JP2007324515A - 有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体、ゲート電極及び前記有機半導体と該ゲート電極との間にある複数の膜でなる絶縁膜、を有し、前記有機半導体と接する前記絶縁膜は、導入するガスに水素ガスを含む大気圧プラズマ法で設けた無機酸化膜である。
【選択図】図1
Description
前記有機半導体と接する前記絶縁膜は、導入するガスに水素ガスを含む大気圧プラズマ法で設けた無機酸化膜であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
複数の膜を積層して前記絶縁膜を成すための絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜の上に前記有機半導体を設けるための有機半導体形成工程と、を含み、
前記絶縁膜形成工程は、導入するガスに水素ガスを含む大気圧プラズマ法で前記有機半導体と接する無機酸化膜を設けるための工程を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
絶縁性においては、次の通りとした
○:要求されるゲート電圧全域において、問題なく動作する。
有機半導体の配向性においては、次の通りとした
◎:ON/OFF比が6桁以上
○:ON/OFF比が4桁以上6桁未満
△:ON/OFF比が3桁以上4桁未満
基板(ガラス又は樹脂フィルム)との密着性においては、次の通りとした
○:強くこすっても剥がれない。
尚、上記のON/OFF比は、オン電流とオフ電流と比率を示しており、オン電流はゲート電圧を印加した時の、ソースードレイン間に流れた最大電流値で、オフ電流は最小電流値としている。また、ON/OFF比は、4桁以上であることが実用的であるとされている。
絶縁膜として形成された無機酸化膜であるSiO2膜の表面は、水素ガスが導入されているため、組成が完全なSiO2になっていない、例えば、TEOSとSiO2との中間物、或いは、SiOやSiといった状態になっているものと推測されることから、撥水性が高く、有機物が付着しやすい状態となっていると考えられる。
絶縁膜として形成された無機酸化膜であるSiO2膜の表面は、酸素ガスが導入されているため、組成が完全なSiO2になっていると推測される。
(1)有機半導体に接する絶縁膜は、水素ガスを含む導入ガスを用いて絶縁膜を形成するのが好ましい。有機半導体の分子の配列の並びが改善され有機TFT素子のスイッチング特性を良好とすることができる。
(2)基板をガラス基板とする場合、基板の上に形成される絶縁膜は、酸素ガスを含む導入ガスを用いて絶縁膜を形成するのが好ましい。絶縁膜とガラス基板との密着性が良好となり剥がれることのない信頼性の高い有機TFT素子とすることができる。
(3)基板を樹脂フィルム基板とする場合、基板の上に形成される絶縁膜は、水素ガスを含む導入ガスを用いて絶縁膜を形成するのが好ましい。絶縁膜と樹脂フィルム基板との密着性が良好となり剥がれることのない信頼性の高い有機TFT素子とすることができる。(4)良好な絶縁性を有する絶縁膜を必要とする場合、酸素ガスを含む導入ガスを用いて形成する絶縁膜とするが好ましい。リーク電流が少なく絶縁破壊が生じにくい良好な有機TFT素子とすることができる。
(1)放電ガスの割合は、90体積%以上99.9体積%以下が好ましい。このうち、反応ガスが占める割合は、0.1体積%以上10体積%以下が好ましい。
(2)原料ガスの割合は、0.1体積%以上10体積%以下が好ましい。
図3に示す有機TFTを作製した。以下にこれに関して説明する。図3において、1は基板、2はゲート電極、3は絶縁膜、4Sはソース電極、4Dはドレイン電極、5は有機半導体5を示している。
(絶縁膜3b)
導入ガスに酸素ガスを含めて膜厚400nmの膜を作製した。不活性ガスとしてアルゴン(Ar)ガスを使用した。Arガスの供給量は流量20リットル/minとした。反応ガスとして酸素(O2)ガスを導入した。O2ガスの供給量は流量0.1リットル/minとした。原料ガスとしてTEOSを使用した。TEOSの供給量は流量0.2リットル/minとした。上記の導入ガスは、放電ガスの割合が99体積%、原料ガスが1体積%となる。また、反応ガスである酸素ガスは、放電ガスのうち0.5体積%を占めている。
(絶縁膜3c)
導入ガスに水素ガスを含めて膜厚10nmの膜を絶縁膜3bに重ねて作製した。不活性ガスとしてアルゴン(Ar)ガスを使用した。Arガスの供給量は流量20リットル/minとした。反応ガスとして酸素(H2)ガスを導入した。H2ガスの供給量は流量0.1リットル/minとした。原料ガスとしてTEOSを使用した。TEOSの供給量は流量0.2リットル/minとした。上記の導入ガスは、放電ガスの割合が99体積%、原料ガスが1体積%となる。また、反応ガスである酸素は、放電ガスのうち0.5体積%を占めている。
絶縁膜3を厚み400nmの絶縁膜3cのみで構成した以外は、実施例1と同じとした。ゲート電圧を印加すると、Vgが−40V近傍で絶縁破壊され、十分な動作をしなかった。
絶縁膜3を厚み400nmの絶縁膜3bのみで構成した以外は、実施例1と同じとした。本比較例2で製造した有機TFTを動作させた。この有機TFTのId−Vg(ドレイン電流−ゲート電圧)特性を図4のグラフH2に示す。このグラフS1から明らかなように、ON/OFF比が3桁以上4桁未満となり実施例1より劣ったスイッチング特性を示し、実用上十分でないことが分かる。
2 ゲート電極
3 絶縁層
3a、3c 水素ガスを含む導入ガスを用いて作製した絶縁膜
3b 酸素ガスを含む導入ガスを用いて作製した絶縁膜
4S ソース電極
4D ドレイン電極
5 有機半導体
100、200、300 有機薄膜トランジスタ
Claims (10)
- 基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体、ゲート電極及び前記有機半導体と該ゲート電極との間にある複数の膜でなる絶縁膜、を有し、
前記有機半導体と接する前記絶縁膜は、導入するガスに水素ガスを含む大気圧プラズマ法で設けた無機酸化膜であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 - 前記複数の膜でなる絶縁膜は、前記大気圧プラズマ法で連続して積層された積層構造を有していることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 前記複数の膜でなる絶縁膜の少なくとも一つの該膜は、他の前記複数の膜より絶縁性が高い、導入するガスに酸素ガスを含む大気圧プラズマ法で設けた無機酸化膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 前記基板がガラス基板の場合、前記ガラス基板に接する前記絶縁膜は、導入するガスに酸素ガスを含む大気圧プラズマ法で設けた該ガラス基板に密着性の良い無機酸化膜であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 前記基板が樹脂フィルム基板の場合、前記樹脂フィルム基板に接する前記絶縁膜は、導入するガスに水素ガスを含む大気圧プラズマ法で設けた該樹脂フィルムと密着性の良い無機酸化膜であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
- 基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体、ゲート電極及び前記有機半導体と該ゲート電極との間にある絶縁膜、を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
複数の膜を積層して前記絶縁膜を成すための絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜の上に前記有機半導体を設けるための有機半導体形成工程と、を含み、
前記絶縁膜形成工程は、導入するガスに水素ガスを含む大気圧プラズマ法で前記有機半導体と接する無機酸化膜を設けるための工程を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記絶縁膜形成工程は、前記大気圧プラズマ法で連続して積層して前記絶縁膜を設けることを特徴とする請求項6に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記絶縁膜形成工程は、導入するガスに酸素ガスを含む前記大気圧プラズマ法で無機酸化膜の少なくとも一層を設けるための工程を含むことを特徴とする請求項6又は7に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記絶縁膜形成工程は、前記基板がガラス基板の場合、導入するガスに酸素ガスを含む前記大気圧プラズマ法で前記ガラス基板に接する無機酸化膜を設けるための工程を含むことを特徴とする請求項6乃至8の何れか一項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記絶縁膜形成工程は、前記基板が樹脂フィルム基板の場合、導入するガスに水素ガスを含む前記大気圧プラズマ法で前記樹脂フィルム基板に接する無機酸化膜を設けるための工程を含むことを特徴とする請求項6乃至8の何れか一項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
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