JP2007073856A - Formation method of conductive pattern, manufacturing method of semiconductor device, and manufacturing method of organic electroluminescent element - Google Patents
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Description
本発明は、導電性パターンの形成方法、半導体装置の製造方法、および有機電界発光素子の製造方法に関し、特には塗布技術を適用して微細な導電性パターンを精度良好に形成する方法、この形成方法を適用する半導体装置の製造方法および有機電界発光素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a conductive pattern, a method for manufacturing a semiconductor device, and a method for manufacturing an organic electroluminescent element, and in particular, a method for forming a fine conductive pattern with good accuracy by applying a coating technique, and this formation. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device to which the method is applied and a method for manufacturing an organic electroluminescent element.
薄膜トランジスタ(thin film transistor)は、電子回路、特にはアクティブマトリックス型のフラットパネルディスプレイにおける画素トランジスタとして広く用いられている。 Thin film transistors are widely used as pixel transistors in electronic circuits, particularly in active matrix flat panel displays.
現在、大部分の薄膜トランジスタは、半導体層(活性層)としてアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンを用いるSi系無機半導体トランジスタである。これらの製造は、半導体層の形成に化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition;CVD)などの真空処理装置を必要とする成膜方法を用いるため、プロセスコストが高い。 Currently, most thin film transistors are Si-based inorganic semiconductor transistors using amorphous silicon or polycrystalline silicon as a semiconductor layer (active layer). These manufacturing methods use a film forming method that requires a vacuum processing apparatus such as a chemical vapor deposition (CVD) method for forming a semiconductor layer, and thus the process cost is high.
これに対して、有機半導体を利用した有機薄膜トランジスタは、チャネル層となる半導体薄膜を、真空処理装置を用いずに塗布成膜することが可能である。このため、低コスト化に有利である。また、チャネル層だけではなく、ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン電極、さらにはゲート電極にも、塗布系材料を用いることにより、さらなる低コスト化が図られる。 On the other hand, in an organic thin film transistor using an organic semiconductor, a semiconductor thin film serving as a channel layer can be formed by coating without using a vacuum processing apparatus. For this reason, it is advantageous for cost reduction. Further, the cost can be further reduced by using the coating material not only for the channel layer but also for the gate insulating film, the source / drain electrodes, and the gate electrode.
図4は、有機薄膜トランジスタの一構成例を示す断面図である。この図に示す有機薄膜トランジスタ100は、ボトムゲート型であり、例えばガラス基板101上に、ゲート電極102がパターン形成されており、このゲート電極102を覆う状態でゲート絶縁膜103が設けられている。そして、ゲート絶縁膜103上におけるゲート電極102を狭持する位置に、ソース/ドレイン電極104がパターン形成されている。また、少なくともソース/ドレイン電極104で挟まれたゲート絶縁膜103上に、例えばペンタセンからなる有機半導体薄膜105が設けられている(例えば下記非特許文献1参照)。このような構成の有機薄膜トランジスタ100を作製する場合には、ガラス基板101側の構成要素から順に形成される。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of an organic thin film transistor. The organic
そして、以上のような有機薄膜トランジスタの製造において、ゲート電極102やソース/ドレイン電極104の形成に、塗布系材料を用いたパターン形成を行う場合、インクジェット印刷法や、スクリーン印刷法が行われる(例えば下記特許文献1参照)。
In the manufacturing of the organic thin film transistor as described above, when forming a pattern using a coating material for forming the
しかしながら、上述した印刷法を、導電性パターンの形成に適用する場合には、それぞれ以下のような問題があった。 However, when the printing method described above is applied to the formation of a conductive pattern, there are the following problems.
すなわち、スクリーン印刷法の場合、印刷膜厚が数μmにもなる。このため、図4に示した構成において、スクリーン印刷法を適用してゲート電極102をパターン形成した場合、ゲート電極102の膜厚が数μmにもなる。これに対して、このゲート電極102を覆う状態で設けられたゲート絶縁膜103は、500nm程度でしかない。このため、厚膜のゲート電極102の側壁段差部Aにおいて、ゲート絶縁膜103の段切れが起こりやすく、この上部に形成されたソース/ドレイン電極104とゲート電極102との短絡を引き起こす要因となる。また、スクリーン印刷法によって形成可能な最小線幅は、50μm程度であり、微細パターンの形成には限界がある。
That is, in the case of the screen printing method, the printed film thickness is several μm. For this reason, in the configuration shown in FIG. 4, when the
一方、インクジェット印刷法は、数μmの粒子径の液滴を、基板表面の所定箇所に吹き付けて塗布する印刷方法である。したがって、図5に示すように、インクジェット印刷法によって用法で形成されたゲート電極102は、吹き付けられた複数の液滴mによって構成された状態となり、表面平坦性が低い。したがって、このゲート電極102上を覆うゲート絶縁膜103の表面も、ゲート電極102の表面状態の影響を受けるため充分な平坦性を得ることが困難である。ここで、上述したような有機薄膜トランジスタのデバイス性能は、チャネル形成領域Bにおける有機半導体薄膜105の成膜状態によって大きく左右され、有機半導体薄膜105の下地界面が平坦に保たれていることが重要である。このため、上述したように、ゲート電極102の上方におけるゲート絶縁膜103の表面の平坦性が充分でない場合には、成膜状態良好に有機半導体薄膜105を形成することが困難である。これは、有機薄膜トランジスタのデバイス性能を低下させる要因となる。
On the other hand, the ink jet printing method is a printing method in which droplets having a particle diameter of several μm are applied by spraying onto a predetermined portion of the substrate surface. Therefore, as shown in FIG. 5, the
そこで本発明は、塗布技術を用いながらも、表面平坦性を確保しつつ薄型化された導電性パターンを形成可能な方法を提供すること、およびこの形成方法を適用することにより塗布技術を用いながらも、装置特性の向上を図ることが可能な半導体装置の製造方法および有機電界発光素子の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method capable of forming a thin conductive pattern while ensuring surface flatness while using a coating technique, and using the coating technique by applying this forming method. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a method of manufacturing an organic electroluminescent element capable of improving device characteristics.
このような目的を達成するための本発明の導電性パターンの形成方法は、次の手順で行われることを特徴としている。先ず、金属微粒子を溶媒中に分散させてなるペースト材料を基板上に塗布してペースト材料膜を塗布成膜する。次に、ペースト材料膜を焼成処理して導電性材料膜とする。その後、導電性材料膜をパターニングして導電性パターンを形成する。 The conductive pattern forming method of the present invention for achieving such an object is characterized in that it is carried out by the following procedure. First, a paste material in which metal fine particles are dispersed in a solvent is applied onto a substrate to form a paste material film. Next, the paste material film is baked to form a conductive material film. Thereafter, the conductive material film is patterned to form a conductive pattern.
このような形成方法では、塗布成膜によって表面平坦にペースト材料膜を成膜した後、このペースト材料膜を焼成処理することによって固化して導電性材料膜としている。これにより、塗布成膜によって得られた表面平坦性を維持した導電性材料膜が形成される。したがって、この導電性材料膜をパターニングして得られた導電性パターンは、表面平坦性を有して形成される。また、ペースト材料膜の膜厚は、塗布されるペースト材料の粘度によって調整されるため、ある程度に薄膜化したペースト材料膜を形成することで、導電性パターンの厚膜化が抑えられる。 In such a forming method, after a paste material film is formed on a flat surface by coating film formation, the paste material film is solidified by baking treatment to form a conductive material film. As a result, a conductive material film that maintains the surface flatness obtained by coating is formed. Therefore, the conductive pattern obtained by patterning this conductive material film is formed with surface flatness. Further, since the film thickness of the paste material film is adjusted by the viscosity of the paste material to be applied, the formation of the paste material film thinned to some extent can suppress the increase in thickness of the conductive pattern.
また本発明は、上述した導電性パターンの形成方法を適用した半導体装置の製造方法でもあり、この形成方法によって下部電極を形成した後、これを覆う状態で絶縁膜を形成し、さらに絶縁膜上に上部電極を形成する。ここで、例えば、下部電極はゲート電極またはソース/ドレイン電極として形成される。また絶縁膜はゲート絶縁膜として形成される。 The present invention is also a method for manufacturing a semiconductor device to which the conductive pattern forming method described above is applied. After forming the lower electrode by this forming method, an insulating film is formed so as to cover the lower electrode, and further on the insulating film. An upper electrode is formed on the substrate. Here, for example, the lower electrode is formed as a gate electrode or a source / drain electrode. The insulating film is formed as a gate insulating film.
このような半導体装置の製造方法によれば、上述した本発明の導電性パターンの形成方法を下部電極の形成に適用することにより、表面平坦でかつ薄型化された下部電極を覆う状態で絶縁膜が形成されることになる。このため、下部電極による段差が小さく抑えられた基板上に下部電極側壁において段切れを発生させることなく絶縁膜が形成される。これにより、この絶縁膜を介して形成される下部電極−上部電極間の絶縁性が確保される。また、絶縁膜は、下地の下部電極の表面形状を引き継いだ表面平坦な絶縁膜が形成される。このため、下部電極上に絶縁膜を介して形成された半導体薄膜は、表面平坦な絶縁膜上に膜質の良好に形成されたものとなる。 According to such a method for manufacturing a semiconductor device, by applying the conductive pattern forming method of the present invention described above to the formation of the lower electrode, the insulating film is formed so as to cover the lower electrode that is flat and thin on the surface. Will be formed. For this reason, the insulating film is formed on the substrate in which the step due to the lower electrode is suppressed to a small level without causing a step break on the side wall of the lower electrode. Thereby, insulation between the lower electrode and the upper electrode formed through this insulating film is ensured. As the insulating film, an insulating film having a flat surface that inherits the surface shape of the underlying lower electrode is formed. For this reason, the semiconductor thin film formed on the lower electrode through the insulating film is formed on the insulating film having a flat surface with good film quality.
さらに本発明は、下部電極と上部電極との間に、少なくとも発光層を備えた有機層を狭持してなる有機電界発光素子の製造方法であって、上述した導電性パターンの形成方法を適用して下部電極を形成することを特徴としている。 Furthermore, the present invention relates to a method for manufacturing an organic electroluminescent element in which an organic layer having at least a light emitting layer is sandwiched between a lower electrode and an upper electrode, and the method for forming a conductive pattern described above is applied. Thus, the lower electrode is formed.
このような有機電界発光素子の製造方法によれば、上述した本発明の導電性パターンの形成方法を下部電極の形成に適用することにより、表面平坦に形成された下部電極上に有機層を介して上部電極が形成されることになる。このため、上部電極−下部電極の間隔、すなわち有機層の膜厚が高精度に均一化された有機電界発光素子が得られる。 According to such a method for manufacturing an organic electroluminescent element, by applying the conductive pattern forming method of the present invention described above to the formation of the lower electrode, the organic layer is interposed on the lower electrode formed flat on the surface. Thus, the upper electrode is formed. For this reason, the organic electroluminescent element by which the space | interval of an upper electrode-lower electrode, ie, the film thickness of an organic layer, was equalized with high precision is obtained.
以上説明したように、本発明の導電性パターンの形成方法によれば、低コスト化が期待される塗布技術を用いながらも、表面平坦でかつ薄型化された導電性パターンを得ることが可能となる。 As described above, according to the method for forming a conductive pattern of the present invention, it is possible to obtain a conductive pattern having a flat surface and a reduced thickness while using a coating technique that is expected to reduce costs. Become.
そして、本発明の半導体装置の製造方法によれば、このような導電性パターンの形成方法を適用して下部電極を形成することにより、絶縁膜を挟んで配置された下部電極と上部電極との間の絶縁性を確実に確保することが可能であり、しかもこの絶縁膜上に膜質の良好な半導体薄膜を形成することが可能であるため、特性の良好な半導体装置を得ることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the lower electrode is formed by applying such a conductive pattern formation method, so that the lower electrode and the upper electrode arranged with the insulating film interposed therebetween are formed. It is possible to ensure the insulation between them and to form a semiconductor thin film with good film quality on this insulating film, so that a semiconductor device with good characteristics can be obtained.
さらに本発明の有機電界発光素子の製造方法によれば、このような導電性パターンの形成方法を適用して下部電極を形成することにより、下部電極−上部電極の間隔、すなわち有機層の膜厚を高精度に均一化することができるため、発光特性の良好な有機電界発光素子を得ることができる。 Furthermore, according to the method for manufacturing an organic electroluminescent element of the present invention, the lower electrode is formed by applying such a method for forming a conductive pattern, whereby the distance between the lower electrode and the upper electrode, that is, the thickness of the organic layer. Can be made uniform with high accuracy, so that an organic electroluminescent element having good light emitting characteristics can be obtained.
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<導電性パターンの形成方法>
図1は、本発明を適用した導電性パターンの形成方法の一例を示す断面工程図である。ここでは、図1を用いて導電性パターンの形成方法の実施形態を説明する。
<Method for forming conductive pattern>
FIG. 1 is a cross-sectional process diagram illustrating an example of a method for forming a conductive pattern to which the present invention is applied. Here, an embodiment of a method for forming a conductive pattern will be described with reference to FIG.
先ず、図1(1)に示すように、基板1上に、金属微粒子sを分散させたペースト材料を塗布してなるペースト材料膜3を塗布成膜する。
First, as shown in FIG. 1 (1), a
基板1は、ガラス基板、酸化シリコン基板、サファイア基板、ポリエーテルスルフォン(PES)やポリエチレンナフタレート(PEN)などのプラスチックフィルム等の絶縁性の基板であれば良い。
The
また、ペースト材料膜3を構成するペースト材料としては、金属微粒子sを、樹脂、粘着剤、有機溶媒などの結合剤を用いて分散させてのり状にしたものであり、銀ペースト、金ペースト、銅ペースト、ニッケル系ペーストなどが用いられる。このようなペースト材料は、目的とする導電性パターンの膜厚に合わせた膜厚wでペースト材料膜3が塗布成膜されるように、粘度が調整されていることとする。具体的には、ペースト材料の粘度は、動粘度5〜50cstの範囲、粘度1〜100cPの範囲で設定されることとする。また、ペースト材料は、塗布成膜されたペースト材料膜3を後に説明するように焼成した後の導電性が1〜100μΩcmの範囲となるように調整されていることとする。このようなペースト材料の一例として、銀ナノペースト[藤倉化成株式会社製:XA−9069(商品名)]を使用する。
In addition, as a paste material constituting the
そして、基板1上へのペースト材料の塗布は、スピンコート法、キャップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法などの塗布法の中から適宜選択された方法で行われる。ここでは、例えばスピンコート法によって70nmの膜厚wのペースト材料膜3を塗布成膜する。
Then, the paste material is applied onto the
次に、図1(2)に示すように、ペースト材料膜(3)を焼成処理して導電性材料膜5とする。ここでは、用いるペースト材料が、充分に焼成される温度と時間での焼成処理を行うこととし、例示した銀ナノペーストを用いた場合には、例えば150℃の加熱プレート上で60分間の焼成処理を行うこととする。このような焼成処理により、ペースト材料膜(3)中の樹脂、粘着剤、有機溶媒などが除去され、金属微粒子s間が結合して固化した導電性材料膜5が得られる。
Next, as shown in FIG. 1 (2), the paste material film (3) is fired to form a
その後、図1(3)に示すように、導電性材料膜5上に、ここで形成する導電性パターンを転写したマスクパターン7を形成する。このマスクパターン7は、リソグラフィー技術を適用して形成したレジストパターンであっても良く、インクジェット印刷、スクリーン印刷、またはスタンプ印刷などの印刷技術を適用して形成したパターンであっても良い。ただし、微細なレジストパターン7を高精度に形成する必要が有る場合には、リソグラフィー技術を適用することが好ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (3), a mask pattern 7 is formed on the
次いで、図1(4)に示すように、マスクパターン7上からの導電性材料膜5の選択的なウエットエッチングまたはドライエッチングエッチングにより、導電性材料膜5をパターニングする。これにより、導電性材料膜5をパターニングしてなる導電性パターン5aを形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (4), the
以上の後、図1(5)に示すように、導電性パターン5a上に残ったマスクパターン7を除去する。ここでは、基板1および導電性パターン5aに対してマスクパターン7のみが選択的に除去されるようなリムーバーを用いることとする。
After the above, as shown in FIG. 1 (5), the mask pattern 7 remaining on the
以上、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法によれば、塗布成膜によって表面平坦にペースト材料膜3を成膜した後、ペースト材料膜3を焼成処理することによって固化させて導電性材料膜5としている。これにより、塗布成膜によって得られた表面平坦性を維持したラフネスの小さい導電性材料膜5が形成される。
As described above, according to the method for forming a conductive pattern described with reference to FIG. 1, after the
したがって、この導電性材料膜5をパターニングして得られた導電性パターン5aは、表面平坦性を有して形成される。また、ペースト材料膜3の膜厚wは、塗布成膜に用いられるペースト材料の粘度によって調整されるため、ある程度にまで薄膜化したペースト材料膜3および導電性材料膜5を形成することが可能であり、これにより導電性パターン5aの厚膜化が抑えられる。
Therefore, the
この結果、低コストな塗布技術を適用して、表面平坦でかつ薄型化された導電性パターン5aを得ることが可能となる。そして、このような導電性パターン5aが得られることにより、この導電性パターン5aを覆う状態で成膜される絶縁膜の段差側壁部における段切れが防止され、絶縁膜上に形成される上層の導電性パターンとの絶縁性を確実にすることが可能である。また、導電性パターン5aが表面平坦であることにより、導電性パターン5a上における絶縁膜の表面平坦性も確保される。このため、例えばこの絶縁膜上に半導体薄膜を形成する場合に、その成長が阻害されることはなく、膜質の良好な半導体薄膜を形成することが可能である。
As a result, it is possible to obtain a
さらに、導電性材料膜5のパターニングを、リソグラフィー技術を適用して形成したマスクパターンを用いて行うようにすることで、微細な導電性パターン5aを位置精度良好に形成することも可能である。
Further, by patterning the
<半導体装置の製造方法>
図2は、本発明を適用した半導体装置の製造方法の一部を示す断面工程図である。本実施形態で説明する半導体装置の製造方法は、チャネル層として有機半導体薄膜を用いたボトムゲート型の薄膜トランジスタの製造方法であり、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を含み、これに連続して図2に示す以下の手順が行われる。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
FIG. 2 is a cross-sectional process diagram illustrating a part of a method of manufacturing a semiconductor device to which the present invention is applied. The method for manufacturing a semiconductor device described in this embodiment is a method for manufacturing a bottom gate type thin film transistor using an organic semiconductor thin film as a channel layer, and includes the method for forming a conductive pattern described with reference to FIG. The following procedure shown in FIG. 2 is performed continuously.
すなわち先ず、図2(1)に示すように、上述した導電性パターンの形成方法に従って、基板1上に、下部電極としてゲート電極5aを形成する。このゲート電極5aが、図1を用いて説明した導電性パターンであり、上述した形成方法にしたがって表面平坦でかつ薄い膜厚で形成される。
That is, first, as shown in FIG. 2A, the
次に、図2(2)に示すように、ゲート電極5aを覆う状態で、基板1上にゲート絶縁膜11を形成する。ゲート絶縁膜11は、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリメチルスチレン等の有機絶縁材料や、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ハフニウム(HfO2)等の無機絶縁材料、さらには有機材料と無機材料との複合絶縁材料など、絶縁性を有する材料であれば良い。このようなゲート絶縁膜11の形成には、スピンコート法の他に、キャップコート法、スタンプ印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷等の印刷技術を用いてもよい。また選択した材料によっては、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法などを用いても良い。ただし、プロセスのコストダウンを考慮すれば、スピンコート法や印刷技術を適用することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次いで、図2(3)に示すように、ゲート絶縁膜11上において下層のゲート電極5aを狭持する位置に、上部電極としてソース/ドレイン電極13を形成する。これらのソース/ドレイン電極13は、金(Au)、チタン(Ti)、銀(Ag)等の金属材料、銀ペーストなどの金属分散材料、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホナート)(PEDOT/PSS)や、ポリアニリンなどの導電性高分子を用いて形成される。
Next, as shown in FIG. 2 (3), a source /
このようなソース/ドレイン電極13の形成は、ゲート電極5aの形成と同様に、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を適用して行っても良い。さらにソース/ドレイン電極13の形成は、上述した印刷技術を適用し、成膜と同時にパターン形成を行うことが、プロセスのコストダウンの点からすれば好ましい。
The source /
尚、この他にも、ソース/ドレイン電極13の形成は、レジストパターンの形成と、の後の電極材料膜の成膜と、レジストパターンの除去による電極材料膜の部分的除去とを順に行うリフトオフ法によって行っても良い。さらに、電極材料膜の成膜と、その後のレジストパターンの形成と、レジストパターンをマスクにした電極材料膜のパターンエッチングによって行っても良い。これらの形成方法において、電極材料膜の成膜は、選択した材料により、スピンコート法や印刷技術を適用した成膜方法、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法などが用いられる。またレジストパターンの形成は、通常のリソグラフィー法に限定されることはなく、電子線リソグラフィーを適用しても良い。
In addition, the source /
以上の後、図2(4)に示すように、ソース/ドレイン電極13間の位置に、半導体薄膜15を形成する。この半導体薄膜15は、ポリ3ヘキシルチオフェン(P3HT)等の高分子系の有機半導体材料や、ペンタセン、アントラセン、フタロシアニン、ポルフィリン等の低分子系の有機半導体材料を用いて構成される。このような半導体薄膜15の形成は、上述した印刷技術を適用し、成膜と同時にパターン形成を行うことが、プロセスのコストダウンの点からすれば好ましい。
After the above, a semiconductor thin film 15 is formed at a position between the source /
尚、この他にも、半導体薄膜15の形成は、レジストパターンの形成と、その後の電極材料膜の成膜と、レジストパターンの除去による電極材料膜の部分的除去とを順に行うリフトオフ法によって行っても良い。さらに、電極材料膜の成膜と、その後のレジストパターンの形成と、レジストパターンをマスクにした電極材料膜のパターンエッチングによって行っても良い。これらの形成方法において、電極材料膜の成膜は、選択した材料により、スピンコート法や印刷技術を適用した成膜方法、真空蒸着法、スパッタ法、CVD法などが用いられる。またレジストパターンの形成は、通常のリソグラフィー法に限定されることはなく、電子線リソグラフィーを適用しても良い。 In addition to this, the semiconductor thin film 15 is formed by a lift-off method in which a resist pattern is formed, a subsequent electrode material film is formed, and an electrode material film is partially removed by removing the resist pattern. May be. Further, it may be performed by forming an electrode material film, forming a resist pattern thereafter, and pattern etching of the electrode material film using the resist pattern as a mask. In these forming methods, the electrode material film is formed by a film forming method using a spin coating method or a printing technique, a vacuum evaporation method, a sputtering method, a CVD method, or the like depending on a selected material. The formation of the resist pattern is not limited to a normal lithography method, and electron beam lithography may be applied.
尚、図2(3)を用いて説明したソース/ドレイン電極13の形成工程と、図2(4)を用いて説明した半導体薄膜15の形成工程とは、逆の手順で行っても良い。さらに、上述した実施形態の製造手順は、半導体薄膜15を無機材料で構成した場合にも適用可能である。
Note that the source /
以上のような手順によって、基板1上にボトムゲート型の薄膜トランジスタ(半導体装置)17が形成される。
Through the above procedure, a bottom gate type thin film transistor (semiconductor device) 17 is formed on the
以上説明した半導体装置の製造方法によれば、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を下部電極となるゲート電極5aの形成に適用することにより、表面平坦でかつ薄型化されたゲート電極5aが得られ、これを覆う状態でゲート絶縁膜11が形成されることになる。このため、ゲート電極5aによる段差が小さく抑えられた基板1上に、ゲート電極5aの側壁部分Aにおいて段切れを発生させることなくゲート絶縁膜11が形成される。したがって、このゲート絶縁膜11によって、ゲート電極11とソース/ドレイン電極15との間の絶縁性を確保することができる。また、この側壁部分Aにおいてのソース/ドレイン電極13の段切れも防止される。
According to the semiconductor device manufacturing method described above, the gate having a flat surface and a reduced thickness can be obtained by applying the method for forming the conductive pattern described with reference to FIG. 1 to the formation of the
さらに、ゲート電極5aが表面平坦であることにより、ゲート電極5a上におけるゲート絶縁膜11部分、すなわちチャネル形成領域Bの表面平坦性も確保される。このため、このゲート絶縁膜11上に形成される半導体薄膜15は、チャネル形成領域Bにおいて、その成長が阻害されることはなく、膜質の良好な半導体薄膜15を形成することが可能である。
Furthermore, since the surface of the
以上の結果、ゲート電極5aの形成に塗布法を適用しながらも、特性の良好な薄膜トランジスタ17を得ることが可能になる。
As a result, the thin film transistor 17 having good characteristics can be obtained while applying the coating method to the formation of the
以上説明した実施形態においては、ボトムゲート型の薄膜トランジスタの製造に本発明を適用した手順を説明した。しかしながら、本発明は、トップゲート型の薄膜トランジスタの製造にも適用可能である。この場合先ず、基板1上に、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を適用して、ソース/ドレイン電極を下部電極として形成することが重要である。その後、これらのソース/ドレイン電極を覆う状態で半導体薄膜を形成し、さらにゲート絶縁膜を成膜し、次いでゲート絶縁膜上にゲート電極を形成することによりトップゲート型の薄膜トランジスタを得る。
In the embodiment described above, the procedure in which the present invention is applied to the manufacture of a bottom gate type thin film transistor has been described. However, the present invention can also be applied to the manufacture of top-gate thin film transistors. In this case, first, it is important to form the source / drain electrodes as the lower electrodes on the
このようなトップゲート型の薄膜トランジスタでは、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法をソース/ドレイン電極の形成に適用することにより、表面平坦でかつ薄型化されたソース/ドレイン電極を覆う状態で半導体薄膜およびゲート絶縁膜が形成されることになる。このため、ソース/ドレイン電極による段差が小さく抑えられ、段切れを発生させることなく半導体薄膜およびゲート絶縁膜を形成することができる。したがって、図2を用いて説明した実施形態と同様に、このゲート絶縁膜および半導体薄膜によって、ソース/ドレイン電極とゲート絶縁膜との間の絶縁性を確保することができる。 In such a top-gate thin film transistor, the method for forming a conductive pattern described with reference to FIG. 1 is applied to the formation of a source / drain electrode, thereby covering the source / drain electrode having a flat surface and a reduced thickness. In this state, a semiconductor thin film and a gate insulating film are formed. For this reason, the step due to the source / drain electrode is suppressed to be small, and the semiconductor thin film and the gate insulating film can be formed without causing a step break. Therefore, as in the embodiment described with reference to FIG. 2, the gate insulating film and the semiconductor thin film can ensure insulation between the source / drain electrodes and the gate insulating film.
尚、以上のようなトップゲート型の薄膜トランジスタの製造手順においては、ソース/ドレイン電極のパターニングにおいての下地のダメージが問題にならない場合には、半導体薄膜を形成した後に、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を適用してソース/ドレイン電極を形成しても良い。 In the manufacturing procedure of the top gate type thin film transistor as described above, when the damage of the base in patterning the source / drain electrode is not a problem, the semiconductor thin film is formed and then described with reference to FIG. The source / drain electrodes may be formed by applying a conductive pattern forming method.
<有機電界発光素子の製造方法>
図3は、本発明を適用した有機電界発光素子の製造方法の一部を示す断面工程図である。本実施形態で説明する半導体装置の製造方法は、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を含み、これに連続して図3に示す以下の手順が行われる。
<Method for producing organic electroluminescent element>
FIG. 3 is a cross-sectional process diagram illustrating a part of a method for manufacturing an organic electroluminescent element to which the present invention is applied. The manufacturing method of the semiconductor device described in this embodiment includes the method of forming a conductive pattern described with reference to FIG. 1, and the following procedure shown in FIG.
すなわち先ず、図3(1)に示すように、上述した導電性パターンの形成方法に従って、基板1上に、下部電極5aを形成する。この下部電極5aが、図1を用いて説明した導電性パターンであり、上述した形成方法にしたがって表面平坦でかつ薄い膜厚で形成される。
That is, first, as shown in FIG. 3A, the
また、この下部電極5aは、有機電界発光素子における陽極(または陰極)として適する金属を用いて構成されることとする。したがって、図1を用いて説明したペースト材料膜は、有機電界発光素子における陽極(または陰極)として適する金属の微粒子を含有していることとする。そして、ここで形成する有機半導体素子が、アクティブマトリックス型の表示装置を構成するものである場合、この下部電極5aは、基板1に形成された薄膜トランジスタに接続された状態で画素毎にパターン形成されることとする。一方、ここで形成する有機半導体素子が、パッシブマトリックス型の表示装置を構成するものである場合、この下部電極5aは、複数本が所定方向に延設された配線形状にパターン形成されることとする。
The
次に、図3(2)に示すように、下部電極5aの周縁を覆い中央部を広く露出させる形状で絶縁性パターン21を形成する。この絶縁性パターン21は、例えば酸化シリコンからなり、基板1上に形成された複数の下部電極5a間を絶縁分離するために設けられている。
Next, as shown in FIG. 3B, the insulating
次に、図3(3)に示すように、絶縁性パターン21から露出する下部電極5a上を確実に覆う状態で、有機層23を形成する。この有機層23は、少なくとも発光層を含み、例えば陽極側から順に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層を必要に応じて積層してなる。このような積層構成の有機層23は、低分子材料を用いた場合には蒸着法によって形成され、高分子材料を用いた場合には塗布や印刷法によって形成される。また、この有機層23は、基板1の上方に全面成膜されても良い。
Next, as shown in FIG. 3 (3), the
以上の後、図3(4)に示すように、下部電極5aとの間に有機層23を狭持する状態で、基板1の上方に上部電極25を形成する。この上部電極25は、下部電極5aが陽極として形成されている場合には陰極となり、下部電極5aが陰極として形成されている場合には陽極となる。また、金属を用いて構成された下部電極5aが強い光反射特性を備えている場合、この上部電極25が、有機層23で発生した発光光の取り出し側となるため、光透過性が得られるように薄膜で構成されることとする。
After the above, as shown in FIG. 3 (4), the upper electrode 25 is formed above the
そして、ここで形成する有機電界発光素子が、アクティブマトリックス型の表示装置を構成する場合、この上部電極25は、各画素に共通の電極として基板1の上方に全面成膜されていて良い。一方、ここで形成する有機半導体素子が、パッシブマトリックス型の表示装置を構成する場合、この上部電極25は、下部電極5aと交差する複数本の配線形状にパターン形成されることとする。
When the organic electroluminescent element formed here constitutes an active matrix display device, the upper electrode 25 may be formed over the entire surface of the
以上のような手順によって、下部電極5aと上部電極25との間に有機層23を狭持してなる有機電界発光素子27が得られる。
By the procedure as described above, an organic electroluminescent element 27 in which the
以上説明した有機電界発光素子の製造方法によれば、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を下部電極5aの形成に適用することにより、表面平坦でかつ薄型化された下部電極5aが形成されることになる。このため、下部電極5aによる段差が小さく抑えられた基板1上に、下部電極5aの側壁部分Aにおいて段切れを発生させることなく絶縁性パターン21および上部電極25を形成することができる。これにより、有機電界発光素子27における発光不良の発生を防止することができる。
According to the method for manufacturing the organic electroluminescent element described above, the
さらに、下部電極5aが表面平坦であることにより、下部電極5a上に形成される有機層23の膜厚の均一性を向上させることができる。ここで、有機電界発光素子27においては、その発光部が極薄い有機膜23で構成されているため、各素子部分における有機膜23の膜厚のばらつきが発光特性に対して影響を及ぼし易く、例えば駆動時に膜厚の薄い部分に局所的に電解が集中して漏れ電流が発生するなどの不具合が発生し、安定した表示を行うことが困難になるのである。したがって、上述したように下部電極5a上においての有機層23の膜厚の均一性が向上することにより、発光特性の向上が図られる。
Furthermore, since the
以上の結果、下部電極5aの形成に塗布法を適用しながらも、発光特性の良好な有機電界発光素子27を得ることが可能になると共に、この有機電界発光素子27を配列形成してなる表示装置における表示特性の向上を図ることが可能になる。
As a result, it is possible to obtain the organic electroluminescent element 27 having good light emission characteristics while applying the coating method to the formation of the
以上説明した実施形態においては、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法を、薄膜トランジスタ(半導体装置)の製造方法と有機電界発光素子の製造方法に適用した場合を例示した。しかしながら、図1を用いて説明した導電性パターンの形成方法は、これらの製造方法への適用に限定されることはなく、例えばセンサや太陽電池の製造に適用することが可能である。 In the embodiment described above, the case where the method for forming a conductive pattern described with reference to FIG. 1 is applied to a method for manufacturing a thin film transistor (semiconductor device) and a method for manufacturing an organic electroluminescent element is illustrated. However, the conductive pattern forming method described with reference to FIG. 1 is not limited to application to these manufacturing methods, and can be applied to the manufacture of sensors and solar cells, for example.
1…、s…金属微粒子、3…ペースト材料膜、5…導電性材料膜、5a…導電性パターン、5a…ゲート電極(下部電極)、7…マスクパターン、11…ゲート絶縁膜(絶縁膜)、13…ソース/ドレイン電極(上部電極)、15…半導体薄膜、17…薄膜トランジスタ(半導体装置)、23…有機層、25…上部電極、27…有機電界発光素子
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ペースト材料膜を焼成処理して導電性材料膜とする工程と、
前記導電性材料膜をパターニングする工程と、
を行うことを特徴とする導電性パターンの形成方法。 Applying a paste material formed by dispersing metal fine particles in a solvent on a substrate and applying a paste material film; and
Baking the paste material film to form a conductive material film;
Patterning the conductive material film;
Conductive pattern formation method characterized by performing.
前記導電性材料膜のパターニングは、リソグラフィー技術によって当該導電性材料膜上に形成したマスクパターン上からのエッチングによって行う
ことを特徴とする導電性パターンの形成方法。 In the formation method of the electroconductive pattern of Claim 1,
The patterning of the conductive material film is performed by etching from a mask pattern formed on the conductive material film by a lithography technique.
前記導電性材料膜のパターニングは、印刷技術によって当該導電性材料膜上に形成したマスクパターン上からのエッチングによって行う
ことを特徴とする導電性パターンの形成方法。 In the formation method of the electroconductive pattern of Claim 1,
The patterning of the conductive material film is performed by etching from a mask pattern formed on the conductive material film by a printing technique.
前記ペースト材料膜を焼成処理して導電性材料膜とする工程と、
前記導電性材料膜をパターニングして下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を覆う状態で絶縁膜を成膜する工程と、
前記絶縁膜上に上部電極を形成する工程と
を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Applying a paste material formed by dispersing metal fine particles in a solvent on a substrate and applying a paste material film; and
Baking the paste material film to form a conductive material film;
Patterning the conductive material film to form a lower electrode;
Forming an insulating film so as to cover the lower electrode;
And a step of forming an upper electrode on the insulating film.
前記下部電極を形成する工程では、当該下部電極としてゲート電極またはソース/ドレイン電極を形成し、
前記絶縁膜を成膜する工程では、当該絶縁膜としてゲート絶縁膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4,
In the step of forming the lower electrode, a gate electrode or a source / drain electrode is formed as the lower electrode,
In the step of forming the insulating film, a gate insulating film is formed as the insulating film.
前記下部電極を形成する工程では、当該下部電極としてゲート電極を形成し、
前記絶縁膜を成膜する工程では、当該絶縁膜としてゲート絶縁膜を形成し、
前記上部電極を形成する工程では、前記ゲート電極を挟む位置に当該上部電極としてソース/ドレイン電極を形成すると共に、
前記ゲート絶縁膜を形成した後、前記ゲート電極の上方に半導体薄膜を形成する工程を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 4,
In the step of forming the lower electrode, a gate electrode is formed as the lower electrode,
In the step of forming the insulating film, a gate insulating film is formed as the insulating film,
In the step of forming the upper electrode, a source / drain electrode is formed as the upper electrode at a position sandwiching the gate electrode,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a semiconductor thin film over the gate electrode after forming the gate insulating film.
前記半導体薄膜の形成工程では、有機半導体材料を用いた塗布成膜が行われる
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
In the semiconductor thin film forming step, coating film formation using an organic semiconductor material is performed.
下部電極と上部電極との間に、少なくとも発光層を備えた有機層を狭持してなる有機電界発光素子の製造方法であって、
金属微粒子を溶媒中に分散させてなるペースト材料を基板上に塗布してペースト材料膜を塗布成膜する工程と、
前記ペースト材料膜を焼成処理して導電性材料膜とする工程と、
前記導電性材料膜をパターニングして下部電極を形成する工程と、
前記下部電極上に有機層を形成する工程と、
前記有機層上に上部電極を形成する工程と
を行うことを特徴とする有機電界発光素子の製造方法。
A method for producing an organic electroluminescent device comprising an organic layer having at least a light emitting layer between a lower electrode and an upper electrode,
Applying a paste material formed by dispersing metal fine particles in a solvent on a substrate and applying a paste material film; and
Baking the paste material film to form a conductive material film;
Patterning the conductive material film to form a lower electrode;
Forming an organic layer on the lower electrode;
And a step of forming an upper electrode on the organic layer.
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