JP2009218327A - Method of manufacturing thin film transistor - Google Patents

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真和 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing thin film transistors in which thin film transistor having small variation in characteristics are easily manufactured. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing the thin film transistor that uses a coating device which coats a substrate with a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed in order by ejecting drops of the semiconductor solution while moving a head having a plurality of nozzles ejecting the drops to form thin film transistors in a matrix in effective operation regions on the substrate, the drops are ejected from the nozzles to the effective operation regions and an outer circumferential region enclosing the effective operation regions to apply the semiconductor solution onto the substrate in order. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor.

近年、従来のシリコンを材料とした薄膜トランジスタ(以下TFTと記す)素子のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機TFT素子の研究開発が盛んに進められている(特許文献1、非特許文献1等参照)。   In recent years, research and development of an organic TFT element using an organic semiconductor material has been actively promoted as a technique to compensate for the disadvantages of a conventional thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) element made of silicon (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). Reference 1 etc.).

有機TFT素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている(非特許文献2等参照)。   Since organic TFT elements can be manufactured by a low-temperature process, it is said that a light and hard-to-break resin substrate can be used, and that a flexible display using a resin film as a support can be realized (Non-Patent Document). See 2).

また、近年、画素駆動素子として、製造コスト削減,生産性向上を目的に、大気圧下でインクジェット法等に代表される塗布装置を用いてTFTを作製する方法が多く提案されている。例えば、表示装置に用いる液晶パネルや有機EL(Electro Luminescence)パネルのTFTを形成する工程で、塗布装置を用いて半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布し半導体膜を形成する技術が開示されている(特許文献2参照)。   In recent years, as a pixel driving element, for the purpose of reducing manufacturing cost and improving productivity, many methods for manufacturing TFTs using a coating apparatus typified by an ink jet method under atmospheric pressure have been proposed. For example, in a process of forming a TFT of a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel used in a display device, a droplet of a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed is ejected using a coating device, and sequentially applied onto a substrate. A technique for forming a semiconductor film by applying a semiconductor solution is disclosed (see Patent Document 2).

インクジェット法を用いて基板の上に順次半導体溶液を塗布してTFT素子の半導体膜を形成する場合、半導体溶液を塗布した後の溶媒の乾燥速度によって半導体材料の結晶の成長過程が変化し、溶媒が気化した後に形成される半導体膜の半導体結晶の大きさが異なってくる。そのため、溶媒の乾燥速度がばらつくと半導体膜の特性に大きなばらつきが生じ、作製されたTFT素子の特性にも大きなばらつきが生じてしまう。   When a semiconductor solution is sequentially formed on a substrate using an inkjet method to form a semiconductor film of a TFT element, the crystal growth process of the semiconductor material changes depending on the drying speed of the solvent after the semiconductor solution is applied. The size of the semiconductor crystal of the semiconductor film formed after vaporization differs. Therefore, when the drying speed of the solvent varies, the characteristics of the semiconductor film vary greatly, and the characteristics of the manufactured TFT elements also vary greatly.

このような問題を解決するため、基板の上に塗布した液滴の近傍における溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を2段階に変化させて結晶を大きく成長させる方法が開示されている(特許文献3参照)。すなわち、半導体溶液の液滴を塗布した直後は液滴の近傍での溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、液滴をなす溶液が過飽和状態になる第1の分圧に制御して液滴に結晶核を生成させる。結晶核の生成後は、液滴の近傍での溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を、結晶核が成長可能な第2の分圧に低下させる。特許文献3に開示されている方法では、基板の上に液滴を塗布した後に溶媒と同じ成分からなる気体の分圧を制御するため、減圧、加熱、雰囲気置換のいずれかを行う必要がある。
特開平10−190001号公報 特開2007−243081号公報 特開2003−192499号公報 Advanced Material誌 2002年 第2号 99頁(レビュー) SID’01 Digest 57頁
In order to solve such a problem, a method is disclosed in which a crystal is grown greatly by changing the partial pressure of a gas composed of the same component as the solvent in the vicinity of a droplet applied on a substrate in two stages (patent) Reference 3). That is, immediately after the droplet of the semiconductor solution is applied, the partial pressure of the gas composed of the same component as the solvent in the vicinity of the droplet is controlled to the first partial pressure at which the solution forming the droplet is supersaturated. Crystal nuclei are formed in the droplets. After the generation of the crystal nuclei, the partial pressure of the gas composed of the same component as the solvent in the vicinity of the droplet is reduced to a second partial pressure at which the crystal nuclei can grow. In the method disclosed in Patent Document 3, it is necessary to perform any one of depressurization, heating, and atmosphere replacement in order to control the partial pressure of a gas composed of the same component as the solvent after applying droplets on the substrate. .
Japanese Patent Laid-Open No. 10-190001 JP 2007-243081 A JP 2003-192499 A Advanced Material 2002 2002 No. 2 page 99 (Review) SID'01 Digest page 57

しかしながら、複数のノズルを備えたヘッドを移動させて順次液滴を塗布する塗布装置を用いる場合、特許文献3に開示されているように基板の上の液滴を塗布した直後の液滴の近傍と、結晶核の生成した液滴の近傍とを、第1の分圧と第2の分圧にそれぞれ制御することは困難である。特に、表示装置に用いる液晶パネルや有機ELパネルなどのように基板面積が大きく、ヘッドから液滴を射出する領域が広くなるとさらに困難である。   However, in the case of using a coating apparatus that sequentially applies droplets by moving a head having a plurality of nozzles, the vicinity of the droplets immediately after applying the droplets on the substrate as disclosed in Patent Document 3 It is difficult to control the vicinity of the droplet in which crystal nuclei are generated to the first partial pressure and the second partial pressure, respectively. In particular, it is more difficult when the substrate area is large, such as a liquid crystal panel or an organic EL panel used in a display device, and a region where droplets are ejected from the head is widened.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な方法で特性のばらつきが少ない薄膜トランジスタを作製する薄膜トランジスタの製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film transistor in which a thin film transistor with less variation in characteristics is produced by a simple method.

1.
半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を射出する複数のノズルを備えたヘッドを移動させて該液滴を射出し基板の上に順次半導体溶液を塗布する塗布装置を用いて、該基板の上の有効動作領域にマトリクス状に薄膜トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有効動作領域と前記有効動作領域を囲む外周領域とに前記ノズルから前記液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
2.
前記外周領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルの間隔は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルと同等以下であることを特徴とする前記1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
3.
前記外周領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離と同等以下であることを特徴とする前記1または2に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
4.
前記半導体材料は低分子有機半導体材料であることを特徴とする前記1乃至3の何れか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
5.
前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する工程と、
前記半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程と、
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程と、
をこの順に行うことを特徴とする前記1乃至4の何れか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
6.
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程の後に、前記外周領域に形成された前記半導体層を除去する工程を行うことを特徴とする前記5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
1.
A substrate having a plurality of nozzles for ejecting droplets of a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed is moved to eject the droplets and sequentially apply the semiconductor solution onto the substrate. In a thin film transistor manufacturing method of forming thin film transistors in a matrix in an effective operation region above
A method of manufacturing a thin film transistor, wherein the droplets are ejected from the nozzle to the effective operation region and an outer peripheral region surrounding the effective operation region, and a semiconductor solution is sequentially applied onto a substrate.
2.
2. The method of manufacturing a thin film transistor according to 1 above, wherein an interval between the nozzles that apply the semiconductor solution to the outer peripheral region is equal to or less than that of the nozzles that apply the semiconductor solution to the effective operation region.
3.
The distance of the head that moves when the semiconductor solution is applied to the outer peripheral region is equal to or less than the distance of the head that moves when the semiconductor solution is applied to the effective operation region. 3. A method for producing a thin film transistor according to 2.
4).
4. The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of 1 to 3, wherein the semiconductor material is a low molecular organic semiconductor material.
5.
Applying the semiconductor solution to the effective operating region;
Drying the semiconductor solution to form a semiconductor layer;
Forming a semiconductor protective layer on the semiconductor layer formed in the effective operation region;
5. The method of manufacturing a thin film transistor according to any one of 1 to 4, wherein the steps are performed in this order.
6).
6. The step of removing the semiconductor layer formed in the outer peripheral region after the step of forming a semiconductor protective layer on the semiconductor layer formed in the effective operation region. A method for manufacturing a thin film transistor.

本発明によれば、TFT素子を作製する有効動作領域と該有効動作領域を囲む外周領域とにノズルから液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布するので、有効動作領域に塗布した液滴の近傍の溶媒の分圧を液滴が滴下された位置にかかわらず均一にできる。したがって、簡単な方法で特性のばらつきが少ない薄膜トランジスタを作製する薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。   According to the present invention, since the droplets are ejected from the nozzle to the effective operation region for manufacturing the TFT element and the outer peripheral region surrounding the effective operation region, and the semiconductor solution is sequentially applied onto the substrate, the coating is applied to the effective operation region. The partial pressure of the solvent in the vicinity of the dropped droplet can be made uniform regardless of the position where the droplet is dropped. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a thin film transistor in which a thin film transistor with less variation in characteristics is manufactured by a simple method.

以下、実施形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited thereto.

図1は、本発明の薄膜トランジスタの製造方法の概略を説明する説明図、図2は、本発明の実施形態に係る塗布装置90の要部の構成を模式的に示した断面図である。図1、図2を用いて本発明の薄膜トランジスタの製造方法を説明する。   FIG. 1 is an explanatory view for explaining an outline of a method for producing a thin film transistor of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a main part of a coating apparatus 90 according to an embodiment of the present invention. A method for manufacturing a thin film transistor of the present invention will be described with reference to FIGS.

塗布装置90は、基板1の所定の位置に半導体溶液50を塗布し、マトリクス状に半導体層10を形成する装置である。塗布装置90は、例えば、図1のようにヘッド80、ヘッド駆動部97、ノズル駆動部95、制御部93などから構成される。図1(a)の左下に、3次元の座標系を示すX、Y、Zの座標軸を図示している。図2は、図1に示す座標系のX軸方向の断面図である。以下、図面の説明はこの座標系に基づいて行う。   The coating apparatus 90 is an apparatus that applies the semiconductor solution 50 to a predetermined position of the substrate 1 and forms the semiconductor layer 10 in a matrix. For example, the coating apparatus 90 includes a head 80, a head driving unit 97, a nozzle driving unit 95, and a control unit 93 as shown in FIG. In the lower left of FIG. 1A, X, Y, and Z coordinate axes indicating a three-dimensional coordinate system are illustrated. 2 is a cross-sectional view of the coordinate system shown in FIG. 1 in the X-axis direction. Hereinafter, the drawings will be described based on this coordinate system.

図1の矢印A、B、Cは、ヘッド駆動部97に駆動されてヘッド80が基板1の上を移動する方向を示している。基板1の40a、40b、40c、40dで示す領域は、基板1の上にTFT素子を作製する領域であり、本発明では有効動作領域と呼ぶ。有効動作領域40a、40b、40c、40dを囲む41a、41b、41c、41dで示す領域を本発明では外周領域と呼ぶ。有効動作領域40a、40b、40c、40dには、前工程で図1には図示せぬソース電極9、ドレイン電極8などがマトリクス状に形成されている。図1の工程ではソース電極9とドレイン電極8の間に半導体溶液50を塗布し、塗布した半導体溶液50の有機溶媒を気化させて図示せぬ半導体層10を形成する。   Arrows A, B, and C in FIG. 1 indicate directions in which the head 80 moves on the substrate 1 by being driven by the head driving unit 97. The regions indicated by 40a, 40b, 40c, and 40d of the substrate 1 are regions where TFT elements are formed on the substrate 1, and are referred to as effective operation regions in the present invention. In the present invention, areas indicated by 41a, 41b, 41c, and 41d surrounding the effective operation areas 40a, 40b, 40c, and 40d are referred to as outer peripheral areas. In the effective operation regions 40a, 40b, 40c, and 40d, the source electrode 9 and the drain electrode 8 that are not shown in FIG. 1 are formed in a matrix in the previous step. In the process of FIG. 1, a semiconductor solution 50 is applied between the source electrode 9 and the drain electrode 8, and an organic solvent of the applied semiconductor solution 50 is vaporized to form a semiconductor layer 10 (not shown).

本発明では有効動作領域40に加えて外周領域41にも半導体溶液50を塗布することにより、半導体溶液50から気化した有機溶媒の分圧を有効動作領域40で均一にして、有効動作領域40の中央部と周辺部に塗布した半導体溶液50が同じ条件で乾燥するようにしている。有効動作領域40、外周領域41については後に詳しく説明する。   In the present invention, by applying the semiconductor solution 50 to the outer peripheral region 41 in addition to the effective operation region 40, the partial pressure of the organic solvent evaporated from the semiconductor solution 50 is made uniform in the effective operation region 40. The semiconductor solution 50 applied to the central part and the peripheral part is dried under the same conditions. The effective operation area 40 and the outer peripheral area 41 will be described in detail later.

図1の実施形態では、基板1の上の4つの有効動作領域40a、40b、40c、40dにTFT素子を作製するため、制御部93の指令によりヘッド80が矢印A、B、Cの順に移動して半導体溶液50を塗布する例を説明する。なお、本発明は4つの有効動作領域40a、40b、40c、40dにTFT素子を作製する場合に限定されるものではなく、有効動作領域40はいくつでも良い。   In the embodiment of FIG. 1, in order to produce TFT elements in the four effective operation areas 40 a, 40 b, 40 c, and 40 d on the substrate 1, the head 80 moves in the order of arrows A, B, and C according to a command from the control unit 93. An example in which the semiconductor solution 50 is applied will be described. The present invention is not limited to the case where TFT elements are formed in the four effective operation regions 40a, 40b, 40c, and 40d, and the number of effective operation regions 40 is not limited.

図1(b)は、ヘッド80から有効動作領域40aと外周領域41aに半導体溶液50を塗布した後、ヘッド80は有効動作領域40bと外周領域41bの一部に半導体溶液50を塗布している状態である。図1(b)の44で示す部分は、後に図3に示す拡大図で説明する。   In FIG. 1B, after the semiconductor solution 50 is applied from the head 80 to the effective operation area 40a and the outer peripheral area 41a, the head 80 applies the semiconductor solution 50 to a part of the effective operation area 40b and the outer peripheral area 41b. State. A portion indicated by 44 in FIG. 1B will be described later with an enlarged view shown in FIG.

図2に示すノズル81は、半導体溶液50を貯留する図示せぬ貯留タンクに接続されており、ノズル81に半導体溶液50が供給されるように構成されている。また、ノズル81は、ヘッド80の基板1と対向する面に、Y軸方向に所定の間隔で複数配置されている。各ノズル81は、公知のノズルで用いられている例えば圧電素子などを備え、制御部93が射出量を制御できるようになっている。ノズル駆動部95は、各ノズル81の例えば圧電素子を駆動し、図2のようにヘッド駆動部97により矢印A方向(X軸負方向)に順次移動して所定量の半導体溶液50aを射出する。図2に示すように、基板1の上に塗布した直後は半導体溶液50bであり、半導体溶液の溶媒が気化すると半導体の結晶が成長して半導体層10になる。   The nozzle 81 shown in FIG. 2 is connected to a storage tank (not shown) that stores the semiconductor solution 50, and is configured so that the semiconductor solution 50 is supplied to the nozzle 81. A plurality of nozzles 81 are arranged on the surface of the head 80 facing the substrate 1 at a predetermined interval in the Y-axis direction. Each nozzle 81 includes, for example, a piezoelectric element used in a known nozzle, and the control unit 93 can control the injection amount. The nozzle driving unit 95 drives, for example, a piezoelectric element of each nozzle 81, and sequentially moves in the direction of arrow A (X-axis negative direction) by the head driving unit 97 to inject a predetermined amount of the semiconductor solution 50a as shown in FIG. . As shown in FIG. 2, the semiconductor solution 50 b is immediately after being applied onto the substrate 1. When the solvent of the semiconductor solution is evaporated, a semiconductor crystal grows to become the semiconductor layer 10.

図2の20は基板1を載置する載置台である。   Reference numeral 20 in FIG. 2 denotes a mounting table on which the substrate 1 is mounted.

図3は、図1(b)の44で示す部分の拡大図、図4は図3のA−A′で示す部分の断面図である。   3 is an enlarged view of the portion indicated by 44 in FIG. 1B, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the portion indicated by AA ′ in FIG.

図3、図4に示すように有効動作領域40aには、TFT素子を構成するソース電極9、ドレイン電極8、ゲート絶縁層7、ゲート電極2が形成されている。ゲート電極2はゲート絶縁層7の下層に、ソース電極9、ドレイン電極8はゲート絶縁層7の上層に形成されている。本明細書では各構成要素を区別するとき図3、図4のようにサフィックスa、b・・・を付けて説明する。   As shown in FIGS. 3 and 4, a source electrode 9, a drain electrode 8, a gate insulating layer 7, and a gate electrode 2 constituting the TFT element are formed in the effective operation region 40a. The gate electrode 2 is formed below the gate insulating layer 7, and the source electrode 9 and the drain electrode 8 are formed above the gate insulating layer 7. In the present specification, when each component is distinguished, suffixes a, b... Are added as shown in FIGS.

10は有効動作領域40aに形成された半導体層であり、11は外周領域41aに形成された半導体層である。半導体層10は、図3、図4に示すようにソース電極9とドレイン電極8の間のチャネル部を覆うように形成されている。半導体層11は、図3に示すようにTFT素子を構成するソース電極9、ドレイン電極8などが無い外周領域41aにX方向、Y方向ともに2列設けられている。   Reference numeral 10 denotes a semiconductor layer formed in the effective operation region 40a, and reference numeral 11 denotes a semiconductor layer formed in the outer peripheral region 41a. The semiconductor layer 10 is formed so as to cover the channel portion between the source electrode 9 and the drain electrode 8 as shown in FIGS. As shown in FIG. 3, the semiconductor layer 11 is provided in two rows in the X direction and the Y direction in the outer peripheral region 41a where the source electrode 9 and the drain electrode 8 constituting the TFT element are not provided.

外周領域41aの特に最外周に射出された半導体溶液50bの紙面右側には半導体層11を形成しないので、周囲の溶媒濃度は低く、溶媒の乾燥速度が早い。そのため、例えば外周領域41aの最外周に形成される半導体層11aは、有効動作領域40aの中央部に形成される例えば半導体層10dに比べて結晶が十分成長しないまま短時間で乾燥する。一方、有効動作領域40aの最外周に形成される半導体層10aの紙面右側には外周領域41aに形成される半導体層11b等があるので、周囲から気化する溶媒の分圧は、有効動作領域40aの中央部に形成される例えば半導体層10dとほとんど同じである。そのため、有効動作領域40aの周辺に形成される例えば半導体層10aの周囲から気化した溶媒の分圧と、有効動作領域40aの中央部に形成される半導体層10dの周囲から気化した溶媒の分圧は同程度であり、溶媒の分圧は有効動作領域40aのどの位置でも高い圧力で均一化されている。このことにより、有効動作領域40aに塗布した半導体溶液50bからはゆっくりと均一に溶媒が蒸発し半導体材料の結晶が大きく成長するので、大きな半導体結晶を有する半導体層10が得られる。   Since the semiconductor layer 11 is not formed on the right side of the outer peripheral area 41a, particularly the semiconductor solution 50b injected to the outermost periphery, the surrounding solvent concentration is low and the solvent drying speed is fast. Therefore, for example, the semiconductor layer 11a formed on the outermost periphery of the outer peripheral region 41a is dried in a short time without sufficiently growing crystals compared to, for example, the semiconductor layer 10d formed in the central portion of the effective operation region 40a. On the other hand, the semiconductor layer 11b formed in the outer peripheral region 41a is on the right side of the semiconductor layer 10a formed in the outermost periphery of the effective operation region 40a, so that the partial pressure of the solvent that is vaporized from the periphery is the effective operation region 40a. This is almost the same as, for example, the semiconductor layer 10d formed in the central portion. Therefore, for example, the partial pressure of the solvent evaporated from the periphery of the semiconductor layer 10a formed around the effective operation region 40a and the partial pressure of the solvent evaporated from the periphery of the semiconductor layer 10d formed in the center of the effective operation region 40a. Are equal, and the partial pressure of the solvent is equalized at a high pressure at any position in the effective operation region 40a. As a result, the solvent is slowly and uniformly evaporated from the semiconductor solution 50b applied to the effective operation region 40a, and the crystal of the semiconductor material grows large, so that the semiconductor layer 10 having a large semiconductor crystal is obtained.

図4では、外周領域41aの半導体層11a、11bが有効動作領域40aの半導体層10a、10b、10c、10dより早く乾燥している状態を示している。   FIG. 4 shows a state where the semiconductor layers 11a and 11b in the outer peripheral region 41a are dried earlier than the semiconductor layers 10a, 10b, 10c, and 10d in the effective operation region 40a.

なお、本実施形態では、ボトムゲート−ボトムコンタクト型TFT素子の例を説明したが、これに限定されるものではなく、ボトムゲート−トップコンタクト型、トップゲート型、トップ&ボトムコンタクト型素子においても同様の効果が得られる。   In this embodiment, the example of the bottom gate-bottom contact type TFT element has been described. However, the present invention is not limited to this, and the bottom gate-top contact type, the top gate type, and the top & bottom contact type element can also be used. Similar effects can be obtained.

図3の例では、半導体層10と半導体層11はX方向、Y方向ともに等間隔で形成されているが、用いる半導体材料種、溶媒、有効動作領域40aの面積、薄膜トランジスタの配置パターンのそれぞれに応じて適宜最適な値に設定する。外周領域41aの面積、即ち有効動作領域からの距離D1、D2は、TFT素子を作製した後は不要な部分であり小さい方が望ましい。そのため半導体層11の間隔は半導体層10の間隔と同等以下にすることが望ましい。   In the example of FIG. 3, the semiconductor layer 10 and the semiconductor layer 11 are formed at equal intervals in both the X direction and the Y direction. However, the semiconductor material type, the solvent, the area of the effective operation region 40a, and the arrangement pattern of the thin film transistors are respectively used. Accordingly, an optimal value is appropriately set. The area of the outer peripheral region 41a, that is, the distances D1 and D2 from the effective operation region are unnecessary portions after the TFT element is manufactured, and it is desirable that the distance is small. Therefore, it is desirable that the interval between the semiconductor layers 11 be equal to or less than the interval between the semiconductor layers 10.

Y軸方向の外周領域41に形成する半導体層11の間隔を短くするには、外周領域41に半導体溶液50を塗布するノズル81の間隔が、有効動作領域40に半導体溶液50を塗布するノズル81と同等以下のヘッド80を用いれば良い。   In order to shorten the interval between the semiconductor layers 11 formed in the outer peripheral region 41 in the Y-axis direction, the interval between the nozzles 81 that apply the semiconductor solution 50 to the outer peripheral region 41 is equal to the nozzle 81 that applies the semiconductor solution 50 to the effective operation region 40. The head 80 equivalent to or less than that may be used.

また、X軸方向の外周領域41に形成する半導体層11の間隔を短くするためには、外周領域41に半導体溶液50を塗布するときに移動するヘッド80の距離を、有効動作領域40に半導体溶液50を塗布するときに移動するヘッド80の距離と同等以下にすれば良い。   Further, in order to shorten the interval between the semiconductor layers 11 formed in the outer peripheral region 41 in the X-axis direction, the distance of the head 80 that moves when the semiconductor solution 50 is applied to the outer peripheral region 41 is changed to the effective operation region 40 in the semiconductor. The distance may be equal to or less than the distance of the head 80 that moves when the solution 50 is applied.

図5は、本発明のボトムゲートボトムコンタクト型有機TFTの製造方法の一例を説明する説明図である。   FIG. 5 is an explanatory view for explaining an example of a method for producing a bottom gate bottom contact type organic TFT of the present invention.

塗布装置90を用いて有効動作領域40にボトムゲートボトムコンタクト型有機TFTを製造する製造方法として、次の工程S1〜S4を説明する。
S1・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
S2・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
S3・・・・・半導体溶液を射出する工程
S4・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
S5・・・・・半導体保護層を形成する工程
図5を用いて、ボトムゲートボトムコンタクト型のTFTを形成する場合の製造方法について順を追って説明する。
As manufacturing methods for manufacturing the bottom gate bottom contact type organic TFT in the effective operation region 40 using the coating apparatus 90, the following steps S1 to S4 will be described.
S1... Step for forming gate electrode and gate insulating layer S2... Step for forming source electrode and drain electrode S3... Step for injecting semiconductor solution S4. Step S5 for drying the solution to form the semiconductor layer S ... Step for forming the semiconductor protective layer A manufacturing method in the case of forming a bottom gate bottom contact type TFT will be described in order with reference to FIG. .

図5(a)〜図5(f)は有効動作領域40に形成されるTFT素子のチャネル部分の断面図である。   5A to 5F are cross-sectional views of the channel portion of the TFT element formed in the effective operation region 40. FIG.

S1・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
図5(a)のように基板1の上にゲート電極2を形成した後、図5(b)のように上層にゲート絶縁層7を形成する。
S1... Step of forming gate electrode and gate insulating layer After forming the gate electrode 2 on the substrate 1 as shown in FIG. 5A, the gate insulating layer is formed as an upper layer as shown in FIG. 7 is formed.

本発明において、基板1は特に材料を限定されない。例えばガラスやポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)などを用いることができる。   In the present invention, the material of the substrate 1 is not particularly limited. For example, glass, polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), or the like can be used.

ゲート電極2の形成方法としては、電極材料できた薄膜をスパッタ法や蒸着法などで表面に形成した基板1を、フォトリソグラフィー法を用いてパターンニングする方法や、種々の印刷法や液滴塗布法を用いて所望部分のみに材料薄膜を形成する方法を用いることができる。   The gate electrode 2 can be formed by patterning the substrate 1 on the surface of which a thin film made of an electrode material is formed by sputtering or vapor deposition using a photolithography method, various printing methods, or applying droplets. A method of forming a material thin film only on a desired portion using the method can be used.

電極材料としては、スパッタや蒸着で薄膜を形成する場合は、Au、Ag、Pd、Al、Cr、Pt、Cu、ITO等を用いることができる。液滴塗布法の場合は、Agナノ粒子、Auナノ粒子、AgPdナノ粒子などの金属ナノ粒子を溶媒に分散した金属ナノ粒子インク、ITOナノ粒子などの金属酸化物を溶媒に分散した金属酸化物ナノ粒子インク、PEDOT/PSSなどの有機材料を溶媒に分散した有機材料分散インクなどを用いることができる。   As the electrode material, Au, Ag, Pd, Al, Cr, Pt, Cu, ITO, or the like can be used when a thin film is formed by sputtering or vapor deposition. In the case of the droplet coating method, metal nanoparticle ink in which metal nanoparticles such as Ag nanoparticles, Au nanoparticles, and AgPd nanoparticles are dispersed in a solvent, and metal oxide in which metal oxides such as ITO nanoparticles are dispersed in a solvent An organic material-dispersed ink in which an organic material such as nanoparticle ink or PEDOT / PSS is dispersed in a solvent can be used.

次にゲート絶縁層7を形成する。形成方法としては、スピンコート法や、CVD法、スパッタ法などがある。ゲート絶縁層7の材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物を用いることができる。あるいは、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、シアノエチルプルラン等の有機化合物なども用いることができる。   Next, the gate insulating layer 7 is formed. As a formation method, there are a spin coating method, a CVD method, a sputtering method, and the like. As a material of the gate insulating layer 7, inorganic oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide, and inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can be used. Or, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing resin of photo radical polymerization system, photo cation polymerization system, copolymer containing acrylonitrile component, organic compound such as polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, cyanoethyl pullulan Etc. can also be used.

S2・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
図5(c)のように基板1の上にソース電極9、ドレイン電極8を形成する。
S2... Step of forming source and drain electrodes A source electrode 9 and a drain electrode 8 are formed on the substrate 1 as shown in FIG.

ゲート絶縁層7を形成した基板を洗浄後、ゲート電極2の形成方法と同様にフォトリソグラフィー法や、種々の印刷法や液滴塗布法を用いてソース電極9、ドレイン電極8を形成する。ソース電極9、ドレイン電極8の電極材料はゲート電極2と同じ電極材料を用いることができる。   After cleaning the substrate on which the gate insulating layer 7 is formed, the source electrode 9 and the drain electrode 8 are formed by using a photolithography method, various printing methods, and a droplet coating method in the same manner as the method for forming the gate electrode 2. The same electrode material as that of the gate electrode 2 can be used as the electrode material of the source electrode 9 and the drain electrode 8.

S3・・・・・半導体溶液を射出する工程
塗布装置90を用いて、図5(d)のように半導体材料を溶解または分散した半導体溶液50aをノズル81から射出する。
S3... Step of injecting semiconductor solution Using the coating apparatus 90, a semiconductor solution 50a in which a semiconductor material is dissolved or dispersed is injected from the nozzle 81 as shown in FIG.

半導体材料は溶媒に溶解または分散させるものであれば、その材料については問わない。有機高分子材料はもちろんのこと、有機低分子材料に溶解性を上げるために可溶性の側鎖を設けたものについても同様であり、半導体材料は低分子材料でも高分子材料でもオリゴマーでも構わないが、射出後すぐに結晶状態となる低分子有機半導体材料を用いることが望ましい。低分子有機半導体材料を用いると移動度の高い有機TFTを作製することができる。   The semiconductor material is not particularly limited as long as it is dissolved or dispersed in a solvent. The same applies not only to organic polymer materials, but also to organic low-molecular materials with soluble side chains to increase solubility, and semiconductor materials may be low-molecular materials, polymer materials, or oligomers. It is desirable to use a low molecular organic semiconductor material that is in a crystalline state immediately after injection. When a low molecular organic semiconductor material is used, an organic TFT having high mobility can be manufactured.

低分子系半導体材料としてはシリル基、フェロセニル基、シリルアルキル基、シリルアルコキシ基、シリルアルケニル基、フェロセニルアルキル基、フェロセニルアルコキシ基、フェロセニルアルケニル基等の有機溶媒に対する溶解性を向上させるための置換基を付加した、アセン類が好ましい。アセン類材料としては、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、アントラジチオフェン、ベンゾチエノベンゾチオフェン等が好ましい。   Low molecular weight semiconductor materials include solubility in organic solvents such as silyl groups, ferrocenyl groups, silylalkyl groups, silylalkoxy groups, silylalkenyl groups, ferrocenylalkyl groups, ferrocenylalkoxy groups, and ferrocenylalkenyl groups. Acenes to which substituents for improvement are added are preferred. As the acene material, pentacene, tetracene, anthracene, anthradithiophene, benzothienobenzothiophene and the like are preferable.

π共役系ポリマーおよびオリゴマーとしては、チオフェン、ビニレン、チェニレンビニレン、フェニレンビニレン、p−フェニレン、これらの置換体又はこれらの2種以上を繰返し単位とし、かつ該繰返し単位の数(n)が2〜15であるオリゴマーもしくは該繰返し単位の数(n)が20以上であるポリマー、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物よりなる群から選ばれた少なくとも一種が好ましい。また、繰り返し単位のうち少なくとも1箇所に、例えばC4〜C15のアルキル基などの置換基を付加し、立体的な規則構造を有する材料が好ましい。   Examples of the π-conjugated polymer and oligomer include thiophene, vinylene, chelenylene vinylene, phenylene vinylene, p-phenylene, a substituted product thereof, or two or more of these repeating units, and the number (n) of the repeating units is 2. At least one selected from the group consisting of an oligomer of ˜15, a polymer having the repeating unit number (n) of 20 or more, or a condensed polycyclic aromatic compound such as pentacene is preferable. A material having a three-dimensional regular structure by adding a substituent such as a C4 to C15 alkyl group to at least one of the repeating units is preferable.

さらに、ノズル81から半導体溶液50aを射出後、半導体溶液50aの溶媒を常温で乾燥させても結晶化しないが、加熱することにより結晶化する材料も好適に用いられる。例えば、ビシクロ構造を有するペンタセン誘導体(加熱してエチレンを脱離させることによりペンタセンとなる)、ビシクロ[2.2.2]オクタジエン骨格が縮環したポルフィリン前駆体(加熱してエチレンを脱離させることによりテトラベンゾポリフィリンとなる)を用いる。また、ポルフィリン骨格の中心にCu、Zn、Ni等の配位金属元素を有するものを用いても良い。   Furthermore, after injecting the semiconductor solution 50a from the nozzle 81, a material that does not crystallize even when the solvent of the semiconductor solution 50a is dried at room temperature, but crystallizes by heating is also preferably used. For example, a pentacene derivative having a bicyclo structure (which is converted to pentacene by heating to remove ethylene), a porphyrin precursor in which a bicyclo [2.2.2] octadiene skeleton is condensed (to remove ethylene by heating) To become tetrabenzoporphyrin). Moreover, you may use what has coordination metal elements, such as Cu, Zn, Ni, in the center of a porphyrin skeleton.

溶媒としては、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン等の塩素系溶媒、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、テトラリン、アニソール、n−ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、モノクロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、安息香酸エチル、安息香酸メチル等の芳香族炭化水素系溶媒を用いることができる。あるいは、デカリン、ビジクロヘキシル等の脂肪族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶媒を用いても良い。また、これらの溶媒を複数種類混合したものを用いてもよい。   Examples of the solvent include chlorine solvents such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, ether solvents such as tetrahydrofuran, toluene, xylene, tetralin, anisole, n-hexylbenzene, cyclohexylbenzene, monochlorobenzene, o-dichlorobenzene, benzoic acid. Aromatic hydrocarbon solvents such as ethyl acetate and methyl benzoate can be used. Or, aliphatic hydrocarbon solvents such as decalin and bicyclohexyl, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, 2-heptanone, ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate May be used. A mixture of a plurality of these solvents may be used.

外周領域41にも有効動作領域40aと同じ半導体溶液50aを射出する。   The same semiconductor solution 50a as that in the effective operation area 40a is also injected into the outer peripheral area 41.

S4・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
ソース電極9とドレイン電極8の間に流入した半導体溶液50を乾燥させて、図5(e)のように半導体層10を形成する。例えば、図3に示す有効動作領域40aの最も外側の半導体層10aの図面右方向にも半導体層11b、半導体層11aなどが設けられているので、気化した溶媒の分圧は半導体層10aの周囲と例えば半導体層10dの周囲とが同程度に高くなる。したがって、有効動作領域40aに塗布した半導体溶液50bの溶媒はゆっくりと気化するので、その間に半導体材料の結晶が大きく成長し、ばらつきの少ない性能の良いTFT素子が得られる。
S4... Step of drying semiconductor solution to form semiconductor layer The semiconductor solution 50 that has flowed in between the source electrode 9 and the drain electrode 8 is dried to form the semiconductor layer 10 as shown in FIG. Form. For example, since the semiconductor layer 11b, the semiconductor layer 11a, and the like are also provided in the right direction of the outermost semiconductor layer 10a of the effective operation region 40a shown in FIG. 3, the partial pressure of the vaporized solvent is around the semiconductor layer 10a. For example, the periphery of the semiconductor layer 10d becomes approximately the same. Therefore, since the solvent of the semiconductor solution 50b applied to the effective operation region 40a is slowly evaporated, a crystal of the semiconductor material grows large during that time, and a TFT element with good performance with little variation is obtained.

また、本工程は常温で行っても良いが、基板1を所定の温度にすると、より結晶が大きく成長し、性能の良いTFT素子が得られる。   Although this step may be performed at room temperature, when the substrate 1 is set to a predetermined temperature, crystals grow larger and a TFT element with good performance can be obtained.

このように、基板1上のソース電極9、ドレイン電極8の間の所定の領域にノズル81から半導体溶液50を順次射出し、半導体層10を形成する。   In this way, the semiconductor solution 50 is sequentially ejected from the nozzle 81 to a predetermined region between the source electrode 9 and the drain electrode 8 on the substrate 1 to form the semiconductor layer 10.

S5・・・・・半導体保護層を形成する工程
図5(f)のように半導体層10を覆う半導体保護層12を形成する。
S5... Step of forming a semiconductor protective layer A semiconductor protective layer 12 covering the semiconductor layer 10 is formed as shown in FIG.

次に、半導体層10を覆う半導体保護層12を形成する。形成方法としては、スピンコート法、インクジェット法などを用いて選択的に半導体保護層12を形成しても良いし、CVD法、スパッタ法などを用いて半導体保護層12を形成したのちフォトリソグラフィー法などを用いてパターニングしても良い。半導体保護層12の材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物や、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物を用いることができる。あるいは、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、シアノエチルプルラン等の有機化合物なども用いることができる。   Next, a semiconductor protective layer 12 that covers the semiconductor layer 10 is formed. As a formation method, the semiconductor protective layer 12 may be selectively formed using a spin coating method, an ink jet method, or the like, or a photolithography method after forming the semiconductor protective layer 12 using a CVD method, a sputtering method, or the like. For example, patterning may be performed. As a material of the semiconductor protective layer 12, inorganic oxides such as silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide, and inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can be used. Or, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing resin of photo radical polymerization system, photo cation polymerization system, copolymer containing acrylonitrile component, organic compound such as polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, cyanoethyl pullulan Etc. can also be used.

さらに、半導体保護層12の上には、その後のデバイス化工程でのTFT素子へのダメージおよびデバイス化後のTFT素子の劣化を防止するため、SiO2、SiNx、Al23といった無機材料からなるパッシベーション膜をスパッタリング法、CVD法等の既知の方法で設けても良い。 Further, on the semiconductor protective layer 12, in order to prevent damage to the TFT element in the subsequent device fabrication process and deterioration of the TFT element after device fabrication, an inorganic material such as SiO 2 , SiNx, Al 2 O 3 is used. The passivation film to be formed may be provided by a known method such as a sputtering method or a CVD method.

S6・・・・・外周領域に形成された半導体層を除去する工程
基板1を例えばO2プラズマの雰囲気に晒すことにより、外周領域41に形成された半導体層11を除去する。TFT素子の半導体層10は半導体保護層12によりマスクされているので除去されない。
S6... Removing the semiconductor layer formed in the outer peripheral region The semiconductor layer 11 formed in the outer peripheral region 41 is removed by exposing the substrate 1 to, for example, an O 2 plasma atmosphere. The semiconductor layer 10 of the TFT element is not removed because it is masked by the semiconductor protective layer 12.

本工程により半導体層11を除去すると、外周領域41を外部回路との接続端子部や、薄膜トランジスタアレイを制御するための集積回路部分、デバイス全体を封止するためのシーリング部分に利用することができる。また、不要な半導体層11を基板上から除去するので、半導体層11による接続不良や回路の誤動作を防止することができる。     When the semiconductor layer 11 is removed by this step, the outer peripheral region 41 can be used as a connection terminal portion with an external circuit, an integrated circuit portion for controlling the thin film transistor array, and a sealing portion for sealing the entire device. . In addition, since unnecessary semiconductor layer 11 is removed from the substrate, connection failure and circuit malfunction due to semiconductor layer 11 can be prevented.

ボトムゲートボトムコンタクト型有機TFTの製造方法の説明は以上である。   This completes the description of the manufacturing method of the bottom gate bottom contact type organic TFT.

なお、本実施形態ではボトムゲートボトムコンタクト型有機TFTの例について説明したが、ボトムゲートトップコンタクト型有機TFT、トップゲート型有機TFTなどにも同様に本発明を適用できる。   In this embodiment, an example of a bottom gate / bottom contact type organic TFT has been described. However, the present invention can be similarly applied to a bottom gate / top contact type organic TFT, a top gate type organic TFT, and the like.

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the Example performed in order to confirm the effect of this invention is described, this invention is not limited to these.

以下説明する各実施例と各比較例では、Cr膜を表面に120nm形成した90mm×120mmのガラス基板を基板1として用いた。各実施例では、基板1上の有効動作領域40にノズル81の配列方向(行方向)に320、ヘッド80の移動方向(列方向)に240の計76800個のボトムゲートボトムコンタクト型TFTを作製した。以下の説明では行番号と列番号で各TFT素子を特定する。ヘッド80が有効動作領域40aで射出を開始する行を1行目とし、ヘッド80側から基板1のTFT素子が形成される面を見たとき有効動作領域40aの最も左側に射出する列を第1列とする。以下、m行目、n列目のTFT素子の座標を(m、n)で表す。
[実施例1]
本実施例では、塗布装置90を用いて、図5で説明したS1〜S4の工程でボトムゲートボトムコンタクト型TFTを作製した。本実施例で用いたヘッド80のノズル81の間隔は282μmである。ヘッド80はヘッド駆動部97により282μmピッチで駆動される。本実施例では、外周領域41にも図3のように行方向、列方向とも有効動作領域40と同じ282μm間隔で2列の半導体層11を形成した。
In each Example and each Comparative Example described below, a 90 mm × 120 mm glass substrate having a Cr film formed on the surface thereof at 120 nm was used as the substrate 1. In each embodiment, a total of 76,800 bottom gate bottom contact type TFTs of 320 in the effective operation region 40 on the substrate 1, 320 in the arrangement direction (row direction) of the nozzles 81 and 240 in the movement direction (column direction) of the head 80 are manufactured. did. In the following description, each TFT element is specified by a row number and a column number. The row in which the head 80 starts emission in the effective operation region 40a is the first row, and when the surface of the substrate 1 on which the TFT element is formed is viewed from the head 80 side, the column that is emitted to the leftmost side of the effective operation region 40a is the first column. One column. Hereinafter, the coordinates of the TFT elements in the m-th row and the n-th column are represented by (m, n).
[Example 1]
In this example, a bottom gate bottom contact type TFT was manufactured using the coating apparatus 90 in the steps S1 to S4 described in FIG. The interval between the nozzles 81 of the head 80 used in this example is 282 μm. The head 80 is driven at a pitch of 282 μm by the head driving unit 97. In this embodiment, two columns of semiconductor layers 11 are formed in the outer peripheral region 41 at the same interval of 282 μm as the effective operation region 40 in both the row direction and the column direction as shown in FIG.

後に説明する半導体溶液を射出する工程では、ヘッド81の320個のノズル81から有効動作領域40に形成された320個のソース電極9とドレイン電極8との間に半導体溶液50aを射出し、有効動作領域40の両側の外周領域41にはそれぞれ2個のノズル81から半導体溶液50aを射出する。また、ヘッド81は有効動作領域40の2ライン手前の外周領域41から半導体溶液50aを射出し、有効動作領域40と有効動作領域40の後の2ラインの外周領域41に324個のノズル81から半導体溶液50を射出する。   In the step of injecting the semiconductor solution described later, the semiconductor solution 50a is injected between the 320 source electrodes 9 and the drain electrodes 8 formed in the effective operation region 40 from the 320 nozzles 81 of the head 81, and effective. The semiconductor solution 50 a is ejected from the two nozzles 81 to the outer peripheral areas 41 on both sides of the operation area 40. Further, the head 81 injects the semiconductor solution 50a from the outer peripheral area 41 two lines before the effective operation area 40, and from the 324 nozzles 81 to the outer peripheral area 41 of the two lines after the effective operation area 40 and the effective operation area 40. The semiconductor solution 50 is injected.

以降の工程は、図5と同じ工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。   Subsequent steps will be described in order with the same step numbers as in FIG. 5, and description of common points will be omitted.

S1・・・・・ゲート電極とゲート絶縁層を形成する工程
導電性薄膜が形成された基板1上に感光性レジストを塗布後、ゲート電極2のパターンを有するフォトマスクを介して露光、現像して、ゲート電極2の形状のレジスト層を形成した。エッチング後レジスト層を除去し、ゲート電極2を形成した。
S1... Step of forming gate electrode and gate insulating layer After applying a photosensitive resist on the substrate 1 on which the conductive thin film is formed, it is exposed and developed through a photomask having a pattern of the gate electrode 2 Thus, a resist layer having the shape of the gate electrode 2 was formed. After the etching, the resist layer was removed, and the gate electrode 2 was formed.

次に、感光性アクリレート材料であるオプトマーPC403をスピンコート法を用いて塗布した後、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行ってゲート絶縁層7を形成した。   Next, after applying optomer PC403 which is a photosensitive acrylate material using a spin coat method, patterning was performed using a photolithography method to form the gate insulating layer 7.

S2・・・・・ソース電極とドレイン電極を形成する工程
フォトリソグラフィー法を用いてAuを材料とした厚み50μmのソース電極9、ドレイン電極8を形成した。
S2... Step of forming source and drain electrodes A source electrode 9 and a drain electrode 8 having a thickness of 50 .mu.m made of Au were formed by photolithography.

S3・・・・・半導体溶液を射出する工程
図4に示すヘッド80を順次282μmピッチで矢印A方向に移動させて有効動作領域40と外周領域41に半導体溶液50aをノズル81から射出した。半導体溶液50aは、テトラヒドロナフタレンに6、13−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンを3質量%溶解した溶液を用いた。
S3... Step of injecting semiconductor solution The head 80 shown in FIG. 4 was sequentially moved in the direction of arrow A at a pitch of 282 .mu.m, and the semiconductor solution 50a was injected from the nozzle 81 into the effective operation region 40 and the outer peripheral region 41. As the semiconductor solution 50a, a solution obtained by dissolving 3% by mass of 6,13-bistriethylsilylethynylpentacene in tetrahydronaphthalene was used.

S4・・・・・半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程
ソース電極9とドレイン電極8との間に流入した半導体溶液50bを乾燥させて、図5(e)のように半導体層10を形成した。また、このとき外周領域41に塗布した半導体溶液50bも乾燥し半導体層11が形成される。
[実施例2]
実施例1と同じ形状、材質の基板1を実施例1と工程S1〜S4までは全く同じ工程でボトムゲートボトムコンタクト型TFTを作製した後、工程S5、S6を行った。
S4... Step of drying semiconductor solution to form semiconductor layer The semiconductor solution 50b flowing between the source electrode 9 and the drain electrode 8 is dried, and the semiconductor layer 10 as shown in FIG. Formed. At this time, the semiconductor solution 50 b applied to the outer peripheral region 41 is also dried to form the semiconductor layer 11.
[Example 2]
A substrate 1 having the same shape and material as in Example 1 was fabricated in the same process as Example 1 up to Steps S1 to S4, and then a bottom gate / bottom contact type TFT was fabricated, and then Steps S5 and S6 were performed.

S5・・・・・半導体保護層を形成する工程
ピエゾ式インクジェット装置を用いてポリスチレンのトルエン溶液を、半導体層10を覆うように塗布した。塗布後、80℃のホットプレートを用いて基板1を加熱して溶媒を乾燥させポリスチレン薄膜の半導体保護層12を形成した。
S5: Step of forming a semiconductor protective layer A toluene solution of polystyrene was applied so as to cover the semiconductor layer 10 by using a piezo ink jet apparatus. After coating, the substrate 1 was heated using a hot plate at 80 ° C. to dry the solvent, thereby forming a semiconductor protective layer 12 of a polystyrene thin film.

S6・・・・・外周領域に形成された半導体層を除去する工程
基板1をO2プラズマの雰囲気に晒し、外周領域41に形成された半導体層11を除去した。
[比較例1]
本比較例は、実施例1、実施例2で行った外周領域41に射出した半導体溶液50の効果を確認するために行った。実施例1、実施例2との違いは、工程S3の半導体溶液を射出する工程で外周領域41には半導体溶液50を射出しなかった点である。それ以外は実施例1と同じ条件でボトムゲートボトムコンタクト型TFTを作製した。
S6: Step of removing the semiconductor layer formed in the outer peripheral region The substrate 1 was exposed to an atmosphere of O 2 plasma, and the semiconductor layer 11 formed in the outer peripheral region 41 was removed.
[Comparative Example 1]
This comparative example was performed in order to confirm the effect of the semiconductor solution 50 injected to the outer peripheral region 41 performed in Example 1 and Example 2. The difference from Example 1 and Example 2 is that the semiconductor solution 50 was not injected into the outer peripheral region 41 in the step of injecting the semiconductor solution in Step S3. Other than that, a bottom-gate bottom-contact TFT was fabricated under the same conditions as in Example 1.

〔実験結果〕
本実験では基板1上に形成したTFT素子76800個のうち、特定の位置のTFT素子を選び、それぞれについてプローブ電極を用いてドレイン電流を測定した。測定条件は、ゲートバス電位を−30V、ソースバス電位を0V、ドレイン電圧−40Vとした。
〔Experimental result〕
In this experiment, a TFT element at a specific position was selected from 76800 TFT elements formed on the substrate 1, and a drain current was measured for each of them using a probe electrode. The measurement conditions were a gate bus potential of −30V, a source bus potential of 0V, and a drain voltage of −40V.

測定したTFT素子の座標は(1,1)、(1,160)、(120、160)、(120、319)、(239、1)、(239、160)である。測定した結果を下表に示す。   The coordinates of the measured TFT elements are (1, 1), (1, 160), (120, 160), (120, 319), (239, 1), (239, 160). The measurement results are shown in the table below.

Figure 2009218327
Figure 2009218327

表1からわかるように実施例1、2で作製したTFT素子のドレイン電流は、TFT素子の位置にかかわらず3.5μA〜3.8μAの範囲であり、多くのドレイン電流を流すことができる上にばらつきが少なかった。また、実施例1、2で作製したTFT素子のドレイン電流に差はなく、工程S5、S6を行っても特に電気的特性に変化が無いことが確認できた。   As can be seen from Table 1, the drain currents of the TFT elements fabricated in Examples 1 and 2 are in the range of 3.5 μA to 3.8 μA regardless of the position of the TFT elements, and a large amount of drain current can flow. There was little variation. Moreover, there was no difference in the drain current of the TFT elements produced in Examples 1 and 2, and it was confirmed that there was no particular change in electrical characteristics even when Steps S5 and S6 were performed.

一方、比較例1で作製したTFT素子は、特に有効動作領域40の周辺部にあたる座標(1,1)、(1,160)、(239、1)のTFT素子は、0.2μA、0.8μA、0.7μAとドレイン電流が非常に少なかった。中央部の(120、160)のTFT素子はドレイン電流が3.7μAなので、作製したTFT素子の位置によって非常にドレイン電流のばらつきが大きいと言える。   On the other hand, the TFT element manufactured in Comparative Example 1 has a coordinate element of (1, 1), (1, 160), (239, 1) corresponding to the peripheral portion of the effective operation region 40, particularly 0.2 μA, 0. The drain current was very small at 8 μA and 0.7 μA. Since the drain current of the central (120, 160) TFT element is 3.7 μA, it can be said that the variation in drain current is very large depending on the position of the manufactured TFT element.

なお、本明細書ではボトムゲートボトムコンタクト型有機TFTを作製する例について説明したが、本発明の適用はボトムゲートボトムコンタクト型有機TFT素子の製造に限定されるものではなく、ボトムゲートトップコンタクト型有機TFT、トップゲート型有機TFTなどの製造にも適用できる。   In the present specification, an example of manufacturing a bottom gate bottom contact type organic TFT has been described. However, the application of the present invention is not limited to the manufacture of a bottom gate bottom contact type organic TFT element. It can also be applied to the manufacture of organic TFTs, top gate type organic TFTs, and the like.

以上このように、本発明によれば、簡単な方法で特性のばらつきが少ない薄膜トランジスタを作製する薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a thin film transistor manufacturing method for manufacturing a thin film transistor with little variation in characteristics by a simple method.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法の概略を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the outline of the manufacturing method of the thin-film transistor of this invention. 本発明の実施形態に係る塗布装置90の要部の構成を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the structure of the principal part of the coating device 90 which concerns on embodiment of this invention. 図1(b)の44で示す部分の拡大図である。It is an enlarged view of the part shown by 44 of FIG.1 (b). 図3のA−A′で示す部分の断面図である。It is sectional drawing of the part shown by AA 'of FIG. 本発明のボトムゲートボトムコンタクト型有機TFTの製造方法の一例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an example of the manufacturing method of the bottom gate bottom contact type organic TFT of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 ゲート電極
7 ゲート絶縁層
8 ドレイン電極
9 ソース電極
10 半導体層(有効動作領域40の半導体層)
11 半導体層(外周領域41の半導体層)
12 半導体保護層
20 基板台
40 有効動作領域
41 外周領域
50 半導体溶液
80 ヘッド
81 ノズル
90 塗布装置
93 制御部
95 ノズル駆動部
97 ヘッド駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Gate electrode 7 Gate insulating layer 8 Drain electrode 9 Source electrode 10 Semiconductor layer (semiconductor layer of effective operation region 40)
11 Semiconductor layer (semiconductor layer in outer peripheral region 41)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Semiconductor protective layer 20 Substrate stand 40 Effective operation area | region 41 Outer periphery area | region 50 Semiconductor solution 80 Head 81 Nozzle 90 Application | coating apparatus 93 Control part 95 Nozzle drive part 97 Head drive part

Claims (6)

半導体材料を溶解または分散した半導体溶液の液滴を射出する複数のノズルを備えたヘッドを移動させて該液滴を射出し基板の上に順次半導体溶液を塗布する塗布装置を用いて、該基板の上の有効動作領域にマトリクス状に薄膜トランジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有効動作領域と前記有効動作領域を囲む外周領域とに前記ノズルから前記液滴を射出し、基板の上に順次半導体溶液を塗布することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
A substrate having a plurality of nozzles for ejecting droplets of a semiconductor solution in which a semiconductor material is dissolved or dispersed is moved to eject the droplets and sequentially apply the semiconductor solution onto the substrate. In a thin film transistor manufacturing method of forming thin film transistors in a matrix in an effective operation region above
A method of manufacturing a thin film transistor, wherein the droplets are ejected from the nozzle to the effective operation region and an outer peripheral region surrounding the effective operation region, and a semiconductor solution is sequentially applied onto a substrate.
前記外周領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルの間隔は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する前記ノズルと同等以下であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein an interval between the nozzles that apply the semiconductor solution to the outer peripheral region is equal to or less than that of the nozzle that applies the semiconductor solution to the effective operation region. 前記外周領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離は、前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布するときに移動するヘッドの距離と同等以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 2. The distance of the head that moves when the semiconductor solution is applied to the outer peripheral region is equal to or less than the distance of the head that moves when the semiconductor solution is applied to the effective operation region. Or a method for producing the thin film transistor according to 2; 前記半導体材料は低分子有機半導体材料であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 4. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor material is a low molecular organic semiconductor material. 前記有効動作領域に前記半導体溶液を塗布する工程と、
前記半導体溶液を乾燥させて半導体層を形成する工程と、
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程と、
をこの順に行うことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
Applying the semiconductor solution to the effective operating region;
Drying the semiconductor solution to form a semiconductor layer;
Forming a semiconductor protective layer on the semiconductor layer formed in the effective operation region;
5. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the steps are performed in this order.
前記有効動作領域に形成された前記半導体層の上に半導体保護層を形成する工程の後に、前記外周領域に形成された前記半導体層を除去する工程を行うことを特徴とする請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 6. The step of removing the semiconductor layer formed in the outer peripheral region is performed after the step of forming a semiconductor protective layer on the semiconductor layer formed in the effective operation region. Manufacturing method of the thin film transistor.
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