JP2007134481A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の用いるナノスケールの厚みをもつ薄い電極を作製することが容易な半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, in which it is easy to manufacture a thin electrode having a nanoscale thickness used by a semiconductor device.
現在、次世代半導体装置として基本構成単位がナノスケールサイズの物質や分子を用いたものの研究・開発が盛んに行われている。その主たる動機の一つは、ナノスケールサイズの物質の利用により、近い将来に遭遇するであろう半導体装置の縮小化の限界を回避することである。加えて、現在の半導体装置より安価なものを作製するために、高真空蒸着装置などの大規模な製造装置を必要としない簡便な方法も模索されている。 Currently, research and development are being actively carried out on next-generation semiconductor devices using basic scale units and materials with nanoscale size. One of its main motivations is to avoid the limitations of semiconductor device scaling that will be encountered in the near future through the use of nanoscale sized materials. In addition, a simple method that does not require a large-scale manufacturing apparatus such as a high-vacuum vapor deposition apparatus is being sought in order to manufacture a cheaper device than the current semiconductor device.
例えば、poly(hexylthiophene)(P3HT)の塗布や、ペンタセン(pentacene)前駆体クロロフォルム溶液の塗布によって半導体層を形成した電界効果トランジスタなどがその好例である。また、微粒子分散溶液の基板への浸漬法やキャスト法、微粒子からなるラングミュア(Langmuir)膜の基板への転写による方法などで微粒子を有機分子によってネットワーク化した導電層を有するトランジスタを容易な方法で作製し、その有望性が見出されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
For example, a field effect transistor in which a semiconductor layer is formed by coating poly (hexylthiophene) (P3HT) or a pentacene precursor chloroform solution is a good example. In addition, a transistor having a conductive layer in which fine particles are networked with organic molecules, such as a method of immersing or casting a fine particle dispersion into a substrate, or a method of transferring a Langmuir film made of fine particles to a substrate, is an easy method. Produced and found promising (for example, see
しかし、大規模な製造装置が全く必要ないかと言えば、実際はそうではないことが多く、特に電極部の作製には、従来どおりの真空蒸着装置が用いられているのが現状であり、コストが高くなる要因になっている。さらに電極部形成の問題として、微粒子からなる単層膜を基板に形成する際に、予め作製されている厚みが50nm程度の電極と単層膜の接触部において断切れが生じ、厚みをそれ以上に抑えた電極を大規模な装置を用いることなく作製する必要性も出てきている。 However, if a large-scale manufacturing apparatus is not required at all, this is not actually the case. In particular, the conventional vacuum deposition apparatus is used for the production of the electrode part, and the cost is low. It is a factor that increases. Further, as a problem of electrode part formation, when a single layer film made of fine particles is formed on a substrate, breakage occurs at the contact part between the electrode having a thickness of about 50 nm and the single layer film, and the thickness is further increased. There is also a need to produce an electrode with a reduced size without using a large-scale apparatus.
解決しようとする問題点は、従来の真空蒸着法等の製造方法で形成された電極の厚さは厚く、電極部上に微粒子からなる単層膜を形成した際に電極と単層膜の接触部において断切れが生じることである。 The problem to be solved is that the electrode formed by a conventional manufacturing method such as vacuum deposition is thick, and when a single layer film made of fine particles is formed on the electrode part, the contact between the electrode and the single layer film It is that a break occurs in the part.
本発明は、高真空蒸着装置のような大規模製造装置を用いることなく、断切れが生じることなく微粒子からなる単層膜を電極上に形成することが可能な厚さの薄い電極の形成を可能にすることを課題とする。 The present invention is capable of forming a thin electrode capable of forming a single-layer film made of fine particles on an electrode without using a large-scale manufacturing apparatus such as a high-vacuum evaporation apparatus. The challenge is to make it possible.
本発明の半導体装置の製造方法は、基体上に、導体もしくは半導体からなる微粒子とこの微粒子と結合した有機半導体分子とによって形成された導電路と、この導電路に接続する電極とを有する半導体装置の製造方法であって、前記電極を形成する工程は、前記基体上に電極を形成する領域上を開口したマスク層を形成する工程と、前記マスク層の開口部内の前記基体表面に金属微粒子を配置させて金属粒子層を形成する工程と、前記金属微粒子層を溶解して金属層を形成する工程とからなることを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor device having a conductive path formed by fine particles made of a conductor or a semiconductor and organic semiconductor molecules bonded to the fine particles, and an electrode connected to the conductive path on a substrate. The step of forming the electrode includes a step of forming a mask layer having an opening on a region where the electrode is to be formed on the substrate, and metal fine particles on the surface of the substrate in the opening of the mask layer. It comprises a step of forming a metal particle layer by disposing, and a step of dissolving the metal fine particle layer to form a metal layer.
この半導体装置の製造方法では、マスク層の開口部内の基体表面に金属微粒子を配置させて金属粒子層を形成する工程と、金属微粒子層を溶解して金属層を形成する工程とからなることから、例えばnmオーダーの膜厚の電極が形成される。これによって、電極上に微粒子からなる単層膜を形成した場合、断切れを生じることなく形成されるようになる。 This method of manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a metal particle layer by disposing metal fine particles on the surface of the substrate in the opening of the mask layer, and a step of dissolving the metal fine particle layer to form a metal layer. For example, an electrode having a film thickness of the order of nm is formed. As a result, when a single-layer film made of fine particles is formed on the electrode, it is formed without causing breakage.
本発明の半導体装置の製造方法は、基体上に、導体もしくは半導体からなる微粒子とこの微粒子と結合した有機半導体分子とによって形成された導電路と、この導電路に接続する電極とを有する半導体装置の製造方法であって、前記電極を形成する工程は、前記基体上に有機分子による保護膜に覆われた金属微粒子が分散しているペースト材料を電極形成領域上にパターニングする工程と、前記有機分子を脱離させることで金属微粒子を融合させて前記電極を形成する工程とからなることを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor device having a conductive path formed by fine particles made of a conductor or a semiconductor and organic semiconductor molecules bonded to the fine particles, and an electrode connected to the conductive path on a substrate. The method of forming the electrode includes the step of patterning a paste material in which metal fine particles covered with a protective film made of organic molecules are dispersed on the substrate on the electrode forming region, and the organic And forming the electrode by fusing metal fine particles by desorbing molecules.
この半導体装置の製造方法では、有機分子による保護膜に覆われた金属微粒子が分散しているペースト材料を電極形成領域上にパターニングする工程と、有機分子を脱離させることで金属微粒子を融合させて電極を形成する工程とからなることから、例えばnmオーダーの膜厚の電極が形成される。これによって、電極上に微粒子からなる単層膜を形成した場合、断切れを生じることなく形成されるようになる。 In this method of manufacturing a semiconductor device, a process of patterning a paste material in which metal fine particles covered with a protective film made of organic molecules are dispersed on an electrode forming region and metal fine particles are fused by detaching organic molecules. Thus, an electrode having a film thickness of, for example, nm order is formed. As a result, when a single-layer film made of fine particles is formed on the electrode, it is formed without causing breakage.
本発明の半導体装置の製造方法は、有機分子による保護膜に覆われた例えば直径がナノスケールの金属微粒子を用いることで、大規模な高真空蒸着装置などを用いずに、ナノスケールの厚みをもつ薄い電極を形成することができるという利点がある。これにより、電極上に断切れを発生させることなく単層膜を形成することができる。また、高温プロセスを用いていないので、熱による変形などが生じ易いプラスチック基体などに、基体を変形させることなく電極形成を行うことが可能になるという利点がある。 The semiconductor device manufacturing method of the present invention uses nanoscale metal fine particles covered with a protective film of organic molecules, for example, so that the nanoscale thickness can be reduced without using a large-scale high-vacuum deposition apparatus or the like. There is an advantage that a thin electrode can be formed. Thereby, a single layer film can be formed on the electrode without causing breakage. Further, since a high-temperature process is not used, there is an advantage that it is possible to perform electrode formation on a plastic substrate that is likely to be deformed by heat without deforming the substrate.
本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第1例を、図1および図2の模式的に示した製造工程断面図によって説明する。 A first example of an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to manufacturing process cross-sectional views schematically shown in FIGS.
図1(1)に示すように、基体11上にマスク層12を形成する。上記基体11は、例えばシリコン基板21上に絶縁膜22が形成されたものである。この絶縁膜22は、例えば酸化シリコン(SiO2)膜で、例えば150nmの厚さに形成されている。
As shown in FIG. 1 (1), a
上記マスク層12は、例えば回転塗布法によりレジストを塗布して形成する。このレジストには、ポジ型レジストもしくはネガ型レジストのいずれを用いてもよい。ここでは、一例としてポジ型レジストを用いる。次いで、リソグラフィー技術によって、最終的に作製したい電極構造に適したマスク(図示せず)を用いてレジストに紫外線を照射し、現像液によって紫外線の当たった部分を除去して、電極を形成する領域上を開口したマスク層12を形成する。
The
次に、図1(2)に示すように、下地の酸化シリコンからなる絶縁膜22と後に形成される金属電極との密着性を高めるために、上記マスク層12の開口部内の上記基体11表面に、密着性を高めるための金属微粒子13を配置させる。この金属微粒子13の配置は、例えば、ニッケル微粒子(例えば直径約5nm)がトルエンなどの有機溶媒に分散している濃度1mM溶液を基板表面に塗布し、同様の有機溶媒で表面を数回濯ぎ、余分に基板表面上に配置したニッケル微粒子を取り除き、有機溶媒が十分蒸発するまで(1時間以上)自然乾燥させる。この様にして、密着層14を形成する。また、上記密着性を高めるための金属微粒子13には、ニッケル、クロム、チタン、銅、またはこれらの合金の微粒子を用いても良い。ここで金属微粒子13は平均粒径をrAVE、金属微粒子13の粒径の標準偏差をσとしたとき、σ/rAVE≦0.5を満足することが好ましい。尚、rAVEの範囲として5.0×10-10m≦rAVE≦1.0×10-6m、好ましくは5.0×10-10m≦rAVE≦1.0×10-8mであることが望ましい。
Next, as shown in FIG. 1B, the surface of the
次に、図1(3)に示すように、上記マスク層12を用いて、その開口部内の上記密着層14表面に金属微粒子15を配置させて金属粒子層16を形成する。上記金属微粒子15には、クロム、チタン、ニッケル、銅などの金属微粒子、もしくはこれらの金属微粒子の合金からなる微粒子を用いることができる。ここで金属微粒子15は平均粒径をrAVE、金属微粒子15の粒径の標準偏差をσとしたとき、σ/rAVE≦0.5を満足することが好ましい。尚、rAVEの範囲として5.0×10-10m≦rAVE≦1.0×10-6m、好ましくは5.0×10-10m≦rAVE≦1.0×10-8mであることが望ましい。
Next, as shown in FIG. 1 (3), using the
上記金属微粒子層16の形成方法は、具体的には、水中に上記基体11を沈め、水面にアミノ基を持つ分子が表面に多数結合した金属微粒子として、例えば金微粒子(例えば直径約5nm)からなるラングミュア(Langmuir)膜(金微粒子層)を形成し、基体11に上記ラングミュア膜を転写する。そして、基体11上の水分が十分蒸発するまで(例えば1時間以上)自然乾燥させる。その結果、上記マスク層12の開口部内の上記密着層14上に金属微粒子15が配列され、金微粒子からなる金属微粒子層16が形成される。上記金属微粒子は、金(Au)の他に、白金(Pt)、銀(Ag)等を用いることもできる。
Specifically, the method of forming the metal
上記金属微粒子層16の形成方法は、上記したラングミュア(Langmuir)膜(単層膜)の転写(単層膜法)の他に、または金属微粒子が有機溶媒に分散した溶液の基板上への滴下(滴下法)、または金属微粒子が有機溶媒に分散した溶液中へ基板を浸漬させる(浸漬法)等で行うことができる。
The method for forming the metal
次に、図2(4)に示すように、上記密着層14および上記金属微粒子層16を溶解して金属層からなる電極17を形成する。この電極17の形成は、例えば、基体11をホットプレートで下面から温度120℃で30分以上加熱し、ニッケル微粒子および金微粒子を溶解させることで、厚みが数nmからなる金属電極となる。上記金属微粒子層16の加熱および溶解は、例えば、電子線照射、レーザー光照射等のエネルギー線の照射により行うこともできる。
Next, as shown in FIG. 2 (4), the
その後、レジストからなるマスク層12を選択的に除去する。この除去方法としては、リムーバーによりレジストを除去する。この結果、図2(5)に示すように、意図した位置に、電極17が形成される。さらに、上記電極17上およびその間の絶縁膜22上に、金属微粒子が有機分子によって架橋されてネットワークを構成した半導体分子層からなる導電路24を形成する。この半導体分子層の形成方法は、例えば、微粒子の層を1層形成する。次いで、上記微粒子の層に有機半導体分子を接触させ、微粒子と有機半導体分子との結合体層を形成する。これによって、1層の結合体層が形成できる。そして、上記工程を繰り返し行うことで、所望の厚さに積層された結合体層からなる導電路24が形成される。
Thereafter, the
上記導電路24の具体的な製造方法は、例えば、本発明者らが発明した導電路を用いることができ、この導電路は、一例として、4,4’−ビフェニルジチオール等の有機半導体分子の両端にある官能基によって、金(Au)等の導体もしくは半導体からなる微粒子と上記有機半導体分子とを交互に結合させ、微粒子内の導電路と有機半導体分子内の導電路とが二次元または三次元的に連結されたネットワーク型の導電路を形成することにより形成される(特開2004−88090号公報参照)。 For example, the conductive path invented by the present inventors can be used as a specific method for producing the conductive path 24. This conductive path is, for example, an organic semiconductor molecule such as 4,4′-biphenyldithiol. By means of functional groups at both ends, fine particles made of a conductor such as gold (Au) or semiconductor and the organic semiconductor molecule are alternately bonded, and the conductive path in the fine particle and the conductive path in the organic semiconductor molecule are two-dimensional or tertiary. It is formed by forming a network-type conductive path that is originally connected (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-88090).
この半導体装置の製造方法では、マスク層12の開口部内の基体11表面に金属微粒子15を配置させて金属粒子層16を形成する工程と、金属微粒子層16を溶解して金属層からなる電極17を形成する工程とからなることから、例えばnmオーダーの膜厚の電極17を形成することが可能になるので、電極17上に断切れを生じせることなく微粒子からなる単層膜を形成することができる。
In this method for manufacturing a semiconductor device, a
次に、前記第1例の製造方法を適用したトランジスタの製造方法を、図3および図4の模式的に示した製造工程断面図によって説明する。 Next, a transistor manufacturing method to which the manufacturing method of the first example is applied will be described with reference to the manufacturing process sectional views schematically shown in FIGS.
図3(1)に示すように、基体11上に電極を形成する領域上を開口したマスク層12を形成する。上記基体11は、例えば、樹脂基板、ガラス基板、石英基板、セラミックス基板等の基板31上にゲート電極32を形成し、さらにゲート電極32を被覆するゲート絶縁膜33が形成されたものである。上記ゲート電極32は、例えば金(Au)、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、導電性高分子等の導電性物質もしくはこれらの導電性物質を組み合わせたものを用いて形成されている。また、上記ゲート絶縁膜33は、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、SOG(Spin on glass)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)、金属酸化物の高誘電絶縁膜など、もしくはこれらを組み合わせたものを用いて形成されている。
As shown in FIG. 3A, a
上記マスク層12は、例えば回転塗布法によりレジストを塗布して形成する。このレジストには、ポジ型レジストもしくはネガ型レジストのいずれを用いてもよい。ここでは、一例としてポジ型レジストを用いる。次いで、リソグラフィー技術によって、最終的に作製したい電極構造に適したマスク(図示せず)を用いてレジストに紫外線を照射し、現像液によって紫外線の当たった部分を除去して、電極を形成する領域上を開口したマスク層12を形成する。
The
次に、図3(2)に示すように、下地の酸化シリコンからなるゲート絶縁膜33と後に形成される金属電極との密着性を高めるために、上記マスク層12の開口部内の上記基体11表面に、密着性を高めるための金属微粒子13を配置させる。この金属微粒子13の配置は、例えば、ニッケル微粒子(例えば直径約5nm)がトルエンなどの有機溶媒に分散している濃度1mM溶液を基板表面に塗布し、同様の有機溶媒で表面を数回濯ぎ、余分に基板表面上に配置したニッケル微粒子を取り除き、有機溶媒が十分蒸発するまで(1時間以上)自然乾燥させた。なお、ニッケル以外にもクロム、チタン、またはこれらの合金の微粒子を用いても良い。これにより密着層14が形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, the base 11 in the opening of the
次に、図3(3)に示すように、上記マスク層12を用いて、その開口部内の上記密着層14表面に金属微粒子15を配置させて金属粒子層16を形成する。具体的には、水中に上記基体11を沈め、水面にアミノ基を持つ分子が表面に多数結合した金属微粒子として、例えば金微粒子(例えば直径約5nm)からなるラングミュア(Langmuir)膜(金微粒子層)を形成し、基体11に上記ラングミュア膜を転写する。そして、基体11上の水分が十分蒸発するまで(例えば1時間以上)自然乾燥させる。その結果、上記マスク層12の開口部内の上記密着層14上に金属微粒子15が配列され、金微粒子からなる金属微粒子層16が形成される。上記金属微粒子は、金(Au)の他に、白金(Pt)、銀(Ag)等を用いることもできる。
Next, as shown in FIG. 3 (3), using the
次に、図4(4)に示すように、上記密着層14および上記金属微粒子層16を溶解して金属層からなる電極(ソース電極)17(17S)、金属層からなる電極(ドレイン電極)17(17D)を形成する。この電極形成は、例えば、基体11をホットプレートで下面から温度120℃で30分以上加熱し、ニッケル微粒子および金微粒子を溶解させることで、厚みが数nmからなるソース電極17S、ドレイン電極17Dを形成する。
Next, as shown in FIG. 4 (4), the
その後、レジストからなるマスク層12を選択的に除去する。この除去方法としては、リムーバーによりレジストを除去する。この結果、図4(5)に示すように、意図した位置に、ソース電極17S、ドレイン電極17Dが形成される。さらに、上記ソース電極17S上、ドレイン電極17D上およびその間のゲート絶縁膜33上に、チャネル層34を形成する。このチャネル層34の形成方法は、例えば、微粒子の層を1層形成する。次いで、上記微粒子の層に有機半導体分子を接触させ、微粒子と有機半導体分子との結合体層を形成する。これによって、1層の結合体層が形成できる。そして、上記工程を繰り返し行うことで、所望の厚さに積層された結合体層からなるチャネル層34が形成される。
Thereafter, the
上記チャネル層34の具体的な製造方法は、前記半導体分子層の製造方法と同様である。
The specific manufacturing method of the
上記製造方法により、導電性を高めた電極によりソース電極17Sおよびドレイン電極17Dを形成することが可能になるので、ソース電極17Sおよびドレイン電極17Dの厚さを薄く、例えば10nm以上25nm以下の厚さに形成することができる。これによって、金属微粒子が有機分子によって架橋されネットワーク化された半導体分子層からなるチャネル層34とソース電極17Sおよびドレイン電極17Dとの接触部において、チャネル層34が断切れを起こすことなく連続的に密着した状態で形成することが可能になる。よって、半導体装置の特性向上を果たすことができる。
According to the manufacturing method, the
次に、本発明の半導体装置の製造方法に係る一実施の形態の第2例を、図5によって説明する。 Next, a second example of one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to FIG.
図5(1)に示すように、印刷法、モールドによる転写法、リソグラフィー技術などによって、有機分子による保護膜に覆われた金属微粒子(例えば金(Au)微粒子)が分散しているペースト材料を用いて基体11上にパターン41を形成する。上記基体11は、例えばシリコン基板21上に絶縁膜22が形成されたものである。この絶縁膜22は、例えば酸化シリコン(SiO2)膜で、例えば150nmの厚さに形成されている。
As shown in FIG. 5 (1), a paste material in which metal fine particles (for example, gold (Au) fine particles) covered with a protective film made of organic molecules are dispersed by a printing method, a transfer method using a mold, a lithography technique, or the like. The
その後、金属微粒子から有機分子を脱離させる作用のある有機溶剤中に基板を浸漬する。その有機溶剤によって基体11を必要によっては数回すすぐなどして、金属微粒子から有機分子を取り除く。すすぎなどは有機分子が十分取り除かれるまで必要に応じて十分長い時間に渡って基体11の浸漬、多数回のすすぎを行う。
Thereafter, the substrate is immersed in an organic solvent having an action of desorbing organic molecules from the metal fine particles. The organic solvent is removed from the metal fine particles by rinsing the
上記金属微粒子の分散を可能にしていた有機分子が取り除かれることによって、図5(2)の写真に示すように、金属微粒子同士の融合が可能になり、その後、図5(3)に示すように、意図したパターン形状の電極42を形成し、さらに、金属微粒子が有機分子によって架橋されてネットワーク化された導電層(もしくは半導体層)43を成膜して半導体装置が形成される。また、上記製造方法では、真空蒸着装置を用いることなく配線を行うことが可能になり、微細なエレクトロニクスの作製を容易に行うことができる。上記金属微粒子同士を融合させる加熱処理は、例えば、電子線照射、レーザー光照射等のエネルギー線照射により行うこともできる。
By removing the organic molecules that enabled the dispersion of the metal fine particles, the metal fine particles can be fused as shown in the photograph of FIG. 5 (2), and thereafter, as shown in FIG. 5 (3). In addition, an
また、基体11表面(絶縁膜22表面)と電極42との密着性が低い場合には、基体11表面との密着性が良い物質として、有機分子による保護膜に覆われたクロム、チタン、ニッケル、銅、またはこれらの合金の微粒子を用い、それらを印刷法、モールドによる転写法、リソグラフィー技術などを用いて基体11表面にパターン形成を行い、その後有機分子を脱離させることで融解させ、基体11と電極42との密着性を高めるための密着層を形成することが好ましい。
In addition, when the adhesion between the surface of the substrate 11 (the surface of the insulating film 22) and the
また、図5によって説明した第2例は、前記図3および図4によって説明した半導体装置の製造方法におけるソース電極、ドレイン電極の形成方法に適用することができる。 The second example described with reference to FIG. 5 can be applied to the method for forming the source electrode and the drain electrode in the method for manufacturing the semiconductor device described with reference to FIGS.
この半導体装置の製造方法では、電極形成領域上に、有機分子による保護膜に覆われた金属微粒子が分散しているペースト材料のパターン41を形成する工程と、有機分子を脱離させることで金属微粒子を融合させてソース電極、ドレイン電極等の電極42を形成する工程とからなることから、電極42の導電性を高めることが可能になる。これによって、例えばnmオーダーの膜厚の電極を形成することが可能になるので、電極上に微粒子からなる単層膜を形成することができるようになる。
In this method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a
また、上記第1例、第2例ともに、トランジスタの製造工程において電極(例えばソース電極およびドレイン電極)および半導体層(例えばチャネル層)を塗布により作製する際に、両者に同一の微粒子を用いることが可能になり、作製過程での煩雑さを低減することができる。また、熱による変形などが生じる柔らかいプラスチック基板などに電極形成を行う際には、予め意図した場所に配置した金属微粒子に結合している有機分子からなる保護膜を脱離させることによって電極形成を行うことにより、基板の変形を防ぐことができる。 In both the first and second examples, the same fine particles are used for both electrodes (for example, a source electrode and a drain electrode) and a semiconductor layer (for example, a channel layer) by coating in the transistor manufacturing process. This makes it possible to reduce the complexity in the manufacturing process. In addition, when forming an electrode on a soft plastic substrate or the like that undergoes deformation due to heat, the electrode is formed by removing a protective film made of organic molecules bonded to fine metal particles arranged in advance at an intended location. By doing so, deformation of the substrate can be prevented.
以上、説明したように、本発明の半導体装置の製造方法は、有機分子による保護膜に覆われた例えば直径がナノスケールの金属微粒子を用いることで、大規模な高真空蒸着装置などを用いずに、ナノスケールの厚みをもつ薄い電極を形成することができるという利点がある。また、高温プロセスを用いていないので、熱による変形などが生じ易いプラスチック基体などに、基体を変形させることなく電極形成を行うことが可能になるという利点がある。 As described above, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention uses, for example, nano-sized metal fine particles covered with a protective film made of organic molecules, so that a large-scale high vacuum deposition apparatus or the like is not used. Further, there is an advantage that a thin electrode having a nano-scale thickness can be formed. Further, since a high-temperature process is not used, there is an advantage that it is possible to perform electrode formation on a plastic substrate that is likely to be deformed by heat without deforming the substrate.
上記説明では、一例として、ボトムゲート型の半導体装置を説明したが、トップゲート型の半導体装置にも本発明は適用することができる。すなわち、表面に絶縁膜が形成された基板上に、本発明の製造方法により、ソース電極およびドレイン電極を形成する。次いで、ソース電極上およびドレイン電極上およびソース電極とドレイン電極との間の絶縁膜上にチャネル層を形成する。そのチャネル層上にゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁膜上で上記ソース電極、ドレイン電極間の所望の位置にゲート電極を形成することもできる。 In the above description, a bottom gate type semiconductor device has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a top gate type semiconductor device. That is, a source electrode and a drain electrode are formed on a substrate having an insulating film formed on the surface by the manufacturing method of the present invention. Next, a channel layer is formed over the source electrode, the drain electrode, and the insulating film between the source electrode and the drain electrode. A gate insulating film may be formed on the channel layer, and a gate electrode may be formed on the gate insulating film at a desired position between the source electrode and the drain electrode.
11…基体、12…マスク層、15…金属微粒子、16…金属微粒子層、17…電極、24…導電路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記電極を形成する工程は、
前記基体上に電極を形成する領域上を開口したマスク層を形成する工程と、
前記マスク層の開口部内の前記基体表面に金属微粒子を配置させて金属粒子層を形成する工程と、
前記金属微粒子層を溶解して金属層を形成する工程と
からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a conductive path formed by fine particles made of a conductor or a semiconductor and organic semiconductor molecules bonded to the fine particles on a substrate; and an electrode connected to the conductive path.
The step of forming the electrode includes:
Forming a mask layer having an opening on a region for forming an electrode on the substrate;
Forming a metal particle layer by disposing metal fine particles on the substrate surface in the opening of the mask layer;
A step of dissolving the metal fine particle layer to form a metal layer.
を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of forming an adhesion layer on a substrate in the opening before forming the metal fine particle layer.
前記基体上に電極を形成する領域上を開口したマスク層を形成する工程の後、
前記マスク層の開口部内の前記基体表面に密着層を形成する金属微粒子を配置させる工程と、
前記金属微粒子層を溶解して密着層を形成する工程と
を備えたことを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the adhesion layer includes
After the step of forming a mask layer having an opening on a region for forming an electrode on the substrate,
Disposing metal fine particles forming an adhesion layer on the surface of the substrate in the opening of the mask layer;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising: dissolving the metal fine particle layer to form an adhesion layer.
前記金属微粒子層を溶解して金属層を形成する工程と
を繰り返し行う
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 Forming the metal fine particle layer;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of dissolving the metal fine particle layer and forming the metal layer is repeated.
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the electrodes are a source electrode and a drain electrode of a transistor.
前記電極を形成する工程は、
前記基体上に有機分子による保護膜に覆われた金属微粒子が分散しているペースト材料を電極形成領域上にパターニングする工程と、
前記有機分子を脱離させることで金属微粒子を融合させて前記電極を形成する工程と
からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a conductive path formed by fine particles made of a conductor or a semiconductor and organic semiconductor molecules bonded to the fine particles on a substrate; and an electrode connected to the conductive path.
The step of forming the electrode includes:
Patterning a paste material in which fine metal particles covered with a protective film made of organic molecules are dispersed on the substrate on the electrode forming region;
And a step of fusing metal fine particles to form the electrode by desorbing the organic molecules.
を備えたことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising a step of forming an adhesion layer on a substrate in the opening before forming the metal fine particle layer.
前記基体上に有機分子による保護膜に覆われた密着層を形成する金属微粒子が分散しているペースト材料を電極形成領域上にパターニングする工程と、
前記有機分子を脱離させることで密着層を形成する金属微粒子を融合させて密着層を形成する工程と
を備えたことを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。 The step of forming the adhesion layer includes
Patterning a paste material in which metal fine particles forming an adhesion layer covered with a protective film made of organic molecules on the substrate are dispersed on the electrode forming region;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, further comprising: fusing metal fine particles forming an adhesion layer by desorbing the organic molecules to form the adhesion layer.
前記有機分子を脱離させることで金属微粒子を融合させて前記電極を形成する工程と
を繰り返し行う
ことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。 Patterning a paste material in which fine metal particles covered with a protective film made of organic molecules are dispersed on the substrate on the electrode forming region;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the step of fusing metal fine particles to form the electrode by desorbing the organic molecules is repeated.
ことを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the electrodes are a source electrode and a drain electrode of a transistor.
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