JP4656262B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関し、特に半導体保護膜を有する薄膜トランジスタの製造方法に関する。
近年、基板上に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとも記す）を形成する技術が大幅に進歩し、特にアクティブマトリクス型の大画面表示装置の駆動素子への応用開発が進められている。現在実用化されているＴＦＴは、半導体材料としてａ−Ｓｉやｐｏｌｙ−ＳｉといったＳｉ系の無機材料を用いて製造されているが、このような無機材料を用いたＴＦＴの製造においては、真空プロセスや高温プロセスを必要とし、製造コストに大きく影響を及ぼしている。
そこで、このような問題に対応する為、近年、有機材料を用いたＴＦＴ（以下、有機ＴＦＴとも記す）が種々検討されている。有機材料は無機材料に比べ、材料の選択肢が広く、また、有機ＴＦＴの製造工程においては、前述の真空プロセスや高温プロセスに代えて、印刷や塗布といった生産性に優れたプロセスが用いられる為、製造コストを抑えることができる。さらに、有機ＴＦＴは、耐熱性の乏しい、例えばプラスティックフィルム等の可撓性を有する基板にも形成することができる可能性があり、曲面ディスプレイ等多方面への応用が期待されている。
有機半導体材料の塗布方法としては、有機半導体材料を溶解又は分散した溶液（以下、インクとも記す）を基板に直接塗布するインクジェット法やディスペンサ法等の液滴塗布技術が知られている。これらの技術は、１．真空プロセスが不要、２．材料の浪費がない、３．直接パターニングできる為、フォトリソグラフィー法と比べてエッチング工程が不要、といった利点がある。
このような有機ＴＦＴにおいて、優れた電気特性と高い信頼性を得る為には、有機半導体膜を適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成する必要がある。しかしながら、有機ＴＦＴの有機半導体膜を前述のインクジェット法やディスペンサ法等を用いて形成する際、塗布されたインクが乾燥し固形化するまでに基板の表面状態（撥液性・親液性）や乾燥雰囲気等の影響により濡れ広がり、周縁の不要な領域まで到達する場合がある。この場合、パターニング不良や充分な膜厚が得られなくなり、有機ＴＦＴの良好な特性が得られないといった問題が発生する。このため、塗布されたインクが所望の領域から濡れ広がるのを防止することが望ましい。
一方、特許文献１は、有機ＥＬ装置の製造方法として、発光材料を含有する液体の液滴を塗布する際に、液体を配置すべき基板面に対して撥液化処理を施すことで、液体が塗布位置から外に濡れ広がるのを防止する方法が提案されている。
ところで、半導体材料、特に有機半導体材料は、化学的に不安定な材料であり、可視光、紫外線の照射や、有機溶剤、酸素、水分等との接触によって特性の変化や、性能の劣化が起こる。そこで、有機半導体膜をこのような性能に影響を及ぼす要因から保護する為、遮光性とガスバリア性を備えた保護膜が有機半導体を覆うように形成されていることが望ましい。
特許文献１の有機ＥＬ装置の製造方法のように、基板面に撥液化処理を行う技術を、有機ＴＦＴのインクの塗布方法へ応用した場合には、保護膜の形成に問題が生じる。つまり、保護膜材料溶液が撥液領域に弾かれ有機半導体膜を十分に被覆することができなくなるおそれがある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、半導体膜、及び保護膜を適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成することができ、且つ、生産性の優れた薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的は、下記の１から９の何れか１項に記載の発明によって達成される。
１．半導体膜を保護する保護膜を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
下地層の表面に、該下地層の表面の所定の領域を囲むように、半導体溶液に対し該所定の領域よりも高い撥液性を有する撥液層を形成する工程と、
前記所定の領域に、前記半導体溶液を塗布し、前記半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜が形成された後、前記撥液層の撥液性を低下させる工程と、
前記撥液層の撥液性が低下された後、前記半導体膜を覆うように、保護膜材料溶液を塗布し、保護膜を形成する工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
下地層の表面に、該下地層の表面の所定の領域を囲むように、半導体溶液に対し該所定の領域よりも高い撥液性を有する撥液層を形成する工程と、
前記所定の領域に、前記半導体溶液を塗布し、前記半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜が形成された後、前記撥液層の撥液性を低下させる工程と、
前記撥液層の撥液性が低下された後、前記半導体膜を覆うように、保護膜材料溶液を塗布し、保護膜を形成する工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
２．前記半導体溶液は、有機半導体材料を溶解した溶液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．前記半導体溶液および保護膜材料溶液は、インクジェット法を用いて塗布され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．前記撥液層の撥液性を低下させる工程では、前記撥液層に紫外線を照射することを特徴とする前記１から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．前記薄膜トランジスタは、ボトムゲートボトムコンタクト構造であり、
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板であり、
前記所定の領域は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板であり、
前記所定の領域は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域であることを特徴とする前記１から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．前記薄膜トランジスタは、ボトムゲートトップコンタクト構造であり、
前記下地層は、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜であり、
前記所定の領域は、前記ゲート電極に対応する領域であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
前記下地層は、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜であり、
前記所定の領域は、前記ゲート電極に対応する領域であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
７．前記薄膜トランジスタは、トップゲートボトムコンタクト構造であり、
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板であり、
前記所定の領域は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板であり、
前記所定の領域は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
８．前記薄膜トランジスタは、トップゲートトップコンタクト構造であり、
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成されるべき基板であり、
前記所定の領域は、前記基板に形成される前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域に対応する領域であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成されるべき基板であり、
前記所定の領域は、前記基板に形成される前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域に対応する領域であることを特徴とする前記１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
本発明によれば、半導体膜及び保護膜を適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成することができ、保護膜により半導体膜を十分に被覆することができるとともに、生産性に優れた薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。
まず、図７を用いて、撥液領域を設けて有機半導体膜を形成した後、液滴塗布法を用いて保護膜を成膜した場合の参考例を説明する。尚、図７（ａ）〜図７（ｄ）において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
最初に、下地層ＬＦの上に、インク塗布領域ＩＡを囲むように撥液層ＣＦを形成する（図７（ａ））。次に、インクＩＫをインク塗布領域ＩＡに塗布し（図７（ｂ））、乾燥させて有機半導体膜ＳＦを成膜する（図７（ｃ））。その後、有機半導体膜ＳＦの上に、保護膜材料溶液を塗布し保護膜ＰＦを成膜する（図７（ｄ））。
図７（ｄ）において、有機半導体膜ＳＦの中央部Ａは、保護膜ＰＦに十分覆われているが、周縁部Ｂは、撥液層ＣＦの影響により保護膜ＰＦの膜厚が薄くなる。図７（ｅ）は、図７（ｄ）における周縁部Ｂ付近の拡大図である。このため、撥液層ＣＦの存在により、有機半導体膜ＳＦを保護膜ＰＦによって十分に被覆することができなくなるおそれがある。一方、保護膜ＰＦの膜厚を厚くするため、保護膜材料溶液の量を多くすると、その溶液が塗布された場所に留まることができなくなり、撥液層ＣＦから外に流れ出すことになる。その結果、やはり保護膜ＰＦによる被覆が十分に行えなくなり、有機半導体膜ＳＦを十分に保護することができない。
以下に説明する本発明の実施の形態においては、上記のような問題を解決することができる。
以下図面に基づいて、本発明に係るＴＦＴの製造方法の実施の形態を説明する。尚、図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
図１は、本発明の実施の形態に係るＴＦＴの概略構成を示す断面模式図である。図１（ａ）は、ボトムゲートボトムコンタクト型ＴＦＴ１、図１（ｂ）は、ボトムゲートトップコンタクト型ＴＦＴ１、図１（ｃ）は、トップゲートボトムコンタクト型ＴＦＴ１、図１（ｄ）は、トップゲートトップコンタクト型ＴＦＴ１の概略構成を示す断面模式図である。
ＴＦＴ１は、図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、基板Ｐ、ゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜ＩＦ、ソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、半導体膜ＳＦ、保護膜ＰＦ、及び撥液層ＣＦ等から構成される。尚、図１（ｃ）に示すトップゲートボトムコンタクト型ＴＦＴ１、及び図１（ｄ）に示すトップゲートトップコンタクト型ＴＦＴ１の場合は、ゲート絶縁膜ＩＦが保護膜ＰＦとして機能する。
基板Ｐの材料としては、ポリイミドやポリアミド、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）、ガラス等を用いることができる。
ゲート電極Ｇの形成方法としては、図１（ａ）や図１（ｂ）の場合であれば、基板Ｐの上にスパッタ法、蒸着等を用いてゲート電極材料を成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることで形成することができる。また、マスク蒸着法、印刷法や液滴塗布法等を用いて形成することもできる。ゲート電極Ｇの材料としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｍｇ等やこれらを含む合金または酸化物等、またはカーボンナノチューブ等の有機導電体等を用いることができる。
ゲート絶縁膜ＩＦの成膜方法としては、スパッタ法、蒸着、ＣＶＤ法、スピンコート法、インクジェット法等を用いることができる。ゲート絶縁膜ＩＦ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等も用いることができる。
ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄの形成方法としては、ゲート電極Ｇ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等を用いて形成することができる。ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄの電極材料としては、ゲート電極Ｇの場合と同様の電極材料を用いることができる。
撥液層ＣＦの形成方法としては、スピンコート法等を用いて撥液層材料を成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることで形成することができる。また、印刷法や液滴塗布法等を用いて形成することもできる。撥液層ＣＦは、後述のように、下地層（ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄ、またはゲート絶縁膜ＩＦ、または基板Ｐ）の表面の半導体溶液（インクＩＫ）が塗布されるべき領域（インク塗布領域ＩＡ）を囲むように、形成する。また、撥液層ＣＦは、インクＩＫに対しインク塗布領域ＩＡよりも高い撥液性を有する。
撥液層ＣＦの材料としては、フッ素系撥液材やシリコーン系撥液材等によって撥液性を付与した高分子材料を用いることができ、特にパターン形成を容易にできる点で感光性を有するレジスト材料を用いることが好ましい。感光性レジスト材料としては、例えば、アクリル系、フェノール系、ポリイミド系、ＰＶＡ系の樹脂が挙げられる。
また、撥液層ＣＦの材料として、感光性を有しない高分子材料を用いることも可能であり、例えば、アクリル系、エポキシ系、ポリイミド系、フェノール系、アリル系、ウレタン系、シリコーン系樹脂を用いることができる。この場合には、高分子材料を印刷法にてパターン状に塗布した後、その表面に撥液処理を行うことで撥液層ＣＦを形成することができる。撥液処理としては、例えば、ＳＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＣＨＦ３などのフッ素を含有するガス雰囲気下におけるプラズマ処理等が挙げられる。この場合のプラズマ処理は、減圧下で実施しても、大気圧下で実施しても構わない。
また、撥液層ＣＦの高分子材料に撥液性を付与する方法としては、上述のように高分子材料に撥液材を混合する代わりに、撥液性を有する置換基を持つ高分子材料を用いても構わない。撥液性を有する置換基としては、例えば、フルオロアルキル基など少なくとも一部がフッ素置換された置換基が挙げられる。
半導体膜ＳＦの成膜方法としては、半導体材料を溶解または分散した溶液を液滴として塗布するインクジェット法を用いることができる。半導体膜ＳＦの材料としては、多環芳香族化合物や共役系高分子等を用いることができるが、特に限定されない。高分子材料、オリゴマー、低分子材料でもよく、塗布後に分子が分子間相互作用により規則正しく配列し結晶となるものが特に好ましい。ペンタセン、ポルフィリン、フタロシアニン、オリゴチオフェン、オリゴフェニレン、ポリチオフェン、ポリフェニレン、及びこれら誘導体などを用いることができる。具体的には、ペンタセン、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、テトラベンゾポルフィリン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）等を用いることができる。また、半導体材料の溶液の溶媒としては、有機溶媒を用いることができ、例えば、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、クロロホルム、トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類等から半導体材料に適した溶媒を選択することができる。
保護膜ＰＦの成膜方法としては、インクジェット法を用いることができる。保護膜ＰＦの材料としては、ポリビニルアルコール、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）、アクリル酸、アクリルアミド等を用いることができる。
このような構成のＴＦＴ１において、本実施形態においては、半導体膜ＳＦを適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成する為に、半導体溶液（インクＩＫ）を塗布する領域（インク塗布領域ＩＡ）を囲むように、インクＩＫに対しインク塗布領域ＩＡよりも高い撥液性を有する撥液層ＣＦを形成する。そして、保護膜材料溶液が撥液層ＣＦに弾かれることなく半導体膜ＳＦを十分に被覆することができるように、半導体膜ＳＦを保護する保護膜ＰＦを成膜する際には、撥液層ＣＦの撥液性を低下させるものである。
撥液層ＣＦの撥液性を低下させる方法としては、紫外線（ＵＶ光）照射、溶剤への浸漬、溶剤中での超音波処理、プラズマ処理等を用いることができる。これらの方法は、前述したようないずれの材料にも用いることができ、要求される撥液性の程度により処理方法や処理強度を選択すればよい。
撥液層ＣＦとして撥液材を混合した高分子材料を用いる場合は、溶剤への浸漬や溶剤中での超音波が特に有効である。撥液性の置換基を有する高分子材料を用いる場合は、プラズマ処理により高分子の結合を切るのが撥液性低下の効果が高い。また、表面に撥液処理を施した高分子材料を用いる場合は、紫外線照射による方法や溶剤への浸漬が特に有効である。
また、撥液層ＣＦの撥液性を低下させるために用いられる溶剤としては、有機溶剤を用いることができ、例えば、トルエン、キシレンなどの炭化水素類、メタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸エチルなどのエステル類、クロロホルム、トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類等を用いることができる。撥液層ＣＦとして高分子材料に撥液材を混合している場合には、混合している撥液材が溶解しやすい溶剤を用いることで撥液性を低下させることができる。また、撥液材によっては水によって撥液性を低下させることも可能である。
以下、実施例によりその詳細を説明する。
（実施例１−１）
ボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例１−１を図２を用いて説明する。図２（ａ）〜図２（ｈ）は、実施例１−１におけるボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
ボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例１−１を図２を用いて説明する。図２（ａ）〜図２（ｈ）は、実施例１−１におけるボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
最初に、基板Ｐとしてガラスを用い、その上に、スパッタ法を用いてＣｒ膜を厚み５０ｎｍで成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、ゲート電極Ｇを形成した（図２（ａ））。
次に、ＴＥＯＳ・ＣＶＤ法を用い、ＳｉＯ２膜を成膜し厚み５００ｎｍのゲート絶縁膜ＩＦを形成した（図２（ｂ））。なお、図２（ｂ）、図２（ｃ）及び図２（ｄ）の下図（平面模式図）においては、ゲート絶縁膜ＩＦを透過した図として、ゲート電極Ｇを図示している。
次に、スパッタ法を用いてＣｒ膜を厚み５ｎｍ、Ａｕ膜を５０ｎｍで成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した（図２（ｃ））。
次に、感光性バンク剤ＮＰＡＲ−５０２（日産化学社製：アクリル樹脂にフッ素系界面活性材を添加したもの）をスピンコート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し、撥液層ＣＦを形成した（図２（ｄ））。この時、撥液層ＣＦは、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄの間のチャネル領域を囲むように形成した。
次に、６，１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンをテトラヒドロナフタレンに溶解した溶液（インクＩＫ）をインクジェット法を用いて、撥液層ＣＦに囲まれた領域ＩＡに塗布し（図２（ｅ））、乾燥させて半導体膜ＳＦを形成した（図２（ｆ））。
次に、マスク露光法により、撥液層ＣＦの表面にＵＶ光を照射することで、撥液層ＣＦの撥液性を低下させた（図２（ｇ））。
次に、ポリビニルアルコール水溶液をインクジェット法を用いて半導体膜ＳＦの上に塗布、乾燥させて、保護膜ＰＦを形成し、ＴＦＴ１を完成させた（図２（ｈ））。
このようにして完成させたＴＦＴ１を光学顕微鏡及びＡＦＭ（キーエンス社製）にて観察したところ、半導体膜ＳＦ、及び保護膜ＰＦが適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成されていることが確認できた。
（実施例１−２）
次に、ボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例１−２を図３を用いて説明する。図３（ａ）〜図３（ｈ）は、実施例１−２におけるボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
（実施例１−２）
次に、ボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例１−２を図３を用いて説明する。図３（ａ）〜図３（ｈ）は、実施例１−２におけるボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
最初に、基板Ｐとしてガラスを用い、その上に、スパッタ法を用いてＣｒ膜を厚み５０ｎｍで成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、ゲート電極Ｇを形成した（図３（ａ））。
次に、スピンコート法を用い、感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ４０３を成膜し厚み５００ｎｍのゲート絶縁膜ＩＦを形成した（図３（ｂ））。なお、図３（ｂ）、図３（ｃ）及び図３（ｄ）の下図（平面模式図）においては、ゲート絶縁膜ＩＦを透過した図として、ゲート電極Ｇを図示している。
次に、スパッタ法を用いてＣｒ膜を厚み５ｎｍ、Ａｕ膜を５０ｎｍで成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した（図３（ｃ））。
次に、感光性バンク剤ＮＰＡＲ−５０２（日産化学社製）をスピンコート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し、撥液層ＣＦを形成した（図３（ｄ））。この時、撥液層ＣＦは、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄの間のチャネル領域を囲むように形成した。
次に、テトラベンゾポルフィリン前駆体溶液（インクＩＫ）をインクジェット法を用いて、撥液層ＣＦに囲まれた領域ＩＡに塗布し（図３（ｅ））、加熱焼成して半導体膜ＳＦを形成した（図３（ｆ））。
次に、安息香酸エチルに浸漬することで、撥液層ＣＦの撥液性を低下させた（図３（ｇ））。
次に、ポリビニルアルコール水溶液をインクジェット法を用いて半導体膜ＳＦの上に塗布、乾燥させて、保護膜ＰＦを形成し、ＴＦＴ１を完成させた（図３（ｈ））。
このようにして完成させたＴＦＴ１を光学顕微鏡及びＡＦＭ（キーエンス社製）にて観察したところ、実施例１の場合と同様に、半導体膜ＳＦ、及び保護膜ＰＦが適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成されていることが確認できた。
（実施例２）
ボトムゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例２を図４を用いて説明する。図４（ａ）〜図４（ｈ）は、実施例２におけるボトムゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
（実施例２）
ボトムゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例２を図４を用いて説明する。図４（ａ）〜図４（ｈ）は、実施例２におけるボトムゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
最初に、基板Ｐとしてガラスを用い、その上に、スパッタ法を用いてＣｒ膜を厚み５０ｎｍで成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、ゲート電極Ｇを形成した（図４（ａ））。
次に、スピンコート法を用い、感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ４０３を成膜し、厚み５００ｎｍのゲート絶縁膜ＩＦを形成した（図４（ｂ））。なお、図４（ｂ）及び図４（ｃ）の下図（平面模式図）においては、ゲート絶縁膜ＩＦを透過した図として、ゲート電極Ｇを図示している。
次に、感光性バンク剤ＮＰＡＲ−５０２（日産化学社製）をスピンコート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し、撥液層ＣＦを形成した（図４（ｃ））。この時、撥液層ＣＦは、下層に形成されているゲート電極Ｇに対応する領域を囲むように形成した。
次に、６，１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンをテトラヒドロナフタレンに溶解した溶液（インクＩＫ）をインクジェット法を用いて、撥液層ＣＦに囲まれた領域ＩＡに塗布し（図４（ｄ））、乾燥させて半導体膜ＳＦを形成した（図４（ｅ））。
次に、マスク蒸着法を用いてＣｒ膜を厚み５ｎｍ、Ａｕ膜を５０ｎｍで成膜し、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した（図４（ｆ））。
次に、マスク露光法により、撥液層ＣＦの表面にＵＶ光を照射することで、撥液層ＣＦの撥液性を低下させた（図４（ｇ））。
次に、ポリビニルアルコール水溶液をインクジェット法を用いて半導体膜ＳＦの上に塗布、乾燥させて、保護膜ＰＦを形成し、ＴＦＴ１を完成させた（図４（ｈ））。
このようにして完成させたＴＦＴ１を光学顕微鏡及びＡＦＭ（キーエンス社製）にて観察したところ、実施例１の場合と同様に、半導体膜ＳＦ、及び保護膜ＰＦが適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成されていることが確認できた。
（実施例３）
トップゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例３を図５を用いて説明する。図５（ａ）〜図５（ｇ）は、実施例３におけるトップゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
（実施例３）
トップゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例３を図５を用いて説明する。図５（ａ）〜図５（ｇ）は、実施例３におけるトップゲートボトムコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
最初に、基板Ｐとしてガラスを用い、その上に、スパッタ法を用いてＣｒ膜を厚み５ｎｍ、Ａｕ膜を５０ｎｍで成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した（図５（ａ））。
次に、感光性バンク剤ＮＰＡＲ−５０２（日産化学社製）をスピンコート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し、撥液層ＣＦを形成した（図５（ｂ））。この時、撥液層ＣＦは、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄの間のチャネル領域を囲むように形成した。
次に、６，１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンをテトラヒドロナフタレンに溶解した溶液（インクＩＫ）をインクジェット法を用いて、撥液層ＣＦに囲まれた領域ＩＡに塗布し（図５（ｃ））、乾燥させて半導体膜ＳＦを形成した（図５（ｄ））。
次に、マスク露光法を用いて、撥液層ＣＦの表面にＵＶ光を照射することで、撥液層ＣＦの撥液性を低下させた（図５（ｅ））。
次に、インクジェット法を用い、感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ４０３を半導体膜ＳＦの表面に塗布、加熱し、ゲート絶縁膜ＩＦを形成した（図５（ｆ））。この場合、ゲート絶縁膜ＩＦが保護膜ＰＦを兼ねている。
次に、マスク蒸着法を用いてＣｒ膜を厚み５０ｎｍで形成し、ゲート電極Ｇを形成し、ＴＦＴ１を完成させた（図５（ｇ））。
このようにして完成させたＴＦＴ１を光学顕微鏡及びＡＦＭ（キーエンス社製）にて観察したところ、実施例１の場合と同様に、半導体膜ＳＦ、及び保護膜ＰＦ（ゲート絶縁膜ＩＦ）が適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成されていることが確認できた。
（実施例４）
トップゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例４を図６を用いて説明する。図６（ａ）〜図６（ｇ）は、実施例４におけるトップゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
（実施例４）
トップゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造方法の実施例４を図６を用いて説明する。図６（ａ）〜図６（ｇ）は、実施例４におけるトップゲートトップコンタクト型のＴＦＴ１の製造工程を示す模式図である。尚、各図において、上図は断面模式図、下図は平面模式図である。
最初に、基板Ｐとしてガラスを用い、その上に、感光性バンク剤ＮＰＡＲ−５０２（日産化学社製）をスピンコート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し、撥液層ＣＦを形成した（図６（ａ））。この時、撥液層ＣＦは、後の工程で形成されるソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄの間のチャネル領域に対応する領域を囲むように形成した。
次に、テトラベンゾポルフィリン前駆体溶液（インクＩＫ）をインクジェット法を用いて、撥液層ＣＦに囲まれた領域ＩＡに塗布し（図６（ｂ））、加熱焼成して半導体膜ＳＦを形成した（図６（ｃ））。
次に、マスク蒸着法を用いて、Ｃｒ膜を厚み５ｎｍ、Ａｕ膜を厚み５０ｎｍで成膜し、ソース電極、ドレイン電極を形成した（図６（ｄ））。
次に、安息香酸エチルに浸漬することで、撥液層ＣＦの撥液性を低下させた（図６（ｅ））。
次に、インクジェット法を用い、感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ４０３を半導体膜ＳＦの表面に塗布、加熱し、ゲート絶縁膜ＩＦを形成した（図６（ｆ））。この場合、ゲート絶縁膜ＩＦが保護膜ＰＦを兼ねている。
次に、マスク蒸着法を用いてＣｒ膜を厚み５０ｎｍで形成し、ゲート電極Ｇを形成し、ＴＦＴ１を完成させた（図５（ｇ））。
このようにして完成させたＴＦＴ１を光学顕微鏡及びＡＦＭ（キーエンス社製）にて観察したところ、実施例１の場合と同様に、半導体膜ＳＦ、及び保護膜ＰＦ（ゲート絶縁膜ＩＦ）が適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成されていることが確認できた。
このように、本実施形態に係るＴＦＴ１の製造方法においては、半導体溶液（インクＩＫ）を塗布する領域ＩＡを囲むように、インクＩＫに対しインク塗布領域ＩＡよりも高い撥液性を有する撥液層ＣＦを形成したので、液滴が塗布領域ＩＡから外に濡れ広がるが防止され、半導体膜ＳＦを適正な膜厚で所定の位置に精度良く形成することができる。また、半導体膜ＳＦを保護する保護膜ＰＦを成膜する際には、撥液層ＣＦの撥液性を低下させた後、保護膜材料溶液を塗布するようにしたので、保護膜材料溶液が撥液層ＣＦに弾かれることなく半導体膜ＳＦを十分に被覆することができる。
さらに、半導体溶液（インクＩＫ）、及び保護膜材料溶液は、インクジェット法に代表される液滴塗布法を用いて塗布するので生産性を高めることができる。
１ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
ＣＦ 撥液層
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
ＩＦ ゲート絶縁膜
ＩＫ インク（有機半導体溶液）
ＬＦ 下地層
Ｐ 基板
ＰＦ 保護膜
Ｓ ソース電極
ＳＦ 半導体膜
ＣＦ 撥液層
Ｄ ドレイン電極
Ｇ ゲート電極
ＩＦ ゲート絶縁膜
ＩＫ インク（有機半導体溶液）
ＬＦ 下地層
Ｐ 基板
ＰＦ 保護膜
Ｓ ソース電極
ＳＦ 半導体膜
Claims (8)
- 半導体膜を保護する保護膜を有する薄膜トランジスタの製造方法において、
下地層の表面に、該下地層の表面の所定の領域を囲むように、半導体溶液に対し該所定の領域よりも高い撥液性を有する撥液層を形成する工程と、
前記所定の領域に、前記半導体溶液を塗布し、前記半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜が形成された後、前記撥液層の撥液性を低下させる工程と、
前記撥液層の撥液性が低下された後、前記半導体膜を覆うように、保護膜材料溶液を塗布し、保護膜を形成する工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記半導体溶液は、有機半導体材料を溶解した溶液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。
- 前記半導体溶液および保護膜材料溶液は、インクジェット法を用いて塗布され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。
- 前記撥液層の撥液性を低下させる工程では、前記撥液層に紫外線を照射することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記薄膜トランジスタは、ボトムゲートボトムコンタクト構造であり、
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板であり、
前記所定の領域は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記薄膜トランジスタは、ボトムゲートトップコンタクト構造であり、
前記下地層は、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜であり、
前記所定の領域は、前記ゲート電極に対応する領域であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記薄膜トランジスタは、トップゲートボトムコンタクト構造であり、
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板であり、
前記所定の領域は、前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記薄膜トランジスタは、トップゲートトップコンタクト構造であり、
前記下地層は、ソース電極およびドレイン電極が形成されるべき基板であり、
前記所定の領域は、前記基板に形成される前記ソース電極と前記ドレイン電極の間のチャネル領域に対応する領域であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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