電界効果型トランジスタ及びその製造方法
【課題】絶縁性が高く、かつ均一な膜厚を有するゲート絶縁膜を効率よく形成することができる電界効果型トランジスタの製造方法、及び該電界効果型トランジスタの製造方法により製造され、安定した特性を有する高性能な電界効果型トランジスタの提供。
【解決手段】前記第一の基材上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する塗布工程と、前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する乾燥工程と、前記ゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する接触工程と、前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える加熱工程と、前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する剥離工程とを少なくとも含む電界効果型トランジスタの製造方法である。
【解決手段】前記第一の基材上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する塗布工程と、前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する乾燥工程と、前記ゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する接触工程と、前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える加熱工程と、前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する剥離工程とを少なくとも含む電界効果型トランジスタの製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタ及び電界効果型トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体材料を利用した電界効果型トランジスタの研究開発が盛んに行われている。この有機半導体材料は、従来より半導体素子に用いられてきたシリコンに代表される無機半導体材料と比較して、印刷法による室温での薄膜形成が容易であり、製造プロセスを簡便化及び低温化できるという利点を有している。このため、電界効果型トランジスタは、従来困難であったプラスチック基板上への半導体素子の形成を容易にし、更に大面積に低コストで製造可能なものとして期待されている。
【０００３】
このような電界効果型トランジスタにおいては、有機半導体自体の特性のみならず、ゲート絶縁膜の特性及び形状が重要となる。このゲート絶縁膜に求められる特性としては高い絶縁性が挙げられる。前記電界効果型トランジスタを安定に動作させるためには、膜厚の均一性及び平滑性の確保が非常に重要となる。しかし、前記印刷法では、電極等が形成されて凹凸形状を有する基板上に均一なゲート絶縁膜を形成することは困難であった。
このような課題を解決する手段としては、平滑な基材上に形成したゲート絶縁膜を、該絶縁膜を形成する目的の基板上に転写する方法が考えられる。しかし、この転写方法ではゲート絶縁膜の材質によっては基材からのゲート絶縁膜の剥離が困難であるという問題がある。更に、目的とする基板上への転写が困難であり、ゲート絶縁膜材料の特性を保ったままの均一なゲート絶縁膜を形成できていなかった。
【０００４】
高い絶縁性を有するゲート絶縁膜材料としては、フッ素系樹脂が知られており、有機半導体を用いた電子素子への応用が試みられている（特許文献１参照）。このフッ素系樹脂からなるゲート絶縁膜の形成方法としては、例えば蒸着法、スパッタリング法のような真空プロセスが主であった。また近年、塗布法によるフッ素系樹脂の製膜についても報告されているが、塗布法においては上記と同様な問題があるのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、絶縁性が高く、かつ均一な膜厚を有するゲート絶縁膜を効率よく形成することができる電界効果型トランジスタの製造方法、及び該電界効果型トランジスタの製造方法により製造され、安定した特性を有する高性能な電界効果型トランジスタ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】
【０００６】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 第一の基材上に、少なくともゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、及びゲート絶縁膜を有する電界効果型トランジスタを製造する方法であって、
前記第一の基材上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する塗布工程と、
前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する乾燥工程と、
前記第一の基材及びゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する接触工程と、
前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える加熱工程と、
前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する剥離工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜２＞ ゲート絶縁膜形成用樹脂がフッ素系樹脂である前記＜１＞に記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜３＞ 加熱工程後に、接触体をゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度まで冷却する冷却工程を含む前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜４＞ 加熱工程において、熱と共に０．１ＭＰａ以上の圧力を加える前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜５＞ 第二の基材が、シリコーン樹脂を含有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜６＞ 第二の基材が、ポリジメチルシロキサンを含有する前記＜５＞に記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜７＞ 第二の基材の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜８＞ 第二の基材が、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の鋳型上で形成される前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜９＞ 第二の基材が、表面に凹凸パターンを有する前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜１０＞ 前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする電界効果型トランジスタである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、絶縁性が高く、かつ均一な膜厚を有するゲート絶縁膜を効率よく形成することができる電界効果型トランジスタの製造方法、及び該電界効果型トランジスタの製造方法により製造され、安定した特性を有する高性能な電界効果型トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、電界効果型トランジスタの構成の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、電界効果型トランジスタの構成の他の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、ソース・ドレイン電極の作製工程におけるチャンネル長を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（電界効果型トランジスタ及び電界効果型トランジスタの製造方法）
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、第一の基材上に、少なくともゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、及びゲート絶縁膜を有する電界効果型トランジスタを製造する方法であって、
ゲート電極形成工程と、塗布工程と、乾燥工程と、接触工程と、加熱工程と、剥離工程とを少なくとも含み、冷却工程、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、少なくとも上記の工程を含んでいればよく、その他の工程を絶縁膜形成前後あるいは形成中に含んでいてもよい。また、これらの工程は基材全面を同時に処理してもよいし、部分的な処理を連続的に繰り返して所望の領域にゲート絶縁膜を形成してもよい。
本発明の電界効果型トランジスタは、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法により製造される。
以下、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法の説明を通じて、本発明の電界効果型トランジスタの詳細についても明らかにする。
【００１０】
＜ゲート電極形成工程＞
前記ゲート電極形成工程は、前記第一の基材上にゲート電極を形成する工程である。
【００１１】
−第一の基材−
前記第一の基材としては、電界効果型トランジスタを形成可能な基材であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばガラス；ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル等のプラスチック；シリコン、ステンレス等の金属類、などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び耐久性の点から、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートが特に好ましい。
【００１２】
−ゲート電極−
前記ゲート電極としては、半導体素子の駆動に十分な電流を流すことができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、亜鉛、スズ、タンタル、アルミニウム、インジウム、タングステン等の金属；ＡＴＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯ等の酸化物；導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子；カーボン、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、カーボンが特に好ましい。
【００１３】
前記ゲート電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば蒸着法、スパッタ法、印刷法などが挙げられる。これらの中でも、プロセスの簡便性の点から、印刷法が特に好ましい。
【００１４】
＜塗布工程＞
前記塗布工程は、第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する工程である。
【００１５】
−第二の基材−
前記第二の基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、転写先である第一の基材及びゲート電極への密着性が向上する点で、弾性体であることが好ましい。
前記第二の基材としては、シリコーン樹脂が柔軟性、耐久性等の面から好ましく用いられる。これらの中でも、ポリジメチルシロキサンが特に好ましい。
前記第二の基材としてポリジメチルシロキサンを用いると、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、絶縁膜の転写性に優れたものとなり、より安定に電界効果型トランジスタを製造することが可能となる。前記シリコーン樹脂（又はポリジメチルシロキサン）は、第二の基材中に主成分（９０質量％以上）として含まれていることが好ましい。
前記シリコーン樹脂（又はポリジメチルシロキサン）は、耐久性の点で架橋剤により架橋されていることが好ましい。
また、第一の基材へのゲート絶縁膜の転写性を向上させるため、第二の基材の表面は撥水性を有することが好ましい。前記第二の基材の表面における蒸留水の接触角は、９０度以上であることが好ましく、１１０度以上であることがより好ましい。
前記蒸留水の接触角は、例えば水平に置かれた第二の基材の上に１μＬの水を滴下し、接触角計を用いて測定することができる。
【００１６】
前記第二の基材の表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜５ｎｍであることがより好ましい。前記第二の基材の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であれば、形成されるゲート絶縁膜の表面がより平滑となり、結果として特性の安定した電界効果型トランジスタの提供が可能となる。
前記表面粗さＲａは、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定することができる。
【００１７】
前記第二の基材は、シリコーン樹脂を任意の形状の鋳型上で硬化することにより作製することができる。この場合、鋳型表面の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であれば、平滑な表面を有する第二の基材を容易に得ることができる。
また、鋳型の表面に凹凸パターンを有すればその形状に合わせて第二の基材上に凹凸パターンを形成することができる。
前記鋳型に用いる材料としては、離型処理や成形加工の容易さの点から、ガラスやシリコン等が好適であり、ガラス等の基材の上にレジスト材料を任意の形状に硬化させることでも更に容易に作製することができる。これらの中でも、平滑な表面の鋳型を得るためには、石英ガラスが好ましく、更に平滑な表面を得るためにはシリコン基板が特に好ましい。
【００１８】
前記第二の基材上でフッ素系樹脂を必要な部分のみパターニングすることにより、転写先である第一の基材上の必要な部分のみにゲート絶縁膜を形成することが可能となる。
前記パターニング方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、インクジェット、オフセット印刷などが挙げられる。また、光、熱又は化学修飾等により第二の基材表面にパターニングを行い、得られたパターン上にフッ素系樹脂を選択的に形成する方法がある。このように第二の基材表面に凹凸パターンを形成する方法であれば、より簡便なプロセスでゲート絶縁膜をパターニングすることが可能となる。
【００１９】
−ゲート絶縁膜形成用樹脂溶液−
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂溶液は、絶縁膜形成用樹脂が有機溶媒中に溶解された状態又は樹脂粒子が有機溶媒あるいは水中に分散された状態にある溶液である。これらの中でも、得られるゲート絶縁膜の均一性や溶液の安定性の点から、絶縁膜形成用樹脂が有機溶媒中に溶解された状態にある溶液が好ましい。
前記絶縁膜形成用樹脂は、前記第一の基材上に形成した後に光又は熱等のエネルギーを加えて硬化させることが可能なものであることが耐久性の面から好ましい。
また、前記絶縁膜形成用樹脂は、該樹脂と架橋反応する架橋剤を含んでいてもよい。
【００２０】
前記絶縁膜形成用樹脂としては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁性を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、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、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフラレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド等の汎用樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、電気的特性の点からフッ素系樹脂が特に好ましい。
【００２１】
前記フッ素系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、有機溶媒中に溶解させることが可能なフッ素系樹脂が好ましく、ゼッフルＧＫ−５００（ダイキン工業株式会社製）、サイトップ（旭硝子株式会社製）が特に好ましい。
【００２２】
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂溶液の塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばスピンコーター、スリットコーター、ダイコーター、スプレーコーター、バーコーター等を用いる塗布方法などが挙げられる。
【００２３】
＜乾燥工程＞
前記乾燥工程は、前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する工程である。
【００２４】
前記ゲート絶縁膜表面が流動性を保持した状態で転写を行った場合、転写時に加わる力によって第二の基材が所望の位置からずれてしまうという問題が生じるが、流動性が消失するまで乾燥させることにより上記問題を回避することが可能となる。また、ゲート絶縁膜が完全に乾燥する以前に転写を行うことが、転写性向上のために好ましい。
前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまでの判定は、例えば表面の粘着性の経時変化を測定することにより行うことができる。
【００２５】
＜接触工程＞
前記接触工程は、前記第一の基材及びゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する工程である。
前記接触の際には、圧力を加えることが好ましい。
【００２６】
＜加熱工程＞
前記加熱工程は、前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える工程である。
前記接触工程と前記加熱工程は順次行ってもよいが、前記接触工程と前記加熱工程とは同時に行ってもよい。
【００２７】
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加えることで、該樹脂の転写性を向上させることが可能となる。
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度は、５０℃〜２００℃であることが好ましい。
前記加熱工程では、加熱と共に０．１ＭＰａ以上（好ましくは０．２〜０．５ＭＰａ）の圧力を加えることで、より転写性を向上させることが可能となるので好ましい。
前記加熱方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒートローラー、ホットプレート、サーマルヘッド、赤外線ヒーター等による加熱が挙げられる。
【００２８】
＜剥離工程＞
前記剥離工程は、前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する工程である。
形成されたゲート絶縁膜の膜厚（チャネル部）は、１００ｎｍ〜１，５００ｎｍであることが好ましく、３００ｎｍ〜１，０００ｎｍであることがより好ましい。
前記ゲート絶縁膜（チャネル部）の膜厚は、例えば触針式段差計（ＥＴ４０００Ｌ、小坂研究所製）により測定することができる。
【００２９】
＜冷却工程＞
前記冷却工程は、前記加熱工程後に、接触体をゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度まで冷却する工程である。
前記剥離工程と前記冷却工程は順次行ってもよいが、前記剥離工程と前記冷却工程とは同時に行ってもよい。
【００３０】
前記冷却工程では、加熱後にゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度、好ましくは室温（２５℃）まで冷却することにより、第一の基材への転写性を向上させることが可能となる。
【００３１】
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ソース電極形成工程、ドレイン電極形成工程、半導体層形成工程などが挙げられる。
【００３２】
前記ソース電極形成工程及び前記ドレイン電極形成工程としては、前記ゲート電極工程と同様の材料を用いて、同様の方法により形成することができる。
【００３３】
前記半導体層形成工程において、半導体材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばペンタセン、アントラセン、テトラセン、ポルフィリン類又はそれらの誘導体等の低分子有機半導体；フタロシアニン類等の有機顔料；有機ケイ素化合物、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、又はそれらの誘導体等の共役系高分子、一般的な有機半導体材料などが挙げられる。
【００３４】
前記半導体層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、印刷法、蒸着法、スパッタ法などが挙げられる。これらの中でも、プロセスの簡便性の点から、印刷法が特に好ましい。
【００３５】
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法により製造される電界効果型トランジスタとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的には、ガラスやプラスチック等の支持体基板、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体層の構成からなる。
ゲート電圧を変化させることで、ゲート絶縁膜と有機半導体層の界面の電荷量を制御し、ドレイン電極とソース電極との間を流れるドレイン電流の大きさを変化させ、スイッチングを行う。
ゲート絶縁膜を転写する第一の基材上には、電界効果型トランジスタを構成する他の部材が先に形成されていても構わない。
【００３６】
ここで、電界効果型トランジスタの構成として、図１に示したように、第一の基材１上に、ゲート電極２を形成し、該ゲート電極２を覆う形でゲート絶縁膜３を形成し、該ゲート絶縁膜３上にソース電極５及びドレイン電極６を形成した上に、有機半導体層４を形成して電界効果型トランジスタとする構成がある。
また、図２に示したように、第一の基材１１上に、ゲート電極１２を形成し、該ゲート電極１２を覆う形でゲート絶縁膜１３を形成し、該ゲート絶縁膜１３上に有機半導体層１４を形成した後、更にソース電極１５及びドレイン電極１６を形成して、電界効果型トランジスタとする構成がある。
前記電界効果型トランジスタの構成は、プロセスの適性等により最適な構成を選ぶことができ、本発明はこれらの構成に限るものではない。
【００３７】
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アクティブマトリクス基板の製造方法として好適である。この場合、前記第一の基材上に電界効果型トランジスタを薄膜デバイスとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に形成して、該薄膜トランジスタをマトリクス状に有するアクティブマトリクス基板を製造する。
また、前記第一の基材上に、前記薄膜デバイスとして、駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成して、該薄膜トランジスタを備える駆動回路を有するアクティブマトリクス基板を製造することもできる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
ガラス基板上に所定の間隔を設けて、以下の（１）〜（５）で述べる手法により電界効果型トランジスタを５個作製した。これらを実施例１のロットＮｏ．１〜ロットＮｏ．５とした。
【００４０】
（１）ゲート電極の形成
ガラス基板（第一の基材）上に、ナノ銀溶液をスピンコート法により塗布し、膜厚５００ｎｍのナノ銀薄膜を形成した。このナノ銀薄膜を焼成後、フォトレジスト（東京応化株式会社製、ＴＳＭＲ８８００ＢＥ）をスピンコート法により塗布し、厚み１μｍのフォトレジスト層を形成し、９０℃で３０分間プレアニールした。
次に、前記フォトレジスト層に対しフォトマスクを介して露光し、現像及びポストベークを１２０℃で２０分間実施した。
次に、ナノ銀薄膜をエッチング液（関東化学株式会社製、ＳＥＡ−５）でエッチングし、レジスト層剥離及び洗浄リンスすることで、長さ５００μｍ、幅１００μｍ、及び高さ５００ｎｍのゲート電極及び走査線を形成した。
【００４１】
（２）第二の基材の作製
ポリジメチルシロキサン（商品名：ＫＥ−１０６、信越化学工業株式会社製）１００質量部に対し、硬化剤（商品名：Ｃａｔ−ＲＧ、信越化学工業株式会社製）１０質量部を混合し、離型処理を施したガラス基板（表面粗さＲａ＝１２ｎｍ）上に展開して、１２０℃で６０分間加熱した後ガラス基板から剥離し、厚み２ｍｍの第二の基材とした。
得られた第二の基材の表面粗さＲａを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（島津製作所製、ＳＦＴ−３５００）により測定したところ、１５ｎｍであった。
【００４２】
（３）ゲート絶縁膜の形成
第二の基材上に、スピンコーターを用いて、フッ素系樹脂溶液（商品名：サイトップＣＴＬ−８０９Ｍ、旭硝子株式会社製、ガラス転移温度１０８℃）を塗布し、ホットプレート上で６０℃に加温し、表面の流動性が無くなったところで、ゲート電極が形成されたガラス基板（第一の基材）上に、該ゲート電極を覆い尽くすように接触させた。その状態のまま１２０℃のホットプレート上で１分間加熱した後、ガラス基板を室温（２５℃）まで冷却し、第二の基材のみをガラス基板上から剥離することで、ゲート絶縁膜を形成した。
【００４３】
（４）ソース・ドレイン電極の作製
ナノ銀溶液をスクリーン印刷法により前記ゲート絶縁膜上にゲート電極と重なる位置に印刷し、長さ６００μｍ、幅１００μｍ、高さ１μｍのソース電極、及び同形状のドレイン電極とそれぞれの走査線を形成し、焼成を行いソース・ドレイン電極を作製した。ここで、ソース・ドレイン電極間のチャネル長は５０μｍとした（図３参照）。
【００４４】
（５）有機半導体層の作製
ポリ−３−ヘキシルチオフェンのクロロホルム溶液を、前記チャネル上に滴下し、乾燥させ、有機半導体層を形成した。
【００４５】
（実施例２）
実施例１において、第二の基材として、以下のように作製したものを用いた以外は、実施例１と同様にして、５個の電界効果型トランジスタを作製した。これらを実施例２のロットＮｏ．１〜ロットＮｏ．５とした。
（２）第二の基材の作製
ポリジメチルシロキサン（商品名：ＫＥ−１０６、信越化学工業株式会社製）１００質量部に対し、硬化剤（Ｃａｔ−ＲＧ、信越化学工業株式会社製）１０質量部を混合し、離型処理を施したシリコン基板（表面粗さＲａ＝１ｎｍ）上に展開して、１２０℃で６０分間加熱した後シリコン基板から剥離し、厚み２ｍｍの第二の基材とした。
得られた第二の基材の表面粗さＲａを、実施例１と同様にして測定したところ、３ｎｍであった。
【００４６】
（比較例１）
実施例１において、ゲート絶縁膜を下記の方法で作製した以外は、実施例１と同様にして、５個の電界効果型トランジスタを作製した。これらを比較例１のロットＮｏ．１〜ロットＮｏ．５とした。
（３）ゲート絶縁膜の形成
上記（２）で作製したゲート電極上に、スピンコーター法により、フッ素系樹脂溶液（商品名：サイトップＣＴＬ−８０９Ｍ、旭硝子株式会社製、ガラス転移温度１０８℃）を塗布し、乾燥して絶縁膜を形成した。
【００４７】
次に、作製した実施例１〜２及び比較例１について、室温、窒素雰囲気下の条件で、以下のようにして、トランジスタの特性を評価し、ゲート絶縁膜の膜厚を測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
＜ドレイン電流（Ｉｄ−ｏｎ、Ｖｇ＝−８０Ｖ）の特性＞
ゲート電極に−８０Ｖの電圧を印加した状態で、ソース電極をグラウンドとしてソース・ドレイン電極間に４０Ｖの電圧を印加し、ドレイン電極に流れる電流を測定した。
【００４９】
＜ゲート絶縁膜の膜厚＞
ゲート絶縁膜（チャネル部）の膜厚は、トランジスタ特性の評価後に触針式段差計（ＥＴ４０００Ｌ、小坂研究所製）を用いて測定した。
【００５０】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
表１の結果から、実施例１〜２及び比較例１は、いずれも典型的なｐ型トランジスタの特性を示すことが分かった。
また、実施例１〜２に比べて比較例１では、ドレイン電流（Ｉｄ−ｏｎ、Ｖｇ＝−８０Ｖ）の特性のばらつきが大きい結果となった。これは、ゲート絶縁膜（チャネル部）の膜厚のばらつきが大きいことが原因であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法により製造された電界効果型トランジスタは、絶縁性が高く、かつ均一な膜厚のゲート絶縁膜を有し、ばらつきのない安定した特性を備えており、特にアクティブマトリクス（ＡＦＴ）基板などに好適である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１１ 基板
２、１２、２１ ゲート電極
３、１３ ゲート絶縁膜
４、１４ 半導体層
５、１５、２２ ソース電極
６、１６、２３ ドレイン電極
７、１７ チャンネル領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開平１−３７８７２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果型トランジスタ及び電界効果型トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体材料を利用した電界効果型トランジスタの研究開発が盛んに行われている。この有機半導体材料は、従来より半導体素子に用いられてきたシリコンに代表される無機半導体材料と比較して、印刷法による室温での薄膜形成が容易であり、製造プロセスを簡便化及び低温化できるという利点を有している。このため、電界効果型トランジスタは、従来困難であったプラスチック基板上への半導体素子の形成を容易にし、更に大面積に低コストで製造可能なものとして期待されている。
【０００３】
このような電界効果型トランジスタにおいては、有機半導体自体の特性のみならず、ゲート絶縁膜の特性及び形状が重要となる。このゲート絶縁膜に求められる特性としては高い絶縁性が挙げられる。前記電界効果型トランジスタを安定に動作させるためには、膜厚の均一性及び平滑性の確保が非常に重要となる。しかし、前記印刷法では、電極等が形成されて凹凸形状を有する基板上に均一なゲート絶縁膜を形成することは困難であった。
このような課題を解決する手段としては、平滑な基材上に形成したゲート絶縁膜を、該絶縁膜を形成する目的の基板上に転写する方法が考えられる。しかし、この転写方法ではゲート絶縁膜の材質によっては基材からのゲート絶縁膜の剥離が困難であるという問題がある。更に、目的とする基板上への転写が困難であり、ゲート絶縁膜材料の特性を保ったままの均一なゲート絶縁膜を形成できていなかった。
【０００４】
高い絶縁性を有するゲート絶縁膜材料としては、フッ素系樹脂が知られており、有機半導体を用いた電子素子への応用が試みられている（特許文献１参照）。このフッ素系樹脂からなるゲート絶縁膜の形成方法としては、例えば蒸着法、スパッタリング法のような真空プロセスが主であった。また近年、塗布法によるフッ素系樹脂の製膜についても報告されているが、塗布法においては上記と同様な問題があるのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、絶縁性が高く、かつ均一な膜厚を有するゲート絶縁膜を効率よく形成することができる電界効果型トランジスタの製造方法、及び該電界効果型トランジスタの製造方法により製造され、安定した特性を有する高性能な電界効果型トランジスタ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】
【０００６】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 第一の基材上に、少なくともゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、及びゲート絶縁膜を有する電界効果型トランジスタを製造する方法であって、
前記第一の基材上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する塗布工程と、
前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する乾燥工程と、
前記第一の基材及びゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する接触工程と、
前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える加熱工程と、
前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する剥離工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜２＞ ゲート絶縁膜形成用樹脂がフッ素系樹脂である前記＜１＞に記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜３＞ 加熱工程後に、接触体をゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度まで冷却する冷却工程を含む前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜４＞ 加熱工程において、熱と共に０．１ＭＰａ以上の圧力を加える前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜５＞ 第二の基材が、シリコーン樹脂を含有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜６＞ 第二の基材が、ポリジメチルシロキサンを含有する前記＜５＞に記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜７＞ 第二の基材の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜８＞ 第二の基材が、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の鋳型上で形成される前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜９＞ 第二の基材が、表面に凹凸パターンを有する前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法である。
＜１０＞ 前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする電界効果型トランジスタである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、絶縁性が高く、かつ均一な膜厚を有するゲート絶縁膜を効率よく形成することができる電界効果型トランジスタの製造方法、及び該電界効果型トランジスタの製造方法により製造され、安定した特性を有する高性能な電界効果型トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、電界効果型トランジスタの構成の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、電界効果型トランジスタの構成の他の一例を示す概略図である。
【図３】図３は、ソース・ドレイン電極の作製工程におけるチャンネル長を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（電界効果型トランジスタ及び電界効果型トランジスタの製造方法）
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、第一の基材上に、少なくともゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、及びゲート絶縁膜を有する電界効果型トランジスタを製造する方法であって、
ゲート電極形成工程と、塗布工程と、乾燥工程と、接触工程と、加熱工程と、剥離工程とを少なくとも含み、冷却工程、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、少なくとも上記の工程を含んでいればよく、その他の工程を絶縁膜形成前後あるいは形成中に含んでいてもよい。また、これらの工程は基材全面を同時に処理してもよいし、部分的な処理を連続的に繰り返して所望の領域にゲート絶縁膜を形成してもよい。
本発明の電界効果型トランジスタは、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法により製造される。
以下、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法の説明を通じて、本発明の電界効果型トランジスタの詳細についても明らかにする。
【００１０】
＜ゲート電極形成工程＞
前記ゲート電極形成工程は、前記第一の基材上にゲート電極を形成する工程である。
【００１１】
−第一の基材−
前記第一の基材としては、電界効果型トランジスタを形成可能な基材であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばガラス；ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエステル等のプラスチック；シリコン、ステンレス等の金属類、などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び耐久性の点から、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレートが特に好ましい。
【００１２】
−ゲート電極−
前記ゲート電極としては、半導体素子の駆動に十分な電流を流すことができるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、亜鉛、スズ、タンタル、アルミニウム、インジウム、タングステン等の金属；ＡＴＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯ等の酸化物；導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子；カーボン、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、カーボンが特に好ましい。
【００１３】
前記ゲート電極の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば蒸着法、スパッタ法、印刷法などが挙げられる。これらの中でも、プロセスの簡便性の点から、印刷法が特に好ましい。
【００１４】
＜塗布工程＞
前記塗布工程は、第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する工程である。
【００１５】
−第二の基材−
前記第二の基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、転写先である第一の基材及びゲート電極への密着性が向上する点で、弾性体であることが好ましい。
前記第二の基材としては、シリコーン樹脂が柔軟性、耐久性等の面から好ましく用いられる。これらの中でも、ポリジメチルシロキサンが特に好ましい。
前記第二の基材としてポリジメチルシロキサンを用いると、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、絶縁膜の転写性に優れたものとなり、より安定に電界効果型トランジスタを製造することが可能となる。前記シリコーン樹脂（又はポリジメチルシロキサン）は、第二の基材中に主成分（９０質量％以上）として含まれていることが好ましい。
前記シリコーン樹脂（又はポリジメチルシロキサン）は、耐久性の点で架橋剤により架橋されていることが好ましい。
また、第一の基材へのゲート絶縁膜の転写性を向上させるため、第二の基材の表面は撥水性を有することが好ましい。前記第二の基材の表面における蒸留水の接触角は、９０度以上であることが好ましく、１１０度以上であることがより好ましい。
前記蒸留水の接触角は、例えば水平に置かれた第二の基材の上に１μＬの水を滴下し、接触角計を用いて測定することができる。
【００１６】
前記第二の基材の表面粗さＲａは、１０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ〜５ｎｍであることがより好ましい。前記第二の基材の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であれば、形成されるゲート絶縁膜の表面がより平滑となり、結果として特性の安定した電界効果型トランジスタの提供が可能となる。
前記表面粗さＲａは、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定することができる。
【００１７】
前記第二の基材は、シリコーン樹脂を任意の形状の鋳型上で硬化することにより作製することができる。この場合、鋳型表面の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であれば、平滑な表面を有する第二の基材を容易に得ることができる。
また、鋳型の表面に凹凸パターンを有すればその形状に合わせて第二の基材上に凹凸パターンを形成することができる。
前記鋳型に用いる材料としては、離型処理や成形加工の容易さの点から、ガラスやシリコン等が好適であり、ガラス等の基材の上にレジスト材料を任意の形状に硬化させることでも更に容易に作製することができる。これらの中でも、平滑な表面の鋳型を得るためには、石英ガラスが好ましく、更に平滑な表面を得るためにはシリコン基板が特に好ましい。
【００１８】
前記第二の基材上でフッ素系樹脂を必要な部分のみパターニングすることにより、転写先である第一の基材上の必要な部分のみにゲート絶縁膜を形成することが可能となる。
前記パターニング方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、インクジェット、オフセット印刷などが挙げられる。また、光、熱又は化学修飾等により第二の基材表面にパターニングを行い、得られたパターン上にフッ素系樹脂を選択的に形成する方法がある。このように第二の基材表面に凹凸パターンを形成する方法であれば、より簡便なプロセスでゲート絶縁膜をパターニングすることが可能となる。
【００１９】
−ゲート絶縁膜形成用樹脂溶液−
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂溶液は、絶縁膜形成用樹脂が有機溶媒中に溶解された状態又は樹脂粒子が有機溶媒あるいは水中に分散された状態にある溶液である。これらの中でも、得られるゲート絶縁膜の均一性や溶液の安定性の点から、絶縁膜形成用樹脂が有機溶媒中に溶解された状態にある溶液が好ましい。
前記絶縁膜形成用樹脂は、前記第一の基材上に形成した後に光又は熱等のエネルギーを加えて硬化させることが可能なものであることが耐久性の面から好ましい。
また、前記絶縁膜形成用樹脂は、該樹脂と架橋反応する架橋剤を含んでいてもよい。
【００２０】
前記絶縁膜形成用樹脂としては、ゲート絶縁膜として機能する絶縁性を有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、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、エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフラレート、ポリエーテルスルホン、ポリイミド等の汎用樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、電気的特性の点からフッ素系樹脂が特に好ましい。
【００２１】
前記フッ素系樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリビニルフルオライド、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、有機溶媒中に溶解させることが可能なフッ素系樹脂が好ましく、ゼッフルＧＫ−５００（ダイキン工業株式会社製）、サイトップ（旭硝子株式会社製）が特に好ましい。
【００２２】
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂溶液の塗布方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばスピンコーター、スリットコーター、ダイコーター、スプレーコーター、バーコーター等を用いる塗布方法などが挙げられる。
【００２３】
＜乾燥工程＞
前記乾燥工程は、前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する工程である。
【００２４】
前記ゲート絶縁膜表面が流動性を保持した状態で転写を行った場合、転写時に加わる力によって第二の基材が所望の位置からずれてしまうという問題が生じるが、流動性が消失するまで乾燥させることにより上記問題を回避することが可能となる。また、ゲート絶縁膜が完全に乾燥する以前に転写を行うことが、転写性向上のために好ましい。
前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまでの判定は、例えば表面の粘着性の経時変化を測定することにより行うことができる。
【００２５】
＜接触工程＞
前記接触工程は、前記第一の基材及びゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する工程である。
前記接触の際には、圧力を加えることが好ましい。
【００２６】
＜加熱工程＞
前記加熱工程は、前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える工程である。
前記接触工程と前記加熱工程は順次行ってもよいが、前記接触工程と前記加熱工程とは同時に行ってもよい。
【００２７】
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加えることで、該樹脂の転写性を向上させることが可能となる。
前記ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度は、５０℃〜２００℃であることが好ましい。
前記加熱工程では、加熱と共に０．１ＭＰａ以上（好ましくは０．２〜０．５ＭＰａ）の圧力を加えることで、より転写性を向上させることが可能となるので好ましい。
前記加熱方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ヒートローラー、ホットプレート、サーマルヘッド、赤外線ヒーター等による加熱が挙げられる。
【００２８】
＜剥離工程＞
前記剥離工程は、前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する工程である。
形成されたゲート絶縁膜の膜厚（チャネル部）は、１００ｎｍ〜１，５００ｎｍであることが好ましく、３００ｎｍ〜１，０００ｎｍであることがより好ましい。
前記ゲート絶縁膜（チャネル部）の膜厚は、例えば触針式段差計（ＥＴ４０００Ｌ、小坂研究所製）により測定することができる。
【００２９】
＜冷却工程＞
前記冷却工程は、前記加熱工程後に、接触体をゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度まで冷却する工程である。
前記剥離工程と前記冷却工程は順次行ってもよいが、前記剥離工程と前記冷却工程とは同時に行ってもよい。
【００３０】
前記冷却工程では、加熱後にゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度、好ましくは室温（２５℃）まで冷却することにより、第一の基材への転写性を向上させることが可能となる。
【００３１】
＜その他の工程＞
前記その他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ソース電極形成工程、ドレイン電極形成工程、半導体層形成工程などが挙げられる。
【００３２】
前記ソース電極形成工程及び前記ドレイン電極形成工程としては、前記ゲート電極工程と同様の材料を用いて、同様の方法により形成することができる。
【００３３】
前記半導体層形成工程において、半導体材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばペンタセン、アントラセン、テトラセン、ポルフィリン類又はそれらの誘導体等の低分子有機半導体；フタロシアニン類等の有機顔料；有機ケイ素化合物、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、又はそれらの誘導体等の共役系高分子、一般的な有機半導体材料などが挙げられる。
【００３４】
前記半導体層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、印刷法、蒸着法、スパッタ法などが挙げられる。これらの中でも、プロセスの簡便性の点から、印刷法が特に好ましい。
【００３５】
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法により製造される電界効果型トランジスタとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、一般的には、ガラスやプラスチック等の支持体基板、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート絶縁膜、及び有機半導体層の構成からなる。
ゲート電圧を変化させることで、ゲート絶縁膜と有機半導体層の界面の電荷量を制御し、ドレイン電極とソース電極との間を流れるドレイン電流の大きさを変化させ、スイッチングを行う。
ゲート絶縁膜を転写する第一の基材上には、電界効果型トランジスタを構成する他の部材が先に形成されていても構わない。
【００３６】
ここで、電界効果型トランジスタの構成として、図１に示したように、第一の基材１上に、ゲート電極２を形成し、該ゲート電極２を覆う形でゲート絶縁膜３を形成し、該ゲート絶縁膜３上にソース電極５及びドレイン電極６を形成した上に、有機半導体層４を形成して電界効果型トランジスタとする構成がある。
また、図２に示したように、第一の基材１１上に、ゲート電極１２を形成し、該ゲート電極１２を覆う形でゲート絶縁膜１３を形成し、該ゲート絶縁膜１３上に有機半導体層１４を形成した後、更にソース電極１５及びドレイン電極１６を形成して、電界効果型トランジスタとする構成がある。
前記電界効果型トランジスタの構成は、プロセスの適性等により最適な構成を選ぶことができ、本発明はこれらの構成に限るものではない。
【００３７】
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アクティブマトリクス基板の製造方法として好適である。この場合、前記第一の基材上に電界効果型トランジスタを薄膜デバイスとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をマトリクス状に形成して、該薄膜トランジスタをマトリクス状に有するアクティブマトリクス基板を製造する。
また、前記第一の基材上に、前記薄膜デバイスとして、駆動回路用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成して、該薄膜トランジスタを備える駆動回路を有するアクティブマトリクス基板を製造することもできる。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
＜電界効果型トランジスタの作製＞
ガラス基板上に所定の間隔を設けて、以下の（１）〜（５）で述べる手法により電界効果型トランジスタを５個作製した。これらを実施例１のロットＮｏ．１〜ロットＮｏ．５とした。
【００４０】
（１）ゲート電極の形成
ガラス基板（第一の基材）上に、ナノ銀溶液をスピンコート法により塗布し、膜厚５００ｎｍのナノ銀薄膜を形成した。このナノ銀薄膜を焼成後、フォトレジスト（東京応化株式会社製、ＴＳＭＲ８８００ＢＥ）をスピンコート法により塗布し、厚み１μｍのフォトレジスト層を形成し、９０℃で３０分間プレアニールした。
次に、前記フォトレジスト層に対しフォトマスクを介して露光し、現像及びポストベークを１２０℃で２０分間実施した。
次に、ナノ銀薄膜をエッチング液（関東化学株式会社製、ＳＥＡ−５）でエッチングし、レジスト層剥離及び洗浄リンスすることで、長さ５００μｍ、幅１００μｍ、及び高さ５００ｎｍのゲート電極及び走査線を形成した。
【００４１】
（２）第二の基材の作製
ポリジメチルシロキサン（商品名：ＫＥ−１０６、信越化学工業株式会社製）１００質量部に対し、硬化剤（商品名：Ｃａｔ−ＲＧ、信越化学工業株式会社製）１０質量部を混合し、離型処理を施したガラス基板（表面粗さＲａ＝１２ｎｍ）上に展開して、１２０℃で６０分間加熱した後ガラス基板から剥離し、厚み２ｍｍの第二の基材とした。
得られた第二の基材の表面粗さＲａを原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（島津製作所製、ＳＦＴ−３５００）により測定したところ、１５ｎｍであった。
【００４２】
（３）ゲート絶縁膜の形成
第二の基材上に、スピンコーターを用いて、フッ素系樹脂溶液（商品名：サイトップＣＴＬ−８０９Ｍ、旭硝子株式会社製、ガラス転移温度１０８℃）を塗布し、ホットプレート上で６０℃に加温し、表面の流動性が無くなったところで、ゲート電極が形成されたガラス基板（第一の基材）上に、該ゲート電極を覆い尽くすように接触させた。その状態のまま１２０℃のホットプレート上で１分間加熱した後、ガラス基板を室温（２５℃）まで冷却し、第二の基材のみをガラス基板上から剥離することで、ゲート絶縁膜を形成した。
【００４３】
（４）ソース・ドレイン電極の作製
ナノ銀溶液をスクリーン印刷法により前記ゲート絶縁膜上にゲート電極と重なる位置に印刷し、長さ６００μｍ、幅１００μｍ、高さ１μｍのソース電極、及び同形状のドレイン電極とそれぞれの走査線を形成し、焼成を行いソース・ドレイン電極を作製した。ここで、ソース・ドレイン電極間のチャネル長は５０μｍとした（図３参照）。
【００４４】
（５）有機半導体層の作製
ポリ−３−ヘキシルチオフェンのクロロホルム溶液を、前記チャネル上に滴下し、乾燥させ、有機半導体層を形成した。
【００４５】
（実施例２）
実施例１において、第二の基材として、以下のように作製したものを用いた以外は、実施例１と同様にして、５個の電界効果型トランジスタを作製した。これらを実施例２のロットＮｏ．１〜ロットＮｏ．５とした。
（２）第二の基材の作製
ポリジメチルシロキサン（商品名：ＫＥ−１０６、信越化学工業株式会社製）１００質量部に対し、硬化剤（Ｃａｔ−ＲＧ、信越化学工業株式会社製）１０質量部を混合し、離型処理を施したシリコン基板（表面粗さＲａ＝１ｎｍ）上に展開して、１２０℃で６０分間加熱した後シリコン基板から剥離し、厚み２ｍｍの第二の基材とした。
得られた第二の基材の表面粗さＲａを、実施例１と同様にして測定したところ、３ｎｍであった。
【００４６】
（比較例１）
実施例１において、ゲート絶縁膜を下記の方法で作製した以外は、実施例１と同様にして、５個の電界効果型トランジスタを作製した。これらを比較例１のロットＮｏ．１〜ロットＮｏ．５とした。
（３）ゲート絶縁膜の形成
上記（２）で作製したゲート電極上に、スピンコーター法により、フッ素系樹脂溶液（商品名：サイトップＣＴＬ−８０９Ｍ、旭硝子株式会社製、ガラス転移温度１０８℃）を塗布し、乾燥して絶縁膜を形成した。
【００４７】
次に、作製した実施例１〜２及び比較例１について、室温、窒素雰囲気下の条件で、以下のようにして、トランジスタの特性を評価し、ゲート絶縁膜の膜厚を測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
＜ドレイン電流（Ｉｄ−ｏｎ、Ｖｇ＝−８０Ｖ）の特性＞
ゲート電極に−８０Ｖの電圧を印加した状態で、ソース電極をグラウンドとしてソース・ドレイン電極間に４０Ｖの電圧を印加し、ドレイン電極に流れる電流を測定した。
【００４９】
＜ゲート絶縁膜の膜厚＞
ゲート絶縁膜（チャネル部）の膜厚は、トランジスタ特性の評価後に触針式段差計（ＥＴ４０００Ｌ、小坂研究所製）を用いて測定した。
【００５０】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
表１の結果から、実施例１〜２及び比較例１は、いずれも典型的なｐ型トランジスタの特性を示すことが分かった。
また、実施例１〜２に比べて比較例１では、ドレイン電流（Ｉｄ−ｏｎ、Ｖｇ＝−８０Ｖ）の特性のばらつきが大きい結果となった。これは、ゲート絶縁膜（チャネル部）の膜厚のばらつきが大きいことが原因であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法により製造された電界効果型トランジスタは、絶縁性が高く、かつ均一な膜厚のゲート絶縁膜を有し、ばらつきのない安定した特性を備えており、特にアクティブマトリクス（ＡＦＴ）基板などに好適である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１１ 基板
２、１２、２１ ゲート電極
３、１３ ゲート絶縁膜
４、１４ 半導体層
５、１５、２２ ソース電極
６、１６、２３ ドレイン電極
７、１７ チャンネル領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開平１−３７８７２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基材上に、少なくともゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、及びゲート絶縁膜を有する電界効果型トランジスタを製造する方法であって、
前記第一の基材上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する塗布工程と、
前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する乾燥工程と、
前記第一の基材及びゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する接触工程と、
前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える加熱工程と、
前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する剥離工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項２】
ゲート絶縁膜形成用樹脂がフッ素系樹脂である請求項１に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項３】
加熱工程後に、接触体をゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度まで冷却する冷却工程を含む請求項１から２のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項４】
加熱工程において、熱と共に０．１ＭＰａ以上の圧力を加える請求項１から３のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項５】
第二の基材が、シリコーン樹脂を含有する請求項１から４のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項６】
第二の基材が、ポリジメチルシロキサンを含有する請求項５に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項７】
第二の基材の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である請求項１から６のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項８】
第二の基材が、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の鋳型上で形成される請求項１から７のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項９】
第二の基材が、表面に凹凸パターンを有する請求項１から８のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【請求項１】
第一の基材上に、少なくともゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、及びゲート絶縁膜を有する電界効果型トランジスタを製造する方法であって、
前記第一の基材上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、
第二の基材上にゲート絶縁膜形成用樹脂溶液を塗布し、ゲート絶縁膜を形成する塗布工程と、
前記ゲート絶縁膜表面の流動性が消失するまで乾燥する乾燥工程と、
前記第一の基材及びゲート電極と、前記ゲート絶縁膜表面とを接触させて接触体を形成する接触工程と、
前記接触体に対し、ゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以上の熱を加える加熱工程と、
前記接触体から前記第二の基材を剥離し、第一の基材上にゲート絶縁膜を形成する剥離工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項２】
ゲート絶縁膜形成用樹脂がフッ素系樹脂である請求項１に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項３】
加熱工程後に、接触体をゲート絶縁膜形成用樹脂のガラス転移温度以下の温度まで冷却する冷却工程を含む請求項１から２のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項４】
加熱工程において、熱と共に０．１ＭＰａ以上の圧力を加える請求項１から３のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項５】
第二の基材が、シリコーン樹脂を含有する請求項１から４のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項６】
第二の基材が、ポリジメチルシロキサンを含有する請求項５に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項７】
第二の基材の表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である請求項１から６のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項８】
第二の基材が、表面粗さＲａが１０ｎｍ以下の鋳型上で形成される請求項１から７のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項９】
第二の基材が、表面に凹凸パターンを有する請求項１から８のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の電界効果型トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１８１８７１（Ｐ２０１１−１８１８７１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４７５４６（Ｐ２０１０−４７５４６）
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構「超フレキシブルディスプレイ部材技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２１年度独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構「超フレキシブルディスプレイ部材技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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