JP2013045971A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】性能および製造安定性を向上させることが可能な薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】薄膜トランジスタは、第１の面および第２の面を有する有機半導体部と、第１の面に隣接されたソース電極部と、第２の面に隣接されたドレイン電極部とを備える。ソース電極部およびドレイン電極部のうちの少なくとも一方は、有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部である。
【選択図】図１
【解決手段】薄膜トランジスタは、第１の面および第２の面を有する有機半導体部と、第１の面に隣接されたソース電極部と、第２の面に隣接されたドレイン電極部とを備える。ソース電極部およびドレイン電極部のうちの少なくとも一方は、有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部である。
【選択図】図１
Description
本技術は、有機半導体部、ソース電極部およびドレイン電極部を備えた薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびにその薄膜トランジスタを用いた電子機器に関する。
近年、多様な電子機器に、スイッチング用の素子などとして薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられている。このＴＦＴとしては、最近では、半導体層（チャネル層）の形成材料として無機半導体材料を用いた無機ＴＦＴに代えて、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴが有望視されている。塗布法を用いて半導体層を形成可能であるため、低コスト化を実現できるからである。また、蒸着法などよりも低い温度で半導体層を形成可能であるため、支持基体として低耐熱性でフレキシブルなプラスチックフィルムなどを使用できるからである。
有機ＴＦＴは、支持基体の上に、ゲート絶縁層を介してゲート電極から離間された有機半導体層と、その有機半導体層に接続されたソース電極およびドレイン電極とを備えている。
この有機ＴＦＴの構造としては、ソース電極およびドレイン電極が有機半導体層の上側に重なるように配置されたトップコンタクト型と、下側に重なるように配置されたボトムコンタクト型とが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。中でも、フォトリソグラフィ法を用いた高精細なパターニングによりソース電極およびドレイン電極を形成可能であることから、一般的には、ボトムコンタクト型が広く採用されている。
この他、有機ＴＦＴの構造としては、ゲート電極が有機半導体層の下側（支持基体に近い側）に配置されたボトムゲート型と、上側（支持基体から遠い側）に配置されたトップゲート型とが知られている。
有機ＴＦＴを製造する場合には、電流経路を確保するために、有機半導体層とソース電極およびドレイン電極とを確実に接続させる必要がある。そこで、フォトリソグラフィ法またはリフトオフ法などを用いてソース電極およびドレイン電極を形成して、両電極の形成位置を高精度に制御することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
アドバンスド マテリアルズ １４巻，９９頁，２００２年，シー．ディー．ディミトラコポウロス等（Advanded Materials vol.14 ，p.99（2002），C.D.Dimitrakopoulos et al.）
有機半導体層のうち、実質的に電荷輸送を担う活性領域は、ゲート絶縁層と有機半導体層との界面から数分子層の厚さ（約１０ｎｍ以下）に相当する極限られた領域であることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。よって、高性能な有機ＴＦＴを安定に製造するためには、電流経路として活性領域を利用することで性能向上を図りつつ、複数の有機ＴＦＴ間における性能ばらつきを抑制することで製造安定性を向上させる必要がある。
この点に関して、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴでは、ソース電極およびドレイン電極が活性領域に接続されるため、接触抵抗が小さくなる。しかしながら、両電極と有機半導体層との位置合わせが困難であるため、複数の有機ＴＦＴ間で性能ばらつきが生じやすい。一方、トップコンタクト型の有機ＴＦＴでは、上記した位置合わせが困難であることに加えて、両電極は活性領域に接続されないため、両電極と活性領域との間に大きな抵抗が介在することに起因して接触抵抗が大きくなる。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、性能および製造安定性を向上させることが可能な薄膜トランジスタおよびその製造方法、ならびに電子機器を提供することにある。
本技術の薄膜トランジスタは、第１の面および第２の面を有する有機半導体部と、第１の面に隣接されたソース電極部と、第２の面に隣接されたドレイン電極部とを備えたものである。ソース電極部およびドレイン電極部のうちの少なくとも一方は、有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部である。また、本技術の電子機器は、上記した本技術の薄膜トランジスタを用いたものである。
本技術の薄膜トランジスタの製造方法は、有機半導体層を形成し、有機半導体層の一部に導電性を向上させるための不純物を添加して、第１の面および第２の面を有する有機半導体部と、第１の面に隣接されたソース電極部および第２の面に隣接されたドレイン電極部のうちの少なくとも一方を形成し、ソース電極部およびドレイン電極部のうちの少なくとも一方を、有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部とするものである。また、本技術の他の薄膜トランジスタの製造方法は、第１の面および第２の面を有する有機半導体部を形成し、有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を用いて、第１の面に隣接されたソース電極部および第２の面に隣接されたドレイン電極部のうちの少なくとも一方を形成するものである。
本技術の薄膜トランジスタまたはその製造方法、あるいは電子機器によれば、有機半導体部に隣接されたソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方は、その有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部である。よって、性能および製造安定性を向上させることができる。
以下、本技術の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明する順序は、以下の通りである。
１．第１実施形態
１−１．薄膜トランジスタの構成
１−２．薄膜トランジスタの製造方法
２．第２実施形態
２−１．薄膜トランジスタの構成
２−２．薄膜トランジスタの製造方法
３．変形例
４．薄膜トランジスタの適用例（電子機器）
４−１．液晶表示装置
４−２．有機ＥＬ表示装置
４−３．電子ペーパー表示装置
１．第１実施形態
１−１．薄膜トランジスタの構成
１−２．薄膜トランジスタの製造方法
２．第２実施形態
２−１．薄膜トランジスタの構成
２−２．薄膜トランジスタの製造方法
３．変形例
４．薄膜トランジスタの適用例（電子機器）
４−１．液晶表示装置
４−２．有機ＥＬ表示装置
４−３．電子ペーパー表示装置
＜１．第１実施形態／１−１．薄膜トランジスタの構成＞
まず、本技術の第１実施形態における薄膜トランジスタの構成について説明する。図１は、チャネル層として有機半導体部４を備えた薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）の断面構成を表している。
まず、本技術の第１実施形態における薄膜トランジスタの構成について説明する。図１は、チャネル層として有機半導体部４を備えた薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）の断面構成を表している。
この有機ＴＦＴは、例えば、支持基体１の上に、ゲート電極２、ゲート絶縁層３、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６を備えている。この有機半導体部４は、２つの面（第１の面および第２の面）を有しており、ソース電極部５は第１の面に隣接されていると共にドレイン電極部６は第２の面に隣接されている。ここでは、例えば、２つの面は一対の側面Ｍ１，Ｍ２であり、ソース電極部５およびドレイン電極部６は、それぞれ側面Ｍ１，Ｍ２に隣接されている。
すなわち、図１に示した有機ＴＦＴの構造は、例えば、トップコンタクト型およびボトムコンタクト型のいずれでもなく、ソース電極部５およびドレイン電極部６が有機半導体部４と同一階層内に配置されているコプラナー（coplanar）ホモ接合型である。なお、図１では、例えば、ゲート電極２が有機半導体部４の下側（支持基体１に近い側）に配置されているボトムゲート型を示している。
支持基体１は、例えば、プラスチック材料、金属材料または無機材料などのいずれか１種類または２種類以上により形成されている。
プラスチック材料は、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアクリレート（ＰＡＲ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）またはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）などである。金属材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）またはステンレスなどである。無機材料は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、酸化ケイ素（ＳｉＯx ）、窒化ケイ素（ＳｉＮx ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯx ）または他の金属酸化物などである。ただし、酸化ケイ素には、ガラス、石英またはスピンオングラス（ＳＯＧ）なども含まれる。
この支持基体１は、ウェハなどの剛性を有する基板でもよいし、可撓性を有するフィルムまたは箔などでもよい。また、支持基体１の表面には、所定の機能を有する被覆層が設けられていてもよい。この被覆層は、例えば、密着性を確保するためのバッファ層またはガス放出を防止するためのガスバリア層などである。
なお、支持基体１は、単層でもよいし、多層でもよい。多層の場合には、上記した各種材料の層が２層以上積層されている。このように単層でも多層でもよいことは、ゲート電極２、ゲート絶縁層３、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６についても同様である。
ゲート電極２は、支持基体１の上に形成されており、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６からゲート絶縁層３を介して離間されている。このゲート電極２は、例えば、金属材料、無機導電性材料、有機導電性材料または炭素材料などのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。
金属材料は、例えば、アルミニウム、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）またはそれらを含む合金などである。無機導電性材料は、例えば、酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）などである。有機導電性材料は、例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）またはポリアニリン（ＰＡＮＩ）などである。炭素材料は、例えば、グラファイトなどである。なお、ゲート電極２は、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの多層でもよい。
ゲート絶縁層３は、少なくともゲート電極２を覆うように形成されており、例えば、無機絶縁性材料または有機絶縁性材料などのいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。無機絶縁性材料は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯx ）またはチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3 ）などである。有機絶縁性材料は、例えば、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリメタクリル酸アクリレート、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、フッ素樹脂、感光性ポリイミド、感光性ノボラック樹脂またはポリパラキシリレンなどである。
有機半導体部４は、ゲート絶縁層３の上に形成されており、例えば、ソース電極部５およびドレイン電極部６のうちの少なくとも一方と一体である。なぜなら、後述するように、有機半導体部４は、前準備層である有機半導体層１２（図４〜図６参照）の一部にドープ処理が施された際に、その有機半導体層１２のうちのドープ処理されなかった部分がそのまま残存したものだからである。一方、有機半導体部１２のうちのドープ処理された部分は、ソース電極部５およびドレイン電極部６のうちの少なくとも一方となる。
ここでは、例えば、ソース電極部５およびドレイン電極部６の双方が有機半導体層１２に対するドープ処理により形成されたものであるため、有機半導体部４はソース電極部５およびドレイン電極部６の双方と一体化されている。これに伴い、上記した一対の側面Ｍ１，Ｍ２は、ここでは物理的に分離された有機半導体部４とソース電極部５およびドレイン電極部６とが互いに接触し合う面（界面または接合面）ではない。すなわち、側面Ｍ１，Ｍ２は、有機半導体層１２を組成（ドープ処理の有無）に応じて形式的に仕切る面（仮想面）である。なお、有機半導体部４は、少なくともゲート電極２と対向配置されていることが好ましい。
有機半導体部４は、例えば、以下の有機半導体材料（以下、「チャネル用有機半導体材料」という。）のいずれか１種類または２種類以上を含んでいる。（１）ポリピロール、（２）ポリチオフェン、（３）ポリイソチアナフテンなどのイソチアナフテン、（４）ポリチェニレンビニレンなどのチェニレンビニレン、（５）ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、（６）ポリアニリン、（７）ポリアセチレン、（８）ポリジアセチレン、（９）ポリアズレン、または（１０）ポリピレンである。（１１）ポリカルバゾール、（１２）ポリセレノフェン、（１３）ポリフラン、（１４）ポリ（ｐ−フェニレン）、（１５）ポリインドール、（１６）ポリピリダジン、（１７）ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレンまたはサーカムアントラセンなどのアセン、（１８）アセン類のうちの炭素の一部が窒素（Ｎ）、硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）などの原子、あるいはカルボニル基などの官能基により置換された誘導体、例えば、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジンまたはヘキサセン−６，１５−キノンなど、（１９）ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィドまたはポリビニレンスルフィドなどの高分子材料および多環縮合体、または（２０）上記した高分子材料と同じ繰り返し単位を有するオリゴマーである。（２１）銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン、（２２）テトラチアフルバレン、（２３）テトラチアペンタレン、（２４）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドと共に、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）またはＮ，Ｎ’−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、（２５）ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、（２６）アントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類に代表される縮合環テトラカルボン酸ジイミド、（２７）Ｃ60、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78またはＣ84などのフラーレン、（２８）単層ナノチューブ（ＳＷＮＴ）などのカーボンナノチューブ、（２９）メロシアニン色素またはヘミシアニン色素などの色素、または（３０）２，９−ジナフチル−ペリキサンテノキサンテンなどのペリキサンテノキサンテン化合物である。
この他、チャネル用有機半導体材料は、上記した一連の材料の誘導体でもよい。誘導体とは、上記した材料に１または２以上の置換基が導入されたものであり、その置換基の種類および導入位置などは、任意である。
ソース電極部５およびドレイン電極部６は、例えば、ゲート絶縁層３の上において、有機半導体部４の厚さにより規定される空間（階層）内に配置されている。これにより、上記したように、ソース電極部５は、有機半導体部４のうちの一方の側面Ｍ１に隣接されていると共に、ドレイン電極部６は、他方の側面Ｍ２に隣接されている。この場合には、例えば、図１に示しているように、ソース電極部５およびドレイン電極部６の上面と有機半導体部４の上面とは、同一面内に含まれている。言い替えれば、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６は、同一面を形成するように平坦化されている。
このソース電極部５およびドレイン電極部６は、例えば、上記したように、有機半導体部４と一体であり、有機半導体層１２（図４〜図６参照）のうちのドープされた一部である。なお、図１に示した網掛けは、ソース電極部５およびドレイン電極部６がドープ処理により形成されたものであることを表している。
ソース電極部５およびドレイン電極部６は、例えば、有機半導体部４よりも高導電性の有機半導体材料（以下、「電極用有機半導体材料」という。）を含む高導電性電極部である。これに伴い、高導電性電極部であるソース電極部５およびドレイン電極部６と有機半導体部４とは、例えば、上記したように同一階層内の層として形成されている。また、同一階層内の層として形成されている有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６とゲート絶縁層３との界面は、例えば、１つの平面内に含まれている。
電極用有機半導体材料は、上記したように、例えば、チャネル用有機半導体材料に導電性を向上させるための不純物（ドーパント）が添加（ドープ）されたものである。このドーパントは、例えば、以下の材料のいずれか１種類または２種類以上である。
チャネル用有機半導体材料がｐ型である場合に用いられるドーパントは、アクセプタ性材料である。このアクセプタ性材料は、例えば、金属酸化物、金属ハロゲン化物、ハロゲン化物、炭酸塩または有機材料である。
金属酸化物は、例えば、酸化モリブデン（ＭｏＯx ）、酸化レニウム（ＲｅＯ3 ）、酸化バナジウム（Ｖ2 Ｏ5 ）、酸化タングステン（ＷＯ3 ）、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）、酸化金（ＡｕＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）または酸化銅（ＣｕＯ）などである。金属ハロゲン化物は、例えば、ヨウ化銅（ＣｕＩ）、塩化アンチモン（ＳｂＣｌ5 ）、フッ化アンチモン（ＳｂＦ5 ）、塩化鉄（ＦｅＣｌ3 ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ2 ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2 ）またはフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）などである。ハロゲン化物は、例えば、フッ化ヒ素（ＡｓＦ5 ）、フッ化ホウ素（ＢＦ3 ）、塩化ホウ素（ＢＣｌ3 ）、臭化ホウ素（ＢＢｒ3 ）またはフッ化リン（ＰＦ5 ）などである。炭酸塩は、例えば、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3 ）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3 ）または炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）などである。
有機材料は、例えば、ｐ−ベンゾキノン類、ジフェノキノン類、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）類、フルオレン類、ベンゾシアノ類または遷移金属錯体類などである。
ｐ−ベンゾキノン類は、例えば、２，３，５，６−テトラシアノ−（ｐ−シアニル）、２，３−ジブロモ−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン、２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン、２，３−ジヨード−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン、２，３−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン、ｐ−ブロマニル、ｐ−クロラニル、ｐ−ヨーデニル、ｐ−フロラニル、２，５−ジクロロ−ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジクロロ−ｐ−ベンゾキノン、クロラニル酸、ブロマニル酸、２，５−ジヒドリキシ−ｐ−ベンゾキノン、２，５−ジクロロ−３，６−ジメチル−ｐ−ベンゾキノン、２，５−ジブロモ−３，６−ジメチル−ｐ−ベンゾキノン、ｐ−ベンゾキノン、２，５−ジメチル−ｐ−ベンゾキノン、２，６−ジメチル−ｐ−ベンゾキノン、ジュロ−（テトラメチル）、ｏ−ベンゾキノン類、ｏ−ブロマニル、ｏ−クロラニル、１，４−ナフトキノン類、２，３−ジシアノ−５−ニトロ−１，４−ナフトキノン、２，３−ジシアノ−１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロ−５−ニトロ−１，４−ナフトキノン、２，３−ジクロロ−１，４−ナフトキノン、１，４−ナフトキノンまたは９，１０−アンスラキノン類などである。
ジフェノキノン類は、例えば、３，３’，５，５’−テトラブロモ−ジフェノキノン、３，３’，５，５’−テトラクロロ−ジフェノキノンまたはジフェノキノンなどである。ＴＣＮＱ類は、例えば、ＴＣＮＱ、テトラフルオロ−テトラシアノ−キノジメタン（Ｆ４−ＴＣＮＱ）、トリフルオロメチル−ＴＣＮＱ、２，５−ジフルオロ−ＴＣＮＱ、モノフルオロ−ＴＣＮＱ、ＴＮＡＰ、デシル−ＴＣＮＱ、メチル−ＴＣＮＱ、ジヒドロバレレノ−ＴＣＮＱ、テトラヒドロバレレノ−ＴＣＮＱ、ジメチル−ＴＣＮＱ、ジエチル−ＴＣＮＱ、ベンゾ−ＴＣＮＱ、ジメトキシ−ＴＣＮＱ、ＢＴＤＡ−ＴＣＮＱ、ジエトキシ−ＴＣＮＱ、テトラメチル−ＴＣＮＱ、テトラシアノアントラキノジメタン、ポリニトロ化合物、テトラニトロビフェノール、ジニトロビフェニル、ピクリン酸、トリニトロベンゼン、２，６−ジニトロフェノールまたは２，４−ジニトロフェノールなどである。
フルオレン類としては、９−ジシアノメチレン−２，４，５，７−テトラニトロ−フルオレン、９−ジシアノメチレン−２，４，７−トリニトロ-フルオレン、２，４，５，７−テトラニトロ-フルオレノンまたは２，４，７−トリニトロ-フルオレノンなどである。が例示される。
ベンゾシアノ類は、例えば、（ＴＢＡ）2 ＨＣＴＭＭ、（ＴＢＡ）2 ＨＣＤＡＨＤ、Ｋ・ＣＦ、ＴＢＡ・ＰＣＡ、ＴＢＡ・ＭｅＯＴＣＡ、ＴＢＡ・ＥｔＯＴＣＡ、ＴＢＡ・ＰｒＯＴＣＡ、（ＴＢＡ）2 ＨＣＰ、ヘキサシアノブタジエンテトラシアノエチレンまたは１，２，４，５−テトラシアノベンゼンなどである。なお、「ＴＢＡ」とは、テトラブチルアンモニウムである。
遷移金属錯体類は、例えば、（ＴＰＰ）2 Ｐｄ（ジチオオキザレート）2 、（ＴＰＰ）2 Ｐｔ（ジチオオキザレート）2 、（ＴＰＰ）2 Ｎｉ（ジチオオキザレート）2 、（ＴＰＰ）2 Ｃｕ（ジチオオキザレート）2 または（ＴＢＡ）2 Ｃｕ（オキザレート）2 などである。なお、「ＴＰＰ」とは、テトラフェニルフォスフォニウムである。
チャネル用有機半導体材料がｎ型である場合に用いられるドーパントは、ドナー性材料である。このドナー性材料は、例えば、アルカリ金属、金属炭酸塩、芳香族炭化水素、ＴＴＦ類、アジン類、モノアミン類またはジアミン類などである。
アルカリ金属は、例えば、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）またはセシウム（Ｃｓ）などである。金属炭酸塩は、例えば、炭酸セシウム（Ｃｓ2 ＣＯ3 ）または炭酸ルビジウム（Ｒｂ2 ＣＯ3 ）などである。芳香族炭化水素は、例えば、テトラセン、ペリレン、アントラセン、コロネン、ペンタセン、クリセン、フェナントレン、ナフタレン、ｐ−ジメトキシベンゼン、ルブレンまたはヘキサメトキシトリフェニレンなどである。
ＴＴＦ類は、例えば、ＨＭＴＴＦ、ＯＭＴＴＦ、ＴＭＴＴＦ、ＢＥＤＯ−ＴＴＦ、ＴＴｅＣｎ−ＴＴＦ、ＴＭＴＳＦ、ＥＤＯ−ＴＴＦ、ＨＭＴＳＦ、ＴＴＦ、ＥＯＥＴ−ＴＴＦ、ＥＤＴ−ＴＴＦ、（ＥＤＯ）2 ＤＢＴＴＦ、ＴＳＣｎ−ＴＴＦ、ＨＭＴＴｅＦ、ＢＥＤＴ−ＴＴＦ、ＣｎＴＥＴ−ＴＴＦ、ＴＴＣｎ−ＴＴＦ、ＴＳＦまたはＤＢＴＴＦなどである。この他、ＴＴＴ類は、例えば、テトラチオテトラセン、テトラセレノテトラセンまたはテトラテルロテトラセンなどである。
アジン類は、例えば、ジベンソ［ｃ，ｄ］−フェチノアジン、ベンゾ［ｃ］−フェノチアジン、フェノチアジン、Ｎ−メチル-フェノチアジン、ジベンソ［ｃ，ｄ］−フェノセレナジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルフェナジンまたはフェナジンなどである。
モノアミン類は、例えば、Ｎ，Ｎ−ジエチル−ｍ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアニリン、Ｎ−エチル−ｏ−トルイジン、ジフェニルアミン、スカトール、インドール、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｏ−トルイジン、ｏ−トルイジン、ｍ−トルイジン、アニリン、ｏ−クロロアニリン、ｏ−ブロモアニリンまたはｐ−ニトロアニリンなどである。
ジアミン類は、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミン、２，３，５，６−テトラメチル−（ジュレンジアミン）、ｐ−フェニルジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルベンジジン、３，３’，５，５’−テトラメチルベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、ベンジジン、３，３’−ジブロモ−５，５’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジクロロ−５，５’−ジメチルベンジジンまたは１，６−ジアミノピレンなどである。
この他、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ）−トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス（Ｎ−（２−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ）−トリフェニルアミン（２ＴＮＡＴＡ）、α−ＮＤＰ、銅フタロシアニン、１，４，６，８−テトラキスジメチルアミノピレン、１，６−ジチオピレン、デカメチルフェロセンまたはフェロセンなどである。
なお、ソース電極部５およびドレイン電極部６の双方が有機半導体層１２に対するドープ処理により形成されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られない。例えば、ソース電極部５またはドレイン電極部６のいずれか一方だけが有機半導体層１２に対するドープ処理により形成されていてもよい。有機半導体層１２に対するドープ処理により形成されていないソース電極部５またはドレイン電極部６は、例えば、ゲート電極２と同様の材料を含んでおり、有機半導体部４と別体形成されていてもよい。この場合において、ソース電極部５またはドレイン電極部６は、有機半導体部４の側面Ｍ１，Ｍ２に隣接していてもよいし、その有機半導体部４の上側または下側に重なっていてもよい。
ここで、有機ＴＦＴは、必要に応じて、上記以外の構成要素を備えていてもよい。図２および図３は、有機ＴＦＴの他の構成を表しており、いずれも図１に対応する断面構成を示している。
図２に示した有機ＴＦＴは、例えば、さらに、層間絶縁層７と、その層間絶縁層７の上に形成されると共に互いに分離された配線８，９とを備えることを除き、図１に示した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。層間絶縁層７は、少なくとも有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６を覆うように形成されており、例えば、ゲート絶縁層３と同様の材料（例えばＰＶＰなど）を含んでいる。配線８は、例えば、層間絶縁層７に設けられた開口部７ＫＡを通じてソース電極部５の上面に接続されていると共に、配線９は、例えば、層間絶縁層７に設けられた開口部７ＫＢを通じてドレイン電極部６の上面に接続されている。この配線８，９は、例えば、ゲート電極２と同様の材料、より具体的には、銅、アルミニウム、チタン、モリブデン、銀またはそれらの合金などの金属材料を含んでいる。また、配線８，９は、上記した金属材料層の積層膜でもよい。この場合におけるドーパントは、配線８，９に含まれる金属材料またはその金属材料の化合物を含んでいることが好ましい。
図３に示した有機ＴＦＴは、例えば、さらに、互いに分離された配線１０，１１を備えることを除き、図１に示した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。配線１０は、例えば、ソース電極部５の上面および側面に接続されていると共に、配線１１は、例えば、ドレイン電極部６の上面および側面に接続されている。この配線１０，１１の形成材料および構成に関する詳細は、例えば、配線８，９と同様である。
＜１−２．薄膜トランジスタの製造方法＞
次に、上記した有機ＴＦＴの製造方法について説明する。図４〜図６は、有機ＴＦＴの製造方法を説明するためのものであり、いずれも図１に対応する断面構成を示している。なお、有機ＴＦＴの各構成要素の形成材料については既に詳細に説明したので、以下では、その形成材料の一例を挙げながら説明する。
次に、上記した有機ＴＦＴの製造方法について説明する。図４〜図６は、有機ＴＦＴの製造方法を説明するためのものであり、いずれも図１に対応する断面構成を示している。なお、有機ＴＦＴの各構成要素の形成材料については既に詳細に説明したので、以下では、その形成材料の一例を挙げながら説明する。
有機ＴＦＴを製造する場合には、最初に、図４に示したように、プラスチックフィルムなどの支持基体１の上に、ゲート電極２を形成する。この場合には、例えば、支持基体１の表面を覆うように金属材料層（図示せず）を形成したのち、その金属材料層をパターニングする。
金属材料層の形成材料は、例えば、銅などである。また、金属材料層の形成方法は、例えば、スパッタリング法、蒸着法または化学気相成長（ＣＶＤ）法などの気相成長法であり、そのパターニング方法は、例えば、エッチング法などである。このエッチング法は、イオンミリング法または反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのドライエッチング法でもよいし、ウェットエッチング法でもよい。
なお、金属材料層をパターニングする場合には、フォトリソグラフィ法または紫外線描画法などを併用してもよい。この場合には、例えば、金属材料層の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜（図示せず）を形成する。こののち、フォトリソグラフィ法などを用いてフォトレジスト膜をパターニング（露光および現像）してから、そのフォトレジスト膜をマスクとして金属材料層をエッチングする。ただし、フォトレジスト膜に代えて金属膜などをマスクとして用いてもよい。
続いて、少なくともゲート電極２を覆うようにゲート絶縁層３を形成する。このゲート絶縁層３の形成材料は、例えば、ＰＶＰなどであり、その形成方法は、例えば、スピンコート法などの塗布法である。
続いて、ゲート絶縁層３の上に有機半導体層１２を形成する。この有機半導体層１２は、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６を形成するための前準備層であり、その形成材料は、例えば、ペンタセンなどのｐ型のチャネル用有機半導体材料である。また、有機半導体層１２の形成方法は、例えば、（１）抵抗加熱蒸着法、スパッタリング、真空蒸着法またはＣＶＤ法などの気相成長法、（２）塗布法、浸漬法または印刷法などの液相成長法である。この塗布法は、例えば、スピンコート法、エアドクタコータ法、ブレードコータ法、ロッドコータ法、ナイフコータ法、スクイズコータ法、リバースロールコータ法、トランスファーロールコータ法、グラビアコータ法、キスコータ法、キャストコータ法、スプレーコータ法、スリットオリフィスコータ法またはカレンダーコータ法などである。これらの形成方法は、有機半導体層１２の形成材料などに応じて適宜選択可能である。なお、有機半導体層１２の厚さは、特に限定されないが、例えば、５０ｎｍである。
続いて、有機半導体層１２の上の一部にマスク１３を形成する。この場合には、例えば、有機半導体層１２の表面にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜（図示せず）を形成したのち、フォトリソグラフィ法などを用いてフォトレジスト膜をパターニングする。また、例えば、有機半導体層１２を所望の大きさにパターニングできるように、マスク１３の形成範囲を調整する。なお、マスク１３の形成材料は、フォトレジストに限らず、他の材料（有機材料または無機材料）でもよい。
続いて、マスク１３を用いて有機半導体層１２を選択的に除去して、その有機半導体層１２をパターニングする。これにより、図５に示したように、有機半導体層１２のうち、マスク１３の形成範囲に対応する部分が残存する。このパターニング方法は、例えば、イオンミリング法などのドライエッチング法であり、ここではマスク１３はエッチング用のマスクとして用いられる。
続いて、例えば、マスク１３を選択的に除去して、そのマスク１３をパターニングする。これにより、図６に示したように、マスク１３の一部が残存する。この場合には、例えば、フォトリソグラフィ法を用いてマスク１３を追い露光してから現像すると共に、有機半導体層１２のうち、有機半導体部４の形成領域に対応する部分の上にマスク１３を残存させる。なお、有機半導体層１２をパターニングするために用いたマスク１３を追い露光する代わりに、そのマスク１３を除去してから同様の方法を用いて新たなマスクを形成してもよい。
最後に、マスク１３を用いて有機半導体層１２にドープ処理を行う。具体的には、ヨウ素（Ｉ2 ）ガスなどのドーパントＤを有機半導体層１２に対して選択的にドープする。ここでは、マスク１３はドーピング用のマスクとして用いられる。このドープ処理では、有機半導体層１２のうち、マスク１３により覆われている部分にはドーパントＤがドープされないのに対して、そのマスク１３により覆われていない部分にはドーパントＤがドープされる。これにより、図１に示したように、ドープされない有機半導体層１２（チャネル用有機半導体材料）により、一対の側面Ｍ１，Ｍ２を有する有機半導体部４が形成される。また、ドープされた有機半導体層１２（チャネル有機半導体材料よりも高導電性の電極用有機半導体材料）により、有機半導体部４の側面Ｍ１，Ｍ２にそれぞれ隣接されたソース電極部５およびドレイン電極部６が形成される。
なお、有機半導体層１２に対するドープ処理により、ソース電極部５（またはドレイン電極部６）だけを形成してもよい。この場合には、例えば、ゲート電極２の形成方法と同様の手順により、ドレイン電極６（またはソース電極５）を形成すればよい。または、例えば、後述する第２実施形態で説明するドレイン電極部１６（またはソース電極部１５）の形成手順により、ドレイン電極６（またはソース電極５）を形成してもよい。
こののち、上記したエッチング法などを用いてマスク１３を除去することで、図１に示した有機ＴＦＴが完成する。ただし、マスク１３を除去せずに残存させてもよい。マスク１３が絶縁性であれば、残存していても有機ＴＦＴの性能に影響を及ぼさないからである。なお、マスク１３をエッチングする際には、意図せずに有機半導体部４までエッチングされることがないように注意する必要がある。
［薄膜トランジスタの製造方法に関する作用および効果］
この有機ＴＦＴおよびその製造方法では、有機半導体層１２の一部にドーパントＤをドープして、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６を一体形成している。これにより、有機半導体部４の側面Ｍ１，Ｍ２のそれぞれに、その有機半導体部４よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部であるソース電極部５およびドレイン電極部６が隣接される。
この有機ＴＦＴおよびその製造方法では、有機半導体層１２の一部にドーパントＤをドープして、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６を一体形成している。これにより、有機半導体部４の側面Ｍ１，Ｍ２のそれぞれに、その有機半導体部４よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部であるソース電極部５およびドレイン電極部６が隣接される。
この場合には、ソース電極部５およびドレイン電極部６が有機半導体部４の活性領域に接続されると共に、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６がいずれも同種類の材料（有機材料）により形成されるため、接触抵抗は著しく低下する。
しかも、有機半導体層１２に対するドープ処理によりソース電極部５およびドレイン電極部６が形成されるため、有機半導体部４とソース電極部５およびドレイン電極部６とが互いに重なるように位置合わせする必要がない。これにより、有機ＴＦＴの性能がソース電極部５およびドレイン電極部６の形成位置のばらつきの影響を受けにくくなる。
これらのことから、電流経路として有機半導体部４の活性領域が利用されることで接触抵抗が低下するため、有機ＴＦＴの性能が向上する。また、位置合わせが簡略化されることでと複数の有機ＴＦＴ間における性能ばらつきが抑制されるため、製造安定性が向上する。よって、有機ＴＦＴの性能および製造安定性を向上させることができる。
特に、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６が一体形成されており、有機半導体部４とソース電極部５およびドレイン電極部６との間に接合面が存在しないため、接触抵抗をより低下させることができる。
なお、有機半導体層１２の一部にドーパントＤをドープしてソース電極部５またはドレイン電極部６のいずれか一方だけを形成しても、同様の効果を得ることができる。
＜２．第２実施形態／２−１．薄膜トランジスタの構成＞
次に、本技術の第２実施形態における薄膜トランジスタの構成について説明する。図７は、有機ＴＦＴの断面構成を表している。図７および以降の図面では、第１実施形態で説明した構成要素に同一の符号を付しており、その構成要素に関する説明を適宜省略している。また、以下では、第１実施形態で説明した構成要素を随時引用している。
次に、本技術の第２実施形態における薄膜トランジスタの構成について説明する。図７は、有機ＴＦＴの断面構成を表している。図７および以降の図面では、第１実施形態で説明した構成要素に同一の符号を付しており、その構成要素に関する説明を適宜省略している。また、以下では、第１実施形態で説明した構成要素を随時引用している。
この有機ＴＦＴは、例えば、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６に代えて、有機半導体部１４、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６を備えることを除き、第１実施形態の有機ＴＦＴと同様の構成を有している。この有機半導体部１４は、例えば、第１の面および第２の面として一対の側面Ｍ３，Ｍ４を有しており、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６は、それぞれ側面Ｍ３，Ｍ４に隣接されている。
有機半導体部１４は、例えば、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６のうちの少なくとも一方と別体である。なぜなら、有機半導体部１４は、後述するように、前準備層である有機半導体層１７（図１０〜図１３参照）の一部が除去された際に、その除去されなかった部分がそのまま残存したものだからである。有機半導体層１７が除去された箇所には、ソース電極部１５およびドレイン電極１６部のうちの少なくとも一方が事後的に形成される。
ここでは、例えば、ソース電極１５よびドレイン電極１６の双方が事後的に形成されたものであるため、有機半導体部１４はソース電極部１５およびドレイン電極部１６の双方と別体化されている。これに伴い、上記した一対の側面Ｍ３，Ｍ４は、第１実施形態とは異なり、ここでは物理的に分離された有機半導体部１４とソース電極部１５およびドレイン電極部１６とが互いに接触し合う面（界面または接合面）となる。なお、上記以外の有機半導体部１４の構成は、例えば、有機半導体部４の構成と同様である。
ソース電極部１５およびドレイン電極部１６は、上記したように、有機半導体部１４と別体であり、有機半導体層１７（図１０〜図１３参照）が除去された箇所に有機半導体部１４とは別工程で形成されたものである。
このソース電極部１５およびドレイン電極部１６は、例えば、有機半導体部１４よりも高導電性の有機半導体材料（電極用有機半導体材料）のいずれか１種類または２種類以上を含む高導電性電極部である。この電極用有機半導体材料は、例えば、有機半導体部１４の形成材料とは異なる材料でもよいし、有機半導体部１４の形成材料とその導電性を向上させるための導電性材料との混合物でもよい。
有機半導体部１４の形成材料と異なる材料は、例えば、電極用有機半導体材料とは骨格が異なる他の種類の材料、または、電極用有機半導体材料と共通の骨格を有すると共にその骨格に導電性を向上させるための１または２以上の官能基が導入された材料などである。有機半導体部１４の材料がペンタセンである場合には、例えば、前者の材料はペンタセン以外の材料であり、後者の材料は、ペンタセンに官能基が導入された材料である。
有機半導体部１４の形成材料と導電性材料との混合物に関して、有機半導体部１４の形成材料に関する詳細は、例えば、有機半導体部４の形成材料と同様であり、導電性材料に関する詳細は、例えば、ドーパントＤと同様である。
なお、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６の双方が電極用有機半導体材料を用いて事後的に形成されている場合について説明したが、必ずしもこれに限られない。例えば、ソース電極部１５またはドレイン電極部１６のいずれか一方だけが電極用有機半導体材料を用いて事後的に形成されていてもよい。電極用有機半導体材料を用いて事後的に形成されていないソース電極部１５またはドレイン電極部１６は、例えば、ゲート電極２と同様の材料を含んでおり、有機半導体部１４と別体形成されていてもよい。この場合において、ソース電極部１５またはドレイン電極部１６は、有機半導体部１４の側面Ｍ３，Ｍ４に隣接していてもよいし、その有機半導体部１の上側または下側に重なっていてもよい。
ここで、有機ＴＦＴは、図２および図３にそれぞれ対応する図８および図９に示したように、層間絶縁層７および配線８〜１１などの上記以外の構成要素を備えていてもよい。この場合における導電性材料は、配線８〜１１に含まれる金属材料またはその金属材料の化合物を含んでいることが好ましい。
＜２−２．薄膜トランジスタの製造方法＞
次に、上記した有機ＴＦＴの製造方法について説明する。図１０〜図１３は、有機ＴＦＴの製造方法を説明するためのものであり、いずれも図７に対応する断面構成を示している。なお、有機ＴＦＴの各構成要素の形成材料については既に詳細に説明したので、以下では、その形成材料の一例を挙げながら説明する。以下では、第１実施形態で説明した構成要素を随時引用している。
次に、上記した有機ＴＦＴの製造方法について説明する。図１０〜図１３は、有機ＴＦＴの製造方法を説明するためのものであり、いずれも図７に対応する断面構成を示している。なお、有機ＴＦＴの各構成要素の形成材料については既に詳細に説明したので、以下では、その形成材料の一例を挙げながら説明する。以下では、第１実施形態で説明した構成要素を随時引用している。
有機ＴＦＴを製造する場合には、最初に、図１０に示したように、有機半導体層１２に代えて有機半導体層１７を形成することを除き、第１実施形態と同様の手順により、支持基体１の上にゲート電極２、ゲート絶縁層３および有機半導体層１７を形成する。この有機半導体層１７の形成材料に関する詳細は、例えば、有機半導体層１２の形成材料と同様であり、具体的には、下記の式（１）で表されるペリキサンテノキサンテン誘導体などである。また、有機半導体層１７の形成方法に関する詳細は、例えば、有機半導体層１２の形成材料と同様であり、具体的には、真空蒸着法などである。なお、有機半導体層１７の厚さは、特に限定されないが、例えば、３０ｎｍである。
続いて、有機半導体層１７の上の一部にマスク１８を形成する。このマスク１８の形成手順は、例えば、有機半導体層１７のうち、おおよそ有機半導体部１４となる部分を覆うようにマスク１８の形成位置を調整することを除き、マスク１３の形成手順と同様である。
続いて、マスク１８を用いて有機半導体層１７の一部を除去して、その有機半導体層１７をパターニングする。これにより、図１１に示したように、有機半導体層１７のうち、マスク１８の形成範囲に対応する部分が残存するため、一対の側面Ｍ３，Ｍ４を有する有機半導体部１４が形成される。このパターニング方法は、例えば、イオンミリング法などのドライエッチング法であり、ここではマスク１８はエッチング用のマスクとして用いられる。
このパターニング工程では、有機半導体層１７のうち、マスク１８により覆われていなかった部分だけでなく、そのマスク１８により覆われている部分も僅かに除去される。このため、側面Ｍ１，Ｍ２は、マスク１８の両端よりも内側に後退する。
続いて、図１２に示したように、マスク１８と共に、有機半導体部１４よりも高導電性の有機半導体材料１９を用いて、有機半導体層１７が除去された箇所にソース電極部１５およびドレイン電極部１６を形成する。この場合には、マスク１８の上にも有機半導体材料１９が堆積される。
ソース電極部１５およびドレイン電極部１６の形成材料は、例えば、式（１）に示したペリキサンテノキサンテン誘導体とその導電性を向上させるためのＦ４−ＴＣＮＱとの混合物などである。また、ソース電極１５部およびドレイン電極部１６の形成方法は、例えば、（１）抵抗加熱蒸着法、スパッタリング法、真空蒸着法またはＣＶＤ法などの気相成長法、（２）塗布法、浸漬法または印刷法などの液相成長法である。この塗布法は、例えば、スピンコート法、エアドクタコータ法、ブレードコータ法、ロッドコータ法、ナイフコータ法、スクイズコータ法、リバースロールコータ法、トランスファーロールコータ法、グラビアコータ法、キスコータ法、キャストコータ法、スプレーコータ法、スリットオリフィスコータ法またはカレンダーコータ法などである。これらの形成方法は、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６の形成材料などの条件に応じて適宜選択可能である。なお、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６の厚さは、特に限定されないが、例えば、３０ｎｍである。
気相成長法を用いる場合には、例えば、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６の形成材料としてペリキサンテノキサンテン誘導体とＦ４−ＴＣＮＱとの混合物を用いて、それらを共蒸着などして一緒に堆積させることが好ましい。一方、液相成長法を用いる場合には、例えば、上記したペリキサンテノキサンテン誘導体とＦ４−ＴＣＮＱとの混合溶液を塗布または印刷することが好ましい。または、ペリキサンテノキサンテン誘導体の溶液を塗布または印刷したのち、乾固しないうちにＦ４−ＴＣＮＱの溶液を塗布または印刷することで、ポリキサンテノキサンテン誘導体とＦ４−ＴＣＮＱとを混合してもよい。気相成長法を用いて高拡散性の有機材料を堆積させたり、液相成長法を用いて有機材料を塗布等すると、スパッタリング法または蒸着法などを用いて低拡散性の無機電極材料を堆積させる場合とは異なり、有機材料がマスク１８の裏側に回り込んで側面Ｍ３，Ｍ４に付着しやすくなるからである。また、有機半導体部１４の形成材料とソース電極部１５およびドレイン電極部１６の形成材料とは有機材料同士であるため、有機半導体部１４とソース電極部１５およびドレイン電極部１６とが密着し、良好な界面が形成されるからである。これにより、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６がそれぞれ側面Ｍ３，Ｍ４に隣接されるため、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６と有機半導体部１４との間に隙間が生じにくくなる。しかも、有機半導体部１４とソース電極部１５およびドレイン電極部１６とは強固に接続される。
続いて、必要に応じて、図１３に示したように、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６の一部を除去して、そのソース電極部１５およびドレイン電極部１６をパターニングする。このパターニング方法は、例えば、レーザアブレーション法などである。
最後に、マスク１８をその上に形成された有機半導体材料１９と一緒に除去（リフトオフ）することにより、図７に示した有機ＴＦＴが完成する。なお、マスク１８とその上の有機半導体材料１９とを一緒に除去する代わりに、ドライエッチング法またはレーザアブレーション法などを用いてマスク１８の上の不要な有機半導体材料１９だけを除去してもよい。
なお、有機半導体材料１９を用いてソース電極部１５（またはドレイン電極部１６）だけを形成する場合には、例えば、ゲート電極２の形成方法と同様の手順によりドレイン電極１６（またはソース電極１５）を形成すればよい。
［薄膜トランジスタの製造方法に関する作用および効果］
この有機ＴＦＴおよびその製造方法では、有機半導体部１４を形成したのち、その有機半導体部１４よりも高導電性の有機半導体材料１９を用いて、高導電性電極部であるソース電極部１５およびドレイン電極部１６を形成している。これにより、有機半導体部１４、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６が別体形成される。この場合には、有機半導体部１４の側面Ｍ３，Ｍ４に、その有機半導体部１４よりも高導電性のソース電極部１５およびドレイン電極部１６が隣接される。よって、第１実施形態と同様の理由により、接触抵抗が低下すると共に複数の有機ＴＦＴ間の性能ばらつきが抑制されるため、有機ＴＦＴの性能および製造安定性を向上させることができる。
この有機ＴＦＴおよびその製造方法では、有機半導体部１４を形成したのち、その有機半導体部１４よりも高導電性の有機半導体材料１９を用いて、高導電性電極部であるソース電極部１５およびドレイン電極部１６を形成している。これにより、有機半導体部１４、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６が別体形成される。この場合には、有機半導体部１４の側面Ｍ３，Ｍ４に、その有機半導体部１４よりも高導電性のソース電極部１５およびドレイン電極部１６が隣接される。よって、第１実施形態と同様の理由により、接触抵抗が低下すると共に複数の有機ＴＦＴ間の性能ばらつきが抑制されるため、有機ＴＦＴの性能および製造安定性を向上させることができる。
特に、気相成長法を用いてソース電極部１５およびドレイン電極部１６を形成すれば、有機半導体部１４の側面Ｍ３，Ｍ４にそれぞれソース電極部１５およびドレイン電極部１６が密着しやすくなる。よって、接触抵抗をより低下させることができると共に、有機ＴＦＴの性能ばらつきをより抑制させることができる。
なお、有機半導体材料１９を用いてソース電極部１５またはドレイン電極部１６のいずれか一方だけを形成しても、同様の効果を得ることができる。
＜３．変形例＞
第１実施形態の有機ＴＦＴ（図１参照）は、図１４に示したように、ゲート電極２が有機半導体部４の上側（支持基体１から遠い側）に配置されているトップゲート型でもよい。この有機ＴＦＴは、例えば、支持基体１の上に、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６と、ゲート絶縁層３と、ゲート電極２とがこの順に積層されていることを除き、図１に示した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。図１４に示したトップゲート型の有機ＴＦＴでも、同様の効果を得ることができる。
第１実施形態の有機ＴＦＴ（図１参照）は、図１４に示したように、ゲート電極２が有機半導体部４の上側（支持基体１から遠い側）に配置されているトップゲート型でもよい。この有機ＴＦＴは、例えば、支持基体１の上に、有機半導体部４、ソース電極部５およびドレイン電極部６と、ゲート絶縁層３と、ゲート電極２とがこの順に積層されていることを除き、図１に示した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。図１４に示したトップゲート型の有機ＴＦＴでも、同様の効果を得ることができる。
また、第２実施形態の有機ＴＦＴ（図７参照）は、図１５に示したように、ゲート電極２が有機半導体部１４の上側に配置されているトップゲート型でもよい。この有機ＴＦＴは、例えば、支持基体１の上に、有機半導体部１４、ソース電極部１５およびドレイン電極部１６と、ゲート絶縁層３と、ゲート電極２とがこの順に積層されていることを除き、図７に示した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。図１５に示したトップゲート型の有機ＴＦＴでも、同様の効果を得ることができる。
＜４．薄膜トランジスタの適用例（電子機器）＞
次に、上記した薄膜トランジスタである有機ＴＦＴの適用例について説明する。この有機ＴＦＴは、例えば、以下で説明するように、いくつかの電子機器に適用可能である。
次に、上記した薄膜トランジスタである有機ＴＦＴの適用例について説明する。この有機ＴＦＴは、例えば、以下で説明するように、いくつかの電子機器に適用可能である。
＜４−１．液晶表示装置＞
有機ＴＦＴは、例えば、液晶表示装置に適用される。図１６および図１７は、それぞれ液晶表示装置の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図１６）および回路構成（図１７）はあくまで一例であるため、それらの構成は適宜変更可能である。
有機ＴＦＴは、例えば、液晶表示装置に適用される。図１６および図１７は、それぞれ液晶表示装置の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図１６）および回路構成（図１７）はあくまで一例であるため、それらの構成は適宜変更可能である。
ここで説明する液晶表示装置は、例えば、有機ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶ディスプレイであり、その有機ＴＦＴは、スイッチング（画素選択）用の素子として用いられる。この液晶表示装置は、図１６に示したように、駆動基板２０と対向基板３０との間に液晶層４１が封入されたものである。
駆動基板２０は、例えば、支持基板２１の一面に有機ＴＦＴ２２、平坦化絶縁層２３および画素電極２４がこの順に形成されると共に、有機ＴＦＴ２２および画素電極２４がマトリクス状に配置されたものである。ただし、１画素内に含まれる有機ＴＦＴ２２の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。図１６および図１７では、例えば、１画素内に１つの有機ＴＦＴ２２が含まれる場合を示している。
支持基板２１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、有機ＴＦＴ２２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。プラスチック材料の種類は、例えば、有機ＴＦＴについて説明した場合と同様であり、そのことは、以降で説明する場合においても同様である。平坦化絶縁層２３は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料を含んでおり、画素電極２４は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料を含んでいる。なお、画素電極２４は、平坦化絶縁層２３に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ２２に接続されている。
対向基板３０は、例えば、支持基板３１の一面に対向電極３２が全面形成されたものである。支持基板３１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極３２は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料を含んでいる。
駆動基板２０および対向基板３０は、液晶層４１を挟んで画素電極２４と対向電極３２とが対向するように配置されていると共に、シール材４０により貼り合わされている。液晶層４１に含まれる液晶分子の種類は、任意に選択可能である。
この他、液晶表示装置は、例えば、位相差板、偏光板、配向膜およびバックライトユニットなどの他の構成要素（いずれも図示せず）を備えていてもよい。
液晶表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１７に示したように、有機ＴＦＴ２２および液晶表示素子４４（画素電極２４、対向電極３２および液晶層４１を含む素子部）と共に、キャパシタ４５を含んでいる。この回路では、行方向に複数の信号線４２が配列されていると共に列方向に複数の走査線４３が配列されており、それらが交差する位置に有機ＴＦＴ２２、液晶表示素子４４およびキャパシタ４５が配置されている。有機ＴＦＴ２２におけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図１７に示した態様に限らず、任意に変更可能である。信号線４２および走査線４３は、それぞれ図示しない信号線駆動回路（データドライバ）および走査線駆動回路（走査ドライバ）に接続されている。
この液晶表示装置では、有機ＴＦＴ２２により液晶表示素子４４が選択され、画素電極２４と対向電極３２との間に電界が印加されると、その電界強度に応じて液晶層４１における液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶分子の配向状態に応じて光の透過量（透過率）が制御されるため、画像が表示される。
この液晶表示装置によれば、有機ＴＦＴ２２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、有機ＴＦＴ２２の性能および製造安定性が向上する。よって、表示性能および製造安定性を向上させることができる。なお、液晶表示装置は、透過型に限らずに反射型でもよい。
＜４−２．有機ＥＬ表示装置＞
有機ＴＦＴは、例えば、有機ＥＬ表示装置に適用される。図１８および図１９は、それぞれ有機ＥＬ表示装置の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図１８）および回路構成（図１９）はあくまで一例であるため、それらの構成は適宜変更可能である。
有機ＴＦＴは、例えば、有機ＥＬ表示装置に適用される。図１８および図１９は、それぞれ有機ＥＬ表示装置の断面構成および回路構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図１８）および回路構成（図１９）はあくまで一例であるため、それらの構成は適宜変更可能である。
ここで説明する有機ＥＬ表示装置は、例えば、有機ＴＦＴをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の有機ＥＬディスプレイである。この有機ＥＬ表示装置は、駆動基板５０と対向基板６０とが接着層７０を介して貼り合わされたものであり、例えば、対向基板６０を経由して光を放出するトップエミッション型である。
駆動基板５０は、例えば、支持基板５１の一面に有機ＴＦＴ５２、保護層５３、平坦化絶縁層５４、画素分離絶縁層５５、画素電極５６、有機層５７、対向電極５８および保護層５９がこの順に形成されたものである。有機ＴＦＴ５２、画素電極５６および有機層５７は、マトリクス状に配置されている。ただし、１画素内に含まれる有機ＴＦＴ５２の数は、１つでもよいし、２つ以上でもよい。図１８および図１９では、例えば、１画素内に２つの有機ＴＦＴ５２（選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂ）が含まれる場合を示している。
支持基板５１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されている。トップエミッション型では対向基板６０から光が取り出されるため、支持基板５１は、透過性材料または非透過性材料のいずれにより形成されていてもよい。有機ＴＦＴ５２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しており、保護層５３は、例えば、ＰＶＡまたはポリパラキシリレンなどの高分子材料を含んでいる。平坦化絶縁層５４および画素分離絶縁層５５は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料を含んでいる。この画素分離絶縁層５５は、例えば、形成工程を簡略化すると共に所望の形状に形成可能にするために、光パターニングまたはリフローなどにより成形可能な感光性樹脂材料を含んでいることが好ましい。なお、保護層５３により十分な平坦性が得られていれば、平坦化絶縁層５４は省略されてもよい。
画素電極５６は、例えば、アルミニウム、銀、チタンまたはクロムなどの反射性材料を含んでおり、対向電極５８は、例えば、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透過性導電性材料を含んでいる。ただし、カルシウム（Ｃａ）などの透過性の金属材料またはその合金や、ＰＥＤＯＴなどの透過性の有機導電性材料を含んでいてもよい。有機層５７は、赤色、緑色または青色などの光を発生させる発光層を含んでおり、必要に応じて正孔輸送層および電子輸送層などを含む積層構造を有していてもよい。発光層の形成材料は、発生させる光の色に応じて任意に選択可能である。画素電極５６および有機層５７は、画素分離絶縁層５５により分離されながらマトリクス状に配置されているのに対して、対向電極５８は、有機層５７を介して画素電極５６に対向しながら連続的に延在している。保護層５９は、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、ポリパラキシリレンまたはウレタンなどの光透過性誘電材料を含んでいる。なお、画素電極５６は、保護層５３および平坦化絶縁層５４に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ５２に接続されている。
対向基板６０は、例えば、支持基板６１の一面にカラーフィルタ６２が設けられたものである。支持基板６１は、例えば、ガラスまたはブラスチック材料などの透過性材料により形成されており、カラーフィルタ６２は、有機層５７において発生した光の色に対応する複数の色領域を有している。ただし、カラーフィルタ６２はなくてもよい。
接着層７０は、例えば、熱硬化型樹脂などの接着剤である。
有機ＥＬ表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１９に示したように、有機ＴＦＴ５２（選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂ）および有機ＥＬ表示素子７３（画素電極５６、有機層５７および対向電極５８を含む素子部）と共に、キャパシタ７４を含んでいる。この回路では、複数の信号線７１および走査線７２が交差する位置に、有機ＴＦＴ５２、有機ＥＬ表示素子７３およびキャパシタ７４が配置されている。選択用ＴＦＴ５２Ａおよび駆動用ＴＦＴ５２Ｂにおけるソース電極、ゲート電極およびドレイン電極の接続先は、図１９に示した態様に限らず、任意に変更可能である。
この有機ＥＬ表示装置では、例えば、選択用ＴＦＴ５２Ａにより有機ＥＬ表示素子７３が選択されると、その有機ＥＬ表示素子７３が駆動用ＴＦＴ５２Ｂにより駆動される。これにより、画素電極５６と対向電極５８との間に電界が印加されると、有機層５７において光が発生する。この場合には、例えば、隣り合う３つの有機ＥＬ表示素子７３において、それぞれ赤色、緑色または青色の光が発生する。これらの光の合成光が対向基板６０を経由して外部へ放出されるため、階調画像が表示される。
この有機ＥＬ表示装置によれば、有機ＴＦＴ５２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に表示性能および製造安定性を向上させることができる。
なお、有機ＥＬ表示装置は、トップエミッション型に限らず、駆動基板５０を経由して光を放出するボトムエミッション型でもよいし、駆動基板５０および対向基板６０の双方を経由して光を放出するデュアルエミッション型でもよい。この場合には、画素電極５６および対向電極５８のうち、光が放出される側の電極が透過性材料により形成され、光が放出されない側の電極が反射性材料により形成されることになる。
＜４−３．電子ペーパー表示装置＞
有機ＴＦＴは、例えば、電子ペーパー表示装置に適用される。図２０は、電子ペーパー表示装置の断面構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図２０）および図１７を参照して説明する回路構成はあくまで一例であるため、それらの構成は適宜変更可能である。
有機ＴＦＴは、例えば、電子ペーパー表示装置に適用される。図２０は、電子ペーパー表示装置の断面構成を表している。なお、以下で説明する装置構成（図２０）および図１７を参照して説明する回路構成はあくまで一例であるため、それらの構成は適宜変更可能である。
ここで説明する電子ペーパー表示装置は、例えば、有機ＴＦＴをスイッチング用の素子として用いたアクティブマトリクス駆動方式の電子ペーパーディスプレイである。この電子ペーパー表示装置は、例えば、駆動基板８０と電気泳動素子９３を含む対向基板９０とが接着層１００を介して貼り合わされたものである。
駆動基板８０は、例えば、支持基板８１の一面に有機ＴＦＴ８２、保護層８３、平坦化絶縁層８４および画素電極８５がこの順に積層されると共に、有機ＴＦＴ８２および画素電極８５がマトリクス状に配置されたものである。支持基板８１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などにより形成されており、有機ＴＦＴ８２は、上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有している。保護層８３および平坦化絶縁層８４は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性樹脂材料を含んでおり、画素電極８５は、例えば、銀などの金属材料を含んでいる。なお、画素電極８５は、保護層８３および平坦化絶縁層８４に設けられたコンタクトホール（図示せず）を通じて有機ＴＦＴ８２に接続されている。また、保護層８３により十分な平坦性が得られていれば、平坦化絶縁層８４は省略されてもよい。
対向基板９０は、例えば、支持基板９１の一面に対向電極９２、および複数の電気泳動素子９３を含む層がこの順に積層されると共に、その対向電極９２が全面形成されたものである。支持基板９１は、例えば、ガラスまたはプラスチック材料などの透過性材料により形成されており、対向電極９２は、例えば、ＩＴＯなどの透過性導電性材料を含んでいる。電気泳動素子９３は、電気泳動現象を利用してコントラストを生じさせるものであり、その構成は、任意である。
この他、電子ペーパー表示装置は、例えば、カラーフィルタなどの他の構成要素（図示せず）を備えていてもよい。
電子ペーパー表示装置を駆動させるための回路は、例えば、図１７に示した液晶表示装置の回路と同様の構成を有している。電子ペーパー表示装置の回路は、有機ＴＦＴ２２および液晶表示素子４４の代わりに、それぞれ有機ＴＦＴ８２および電子ペーパー表示素子（画素電極８５、対向電極９２および電気泳動素子９３を含む素子部）を含んでいる。
この電子ペーパー表示装置では、有機ＴＦＴ８２により電子ペーパー表示素子が選択され、その画素電極８５と対向電極９２との間に電界が印加されると、その電界に応じて電気泳動素子９３においてコントラストが生じるため、階調画像が表示される。
この電子ペーパー表示装置によれば、有機ＴＦＴ８２が上記した有機ＴＦＴと同様の構成を有しているので、液晶表示装置と同様に表示性能および製造安定性を向上させることができる。
以上、実施形態を挙げて本技術を説明したが、本技術は実施形態で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、本技術の薄膜トランジスタが適用される電子機器は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置または電子ペーパー表示装置に限らず、他の表示装置でもよい。このような他の表示装置としては、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）表示部（ＭＥＭＳ型ディスプレイ）などが挙げられる。この場合においても、表示性能を向上させることができる。
また、例えば、本技術の薄膜トランジスタは、表示装置以外の他の電子機器に適用されてもよい。このような電子機器としては、例えば、センサマトリクス、メモリセンサ、ＲＦＩＤタグ（Radio Frequency Identification）またはセンサアレイなどが挙げられる。この場合においても、性能向上を図ることができる。
１…支持基体、２…ゲート電極、３…ゲート絶縁層、４，１４…有機半導体部、５，１５…ソース電極部、６，１６…ドレイン電極部、１２，１７…有機半導体層、１３…マスク、Ｍ１〜Ｍ４…側面。
Claims (17)
- 第１の面および第２の面を有する有機半導体部と、
前記第１の面に隣接されたソース電極部と、
前記第２の面に隣接されたドレイン電極部とを備え、
前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方は、前記有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部である、
薄膜トランジスタ。 - 前記第１の面および前記第２の面は、前記有機半導体部の一対の側面である、
請求項１記載の薄膜トランジスタ。 - 前記高導電性電極部と前記有機半導体部とは一体であり、
前記高導電性電極部の形成材料は、導電性を向上させるための不純物が前記有機半導体部の形成材料に添加された材料を含む、
請求項１記載の薄膜トランジスタ。 - 前記高導電性電極部と前記有機半導体部とは別体であり、
前記高導電性電極部の形成材料は、前記有機半導体部の形成材料とは異なる材料、または、前記有機半導体部の形成材料とその導電性を向上させるための導電性材料との混合物を含む、
請求項１記載の薄膜トランジスタ。 - 前記高導電性電極部に、金属材料を含む配線が接続されており、
前記不純物は、前記金属材料またはその金属材料の化合物を含む、
請求項３記載の薄膜トランジスタ。 - 前記高導電性電極部に、金属材料を含む配線が接続されており、
前記導電性材料は、前記金属材料またはその金属材料の化合物を含む、
請求項４記載の薄膜トランジスタ。 - 前記高導電性電極部と前記有機半導体部とは同一階層内の層として形成され、
前記同一階層内の層からゲート絶縁層を介して配置されたゲート電極をさらに備え、
前記ゲート絶縁層と前記同一階層内の層との界面は、１つの平面内に含まれている、
請求項１記載の薄膜トランジスタ。 - 有機半導体層を形成し、
前記有機半導体層の一部に導電性を向上させるための不純物を添加して、第１の面および第２の面を有する有機半導体部と、前記第１の面に隣接されたソース電極部および前記第２の面に隣接されたドレイン電極部のうちの少なくとも一方を形成し、
前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方を、前記有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部とする、
薄膜トランジスタの製造方法。 - 第１の面および第２の面を有する有機半導体部を形成し、
前記有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を用いて、前記第１の面に隣接されたソース電極部および前記第２の面に隣接されたドレイン電極部のうちの少なくとも一方を形成する、
薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第１の面および前記第２の面を、前記有機半導体部の一対の側面とする、
請求項８記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第１の面および前記第２の面を、前記有機半導体部の一対の側面とする、
請求項９記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記高導電性電極部である前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方に、金属材料を含む配線を接続し、
前記不純物は、前記金属材料またはその金属材料の化合物を含む、
請求項８記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記有機半導体部の形成材料とは異なる材料、または、前記有機半導体部の形成材料とその導電性を向上させるための導電性材料との混合物を用いて、前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方を形成し、
前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方に、金属材料を含む配線を接続し、
前記導電性材料は、前記金属材料またはその金属材料の化合物を含む、
請求項９記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記高導電性電極部である前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方と前記有機半導体部とを同一階層内の層として形成し、
前記同一階層内の層からゲート絶縁層を介して配置されたゲート電極をさらに形成し、
前記ゲート絶縁層と前記同一階層内の層との界面が１つの平面内に含まれるようにする、
請求項８記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方と前記有機半導体部とを同一階層内の層として形成し、
前記同一階層内の層からゲート絶縁層を介して配置されたゲート電極をさらに形成し、
前記ゲート絶縁層と前記同一階層内の層との界面が１つの平面内に含まれるようにする、
請求項９記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記ソース電極部および前記ドレイン電極部の形成方法は気相成長法または液相成長法である、
請求項９記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 第１の面および第２の面を有する有機半導体部と、前記第１の面に隣接されたソース電極部と、前記第２の面に隣接されたドレイン電極部とを含む薄膜トランジスタを備え、
前記ソース電極部および前記ドレイン電極部のうちの少なくとも一方は、前記有機半導体部よりも高導電性の有機半導体材料を含む高導電性電極部である、
電子機器。
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