JP2007134547A - トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、走査線の配線抵抗が小さく、ゲインが大きく、配線間のリークと配線容量が小さい、基板にプラスチックフィルムを用いた有機トランジスタおよびその製造方法を提供することである。
【解決手段】ゲート電極と走査線を別の層に形成することにより、ゲート電極の厚さを薄く、走査線の厚さを厚くした有機トランジスタの製造が可能となった。
これにより、配線抵抗が小さく、ゲインが大きい有機トランジスタを得る事が可能となった。
【選択図】図１

Description

本発明は表示装置に用いる有機トランジスタとその製造方法に関する。
さらに詳しくは、印刷法でプラスチックフィルム基材に形成する有機トランジスタとその製造方法に関する。

各種の半導体装置のうち、液晶表示装置や、電界発光表示装置、電気泳動型表示装置のアクティブマトリックス基板は絶縁性を有する基板にフォトリソグラフィー等の方法を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成する。
ＴＦＴを作製する際の金属、半導体、絶縁体を成膜する工程は、高温処理を伴うため、用いる基板には耐熱性の優れる材質が必要であり、石英ガラスや耐熱ガラスが用いられている。

ＴＦＴを用いた表示装置として、携帯電話や大型壁掛テレビが注目されている。

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、耐熱性に優れるが重く割れやすい欠点がある。
そのため、石英ガラスや耐熱ガラス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。

従来のガラス基板を用いたＴＦＴの作製工程では、基板に４００℃から５００℃程度の熱がかかっていた。
一方、プラスチックのガラス転移温度Ｔｇは２００℃以下であり、従来のガラス基板を用いたＴＦＴの作製工程と同じ方法を用いてプラスチックフィルム上に直接ＴＦＴを作製することはできなかった。

プラスチックフィルムに熱をかけずにＴＦＴを作製する方法として、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が考案されているが、基板に直接ＴＦＴを作製する方法と比較して製造方法が複雑となりコストが高くなる欠点がある。

プラスチックフィルム上に、低コストで、比較的低温でできる工程を用いてＴＦＴを形成する方法として、印刷法で有機トランジスタを形成する試みがなされている。（特許文献１参照）

特開２００５−１２３２９０号公報

しかし、プラスチックフィルムを基板とした場合、ＴＦＴ製造工程温度を２００℃以下にしなければならない。
工程温度を２００℃以下とすると、ＴＦＴに接続する配線の抵抗が、バルク状態の金属配線よりも大きくなってしまう。

走査線の配線抵抗を小さくするために、走査線の膜厚を厚くする方法が考えられるが、走査線とゲート電極を同時形成する場合、ゲート電極の膜厚も厚くなってしまう。

ゲート電極を厚くすると、電極のエッジからのリーク電流や寄生容量が大きくなるので、これらを防ぐためゲート絶縁膜を厚くする必要に迫られる。

電界効果トランジスタのゲインｇｍ（ｄＩＤ／ｄＶＧ）、チャネル幅（Ｗ）、チャネル長（Ｌ）、真空透磁率（ε０）、ゲート絶縁膜比誘電率（ε）、ゲート絶縁膜の膜厚（ｄ）、キャリア移動度（μ）、ゲート電圧（Ｖｇ）、閾値電圧（ＶＴ）の関係を示す。

ゲート絶縁膜に関しては、同じ材料を用いた場合にはゲート絶縁膜の膜厚ｄが薄いほど、大きなゲインｇｍをえることができる。
しかし、ゲート絶縁膜を厚くすると、小さなゲインしか得られないことが問題となっている。

また、走査線の配線抵抗を小さくするために、走査線の幅を太くする方法もあるが、開口率が低下するほか、走査線と信号線間のリーク電流と配線容量が大きくなることが問題点となっている。

本発明の課題は、走査線の配線抵抗が小さく、ゲインが大きく、配線間のリークと配線容量が小さい、基板にプラスチックフィルムを用いた有機トランジスタおよびその製造方法を提供するものである。

請求項１に記載の発明は、基板上に設けられた走査線と、該走査線に電気的に接触して設けられたゲート電極と、該ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設けられ、有機半導体から構成された半導体層と、該半導体活性層に電気的に接触して配列されたソース電極と、前記半導体活性層に電気的に接触すると共に前記ソース電極に離隔して配列されたドレイン電極と、前記ソース電極に電気的に接触して設けられた信号線を備え、前記ゲート電極に印加する電圧の有無によって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との導通をオン又はオフするトランジスタであって、
前記ゲート電極と前記走査線との間に層間絶縁膜が設けられ、前記ゲート電極と前記走査線が層間接続部によって接続されていることを特徴とするトランジスタである。

ゲート電極と走査線を別の層に形成することにより、ゲート電極の厚さを薄く、走査線の厚さを厚くすることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記基板が、有機ポリマーフィルム、または、無機ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタ。

請求項３に記載の発明は、前記層間絶縁膜が、有機ポリマーフィルム、または、無機ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトランジスタである。

請求項４に記載の発明は、基板上に、走査線を形成する走査線形成工程と、前記基板の前記走査線形成面に層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部に対して逆側面から前記走査線まで層間接続部を形成する層間接続部形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部に対して逆側面上に、前記層間接続部に電気的に接触するゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極の上に、ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、相互に離隔したソース電極とドレイン電極とを、前記ゲート絶縁膜の上に配列するソース電極及びドレイン電極配列工程と、前記ソース電極と前記ドレイン電極に電気的に接触する有機半導体から構成される半導体層を形成する半導体層形成工程とを有するトランジスタの製造方法であって、
前記ゲート電極形成工程と前記ソース電極及びドレイン電極配列工程、前記走査線形成工程、前記半導体層形成工程が、印刷法を用いる工程であることを特徴とするトランジスタの製造方法である。

請求項５に記載の発明は、前記ゲート絶縁膜形成工程と前記層間絶縁膜形成工程が、印刷法を用いる工程または塗布法を用いる工程であることを特徴とする請求項４に記載のトランジスタの製造方法である。

請求項６に記載の発明は、層間絶縁膜上に、走査線を形成する走査線形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成面にプラスック基材を接着するプラスック基材形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部と逆側面から前記走査線まで層間接続部を形成する層間接続部形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部に対して逆側面上に、前記層間接続部に電気的に接触するゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、相互に離隔したソース電極とドレイン電極とを、前記ゲート絶縁膜の上に配列するソース電極及びドレイン電極配列工程と、前記ソース電極と前記ドレイン電極に電気的に接触する有機半導体から構成される半導体層を形成する半導体層形成工程とを有するトランジスタの製造方法であって、
前記ゲート電極形成工程と前記ソース電極及びドレイン電極配列工程、前記走査線形成工程、前記半導体層形成工程が、印刷法を用いる工程であることを特徴とするトランジスタの製造方法である。

請求項７に記載の発明は、前記ゲート絶縁膜形成工程と前記層間絶縁膜形成工程が、印刷法を用いる工程または塗布法を用いる工程であることを特徴とする請求項６に記載のトランジスタの製造方法である。

請求項８に記載の発明は、前記ゲート電極形成工程が、金属ナノ粒子が有機分散材により水系の溶媒に分散されているインクを用いて印刷する工程であることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載のトランジスタの製造方法である。

ゲート電極を形成する際の電極インクに金属ナノ粒子の分散液を用いることによって、ゲート電極を薄く形成することができる。

請求項９に記載の発明は、前記金属ナノ粒子が、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、マンガンを有するナノ粒子、または、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、マンガンの２種以上からなる合金を有するナノ粒子であることを特徴とする請求項８に記載のトランジスタの製造方法である。

請求項１０に記載の発明は、前記ゲート電極形成工程が、導電性高分子を有するインクを用いて印刷する工程であることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載のトランジスタの製造方法である。

ゲート電極を形成する際の電極インクに導電性高分子溶液を用いることによって、ゲート電極を薄く形成することができる。

本発明では、ゲート電極と走査線を別の層に形成することにより、ゲート電極の厚さを薄く、走査線の厚さを厚くすることが可能となり、走査線の配線抵抗が小さく、ゲインが大きく、配線間のリークと配線容量が小さい、基板にプラスチックフィルムを用いた有機トランジスタおよびその製造方法を得ることができる。

（形態１）
有機トランジスタの形成例を、図１および図３を基に説明する。

まず、基板２１２上に走査線１１１を形成する。（図３（ａ））

基板２１２の材料としては、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、シクロオレフィンポリマー、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂などの材料を用いることができ、これらの樹脂を組み合わせたポリマーアロイや、上記樹脂のうち１種または２種以上の材料を組み合わせた積層体を用いても良い。

走査線１１１の材料としては、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液などの導電インクを用いることができる。

走査線１１１の形成方法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などのパターニング方法を用いることができる。

次に、基板２１２および走査線１１１上に層間絶縁膜２１１を形成する。（図３（ｂ））

層間絶縁膜２１１の材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ弗化ビニリデン、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂やこれらの樹脂のポリマーアロイや共重合体を用いることができる。

層間絶縁層２１１の形成方法としては、凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法や、スプレーコート、スピンコート、ダイコート、ロールコート、リバースグラビアコート、バーコート、ディップコート、ブレードコート等の塗布法を用いることができる。

次に、層間絶縁膜２１１に走査線１１１とゲート電極１１３を導通するためのビアホール１１２を形成する。（図３（ｃ）参照）

ビアホール１１２の形成方法としては、ＹＡＧレーザー、Ａｒレーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、半導体レーザー、ＣＯ_２レーザー等によるアブレーション法や、インプリントによるエンボス加工法、層間絶縁膜を溶解する溶媒をインクジェットやディスペンサなどで吐出しビアホール１１２となる領域だけを溶解する方法などを用いることができる。

次に、導通ビア１１２´およびゲート電極１１３を形成する。（図３（ｃ））

導通ビア１１２´およびゲート電極１１３の形成方法としては、導通ビア１１２´を形成した後にゲート電極１１３を形成する別形成法や、導通ビア１１２´とゲート電極１１３を一括して形成する一括形成法を用いることができる。

別形成法は、ビアホール１１２を形成した後に、導電インクをディスペンサもしくはインクジェットによりビアホール１１２に吐出し、熱処理を行うことによって導電性を持った導通ビア１１２´を形成した後に、導電インクを印刷してゲート電極１１３を形成する方法である。
また、一括形成法は、ビアホール１１２を形成した後、流動性を備えた電極インクを印刷し、熱処理を行い、導通ビア１１２´とゲート電極１１３を一括して形成する方法である。
工程数が少ないという点で、一括形成法が好ましい。

導通ビア１１２´およびゲート電極１１３の材料としては、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液などの電極インクを用いることができる。
ゲート電極１１３に用いる電極インクは５０ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜形成が可能にすべく、含有している金属粒子径が５０ｎｍ以下の金属ナノ粒子分散液や導電性高分子溶液を用いることが好ましい。

次に、層間絶縁膜２１１および導通ビア１１２´およびゲート電極１１３上にゲート絶縁膜２１３を形成する。（図３（ｄ））

ゲート絶縁膜２１３の材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ弗化ビニリデン、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂やこれらの樹脂のポリマーアロイや共重合体を用いることができる。

ゲート絶縁膜２１３の形成方法としては、凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法や、スプレーコート、スピンコート、ダイコート、ロールコート、リバースグラビアコート、バーコート、ディップコート、ブレードコート等の塗布法を用いることができる。

ウェットプロセスでは、凹凸のある構造体に流体を塗布した際に、流体が構造体の高い所である凸部から低いところである凹部へと流動する。
よって、凸部のエッジ部を覆う流体の膜厚が小さくなる。
この現象は、凸部の高さが流体の厚さより低い場合より（図２（ａ））、凸部の高さが流体の膜厚より高い場合（図２（ｂ））ほど顕著になる。
よって、ゲート絶縁膜２１３を薄膜化する際にはゲート電極１１３のエッジの影響が小さくなるように、ゲート電極１１３も薄膜化しなければならない。
高いゲインを得るにはゲート電極１１３とゲート絶縁膜２１３は１０００ｎｍ以下であることが好ましく、電極エッジのリークと寄生容量を抑制するため、ゲート絶縁膜２１３はゲート電極１１３の０．５倍以上の膜厚が好ましい。
また、平滑性と、膜厚の均一性の点からゲート電極１１３とゲート絶縁膜２１３は５０ｎｍ以上であることが好ましい。

次に、ゲート絶縁膜２１３上にソース電極１１４およびドレイン電極１１５を形成する。（図３（ｅ））

ソース電極１１４およびドレイン電極１１５の材料としては、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液などの電極インクを用いることができる。
金属ナノ粒子としては金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄、アルミニウム、マンガンの金属からなるナノ粒子、または、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、マンガンの２種以上からなる合金を有するナノ粒子を用いることができる。
ナノ粒子の粒径は５０ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。
１０ｎｍ未満の粒径の粒子は作製困難である。
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、ポリピロールなどの高分子とドーパントの溶液を用いることができる。

ソース電極１１４およびドレイン電極１１５の形成方法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などでパターニングした後、熱処理を行う方法を用いることができる。
熱処理の温度は、２００℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは１８０℃以下であり、より好ましくは１５０℃以下である。

最後に、ソース電極１１４およびドレイン電極１１５を電気的に接続するように、ゲート絶縁膜２１３上に半導体層３１１を形成し、有機トランジスタを得る。（図３（ｆ））

半導体層３１１の材料としては、π共役ポリマーを用いることができ、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なども用いることができる。

半導体層３１１の製造方法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などの印刷法を用いることができる。

ソース電極１１４およびドレイン電極１１５およびゲート絶縁膜２１３および半導体層３１１上に封止層２１４を形成し、封止層２１４内にドレイン電極―画素電極導通ビア１１６を形成し、ドレイン電極―画素電極導通ビア１１６上に画素電極１１７を形成し、画素電極１１７上に表示部４１１を形成することにより、表示体を得ることができる。（図３（ｇ））

（形態２）
有機トランジスタの形成例を、図４を基に説明する。

まず、層間絶縁膜２２１上に走査線１２１を形成する。（図５（ａ））

層間絶縁膜２２１の材料としては、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、シクロオレフィンポリマー、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂などの材料を用いることができ、これらの樹脂を組み合わせたポリマーアロイや、上記樹脂のうち１種または２種以上の材料を組み合わせた積層体でも良い。

走査線１２１の材料としては、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液などの導電インクを用いることができる。

走査線１１１の形成方法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などのパターニング方法を用いることができる。

次に、層間絶縁膜２２１の走査線１２１が形成された面に背面被覆層２２２をラミネートする（図５（ｂ））。

背面被覆層はプラスチックフィルムと接着層または粘着層により構成される。
背面被覆層２２２のプラスチックフィルムの材料としては、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、シクロオレフィンポリマー、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂などの材料を用いることができ、これらの樹脂を組み合わせたポリマーアロイや、上記樹脂のうち１種または２種以上の材料を組み合わせた積層体でも良い。

背面被覆層２２２の接着層の材料としては、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、酢酸ビニル樹脂系溶剤型、天然ゴム系溶剤型、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン型、酢酸ビニル共重合樹脂系エマルジョン型、ＥＶＡ樹脂系エマルジョン型、アクリル樹脂系エマルジョン型、イソシアネート系、合成ゴム系ラテックス型、エポキシ樹脂系、シアノアクリレート系、ポリウレタン系、アクリル樹脂系の接着剤を用いることができる。
また、背面被覆層２２２の粘着層の材料としては、アクリル系、シリコーン系、天然ゴム系、合成ゴム系の粘着剤を用いることができる。

次に、層間絶縁膜２２１に走査線１２１とゲート電極１２３を導通するためのビアホール１２２を形成する。（図５（ｃ）参照）

ビアホール１２２の形成方法としては、ＹＡＧレーザー、Ａｒレーザー、エキシマレーザー、ルビーレーザー、半導体レーザー、ＣＯ_２レーザー等によるアブレーション法や、インプリントによるエンボス加工法、層間絶縁膜を溶解する溶媒をインクジェットやディスペンサなどで吐出しビアホール１２２となる領域だけを溶解してスルーホールを形成する方法などを用いることができる。

次に、導通ビア１２２´およびゲート電極１２３を形成する。（図３（ｃ））

導通ビア１２２´およびゲート電極１２３の形成方法としては、導通ビア１２２´を形成した後にゲート電極１２３を形成する別形成法や、導通ビア１２２´とゲート電極１２３を一括して形成する一括形成法を用いることができる。

別形成法は、ビアホール１２２を形成した後に、導電インクをディスペンサもしくはインクジェットによりビアホール１２２に吐出し、熱処理を行うことによって導電性を持った導通ビア１１２´を形成した後、導電インクを印刷してゲート電極１２３を形成する方法である。
また、一括形成法は、ビアホール１２２を形成した後に、流動性を備えた電極インクを印刷し、熱処理を行い、導通ビア１２２´とゲート電極１２３を一括して形成する方法である。
工程数が少ないという点で、一括形成法が好ましい。

導通ビア１２２´およびゲート電極１２３の材料としては、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液などの電極インクを用いることができる。
ゲート電極１２３に用いる電極インクは５０ｎｍ〜１０００ｎｍの薄膜形成が可能にすべく、含有している金属粒子径が５０ｎｍ以下の金属ナノ粒子分散液や導電性高分子溶液を用いることが好ましい。

次に、層間絶縁膜２２１および導通ビア１２２´およびゲート電極１２３上にゲート絶縁膜２２３を形成する。（図５（ｄ））

ゲート絶縁膜２２３の材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ弗化ビニリデン、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂やこれらの樹脂のポリマーアロイや共重合体を用いることができる。

ゲート絶縁膜２２３の形成方法としては、凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法等の印刷法や、スプレーコート、スピンコート、ダイコート、ロールコート、リバースグラビアコート、バーコート、ディップコート、ブレードコート等の塗布法を用いることができる。

ウェットプロセスでは、凹凸のある構造体に流体を塗布した際に、流体が構造体の高い所である凸部から低いところである凹部へと流動する。
よって、凸部のエッジ部を覆う流体の膜厚が小さくなる。
この現象は、凸部の高さが流体の厚さより低い場合より（図２（ａ））、凸部の高さが流体の膜厚より高い場合（図２（ｂ））ほど顕著になる。
よって、ゲート絶縁膜２２３を薄膜化する際にはゲート電極１２３のエッジの影響が小さくなるように、ゲート電極１１３も薄膜化しなければならない。
高いゲインを得るにはゲート電極１２３とゲート絶縁膜２２３は１０００ｎｍ以下であることが好ましく、電極エッジのリークと寄生容量を抑制するため、ゲート絶縁膜２２３はゲート電極１２３の０．５倍以上の膜厚が好ましい。
また、平滑性と、膜厚の均一性の点からゲート電極１２３とゲート絶縁膜２２３は５０ｎｍ以上であることが好ましい。

次に、ゲート絶縁膜２２３上にソース電極１２４およびドレイン電極１２５を形成する。（図５（ｅ））

ソース電極１２４およびドレイン電極１２５の材料としては、金属ペースト、金属ナノ粒子分散液、導電性高分子溶液などの電極インクを用いることができる。
金属ナノ粒子としては金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、コバルト、鉄、アルミニウム、マンガンの金属からなるナノ粒子、または、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、マンガンの２種以上からなる合金を有するナノ粒子を用いることができる。
ナノ粒子の粒径は５０ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは２０ｎｍ以下である。
１０ｎｍ未満の粒径の粒子は作製困難である。
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、ポリピロールなどの高分子とドーパントの溶液を用いることができる。

ソース電極１２４およびドレイン電極１２５の形成方法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、スクリーン印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などでパターニングした後、熱処理を行う方法を用いることができる。
熱処理の温度は、２００℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは１８０℃以下であり、より好ましくは１５０℃以下である。

最後に、ソース電極１２４およびドレイン電極１２５を電気的に接続するように、ゲート絶縁膜２２３上に半導体層３２１を形成し、有機トランジスタを得る。（図５（ｆ））

半導体層３２１の材料としては、π共役ポリマーを用いることができ、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なども用いることができる。

半導体層３２１の製造方法としては、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット法、熱転写印刷法、ディスペンサ法などの印刷法を用いることができる。

ソース電極１２４およびドレイン電極１２５およびゲート絶縁膜２２３および半導体層３２１上に封止層２２４を形成し、封止層２２４内にドレイン電極―画素電極導通ビア１２６を形成し、ドレイン電極―画素電極導通ビア１２６上に画素電極１２７を形成し、画素電極１２７上に表示部４２１を形成することにより、表示体を得ることができる。（図５（ｇ））

まず、厚さ３０μｍのポリイミドフィルムに銀ペーストをスクリーン印刷で印刷した後、１５０℃の熱処理を行い、走査線を形成した。
走査線の膜厚は１０μｍであった。

次に、ポリイミドフィルムの走査線側に絶縁剤インク（Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリビニルフェノールのＩＰＡ溶液、固形分２５ｗｔ％）をダイコート法にて塗布し、層間絶縁膜を作製した。
塗布条件は、塗布圧７０ｋＰａ、塗布スピード６０ｍｍ／ｓで行った。

次に、ポリイミドフィルムの走査線が形成された面と逆の面から、走査線まで、波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザーを照射して直径１００μｍのビアホールを形成した。

次に、ポリイミドフィルムの走査線が形成された面と逆の面であって、ビアホールを含む領域に電極インク（真空冶金製Ａｇナノメタルインク：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＝８：１）を反転オフセット印刷で印刷し、２００℃の熱処理を行ってゲート電極を形成した。
ゲート電極の膜厚は１００ｎｍであった。

次に、ゲート電極を覆うようにゲート絶縁剤インク（Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリビニルフェノールのＩＰＡ溶液、固形分１０ｗｔ％）をダイコート法にて塗布し、１８０℃の熱処理を行ってゲート絶縁膜を形成した。
塗布条件は、塗布圧２５ｋＰａ、塗布スピード１００ｍｍ／ｓで行った。
ゲート絶縁膜の膜厚は１５０ｎｍであった。

次に、ゲート絶縁膜上にスクリーン印刷した後、１５０℃の熱処理を行ってソース電極とドレイン電極、信号線を形成した。

最後に、有機半導体（９，９−ジオクチルフルオレンコビチオフェン溶液）をインクジェット印刷にて形成し、有機トランジスタを形成した。

厚さ３０μｍのポリイミドフィルムに銀ペーストをスクリーン印刷で印刷し、１５０℃の熱処理を行って走査線を形成した。
走査線の膜厚は１０μｍであった。

次に、ポリイミドフィルムの走査線側の面と、ポリイミドフィルムとシリコーン粘着剤からなる背面被覆層の粘着剤面を接着した。

次に、背面被覆層の粘着剤面と逆の面から、走査線まで、波長３５５ｎｍのＹＡＧレーザーを照射して直径１００μｍのビアホールを形成した。

次に、背面被覆層の粘着剤面と逆の面であって、ビアホールを含む領域に電極インク（真空冶金製Ａｇナノメタルインク：Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリエチレングリコール＝８：１）を反転オフセット印刷で印刷し、２００℃の熱処理を行ってゲート電極を形成した。
ゲート電極の膜厚は１００ｎｍであった。

次に、ゲート電極を覆うようにゲート絶縁剤インク（Ａｌｄｒｉｃｈ製ポリビニルフェノールのＩＰＡ溶液、固形分１０ｗｔ％）をダイコート法にて塗布し、１８０℃の熱処理を行ってゲート絶縁膜を形成した。
塗布条件は、塗布圧２５ｋＰａ、塗布スピード１００ｍｍ／ｓで行った。
ゲート絶縁膜の膜厚は１５０ｎｍであった。

次に、ゲート絶縁膜上にスクリーン印刷した後、１５０℃の熱処理を行ってソース電極とドレイン電極、信号線を形成した。

最後に、有機半導体（９，９−ジオクチルフルオレンコビチオフェン溶液）をインクジェット印刷して、有機トランジスタを形成した。

本発明の有機トランジスタおよびその製造方法は、プラスチック基板上に低コストに有機トランジスタを形成できるので、液晶表示装置、電気泳動型表示装置、電界発光表示装置などに利用できる。

本発明の有機トランジスタの一例を示した断面図である。 本発明の有機トランジスタのゲート電極とゲート絶縁膜の高さの関係を説明するための断面図である。 本発明の有機トランジスタの形成方法を説明するための断面図である。 本発明の有機トランジスタの一例を示した断面図である。 本発明の有機トランジスタの形成方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１１１、１２１・・・・・走査線
１１２、１２２・・・・・ビアホール
１１２´、１２２´・・・導通ビア
１１３、１２３・・・・・ゲート電極
１１４、１２４・・・・・ソース電極
１１５、１２５・・・・・ドレイン電極
１１６、１２６・・・・・ドレイン電極―画素電極導通ビア
１１７、１２７・・・・・画素電極
２１１、２２１・・・・・層間絶縁膜
２１２、２２２・・・・・背面被覆層
２１３、２２３・・・・・ゲート絶縁膜
２１４、２２４・・・・・封止層
３１１、３２１・・・・・半導体層
４１１、４２１・・・・・表示部

Claims (10)

1. 基板上に設けられた走査線と、該走査線に電気的に接触して設けられたゲート電極と、該ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設けられ、有機半導体から構成された半導体層と、該半導体活性層に電気的に接触して配列されたソース電極と、前記半導体活性層に電気的に接触すると共に前記ソース電極に離隔して配列されたドレイン電極と、前記ソース電極に電気的に接触して設けられた信号線を備え、前記ゲート電極に印加する電圧の有無によって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との導通をオン又はオフするトランジスタであって、
   前記ゲート電極と前記走査線との間に層間絶縁膜が設けられ、前記ゲート電極と前記走査線が層間接続部によって接続されていることを特徴とするトランジスタ。
2. 前記基板が、有機ポリマーフィルム、または、無機ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項１に記載のトランジスタ。
3. 前記層間絶縁膜が、有機ポリマーフィルム、または、無機ポリマーフィルムであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトランジスタ。
4. 基板上に、走査線を形成する走査線形成工程と、前記基板の前記走査線形成面に層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部に対して逆側面から前記走査線まで層間接続部を形成する層間接続部形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部に対して逆側面上に、前記層間接続部に電気的に接触するゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極の上に、ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、相互に離隔したソース電極とドレイン電極とを、前記ゲート絶縁膜の上に配列するソース電極及びドレイン電極配列工程と、前記ソース電極と前記ドレイン電極に電気的に接触する有機半導体から構成される半導体層を形成する半導体層形成工程とを有するトランジスタの製造方法であって、
   前記ゲート電極形成工程と前記ソース電極及びドレイン電極配列工程、前記走査線形成工程、前記半導体層形成工程が、印刷法を用いる工程であることを特徴とするトランジスタの製造方法。
5. 前記ゲート絶縁膜形成工程と前記層間絶縁膜形成工程が、印刷法を用いる工程または塗布法を用いる工程であることを特徴とする請求項４に記載のトランジスタの製造方法。
6. 層間絶縁膜上に、走査線を形成する走査線形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成面にプラスック基材を接着するプラスック基材形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部と逆側面から前記走査線まで層間接続部を形成する層間接続部形成工程と、前記層間絶縁膜の前記走査線形成部に対して逆側面上に、前記層間接続部に電気的に接触するゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、前記ゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、相互に離隔したソース電極とドレイン電極とを、前記ゲート絶縁膜の上に配列するソース電極及びドレイン電極配列工程と、前記ソース電極と前記ドレイン電極に電気的に接触する有機半導体から構成される半導体層を形成する半導体層形成工程とを有するトランジスタの製造方法であって、
   前記ゲート電極形成工程と前記ソース電極及びドレイン電極配列工程、前記走査線形成工程、前記半導体層形成工程が、印刷法を用いる工程であることを特徴とするトランジスタの製造方法。
7. 前記ゲート絶縁膜形成工程と前記層間絶縁膜形成工程が、印刷法を用いる工程または塗布法を用いる工程であることを特徴とする請求項６に記載のトランジスタの製造方法。
8. 前記ゲート電極形成工程が、金属ナノ粒子が有機分散材により水系の溶媒に分散されているインクを用いて印刷する工程であることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載のトランジスタの製造方法。
9. 前記金属ナノ粒子が、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、マンガンを有するナノ粒子、または、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、マンガンの２種以上からなる合金を有するナノ粒子であることを特徴とする請求項８に記載のトランジスタの製造方法。
10. 前記ゲート電極形成工程が、導電性高分子を有するインクを用いて印刷する工程であることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１項に記載のトランジスタの製造方法。

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