JP2007067390A - Manufacturing method of semiconductor device and manufacturing apparatus of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method and manufacturing apparatus of semiconductor devices improving the electrical characteristics of the semiconductor device using an organic semiconductor layer. <P>SOLUTION: A manufacturing method of semiconductor devices is characterized by having: a first step for forming an organic semiconductor layer 20 by coating the water-repellent surface 30a of a stamp 30 having water repellency with a liquid containing an organic semiconductor material; a second step for crystallizing the organic semiconductor material forming the organic semiconductor layer 20 in the state in contact with the water-repellent surface 30a by drying the organic semiconductor layer 20; and a third step for transferring the organic semiconductor layer 20 to the surface 13a of a substrate 10 to be transferred by pressing the forming surface side of the organic semiconductor layer 20 in the stamp 30 to the surface 13a of the substrate 10 to be transferred. A manufacturing apparatus of semiconductor devices is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関し、さらに詳しくは、乾式スタンプ法を用いて有機半導体層を形成する半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus in which an organic semiconductor layer is formed using a dry stamp method.

薄膜トランジスタ（thin film transistor）は、電子回路、特にはアクティブマトリックス型のフラットパネルディスプレイにおける画素トランジスタとして広く用いられている。   Thin film transistors are widely used as pixel transistors in electronic circuits, particularly in active matrix flat panel displays.

現在、大部分の薄膜トランジスタは、半導体層としてアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンを用いるＳｉ系無機半導体トランジスタである。これらの製造は、半導体層の形成に化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition；ＣＶＤ）などの真空処理室を必要とする成膜方法を用いるため、プロセスコストが高い。また、高温での熱処理が必要であることから、基板に耐熱性が要求される。   Currently, most thin film transistors are Si-based inorganic semiconductor transistors that use amorphous silicon or polycrystalline silicon as a semiconductor layer. These manufacturing methods use a film forming method that requires a vacuum processing chamber such as a chemical vapor deposition (CVD) method for forming a semiconductor layer, and thus the process cost is high. Further, since heat treatment at a high temperature is necessary, the substrate is required to have heat resistance.

これに対して、有機半導体を利用した薄膜トランジスタは、活性層となる有機半導体層を低温で塗布成膜することが可能である。このため、低コスト化に有利であるとともに、プラスティック等の耐熱性のないフレキシブルな基板上への形成も可能である。   On the other hand, in a thin film transistor using an organic semiconductor, an organic semiconductor layer serving as an active layer can be formed by coating at a low temperature. Therefore, it is advantageous for cost reduction and can be formed on a flexible substrate having no heat resistance such as plastic.

上述した有機半導体を用いたボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの製造方法について、図１４を用いて説明すると、まず、基板１１上に設けられたゲート電極１２を覆う状態で、基板１１上にゲート絶縁膜１３を形成する。次に、ゲート絶縁膜１３上に、一対のソース電極１４とドレイン電極１５とを形成する。次いで、ソース電極１４とドレイン電極１５とを覆う状態で、ゲート絶縁膜１３の表面全域に有機半導体層２０を形成することで、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に、有機半導体層２０からなるチャネル層２１を形成する。この有機半導体層２０の形成は、一般的にはスピンコート法で行われており、有機半導体材料の含有液（有機半導体インク）を塗布して、乾燥させる。   A method of manufacturing the above-described bottom gate / bottom contact type thin film transistor using an organic semiconductor will be described with reference to FIG. 14. First, a gate is formed on the substrate 11 in a state of covering the gate electrode 12 provided on the substrate 11. An insulating film 13 is formed. Next, a pair of source electrode 14 and drain electrode 15 are formed on the gate insulating film 13. Next, the organic semiconductor layer 20 is formed over the entire surface of the gate insulating film 13 so as to cover the source electrode 14 and the drain electrode 15, so that the organic semiconductor layer 20 is formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15. A channel layer 21 is formed. The organic semiconductor layer 20 is generally formed by a spin coating method, and a liquid containing an organic semiconductor material (organic semiconductor ink) is applied and dried.

上述したような構成の薄膜トランジスタでは、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水処理を行い、撥水層１６を形成することで、ゲート絶縁膜１３上に撥水層１６を介して形成される有機半導体層２０の移動度が向上し、オン電流が増大することが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。   In the thin film transistor having the above-described configuration, a water repellent treatment is performed on the surface 13 a of the gate insulating film 13 to form the water repellent layer 16, thereby forming an organic material on the gate insulating film 13 via the water repellent layer 16. It has been reported that the mobility of the semiconductor layer 20 is improved and the on-current is increased (for example, see Non-Patent Document 1).

また、上記有機半導体層２０を、スピンコート法ではなく、乾式スタンプ法により形成することも報告されている（例えば、非特許文献２参照）。この場合には、図１５（ａ）に示すように、転写用基板４０の表面をオクタデシルトリクロロシラン（(Octadecyl Tricholoro Silane(ＯＴＳ)）により撥水処理することで撥水層４１を形成する。ここで、この撥水層４１の表面を転写用基板４０の撥水面４１ａとする。   It has also been reported that the organic semiconductor layer 20 is formed by a dry stamp method instead of a spin coating method (see, for example, Non-Patent Document 2). In this case, as shown in FIG. 15A, the water repellent layer 41 is formed by subjecting the surface of the transfer substrate 40 to a water repellent treatment with octadecyl trichlorosilane (OTS). The surface of the water repellent layer 41 is the water repellent surface 41 a of the transfer substrate 40.

次いで、スピンコート法により、撥水面４１ａに有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。その後、有機半導体層２０を乾燥させることで、撥水面４１ａに接した状態で、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料を結晶化する。ここで、結晶化の際に有機半導体層２０の撥水層４１ａに接した面を接触面２０ａとする。   Next, the organic semiconductor layer 20 is formed by applying an organic semiconductor ink to the water repellent surface 41a by spin coating. Thereafter, by drying the organic semiconductor layer 20, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20 is crystallized while being in contact with the water repellent surface 41a. Here, the surface in contact with the water repellent layer 41a of the organic semiconductor layer 20 during crystallization is defined as a contact surface 20a.

次いで、図１５（ｂ）に示すように、転写用基板４０における有機半導体層２０の形成面側にポリジメチルシロキサン（Poly Dimethyl Siloxane(ＰＤＭＳ)）からなるスタンプ版３０を押圧することで、有機半導体層２０をスタンプ版３０の表面に転写する。   Next, as shown in FIG. 15 (b), the organic semiconductor layer is pressed by pressing a stamp plate 30 made of polydimethylsiloxane (PDMS) against the surface of the transfer substrate 40 where the organic semiconductor layer 20 is formed. The layer 20 is transferred to the surface of the stamp plate 30.

続いて、図１５（ｃ）に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５とが設けられた被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、スタンプ版３０における有機半導体層２０の形成面側を押圧する。   Subsequently, as shown in FIG. 15C, the surface on which the organic semiconductor layer 20 is formed on the stamp plate 30 is formed on the surface 13 a of the gate insulating film 13 of the transferred substrate 10 on which the source electrode 14 and the drain electrode 15 are provided. Press the side.

これにより、図１５（ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａ全域に有機半導体層２０が転写され、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層２０からなるチャネル層２１が形成される。この場合には、有機半導体層２０の結晶化の際に撥水面４１ａ（前記図１５（ａ）参照）に接した接触面２０ａは、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに接している。   As a result, as shown in FIG. 15D, the organic semiconductor layer 20 is transferred to the entire surface 13 a of the gate insulating film 13, and the channel layer 21 made of the organic semiconductor layer 20 is provided between the source electrode 14 and the drain electrode 15. Is formed. In this case, the contact surface 20 a that is in contact with the water-repellent surface 41 a (see FIG. 15A) during the crystallization of the organic semiconductor layer 20 is in contact with the surface 13 a of the gate insulating film 13.

このような転写方法により形成された薄膜トランジスタでもトランジスタが正常に動作することが下記非特許文献２で報告されている。   Non-patent document 2 reports that a transistor operates normally even with a thin film transistor formed by such a transfer method.

Journal of Applied Physics,（米）2004年, Vol.96, p.5781Journal of Applied Physics, (USA) 2004, Vol.96, p.5781 Journal of American Chemical Society,（米）2004年, Vol.126, p.13928-13929Journal of American Chemical Society, (USA) 2004, Vol.126, p.13928-13929

しかし、上述したような非特許文献１および非特許文献２で報告されたような薄膜トランジスタでは、オン電流が十分に高くはなく、また、有機半導体層２０がゲート絶縁膜１３上の全域に設けられることで、隣接する素子と連通してしまうため、オフ電流が高くなる、という問題がある。このため、薄膜トランジスタのオン／オフ比を狭めてしまい、電気的特性が悪化してしまう。   However, in the thin film transistor as reported in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 described above, the on-current is not sufficiently high, and the organic semiconductor layer 20 is provided over the entire area of the gate insulating film 13. As a result, there is a problem in that the off-current increases because the adjacent element communicates. For this reason, the on / off ratio of the thin film transistor is narrowed, and the electrical characteristics are deteriorated.

また、オフ電流を低くするために、オフセット印刷の技術により、有機半導体インクをパターン印刷することも考えられる。しかし、オフセット印刷では、印刷版の表面に親水性パターンおよび撥水性パターンを形成し、有機半導体インクが付着しない領域を形成するが、有機半導体インクの溶媒として代表的なクロロホルムは、沸点が低く、蒸気圧が低いため、有機半導体インクを塗布するとすぐに溶媒が揮発し、有機半導体インクが薄膜化してしまう。このため、有機半導体インクのパターン形成が困難である。   In order to reduce the off-state current, pattern printing of the organic semiconductor ink may be considered by the offset printing technique. However, in offset printing, a hydrophilic pattern and a water-repellent pattern are formed on the surface of the printing plate to form a region where the organic semiconductor ink does not adhere, but the typical chloroform as a solvent for the organic semiconductor ink has a low boiling point, Since the vapor pressure is low, as soon as the organic semiconductor ink is applied, the solvent volatilizes and the organic semiconductor ink becomes thin. For this reason, it is difficult to form a pattern of the organic semiconductor ink.

上述したような課題を解決するために、本発明は、有機半導体層を用いた半導体装置の電気的特性を向上させる半導体装置の製造方法およびこれに用いる半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that improves the electrical characteristics of a semiconductor device using an organic semiconductor layer, and a manufacturing apparatus for a semiconductor device used therefor. And

上述したような目的を達成するために、本発明における半導体装置の第１の製造方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第１工程では、撥水性を有するスタンプ版の撥水面に有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する工程を行う。次に、第２工程では、有機半導体層を乾燥させることで、撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化する工程を行う。次いで、第３工程では、スタンプ版における結晶化した有機半導体層の形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、被転写基板の表面に有機半導体層を転写する工程を行う。   In order to achieve the object as described above, the first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized by sequentially performing the following steps. First, in the first step, an organic semiconductor layer is formed by applying a liquid containing an organic semiconductor material to the water-repellent surface of a stamp plate having water repellency. Next, in the second step, by drying the organic semiconductor layer, a step of crystallizing the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer in a state in contact with the water repellent surface is performed. Next, in the third step, the step of transferring the organic semiconductor layer to the surface of the substrate to be transferred is performed by pressing the formation surface side of the crystallized organic semiconductor layer in the stamp plate against the surface of the substrate to be transferred.

このような半導体装置の第１の製造方法によれば、第２工程で、スタンプ版の撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化させる。そして、第３工程で、スタンプ版から被転写基板の表面に有機半導体層を転写することで、有機半導体層の撥水面との接触面が被転写基板とは反対側に配置される。上述した製造方法により、被転写基板に設けられたソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層からなるチャネル層を形成した半導体装置は、発明の実施の形態において詳細に説明するように、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上することが確認された。   According to such a first manufacturing method of a semiconductor device, in the second step, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer is crystallized in a state in contact with the water repellent surface of the stamp plate. In the third step, the organic semiconductor layer is transferred from the stamp plate to the surface of the transfer substrate, so that the contact surface of the organic semiconductor layer with the water repellent surface is disposed on the opposite side of the transfer substrate. A semiconductor device in which a channel layer made of an organic semiconductor layer is formed between a source electrode and a drain electrode provided on a transfer substrate by the manufacturing method described above is turned on as described in detail in the embodiments of the invention. It was confirmed that the current increased and the on / off ratio improved.

また、本発明の半導体装置の第２の製造方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、第１工程では、撥水性パターンが設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する工程を行う。次いで、第２工程では、有機半導体層を乾燥させることで、撥水性パターンに接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化する工程を行う。続いて、第３工程では、転写用基板における結晶化した有機半導体層の形成面側を、撥水性パターンよりも有機半導体層との密着性が高く、転写用基板よりも有機半導体層との密着性が低いスタンプ版の表面に押圧することで、スタンプ版の表面に、撥水性パターン上の有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。その後の第４工程では、スタンプ版における有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、被転写基板の表面に有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。   The second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized by sequentially performing the following steps. First, in a 1st process, the process of forming an organic-semiconductor layer is performed by apply | coating the liquid containing an organic-semiconductor material to the surface of the transfer substrate in which the water-repellent pattern was provided. Next, in the second step, by drying the organic semiconductor layer, a step of crystallizing the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer in a state in contact with the water-repellent pattern is performed. Subsequently, in the third step, the formation surface side of the crystallized organic semiconductor layer in the transfer substrate has higher adhesion to the organic semiconductor layer than the water-repellent pattern, and the adhesion to the organic semiconductor layer rather than the transfer substrate. The process of transferring the pattern of the organic-semiconductor layer on a water-repellent pattern to the surface of a stamp plate is performed by pressing on the surface of a stamp plate with low property. In the subsequent fourth step, the step of transferring the pattern of the organic semiconductor layer to the surface of the transferred substrate is performed by pressing the pattern forming surface side of the organic semiconductor layer in the stamp plate against the surface of the transferred substrate.

このような半導体装置の第２の製造方法によれば、結晶化の際に撥水面と接した有機半導体層の接触面が被転写基板側に配置される。これによっても、被転写基板上にスピンコート法で有機半導体層を形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上する。また、転写用基板における有機半導体層を、撥水性パターンよりも有機半導体層との密着性が高く、転写用基板よりも有機半導体層との密着性が低いスタンプ版の表面に転写するため、撥水性パターン上の有機半導体層のみが転写される。このため、有機半導体層が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板の表面に設けられたソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層のパターンを転写することで、有機半導体層からなるチャネル層を精度よくパターン形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、半導体装置のオン／オフ比をさらに増大させることが可能となる。   According to such a second manufacturing method of a semiconductor device, the contact surface of the organic semiconductor layer in contact with the water repellent surface at the time of crystallization is disposed on the transferred substrate side. This also increases the on-current and improves the on / off ratio compared to the case where the organic semiconductor layer is formed on the transfer substrate by spin coating. In addition, since the organic semiconductor layer on the transfer substrate is transferred to the surface of the stamp plate that has higher adhesion to the organic semiconductor layer than the water repellent pattern and lower adhesion to the organic semiconductor layer than the transfer substrate, Only the organic semiconductor layer on the aqueous pattern is transferred. For this reason, the organic semiconductor layer is patterned with high accuracy. Thereby, since the pattern of the organic semiconductor layer can be transferred between the source electrode and the drain electrode provided on the surface of the transferred substrate, the channel layer made of the organic semiconductor layer can be patterned accurately. The organic semiconductor layer is prevented from communicating between adjacent elements. Therefore, since the off-current is reduced, the on / off ratio of the semiconductor device can be further increased.

また、本発明における半導体装置の第３の製造方法は、次のような工程を順次行う。まず、第１工程では、撥水層が設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する工程を行う。次いで、第２工程では、転写用基板における結晶化した有機半導体層の形成面側に、表面側に撥水面からなる凹凸パターンを有するスタンプ版を押圧することで、このスタンプ版の凸部の頂面に、有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。その後、第３工程では、スタンプ版における有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、被転写基板の表面に有機半導体層のパターンを転写する工程を行う。そして、第１工程と第２工程の間または第２工程と第３工程の間には、有機半導体層を乾燥させることで、撥水層または撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料を結晶化する工程を行うことを特徴としている。   The third method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention sequentially performs the following steps. First, in the first step, a step of forming an organic semiconductor layer is performed by applying a liquid containing an organic semiconductor material to the surface of a transfer substrate provided with a water repellent layer. Next, in the second step, a stamp plate having a concavo-convex pattern consisting of a water repellent surface on the surface side is pressed against the formation surface side of the crystallized organic semiconductor layer in the transfer substrate, so that the top of the convex portion of the stamp plate is pressed. A process of transferring the pattern of the organic semiconductor layer to the surface is performed. Thereafter, in the third step, the step of transferring the pattern of the organic semiconductor layer to the surface of the transferred substrate is performed by pressing the pattern forming surface side of the organic semiconductor layer in the stamp plate against the surface of the transferred substrate. And between the 1st process and the 2nd process or between the 2nd process and the 3rd process, an organic semiconductor layer is constituted in the state which contacted the water repellent layer or the water repellent surface by drying an organic semiconductor layer And a step of crystallizing the organic semiconductor material.

このような半導体装置の第３の製造方法によれば、結晶化の際に撥水層または撥水面と接した有機半導体層の接触面が被転写基板側または被転写基板とは反対側に配置される。これによっても、被転写基板上にスピンコート法で有機半導体層を形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上する。また、転写用基板における有機半導体層に、凹凸パターンを有するスタンプ版を押圧することで、スタンプ版の凸部の頂面に、有機半導体層のパターンを転写するため、有機半導体層が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板の表面に設けられたソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層のパターンを転写することで、有機半導体層からなるチャネル層を精度よくパターン形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、半導体装置のオン／オフ比をさらに増大させることが可能となる。   According to the third method for manufacturing a semiconductor device, the contact surface of the organic semiconductor layer that is in contact with the water-repellent layer or the water-repellent surface at the time of crystallization is disposed on the transfer substrate side or the opposite side of the transfer substrate. Is done. This also increases the on-current and improves the on / off ratio compared to the case where the organic semiconductor layer is formed on the transfer substrate by spin coating. In addition, by pressing a stamp plate having a concavo-convex pattern onto the organic semiconductor layer on the transfer substrate, the pattern of the organic semiconductor layer is transferred to the top surface of the convex portion of the stamp plate. Is done. Thereby, since the pattern of the organic semiconductor layer can be transferred between the source electrode and the drain electrode provided on the surface of the transferred substrate, the channel layer made of the organic semiconductor layer can be patterned accurately. The organic semiconductor layer is prevented from communicating between adjacent elements. Therefore, since the off-current is reduced, the on / off ratio of the semiconductor device can be further increased.

また、本発明の半導体装置の製造装置は、スタンプ版の表面に設けられた有機半導体層パターンを被転写基板の表面に転写する半導体装置の製造装置であって、撥水性を有するスタンプ版と、スタンプ版の表面となる撥水面に有機半導体層が塗布形成されるように、撥水面に有機半導体材料の含有液を供給する液供給部と、凹凸パターンを表面側に有し、スタンプ版における有機半導体層の形成面側に凸部が押圧されることで、凸部の頂面に有機半導体層の不要なパターンを付着する反転版と、スタンプ版における反転版の押圧により形成された有機半導体層パターンの形成面側に、被転写基板を押圧可能に保持する基板保持部とを備えたことを特徴としている。   The semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention is a semiconductor device manufacturing apparatus for transferring an organic semiconductor layer pattern provided on the surface of a stamp plate to the surface of a substrate to be transferred, the stamp plate having water repellency, A liquid supply unit for supplying a liquid containing an organic semiconductor material to the water repellent surface, and a concavo-convex pattern on the surface side so that the organic semiconductor layer is applied and formed on the water repellent surface that becomes the surface of the stamp plate. An inverted plate that attaches an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer to the top surface of the convex portion by pressing the convex portion on the formation surface side of the semiconductor layer, and an organic semiconductor layer formed by pressing the reverse plate in the stamp plate A substrate holding portion is provided on the pattern forming surface side for holding the transfer substrate so as to be pressable.

このような半導体装置の製造装置は、上述した本発明の第１の製造方法において、第１工程と第２工程の間または第２工程と第３工程の間に、スタンプ版における有機半導体層の形成面側に、表面側に凹凸パターンが設けられた反転版を押圧し、反転版の凸部の頂面に有機半導体層の不要なパターンを付着させて除去することで、有機半導体層のパターンを形成する工程を行い、第３工程では、被転写基板の表面に有機半導体層のパターンを転写する場合に用いられる。そして、このような半導体装置の製造装置によれば、スタンプ版の撥水面に接した状態で、有機半導体層を構成する有機半導体材料が結晶化し、スタンプ版から被転写基板の表面に有機半導体層を転写することで、有機半導体層の撥水面との接触面が被転写基板とは反対側に配置される。これにより、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上した半導体装置を製造することが可能となる。また、有機半導体層の不要なパターンを付着する反転版を備えていることで、有機半導体層が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板の表面に設けられたソース電極とドレイン電極の間に有機半導体層のパターンを転写することで、有機半導体層からなるチャネル層を精度よくパターン形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、オン／オフ比をさらに増大させた半導体装置を製造することが可能となる。   In such a semiconductor device manufacturing apparatus, in the first manufacturing method of the present invention described above, the organic semiconductor layer of the stamp plate is formed between the first step and the second step or between the second step and the third step. The pattern of the organic semiconductor layer is formed by pressing an inverted plate having a concavo-convex pattern on the surface side and attaching and removing an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer on the top surface of the convex portion of the inverted plate. The third step is used when the pattern of the organic semiconductor layer is transferred to the surface of the substrate to be transferred. According to such a semiconductor device manufacturing apparatus, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer is crystallized in contact with the water-repellent surface of the stamp plate, and the organic semiconductor layer is transferred from the stamp plate to the surface of the transferred substrate. Is transferred, the contact surface of the organic semiconductor layer with the water repellent surface is disposed on the opposite side of the substrate to be transferred. As a result, a semiconductor device with an increased on-current and an improved on / off ratio can be manufactured. In addition, the organic semiconductor layer is patterned with high accuracy by including an inverted plate to which an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer is attached. As a result, the channel layer made of the organic semiconductor layer can be accurately patterned by transferring the pattern of the organic semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode provided on the surface of the transfer substrate. It is possible to prevent the organic semiconductor layer from communicating between the elements to be operated. Accordingly, since the off-current is reduced, a semiconductor device with a further increased on / off ratio can be manufactured.

以上、説明したように、本発明の半導体装置の第１および第２ならびに第３の製造方法によれば、オン電流を増大させるまたはオフ電流を低減させることにより、半導体装置のオン／オフ比を増大させることができるため、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。また、本発明の半導体装置の製造装置によれば、オン／オフ比が増大した半導体装置を製造することができる。   As described above, according to the first, second, and third manufacturing methods of the semiconductor device of the present invention, the on / off ratio of the semiconductor device is increased by increasing the on-current or reducing the off-current. Therefore, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved. Further, according to the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, a semiconductor device having an increased on / off ratio can be manufactured.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第１の実施形態の一例を、乾式スタンプ法を用いたボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの製造方法を例にとり、図１の製造工程断面図によって説明する。 (First embodiment)
An example of the first embodiment relating to the semiconductor device manufacturing method of the present invention will be described with reference to a manufacturing process sectional view of FIG. 1, taking a bottom gate / bottom contact type thin film transistor manufacturing method using a dry stamp method as an example. .

まず、図１（ａ）に示すように、被転写基板１０は、例えばポリエーテルスルフォン（Poly Ether Sulfones(ＰＥＳ)）からなる下地基板１１上に、例えばマスクを用いた蒸着法によってアルミニウム（Ａｌ）からなるゲート電極１２を形成する。次に、ゲート電極１２を覆う状態で、下地基板１１上に例えばＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３を形成する。次いで、ゲート絶縁膜１３上に例えば金（Ａｕ）からなる一対のソース電極１４／ドレイン電極１５を形成する。上述した被転写基板１０では、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａが、有機半導体層の被転写面となる。 First, as shown in FIG. 1A, a substrate to be transferred 10 is made of aluminum (Al) by vapor deposition using, for example, a mask on a base substrate 11 made of, for example, polyether sulfone (PES). A gate electrode 12 made of is formed. Next, a gate insulating film 13 made of, for example, SiO 2 is formed on the base substrate 11 so as to cover the gate electrode 12. Next, a pair of source electrode 14 / drain electrode 15 made of, for example, gold (Au) is formed on the gate insulating film 13. In the transfer substrate 10 described above, the surface 13a of the gate insulating film 13 becomes the transfer surface of the organic semiconductor layer.

一方、図１（ｂ）に示すように、撥水性を有する例えばＰＤＭＳからなる平板状のスタンプ版３０の表面（撥水面）３０ａ全域に、例えばスピンコート法により、有機半導体材料の含有液（有機半導体インク）を塗布することで、有機半導体層２０を形成する。この有機半導体インクには、例えばポリ−３ヘキシルチオフェン（poly(3-hexylthiophene(Ｐ３ＨＴ))からなる有機半導体材料をクロロホルムからなる溶媒に５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いることとする。   On the other hand, as shown in FIG. 1B, a liquid containing an organic semiconductor material (organic) is formed on the entire surface (water repellent surface) 30a of a flat stamp plate 30 made of PDMS having water repellency, for example, by spin coating. The organic semiconductor layer 20 is formed by applying a semiconductor ink. As this organic semiconductor ink, for example, an organic semiconductor material made of poly (3-hexylthiophene (P3HT)) dissolved in a solvent made of chloroform at a concentration of 5 mg / ml is used.

ここで、クロロホルムは沸点が低く、揮発性が高いため、塗布した直後にクロロホルムが揮発して有機半導体インクが乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。この際、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は上記撥水面３０ａに接した状態で結晶化される。この結晶化の際に、有機半導体層２０の撥水面３０ａに接した面を接触面２０ａとする。   Here, since chloroform has a low boiling point and high volatility, chloroform is volatilized immediately after coating, the organic semiconductor ink is dried, and the organic semiconductor layer 20 is thinned. At this time, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20 is crystallized while being in contact with the water repellent surface 30a. A surface in contact with the water repellent surface 30a of the organic semiconductor layer 20 during the crystallization is defined as a contact surface 20a.

次いで、上記スタンプ版３０の有機半導体層２０の形成面側を、被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性の低い面に対して密着性が高いため、ＰＤＭＳからなるスタンプ版３０の撥水面３０ａよりもＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３の表面の方が有機半導体層２０との密着性が高くなる。このため、図１（ｃ）に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５とを覆う状態で、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａ全域に有機半導体層２０が転写される。これにより、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層２０からなるチャネル層２１が形成され、結晶化の際に撥水面３０ａに接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。以上のようにして、薄膜トランジスタが製造される。 Next, the surface of the stamp plate 30 on which the organic semiconductor layer 20 is formed is pressed against the surface 13 a of the gate insulating film 13 of the transfer substrate 10. Here, since the organic semiconductor layer 20 made of P3HT has high adhesion to the surface having low water repellency, the surface of the gate insulating film 13 made of SiO 2 is more than the water repellent surface 30a of the stamp plate 30 made of PDMS. However, the adhesion with the organic semiconductor layer 20 is increased. Therefore, as shown in FIG. 1C, the organic semiconductor layer 20 is transferred to the entire surface 13 a of the gate insulating film 13 so as to cover the source electrode 14 and the drain electrode 15. As a result, a channel layer 21 composed of the organic semiconductor layer 20 is formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15, and the contact surface 20 a of the organic semiconductor layer 20 that is in contact with the water repellent surface 30 a during crystallization is gate-insulated. Arranged on the opposite side of the membrane 13. As described above, a thin film transistor is manufactured.

（変形例１）
なお、上述した第１実施形態において、図２に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５が設けられた状態の被転写基板１０を、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）をトルエンに１ｍＭの濃度で溶解させた溶液中に浸漬させることで、ゲート絶縁膜１３の表面に撥水処理を行ってもよい。この場合には、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水層１６が形成され、撥水層１６の表面１６ａが被転写基板１０における有機半導体層の被転写面となる。 (Modification 1)
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the transfer substrate 10 in which the source electrode 14 and the drain electrode 15 are provided is dissolved in octadecyltrichlorosilane (OTS) in toluene at a concentration of 1 mM. The surface of the gate insulating film 13 may be subjected to a water repellent treatment by being immersed in the solution. In this case, the water repellent layer 16 is formed on the surface 13 a of the gate insulating film 13, and the surface 16 a of the water repellent layer 16 becomes a transfer surface of the organic semiconductor layer in the transfer substrate 10.

なお、ここでは、ソース電極１４／ドレイン電極１５を形成した後に、ゲート絶縁膜１３の表面の撥水処理を行うこととしたが、ソース電極１４／ドレイン電極１５の形成前に、上記撥水処理を行ってもよい。   Here, the water repellent treatment is performed on the surface of the gate insulating film 13 after the source electrode 14 / drain electrode 15 is formed. However, before the source electrode 14 / drain electrode 15 is formed, the water repellent treatment is performed. May be performed.

次いで、第１実施形態と同様に、スタンプ版３０（前記図１（ｂ）参照）の撥水面３０ａ（前記図１（ｂ）参照）に有機半導体層２０を形成し、結晶化した後、スタンプ版３０の有機半導体層２０の形成面側を、被転写基板１０の撥水層１６の表面１６ａに押圧する。この際、ＰＤＭＳからなるスタンプ版３０の撥水面３０ａよりも１ｍＭのＯＴＳで処理された被転写基板１０の表面１６ａの方が撥水性が低く、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０との密着性が高いため、有機半導体層２０が被転写基板１０の表面１６ａに転写される。この場合にも、第１実施形態と同様に、結晶化の際、撥水面３０ａと接触した有機半導体層２０の接触面２０ａは、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。以上のようにして、薄膜トランジスタが製造される。   Next, as in the first embodiment, the organic semiconductor layer 20 is formed on the water repellent surface 30a (see FIG. 1B) of the stamp plate 30 (see FIG. 1B), crystallized, and then stamped. The surface of the plate 30 on which the organic semiconductor layer 20 is formed is pressed against the surface 16 a of the water repellent layer 16 of the transfer substrate 10. At this time, the surface 16a of the transferred substrate 10 treated with 1 mM OTS is lower in water repellency than the water repellent surface 30a of the stamp plate 30 made of PDMS, and the adhesion to the organic semiconductor layer 20 made of P3HT is higher. Therefore, the organic semiconductor layer 20 is transferred to the surface 16a of the transfer substrate 10. Also in this case, as in the first embodiment, the contact surface 20a of the organic semiconductor layer 20 in contact with the water repellent surface 30a during crystallization is disposed on the side opposite to the gate insulating film 13. As described above, a thin film transistor is manufactured.

ここで、図３には、上記第１実施形態と変形例１の薄膜トランジスタについて、ゲート電圧（Ｖg）−ドレイン電流（Ｉd）を測定した結果を示す。 Here, FIG. 3 shows the results of measuring gate voltage (V g ) −drain current (I d ) for the thin film transistors of the first embodiment and the first modification.

ここで、グラフ（１）は、第１実施形態と同様の方法を用いた乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層２０を形成した薄膜トランジスタの測定結果である。また、グラフ（２）は、第１実施形態の変形例１と同様の方法により、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水処理を行い、撥水層１６を形成した後、乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層２０を形成した薄膜トランジスタの測定結果である。さらに、グラフ（３）は、ゲート絶縁膜の表面に撥水処理を行わずに、スピンコート法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層を形成した薄膜トランジスタの測定結果である。   Here, the graph (1) is a measurement result of the thin film transistor in which the organic semiconductor layer 20 made of P3HT is formed by the dry stamp method using the same method as in the first embodiment. Further, the graph (2) shows that the water repellent treatment is performed on the surface 13a of the gate insulating film 13 by the same method as that of the first modification of the first embodiment, and the water repellent layer 16 is formed. It is a measurement result of the thin-film transistor which formed the organic-semiconductor layer 20 which consists of. Further, graph (3) shows a measurement result of a thin film transistor in which an organic semiconductor layer made of P3HT is formed by spin coating without performing water repellency treatment on the surface of the gate insulating film.

なお、各薄膜トランジスタは、高濃度に不純物をドープした低抵抗シリコン基板をゲート電極１２として用い、ゲート電極１２の表面に熱酸化処理を行うことで、ＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３を形成したものを用いている。また、ゲート絶縁膜１３上には、金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）とをこの順に積層してなるソース電極１４とドレイン電極１５とが形成されている。さらに、ゲート長／ゲート幅（Ｌ／Ｗ）＝５μｍ／４７．２ｍｍであり、マイナスのゲート電圧（−３０ｖ程度）を印加した場合にオン状態となるように設定されている。そして、ドレイン電流値の測定は、ゲート電圧をマイナス方向とプラス方向とに連続してシフトさせながらモニターした。 Each thin film transistor uses a low-resistance silicon substrate doped with impurities at a high concentration as the gate electrode 12, and a gate insulating film 13 made of SiO 2 is formed by performing thermal oxidation on the surface of the gate electrode 12. Is used. On the gate insulating film 13, a source electrode 14 and a drain electrode 15 are formed by laminating gold (Au) and chromium (Cr) in this order. Furthermore, the gate length / gate width (L / W) = 5 μm / 47.2 mm, and is set to be turned on when a negative gate voltage (about −30 v) is applied. The drain current value was monitored by continuously shifting the gate voltage in the minus direction and the plus direction.

まず、図３のグラフ（１）〜（３）の測定結果から、（３）本発明が適用されていない薄膜トランジスタについての測定結果と比較して、（１），（２）本発明を適用した薄膜トランジスタについての測定結果は、オン状態におけるドレイン電流値が大きくなることが確認された。特に、（２）のゲート絶縁膜１３の表面が撥水処理された薄膜トランジスタでは、（３）と比較して２桁以上、（１）と比較しても１桁以上オン電流が増大することが確認された。一方、（１）、（２）の薄膜トランジスタは、（３）の薄膜トランジスタと比較して、オフ電流も増大しているが、オン電流の増大に対するオフ電流の増加の割合は小さいことから、（１）、（２）の薄膜トランジスタは、（３）の薄膜トランジスタと比較してオン／オフ比が増大していることが確認された。   First, from the measurement results of the graphs (1) to (3) of FIG. 3, (1) and (2) the present invention was applied as compared with the measurement results for the thin film transistor to which the present invention was not applied (3). The measurement results for the thin film transistor confirmed that the drain current value in the on state was increased. In particular, in the thin film transistor in which the surface of the gate insulating film 13 of (2) is subjected to water repellent treatment, the on-current increases by two digits or more as compared with (3) and by one digit or more compared with (1). confirmed. On the other hand, the thin film transistors of (1) and (2) have an increased off current as compared with the thin film transistor of (3), but the ratio of the increase in off current to the increase in on current is small. It was confirmed that the on / off ratio of the thin film transistor of (2) and (2) was higher than that of the thin film transistor of (3).

以上のように、本実施形態および変形例１の薄膜トランジスタによれば、オン電流が増大し、オン／オフ比が増大することが確認された。したがって、半導体装置の電気的特性を向上することができる。   As described above, according to the thin film transistor of this embodiment and Modification 1, it was confirmed that the on-current increases and the on / off ratio increases. Therefore, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved.

（第２実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第２の実施形態の一例を、図４の製造工程断面図によって説明する。なお、被転写基板１０については、第１実施形態と同様の構成であることとする。 (Second Embodiment)
An example of the second embodiment relating to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional view of FIG. The transferred substrate 10 has the same configuration as that of the first embodiment.

まず、スタンプ版を作製する。具体的には、図４（ａ）に示すように、表面側に凹凸パターンが設けられた石英基板（マスター）３１と後述するスタンプ版の支持基板３２となるガラス基板との間に、撥水性を有するＰＤＭＳを流し込み、熱により硬化させる。これにより、石英基板３１の表面の凹凸パターンが反転された状態で転写されたＰＤＭＳからなるスタンプ部３３が形成される。   First, a stamp plate is produced. Specifically, as shown in FIG. 4 (a), water repellency is provided between a quartz substrate (master) 31 having a concavo-convex pattern provided on the surface side and a glass substrate that becomes a support substrate 32 of a stamp plate described later. Pour PDMS having a temperature of about 50 ° C. and cure by heat. As a result, the stamp portion 33 made of PDMS transferred in a state where the uneven pattern on the surface of the quartz substrate 31 is inverted is formed.

その後、図４（ｂ）に示すように、上記スタンプ部３３から石英基板３１（前記図１（ａ）参照）を剥離することで、表面側に凹凸パターンを有するスタンプ部３３と支持基板３２とからなるスタンプ版３０’が完成する。このスタンプ版３０’の表面は撥水面３０ａ’となる。   Thereafter, as shown in FIG. 4B, the quartz substrate 31 (see FIG. 1A) is peeled from the stamp portion 33, so that the stamp portion 33 having a concavo-convex pattern on the surface side and the support substrate 32 A stamp version 30 'consisting of is completed. The surface of this stamp plate 30 'is a water repellent surface 30a'.

次に、図４（ｃ）に示すように、例えばＰ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度に溶解させた有機半導体インク中に上記スタンプ版３０’を浸漬させる。次いで、有機半導体インクから上記スタンプ版３０’を引き上げる。これにより、撥水面３０ａ’に凹凸形状に倣って、有機半導体インクが塗布され、有機半導体層２０が形成される。この際、浸漬法により表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版３０’に有機半導体インクを塗布することで、スピンコート法で塗布する場合と比較して、有機半導体インクを均一な厚さで塗布することができるため、好ましい。   Next, as shown in FIG. 4C, the stamp plate 30 'is immersed in an organic semiconductor ink in which, for example, P3HT is dissolved in chloroform at a concentration of 5 mg / ml. Next, the stamp plate 30 'is pulled up from the organic semiconductor ink. Thus, the organic semiconductor ink is applied to the water repellent surface 30a 'so as to follow the uneven shape, and the organic semiconductor layer 20 is formed. At this time, the organic semiconductor ink is applied with a uniform thickness by applying the organic semiconductor ink to the stamp plate 30 ′ having a concavo-convex pattern on the surface side by the dipping method, as compared with the case of applying by the spin coating method. This is preferable.

ここで、クロロホルムは沸点が低く、揮発性が高いため、スタンプ版３０を引き上げた直後にクロロホルムが揮発して有機半導体インクが乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。この際、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａ’に接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際、撥水面３０ａ’に接した面を有機半導体層２０の接触面２０ａとする。   Here, since chloroform has a low boiling point and high volatility, immediately after the stamp plate 30 is pulled up, the chloroform volatilizes, the organic semiconductor ink is dried, and the organic semiconductor layer 20 is thinned. At this time, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20 is crystallized while being in contact with the water repellent surface 30a '. Here, a surface in contact with the water repellent surface 30 a ′ during crystallization is defined as a contact surface 20 a of the organic semiconductor layer 20.

次いで、上記スタンプ版３０’における有機半導体層２０の形成面側を、第１実施形態と同様に形成された被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａに押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、スタンプ版３０よりも撥水性が低いゲート絶縁膜１３の表面１３ａに対して密着性が高く、また、スタンプ部３３の凸部３３ａがゲート絶縁膜１３の表面１３ａに強く押圧される。このため、図４（ｄ）に示すように、凸部３３ａ（前記図４（ｃ）参照）の頂面に設けられた有機半導体層パターン２０’がゲート絶縁膜１３の表面１３ａのソース電極１４とドレイン電極１５との間に転写される。この際、凸部３３ａの頂面に設けられた有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間に確実に埋め込まれるように、予め、上記スタンプ版３０の凸部３３ａの幅をマージンをとって形成することが好ましい。   Next, the formation surface side of the organic semiconductor layer 20 in the stamp plate 30 ′ is pressed against the surface 13 a of the gate insulating film 13 that becomes the transfer surface of the transfer substrate 10 formed as in the first embodiment. Here, the organic semiconductor layer 20 made of P3HT has high adhesion to the surface 13 a of the gate insulating film 13, which has a lower water repellency than the stamp plate 30, and the convex portion 33 a of the stamp portion 33 is the gate insulating film 13. Strongly pressed against the surface 13a. Therefore, as shown in FIG. 4D, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ provided on the top surface of the convex portion 33a (see FIG. 4C) is the source electrode 14 on the surface 13a of the gate insulating film 13. And the drain electrode 15. At this time, the width of the convex portion 33 a of the stamp plate 30 is previously set so that the organic semiconductor layer pattern 20 ′ provided on the top surface of the convex portion 33 a is securely embedded between the source electrode 14 and the drain electrode 15. Is preferably formed with a margin.

以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１がパターン形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水面３０ａ’に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。   As described above, the thin film transistor in which the channel layer 21 including the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15 is manufactured. In this thin film transistor, the contact surface 20 a of the organic semiconductor layer 20 in contact with the water repellent surface 30 a ′ during crystallization is disposed on the side opposite to the gate insulating film 13.

このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水面３０ａ’に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置されることから、第１実施形態と同様に、オン電流を増大させるとともに、オン／オフ比を増大させる。また、スタンプ版３０’よりも有機半導体層２０との密着性が高いゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、スタンプ版３０の凸部３３ａの頂面に設けられた有機半導体層２０のパターンを転写するため、有機半導体層２０が精度よくパターニングされる。これにより、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１を精度よく形成することができるため、隣接する素子間の有機半導体層２０が連通することが防止され、半導体装置のオフ電流を減少させることができる。   According to such a method for manufacturing a semiconductor device, the contact surface 20a of the organic semiconductor layer 20 that is in contact with the water repellent surface 30a ′ during crystallization is disposed on the side opposite to the gate insulating film 13. As in the first embodiment, the on-current is increased and the on / off ratio is increased. Further, the pattern of the organic semiconductor layer 20 provided on the top surface of the convex portion 33a of the stamp plate 30 is transferred to the surface 13a of the gate insulating film 13 having higher adhesion to the organic semiconductor layer 20 than the stamp plate 30 ′. Therefore, the organic semiconductor layer 20 is patterned with high accuracy. Thereby, the channel layer 21 composed of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ can be accurately formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15, thereby preventing the organic semiconductor layer 20 from communicating between adjacent elements. As a result, the off-state current of the semiconductor device can be reduced.

また、スタンプ版３０’から１回の転写で有機半導体層パターン２０’を被転写基板１０に転写することから、複数回の転写を行う場合と比較して、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。   Further, since the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is transferred from the stamp plate 30 ′ to the transfer target substrate 10 by one transfer, the yield of the semiconductor device can be improved as compared with the case where the transfer is performed a plurality of times. it can.

ここで、図５には、第２実施形態と同様の方法により形成した薄膜トランジスタと第１実施形態と同様の方法により形成した薄膜トランジスタについて、ゲート電圧（Ｖg）−ドレイン電流（Ｉd）を測定した結果を示す。 Here, FIG. 5 shows the measurement of gate voltage (V g ) −drain current (I d ) for the thin film transistor formed by the same method as in the second embodiment and the thin film transistor formed by the same method as in the first embodiment. The results are shown.

ここで、図５（a）は、第２実施形態と同様の方法により、乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層パターン２０’をゲート絶縁膜１３の表面にパターン形成した薄膜トランジスタの測定結果である。また、図５（ｂ）は、第１実施形態と同様の方法により、乾式スタンプ法によりＰ３ＨＴからなる有機半導体層２０をゲート絶縁膜１３の表面１３ａ全域に形成した薄膜トランジスタの測定結果である。   Here, FIG. 5A shows the measurement result of the thin film transistor in which the organic semiconductor layer pattern 20 ′ made of P3HT is formed on the surface of the gate insulating film 13 by the dry stamping method by the same method as in the second embodiment. . FIG. 5B shows a measurement result of a thin film transistor in which the organic semiconductor layer 20 made of P3HT is formed over the entire surface 13a of the gate insulating film 13 by a dry stamp method in the same manner as in the first embodiment.

なお、各薄膜トランジスタは、高濃度に不純物をドープした低抵抗シリコン基板をゲート電極１２として用い、ゲート電極１２の表面に熱酸化処理を行うことで、ＳｉＯ2からなるゲート絶縁膜１３を形成したものを用いている。また、ゲート絶縁膜１３上には、ＡｕとＣｒとをこの順に積層してなるソース電極１４とドレイン電極１５とが形成されている。さらに、ゲート長／ゲート幅（Ｌ／Ｗ）＝１０μｍ／５．６ｍｍであり、マイナスのゲート電圧（−５０ｖ程度）を印加した場合にオン状態となるように設定されている。そして、ソース・ドレイン電流値の測定は、ゲート電圧をマイナス方向とプラス方向とに連続してシフトさせながらモニターした。 Each thin film transistor uses a low-resistance silicon substrate doped with impurities at a high concentration as the gate electrode 12, and a gate insulating film 13 made of SiO 2 is formed by performing thermal oxidation on the surface of the gate electrode 12. Is used. On the gate insulating film 13, a source electrode 14 and a drain electrode 15 are formed by stacking Au and Cr in this order. Further, the gate length / gate width (L / W) = 10 μm / 5.6 mm, and is set to be turned on when a negative gate voltage (about −50 v) is applied. The source / drain current value was monitored by continuously shifting the gate voltage in the minus direction and the plus direction.

図５（ａ）、（ｂ）の測定結果から、（ａ）第２実施形態と同様の方法により有機半導体層パターン２０’が転写された薄膜トランジスタは、（ｂ）第１実施形態と同様の方法により有機半導体層２０が転写された薄膜トランジスタとオン状態でのドレイン電流が同程度であることが確認された。また、図５（ｂ）に示す薄膜トランジスタについての測定結果と比較して、図５（ａ）に示す薄膜トランジスタの測定結果は、オフ状態におけるドレイン電流値が低減することが確認された。   From the measurement results of FIGS. 5A and 5B, (a) the thin film transistor having the organic semiconductor layer pattern 20 ′ transferred by the same method as in the second embodiment is the same as in (b) the first embodiment. As a result, it was confirmed that the drain current in the ON state was comparable to the thin film transistor to which the organic semiconductor layer 20 was transferred. Further, it was confirmed that the drain current value in the off state is reduced in the measurement result of the thin film transistor illustrated in FIG. 5A compared with the measurement result of the thin film transistor illustrated in FIG.

以上のように、第２実施形態の薄膜トランジスタによれば、第１実施形態の薄膜トランジスタと同程度のオン電流を示すとともに、第１実施形態の薄膜トランジスタと比較してオフ電流が低減し、オン／オフ比がさらに増大することが確認された。したがって、半導体装置の電気的特性をさらに向上させることができる。   As described above, according to the thin film transistor of the second embodiment, the on-state current is approximately the same as that of the thin film transistor of the first embodiment, and the off-current is reduced as compared with the thin film transistor of the first embodiment. It was confirmed that the ratio further increased. Therefore, the electrical characteristics of the semiconductor device can be further improved.

（第３実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第３の実施形態の一例を、図６〜図７の製造工程断面図によって説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。 (Third embodiment)
An example of the third embodiment relating to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional views of FIGS. In addition, the same number is attached | subjected and demonstrated to the structure similar to 1st Embodiment.

まず、図６（ａ）に示すように、例えばガラス基板からなる支持基板３４上に、撥水性を有する例えばＰＤＭＳの平坦膜からなるスタンプ部３５を形成することで、スタンプ版３０を作製する。このスタンプ版３０の表面は、撥水面３０ａとなる。   First, as shown in FIG. 6A, a stamp plate 30 is manufactured by forming a stamp portion 35 made of, for example, a PDMS flat film having water repellency on a support substrate 34 made of, for example, a glass substrate. The surface of the stamp plate 30 is a water repellent surface 30a.

次に、図６（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、スタンプ版３０のスタンプ部３５上に、例えばＰ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度に溶解させた有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。ここで、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布直後に有機半導体インクが乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａに接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際、撥水面３０ａに接した面を有機半導体層２０の接触面２０ａとする。この有機半導体層２０は、平坦膜からなるスタンプ部３５上に形成されるため、表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版の表面に有機半導体層２０を形成する場合と比較して、均等な膜厚で形成される。   Next, as shown in FIG. 6B, an organic semiconductor ink in which, for example, P3HT is dissolved in chloroform at a concentration of 5 mg / ml is applied onto the stamp portion 35 of the stamp plate 30 by, eg, spin coating. Thus, the organic semiconductor layer 20 is formed. Here, since chloroform is highly volatile, the organic semiconductor ink is dried immediately after coating, and the organic semiconductor layer 20 is thinned. Thereby, the organic semiconductor material which comprises the organic-semiconductor layer 20 is crystallized in the state which contact | connected the water-repellent surface 30a. Here, the surface in contact with the water repellent surface 30 a during crystallization is defined as the contact surface 20 a of the organic semiconductor layer 20. Since the organic semiconductor layer 20 is formed on the stamp portion 35 made of a flat film, it has a uniform film thickness as compared with the case where the organic semiconductor layer 20 is formed on the surface of the stamp plate having an uneven pattern on the surface side. Formed with.

なお、ここでは、スピンコート法により、有機半導体層２０を形成したが、スリットコート法、浸漬法等の他の塗布法で形成してもよい。   Here, the organic semiconductor layer 20 is formed by spin coating, but may be formed by other coating methods such as slit coating and dipping.

次いで、図６（ｃ）に示すように、上記スタンプ版３０における有機半導体層２０の形成面側に、表面側に凹凸パターンを有するガラス版からなる反転版５０を押圧する。この反転版５０の凸部５０ａの頂面で構成されるパターンは、後述する有機半導体層パターンの反転パターンとする。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性の低い面に対して接着性が高いため、ＰＤＭＳからなるスタンプ版３０の撥水面３０ａよりもガラス版からなる反転版５０の凸部５０ａの頂面の方が、有機半導体層２０との密着性が高くなる。これにより、図６（ｄ）に示すように、反転版５０の凸部５０ａの頂面に有機半導体層２０の不要なパターンが付着し、スタンプ版３０の撥水面３０ａには有機半導体層パターン２０’が形成される。   Next, as shown in FIG. 6C, an inversion plate 50 made of a glass plate having a concavo-convex pattern on the surface side is pressed against the surface on which the organic semiconductor layer 20 is formed in the stamp plate 30. The pattern formed by the top surface of the convex portion 50a of the inversion plate 50 is an inversion pattern of an organic semiconductor layer pattern described later. Here, since the organic semiconductor layer 20 made of P3HT has high adhesion to a surface with low water repellency, the convex portion 50a of the inverted plate 50 made of a glass plate rather than the water repellent surface 30a of the stamp plate 30 made of PDMS. Adhesiveness with the organic semiconductor layer 20 is higher on the top surface. 6D, an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer 20 is attached to the top surface of the convex portion 50a of the inversion plate 50, and the organic semiconductor layer pattern 20 is formed on the water repellent surface 30a of the stamp plate 30. 'Is formed.

ここで、上記反転版５０の凹部５０ｂの内壁には、有機半導体層２０が付着しないように撥水処理を施すことが好ましい。また、この反転版５０をフォトリソグラフィー技術で形成することが、より微細なパターンを形成することが可能となるため、好ましい。   Here, it is preferable to perform a water repellent treatment so that the organic semiconductor layer 20 does not adhere to the inner wall of the recess 50b of the inversion plate 50. Further, it is preferable to form the inversion plate 50 by a photolithography technique because a finer pattern can be formed.

続いて、図７（ｅ）に示すように、スタンプ版３０における有機半導体層パターン２０’の形成面側を、第１実施形態と同様に形成された被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａに押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、スタンプ版３０よりも撥水性が低いゲート絶縁膜１３の表面１３ａに対して密着性が高いため、図７（ｆ）に示すように、有機半導体層パターン２０’がゲート絶縁膜１３の表面１３ａのソース電極１４とドレイン電極１５との間に転写される。これにより、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成される。この際、有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間を確実に埋め込まれるように、予め、図６（ｃ）を用いて説明した反転版５０の凹部５０ｂの幅をマージンをとって形成することが好ましい。   Subsequently, as shown in FIG. 7E, the formation surface side of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ in the stamp plate 30 is the gate to be the transfer surface of the transfer substrate 10 formed in the same manner as in the first embodiment. Press against the surface 13 a of the insulating film 13. Here, since the organic semiconductor layer 20 made of P3HT has high adhesion to the surface 13a of the gate insulating film 13 which is lower in water repellency than the stamp plate 30, as shown in FIG. The pattern 20 ′ is transferred between the source electrode 14 and the drain electrode 15 on the surface 13 a of the gate insulating film 13. Thereby, the channel layer 21 composed of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed. At this time, the width of the concave portion 50b of the inversion plate 50 described with reference to FIG. 6C is set in advance so that the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is reliably embedded between the source electrode 14 and the drain electrode 15. It is preferable to form by taking.

以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水面３０ａに接した有機半導体層パターン２０’の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。   As described above, a thin film transistor in which the channel layer 21 including the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15 is manufactured. In this thin film transistor, the contact surface 20 a of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ that is in contact with the water repellent surface 30 a during crystallization is disposed on the side opposite to the gate insulating film 13.

このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水面３０ａに接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３とは反対側に配置されることから、第１実施形態と同様に、オン電流を増大させるとともに、オン／オフ比を増大させる。また、反転版５０の凸部５０ａの頂面に有機半導体層２０の不要なパターンを付着させるため、有機半導体層２０が精度よくパターニングされる。これにより、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１を精度よく形成することができるため、隣接する素子間の有機半導体層パターン２０’が連通することが防止され、半導体装置のオフ電流を減少させることができる。   According to such a method for manufacturing a semiconductor device, the contact surface 20a of the organic semiconductor layer 20 that is in contact with the water-repellent surface 30a during crystallization is disposed on the side opposite to the gate insulating film 13, so that the first Similar to the embodiment, the on-current is increased and the on / off ratio is increased. Further, since an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer 20 is attached to the top surface of the convex portion 50a of the reverse plate 50, the organic semiconductor layer 20 is patterned with high accuracy. As a result, the channel layer 21 composed of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ can be formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15 with high accuracy, so that the organic semiconductor layer pattern 20 ′ between adjacent elements communicates. Can be prevented, and the off-state current of the semiconductor device can be reduced.

また、スタンプ版３０上で有機半導体層パターン２０’を形成するため、１回の転写で、被転写基板１０上に有機半導体層パターン２０’を形成することから、複数回の転写工程を行う場合と比較して、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。また、スタンプ版３０のみが撥水性を有していればよいため、撥水性の大小を制御しなくてもよく、スタンプ版の材質の選択が容易である。   In addition, since the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed on the stamp plate 30, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed on the substrate 10 to be transferred in one transfer, and therefore, a plurality of transfer processes are performed. Compared with, the yield of the semiconductor device can be improved. Further, since only the stamp plate 30 needs to have water repellency, the size of the water repellency need not be controlled, and the material of the stamp plate can be easily selected.

さらに、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、スタンプ版３０の撥水面３０ａが平坦であることから、平面上に有機半導体層２０を形成するため、膜厚の面内均一性が高い有機半導体層２０を形成することができる。したがって、表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版３０上に有機半導体層２０を形成する第２実施形態と比較して、より精巧に有機半導体層２０のパターニングを行うことができる。   Furthermore, according to the manufacturing method of the semiconductor device of this embodiment, since the water-repellent surface 30a of the stamp plate 30 is flat, the organic semiconductor layer 20 is formed on the flat surface, and thus the in-plane uniformity of the film thickness is high. The organic semiconductor layer 20 can be formed. Therefore, compared to the second embodiment in which the organic semiconductor layer 20 is formed on the stamp plate 30 having an uneven pattern on the surface side, the organic semiconductor layer 20 can be patterned more precisely.

なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、例えば有機半導体インクの溶媒の揮発性が低い場合には、図６（ｄ）を用いて説明したように、有機半導体層パターン２０’を形成した後に、有機半導体層パターン２０’を乾燥させてもよい。この場合であっても、図６（ｃ）を用いて説明したように、スタンプ版３０における液状態の有機半導体層２０の形成面側に、反転版５０の凸部５０ａを押圧することで、有機半導体層２０の不要なパターンが凸部５０ａの頂面に付着して除去されるため、有機半導体層２０が精巧にパターニングされる。また、有機半導体層パターン２０’を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａに接した状態で結晶化されるため、上記第３実施形態と同様の効果を奏する。   Here, an example in which chloroform having high volatility is used as the solvent constituting the organic semiconductor ink has been described, but for example, when the volatility of the solvent of the organic semiconductor ink is low, FIG. 6D is used. As described above, after the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ may be dried. Even in this case, as described with reference to FIG. 6C, by pressing the convex portion 50 a of the reversal plate 50 against the formation surface side of the liquid organic semiconductor layer 20 in the stamp plate 30, Since an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer 20 adheres to the top surface of the convex portion 50a and is removed, the organic semiconductor layer 20 is finely patterned. In addition, since the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer pattern 20 'is crystallized in contact with the water repellent surface 30a, the same effects as those of the third embodiment can be obtained.

（第４実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第４の実施形態の一例を、図８〜図９の製造工程断面図によって説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。 (Fourth embodiment)
An example of the fourth embodiment relating to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the manufacturing process cross-sectional views of FIGS. In addition, the same number is attached | subjected and demonstrated to the structure similar to 1st Embodiment.

まず、転写用基板を作製する。具体的には、まず、図８（ａ）に示すように、ＳｉＯ2からなる親水性の転写用基板４０上に、レジスト（図示省略）を塗布し、通常のリソグラフィ技術により、レジストパターン４２を形成する。 First, a transfer substrate is prepared. Specifically, first, as shown in FIG. 8A, a resist (not shown) is applied onto a hydrophilic transfer substrate 40 made of SiO 2 , and a resist pattern 42 is formed by a normal lithography technique. Form.

次いで、図８（ｂ）に示すように、レジストパターン４２が設けられた転写用基板４０を、１０ｍＭのＯＴＳのトルエン溶液に浸漬して、転写用基板４０の表面に撥水処理を行った後、乾燥することで、上記レジストパターン４２から露出した転写用基板４０の表面に撥水性パターン４３を形成する。なお、ここでは、ＯＴＳにより撥水処理を行うこととしたが、さらに撥水性の高いフッ素系シランカップリング剤を用いて、上記撥水処理を行ってもよい。   Next, as shown in FIG. 8B, after the transfer substrate 40 provided with the resist pattern 42 is immersed in a 10 mM OTS toluene solution and the surface of the transfer substrate 40 is subjected to water repellent treatment. By drying, a water repellent pattern 43 is formed on the surface of the transfer substrate 40 exposed from the resist pattern 42. Here, the water repellent treatment is performed by OTS, but the above water repellent treatment may be performed using a fluorine-based silane coupling agent having higher water repellency.

その後、図８（ｃ）に示すように、上記レジストパターン４２（前記図８（ｂ）参照）を除去する。これにより、転写用基板４０の表面には、親水性の転写用基板４０の表面が露出した親水性パターン４０ａと撥水性パターン４３とが形成された状態となる。   Thereafter, as shown in FIG. 8C, the resist pattern 42 (see FIG. 8B) is removed. As a result, a hydrophilic pattern 40 a and a water-repellent pattern 43 in which the surface of the hydrophilic transfer substrate 40 is exposed are formed on the surface of the transfer substrate 40.

次いで、図８（ｄ）に示すように、例えばスピンコート法により、転写用基板４１上に、Ｐ３ＨＴがクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解された有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。この際、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布した直後に有機半導体層２０が乾燥し、薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、部分的に撥水性パターン４３に接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際に撥水性パターン４３に接した有機半導体層２０の領域を接触面２０ａとする。   Next, as shown in FIG. 8D, an organic semiconductor layer is formed by applying an organic semiconductor ink in which P3HT is dissolved in chloroform at a concentration of 5 mg / ml on the transfer substrate 41 by, for example, spin coating. 20 is formed. At this time, since chloroform is highly volatile, the organic semiconductor layer 20 is dried and thinned immediately after coating. As a result, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20 is crystallized in a state where it partially contacts the water-repellent pattern 43. Here, a region of the organic semiconductor layer 20 in contact with the water-repellent pattern 43 during crystallization is defined as a contact surface 20a.

なお、ここでは、スピンコート法により有機半導体インクを塗布することとしたが、浸漬法により、上記転写用基板４０に有機半導体インクを塗布してもよい。この場合には、スピンコート法で塗布する場合と比較して、有機半導体インクを均一な厚さで塗布することができるため、好ましい。   Here, the organic semiconductor ink is applied by spin coating, but the organic semiconductor ink may be applied to the transfer substrate 40 by dipping. In this case, it is preferable because the organic semiconductor ink can be applied with a uniform thickness as compared with the case of applying by spin coating.

続いて、図８（ｅ）に示すように、例えば撥水性を有するＰＤＭＳを硬化してなる平板状のスタンプ版３０の表面（撥水面３０ａ）を、上記転写用基板４０の有機半導体層２０の形成面側に押圧する。押圧されることで、スタンプ版３０の撥水面３０ａは有機半導体層２０の全域に接するように変形される。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性が低い面に対して密着性が高いため、スタンプ版３０は、撥水性パターン４３よりも撥水性が低く、親水性パターン４０ａよりも撥水性が高くなるようにする。このため、スタンプ版３０は撥水性パターン４３よりも有機半導体層２０との密着性が高く、親水性パターン４０ａよりも有機半導体層２０との密着性が低くなる。これにより、図９（ｆ）に示すように、転写用基板４０（前記図８（ｅ）参照）における撥水性パターン４３（前記図８（ｅ）参照）上の有機半導体層２０のみがスタンプ版３０の撥水面３０ａに転写され、有機半導体層パターン２０’が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 8E, for example, the surface (water-repellent surface 30a) of the flat stamp plate 30 formed by curing PDMS having water repellency is formed on the organic semiconductor layer 20 of the transfer substrate 40. Press toward the forming surface. By being pressed, the water repellent surface 30 a of the stamp plate 30 is deformed so as to be in contact with the entire area of the organic semiconductor layer 20. Here, since the organic semiconductor layer 20 made of P3HT has high adhesion to a surface with low water repellency, the stamp plate 30 has lower water repellency than the water repellent pattern 43 and water repellency than the hydrophilic pattern 40a. To be higher. For this reason, the stamp plate 30 has higher adhesion to the organic semiconductor layer 20 than the water repellent pattern 43, and lower adhesion to the organic semiconductor layer 20 than the hydrophilic pattern 40 a. As a result, as shown in FIG. 9F, only the organic semiconductor layer 20 on the water-repellent pattern 43 (see FIG. 8E) on the transfer substrate 40 (see FIG. 8E) is the stamp plate. 30 is transferred to the water-repellent surface 30a to form an organic semiconductor layer pattern 20 ′.

次いで、第１実施形態と同様の構成を有する被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、上記スタンプ版３０の有機半導体層パターン２０’の形成面側を押圧する。ここで、スタンプ版３０よりも被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａの方が、有機半導体層２０との密着性が高いため、図９（ｇ）に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’が転写される。これにより、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成される。この際、有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間を確実に埋め込まれるように、予め、図８（ａ）を用いて説明した転写用基板４０の撥水性パターン４３の幅をマージンをとって形成することが好ましい。   Next, the formation surface side of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ of the stamp plate 30 is pressed against the surface 13 a of the gate insulating film 13 of the transfer substrate 10 having the same configuration as in the first embodiment. Here, since the surface 13a of the gate insulating film 13 serving as the transfer surface of the transfer substrate 10 is higher in adhesion with the organic semiconductor layer 20 than the stamp plate 30, as shown in FIG. The organic semiconductor layer pattern 20 ′ is transferred between the source electrode 14 and the drain electrode 15. Thereby, the channel layer 21 composed of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed. At this time, the water-repellent pattern 43 of the transfer substrate 40 described in advance with reference to FIG. 8A is used so that the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is securely embedded between the source electrode 14 and the drain electrode 15. The width is preferably formed with a margin.

以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水性パターン４３に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置される。   As described above, a thin film transistor in which the channel layer 21 including the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15 is manufactured. In this thin film transistor, the contact surface 20a of the organic semiconductor layer 20 in contact with the water-repellent pattern 43 during crystallization is disposed on the gate insulating film 13 side.

このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水性パターン４３に接した有機半導体層２０の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置されることから、ゲート絶縁膜１３上にスピンコート法により有機半導体層を塗布形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が増大する。また、第２実施形態と同様に、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１がパターン形成されることから、隣接する素子間で有機半導体層パターン２０’が連通することが防止される。したがって、オフ電流を低減することができ、オン／オフ比をさらに増大することができる。   According to such a method for manufacturing a semiconductor device, the contact surface 20a of the organic semiconductor layer 20 in contact with the water-repellent pattern 43 during crystallization is disposed on the gate insulating film 13 side. Compared with the case where an organic semiconductor layer is formed by spin coating, the on-current increases and the on / off ratio increases. Similarly to the second embodiment, since the channel layer 21 made of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is patterned between the source electrode 14 and the drain electrode 15, the organic semiconductor layer pattern between adjacent elements is formed. It is prevented that 20 'communicates. Therefore, the off current can be reduced and the on / off ratio can be further increased.

なお、ここでは、撥水性パターン４３として、１０ｍＭのＯＴＳで表面処理を行い、スタンプ版３０にＰＤＭＳを用いた例について説明したが、撥水性パターン４３よりもスタンプ版３０の方が撥水性が低くなるように、制御されていればよい。ここで、撥水性は、例えば１０ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞ＰＤＭＳ＞１ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞非晶質のパーフルオロ樹脂（例えば、旭硝子社製サイトップ８０９Ａ）であることから、これらの中で組み合わせて、撥水性パターン４３とスタンプ版３０の材質を規定すればよい。   Here, an example in which surface treatment is performed with 10 mM OTS as the water-repellent pattern 43 and PDMS is used for the stamp plate 30 has been described. However, the stamp plate 30 has a lower water repellency than the water-repellent pattern 43. As long as it is controlled, Here, the water repellency is, for example, surface treatment with 10 mM OTS> PDMS> surface treatment with 1 mM OTS> amorphous perfluoro resin (for example, Cytop 809A manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). In combination, the material of the water-repellent pattern 43 and the stamp plate 30 may be defined.

（第５実施形態）
本発明の半導体装置の製造方法に係わる第５の実施形態の一例を、図１０〜図１１の製造工程断面図によって説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付して説明する。 (Fifth embodiment)
An example of the fifth embodiment relating to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the manufacturing process sectional views of FIGS. In addition, the same number is attached | subjected and demonstrated to the structure similar to 1st Embodiment.

まず、図１０（ａ）に示すように、ＳｉＯ2からなる親水性の転写用基板４０を、１０ｍＭのＯＴＳのトルエン溶液に浸漬することで、転写用基板４０の表面に撥水処理を行った後、乾燥する。これにより、転写用基板４０の表面に撥水層４１を形成する。 First, as shown in FIG. 10A, a hydrophilic transfer substrate 40 made of SiO 2 was immersed in a 10 mM OTS toluene solution, so that the surface of the transfer substrate 40 was subjected to water repellent treatment. After drying. Thereby, the water repellent layer 41 is formed on the surface of the transfer substrate 40.

次いで、図１０（ｂ）に示すように、例えばスピンコート法により、撥水層４１上に、５ｍＭのＰ３ＨＴからなる有機半導体材料がクロロホルムからなる溶媒に溶解された有機半導体インクを塗布することで、有機半導体層２０を形成する。ここで、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布した直後に有機半導体層２０が乾燥することで薄膜化される。この際、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水層４１に接した状態で結晶化される。ここで、結晶化の際に撥水層４１に接した有機半導体層２０の領域を接触面２０ａとする。この有機半導体層２０は、平坦面上に形成されるため、転写用基板４０上に撥水性パターンを形成する場合と比較して、均等な膜厚で形成される。   Next, as shown in FIG. 10B, an organic semiconductor ink in which an organic semiconductor material made of 5 mM P3HT is dissolved in a solvent made of chloroform is applied onto the water repellent layer 41 by, for example, a spin coating method. Then, the organic semiconductor layer 20 is formed. Here, since chloroform has high volatility, the organic semiconductor layer 20 is dried immediately after being applied, so that the film is thinned. At this time, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20 is crystallized while being in contact with the water repellent layer 41. Here, a region of the organic semiconductor layer 20 in contact with the water repellent layer 41 during crystallization is defined as a contact surface 20a. Since the organic semiconductor layer 20 is formed on a flat surface, the organic semiconductor layer 20 is formed with a uniform film thickness as compared with the case where a water-repellent pattern is formed on the transfer substrate 40.

続いて、図１０（ｃ）に示すように、例えば撥水性を有するＰＤＭＳを硬化してなる表面側に凹凸パターンを有するスタンプ版３０’の表面（撥水面３０ａ’）を、上記転写用基板４０の有機半導体層２０の形成面側に押圧する。ここで、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層２０は、撥水性が低い面に対して密着性が高いため、スタンプ版３０’は、撥水層４１よりも撥水性が低くなるようにする。これにより、図１０（ｄ）に示すように、スタンプ版３０’の凸部３０ａ’の頂面に有機半導体層２０（前記図１０（ｃ）参照）が付着し、有機半導体層パターン２０’が形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 10C, for example, the surface (water-repellent surface 30a ′) of the stamp plate 30 ′ having a concavo-convex pattern on the surface side obtained by curing PDMS having water repellency is transferred to the transfer substrate 40. To the formation surface side of the organic semiconductor layer 20. Here, since the organic semiconductor layer 20 made of P3HT has high adhesion to the surface having low water repellency, the stamp plate 30 ′ has a lower water repellency than the water repellent layer 41. As a result, as shown in FIG. 10D, the organic semiconductor layer 20 (see FIG. 10C) adheres to the top surface of the convex portion 30a ′ of the stamp plate 30 ′, and the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed. It is formed.

次いで、第１実施形態と同様の構成を有する被転写基板１０のゲート絶縁膜１３の表面１３ａに、上記スタンプ版３０’の有機半導体層パターン２０’の形成面側を押圧する。ここで、スタンプ版３０よりも被転写基板１０の被転写面となるゲート絶縁膜１３の表面１３ａの方が、有機半導体層パターン２０’との密着性が高いため、図１１に示すように、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’が転写される。これにより、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成される。この際、有機半導体層パターン２０’がソース電極１４とドレイン電極１５との間を確実に埋め込まれるように、予め、図１０（ｃ）を用いて説明したスタンプ版３０’の凸部３０ａ’の幅をマージンをとって形成することが好ましい。   Next, the formation surface side of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ of the stamp plate 30 ′ is pressed against the surface 13 a of the gate insulating film 13 of the transfer substrate 10 having the same configuration as in the first embodiment. Here, since the surface 13a of the gate insulating film 13 serving as the transfer surface of the transfer substrate 10 is higher in adhesiveness with the organic semiconductor layer pattern 20 ′ than the stamp plate 30, as shown in FIG. The organic semiconductor layer pattern 20 ′ is transferred between the source electrode 14 and the drain electrode 15. Thereby, the channel layer 21 composed of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed. At this time, in order to ensure that the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is embedded between the source electrode 14 and the drain electrode 15, the protrusion 30a ′ of the stamp plate 30 ′ described with reference to FIG. The width is preferably formed with a margin.

以上のようにして、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成された薄膜トランジスタが製造される。この薄膜トランジスタでは、結晶化の際に撥水層４１に接した有機半導体層パターン２０’の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置される。   As described above, a thin film transistor in which the channel layer 21 including the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15 is manufactured. In this thin film transistor, the contact surface 20a of the organic semiconductor layer pattern 20 'that is in contact with the water repellent layer 41 during crystallization is disposed on the gate insulating film 13 side.

このような半導体装置の製造方法によれば、結晶化の際に撥水層４１に接した有機半導体層パターン２０’の接触面２０ａが、ゲート絶縁膜１３側に配置されることから、ゲート絶縁膜１３上にスピンコート法により有機半導体層を塗布形成する場合と比較して、オン電流が増大し、オン／オフ比が増大する。また、ソース電極１４とドレイン電極１５との間に、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層２１が形成されることで、隣接する素子間で有機半導体層パターン２０’が連通することが防止される。したがって、オフ電流を低減することができ、オン／オフ比をさらに増大することができる。   According to such a method for manufacturing a semiconductor device, the contact surface 20a of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ that is in contact with the water-repellent layer 41 during crystallization is disposed on the gate insulating film 13 side. Compared with the case where an organic semiconductor layer is applied and formed on the film 13 by spin coating, the on-current increases and the on / off ratio increases. In addition, since the channel layer 21 including the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed between the source electrode 14 and the drain electrode 15, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is prevented from communicating between adjacent elements. The Therefore, the off current can be reduced and the on / off ratio can be further increased.

また、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、転写用基板４０に撥水性パターンを形成することなく、撥水層４１を介して有機半導体層２０を形成するため、より平坦な面に有機半導体層を形成することができ、膜厚の均一性を高くすることが出来る。したがって、より精巧に有機半導体層をパターニングすることができる。   Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the organic semiconductor layer 20 is formed through the water repellent layer 41 without forming the water repellent pattern on the transfer substrate 40, so that the flat surface can be formed. An organic semiconductor layer can be formed and the uniformity of the film thickness can be increased. Therefore, the organic semiconductor layer can be patterned more precisely.

なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、例えば有機半導体インクの溶媒として、トルエン、キシレン、クロロベンゼン等の揮発性が低いものを用いた場合には、図１０（ｄ）を用いて説明したように、有機半導体層パターン２０’を形成した後に、有機半導体層パターン２０’を乾燥させてもよい。この場合であっても、図１０（ｃ）を用いて説明したように、転写用基板４０における液状態の有機半導体層２０の形成面側に、スタンプ版３０’の凸部３０ｂ’を押圧することで、凸部３０ｂ’の頂面に有機半導体層パターン２０’が形成されるため、有機半導体層２０が精巧にパターニングされる。また、有機半導体層パターン２０’を構成する有機半導体材料は、撥水面３０ａ’に接した状態で結晶化され、その接触面はゲート絶縁膜１３とは反対側に配置される。この場合にも、上記第５実施形態と同様の効果を奏する。   Here, an example in which chloroform having high volatility was used as the solvent constituting the organic semiconductor ink has been described. For example, a solvent having low volatility such as toluene, xylene, chlorobenzene, etc. is used as the solvent for the organic semiconductor ink. In such a case, as described with reference to FIG. 10D, after the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ may be dried. Even in this case, as described with reference to FIG. 10C, the convex portion 30 b ′ of the stamp plate 30 ′ is pressed against the formation surface side of the liquid organic semiconductor layer 20 in the transfer substrate 40. Thus, since the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed on the top surface of the convex portion 30b ′, the organic semiconductor layer 20 is finely patterned. Further, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is crystallized in contact with the water repellent surface 30 a ′, and the contact surface is disposed on the side opposite to the gate insulating film 13. Also in this case, the same effects as those of the fifth embodiment are obtained.

また、ここでは、撥水層４１として、１０ｍＭのＯＴＳで表面処理を行い、スタンプ版３０にＰＤＭＳを用いた例について説明したが、撥水層４１よりもスタンプ版３０の方が撥水性が低くなるように、制御されていればよい。ここで、撥水性は、例えば１０ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞ＰＤＭＳ＞１ｍＭのＯＴＳによる表面処理＞非晶質のパーフルオロ樹脂（例えば旭硝子社製サイトップ８０９Ａ）であることから、これらの中で組み合わせて、撥水層４１とスタンプ版３０の材質を規定すればよい。   Here, an example in which surface treatment is performed with 10 mM OTS as the water-repellent layer 41 and PDMS is used for the stamp plate 30 has been described. However, the stamp plate 30 has a lower water repellency than the water-repellent layer 41. As long as it is controlled, Here, the water repellency is, for example, surface treatment with 10 mM OTS> PDMS> surface treatment with 1 mM OTS> amorphous perfluoro resin (for example, Cytop 809A manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). Thus, the material of the water repellent layer 41 and the stamp plate 30 may be defined.

なお、以上説明した第２実施形態〜第５実施形態に、図２を用いて説明した第１実施形態の変形例１を適用し、ゲート絶縁膜１３の表面１３ａに撥水処理を行うことで、撥水層１６を形成してもよい。この場合には、有機半導体層２０はゲート絶縁膜１３上に撥水層１６を介して形成されるため、さらなるオン／オフ比の増大が期待できる。   By applying the first modification of the first embodiment described with reference to FIG. 2 to the second to fifth embodiments described above, the surface 13a of the gate insulating film 13 is subjected to water repellent treatment. The water repellent layer 16 may be formed. In this case, since the organic semiconductor layer 20 is formed on the gate insulating film 13 via the water repellent layer 16, further increase in the on / off ratio can be expected.

また、以上説明した第１実施形態〜第５実施形態では、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トップゲート・ボトムコンタクト型、ボトムゲート・トップコンタクト型およびトップゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタであっても適用可能である。   In the first to fifth embodiments described above, examples of the bottom gate / bottom contact type thin film transistor have been described. However, the present invention is not limited to this, and the top gate / bottom contact type, The present invention can also be applied to bottom gate / top contact type and top gate / top contact type thin film transistors.

さらに、本発明は薄膜トランジスタの製造方法に限定されることなく、他の用途で有機半導体層を形成する工程にも適用可能である。例えば有機ＥＬ表示装置の発光層を含む有機層（有機半導体層）を画素毎にパターン形成する場合にも、本発明は好適に用いることができる。また、本発明は有機半導体層の形成方法を例にとり説明したが、本発明は有機導電体層や有機絶縁体層の形成方法であっても適用可能である。   Furthermore, the present invention is not limited to the method of manufacturing a thin film transistor, and can be applied to a process of forming an organic semiconductor layer for other purposes. For example, the present invention can also be suitably used when an organic layer (organic semiconductor layer) including a light emitting layer of an organic EL display device is patterned for each pixel. Although the present invention has been described by taking the method for forming an organic semiconductor layer as an example, the present invention can also be applied to a method for forming an organic conductor layer or an organic insulator layer.

ここで、上述したような半導体装置の製造方法を量産化に適用する場合には、以下のような方法で行われる。ここでは、例えば第３実施形態の半導体装置の製造方法に適用される半導体装置の製造装置（印刷装置）の例について説明する。   Here, when the semiconductor device manufacturing method as described above is applied to mass production, the following method is used. Here, for example, an example of a semiconductor device manufacturing apparatus (printing apparatus) applied to the semiconductor device manufacturing method of the third embodiment will be described.

例えば、図１２に示すように、印刷装置６０は、撥水性を有するスタンプ版６１と、スタンプ版６１の撥水面６１ａに有機半導体インクを供給する液供給部６２と、凹凸パターンを表面側に有し、スタンプ版６１における有機半導体層２０の形成面側に凸部が押圧される反転版６３と、スタンプ版６１における有機半導体層パターン２０’の形成面側に、被転写基板の表面側を押圧可能に保持する基板保持部６４とを備えている。   For example, as shown in FIG. 12, the printing apparatus 60 has a water-repellent stamp plate 61, a liquid supply unit 62 that supplies organic semiconductor ink to the water-repellent surface 61a of the stamp plate 61, and an uneven pattern on the surface side. The surface of the substrate to be transferred is pressed against the surface of the stamp plate 61 where the convex portion is pressed toward the surface of the organic semiconductor layer 20 and the surface of the stamp plate 61 where the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed. And a substrate holding portion 64 that holds the substrate as possible.

撥水性を有するスタンプ版６１は、例えば平板状のＰＤＭＳからなり、矢印Ａ方向に可動するコンベアー方式のスタンプ版保持部６５上に載置された状態で、搬送される。   The stamp plate 61 having water repellency is made of, for example, flat-plate PDMS, and is conveyed in a state of being placed on a conveyor-type stamp plate holding unit 65 movable in the direction of arrow A.

また、液供給部６２は、例えばスリットコーターで構成されており、幅広のノズルから有機半導体インクをスタンプ版保持部６５に載置されたスタンプ版６１の撥水面６１ａに供給する。この際、スタンプ版保持部６５の可動により、スタンプ版６１は矢印Ａ方向に搬送されるため、撥水面６１ａに有機半導体層２０が塗布形成される。   The liquid supply unit 62 is configured by, for example, a slit coater, and supplies organic semiconductor ink from a wide nozzle to the water repellent surface 61 a of the stamp plate 61 placed on the stamp plate holding unit 65. At this time, the stamp plate 61 is transported in the direction of the arrow A by the movement of the stamp plate holding portion 65, so that the organic semiconductor layer 20 is applied and formed on the water repellent surface 61a.

さらに、反転版６３は、表面側に凹凸パターンを有するドラム状であって、凸部６３ａの頂面が、形成する有機半導体層パターン２０’の反転パターンとなるように構成されている。この反転版６３は、矢印Ｒ方向に回転させることで、上記凸部６３ａの頂面がスタンプ版６１の撥水面６１ａに形成された有機半導体層２０に押圧されるように、上記スタンプ版６１上に配置されている。そして、反転版６３の凸部６３ａの頂面がスタンプ版６１よりも有機半導体層２０に対する密着性の高い材質で構成されることで、有機半導体層２０の不要なパターンが凸部６３ａの頂面に付着する。ここでは、実施形態と同様に、反転版６３は例えばガラス版で構成されることとする。   Further, the reversal plate 63 has a drum shape having a concavo-convex pattern on the surface side, and the top surface of the convex portion 63a is configured to be a reversal pattern of the organic semiconductor layer pattern 20 'to be formed. The reverse plate 63 is rotated in the direction of arrow R so that the top surface of the convex portion 63 a is pressed against the organic semiconductor layer 20 formed on the water repellent surface 61 a of the stamp plate 61. Is arranged. And the top surface of the convex part 63a of the inversion plate 63 is made of a material having higher adhesiveness to the organic semiconductor layer 20 than the stamp plate 61, so that an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer 20 becomes the top surface of the convex part 63a. Adhere to. Here, as in the embodiment, the reversal plate 63 is made of, for example, a glass plate.

また、基板保持部６４は、スタンプ版６１における反転版６３の押圧により形成された有機半導体層パターン２０’の形成面側に、被転写基板１０’を押圧可能に保持するように構成されている。この基板保持部６４は、スタンプ版６１の上方の反転版６３よりも矢印Ａ方向側に配置される。   Further, the substrate holding portion 64 is configured to hold the transfer substrate 10 ′ on the forming surface side of the organic semiconductor layer pattern 20 ′ formed by pressing the reverse plate 63 in the stamp plate 61 so as to be pressable. . The substrate holding portion 64 is arranged on the arrow A direction side of the reverse plate 63 above the stamp plate 61.

このような印刷装置６０を用いて、有機半導体層パターン２０’を被転写基板１０’の表面に転写する場合には、スタンプ版保持部６５を矢印Ａ方向に可動させた状態で、スタンプ版保持部６５に載置されたスタンプ版６１の撥水面６１ａに、液供給部６２から有機半導体インクを供給することで、有機半導体層２０を塗布形成する。ここで、有機半導体インクには、実施形態と同様に、Ｐ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いる。この際、クロロホルムは揮発性が高いため、塗布した直後に有機半導体層２０が乾燥し、有機半導体層２０が薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、撥水面６１ａに接した状態で、結晶化される。   When the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is transferred to the surface of the transfer target substrate 10 ′ using such a printing apparatus 60, the stamp plate holding unit 65 is moved while moving the stamp plate holding unit 65 in the arrow A direction. The organic semiconductor layer 20 is applied and formed on the water repellent surface 61 a of the stamp plate 61 placed on the portion 65 by supplying the organic semiconductor ink from the liquid supply portion 62. Here, as in the embodiment, the organic semiconductor ink is prepared by dissolving P3HT in chloroform at a concentration of 5 mg / ml. At this time, since chloroform is highly volatile, the organic semiconductor layer 20 is dried immediately after being applied, and the organic semiconductor layer 20 is thinned. Thereby, the organic semiconductor material which comprises the organic-semiconductor layer 20 is crystallized in the state which contact | connected the water-repellent surface 61a.

次いで、上記反転版６３をＲ方向に回転させて、凸部６３ａの頂面をスタンプ版６１における有機半導体層２０の形成面側に押圧することで、有機半導体層２０の不要なパターンが凸部６３ａの頂面に付着する。これにより、スタンプ版６１の撥水面６１ａには、有機半導体層パターン２０’が形成される。   Next, the reverse plate 63 is rotated in the R direction, and the top surface of the convex portion 63a is pressed against the formation surface side of the organic semiconductor layer 20 in the stamp plate 61, so that an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer 20 is a convex portion. It adheres to the top surface of 63a. As a result, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed on the water repellent surface 61 a of the stamp plate 61.

なお、反転版６３の凸部６３ａの頂面に付着した有機半導体層２０は、反転版６３を外して洗浄槽（図示省略）に移動し、溶媒で洗浄することで、回収することが好ましい。また、反転版６３を粘着ロールで清掃してもよく、反転版６３に接する状態で、反転版６３とは逆方向に回転するクリーナー胴を配置してもよい。   In addition, it is preferable to collect | recover the organic-semiconductor layer 20 adhering to the top surface of the convex part 63a of the inversion plate 63 by removing the inversion plate 63, moving to a washing tank (illustration omitted), and washing | cleaning with a solvent. Further, the reverse plate 63 may be cleaned with an adhesive roll, and a cleaner cylinder that rotates in a direction opposite to the reverse plate 63 while being in contact with the reverse plate 63 may be disposed.

このような印刷装置６０によれば、スタンプ版６１の撥水面６１ａに接した状態で、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料が結晶化し、スタンプ版６１から被転写基板１０'の表面に有機半導体層パターン２０’を転写することで、有機半導体層２０の撥水面６１ａとの接触面が被転写基板１０’とは反対側に配置される。これにより、オン電流が増大し、オン／オフ比が向上した半導体装置を製造することが可能となる。また、有機半導体層２０の不要なパターンを付着する反転版６３を備えていることで、有機半導体層２０が精度よくパターニングされる。これにより、被転写基板１０’の表面に設けられたソース電極とドレイン電極の間に有機半導体層パターン２０’を転写することで、有機半導体層パターン２０’からなるチャネル層を精度よく形成することができるため、隣接する素子間で有機半導体層２０が連通することが防止される。したがって、オフ電流が低減されるため、半導体装置のオン／オフ比をさらに増大させることが可能となる。   According to such a printing apparatus 60, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20 is crystallized in contact with the water repellent surface 61 a of the stamp plate 61, and the organic material is transferred from the stamp plate 61 to the surface of the transfer substrate 10 ′. By transferring the semiconductor layer pattern 20 ′, the contact surface of the organic semiconductor layer 20 with the water repellent surface 61a is disposed on the opposite side to the transfer substrate 10 ′. As a result, a semiconductor device with an increased on-current and an improved on / off ratio can be manufactured. Moreover, the organic semiconductor layer 20 is patterned accurately by providing the reverse plate 63 to which an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer 20 is attached. Accordingly, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is transferred between the source electrode and the drain electrode provided on the surface of the transferred substrate 10 ′, thereby accurately forming the channel layer made of the organic semiconductor layer pattern 20 ′. Therefore, the organic semiconductor layer 20 is prevented from communicating between adjacent elements. Therefore, since the off-current is reduced, the on / off ratio of the semiconductor device can be further increased.

なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、揮発性の低い溶媒を用いた場合には、有機半導体層２０の薄膜化を促進するために、印刷装置６０に熱源や乾燥源を配置してもよい。例えば、スタンプ版保持部６５にホットプレート等の熱源を配置する場合には、上記熱源は、スタンプ版６１の撥水面６１ａに有機半導体層２０が形成される領域を加熱する位置、または、スタンプ版６１の撥水面６１ａに有機半導体層パターン２０’が形成される領域を加熱する位置に配置する。すなわち、液供給部６２と反転版６３との間または反転版６３と基板保持部６４との間のスタンプ版保持部６５に配置する。   In addition, although the example using chloroform with high volatility was demonstrated here as a solvent which comprises organic-semiconductor ink, when the solvent with low volatility is used, the thinning of the organic-semiconductor layer 20 is accelerated | stimulated. Therefore, a heat source or a drying source may be arranged in the printing apparatus 60. For example, when a heat source such as a hot plate is disposed in the stamp plate holding unit 65, the heat source is a position for heating the region where the organic semiconductor layer 20 is formed on the water repellent surface 61 a of the stamp plate 61, or the stamp plate. The region where the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed on the water repellent surface 61 a of 61 is disposed at a position to be heated. That is, the stamp plate holder 65 is disposed between the liquid supply unit 62 and the reverse plate 63 or between the reverse plate 63 and the substrate holder 64.

また、図１３に示すように、ロール・ツー・ロール方式の印刷装置７０を用いて、有機半導体層パターンと有機導電体層パターンを同一の被転写基板１０''に印刷することも可能である。ここで、有機半導体インクには、第３実施形態と同様に、Ｐ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いる。   In addition, as shown in FIG. 13, it is also possible to print the organic semiconductor layer pattern and the organic conductor layer pattern on the same substrate 10 '' using a roll-to-roll printing apparatus 70. . Here, as in the third embodiment, an organic semiconductor ink in which P3HT is dissolved in chloroform at a concentration of 5 mg / ml is used.

この場合の印刷装置７０は、有機半導体層パターンが形成されるドラム状の第１スタンプ版を備えた第１供給ユニット７１と、有機導電体層パターンが形成されるドラム状の第２スタンプ版を備えた供給ユニット７２と、各供給ユニット７１、７２から有機半導体層パターンおよび有機導電体層パターンがそれぞれ転写されるドラム状の第３スタンプ版７３と、第３スタンプ版７３から有機半導体層パターンおよび有機導電体層パターンが転写されるドラム状の第４スタンプ版７４と、この第４スタンプ版７４との間に被転写基板１０''を挟み込み、第４スタンプ版７４とは逆方向に回転させる圧胴７５と、第４スタンプ版７４における有機半導体層パターン２０’の形成面側に、被転写基板１０''の表面側を押圧可能に保持する基板保持部６４を備えている。   The printing apparatus 70 in this case includes a first supply unit 71 having a drum-shaped first stamp plate on which an organic semiconductor layer pattern is formed, and a drum-shaped second stamp plate on which an organic conductor layer pattern is formed. The supply unit 72 provided, the drum-shaped third stamp plate 73 onto which the organic semiconductor layer pattern and the organic conductor layer pattern are transferred from the supply units 71 and 72, respectively, and the organic semiconductor layer pattern and the third stamp plate 73 from The drum-like fourth stamp plate 74 to which the organic conductor layer pattern is transferred is sandwiched between the fourth stamp plate 74 and the substrate to be transferred 10 '', and rotated in the direction opposite to the fourth stamp plate 74. A substrate holder 6 that holds the surface side of the substrate 10 '' to be pressed on the pressure cylinder 75 and the surface of the fourth stamp plate 74 where the organic semiconductor layer pattern 20 'is formed. 4 is provided.

第１供給ユニット７１は、撥水性を有するドラム状の第１スタンプ版７１ａと、第１スタンプ版７１ａの表面（撥水面）に有機半導体インクを供給する液供給部７１ｂと、凹凸パターンを表面側に有し、第１スタンプ版７１ａにおける有機半導体層２０の形成面側に凸部が押圧される反転版７１ｃとを備えている。ここで、液供給部７１ｂは、例えばスリットコーターからなり、第１スタンプ版７１ａがＲ1方向に回転することで、第１スタンプ版７１ａの撥水面に有機半導体層２０が形成される。また、反転版７１ｃは例えばガラス版からなり、図１２を用いて説明した反転版６３と同様の構成であることとする。 The first supply unit 71 includes a drum-shaped first stamp plate 71a having water repellency, a liquid supply unit 71b for supplying organic semiconductor ink to the surface (water-repellent surface) of the first stamp plate 71a, and a concavo-convex pattern on the surface side. And a reverse plate 71c whose convex portion is pressed on the surface of the first stamp plate 71a on which the organic semiconductor layer 20 is formed. Here, the liquid supply unit 71b is, for example, a slit coater, a first stamp plate 71a is by rotating the R 1 direction, the organic semiconductor layer 20 is formed on the water repellent surface of the first stamp plate 71a. The reverse plate 71c is made of, for example, a glass plate, and has the same configuration as the reverse plate 63 described with reference to FIG.

一方、第２供給ユニット７２は、ドラム状の第２スタンプ版７２ａと、第２スタンプ版７２ａの表面に有機導電体インクを供給する液供給部７２ｂと、凹凸パターンを表面側に有し、第２スタンプ版７２ａにおける有機導電体層２０の形成面側に凸部が押圧されるように構成された反転版７２ｃとを備えている。第２供給ユニット７２は、上記第１供給ユニットと同様に構成される。   On the other hand, the second supply unit 72 has a drum-shaped second stamp plate 72a, a liquid supply unit 72b for supplying organic conductive ink to the surface of the second stamp plate 72a, and a concavo-convex pattern on the surface side. The two-stamp plate 72a includes a reverse plate 72c configured so that a convex portion is pressed to the surface on which the organic conductor layer 20 is formed. The second supply unit 72 is configured in the same manner as the first supply unit.

そして、第３スタンプ版７３は、第１スタンプ版７１ａおよび第２スタンプ版７２ａの両方と接触する状態で、これらと逆方向（Ｒ2方向)に回転する。また、第４スタンプ版７４は、第３スタンプ版７３と接触する状態で、第３スタンプ版７３とは逆方向（Ｒ1方向)に回転する。さらに、圧胴７５は、第４スタンプ版７４に被転写基板１０'を介して接触する状態で、第４スタンプ版７４とは逆方向（Ｒ2方向)に回転する。 Then, the third stamp plate 73 rotates in the opposite direction (R 2 direction) in a state where it is in contact with both the first stamp plate 71a and the second stamp plate 72a. The fourth stamp plate 74 rotates in the reverse direction (R 1 direction) with respect to the third stamp plate 73 while being in contact with the third stamp plate 73. Further, the impression cylinder 75 rotates in the opposite direction (R 2 direction) to the fourth stamp plate 74 while being in contact with the fourth stamp plate 74 via the transfer substrate 10 ′.

ここで、第１スタンプ版７１ａ、第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４は、有機半導体層２０に対する密着性が順次高くなるように構成されることとする。有機半導体層２０を構成する有機半導体材料として、例えばＰ３ＨＴを用いた場合には、第１スタンプ版７１ａ、第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４の順に撥水性が低くなるように構成することで、密着性を順次高くなるように制御できる。具体的には、第１スタンプ版７１ａの表面に１０ｍＭのＯＴＳで表面処理を行い、第２のスタンプ版７２ａはＰＤＭＳで構成され、第４スタンプ版７４は非晶質のパーフルオロ樹脂（例えば、旭硝子社製サイトップ８０９Ａ）で表面が覆われたＰＤＭＳで構成する。   Here, the first stamp plate 71a, the third stamp plate 73, and the fourth stamp plate 74 are configured so that the adhesion to the organic semiconductor layer 20 is sequentially increased. When, for example, P3HT is used as the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20, the first stamp plate 71a, the third stamp plate 73, and the fourth stamp plate 74 are configured so that the water repellency decreases in this order. Thus, it is possible to control the adhesiveness so as to increase sequentially. Specifically, the surface of the first stamp plate 71a is subjected to surface treatment with 10 mM OTS, the second stamp plate 72a is composed of PDMS, and the fourth stamp plate 74 is formed of an amorphous perfluoro resin (for example, It is composed of PDMS whose surface is covered with Asahi Glass Co., Ltd. Cytop 809A).

また、同様に、第２スタンプ版７２ａ、第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４についても、有機導電体層２２に対する密着性が順次高くなるように構成されることとする。   Similarly, the second stamp plate 72a, the third stamp plate 73, and the fourth stamp plate 74 are also configured so that the adhesion to the organic conductor layer 22 is sequentially increased.

一方、基板保持部７６は、フィルム基材からなる被転写基板１０''をロール状に巻き付けた供給部７６ａとこの供給部７６ａから被転写基板１０''をロール状に巻き取る巻取部７６ｂとを備えている。そして、上記供給部７６ａと上記巻取部７６ｂの間で張設された状態の被転写基板１０''が上記圧胴７５により第４スタンプ版７４のパターン形成面側に押圧されることで、第４スタンプ版７４の表面に設けられた有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’が転写される。   On the other hand, the substrate holding unit 76 includes a supply unit 76a in which the transfer substrate 10 '' made of a film base material is wound in a roll shape, and a winding unit 76b in which the transfer substrate 10 '' is wound in a roll shape from the supply unit 76a. And. Then, the transferred substrate 10 '' stretched between the supply unit 76a and the winding unit 76b is pressed against the pattern forming surface side of the fourth stamp plate 74 by the impression cylinder 75, The organic semiconductor layer pattern 20 ′ and the organic conductor layer pattern 22 ′ provided on the surface of the fourth stamp plate 74 are transferred.

このような印刷装置７０を用いて、被転写基板１０''の表面に有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’を転写する場合には、まず、第１供給ユニット７１において、Ｒ1方向に回転した状態の第１スタンプ版７１ａの表面（撥水面）に、液供給部７１ｂから有機半導体インクを供給することで、有機半導体層２０を塗布形成する。ここで、有機半導体インクにＰ３ＨＴをクロロホルムに５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解させたものを用いることで、塗布した直後にクロロホルムが揮発して、有機半導体層２０が薄膜化される。これにより、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料は、第１スタンプ版７１ａの撥水面に接した状態で、結晶化される。 When the organic semiconductor layer pattern 20 ′ and the organic conductor layer pattern 22 ′ are transferred to the surface of the transfer substrate 10 ″ using such a printing apparatus 70, first, in the first supply unit 71, R The organic semiconductor layer 20 is applied and formed on the surface (water repellent surface) of the first stamp plate 71a rotated in one direction by supplying the organic semiconductor ink from the liquid supply unit 71b. Here, by using an organic semiconductor ink in which P3HT is dissolved in chloroform at a concentration of 5 mg / ml, chloroform is volatilized immediately after coating, and the organic semiconductor layer 20 is thinned. Thereby, the organic semiconductor material which comprises the organic-semiconductor layer 20 is crystallized in the state which contact | connected the water-repellent surface of the 1st stamp plate 71a.

次いで、上記反転版７１ｃをＲ2方向に回転させながら、凸部の頂面を第１スタンプ版７１ａ上の有機半導体層２０の形成面側に押圧することで、有機半導体層２０の不要なパターンが上記凸部の頂面に付着する。これにより、第１スタンプ版７１ａの撥水面には、有機半導体層パターン２０’が形成される。 Then, while rotating the reversing plate 71c in the R 2 direction, the top surface of the projection by pressing the forming surface side of the organic semiconductor layer 20 on the first stamping plate 71a, unnecessary organic semiconductor layer 20 pattern Adheres to the top surface of the convex portion. Thereby, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is formed on the water repellent surface of the first stamp plate 71a.

一方、第２供給ユニット７２においては、Ｒ1方向に回転した状態の第２スタンプ版７２ａの表面に、液供給部７２ｂから有機導電体インクを供給することで、有機導電体層２２を塗布形成する。ここで、有機導電体インクを構成する有機導電体材料には、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホナート）［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］を用いることとする。 On the other hand, in the second supply unit 72, the surface of the second stamp plate 72a in the state of being rotated in the R 1 direction, by supplying the organic conductor ink from the liquid supply portion 72b, formed by coating the organic conducting layer 22 To do. Here, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (4-styrenesulfonate) [PEDOT / PSS] is used as the organic conductor material constituting the organic conductor ink.

次いで、上記反転版７２ｃをＲ2方向に回転させながら、凸部の頂面を第２スタンプ版７２ａ上の有機導電体層２２の形成面側に押圧することで、有機導電体層２２の不要なパターンが上記凸部の頂面に付着する。これにより、第２スタンプ版７２ａの表面には、有機導電体層パターン２２’が形成される。 Then, while rotating the reversing plate 72c in the R 2 direction, the top surface of the projection by pressing the forming surface of the organic conducting layer 22 on the second stamp plate 72a, unnecessary organic conducting layer 22 Pattern adheres to the top surface of the protrusion. Thereby, the organic conductor layer pattern 22 ′ is formed on the surface of the second stamp plate 72a.

次いで、第３スタンプ版７３を、第１スタンプ版７１ａおよび第２スタンプ版７２ａと接する状態で、Ｒ2方向に回転させることで、第１スタンプ版７１ａの表面に形成された有機半導体層パターン２０’と第２スタンプ版７２ａの表面に形成された有機導電体層パターン２２’とが第３スタンプ版７３の表面に転写される。 Then, the third stamp plate 73, in a state in contact with the first stamp plate 71a and the second stamp plate 72a, is rotated in the R 2 direction, the organic semiconductor layer pattern 20 formed on the surface of the first stamp plate 71a 'And the organic conductor layer pattern 22' formed on the surface of the second stamp plate 72a are transferred to the surface of the third stamp plate 73.

続いて、第３スタンプ版７３からＲ1方向に回転する第４スタンプ版７４に有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’が転写される。その後、圧胴７５により、供給部７６ａと巻取部７６ｂとにより張設した状態で保持される被転写基板１０'が、第４スタンプ版７４のパターン形成面側に押圧されることで、被転写基板１０'に有機半導体層パターン２０’および有機導電体層パターン２２’が転写される。 Subsequently, the organic semiconductor layer pattern 20 ′ and the organic conductor layer pattern 22 ′ are transferred from the third stamp plate 73 to the fourth stamp plate 74 rotating in the R 1 direction. Thereafter, the transfer substrate 10 ′ held in a state stretched by the supply unit 76 a and the winding unit 76 b is pressed by the impression cylinder 75 toward the pattern forming surface side of the fourth stamp plate 74. The organic semiconductor layer pattern 20 ′ and the organic conductor layer pattern 22 ′ are transferred to the transfer substrate 10 ′.

このような印刷装置７０によっても、第１スタンプ版７１ａの撥水面に接した状態で、有機半導体層２０を構成する有機半導体材料が結晶化し、第１スタンプ版７１ａから第３スタンプ版７３、第４スタンプ版７４を介して、被転写基板１０''の表面に有機半導体層パターン２０’が転写されるため、有機半導体層２０における上記撥水面との接触面が被転写基板１０’とは反対側に配置される。また、有機半導体層２０の不要なパターンを付着する反転版６３を備えていることから、上述した印刷装置６０と同様の効果を奏する。   Also with such a printing apparatus 70, the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer 20 is crystallized in contact with the water repellent surface of the first stamp plate 71a, and the first stamp plate 71a to the third stamp plate 73, Since the organic semiconductor layer pattern 20 ′ is transferred to the surface of the transferred substrate 10 ″ via the 4-stamp plate 74, the contact surface of the organic semiconductor layer 20 with the water repellent surface is opposite to the transferred substrate 10 ′. Placed on the side. In addition, since the reverse plate 63 to which an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer 20 is attached is provided, the same effect as the printing device 60 described above is obtained.

また、有機半導体層パターン２０’と有機導電体層パターン２２’を同一基板に転写することができるため、有機半導体層パターンと配線パターンを同一工程で塗布することが可能となり、高スループットで半導体装置を製造することができる。   Further, since the organic semiconductor layer pattern 20 ′ and the organic conductor layer pattern 22 ′ can be transferred to the same substrate, the organic semiconductor layer pattern and the wiring pattern can be applied in the same process, and the semiconductor device can be manufactured with high throughput. Can be manufactured.

なお、ここでは、有機半導体インクを構成する溶媒として、揮発性の高いクロロホルムを用いた例について説明したが、揮発性の低い溶媒を用いた場合には、有機半導体層２０の薄膜化を促進するために、印刷装置６０に熱源や乾燥源を配置してもよい。例えば、第１スタンプ版７１ａ、第３スタンプ版７３または第４スタンプ版７４に熱源を配置することで、有機半導体層２０または有機半導体層パターン２０’の薄膜化を促進することができる。   In addition, although the example using chloroform with high volatility was demonstrated here as a solvent which comprises organic-semiconductor ink, when the solvent with low volatility is used, the thinning of the organic-semiconductor layer 20 is accelerated | stimulated. Therefore, a heat source or a drying source may be arranged in the printing apparatus 60. For example, by disposing a heat source on the first stamp plate 71a, the third stamp plate 73, or the fourth stamp plate 74, it is possible to promote thinning of the organic semiconductor layer 20 or the organic semiconductor layer pattern 20 '.

本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態を説明するための製造工程断面図（その１）である。FIG. 6 is a manufacturing process cross-sectional view (No. 1) for describing the first embodiment of the semiconductor device manufacturing method of the present invention; 本発明の半導体装置の製造方法に係る第１実施形態の変形例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the modification of 1st Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 第１実施形態の半導体装置の製造方法により得られた薄膜トランジスタにおけるゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gate voltage and drain current in the thin-film transistor obtained by the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment. 本発明の半導体装置の製造方法に係る第２実施形態を説明するための製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating 2nd Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention. 第１実施形態および第２実施形態の半導体装置の製造方法により得られた薄膜トランジスタにおけるゲート電圧とソース−ドレイン電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gate voltage and the source-drain current in the thin-film transistor obtained by the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment and 2nd Embodiment. 本発明の半導体装置の製造方法に係る第３実施形態を説明するための製造工程断面図である（その１）。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating 3rd Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 1). 本発明の半導体装置の製造方法に係る第３実施形態を説明するための製造工程断面図である（その２）。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating 3rd Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 2). 本発明の半導体装置の製造方法に係る第４実施形態を説明するための製造工程断面図である（その１）。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating 4th Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 1). 本発明の半導体装置の製造方法に係る第４実施形態を説明するための製造工程断面図である（その２）。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating 4th Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 2). 本発明の半導体装置の製造方法に係る第５実施形態を説明するための製造工程断面図である（その１）。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating 5th Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 1). 本発明の半導体装置の製造方法に係る第５実施形態を説明するための製造工程断面図である（その２）。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating 5th Embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 2). 本発明の半導体装置の製造方法が用いられる印刷装置の概略図（その１）である。It is the schematic (the 1) of the printing apparatus with which the manufacturing method of the semiconductor device of this invention is used. 本発明の半導体装置の製造方法が用いられる印刷装置の概略図（その２）である。It is the schematic (the 2) of the printing apparatus with which the manufacturing method of the semiconductor device of this invention is used. 従来の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の製造方法を説明するための製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１０’，１０''…被転写基板、１２…ゲート電極、１３…ゲート絶縁膜、１４…ソース電極、１５…ドレイン電極、２０…有機半導体層、２０’…有機半導体層パターン、２１…チャネル層、３０，６１…スタンプ版、３０ａ，６１ａ…撥水面、４０…転写用基板、４１…撥水層、４３…撥水性パターン、５０，６３，７１ｃ…反転版、７１ａ…第１スタンプ版，７３…第３スタンプ版、７４…第４スタンプ版   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10 ', 10' '... Transfer substrate, 12 ... Gate electrode, 13 ... Gate insulating film, 14 ... Source electrode, 15 ... Drain electrode, 20 ... Organic-semiconductor layer, 20' ... Organic-semiconductor-layer pattern, 21 ... Channel layer 30, 61 ... stamp plate, 30a, 61a ... water repellent surface, 40 ... transfer substrate, 41 ... water repellent layer, 43 ... water repellent pattern, 50, 63, 71c ... reverse plate, 71a ... first stamp plate 73 ... Third stamp version, 74 ... Fourth stamp version

Claims (14)

撥水性を有するスタンプ版の撥水面に有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する第１工程と、
前記有機半導体層を乾燥させることで、前記撥水面に接した状態で、当該有機半導体層を構成する前記有機半導体材料を結晶化する第２工程と、
前記スタンプ版における結晶化した前記有機半導体層の形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、当該被転写基板の表面に前記有機半導体層を転写する第３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。 A first step of forming an organic semiconductor layer by applying a liquid containing an organic semiconductor material on a water-repellent surface of a stamp plate having water repellency;
A second step of crystallizing the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer in a state of being in contact with the water-repellent surface by drying the organic semiconductor layer;
And a third step of transferring the organic semiconductor layer to the surface of the substrate to be transferred by pressing the formation surface side of the crystallized organic semiconductor layer on the stamp plate to the surface of the substrate to be transferred. A method for manufacturing a semiconductor device. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記スタンプ版の前記撥水面には凹凸パターンが設けられており、
前記第１工程では、前記撥水面の凹凸形状に倣って前記有機半導体材料の含有液を塗布し、
前記第３工程では、前記被転写基板の表面に、前記スタンプ版の凸部の頂面に設けられた前記有機半導体層のパターンを転写する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
An uneven pattern is provided on the water repellent surface of the stamp plate,
In the first step, a liquid containing the organic semiconductor material is applied following the uneven shape of the water repellent surface,
In the third step, the pattern of the organic semiconductor layer provided on the top surface of the convex portion of the stamp plate is transferred onto the surface of the substrate to be transferred. 請求項２記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１工程では、前記スタンプ版を前記有機半導体材料の含有液に浸漬させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
In the first step, the stamp plate is immersed in a liquid containing the organic semiconductor material. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１工程と前記第２工程の間または前記第２工程と前記第３工程の間に、前記スタンプ版における前記有機半導体層の形成面側に、表面側に凹凸パターンが設けられた反転版を押圧し、当該反転版の凸部の頂面に前記有機半導体層の不要なパターンを付着させて除去することで、前記有機半導体層のパターンを形成する工程を行い、
前記第３工程では、前記被転写基板の表面に、前記有機半導体層のパターンを転写する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
Inverted plate in which a concave-convex pattern is provided on the surface side on the formation surface side of the organic semiconductor layer in the stamp plate between the first step and the second step or between the second step and the third step. And removing the unnecessary pattern of the organic semiconductor layer by attaching it to the top surface of the convex portion of the inverted plate, thereby performing a step of forming the pattern of the organic semiconductor layer,
In the third step, the pattern of the organic semiconductor layer is transferred to the surface of the substrate to be transferred. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記被転写基板は、基板上にゲート電極を介してゲート絶縁膜を設けてなり、
前記第３工程の前または後に、前記ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極を形成し、
前記第３工程では、前記ゲート絶縁膜の表面に前記有機半導体層を転写することで、前記ソース電極および前記ドレイン電極との間に当該有機半導体層からなるチャネル層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The transfer substrate is provided with a gate insulating film on a substrate via a gate electrode,
Before or after the third step, forming a source electrode and a drain electrode on the gate insulating film,
In the third step, a channel layer made of the organic semiconductor layer is formed between the source electrode and the drain electrode by transferring the organic semiconductor layer to the surface of the gate insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device. 請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３工程よりも前に、
前記被転写基板の表面に撥水処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
Prior to the third step,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing a water repellent treatment on a surface of the substrate to be transferred. 撥水性パターンが設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する第１工程と、
前記有機半導体層を乾燥させることで、前記撥水性パターンに接した状態で、当該有機半導体層を構成する前記有機半導体材料を結晶化する第２工程と、
前記転写用基板における結晶化した前記有機半導体層の形成面側を、前記撥水性パターンよりも前記有機半導体層との密着性が高く、前記転写用基板よりも前記有機半導体層との密着性が低いスタンプ版の表面に押圧することで、当該スタンプ版の表面に、前記撥水性パターン上の前記有機半導体層のパターンを転写する第３工程と、
前記スタンプ版における前記有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、当該被転写基板の表面に前記有機半導体層のパターンを転写する第４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。 A first step of forming an organic semiconductor layer by applying a liquid containing an organic semiconductor material on the surface of a transfer substrate provided with a water-repellent pattern;
A second step of crystallizing the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer in a state in contact with the water-repellent pattern by drying the organic semiconductor layer;
The formation surface side of the crystallized organic semiconductor layer on the transfer substrate has higher adhesion to the organic semiconductor layer than the water repellent pattern, and more adhesion to the organic semiconductor layer than the transfer substrate. A third step of transferring the pattern of the organic semiconductor layer on the water-repellent pattern to the surface of the stamp plate by pressing the surface of the lower stamp plate;
A fourth step of transferring the pattern of the organic semiconductor layer to the surface of the substrate to be transferred by pressing the pattern forming surface side of the organic semiconductor layer in the stamp plate to the surface of the substrate to be transferred. A method of manufacturing a semiconductor device. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記被転写基板の表面には、ソース電極とドレイン電極とが設けられており、
前記第４工程では、前記有機半導体層のパターンを被転写基板の表面に転写することで、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記有機半導体層からなるチャネル層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
A source electrode and a drain electrode are provided on the surface of the transfer substrate,
In the fourth step, a channel layer made of the organic semiconductor layer is formed between the source electrode and the drain electrode by transferring the pattern of the organic semiconductor layer onto the surface of the transfer substrate. A method for manufacturing a semiconductor device. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記第４工程の前に、前記被転写基板の表面に撥水処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
Prior to the fourth step, the surface of the substrate to be transferred is subjected to water repellent treatment. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１工程では、前記転写用基板を前記有機半導体材料の含有液に浸漬させる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7.
In the first step, the transfer substrate is immersed in a liquid containing the organic semiconductor material. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: 撥水層が設けられた転写用基板の表面に、有機半導体材料の含有液を塗布することで、有機半導体層を形成する第１工程と、
前記転写用基板における前記有機半導体層の形成面側に、表面側に撥水面からなる凹凸パターンを有するスタンプ版を押圧することで、当該スタンプ版の凸部の頂面に、前記有機半導体層のパターンを転写する第２工程と、
前記スタンプ版における前記有機半導体層のパターンの形成面側を被転写基板の表面に押圧することで、当該被転写基板の表面に、前記スタンプ版の凸部の頂面に設けられた前記有機半導体層のパターンを転写する第３工程とを有し、
前記第１工程と前記第２工程の間または前記第２工程と前記第３工程の間に、前記有機半導体層を乾燥させることで、前記撥水層または前記撥水面に接した状態で、当該有機半導体層を構成する前記有機半導体材料を結晶化する工程を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first step of forming an organic semiconductor layer by applying a liquid containing an organic semiconductor material on the surface of a transfer substrate provided with a water repellent layer;
By pressing a stamp plate having a concavo-convex pattern consisting of a water-repellent surface on the surface side on the surface of the transfer substrate on which the organic semiconductor layer is formed, the top surface of the convex portion of the stamp plate A second step of transferring the pattern;
The organic semiconductor provided on the top surface of the convex portion of the stamp plate on the surface of the transferred substrate by pressing the pattern forming surface side of the organic semiconductor layer in the stamp plate against the surface of the transferred substrate A third step of transferring the pattern of the layer,
The organic semiconductor layer is dried between the first step and the second step or between the second step and the third step, so that the water-repellent layer or the water-repellent surface is in contact with the organic semiconductor layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising performing a step of crystallizing the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記被転写基板の表面には、ソース電極とドレイン電極とが設けられており、
前記第３工程では、前記有機半導体層のパターンを被転写基板の表面に転写することで、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に前記有機半導体層からなるチャネル層を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
A source electrode and a drain electrode are provided on the surface of the transfer substrate,
In the third step, a channel layer made of the organic semiconductor layer is formed between the source electrode and the drain electrode by transferring the pattern of the organic semiconductor layer to the surface of the transfer substrate. A method for manufacturing a semiconductor device. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
前記第３工程の前に、前記被転写基板の表面に撥水処理を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
Prior to the third step, the surface of the substrate to be transferred is subjected to water repellent treatment. スタンプ版の表面に設けられた有機半導体層パターンを被転写基板の表面に転写する半導体装置の製造装置であって、
撥水性を有するスタンプ版と、
前記スタンプ版の表面となる撥水面に有機半導体層が塗布形成されるように、当該撥水面に有機半導体材料の含有液を供給する液供給部と、
凹凸パターンを表面側に有し、前記スタンプ版における前記有機半導体層の形成面側に凸部が押圧されることで、当該凸部の頂面に当該有機半導体層の不要なパターンを付着する反転版と、
前記スタンプ版における前記反転版の押圧により形成された前記有機半導体層パターンの形成面側に、前記被転写基板を押圧可能に保持する基板保持部とを備えた
ことを特徴とする半導体装置の製造装置。

A semiconductor device manufacturing apparatus for transferring an organic semiconductor layer pattern provided on a surface of a stamp plate to a surface of a substrate to be transferred,
A stamp plate having water repellency;
A liquid supply unit for supplying a liquid containing an organic semiconductor material to the water-repellent surface so that the organic semiconductor layer is applied and formed on the water-repellent surface serving as the surface of the stamp plate
Inversion of having an uneven pattern on the surface side and attaching an unnecessary pattern of the organic semiconductor layer to the top surface of the convex portion by pressing the convex portion toward the surface of the organic semiconductor layer in the stamp plate Edition,
A semiconductor device manufacturing method comprising: a substrate holding portion that holds the transfer substrate in a pressable manner on a surface of the organic semiconductor layer pattern formed by pressing the reverse plate in the stamp plate. apparatus.

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