JP2012038924A - 半導体装置、表示装置、および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ソース電極／ドレイン電極と有機半導体層との接触が強固なトップコンタクト構造において、有機半導体層の膜質を確保しつつチャネル領域に対するコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減を図る。
【解決手段】基板１１上のゲート電極１３と、ゲート電極１３を覆うゲート絶縁膜１５と、ゲート電極１３の幅の範囲内でゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１３の上部に重ねて配置された有機半導体層１７と、ゲート電極１３を幅方向に挟んだ状態で有機半導体層１７上において端部が対向配置されたソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄとを備えた半導体装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置、表示装置、および電子機器に関し、有機半導体層を備えた薄膜トランジスタ構成の半導体装置、この半導体装置を備えた表示装置、および電子機器に関する。

チャネル領域が形成される活性層として有機半導体層を用いた半導体装置、いわゆる有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ：thin film transistor）は、有機半導体層に対してのゲート電極とソース電極／ドレイン電極との位置関係によって４種類に分類される。例えば有機半導体層よりも下層にゲート電極を備えたボトムゲート構造は、ソース電極／ドレイン電極が有機半導体層上に位置するトップコンタクト構造と、有機半導体層下に位置するボトムコンタクト構造の２種類がある（下記非特許文献１参照）。

このうちトップコンタクト構造は、ソース電極／ドレイン電極と有機半導体層との接触がより強固であり、非常に信頼性の高い電極構造である。

「Ａｄｖａｎｄｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、（2002年）、vol.14、p.99

ところで一般的に、有機半導体層を用いた半導体装置においては、活性層となる有機半導体層中において電荷伝導を担うチャネル領域は、ゲート絶縁膜の界面から数分子層（〜１０ｎｍ）程度の非常に限られた領域であることが知られている。

ところが上述したボトムゲート・トップコンタクト構造の半導体装置では、ソース電極／ドレイン電極が、有機半導体層においてチャネル領域とはならない非活性な領域に接触している。このため、ソース電極／ドレイン電極とチャネル領域との間に、有機半導体層の非活性な領域が大きな抵抗成分として介在することになり、チャネル領域に対するコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減が難しい。

有機半導層を薄くすることで、この非活性な領域による抵抗を減少することが可能であるが、大面積プロセスにおいては〜１０ｎｍ程度の極薄膜を均一に成膜することは難しい。またこのような極薄膜の領域では、有機半導体層に良好な特性を得ることが困難であると共に、また成膜後の工程において有機半導体層のチャネル領域が損傷を受け易いという問題もある。

そこで本発明は、ソース電極／ドレイン電極と有機半導体層との接触が強固なトップコンタクト構造において、有機半導体層の膜質を確保しつつコンタクト抵抗を低減し、これによって信頼性および機能性の向上が図られた半導体装置を提供することを目的とする。また本発明は、このような半導体装置を備えたことにより機能性の向上が図られた表示装置および電子機器を提供することを目的としている。

このような目的を達成するための本発明の半導体装置は、基板上のゲート電極と、このゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた有機半導体層と、さらにこの上部に設けられたソース電極およびドレイン電極を備えている。有機半導体層は、ゲート絶縁膜を介してゲート電極の上部に重ねて配置されており、特にゲート電極の幅の範囲内に設けられていることが特徴的である。またソース電極およびドレイン電極は、ゲート電極を幅方向に挟んだ状態で有機半導体層上において、端部が対向配置されている。

また本発明は、上述した本発明の半導体装置を備えた表示装置および電子機器でもある。

このような構成の半導体装置は、ボトムゲート・トップコンタクト構造の有機薄膜トランジスタであるため、ソース電極／ドレイン電極と有機半導体層との接触が強固である。また特に有機半導体層がゲート電極の幅方向の範囲内に配置されていることから、ソース電極とドレイン電極とで挟まれた有機半導体層部分においては、ゲート絶縁膜との境界部に位置するソース電極−ドレイン電極間の全面がチャネル領域となる。したがって、チャネル領域がソース電極およびドレイン電極と直接接する形状となり、有機半導体層の膜厚に依存せずに、チャネル領域とソース電極／ドレイン電極との間の抵抗成分が排除される。

以上説明したように本発明によれば、ボトムゲート・トップコンタクト構造でありながらも、有機半導体層の膜厚に依存せずに、チャネル領域とソース電極／ドレイン電極との間の抵抗成分が排除される。したがって、有機半導体層の膜質を確保しつつチャネル領域に対するコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減を図ることが可能となり、有機半導体装置の信頼性および機能性の向上を図ることができる。またこの様な構成の半導体装置を用いて構成された表示装置および電子機器の信頼性および機能性の向上を図ることが可能になる。

第１実施形態の半導体装置の構成を示す断面図および平面図である。 第１実施形態の半導体装置の製造方法（１）を示す断面工程図である。 第１実施形態の半導体装置の製造方法（２）を示す断面工程図である。 第２実施形態の半導体装置の構成を示す断面図および平面図である。 第２実施形態の半導体装置の製造方法の一例を示す断面工程図である。 第３実施形態の半導体装置の構成を示す断面図および平面図である。 第３実施形態の半導体装置の製造方法の一例を示す断面工程図である。 第４実施形態の表示装置の一例を示す断面図である。 第４実施形態の表示装置の回路構成図である。 本発明の表示装置を用いたテレビを示す斜視図である。 本発明の表示装置を用いたデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。 本発明の表示装置を用いたノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本発明の表示装置を用いたビデオカメラを示す斜視図である。 本発明の表示装置を用いた携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。

以下本発明の実施の形態を図面に基づいて、次に示す順に実施の形態を説明する。
１．第１実施形態（半導体装置の実施形態例）
２．第２実施形態（保護膜を備えた半導体装置の実施形態例）
３．第３実施形態（有機半導体層が段差形状を有する半導体装置の実施形態例）
４．第４実施形態（薄膜トランジスタを用いた表示装置への適用例）
５．第５実施形態（電子機器への適用例）
尚、第１〜第３実施形態においては、同一の構成要素には同一の符号を用いて重複する説明は省略する。

≪１．第１実施形態≫
＜半導体装置の構成＞
図１は、第１実施形態の半導体装置１の断面図および平面図ある。断面図は平面図におけるＡ−Ａ’断面に対応している。これらの図に示す半導体装置１は、ボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタであり、基板１１上には、一方向に延設されたゲート電極１３を覆う状態でゲート絶縁膜１５が設けられている。ゲート絶縁膜１５の上部には、有機半導体層１７が設けられている。有機半導体層１７は、ゲート電極１３の上方において島状にパターニングされ、ゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１３上に積層された状態で設けられている。またゲート絶縁膜１５上には、ゲート電極１３を挟んで対向配置される位置にソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄが設けられている。これらのソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄは、ゲート電極１３を挟んで対向配置された縁部が、有機半導体層１７上に重ねた状態で設けられていることとする。

以上の構成において本第１実施形態では、ゲート電極１３に対する有機半導体層１７の形状が特徴的である。すなわち、有機半導体層１７は、ゲート電極１３の幅の範囲内において、ゲート電極１３の上部に重ねて配置されている。つまり半導体装置１をソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄ側から平面視的に見た場合、有機半導体層１７におけるゲート電極１３の幅方向の両端縁は、ゲート電極１３の端縁と一致しているか、またはゲート電極１３の端縁よりも内側に位置している。ゲート電極１３の端縁と有機半導体層１７の端縁との平面的な間隔ｄは、ｄ≧０であれば良い。

また有機半導体層１７は、ゲート電極１３の幅方向の両端縁の膜厚が、幅方向の中央部の膜厚ｔよりも薄い断面形状になっていることが好ましい。ここで、有機半導体層１７において膜厚ｔを有する中央部とは、少なくともソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄで挟まれた部分であり、ソース電極１９sおよびドレイン電極１９ｄから露出している部分であることとする。このような有機半導体層１７の中央部の膜厚ｔは、この半導体装置１のさらに上層を形成する際のプロセスにおいて、当該有機半導体層１７におけるゲート絶縁膜１５との界面、すなわちチャネル領域にダメージが加わることのない十分な膜厚であることとする。このような膜厚ｔは、有機半導体層１７を構成する材料にもよるが、例えば３０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上である。

以上のような形状の有機半導体層１７は、例えばゲート電極１３の幅方向の両側側壁がテーパ形状に形成されていることとする。テーパ形状の場合、有機半導体層１７の中央部の膜厚ｔが必要膜厚に確保されていれば、テーパ形状の側壁とゲート絶縁膜１５の表面とのなす角度が限定されることはない。

尚、有機半導体層１７は、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄが積層された部分、およびソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄで挟まれた部分において、上述した断面形状になっていれば良い。したがって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄ脇の有機半導体層１７部分は、ゲート電極１３よりも幅広く形成されていても良い。

またソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄは、少なくともゲート電極１３の幅方向における有機半導体層１７の端縁上に積層されていれば良く、有機半導体層１７の中央部（膜厚ｔ部分）上にまで重なっている必要はない。ゲート電極１３とソース電極１９s／ドレイン電極１９ｄとの間の寄生容量低減の観点からは、有機半導体層１７上へのソース電極１９sおよびドレイン電極１９ｄの重なり幅は小さい方が好ましい。

以下、下層から順に上述した各部材を構成する材料の詳細を説明する。

＜基板１１＞
基板１１は、少なくとも表面が絶縁性に保たれていれば良く、ガラス基板のほか、プラスチック基板、金属箔基板、紙等を用いることができる。プラスチック基板であれば、ポリエーテルサルフォン、ポリカーボネート、ポリイミド類、ポリアミド類、ポリアセタール類、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチルエーテルケトン、ポリオレフィン類等が例示される。金属箔基板であれば、アルミニウム、ニッケル、ステンレス等からなる金属箔を絶縁性の樹脂でラミネートした基板が用いられる。またこれらの基板上には、密着性や平坦性を改善するためのバッファー層、ガスバリア性を向上するためのバリア膜等の機能性膜が形成されても良い。フレキシブルな屈曲性を得るためには、プラスチック基板や金属箔を用いた基板が適用される。

＜ゲート電極１３＞
ゲート電極１３には、金属材料または有機金属材料が用いられる。金属材料であれば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、マンガン（Ｍｎ）、ルテニウム（Ｒｈ）、ルビジウム（Ｒｂ）等が用いられる。これらの金属材料は、単体または化合物として用いられる。有機金属材料であれば、（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］、テトラチアフルバレン／テトラシアノキノジメタン［ＴＴＦ／ＴＣＮＱ］等が用いられる。以上のようなゲート電極１３を構成する材料膜の成膜は、抵抗加熱蒸着、スパッタリング等の真空蒸着法の他，インク・ペーストを用いて上に挙げたような塗布法によっても行うことができる。また電界メッキ、無電界メッキ等のメッキ法により成膜しても良い。

＜ゲート絶縁膜１５＞
ゲート絶縁膜１５には、無機絶縁膜または有機絶縁膜を用いることができる。無機絶縁膜としては、例えば酸化ケイ素、チッ化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ハフニウム等が用いられる。これらの無機絶縁膜の成膜には、スパッタ法、抵抗加熱蒸着法、物理的気相成長法（ＰＶＤ）、化学的気相成長法（ＣＶＤ）等の真空プロセスが適用される。さらにこれらの無機絶縁膜の成膜には、原料を溶解させた溶液のゾル・ゲル法を適用しても良い。一方、有機絶縁膜としては、例えばポリビニルフェノール、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、シンナメート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、ポリパラキシリレン等の高分子材料を用いることができる。これらの有機絶縁膜の成膜には、塗布法や真空プロセスが適用される。塗布法であれば、スピンコート法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、浸漬法等が例示される。真空プロセスであれば、化学的気相成長法や蒸着重合法等が例示される。

＜有機半導体層１７＞
有機半導体層１７を構成する材料としては、次の材料が例示される。
ポリピロールおよびポリピロール置換体、
ポリチオフェンおよびポリチオフェン置換体、
ポリイソチアナフテンなどのイソチアナフテン類、
ポリチェニレンビニレンなどのチェニレンビニレン類、
ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、
ポリアニリンおよびポリアニリン置換体、
ポリアセチレン類、
ポリジアセチレン類、
ポリアズレン類、
ポリピレン類、
ポリカルバゾール類、
ポリセレノフェン類、
ポリフラン類、
ポリ（ｐ−フェニレン）類、
ポリインドール類、
ポリピリダジン類、
ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーおよび多環縮合体、
上述した材料中のポリマーと同じ繰返し単位を有するオリゴマー類、
ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのアセン類、およびアセン類の炭素の一部をＮ、Ｓ、Ｏなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体（トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノン,ペリキサンテノキサンテンなど）、さらにはこれらの水素を他の官能基で置換した誘導体、
金属フタロシアニン類、
テトラチアフルバレンおよびテトラチアフルバレン誘導体、
テトラチアペンタレンおよびテトラチアペンタレン誘導体、
ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ' −ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ' −ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ' −ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）、Ｎ，Ｎ' −ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、
アントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、
Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等フラーレン類およびこれらの誘導体、
ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、
メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素とこれらの誘導体。

以上のような有機半導体材料からなる膜の成膜には、塗布法や真空プロセスが適用される。塗布法であれば、スピンコート法、エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、浸漬法等が例示される。真空プロセスであれば、抵抗過熱蒸着およびスパッタリング等の真空蒸着法が例示される。

＜ソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄ＞
ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄは、ゲート電極１３と同様の材料を用いて構成され、特に有機半導体層１７に対してオーミック接合されるものであれば良い。

＜製造方法（１）＞
次に第１実施形態の半導体装置１の製造方法の第１例として、有機半導体材料膜上に直接レジストパターンを形成する方法を、図２の断面工程図に基づいて説明する。

先ず、図２（１）に示すように、基板１１上にゲート電極１３をパターン形成する。ここでは、上述したゲート電極１３を構成する電極材料膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法を適用してこの上部にレジストパターン（図示省略）を形成し、これをマスクにして電極材料膜をパターンエッチングすることによってゲート電極１３を得る。エッチング終了後にはレジストパターンを除去する。

次に、ゲート電極１３を覆う状態で、基板１１上の全面にゲート絶縁膜１５を成膜する。ここでは例えば、スピンコート法によって、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）からなるゲート絶縁膜１３を塗布成膜する。

次に、ゲート絶縁膜１５上に、有機半導体材料膜１７ａを成膜する。ここでは有機溶剤耐性の高い有機半導体材料を用いて有機半導体材料膜１７ａを成膜する。そこで例えばスピンコート法によって、ポリ３ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）からなる有機半導体材料膜１７ａを５０ｎｍの膜厚で成膜する。

その後、図２（２）に示すように、フォトリソグラフィ法を適用し、有機半導体材料膜１７ａ上にレジストパターン２１を形成する。このレジストパターン２１は、ゲート電極１３の幅と略同程度の幅を有し、素子領域に形成されることとする。尚、ここで形成するレジストパターン２１として、フッ素系樹脂からなるレジスト材料を用いることが好ましい。これにより、有機半導体材料膜１７ａへのダメージを抑え、有機半導体材料膜１７ａに対してレジスト材料を選択的に溶解除去する現像処理を行うことができる。

このような形状のレジストパターン２１を形成するフォトリソグラフィ法では、一例としてゲート電極１３をマスクにして基板１１側から露光光を照射する裏面露光を行っても良い。この場合、レジスト材料には、ポジ型のレジスト材料が用いられる。これのような裏面露光により、ゲート電極１３に対して完全に重なる位置に、ゲート電極１３と同一形状のレジストパターン２１を得ることができる。尚、素子分離が必要な場合であれば、ゲート電極１３の延設方向でレジストパターン２１をパターニングするように、表面側からの追加露光を行えば良い。

次に図２（３）に示すように、レジストパターン２１をマスクにしたエッチングにより、有機半導体材料膜１７ａをパターンエッチングし、ゲート電極１３と重なる位置に有機半導体層１７を形成する。ここでは、等方性エッチングを行うことにより、有機半導体層１７の側壁を順テーパ形状にする。また、有機半導体層１７が、ゲート電極１３の幅の範囲内に収まる程度にまで十分にエッチングを進め、ゲート電極１３の幅方向の端縁と、有機半導体層１７の端縁との平面的な間隔ｄがｄ≧０とすることが重要である。

このような有機半導体材料膜１７ａのエッチングは、等方的なドライエッチングによって行う。このようなドライエッチングの一例としては、例えば酸素をエッチングガスに用いたリアクティブイオンエッチング法によって行われる。エッチング終了後には有機半導体層１７に対して選択的に残りのレジストパターン２１を溶解除去する。

次に図２（４）に示すように、有機半導体層１７を覆う状態で、ゲート絶縁膜１５上に電極材料膜１９を成膜する。ここでは例えば真空蒸着法により、上述した材料の中から有機半導体層１７に対して良好にオーミック接合される材料を選択して成膜する。

次いで図２（５）に示すように、電極材料膜１９をパターニングすることによって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを形成する。ここでは、フォトリソグラフィ法を適用して電極材料膜１９上にレジストパターン（図示省略）を形成し、これをマスクにして電極材料膜をパターンエッチングすることによってソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを得る。ここでは、少なくともゲート電極１３の幅方向における有機半導体層１７の端縁上に、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部が積層され、有機半導体層１７上においてこれらの端部が対向配置されるようにパターンエッチングを行うことが重要である。この際、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部は、有機半導体層１７の中央部（膜厚ｔ部分）上にまで重ねて形成される必要はない。ここでは水溶性エッチャントを用いることにより、有機半導体層１７に対して影響を及ぼすことなく電極材料膜１９のパターンエッチングを行う。パターンエッチング終了後にはレジストパターンを除去する。

以上により、図１を用いて説明した構成のボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタ構成の半導体装置１を得ることができる。

＜製造方法（２）＞
次に第１実施形態の半導体装置１の製造方法の第２例として、有機半導体材料膜上にバッファ層を介してレジストパターンを形成する方法を、図３の断面工程図に基づいて説明する。

先ず図３（１）に示すように、基板１１上にゲート電極１３を形成し、これを覆う状態でＰＶＰからなるゲート絶縁膜１５を成膜し、さらにこの上部に有機半導体材料膜１７ａを成膜する。ここまでの工程は、上述した第１例において図２（１）を用いて説明したと同様に行う。

ただし、ここで成膜される有機半導体材料膜１７ａは、特に有機溶剤耐性の高い有機半導体材料を用いる必要はなく、ここで形成する半導体装置に適する特性を得られる有機半導体材料を用いればよい。そこで例えば真空蒸着法によって、ペンタセンからなる有機半導体材料膜１７ａを５０ｎｍの膜厚で成膜する。

次に、図３（２）に示すように、有機半導体材料膜１７ａ上に金属バッファ層２３を成膜する。この金属バッファ層２３は、有機半導体材料膜１７ａに対してダメージを与えることなくエッチングが可能なバッファ層として形成される。このような金属バッファ層２３は、例えば金，銅，アルミ等からなり、真空蒸着法によって成膜される。

次いで、この金属バッファ層２３上に、フォトリソグラフィ法を適用してレジストパターン２１を形成する。このレジストパターン２１は、ゲート電極１３の幅と略同程度の幅を有し、素子領域に形成されることは、第１例と同様である。

ただし、ここで形成するレジストパターン２１は、金属バッファ層２３上に形成されるため、有機半導体材料膜１７ａへのダメージを考慮する必要はなく、パターニング性に優れたレジスト材料を用いることができる。

尚、金属バッファ層２３が、光透過できる程度に薄膜であれば、このような形状のレジストパターン２１を形成するフォトリソグラフィ法において、ゲート電極１３をマスクにして基板１１側から露光光を照射する裏面露光を行っても良い。この場合、レジスト材料には、ポジ型のレジスト材料が用いられる。これのような裏面露光により、ゲート電極１３に対して完全に重なる位置に、ゲート電極１３と同一形状のレジストパターン２１を得ることができる。尚、素子分離が必要な場合であれば、ゲート電極１３の延設方向でレジストパターン２１をパターニングするように、表面側からの追加露光を行えば良い。

次いで、図３（３）に示すように、レジストパターン２１をマスクにしたエッチングにより、金属バッファ層２３をパターンエッチングする。この際、水溶性のエッチャントを用いたウェットエッチングを行うことにより、有機半導体材料膜１７ａに対してダメージを与えることなく金属バッファ層２３のみをパターンエッチングする。

次に、レジストパターン２１を積層させた状態で、金属バッファ層２３をマスクにして有機半導体材料膜１７ａをパターンエッチングし、ゲート電極１３と重なる位置に有機半導体層１７を形成する。ここでは、等方性エッチングを行うことにより、有機半導体層１７の側壁を順テーパ形状にすることは、第１例と同様である。そして有機半導体層１７が、ゲート電極１３の幅の範囲内に収まる程度にまで十分にエッチングを進め、ゲート電極１３の幅方向の端縁と、有機半導体層１７の端縁との平面的な間隔ｄがｄ≧０とすることが重要である。

このような有機半導体材料膜１７ａのエッチングは、第１例と同様の等方的なドライエッチングによって行う。すなわち、例えば酸素をエッチングガスに用いたリアクティブイオンエッチング法によって行われる。エッチング終了後には、水溶性のエッチャントを用いたウェットエッチングを行うことにより金属バッファ層２３をエッチング除去し、これにより金属バッファ層２３上に残存するレジストパターン２１も除去する。

その後は第１例の図２（４）及び図２（５）と同様にして、ソース電極およびドレイン電極の形成を行う。

すなわち先ず、図３（４）に示すように、有機半導体層１７を覆う状態で、ゲート絶縁膜１５上に電極材料膜１９を成膜する。ここでは例えば真空蒸着法により、上述した材料の中から有機半導体層１７に対して良好にオーミック接合される材料を選択して成膜する。

次いで図３（５）に示すように、電極材料膜１９をパターニングすることによって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを形成する。ここでは、フォトリソグラフィ法を適用して電極材料膜１９上にレジストパターン（図示省略）を形成し、これをマスクにして電極材料膜をパターンエッチングすることによってソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを得る。ここでは、少なくともゲート電極１３の幅方向における有機半導体層１７の端縁上に、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部が積層され、有機半導体層１７上においてこれらの端部が対向配置されるようにパターンエッチングを行うことが重要である。この際、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部は、有機半導体層１７の中央部（膜厚ｔ部分）上にまで重ねて形成される必要はない。ここでは水溶性エッチャントを用いることにより、有機半導体層１７に対して影響を及ぼすことなく電極材料膜１９のパターンエッチングを行う。パターンエッチング終了後にはレジストパターンを除去する。

以上により、図１を用いて説明した構成のボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタ構成の半導体装置１を得ることができる。

以上説明した構成の半導体装置１は、ボトムゲート・トップコンタクト構造の有機薄膜トランジスタであるため、ソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄと有機半導体層１７との接触が強固である。また特に有機半導体層１７がゲート電極１３の幅方向の範囲内に配置されている。このため、ソース電極１９ｓとドレイン電極１９ｄとで挟まれた有機半導体層１７部分においては、ゲート絶縁膜１５との境界部に位置するソース電極１９ｓ−ドレイン電極１９ｄ間の全面がチャネル領域ｃｈとなる。したがって、チャネル領域ｃｈに対して、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄが直接接する形状となる。これにより、有機半導体層１７の膜厚に依存することなく、チャネル領域ｃｈとソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄとの間の抵抗成分を排除することができる。

また、有機半導体層１７は、ゲート電極１３の幅方向の両側壁がテーパ形状である。このため、チャネル領域ｃｈとソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄとの間の寄生容量を抑えつつ、チャネル領域に対するコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減を図ることが可能である。

以上より、有機半導体層１７の膜厚をある程度の大きさに維持してチャネル領域ｃｈの膜質を確保しつつ、チャネル領域ｃｈに対するソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄのコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減を図ることができる。この結果、ソース電極／ドレイン電極と有機半導体層との接触が強固ではあるが、コンタクト抵抗の低減が困難とされていたトップコンタクト構造において、信頼性を低下させることなくコンタクト抵抗を低減させて機能性の向上を図ることが可能となる。

≪２．第２実施形態≫
＜半導体装置の構成＞
図４は、第２実施形態の半導体装置２の断面図および平面図ある。断面図は平面図におけるＡ−Ａ’断面に対応している。これらの図に示す半導体装置２は、第１実施形態と同様のトップコンタクト・ボトムゲート構造の薄膜トランジスタである。また、この半導体装置２において、有機半導体層１７は、ゲート電極１３の幅の範囲内で、ゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１３の上部に重ねて配置されていることは、第１実施形態と同様である。特に本第２実施形態では、有機半導体層１７の上部に、絶縁性の保護膜２５が積層されている構成が特徴的であり、それ以外の構成および各部を構成する材質は第１実施形態と同様である。

すなわち半導体装置２は、基板１１に設けられたゲート電極１３がゲート絶縁膜１５で覆われ、この上部に島状にパターニングされた有機半導体層１７と保護膜２５との積層体が設けられ、さらにソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄが設けられている。

本第２実施形態に特有の保護膜２５は、有機半導体層１７をパターン形成する際に、有機半導体層１７に対してダメージが加わらないように保護するための膜である。このような保護膜２５は、有機絶縁性材料または無機絶縁性材で構成される。特に有機絶縁性材料であれば、有機半導体層１７をパターン形成する際に、有機半導体層１７を構成する有機半導体材料膜と同一工程でエッチング可能であるため好ましい。このような有機絶縁性材料としては、フッ素樹脂を用いることができる。

また上記保護膜２５が積層された有機半導体層１７は、第１実施形態と同様に、ゲート電極１３の幅の範囲内において、ゲート電極１３の上部に重ねて配置されているところが特徴的である。つまり半導体装置２をソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄ側から平面視的に見た場合、有機半導体層１７におけるゲート電極１３の幅方向の両端縁は、ゲート電極１３の端縁と一致しているか、またはゲート電極１３の端縁よりも内側に位置している。ゲート電極１３の端縁と有機半導体層１７の端縁との平面的な間隔ｄは、ｄ≧０であれば良い。

また有機半導体層１７は、ゲート電極１３の幅方向の両端縁の膜厚が、幅方向の中央部の膜厚ｔよりも薄い断面形状になっていることが好ましいことも、第１実施形態と同様である。ここで、膜厚ｔを有する有機半導体層１７の中央部とは、少なくともソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄで挟まれた部分であり、ソース電極１９sおよびドレイン電極１９ｄから露出している部分であることとする。

ただし本第２実施形態においては、このような有機半導体層１７の中央部の膜厚ｔは、有機半導体層１７が安定した膜質として成膜される程度の膜厚であれば良く、上層の形成する際のプロセスによるダメージを考慮する必要ははい。このような膜厚ｔは、有機半導体層１７を構成する材料にもよるが、例えば３０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上である。

以上のような形状の有機半導体層１７は、第１実施形態と同様に、例えばゲート電極１３の幅方向の側壁がテーパ形状に形成されていることとする。テーパ形状の場合、有機半導体層１７の中央部の膜厚ｔが必要膜厚に確保されれば、テーパ形状の側壁とゲート絶縁膜１５の表面とのなす角度が限定されることはない。

尚、有機半導体層１７は、第１実施形態と同様に、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄが積層された部分、およびソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄで挟まれた部分において、上述した断面形状になっていれば良い。したがって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄ脇の有機半導体層１７部分は、ゲート電極１３よりも幅広く形成されていても良い。

またソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄは、第１実施形態と同様に、少なくともゲート電極１３の幅方向における有機半導体層１７の端縁上に積層されていれば良い。したがって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄは、有機半導体層１７の中央部（膜厚ｔ部分）上、すなわち保護膜２５上にまで重なっている必要はない。ゲート電極１３−ソース電極１９s／ドレイン電極１９ｄ間の寄生容量低減の観点からは、有機半導体層１７上へのソース電極１９sおよびドレイン電極１９ｄの重なり幅は小さい方が好ましいことも、第１実施形態と同様である。

＜製造方法＞
以上のような第２実施形態の半導体装置２の製造方法を、図５の断面工程図に基づいて説明する。

先ず図５（１）に示すように、基板１１上にゲート電極１３を形成し、これを覆う状態でＰＶＰからなるゲート絶縁膜１５を成膜し、さらにこの上部に有機半導体材料膜１７ａを成膜する。ここまでの工程は、第１実施形態の半導体装置の製造方法の第１例において図２（１）を用いて説明したと同様に行う。

ただし、ここで成膜される有機半導体材料膜１７ａは、特に有機溶剤耐性の高い有機半導体材料を用いる必要はなく、ここで形成する半導体装置に適する特性を得られる有機半導体材料を用いればよい。そこで例えば真空蒸着法によって、ペンタセンからなる有機半導体材料膜１７ａを５０ｎｍの膜厚で成膜する。

次に、図５（２）に示すように、有機半導体材料膜１７ａ上に保護膜２５を成膜する。この保護膜２５は、有機半導体材料膜１７ａを保護するための膜として形成される。このような保護膜２５は、例えばフッ素樹脂からなり、スピンコート法によって塗布成膜される。

次いで、この保護膜２５上に、フォトリソグラフィ法を適用してレジストパターン２１を形成する。このレジストパターン２１は、ゲート電極１３の幅と略同程度の幅を有し、素子領域に形成されることは、第１実施形態の第１例および第２例と同様である。

ただし、ここで形成するレジストパターン２１は、保護膜２５上に形成されるため、有機半導体材料膜１７ａへのダメージを考慮する必要はなく、パターニング性に優れたレジスト材料を用いることができる。

また、このような形状のレジストパターン２１を形成するフォトリソグラフィ法では、一例としてゲート電極１３をマスクにして基板１１側から露光光を照射する裏面露光を行っても良いことも、第１例と同様である。したがってこの場合、レジスト材料には、ポジ型のレジスト材料が用いられる。これのような裏面露光により、ゲート電極１３に対して完全に重なる位置に、ゲート電極１３と同一形状のレジストパターン２１を得ることができる。尚、素子分離が必要な場合であれば、ゲート電極１３の延設方向でレジストパターン２１をパターニングするように、表面側からの追加露光を行えば良い。

次いで、図５（３）に示すように、レジストパターン２１をマスクにしたエッチングにより、保護膜２５をパターンエッチングし、さらに有機半導体材料膜１７ａをパターンエッチングする。これにより、ゲート電極１３と重なる位置に有機半導体層１７と保護膜２５との積層体を形成する。

ここでは少なくとも有機半導体材料膜１７ａのエッチングは、第１実施形態の第１例および第２例と同様に、等方性エッチングを行う。これにより、有機半導体層１７の側壁を順テーパ形状にする。そして有機半導体層１７が、ゲート電極１３の幅の範囲内に収まる程度にまで十分にエッチングを進め、ゲート電極１３の幅方向の端縁と、有機半導体層１７の端縁との平面的な間隔ｄがｄ≧０とすることが重要である。

この際、保護膜２５がフッ素樹脂のような有機材料からなる場合であれば、保護膜２５と有機半導体材料膜１７ａとのパターンエッチングは同一工程で行われる。このような保護膜２５および有機半導体材料膜１７ａのエッチングは、等方的なドライエッチングによって行われる。すなわち、例えば酸素をエッチングガスに用いたリアクティブイオンエッチング法によって行われる。尚、保護膜２５のパターンエッチングと有機半導体材料膜１７ａのパターンエッチングとは、それぞれ別工程で行うようにしても良い。またエッチング終了後には有機半導体層１７および保護膜２５に対して選択的に、残りのレジストパターン２１を溶解除去する。

その後は第１実施形態の第１例および第２例と同様にしてソース電極およびドレイン電極の形成を行う。

すなわち先ず、図５（４）に示すように、パターニングされた保護膜２５および有機半導体層１７を覆う状態で、ゲート絶縁膜１５上に電極材料膜１９を成膜する。ここでは例えば真空蒸着法により、上述した材料の中から有機半導体層１７に対して良好にオーミック接合される材料を選択して成膜する。

次いで、図５（５）に示すように、電極材料膜１９をパターニングすることによって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを形成する。ここでは、フォトリソグラフィ法を適用して電極材料膜１９上にレジストパターン（図示省略）を形成し、これをマスクにして電極材料膜をパターンエッチングすることによってソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを得る。ここでは、少なくともゲート電極１３の幅方向における有機半導体層１７の端縁上に、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部が積層され、有機半導体層１７上においてこれらの端部が対向配置されるようにパターンエッチングを行うことが重要である。この際、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部は、有機半導体層１７の中央部（膜厚ｔ部分）上、すなわち保護膜２５上にまで重ねて形成される必要はない。パターンエッチング終了後にはレジストパターンを除去する。

以上により、図４を用いて説明した構成のボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタ構成の半導体装置２を得ることができる。

以上説明した構成の半導体装置２は、ボトムゲート・トップコンタクト構造の有機薄膜トランジスタであるため、ソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄと有機半導体層１７との接触が強固である。また第１実施形態と同様に、有機半導体層１７は、ゲート電極１３の幅方向の範囲内に配置されている。このため、第１実施形態の半導体装置と同様に、ソース電極１９ｓとドレイン電極１９ｄとで挟まれた有機半導体層１７部分においては、ゲート絶縁膜１５との境界部に位置するソース電極１９ｓ−ドレイン電極１９ｄ間の全面がチャネル領域ｃｈとなる。したがって、チャネル領域ｃｈに対して、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄが直接接する形状となる。これにより、有機半導体層１７の膜厚に依存することなく、チャネル領域ｃｈとソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄとの間の抵抗成分を排除することができる。

また第１実施形態と同様に、有機半導体層１７は、ゲート電極１３の幅方向の両側壁がテーパ形状である。このため、チャネル領域ｃｈとソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄとの間の寄生容量を抑えつつ、チャネル領域に対するコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減を図ることが可能である。

そして特に本第２実施形態の半導体装置２は、有機半導体層１７の上面が保護膜２５で覆われた構成である。このため、製造プロセスによって有機半導体層１７がダメージを受けることがなくチャネル領域ｃｈの膜質が確保される。

以上より、第１実施形態の構成よりもさらに確実にチャネル領域ｃｈの膜質を確保しつつ、チャネル領域ｃｈに対するソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄのコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減を図ることができる。この結果、ソース電極／ドレイン電極と有機半導体層との接触が強固ではあるが、コンタクト抵抗の低減が困難とされていたトップコンタクト構造において、信頼性を低下させることなくコンタクト抵抗を低減させて機能性の向上を図ることが可能となる。

≪第３実施形態≫
＜半導体装置の構成＞
図６は、第３実施形態の半導体装置３の断面図および平面図ある。断面図は平面図におけるＡ−Ａ’断面に対応している。これらの図に示す半導体装置３は、第１実施形態及び第２実施形態と同様のトップコンタクト・ボトムゲート構造の薄膜トランジスタである。また、この半導体装置３においては、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、有機半導体層２７がゲート電極１３の幅の範囲内でゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１３の上部に重ねて配置されている。このような構成において特に本第３実施形態では、有機半導体層２７におけるゲート電極１３の幅方向の両端縁の膜厚が段階的に薄膜化している構成が特徴的である。それ以外の構成および各部を構成する材質は第１実施形態と同様である。

すなわち本第３実施形態の半導体装置３は、第１実施形態と同様に、基板１１上のゲート電極１３がゲート絶縁膜１５で覆われ、この上部に島状にパターニングされた有機半導体層２７が設けられ、さらにソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄが設けられている。

そして本第３実施形態において特徴的な有機半導体層２７は、ゲート電極１３の幅方向の両端縁の膜厚が、幅方向の中央部の膜厚ｔよりも薄い断面形状になっており、両端縁に向かって膜厚が段階的に薄膜化している。つまり、膜厚ｔを有する中央部に対して、両端部は段差を有して薄膜化されているのである。本第３実施形態では、膜厚ｔの中央部と比較して、両端縁の膜厚が１段階で薄膜化している状態を例示している。

ここで、膜厚ｔを有する有機半導体層２７の中央部とは、少なくともソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄで挟まれた部分であり、ソース電極１９sおよびドレイン電極１９ｄから露出している部分であることとする。

このような有機半導体層２７の中央部の膜厚ｔは、この半導体装置１のさらに上層を形成する際のプロセスにおいて、当該有機半導体層２７におけるゲート絶縁膜１５との界面、すなわちチャネル領域にダメージが加わることのない十分な膜厚であることとする。このような膜厚ｔは、有機半導体層２７を構成する材料にもよるが、例えば３０ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上である。一方、有機半導体層２７において薄膜化されている端縁部分の膜厚は、有機半導体層２７として機能する範囲で小さいことが好ましい。このような薄膜部の膜厚は、有機半導体層２７を構成する材料にもよるが、例えば１０ｎｍ程度であることとする。

このような形状の有機半導体層２７は、ゲート電極１３の幅方向の両端縁が、複数段の階段状をなして薄膜化されていても良く、段数が制限されることはない。ただし、階段状の段数が増えるほど、第１実施形態と類似の形状となる。また、膜厚ｔを有する有機半導体層２７の中央部に対して、段差を有して薄膜化されている両端部が順テーパ形状であっても良い。

以上のような断面形状を有する有機半導体層２７は、第１実施形態と同様に、ゲート電極１３の幅の範囲内において、ゲート電極１３の上部に重ねて配置されている。つまり半導体装置３をソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄ側から平面視的に見た場合、有機半導体層２７におけるゲート電極１３の幅方向の両端縁は、ゲート電極１３の端縁と一致しているか、またはゲート電極１３の端縁よりも内側に位置している。ゲート電極１３の端縁と有機半導体層２７の端縁との平面的な間隔ｄは、ｄ≧０であれば良い。

また有機半導体層２７は、第１実施形態および第２実施形態と同様に、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄが積層された部分、およびソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄで挟まれた部分において、上述した断面形状になっていれば良い。したがって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄ脇の有機半導体層２７部分は、ゲート電極１３よりも幅広く形成されていても良い。

またソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄは、少なくともゲート電極１３の幅方向における有機半導体層２７の薄膜部分上に積層されていれば良い。したがって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄは、有機半導体層２７の中央部（膜厚ｔ部分）上にまで重なっている必要はない。ゲート電極１３−ソース電極１９s／ドレイン電極１９ｄ間の寄生容量低減の観点からは、有機半導体層２７上へのソース電極１９sおよびドレイン電極１９ｄの重なり幅は小さい方が好ましいことも、第１実施形態と同様である。

＜製造方法＞
以上のような第３実施形態の半導体装置３は、例えば第１実施形態の製造方法の第１例を適用し、有機半導体層２７をパターンエッチングするためのレジストパターンの形成におけるフォトリソグラフィ工程を変更して製造することが可能である。以下図７の断面工程図に基づいて説明する。

先ず、図７（１）に示すように、基板１１上にゲート電極１３を形成し、これを覆う状態でＰＶＰからなるゲート絶縁膜１５を成膜し、さらにこの上部に有機半導体材料膜２７ａを成膜する。ここまでの工程は、上述した半導体装置１の製造方法の第１例において図２（１）を用いて説明したと同様に行う。つまり、有機半導体材料膜２７ａは、ポリ３ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）のような有機溶剤耐性の高い有機半導体材料を用い、スピンコート法によって５０ｎｍの膜厚で成膜される。

次に、図７（２）に示すように、フォトリソグラフィ法を適用し、有機半導体材料膜２７ａ上にレジストパターン２９を形成する。ここではハーフトーンマスクを用いた露光、または２段階の露光を行うことにより、ゲート電極１３の幅方向の端縁と中央部とで露光量が異なるように、レジスト膜に対して露光を行う。これにより、ゲート電極１３の幅方向の両端縁の膜厚が、中央部よりも薄膜化された構成のレジストパターン２９を得る。このレジストパターン２９は、ゲート電極１３の幅と略同程度の幅を有し、素子領域に形成されることとする。

尚、ここで形成するレジストパターン２９として、フッ素系樹脂からなるレジスト材料を用いることが好ましいことは、第１実施形態の第１例と同様であり、同様の現像液を用いることで、有機半導体材料膜２７ａに対してダメージのない現像処理が可能である。

次に図７（３）に示すように、レジストパターン２９上からのエッチングにより、有機半導体材料膜２７ａをパターンエッチングし、ゲート電極１３と重なる位置に有機半導体層２７を形成する。ここでは、レジストパターン２９と共に有機半導体材料膜２７ａを異方性エッチングすることにより、レジストパターン２９の形状を有機半導体材料膜２７ａに転写する。これにより、ゲート電極１３の幅の範囲内においてゲート電極１３の上部に重ねて配置され、ゲート電極１３の幅方向の両端縁の膜厚が幅方向の中央部の膜厚ｔよりも薄い断面形状の有機半導体層２７を得る。

以上のような異方性エッチングは、例えば酸素をエッチングガスに用いたリアクティブイオンエッチング法によって行われる。またエッチング終了後にレジストパターン２９が残存している場合には、有機半導体層２７に対して選択的にレジストパターン２９を溶解除去する。尚、有機半導体層２７の中央の厚膜部分のみに残ったレジストパターン２９は、除去絶にそのまま保護膜として残しても良い。

以上の後には、第１実施形態の第１例と同様にしてソース電極およびドレイン電極の形成を行う。

すなわち先ず、図７（４）に示すように、有機半導体層２７を覆う状態で、ゲート絶縁膜１５上に電極材料膜１９を成膜する。ここでは例えば真空蒸着法により、上述した材料の中から有機半導体層２７に対して良好にオーミック接合される材料を選択して成膜する。

次いで、図７（５）に示すように、電極材料膜１９をパターニングすることによって、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを形成する。ここでは、フォトリソグラフィ法を適用して電極材料膜１９上にレジストパターン（図示省略）を形成し、これをマスクにして電極材料膜をパターンエッチングすることによってソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄを得る。ここでは、少なくともゲート電極１３の幅方向における有機半導体層２７の端縁上に、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部が積層され、有機半導体層２７上においてこれらの端部が対向配置されるようにパターンエッチングを行うことが重要である。この際、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄの端部は、有機半導体層２７の中央部（膜厚ｔ部分）上にまで重ねて形成される必要はない。ここでは水溶性エッチャントを用いることにより、有機半導体層２７に対して影響を及ぼすことなく電極材料膜１９のパターンエッチングを行う。パターンエッチング終了後にはレジストパターンを除去する。

以上により、図６を用いて説明した構成のボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタ構成の半導体装置３を得ることができる。

以上説明した構成の半導体装置３は、ボトムゲート・トップコンタクト構造の有機薄膜トランジスタであるため、ソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄと有機半導体層２７との接触が強固である。また他の実施形態と同様に有機半導体層２７がゲート電極１３の幅方向の範囲内に配置されている。このため、他の実施形態と同様に、ソース電極１９ｓとドレイン電極１９ｄとで挟まれた有機半導体層２７部分においては、ゲート絶縁膜１５との境界部に位置するソース電極１９ｓ−ドレイン電極１９ｄ間の全面がチャネル領域ｃｈとなる。したがって、チャネル領域ｃｈに対して、ソース電極１９ｓおよびドレイン電極１９ｄが直接接する形状となる。これにより、有機半導体層２７の膜厚に依存することなく、チャネル領域ｃｈとソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄとの間の抵抗成分を排除することができる。

そして特に本第３実施形態の半導体装置３は、有機半導体層２７のゲート電極１３の幅方向の端縁は、中央部に対して段差を有して薄膜化されている。このため、チャネル領域ｃｈとソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄとの間の寄生容量を抑えつつ、チャネル領域に対するコンタクト抵抗（注入抵抗）の低減を図ることが可能である。

以上より、他の実施形態の構成よりもさらに確実にチャネル領域ｃｈに対するソース電極１９ｓ／ドレイン電極１９ｄのコンタクト抵抗の低減を図ることができる。この結果、ソース電極／ドレイン電極と有機半導体層との接触が強固ではあるが、コンタクト抵抗の低減が困難とされていたトップコンタクト構造において、信頼性を低下させることなくコンタクト抵抗を低減させて機能性の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明の半導体装置は、第１実施形態〜第３実施形態で例示した構成および製造方法に限定されることはなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能であり、同様の効果を得ることが可能である。例えばエッチングの際にマスクとして用いるレジストパターンの形成は、フォトリソグラフィ技術の適用に限定されることはなく、印刷法により直接パターンを形成しても良い。印刷法としては、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクト印刷等が例示される。また、第３実施形態は、第２実施形態と組み合わせ、有機半導体層２７における膜厚ｔの中央部上に絶縁性材料からなる保護膜を設けても良い。

≪４．第４実施形態≫
次に、上述の実施形態で説明した構成の薄膜トランジスタを備えた表示装置の構成を説明する。ここでは表示装置の一例として、有機電界発光素子ＥＬを用いたアクティブマトリックス型の表示装置を説明する。
＜表示装置の層構成＞
図８は、本発明を適用した表示装置３０の３画素分の構成図である。この表示装置３０は、第１〜第３実施形態で例示した本発明の薄膜トランジスタを用いて構成されたものであり、ここでは一例として第１実施形態で説明した半導体装置１、すなわちボトムゲート・トップコンタクト構造の薄膜トランジスタを設けた構成を示す。

この図に示すように、表示装置３０は、基板１１上の各画素ａに、薄膜トランジスタ１を用いた画素回路と、これに接続された有機電界発光素子ＥＬとが配列されたアクティブマトリックス型の表示装置３０である。

薄膜トランジスタ１を用いた画素回路が配列された基板１１上は、パッシベーション膜３１で覆われ、この上部に平坦化絶縁膜３３が設けられている。平坦化絶縁膜３１およびパッシベーション膜３１には、各薄膜トランジスタ１に達する接続孔３１ａが設けられている。この平坦化絶縁膜３１上に、各接続孔３１ａを介して薄膜トランジスタに接続された画素電極３５が配列形成されている。

各画素電極３５の周縁はウインドウ絶縁膜３７で覆われて素子分離されている。素子分離された各画素電極３５上は、各色の有機発光機能層３９ｒ，３９ｇ，３９ｂで覆われ、さらにこれらを覆う状態で各画素ａに共通の共通電極４１が設けられている。各有機発光機能層３９ｒ，３９ｇ，３９ｂは、少なくとも有機発光層を備えた積層構造からなり、少なくとも有機発光層が画素毎に異なる構成でパターン形成されており、各画素に共通の層を有していても良い。共通電極４１は、例えば陰極として形成され、さらにここで作製する表示装置が基板１１と反対側から発光光を取り出す上面発光型であれば光透過電極として形成されることとする。

以上により、画素電極３５と共通電極４１との間に有機発光機能層３９ｒ，３９ｇ，３９ｂが挟持された各画素ａ部分に、有機電界発光素子ＥＬが形成される。尚、ここでの図示は省略したが、これらの有機電界発光素子ＥＬが形成された基板１１上には、さらに保護層が設けられ、接着剤を介して封止基板が貼り合わされて表示装置３０が構成されている。

＜表示装置の回路構成＞
図９には、表示装置３０の回路構成図の一例を示す。尚ここで説明する回路構成は、あくまでも一例である。

図９に示すように、表示装置３０の基板１１上には、表示領域１１ａとその周辺領域１１ｂとが設定されている。表示領域１１ａには、複数の走査線５１と複数の信号線５３とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。また周辺領域１１ｂには、走査線５１を走査駆動する走査線駆動回路５５と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線５３に供給する信号線駆動回路５７とが配置されている。

走査線５１と信号線５３との各交差部に設けられる画素回路は、例えばスイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２、保持容量Ｃｓ、および有機電界発光素子ＥＬで構成されている。

この表示装置３０は、走査線駆動回路５５による駆動により、スイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１を介して信号線５３から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持される。そして保持された信号量に応じた電流が駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２から有機電界発光素子ＥＬに供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子ＥＬが発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２は、共通の電源供給線（Ｖｃｃ）５９に接続されている。

尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１１ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。

このような回路構成において、薄膜トランジスタＴｒ1，Ｔｒ２が、上述した実施形態で例示した本発明の薄膜トランジスタ（半導体装置）として構成される。尚、図８においては、以上のような回路構成の表示装置３０における３画素分の断面図として、薄膜トランジスタＴｒ２と有機電界発光素子ＥＬとが積層された部分の断面図を示している。スイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１および容量素子Ｃｓも、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２と同一層に形成されている。また、図９においては、薄膜トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２がｐチャンネル型である場合を例示している。

以上のような構成の表示装置３０においては、第１実施形態〜第３実施形態で説明したように、機能性の向上が図られた薄膜トランジスタ（半導体装置）を用いて画素回路が構成されている。これにより、画素の高集積化と高機能化を達成することが可能になる。

尚、上述した本第４実施形態では、本発明の表示装置の一例として有機ＥＬ表示装置を示した。しかしながら本発明の表示装置は薄膜トランジスタを用いた表示装置、特に薄膜トランジスタを画素電極に接続させたアクティブマトリックス型の表示装置に広く適用可能であり、同様の効果を得ることができる。このような表示装置としては、例えば液晶表示装置や電気泳動型表示装置が例示され、同様の効果を得ることができる。

≪５．第５実施形態≫
図１０〜１４には、以上説明した本発明に係る電子機器の一例を説明する。ここで説明する電子機器は、例えば第４実施形態で説明した表示装置を表示部として用いた電子機器であることとする。尚、第４実施形態で一例を説明した本発明の表示装置は、電子機器に入力された映像信号、さらに電子機器内で生成した映像信号を表示するあらゆる分野の電子機器における表示部に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。

図１０は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。

図１１は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１２は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１３は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１４は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含んでいる。このうちディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

尚、上述した第５実施形態では、本発明の電子機器の一例として表示装置、および表示装置を表示部として用いた電子機器の各例を示した。しかしながら本発明の電子機器は、このような表示部を用いた物への適用に限定されることはなく、薄膜トランジスタを導電性パターンに接続させた状態で搭載した電子機器に広く適用可能である。このような例として、ＩＤタグ、センサー等の電子機器への適用が可能であり、同様の効果を得ることができる。

１１…基板
１３…ゲート電極
１５…ゲート絶縁膜
１７，２７…有機半導体層
１９ｓ…ソース電極
１９ｄ…ドレイン電極
１，２，３…半導体装置（薄膜トランジスタ）
２５…保護膜
３５…画素電極
３０…表示装置

Claims (7)

1. 基板上のゲート電極と、
   前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
   前記ゲート電極の幅の範囲内で、前記ゲート絶縁膜を介して当該ゲート電極の上部に重ねて配置された有機半導体層と、
   前記ゲート電極を幅方向に挟んだ状態で前記有機半導体層上において端部が対向配置されたソース電極およびドレイン電極とを備えた
   半導体装置。
2. 前記有機半導体層は、前記ゲート電極の幅方向の両端縁の膜厚が、当該幅方向の中央部の膜厚よりも薄い
   請求項１記載の半導体装置。
3. 前記有機半導体層は、前記ゲート電極の幅方向の側壁がテーパ形状に形成されている
   請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記有機半導体層は、前記ゲート電極の幅方向の両端縁の膜厚が段階的に薄膜化している
   請求項１または２に記載の半導体装置。
5. 前記有機半導体層は、側壁が露出された状態で上面が絶縁性の保護膜で覆われている
   請求項１記載の半導体装置。
6. 薄膜トランジスタと、
   前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有し、
   前記薄膜トランジスタが、
   基板上のゲート電極と、
   前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
   前記ゲート電極の幅の範囲内で、前記ゲート絶縁膜を介して当該ゲート電極の上部に重ねて配置された有機半導体層と、
   前記ゲート電極を挟んだ状態で前記有機半導体層上において端部が対向配置されたソース電極およびドレイン電極とを備えた
   表示装置。
7. 基板上のゲート電極と、
   前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
   前記ゲート電極の幅の範囲内で、前記ゲート絶縁膜を介して当該ゲート電極の上部に重ねて配置された有機半導体層と、
   前記ゲート電極を挟んだ状態で前記有機半導体層上において端部が対向配置されたソース電極およびドレイン電極とを備えた薄膜トランジスタを有する
   電子機器。

Images