類、ポリインドール類、ポリ(P-フェニレンビニレン)類などを用いることができる。また、有機溶媒への溶解性を有する低分子物質、例えば、ペンタセンなどの多環芳香族の誘導体、フタロシアニン誘導体、ペリレン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、フラーレン類、カーボンナノチューブ類等を用いることができる。

半導体層６を形成する際に用いられる印刷方法としては、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ等のパターニング方法を用いることができる。

以上、説明した工程により、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ１を得ることができる。

なお、有機電界効果型トランジスタ１を製造した後は、支持基板２０Ａから剥離して用いても良く、また、支持基板２０Ａに固定した形態で封止やコンタクトホール形成、画素電極形成などの後工程を行っても良い。
また、本実施形態では、工程１と工程５で、それぞれ異なる支持基板２０、２０Ａを用いているが、工程４で剥離した支持基板２０を、工程５でそのまま用いるような工程としても良い。

また、本実施形態の有機電界効果型トランジスタの製造方法で有機電界効果型トランジスタを得る際のプラスチックフィルムの搬送様式は、枚葉式とロール式の何れの方法でも良く、製造工程の状況等に応じて適宜決定すれば良い。

以上説明したように、本実施形態の有機電界効果型トランジスタの製造方法によれば、ゲート絶縁膜２として用いるプラスチックフィルムを支持基板２０に固定した後に、電界効果型トランジスタを構成する各電極等の構成要素を形成する方法としている
これにより、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜２上に素子を形成する各製造工程において、プラスチックフィルムの熱寸法変化と変形を抑制することが可能となり、熱寸法変化による素子のアライメントずれ等によって起こる電気特性の低下を抑制できるとともに、各製造工程における取り扱い性を向上させることができる。
よって、ガラス基板等に代えてプラスチックフィルムをゲート絶縁膜に用いた場合であっても、容易、且つ高精度に有機電界効果型トランジスタを製造することができる。

［第２の実施形態］
以下、本発明の有機電界効果型トランジスタの製造方法の第２の実施形態について、図２を用いて説明する。
以下の説明において、図１に示す第１の実施例の有機電界効果型トランジスタの製造方法と共通する工程や構成については、同じ符号を用いて説明するとともに、その詳細を省略する。

本実施形態では、表示装置等に用いられるトップゲートボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ１０を製造する工程を例に説明する。
なお、本実施形態における各工程では、第１の実施形態で説明した材料と同じものを用いることができる。

（１）工程１：ゲート絶縁膜の支持基板への固定
まず、支持基板２０に、粘着テープ等からなる固定層１１とプラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜２をラミネートして固定する（図２（ａ））。
（２）工程２：ゲート絶縁膜上へのソース・ドレイン電極の形成
次に、ゲート絶縁膜２の他方の面２ｂ上に電極インクを用いた印刷により、ソース電極５Ａとドレイン電極５Ｂを形成する（図２（ｂ））。

（３）工程３：半導体層の形成
次に、ソース電極５Ａとドレイン電極５Ｂの間の適切な個所を選択し、ソース・ドレイン電極の上部５ａ及びソース・ドレイン電極間のゲート絶縁膜２上に、有機半導体材料を印刷して半導体層６を形成する（図２（ｃ））。

（４）工程４：ゲート絶縁膜への支持フィルムの固定
次に、ゲート絶縁膜２の他方の面２ｂに、ソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂに覆い被さるようにして支持フィルム４をラミネートし、ゲート絶縁膜２、ソース・ドレイン電極５、支持フィルム４を固定する（図２（ｄ））。

（５）工程５：ゲート絶縁膜の支持基板からの剥離
次に、ゲート絶縁膜２、ソース５Ａ、ドレイン電極５Ｂ及び支持フィルム４の積層体を（ゲート絶縁膜の一方の面２ａを）、支持基板２０から剥離して表裏を反転させる（図２（ｅ））。

（６）工程６：ゲート絶縁膜の支持基板への固定
次に、ゲート絶縁膜２、ゲート電極３及び支持フィルム４の積層体を、支持フィルム４の他方の面４ｂ（ゲート絶縁膜２に固定された一方の面４ａと反対面）を固定面として、固定層１２を介して支持基板２０Ａに固定する（図２（ｆ））。

（７）工程７：ゲート絶縁膜上へのゲート電極の形成
次に、ゲート絶縁膜２の一方の面２ａ上に、電極インクを用いた印刷により、ゲート電極３を形成する（図２（ｇ））。

以上、説明したように、本実施形態においては、第１の実施形態とは異なる順番の工程とすることにより、トップゲートボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ１０を得ることができるが、上述の工程の順番を変更することにより、ボトムゲートボトムコンタクト型、ボトムゲートトップコンタクト型、トップゲートボトムコンタクト型、トップゲートトップコンタクト型の、何れの構造の電界効果型トランジスタをも製造することができることは言うまでも無い。

［第３の実施形態］
以下、本発明の有機電界効果型トランジスタの製造方法の第３の実施形態について、図３を用いて説明する。
図３に示すように、本実施形態では、ロール方式によって、表示装置等に用いるボトムゲートボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタを製造する例について説明する。
なお、本実施形態の各工程では、第１及び第２の実施形態で説明した材料と同じものを用いることができる。

本実施形態では、ゲート絶縁膜２として用いるプラスチックフィルム７に連続してゲート電極３、ソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂ及び半導体層６を印刷して形成することができ、効率良く有機電界効果型トランジスタを得ることが可能である。

（１）工程１：ゲート絶縁膜の支持基板への固定
まず、ロール原反Ａから引き出された長尺のプラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜２１（一方の面２１ａ）を、粘着テープ等からなる固定層１１を介して支持基板２０にラミネートして固定する（図３の（ａ）参照）。

（２）工程２：ゲート絶縁膜上へのゲート電極の形成
次に、ゲート絶縁膜２１上（他方の面２１ｂ）に、電極インクを用いた印刷処理を行った後（図３の（ｂ）参照）、乾燥炉６０内で熱処理を行うことにより、ゲート電極３を形成する（図３の（ｃ）参照）。

（３）工程３：ゲート絶縁膜への支持フィルムの固定
次に、ゲート絶縁膜２１上（他方の面２１ｂ）に、ロール原反Ｂから引き出された支持フィルム４１を、ゲート電極３上に覆い被さるようにラミネートすることにより、ゲート絶縁膜２１、ゲート電極３及び支持フィルム４１を固定する（図３の（ｄ）参照）。

（４）工程４：ゲート絶縁膜の支持基板からの剥離
次に、ゲート絶縁膜２１、ゲート電極３及び支持フィルム４１の積層体を（ゲート絶縁膜２１の一方の面２１ａを）、支持基板２０から剥離する。（図３の（ｅ）参照）。

（５）工程５：ゲート絶縁膜の支持基板への固定
次に、ゲート絶縁膜２１、ゲート電極３及び支持フィルム４１の積層体を、支持フィルム４１の他方の面４１ｂを固定面として、固定層１２を介して支持基板２０Ａに固定する（図３（ｆ））。

（６）工程６：ゲート絶縁膜上へのソース・ドレイン電極の形成
次に、ゲート絶縁膜２１の一方の面２ａに電極インクを用いた印刷処理を行った後（図３の（ｇ）参照）、乾燥炉６１内で熱処理を行うことにより、ソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂを形成する（図３（ｈ））。

（７）工程７：半導体層の形成
次に、ソース・ドレイン電極間の適切な個所を選択し、ソース電極５Ａとドレイン電極５Ｂの上部５ａ及びソース・ドレイン電極間のゲート絶縁膜２１上（一方の面２１ａ）に、有機半導体材料を印刷した後（図３の（ｉ）参照）、乾燥炉６２内で熱処理を行うことにより、半導体層６を形成する（図３の（ｊ）参照）。

上述の工程により、ボトムゲートボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ５０を得ることができる（図３の（ｋ）参照））。

なお、有機電界効果型トランジスタを製造した後は、支持基板２０Ａから剥離して用いても良く、また、支持基板２０Ａに固定した形態で封止やコンタクトホール形成、画素電極形成等の後工程を行っても良い。
また、図３に示す例では、ゲート絶縁膜２１と支持フィルム４１とをラミネートして用いているが、支持フィルムを用いずに有機電界効果型トランジスタを製造することも可能である。この場合には、例えば、工程２においてゲート電極３を形成し、ゲート電極３及びゲート絶縁膜２１の他方の面２１ｂに、固定層１２を介して支持基板２０Ａを固定した後に支持基板２０を剥離し、ソース電極５Ａ、ドレイン電極５Ｂ及び半導体層６をゲート絶縁膜２１の一方の面２１ａに形成する工程とすれば良い。

以上、説明したように、ロール方式で、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜２１に連続してゲート電極３、ソース・ドレイン電極５及び半導体層６を印刷して形成することができるため、有機電界効果型トランジスタを効率良く製造することができる。

［実施例１］
図１（ａ）又は図１（ｅ）に示す工程において、冷却することによって粘着力が低下する粘着材層を有する両面テープを固定層として用い、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を支持基板に固定した後、各電極及び半導体層を形成して有機電界効果型トランジスタを作製した。
そして、両面テープの粘着材層を冷却処理して粘着力を低下させ、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を剥離した。
冷却することによって粘着力が低下する粘着材層を有するものとしては、例えば、ソマール株式会社製「ソマタックＣＲ」、ニッタ株式会社製「インテリマーテープクールオフタイプ」等が挙げられ、粘着力が低下する温度は２０℃〜６０℃の範囲内で設定することが可能である。
本実施例において作製した有機電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜及び支持フィルムを支持基板から剥離させたところ、損傷を与えること無く、容易に剥離することができた。

また、上記の如く実施した有機電界効果型トランジスタの作製工程において、ゲート絶縁膜として用いたプラスチックフィルムに、帝人デュポン社製のポリエチレンテレフタレート「テオネックス厚膜１．２μｍ」を用いて、有機電界効果型トランジスタを作製した。
ガラス製の支持基板に、上記材料からなるゲート絶縁膜を固定した状態で、１５０℃で３０分間の熱処理を行ったところ、ゲート絶縁膜の熱収縮は０．０２％であった。
一方、上記材料からなるゲート絶縁膜を支持基板に固定せず、１５０℃で３０分間の熱処理を行ったところ、ゲート絶縁膜の熱収縮は０．４％であった。
上記結果から、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を支持基板に固定することにより、熱寸法変化を抑制できることが明らかとなった。

［実施例２］
図１（ａ）又は図１（ｅ）に示す工程において、加熱することによって粘着力が低下する粘着材層を有する両面テープを固定層として用い、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を支持基板に固定した後、各電極及び半導体層を形成して有機電界効果型トランジスタを作製した。
そして、両面テープの粘着材層を加熱処理して粘着力を低下させ、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を剥離した。
冷却することによって粘着力が低下する粘着材層を有するものとしては、例えば、ソマール株式会社製「ソマタックＣＲ」、日東電工株式会社製「リバアルファ」、ニッタ株式会社製「インテリマーテープウォームオフタイプ」等が挙げられ、粘着力が低下する温度は１８０℃以下となっている。
本実施例において作製した有機電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜及び支持フィルムを支持基板から剥離させたところ、損傷を与えること無く、容易に剥離することができた。

［実施例３］
図１（ａ）又は図１（ｅ）に示す工程において、紫外線照射によって粘着力が低下する粘着材層を有する両面テープを固定層として用い、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を支持基板に固定した後、各電極及び半導体層を形成して有機電界効果型トランジスタを作製した。
そして、両面テープの粘着材層を紫外線照射処理して粘着力を低下させ、プラスチックフィルムからなるゲート絶縁膜を剥離した。
紫外線照射によって粘着力が低下する粘着材層を有するものとしては、例えば、積水化学工業株式会社製「セルファ」、日東電工株式会社製「エレップホルダー」、古河電気工業株式会社製「ＳＰ−５７５Ｂ−１５０」等が挙げられる。
本実施例において作製した有機電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜及び支持フィルムを支持基板から剥離させたところ、損傷を与えること無く、容易に剥離することができた。

本発明の有機電界効果型トランジスタの製造方法の一例を説明する概略図である。本発明の有機電界効果型トランジスタの製造方法の一例を説明する概略図である。本発明の有機電界効果型トランジスタの製造方法の一例であり、ロール方式による工程を説明する概略図である。

符号の説明

１、１０、５０…有機電界効果型トランジスタ、２、２１…ゲート絶縁膜、２ａ、２１ａ…一方の面、２ｂ、２１ｂ…他方の面、３…ゲート電極、４、４１ａ…支持フィルム、４ａ、４１ａ…一方の面、４ｂ、４１ｂ…他方の面、５Ａ…ソース電極、５Ｂ…ドレイン電極、５ａ…上部、６…半導体層、１１、１２…固定層、２０、２０Ａ…支持基板

Claims

ゲート絶縁膜としてプラスチックフィルムを用いる有機電界効果型トランジスタの製造方法において、
トランジスタを構成するゲート電極、ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を形成する際に、前記ゲート絶縁膜の一方の面を支持基板に固定する工程と、
前記ゲート絶縁膜の他方の面に前記ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を覆うようにして、支持フィルムの一方の面を前記ゲート絶縁膜の他方の面に固定する工程と、
前記ゲート絶縁膜を前記支持基板から剥離する工程と、
前記支持フィルムの他方の面を支持基板に固定する工程と、
前記ゲート絶縁膜の他方の面に前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極の上部、ソース電極とドレイン電極との間のゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程とを有することを特徴とする有機電界効果型トランジスタの製造方法。
ゲート絶縁膜としてプラスチックフィルムを用いる有機電界効果型トランジスタの製造方法において、
トランジスタを構成するゲート電極、ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を形成する際に、前記ゲート絶縁膜の一方の面を支持基板に固定する工程と、
前記ゲート絶縁膜の他方の面に、前記ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極の上部、ソース電極とドレイン電極との間のゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、
前記ソース電極、ドレイン電極及び半導体層を覆うようにして、支持フィルムの一方の面を前記ゲート絶縁膜の他方の面に固定する工程と、
前記ゲート絶縁膜を前記支持基板から剥離する工程と、
前記支持フィルムの他方の面を支持基板に固定する工程と、
前記ゲート絶縁膜の他方の面に前記ゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする有機電界効果型トランジスタの製造方法。
前記ゲート絶縁膜の一方の面と前記支持基板との間には、ゲート絶縁膜と支持基板とを接着部材或いは粘着部材によって固定する固定層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
前記支持フィルムの他方の面と前記支持基板との間には、支持フィルムと支持基板とを接着部材或いは粘着部材によって固定する固定層が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
前記固定層の厚さが１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
前記支持基板の融点が５００℃以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
前記支持基板の線膨張係数が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
前記支持基板の厚さが０．４ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。