JP2006165234A - Field-effect transistor - Google Patents

Field-effect transistor Download PDF

Info

Publication number
JP2006165234A
JP2006165234A JP2004353865A JP2004353865A JP2006165234A JP 2006165234 A JP2006165234 A JP 2006165234A JP 2004353865 A JP2004353865 A JP 2004353865A JP 2004353865 A JP2004353865 A JP 2004353865A JP 2006165234 A JP2006165234 A JP 2006165234A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
effect transistor
source
electrode
drain
field effect
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Withdrawn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
JP2004353865A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Okada
岡田  健
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2004353865A priority Critical patent/JP2006165234A/en
Publication of JP2006165234A publication Critical patent/JP2006165234A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a field-effect transistor achieving an element having an excellent ON/OFF ratio even when a source, a drain, a gate electrode, an organic semiconductor layer or the like is formed by a simple method such as a printing method, an ink jet method or the like when the source, the drain, the gate electrode, the organic semiconductor layer or the like is formed and using an organic material having; a large operating current and having the little dispersion of characteristics among the elements by achieving a short-sized channel. <P>SOLUTION: In a field-effect transistor element; the transistor element is composed of at least a supporting substrate, a source electrode, a drain electrode, an active layer, an insulating layer, and the gate electrode. The source electrode and the drain electrode are formed in the same plane, a width between sections, in which partition walls are formed while being adjacent to the source electrode and the drain electrode is connected electrically by at least the active layer, and an organic matter is used as the active layer. In such a transistor element, the heights of the partition walls differ in a section between the source and the drain and at other sections. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、電気泳動ディスプレイ等の画素表示用スイッチング素子やプラスチックICカード、情報タグ、バイオセンサーなどのフレキシブル、センサーデバイスに用いられる少なくとも半導体材料として有機材料を用いた電界効果型トランジスタに関し、より詳細には動作電流が大きく、かつON/OFF比が大きい新規な構成の薄膜電界効果型トランジスタおよびその製造方法に関する。   The present invention is a field effect using an organic material as at least a semiconductor material used in a flexible, sensor device such as a switching element for pixel display such as a liquid crystal display, an organic EL display, an electrophoretic display, a plastic IC card, an information tag, and a biosensor. More particularly, the present invention relates to a thin-film field effect transistor having a novel structure with a large operating current and a large ON / OFF ratio, and a method for manufacturing the same.

薄膜トランジスタ(TFT)は、アクティブ・マトリックスの液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ等の駆動用スイッチング素子などとして広く使用されている。TFTは、電界効果型トランジスタ(FET)の一例で、半導体層が薄膜として基板に形成された金属―絶縁体―半導体を組み合わせたFETである。   Thin film transistors (TFTs) are widely used as driving switching elements for active matrix liquid crystal displays and organic EL displays. A TFT is an example of a field effect transistor (FET), and is a FET in which a metal-insulator-semiconductor having a semiconductor layer formed as a thin film on a substrate is combined.

現在、ほとんどのTFTは、アモルファス・シリコンやポリシリコンを半導体層として使用して作製されている。アモルファス・シリコンは、結晶シリコンの安価な代替物であり、トランジスタのコストを低減して大面積の応用例として使用するために提供されている。アモルファス・シリコンは、移動度が0.1〜1cm2 /V・sec程度であり、また、ポリシリコンは、1〜10cm2/V・sec程度であって、それらは、結晶シリコンの移動度に対して1万分の1〜1千分の1ほどであるので、それらの応用は比較的低速のものに限られている。ポリシリコンは、アモルファス・シリコンに対するエキシマレーザー照射等による再結晶化アニールにより形成される。アモルファス・シリコンの基板への成膜は、低温で行われるので結晶シリコンより安価であるが、アモルファス・シリコンの成膜は、プラズマ化学気相成膜等を必要とするので高コストとなる。ポリシリコンの成膜は、前述のようにエキシマレーザー照射等によるアニールプロセスが必要となるので、さらに高コストとなる。 Currently, most TFTs are manufactured using amorphous silicon or polysilicon as a semiconductor layer. Amorphous silicon is an inexpensive alternative to crystalline silicon and is provided for use in large area applications with reduced transistor costs. Amorphous silicon has a mobility of about 0.1 to 1 cm 2 / V · sec, and polysilicon has a mobility of about 1 to 10 cm 2 / V · sec. On the other hand, since it is about 1 / 10,000 to 1/1000, their application is limited to a relatively low speed. Polysilicon is formed by recrystallization annealing such as excimer laser irradiation on amorphous silicon. Film formation of amorphous silicon on a substrate is performed at a low temperature and is therefore cheaper than crystalline silicon. However, film formation of amorphous silicon is expensive because it requires plasma chemical vapor deposition. Polysilicon film formation requires an annealing process such as excimer laser irradiation as described above, which further increases the cost.

近年、有機材料のもつ力学的、多種多様性、製造加工など多様なフレキシビリティを生かしたシートディスプレイ、電子ペーパー、プラスチックICカード、情報タグ、バイオセンサーなどのフレキシブル、センサーデバイスなどの応用に期待が集まっている。   In recent years, there are expectations for the application of flexible and sensor devices such as sheet displays, electronic paper, plastic IC cards, information tags, biosensors, etc. that take advantage of the various flexibility of organic materials such as mechanical, diverse, and manufacturing processes. Gathered.

しかしながら、有機半導体材料は無機半導体材料に比べて導電率、キャリア移動度が低いものがほとんどであり、有機半導体薄膜トランジスタを実用化するためにはその動作特性の向上が課題となっている。   However, most organic semiconductor materials have lower electrical conductivity and carrier mobility than inorganic semiconductor materials, and improvement of operating characteristics has been a challenge for practical use of organic semiconductor thin film transistors.

図5は、従来の薄膜トランジスタの断面図である。図5に示される特許文献1に記載された発明においては、高濃度にドープしたシリコン基板上にペンタセン有機材料を成膜してTFT動作をさせており、0.52cm2 /V・secの移動度を実現している。しかしながら、ペンタセンで形成された薄膜は、その薄膜の形成に真空成膜が必要であるので、基板に対する付着力も弱く、そのために、脆弱である。また、高価なシリコン基板を用いる必要があるため、低コストに薄膜トランジスタを構成することは難しい。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional thin film transistor. In the invention described in Patent Document 1 shown in FIG. 5, a pentacene organic material is formed on a highly doped silicon substrate to operate a TFT, and the movement is 0.52 cm 2 / V · sec. The degree is realized. However, since a thin film formed of pentacene requires vacuum film formation to form the thin film, the adhesion to the substrate is weak and therefore, it is fragile. Further, since it is necessary to use an expensive silicon substrate, it is difficult to form a thin film transistor at low cost.

一方、非特許文献1によれば、C.J. Drury らは、基板としてポリイミドを用い、半導体材料としてPTV(ポリチエニレンビニレン)を用い、絶縁材料としてPVP(ポリビニルフェノール)を用い、そして、電極材料としてドープト−ポリアニリンを用い、光化学パターニングを用いて、オール有機材料のTFTを作製することにより、3×10-4cm2 /V・secの電荷移動度を示すTFTを得ている。しかしながら、このTFTの電荷移動度は、なお低く、改善の余地がまだまだ多くある。 On the other hand, according to Non-Patent Document 1, CJ Drury et al. Used polyimide as a substrate, PTV (polythienylene vinylene) as a semiconductor material, PVP (polyvinylphenol) as an insulating material, and as an electrode material. By using doped polyaniline and using photochemical patterning, a TFT of an all organic material is manufactured to obtain a TFT having a charge mobility of 3 × 10 −4 cm 2 / V · sec. However, the charge mobility of this TFT is still low, and there is much room for improvement.

有機半導体を用いたTFTの電気特性は、無機半導体を用いたトランジスタの理論によって、ほぼ説明することができる。ドレイン電圧が小さい領域では、有機TFTのドレイン電圧(Vd)とドレイン電流(Id)の関係式は次式で表される。(線形領域)   The electrical characteristics of TFTs using organic semiconductors can be almost explained by the theory of transistors using inorganic semiconductors. In the region where the drain voltage is low, the relational expression between the drain voltage (Vd) and the drain current (Id) of the organic TFT is expressed by the following formula. (Linear region)

Figure 2006165234
ここで、Wはゲートのチャネル幅、Lはチャネル長、Ciはゲート絶縁膜の単位面積あたりの静電容量、μはキャリア移動度、Vtはゲート閾値電圧である。
Figure 2006165234
Here, W is the channel width of the gate, L is the channel length, Ci is the capacitance per unit area of the gate insulating film, μ is the carrier mobility, and Vt is the gate threshold voltage.

Vdが大きくなると、チャネルのピンチオフによりIdは飽和し一定の値となる。このときのIdは次式で表される。(飽和領域)   When Vd increases, Id is saturated and becomes a constant value due to the pinch-off of the channel. Id at this time is expressed by the following equation. (Saturated region)

Figure 2006165234
有機半導体を用いたTFTのキャリア移動度は、ゲート電圧によりチャネルに蓄積される電荷量に依存し、一般にVgとともに増加して飽和する関係が知られている。また、TFTの動作速度や電流駆動能力を表す遮断周波数Tfと相互コンダクタンスgmは式3および式4により求められる。
Figure 2006165234
The carrier mobility of a TFT using an organic semiconductor depends on the amount of charge accumulated in the channel due to the gate voltage, and is generally known to increase with Vg and saturate. Further, the cutoff frequency Tf and the mutual conductance gm representing the operation speed and current driving capability of the TFT are obtained by Expression 3 and Expression 4.

Figure 2006165234
但し、飽和領域ではVd=Vg−Vt
Figure 2006165234
However, in the saturation region, Vd = Vg−Vt

Figure 2006165234
但し、飽和領域ではVd=Vg−Vt
これらの式から有機半導体を用いたTFTを作成する上で、(1)有機半導体のキャリア移動度μを大きくする。(2)チャネル長Lを小さく、チャネル幅Wを大きくする。(3)ゲート絶縁膜の誘電率を大きくする。ことが重要である。このほか、有機半導体を用いたTFTに求められる性能として、ドレイン電流のON/OFF比が大きい、閾値電圧が低いなどがある。
特開平10−270712号公報 APPLIED PHISICS LETTERS Vol.73, No. 1 (1998) 108―110 Nature,vol.401(1999)685-688
Figure 2006165234
However, in the saturation region, Vd = Vg−Vt
In creating a TFT using an organic semiconductor from these equations, (1) the carrier mobility μ of the organic semiconductor is increased. (2) The channel length L is reduced and the channel width W is increased. (3) Increasing the dielectric constant of the gate insulating film. This is very important. In addition, the performance required for a TFT using an organic semiconductor includes a large drain current ON / OFF ratio and a low threshold voltage.
JP-A-10-270712 APPLIED PHISICS LETTERS Vol.73, No. 1 (1998) 108-110 Nature, vol. 401 (1999) 685-688

有機半導体材料としては、前述の低分子化合物(例えば、ペンタセン、金属フタロシアニン)、短鎖オリゴマー(例えば、n=3〜8のn−チオフェン)、長鎖ポリマー(例えば、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン)等がある。   Examples of the organic semiconductor material include the aforementioned low molecular weight compounds (for example, pentacene, metal phthalocyanine), short chain oligomers (for example, n-thiophene having n = 3 to 8), long chain polymers (for example, polythiophene, polyphenylene vinylene), and the like. is there.

高分子系の材料は溶液プロセスにより容易に膜形成ができるため、低コスト化や大面積化が実現できるとして注目されている。また、インクジェット法を用いることで、基板上に微細なパターンを直接描画して集積回路を作成することも可能である。しかし、高分子系材料では低分子系に比べて無秩序さが大きくなるためキャリア移動度が小さいという問題がある。ポリフルオレンの正孔移動度は0.02cm/Vsであり、一般の高分子系材料のキャリア移動度は低分子に比べ2桁程度小さい値となっている。ところが、非特許文献2では、H.Sirringhausらによって、立体規則性のポリヘキシルチオフェンでは、0.1cm/Vsの大きな正孔移動度を示すことが報告されている。 High molecular weight materials are attracting attention because they can be easily formed into a film by a solution process, so that the cost can be reduced and the area can be increased. In addition, by using an inkjet method, an integrated circuit can be formed by directly drawing a fine pattern on a substrate. However, the high molecular weight material has a problem that the carrier mobility is small because disorder is larger than that of the low molecular weight material. The hole mobility of polyfluorene is 0.02 cm 2 / Vs, and the carrier mobility of a general polymer material is about two orders of magnitude smaller than that of a low molecule. However, in Non-Patent Document 2, it is reported by H. Sirringhaus et al. That stereoregular polyhexylthiophene exhibits a large hole mobility of 0.1 cm 2 / Vs.

この材料は側鎖がHead-to-Tailの配置を取るため、主鎖のチオフェン環同士の重なりによりπ電子軌道の重なりが形成されることで、高いキャリア移動度を示していると考えられている。高分子材料においても分子間の規則性を持たせることで、より高いキャリア移動度を実現できることから、新しい高分子系材料の開発が盛んに行われてきている。   Since this material has a head-to-tail arrangement of side chains, it is considered that π-electron orbital overlap is formed by the overlapping of the thiophene rings of the main chain, thereby indicating high carrier mobility. Yes. New polymer materials have been actively developed because higher carrier mobility can be realized by providing intermolecular regularity in polymer materials as well.

しかしながら、スピンコーティングやディッピング・コーティング、インクジェット法などを用いた場合、その膜厚は蒸着等の真空プロセスを用いた場合に比べ、一般的に厚くなる。また、その膜厚のばらつきも大きくなる。特にソースおよびドレイン電極の膜厚はソース・ドレイン間のチャネル領域形成に影響を及ぼすため、素子毎の特性ばらつきが大きくなる等の問題があった。   However, when spin coating, dipping coating, an ink jet method, or the like is used, the film thickness is generally thicker than when a vacuum process such as vapor deposition is used. In addition, the variation in the film thickness also increases. In particular, the film thickness of the source and drain electrodes has an effect on the formation of the channel region between the source and drain, and thus there is a problem that the characteristic variation between elements increases.

また、インクジェット法によるダイレクトパターニングによって、簡便な方法により微細なパターン形成が可能であるもののそのときの解像度はラインアンドスペースで30μm程度であり、チャネル長の微細化には不十分である。   Although a fine pattern can be formed by a simple method by direct patterning using an inkjet method, the resolution at that time is about 30 μm in line and space, which is insufficient for miniaturization of the channel length.

本発明はこの問題を解決するためになされたもので、印刷法やインクジェット法等の簡便且つ安価な製造方法を用いて、配線材料や有機半導体材料のパターニングを行い、移動度が小さい有機半導体材料を用いても、動作電流が大きく、且つON/OFF比が大きい新規な構成の電界効果型トランジスタを提供するものである。   The present invention has been made to solve this problem, and by using a simple and inexpensive manufacturing method such as a printing method or an inkjet method, a wiring material or an organic semiconductor material is patterned, and the organic semiconductor material has low mobility. The present invention provides a field effect transistor having a novel structure with a large operating current and a large ON / OFF ratio.

すなわち、本発明の第一は、少なくとも支持基板、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、絶縁層およびゲート電極を有し、前記半導体層として有機物を用いた電界効果型トランジスタにおいて、前記ソース電極およびドレイン電極が同一平面内に形成され、少なくとも前記ソース電極、ドレイン電極に隣接して絶縁性を有する隔壁が設けられ、前記の隔壁の高さがソース−ドレイン間とその他の箇所において、高さが異なることを特徴とする電界効果型トランジスタである。   That is, the first aspect of the present invention is a field effect transistor having at least a support substrate, a source electrode, a drain electrode, a semiconductor layer, an insulating layer, and a gate electrode, and using an organic substance as the semiconductor layer. The electrodes are formed in the same plane, and at least a partition wall having an insulating property is provided adjacent to the source electrode and the drain electrode, and the height of the partition wall is different between the source and the drain and other portions. This is a field effect transistor.

その好ましい態様として、支持基板上にソース電極とドレイン電極が同一平面に形成され、その上部に半導体層、絶縁層、ゲート電極の順に設けられた電界効果型トランジスタにおいて、ソース−ドレイン間の隔壁の高さと前記の隔壁より高いその他の箇所における隔壁の高さとの差より、半導体層と絶縁層の膜厚の和が薄いことを特徴とする。   As a preferred embodiment, in a field effect transistor in which a source electrode and a drain electrode are formed on the same plane on a supporting substrate and a semiconductor layer, an insulating layer, and a gate electrode are provided in that order, a partition wall between the source and drain is formed. The sum of the film thicknesses of the semiconductor layer and the insulating layer is thin due to the difference between the height and the height of the partition wall at other points higher than the partition wall.

また、その他の好ましい態様として、ゲート電極の配置された支持基板上の同一平面にソース−ドレイン間とその他の箇所において、高さが異なる隔壁が設けられ、前記ソース−ドレイン電極間上部に半導体層が形成された電界効果トランジスタにおいて、前記ソース−ドレイン電極間において、隔壁の幅がゲート電極より広いことを特徴とする。   In another preferred embodiment, partition walls having different heights are provided in the same plane on the support substrate on which the gate electrode is disposed, between the source and the drain and in other locations, and the semiconductor layer is disposed above the source and drain electrodes. In the field effect transistor in which is formed, the partition wall is wider than the gate electrode between the source and drain electrodes.

本発明においてはソース−ドレイン間における隔壁の高さをその他の箇所と変えることにより、ソース−ドレイン間を短い距離でより精度良く形成することが可能になるため、動作電流の大きい電界効果型トランジスタを安定に形成できる。   In the present invention, by changing the height of the partition between the source and the drain from other portions, it becomes possible to form the source and the drain more accurately at a short distance. Can be formed stably.

また、前記ソース電極、ドレイン電極に隣接した隔壁において、高さの異なる隔壁が、2種類の樹脂組成物より構成されてなることにより、前記の高さの異なる隔壁を精度良く形成することができる。   Moreover, in the partition walls adjacent to the source electrode and the drain electrode, the partition walls having different heights are made of two types of resin compositions, so that the partition walls having different heights can be formed with high accuracy. .

本発明の第二の発明は、前記隔壁が予め隔壁形状が形成された第2の基板より、転写されて形成される工程を含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a field effect transistor, comprising a step of transferring the partition from a second substrate having a partition shape formed in advance.

本発明の第三の発明は前記隔壁の高い隔壁間に塗布した導電性を有する液体材料が、乾燥時に低い隔壁によって自発的に分離して、ソース電極とドレイン電極を形成することを特徴とする。   The third invention of the present invention is characterized in that the conductive liquid material applied between the high partition walls of the partition wall is spontaneously separated by the low partition walls during drying to form a source electrode and a drain electrode. .

さらに好ましい態様として、前記ソース電極およびドレイン電極がインクジェット法にて形成される工程を含むことを特徴とする。   In a more preferred embodiment, the method includes a step of forming the source electrode and the drain electrode by an ink jet method.

また、さらに前記有機物からなる半導体層がインクジェット法にて形成される工程を含むことを特徴とする。   Furthermore, the method further includes a step of forming the semiconductor layer made of the organic material by an inkjet method.

このため、インクジェット法を用いて、電界効果型トランジスタを作成することによって、簡便な方法であり且つ材料を有効活用できることから、電界効果型トランジスタを安価に提供することが可能である。   For this reason, it is possible to provide a field-effect transistor at a low cost because it is a simple method and material can be effectively used by creating a field-effect transistor using an ink-jet method.

本発明によれば、ソース、ドレイン、ゲート電極、有機半導体層などを形成する場合に印刷法、インクジェット法などの簡便な方法によって形成しても、有機半導体層におけるOFF電流が抑制できるため、ON/OFF比が良好な素子を実現する。また、インクジェット法を用いた場合においても、短チャネルを実現することにより、動作電流が大きく、且つ素子間の特性のばらつきの少ない有機材料を用いた電界効果トランジスタを安価に提供することが可能となる。   According to the present invention, when a source, a drain, a gate electrode, an organic semiconductor layer, and the like are formed, the OFF current in the organic semiconductor layer can be suppressed even if formed by a simple method such as a printing method or an inkjet method. An element with a good / OFF ratio is realized. In addition, even when the ink jet method is used, by realizing a short channel, it is possible to provide a field effect transistor using an organic material with a large operating current and a small variation in characteristics between elements at low cost. Become.

本発明は、半導体層として有機物を用いた電界効果型トランジスタ素子において、前記の隔壁の高さがソース−ドレイン間とその他の箇所において、高さが異なることを特徴としている。特にインクジェット法を用いた簡便な方法により、形成可能な電界効果型トランジスタにおいて、前記の用件は有効である。以下に本発明の電界効果型トランジスタおよびその製造方法に関し、以下、図を参照して、実施形態を挙げて説明する。   The present invention is characterized in that, in a field effect transistor element using an organic substance as a semiconductor layer, the height of the partition is different between the source and the drain and other portions. In particular, the above requirements are effective in a field effect transistor that can be formed by a simple method using an ink jet method. Embodiments of the field effect transistor and the method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

インクジェット法はダイレクトパターニング法として、注目されているものの、4pl程度の微小な液滴でもその直径は20μmあり、電界効果型トランジスタのチャネル長に対しては大きく、このような液滴を用いての短チャネル化を実現することは非常に困難である。   Although the inkjet method is attracting attention as a direct patterning method, even a small droplet of about 4 pl has a diameter of 20 μm, which is large for the channel length of a field effect transistor. It is very difficult to realize a short channel.

図1に本発明実施の一形態を示す。2種類の高さの異なる隔壁が設けられ、高さの低い隔壁によって、ソース電極とドレイン電極は分離されている。チャネルに相当する部分においては電極の高さが隔壁の上面で規定されるため、ソース電極とドレイン電極の高さは等しくなる。このとき、ソース−ドレイン間の隔壁の高さと前記の隔壁より高いその他の箇所における隔壁の高さとの差(図1a)より、半導体層と絶縁層の膜厚の和(図1b)が薄くなるように形成することによって、OFF電流が抑制されON/OFF比が大きくなる。   FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Two types of partition walls having different heights are provided, and the source electrode and the drain electrode are separated by a partition wall having a low height. In the portion corresponding to the channel, the height of the electrode is defined by the upper surface of the partition wall, so that the height of the source electrode and the drain electrode is equal. At this time, the sum of the film thicknesses of the semiconductor layer and the insulating layer (FIG. 1b) becomes thinner due to the difference (FIG. 1a) between the height of the partition between the source and drain and the height of the partition walls at other locations higher than the above-mentioned partition. In this way, the OFF current is suppressed and the ON / OFF ratio is increased.

図2には他の実施形態を示す。ゲート電極を有する基板上に2種類の高さの異なる隔壁が設けられ、その隔壁間にインクジェット法により設けられたソース、ドレイン電極を有する。高さの低い隔壁によって、ソース電極とドレイン電極は分離されている。ソース−ドレイン電極間において、隔壁の幅がゲート電極より広いことによって、ソース電極、ドレイン電極とゲート電極との絶縁が保たれる。また、電極は外側の高い隔壁沿って形成されるため、ソース−ドレイン間はゲートから離れるに従って広くなるため、OFF電流が抑制されON/OFF比が大きくなる。   FIG. 2 shows another embodiment. Two kinds of partition walls having different heights are provided on a substrate having a gate electrode, and source and drain electrodes provided by an inkjet method are provided between the partition walls. The source electrode and the drain electrode are separated by a partition wall having a low height. Since the partition wall is wider than the gate electrode between the source and drain electrodes, insulation between the source electrode, the drain electrode and the gate electrode is maintained. Further, since the electrode is formed along the outer high partition, the distance between the source and the drain becomes wider as the distance from the gate increases, so that the OFF current is suppressed and the ON / OFF ratio is increased.

図3は図1に示す本発明の電界効果型トランジスタの製造方法の一例を示す模式図である。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of a method for producing the field effect transistor of the present invention shown in FIG.

まず、支持基板としては、ガラス、プラスチック、石英、シリコンなどを用いることが可能である。プラスチック基板としてはポリカーボネート、マイラー、ポリイミド、ポリエチレン、(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などが挙げられるが、耐熱性の観点からポリイミド、PEN等が好適に用いられる。   First, glass, plastic, quartz, silicon, or the like can be used as the support substrate. Examples of the plastic substrate include polycarbonate, mylar, polyimide, polyethylene, (PET), polyethylene naphthalate (PEN), and polyimide, PEN and the like are preferably used from the viewpoint of heat resistance.

次に隔壁を形成するために用いられる樹脂組成物としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミドイミドを含むポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニル系樹脂などの感光性または非感光性の樹脂材料を用いることができるが、耐熱性を有することが好ましく、その点から、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂が好ましく用いられる。   Next, the resin composition used to form the partition includes photosensitive resin or non-photosensitive resin such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin including polyamideimide, urethane resin, polyester resin, and polyvinyl resin. However, it is preferable to have heat resistance, and from this point, epoxy resin, acrylic resin, and polyimide resin are preferably used.

この隔壁をパターン加工する方法としては、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法など直接パターン加工する方法を用いても良いが、本発明においては、2種類の高さの異なる隔壁を形成するため、ネガ型の感光性樹脂材料を用いることによって、感光性樹脂塗布後所定のマスクを用いて、露光・現像することによって、パターン形成を行うことが望ましい。このとき、感光性樹脂材料として、2種類の樹脂材料を用いることによって、高さの異なる隔壁を精度良く形成することが可能となる。また、高さの低い隔壁材料においては隔壁形成後にその後に形成する電極材料に対して撥液性の高い材料とすることが望ましい。前記の方法によって、電極パターンに対して精度良く隔壁パターンを形成することが可能となるため、以後に形成されるソース、ドレイン電極の位置精度に関しても良好に保つことが可能となる。   As a method for patterning the partition wall, a direct pattern processing method such as an ink jet method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, a screen printing method, or the like may be used. In order to form barrier ribs having different thicknesses, it is desirable to form a pattern by using a negative photosensitive resin material, and exposing and developing using a predetermined mask after applying the photosensitive resin. At this time, by using two kinds of resin materials as the photosensitive resin material, partition walls having different heights can be accurately formed. In addition, in the partition wall material having a low height, it is desirable to use a material having high liquid repellency with respect to an electrode material formed after the partition wall formation. By the above-described method, it is possible to form the partition wall pattern with high accuracy with respect to the electrode pattern. Therefore, it is possible to maintain good positional accuracy of the source and drain electrodes formed thereafter.

本発明においては、ナノインプリントによる隔壁形成が好適に用いられる。モールド上の微細な凹凸パターンをプレスして、微細パターンを転写成型するナノインプリントを用いて、高さの異なる隔壁を一括で形成する。ナノインプリントには光硬化型、熱硬化型等の方式があるが、基板を選ばないと言う観点から熱硬化型ナノインプリントが好ましい。図7にナノインプリントによる隔壁形成の模式図を示す。熱硬化型樹脂を塗布した基板に微細なパターンの形成されたNiモールドを重ねて、ガラス転移点以上の温度でプレスすることによって、微細なパターンを転写成型する。このとき、基板上の凹凸パターンの下部にはベース層が薄く残るため、これをドライエッチングで除去することによって、精度の高い凹凸パターンを形成するナノインプリントを用いることによって、高さの異なる隔壁の形状を一回の処理で精度良く形成することができる。   In the present invention, partition wall formation by nanoimprinting is preferably used. Partitions having different heights are collectively formed using nanoimprinting by pressing a fine concavo-convex pattern on a mold and transferring and molding the fine pattern. The nanoimprint includes a photo-curing type and a thermosetting type, but a thermosetting nano-imprint is preferable from the viewpoint of not selecting a substrate. FIG. 7 shows a schematic diagram of partition formation by nanoimprinting. A fine pattern is transferred and molded by superimposing a Ni mold on which a fine pattern is formed on a substrate coated with a thermosetting resin and pressing it at a temperature above the glass transition point. At this time, since the base layer remains thinly under the uneven pattern on the substrate, the shape of the partition walls having different heights can be obtained by using nanoimprint that forms a highly accurate uneven pattern by removing this by dry etching. Can be formed with high accuracy by a single process.

次に、ソース電極およびドレイン電極を形成する。ここで、本発明においては、インクジェット法が好適に用いられるため、インクジェットによって吐出可能な液体材料が用いられる。導電性高分子材料としてはポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)水溶液(Baytron P,Bayer Co.Ltd.製)や金属ペーストとしては銀や金などのナノオーダの粒子を分散したインクを粘度調整した液体が好ましい。インクジェットとしては、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いたバブルジェット(登録商標)タイプ、或いは圧電素子を用いたピエゾジェットタイプ等が使用可能である。   Next, a source electrode and a drain electrode are formed. Here, in the present invention, since the ink jet method is suitably used, a liquid material that can be ejected by ink jet is used. Poly 3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS) aqueous solution (Baytron P, manufactured by Bayer Co. Ltd.) as the conductive polymer material, and nano-order particles such as silver and gold as the metal paste A liquid obtained by adjusting the viscosity of the ink in which the ink is dispersed is preferable. As the ink jet, a bubble jet (registered trademark) type using an electrothermal transducer as an energy generating element, a piezo jet type using a piezoelectric element, or the like can be used.

前記の液体材料をインクとして、下部にゲート電極の設けられた隔壁間にインクジェットヘッドを用いて、付与する。(図3(b))このとき、内側の低い隔壁が撥水性を有する場合、その後、加熱乾燥することによって、インク材料の溶媒が揮発し、インク材料の体積が減少すると図8(d)に示すようにインクは隔壁を避けるように分離し、凹形状を示すように固形分が残り、ソース、ドレイン電極として用いることができる。   The liquid material is applied as ink using an inkjet head between partition walls provided with gate electrodes at the bottom. (FIG. 3B) At this time, when the inner low partition wall has water repellency, the solvent of the ink material is volatilized by heating and drying thereafter, and the volume of the ink material is reduced. As shown, the ink is separated so as to avoid the partition walls, and the solid content remains so as to show a concave shape, and can be used as a source and drain electrode.

また、完全分離できない場合においても基板全体をドライエッチングなどによって、ソースおよびドレイン電極が電気的に接合されている導電インク層の最薄部分をエッチングすることによってソース電極とドレイン電極に分離することができる。また、インク材料を隔壁間にインクジェット法により付与する前にインクジェットによる着弾を補正するため、隔壁に撥液性を付与するため、表面処理を行っても良い。表面処理としては、撥液材料を隔壁に付与しても良いし、フッ素系のガスを用いて、プラズマ処理を施しても良い。   Even when complete separation cannot be performed, the entire substrate can be separated into the source electrode and the drain electrode by etching the thinnest portion of the conductive ink layer to which the source and drain electrodes are electrically bonded, by dry etching or the like. it can. In addition, surface treatment may be performed to impart liquid repellency to the partition walls in order to correct ink landing before applying the ink material between the partition walls by an inkjet method. As the surface treatment, a liquid repellent material may be applied to the partition wall, or plasma treatment may be performed using a fluorine-based gas.

さらに半導体層を形成する。有機物の半導体層としては、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセンなどの低分子有機材料やπ−共役系高分子であるポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピリダジン、ポリナフチレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン等が挙げられる。また、これらに適当な置換基を導入したものやオリゴマー体でもよい。さらに、これらπ−共役系高分子中にドーパントを含んでいても良い。また、高分子バインダ中にπ−共役系高分子を分散させる。あるいはπ−共役系高分子を側鎖に持つ高分子といった構成も可能である。   Further, a semiconductor layer is formed. Organic semiconductor layers include low molecular organic materials such as naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, and polyacetylene, which is a π-conjugated polymer, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylene vinylene, polyparaffin. Examples include phenylene vinylene, polypyridazine, polynaphthylene, polyazulene, and polyisothianaphthene. Moreover, what introduce | transduced a suitable substituent into these and an oligomer body may be sufficient. Furthermore, a dopant may be included in these π-conjugated polymers. Further, a π-conjugated polymer is dispersed in the polymer binder. Alternatively, a structure such as a polymer having a π-conjugated polymer in the side chain is also possible.

これらの半導体材料の成膜にはメッキ、蒸着、スパッタリング、CVD法、プラズマCVD法、スピンコーティング、ディッピング、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法などが適宜用いることができる。特にインクジェット法は必要な部分に必要なだけ材料を付与できる点から好適に用いられる。   Plating, vapor deposition, sputtering, CVD method, plasma CVD method, spin coating, dipping, letterpress printing method, intaglio printing method, offset printing method, screen printing method and the like can be appropriately used for film formation of these semiconductor materials. In particular, the ink jet method is preferably used from the viewpoint that necessary materials can be applied to necessary portions.

続いて、絶縁層を形成する。ゲート電極の絶縁層として、無機絶縁層としては二酸化ケイ素、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、五酸化タンタル、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、二酸化チタンおよび三酸化イットリウムなどが挙げられ、これらを組み合わせたり、積層して用いても良い。また、有機物の絶縁材料としてはポリエチレン、ポリイミド、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルブチラール、ポリビニルフェノール、シアノエチルプルラン、ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリブタジエン、酢酸セルロース、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン等の有機絶縁性ポリマー等が例示される。これらの絶縁性材料は、一種又は二種以上組み合わせて使用しても良い。   Subsequently, an insulating layer is formed. As an insulating layer of the gate electrode, as an inorganic insulating layer, silicon dioxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, barium titanate, barium magnesium fluoride, Examples include strontium titanate, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, tantalum pentoxide, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, titanium dioxide, and yttrium trioxide. These may be combined or stacked. good. In addition, as organic insulating materials, polyethylene, polyimide, polyvinyl carbazole, polyvinyl butyral, polyvinyl phenol, cyanoethyl pullulan, polyester, polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer, polyvinyl chloride, polypropylene, polybutadiene, Examples thereof include organic insulating polymers such as cellulose acetate, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, phenol resin, epoxy resin, and polystyrene. These insulating materials may be used alone or in combination of two or more.

最後にゲート電極を形成する。前述したソース電極とドレイン電極間の絶縁層上に電極材料を付与することによって、電界効果トランジスタ素子は完成する。   Finally, a gate electrode is formed. A field effect transistor element is completed by providing an electrode material on the insulating layer between the source electrode and the drain electrode described above.

ゲート電極材料としては、導電性があれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、およびこれらの合金やインジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、カーボンペースト、銀ペースト、金ペースト、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機および有機半導体、たとえば、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピリダジン、ポリナフチレン、ポリアズレン、ポリイソチアナフテン等が挙げられる。   The gate electrode material is not particularly limited as long as it has conductivity. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony, lead, tantalum, indium, aluminum, zinc, magnesium, and alloys thereof And conductive metal oxides such as indium and tin oxide, carbon paste, silver paste, gold paste, or inorganic and organic semiconductors whose conductivity has been improved by doping, such as polysilicon, amorphous silicon, germanium, graphite, Examples include polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylene vinylene, polyparaphenylene vinylene, polypyridazine, polynaphthylene, polyazulene, and polyisothianaphthene.

ゲート電極を成膜する方法は、特に限定されず、例えば、メッキ、蒸着、スパッタリング、CVD法、プラズマCVD法、スピンコーティング、ディッピングなどの慣用の方法を適宜選択することができる。   The method for forming the gate electrode is not particularly limited, and for example, a conventional method such as plating, vapor deposition, sputtering, CVD, plasma CVD, spin coating, or dipping can be appropriately selected.

パターン加工方法としては、ポジレジストやネガレジストを用いたフォトリソグラフィー、マスキング、エッチング等を適宜選択できる。また、成膜と同時に直接パターン加工することもできる。インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷法などが適宜用いることができる。   As a pattern processing method, photolithography using positive resist or negative resist, masking, etching or the like can be appropriately selected. In addition, pattern processing can be performed directly at the same time as film formation. An inkjet method, a relief printing method, an intaglio printing method, an offset printing method, a screen printing method, or the like can be used as appropriate.

図4にはゲート電極をソース−ドレイン電極の下部に設けられた電界効果トランジスタの製造方法を示す。まず、基板上に前述したゲート電極に好適な材料を用いて、ゲート電極を形成する。次に隔壁を形成する。このとき、ゲート電極上の隔壁はゲート電極より広い幅で形成され、ゲート電極とソース電極およびドレイン電極とは電気的に絶縁されなければならない。   FIG. 4 shows a method for manufacturing a field effect transistor in which a gate electrode is provided below a source-drain electrode. First, a gate electrode is formed on a substrate using a material suitable for the gate electrode described above. Next, a partition is formed. At this time, the partition on the gate electrode is formed wider than the gate electrode, and the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode must be electrically insulated.

次にソース−ドレイン電極を形成するが、ここでもインクジェット法が好適に用いられる。最後に前述した有機半導体材料を塗布して電界効果トランジスタが完成する。このとき、有機半導体材料はスピンコート等により全面に塗布しても良いし、インクジェット法により、ソース−ドレイン間のみに形成しても構わない。ゲートをソース−ドレイン電極の下部に設けているため、このとき設けられる有機半導体層の膜厚はチャネルの厚みより厚ければ良いため,、精度はあまり要求されない。   Next, a source-drain electrode is formed, and an inkjet method is also preferably used here. Finally, the above-described organic semiconductor material is applied to complete the field effect transistor. At this time, the organic semiconductor material may be applied to the entire surface by spin coating or the like, or may be formed only between the source and drain by an inkjet method. Since the gate is provided below the source-drain electrode, the thickness of the organic semiconductor layer provided at this time only needs to be larger than the thickness of the channel, so that accuracy is not so required.

上記に述べてきたような製造方法により、有機材料を用いた電界効果型トランジスタにおいても短チャネルを実現し、かつ素子間のばらつきの少ない素子が形成することができる。   With the manufacturing method as described above, even in a field effect transistor using an organic material, a short channel can be realized and an element with little variation between elements can be formed.

以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。図1に示す電界効果トランジスタを作成する。ガラス基板上に隔壁となる富士フィルムオーリン製「CT−2000Lレジスト」をスピンコートにより膜厚2μmで塗布し、マスクを用いて露光、現像、ポストベーク処理を行って、チャネルになる領域に40μm×100μmの開口部を有する隔壁を作製した。次にさらにをスピンコートにより膜厚1μmになるように塗布し、幅5μm高さ1μmの隔壁を前記の開口部の中央に形成する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The field effect transistor shown in FIG. 1 is produced. A “CT-2000L resist” made by Fuji Film Olin, which serves as a partition wall, is applied onto a glass substrate by spin coating to a thickness of 2 μm, and exposure, development, and post-bake treatment are performed using a mask to form a channel of 40 μm × A partition wall having an opening of 100 μm was produced. Next, the coating is further applied by spin coating so as to have a film thickness of 1 μm, and a partition wall having a width of 5 μm and a height of 1 μm is formed at the center of the opening.

隔壁表面の撥水化のため表面処理を行う。隔壁を形成した前記ガラス基板に、プラズマ処理装置を用いて、以下の条件にてプラズマ処理を行った。   Surface treatment is performed to make the partition surface water repellent. Plasma treatment was performed on the glass substrate on which the partition walls were formed using a plasma treatment apparatus under the following conditions.

使用ガス :CF
ガス流量 :330sccm
圧力 :44Pa
RFパワー :1200W
処理時間 :120sec
プラズマ処理後の隔壁表面の接触角は、87°であった。
Gas used: CF 4
Gas flow rate: 330sccm
Pressure: 44Pa
RF power: 1200W
Processing time: 120 sec
The contact angle of the partition wall surface after the plasma treatment was 87 °.

次にソース電極とドレイン電極を形成する。ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)水溶液(Baytron P,Bayer Co.Ltd.製)を圧電式インクジェットを用いて、高さ2μmの隔壁の開口部に塗布、乾燥することによって、塗布したPEDOT/PSS水溶液はその中央に設けられた高さ1μmの隔壁によって、2つに分断され、それぞれをソース電極、ドレイン電極として用いる。このとき、ソース−ドレイン間の幅は5μmであり、チャネル長Lは5μm、チャネル幅Wは100μmとなる。   Next, a source electrode and a drain electrode are formed. A poly 3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS) aqueous solution (manufactured by Baytron P, Bayer Co. Ltd.) is applied to the opening of a partition wall having a height of 2 μm using a piezoelectric ink jet and dried. By doing so, the applied PEDOT / PSS aqueous solution is divided into two by a partition wall having a height of 1 μm provided at the center, and these are used as a source electrode and a drain electrode, respectively. At this time, the width between the source and the drain is 5 μm, the channel length L is 5 μm, and the channel width W is 100 μm.

絶縁層としてはSiOを成膜し、最後に有機半導体層として、ペンタセンを超高真空チャンバ内で蒸着を用いて、200nm成膜した。得られた電界効果トランジスタの電気特性はHewlet−Packard社製4145B半導体パラメータアナライザを用いて、真空中にて測定を行った。 As the insulating layer, SiO 2 was deposited, and finally, as the organic semiconductor layer, pentacene was deposited to 200 nm by vapor deposition in an ultrahigh vacuum chamber. The electric characteristics of the obtained field effect transistor were measured in a vacuum using a 4145B semiconductor parameter analyzer manufactured by Hewlett-Packard.

移動度μは電界効果トランジスタの線形領域のドレイン電流を与える式1をゲート電圧Vgにより微分した式5より求めることができる。   The mobility μ can be obtained from Equation 5 obtained by differentiating Equation 1 that gives the drain current in the linear region of the field effect transistor with respect to the gate voltage Vg.

Figure 2006165234
計算より得られた移動度は0.23cm/V・s、ON/OFF比は10以上であり、アモルファスSi半導体には及ばないものの、良好なトランジスタ特性が得られた。
Figure 2006165234
The mobility obtained from the calculation was 0.23 cm 2 / V · s, and the ON / OFF ratio was 10 7 or more, and although it did not reach the amorphous Si semiconductor, good transistor characteristics were obtained.

図1に示す構成の電界効果トランジスタを作製した。ガラス基板上にPMMAを2.5μm形成し、予めパターンを形成したNiモールドを基板に押し付け、幅40μm、長さ100μm、深さ2μmの溝の中央に幅5μm高さ1μmの隔壁を有するパターンを転写する。次にPMMAのベース層をRIE装置によりCFガスを用いて、ドライエッチングを行い除去する。これによって、PMMAのない部分ではガラス表面が露出し、親水性が高く、PMMA表面では撥水性が得られる。ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)水溶液(Baytron P,Bayer Co.Ltd.製)を圧電式インクジェットを用いて、高さ2μmの隔壁の開口部に塗布、乾燥することによって、塗布したPEDOT/PSS水溶液はその中央に設けられた高さ1μmの隔壁によって、2つに分断され、それぞれをソース電極、ドレイン電極として用いる。このとき、ソース−ドレイン間の幅は5μmであり、チャネル長Lは5μm、チャネル幅Wは100μmとなる。 A field effect transistor having the structure shown in FIG. 1 was produced. A PMMA is formed on a glass substrate by 2.5 μm, a Ni mold on which a pattern is formed is pressed against the substrate, and a pattern having a partition wall having a width of 5 μm and a height of 1 μm in the center of a groove having a width of 40 μm, a length of 100 μm, and a depth of 2 μm. Transcript. Next, the base layer of PMMA is removed by dry etching using CF 4 gas with an RIE apparatus. As a result, the glass surface is exposed at the portion without PMMA, and the hydrophilicity is high, and the water repellency is obtained at the PMMA surface. A poly 3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS) aqueous solution (manufactured by Baytron P, Bayer Co. Ltd.) is applied to the opening of a partition wall having a height of 2 μm using a piezoelectric ink jet and dried. By doing so, the applied PEDOT / PSS aqueous solution is divided into two by a partition wall having a height of 1 μm provided at the center, and these are used as a source electrode and a drain electrode, respectively. At this time, the width between the source and the drain is 5 μm, the channel length L is 5 μm, and the channel width W is 100 μm.

[実施例1]と同様な方法により、絶縁層、有機半導体層を形成し電界効果トランジスタが完成する。[実施例1]と同様な方法により、測定した移動度は0.28cm/V・s、ON/OFF比は10以上であり、良好なトランジスタ特性が得られた。 By the same method as in [Example 1], an insulating layer and an organic semiconductor layer are formed to complete a field effect transistor. By the same method as in Example 1, the measured mobility was 0.28 cm 2 / V · s, the ON / OFF ratio was 10 7 or more, and good transistor characteristics were obtained.

図2に示す構成の電界効果トランジスタを作製した。   A field effect transistor having the structure shown in FIG. 2 was produced.

ガラス基板上にゲート電極として、フォトリソと蒸着により金電極のパターニングを行う。このときの電界効果トランジスタを構成するゲート電極の幅は5μmに設計した。次に、感光性ポリイミドをスピンコートにより300nmの膜厚で形成する。マスクを用いて、露光を行い、現像、ポストベークを行い、ゲート電極上に10μmの幅で、高さ300μmの隔壁を形成する。次いで、富士フィルムオーリン製「CT−2000Lレジスト」をスピンコートにより膜厚2μmで塗布し、マスクを用いて、露光を行い、現像、ポストベーク処理を行って、前述のポリイミドの隔壁の両脇に高さ2μmの隔壁を形成した。隔壁表面の撥水化のため[実施例1]と同様な条件でプラズマ処理による表面処理を行う。   As a gate electrode on a glass substrate, a gold electrode is patterned by photolithography and vapor deposition. The width of the gate electrode constituting the field effect transistor at this time was designed to be 5 μm. Next, photosensitive polyimide is formed with a film thickness of 300 nm by spin coating. Exposure is performed using a mask, development and post-baking are performed, and a partition wall having a width of 10 μm and a height of 300 μm is formed on the gate electrode. Next, “CT-2000L resist” manufactured by Fujifilm Olin was applied by spin coating to a film thickness of 2 μm, exposed using a mask, developed and post-baked, and on both sides of the polyimide partition wall. A partition wall having a height of 2 μm was formed. Surface treatment by plasma treatment is performed under the same conditions as in [Example 1] for water repellency of the partition wall surface.

次にソース電極とドレイン電極を形成する。ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)水溶液(Baytron P,Bayer Co.Ltd.製)を圧電式インクジェットを用いて、高さ2μmの隔壁の開口部に塗布、乾燥することによって、塗布したPEDOT/PSS水溶液はその中央に設けられた高さ300nmの隔壁によって、2つに分断され、それぞれをソース電極、ドレイン電極として用いる。このとき、ソース−ドレイン間の幅は5μmであり、チャネル長Lは15μm、チャネル幅Wは100μmとなる。   Next, a source electrode and a drain electrode are formed. A poly 3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS) aqueous solution (manufactured by Baytron P, Bayer Co. Ltd.) is applied to the opening of a partition wall having a height of 2 μm using a piezoelectric ink jet and dried. By doing so, the applied PEDOT / PSS aqueous solution is divided into two by a partition having a height of 300 nm provided in the center, and each is used as a source electrode and a drain electrode. At this time, the width between the source and the drain is 5 μm, the channel length L is 15 μm, and the channel width W is 100 μm.

有機半導体層としてポリヘキシルチオフェンをクロロホルム溶媒を用いて、スピンコートにより膜厚300nmで形成して電界効果トランジスタを得た。トランジスタ特性を[実施例1]と同様な方法で測定を行った。このときの移動度は0.01cm2 /V・s、ON/OFF比は105 以上であり、低分子材料であるペンタセンを用いた場合には及ばないものの、良好なトランジスタ特性が得られた。 A field effect transistor was obtained by forming polyhexylthiophene as an organic semiconductor layer with a film thickness of 300 nm by spin coating using chloroform solvent. The transistor characteristics were measured in the same manner as in [Example 1]. At this time, the mobility was 0.01 cm 2 / V · s, the ON / OFF ratio was 10 5 or more, and good transistor characteristics were obtained although it was not possible when pentacene, which is a low molecular material, was used. .

図2に示す構成の電界効果トランジスタを作製した[実施例3]と同様にゲート電極を設けた基板上に、PMMAを2.5μm形成し、予めパターンを形成したNiモールドを基板に押し付け、幅40μm、長さ100μm、深さ2μmの溝の中央に幅10μm高さ300nmの隔壁を有するパターンを転写する。次にPMMAのベース層をRIE装置によりCFガスを用いて、ドライエッチングを行い除去する。これによって、PMMAのない部分ではガラス表面が露出し、親水性が高く、PMMA表面では撥水性が得られる。 As in [Example 3] in which the field effect transistor having the structure shown in FIG. 2 was fabricated, PMMA was formed to 2.5 μm on a substrate provided with a gate electrode, and a Ni mold on which a pattern had been formed was pressed against the substrate. A pattern having a partition wall having a width of 10 μm and a height of 300 nm is transferred to the center of a groove having a length of 40 μm, a length of 100 μm, and a depth of 2 μm. Next, the base layer of PMMA is removed by dry etching using CF 4 gas with an RIE apparatus. As a result, the glass surface is exposed at the portion without PMMA, and the hydrophilicity is high, and the water repellency is obtained at the PMMA surface.

次にソース、ドレイン電極として真空冶金製Agナノペーストを10mPa・sに粘度調整して用いて、圧電式インクジェットにより、隔壁の開口部に付与し、200℃で加熱乾燥することによって、塗布したAgナノペーストインクは2つに分断されたものの、一部で完全に分離していない部分が観察されたため、RIE装置によりCFガスを用いて、ドライエッチングを行い、それぞれをソース電極、ドレイン電極として用いる。このときのエッチング時間はソース−ドレイン間の幅が10μmとなるように調整した。次にポリヘキシルチオフェンをクロロホルム溶媒を用いて、スピンコートにより膜厚300nmで形成し、トランジスタ特性を[実施例1]と同様な方法で測定を行った。このときの移動度は0.005cm/V・s、ON/OFF比は10以上であり、ON/OFF比は良好であるが、移動度は[実施例3]と比較して悪化している。これはソース、ドレイン電極としてAgナノペーストを用いているため、、PEDOTと比較して、仕事関数が低いために半導体層と電極間に障壁が形成されたためと考えられる。 Next, Ag metal paste made of vacuum metallurgy was used to adjust the viscosity to 10 mPa · s as the source and drain electrodes, applied to the opening of the partition wall by piezoelectric ink jet, and dried by heating at 200 ° C. Although the nano paste ink was divided into two parts, a part that was not completely separated was observed. Therefore, dry etching was performed using CF 4 gas by an RIE apparatus, and each was used as a source electrode and a drain electrode. Use. The etching time at this time was adjusted so that the width between the source and the drain was 10 μm. Next, polyhexylthiophene was formed with a film thickness of 300 nm by spin coating using a chloroform solvent, and the transistor characteristics were measured in the same manner as in [Example 1]. The mobility at this time is 0.005 cm 2 / V · s, the ON / OFF ratio is 10 6 or more, and the ON / OFF ratio is good, but the mobility deteriorates as compared with [Example 3]. ing. This is thought to be because a barrier was formed between the semiconductor layer and the electrode because Ag nanopaste was used as the source and drain electrodes and the work function was lower than that of PEDOT.

(比較例1)
図6に示す構成の電界効果トランジスタを作成した。ガラス基板上に富士フィルムオーリン製「CT−2000Lレジスト」をスピンコートにより膜厚2μmで塗布し、所定のマスクを用いて露光を行い、所定の方法により現像、ポストベーク処理を行って、隔壁を作製した。チャネルになる領域に幅5μm、長さ100μmの隔壁を作製した。
(Comparative Example 1)
A field effect transistor having the structure shown in FIG. 6 was prepared. A “CT-2000L resist” made by Fuji Film Orin is applied on a glass substrate by spin coating to a thickness of 2 μm, exposed using a predetermined mask, developed and post-baked by a predetermined method, and a partition wall is formed. Produced. A partition wall having a width of 5 μm and a length of 100 μm was formed in a region to be a channel.

隔壁表面の撥水化のため表面処理を行う。隔壁を形成した前記ガラス基板に、プラズマ処理装置を用いて、以下の条件にてプラズマ処理を行った。   Surface treatment is performed to make the partition surface water repellent. Plasma treatment was performed on the glass substrate on which the partition walls were formed using a plasma treatment apparatus under the following conditions.

使用ガス :CF
ガス流量 :330sccm
圧力 :44Pa
RFパワー :1200W
処理時間 :120sec
プラズマ処理後の隔壁表面の接触角は、87°であった。
Gas used: CF 4
Gas flow rate: 330sccm
Pressure: 44Pa
RF power: 1200W
Processing time: 120 sec
The contact angle of the partition wall surface after the plasma treatment was 87 °.

この隔壁に隣接して、ソース電極とドレイン電極を形成する。ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)水溶液(Baytron P,Bayer Co.Ltd.製)を圧電式インクジェットを用いて、隔壁の開口部に塗布、乾燥することによって、塗布したPEDOT/PSS水溶液は2つに分断されるものの、ソースードレイン電極の膜厚はばらつきをもって形成された。このとき、ソース−ドレイン間の幅は10〜15μmの間でばらついていた。   A source electrode and a drain electrode are formed adjacent to the partition wall. By applying a poly 3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS) aqueous solution (manufactured by Baytron P, Bayer Co. Ltd.) to the opening of the partition wall using a piezoelectric ink jet and drying, Although the applied PEDOT / PSS aqueous solution was divided into two, the film thickness of the source / drain electrodes was formed with variations. At this time, the width between the source and the drain varied between 10 and 15 μm.

[実施例1]と同様な方法により、絶縁層、有機半導体層を形成した後、得られた電界効果トランジスタの電気特性を[実施例1]と同様な方法で測定を行った。このときの移動度は0.21cm/V・s、と良好であるが、ON/OFF比は20〜50程度でありトランジスタ特性は示すものの十分な特性は得られなかった。 After forming an insulating layer and an organic semiconductor layer by the same method as in [Example 1], the electric characteristics of the obtained field effect transistor were measured by the same method as in [Example 1]. The mobility at this time was as good as 0.21 cm 2 / V · s, but the ON / OFF ratio was about 20 to 50, and although the transistor characteristics were exhibited, sufficient characteristics were not obtained.

(比較例2)
図6に示す構成の電界効果トランジスタを作成した。[実施例3]と同様にゲート電極を設けた基板上に、感光性ポリイミドをスピンコートにより300nmの膜厚で形成する。マスクを用いて、露光を行い、現像、ポストベークを行い、ゲート電極上に10μmの幅で、高さ300μmの隔壁と同じ厚さで、その両脇にも15μm離れた位置に隔壁を形成する。隔壁表面の撥水化のため[実施例1]と同様な条件でプラズマ処理による表面処理を行う。次にポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホン酸(PEDOT/PSS)水溶液(Baytron P,Bayer Co.Ltd.製)を圧電式インクジェットを用いて、隔壁の開口部に塗布、乾燥することによって、塗布したPEDOT/PSS水溶液はその中央に設けられた高さ300nmの隔壁によって、2つに分断される。このとき、ソース電極とドレイン電極はそれぞれ凸形状に形成され、所々で、中央の隔壁から離れて形成されるため、ソース−ドレイン電極距離がばらついてしまった。[実施例3]と同様な方法により、有機半導体層を形成した後、得られた電界効果トランジスタの電気特性を[実施例1]と同様な方法で測定を行った。このときの移動度は0.21cm/V・s、と良好であるが、ON/OFF比は20〜50程度でありトランジスタ特性は示すものの十分な特性は得られなかった。0.01cm2 /V・s、ON/OFF比は50程度でありトランジスタ特性は示すものの十分な特性は得られなかった。
(Comparative Example 2)
A field effect transistor having the structure shown in FIG. 6 was prepared. As in [Example 3], photosensitive polyimide is formed to a thickness of 300 nm by spin coating on a substrate provided with a gate electrode. Using a mask, exposure, development, and post-bake are performed, and a barrier rib is formed on the gate electrode with a width of 10 μm, the same thickness as the barrier rib of 300 μm height, and 15 μm apart on both sides. . Surface treatment by plasma treatment is performed under the same conditions as in [Example 1] for water repellency of the partition wall surface. Next, a poly 3,4-ethylenedioxythiophene / polystyrene sulfonic acid (PEDOT / PSS) aqueous solution (manufactured by Baytron P, Bayer Co. Ltd.) is applied to the opening of the partition using a piezoelectric ink jet and dried. Thus, the applied PEDOT / PSS aqueous solution is divided into two by a partition having a height of 300 nm provided at the center thereof. At this time, the source electrode and the drain electrode are each formed in a convex shape, and are formed away from the central partition wall in some places, so the source-drain electrode distance varies. After forming the organic semiconductor layer by the same method as in [Example 3], the electric characteristics of the obtained field effect transistor were measured by the same method as in [Example 1]. The mobility at this time was as good as 0.21 cm 2 / V · s, but the ON / OFF ratio was about 20 to 50, and although the transistor characteristics were exhibited, sufficient characteristics were not obtained. 0.01 cm 2 / V · s, ON / OFF ratio was about 50, and although the transistor characteristics were shown, sufficient characteristics were not obtained.

本発明電界効果トランジスタの一実施形態の断面を示す模式図。The schematic diagram which shows the cross section of one Embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明電界効果トランジスタの他の実施形態の断面を示す模式図。The schematic diagram which shows the cross section of other embodiment of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果トランジスタの製造方法の一実施形態の工程図。The process drawing of one Embodiment of the manufacturing method of the field effect transistor of this invention. 本発明の電界効果トランジスタの製造方法の他の実施形態の工程図。Process drawing of other embodiment of the manufacturing method of the field effect transistor of this invention. 従来の電界効果トランジスタの断面を示す模式図。The schematic diagram which shows the cross section of the conventional field effect transistor. ナノインプリントに隔壁形成の方法を示す工程図。Process drawing which shows the method of partition formation in nanoimprint. 比較例の電界効果トランジスタの断面を示す模式図。The schematic diagram which shows the cross section of the field effect transistor of a comparative example. 比較例の電界効果トランジスタの断面を示す模式図。The schematic diagram which shows the cross section of the field effect transistor of a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 支持基板
2 ゲート電極
3 絶縁層
4 隔壁
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 有機半導体層
8 インクジェットヘッド
9 インク滴
10 モールド基板
11 ペンタセン
12 熱硬化性樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support substrate 2 Gate electrode 3 Insulating layer 4 Partition 5 Source electrode 6 Drain electrode 7 Organic-semiconductor layer 8 Inkjet head 9 Ink droplet 10 Mold substrate 11 Pentacene 12 Thermosetting resin

Claims (8)

少なくとも支持基板、ソース電極、ドレイン電極、半導体層、絶縁層およびゲート電極を有し、前記半導体層として有機物を用いた電界効果型トランジスタにおいて、前記ソース電極およびドレイン電極が同一平面内に形成され、少なくとも前記ソース電極、ドレイン電極に隣接して絶縁性を有する隔壁が設けられ、前記の隔壁の高さがソース−ドレイン間とその他の箇所において、高さが異なることを特徴とする電界効果型トランジスタ。   In a field effect transistor having at least a support substrate, a source electrode, a drain electrode, a semiconductor layer, an insulating layer, and a gate electrode, and using an organic substance as the semiconductor layer, the source electrode and the drain electrode are formed in the same plane, A field effect transistor characterized in that a partition wall having an insulating property is provided adjacent to at least the source electrode and the drain electrode, and the height of the partition wall is different between the source and the drain and other portions. . 支持基板上にソース電極とドレイン電極が同一平面に形成され、その上部に半導体層、絶縁層、ゲート電極の順に設けられた電界効果型トランジスタにおいて、ソース−ドレイン間の隔壁の高さと前記の隔壁より高いその他の箇所における隔壁の高さとの差より、半導体層と絶縁層の膜厚の和が薄いことを特徴とする請求項1記載の電界効果トランジスタ。   In a field effect transistor in which a source electrode and a drain electrode are formed on the same plane on a supporting substrate, and a semiconductor layer, an insulating layer, and a gate electrode are provided in that order, the height of the partition between the source and drain and the partition 2. The field effect transistor according to claim 1, wherein the sum of the film thicknesses of the semiconductor layer and the insulating layer is thin due to a difference between the height of the partition walls at other higher positions. ゲート電極の配置された支持基板上の同一平面にソース−ドレイン間とその他の箇所において、高さが異なる隔壁が設けられ、前記ソース−ドレイン電極間上部に半導体層が形成された電界効果トランジスタにおいて、前記ソース−ドレイン電極間において、隔壁の幅がゲート電極より広いことを特徴とする請求項1記載の電界効果型トランジスタ。   In a field effect transistor in which barrier ribs having different heights are provided in the same plane on a supporting substrate on which a gate electrode is disposed, and between the source and the drain, and a semiconductor layer is formed above the source and drain electrodes. 2. The field effect transistor according to claim 1, wherein a width of the partition wall is wider than that of the gate electrode between the source and drain electrodes. 前記ソース電極、ドレイン電極に隣接した隔壁において、高さの異なる隔壁が、2種類の樹脂組成物より構成されてなることを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの項に記載の電界効果型トランジスタ。   4. The electric field according to claim 1, wherein the partition walls adjacent to the source electrode and the drain electrode are formed of two types of resin compositions. 5. Effect transistor. 前記隔壁が予め隔壁形状が形成された第2の基板より、転写されて形成される工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   The field effect transistor manufacturing method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of transferring and forming the partition wall from a second substrate having a partition wall shape formed in advance. Method. 前記隔壁の高い隔壁間に塗布した導電性を有する液体材料が、乾燥時に低い隔壁によって自発的に分離して、ソース電極とドレイン電極を形成することを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   The conductive liquid material applied between the high barrier ribs is separated spontaneously by the low barrier ribs during drying to form a source electrode and a drain electrode. A method for producing the field effect transistor according to any one of the above items. 前記ソース電極およびドレイン電極がインクジェット法にて形成される工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3記載のいずれかの項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   4. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising a step of forming the source electrode and the drain electrode by an inkjet method. 5. 前記有機物からなる半導体層がインクジェット法にて形成される工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   4. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising a step of forming the organic semiconductor layer by an inkjet method.
JP2004353865A 2004-12-07 2004-12-07 Field-effect transistor Withdrawn JP2006165234A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004353865A JP2006165234A (en) 2004-12-07 2004-12-07 Field-effect transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004353865A JP2006165234A (en) 2004-12-07 2004-12-07 Field-effect transistor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006165234A true JP2006165234A (en) 2006-06-22

Family

ID=36666907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004353865A Withdrawn JP2006165234A (en) 2004-12-07 2004-12-07 Field-effect transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006165234A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005799A (en) * 2005-06-21 2007-01-11 Seiko Epson Corp Method of manufacturing electronic apparatus by microembossing work
JP2007243192A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Seiko Epson Corp Method for manufacturing electronic device and embossing tool
JP2008109100A (en) * 2006-09-26 2008-05-08 Dainippon Printing Co Ltd Organic semiconductor element, manufacturing method of the organic semiconductor element, organic transistor array and display
JP2008227141A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Konica Minolta Holdings Inc Method for manufacturing thin-film crystal, method for manufacturing organic thin film transistor
JP2009252943A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Konica Minolta Holdings Inc Organic thin-film transistor device and its manufacturing method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005799A (en) * 2005-06-21 2007-01-11 Seiko Epson Corp Method of manufacturing electronic apparatus by microembossing work
JP2007243192A (en) * 2006-03-10 2007-09-20 Seiko Epson Corp Method for manufacturing electronic device and embossing tool
US8372731B2 (en) 2006-03-10 2013-02-12 Seiko Epson Corporation Device fabrication by ink-jet printing materials into bank structures, and embossing tool
JP2008109100A (en) * 2006-09-26 2008-05-08 Dainippon Printing Co Ltd Organic semiconductor element, manufacturing method of the organic semiconductor element, organic transistor array and display
JP2008227141A (en) * 2007-03-13 2008-09-25 Konica Minolta Holdings Inc Method for manufacturing thin-film crystal, method for manufacturing organic thin film transistor
JP2009252943A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Konica Minolta Holdings Inc Organic thin-film transistor device and its manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5638944B2 (en) Organic thin film transistor
JP4348644B2 (en) Thin film transistor, electro-optical device and electronic apparatus
KR101432733B1 (en) Manufacturing method of thin film transistor and thin film transistor, and display
JP5575105B2 (en) Organic thin film transistor
US7652339B2 (en) Ambipolar transistor design
US7241652B2 (en) Method for fabricating organic thin film transistor
JP2005142474A (en) Field effect transistor and its manufacturing method
JP2005175386A (en) Organic semiconductor device
EP3435435B1 (en) Thin film transistor and method of manufacturing the same
JP5439723B2 (en) Thin film transistor, matrix substrate, electrophoretic display device and electronic device
JP5477750B2 (en) Organic field effect transistor
JP4856900B2 (en) Method for manufacturing field effect transistor
JP5141476B2 (en) FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND IMAGE DISPLAY DEVICE
WO2016067591A1 (en) Thin-film transistor array and method for manufacturing same
JP2006165234A (en) Field-effect transistor
US20080032440A1 (en) Organic semiconductor device and method of fabricating the same
JP4926378B2 (en) Display device and manufacturing method thereof
JP4700976B2 (en) Manufacturing method of field effect organic transistor
JP5098159B2 (en) Thin film transistor manufacturing method
JP2004165257A (en) Organic thin film transistor element
JP2012169419A (en) Organic thin-film transistor
JP2010219375A (en) Organic transistor active substrate, manufacturing method of organic transistor active substrate, and electrophoresis display using organic transistor active substrate
JP6257027B2 (en) Method for producing organic thin film transistor
JP4726440B2 (en) ORGANIC OR INORGANIC TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND IMAGE DISPLAY DEVICE
KR100758872B1 (en) Organic Thin Film Transistor with High Efficeincy and Method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080304