JP5422972B2 - 有機薄膜トランジスタアレイの製造方法、及び有機薄膜トランジスタアレイ - Google Patents

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタアレイの製造方法、及び有機薄膜トランジスタアレイに関し、特に半導体膜を保護する薄膜層を有する有機薄膜トランジスタアレイの製造方法、及び有機薄膜トランジスタアレイに関する。

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、ａ−Ｓｉやｐｏｌｙ−ＳｉといったＳｉ系の無機材料で製造されているが、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（有機ＴＦＴ）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、高温プロセスに代わり、印刷、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。さらに耐熱性の乏しい、例えばプラスチックフィルム基板等にも形成することができ、フレキシブルディスプレイ等多方面への応用が期待されている。また、有機ＴＦＴの性能は近年大きく向上し、その移動度はａ−Ｓｉを凌ぐものが提案されている。

しかしながら、有機半導体材料は、シリコン等の無機半導体と比べて、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ＴＦＴをこのような性能に影響を及ぼす要因から保護する為に、遮光性とガスバリア性を備えた保護膜（以下、パッシベーション膜とも記す）が半導体を覆うように形成されている。しかしながら、有機半導体材料は、耐薬品性、耐熱性が乏しい為、有機半導体材料に影響を及ぼすことなくパッシベーション膜を形成する方法が求められている。

バリア性の優れたパッシベーション膜としては、真空成膜によるＳｉＯ_２やＳｉＮ等の無機膜が知られている。また、パターン形成方法としては、フォトリソグラフィー法によるエッチングが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１７３６１６号公報

しかしながら、エッチングを用いる場合、ウェットエッチングではフッ化水素酸が用いられるが、フッ化水素は人体に対して有害な材料である。この為、人体に対する危険性とエッチング装置の安全対策に係わるコストを考慮すると不適な材料である。また、エッチングの別法としてはドライエッチングがある。しかしながら、ドライエッチングは真空装置を要する為、大気環境下で一連のプロセスにより製造でき、コストを低減することができるという有機ＴＦＴの利点に反するという問題がある。このように、バリア性の優れたパッシベーション膜を形成するには種々の課題があった。

一方、前述のように有機ＴＦＴの代表的な用途としては、表示素子における駆動素子が挙げられる。表示素子は、画素毎に有機ＴＦＴと該有機ＴＦＴのドレイン電極と接続された画素電極を有する構成で、画素ピッチ（画素サイズ）に対して画素電極の大きさをできるだけ大きくする必要がある。これは、表示素子の開口率を高める為で、特に、高解像度の場合には各画素に信号等を供給するバスラインの占有比率が高くなる為、開口率を高める必要性がより増大する。

そこで、開口率を高める為、有機ＴＦＴのソース電極・ドレイン電極の上にパッシベーション膜、その上に画素電極を形成し、パッシベーション膜に形成された開口部を介してドレイン電極と画素電極を接続する構成の有機ＴＦＴが知られている。

しかしながら、このような構成の有機ＴＦＴにおいて、半導体膜を塗布法を用いて形成する場合、半導体材料をチャネル部に滴下する際に、半導体材料が開口部内に入りドレイン電極に付着することがある。この為、ドレイン電極と画素電極との接続不良が発生し、良好な表示画像が得られないといった問題がある。また、半導体とパッシベーション膜の間にパッシベーション膜形成プロセスから半導体を保護する為の保護層をインクジェット法等を用いて形成する場合にも、保護層材料が薄膜の開口部内に入り、ドレイン電極に付着し、接触不良が発生することもある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、製造工程の高価格化を招くことなく、高解像度、高開口率を兼備し、優れた性能を安定して得ることができる有機ＴＦＴアレイの製造方法、及び有機ＴＦＴアレイ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．有機半導体膜を覆う薄膜層と、
少なくとも前記薄膜層を挟んで形成されたソース・ドレイン電極と画素電極と、有し、
前記薄膜層に形成された開口部を通して前記ドレイン電極と前記画素電極が接続された有機薄膜トランジスタアレイの製造方法であって、
前記ドレイン電極の所定の領域の上に第１レジスト層を形成する工程と、
少なくとも前記第１レジスト層の上に第２レジスト層を形成する工程と、
前記第２レジスト層を形成した後、前記ソース・ドレイン電極の上に前記有機半導体膜を形成する工程と、
前記有機半導体膜が形成された基板の上に前記薄膜層を成膜する工程と、
前記第１レジスト層をリフトオフすることで、前記薄膜層に前記開口部を形成する工程と、
前記開口部を通して前記ドレイン電極に接続する前記画素電極を形成する工程と、を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

２．前記有機薄膜トランジスタアレイは、ボトムゲート構造であり、
前記薄膜層は、パッシベーション膜であることを特徴とする前記１に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

３．前記有機薄膜トランジスタアレイは、トップゲート構造であり、
前記薄膜層は、ゲート絶縁膜であることを特徴とする前記１に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

４．前記第１レジスト層の上に形成される第２レジスト層の平面形状は、前記第１レジスト層の平面形状よりも大きいことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

５．前記第２レジスト層を現像により形成する際の前記第１レジスト層の溶解度は、前記第２レジスト層の溶解度よりも高いことを特徴とする前記４に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

６．前記第２レジスト層は、前記第１レジスト層の上および前記ソース・ドレイン電極の表面の前記有機半導体膜が形成される領域の周縁に形成し、
前記周縁に形成された前記第２レジスト層を前記有機半導体膜を形成する際の隔壁とし用いることを特徴とする前記１から５の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

７．前記第２レジスト層は、撥液性を有することを特徴とする前記６に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

８．前記薄膜層は、大気圧プラズマ法を用いて成膜することを特徴とする前記１から７の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。

９．前記１から８の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法を用いて製造されることを特徴とする有機薄膜トランジスタアレイ。

本発明によれば、有機半導体膜を形成する前に、画素電極が接続されるドレイン電極の所定の領域の上に、薄膜層に開口部を形成する為のリフトオフレジスト（第１レジスト層、第２レジスト層）を形成するようにした。

これにより、有機半導体膜を形成する際には、画素電極が接続されるドレイン電極の所定の領域の上には、既にリフトオフレジスト（第１レジスト層、第２レジスト層）が形成されているので、有機半導体材料が開口部内に入りドレイン電極に付着することはない。この為、ドレイン電極と画素電極との接続不良を引き起こすことはない。また、リフトオフレジストは有機半導体膜を形成する前に形成するので、リフトオフレジストを形成することで有機半導体膜を劣化させることはない。

また、第１レジスト層をリフトオフすることにより、ドレイン電極と画素電極の接続部の第２レジスト層、及び薄膜層を除去することができ、容易に薄膜層をパターン化することができる。これは有機半導体膜を形成した後にリフトオフレジストを形成する場合に比べて有機半導体膜へのダメージを大きく抑えることができる。

これらの結果、有機ＴＦＴの性能に影響を及ぼすことなく薄膜層をパターン化することができるので、高解像度、高開口率を兼備し、優れた性能を安定して得ることができる。

以下図面に基づいて、本発明に係る有機ＴＦＴアレイの製造方法、及び有機ＴＦＴアレイの実施の形態を説明する。尚、本発明を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。

最初に、本発明に係る有機ＴＦＴアレイの代表的な実施形態の１つであるボトムゲートボトムコンタクト構造の有機ＴＦＴを備えた有機ＴＦＴアレイの製造方法の概要を図１を用いて説明する。図１（ａ）〜図１（ｈ）は、有機ＴＦＴアレイ１の製造工程の概要を示す断面模式図である。

最初に、基板Ｐの上に、ゲート電極Ｇ、接続電極Ｃ、ゲート絶縁膜ＩＦ、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成する（図１（ａ））。この時、ゲート絶縁膜ＩＦには、２つの開口部ＩＦｂ、開口部ＩＦａを形成する。開口部ＩＦｂを通してドレイン電極Ｄとゲート電極Ｇと同一面に形成された接続電極Ｃとが接続され、開口部ＩＦａを通して後述の画素電極Ｅと接続電極Ｃとが接続される。尚、本実施形態においては、接続電極Ｃを介してドレイン電極Ｄと画素電極Ｅとを接続する構成（図１（ｈ））としているが、ドレイン電極Ｄと画素電極Ｅとを後述の薄膜層ＴＦ（パッシベーション膜）に開口部を設け、該開口部を通して接続する構成としてもよい。

基板Ｐの材料としては、ガラス、プラスチック、絶縁コーティングされた導電性材料等を用いることができる。

ゲート電極Ｇの材料としては、導電性を有するものであればよく、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属、ＩＴＯ、ＺｎＯ等の酸化物導電材料、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子を用いることができる。また、これらの材料を複数積層してもよい。

ゲート絶縁膜ＩＦの材料としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ等の無機材料、ＰＶＡ、ＰＶＰ、ポリイミド等の有機材料、また、これらの材料を複数積層してもよい。

ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄの材料としては、導電性を有するものであればよく、金属、酸化物導電材料、導電性高分子等を用いることができる。

次に、ゲート絶縁膜ＩＦの開口部ＩＦａが位置する接続電極Ｃの上に第１レジスト層Ｒ１を形成する（図１（ｂ））。第１レジスト層Ｒ１の形成方法としては、フォトリソグラフィー法、ＩＪ法、また、その他の印刷法等を用いることができる。尚、本実施形態においては、前述のように接続電極Ｃを介してドレイン電極Ｄと画素電極Ｅとを接続する構成としているが、ドレイン電極Ｄと画素電極Ｅとを後述の薄膜層ＴＦ（パッシベーション膜）に開口部を設け、該開口部を通して接続する場合には、薄膜層ＴＦ（パッシベーション膜）の開口部が位置するドレイン電極Ｄの上に第１レジスト層Ｒ１を形成する。

次に、第１レジスト層Ｒ１が形成された基板Ｐの全面に第２レジスト層ＲＦ２を成膜する（図１（ｃ））。

次に、第２レジスト層ＲＦ２をパターン化して第１レジスト層Ｒ１の上に第２レジスト層Ｒ２を形成する（図１（ｄ））。

尚、第２レジスト層Ｒ２は、第１レジスト層Ｒ１に加えて他の領域にも形成してもよい。例えば、後述の実施例２の場合のように、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄのチャネル部の周縁に撥液性を有する第２レジスト層Ｒ２ｂ（図２（ｄ））を形成することで、有機半導体膜ＳＦを形成する際の隔壁として用いることができる。これにより、有機半導体膜ＳＦを所望の位置に精度よく形成することができる。

隔壁を別途形成することなく、第２レジスト層Ｒ２の一部（図２（ｄ）：第２レジスト層Ｒ２ｂ）を隔壁として用いることにより、リフトオフレジスト形成、隔壁形成を行った後、有機半導体膜形成、薄膜層成膜、リフトオフによる薄膜層形成を行うのに比べると、薄膜層のパターニング精度を高めることができる。これは隔壁形成プロセスにおいて、パターニング性能を左右するリフトオフレジストの形状に欠陥を生じさせてしまうからである。また、隔壁形成後、リフトオフレジストを形成した後、有機半導体膜形成、薄膜層形成、リフトオフによる薄膜層形成を行うのに比べると、ＩＪ法により滴下される有機半導体材料の液滴の位置精度を高めることができる。これは隔壁を形成した後にリフトオフレジストを形成すると、そのプロセスにより隔壁材料の撥液性が低下したり、また、撥液性にばらつきが発生することによるものである。

また、好ましくは、第２レジスト層Ｒ２を現像により形成する際の第１レジスト層Ｒ１の溶解度は、第２レジスト層Ｒ２の溶解度よりも高くする。これにより、第２レジスト層Ｒ２の現像時に同時に第１レジスト層Ｒ１が溶解され、第１レジスト層Ｒ１の平面形状が第２レジスト層２の場合よりも小さくなり、庇Ｒ２ｈが形成される。その結果、第１レジスト層Ｒ１をリフトオフすることで、後述の薄膜層ＴＦをパターン化する際、高い精度で薄膜層ＴＦをパターン化することができる。

次に、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄのチャネル部に有機半導体膜ＳＦを形成し、その上にオーバーコート層ＯＣを形成する（図１（ｅ））。オーバーコート層ＯＣは必ずしも必要ではなく、有機半導体膜ＳＦの材料に応じて適宜形成する。

次に、有機半導体膜ＳＦが形成された基板Ｐの全面にパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦ（ＴＦａ、ＴＦｂ）を成膜する（図１（ｆ））。パッシベーション膜ＴＦの材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等を用いることができる。パッシベーション膜ＴＦの成膜方法としては、スパッタ法を用いることができるが、真空装置を要しコスト高となる為、大気圧プラズマ法を用いるほうが好ましい。大気圧プラズマ法は、高密度の薄膜を形成することができるので、有機半導体膜ＳＦの保護層として機能する薄膜層ＴＦの形成に好適である。

次に、第１レジスト層Ｒ１をリフトオフすることでパッシベーション膜ＴＦａを除去しパターン化する（図１（ｇ））。この場合、少なくとも第１レジスト層Ｒ１を溶解させることによりその上に形成されたパッシベーション膜ＴＦａを除去することができる。第２レジスト層Ｒ２は、その溶解性の有無は問わない。第２レジスト層Ｒ２が溶解性を有さない場合には、第２レジスト層Ｒ２を第１レジスト層Ｒ１が形成されていない領域に形成することにより、第１レジスト層Ｒ１をリフトオフする際に剥離されず、構造物として残存させることができる。尚、第２レジスト層Ｒ２が溶解性を有さない場合には、第１レジスト層Ｒ１をリフトオフする際に、第２レジスト層Ｒ２とパッシベーション膜ＴＦａを同時に除去し易くする為、第１レジスト層Ｒ１の厚みを厚くする。

最後に、パターン化されたパッシベーション膜ＴＦの上に、画素電極Ｅを形成し、有機ＴＦＴアレイ１を完成する（図１（ｈ））。この時、画素電極Ｅは、接続電極Ｃを介してドレイン電極Ｄと接続される。画素電極Ｅの形成方法としては、スパッタ法を用いて画素電極材料を蒸着した後、フォトリソグラフィー法を用いて形成することができる。またＩＪ法、印刷法等を用いてダイレクトパターニングにより形成することもできる。

以上、本実施形態においては、ボトムゲートボトムコンタクト構造の有機ＴＦＴを備えた有機ＴＦＴアレイの製造方法について説明したが、以下の実施例で後述するトップゲート構造の有機ＴＦＴであっても同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態に係わる有機ＴＦＴアレイの製造方法の実施例を説明する。

〔実施例１〕
前述の図１を用いて実施例１を説明する。本実施例は、ボトムゲート構造の有機ＴＦＴアレイ１の製造方法である。

基板Ｐの材料にはガラスを用い、ゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜ＩＦの材料にはそれぞれＣｒ、感光性アクリル材料を用いた。ゲート絶縁膜ＩＦはスピンコート法とフォトリソグラフィー法を用いて形成し、膜厚を５００ｎｍとした。ゲート絶縁膜ＩＦには、ドレイン電極Ｄとゲート電極面の接続電極Ｃとの接続部、及び接続電極Ｃと画素電極Ｅとの接続部にそれぞれ開口部ＩＦｂ、開口部ＩＦａを設けた。続いて、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄをリフトオフ法で形成する為のレジストパターンを形成した後、ＲＦスパッタ法を用いてＣｒを膜厚５ｎｍ、続けてＡｕを膜厚５０ｎｍで成膜した。成膜後、ＮＭＰを主成分とする剥離液でレジストを剥離し、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した（図１（ａ））。

次に、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてのＳｉＯ₂のパターンを形成する為のリフトオフレジストを形成した。先ず、第１レジスト層Ｒ１をＬＯＲ（化薬マイクロケム社製）を材料としてスピンコート法を用いて塗布し形成した（図１（ｂ））。続いて、第２レジスト層ＲＦ２をポジ型のＯＦＰＲ８００（東京応化社製）を材料として成膜した（図１（ｃ））。その後、フォトリソグラフィー法を用いてゲート電極面の接続電極Ｃと画素電極Ｅとの接続部を除く領域に露光し、現像液に溶解するようにした後、現像を行いパターン化した。この時、第２レジスト層Ｒ２はコンタクトホール部の第１レジスト層Ｒ１の上に残留し、第１レジスト層Ｒ１が側面から現像されることで、第２レジスト層Ｒ２にリフトオフに適した庇Ｒ２ｈが形成された（図１（ｄ））。

次に、有機半導体膜ＳＦを、６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンを材料としＩＪ法を用いて形成した（図１（ｅ））。溶媒にはテトラリンを用い、５％の溶液を作製した。有機半導体膜ＳＦを形成した後、大気圧プラズマ法を用いてパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてのＳｉＯ_２をＲＦスパッリング法により膜厚５０ｎｍで成膜した（図１（ｆ））。成膜後、ＮＭＰを主成分とする剥離液で第１レジスト層Ｒ１を剥離することで、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦをパターン化した（図１（ｇ））。最後にＩＴＯを材料とし画素電極Ｅを形成し、有機ＴＦＴアレイ１を完成させた（図１（ｈ））。

このようにして製作した有機ＴＦＴアレイ１の有機ＴＦＴは、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてＳｉＯ₂を形成した後にも、初期のトランジスタ特性からの劣化が少ないことが確認できた。また、ＳｉＯ₂をパターン化する為のリフトオフレジストをコンタクトホール部に設けたので、ゲート電極面の接続電極Ｃと画素電極Ｅとの接続不良も発生しなかった。

〔実施例２〕
図２を用いて実施例２を説明する。本実施例は、ボトムゲート構造の有機ＴＦＴアレイ１の製造方法であり、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄのチャネル部の周縁に撥液性を有する第２レジスト層Ｒ２ｂを形成し、有機半導体膜ＳＦを形成する際の隔壁として用いるものである。

最初に、実施例１の場合と同様の工程を経てソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した（図２（ａ））。

次に、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてのＳｉＯ_２のパターンを形成する為のリフトオフレジストを形成した。先ず、第１レジスト層Ｒ１としてポジ型のＯＦＰＲ８００を材料として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ン化した（図２（ｂ））。次に、基板Ｐの全面に露光し、第１レジスト層Ｒ１が現像液に対して溶解性を有するようにした。

続いて、第２レジスト層ＲＦ２を撥液性を有するポジ型のＮＰＡＲ５０２（日産化学社製）を材料として成膜した（図２（ｃ））。その後、フォトリソグラフィー法を用いてゲート電極面の接続電極Ｃと画素電極Ｅの接続部の周縁、及び有機半導体膜ＳＦが形成される領域に露光し、現像液に浸漬し、現像を行いパターン化した（図２（ｄ）：Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ）。この時、第２レジスト層Ｒ２ａはコンタクトホール部の第１レジスト層Ｒ１の上に残留し、第１レジスト層Ｒ１が側面から現像されることで、第２レジスト層Ｒ２にリフトオフに適した庇Ｒ２ｈが形成された（図２（ｄ））。

次に、有機半導体膜ＳＦの材料としてテトラベンゾポルフィリンの前駆体を含む溶媒をＩＪ法を用いて、第２レジスト層Ｒ２ｂにより形成された隔壁内に吐出した。その後、２００℃で加熱し、結晶化させて有機半導体膜ＳＦを形成した。続いて、ガスを遮断する為のパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦを形成するプロセスによる有機半導体膜ＳＦの劣化を防ぐ為のオーバーコート層ＯＣを形成した（図２（ｅ））。

次に、有機半導体膜ＳＦ、オーバーコート層ＯＣが形成された後、大気圧プラズマ法を用いてパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてのＳｉＯ_２を膜厚５０ｎｍで成膜した（図２（ｆ））。成膜後、ＮＭＰを主成分とする剥離液で第１レジスト層Ｒ１を剥離することで、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦをパターン化した（図２（ｇ））。最後にＩＴＯを材料とし画素電極Ｅを形成し、有機ＴＦＴアレイ１を完成させた（図２（ｈ））。

本実施例においては、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦをパターン化する為のリフトオフレジストとしての第２レジスト層Ｒ２の材料として撥液性を有する材料を用い、且つ、有機半導体膜ＳＦが形成される領域の周縁に第２レジスト層Ｒ２ｂを形成したことにより、該第２レジスト層Ｒ２ｂを有機半導体膜ＳＦを形成する際の隔壁として利用することができた。これにより、有機半導体膜ＳＦの材料として、ＩＪ法により所定の領域に有機半導体膜ＳＦを形成することが難しい材料を用いた場合においても、隔壁により有機半導体膜ＳＦを所望の位置に精度よく形成することができる。

また、このようにして製作した有機ＴＦＴアレイ１の有機ＴＦＴは、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてＳｉＯ_２を形成した後にも、初期のトランジスタ特性からの劣化が少ないことが確認できた。また、ＳｉＯ_２をパターン化する為のリフトオフレジストをコンタクトホール部に設けたので、ゲート電極面の接続電極Ｃと画素電極Ｅとの接続不良も発生しなかった。

〔実施例３〕
図３を用いて実施例３を説明する。本実施例は、トップゲート構造の有機ＴＦＴアレイ１の製造方法であり、ソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄのチャネル部の周縁に撥液性を有する第２レジスト層Ｒ２ｂを形成し、有機半導体膜ＳＦを形成する際の隔壁として用いるものである。

最初に、基板Ｐの上にソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した（図３（ａ））。ソース電極Ｓ・ドレイン電極ＤはＣｒとＡｕの積層構造とし、膜厚をそれぞれ５ｎｍ、５０ｎｍとした。

次に、第１レジスト層Ｒ１としてポジ型のＯＦＰＲ８００を材料として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ン化した（図３（ｂ））。次に、基板Ｐの全面に露光し、第１レジスト層Ｒ１が現像液に対して溶解性を有するようにした。

続いて、第２レジスト層ＲＦ２を撥液性を有するポジ型のＮＰＡＲ５０２（日産化学社製）を材料として成膜した（図３（ｃ））。その後、フォトリソグラフィー法を用いて第１レジスト層Ｒ１が形成されている領域、及び有機半導体膜ＳＦが形成される領域を除いた領域に露光し、現像液に浸漬し、現像を行いパターン化した（図３（ｄ）：Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ）。この時、第２レジスト層Ｒ２ａはコンタクトホール部の第１レジスト層Ｒ１の上に残留し、第１レジスト層Ｒ１が側面から現像されることで、第２レジスト層Ｒ２にリフトオフに適した庇Ｒ２ｈが形成された（図３（ｄ））。また、有機半導体膜ＳＦを形成するチャネル部周縁には有機半導体材料をＩＪ法により吐出する際の隔壁として利用できる構造物（第２レジスト層Ｒ２ｂ）が形成された。

次に、有機半導体膜ＳＦの材料としてテトラベンゾポルフィリンの前駆体を含む溶媒をＩＪ法を用いて、第２レジスト層Ｒ２ｂにより形成された隔壁内に吐出した。その後、２００℃で加熱し、結晶化させて有機半導体膜ＳＦを形成した。続いて、ゲート絶縁膜（薄膜層）ＴＦを形成するプロセスによる有機半導体膜ＳＦの劣化を防ぐ為のオーバーコート層ＯＣを形成した（図３（ｅ））。

次に、有機半導体膜ＳＦ、オーバーコート層ＯＣが形成された後、大気圧プラズマ法を用いてゲート絶縁膜（薄膜層）ＴＦとしてのＳｉＯ_２を膜厚５０ｎｍで成膜した（図３（ｆ））。成膜後、ＮＭＰを主成分とする剥離液で第１レジスト層Ｒ１を剥離することで、ゲート絶縁膜（薄膜層）ＴＦをパターン化した（図３（ｇ））。

次に、パターン化されたゲート絶縁膜（薄膜層）ＴＦの上に、スパッタ法を用いてＣｒを成膜した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターン化しゲート電極Ｇとした（図３（ｈ））。続いて、ＴＦＴ素子表面の凹凸を押さえる為、アクリルを材料とした平坦化膜Ｈをスピンコート法を用いて形成した。最後にＩＴＯを材料とし画素電極Ｅを形成し、有機ＴＦＴアレイ１を完成させた（図３（ｉ））。

このような、半導体に対してダメージを与え易いトップゲート構造の有機ＴＦＴアレイ１においても実施例１、２の場合と同様の効果が得られることが確認できた。特性が実施例１、２に比べやや低いのは製造工程のばらつき等によるものであると考えられる。

（比較例１）
図４を用いて比較例１を説明する。本比較例は、ボトムゲート構造の有機ＴＦＴアレイ１の製造方法である。

最初に、実施例１の場合と同様の工程を経てソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄを形成した。

次に、有機半導体膜ＳＦが形成されるチャネル部周縁に隔壁となるバンクＢＫを形成した（図４（ａ））。バンクＢＫは感光性を付与したフェノール系の高分子材料を用い、高さ５００ｎｍで形成した。バンクＢＫの形状は四角で、幅は５０μｍ、内壁の一辺は１００μｍとした。

次に、有機半導体膜ＳＦの材料としてテトラベンゾポルフィリンの前駆体を含む溶媒をＩＪ法を用いて、バンクＢＫの隔壁内に吐出した。その後、２００℃で加熱し、結晶化させて有機半導体膜ＳＦを形成した。続いて、ガスを遮断する為のパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦを形成するプロセスによる有機半導体膜ＳＦの劣化を防ぐ為のオーバーコート層ＯＣを形成した（図４（ｂ））。オーバーコート層ＯＣはＰＶＡ水溶液材料としてＩＪ法を用いて有機半導体膜ＳＦの上に形成した。その後、ＰＶＡ水溶液の水分を除去する為に１５０℃で加熱をし、有機ＴＦＴを完成させた。

ここで、有機ＴＦＴはトランジスタとして動作していることを確認した。しかしながら、顕微鏡により観察を行ったところ、コンタクトホール内部に有機半導体材料、オーバーコート層ＯＣの材料の一部が侵入している箇所が見られた。

次に、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてのＳｉＯ_２のパターンを形成する為のリフトオフレジストを形成した。リフトオフレジストは２層レジストを採用した。第１レジスト層ＲＦ１は感光性を有さない材料を塗布し、第２レジスト層ＲＦ２に感光性を有する材料を用いた（図４（ｃ））。第２レジスト層ＲＦ２を現像する際に、第１レジスト層ＲＦ１は現像液に溶解され、リフトオフに適した庇Ｒ２ｈを形成することができる（図４（ｄ））。

次に、スパッタ法を用いてパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦとしてのＳｉＯ_２を膜厚５０ｎｍで成膜した（図４（ｅ））。

次に、リフトオフレジストの剥離を行った。剥離には有機溶媒を用いて第１レジスト層Ｒ１、第２レジスト層Ｒ２とともに第２レジスト層Ｒ２の上に形成されたパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦａを剥離することで、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦをパターン化した（図４（ｆ））。最後にＩＴＯを材料とし画素電極Ｅを形成し、有機ＴＦＴアレイ１を完成させた（図４（ｇ））。

本比較例において、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦをパターン化するプロセス中に、有機ＴＦＴの特性を確認したところ、その特性は劣化していることが確認された。

（比較例２）
比較例２について説明する。比較例１の場合、有機半導体膜ＳＦを形成した後にリフトオフレジストを形成した為に特性が劣化した。比較例２はその改良案であり、比較例１の場合と同じくバンクＢＫまで形成した後、リフトオフレジスト、有機半導体膜ＳＦ、オーバーコート層ＯＣ、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦを順次形成した。その後リフトオフによりパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦパターン化し、最後にＩＴＯを材料として画素電極Ｅを形成し、有機ＴＦＴアレイ１を完成させたものである。

本比較例においては、撥液性を有するバンクＢＫを形成した後に、リフトオフレジスト塗布、現像プロセスを通すことにより、バンクＢＫの表面の撥液性が変化した。この為、有機半導体膜ＳＦ、オーバーコート層ＯＣの形成位置を制御するという機能を十分に果たすことができなかった。

（比較例３）
比較例３について説明する。比較例１の場合、有機半導体膜ＳＦを形成した後にリフトオフレジストを形成した為に特性が劣化した。比較例３はその改良案であり、比較例１の場合と同じくソース電極Ｓ・ドレイン電極Ｄまで形成した後、リフトオフレジスト、バンクＢＫ、有機半導体膜ＳＦ、オーバーコート層ＯＣ、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦを順次形成した。その後リフトオフによりパッシベーション膜（薄膜層）ＴＦパターン化し、最後にＩＴＯを材料とし画素電極Ｅを形成し、有機ＴＦＴアレイ１を完成させたものである。

本比較例においては、リフトオフレジストを形成した後に、バンクＢＫを形成する為のフォトリソグラフィープロセスを通した為に、リフトオフレジストに形成された庇部Ｒ２ｈに欠けが生じ、パッシベーション膜（薄膜層）ＴＦを精度よくパターン化することができなかった。

（評価結果）
実施例１〜３で作製した有機ＴＦＴと、比較例１〜３で作製した有機ＴＦＴについてドレイン電流−ゲート電圧の関係であるＩｄ−Ｖｇ（Ｖｄ＝−４０Ｖ）の測定を行い、移動度とＯＮ／ＯＦＦ比を算出した。結果を下記表１に示す。実施例１、２、及び比較例１〜３についてはパッシベーション膜の形成前後での測定結果を、実施例３については初期特性の測定結果を示した。

また、表１には、作製した有機ＴＦＴの移動度、ＯＮ／ＯＦＦ比、特性、形状、総合評価を記している。特性、形状、総合評価は、有機ＴＦＴとして良好な特性のとき○、不十分な特性のときは△、全く利用できない特性のときは×を記入している。形状に関しては良好なときに○、全く利用できない場合には×を記入している。総合評価は特性と形成の両者を考慮し決定したものである。

ドレイン電流Ｉｄの測定は、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの間に−４０Ｖの電圧を印可し、ゲート電極Ｇに印加する電圧を４０Ｖから−１００Ｖまで電圧を５Ｖずつ順に下げて測定した後、−１００Ｖから４０Ｖまで電圧を５Ｖずつ順に上げておこなった。

実施例１、２ではパッシベーション膜形成工程の前後でトランジスタ特性、形状とも良好であることが確認できた。また、実施例３についても半導体の上にゲート絶縁膜ＩＦ、ゲート電極Ｇを形成する為に半導体材料への劣化が問題となりやすいトップゲート構造であったが、ボトムゲート構成の素子に対しておおよそ遜色ないレベルの素子であることが確認できた。

一方、比較例１では、半導体を形成した後にパッシベーション膜を形成する為のリフトオフレジストを形成し為にレジスト材料の溶媒の浸み込み等のプロセスによる特性の劣化が起こってしまった。比較例２についてはバンクＢＫの形成に続けて行ったリフトオフレジストの形成工程によりバンクＢＫの撥液性能が低下してしまった為に、インクジェット法を用いて半導体をチャネル部に滴下したが、所定の位置に留まらず基板上に濡れ拡がり、ＴＦＴ素子を形成することができなかった。そのため、素子の特性は測定できなかった。比較例３では、パッシベーション膜の成膜の前後でのトランジスタ特性の変化は比較的小さいものであったが、バンクＢＫの形成工程によって、第１レジスト層Ｒ１、第２レジスト層Ｒ２に欠け等のダメージが入ってしまい、うまくパターン形成ができない箇所が多数見受けられた。

以上このように、本発明によれば、プロセス耐性の低い有機材料の上にコンタクトホール等のパターンを有する強固な薄膜を有機材料に大きな劣化を与えることなく形成する製造技術を提供することができる。

本発明の実施形態、及び実施例１による有機ＴＦＴアレイの製造工程を示す断面模式図である。 本発明の実施例２による有機ＴＦＴアレイの製造工程を示す断面模式図である。 本発明の実施例３による有機ＴＦＴアレイの製造工程を示す断面模式図である。 比較例１による有機ＴＦＴアレイの製造工程を示す断面模式図である。

符号の説明

１ 有機ＴＦＴアレイ
ＢＫ バンク
Ｃ 接続電極
Ｄ ドレイン電極
Ｅ 画素電極
Ｇ ゲート電極
Ｈ 平坦化膜
ＩＦ ゲート絶縁膜
ＯＣ オーバーコート層
Ｐ 基板
Ｒ１、ＲＦ１ 第１レジスト層
Ｒ２、ＲＦ２ 第２レジスト層
Ｓ ソース電極
ＳＦ 有機半導体膜
ＴＦ 薄膜層

Claims (9)

1. 有機半導体膜を覆う薄膜層と、
   前記薄膜層上に形成される画素電極と、
   前記画素電極との間で少なくとも前記薄膜層を挟むようにそれぞれ形成されるソース電極およびドレイン電極とを有し、
   前記薄膜層に形成された開口部を通して、前記ドレイン電極と前記画素電極とが接続され、または前記ドレイン電極と接続される接続電極と前記画素電極とが接続された有機薄膜トランジスタアレイの製造方法であって、
   前記ドレイン電極または前記接続電極の所定の領域の上に第１レジスト層を形成する工程と、
   少なくとも前記第１レジスト層の上に第２レジスト層を形成する工程と、
   前記第２レジスト層を形成した後、前記ソース電極および前記ドレイン電極の上に前記有機半導体膜を形成する工程と、
   前記有機半導体膜が形成された基板の上に前記薄膜層を成膜する工程と、
   前記第１レジスト層をリフトオフすることで、前記薄膜層に前記開口部を形成する工程と、
   前記開口部を通して前記ドレイン電極または前記接続電極に接続する前記画素電極を形成する工程と、を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。
2. 前記有機薄膜トランジスタアレイは、ボトムゲート構造であり、
   前記薄膜層は、パッシベーション膜であ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アレイの製造方法。
3. 前記有機薄膜トランジスタアレイは、トップゲート構造であり、
   前記薄膜層は、ゲート絶縁膜であ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アレイの製造方法。
4. 前記第１レジスト層の上に形成される第２レジスト層の平面形状は、前記第１レジスト層の平面形状よりも大きいことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。
5. 前記第２レジスト層を現像により形成する際の前記第１レジスト層の溶解度は、前記第２レジスト層の溶解度よりも高いことを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。
6. 前記第２レジスト層は、前記第１レジスト層の上および前記ソース電極および前記ドレイン電極の表面の前記有機半導体膜が形成される領域の周縁に形成し、
   前記周縁に形成された前記第２レジスト層を前記有機半導体膜を形成する際の隔壁として用いることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。
7. 前記第２レジスト層は、撥液性を有することを特徴とする請求項６に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。
8. 前記薄膜層は、大気圧プラズマ法を用いて成膜することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタアレイの製造方法を用いて製造されることを特徴とする有機薄膜トランジスタアレイ。

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