JP2007036006A - 有機薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フレキシブル基板や印刷法を用いて作製される有機薄膜トランジスタで不可避におこる有機半導体層と電極間の位置ずれ、特に、電極配線部分からの有機半導体層のはみ出しによって発生する光リーク電流を抑制する。
【解決手段】二次元的広がりを有する透光性の基板１１上に、ゲート電極１２、ゲート絶縁層１３、ソース・ドレイン電極１４，１５、有機半導体層１６及び保護層１７’が積層されてなる有機薄膜トランジスタにおいて、チャネル領域を被覆する保護層１７’の二次元形状が、遮光性のゲート電極１２及び遮光性のソース・ドレイン電極１４，１５を投影してなる二次元形状と一致する構造を用いる。この構造により、ゲート電極１２及びソース・ドレイン電極１４，１５の投影領域からはみ出した部分１６”を選択的に劣化させることができ、光リーク電流が高度に抑制された有機薄膜トランジスタが実現できる。
【選択図】図１(e)

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタ（有機TFT）及びその製造方法に関する。特に、液晶表示装置の表示パネルなどに用いるアクティブマトリクススイッチに適した有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。

従来、薄膜トランジスタ（TFT）のチャネル層には、シリコンやガリウム砒素などの無機材料が多用されてきたが、近年になって、有機半導体をチャネル層に用いた薄膜トランジスタの試作が活発化している。

これは、（ａ）有機半導体は、無機半導体材料に比べて、低温のプロセスでの形成が可能であるため、プラスチックなど高温に弱い基板の上にもトランジスタを形成できる。また、（ｂ）有機半導体は分子構造が多様であるため、従来、無機材料で用いられてきた真空蒸着法などのドライプロセスだけでなく、スピン塗布法や印刷法などのウエットプロセスでも形成可能な材料を選択できる、などの理由による。

このような有機TFTを液晶、電気泳動、または、有機エレクトロルミネセンス表示装置などのアクティブマトリクススイッチとして使用するためには、基板上の所定の位置に所定の形状を持った複数のゲート配線・電極、複数の信号配線、ソース・ドレイン電極及び有機半導体層を正確に布置する必要がある。

従来、上記のような諸電極や半導体層の精密な配置・形成には、フォトリソグラフィー法が用いられてきた。この方法では、電極層上に形成したフォトレジスト層を、フォトマスクを用いて露光・現像することにより、フォトレジスト層で非被覆領域を形成し、この領域から電極や半導体層を除去することにより、電極や半導体層を所望の形状に加工する。

このような一連のプロセスを何回も繰り返すことにより、基板上に複雑な電極や半導体層のパターンを形成するが、マスクアライナーによって、フォトマスクが基板に対して正確に位置合わせされるため、上記プロセスを複数回繰り返しても電極や半導体層のパターンを所望の位置に正確に、配置することができる。

しかしながら、この方法の有効性は基板が、熱、水分、外力などによって、変形をおこしにくいことが前提となっており、プラスチック基板のように、変形をおこしやすいフレキシブル基板上で、上記プロセスを何度も繰り返した場合には、トランジスタを構成する電極や半導体のパターンの間で、基板の変形による位置不整合が顕著になる可能性がある。

このような位置不整合は、例えば、（ａ）ゲート電極とソース・ドレイン電極の重なり面積の増大による寄生容量の増大、あるいは、（ｂ）半導体層が電極・配線部分からはみ出して、光リーク電流の発生などといった素子性能の低下を引き起こす。

また、近年フォトリソグラフィーのかわりに、印刷法を用いて電極あるいは半導体層パターンを基板上に、直接形成しようという試みが活発化しているが、同一基板上で印刷を繰り返すと、基板の変形の有無によらず印刷パターン相互間での位置ずれ不整合が不可避的に発生する。

そのため、このような位置不整合の発生を見込んで、予め電極及び半導体層パターンを大きめに設計するという対策がとられるが、今度はそれによって、電極重なり面積の増大による寄生容量の増大や、有機半導体膜が電極配線部分からはみ出して、光リーク電流の発生などといった問題が起こる。

下記特許文献１及び特許文献２には、フレキシブル基板や印刷法を用いて、有機薄膜トランジスタを作製する場合に生ずる電極及び半導体層パターンの位置不整合のうち、ゲート電極とソース・ドレイン電極間の位置不整合を回避する手法が開示されている。
特願２００３−３１２０７９号 特願２００３−３１２０８０号（特開２００５−７９５６０号公報）

フレキシブル基板や印刷法を用いて、作製される有機薄膜トランジスタにおいて、電極配線部分からの有機半導体層のはみ出しによる光リーク電流の発生抑制に有効な手法は、上記特許文献１，２には開示されていない。

液晶表示装置のように、バックライトを使用する表示装置に、有機薄膜トランジスタを用いる場合、有機薄膜トランジスタのスイッチング性能として、バックライトによる基板裏面からの光照射に対して、光リーク電流が小さいことが求められる。

この光リーク電流は、基板裏面から照射された光を有機半導体膜が吸収して、光キャリアが発生し、この光キャリアが印加電圧によって、ドレイン・ソース電極間で走行するために生ずる。

この光リーク電流を抑制するには、有機半導体層のうち、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域外にはみ出して、バックライト光による直接の照射にさらされる部分を排除するか、あるいは、はみ出し部分における光キャリア発生機能を抑制する必要がある。

ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域外へ、はみ出した有機半導体層を取り除く方法として、フォトマスクを用いてフォトリソグラフィー法で加工後、エッチングする方法があるが、基板がフレキシブルな場合には、基板の変形のために、印刷されている電極とフォトマスクパターンとの相対位置がゆらぎ、加工後の有機半導体層の位置と電極の位置とが不整合を引き起こす可能性がある。

また、印刷法で形成された電極上に積層された有機半導体層をフォトリソグラフィー法とエッチングで加工する場合には、先に印刷された電極の位置や形状が様々にゆらぐため、印刷されている電極とフォトマスクパターンとの相対位置もゆらぎ、加工後の有機半導体層の位置と電極の位置とが不整合を引き起こす可能性がある。

本発明は、有機トランジスタにおいて、フレキシブル基板や印刷法を用いた場合に生ずる電極及び半導体層パターン間での位置不整合により引き起こされる問題のうち、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域からの半導体層のはみ出しによる光リーク電流の発生を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の有機薄膜トランジスタでは、二次元的広がりを有する透光性の基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース・ドレイン電極、有機半導体層及び保護層が積層されてなる有機薄膜トランジスタにおいて、チャネル領域を被覆する前記保護層の二次元形状が、遮光性のゲート電極及び遮光性のソース・ドレイン電極を投影してなる二次元形状と一致する構造を用いる。

この構造を用いることにより、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域からはみ出した有機半導体層における光リーク電流発生を選択的に阻害することが可能となり、光リーク電流が高度に抑制された有機薄膜トランジスタが実現できる。

また、本発明の有機薄膜トランジスタは、その製造工程が、透光性基板の片面に、遮光性のゲート電極、透光性の絶縁膜、遮光性のソース／ドレイン電極及び有機半導体層を積層して積層構造を構築する工程、前記積層構造上にポジ型レジスト機能を有する保護層を積層する工程、前記積層構造を有する面とは反対側の面から透光性基板を通して露光することにより前記保護層からゲート電極及びソース・ドレイン電極により遮光されない部分を除去する工程、さらに、有機半導体膜から前記保護層により被覆されていない部分のみを選択的に除去又は機能劣化させる工程より構成され、このような製造工程によって、形成される素子構造により、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影部分からの半導体層のはみ出しによる光リーク電流の発生が、高度に抑制されることを特徴とするものである。なお、はみ出し部分の除去に別途フォトマスクを用いなくともよい。

本発明の有機薄膜トランジスタでは、その製造工程において、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域からの半導体層のはみ出しによる光リーク電流の発生を抑制するために、はみ出し部分を除去するためのフォトマスクを別途準備する必要がなく、フォトマスクとマスクアライナーを用いて除去する場合に比べて、製造コストと時間を大幅に削減することができる。

さらに、本発明の有機薄膜トランジスタは、光リーク電流の発生が高度に抑制されているため、バックライトを使用する液晶表示装置などのアクティブマトリクススイッチなどの用途にきわめて有用である。

本発明の有機薄膜トランジスタの基本的な実施形態を以下の実施例に示すが、本発明はこの実施例で示される素子構造及び製造方法に限定されるものではない。

本発明の一実施例である有機薄膜トランジスタの平面図と断面図を図１に示す。図１(a)から図１(e)には、本実施例により形成される有機薄膜トランジスタの平面図と同図中Ａ−Ａ’における断面図を作製経過順にそれぞれ示す。

まず、図１(a)に示すように、ガラス基板１１上に、クロムからなる厚さ150nmのゲート電極１２、酸化シリコンからなる厚さ400nmの透明絶縁層１３、金からなる厚さ50nmのソース電極１４及びドレイン電極１５が順次積層して形成される。

次に、図１(b)に示すように、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ジチオフェン）からなる厚さ30nmの有機半導体層１６が形成され、図１(c)に示すように、ポジ型のフォトレジスト機能を有する厚さ1.5μmの保護層１７が形成される。

図１(a)において、ゲート電極１２はスパッタ法とフォトリソグラフィー法により、透明絶縁層１３はＣＶＤ法により、ソース電極１４及びドレイン電極１５は熱蒸着法とフォトリソグラフィー法により、図１(b)及び図１(c)において、有機半導体層１６及び保護層１７はスクリーン印刷法により、それぞれ形成される。

図１(a)〜(c)中の１a〜１fは、それぞれ１a=50μm、１b=500μm、１c=3000μm、１d=５ｍｍ、１e=3mm、１f=4mmである。

次に、図１(c)に示すように、基板裏面より光１８を照射して、保護層１７から、図１(d)に示すように、ゲート電極１２、ソース電極１４及びドレイン電極１５によって遮光されない部分を除去し、保護層残存部分１７’とするとともに、有機半導体層１６のうち、ゲート電極１２及びソース・ドレイン電極１４及びドレイン電極１５によって遮光されない部分１６’を露出させた。

次に、図１(e)に示すように、基板の表面側から基板表面に酸素プラズマ処理を施し、有機半導体層１６のうち、保護層残存部分１７’によって保護されていないはみ出し部分１６’を劣化させたはみ出し部分１６”とし、本実施例の有機薄膜トランジスタを完成させた。

次に、比較のために作製工程を、図１(d)に示す保護層残存部分１７’の形成までで止めた以外は、本実施例と全く同構造の比較用有機薄膜ランジスタを作製した。

本実施例の有機薄膜トランジスタの暗状態及び明状態におけるオフ電流を測定して上記比較例用素子と比較した。明状態では、照度3000ルクスの蛍光管からなる液晶ディスプレイ用バックライト光を、基板裏面から照射した。暗状態では、比較用素子と本実施例の間で、オフ電流にほとんど違いが見られなかった（１０^-14Ａ台）。

次に、明状態におけるオフ電流を測定したところ、比較用素子ではオフ電流が暗状態に比べて約３桁増大しているのに対し、本実施例では、約１桁の増大に止まっていることがわかった。すなわち、本実施例では、明状態における光リーク電流の増大が比較用素子に比べて約２桁抑制されている。

以上の結果から、本発明の有機薄膜トランジスタでは、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域からの半導体層のはみ出しによる光リーク電流の発生が高度に抑制されていることがわかる。

本発明に用いられる基板は、ガラスに限定されるものではなく、ポジ型のフォトレジスト機能を有する保護層を感光させる波長の光を透過するものであれば広範囲から選択できる。例えば、石英、サファイア等の無機基板、アクリル、エポキシ、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリノルボルネン、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンナフタレンジカルボキシレート、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、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリケトン、ポリフェニレンスルフィド等の有機プラスチック基板を用いることができる。

本発明に用いられるゲート電極は、クロムに限定されるものではなく、不透光性ものであれば広範囲から選択できる。例えば、Al、Cu、Ti、Cr、Au、Ag、Ni、Pd、Pt、Taのような金属の他、ポリシリコンのようなシリコン材料、あるいは上記金属の微粒子、錯体のいずれかを溶媒に溶解・分散させたインク組成物を用い、プラズマCVD法、熱蒸着法、スパッタ法、スクリーン印刷法、インクジェット法、電解重合法、無電解メッキ法、電気メッキ法、ホットスタンピング法等の公知の方法によって、例えば、30〜200nm程度の膜厚で形成することができる。

上記ゲート電極は、単層構造としてだけでなく、例えば、Cr層とAu層との重ね合わせ、あるいは、Ti層とPt層との重ね合わせ等、複数層を重ね合わせた構造でも使用できる。また、上記ゲート電極は、フォトリソグラフ法、シャドウマスク法、マイクロプリンティング法、レーザーアブレーション法等、公知の方法を用いて、所望の形状に加工される。

本発明に用いられるゲート絶縁膜は、酸化シリコンに限定されるものではなく、ポジ型のフォトレジスト機能を有する保護層を感光させる波長の光を透過するものであれば広範囲から選択できる。例えば、窒化シリコン等の無機絶縁膜、ポリイミド、ポリアミド、ポリ−パラ−キシレン誘導体、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリ（パーフロロエチレン−コ−ブテニルビニルエーテル）、ポリイソブチレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリ（プロピレン−コ−（１−ブテン））、ベンゾシクロブテン樹脂、等の有機材料を用い、プラズマCVD法、熱蒸着法、スパッタ法、陽極酸化法、スプレー法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、スクリーン印刷法、インクジェット法等の公知の方法によって、例えば、50nm〜1μm程度の膜厚で形成することができる。

本発明に用いられるソース・ドレイン電極としては、金に限定されるものではなく、導電体であれば広範囲から選択できる。例えば、Al、Cu、Ti、Cr、Au、Ag、Ni、Pd、Pt、Taのような金属及び上記金属の微粒子、錯体のいずれかを溶媒に溶解・分散させたインク組成物等を用い、プラズマCVD法、熱蒸着法、スパッタ法、スクリーン印刷法、インクジェット法、電解重合法、無電解メッキ法、電気メッキ法、ホットスタンピング法等の公知の方法によって、例えば、30〜200nm程度の膜厚で形成することができる。

上記ソース・ドレイン電極は、単層構造としてだけでなく、例えば、Ti層とAu層との重ね合わせ、あるいは、Au層とポリ３，４−エチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート層との重ね合わせ等、複数層を重ね合わせた構造でも使用できる。

また、上記ソース・ドレイン電極は、フォトリソグラフィー法、シャドウマスク法、マイクロプリンティング法、レーザーアブレーション法等、公知の方法を用いて、所望の形状に加工される。

本発明に用いられる有機半導体は、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ジチオフェン）に限定されるものではなく、ポジ型のフォトレジスト機能を有する保護層を感光させる波長の光を透過するものであれば広範囲から選択できる。例えば、銅フタロシアニン、ルテチウムビスフタロシアニン、アルミニウム塩化フタロシアンニンのようなフタロシアニン系化合物、テトラセン、クリセン、ペンタセン、ピレン、ペリレン、コロネンのような縮合多環芳香族系化合物、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）、ポリ（３−ブチルチオフェン）、ポリ（３−デシルチオフェン）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール）のような共役系ポリマー等を用い、熱蒸着法、分子線エピタキシー法、スプレー法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、スクリーン印刷法、インクジェット法等の公知の方法によって、例えば、10〜300ｎｍ程度の膜厚で形成することができる。

本発明で用いられるポジ型のフォトレジスト機能を有する保護層としては、ジアゾナフトキノン−ノボラック樹脂などを用いることができ、スプレー法、スピンコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、スクリーン印刷法、インクジェット法等の公知の方法によって、例えば、0.5〜4μm程度の膜厚で形成することができる。

ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域外への有機半導体層のはみ出し部分を劣化させる処理方法としては、酸素プラズマ法のほかに、オゾン処理法、紫外線照射法、電子線照射法などを用いることができる。

本発明でのソース・ドレイン電極と有機半導体層との界面は、１−オクタデカンチオール、１−ヘキサデカンチオール、１−ペンタンチオール、１−オクタンチール、１−ヘプタンチオール、１−ドデカンチオール、１−デカンチオール、１−ブタンチオール、メタンチオール、４−ニトロベンゼンチオール、４−アミノベンゼンチオール、ベンゼンチオール、４−ビフェニルチオール、p−トリフェニルチオール、３，４−ジクロロベンジルメルカプタン、１１−メルカプト−ウンデカノール、２−アミノチオフェノールのようなチオール系化合物や、ジメチルジスルフィド、ジブチルジスルフィドのようなジスルフィド系化合物で修飾されてもよい。

上記界面修飾は、通常ソース・ドレイン電極表面を前記化合物の溶液や蒸気に接触させて、前記化合物をソース・ドレイン電極表面に吸着させることにより達成される。

本発明でのゲート絶縁膜と有機半導体層との間の界面は、ヘプタフロロイソプロポキシプロピルメチルジクロロシラン、トルフロロプロピルメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ヘプタデカフロロ−１，１，２，２−テトラハイドロデシル−１−トリメトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、デシルトリクロロシラン、デシルトリエトキシシラン、フェニルトリクロロシランのようなシラン系化合物や、１−ホスホノオクタン、１−ホスホノヘキサン、１−ホスホノヘキサデカン、１−ホスホノ−３，７，１１，１５−テトラメチルヘキサデカン、１−ホスホノ−２−エチルヘキサン、１−ホスホノ−２，４，４−トリメチルペンタン、１−ホスホノ−３，５，５−トリメチルヘキサンのような亜リン酸系化合物等で修飾されてもよい。

上記界面修飾は、通常、ゲート絶縁膜表面を前記化合物の溶液や蒸気に接触させることにより、前記化合物をゲート絶縁膜表面に吸着させることにより達成される。

なお、本発明の有機薄膜トランジスタは、基板、ゲート電極、絶縁膜、ソース・ドレイン電極、有機半導体までの積層プロセスを、特許文献１，２に開示されている方法により実施することも可能である。

厚さ150μmのポリエチレンナフタレート基板上に、クロムからなる厚さ150nmのゲート電極、窒化シリコンからなる厚さ400nmの透明絶縁層、金からなる厚さ50nmのソース電極及びドレイン電極、ポリ（３−ヘキシルチオフェン−ジイル）からなる厚さ30nmの有機半導体層及びポジ型のフォトレジスト機能を有する厚さ1.5μmの保護層を順次積層形成した。

各電極及び各層の形状、大きさ及び配置は、実施例１と同じにした。ゲート電極はスパッタ法とフォトリソグラフィー法により、透明絶縁層はＣＶＤ法により、ソース電極及びドレイン電極は熱蒸着法とフォトリソグラフィー法により、有機半導体層はインクジェット法により、保護層はスクリーン印刷法により、それぞれ形成した。

次に、実施例１の場合と同様に、基板裏面より光を照射して、保護層から、ゲート電極及びソース電極・ドレイン電極によって遮光されない部分を除去し、次に、基板の表面側から基板表面に酸素プラズマ処理を施し、有機半導体層のうち、保護層残存部分によって保護されていないはみ出し部分を低圧水銀灯照射により劣化させて、本実施例の有機薄膜トランジスタを完成させた。

次に、実施例１の場合と同様に、作製工程を保護層残存部分１７’の形成までで止めた以外は、本実施例と全く同構造の比較用有機薄膜ランジスタを作製した。

本実施例の有機薄膜トランジスタの暗状態及び明状態におけるオフ電流を測定して比較用素子と比較した。明状態では、照度3000ルクスの蛍光管からなる液晶ディスプレイ用バックライト光を基板裏面から照射した。暗状態では、比較用素子と本実施例の間で、オフ電流にほとんど違いが見られなかった（１０^-14Ａ台）。

次に、明状態におけるオフ電流を測定したところ、比較用素子では、オフ電流が暗状態に比べて約３桁増大しているのに対し、本実施例では、約１桁の増大に止まっていることがわかった。すなわち、本実施例では、明状態における光リーク電流の増大が比較用素子に比べて約２桁抑制されている。

以上の結果から、本発明の有機薄膜トランジスタでは、ゲート電極及びソース・ドレイン電極の投影領域からの半導体層のはみ出しによる光リーク電流の発生が高度に抑制されていることがわかった。

厚さ150μmのポリエチレンナフタレート基板上に、クロムからなる厚さ150nmのゲート電極、ポリイミドからなる厚さ1μmの透明絶縁層、金からなる厚さ50nmのソース電極及びドレイン電極、銅フタロシアニンからなる厚さ30nmの有機半導体層及びポジ型のフォトレジスト機能を有する厚さ1.5μmの保護層を順次積層形成した。

各電極及び各層の形状、大きさ及び配置は、実施例１と同じにした。ゲート電極はスパッタ法とフォトリソグラフィー法により、透明絶縁層はスピン塗布法により、ソース電極及びドレイン電極はマスク熱蒸着法により、有機半導体層は熱蒸着法により、保護層はインクジェット法により、それぞれ形成した。

次に、実施例１の場合と同様に、基板裏面より光を照射して、保護層から、ゲート電極及びソース・ドレイン電極によって遮光されない部分を除去し、次に、基板の表面側から基板表面に酸素プラズマ処理を施し、有機半導体層のうち、保護層残存部分によって保護されていないはみ出し部分を劣化させて、本実施例の有機薄膜トランジスタを完成させた。

次に、実施例１の場合と同様に、作製工程を保護層残存部分１７’の形成までで止めた以外は、本実施例と全く同構造の比較用有機薄膜ランジスタを作製した。

本実施例の有機薄膜トランジスタの暗状態及び明状態におけるオフ電流を測定して比較用素子と比較した。明状態では、照度3000ルクスの蛍光管からなる液晶ディスプレイ用バックライト光を基板裏面から照射した。暗状態では、比較用素子と本実施例の間で、オフ電流にほとんど違いが見られなかった（１０^-14Ａ台）。

次に、明状態におけるオフ電流を測定したところ、比較用素子ではオフ電流が暗状態に比べて約３桁増大しているのに対し、本実施例では、約１桁の増大に止まっていることがわかった。すなわち、本実施例では、明状態における光リーク電流の増大が比較用素子に比べて約２桁抑制されている。

以上の結果から、本発明の有機薄膜トランジスタでは、電極・配線部分からの半導体層のはみ出しによる光リーク電流の発生が高度に抑制されていることがわかる。

本発明の別の実施例である有機薄膜トランジスタの平面図と断面図を図２に示す。図２(a)から図２(e)には、本実施例で形成される有機薄膜トランジスタの平面図と同図中Ｃ−Ｃ’における断面図を作製経過順にそれぞれ示す。

まず、図２(a)に示すように、ガラス基板３１上に、クロムからなる厚さ150nmのゲート電極３２、酸化シリコンからなる厚さ400nmの透明絶縁層３３、金からなる厚さ50nmのソース電極３４及びドレイン電極３５が形成される。

次に、図２(b)に示すように、ポリ（３−ヘキシルシオフェン−ジイル）からなる厚さ30nmの有機半導体層３６、図２(c)に示すように、ポジ型のフォトレジスト機能を有する厚さ1.5μmの保護層３７が順次形成される。

ゲート電極３２はスパッタ法とフォトリソグラフィー法により、透明絶縁層３３はＣＶＤ法により、ソース電極３４及びドレイン電極３５は熱蒸着法とフォトリソグラフィー法により、有機半導体層３６と保護層３７はスクリーン印刷法により、それぞれ形成する。

図２(a)〜図２(c)中の３a〜３fはそれぞれ３a=50μm、３a'=20μm、３b=500μm、３c=3015μm、３d=5mm、３e=3mm、３f=4mmである。

次に、図２(c)に示すように、基板裏面より光３８を照射して、図２(d)に示すように、保護層３７から、ゲート電極３２、ソース電極３４及びドレイン電極３５の投影領域よって遮光されない部分を除去し、保護層残存部分３７’とするとともに、有機半導体層３６のうち、ゲート電極３２及びソース・ドレイン電極３４・３５によって遮光されない部分３６’を露出させた。

次に、図２(e)に示すように、基板の表面側から基板表面に酸素プラズマ処理を施し、有機半導体層のうち、保護層残存部分３７’によって保護されていないはみ出し部分３６’を劣化させて３６”とし、本実施例の有機薄膜トランジスタを完成させた。

次に、比較のために作製工程を保護層残存部分３７’の形成までで止めた以外は本実施例と全く同構造の比較用有機薄膜ランジスタを作製した（図２(d)まで）。

本実施例の有機薄膜トランジスタの、暗状態及び明状態におけるオフ電流を測定して比較例用素子と比較した。

明状態では、照度3000ルクスの蛍光管からなる液晶ディスプレイ用バックライト光を基板裏面から照射した。暗状態では、比較用素子と本実施例の間でオフ電流にほとんど違いが見られなかった（１０^-14Ａ台）。

次に、明状態におけるオフ電流を測定したところ、比較用素子ではオフ電流が暗状態に比べて約３桁増大しているのに対し、本実施例では約１桁の増大にとどまっていることがわかった。すなわち、本実施例では明状態における光リーク電流の増大が比較用素子に比べて約２桁抑制されていることがわかった。

本発明の実施例１である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例１である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例１である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例１である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例１である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例２である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例２である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例２である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例２である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図 本発明の実施例２である有機薄膜トランジスタの構造と製造プロセスを表す平面図と断面図

符号の説明

１１,３１…透光性基板、１２,３２…ゲート電極、１３,３３…透明絶縁層、１４,３４…ソース電極、１５,３５…ドレイン電極、１６,３６…有機半導体層、１６’,３６’…有機半導体層の露出部分、１６”,３６”…有機半導体層の劣化部分、１７,３７…ポジ型フォトレジスト機能を持った感光性保護膜、１７’,３７’…保護膜残存部分、１８,３８…照射光

Claims (10)

1. 二次元的広がりを有する透光性の基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース・ドレイン電極、有機半導体層及び保護層が積層されてなる有機薄膜トランジスタにおいて、
   チャネル領域を被覆する前記保護層の二次元形状が、ゲート電極及びソース・ドレイン電極を投影してなる二次元形状と一致することを特徴とする有機薄膜トランジスタ
2. ゲート電極及びソース・ドレイン電極が、可視・紫外領域の光に対して遮光性を有することを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ
3. 請求項２に記載の有機薄膜トランジスタが、ゲート配線と信号配線との各交差部分に配置されていることを特徴とするアクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイ
4. 請求項３に記載のアクティブマトリクス型薄膜アレイをアクティブマトリクススイッチとして用いたことを特徴とする液晶表示装置
5. ゲート電極及びソース・ドレイン電極が、可視・紫外領域の光に対して遮光性を有し、かつ、チャネル領域を被覆する前記保護層が、ポジ型のフォトレジスト機能を有する化合物から形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ
6. 請求項５に記載の有機薄膜トランジスタが、ゲート配線と信号配線との各交差部分に配置されていることを特徴とするアクティブマトリクス型薄膜トランジスタアレイ
7. 請求項６に記載のアクティブマトリクス型薄膜アレイをアクティブマトリクススイッチとして用いたことを特徴とする液晶表示装置
8. 透光性基板の片面上に、遮光性のゲート電極、ゲート絶縁層、遮光性のソース・ドレイン電極、有機半導体層及び保護層が積層されてなる有機薄膜トランジスタの製造方法において、
   前記有機薄膜トランジスタが形成された面の裏面からの露光により、前記保護層からゲート電極及びソース・ドレイン電極により遮光されない部分のみを除去することにより、前記保護層の残存部分の二次元形状を、ゲート電極及びソース・ドレイン電極を投影してなる二次元形状と一致させることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法
9. 透光性基板の片面上に、遮光性のゲート電極、ゲート絶縁層、遮光性のソース・ドレイン電極、有機半導体層及び保護層が積層されてなる有機薄膜トランジスタの製造方法において、
   前記有機薄膜トランジスタが形成された面の裏面からの露光により、前記保護層からゲート電極及びソース・ドレイン電極により遮光されない部分のみを除去することにより、前記保護層の残存部分の二次元形状を、ゲート電極及びソース・ドレイン電極を投影してなる二次元形状と一致させた後、前記保護層の残存部分で被覆されていない部分の有機半導体層のみを選択的に除去又は劣化させることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法
10. 前記除去又は劣化を酸素プラズマ処理又は低圧水銀灯照射で行うことを特徴とする請求項９に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法
    

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