CN104934537A - 电子器件及其制造方法 - Google Patents

电子器件及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104934537A
CN104934537A CN201510111839.7A CN201510111839A CN104934537A CN 104934537 A CN104934537 A CN 104934537A CN 201510111839 A CN201510111839 A CN 201510111839A CN 104934537 A CN104934537 A CN 104934537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
bottom electrode
photosensitive resin
layer
lyophobic layers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201510111839.7A
Other languages
English (en)
Inventor
秋山政彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN104934537A publication Critical patent/CN104934537A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/80—Constructional details
    • H10K10/82—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/60—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes
    • H10K71/611—Forming conductive regions or layers, e.g. electrodes using printing deposition, e.g. ink jet printing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
    • H10K10/474—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics the gate dielectric comprising a multilayered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/481—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate conductors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/50—Physical properties
    • C08G2261/51—Charge transport
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/90—Applications
    • C08G2261/92—TFT applications
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/464—Lateral top-gate IGFETs comprising only a single gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

本申请公开了电子器件及其制造方法。根据一个实施例，提供一种电子器件的制造方法，该电子器件包括位于衬底上的由纳米微粒导电材料制成的下电极、源电极、和漏电极；位于源电极和漏电极之间的有机半导体层；以及经由栅绝缘层位于该有机半导体层上的栅电极。该制造方法包括：在有机半导体层上和下电极上形成非光敏树脂层作为栅绝缘层、在该非光敏树脂层上形成光敏树脂层作为栅绝缘层、且在下电极上的光敏树脂层内形成通孔。

Description

电子器件及其制造方法
相关申请交叉引用
本申请基于2014年3月19日提交的日本专利申请No.2014-057008并要求其优先权益，通过引用将该申请的全部内容结合于此。
技术领域
本申请公开了电子器件及其制造方法。本文描述的实施例总地涉及具有使用有机半导体的薄膜晶体管的电子器件以及该电子器件的制造方法。
背景技术
作为其中电子器件形成在具有大面积衬底上的系统，已知薄膜晶体管(TFT)形成在衬底上以构成有源矩阵、电路等等。特定地，期望通过使用有机半导体而使用印刷技术形成电极、半导体等的图案，藉此可以低成本在柔性衬底上以低温形成电子器件。
作为有机薄膜晶体管的结构，通过在下层形成源和漏电极、在其上形成半导体层、形成栅绝缘层、并进一步形成栅电极而制造出的顶栅底部接触式结构是一种交错结构，其中栅电极以及源和漏电极经由半导体排列，并因此认为易于获得TFT特性。
当由有源矩阵驱动液晶、电泳粒子、有机EL材料等时，需要栅绝缘层打开并在各层彼此之间建立电连接，因为在顶栅底部接触式结构中源和漏电极存在于栅绝缘层之下。此外，当形成诸如移位寄存器之类的电子电路时，需要将栅电极连接至源和漏电极，并且要求在栅绝缘层和层间连接中形成通孔。
在绝缘层内形成通孔的方法的示例包括所谓的光刻方法，其中暴露并显影抗蚀剂并通过将抗蚀剂用作掩模来加工该层；以及其中通过针等提供溶剂以局部地溶解绝缘层藉此实现连接的方法。
然而，光刻方法具有步骤复杂的问题，这增加了成本。在光刻方法描述的技术中，通过将栅电极作为掩模栅绝缘层经受RIE(反应离子蚀刻)处理，并因此为了将栅电极层连接至源和漏电极层的密度需要形成另一电极层。此外，栅电极的边缘部分与栅绝缘层的图案边缘是共同的，并因此在栅电极和源和漏电极之间的绝缘性质方面存在问题。因此，需要诸如附连附加绝缘层以覆盖侧表面的对策。此外，在其中通过针提供的溶剂来溶解绝缘层的方法中，存在的问题在于无法制成精细开口，并因此该方法可仅适用于显示部部分外缘的粗略图案化。
附图简述
图1是第一实施例的电子器件的截面图；
图2A、2C、和2E是电子器件的制造方法的截面图，且图2B、2D、和2F是与截面图对应的平面图；
图3A、3C、和3E是电子器件的制造方法的截面图，且图3B、3D、和3F是与截面图对应的平面图；
图4A、4C、和4E是电子器件的制造方法的截面图，且图4B、4D、和4F是与截面图对应的平面图；
图5A和5C是电子器件的制造方法的截面图，且图5B和5D是与截面图对应的平面图；
图6A和6C是电子器件的制造方法的截面图，且图6B和6D是与截面图对应的平面图；
图7A是第一实施例的电子器件的截面图，且图7B是比较示例的电子器件的截面图；
图8是示出第一实施例和比较示例的Id-Vgs特性的图；
图9是示出第一实施例和比较示例的饱和区的迁移的图；
图10A是在第一实施例中形成通孔的情况的截面图；
图10B是在比较示例中形成通孔的情况的截面图；
图11是第二实施例的电子器件的截面图；以及
图12是第三实施例的电子器件的截面图。
具体实施方式
总地来说，根据一个实施例，提供一种电子器件的制造方法，该电子器件包括在位于衬底上的由纳米微粒导电材料制成的下电极、源电极、和漏电极；位于源电极和漏电极之间的有机半导体层；以及经由栅绝缘层位于有机半导体层上的栅电极。该电子器件的制造方法包括：在有机半导体层上和下电极上形成非光敏树脂层作为栅绝缘层；在该非光敏树脂层上形成光敏树脂层作为栅绝缘层；以及在该下电极上的光敏树脂层内形成通孔。
下文中，将参照附图描述各实施例。注意在下面的说明中，具有相同功能和构造的构成要素用相同附图标记表示。
(第一实施例)
图1是第一实施例的电子器件的截面图。
第一实施例的电子器件100包括形成在衬底1上的薄膜晶体管101和层间连接部102。层间连接部102连接至薄膜晶体管101。衬底1例如由玻璃或塑料薄膜制成。
树脂层2形成在衬底1上，并且源电极3、漏电极4、和下电极9被形成在树脂层2上。源电极3、漏电极4、和下电极9由纳米微粒导电材料制成。例如，可采用Ag、Cu、Au等金属的纳米微粒作为该纳米微粒导电材料。在衬底1上，形成连接布线13，该连接布线13将漏电极4电连接至下电极9。连接布线13可由与源电极3、漏电极4、和下电极9相同的纳米微粒导电材料制成。对于源电极3、漏电极4、和下电极9的相应膜厚，下电极9优选地具有比源电极3和漏电极4更大的膜厚。
半导体层5形成在源电极3上、在漏电极4上、且在源电极3和漏电极4之间。半导体层5适于由有机半导体制成，但也可由有机-无机混合的材料等制成。有机半导体可以是低分子、高分子、或低和高分子混合物。这里，使用基于聚合物的有机材料作为半导体层5。
在半导体层5上，形成第一栅绝缘层6以覆盖半导体层5。在第一栅绝缘层6中，使用非光敏树脂。作为非光敏树脂，具有介电常数2-3并尤其具有低极化分量(极性基)的材料是优选的。此处，使用基于聚苯乙烯的树脂、基于部分氟的树脂等作为非光敏树脂。特定地，当不包括光致酸生成剂的材料被用作非光敏树脂时，可形成绝缘层以使TFT在电气特性、界面特性、阻挡特性等等方面是良好的。当用光照射时，光致酸生成剂生成酸。阻挡特性意味着在半导体层5和栅绝缘层之间材料扩散等被阻断。
在第一栅绝缘层6上形成第二栅绝缘层7。在第二栅绝缘层7内使用光敏树脂。光敏树脂是尤为适合的一种化学扩增类型的光敏树脂，光敏树脂与在被光照部分中由光致酸生成剂生成的酸进行反应以改变其溶解度。当使用化学扩增类型的光敏树脂时，可形成高度敏感的精细图案。可使用包括如至少一项的光致酸生成剂：三芳基硫盐系列、萘酰亚胺系列、噻吨酮衍生物、三嗪、硝基苄酯、重氮甲烷、和鎓盐。光敏树脂优选为正片型的，但也可以是负片型的。在其中分辨率可较低的器件的情形下，可使用光固化树脂作为光敏树脂。当使用光固化树脂时，用溶剂移除非固化部分以形成图案。
在第二栅绝缘层7上形成栅电极8。栅电极8优选地由纳米微粒导电材料制成。
在层间连接部102中，第一栅绝缘层6形成在下电极9上且第二栅绝缘层7被形成在第一栅绝缘层6上。在位于下电极9上的第一栅绝缘层6和第二栅绝缘层7内形成通孔10A，并且通孔导电膜10被形成在通孔10A内。在第二栅绝缘层7上形成上电极11。上电极11经由通孔导电膜10电连接至下电极9。上电极11优选地由纳米微粒导电材料制成。
在第一实施例中，根据其中第一栅绝缘层6被插在下电极9和第二栅绝缘层7之间的结构，即使当适于印刷的纳米微粒导电材料被用在下电极9(以及源电极3和漏电极4)中时，下电极9可适于与通孔导电膜10形成接触并进一步可适当地维持TFT的特性。
根据上述提及的顶栅底部接触式结构，载流子通过栅电场累积在源电极3上的半导体层5内以促进从源电极3注入载流子，藉此减小电接触电阻并增加导通电流，从而获得TFT特性方面的改进。特定地，有机半导体被用作半导体层5，因此接触电阻容易增加，因此可使用交错结构以稳定地改进TFT特性。栅绝缘层(非光敏树脂)6被插在半导体层(有机半导体)5和栅绝缘层(光敏树脂)7之间以改进半导体层5和栅绝缘层6之间的界面的特性(俘获电平等)并抑制在光敏树脂中给予感光性的组分的影响作用到有机半导体和栅绝缘层之间的界面以及有机半导体，由此能够改进性能。
接下来，为了详细描述第一实施例的构成和效果，将详细描述第一实施例的电子器件的制造步骤。图2A-2F、3A-3F、4A-4F、5A-5D、以及6A-6D示出实现电子器件的结构的制造方法的截面图和平面图。要注意，每个截面图示出沿每个平面图的A-B线所取的截面。
如图2A和图2B所示，树脂层2被形成在衬底1上，该衬底1由玻璃、塑料膜等形成。可通过在衬底1上施加树脂并使树脂固化来形成树脂层2。树脂层2优选地在电气特性和表面光滑度方面良好，并优选地由适于形成后面提到的疏液/亲液图案的材料制成。此处，使用与后面提到的非光敏树脂相同的基于聚苯乙烯的树脂。另外，也可使用聚酰亚胺等等。当衬底材料是聚酰亚胺等时，可省略树脂层。
接着，如图2C和图2D所示，在树脂层2上形成疏液层15。疏液层15对后面提到的导电油墨18、19具有较大接触角，并使用具有70°或更大角度的层。疏液层16合适地是通过使含氟气体经受放电分解以在树脂层2上形成疏液层而形成的基于氟的疏液层。作为含氟气体，碳氟化合物是优选的，并也可使用CF4、C4F8之类。获得具有95°或更大的水接触角的疏液层。此外，CHF3等可用作含氟气体。可使用等离子体形成疏液层15，或可通过施加含氟材料的溶液而形成疏液层15。此外，无定形氟树脂可被利用作为疏液层15。
形成含氟疏液层15，并然后如图2E和图2F所示，移除在其上施加导电油墨的一部分疏液层。去除存在于图案16(其中将在之后的步骤中形成源电极3、漏电极4、下电极9等)中的疏液层，以暴露出基部树脂层2。作为移除疏液层15的方法，激光磨削是合适的。在使用短波长受激准分子激光器作为光源的光学系统中的掩模图案的图像形成，可执行拖曳通过光学调制元件等来照射预定的图案。此处，使用具有248nm波长的KrF受激准分子激光器。
对于基部树脂层2，选择吸收照射激光波长来执行磨削的材料。基部材料中的油墨优选地具有较小接触角，但即使当该角较大时，疏液层可被用作掩模并经受UV/O3处理以使得层亲液。基于氟的疏液层对于在低压汞灯中具有185nm波长的UV光和将被生成的臭氧具有高抵抗性，并且疏液性质可被维持达使基部树脂层2亲液所需的处理的时间段。可使用等离子体处理、深度UV光辐射等等作为亲液处理。为了处理疏液层15，可使用一种方法，其中抗蚀剂被施加、曝光、和显影并通过将该抗蚀剂用作掩模用氧化物等离子体等来处理层。抗蚀剂易于被制成高度敏感，并因此可使用直接绘图曝光机来测量衬底变形并执行校正曝光，使用放大倍率转换投影式曝光机等。
对于其上可获得图2E所示的疏液/亲液图案16，如图3A和图3B所示，施加导电油墨19。作为施加方法，可使用诸如施加器涂布、浸渍涂布、或毛细涂布之类涂布，在施加器涂布中导电油墨18被保持在施加器17和衬底1之间以施加导电油墨19。可使用柔性图文印刷、照相凹版印刷、喷墨印刷等。此处，导电油墨18的弯月面形成在施加器17和衬底1之间，以在移动施加器的同时对衬底进行涂布。
水基油墨适于作为导电油墨，因为油墨的接触角增加。例如，当使用散布在导电油墨中的包括Ag纳米微粒的纳米微粒导电材料时，适合实现精细图案和低阻性。导电油墨18可包括用于调整干燥性质、表面张力等的溶剂。被施加至疏液层15的油墨移动，并且导电油墨19留存在亲液部分(疏液/亲液图案16)。
接下去，如图3C和图3D所示，导电油墨19被烧结以获得源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13。此外，在形成这些电极的步骤中，还形成信号线3A等。可留下疏液层15，或通过等离子体处理等移除疏液层15。
如前所述，当通过利用疏液/亲液图案施加导电油墨时，可根据图案宽度或外围布局来控制导电油墨的膜厚。下电极9、源电极3、和漏电极4优选地以较大厚度形成。下电极9的膜厚可从100至1000nm，并优选地为300nm或更大。特定地，下电极9可被形成为比连接布线13更厚。在图3D所示的布局中，下电极9的宽度相比连接布线13和漏电极4被增大。结果，下电极9被形成为具有比连接布线13更大的膜厚。
为了形成图3C和3D所示的图案，使用通过导电油墨来印刷疏液/亲液图案16的方法(疏液/亲液印刷)，但本实施例不仅限于这个系统。另外，还可使用所谓的反偏印刷，其中油墨被施加至毛毯、被干燥、并与凸板接触以从毛毯上移除与板接触的半干油墨，并将残留油墨转移至衬底。在反偏印刷中，通过使用基于乙醇的油墨来控制干燥。
其中散布纳米微粒的导电油墨适用于印刷，因为导电油墨具有低电阻率并可形成精细图案。在本文使用的纳米微粒中，保护层被形成在每个纳米微粒的外围部分中，以使微粒不彼此粘附或结块。在保护层中，使用的是在低温下可被移除的有机材料(包括长链分子)。
此外，用于使导电油墨18中的纳米微粒的散布稳定的添加剂等被包括在导电油墨的溶剂中。这些组分是原始优选完全可移除的，但生成残留组分是不可避免的，尤其是将在约150℃或更低的低温下被烧结的油墨类型中。因此，需要考虑器件的构成以使该影响不会产生任何问题。对后面提到的发现问题的对策是由将本申请提供的那些对策之一。
接下来，如在图3E和3F中所示，在源电极3上、在漏电极4上、且在源电极3和漏电极4之间，形成半导体层5。此处，通过油墨喷射来施加基于聚合物的有机半导体。关于基于聚合物的有机半导体，在焙烧后可改进对溶剂的阻性，并且在半导体层5上形成栅绝缘层的选择增加。当半导体层5和栅绝缘层被适当地组合时，即使低分子材料或基于高分子-低分子混合的材料也可被施加至半导体层5。在形成半导体层5时可使用另一方法，例如柔性图文印刷。
在图3E和3F所示的结构上，如图4A和图4B所示，形成第一栅绝缘层6。第一栅绝缘层6由非光敏树脂制成，并且该绝缘层材料合适地是基于聚苯乙烯的材料。第一栅绝缘层6的介电常数是约2-3的略低的常数。具有这种程度的介电常数的绝缘层具有较少极化和较低俘获电平并拥有适宜的绝缘特性。第一栅绝缘层6可由含氟材料制成。聚酚(PVP)之类材料是可适用的。
此外，在第一栅绝缘层6内，可使用聚酰亚胺、部分氟化树脂等。当在半导体层5中使用基于聚合物的有机半导体时，PGMEA溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)可用于第一栅绝缘层6中，由此可容易地调整材料或油墨的选择并可合适地获得工艺适用性。当用溶剂稀释材料以调整固体成份并通过脱模涂布等来施加、干燥、和材料时，材料可合适地被施加至100nm厚膜。第一栅绝缘层6合适地形成为50到200nm的膜厚。可使用未受到包括在半导体层5中的半导体材料损害的溶剂，并且也可使用基于氟的溶剂。非光敏树脂特别优选地不包括光致酸生成剂。
在第一栅绝缘层6上，如图4C和4D所示，形成第二栅绝缘层7。光敏树脂被用于第二栅绝缘层7中。此处，通过脱模涂布、旋涂等来施加、并干燥光敏树脂。接着，用紫外射线照射光敏树脂并使之显影以形成如图4E和4F所示的通孔10A。光敏树脂特别优选地是化学扩增型光敏树脂，其中使用了当用光照射时生成酸的光致酸生成剂并且该光敏树脂与所生成的酸反应并用碱性显影液溶解。前面提到的材料可用作光致酸生成剂。光敏树脂合适地是正片型的，其中用光照射的所暴露出的部分在显影液中被溶解。正片型具有半导体层不受紫外射线损害的特性，分辨率较高，并且可增加敏感性。要注意，可使用负片型。
另外，发明人已确认，当化学扩增型光敏树脂被直接形成在由纳米微粒导电材料制成的下电极上并且光敏树脂被曝光并显影时，通孔有时没有到达下电极的表面。也已发现，当包括Ag纳米微粒的基于水或基于乙醇的低温烧结型油墨被用作纳米微粒导电材料时，这种现象显著地出现。已发现，这是由于被包括作为前面提到的纳米微粒导电材料的原材料的保护性材料或散布稳定材料的残留物质被散布到光敏树脂中妨碍了光化学反应(光致酸生成反应和通过加热等以获得显影可溶性的后继反应)。
在本申请中，第一栅绝缘层6被插入到下电极(纳米微粒导电材料)9和第二栅绝缘层(光敏树脂)7之间。结果，已发现第一栅绝缘层6阻挡了反应妨碍物质从纳米微粒导电材料的散布，并可将通孔10A向下形成至第一栅绝缘层6，如图4E和4F所示。此外，当插入第一栅绝缘层6时，可抑制光致酸生成剂的过多混合(这将劣化第二栅绝缘层7的绝缘特性)并还抑制对于由有机半导体制成的半导体层5上的不利作用。
接下来，如图5A和图5B所示，在第二栅绝缘层7上和通孔10A内形成疏液层14。此处，含氟气体合适地经受放电分解以在第二栅绝缘层7上和在通孔10A内形成含氟疏液层14。此时，下电极9由第一栅绝缘层6覆盖并因此不受腐蚀。特定地，在Ag的情况下，观察到高腐蚀性，并且有效地保护了物质。当氟留存时，例如存在，当在上电极11的之后印刷成型期间施加包含纳米微粒的导电油墨时发生异常反应发生抬高该层的问题。此外，在氟等离子体之前当树脂层2的表面被氧等离子体略微蚀刻时，更易于合适地形成疏液层15。例如，在这种情形下，源电极3、漏电极4、和下电极9的表面的氧化也成为问题。当部署第一栅绝缘层6时，可抑制这些电极表面的氧化。要注意，除了含氟气体的等离子体形成膜外，可施加诸如无定形氟树脂之类的含氟树脂来形成膜。
接着，以预定图案处理疏液层14从而如图5C和5D所示那样移除疏液层14。形成与栅电极8对应的疏液/亲液图案21以及与上电极11对应的疏液/亲液图案22。疏液/亲液图案21和22是通过移除疏液层14而获得的图案。为了移除疏液层14，激光磨削是合适的。此处，疏液层14通过磨蚀而被移除，同时通过具有248nm波长的KrF受激准分子激光器的照射，略微切割第二栅绝缘层7。
以前述相同方式，可通过使用抗蚀剂掩模来处理疏液层14。当第二栅绝缘层的表面上的导电油墨的接触角较大时，可通过使用疏液层14作为掩模、用用UV/O3等来执行亲液处理。含氟疏液层不易由185nm的紫外射线分解，并对O3也具有阻性，由此图案21和22的表面可被制造成亲液的而不会显著地减小疏液层上导电油墨的接触角。可以类似方式执行下电极9成型期间的处理。
此外，通过磨削来移除位于下电极9的表面上的第一栅绝缘层6，并因此完成通孔。下电极9由导电材料制成并吸收具有248nm波长的光，并因此下电极9的表面区域被切割以形成凹部12。当下电极9的厚度增大时，可设定该厚度以使该部分不通过下电极，但即使当该部分通过下电极时，也可连接下电极的侧表面。要注意，根据疏液层14的材料，激光器的波长可或短或长，只要波长适于磨削即可。
接着，通过印刷将导电油墨20施加到图5C和5D所示的结构上。作为涂布施加方法，可使用施加器涂布、浸渍涂布、或毛细涂布，在施加器涂布中导电油墨18被保持在施加器17和衬底1之间以施加导电油墨。也可使用柔性图文印刷、照相凹版印刷、喷墨印刷等。此处，导电油墨18的弯月面被形成在施加器17和衬底1之间，以在移动施加器的同时涂布衬底，如图6A和6B所示。
疏液层14的水接触角是90°或更大，并可获得相对导电油墨的70°或更大的接触角。可获得相对亲液部分(疏液/亲液图案21和22)的30°或更小的接触角。作为导电油墨18，基于水的油墨是合适的，因为该油墨的接触角大。例如，当使用散布在导电油墨中的包括Ag纳米微粒的纳米导电材料时，合适地实现精细图案和低阻性。导电油墨18可包括溶剂来调整干燥性质、表面张力等。被施加至疏液层14的油墨移动，并且导电油墨20留存在亲液部分(疏液/亲液图案21和22)。
导电油墨18以液体形式施加，并因此油墨进入通孔10A，由此还获取了与下电极9的凹部12的侧表面的电连接。基于纳米微粒散布的油墨适于作为导电油墨，因为可合适地获得甚至具有精细图案和精细通孔的电连接。
接着，如图6C和6D所示，导电油墨20被烧结形成诸如栅电极8、上电极11、或栅极线8A之类的导电图案。如前所述，实现了第一实施例的结构。
将参照图7A、7B、8、和9描述本实施例的效果。作为对比，形成第一实施例的TFT 100和其中存在第一栅绝缘层的结构的TFT 500。图7A是第一实施例的TFT 100的截面图，且图7B是省略了第一栅绝缘层6的比较示例的TFT 500的截面图。
图8和图9示出与这些结构关联的TFT特性的评价。图8示出第一实施例和比较示例的Id-Vgs特性(传输特性)。如所见那样，在第一实施例的结构中，相比比较示例可获得更大的导通电流。
图9示出通过计算第一实施例和比较示例中的饱和区的迁移程度获得的曲线图。已经看到，在第一实施例的结构中可获得0.2到0.6cm2/Vs的迁移率，而在比较示例的结构中迁移程度降至1/3到1/5。人们认为，这是由于给予光敏树脂中所包括的感光感光性材料组分劣化了特性。
此外，人们认为，当使用由纳米微粒导电材料制成的源电极和漏电极时，用于散布纳米微粒的材料组分与施加感光性的材料组分之间的相互作用影响了这些特性。在第一实施例中，第一栅绝缘层6具有约100nm的较小厚度和2.4到2.7的较低介电常数，但第二栅绝缘层7具有3.3到3.8的较大介电常数。因此，整个栅极电容增大，并且与其中仅通过使用第一栅绝缘层形成的具有相同膜厚的栅绝缘层的情况相比，可增加导通电流，籍此可获得具有高电流驱动能力的晶体管。
此外，图10A和10B分别示出在第一实施例和比较示例中形成通孔的情况下的配置。在比较示例500的情况下，即在其中第一栅绝缘层(非光敏树脂)6没有部署在下电极9上，但仅第二栅绝缘层(化学扩增型光敏树脂)7部署于下电极9上并形成通孔10A的情况下，获得图10B所示的配置。如前所述，在比较示例500中，打开通孔的深度仅是栅绝缘层的膜厚的40％到50％，并制成不完整的开口。
要注意，当通过溅射由Ag膜形成下电极9时，通孔10A没有成为不完整的开口，并且即使当光敏树脂直接形成在下电极9上时，开口也会到达下电极9的表面。因此，已确认由于使用纳米微粒导电材料，妨碍了显影。人们已发现，通孔开口的深度随着导电油墨的类型和导电油墨的制造商而改变，并且甚至没有开口存在的部分也受特定材料的影响。在第一实施例中，第一栅绝缘层(非光敏树脂)被插在下电极和第二栅绝缘层(光敏树脂)之间，并同样在这种情形下，可通过曝光和显影而打开通孔直到开口到达非光敏树脂为止。
第一栅绝缘层的膜厚是抑制来自纳米微粒导电材料的散布物质所需的膜厚，并可以从20nm到200nm。第二栅绝缘层的光敏树脂的膜厚可以从100nm到3μm。第一栅绝缘层和第二栅绝缘层之间的膜厚比可以是1：2或更大，且可以从1:2至1：20。下电极(纳米微粒导电材料)的膜厚可从50到1000nm，并且当下电极的膜厚增大时，第一栅绝缘层的膜厚被增大以更有效地抑制散布的物质。
如前所述，根据第一实施例，合适地获得半导体层和栅绝缘层之间的界面特性，并可改进薄膜晶体管的特性，尤其是导通电流。此外，可形成用于将下电极连接至上电极的层间连接的精细通孔，并可以低成本制造高性能电子器件。
(第二实施例)
图11是第二实施例的电子器件的截面图。
在第二实施例中，将示出其中当在树脂层2上形成源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13时在图案化疏液层15的步骤中使用磨削的情况下的结构。与第一实施例相同的构成用相同的附图标记表示并省略其描述。
如图11所示，疏液层15的图案被形成在树脂层2上，并且通过磨削形成的凹部可被制成在其中未部署疏液层15树脂层2的表面上。此外，通过磨削制造出更多凹部的部分存在于通孔导电膜10下方的树脂层2中。可在另一磨削步骤中形成具有增加的凹腔的部分。在其中不形成疏液层15树脂层2的凹部中，形成源电极3、漏电极4、和下电极9。下电极9进一步具有对应于通孔10A的在树脂层2的增多的凹部中的下层部分9A。其余构成类似于前面提到的第一实施例。
类似于第一实施例，通过用导电油墨印刷而形成源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13。可使用前面提到的弯月面施加或毛细施加作为印刷方法。此时，可构想一种布局以使导电油墨易于留存在将形成上述电极的部分中。结果，下电极9的厚度进一步增大，并且可设置下电极9的厚度，以使对于上电极11的形成通过磨削来处理疏液层15，下电极9的凹部12不穿过下电极9。
疏液层15留在源电极3和漏电极4之间，籍此可控制TFT的背沟道侧上的特性，并因此可获得减小截止电流的效果。要注意，可移除源电极3和漏电极4之间的疏液层15。
根据第二实施例，与第一实施例类似，合适地获得半导体层和栅绝缘层之间的界面特性，并可改进薄膜晶体管的特性，尤其是导通电流。。此外，可形成用于将下电极连接至上电极的层间连接的精细通孔，并可以低成本制造高性能电子器件。另外，下电极9的厚度可增大，并因此可设置下电极9的厚度，以使对于上电极11的形成通过磨削来处理疏液层15，下电极9的凹部12不穿过下电极9。
(第三实施例)
图12是第三实施例的电子器件的截面图。
在第三实施例中，将示出如下情况，其中在树脂层2上形成源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13的步骤中，通过反偏印刷形成源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13。与第一实施例相同的构成用相同的附图标记表示并省略其描述。
如图12所示，通过反向印刷将源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13形成在树脂层2上。因此，没有凹部形成在树脂层2的表面上，在该表面上形成有源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13。反偏印刷是一种印刷方法，其中油墨被施加至聚二甲硅氧烷(PDMS)等的毛毯，并油墨半干并与凹凸板接触从而从毛毯移除接触表面的油墨。此外，留存在毛毯上的油墨被转移至衬底。
在反向印刷中，源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线13的膜厚可以是均匀的，并因此可获得与由光刻形成的每个电极相似的截面形状。另一方面，膜厚不可增加很多，因此在形成上电极11期间由于磨削疏液层14，通孔10A有时穿过下电极9。
图12示出这一配置，并形成穿过下电极9的通孔10A。同样在这种情形下，当施加导电油墨用于形成上电极11时，导电油墨进入通孔10A并与通孔10A的侧表面的通孔导电膜10形成接触以获得下电极9和上电极11之间的电连接。
根据第三实施例，与第一实施例类似地，合适地获得半导体层和栅绝缘层之间的界面特性，并能改进薄膜晶体管的特性，尤其是导通电流。此外，可形成用于将下电极连接至上电极的层间连接的精细通孔，并可以低成本制造高性能电子器件。
要注意，在源电极3、漏电极4、下电极9、和连接布线3的形成中，除了反偏印刷、照相凹版印刷外，还可使用照相凹版偏置印刷等。
根据前面提到的实施例，可提供能够改进薄膜晶体管的特性并形成精细通孔的高性能电子器件，以及能够以低成本制造电子器件的制造方法。
尽管已描述了某些实施例，但这些实施例仅是通过示例给出的，并且不旨在对本发明的范围构成限制。事实上，本文描述的新颖方法和系统可以多种其它形式体现；此外，可对本文描述的方法和系统的形式作出多种删减、替代和改变而不脱离本发明的精神。所附权利要求书及其等效物旨在覆盖这些形式或改型，使它们落在本发明的范围和精神内。

Claims (15)

1.一种电子器件的制造方法，所述电子器件包括位于衬底上的由纳米微粒导电材料制成的下电极、源电极、和漏电极；包括位于所述源电极和所述漏电极之间的有机半导体层；且包括经由栅绝缘层位于所述有机半导体层上的栅电极，所述方法包括：
在所述有机半导体层上和所述下电极上形成非光敏树脂层作为栅绝缘层；
在所述非光敏树脂层上形成光敏树脂层作为栅绝缘层；且
在所述下电极上的所述光敏树脂层内形成通孔。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述形成通孔包括曝光、显影、和固化所述光敏树脂层的步骤。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述光敏树脂层内形成通孔后，在所述光敏树脂层上和所述非光敏树脂层上形成疏液层；
图案化所述疏液层，从而在将要形成所述栅电极和上电极的区域内移除所述疏液层，并且从而连同所述疏液层一起移除所述通孔底部中的所述非光敏树脂层；且
在所述光敏树脂层上、在所述通孔中、且在所述疏液层上，用导电油墨印刷，从而在存在于所述下电极上的所述光敏树脂层上形成栅电极并形成上电极。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
形成所述下电极、所述源电极、和所述漏电极包括：
在存在于所述衬底上的树脂层上形成疏液层，并图案化所述疏液层；且
通过将所述疏液层用作掩模来使所述树脂层亲液，并然后用导电油墨在所述树脂层上印刷以形成所述下电极、所述源电极、和所述漏电极。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述光敏树脂层具有当用光照射时生成酸的光致酸生成剂。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，
所述光致酸生成剂包括如下中至少一项：三芳基硫盐系列、萘酰亚胺系列、噻吨酮衍生物、三嗪、硝基苄酯、重氮甲烷、和鎓盐中。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
通过使含氟气体经受放电分解来形成所述疏液层。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
通过激光磨削来执行所述疏水层的图案化。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述纳米微粒导电材料包括Ag纳米微粒。
10.一种电子器件，包括：
形成在所述衬底上由纳米微粒导电材料制成的下电极、源电极、和漏电极；
形成在所述源电极和所述漏电极之间的有机半导体层；
栅绝缘层，所述栅绝缘层包括形成在所述有机半导体层上和所述下电极上的非光敏树脂层、以及形成在所述非光敏树脂层上的光敏树脂层；
栅电极，所述栅电极形成在存在于所述有机半导体层上的所述栅绝缘层上；
上电极，所述上电极形成在存在于所述下电极上的所述光敏树脂上；以及
导电膜，所述导电膜形成在位于所述下电极上的栅绝缘层内，用以将所述下电极电连接至所述上电极。
11.如权利要求10所述的电子器件，其特征在于，
所述光敏树脂层具有当用光照射时生成酸的光致酸生成剂。
12.如权利要求11所述的电子器件，其特征在于，
所述光致酸生成剂包括如下中至少一项：三芳基硫盐系列、萘酰亚胺系列、噻吨酮衍生物、三嗪、硝基苄酯、重氮甲烷和鎓盐。
13.如权利要求10所述的电子器件，其特征在于，
所述上电极包括纳米微粒导电材料。
14.如权利要求13所述的电子器件，其特征在于，
所述纳米微粒导电材料包括Ag纳米微粒。
15.如权利要求10所述的电子器件，其特征在于，
所述上电极是通过图案化位于所述栅绝缘层上的疏液层从而在所述栅绝缘层的表面上形成疏液/亲液图案、并对所述疏液/亲液图案施加导电油墨而形成的导电图案。
CN201510111839.7A 2014-03-19 2015-03-13 电子器件及其制造方法 Withdrawn CN104934537A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014057008A JP6180975B2 (ja) 2014-03-19 2014-03-19 電子デバイス及びその製造方法
JP2014-057008 2014-03-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104934537A true CN104934537A (zh) 2015-09-23

Family

ID=52595144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510111839.7A Withdrawn CN104934537A (zh) 2014-03-19 2015-03-13 电子器件及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9466796B2 (zh)
EP (1) EP2927979A3 (zh)
JP (1) JP6180975B2 (zh)
CN (1) CN104934537A (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9738807B2 (en) 2014-10-08 2017-08-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming pattern and pattern
US9853230B2 (en) * 2015-02-17 2017-12-26 Xerox Corporation Printable nanoparticle conductor ink with improved charge injection
US10899940B2 (en) * 2017-01-25 2021-01-26 Xerox Corporation Interlayer printing process
JP6791083B2 (ja) * 2017-09-28 2020-11-25 豊田合成株式会社 半導体装置の製造方法
JP7567587B2 (ja) 2020-03-24 2024-10-16 東レ株式会社 素子およびその製造方法、無線通信装置および商品タグ
US11309267B2 (en) * 2020-07-15 2022-04-19 Winbond Electronics Corp. Semiconductor device including uneven contact in passivation layer and method of manufacturing the same

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5073141B2 (ja) * 1999-12-21 2012-11-14 プラスティック ロジック リミテッド 内部接続の形成方法
JP2003177682A (ja) * 2001-09-05 2003-06-27 Konica Corp ディスプレイパネルおよびその製造方法
JP4557755B2 (ja) * 2004-03-11 2010-10-06 キヤノン株式会社 基板、導電性基板および有機電界効果型トランジスタの各々の製造方法
JP3879751B2 (ja) 2004-07-27 2007-02-14 セイコーエプソン株式会社 コンタクトホールの形成方法、回路基板の製造方法、及び、電気光学装置の製造方法
KR100659061B1 (ko) * 2004-09-20 2006-12-19 삼성에스디아이 주식회사 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판표시장치
WO2007110671A2 (en) * 2006-03-29 2007-10-04 Plastic Logic Limited Techniques for device fabrication with self-aligned electrodes
JP4733005B2 (ja) 2006-04-20 2011-07-27 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 有機半導体物質を利用した液晶表示装置用アレイ基板及びその製造方法
WO2009116373A1 (ja) * 2008-03-18 2009-09-24 東レ株式会社 ゲート絶縁材料、ゲート絶縁膜、および有機電界効果型トランジスタ
KR101581065B1 (ko) 2008-04-24 2015-12-29 메르크 파텐트 게엠베하 전자 디바이스
JP2010123844A (ja) 2008-11-21 2010-06-03 Konica Minolta Holdings Inc 薄膜トランジスタ及びその製造方法
JP2010135584A (ja) 2008-12-05 2010-06-17 Sony Corp 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、表示装置、および電子機器
JP2011222780A (ja) 2010-04-09 2011-11-04 Dainippon Printing Co Ltd 薄膜トランジスタ基板および薄膜トランジスタの製造方法
JP5558446B2 (ja) 2011-09-26 2014-07-23 株式会社東芝 光電変換装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2927979A2 (en) 2015-10-07
EP2927979A3 (en) 2015-11-04
JP6180975B2 (ja) 2017-08-16
JP2015179765A (ja) 2015-10-08
US20150270488A1 (en) 2015-09-24
US9466796B2 (en) 2016-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104934537A (zh) 电子器件及其制造方法
KR100972920B1 (ko) 고성능 유기 장치를 조립하기 위한 레이저 절삭 방법
EP1944775B1 (en) Production of electronic devices
Kwak et al. Self‐organization of inkjet‐printed organic semiconductor films prepared in inkjet‐etched microwells
JP5121264B2 (ja) 積層構造体及びその製造方法
JP5857051B2 (ja) 不透明導電性領域の自己整合被覆
JP6197418B2 (ja) 積層配線の形成方法、積層配線、及び電子素子
JP5638565B2 (ja) ポリマー薄膜における自己整合ビアホールの形成
JP6115008B2 (ja) 配線部材、および、電子素子の製造方法と、それを用いた配線部材、積層配線、電子素子、電子素子アレイ及び表示装置。
US20050181533A1 (en) Method for manufacturing an electro-optical device board, optical device, electro-optical device and electronic equipment
US9738807B2 (en) Method of forming pattern and pattern
JP2004304162A (ja) コンタクトホール形成方法、薄膜半導体装置の製造方法、電子デバイスの製造方法、電子デバイス
US7026236B2 (en) Method of forming multilayer interconnection structure, method of manufacturing circuit board, and method of manufacturing device
JP5332145B2 (ja) 積層構造体、電子素子、電子素子アレイ及び表示装置
KR101211216B1 (ko) 금속배선의 제조 방법, 이를 이용해 형성된 평판 표시장치 및 이의 제조 방법
JP2009026901A (ja) 積層構造体、電子素子、電子素子アレイ及び表示装置
JP2015233044A (ja) 有機半導体素子の製造方法および有機半導体素子
JP6139611B2 (ja) パターン形成方法および導電パターン
JP3897006B2 (ja) 多層配線の形成方法
JP2006049803A (ja) 電子素子の製造方法、コンタクトホールの形成方法、コンタクトホール、電子素子、表示素子、表示装置、半導体演算素子およびコンピュータ
JP2009032782A (ja) 電子装置の製造方法
JP5887881B2 (ja) 配線の形成方法
JP4617642B2 (ja) 配線基板の製造方法、及び電気光学装置の製造方法
KR20090008694A (ko) 패턴 형성 방법
JP2005032759A (ja) 多層配線の形成方法、配線基板の製造方法、デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C04 Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20150923