JP2008047725A - 半導体装置、電子装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】薄膜トランジスタ(有機半導体装置)1は、ソース電極20aおよびドレイン電極20bと、有機半導体材料で構成された有機半導体層30と、有機半導体層30に電界をかけるゲート電極50と、ゲート電極50に対してソース電極20aおよびドレイン電極20bを絶縁するゲート絶縁層40と、有機半導体層30のゲート絶縁層40と反対側に接触して設けられ、ポリエステルを含む樹脂材料で構成された下地層(第2の絶縁層)60とを有する。
【選択図】図2
Description
R1:R1は全て同一の置換基であり、水素原子あるいは下記式(4)〜(8)のいずれかに示した構造を有している。
R2:R2は少なくとも2つは同一の置換基であり、水素原子あるいは下記式(4)〜(8)のいずれかに示した構造を有している。
R3:R3は少なくとも3つは同一の置換基であり、水素原子あるいは下記式(4)〜(8)のいずれかに示した構造を有している。
図1は、本発明の有機半導体装置を適用したアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図、図2は、図1に示すアクティブマトリクス装置が備える有機薄膜トランジスタの構成を示す図(縦断面図および平面図)、図3および図4は、それぞれ、図2に示す有機薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図2〜図4中上側を「上」、下側を「下」として説明する。
なお、以下では、薄膜トランジスタ1の製造方法を中心に説明する。
まず、基板500を用意し、基板500上に下地層60を形成する。
下地層60は、例えば、前述した構造式I及び構造式IIのモノマー、並びに適当量の光ラジカル重合開始剤、または光カチオン重合開始剤を溶媒に溶解した溶液を、基板500上に供給した後、UV照射により仮重合を行なった後、加熱により本重合、並びに脱溶媒する事により重合を終結させることにより形成することができる。
次に、下地層60上に、ソース電極20aおよびドレイン電極20bを所定距離離間して形成する。
まず、下地層60上に金属膜(金属層)を形成する。これは、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング(低温スパッタリング)、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等により形成することができる。
次に、ソース電極20aおよびドレイン電極20bとに接触するように、有機半導体層30を形成する。
有機半導体層30は、例えば、有機半導体材料またはその前駆体を含む溶液を、下地層60上の、ソース電極20aとドレイン電極20bとの間の領域を含む所定の領域に供給して液状被膜を形成した後、必要に応じて、この液状被膜に対して後処理(例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等)を施すことにより形成することができる。
次に、ソース電極20a、ドレイン電極20bおよび有機半導体層30を覆うように、ゲート絶縁層40を形成する。
ゲート絶縁層40は、前記下地層60と同様にして、液相プロセスにより形成することができる。
次に、ゲート絶縁層40上に、ソース電極20aとドレイン電極20bとの間の領域に対応するように、ゲート電極50を形成する。
ゲート電極50は、前記ソース電極20aおよびドレイン電極20bと同様にして形成することができる。
すなわち、図4に示す薄膜トランジスタ1は、有機半導体層30がソース電極20aおよびドレイン電極20bより下側(基板500側)に、下地層60を覆うように設けられている。
すなわち、図5に示す薄膜トランジスタ1は、ゲート電極50がゲート絶縁層40を介して、ソース電極20aおよびドレイン電極20bより下側(基板500側)に位置するボトムゲート型の薄膜トランジスタである。
すなわち、図6に示す薄膜トランジスタ1は、有機半導体層30がソース電極20aおよびドレイン電極20bより下側(基板500側)に、ゲート絶縁層40を覆うように設けられている。
次に、本発明の電子装置として、前述したようなアクティブマトリクス装置が組み込まれた電気泳動表示装置を一例に説明する。
このような電気泳動表示装置200は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、電気泳動表示装置200を備える本発明の電子機器について説明する。
まず、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
次に、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
(大阪ガスケミカル社製)
第2の重合性モノマー:ペンタエリスリトールトリアクリレート
(東亜合成社製、製品名:M−305)
構造式I/構造式II=20モル%/80モル%
光重合開始剤:イルガキュア907
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
(構造式I+構造式II)/光重合開始剤=100wt%/4wt%
モノマー組成B;構造式I:ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル
(大阪ガスケミカル社製)
構造式II:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学 工業社製、製品名:NKエステルA−DPH)
構造式I/構造式II=50モル%/50モル%
光重合開始剤:イルガキュア184
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
(構造式I+構造式II)/光重合開始剤=100wt%/4wt%
モノマー組成C;構造式I:4,4'−(9−フルオレニリデン)ビス(2−フェノキシ エチルアクリレート)(大阪ガスケミカル社製)
構造式II:ジペンタエリスリトールペンタアクリレート及びヘキサア クリレート(東亜合成社製、製品名:M−402)
構造式I/構造式II=80モル%/20モル%
光重合開始剤:イルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカ ルズ社製)/イルガキュア184(チバ・スペシャル ティ・ケミカルズ社製)=50wt%:50wt%
(構造式I+構造式II)/光重合開始剤=100wt%/5wt%
以下に示すようにして、実施例11〜13、比較例11、実施例21、比較例21、実施例31、比較例31および比較例32の薄膜トランジスタを、それぞれ、200個ずつ製造した。
<1>まず、150μm厚のSUS304基板を用意し、水を用いて洗浄した後、乾燥した。
モノマー組成Aに代えてモノマー組成Bを用いた以外は、前記実施例11と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
モノマー組成Aに代えてモノマー組成Cを用いた以外は、前記実施例11と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
前記工程<4>において、ペンタセンを使用し、1.33×10-4Pa以下の真空度で上記基板上に50nmの厚さに真空蒸着して有機半導体層を形成した以外は、前記実施例11と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
前記工程<4>において、銅フタロシアニンを使用し、1.33×10-4Pa以下の真空度で上記基板上に50nmの厚さに真空蒸着して半導体層を形成した以外は、前記実施例11と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
下地層を省略した以外は、前記実施例11と同様にして薄膜トランジスタを製造した。オフ電流値は5.0×10-12Aであった。
下地層を省略した以外は、前記実施例21と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
下地層を省略した以外は、前記実施例31と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
前記工程<2>において、基板上に、10wt/vol%となるように調製したポリスチレンのクロロホルム溶液を、スピンコート法(2000rpm)により塗布した後、120℃×10分間で乾燥して、下地層を形成した以外は、前記実施例31と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
各実施例および各比較例で製造した薄膜トランジスタについて、それぞれ、窒素(N2)中において伝達特性を測定した。
なお、表1には、それぞれ、キャリア移動度、オンオフ比、およびしきい電圧(Vth)を示した。
また、表1中の各数値は、いずれも、200個の薄膜トランジスタで得られたデータの平均値である。
Claims (11)
- 有機半導体材料で構成された有機半導体層と、
前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、
前記ゲート電極と前記有機半導体層とを絶縁する第1の絶縁層と、
第2の絶縁層と、を含み、
前記有機半導体層は、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層との間に配置され、
前記第2の絶縁層は、フルオレン骨格を有する重合体により構成されていること、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置において、
前記重合体の主鎖は、酸素原子を含むこと、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1又は2に記載の半導体装置において、
前記重合体は、フルオレン骨格を含む第1の重合性モノマーとエポキシ基、オキセタン基、アクリル酸基、及びメタクリル酸基のうち少なくともいずれか一つを含む第2の重合性モノマーとを共重合することにより得られること、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記第1の重合性モノマーは、下記構造式1に示した構造を有し、
前記第2の重合性モノマーは、下記構造式2または3に示した構造を有していること、
を特徴とする半導体装置。
- 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記重合体は、ポリエステル骨格を有していること、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項4に記載の半導体装置において、
前記重合体は、前記第1の重合性モノマーに由来する第1の構造部分と、
前記第2の重合性モノマーに由来する第2の構造部分と、を含み、
前記第1の構造部分の25モル%〜75モル%であること、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記有機半導体材料は、前記有機半導体層において結晶性を有するものであること、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記有機半導体層は、前記第2の絶縁層と前記ゲート電極との間に配置されていること、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置において、
前記第2の絶縁層の平均厚さは、0.01μm〜10μmであること、
を特徴とする半導体装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子装置。
- 請求項10に記載の電子装置を備えることを特徴とする電子機器。
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