薄膜トランジスタの製造方法
【課題】印刷法を用いて薄膜トランジスタを製造する場合において、前処理などを必要とせずに微細パターンを形成可能であり、トランジスタ特性の面内均一性に優れるとともに、インキの利用効率に優れた薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁性の基板上に形成されたゲート電極４１、ゲート絶縁膜、ソース電極４３、ドレイン電極４４、半導体層４５及び封止層４６を有する薄膜トランジスタ１を製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給するインキ供給工程と、インキの予備乾燥を経た後に凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去するインキ液膜除去工程と、印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を基板４０に転写して、半導体層４５及び封止層４６のうち少なくとも一方を形成するインキ液膜転写工程を有する。
【解決手段】絶縁性の基板上に形成されたゲート電極４１、ゲート絶縁膜、ソース電極４３、ドレイン電極４４、半導体層４５及び封止層４６を有する薄膜トランジスタ１を製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給するインキ供給工程と、インキの予備乾燥を経た後に凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去するインキ液膜除去工程と、印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を基板４０に転写して、半導体層４５及び封止層４６のうち少なくとも一方を形成するインキ液膜転写工程を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では、情報技術の目覚しい発展により、ノート型パソコンや携帯情報端末等を用いて、情報の送受信が頻繁に行われている。近い将来、場所を選ばずに情報をやり取り可能なユビキタス社会が来るであろうことは、周知の事実である。そのような社会においては、より軽量・薄型の情報端末が望まれる。
現在、半導体材料の主流はシリコン系であり、その製造方法としては、フォトリソグラフィーを用いたものが一般的である。
【０００３】
一方で、印刷技術を用いて電子部材を製造するプリンタブルエレクトロニクスが注目されている。
プリンタブルエレクトロニクスでは、印刷技術を用いることで、フォトリソグラフィーよりも装置や製造コストが下がり、また、真空や高温を必要としないことから、プラスチック基板が利用可能である等のメリットが挙げられる。
【０００４】
この場合、半導体材料としては、有機溶媒に可溶な有機半導体や、酸化物半導体前駆体等を用いることが多い。その理由は、半導体層を、印刷法により形成できるためである。
印刷技術を用いて有機半導体層を形成する技術としては、以下の技術がある。
例えば、特許文献１に記載されている技術では、インクジェット法により、有機半導体層を形成している。
【０００５】
また、例えば、特許文献２に記載されている技術では、フレキソ印刷により、有機半導体層を形成している。
また、例えば、特許文献３に記載されている技術では、凸版オフセット印刷により、有機半導体層を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５‐２１００８６号公報
【特許文献２】特開２００６‐６３３３４号公報
【特許文献３】特開２００９‐２２４６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術のように、インクジェット法により、有機半導体層を形成する場合、一般的に、有機半導体は、溶媒に対する溶解度が低いため、ノズル近傍において有機半導体が析出して、吐出不良が発生するという問題を有している。
また、微細パターンをインクジェット法により実現するためには、パターン形成部の周囲に隔壁を設ける必要や、光照射等を用いて、予め、基板表面の濡れ性を制御する必要などがあるため、煩雑である上に、低コスト化には不向きである。
【０００８】
また、有機半導体材料として低分子多結晶系の材料を用いる場合には、特に、ボトムコンタクト型トランジスタにおいて、ソース電極、ドレイン電極表面とゲート絶縁膜表面とで表面自由エネルギーが異なるため、ソース電極、ドレイン電極とゲート絶縁膜の境界部で有機半導体の結晶状態が不連続となり、トランジスタ特性が劣化することが知られている。
【０００９】
また、特許文献２に記載されている技術のように、フレキソ印刷により、有機半導体層を形成する場合、アニロックスから有機半導体溶液をフレキソ版に転写する際に、フレキソ版の凸部がアニロックスの凹部に入る場合と、土手の部分にかかる場合とで、転写される液量が異なり、成膜された膜厚にばらつきが生じる。そして、膜厚のばらつきは、薄膜トランジスタの特性のばらつきとなる。
【００１０】
また、特許文献３に記載されている技術のように、凸版オフセット印刷により、有機半導体層を形成する場合、離型性を有するブランケット全面にインキを塗布した後、不要な部分を除去することで所望のパターンを得るため、インキの利用効率が悪く低コスト化に寄与できない。
この場合、除去したインキを再度回収して利用することも可能であるが、凸版オフセット印刷で一般的に用いられるブランケットは、シリコーン製であり、残留シリコーンオリゴマーがインキに混入するため、インキを再度精製する必要がある。
【００１１】
上記の事情を鑑み、本発明では、印刷法を用いて半導体層を形成する場合において、前処理などを必要とせずに微細パターンを形成可能であり、トランジスタ特性の面内均一性に優れるとともに、インキの利用効率に優れた、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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層及び封止層と、を絶縁性の基板上に形成した薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給するインキ供給工程と、
前記インキの予備乾燥を経た後に凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去するインキ液膜除去工程と、
前記印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を前記基板に転写して、前記半導体層及び前記封止層のうち少なくとも一方を形成するインキ液膜転写工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記印刷用版は、シリコーン樹脂から形成されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した発明であって、前記印刷用版に形成されている凹凸パターンは、ストライプ状に形成されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した発明であって、前記ストライプ状に形成されている凹凸パターンは、最終的に形成される前記半導体層の長軸方向に平行な向きで形成されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項５に記載した発明は、請求項３または請求項４に記載した発明であって、前記インキ液膜除去工程において、前記印刷用版に形成されている凹凸パターンのストライプ方向と直交させて、前記非画線部のインキ液膜を除去することを特徴とするものである。
【００１４】
次に、本発明のうち、請求項６に記載した発明は、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキ供給手段は、アニロックスであることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項７に記載した発明は、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキは、有機半導体溶液であることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項８に記載した発明は、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキは、酸化物半導体の前駆体溶液または酸化物半導体のナノ粒子分散液であることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項９に記載した発明は、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記封止層は、エッチングストッパー層であることを特徴とするものである。
【００１５】
次に、本発明のうち、請求項１０に記載した発明は、請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキ液膜転写工程において前記封止層の下層に前記半導体層を形成し、さらに、前記封止層をマスクとして、前記封止層の下層に形成された前記半導体層をパターニングすることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項１１に記載した発明は、請求項１０に記載した発明であって、前記半導体層のパターニング方法を、エッチング法とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、凹凸パターンが形成された印刷用版を用い、非画線部のインキ液膜を除去した後に印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を基板に転写して、半導体層や封止層を形成することにより、前処理などを必要とせずに微細パターンを形成することが可能となり、トランジスタ特性の面内均一性と、インキの利用効率に優れた薄膜トランジスタを製造することが可能となる。
【００１７】
また、請求項１に記載した発明であれば、凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給することで、選択的に凸部にのみインキを供給することが可能となり、従来の凸版オフセット印刷と比較して、インキの利用効率が高くなるため、薄膜トランジスタの低コスト化に寄与することが可能となる。
また、低分子多結晶系の有機半導体を用いて、ボトムコンタクト型のトランジスタを作製する際には、表面エネルギーが均一な印刷用版上で結晶を析出させてから転写することで、ソース電極、ドレイン電極とゲート絶縁膜の境界部における結晶状態の不連続性を回避することが可能となるため、優れたトランジスタ特性を実現することが可能となる。
【００１８】
また、請求項２に記載した発明であれば、印刷用版をシリコーン樹脂にすることで、インキの剥離性が高くなるため、除去や転写の際に、印刷用版へのインキ残りを軽減することが可能となる。
また、請求項３に記載した発明であれば、印刷用版の凹凸をストライプ状とすることで、インキの利用効率を高くすることが可能であるとともに、例えば、ドット形状等と比較して、ストライプ方向にインキの液量が均一化されるため、画線部におけるインキ液膜のばらつきを低減することが可能となり、トランジスタ特性の面内均一性を向上させることが可能となる。
【００１９】
また、請求項４に記載した発明であれば、印刷用版におけるストライプ状の凹凸が、最終的に形成される半導体層の長軸方向に平行であることにより、短軸方向に平行である場合と比較して、インキの利用効率を高くすることが可能となる。
また、請求項５に記載した発明であれば、凸版を用いた非画線部のインキ液膜の除去が印刷用版のストライプ方向と直交していることにより、規則的に配列したトランジスタのチャネル部に、半導体層を選択的に形成することが可能となるとともに、印刷用版上のストライプ形半導体パターンをドット形状にすることが可能となるため、隣接した画素間におけるリーク電流を低減することが可能となる。
【００２０】
また、請求項６に記載した発明であれば、アニロックスを用いてインキを供給することにより、印刷用版の凸部へ選択的にインキを供給することが可能となり、インキの利用効率を向上させることが可能となる。
また、請求項７に記載した発明であれば、インキとして有機半導体溶液を用いることで、低温プロセスを用いた薄膜トランジスタの製造が可能となり、プラスチック基板を利用することが可能となる。したがって、安価な薄膜トランジスタ基板が製造可能となるだけではなく、フレキシブルデバイスの実現が可能となる。
【００２１】
また、請求項８に記載した発明であれば、インキとして酸化物半導体の前駆体溶液やナノ粒子分散液を用いることにより、有機半導体の場合と比較して、高いトランジスタ特性を実現することが可能となる。
また、請求項９に記載した発明であれば、封止層をエッチングストッパー層とすることにより、トップコンタクト型の薄膜トランジスタを製造する場合においても、バックチャネルを保護することが可能となるため、高いトランジスタ特性を実現することが可能となる。
【００２２】
また、請求項１０に記載した発明であれば、上述したインキ液膜転写工程で封止層を形成することにより、薄膜トランジスタのチャネル部のみに、選択的に封止層を形成することが可能となる。このため、例えば、スピンコート法で基板の全面に形成された有機半導体層や、インクジェット法等で大まかにパターニングされた有機半導体層の不要な部分を、溶媒やエッチャント、プラズマ等を用いて除去することが可能となるため、成膜方法によらず、半導体層を微細パターンとすることが可能となる。
【００２３】
また、請求項１１に記載した発明であれば、請求項１０に記載した発明における半導体層のパターニング方法をエッチング法とすることにより、熱処理や光照射等により、溶媒に不溶となった半導体層の場合においても、不要な部分を除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【図２】図１のａ−ｂ線断面図である。
【図３】本発明の凹凸パターンを有する印刷用版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【図４】本発明の凸版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【図５−１】実施例１に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図５−２】実施例１に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図５−３】実施例１に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図６−１】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図６−２】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図７−１】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図７−２】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図７−３】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図７−４】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図８−１】実施例３に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図８−２】実施例３に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図９−１】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図９−２】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図１０】比較例に示す薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【図１１】本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
本発明は、図１及び図２中に示す薄膜トランジスタ１を製造する、薄膜トランジスタの製造方法である。なお、図１は、本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタ１の一例を示す概略模式図であり、図２は、図１のａ−ｂ線断面図である。
【００２６】
図１及び図２中に示すように、薄膜トランジスタ１は、絶縁性の基板４０上に形成された、ゲート電極４１と、ゲート絶縁膜４２と、ソース電極４３と、ドレイン電極４４と、半導体層４５と、封止層４６を有している。
また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、インキ供給工程と、インキ液膜除去工程と、インキ液膜転写工程を有している。
【００２７】
インキ供給工程は、インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版に、インキを供給する工程である。
具体的には、インキ供給工程では、凹凸パターンを形成する方法として、凹凸パターンが形成された印刷用版に、例えば、アニロックス等からインキを供給し、凸部へ選択的にインキ液膜を形成する方法を用いる。
【００２８】
インキ液膜除去工程は、インキの予備乾燥を経た後に、凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去する工程である。
具体的には、インキ液膜除去工程では、インキ供給工程で形成された凹凸パターンの非画線部に対応する部分を凸部とした凸版を用いて、印刷用版からインキを除去する。
インキ液膜転写工程は、印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を基板４０に転写して、半導体層４５及び封止層４６のうち少なくとも一方を形成する工程である。
【００２９】
具体的には、インキ液膜転写工程では、インキ液膜除去工程において印刷用版上に残った画線部に対応する部分のインキ液膜を、基材４０に転写することで、所望のパターンを得る。
ここで、印刷用版の凸部に形成されたインキ液膜は、凸版で非画線部のインキ液膜を除去する前に予備乾燥することが好ましい。その理由は、液状のインキの場合、印刷用版の非画線部から完全に凸版にインキを転写することは、インキの凝集力が低いため困難であるが、予備乾燥を経ることによりインキの凝集力が増加して、完全転写することが可能になるためである。
【００３０】
また、本実施形態において、印刷用版に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、インキ液膜の形成、除去版による非画像部のインキ除去、基材４０への転写が可能なものが用いられる。
また、印刷用版に用いられる材料は、変形の少ない材料が好ましいが、ある程度の柔軟性が求められる。
【００３１】
このような材料としては、シリコーン系エラストマー、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどを用いることが可能である。また、ブランケット表面の濡れ性を調製するため、ブランケット表面に、フッ素樹脂及びシリコーンの塗布、プラズマ処理、ＵＶオゾン洗浄処理などの表面処理を施しても良い。
また、本実施形態において、凸版に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、一般的に用いられる材料として、ガラス、石英、ＳＵＳや銅等の金属、アクリレートやメタクリレート等の感光剤を含む樹脂や、不飽和ポリエステルエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等の感光性基を含む樹脂等を用いることが可能であるが、特に、寸法安定性や加工性等の観点から、ガラスや石英等を用いることが好ましい。
【００３２】
また、凸版は、必要に応じて凹部に撥インキ処理等を施すことが可能である。この場合、撥インキ処理としては、シリコーンやシランカップリング剤を用いた化学的処理や、フッ素プラズマなどの物理的処理等が挙げられるが、長期安定性等を考慮すると、ガラスや金属表面に対するシランカップリング処理を用いることが好ましい。
この場合、カップリング剤としては、用いるインキによって異なるが、撥水性や撥油性の高いフッ素元素やシロキサン基が含まれるものを用いることが好ましい。
【００３３】
また、上記の例として、長鎖フルオロアルキルシラン、加水分解性基含有シロキサン、フルオロアルキル基含有オリゴマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、本実施形態において、インキ供給手段として用いられる方法は、特に限定されるものではないが、一般的に用いられる方法としては、スロットダイコートやキャピラリーコート、アニロックス等が好ましい。その理由は、凸部へ選択的にインキを供給することで、インキの利用効率を向上させることができるためであり、キャピラリーコートやアニロックス等が望ましいが、印刷タクト時間等を考慮すると、アニロックスが最も好ましい。
【００３４】
また、本実施形態において、半導体材料として用いられる材料は、特に限定されるものではないが、インキ化を考慮すると、有機半導体材料や酸化物半導体材料を用いることが望ましい。
有機半導体材料としては、ポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、及びそれらの誘導体のような高分子有機半導体材料を用いることが可能である。
【００３５】
また、有機半導体材料としては、ペンタセン、テトラセン、銅フタロシアニン、ペリレン、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）、及びそれらの誘導体のような低分子有機半導体材料や、加熱処理等で有機半導体に変換される前駆体を用いることが可能である。
また、有機半導体材料としては、カーボンナノチューブまたはフラーレン等の炭素化合物や、半導体ナノ粒子分散液等も、半導体層の材料として用いることが可能である。また、亜鉛やインジウム、ガリウムなどの金属塩化物、金属アセテート、金属硝酸塩等を用いることも可能である。
【００３６】
また、半導体層４５を全面に成膜した後に、封止層４６をマスクとして半導体層４５をパターニングする場合には、上述した半導体材料の他にも、真空成膜可能なアモルファスシリコン等のシリコン系半導体材料や、酸化亜鉛等の酸化物半導体等も用いることが可能である。
また、本実施形態において、封止材料として用いる材料は、特に限定されるものではないが、一般的に用いられる材料としては、フッ素系樹脂やポリビニルアルコール等が挙げられる。しかしながら、封止材料として用いる材料は、これらに限定されるものではない。また、封止層４６には、必要に応じて遮光性を付与することも可能である。
【００３７】
また、本実施形態において、基材４０に用いる材料は、特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート等のフレキシブルなプラスチック材料、石英等のガラス基板やシリコンウェハー等を用いることが可能である。
以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法について、実施例を用いて説明する。
（実施例１）
図３中に示す印刷用版１０を、以下のように作製した。なお、図３は、本発明の凹凸パターンを有する印刷用版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【００３８】
ガラスのエッチングにより、印刷用版の凹凸を反転させた基板を作製し、次に、この基板にシリコーンゴム（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製ＴＳＥ３４５５Ｔ）を流し込み、凸部１１と凹部１２からなる凹凸パターンを有する印刷用版１０を作製した。
また、図４中に示す凸版２０を以下のように作製した。なお、図４は、本発明の凸版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【００３９】
ガラスのエッチングにより、形成される半導体層の非画線部に対応する部分を凸部とした凸版２０を作製した。
また、薄膜トランジスタを、図５中に示す方法により作製した。なお、図５は、実施例１に記載した、本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
薄膜トランジスタの基材として、ポリイミド（宇部興産製）を用いた。
【００４０】
そして、図５（ａ）中に示すように、アルミニウムをスパッタ法により１００［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、ゲート電極４１を形成した。
次に、ゲート絶縁材料として、ポリイミド（三菱ガス化学製ネオプリム）を用いてダイコーターにより塗布し、１８０［℃］で１時間乾燥させてゲート絶縁膜を形成した。
【００４１】
次に、図５（ｂ）中に示すように、蒸着法により金を５０［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、ソース電極４３とドレイン電極４４を形成した。
ここで、画線部のパターンは、図６中に示す方法により作製した。なお、図６は、本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【００４２】
半導体材料として、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を用いた。また、テトラリン（関東化学製）に２重量［％］で溶解させたものを、インキとして用いた。
そして、アニロックスより印刷用版１０にインキを供給し、印刷用版の凸部１１にインキ液膜３１を形成した。次に、室温で５分の予備乾燥を行い、凸版２０を用いて、非画線部のインキ液膜３２を除去した。
【００４３】
次に、図６（ｅ）中に示すように、印刷用版１０上に残された画線部のインキ液膜３３を、薄膜トランジスタ基材のチャネル部に相当する部分に転写し、９０［℃］で１時間乾燥させて、図５（ｃ）中に示すように、半導体層４５を形成した。
半導体層４５を形成した後、封止材料としてポリビニルアルコール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を純水に５重量［％］で溶解させたインキを用い、半導体層４５と同様の方法で、図５（ｄ）中に示すように、封止層４６を形成した。
【００４４】
この結果、実施例１では、トランジスタ特性に優れた薄膜トランジスタを形成することが可能であった。
（実施例２）
実施例２の印刷用版と凸版は、実施例１と同様の方法で作製した。
実施例２の薄膜トランジスタは、図７中に示す方法により作製した。なお、図７は、実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【００４５】
薄膜トランジスタの基材４０として、ポリエチレンナフタレート（帝人デュポン製）を用いた。
そして、銀ナノ粒子を分散させたインキ（ハリマ化成製）を用い、図７（ａ）中に示すように、インクジェット法でゲート電極４１を形成した。
次に、ゲート絶縁材料として、ポリ（４−ビニルフェノール）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）とメラミン樹脂（三和ケミカル製）をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（関東化学製）に溶解させた溶液を用い、ダイコーターにより塗布した後に、１８０［℃］で１時間乾燥させて、ゲート絶縁膜を形成した。
【００４６】
次に、銀ナノ粒子を分散させたインキ（ハリマ化成製）を用い、インクジェット法を用いて、図７（ｂ）中に示すように、ソース電極４３とドレイン電極４４を形成した。
さらに、半導体材料として、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を用い、テトラリン（関東化学製）に２重量［％］で溶解させたものをインキとして用いて、この半導体インキをスピンコート法により塗布し、図７（ｃ）中に示すように、基板全面に半導体層４５を形成した。
【００４７】
ここで、画線部のパターンは、図６中に示す方法により作製した。
封止材料として、ポリビニルアルコール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を純水に５重量［％］で溶解させたインキを用いた。
そして、アニロックスより印刷用版１０にインキを供給し、印刷用版の凸部１１にインキ液膜３２を形成した。次に、室温で２分の予備乾燥を行い、凸版２０を用いて、非画線部のインキ液膜３２を除去した。
【００４８】
さらに、印刷用版上に残された画線部のインキ液膜３３を、薄膜トランジスタ基材のチャネル部に相当する部分に転写した後、９０［℃］で１時間乾燥させて、図７（ｄ）中に示すように、封止層４６を形成した。
次に、封止層４６をマスクとして、露出している半導体層４５をトルエンで洗浄することにより、図７（ｅ）中に示すように、半導体層４５のパターニングを行った。
【００４９】
この結果、実施例２では、トランジスタ特性に優れた薄膜トランジスタを形成することが可能であった。
（実施例３）
実施例３の印刷用版と凸版は、実施例１と同様の方法で作製した。
実施例３の薄膜トランジスタは、図８中に示す方法により作製した。なお、図８は、実施例３に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【００５０】
薄膜トランジスタの基材４０として、ガラスを用いた。
そして、アルミニウムを、スパッタ法により１００［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、図８（ａ）中に示すように、ゲート電極４１を形成した。
次に、ターゲットとしてＳｉＮの焼結体を用い、スパッタ法によりＳｉＯＮを３００［ｎｍ］積層し、ゲート絶縁膜とした。
【００５１】
そして、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４を用い、シャドウマスクを用いたスパッタ法によって、図８（ｂ）中に示すように、４０［ｎｍ］の膜厚を有する半導体層４５を作製した。
ここで、画線部のパターンは、図９中に示す方法により作製した。なお、図９は、本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【００５２】
エッチングストッパー材料として、ポリ（４−ビニルフェノール）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）とメラミン樹脂（三和ケミカル製）をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（関東化学製）に溶解させた溶液を用いた。
そして、アニロックスより印刷用版１０へインキを供給し、印刷用版の凸部１１にインキ液膜を形成した後、室温で２分の予備乾燥を行い、凸版２０を用いて、非画線部のインキ液膜３２を除去した。
【００５３】
次に、印刷用版上に残された画線部のインキ液膜３３を、薄膜トランジスタ基材の半導体層上に転写し、１８０［℃］で１時間乾燥させて、図８（ｃ）中に示すように、封止層４６を形成した。なお、実施例３の封止層４６は、エッチングストッパー層を兼ねている。
さらに、封止層４６には、ビア４７（コンタクト・ホール）を設けた。
【００５４】
次に、インジウム錫酸化物をスパッタ法により１００［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、図８（ｄ）中に示すように、ソース電極４３とドレイン電極４４を形成した。
この結果、実施例３では、トランジスタ特性に優れた薄膜トランジスタを形成することが可能であった。
（比較例）
比較例では、図１０中に示す薄膜トランジスタ１を作製した。なお、図１０は、比較例に示す薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【００５５】
印刷用版は、実施例１と同様の方法で作製した。
また、凸版による非画線部のインキ液膜除去をしない以外は、実施例１と同様の方法で薄膜トランジスタを作製した。
その結果、比較例では、隣接する画素間でリーク電流が観測されたため、オフ電流が増加し、優れたトランジスタ特性は得られなかった。
（変形例）
なお、本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタ１の構成は、図１及び図２中に示した構成に限定されるものではなく、例えば、図１１中に示すように、封止層４６が形成されていない構成としてもよい。なお、図１１は、本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 薄膜トランジスタ
１０ 印刷用版
１１ 凸部
１２ 凹部
２０ 凸版
３１ インキ液膜
３２ 非画線部インキ液膜
３３ 画線部インキ液膜
４０ 基板
４１ ゲート電極
４２ ゲート絶縁膜
４３ ソース電極
４４ ドレイン電極
４５ 半導体層
４６ 封止層
４７ ビア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では、情報技術の目覚しい発展により、ノート型パソコンや携帯情報端末等を用いて、情報の送受信が頻繁に行われている。近い将来、場所を選ばずに情報をやり取り可能なユビキタス社会が来るであろうことは、周知の事実である。そのような社会においては、より軽量・薄型の情報端末が望まれる。
現在、半導体材料の主流はシリコン系であり、その製造方法としては、フォトリソグラフィーを用いたものが一般的である。
【０００３】
一方で、印刷技術を用いて電子部材を製造するプリンタブルエレクトロニクスが注目されている。
プリンタブルエレクトロニクスでは、印刷技術を用いることで、フォトリソグラフィーよりも装置や製造コストが下がり、また、真空や高温を必要としないことから、プラスチック基板が利用可能である等のメリットが挙げられる。
【０００４】
この場合、半導体材料としては、有機溶媒に可溶な有機半導体や、酸化物半導体前駆体等を用いることが多い。その理由は、半導体層を、印刷法により形成できるためである。
印刷技術を用いて有機半導体層を形成する技術としては、以下の技術がある。
例えば、特許文献１に記載されている技術では、インクジェット法により、有機半導体層を形成している。
【０００５】
また、例えば、特許文献２に記載されている技術では、フレキソ印刷により、有機半導体層を形成している。
また、例えば、特許文献３に記載されている技術では、凸版オフセット印刷により、有機半導体層を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５‐２１００８６号公報
【特許文献２】特開２００６‐６３３３４号公報
【特許文献３】特開２００９‐２２４６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術のように、インクジェット法により、有機半導体層を形成する場合、一般的に、有機半導体は、溶媒に対する溶解度が低いため、ノズル近傍において有機半導体が析出して、吐出不良が発生するという問題を有している。
また、微細パターンをインクジェット法により実現するためには、パターン形成部の周囲に隔壁を設ける必要や、光照射等を用いて、予め、基板表面の濡れ性を制御する必要などがあるため、煩雑である上に、低コスト化には不向きである。
【０００８】
また、有機半導体材料として低分子多結晶系の材料を用いる場合には、特に、ボトムコンタクト型トランジスタにおいて、ソース電極、ドレイン電極表面とゲート絶縁膜表面とで表面自由エネルギーが異なるため、ソース電極、ドレイン電極とゲート絶縁膜の境界部で有機半導体の結晶状態が不連続となり、トランジスタ特性が劣化することが知られている。
【０００９】
また、特許文献２に記載されている技術のように、フレキソ印刷により、有機半導体層を形成する場合、アニロックスから有機半導体溶液をフレキソ版に転写する際に、フレキソ版の凸部がアニロックスの凹部に入る場合と、土手の部分にかかる場合とで、転写される液量が異なり、成膜された膜厚にばらつきが生じる。そして、膜厚のばらつきは、薄膜トランジスタの特性のばらつきとなる。
【００１０】
また、特許文献３に記載されている技術のように、凸版オフセット印刷により、有機半導体層を形成する場合、離型性を有するブランケット全面にインキを塗布した後、不要な部分を除去することで所望のパターンを得るため、インキの利用効率が悪く低コスト化に寄与できない。
この場合、除去したインキを再度回収して利用することも可能であるが、凸版オフセット印刷で一般的に用いられるブランケットは、シリコーン製であり、残留シリコーンオリゴマーがインキに混入するため、インキを再度精製する必要がある。
【００１１】
上記の事情を鑑み、本発明では、印刷法を用いて半導体層を形成する場合において、前処理などを必要とせずに微細パターンを形成可能であり、トランジスタ特性の面内均一性に優れるとともに、インキの利用効率に優れた、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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層及び封止層と、を絶縁性の基板上に形成した薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給するインキ供給工程と、
前記インキの予備乾燥を経た後に凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去するインキ液膜除去工程と、
前記印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を前記基板に転写して、前記半導体層及び前記封止層のうち少なくとも一方を形成するインキ液膜転写工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１３】
次に、本発明のうち、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記印刷用版は、シリコーン樹脂から形成されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項３に記載した発明は、請求項１または請求項２に記載した発明であって、前記印刷用版に形成されている凹凸パターンは、ストライプ状に形成されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した発明であって、前記ストライプ状に形成されている凹凸パターンは、最終的に形成される前記半導体層の長軸方向に平行な向きで形成されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項５に記載した発明は、請求項３または請求項４に記載した発明であって、前記インキ液膜除去工程において、前記印刷用版に形成されている凹凸パターンのストライプ方向と直交させて、前記非画線部のインキ液膜を除去することを特徴とするものである。
【００１４】
次に、本発明のうち、請求項６に記載した発明は、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキ供給手段は、アニロックスであることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項７に記載した発明は、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキは、有機半導体溶液であることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項８に記載した発明は、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキは、酸化物半導体の前駆体溶液または酸化物半導体のナノ粒子分散液であることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項９に記載した発明は、請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記封止層は、エッチングストッパー層であることを特徴とするものである。
【００１５】
次に、本発明のうち、請求項１０に記載した発明は、請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載した発明であって、前記インキ液膜転写工程において前記封止層の下層に前記半導体層を形成し、さらに、前記封止層をマスクとして、前記封止層の下層に形成された前記半導体層をパターニングすることを特徴とするものである。
次に、本発明のうち、請求項１１に記載した発明は、請求項１０に記載した発明であって、前記半導体層のパターニング方法を、エッチング法とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、凹凸パターンが形成された印刷用版を用い、非画線部のインキ液膜を除去した後に印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を基板に転写して、半導体層や封止層を形成することにより、前処理などを必要とせずに微細パターンを形成することが可能となり、トランジスタ特性の面内均一性と、インキの利用効率に優れた薄膜トランジスタを製造することが可能となる。
【００１７】
また、請求項１に記載した発明であれば、凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給することで、選択的に凸部にのみインキを供給することが可能となり、従来の凸版オフセット印刷と比較して、インキの利用効率が高くなるため、薄膜トランジスタの低コスト化に寄与することが可能となる。
また、低分子多結晶系の有機半導体を用いて、ボトムコンタクト型のトランジスタを作製する際には、表面エネルギーが均一な印刷用版上で結晶を析出させてから転写することで、ソース電極、ドレイン電極とゲート絶縁膜の境界部における結晶状態の不連続性を回避することが可能となるため、優れたトランジスタ特性を実現することが可能となる。
【００１８】
また、請求項２に記載した発明であれば、印刷用版をシリコーン樹脂にすることで、インキの剥離性が高くなるため、除去や転写の際に、印刷用版へのインキ残りを軽減することが可能となる。
また、請求項３に記載した発明であれば、印刷用版の凹凸をストライプ状とすることで、インキの利用効率を高くすることが可能であるとともに、例えば、ドット形状等と比較して、ストライプ方向にインキの液量が均一化されるため、画線部におけるインキ液膜のばらつきを低減することが可能となり、トランジスタ特性の面内均一性を向上させることが可能となる。
【００１９】
また、請求項４に記載した発明であれば、印刷用版におけるストライプ状の凹凸が、最終的に形成される半導体層の長軸方向に平行であることにより、短軸方向に平行である場合と比較して、インキの利用効率を高くすることが可能となる。
また、請求項５に記載した発明であれば、凸版を用いた非画線部のインキ液膜の除去が印刷用版のストライプ方向と直交していることにより、規則的に配列したトランジスタのチャネル部に、半導体層を選択的に形成することが可能となるとともに、印刷用版上のストライプ形半導体パターンをドット形状にすることが可能となるため、隣接した画素間におけるリーク電流を低減することが可能となる。
【００２０】
また、請求項６に記載した発明であれば、アニロックスを用いてインキを供給することにより、印刷用版の凸部へ選択的にインキを供給することが可能となり、インキの利用効率を向上させることが可能となる。
また、請求項７に記載した発明であれば、インキとして有機半導体溶液を用いることで、低温プロセスを用いた薄膜トランジスタの製造が可能となり、プラスチック基板を利用することが可能となる。したがって、安価な薄膜トランジスタ基板が製造可能となるだけではなく、フレキシブルデバイスの実現が可能となる。
【００２１】
また、請求項８に記載した発明であれば、インキとして酸化物半導体の前駆体溶液やナノ粒子分散液を用いることにより、有機半導体の場合と比較して、高いトランジスタ特性を実現することが可能となる。
また、請求項９に記載した発明であれば、封止層をエッチングストッパー層とすることにより、トップコンタクト型の薄膜トランジスタを製造する場合においても、バックチャネルを保護することが可能となるため、高いトランジスタ特性を実現することが可能となる。
【００２２】
また、請求項１０に記載した発明であれば、上述したインキ液膜転写工程で封止層を形成することにより、薄膜トランジスタのチャネル部のみに、選択的に封止層を形成することが可能となる。このため、例えば、スピンコート法で基板の全面に形成された有機半導体層や、インクジェット法等で大まかにパターニングされた有機半導体層の不要な部分を、溶媒やエッチャント、プラズマ等を用いて除去することが可能となるため、成膜方法によらず、半導体層を微細パターンとすることが可能となる。
【００２３】
また、請求項１１に記載した発明であれば、請求項１０に記載した発明における半導体層のパターニング方法をエッチング法とすることにより、熱処理や光照射等により、溶媒に不溶となった半導体層の場合においても、不要な部分を除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【図２】図１のａ−ｂ線断面図である。
【図３】本発明の凹凸パターンを有する印刷用版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【図４】本発明の凸版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【図５−１】実施例１に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図５−２】実施例１に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図５−３】実施例１に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図６−１】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図６−２】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図７−１】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図７−２】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図７−３】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図７−４】実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図８−１】実施例３に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図８−２】実施例３に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【図９−１】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図９−２】本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【図１０】比較例に示す薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【図１１】本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）について、図面を参照しつつ説明する。
本発明は、図１及び図２中に示す薄膜トランジスタ１を製造する、薄膜トランジスタの製造方法である。なお、図１は、本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタ１の一例を示す概略模式図であり、図２は、図１のａ−ｂ線断面図である。
【００２６】
図１及び図２中に示すように、薄膜トランジスタ１は、絶縁性の基板４０上に形成された、ゲート電極４１と、ゲート絶縁膜４２と、ソース電極４３と、ドレイン電極４４と、半導体層４５と、封止層４６を有している。
また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、インキ供給工程と、インキ液膜除去工程と、インキ液膜転写工程を有している。
【００２７】
インキ供給工程は、インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版に、インキを供給する工程である。
具体的には、インキ供給工程では、凹凸パターンを形成する方法として、凹凸パターンが形成された印刷用版に、例えば、アニロックス等からインキを供給し、凸部へ選択的にインキ液膜を形成する方法を用いる。
【００２８】
インキ液膜除去工程は、インキの予備乾燥を経た後に、凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去する工程である。
具体的には、インキ液膜除去工程では、インキ供給工程で形成された凹凸パターンの非画線部に対応する部分を凸部とした凸版を用いて、印刷用版からインキを除去する。
インキ液膜転写工程は、印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を基板４０に転写して、半導体層４５及び封止層４６のうち少なくとも一方を形成する工程である。
【００２９】
具体的には、インキ液膜転写工程では、インキ液膜除去工程において印刷用版上に残った画線部に対応する部分のインキ液膜を、基材４０に転写することで、所望のパターンを得る。
ここで、印刷用版の凸部に形成されたインキ液膜は、凸版で非画線部のインキ液膜を除去する前に予備乾燥することが好ましい。その理由は、液状のインキの場合、印刷用版の非画線部から完全に凸版にインキを転写することは、インキの凝集力が低いため困難であるが、予備乾燥を経ることによりインキの凝集力が増加して、完全転写することが可能になるためである。
【００３０】
また、本実施形態において、印刷用版に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、インキ液膜の形成、除去版による非画像部のインキ除去、基材４０への転写が可能なものが用いられる。
また、印刷用版に用いられる材料は、変形の少ない材料が好ましいが、ある程度の柔軟性が求められる。
【００３１】
このような材料としては、シリコーン系エラストマー、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどを用いることが可能である。また、ブランケット表面の濡れ性を調製するため、ブランケット表面に、フッ素樹脂及びシリコーンの塗布、プラズマ処理、ＵＶオゾン洗浄処理などの表面処理を施しても良い。
また、本実施形態において、凸版に用いられる材料は、特に限定されるものではないが、一般的に用いられる材料として、ガラス、石英、ＳＵＳや銅等の金属、アクリレートやメタクリレート等の感光剤を含む樹脂や、不飽和ポリエステルエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート等の感光性基を含む樹脂等を用いることが可能であるが、特に、寸法安定性や加工性等の観点から、ガラスや石英等を用いることが好ましい。
【００３２】
また、凸版は、必要に応じて凹部に撥インキ処理等を施すことが可能である。この場合、撥インキ処理としては、シリコーンやシランカップリング剤を用いた化学的処理や、フッ素プラズマなどの物理的処理等が挙げられるが、長期安定性等を考慮すると、ガラスや金属表面に対するシランカップリング処理を用いることが好ましい。
この場合、カップリング剤としては、用いるインキによって異なるが、撥水性や撥油性の高いフッ素元素やシロキサン基が含まれるものを用いることが好ましい。
【００３３】
また、上記の例として、長鎖フルオロアルキルシラン、加水分解性基含有シロキサン、フルオロアルキル基含有オリゴマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、本実施形態において、インキ供給手段として用いられる方法は、特に限定されるものではないが、一般的に用いられる方法としては、スロットダイコートやキャピラリーコート、アニロックス等が好ましい。その理由は、凸部へ選択的にインキを供給することで、インキの利用効率を向上させることができるためであり、キャピラリーコートやアニロックス等が望ましいが、印刷タクト時間等を考慮すると、アニロックスが最も好ましい。
【００３４】
また、本実施形態において、半導体材料として用いられる材料は、特に限定されるものではないが、インキ化を考慮すると、有機半導体材料や酸化物半導体材料を用いることが望ましい。
有機半導体材料としては、ポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、及びそれらの誘導体のような高分子有機半導体材料を用いることが可能である。
【００３５】
また、有機半導体材料としては、ペンタセン、テトラセン、銅フタロシアニン、ペリレン、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）、及びそれらの誘導体のような低分子有機半導体材料や、加熱処理等で有機半導体に変換される前駆体を用いることが可能である。
また、有機半導体材料としては、カーボンナノチューブまたはフラーレン等の炭素化合物や、半導体ナノ粒子分散液等も、半導体層の材料として用いることが可能である。また、亜鉛やインジウム、ガリウムなどの金属塩化物、金属アセテート、金属硝酸塩等を用いることも可能である。
【００３６】
また、半導体層４５を全面に成膜した後に、封止層４６をマスクとして半導体層４５をパターニングする場合には、上述した半導体材料の他にも、真空成膜可能なアモルファスシリコン等のシリコン系半導体材料や、酸化亜鉛等の酸化物半導体等も用いることが可能である。
また、本実施形態において、封止材料として用いる材料は、特に限定されるものではないが、一般的に用いられる材料としては、フッ素系樹脂やポリビニルアルコール等が挙げられる。しかしながら、封止材料として用いる材料は、これらに限定されるものではない。また、封止層４６には、必要に応じて遮光性を付与することも可能である。
【００３７】
また、本実施形態において、基材４０に用いる材料は、特に限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート等のフレキシブルなプラスチック材料、石英等のガラス基板やシリコンウェハー等を用いることが可能である。
以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法について、実施例を用いて説明する。
（実施例１）
図３中に示す印刷用版１０を、以下のように作製した。なお、図３は、本発明の凹凸パターンを有する印刷用版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【００３８】
ガラスのエッチングにより、印刷用版の凹凸を反転させた基板を作製し、次に、この基板にシリコーンゴム（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製ＴＳＥ３４５５Ｔ）を流し込み、凸部１１と凹部１２からなる凹凸パターンを有する印刷用版１０を作製した。
また、図４中に示す凸版２０を以下のように作製した。なお、図４は、本発明の凸版の実施形態の一例を示す概略模式図である。
【００３９】
ガラスのエッチングにより、形成される半導体層の非画線部に対応する部分を凸部とした凸版２０を作製した。
また、薄膜トランジスタを、図５中に示す方法により作製した。なお、図５は、実施例１に記載した、本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
薄膜トランジスタの基材として、ポリイミド（宇部興産製）を用いた。
【００４０】
そして、図５（ａ）中に示すように、アルミニウムをスパッタ法により１００［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、ゲート電極４１を形成した。
次に、ゲート絶縁材料として、ポリイミド（三菱ガス化学製ネオプリム）を用いてダイコーターにより塗布し、１８０［℃］で１時間乾燥させてゲート絶縁膜を形成した。
【００４１】
次に、図５（ｂ）中に示すように、蒸着法により金を５０［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、ソース電極４３とドレイン電極４４を形成した。
ここで、画線部のパターンは、図６中に示す方法により作製した。なお、図６は、本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【００４２】
半導体材料として、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を用いた。また、テトラリン（関東化学製）に２重量［％］で溶解させたものを、インキとして用いた。
そして、アニロックスより印刷用版１０にインキを供給し、印刷用版の凸部１１にインキ液膜３１を形成した。次に、室温で５分の予備乾燥を行い、凸版２０を用いて、非画線部のインキ液膜３２を除去した。
【００４３】
次に、図６（ｅ）中に示すように、印刷用版１０上に残された画線部のインキ液膜３３を、薄膜トランジスタ基材のチャネル部に相当する部分に転写し、９０［℃］で１時間乾燥させて、図５（ｃ）中に示すように、半導体層４５を形成した。
半導体層４５を形成した後、封止材料としてポリビニルアルコール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を純水に５重量［％］で溶解させたインキを用い、半導体層４５と同様の方法で、図５（ｄ）中に示すように、封止層４６を形成した。
【００４４】
この結果、実施例１では、トランジスタ特性に優れた薄膜トランジスタを形成することが可能であった。
（実施例２）
実施例２の印刷用版と凸版は、実施例１と同様の方法で作製した。
実施例２の薄膜トランジスタは、図７中に示す方法により作製した。なお、図７は、実施例２に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【００４５】
薄膜トランジスタの基材４０として、ポリエチレンナフタレート（帝人デュポン製）を用いた。
そして、銀ナノ粒子を分散させたインキ（ハリマ化成製）を用い、図７（ａ）中に示すように、インクジェット法でゲート電極４１を形成した。
次に、ゲート絶縁材料として、ポリ（４−ビニルフェノール）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）とメラミン樹脂（三和ケミカル製）をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（関東化学製）に溶解させた溶液を用い、ダイコーターにより塗布した後に、１８０［℃］で１時間乾燥させて、ゲート絶縁膜を形成した。
【００４６】
次に、銀ナノ粒子を分散させたインキ（ハリマ化成製）を用い、インクジェット法を用いて、図７（ｂ）中に示すように、ソース電極４３とドレイン電極４４を形成した。
さらに、半導体材料として、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を用い、テトラリン（関東化学製）に２重量［％］で溶解させたものをインキとして用いて、この半導体インキをスピンコート法により塗布し、図７（ｃ）中に示すように、基板全面に半導体層４５を形成した。
【００４７】
ここで、画線部のパターンは、図６中に示す方法により作製した。
封止材料として、ポリビニルアルコール（Ａｌｄｒｉｃｈ製）を純水に５重量［％］で溶解させたインキを用いた。
そして、アニロックスより印刷用版１０にインキを供給し、印刷用版の凸部１１にインキ液膜３２を形成した。次に、室温で２分の予備乾燥を行い、凸版２０を用いて、非画線部のインキ液膜３２を除去した。
【００４８】
さらに、印刷用版上に残された画線部のインキ液膜３３を、薄膜トランジスタ基材のチャネル部に相当する部分に転写した後、９０［℃］で１時間乾燥させて、図７（ｄ）中に示すように、封止層４６を形成した。
次に、封止層４６をマスクとして、露出している半導体層４５をトルエンで洗浄することにより、図７（ｅ）中に示すように、半導体層４５のパターニングを行った。
【００４９】
この結果、実施例２では、トランジスタ特性に優れた薄膜トランジスタを形成することが可能であった。
（実施例３）
実施例３の印刷用版と凸版は、実施例１と同様の方法で作製した。
実施例３の薄膜トランジスタは、図８中に示す方法により作製した。なお、図８は、実施例３に記載の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一例を示す概略模式図である。
【００５０】
薄膜トランジスタの基材４０として、ガラスを用いた。
そして、アルミニウムを、スパッタ法により１００［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、図８（ａ）中に示すように、ゲート電極４１を形成した。
次に、ターゲットとしてＳｉＮの焼結体を用い、スパッタ法によりＳｉＯＮを３００［ｎｍ］積層し、ゲート絶縁膜とした。
【００５１】
そして、ターゲットとしてＩｎＧａＺｎＯ４を用い、シャドウマスクを用いたスパッタ法によって、図８（ｂ）中に示すように、４０［ｎｍ］の膜厚を有する半導体層４５を作製した。
ここで、画線部のパターンは、図９中に示す方法により作製した。なお、図９は、本発明の印刷用版上での画線部に対応するインキ液膜の作製方法の実施形態の一例を示す断面模式図である。
【００５２】
エッチングストッパー材料として、ポリ（４−ビニルフェノール）（Ａｌｄｒｉｃｈ製）とメラミン樹脂（三和ケミカル製）をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（関東化学製）に溶解させた溶液を用いた。
そして、アニロックスより印刷用版１０へインキを供給し、印刷用版の凸部１１にインキ液膜を形成した後、室温で２分の予備乾燥を行い、凸版２０を用いて、非画線部のインキ液膜３２を除去した。
【００５３】
次に、印刷用版上に残された画線部のインキ液膜３３を、薄膜トランジスタ基材の半導体層上に転写し、１８０［℃］で１時間乾燥させて、図８（ｃ）中に示すように、封止層４６を形成した。なお、実施例３の封止層４６は、エッチングストッパー層を兼ねている。
さらに、封止層４６には、ビア４７（コンタクト・ホール）を設けた。
【００５４】
次に、インジウム錫酸化物をスパッタ法により１００［ｎｍ］成膜し、ポジレジストを用いたフォトリソ、エッチング、レジスト剥離により、図８（ｄ）中に示すように、ソース電極４３とドレイン電極４４を形成した。
この結果、実施例３では、トランジスタ特性に優れた薄膜トランジスタを形成することが可能であった。
（比較例）
比較例では、図１０中に示す薄膜トランジスタ１を作製した。なお、図１０は、比較例に示す薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【００５５】
印刷用版は、実施例１と同様の方法で作製した。
また、凸版による非画線部のインキ液膜除去をしない以外は、実施例１と同様の方法で薄膜トランジスタを作製した。
その結果、比較例では、隣接する画素間でリーク電流が観測されたため、オフ電流が増加し、優れたトランジスタ特性は得られなかった。
（変形例）
なお、本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタ１の構成は、図１及び図２中に示した構成に限定されるものではなく、例えば、図１１中に示すように、封止層４６が形成されていない構成としてもよい。なお、図１１は、本発明の製造方法を用いて製造される薄膜トランジスタの一例を示す概略模式図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 薄膜トランジスタ
１０ 印刷用版
１１ 凸部
１２ 凹部
２０ 凸版
３１ インキ液膜
３２ 非画線部インキ液膜
３３ 画線部インキ液膜
４０ 基板
４１ ゲート電極
４２ ゲート絶縁膜
４３ ソース電極
４４ ドレイン電極
４５ 半導体層
４６ 封止層
４７ ビア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層及び封止層と、を絶縁性の基板上に形成した薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給するインキ供給工程と、
前記インキの予備乾燥を経た後に凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去するインキ液膜除去工程と、
前記印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を前記基板に転写して、前記半導体層及び前記封止層のうち少なくとも一方を形成するインキ液膜転写工程と、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。
【請求項２】
前記印刷用版は、シリコーン樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記印刷用版に形成されている凹凸パターンは、ストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記ストライプ状に形成されている凹凸パターンは、最終的に形成される前記半導体層の長軸方向に平行な向きで形成されていることを特徴とする請求項３に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記インキ液膜除去工程において、前記印刷用版に形成されている凹凸パターンのストライプ方向と直交させて、前記非画線部のインキ液膜を除去することを特徴とする請求項３または請求項４に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記インキ供給手段は、アニロックスであることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記インキは、有機半導体溶液であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記インキは、酸化物半導体の前駆体溶液または酸化物半導体のナノ粒子分散液であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記封止層は、エッチングストッパー層であることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記インキ液膜転写工程において前記封止層の下層に前記半導体層を形成し、さらに、前記封止層をマスクとして、前記封止層の下層に形成された前記半導体層をパターニングすることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記半導体層のパターニング方法を、エッチング法とすることを特徴とする請求項１０に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１】
少なくとも、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、半導体層及び封止層と、を絶縁性の基板上に形成した薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
インキ供給手段を用いて凹凸パターンが形成された印刷用版にインキを供給するインキ供給工程と、
前記インキの予備乾燥を経た後に凸版を用いて非画線部のインキ液膜を除去するインキ液膜除去工程と、
前記印刷用版上に残った画線部のインキ液膜を前記基板に転写して、前記半導体層及び前記封止層のうち少なくとも一方を形成するインキ液膜転写工程と、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。
【請求項２】
前記印刷用版は、シリコーン樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記印刷用版に形成されている凹凸パターンは、ストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記ストライプ状に形成されている凹凸パターンは、最終的に形成される前記半導体層の長軸方向に平行な向きで形成されていることを特徴とする請求項３に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記インキ液膜除去工程において、前記印刷用版に形成されている凹凸パターンのストライプ方向と直交させて、前記非画線部のインキ液膜を除去することを特徴とする請求項３または請求項４に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記インキ供給手段は、アニロックスであることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記インキは、有機半導体溶液であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記インキは、酸化物半導体の前駆体溶液または酸化物半導体のナノ粒子分散液であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記封止層は、エッチングストッパー層であることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記インキ液膜転写工程において前記封止層の下層に前記半導体層を形成し、さらに、前記封止層をマスクとして、前記封止層の下層に形成された前記半導体層をパターニングすることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか１項に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記半導体層のパターニング方法を、エッチング法とすることを特徴とする請求項１０に記載した薄膜トランジスタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６−１】
【図６−２】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図７−４】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５−１】
【図５−２】
【図５−３】
【図６−１】
【図６−２】
【図７−１】
【図７−２】
【図７−３】
【図７−４】
【図８−１】
【図８−２】
【図９−１】
【図９−２】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７７７１３（Ｐ２０１３−７７７１３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６９５２（Ｐ２０１１−２１６９５２）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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