JP5742099B2 - 半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器 - Google Patents

半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、有機半導体を用いて形成された半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器に関する。
上記有機半導体は、例えば、薄型、軽量で自由に折り曲げることができる電子ペーパーなどのトランジスターの半導体層として用いられる。このような有機半導体は、例えば、インクジェット法を用いて有機半導体材料を液滴として吐出することによって形成される。
近年、電気的特性を向上させるべくトランジスターの微細化に伴い、トランジスターのチャネル領域に有機半導体材料の液滴を吐出した際、液滴がチャネル領域（チャネル長）の範囲に納まらずに周囲に漏れ出し、これに起因して配線間にリーク電流が流れ、デバイスの駆動や表示特性に大きな影響を与えるという問題があった。
このような問題を防ぐために、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載のように、チャネル領域の周囲に構造物を設けたり、親液処理や撥液処理を施したりして、液体が他の領域に漏れ出さないようにして、高精度で形成する技術が提案されている。
特開２００３−７６００４号公報 特開２００６−１４０４５１号公報
しかしながら、構造物を形成したり、親液処理や撥液処理を施したりするため、製造工程が大幅に増えたり、プロセスコストが上昇したりするという課題があった。
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
［適用例１］本適用例に係る半導体装置は、基板と、前記基板上に設けられた第１電極及び第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の第１領域と、前記第１領域に接続された第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とに設けられた有機半導体層と、前記第２領域を囲むように設けられると共に、前記第２領域が前記第１領域と接続される開口部を有する前記有機半導体層の受容体と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、有機半導体層が開口部を介して第１領域から第２領域に接続されているので、第２領域に液体を供給することにより、液体を第２領域から第１領域に濡れ広げることができる。よって、第１領域に必要量の液体を供給することができ、微細（高精細）な有機半導体層を形成することができる。更に、第２領域を介して第１領域に液体を供給するので、第１領域から液体が漏れ出すことを抑えることができ、リーク電流が流れることを抑えることができる。加えて、液体の供給位置（吐出位置）にばらつきが生じたとしても、第２領域によって受け止めるので、第２領域から外部に漏れ出ることを抑えることができる。
［適用例２］上記適用例に係る半導体装置において、前記受容体は、導電材料からなることが好ましい。
この構成によれば、受容体が導電材料からなるので、電極や配線等と一緒の材料を用いて受容体を形成することができる。よって、新しい材料を準備することなく形成することができる。
［適用例３］上記適用例に係る半導体装置において、前記受容体は、前記第１電極と前記第２電極とのうち少なくとも一方に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、第１電極や第２電極に受容体を形成するので、新たに受容体とするための材料を設けることなく対応することができる。よって、かかるコストを抑えることができる。
［適用例４］上記適用例に係る半導体装置において、少なくとも前記受容体の上面に絶縁膜が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、受容体の上面に絶縁膜が設けられているので、有機半導体層となる前の液体を絶縁膜に沿って移動させることが可能となり、第２領域から第１領域に液体を濡れ広げることができる。
［適用例５］上記適用例に係る半導体装置において、少なくとも前記受容体の上面に撥液処理が施されていることが好ましい。
この構成によれば、受容体の上面に撥液処理が施されているので、有機半導体層となる前の液体を受容体に供給した際、液体が受容体の周囲に漏れ出すことを抑えることが可能となり、必要な液体を受容体から第１領域に広げることができる。
［適用例６］上記適用例に係る半導体装置において、前記受容体は、複数の部分に分割されていることが好ましい。
この構成によれば、受容体が複数に分割して構成されているので、例えば、受容体となる部分が有する電気容量を少なくすることができる。
［適用例７］本適用例に係る半導体装置の製造方法は、基板上の第１電極と第２電極との間の第１領域に有機半導体層が設けられた半導体装置の製造方法であって、前記第１領域の近傍に設けられた第２領域が前記第１領域と接続される開口部を有する受容体を形成する受容体形成工程と、有機半導体材料を含む液体を前記第２領域に付着させる付着工程と、を有することを特徴とする。
この方法によれば、第１領域と第２領域とが接続されるように受容体を形成し、第２領域に液体を付着させるので、液体を第２領域から第１領域に濡れ広がらせることができる。更に、第２領域を介して第１領域に液体を広げるので、第１領域から液体がはみ出すことが抑えられ、第１領域に必要量の液体を供給することができる。これにより、微細（高精細）な有機半導体層を形成することができる。又、第１領域以外に液体が漏れ出すことに起因するリーク電流が流れることを抑えることができる。加えて、液体の供給位置（吐出位置）にばらつきが生じたとしても、第２領域によって受け止めるので、第２領域から外部に漏れ出ることを抑えることができる。
［適用例８］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記付着工程の後に、前記液体を前記第２領域から前記第１領域に流出させる流出工程を有する。
この方法によれば、第２領域を介して第１領域に液体を広げるので、例えば、大きな液体を微細な第１領域に直接供給する場合と比較して、第１領域から液体が漏れ出すことを抑えることができる。よって、液体が漏れ出すことに起因するリーク電流が流れることを抑えることができる。加えて、液体の供給位置（吐出位置）にばらつきが生じたとしても、第２領域で受け止めるので、必要量の液体を第１領域に濡れ広げることができる。
［適用例９］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記受容体形成工程は、前記第２領域から前記第１領域に流出させる前記液体の量に応じて、前記第２領域の大きさを調整することが好ましい。
この方法によれば、第１領域に濡れ広がらせる液体の量を受容体の第２領域の大きさで調整するので、第１領域に所望の大きさの有機半導体層を形成することができる。また、有機半導体層の大きさのばらつきを少なくすることができ、高精度に形成することができる。
［適用例１０］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記受容体形成工程は、前記第１電極と前記第２電極とのうち少なくとも一方に前記受容体を形成することが好ましい。
この方法によれば、第１電極や第２電極に受容体を形成するので、新たに受容体とするための材料を形成することなく対応することができる。よって、かかるコストを抑えることができる。
［適用例１１］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記受容体形成工程は、前記第１電極と前記第２電極とのうち少なくとも一方の材料と同一材料で前記受容体を形成することが好ましい。
この方法によれば、第１電極や第２電極と同じ材料で受容体を形成するので、新たな材料を用いることなく対応することができる。よって、かかるコストを抑えることができる。
［適用例１２］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記受容体形成工程の後に、少なくとも前記受容体の上面に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を有することが好ましい。
この方法によれば、受容体の上面に絶縁膜を形成するので、第２領域に付着した液体を、絶縁膜に沿って移動させることが可能となり、受容体を構成する第２領域から第１領域に液体を濡れ広げることができる。また、受容体から外部に液体が漏れ出すことを抑えることができる。
［適用例１３］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記受容体形成工程において前記受容体を形成する際に用いたレジスト膜を、前記受容体の上面に残すことが好ましい。
この方法によれば、受容体の上面にレジスト膜を残しておくので、第２領域に付着した液体を、レジスト膜に沿って移動させることが可能となり、受容体を構成する第２領域から第１領域に液体を濡れ広げることができる。また、受容体から外部に液体が漏れ出すことを抑えることができる。
［適用例１４］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、少なくとも前記受容体の上面に撥液処理を施すことが好ましい。
この方法によれば、受容体の上面に撥液処理を施すので、液体を第２領域に付着した際、液体が受容体の周囲に漏れ出すことを抑えることが可能となり、必要な液体を受容体から第１領域に広げることができる。
［適用例１５］上記適用例に係る半導体装置の製造方法において、前記受容体形成工程は、前記受容体を絶縁材料を用いて形成することが好ましい。
この方法によれば、絶縁材料を用いて受容体を形成するので、第１領域及び第２領域と接触するように受容体を形成した場合でも、電気的な特性に影響を与えることがない。よって、受容体を介して第１領域に液体を供給することができる。
［適用例１６］本適用例に係る電子機器は、上記に記載の半導体装置を備えることを特徴とする。
この構成によれば、例えば、電気的特性が向上し表示品質を向上させることができる電子機器を提供することができる。
半導体装置の構成を示す模式平面図。 図１に示す半導体装置を側方から見た模式側面図。 半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は半導体装置を示す模式平面図、（ｂ）は（ａ）に示す半導体装置を側方から見た模式側面図。 半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は半導体装置を示す模式平面図、（ｂ）は（ａ）に示す半導体装置を側方から見た模式側面図。 半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は半導体装置を示す模式平面図、（ｂ）は（ａ）に示す半導体装置を側方から見た模式側面図。 半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は半導体装置を示す模式平面図、（ｂ）は（ａ）に示す半導体装置を側方から見た模式側面図。 吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図。 半導体装置を備えた電気泳動表示装置の構成を示す模式断面図。 電気泳動表示装置を備えた電子機器の一例を示す電子ペーパーの構成を示す概略斜視図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式断面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式平面図。 半導体装置の変形例の構造を示す模式断面図。
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。また、半導体装置を表示装置に適用した構成で説明する。
＜半導体装置の構成＞
図１は、半導体装置の構成を示す模式平面図である。図２は、図１に示す半導体装置を側方から見た模式側面図である。以下、半導体装置の構造を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、図１に示す半導体装置は、ゲート電極及びゲート絶縁膜を除いた状態を示している。
図１及び図２に示すように、半導体装置１１は、例えば、トップゲート構造となっており、基板２１上に設けられた有機半導体層からなる半導体層２２と、半導体層２２と対向して設けられたゲート電極２３と、半導体層２２とゲート電極２３とを絶縁するゲート絶縁膜２４と、ゲート電極２３と部分的に対向して設けられた第１電極としてのソース電極２５及び第２電極としてのドレイン電極２６と、を備えている。なお、ソース電極２５は、データ線２７と接続されている。
基板２１は、例えば、プラスチック基板である。プラスチック基板としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれを原料に用いてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオ共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変形ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち１種、または２種以上を積層した積層体を用いることができる。
有機半導体層としては、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチェニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料や，ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
有機半導体の溶媒としては、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、キシレン、トルエン、メシチレン、テトラリン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられる。
基板２１上には、上記したように、ソース電極２５及びドレイン電極２６が設けられている。ソース電極２５及びドレイン電極２６の電極材料としては、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、ネオジム（Ｎｄ）やそれらの金属を用いた合金等が挙げられる。ソース電極２５及びドレイン電極２６の厚みは、例えば、５０ｎｍ〜１μｍ程度である。
半導体層２２を覆ってゲート絶縁膜２４が設けられている。ゲート絶縁膜２４の材料としては、絶縁性を有する素材で形成されていれば、種類は特に限定されるものではない。有機材料、無機材料のいずれも使用可能であるが、一般に有機絶縁膜は有機半導体層と良好な界面を形成しやすいことから、有機絶縁材料が好ましく採用される。一般的に良好な電気特性が得られるゲート絶縁膜２４としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリカーボネート、あるいはパリレン膜が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
ゲート絶縁膜２４上には、ゲート電極２３（走査線）が設けられている。ゲート電極２３は、ゲート絶縁膜２４を介してソース電極２５とドレイン電極２６との間に跨るように設けられている。ゲート電極２３の材料としては、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｎｄやそれらの金属を用いた合金等が挙げられる。ゲート電極２３の厚みは、例えば、５０μｍ〜１００μｍ程度である。
また、ドレイン電極２６には、ゲート電極２３と半導体層２２とが平面的に重なる領域である第１領域としてのチャネル領域３１と接続された、第２領域としての受容部３２が設けられている。チャネル領域３１と受容部３２とは、開口部３３を介して接続されている。
受容部３２は、半導体層２２となる前の有機半導体材料からなる液体が供給される部分である。本実施形態では、受容部３２を有するドレイン電極２６が、液体を受け止める受容体となる。受容部３２は、略四角形のドレイン電極２６を部分的にエッチングして除去することにより形成されている。液体が受容部３２に供給（例えば、吐出）されると、開口部３３を介して、液体が受容部３２からチャネル領域３１に流れ出す。
受容部３２は、チャネル長Ｌの中に納まらないような大きさの液体（液滴）であっても受け止めることができる面積となっている。この受容部３２があることによって、液体がチャネル領域３１から溢れ出さないようにすることができる。チャネル長Ｌは、例えば、１０μｍである。チャネル幅Ｗ１は、例えば、５００μｍである。
また、受容部３２の面積を変える（調整する）ことにより、チャネル領域３１に流れ出す液体の量を制御することができる。つまり、チャネル幅Ｗ１を制御することができる。なお、開口部３３の幅Ｗ２は、例えば、１０μｍ程度である。幅Ｗ２は、液体の流れが阻害されない程度の幅であることが望ましい。以下、上記した半導体装置１１の製造方法を説明する。
＜半導体装置の製造方法＞
図３〜図６は、半導体装置の製造方法を工程順に示す模式図であり、（ａ）は半導体装置を示す模式平面図、（ｂ）は（ａ）に示す半導体装置を側方から見た模式側面図である。図７は、インクジェット法で用いられる吐出ヘッドの構成を示す分解斜視図である。以下、半導体装置の製造方法を、図３〜図７を参照しながら説明する。
まず、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、基板２１上にソース電極２５及びドレイン電極２６を形成する（受容体形成工程）。具体的には、ドレイン電極２６が受容体を構成するように、その一部をエッチングにより略円形に除去する。また、略円形に除去した領域（第２領域）からドレイン電極２６と対向するソース電極２５との間の第１領域Ａ（チャネル領域３１）に繋がる開口部３３を有するように形成する。
基板２１の材料は、例えば、プラスチック基板である。ソース電極２５及びドレイン電極２６の形成方法としては、例えば、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スピンコート法、インクジェット法、ディスペンス法、等が挙げられる。ソース電極２５及びドレイン電極２６の厚みは、例えば、５０μｍ〜１００μｍ程度であるが、受容部３２などから半導体層２２となる前の液体が溢れないようにするために、更に厚く形成するようにしてもよい。
なお、ソース電極２５の形成と同時に、ソース電極２５と接続されるデータ線２７も形成する。また、ドレイン電極２６の形成と同時に、電極材料の無い領域である受容部３２及び開口部３３を形成する。ソース電極２５及びドレイン電極２６の材料としては、例えば、Ａｕ（金）である。
本実施形態では、ソース電極２５及びドレイン電極２６を、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いて所定の形状に形成する。これによれば、ソース電極２５、受容部３２及び開口部３３を有するドレイン電極２６を高精細にパターニングすることが可能となり、ソース電極２５とドレイン電極２６との間に塗布される半導体層２２も高精度につくることができる。
次に、図４に示すように、受容部３２に半導体層２２となる液滴３５ａを吐出する（付着工程）。具体的には、吐出ヘッド４１（図７参照）を用いたインクジェット法によって液滴３５ａ吐出する。以下、吐出ヘッド４１の構成を、図７を参照しながら説明する。
図７に示す吐出ヘッド４１は、基板４２上に配置された弾性板４３を有し、この弾性板４３上には、圧電素子４４が配置されている。圧電素子４４は、下層電極４４ａ、圧電体膜４４ｂおよび上層電極４４ｃの積層構造部を有し、上層電極４４ｃは、リード電極４４ｄと接続されている。
圧電素子４４の下方には、基板４２に設けられた開口部４２ａが位置し、この開口部４２ａが圧力室となる。基板４２の下側には、圧力室毎にノズル孔４５ａが設けられたノズルプレート４５が配置される。圧電素子４４の駆動により弾性板４３が変位し、圧力室に注入されていた液体３５がノズル孔４５ａから吐出される。
吐出ヘッド４１から吐出された液滴３５ａは、図５に示すように、受容部３２全体に広がった後、液体３５の一部が開口部３３を介してチャネル領域３１に流れる（流出工程）。そして、液体３５の広がりが止まった後、液体３５を乾燥、焼成（結晶化）することにより、有機半導体層（半導体層２２）が形成される。なお、半導体層２２は、半導体装置の特性によって決められるものであり、第１領域Ａの方向の全体に設けられていてもよいし、一部のみに設けられていてもよい。
このように、半導体層２２の液体３５をチャネル領域３１（チャネル長Ｌ）より面積が大きい受容部３２に吐出するので、吐出された液滴３５ａの着弾径がチャネル長Ｌの中に納まらないような大きさの場合でも、液体３５がチャネル領域３１から溢れ出さないようにすることができる。また、吐出位置精度を高くする必要もないため、吐出位置精度の低いインクジェット装置でも、充分製造装置として使用することができる。
また、受容部３２の面積を変えることにより、チャネル領域３１に流れる液体量を制御するので、液滴３５ａの着弾径を小さくする、すなわち、液滴３５ａの量を所定の量以下に高精度に制御する必要がない。つまり、受容部３２の面積を変えることでチャネル幅Ｗ１（図１参照）を制御することができる。例えば、一定量の液体３５を吐出する場合、チャネル幅Ｗ１を長くしたい場合は、受容部３２の面積を小さくする。チャネル幅Ｗ１を短くしたい場合は、受容部３２の面積を大きくする。
次に、図６に示すように、半導体層２２上にゲート電極２３を形成する。具体的には、半導体層２２上にゲート絶縁膜２４を形成し、その上にゲート電極２３を形成する。有機半導体層上に絶縁膜を形成する場合、有機絶縁材料を用いることが好ましい。酸化シリコン膜などの無機絶縁材料を用いる場合、成膜時の熱、成膜中の堆積粒子や膜応力により、下層の有機半導体層中にダメージを与える場合があるからである。
ゲート絶縁膜２４の形成方法としては、例えば、上記したようなゲート絶縁膜材料を溶媒に溶解又は分散させた液体を、基板２１上にスピンコート法を用いて塗布し、硬化させる。
次に、ゲート絶縁膜２４上にゲート電極２３（走査線）を形成する。具体的には、ソース電極２５及びドレイン電極２６間（即ちチャネル領域３１）上に、ゲート絶縁膜２４を介して配置される。ゲート電極２３は、上記したソース電極２５やドレイン電極２６と同様の材料及び製造方法を用いて形成することができる。以上により、有機半導体層を有する半導体装置１１が完成する。
＜電子機器の構成＞
図８は、上記した半導体装置を備えた電気泳動表示装置の構成を示す模式断面図である。図９は、その電気泳動表示装置を備えた電子機器の一例を示す電子ペーパーの構成を示す概略斜視図である。以下、半導体装置を備えた電気泳動表示装置、及び電子ペーパーの構成を、図８及び図９を参照しながら説明する。
図８に示すように、電気泳動表示装置５１は、素子基板５２、対向基板５３及び電気泳動層５４を備えている。
素子基板５２は、基板２１と、基板２１上に設けられたスイッチング素子６１と、画素電極６２とを備えている。詳述すると、基板２１は、例えば、上記したように、プラスチック基板（樹脂基板）である。
スイッチング素子６１は、ソース電極２５と、半導体層２２と、ドレイン電極２６と、ゲート絶縁膜２４を介して半導体層２２と対向配置されたゲート電極２３とを有する。画素電極６２は、例えば、ＩＴＯなどからなり、コンタクトホール６３を介してドレイン電極２６と電気的に接続されている。
対向基板５３は、基板６４及び共通電極６５を有している。基板６４は、例えば、上記した基板２１と同様の材料から構成される。共通電極６５は、基板６４の内面上のほぼ全面に設けられた薄膜状の電極であり、例えば、ＩＴＯなどの光透過性の高い導電材料で構成されている。
電気泳動層５４は、素子基板５２の画素電極６２と対向基板５３の共通電極６５とで挟持された層であり、複数のマイクロカプセル６６及びバインダー６７を有している。
マイクロカプセル６６は、電気泳動分散液が封入された略球状のカプセルであり、各カプセルの直径はほぼ同一になっている。マイクロカプセル６６には、例えば白色顔料である二酸化チタンと黒色顔料であるカーボンブラックとの二種類の電気泳動粒子が封入されており、一方が負に、他方が正に帯電されている。
そして、流れた電荷量に比例して粒子が移動する。つまり、電流の量で明るさを調整する。バインダー６７は複数のマイクロカプセル６６を特に対向基板５３に対して固定する固定部材である。
図９に示す電子ペーパー７１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７２と、表示ユニット７３とを備えている。この表示ユニット７３として、上記した電気泳動表示装置５１を組み込むことができる。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態によれば、ドレイン電極２６に、チャネル領域３１と連通する開口部３３及び受容部３２を形成し、その受容部３２に液滴３５ａを吐出するので、液体３５（液滴３５ａ）を受容部３２からチャネル領域３１に濡れ広がらせることが可能となる。よって、例えば、チャネル長Ｌからはみ出るような大きさの液滴３５ａを吐出したとしても、受容部３２を介してチャネル領域３１に液体３５を濡れ広げるので、チャネル領域３１から液体３５が溢れ出すことを抑えることができる。これにより、微細な半導体層２２を形成することができる。また、チャネル領域３１から液体３５が漏れ出さないので、漏れ出した際に発生するリーク電流が流れることを抑えることができる。
（２）本実施形態によれば、チャネル領域３１に濡れ広がらせる液体３５の量を受容部３２の大きさ（面積）で調整するので、チャネル領域３１に所望の大きさ（面積）の半導体層２２を形成することができる。また、半導体層２２の大きさのばらつきを少なくすることが可能となり、高精度に形成することができる。
（３）本実施形態によれば、受容部３２の面積を液滴３５ａの大きさより大きくするので、吐出ヘッド４１による液滴３５ａの吐出位置にばらつきが生じたとしても、受容部３２より外側に液滴３５ａが吐出されることを防ぐことができる。
なお、実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）
上記したように、半導体装置１１は、トップゲート構造に限定されず、図１０に示すような、ボトムゲート構造を用いるようにしてもよい。ボトムゲート構造の半導体装置１１１は、基板２１上にゲート電極２３が形成され、その上にゲート絶縁膜２４が形成されている。更に、ゲート絶縁膜２４上に、ソース電極２５、半導体層２２、ドレイン電極２６が形成されている。これによれば、トップゲート構造と比較して構造は異なるものの、形成方法は上記実施形態と同様にして形成することができる。
（変形例２）
上記したようなソース電極２５、ドレイン電極２６、及び受容部３２の形状に限定されず、例えば、図１１〜図２０に示すような形状であってもよい。なお、図１１〜図２０に示す半導体装置２１１ａ〜２１１ｊは、例えば、トップゲート構造であり、ゲート絶縁膜２４及びゲート電極２３の図示は省略している。
図１１に示す半導体装置２１１ａは、ソース電極１２５ａとドレイン電極１２６ａとの間のチャネル領域３１と平面的に重なる領域を含んで受容部１３２ａが形成されている。受容部１３２ａ及びチャネル領域３１には、吐出ヘッド４１から吐出された液体３５が濡れ広がっている。これによれば、ドレイン電極１２６ａのみに受容部１３２ａを設ける場合と比較して、ドレイン電極１２６ａの面積を小さくすることができる。なお、ソース電極１２５ａのみに受容部１３２ａを設けるようにしてもよい。
図１２に示す半導体装置２１１ｂは、ドレイン電極１２６ｂに設けられた受容部１３２ｂの形状が円形状ではなく、楕円形状となっている。また、楕円形状に限定されず、四角形状などであってもよい。これによれば、液体の流れやすさ、液滴３５ａの吐出位置のばらつき方向などを考慮することができる。
図１３に示す半導体装置２１１ｃは、受容部１３２ｃからチャネル領域３１に繋がる開口部１３３ｃの形状が実施形態と異なっている。具体的には、受容部１３２ｃからチャネル領域３１に向かって、開口部１３３ｃが幅広になっている。これによれば、例えば、液体３５をチャネル幅Ｗ１の両方向に均一に濡れ広がらせることができる。
図１４に示す半導体装置２１１ｄは、受容部１３２ｄからチャネル領域３１へ向かう開口部１３３ｄの形状が除々に狭くなっている。これによれば、受容部１３２ｄからチャネル領域３１に流れる液体３５の流動性を高めることができる。
図１５に示す半導体装置２１１ｅは、ドレイン電極１２６ｅと受容部１３２ｅとが線状で形成されている。これによれば、ドレイン電極１２６ｅを必要以上に大きくすることなく形成することができる。
図１６に示す半導体装置２１１ｆは、受容部をソース電極１２５ｆやドレイン電極１２６ｆに形成することなく、ソース電極１２５ｆ及びドレイン電極１２６ｆの隣り合う領域に受容体１０１として形成している。なお、受容体１０１は、ソース電極１２５ｆとドレイン電極１２６ｆとが電気的に導通しないように、絶縁材料によって複数に分離されている。また、液体３５が受容体１０１の周囲に流れ出さないように、受容体１０１を構成する分割構造体１０１ａの間隔は、例えば、５μｍ以下になっている。これによれば、ソース電極１２５ｆ及びドレイン電極１２６ｆに受容部３２を形成することなく、チャネル領域３１に液体３５を送ることができる。
なお、ソース電極１２５ｆとドレイン電極１２６ｆとに接触していなければ、受容体１０１を導電材料で形成するようにしてもよい。また、受容体１０１をソース電極１２５ｆやドレイン電極１２６ｆと繋がった線状で形成する場合は、絶縁材料で形成することが望ましい。これによれば、ソース電極１２５ｆ及びドレイン電極１２６ｆと繋がっていたとしても、電気的な特性に影響を与えることがない。
図１７に示す半導体装置２１１ｇは、受容部１３２ｇと開口部１３３ｇが２つに分断されている。２つの開口部１３３ｇで挟まれた領域は、受容部１３２ｇを分断する細い隔壁を介してドレイン電極１２６ｇと電気的に接続されている。細い隔壁は、例えば、高さが１００ｎｍとなっている。幅が５μｍ以下であれば、液体の流動性に殆ど影響を与えない。これによれば、図１３に示す半導体装置２１１ｃの受容部１３２ｃと比較して、チャネル幅を稼ぐことができる。
図１８に示す半導体装置２１１ｈは、図１７に示す半導体装置２１１ｇのように、受容部１３２ｈと開口部１３３ｈが２つに分断されている。２つの開口部１３３ｈで挟まれた領域は、受容部１３２ｈを分断する細い隔壁を介してドレイン電極１２６ｈと電気的に接続されている。細い隔壁は、受容部１３２ｈの中央で円弧状に形成されている。円弧状で囲まれた領域Ｂは、導電膜が無い領域になっている。細い隔壁の高さは、図１７に示す半導体装置２１１ｇと同様である。これによれば、図１３に示す半導体装置２１１ｃの受容部１３２ｃと比較して、チャネル幅を稼ぐことができる。
図１９に示す半導体装置２１１ｉは、受容部１３２ｉが分割されていると共に、ドレイン電極１２６ｉが分割されている。なお、液体３５が流れてほしくない部分の隙間Ｗ３は、例えば、５μｍ以下である。これによれば、受容部１３２ｉが複数に分割され、それぞれが絶縁されていることになるので、受容体となる電極膜が有する電気容量を少なくすることができる。
図２０に示す半導体装置２１１ｊは、開口部１３３ｊが分割されていると共に、ドレイン電極１２６ｊが分割されている。上記と同様に、液体が流れてほしくない部分の隙間Ｗ３は、たとえば、５μｍ以下である。これによれば、受容体となる電極膜が有する電気容量を少なくすることができる。
（変形例３）
上記したように、ソース電極２５及びドレイン電極２６が基板２１上に形成され、その形状に沿って液体３５を濡れ広げていることに代えて、例えば、図２１に示すようにしてもよい。図２１に示す半導体装置３１１は、ソース電極３２５及びドレイン電極３２６が基板２１に埋め込まれて形成されている。つまり、基板２１の上面２１ａとソース電極３２５及びドレイン電極３２６の上面が同じ高さになっている。これによれば、それぞれの上面が同じ高さであるものの、濡れ性などの違いから、ソース電極３２５及びドレイン電極３２６の形状に沿って液体３５を濡れ広げることができ、半導体層３２２を形成することができる。
（変形例４）
上記したように、ソース電極２５及びドレイン電極２６を形成して、その形状に沿って液体３５を濡れ広げることに代えて、例えば、ソース電極２５及びドレイン電極２６上にその形状と同じ形状の絶縁膜を形成するようにしてもよい（絶縁膜形成工程）。これによれば、受容部３２及び開口部３３の形状に沿って壁が高くなるので、より安定して液体３５を濡れ広げることができる。更に、吐出ヘッド４１から吐出した液滴３５ａが受容部３２から外部に飛び散ることを抑えることができる。
また、ソース電極２５及びドレイン電極２６をフォトリソグラフィー技術を用いて形成し、その際に形成されたレジストパターン（レジスト膜）をソース電極２５及びドレイン電極２６上に残しておくようにしてもよい。これによれば、絶縁膜を新たに形成しなくても受容部３２及び開口部３３の形状に沿って壁を高くすることができる。
（変形例５）
上記したソース電極２５及びドレイン電極２６に撥液処理を施すようにしてもよい。撥液処理としては、フッ素系のプラズマ処理、フッ素系チオール処理などが挙げられる。これによれば、液体３５が電極（ソース電極２５、ドレイン電極２６）上に広がることを抑えることができる。チオール（−ＳＨ）基を含む以外の材料としては、ジスルフィド（−Ｓ−Ｓ−）基、モノスルフィド（−Ｓ−）基、チオフェンなどの含硫黄官能基を有する有機分子であり、チオール基又はジスルフィド基を有する有機分子が好ましく、特にチオール基を有する有機分子が好ましい。
また、変形例４において説明した、絶縁膜やレジスト膜に撥液処理を施すようにしてもよい。また、レジスト膜に撥液性の材料を用いるようにしてもよい。
（変形例６）
上記したように、半導体装置１１をトランジスターとして用いることに限定されず、例えば、センサーとして用いるようにしてもよい。
（変形例７）
上記したように、基板２１は、プラスチック基板に限定されず、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、アルミニウムやステンレスなどの金属基板、ガリウム砒素基板などを用いても構わない。
（変形例８）
上記半導体装置１１は、電気泳動表示装置５１に適用することに限定されない。例えば、液晶装置、有機ＥＬ装置、プラズマディスプレイ等に適用するようにしてもよい。
（変形例９）
上記したように、電子機器は、電子ペーパー７１に限定されない。例えば、携帯情報端末、パーソナルコンピューター、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ＤＶＤビューワー、カーナビゲーション装置などの車載用ディスプレイ、電子手帳、ＰＯＳ端末、オーディオ機器、デジタルサイネージと呼ばれる電子広告媒体等に適用してもよい。
１１，１１１，２１１ａ〜２１１ｊ，３１１…半導体装置、２１…基板、２２，３２２…有機半導体層としての半導体層、２３，３２３…ゲート電極、２４…ゲート絶縁膜、２５，１２５ａ〜１２５ｊ，３２５…第１電極としてのソース電極、２６，１２６ａ〜１２６ｊ，３２６…第２電極としてのドレイン電極（受容体）、２７…データ線、３１…第１領域としてのチャネル領域、３２，１３２ａ〜１３２ｊ…第２領域としての受容部、３３，１３３ｃ〜１３３ｊ…開口部、３５ａ…液滴、４１…吐出ヘッド、４２…基板、４２ａ…開口部、４３…弾性板、４４…圧電素子、４４ａ…下層電極、４４ｂ…圧電体膜、４４ｃ…上層電極、４４ｄ…リード電極、４５…ノズルプレート、４５ａ…ノズル孔、５１…電気泳動表示装置、５２…素子基板、５３…対向基板、５４…電気泳動層、６１…スイッチング素子、６２…画素電極、６３…コンタクトホール、６４…基板、６５…共通電極、６６…マイクロカプセル、６７…バインダー、７１…電子ペーパー、７２…本体、７３…表示ユニット、１０１…受容体、１０１ａ…分割構造体。

Claims (17)

  1. 基板と、
    前記基板上に設けられた第１電極及び第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間の第１領域と、
    第２領域と、
    前記第１領域と前記第２領域とに連続的に設けられた有機半導体層と、
    前記第１電極及び前記第２電極と同じ材料によって形成され、前記第２領域を囲むように設けられると共に、前記第１領域と前記第２領域とを接続する開口部を有する前記有機半導体層の受容体と、
    を備え、
    前記開口部の幅は、前記第２領域の幅よりも狭いことを特徴とすることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記開口部の幅は、前記第２領域から前記第１領域に向かって広くなっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記開口部の幅は、前記第２領域から前記第１領域に向かって狭くなっていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
    前記受容体は、前記第１電極と前記第２電極とのうち少なくとも一方に設けられていることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
    前記受容体の上面に前記受容体と同じ形状で形成された絶縁膜が設けられていることを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
    少なくとも前記受容体の上面に撥液処理が施されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置であって、
    前記受容体は、複数の部分に分割されていることを特徴とする半導体装置。
  8. 基板上の第１電極と第２電極との間の第１領域に有機半導体層が設けられた半導体装置の製造方法であって、
    前記第１領域の近傍に設けられた第２領域を囲むと共に、前記第１領域と前記第２領域とを接続する開口部を有し、前記開口部の幅が、前記第２領域の幅よりも狭い受容体を、前記第１電極及び前記第２電極と同じ材料によって形成する受容体形成工程と、
    有機半導体材料を含む液体を前記第２領域に付着させる付着工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記受容体形成工程において、前記開口部は前記第２領域から前記第１領域に向かって広くなるように形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記受容体形成工程において、前記開口部は前記第２領域から前記第１領域に向かって狭くなるように形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記付着工程の後に、前記液体を前記第２領域から前記第１領域に流出させる流出工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記受容体形成工程は、前記第２領域から前記第１領域に流出させる前記液体の量に応じて、前記第２領域の大きさを調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 請求項８乃至請求項１２のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記受容体形成工程は、前記第１電極と前記第２電極とのうち少なくとも一方に前記受容体を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記受容体形成工程の後に、前記受容体の上面に前記受容体と同じ形状で絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記受容体形成工程において前記受容体を形成する際に用いたレジスト膜を、前記受容体の上面に残すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  16. 請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
    少なくとも前記受容体の上面に撥液処理を施すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  17. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
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