JP4686232B2 - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：ＴＦＴ）を備えた半導体装置、電子機器、半導体装置の製造方法、及び電子機器の製造方法に関し、特に、液相プロセスを用いて作製するＴＦＴの改良に関する。

ＴＦＴは、導電膜、絶縁膜、及び半導体膜等の薄膜で構成され、かかる薄膜の形成にはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やスパッタ法が利用される。また、薄膜をパターニングするためにレジスト材を用いてマスクパターン等を形成したり、エッチングを行うことが必要となる。このため、ＴＦＴを用いた半導体装置の製造には高価な製造装置が必要となる。また、環境対策も必要になる。

そこで、液体材料を用いたＴＦＴ（有機ＴＦＴ）の製造が検討されている。例えば特許文献１では、導電性材料を導電膜に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等を絶縁膜に、π共役系の低分子及び高分子の有機半導体材料を半導体膜に、それぞれ液相プロセスを用いて形成する方法が開示されている。
特開２００４−６３９７５号公報

しかしながら、液相プロセスで微小面積のＴＦＴを作成することは難しく、ゲート電極層の端部側がゲート絶縁層を介してソース・ドレイン電極上に存在する構造となる。

例えば、ゲート電極層を液滴吐出法（インクジェット法）等で形成した場合、その線幅が例えば最小数１０μｍとしたとき、チャネル長はＴＦＴの性能を向上させるため数μｍ程度まで短くするので、その結果、ゲート電極層とソース・ドレイン電極部とが重なる面積が多い構造となる。

この、ゲート電極層とソース・ドレイン電極部とが重なる面積が大きいと、ゲート電極層とソース・ドレイン電極間の寄生容量が増大して、スイッチング素子としてのＴＦＴの性能が低下する。

また、ゲート電極層の端部がソース・ドレイン電極上にまで存在する構造になると、ゲート電極層端部に電界集中が生じる。その結果、ゲート電極層の端部とソース・ドレイン電極とによって挟まれるゲート絶縁層で絶縁破壊が発生し易くなる。

よって、本発明は、液体材料を使用して作製したＴＦＴのゲート電極層端部での絶縁破壊と寄生容量の増大とを回避可能としたＴＦＴを有する半導体装置、電子機器、半導体装置の製造方法、及び電子機器の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の半導体装置は、基板上に離間して配置される第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極と対向し、前記第１及び第２の電極のそれぞれの少なくとも一部を覆うように配置されるゲート電極と、前記第１及び第２の電極と前記ゲート電極との相互間に配置される半導体層と、前記ゲート電極と前記半導体層との相互間に配置されるゲート絶縁層と、を含み、前記ゲート電極と前記第１及び第２の電極とが重なる領域の上に形成される前記ゲート絶縁層の膜厚が前記第１及び第２の電極の間の上に形成される前記ゲート絶縁層の膜厚より大きいことを特徴とする。

あるいは、基板上に形成された第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極上に、前記第１及び第２の電極の間を覆って形成される半導体層と、前記半導体層上に形成されるゲート絶縁層と、前記絶縁層上に形成されるゲート電極と、を有し、前記ゲート電極は前記第１及び第２の電極と重なる部分を有し、前記ゲート電極と前記第１及び第２の電極とが重なる領域の上に形成される前記ゲート絶縁層の膜厚が前記第１及び第２の電極の間の上に形成される前記ゲート絶縁層の膜厚より大きいことを特徴とする。特に、前記第１及び第２の電極の間に形成される前記半導体層はチャネル領域である。

かかる構成とすることによって、ゲート絶縁層の外周側における膜厚が厚いためにゲート電極層の外周部（端部）における絶縁破壊が回避可能となる。また、ゲート絶縁層の外周側における膜厚が大きいため寄生容量が減少する。

好ましくは、前記ゲート絶縁層の膜厚が前記第１及び第２の電極の間の上に形成される部分から前記ゲート電極と前記第１及び第２の電極とが重なる領域の上に形成される部分に向かって漸次増大するように形成されている

本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に離間した第１及び第２の電極を形成する工程と、前記第１及び第２の電極の離間領域、並びに前記第１及び第２の電極上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層を覆うようにゲート絶縁層を、形成する工程と、前記ゲート絶縁層上にゲート電極層を形成する工程と、を含み、前記ゲート絶縁層は、前記ゲート電極と前記第１及び第２の電極とが重なる領域の上に形成される前記ゲート絶縁層の膜厚が、前記第１及び第２の電極の間の上に形成される前記ゲート絶縁層の膜厚より大きくなるよう形成されていることを特徴とすることを特徴とする。

かかる構成とすることによって、上述したチャネル領域とその外方領域でゲート絶縁層の膜厚が異なるトランジスタ構造を得ることが可能となる。

好ましくは、前記ゲート絶縁層を形成する工程が、前記半導体層上にゲート絶縁層材料を溶媒に溶解した液体材料を付与し塗布膜を形成する工程と、前記塗布膜から溶媒を除去する工程と、を有する。また、前記塗布膜から溶媒を除去する工程は、前記塗布膜の縁における乾燥速度を前記塗布膜の縁以外の部分における乾燥速度より速くするよう調節する。これによって、中央部の膜厚が小さく外周側の膜厚が大きいゲート絶縁層を得ることが可能となる。

好ましくは、前記ゲート絶縁層を形成する工程に先立ち、前記液体材料が付与される領域の前記液体材料に対する接触角を小さくする処理を行うことを特徴とする。これは、前記ゲート絶縁層を形成する工程に先立ち、前記液体材料に表面張力調整剤を添加することで、前記液体材料が付与される領域の前記液体材料に対する接触角を小さくするものであってもよい。これにより、液体材料が塗布されたあとの形状を制御することができ、塗布膜の中央部よりも周縁部からの乾燥を促進し、ゲート絶縁層の外周側における膜厚を大きくすることができる。

好ましくは、前記液体材料は液滴吐出装置から吐出され前記半導体層に付与される。液滴吐出装置（例えばインクジェット装置）によって材料液の付与位置及び付与量を正確に制御することが可能となり、ゲート絶縁層を正確にパターニングすることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

なお、膜形成技術として、一般に気相プロセスと液相プロセスとが用いられるが、気相プロセスとは、例えば、ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤを含む）、蒸着、分子線蒸着（ＭＢ）、スパッタリング、イオンプレーティング等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

一方、液相プロセスとは、液体材料を基材に供給して、脱溶媒（脱分散媒）の後、必要に応じて熱処理を施すことにより膜（各層）を形成するものである。なお、この液体材料の供給には、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、液滴吐出法（例えばインクジェット法）、マイクロコンタクトプリンティング法等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

＜実施形態１＞
図１は本発明の半導体装置の実施形態を示している。同図（Ａ）は液相プロセスによって作製されたＴＦＴ１の平面図、同図（Ｂ）は、同図（Ａ）のＡ−Ａ’方向における断面を示す断面図である。両図において対応する部分には同一符号を付している。

この実施例においては、ＴＦＴのソース・ドレイン電極上にゲート電極層がオーバーラップする構造において、ゲート絶縁層を半導体膜のチャネル領域上で薄く、チャネル領域外では厚く形成することによって絶縁耐圧の向上と寄生容量の低減を図っている。ゲート絶縁層の膜厚はチャネル領域から外方に向かって徐々に増加している。これにより、ゲート絶縁層内に急峻な電界が発生することを回避している。

図１に示されるように、ＴＦＴ１は樹脂基板１０上に、第１及び第２の電極（以下、ソース・ドレイン電極）１１（ソース電極１１ａ、ドレイン電極１１ｂ）、チャネル部１２、半導体層１３、ゲート絶縁層１４、ゲート電極層１５等を積層して構成されている。

樹脂基板１０は、可撓性プラスチックの絶縁基板である。この樹脂基板１０の上に第１の電極（以下、ソース電極）１１ａ及び第２の電極（以下、ドレイン電極）１１ｂからなるソース・ドレイン電極が形成されている。

なお、ＴＦＴ１において、いずれの電極がソース電極となるか、ドレイン電極となるかは具体的な回路の動作状態によってきまるものである。実施例のソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂは便宜的に定められたものである。従って、両者を特に区別する必要がないときにはソース・ドレイン電極１１と示す。ソース・ドレイン電極１１の導電膜はＴＦＴ１の電極の他、図示しない電極・配線としても形成され、使用される。

ソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂは樹脂基板１０上にＴＦＴ１のチャネル部１２となるギャップを介して対向するように成膜されている。

半導体層１３は、ソース電極１１ａの一部、ドレイン電極１１ｂの一部、ソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂ間の当該ギャップの全部を覆うように平坦に形成されている。半導体層１３は、当該ギャップ部（チャネル中心領域）を埋設するものであり、ソース・ドレイン電極１１ａ及び１１ｂを部分的に覆う膜厚が４０〜１００ｎｍ程度の島状の形状を有する。

ゲート絶縁層１４は、ソース電極１１ａ、半導体層１３及びドレイン電極１１ｂに渡って成膜されており、半導体層１３全体を覆っている。

ゲート絶縁層１４は、図１（Ｂ）に示すように、チャネル部１２上でその膜厚が薄く、チャネル部１２から外方に離間する程、その膜厚が徐々に厚くなるように上面が凹状に湾曲して形成されている。このような構造は、後述するように、例えば、液滴吐出法によって塗布したゲート絶縁層材料を乾燥焼成する。この上にゲート絶縁層材料を更に重ねて繰り返し塗布し、乾燥焼成することによって得ることが可能である。このようなゲート絶縁層１４は、後述のようにチャネル部１２の半導体１３ではゲート電極層１５によって電荷が誘起しやすく、チャネル部１２外方の半導体層１３ではゲート電極層１５によって電荷が誘起し難い構造となる。

ゲート電極層１５は導電材料でゲート絶縁層１４上に形成されている。ゲート電極層１５は、例えば、ゲート絶縁層１４の最も膜厚の薄い中央部に例えば分散媒に分散した金属微粒子が集まるようにゲート絶縁層材料を塗布し、焼成して構成されている。なお、既述した高分子導電材料ＰＥＤＯＴを使用してもよい。

このため、図１（Ｂ）に示されるように、ゲート電極層１５の断面が凸レンズ状（ゲート電極層１５の下面がゲート絶縁層１４の上面に沿って下方に向かって凸状に湾曲している。）になっており、その中央部がゲート絶縁層１４の最も薄い部分に、その両端部がそれぞれゲート絶縁層１４の厚い部分に位置している。

なお、図１には説明の便宜上示していないが、上記構成のＴＦＴ１全体が保護膜で覆われる。保護膜としは、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜を使用することができる。

上述したＴＦＴ１の構造によれば、ゲート電極層１５がソース・ドレイン電極層上にオーバーラップした構造であっても、半導体層のチャネル部１２とゲート電極層１５との間に形成されるゲート絶縁層１４の膜厚が、ソース・ドレイン電極１１とゲート電極層１５との間に形成されるゲート絶縁層１４の膜厚より小さく形成することで、ゲート電極層１５端部での電界集中によるゲート絶縁層１４の絶縁破壊を防止することができる。

また、ゲート電極層１５がソース・ドレイン電極層上にオーバーラップした構造により生ずる寄生容量は、ゲート電極層１５とソース・ドレイン電極１１とが重なる領域上に形成されるゲート絶縁層１４を厚膜に形成することで、低減することができる。

（製造工程）
次に、図２を参照して薄膜半導体装置の製造工程について説明する。

（ソース・ドレイン電極形成）
まず、図２（Ａ）に示すように、ソース・ドレイン電極１１ａ及び１１ｂを形成する。ソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂの具体的な形成方法としては、公知のスパッタ法、メッキ法を用いて成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることができる。また、形成材料をスクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法のような印刷法等の、塗布法にて形成することもできる。メッキ法或いは印刷法を用いることで、真空装置を用いずに安価に製造することが可能である。

ソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂを構成する金属導電層としては、公知の導電性金属材料を用いることができ、例えばＣｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｃｏ等やそれらの金属を用いた合金、公知のあらゆる金属材料、及びその合金、及びその金属酸化物等を採用することができる。また、ソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂを構成する有機導電層としては、公知の導電性有機材料を用いることができ、ここでは導電性高分子材料であるＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン：poly-ethylendioxythiophene）等を使用することができる。

その後、基板表面に酸素プラズマ処理を行って、基板をクリーニングする。

（半導体層形成）
図２（Ｂ）に示すように、ソース・ドレイン電極１１ａ及び１１ｂのそれぞれの少なくとも一部を覆うように、また、ソース・ドレイン電極１１ａ及び１１ｂ相互間のギャップを覆うように、有機材料を含む液体材料（以下、半導体材料）を液滴吐出法によって滴下して、アニール処理（乾燥処理）を行う。該ギャップ部（チャネル中心領域）を埋設し、ソース・ドレイン電極１１ａ及び１１ｂを部分的に覆う膜厚が４０〜１００ｎｍ程度の島状の有機半導体層を形成する。

半導体層１３は、例えば、有機高分子材料またはその前駆体を含む溶液を、後述する液滴吐出法によってソース電極１１ａ、ギャップ部、ドレイン電極１１ｂ上に塗布する。この後、必要に応じてこの塗布膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成する。

この半導体層は、当該ギャップ部（チャネル中心領域）を埋設するものであり、ソース・ドレイン電極１１ａ及び１１ｂを部分的に覆う膜厚が４０〜１００ｎｍ程度の島状の形状を有するものであり、液体半導体材料の材質や固形分濃度、液滴の乾燥速度等を設定することによって形状を調節することができる。

ここで、塗布法としては、前述した液相プロセスの中でも、インクジェット法を用いるのが好ましい。インクジェット法によれば、レジスト層等を形成することなく、目的とする領域に選択的に有機半導体層１３を形成することができる。これにより、有機半導体材料の使用量を削減することができ、製造コストの削減を図ることができる。

また、フォトレジストや現像液、剥離液などの化学薬品の使用や、酸素プラズマ、ＣＦ₄プラズマなどのプラズマ処理を省略することができる。そのため、有機半導体材料の特性が変化（例えば、ドープされる）したり、劣化したりするのを確実に防止することができる。

有機半導体材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）を主とするものを用いるのが好ましい。共役系高分子材料は、その特有な電子雲の広がりにより、キャリアの移動能が特に高い。また、このような高分子の有機半導体材料は、簡易な方法で成膜することができるとともに、比較的容易に配向させることができる。

これらの中でも、有機半導体材料は、フルオレン−ビチオフェン共重合体のようなフルオレンとビチオフェンとを含む共重合体、ポリアリールアミン、フルオレン−アリールアミン共重合体のようなアリールアミンを含む重合体またはこれらの誘導体のうちの少なくとも１種を主成分とするものが好ましく、ポリアリールアミン、フルオレン−ビチオフェン共重合体またはこれらの誘導体のうち少なくとも１種を主成分とするものが好ましい。このような有機半導体材料は、耐水性および耐酸化性が高いことから、かかる有機半導体材料で構成される有機半導体層１３は、一時的に高温多湿な環境下に晒されても、品質劣化が防止される。

また、溶媒には、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等を用いることができる。

なお、有機半導体材料は、芳香族炭化水素基、複素環基などの共役系を含むため、一般的に芳香族炭化水素系溶媒に溶けやすい。このため、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンなどが特に適する溶媒である。

（ゲート絶縁層形成）
図２（Ｃ）に示すように、ゲート絶縁層材料を溶媒に溶解した液体材料を基板１０に吐出し、ソース電極１１ａ、ドレイン電極１１ｂ、及び半導体層１３上（以下、基材上、という）に塗布膜を形成したあと、前記塗布膜から溶媒を除去（すなわち、塗布膜を乾燥）することにより、ゲート絶縁層１４を形成する。

ゲート絶縁層１４としては、種類は特に限定されるものではない。ここでは、有機材料を用いるのが良く、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、あるいはポリイソブチレンに代表されるポリオレフィン系ポリマー、あるいはこれらの共重合体等が挙げられる。

例えば、１％のポリメチルメタクリレート酢酸ブチル溶液を液滴吐出法で滴下して、チャネル部のゲート絶縁層の膜厚が均一で、後述のゲート絶縁層の膜厚がチャネル部の膜厚より大きくようにしてゲート絶縁層１４を形成してもよい。

使用する溶媒は、有機半導体層を溶解するものでなければ特に限定されるものではないが、例えばインクジェット法による吐出の場合、吐出に適した表面形状、固形分濃度、表面張力等を調整できるものが好ましい。
本実施形態では、前記塗布膜の乾燥過程において、当該塗布膜の周縁部での局所的な固形分の析出を開始させる。当該塗布膜に含まれるゲート絶縁層材料は、最初に析出を開始した周縁部に多く析出していくため、当該塗布膜の外径を減少させることなく、図２（Ｃ）のゲート絶縁層１４が示す形状を得ることができる。

このとき溶媒の除去は、塗布膜の縁における乾燥速度を塗布膜の縁以外の部分における乾燥速度より速く調節することによって行われる。たとえば、同量の液体材料を基材上に配置し塗布膜を形成するとき、基材との接触角が小さいほど塗布膜の外径は大きい。塗布膜の外径が大きいと、乾燥速度が大きくなる傾向にあることから、吐出される液体材料に対する基材表面の接触角が小さいほど、乾燥速度が大きくなる。

接触角は、例えば、基材表面を親液化処理することにより小さくなり、基材表面を撥液化処理することにより大きくなる。また、界面活性剤や有機溶剤の表面張力調整剤を液体材料に添加することで、塗布膜の外径を調整することも可能である。

基材上に配置された塗布膜の縁（エッジ）において乾燥の進行を速めると、乾燥の初期段階には、塗布膜の縁で溶媒が急速に蒸発し、固形分濃度が上昇する。このとき、塗布膜の縁部における固形分濃度が飽和濃度に達すると、その縁部において固形分が局所的に析出する。すると、この析出した固形分によって塗布膜の縁部がピン止めされたような状態が生ずる。

また、吐出に先立ち、液体材料に溶解している溶質の濃度を高めておくことで、塗布膜の縁部以外の部分（半導体層１３の前記ギャップ部上のゲート絶縁層１４）における析出の量を調整することができる。濃度を高めることで、当該ギャップ部上のゲート絶縁層１４の膜厚を大きくすることができ、濃度を低めることでその膜厚を小さくすることができる。

この有機材料を含んだ液体材料の吐出を複数回繰り返すことで中央部と外周部とで膜厚の異なるゲート絶縁層１４を形成することもできる。

（ゲート電極層形成）
図２（Ｄ）に示すように、凹状に湾曲したゲート絶縁層１３上に、ソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂの一部を覆い、半導体層１３を全部覆うようにゲート電極層１５を形成する。

ゲート電極層１５は、ソース電極１１ａ及びドレイン電極１１ｂと同様の材料を用いることができるが、有機材料上に形成することから、インクジェット法に代表される印刷法等の塗布法にて形成することが好ましい。

この場合には、金属微粒子と有機金属化合物の少なくとも一方を含有する溶液を用いた塗布法にてゲート電極層１５を形成することが可能である。ここでは、溶液として、金属微粒子を分散媒に分散させた分散液、液体の有機金属化合物、有機金属化合物の溶液、又はそれらの混合物を用いることができる。

ここで、金属微粒子を用いる場合には、分散性を向上させるために、その表面に有機物など吸着させて表面を有機物で修飾して使うこともできる。

また、有機金属化合物としては、例えば金、銀、導、パラジウムなどを含有する化合物や錯体で、熱分解により金属が析出する化合物を用いることができる。具体的には、クロロトリエチルホスフィン金（I）、クロロトリメチルホ
スフィン金（I）、クロロトリフェニルホスフィン金（I）、銀（I）２，４
−ペンタンジオナト錯体、トリメチルホスフィン（ヘキサフルオロアセチルアセトナート）銀（I）錯体、銅（I）ヘキサフルオロペンタンジオナトシクロ
オクタジエン錯体などを例示することができる。

使用する分散媒としては、前記の金属微粒子を分散できるもので、凝集を起こさないものであれば特に限定されない。また、溶媒としては、前記の有機金属化合物を溶解するものであれば特に限定されない。ただし、使用する分散媒または溶媒は、形成されたゲート絶縁層１３を分散または溶解するものでないことが好ましい。

このような分散媒または溶媒として、具体的には、水の他に、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン、デカン、トルエン、キシレン、シメン、デュレン、インデン、ジペンテン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、シクロヘキシルベンゼンなどの炭化水素系化合物、またエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、ｐ−ジオキサンなどのエーテル系化合物、さらにプロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノンなどの極性化合物を例示することができる。

これらのうち、微粒子の分散性と分散液の安定性、有機金属化合物の溶解性の点で、水、アルコール類、炭化水素系化合物、エーテル系化合物が好ましく、さらに好ましい分散媒または溶媒としては、水、炭化水素系化合物を例示することができる。これらの分散媒または溶媒は、単独でも、あるいは２種以上の混合物としても使用することができる。

これらの金属微粒子及び有機金属化合物の少なくとも一方を有する液体材料を、液滴吐出法を用いて塗布する。液体材料塗布後、溶媒を除去し、金属微粒子を用いる場合には、金属微粒子間の電気的接触を向上させる目的で、熱処理を行うこともできる。該熱処理の上限温度は、溶媒の沸点と各材料と金属導電層の熱膨張係数差から生ずるクラックの発生温度により制限される。特に、金属導電層のクラックの発生を抑制するために室温（２５℃）以上２００℃以下程度で行うことが好ましい。次に、熱処理は、通常のホットプレート、電気炉などによる処理のほか、ランプアニールによって行うこともできる。

あるいは導電性高分子材料からなる有機導電材料においても形成することが可能である。導電性高分子材料としては、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチロスルフォネート）水溶液を用いることができる。このＰＥＤＯＴ（０．５重量％）／ＰＳＳ（０．８重量％）水溶液を前述した液滴吐出法を用いて塗布する。液体材料を塗布した後、必要に応じて、後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することもできる。ここで、ＰＳＳは酸性の性質を有するので、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの割合が多いと金属コロイドの分散性が低下することから、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは金属微粒子に対し１％から１０％程度の範囲であることが好ましい。次に導電性高分子材料の耐熱性の制限から、アニール処理を室温以上２００℃以下で行うことが望ましい。

なお、本実施形態で述べた半導体装置は、基板上に有機ＴＦＴを含み商取引で譲渡されうる形態を備えたものであれば半製品でもよく、例えば液晶表示装置、有機ＥＬ装置、電気泳動表示装置などが含まれる。これらは有機ＴＦＴの画素電極上に電気光学材料を配置することで形成される。

＜実施形態２＞
図３は、実施形態１の半導体装置における有機ＴＦＴを二次元表示器の画素電極５０の駆動に使用した例を示している。同図において図１と対応する部分には同一符号を付している。

図示しない行デコーダに接続された行選択線５１がゲート電極１５に接続され、図示しない列デコーダに接続されたデータ線５２がＴＦＴ１のソース・ドレイン電極１１を介して画素電極５０に接続される。このＴＦＴ１も図１のＴＦＴ１と同様にゲート絶縁層１４の膜厚がゲート電極層１５直下のチャネル領域内で薄く、ゲート電極層１５端部に向かって膜厚が徐々に増大するように形成されている。

＜実施形態３＞
以上説明したような半導体装置は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、半導体装置を備える本発明の電子機器の製造方法で製造される電子機器について説明する。

（電子ペーパー）
図４は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。この図に示す電子ペーパー６００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体６０１と、表示ユニット６０２とを備えている。このような電子ペーパー６００では、表示ユニット６０２が、例えば前述した電気泳動表示装置で構成されている。

（ディスプレイ）
図５は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。この図に示すディスプレイ８００は、本体部８０１と、この本体部８０１に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー６００とを備えている。なお、この電子ペーパー６００は、前述したような構成、すなわち、図４に示す構成と同様のものである。

本体部８０１は、その側部（図中、右側）に電子ペーパー６００を挿入可能な挿入口８０５が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対８０２ａ、８０２ｂが設けられている。電子ペーパー６００を、挿入口８０５を介して本体部８０１内に挿入すると、電子ペーパー６００は、搬送ローラ対８０２ａ、８０２ｂにより挟持された状態で本体部８０１に設置される。

また、本体部８０１の表示面側（下図（ｂ）中、紙面手前側）には、矩形状の孔部８０３が形成され、この孔部８０３には、透明ガラス板８０４が嵌め込まれている。これにより、本体部８０１の外部から、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を視認することができる。すなわち、このディスプレイ８００では、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を、透明ガラス板８０４において視認させることで表示面を構成している。

また、電子ペーパー６００の挿入方向先端部（図中、左側）には、端子部８０６が設けられており、本体部８０１の内部には、電子ペーパー６００を本体部８０１に設置した状態で端子部８０６が接続されるソケット８０７が設けられている。このソケット８０７には、コントローラー８０８と操作部８０９とが電気的に接続されている。

このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００は、本体部８０１に着脱自在に設置されており、本体部８０１から取り外した状態で携帯して使用することもできる。

また、このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００が、前述したような電気泳動表示装置で構成されている。

なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部には、前述の半導体装置を適用することが可能である。

尚、本発明の半導体装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

図１は実施形態１におけるＴＦＴを説明する説明図であり、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図Ａ−Ａ’方向における断面図である。 図２は実施形態１における半導体装置の製造過程を説明する工程図である。 図３は他の実施形態（画素電極駆動トランジスタ）を説明する説明図である。 図４は電子ペーパーの実施形態を示す斜視図である。 図５はディスプレイの実施形態を示す図である。

符号の説明

１０ 絶縁基板、１１ ソース・ドレイン電極、１１ａ ソース電極、１１ｂ ドレイン電極、１３ 半導体層、１４ ゲート絶縁層、１５ ゲート電極層、
６００ 電子ペーパー、６０１ 本体、６０２ 表示ユニット、８００ ディスプレイ、８０１ 本体部、８０２ａ 搬送ローラ対、８０２ｂ 搬送ローラ対、８０３ 孔部、８０４ 透明ガラス板、８０５ 挿入口、８０６ 端子部、 ８０７ ソケット、８０８ コントローラー、８０９ 操作部

Claims (7)

1. 基板上に離間して配置される第１及び第２の電極と、
   前記第１及び第２の電極の少なくとも一部に覆うとともに前記第１及び第２の電極の間の間隙領域全部を覆う平坦な有機半導体層と、
   前記第１及び第２の電極の一部を覆うとともに前記有機半導体層の全部を覆うゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層上に配置されたゲート電極と、を有し、
   前記ゲート絶縁層は、前記間隙領域を覆う中央部分から前記第１及び第２の電極を覆う周辺部分に向かって膜厚が徐々に厚くなって上面が凹状に湾曲しており、
   前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁層の上面の湾曲に沿って前記第１及び第２の電極の一部を覆うとともに前記間隙領域全部を覆うように形成されることを特徴とする半導体装置。
2. 少なくとも前記有機半導体層と、前記ゲート絶縁層と、前記ゲート電極とは、液体材料を用いた液相プロセスによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 基板上に離間した第１及び第２の電極を形成する工程と、
   前記第１及び第２の電極の少なくとも一部を覆うとともに前記第１及びの電極の間の間隙領域全部を覆う平坦な半導体層を形成する工程と、
   前記半導体層上にゲート絶縁層材料を溶媒に溶解した液体材料を付与して塗布膜を形成し、該塗布膜を乾燥してゲート絶縁層を形成する工程と、
   前記ゲート絶縁層の上面に沿って前記間隙領域を覆うようにゲート電極層を形成する工程と、を含み、
   前記ゲート絶縁層は、前記液体材料の基材に対する接触角を調整することにより前記間隙領域を覆う中央部分から前記第１及び第２の電極を覆う周辺部分に向かって膜厚が徐々に厚くなって上面が凹状に湾曲するように形成される、
   半導体装置の製造方法。
4. 前記ゲート絶縁層は、前記塗布工程と前記乾燥工程との２つの工程をセットとして複数回繰り返えすことによって形成される請求項３に記載の半導体装置
   の製造方法。
5. 前記ゲート絶縁層を形成する工程に先立ち、
   前記液体材料が塗布される領域に親液処理を施す工程を、さらに含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記液体材料には、表面張力調整剤が添加されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記液体材料の付与は、前記液体材料を吐出する液滴吐出装置によって行われることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

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