JP5459570B2 - 半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法、および電子機器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、特に、有機半導体材料を用いた半導体装置の製造方法等に関する。

近年、ＴＦＴ（thin film transistor、薄膜トランジスタ）用の半導体材料として、有機半導体材料が注目を集めている（例えば、下記特許文献１参照）。有機半導体は、塗布法（スピンコート法、インクジェット法）や真空蒸着法といった簡便な技術を用いることによって容易に薄膜形成が可能であることに加え、アモルファスまたは多結晶シリコンを用いた従来のＴＦＴに比べて、製造プロセス温度を低温化できるという利点がある。また、プロセス温度の低温化により、耐熱性の低いプラスチック基板上への形成が可能となり、ディスプレイの軽量化や低コスト化、さらにはプラスチック基板のフレキシビリティを活かしたことによる用途の多様化等が期待されている。
特開２００５−２１５６１６号公報

本発明者等は、有機薄膜トランジスタや当該有機薄膜トランジスタを用いた表示装置に関する研究開発を行っており、その特性を向上させる装置構造および製造工程を検討している。

追って詳細に説明するように、従来の有機薄膜トランジスタでは、基材上のソース、ドレイン電極、これら電極上および電極間に位置する有機半導体膜、ゲート絶縁膜およびゲート電極が順次形成される構成であったため、各層の表面には、下層の膜のパターンに対応した凹凸（段差）が生じていた。

特に、低抵抗化を図るために、ソース、ドレイン電極を厚膜化した場合には、その段差がさらに大きくなってしまい、静電破壊が生じてしまう等、トランジスタ特性の劣化を招いてしまうという問題があった。

また、ソース、ドレイン電極が薄いと、開口率の向上および高精細化に有利な画素電極をＴＦＴ基板の最上層に配置する構成を採用することが困難であった。当該構成を実現するためには、ドレイン電極と、最上層の画素電極とをビアホールにより接続する必要があるが、当該接続はビアホールの側面を介してなされるため、ドレイン電極が薄いとコンタクト抵抗が大きくなってしまうという問題があり、この構成に相応しいとは言い難かった。また、レーザなどを用いてビアホールを形成する場合において、ソース、ドレイン電極が気化し、消失してしまうという問題もあった。

そこで、本発明に係る具体的態様は、半導体装置の特性を向上させることを目的とする。また、特性の良い半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、少なくともその一部が第１基材中に埋め込まれ、一定の距離離間して配置された第１および第２電極を形成する第１工程と、前記第１基材上の前記第１および第２電極の間に有機半導体膜を形成する第２工程と、前記有機半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第３工程と、を有し、前記第１工程は、第２基材上に第１および第２電極を形成する工程と、前記第１基材と前記第２基材の前記第１および第２電極の形成面とを対向させ、前記第１基材と前記第２基板とを押圧する工程と、前記第２基材を剥離する工程と、を有することを特徴とする。

かかる方法によれば、第１および第２電極が基材中に埋め込まれているため、その段差が軽減され、特性の良好な半導体装置を製造することができる。

例えば、前記第１基材は、液晶ポリマーを有する。このように、転写しつつ埋め込む工程に適する第１基材として、液晶ポリマー材料を用いることができる。

例えば、前記押圧は、加熱状態で行われる。かかる方法によれば、より第１および第２電極を、埋め込み易くなる。

少なくともその一部が第１基材中に埋め込まれ、一定の距離離間して配置された第１および第２電極を形成する第１工程と、前記第１基材上の前記第１および第２電極の間に有機半導体膜を形成する第２工程と、前記有機半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第３工程と、を有し、前記第１工程は、第２基材上に第１および第２電極を形成する工程と、前記第１および第２電極上を含む前記第２基材上に前記第１基材を構成する膜を形成する工程と、前記膜を前記第１および第２電極が露出するまで研磨する工程と、を有し、前記研磨する工程は、前記第１電極から前記第２電極への方向に対し、一定方向の研磨である。このように、第１および第２電極上に膜を形成し研磨してもよい。かかる方法によれば、第１および第２電極による段差をさらに軽減することができる。またかかる方法によれば、第１および第２電極間から露出した第１基材と有機半導体膜との界面において、キャリアの移動が促進され、トランジスタ特性を向上させることができる。

例えば、前記膜は、パラキシリレンを有する。このように、上記膜材料としてパラキシリレンを用いることができる。

例えば、前記第１工程において、前記第１および第２電極の膜厚の１／２以上が前記基材中に埋め込まれている。かかる方法によれば、基材上に突出した第１および第２電極の高さ（段差）をこれらの膜厚の１／２以下とすることができる。

例えば、前記第１工程において、前記第１および第２電極の膜厚は、１μｍ以上である。このように、第１および第２電極の膜厚を１μｍ以上とすることで、これらの電極抵抗を低減することができる。

本発明に係る電気光学装置の製造方法は、有機薄膜トランジスタと、前記有機薄膜トランジスタとビアホールを介して接続された画素電極とを有する電気光学装置の製造方法であって、前記有機トランジスタを形成する工程と、前記ビアホールを形成する工程と、前記ビアホール内に導電性膜を形成し、さらに、前記画素電極を形成する工程と、を有し、前記有機トランジスタの形成工程として、上記半導体装置の製造方法を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。

かかる方法によれば、有機トランジスタと画素電極とをビアホールを介して接続することができる。さらに、ビアホールを有機トランジスタの第１又は第２電極を貫通する構成とし、その側壁でコンタクトすることとなっても、これらの電極の膜厚を確保することができるため、コンタクト抵抗を低減できる。また、ビアホールの形成の際の第１および第２電極の消失やサイドエッチングを低減することができる。

本発明に係る電子機器の製造方法は、上記半導体装置の製造方法又は電気光学装置の製造方法を有する。かかる方法によれば、高性能の電子機器を製造することができる。また、かかる電子機器の生産性を向上させることができる。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

図１および図２は、本実施の形態の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。図３は、本実施の形態の効果を説明するための第１、第２比較例のトランジスタを示す断面図である。

（有機薄膜トランジスタの構造）
図２（Ｃ）の最終工程図に示すように、本実施の形態の有機薄膜トランジスタは、第１基材（基板、ＴＦＴ基板、デバイス基板）Ｓ１と、この第１基材Ｓ１上に一定の距離離間して配置されたソース電極１３ｓ、ドレイン電極１３ｄと、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄ間に露出する第１基材Ｓ１上に配置された有機半導体膜１５と、この有機半導体膜１５上にゲート絶縁膜１７を介して配置されたゲート電極１９とを有する。ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄと、有機半導体膜１５とは接しており、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄ間の有機半導体膜（正確には、有機半導体膜１５と第１基材Ｓ１との界面）１５がチャネルとなる。

ここで、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄは、第１基材Ｓ１中に埋め込まれるよう配置されている。よって、例えば、図３（Ｂ）に示す有機薄膜トランジスタと比較し、ソース電極１３ｓとドレイン電極１３ｄによる段差が軽減されている。その結果、その上部に形成される有機半導体膜１５、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１９の表面の平坦性が向上し、トランジスタ特性が向上する。

（有機薄膜トランジスタの製造方法）
次いで、図１および図２を参照しながら、本実施の形態の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明するとともにその構成をより明確にする。

〔ソース電極、ドレイン電極の埋め込み工程〕
図１（Ａ）に示すように、第２基材（剥離基板）Ｓ２上に、導電性膜を形成し、一定の距離離間した形状にパターニングすることによりソース、ドレイン電極１３（１３ｓ、１３ｄ）を形成する。図１（Ａ）においては、便宜上、図中左側の電極をソース電極１３ｓと、図中右側の電極をドレイン電極１３ｄとしているが、逆でもよい。また、トランジスタの駆動状態に応じてソース電極とドレイン電極が変わってもよい。

例えば、導電性粒子を含む液状材料を第２基材Ｓ２上にスピンコート法を用いて塗布し、乾燥、焼成（固化）することにより導電性膜を形成する。この導電性膜上にフォトレジスト膜を塗布し、所望の形状に露光・現像した後、当該フォトレジスト膜（レジストマスク）をマスクに、導電性膜をエッチングすることによりソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを形成する。このフォトレジスト膜の形成、露光・現像、エッチングおよびフォトレジスト膜除去の一連の工程を「パターニング」という。なお、上記導電性膜を蒸着法、ＣＶＤ（化学的気相成長、Chemical Vapor Deposition）法やスパッタリング法などにより形成してもよい。

また、インクジェット法を用いて上記液体材料を所望の領域に塗布し、乾燥、焼成することでソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを形成してもよい。この場合、上記パターニング工程を省略することができる。また、リフトオフ法によりソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを形成してもよい。例えば、第２基材Ｓ２上に、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄのそれぞれの形状に対応した開口部を有するフォトレジスト膜を形成し、第２基材Ｓ２上の全体に導電性膜を形成する。その後、フォトレジスト膜を剥離することにより、フォトレジスト膜の開口部にのみ導電性膜を残存させ、ソース電極１３ｓ、ドレイン電極１３ｄを形成してもよい。

第２基材Ｓ２の材料としては、以降の処理に耐え得る材質であれば、特に、限定はない。例えば、ガラス基板や樹脂基板を用いることができる。また、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄとしては、例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）などを用いることができる。例えば、これらの導電性粒子を含む液状材料を用いて上記導電性膜を形成する。また、これらの膜は、例えば、スパッタリング法により形成することができる。

次いで、図１（Ｂ）に示すように、第１基材Ｓ１と第２基材Ｓ２のソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの形成面とを対向させ、これらを押圧する。即ち、これらを接触させた状態で第１および第２基材（Ｓ１、Ｓ２）に過重を加える。この際、第１および第２基材（Ｓ１、Ｓ２）を加熱してもよい。

その結果、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの少なくとも一部が第１基材Ｓ１中に埋め込まれ、接着される。

この後、図１（Ｃ）に示すように、第２基板Ｓ２を剥離することで、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが第１基材Ｓ１中に埋め込まれる。ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの膜厚は例えば１μｍ以上である。また、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの膜厚の１／２以上が第１基材Ｓ１中に埋め込まれていることが好ましい。

この第１基材Ｓ１の材料としては、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの埋め込み転写が可能な材料であれば特に制限はないが、絶縁性の樹脂材料などが好適に用いられる。上記絶縁性の樹脂材料として、例えば、液晶ポリマー（ＬＣＰ）を用いることができる。

液晶ポリマーとしては、例えば、以下の［化１］に示す全芳香族液晶ポリマーや［化２］に示す半芳香族液晶ポリマーなどを用いることができる。

〔有機半導体膜の形成工程〕
次いで、図２（Ａ）に示す、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄ間に露出した第１基材Ｓ１上に、有機半導体膜１５を形成する（図２（Ｂ））。有機半導体膜１５として例えばオリゴチオフェン化合物を用い、当該化合物溶液を第１基板Ｓ１上にスピンコート法を用いて塗布し、乾燥、焼成（結晶化）することにより膜を形成した後、所望の形状にパターニングする。この際、有機半導体膜１５は、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄと接するよう形成される。ここで、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄは、少なくともその一部が第１基材Ｓ１中に埋め込まれているため、突出部が少なく、有機半導体膜１５の平坦性も向上している。

有機半導体材料としては、オリゴチオフェン化合物の他、アセン系化合物、ヘテロアセン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、フラーレン、ナノチューブ等を用いてもよい。なお、有機半導体膜１５は、スピンコート法の他、真空蒸着などにより形成することができる。また、インクジェット法により形成してもよい。この場合、上記パターニング工程を省略することができる。

〔ゲート絶縁膜およびゲート電極形成工程〕
次いで、図２（Ｃ）に示すように、有機半導体膜１５上にゲート絶縁膜１７を形成する。例えば、ゲート絶縁膜の材料液（機能性材料、前駆体、液体材料）を有機半導体膜１５上にスピンコート法を用いて塗布する。次いで、例えば、エネルギー線を照射し、材料液を硬化させる。ゲート絶縁膜の材料液としては、例えば、紫外線硬化樹脂液を用いることができる。この場合、エネルギー線として、紫外線（ＵＶ）を用いて硬化させる。また、熱硬化樹脂液を用いてもよい。この場合、ヒータや炉などを用いて熱処理を施し硬化させる。また、ランプやレーザを用いてもよい。なお、ゲート絶縁膜の材料液としては、上記樹脂に限られず、絶縁性の材料を適宜用いることができる。また、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いてゲート絶縁膜を形成してもよい。ここでも、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄは、少なくともその一部が第１基材Ｓ１中に埋め込まれているため、ゲート絶縁膜１７の平坦性が向上する。

次いで、ゲート絶縁膜１７上にゲート電極１９を形成する。例えば、ゲート絶縁膜１７上に、導電性粒子を含む液状材料をスピンコート法を用いて塗布し、乾燥、焼成（固化）することにより導電性膜を形成する。この導電性膜をパターニングすることにより、ゲート電極１９を形成する。なお、上記導電性膜を蒸着法、ＣＶＤ法やスパッタリング法などにより形成してもよい。

また、インクジェット法を用いて上記液体材料を所望の領域に塗布し、乾燥、焼成することでゲート電極１９を形成してもよい。この場合、上記パターニング工程を省略することができる。また、上記リフトオフ法によりゲート電極１９を形成してもよい。ゲート電極１９としては、上記ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄと同様の金属材料を用いることができる。

ここでも、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄは、少なくともその一部が第１基材Ｓ１中に埋め込まれているため、ゲート電極１９の平坦性が向上する。

以上により、本実施の形態の有機薄膜トランジスタが得られる。このトランジスタは、トップゲート構造−ボトムコンタクト型のトランジスタである。

以上、詳細に説明したように、本実施の形態によれば、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄは、少なくともその一部が第１基材Ｓ１中に埋め込まれているため、上層の膜（有機半導体膜１５、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１９）の平坦性が向上する。

例えば、図３（Ａ）に示す第１比較例においては、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが薄く形成されているため、これらの上層の膜の平坦性が確保されている。しかしながら、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが高抵抗となり、トランジスタ特性が劣化する。

また、図３（Ｂ）に示す、第２比較例においては、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが厚く形成されているが、これらの段差により、上層の膜の凹凸が大きくなっている、よって、段差部において、電界が集中し、静電破壊が生じやすくなり、トランジスタ特性が劣化する。

これに対し、本実施の形態によれば、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄによる段差が軽減されているため、電極抵抗の低抵抗化やゲート耐圧の向上など、トランジスタ特性を向上させることができる。また、上記埋め込み転写工程により、容易にソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを第１基材Ｓ１中に埋め込むことができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１においては、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを、その一部が第１基材Ｓ１から突出した状態で用いたが、これらの突出部を除去し、さらに平坦性を向上させてもよい。

図４は、本実施の形態の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。

（有機薄膜トランジスタの構造）
図４（Ｃ）の最終工程図に示すように、本実施の形態においては、第１基材Ｓ１中にソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが埋め込まれ、第１基材Ｓ１、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの表面がほぼ同一面となっている以外は、実施の形態１と同様の構成である。この場合も、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの上部に形成される有機半導体膜１５、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１９の表面の平坦性が向上し、トランジスタ特性が向上する。

（有機薄膜トランジスタの製造方法）
次いで、図４を参照しながら、本実施の形態の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明するとともにその構成をより明確にする。

まず、実施の形態１の「ソース電極、ドレイン電極の埋め込み工程」で説明したように、第２基材Ｓ２上のソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを第１基材Ｓ１に埋め込みながら転写する（図１参照）。この際、図４（Ａ）に示すように、第１基材Ｓ１から、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの一部が突出している。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、第１基材Ｓ１表面を研磨し、その表面を平坦化する。研磨法としては、機械的研磨やＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing、化学機械研磨）などを用いることができる。

この際、研磨方向をソース電極１３ｓからドレイン電極１３ｄへの方向に対し、一定の方向とすることで、その上層に形成される有機半導体膜１５の成膜性や第１基材Ｓ１と有機半導体膜１５との界面の状態が良好となる。その結果、トランジスタのキャリアの移動度を向上でき、トランジスタ特性を向上することができる。好適な研磨方向は、第１基材Ｓ１や有機半導体膜１５の材料によって変化し得るが、例えば、ソース電極１３ｓからドレイン電極１３ｄに向かう方向（図４の紙面の左から右への方向）やその逆方向、また、これらの方向に垂直な方向（図４の紙面手前から奥への方向）やその逆方向とすることができる。

この後、実施の形態１と同様に、有機半導体膜１５、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１９を形成する（図４（Ｃ））。

以上、詳細に説明したように、本実施の形態によれば、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄによる段差がないため、トランジスタ特性のさらなる向上を図ることができる。

＜実施の形態３＞
実施の形態１および２においては、「ソース電極、ドレイン電極の埋め込み工程」において、埋め込みながら転写する方法を用いたが、溶液プロセスを用いてソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを第１基材Ｓ１中に埋め込んでもよい。

図５は、本実施の形態の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。

（有機薄膜トランジスタの構造）
本実施の形態の有機薄膜トランジスタの構造は、実施の形態２の場合と同様である（図４（Ｃ）参照）。よって、第１基材Ｓ１中にソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが埋め込まれ、第１基材Ｓ１、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄの表面がほぼ同一面となっている以外は、実施の形態１と同様の構成である。
（有機薄膜トランジスタの製造方法）
次いで、図５を参照しながら、本実施の形態の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明するとともにその構成をより明確にする。

まず、図５（Ａ）に示すように、第２基材（剥離基板）Ｓ２上に、導電性膜を形成し、一定の距離離間した形状にパターニングすることによりソース電極１３ｓ、ドレイン電極１３ｄを形成する。このソース電極１３ｓそよびドレイン電極１３ｄは、実施の形態１と同様に形成することができる。

次いで、図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１基材Ｓ１の材料液（機能性材料、前駆体、液体材料）Ｓ１ａを第２基材Ｓ２上に塗布する。この塗布には、スピンコート法やインクジェット法を用いることができる。この際、第２基板Ｓ２のソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが、材料液Ｓ１ａ中に埋没する。次いで、材料液Ｓ１ａに例えば、エネルギー線を照射するなどして、材料液Ｓ１ａを硬化させる。

この第１基材Ｓ１の材料液Ｓ１ａに制限はないが、絶縁性の樹脂材料などが好適に用いられる。上記絶縁性の樹脂材料として、例えば、シクロオレフィン系樹脂やポリアクリレート系、またはポリエチレンナフタレート系の樹脂が用いられる。

シクロオレフィン系樹脂としては、ポリシクロオレフィンなど、また、ポリアクリレート系の樹脂としては、ビスフェノキシエタノールフルオレンジアクリレートやジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのいずれか又はこれらの混合物の重合物などが用いられる。またポリエチレンナフタレート系の樹脂としては、以下の［化３］に示すポリエチレン２，６−ナフタレートなどが用いられる。

例えば、上記ポリマーのモノマー又はコポリマーを溶媒に溶解又は分散させ、加熱やＵＶ等のエネルギー線を照射することにより重合させ、硬化させることができる。

次いで、図５（Ｃ）に示すように、第２基板Ｓ２を剥離する。その結果、第１基材Ｓ１中にソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが埋め込まれ、これらの表面（剥離面）が同一面となる。

この後、実施の形態１と同様に、上記剥離面上に、有機半導体膜１５、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１９を形成する（図４（Ｃ）参照）。

このように、本実施の形態においても、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄによる段差がないため、トランジスタ特性のさらなる向上を図ることができる。また、溶液プロセスを用いることにより、容易にソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを第１基材Ｓ１中に埋め込むことができる。

＜実施の形態４＞
また、研磨法を用いてソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを第１基材Ｓ１中に埋め込んでもよい。

図６は、本実施の形態の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。

（有機薄膜トランジスタの構造）
本実施の形態の有機薄膜トランジスタの構造は、実施の形態２の場合と略同様である（図４（Ｃ）参照）。

（有機薄膜トランジスタの製造方法）
次いで、図６を参照しながら、本実施の形態の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明するとともにその構成をより明確にする。

まず、図６（Ａ）に示すように、第２基材Ｓ２上に、導電性膜を形成し、一定の距離離間した形状にパターニングすることによりソース電極１３ｓ、ドレイン電極１３ｄを形成する。このソース電極１３およびドレイン電極１３ｄは、実施の形態１と同様に形成することができる。

次いで、図６（Ｂ）に示すように、ソース電極１３およびドレイン電極１３ｄ上を含む第２基材Ｓ２上に第１基材Ｓ１の材料膜である絶縁膜Ｓ１ｂを堆積する。この絶縁膜Ｓ１ｂに制限はないが、絶縁性の樹脂材料などが好適に用いられる。上記絶縁性の樹脂材料として、例えば、パラキシリレン系樹脂が用いられる。これらの樹脂は、例えば、蒸着法により堆積させることができる。

パラキシリレン系の樹脂としては、ポリ-モノクロロ-パラキシリレンやポリ-ジクロロ-パラキシリレン、ポリ-モノメチル-パラキシリレン、ポリ-モノエチル-パラキシリレン、ポリ-アミノ-パラキシリレン、ポリ-パラキシリレンなどが挙げられる。

次いで、図６（Ｃ）に示すように、絶縁膜Ｓ１ｂの表面をソース電極１３およびドレイン電極１３ｄが露出するまで研磨するその結果、第１基材Ｓ１中にソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄが埋め込まれ、これらの表面（研磨面）が同一面となる。この際、第１基材Ｓ１と有機半導体膜１５との界面の状態を良くするため、実施の形態２で説明した方向に研磨を行ってもよい。

この後、実施の形態１と同様に、上記研磨面上に、有機半導体膜１５、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１９を形成する（図４（Ｃ）参照）。なお、図６（Ｃ）においては、第２基材Ｓ２上に第１基材Ｓ１が形成された構成となっており、この点で図４（Ｃ）の構成とは異なるが、絶縁膜からなる第１基材Ｓ１は、第２基材Ｓ２と一体となって、基材の機能を果たす部材であるので、図４（Ｃ）と実質的に同様であるものとして説明している。

このように、本実施の形態においても、ソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄによる段差がないため、トランジスタ特性のさらなる向上を図ることができる。また、溶液プロセスを用いることにより、容易にソース電極１３ｓおよびドレイン電極１３ｄを第１基材Ｓ１中に埋め込むことができる。

＜実施の形態５＞
本実施の形態においては、上記有機薄膜トランジスタを適用可能な電気泳動装置について説明する。

〔電気泳動装置の構成〕
図７〜図９は、本実施の形態の電気泳動装置（電気光学装置、表示装置、電子機器）の構成例を示す回路図、平面図および断面図である。なお、図１０は、本実施の形態の効果を説明するための比較例を示す断面図である。

図７および図８（Ａ）に示すように、表示装置１は、表示領域１ａ内にマトリクス状に配置された複数の画素を有する。この画素は、ソース線ＳＬとゲート線ＧＬとの交点に配置されている。また、各画素は、第１画素電極ＰＥおよび有機薄膜トランジスタＴを有している。例えば、ソース線ＳＬは、Ｘドライバにより駆動され、また、ゲート線ＧＬは、Ｙドライバにより駆動される。

上記有機薄膜トランジスタＴとして実施の形態１〜４で説明した有機薄膜トランジスタを用いることができる。また、ＸドライバやＹドライバに用いられる周辺回路として実施の形態１〜４で説明した有機薄膜トランジスタを用いることができる。

図９に示すように、本実施の形態の電気泳動装置は、第１基材（アレイアクティブマトリクス基板、アレイ基板、ＴＦＴ基板）Ｓ１と対向基板Ｓ３とを有し、これらの間には、電気泳動カプセル（マイクロカプセル）層３０が設けられている。ＣＥは、対向基板Ｓ３側に設けられている対向電極である。また、ＰＥ２は、第１基材Ｓ１の表面に設けられた第２画素電極である。また、２１は、有機薄膜トランジスタ上に形成された層間絶縁膜であり、２３は、第１基材Ｓ１上の第２画素電極ＰＥ２と電気泳動カプセル層３０とを接着する接着層である。

ここで、本実施の形態の電気表示装置においては、ドレイン電極（第１画素電極ＰＥ１）１３ｄと第２画素電極ＰＥ２とが接続部Ｐ１を介して接続された積層電極構造を有する（図９、図８（Ｂ）参照）。

かかる構成によれば、ドレイン電極（第１画素電極ＰＥ１）１３ｄより第２画素電極ＰＥ２を大きくすることが可能となる。即ち、第２画素電極ＰＥ２で有機薄膜トランジスタＴ部を覆うことができる。よって、画像の高精細化を図ることができる。例えば、図１０に示す比較例によれば、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間隔が長いため、当該電極間に印加される電位差が減衰して、コントラストが低下していた。また、有機薄膜トランジスタＴの上層に位置する電気泳動カプセル３０ａに対して、レイアウト上、電位が掛かり難いため、コントラストが低下していた。

これに対し本実施の形態によれば、第２画素電極ＰＥ２と対向電極ＣＥとの間隔を短くすることができるため、電気泳動カプセル３０ａに対して十分な電位差を印加することが可能となり、画像のコントラストを向上させることができる。また、有機薄膜トランジスタＴ上にも第２画素電極ＰＥ２を延在させることができるため、画像のコントラストを向上でき、また、開口率も大きくできる。言い換えれば、通電電圧ロスを低減し、低電圧でも高コントラストな駆動が可能となる。

また、本実施の形態の電気表示装置においては、接続部Ｐ１が、ドレイン電極（画素電極）１３ｄを貫通した構成となっている。よって、上記実施の形態１〜４の有機薄膜トランジスタを用いた場合、トランジスタ特性を低下させず、ドレイン電極１３ｄの厚膜化を図ることができるため、ドレイン電極１３ｄと接続部Ｐ１とのコンタクト抵抗を低減することができる。

〔電気泳動装置の製造方法〕
第２画素電極ＰＥ２とドレイン電極（第１画素電極ＰＥ１）１３ｄとは、接続部（コンタクト、ビア）Ｐ１を介して接続されている。コンタクトホール（孔、開口、ビアホール）Ｃ１は、ドレイン電極（第１画素電極ＰＥ１）１３ｄを貫通し第１基材Ｓ１まで達している。よって、ドレイン電極（第１画素電極ＰＥ１）１３ｄと接続部Ｐ１とは、その側壁を介して電気的に接続される。

例えば、図４（Ｃ）に示す第１基材Ｓ１のドレイン電極１３ｄを画素電極ＰＥ状にパターニングし、有機薄膜トランジスタの形成後、その上部に層間絶縁膜２３を形成する。この後、ドレイン電極（画素電極ＰＥ）１３ｄの上部において、例えばパンチ加工（物理・機械的加工）でコンタクトホールＣ１を形成する。次いで、コンタクトホールＣ１内を含む層間絶縁膜２１上に導電性膜を堆積し、所望の形状にパターニングすることにより第２画素電極ＰＥ２および接続部Ｐ１を形成する（図９参照）。なお、図９においては、接続部Ｐ１が第１基材Ｓ１の厚さ方向の途中まで形成されている様子が示されているが、接続部Ｐ１が第１基材Ｓ１を貫通する構成であっても良い。この構成によれば、パンチ加工によって、効率良くコンタクトホールＣ１を形成することができる。また、貫通させた場合には、第１基材Ｓ１の背面側に露出した接続部Ｐ１を絶縁層で覆うことが好ましい。

上記パンチ加工の他、ウエットやドライエッチングなどを用いてもよい。但し、パンチ加工によれば、複数の突起を有する剣山型パンチなどを用いて、一度に複数の画素分の加工を行うことが可能となる。また、ウエットやドライエッチングなどを用いる場合と比較し、低コストで加工を行える。このように、画素数の増加にも容易に低コストで対応できる。

また、上記パンチ加工の他、レーザ加工を用いてもよい。即ち、第１基材Ｓ１上の各層を気化させることによりコンタクトホールＣ１を形成する。この際、ドレイン電極（第１画素電極ＰＥ１）１３ｄが薄い場合、レーザの熱で所望の領域以上に電極が消失（サイドエッチ）するおそれがある。これに対し、上記実施の形態１〜４の有機薄膜トランジスタを用いた場合、トランジスタ特性を低下させず、ドレイン電極１３ｄの厚膜化を図ることができるため、ドレイン電極１３ｄと接続部（第２画素電極ＰＥ２）Ｐ１との接続不良を低減することができる。

〔電気泳動装置の動作〕
上記電気泳動カプセル３０ａは、電気泳動粒子を含有する分散液をカプセル本体（殻体）内に封入して構成されている。電気泳動粒子は、例えば、黒色又は白色の粒子であり、荷電を有し、電界が作用することにより、液相分散媒中を電気泳動する。

例えば、白色粒子として正荷電を有するものを用い、黒色粒子として負荷電のものを用いた場合、第２画素電極ＰＥ２に対して相対的に対向電極を正電位とすると、白色粒子は、第２画素電極ＰＥ２側に移動して集まり、黒色粒子は、対向電極ＣＥ側に移動して集まる（図９参照）。逆に、相対的に対向電極を負電位とすると、白色粒子は、対向電極ＣＥ側に移動して集まり、黒色粒子は、第２画素電極ＰＥ２側に移動して集まる。

このような構成において、電気泳動粒子（白色粒子、黒色粒子）の帯電量、電極の極性、電極間の電位差等を適宜設定することにより、電気泳動装置の表示面側には、白色粒子および黒色粒子（着色粒子）の色の組み合わせや、電極に集合する粒子の数等に応じて、所望の情報（画像）が表示される。

＜実施の形態６＞
実施の形態５においては、第２画素電極ＰＥ２を有機薄膜トランジスタＴの上部に配置したが、第２画素電極ＰＥ２を第１基材Ｓ１の裏面（第２面、トランジスタ形成面と逆側の面）に設けてもよい。図１１は、本実施の形態の電気泳動装置の製造方法を示す工程断面図である。

例えば、実施の形態１で説明したように、第２基材Ｓ２上に形成されたソース電極１３と第１画素電極ＰＥ１状にパターニングされたドレイン電極１３ｄとを第１基材Ｓ１に埋め込みながら転写した第１基材Ｓ１を準備する（図１１（Ａ）、図１参照）。次いで、第１基材Ｓ１の裏面側からドレイン電極（第１画素電極ＰＥ１）１３ｄ方向へ、実施の形態５と同様に、コンタクトホールＣ１を形成する（図１１（Ｂ））。次いで、コンタクトホールＣ１内を含む第１基材Ｓ１の裏面上に導電性膜を堆積し、所望の形状にパターニングすることにより第２画素電極ＰＥ２および接続部Ｐ１を形成する（図１１（Ｃ））。

この後、実施の形態１で詳細に説明したように、基板Ｓ１の表面上に、有機半導体膜１５、ゲート絶縁膜１７およびゲート電極１９を形成する（図２参照、図１１（Ｄ））。なお、この構成の場合、有機薄膜トランジスタＴの上層に、保護用の絶縁層を設けることが好ましい。この後、第１基材Ｓ１の裏面の第２画素電極ＰＥ２と対向基板との間に電気泳動カプセル層を封止し、電気泳動装置が略完成する。

本実施の形態においても実施の形態５と同様の効果を奏する。さらに、パンチ加工の後、薄膜有機トランジスタＴを形成するため、トランジスタに物理的応力が加わることを回避でき、トランジスタ特性の向上を図ることができる。

＜電子機器＞
上記電気泳動装置は、各種電子機器に組み込むことができる。

（電子ペーパー）
例えば、上記電気泳動装置を電子ペーパーに適用することができる。図１２は、電子機器の一例である電子ペーパーを示す斜視図である。

図１２に示す電子ペーパー１２００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体１２０１と、表示ユニット１２０２とを備えている。このような電子ペーパー１２００では、表示ユニット１２０２が、前述したような電気泳動表示装置で構成されている。

なお、実施の形態１〜４で説明した有機薄膜トランジスタは、上記電気泳動装置や電子ペーパーに限らず、種々の装置に適用可能である。例えば、液晶装置や有機ＥＬ（Electro-Luminescence）装置などの電気光学装置（表示装置）にも適用可能である。また、各種機器、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等にも適用できる。これらの各種電子機器の表示部や駆動回路部に、上記表示装置や有機薄膜トランジスタを組み込むことができる。

なお、上記実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施の形態の記載に限定されるものではない。

実施の形態１の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。 実施の形態１の効果を説明するための第１、第２比較例のトランジスタを示す断面図である。 実施の形態２の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。 実施の形態３の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。 実施の形態４の有機薄膜トランジスタ（半導体装置）の製造方法を示す工程断面図である。 実施の形態５の電気泳動装置（表示装置、電子機器）の構成例を示す回路図である 実施の形態５の電気泳動装置（表示装置、電子機器）の構成例を示す平面図である 実施の形態５の電気泳動装置（表示装置、電子機器）の構成例を示す断面図である 実施の形態５の効果を説明するための比較例を示す断面図である。 実施の形態６の電気泳動装置の製造方法を示す工程断面図である。 電子機器の一例である電子ペーパーを示す斜視図である。

符号の説明

１…表示装置、１ａ…表示領域、１３…ソース、ドレイン電極、１３ｓ…ソース電極、１３ｄ…ドレイン電極、１５…有機半導体膜、１７…ゲート絶縁膜、１９…ゲート電極、２１…層間絶縁膜、２３…接着層、３０…電気泳動カプセル層、３０ａ…電気泳動カプセル、１２００…電子ペーパー、１２０１…本体、１２０２…表示ユニット、Ｃ１…コンタクトホール、ＣＥ…対向電極、ＧＬ…ゲート線、Ｐ１…接続部、ＰＥ１…第１画素電極、ＰＥ２…第２画素電極、ＳＬ…ソース線、Ｓ１…第１基材、Ｓ２…第２基材、Ｓ１ａ…材料液、Ｓ１ｂ…絶縁膜、Ｓ３…対向基板

Claims (9)

1. 少なくともその一部が第１基材中に埋め込まれ、一定の距離離間して配置された第１および第２電極を形成する第１工程と、
   前記第１基材上の前記第１および第２電極の間に有機半導体膜を形成する第２工程と、
   前記有機半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第３工程と、
   を有し、
   前記第１工程は、
   第２基材上に第１および第２電極を形成する工程と、
   前記第１基材と前記第２基材の前記第１および第２電極の形成面とを対向させ、前記第１基材と前記第２基板とを押圧する工程と、
   前記第２基材を剥離する工程と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記第１基材は、液晶ポリマーを有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記押圧は、加熱状態で行われることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
4. 少なくともその一部が第１基材中に埋め込まれ、一定の距離離間して配置された第１および第２電極を形成する第１工程と、
   前記第１基材上の前記第１および第２電極の間に有機半導体膜を形成する第２工程と、
   前記有機半導体膜上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第３工程と、
   を有し、
   前記第１工程は、
   第２基材上に第１および第２電極を形成する工程と、
   前記第１および第２電極上を含む前記第２基材上に前記第１基材を構成する膜を形成する工程と、
   前記膜を第１および第２電極が露出するまで研磨する工程と、
   を有し、
   前記研磨する工程は、前記第１電極から前記第２電極への方向に対し、一定方向の研磨であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記膜は、パラキシリレンを有することを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第１工程において、前記第１および第２電極の膜厚の１／２以上が前記基材中に埋め込まれていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第１工程において、前記第１および第２電極の膜厚は、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
8. 有機薄膜トランジスタと、前記有機薄膜トランジスタとビアホールを介して接続された画素電極とを有する電気光学装置の製造方法であって、
   前記有機トランジスタを形成する工程と、
   前記ビアホールを形成する工程と、
   前記ビアホール内に導電性膜を形成し、さらに、前記画素電極を形成する工程と、を有し、
   前記有機トランジスタの形成工程として、請求項１乃至７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法を有することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
9. 請求項１乃至７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法又は請求項８記載の電気光学装置の製造方法を有することを特徴とする電子機器の製造方法。