JP2010062399A - Semiconductor device and method of manufacturing the same, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法、および電子機器に関し、特には有機材料からなる薄膜半導体層を備えた半導体装置、半導体装置の製造方法、および電子機器に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, a semiconductor device manufacturing method, and an electronic device, and more particularly, to a semiconductor device including a thin film semiconductor layer made of an organic material, a semiconductor device manufacturing method, and an electronic device.
有機材料からなる半導体層を備えた薄膜トランジスタ(有機TFT)は、フレキシブル基板上に高スループット・低コストで作製可能なトランジスタとして注目されており、フレキシブルディスプレイ、IDタグ、センサー等の電子機器への搭載に向けて、様々な研究開発が進んでいる。 Thin film transistors (organic TFTs) with semiconductor layers made of organic materials are attracting attention as transistors that can be fabricated on flexible substrates with high throughput and low cost, and are mounted on electronic devices such as flexible displays, ID tags, and sensors. Toward this end, various research and development are progressing.
特に図11には、上記有機TFTの1つである、ボトムコンタクト・トップゲート型の有機TFTの断面構造を示す。この図に示す有機TFTは、基板101上に配線されたソース電極103sおよびドレイン電極103d上に、半導体層105とゲート絶縁膜107とを介してゲート電極109を配置した構成である。
In particular, FIG. 11 shows a cross-sectional structure of a bottom contact / top gate type organic TFT, which is one of the organic TFTs. The organic TFT shown in this figure has a configuration in which a
ボトムコンタクト・トップゲート型構造の構造上の利点は次のようなものがある。ボトボトムコンタクト・ボトムゲート型の構造と同様に、ソース電極とドレイン電極とを、フォトリソグラフィー技術を適用して形成することができるため、微細素子の形成が可能である.また,トップコンタクト・ボトムゲート型の構造と同様に、ソース電極とドレイン電極が、面で半導体層と接しているため、低接触抵抗が得られる。 The structural advantages of the bottom contact / top gate type structure are as follows. Similar to the bottom-bottom contact / bottom-gate structure, the source electrode and the drain electrode can be formed by applying a photolithography technique, so that a fine element can be formed. Further, similarly to the top contact / bottom gate structure, since the source electrode and the drain electrode are in contact with the semiconductor layer on the surface, a low contact resistance can be obtained.
しかしながら、有機TFTにおいて、ボトムコンタクト・トップゲート型構造を形成するのは一般的には困難である。何故ならば、ゲート絶縁膜107を半導体層105上に形成する際,半導体層105にダメージを与えるからである。(例:ゲート絶縁膜が有機材料の場合は,その溶媒が半導体層を溶解させる。ゲート絶縁膜がCVD膜のような場合には、成膜時に半導体層にプラズマダメージが与えられる。)
However, it is generally difficult to form a bottom contact / top gate type structure in an organic TFT. This is because the
ボトムコンタクト・トップゲート型の有機TFT作製に関する,上記のような問題を回避するために,幾つかの方法が知られている。 Several methods are known in order to avoid the above-mentioned problems related to the production of bottom contact / top gate type organic TFTs.
第一に,ゲート絶縁膜として,例えばフッ素樹脂などの,半導体層にダメージを与えない材料を用いる方法がある。 First, there is a method in which a material that does not damage the semiconductor layer, such as a fluororesin, is used as the gate insulating film.
第二に、転写基板上に蒸着成膜した半導体層およびゲート絶縁膜を、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板上に転写形成する方法が提案されている。この方法を適用することにより、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板上に、有機半導体層にダメージを与える事無く、パターン形成することができるとしている。この方法によれば、図12に示すように、基板101上に配線されたソース電極103sおよびドレイン電極103d上に、ソース電極103s−ドレイン電極103d間に空間部Aを保って半導体層105およびゲート絶縁膜107がパターン転写された状態となる。そして、このゲート絶縁膜107上にゲート電極109が形成される(以上、下記非特許文献1参照)。
Second, a method has been proposed in which a semiconductor layer and a gate insulating film deposited on a transfer substrate are transferred and formed on a substrate on which a source electrode and a drain electrode are formed. By applying this method, a pattern can be formed on the substrate on which the source electrode and the drain electrode are formed without damaging the organic semiconductor layer. According to this method, as shown in FIG. 12, the
しかしながら、上述したボトムコンタクト・トップゲート型の有機TFTには、次のような課題があった。
図11に示した構成では、基板101上に配線されたソース電極103sおよびドレイン電極103dの凹凸形状に倣った表面形状で、半導体層105、ゲート絶縁膜107、およびゲート電極109が形成される。このため、キャリア注入される部位とチャネル層との間に段差が形成され,この部位が接触抵抗となり,トランジスタ特性を低下させる要因となる。
更には、チャネル部となる半導体層最上面は,有機半導体薄膜の多くの場合,平坦ではない。このため、チャネル部におけるキャリア移動度を確保することができず、トランジスタ特性を低下させる要因となる。
However, the above-described bottom contact / top gate type organic TFT has the following problems.
In the configuration shown in FIG. 11, the
Furthermore, the uppermost surface of the semiconductor layer serving as the channel portion is not flat in many cases of the organic semiconductor thin film. For this reason, carrier mobility in the channel portion cannot be ensured, which causes a deterioration in transistor characteristics.
一方、図12に示した構成では、基板101上に配線されたソース電極103sおよびドレイン電極103dの凹凸形状によらずに、半導体層105、ゲート絶縁膜107、およびゲート電極109は、平坦な表面形状を保って形成される。このため、図11に示した構成と比較して、低接触抵抗を確保し易い。また,チャネル部はゲート絶縁膜の平坦な表面に倣って形成されるので、半導体層105内のチャネル部におけるキャリア移動度を確保し易い。
ところが、このような構成では、半導体層105下に空間部Aが形成されることからも明らかなように、半導体層105の基板101側への接触面積が小さい。このため、構造的に不安定であり、機械的強度が弱くて信頼性に劣る。特に、基板上に複数の有機TFTや他の素子を形成して集積化を図る場合、有機TFT上を層間絶縁膜で覆ってこの上部に接続配線等を形成する必要があるため、上述したような構造上の不安定さは、有機TFTの電気的特性の劣化を招く要因となる。
On the other hand, in the structure shown in FIG. 12, the
However, in such a configuration, the contact area of the
そこで本発明は、構造的に安定でありながらもチャネル部におけるキャリア移動度が確保された、特性の良好なボトムコンタクト・トップゲート型の薄膜トランジスタを有する半導体装置、この半導体装置の製造方法、およびこの半導体装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a semiconductor device having a bottom contact / top gate type thin film transistor with excellent characteristics, which is structurally stable and has carrier mobility in the channel portion, and a method of manufacturing the semiconductor device, and It is an object to provide an electronic device using a semiconductor device.
このような目的を達成するための本発明の半導体装置は、基板の表面側に埋め込まれたソース電極およびドレイン電極と、ソース電極およびドレイン電極とこれらの間の基板に接する状態で当該基板上に設けられた半導体層とを有している。この半導体層上には、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられている。 In order to achieve such an object, a semiconductor device of the present invention includes a source electrode and a drain electrode embedded on the surface side of a substrate, a source electrode and a drain electrode, and a substrate between them in contact with the substrate. And a provided semiconductor layer. A gate electrode is provided on the semiconductor layer via a gate insulating film.
また本発明はこのような構成の半導体装置の製造方法でもあり、次の手順を行う。先ず第1工程として、転写基板上にソース電極およびドレイン電極をパターン形成する。次の第2工程では、ソース電極およびドレイン電極を埋め込む状態で、転写基板上に表面平坦な絶縁膜を成膜して基板を形成する。さらに第3工程では、基板側から転写基板を除去することにより、当該基板の表面側にソース電極およびドレイン電極が埋め込まれた状態とする。その後第4工程では、基板上に、半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極がこの順に設けられた積層体を、当該半導体層がソース電極およびドレイン電極とこれらの電極間における当該基板に接する状態で形成する。 The present invention is also a method for manufacturing a semiconductor device having such a configuration, and the following procedure is performed. First, as a first step, a source electrode and a drain electrode are patterned on a transfer substrate. In the next second step, an insulating film having a flat surface is formed on the transfer substrate in a state where the source electrode and the drain electrode are embedded, thereby forming the substrate. Further, in the third step, the transfer substrate is removed from the substrate side, so that the source electrode and the drain electrode are embedded on the surface side of the substrate. Thereafter, in the fourth step, a stacked body in which the semiconductor layer, the gate insulating film, and the gate electrode are provided in this order on the substrate is in a state where the semiconductor layer is in contact with the substrate between the source electrode and the drain electrode and these electrodes. Form with.
このような手順により、上述したように基板の表面側にソース電極およびドレイン電極が埋め込まれ、かつこれらのソース電極およびドレイン電極とこれらの間の基板に接する状態で当該基板上に設けられた半導体層とを有する半導体装置が得られる。 By such a procedure, as described above, the source electrode and the drain electrode are embedded on the surface side of the substrate, and the semiconductor provided on the substrate in a state where the source electrode and the drain electrode are in contact with the substrate therebetween. A semiconductor device having a layer is obtained.
さらに本発明は以上のような構成の半導体装置を適用した電子機器でもある。この電子機器は、さらにゲート電極が形成された基板上を覆う層間絶縁膜と、この層間絶縁膜に設けられた接続孔を介してソース電極またはゲート電極に接続された電極配線を備えている。 Furthermore, the present invention is also an electronic apparatus to which the semiconductor device having the above configuration is applied. The electronic device further includes an interlayer insulating film covering the substrate on which the gate electrode is formed, and an electrode wiring connected to the source electrode or the gate electrode through a connection hole provided in the interlayer insulating film.
そして上述した構成の半導体装置では、ソース電極およびドレイン電極が基板の表面側に埋め込まれていることから、この上部に設けられる半導体層の下地面が、より平坦化された状態になる。このため、ソース電極およびドレイン電極とこれらの間の基板に接して半導体層を設けたボトムコンタクト・トップゲート型の薄膜トランジスタ構成において、半導体層の表面、すなわち半導体層とこの上部のゲート絶縁膜との界面が、ゲート直下全面にわたって、平坦化される。 In the semiconductor device having the above-described configuration, since the source electrode and the drain electrode are embedded on the surface side of the substrate, the lower ground of the semiconductor layer provided on the upper portion becomes more flattened. Therefore, in the bottom contact / top gate type thin film transistor configuration in which the semiconductor layer is provided in contact with the source electrode and the drain electrode and the substrate between them, the surface of the semiconductor layer, that is, the semiconductor layer and the gate insulating film above this The interface is flattened over the entire surface directly under the gate.
以上説明したように本発明によれば、ソース電極およびドレイン電極とこれらの間の基板に接して半導体層を設けたボトムコンタクト・トップゲート型の薄膜トランジスタ構成において、半導体層とこの上部のゲート絶縁膜との界面を平坦化することが可能である。このため、半導体層の下部に空間部などが形成されることなく構造的に安定なボトムコンタクト・トップゲート型の薄膜トランジスタ構成において、キャリア移動度を確保して電気的特性の向上を図ることが可能になる。 As described above, according to the present invention, in the bottom contact / top gate type thin film transistor configuration in which the semiconductor layer is provided in contact with the source electrode and the drain electrode and the substrate therebetween, the semiconductor layer and the gate insulating film on the top Can be flattened. Therefore, it is possible to secure carrier mobility and improve electrical characteristics in a structurally stable bottom contact / top gate type thin film transistor configuration without forming a space or the like under the semiconductor layer. become.
以下、本発明の実施の形態を、半導体装置、半導体装置の製造方法、この半導体装置を用いた電子機器の順に図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail in the order of a semiconductor device, a method for manufacturing a semiconductor device, and an electronic apparatus using the semiconductor device, based on the drawings.
≪半導体装置≫
図1は、実施形態の半導体装置1の断面図である。この図に示す半導体装置1は、ボトムゲートボトムコンタクト型の薄膜トランジスタとして構成されている。この図に示す半導体装置1は、基板11の表面側に埋め込まれた状態のソース電極13sとレイン電極13dとを備えている。
≪Semiconductor device≫
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
ここで基板11は、例えばプラスチック基板、ガラス基板、さらには石英基板などからなる支持基板11aの表面側を、有機材料からなる絶縁膜11bで覆った構成となっている。絶縁膜11bとしては、例えばポリビニルフェノール(polyvinylphenol:PVP)、ポリメチルメタクリレート(Polymethylmethacrylate:PMMA)、さらにはPVPと架橋剤、オクタデシルトリクウロロシラン(octadeciltriclorosilane:OTS)との混合物のような塗布系の有機材料が好適に用いられる。そして、この絶縁膜11bの表面側に、金(Au)などからなるソース電極13sとレイン電極13dとが埋め込まれた状態となっている。
Here, the
埋め込まれた状態において、ソース電極13sおよびドレイン電極13dの表面は、基板11の表面と同一面を構成する高さに配置された状態となっている。このため、基板11の表面を構成する絶縁膜11bは、ソース電極13sおよびドレイン電極13dよりも厚膜で構成されていることとする。
In the embedded state, the surfaces of the
また、ソース電極13sおよびレイン電極13dが埋め込まれた表面平坦な基板11の上部には、半導体層15が設けられている。この半導体層15は、対向配置されたソース電極13sおよびドレイン電極13dと、これらの間の基板11部分とに接して設けられていることが重要であり、基板11上においてパターニングされていて良い。
In addition, a
このような半導体層15は、例えばペンタセンのような有機材料からなる有機半導体層であることとする。
The
そしてこの半導体層15上には、ゲート絶縁膜17を介してゲート電極19が積層されていることとする。これらのゲート絶縁膜17およびゲート電極19は、例えば半導体層15と同一の形状であって良い。またゲート絶縁膜17は、有機材料で構成されることが好ましく、絶縁膜11bと同様に、例えばPVP、PMMA、さらにはPVPと架橋剤,OTSとの混合物のような塗布系の有機材料が好適に用いられる。
A
ここで、ソース電極13s−ドレイン電極13d間の上部においては、ソース電極13sおよびドレイン電極13d表面も含めた平坦な基板11の上部に、半導体層15、ゲート絶縁膜17、およびゲート電極19が積層されている。このため、これらの積層膜の各界面も平坦性が保たれた構成となっている。
Here, in the upper part between the
以上により、ソース電極13およびドレイン電極13d上に半導体層15が設けられ、さらにこの上部にゲート絶縁膜17を介してゲート電極19が積層形成されたボトムコンタクト・トップゲート構造の有機薄膜トランジスタTrが構成されている。
As described above, the organic thin film transistor Tr having the bottom contact / top gate structure in which the
このような構成のボトムコンタクト・トップゲート構造の有機薄膜トランジスタTrを備えた半導体装置1においては、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが基板11の表面側に埋め込まれている。そして、基板11表面とソース電極13sおよびドレイン電極13d表面とが、同一面を構成する高さに配置されていて、平坦面を構成している。このため、ソース電極13sおよびドレイン電極13dとこれらの間の基板11に接して半導体層15の表面、すなわち半導体層15とこの上部のゲート絶縁膜17との界面が平坦に保たれる。したがって、半導体層15の下部に空間部が形成されることなく構造的に安定なボトムコンタクト・トップゲート型の薄膜トランジスタ構成において、半導体層15においてチャネル部が構成される部分を平坦に保つことができ、キャリア移動度を確保してトランジスタ特性の向上を図ることが可能になる。
In the
さらに、このような構成の有機薄膜トランジスタTrにおいては、半導体層15においてチャネル部が形成される部分と其れ以外の部分とが平面上に配置されるため、低接触抵抗化が図られる。これによっても、トランジスタ特性の向上を図ることが可能である。
Furthermore, in the organic thin film transistor Tr having such a configuration, a portion where the channel portion is formed in the
尚、図1を用いて説明した例では、基板11として支持基板11aの表面側を有機材料からなる絶縁膜11bで覆った構成を説明した。しかしながら、基板11は、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが絶縁性を保って表面側に埋め込まれる構成であれば、単一の構造体からなるものであっても良く、例えば、膜を保持できる十分な厚みを有していれば、絶縁膜のみで構成されていても良い。
In the example described with reference to FIG. 1, the configuration in which the surface side of the
≪半導体装置の製造方法−1≫
次に、上述した半導体装置の製造方法の実施の形態(第1例)を、図2および図3の断面工程図に基づいて詳細に説明する。
<< Semiconductor Device Manufacturing Method-1 >>
Next, an embodiment (first example) of the semiconductor device manufacturing method described above will be described in detail based on the sectional process diagrams of FIGS.
先ず、図2(1)に示すように、転写基板21を用意し、この転写基板21上に粘着層23を成膜する。この転写基板21は、プラスチック基板、ガラス基板、シリコン基板、石英基板などを用いることができるが、後工程での貼り合わせや剥離を考慮すると、フレキシブルなプラスチック基板を用いることが好ましい。また粘着層23は、ポリヂメチルシロキサン(PolyDiMethylSiloxane:PDMS)や、ポリオレフィン(Polyolefin)、さらにはポリフルオロエーテルジアクリレート(PolyFluoroPolyEtherdiacrylate:PFPE)などの微接着性の材料で構成されることとする。
First, as shown in FIG. 2A, a
そして、この転写基板21上に粘着層23を介してソース電極13sおよびドレイン電極13dをパターン形成する。この際、ソース電極13sおよびドレイン電極13dの形成は、先ず粘着層23上に例えば金(Au:30nm)等からなる導電性材料膜を成膜する。ここでは、例えば、銀微粒子を含有させた導電性インクを塗布成膜しても良く、この場合には成膜後に焼成を行うこととする。次に、リソグラフィー法によって導電性材料膜上に高精度にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして導電性材料膜をエッチングする。これにより、導電性材料膜をパターンエッチングしてなる、ソース電極13sおよびドレイン電極13dを形成する。
Then, the
尚、エッチング後にはレジストパターンを除去する。また、ソース電極13sおよびドレイン電極13dの形成は、リソグラフィー法によって高精度に形成したレジストパターンを用いたリフトオフ法によって行っても良い。
Note that the resist pattern is removed after the etching. The
次に、図2(2)に示すように、ソース電極13sおよびドレイン電極13dを埋め込む状態で、転写基板21上に表面平坦に絶縁膜11bを成膜する。この絶縁膜11bは、例えば上述したように、PVP、PMMA、さらにはPVPと架橋剤,OTSとの混合物のような塗布系の有機材料が好適に用いられる。そしてここでは、例えばスピンコート法によって絶縁膜11bの成膜を行い、絶縁膜11bの表面平坦性を確保することが重要である。
Next, as shown in FIG. 2B, an insulating
尚、塗布によって絶縁膜11bを成膜した後には、自然乾燥、または焼成によって絶縁膜11bの硬化処理を行う。焼成を行う場合には、絶縁膜11bおよび粘着層23を構成する材料により適する加熱温度(例えば100℃〜180℃)での加熱を行う。また紫外線照射による硬化処理であっても良い。
Note that after the insulating
その後、図2(3)に示すように、支持基板11aを用意する。この支持基板11aは、最終的に半導体装置の構成材料として残る基板であり、上述したように、例えばプラスチック基板、ガラス基板、さらには石英基板などからなることとする。ただし、後の工程を考慮すると光透過性基板を用いることが好ましい。そして、この支持基板11aの一主面側に、転写基板21上に成膜した絶縁膜11bの表面側を対向配置させた状態で、支持基板11aと転写基板21とを貼り合わせる。この際、真空万力などを用いて、支持基板11aと絶縁膜11Bとを十分に密着させることが重要である。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (3), a
しかる後、図2(4)に示すように、支持基板11a側から、粘着層23を担持させた転写基板21を剥離除去し、支持基板11a側に絶縁膜11bとソース電極13sおよびドレイン電極13dを転写する。これにより、支持基板11a上が絶縁膜11bで覆われた基板11の表面側に、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが埋め込まれた状態とする。またこの状態においては、基板11の表面とソース電極13sおよびドレイン電極13dの表面とで同一表面が構成されている。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (4), the
一方、図3(1)に示すように、もう1枚の転写基板25を用意し、この転写基板25上に粘着層27を成膜する。これらの転写基板25および粘着層27は、図2(1)で説明した転写基板21および粘着層27と同様であって良い。すなわち、転写基板25は、プラスチック基板、ガラス基板、シリコン基板、石英基板などを用いることができるが、後工程での貼り合わせや剥離を考慮すると、フレキシブルなプラスチック基板を用いることが好ましい。また粘着層27は、PDMSやポリオレフィン、さらにはPFPEなどの微接着性の材料で構成されることとする。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, another
そして、この粘着層27上に、ゲート電極層19a、ゲート絶縁膜層17a、および半導体層15aを下層側から順に積層成膜する。
On the
ゲート電極層19aは、例えば、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)などからなり、真空蒸着法やスパッタ法によって成膜する。ここでは、例えば、導電性微粒子を含有させた導電性インクを塗布成膜しても良く、この場合には成膜後に焼成を行うこととする。
The
ゲート絶縁膜層17aは、例えば上述したように、PVP、PMMA、さらにはPVPと架橋剤,OTSとの混合物のような塗布系の有機材料が好適に用いられ、ここでは、例えばスピンコート法によってゲート絶縁膜層17aを成膜する。
As the gate insulating
半導体層15aは、ペンタセンのような有機半導体材料が用いられ、真空蒸着法、PVD法などによって成膜する。尚、ここでは塗布成膜によって半導体層15aを成膜しても良い。
The
次に、図3(2)に示すように、先に説明したように基板11と、半導体層15aまでが成膜された転写基板25とを対向配置する。この際、基板11におけるソース電極13sおよびドレイン電極13dの露出面と、転写基板25上の半導体層15aとを向かい合わせに配置する。この状態で、基板11と転写基板25とを貼り合わせる。この際、真空万力などを用いて、基板11と転写基板25の半導体層15aとを十分に密着させることが重要である。
Next, as shown in FIG. 3B, as described above, the
その後、図3(3)に示すように、基板11側から、粘着層27を担持させた転写基板25を剥離除去し、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが形成された基板11側に、下層から順に半導体層15a、ゲート絶縁膜層17a、およびゲート電極層19aの積層膜を転写する。
Thereafter, as shown in FIG. 3 (3), the
次に、図3(4)に示すように、基板11上の最表面に設けられたゲート電極層19aをパターニングしてゲート電極19を形成する。この際、リソグラフィー法によってゲート電極層19a上に高精度にレジストパターン(図示省略)を形成し、このレジストパターンをマスクに用いてゲート電極層19aをエッチングすることによってゲート電極19をパターン形成する。ゲート電極19は、少なくともソース電極13s−ドレイン電極13d間にわったって配置されるようにパターン形成する。尚、ゲート電極19形成後には、レジストパターンを薬液処理によって除去する。
Next, as shown in FIG. 3 (4), the
次いで、図3(5)に示すように、ゲート電極19をマスクにして、ゲート絶縁膜層17aおよび半導体層15aをエッチングする。ここでは、例えば酸素プラズマエッチングを行うこととする。以上により、ソース電極13sおよびドレイン電極13dとこれらの間の基板11とに接する状態で設けられた半導体層15と、半導体層15上に設けられたゲート絶縁膜17と、ゲート電極19との積層体が、基板11上にパターン形成される。そして、図1を用いて説明したボトムコンタクト・トップゲート型の有機薄膜トランジスタTrが得られる。この有機薄膜トランジスタTrは、半導体層15とゲート絶縁膜17との界面が平坦に保たれ、かつ空間部が無く構造的に安定なものとなる。
Next, as shown in FIG. 3 (5), the gate insulating
≪半導体装置の製造方法−2≫
次に、上述した半導体装置の製造方法の実施の形態(第2例)を、先の図2と共に図4に基づいて詳細に説明する。尚、第1例と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明の一部は省略する。
<< Semiconductor Device Manufacturing Method-2 >>
Next, an embodiment (second example) of the semiconductor device manufacturing method described above will be described in detail based on FIG. 4 together with FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to a 1st example, and a part of overlapping description is abbreviate | omitted.
先ず、第1例において図2(1)〜図2(4)を用いて説明したと同様の手順を行い、支持基板11a上が絶縁膜11bで覆われた基板11の表面側に、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが埋め込まれた状態とする。そして、基板11の表面とソース電極13sおよびドレイン電極13dの表面とで同一表面を構成する。
First, the same procedure as described with reference to FIGS. 2 (1) to 2 (4) in the first example is performed, and the source electrode is formed on the surface side of the
一方、図4(1)に示すように、もう1枚の転写基板25を用意し、この転写基板25上に溶解性犠牲層29を成膜するところが第1例とは異なる。転写基板25は、第1例と同様であり、プラスチック基板、ガラス基板、シリコン基板、石英基板などを用いることができるが、後工程での貼り合わせや剥離を考慮すると、フレキシブルなプラスチック基板を用いることが好ましい。また溶解性犠牲層29は、例えばポリビニルアルコール(PolyVinylAlchole:PVA)のような水溶性材料で構成されることとする。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, another
その後は、この溶解性犠牲層29上に、第1例と同様のゲート電極層19a、ゲート絶縁膜層17a、および半導体層15aを下層側から順に積層成膜する。すなわち、ゲート電極層19aとして、真空蒸着法やスパッタ法、または塗布成膜法によって、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)などの材料膜を成膜する。次に、ゲート絶縁膜層17aとして、塗布成膜法によって有機材料膜を成膜する。その後、半導体層15aとして、真空蒸着法、PVD法、または塗布成膜法によって、ペンタセンのような有機半導体材料膜を成膜する。
After that, on the soluble
次に、図4(2)に示すように、先に説明した基板11と、半導体層15aまでが成膜された転写基板25とを対向配置する。この際、基板11におけるソース電極13sおよびドレイン電極13dの露出面と、転写基板25上の半導体層15aとを向かい合わせに配置する。この状態で、基板11と転写基板25とを貼り合わせる。この際、真空万力などを用いて、基板11と転写基板25の半導体層15aとを十分に密着させることが重要である。
Next, as shown in FIG. 4B, the
その後、図4(3)に示すように、本第2例では、水溶性の溶解性犠牲層29を水に溶解させることにより、基板11側から転写基板25を剥離除去する。これにより、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが形成された基板11側に、下層から順に半導体層15a、ゲート絶縁膜層17a、およびゲート電極層19aの積層膜を転写する。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (3), in the second example, the
以上の後には、第1例と同様に行って良い。すなわち、図4(4)に示すように、基板11上の最表面に設けられたゲート電極層19aをパターニングしてゲート電極19を形成する。この際、リソグラフィー法によってゲート電極層19a上に高精度にレジストパターン(図示省略)を形成し、このレジストパターンをマスクに用いてゲート電極層19aをエッチングすることによってゲート電極19をパターン形成する。ゲート電極19は、少なくともソース電極13s−ドレイン電極13d間にわったって配置されるようにパターン形成する。尚、ゲート電極19形成後には、レジストパターンを薬液処理によって除去する。
After the above, it may be performed similarly to the first example. That is, as shown in FIG. 4 (4), the
次いで、図4(5)に示すように、ゲート電極19をマスクにして、ゲート絶縁膜層17aおよび半導体層15aをエッチングする。ここでは、例えば酸素プラズマエッチングを行うこととする。以上により、ソース電極13sおよびドレイン電極13dとこれらの間の基板11とに接する状態で設けられた半導体層15と、半導体層15上に設けられたゲート絶縁膜17と、ゲート電極19との積層体が、基板11上にパターン形成される。そして、図1を用いて説明したボトムコンタクト・トップゲート型の有機薄膜トランジスタTrが得られる。この有機薄膜トランジスタTrは、半導体層15とゲート絶縁膜17との界面が平坦に保たれ、かつ空間部が無く構造的に安定なものとなる。
Next, as shown in FIG. 4 (5), the gate insulating
≪半導体装置の製造方法−3≫
次に、上述した半導体装置の製造方法の実施の形態(第3例)を、先の図2と共に図5に基づいて詳細に説明する。尚、第1例と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明の一部は省略する。
<< Semiconductor Device Manufacturing Method-3 >>
Next, an embodiment (third example) of the semiconductor device manufacturing method described above will be described in detail based on FIG. 5 together with FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to a 1st example, and a part of overlapping description is abbreviate | omitted.
先ず、第1例において図2(1)〜図2(4)を用いて説明したと同様の手順を行い、支持基板11a上が絶縁膜11bで覆われた基板11の表面側に、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが埋め込まれた状態とする。そして、基板11の表面とソース電極13sおよびドレイン電極13dの表面とで同一表面を構成する。
First, the same procedure as described with reference to FIGS. 2 (1) to 2 (4) in the first example is performed, and the source electrode is formed on the surface side of the
一方、図5(1)に示すように、もう1枚の転写基板25を用意し、この転写基板25上に粘着層を粘着層パターン27aとして形成するところが、第1例とは異なる。すなわち、粘着層パターン27aは、基板11の表面層に埋め込み形成されたソース電極13s−ドレイン電極13d間にわたる形状にパターン形成されていることとする。またこの粘着層パターン27aは、次の工程で成膜する積層膜が粘着層パターン27aの上部と下部とで分断した状態で成膜される程度に、積層膜の膜厚の合計よりも大きな膜厚を有して形成されているところが重要である。
On the other hand, as shown in FIG. 5A, another
尚、これらの転写基板25および粘着層パターン27aの材質は、図2(1)で説明した転写基板21および粘着層23と同様であって良い。すなわち、転写基板25は、プラスチック基板、ガラス基板、シリコン基板、石英基板などを用いることができるが、後工程での貼り合わせや剥離を考慮すると、フレキシブルなプラスチック基板を用いることが好ましい。また粘着層パターン27aは、PDMSやポリオレフィン、さらにはPFPEなどの微接着性の材料で構成されることとする。
The materials of the
そして図5(2)に示すように、粘着層パターン27aが形成された転写基板25上に、第1例と同様のゲート電極層19a、ゲート絶縁膜層17a、および半導体層15aを下層側から順に積層成膜する。すなわち、ゲート電極層19aとして、真空蒸着法やスパッタ法、または塗布成膜法によって、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)などの材料膜を成膜する。次に、ゲート絶縁膜層17aとして、塗布成膜法によって有機材料膜を成膜する。その後、半導体層15aとして、真空蒸着法、PVD法、または塗布成膜法によって、ペンタセンのような有機半導体材料膜を成膜する。これらの積層膜は、粘着層パターン27aの上部と下部とで分断された状態で成膜される。
Then, as shown in FIG. 5B, on the
次に、図5(3)に示すように、先に説明した基板11と、半導体層15aまでが成膜された転写基板25とを対向配置する。この際、基板11におけるソース電極13sおよびドレイン電極13dの露出面と、転写基板25上の半導体層15aとを向かい合わせに配置する。この状態で、基板11と転写基板25とを貼り合わせる。この際、真空万力などを用いて、基板11と転写基板25における粘着層パターン27a上の半導体層15aとを十分に密着させることが重要である。また特に本第3例では、基板11の表面側に埋め込まれたソース電極13s−ドレイン電極13d間にわたって、粘着層パターン27a上の半導体層15aが配置されるように、位置合わせを行うことが重要である。
Next, as shown in FIG. 5 (3), the
その後、図5(4)に示すように、基板11側から、粘着層パターン27aを担持させた転写基板25を剥離除去する。これによって、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが形成された基板11側に、粘着層パターン27a上に成膜された半導体層15a、ゲート絶縁膜層17a、およびゲート電極層19aの積層膜を転写する。この際、粘着層パターン27a下の半導体層15a、ゲート絶縁膜層17a、およびゲート電極層19aは、転写基板25側にそのまま残されて剥離除去されるため、基板11側には転写されることはない。
Thereafter, as shown in FIG. 5 (4), the
以上により、ソース電極13sおよびドレイン電極13dとこれらの間の基板11とに接する状態で設けられた半導体層15と、半導体層15上に設けられたゲート絶縁膜17と、ゲート電極19との積層体が、基板11上にパターン形成される。そして、図1を用いて説明したボトムコンタクト・トップゲート型の有機薄膜トランジスタTrが得られる。この有機薄膜トランジスタTrは、半導体層15とゲート絶縁膜17との界面が平坦に保たれ、かつ空間部が無く構造的に安定なものとなる。
As described above, the
尚、以上説明した第3例は、図4を用いて説明した第2例の製造方法と組み合わせることもできる。この場合、第3例で説明した粘着層パターン27aに換えて溶解性犠牲層パターンを形成すれば良く、図5(4)で説明した工程では、溶解性犠牲層パターンを溶解させることで転写基板25を除去すれば良い。
In addition, the 3rd example demonstrated above can also be combined with the manufacturing method of the 2nd example demonstrated using FIG. In this case, a soluble sacrificial layer pattern may be formed instead of the
≪半導体装置の製造方法−4≫
次に、上述した半導体装置の製造方法の実施の形態(第4例)を、図2および図6の断面工程図に基づいて詳細に説明する。尚、第1例と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明の一部は省略する。この第4例は、図3を用いて説明した第1例の製造方法において、ゲート電極を別工程で形成するところが特徴的であり、次のように行う。
<< Semiconductor Device Manufacturing Method-4 >>
Next, an embodiment (fourth example) of the semiconductor device manufacturing method described above will be described in detail based on the sectional process diagrams of FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to a 1st example, and a part of overlapping description is abbreviate | omitted. The fourth example is characterized in that the gate electrode is formed in a separate step in the manufacturing method of the first example described with reference to FIG. 3 and is performed as follows.
先ず、第1例において図2(1)〜図2(4)を用いて説明したと同様の手順を行い、支持基板11a上が絶縁膜11bで覆われた基板11の表面側に、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが埋め込まれた状態とする。そして、基板11の表面とソース電極13sおよびドレイン電極13dの表面とで同一表面を構成する。
First, the same procedure as described with reference to FIGS. 2 (1) to 2 (4) in the first example is performed, and the source electrode is formed on the surface side of the
一方、図6(1)に示すように、もう1枚の転写基板25を用意し、この転写基板25上に粘着層27を成膜する。転写基板25および粘着層27は、第1例と同様である。すなわち、転写基板25は、プラスチック基板、ガラス基板、シリコン基板、石英基板などを用いることができるが、後工程での貼り合わせや剥離を考慮すると、フレキシブルなプラスチック基板を用いることが好ましい。また粘着層27は、PDMSやポリオレフィン、さらにはPFPEなどの微接着性の材料で構成されることとする。
On the other hand, as shown in FIG. 6A, another
そして、この粘着層27上に、ゲート絶縁膜層17aおよび半導体層15aを下層側から順に積層成膜する。ここではゲート電極層を成膜しない。ゲート絶縁膜層17aおよび半導体層15aは、第1例と同様であり、ゲート絶縁膜層17aとして、塗布成膜法によって有機材料膜を成膜し、その後、半導体層15aとして、真空蒸着法、PVD法、または塗布成膜法によって、ペンタセンのような有機半導体材料膜を成膜する。
On the
次に、図6(2)に示すように、先に説明した基板11と、ゲート絶縁膜17aおよび半導体層15aが成膜された転写基板25とを対向配置する。この際、基板11におけるソース電極13sおよびドレイン電極13dの露出面と、転写基板25上の半導体層15aとを向かい合わせに配置する。この状態で、基板11と転写基板25とを貼り合わせる。この際、真空万力などを用いて、基板11と転写基板25の半導体層15aとを十分に密着させることが重要である。
Next, as shown in FIG. 6B, the
その後、図6(3)に示すように、基板11側から、粘着層27を担持させた転写基板25を剥離除去し、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが形成された基板11側に、下層から順に半導体層15aおよびゲート絶縁膜層17aの積層膜を転写する。
Thereafter, as shown in FIG. 6 (3), the
次に、図6(4)に示すように、基板11上の最表面に設けられたゲート絶縁膜層17a上に、ゲート電極19をパターン形成する。ここでは先ず、ゲート絶縁膜層17aに、例えば、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)などからなるゲート電極層を、真空蒸着法やスパッタ法、さらには導電性微粒子を含有させた導電性インクを用いて塗布法によって成膜する。その後、リソグラフィー法によってゲート電極層19a上に高精度にレジストパターン(図示省略)を形成し、このレジストパターンをマスクに用いてゲート電極層をエッチングすることによってゲート電極19をパターン形成する。このゲート電極19は、少なくともソース電極13s−ドレイン電極13d間にわったって配置されるようにパターン形成する。尚、ゲート電極19形成後には、レジストパターンを薬液処理によって除去する。
Next, as shown in FIG. 6 (4), the
次いで、図6(5)に示すように、ゲート電極19をマスクにして、ゲート絶縁膜層17aおよび半導体層15aをエッチングする。ここでは、例えば酸素プラズマエッチングを行うこととする。以上により、ソース電極13sおよびドレイン電極13dとこれらの間の基板11とに接する状態で設けられた半導体層15と、半導体層15上に設けられたゲート絶縁膜17と、ゲート電極19との積層体が、基板11上にパターン形成される。そして、図1を用いて説明したボトムコンタクト・トップゲート型の有機薄膜トランジスタTrが得られる。この有機薄膜トランジスタTrは、半導体層15とゲート絶縁膜17との界面が平坦に保たれ、かつ空間部が無く構造的に安定なものとなる。
Next, as shown in FIG. 6 (5), the gate insulating
尚、以上説明した第4例は、図4を用いて説明した第2例の製造方法と組み合わせることもできる。この場合、第4例で説明した粘着層27に換えて溶解性犠牲層を形成すれば良く、図6(3)で説明した工程では、溶解性犠牲層を溶解させることで転写基板25を除去すれば良い。
In addition, the 4th example demonstrated above can also be combined with the manufacturing method of the 2nd example demonstrated using FIG. In this case, a soluble sacrificial layer may be formed instead of the
また本第4例は、図5を用いて説明した第3例の製造方法と組み合わせることもできる。この場合、第3例において図5(2)を用いて説明した工程では、粘着層パターン27aが形成された転写基板25上に、ゲート絶縁膜17aおよび半導体層15aのみを成膜する。そして、第3例において図5(4)を用いて説明した工程の後に、ゲート電極を形成する工程を行えば良い。
Further, the fourth example can be combined with the manufacturing method of the third example described with reference to FIG. In this case, in the step described with reference to FIG. 5B in the third example, only the
また上述した第1例〜第4例では、基板11として支持基板11aの表面側を有機材料からなる絶縁膜11bで覆った構成が形成される。しかしながら、基板11は、ソース電極13sおよびドレイン電極13dが絶縁性を保って表面側に埋め込まれる構成であれば、単一の構造体からなるものであっても良く、例えば絶縁膜のみで構成されていても良い。この場合、図2(2)に示した工程で、絶縁膜11bをある程度の厚みを有するように成膜し、図2(3)に示した工程を行わず、絶縁膜11bから転写基板21を剥離すれば良い。これにより、絶縁膜11bの単一構造体からなる基板11の表面側にソース電極13およびドレイン電極13dを埋め込んだ状態とすることができる。
In the first to fourth examples described above, the
≪半導体装置−2≫
図7に示す半導体装置3は、図1で説明したボトムコンタクト・トップゲート構造の有機薄膜トランジスタTrを備えた半導体装置において、基板11上に複数の有機薄膜トランジスタTrや他の素子を積層する場合の構成を説明するための断面図である。
<< Semiconductor Device-2 >>
The
この図に示す半導体装置3は、図1で説明したボトムコンタクト・トップゲート構造の有機薄膜トランジスタTrを覆う状態で、絶縁性の保護膜31が設けられている。この保護膜31は、半導体層15やゲート絶縁膜17を構成する有機半導体材料に対して低ダメージの材料で構成される。具体的には、水溶性樹脂(例えばポリビニルアルコール樹脂)やフッ素系樹脂、またはポリパラキシリレン誘導体などからなることとする。このような保護膜31は、有機材料からなる半導体層15やゲート絶縁膜17の露出側壁を完全に覆う状態で構成されることが好ましい。
The
この保護膜31には、ゲート電極19に達する接続孔31aが設けられていることとする。また、保護膜31を構成する水溶性樹脂やフッ素系樹脂は、有機半導体材料に対して低ダメージではあるが、他の層に対する密着性が低い。このため、保護膜31は、基板11上においてパターン形成されている半導体層15、ゲート絶縁膜17、およびゲート電極19の積層体の側壁露出面を覆う最小限の形状にパターン形成されていることが好ましい。
The
このような保護膜21が形成された基板11上を覆う状態で、層間絶縁膜33が設けられている。この層間絶縁膜33により、密着性の低い保護膜31をキャッピングして固定する構成となっている。このような層間絶縁膜33は、例えば有機材料で構成されていることとする。この層間絶縁膜33には、保護膜31の接続孔31a内においてゲート電極19に達する接続孔33aが設けられていることとする。
An interlayer insulating
そして、この層間絶縁膜33上に、接続孔33aを介してゲート電極19に接続された導電性パターン35がゲート配線として設けられている。
On the
以上のような構成により、有機薄膜トランジスタTrにおいて基板11上にパターン形成された半導体層15からゲート電極19までの積層体が、保護膜31および層間絶縁膜33によって基板11側に固定され、構造上の安定性を確保することが可能になる。また、半導体層15やゲート絶縁膜17を構成する有機半導体材料に対して低ダメージの水溶性樹脂(例えばポリビニルアルコール樹脂)やフッ素系樹脂等で構成された保護膜31によって、半導体層15やゲート絶縁膜17の露出面が覆われた構成である。このため、さらに上層の層間絶縁膜33や導電性パターンなどに対して、半導体層15やゲート絶縁膜17を保護することが可能であり、トランジスタ特性の劣化が防止される。
With the configuration as described above, the stacked body from the
≪半導体装置−2の製造方法≫
次に、上述した半導体装置3の製造方法の実施の形態を、図8の断面工程図に基づいて詳細に説明する。
<< Method for Manufacturing Semiconductor Device-2 >>
Next, an embodiment of the method for manufacturing the
先ず、図2〜図6を用いて説明した第1例〜第4例の何れかの方法で、基板11の表面側にソース電極13sおよびドレイン電極13dが埋め込まれたボトムコンタクト・トップゲート型の有機薄膜トランジスタTrを形成する。
First, the bottom contact / top gate type in which the
そして、図8(1)に示すように、有機薄膜トランジスタTrを覆う状態で、基板11上の全面に、例えばフッ素樹脂からなる保護膜31を塗布成膜する。その後、フッ素樹脂からなる保護膜31の表面をアッシング処理することにより、表面の濡れ性の向上を図る。その後、リソグラフィー法により、フッ素樹脂からなる保護膜31上にレジストパターン(図示省略)を形成し、このレジストパターンをマスクに用いて保護膜31を酸素プラスマによってエッチングする。これにより、保護膜31にゲート電極19に達する接続孔31aを形成すると共に、半導体層15、ゲート絶縁膜17、およびゲート電極19の積層体の露出面を覆う最小限の形状に保護膜31をパターニングする。パターニング終了後にはレジストパターンを除去する。
Then, as shown in FIG. 8A, a
次に、図8(2)に示すように、例えばフォトレジストからなる層間絶縁膜33を基板11上の全面に塗布成膜する。その後、リソグラフィー法により、フォトレジストからなる層間絶縁膜33にゲート電極19に達する接続孔33aを形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, an
以上の後には、図7に示したように、層間絶縁膜33上に、接続孔33aを介してゲート電極19に接続された導電性パターン35をゲート配線として形成する。また層間絶縁膜33上には、必要に応じてゲート配線以外の導電性パターン35も必要に応じて配線されることとする。また、さらに上層配線が必要な場合であれば、層間絶縁膜の成膜と導電性パターンの形成とを繰り返し行えば良く、これによって半導体装置3を完成させる。
After the above, as shown in FIG. 7, a
以上の製造方法によれば、半導体層15、ゲート絶縁膜17、およびゲート電極19の積層体の露出面を覆う保護膜31を設けたことにより、さらに上層の形成において有機材料からなる半導体層15やゲート絶縁膜17にダメージが加わることを防止できる。これにより、有機薄膜トランジスタTrにおけるトランジスタ特性を確保した集積化を行うことが可能である。
According to the above manufacturing method, by providing the
≪電子機器≫
図9には、図1で説明したボトムコンタクト・トップゲート構造の有機薄膜トランジスタTrを備えた電子機器の一例として、有機電界発光素子ELを用いたアクティブマトリックス型の表示装置の1画素分の断面図を示す。
≪Electronic equipment≫
FIG. 9 is a cross-sectional view of one pixel of an active matrix display device using an organic electroluminescence element EL as an example of an electronic device including the organic thin film transistor Tr having the bottom contact / top gate structure described in FIG. Indicates.
この図に示す表示装置5は、有機電界発光素子ELを設けた表示装置であり、次のように構成されている。
The
すなわち、基板11の表面側にソース電極13sおよびドレイン電極13dを埋め込んでなる有機薄膜トランジスタTrは、図8を用いて説明したように保護膜31および層間絶縁膜33で覆われ、この上部にはゲート配線として導電性パターン25が設けられた構成となっている。このような基板11上は、第2の層間絶縁膜として例えば平坦化絶縁膜51で覆われている。平坦化絶縁膜51および層間絶縁膜33が積層された層間絶縁膜には、有機薄膜トランジスタTrのドレイン電極13aに達する接続孔51aが設けられている。
That is, the organic thin film transistor Tr in which the
そして、平坦化絶縁膜51上の各画素に、接続孔51aを介して有機薄膜トランジスタTrに接続された有機電界発光素子ELが設けられている。この有機電界発光素子ELは、層間絶縁膜51上に設けられた絶縁性パターン53で素子分離されている。
Each pixel on the
そして有機電界発光素子ELは、層間絶縁膜51に設けられた接続孔51aを介して有機薄膜トランジスタTrのドレイン電極13dに接続された導電性パターンからなる画素電極55を備えている。この画素電極55は、各画素毎にパターン形成されており、例えば陽極として用いられるものであり、光反射性を有して構成されていることとする。
The organic electroluminescent element EL includes a pixel electrode 55 having a conductive pattern connected to the
そして、この画素電極55の周縁が、有機電界発光素子ELを素子分離するための絶縁性パターン53で覆われている。この絶縁性パターン53は、画素電極55を広く露出させる開口窓53aを備えており、この開口窓53aが有機電界発光素子ELの画素開口となる。このような絶縁性パターン53は、例えば感光性樹脂を用いて構成され、リソグラフィー法を適用してパターニングされたものであることとする。
The peripheral edge of the pixel electrode 55 is covered with an insulating
そして、このような絶縁性パターン53から露出する画素電極55上を覆う状態で、有機層57が設けられている。この有機層57は、少なくとも有機発光層を備えた積層構造からなり、必要に応じて陽極(ここでは画素電極55)側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、さらには他の層を積層してなる。また有機層57は、例えば各有機電界発光素子ELで発生させる発光光の波長毎に、少なくとも有機発光層を含む層が画素毎に異なる構成でパターン形成されていることとする。また、各波長の画素で共通の層を有していても良い。さらに、この有機電界発光素子ELが、微小共振器構造として構成されている場合、各有機電界発光素子ELから取り出す波長に合わせて有機層57の膜厚が調整されていることとする。
An
以上のような有機層57を覆い、画素電極55との間に有機層57を狭持する状態で、共通電極59が設けられている。この共通電極59は、有機電界発光素子ELの有機発光層で発生させた光hを取り出す側の電極であり、光透過性を有する材料で構成されていることとする。またここでは、画素電極55が陽極として機能するものであるため、この共通電極59は、少なくとも有機層57に接する側が陰極として機能する材料を用いて構成されていることとする。さらに、この有機電界発光素子ELが、微小共振器構造として構成されている場合、この共通電極59は、半透過半反射性を有する構成であることとする。
A
そして、以上のような画素電極55と共通電極59との間に有機層57が挟持された各画素部分が、有機電界発光素子ELとして機能する部分となる。
Each pixel portion in which the
またここでの図示は省略したが、各有機電界発光素子ELの形成面側は、光透過性材料からなる封止樹脂で覆われ、さらにこの封止樹脂を介して光透過性材料からなる対向基板が張り合わされた状態で表示装置5が構成されている。
Although not shown here, the formation surface side of each organic electroluminescent element EL is covered with a sealing resin made of a light-transmitting material, and is further opposed to the light-transmitting material through this sealing resin. The
ここで、この表示装置5は、基板11表面側の各画素に、上述した構成の有機薄膜トランジスタTrとこれに接続された有機電界発光素子ELとが配列されたものであり、全体の回路構成は、例えば図10の回路構成図に示すように構成されている。
Here, in the
この図に示すように、表示装置5の基板11上には、表示領域11aとその周辺領域11bとが設定されている。表示領域11aには、複数の走査線61と複数の信号線63とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して1つの画素aが設けられた画素アレイ部として構成されている。また周辺領域11bには、走査線61を走査駆動する走査線駆動回路65と、輝度情報に応じた映像信号(すなわち入力信号)を信号線63に供給する信号線駆動回路67とが配置されている。
As shown in this figure, a
走査線61と信号線63との各交差部に設けられる画素回路は、例えばスイッチング用の薄膜トランジスタTr1、駆動用の薄膜トランジスタTr2、保持容量Cs、および有機電界発光素子ELで構成されている。そして、走査線駆動回路65による駆動により、スイッチング用の薄膜トランジスタTr1を介して信号線63から書き込まれた映像信号が保持容量Csに保持され、保持された信号量に応じた電流が駆動用の薄膜トランジスタTr2から有機電界発光素子ELに供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子ELが発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタTr2と保持容量Csとは、共通の電源供給線(Vcc)69に接続されている。
A pixel circuit provided at each intersection of the
図9の断面図は、以上のような画素回路において、薄膜トランジスタTr2と有機電界発光素子ELとが積層された部分の断面を示している。そして、画素回路に示した薄膜トランジスタTr1は、薄膜トランジスタTr2と同一層を用いて構成されている。また画素回路に示した容量素子Csは、薄膜トランジスタTr2のゲート電極−ゲート絶縁膜−ドレイン電極の層部分を積層して構成されている。さらに、画素回路に示した走査線61は、断面図の導電性パターン25によって構成され、画素回路に示した信号線63および電源供給線69は、断面図のソース電極13sおよびドレイン電極13dと同一層を用いて構成される。
The cross-sectional view of FIG. 9 shows a cross section of a portion where the thin film transistor Tr2 and the organic electroluminescent element EL are stacked in the pixel circuit as described above. The thin film transistor Tr1 shown in the pixel circuit is configured using the same layer as the thin film transistor Tr2. The capacitive element Cs shown in the pixel circuit is formed by stacking the gate electrode-gate insulating film-drain electrode layer portions of the thin film transistor Tr2. Further, the
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域11bには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
Note that the configuration of the pixel circuit as described above is merely an example, and a capacitor element may be provided in the pixel circuit as necessary, or a plurality of transistors may be provided to configure the pixel circuit. Further, a necessary drive circuit is added to the
以上のような構成の表示装置5によれば、図1を用いて説明したようにトランジスタ特性の良好な有機薄膜トランジスタTrを用いて画素回路を構成しているため、表示特性の向上を図ることが可能になる。このため、例えば有機薄膜トランジスタTrを用いたフレキシブルフラットパネルディスプレイ(電子機器)の実現が可能になる。
According to the
尚、上述した実施形態においては、図1で説明したボトムコンタクト・トップゲート構造の有機薄膜トランジスタTrを備えた電子機器の一例として、有機電界発光素子ELを用いたアクティブマトリックス型の表示装置を例示した。しかしながら本発明の電子機器は、薄膜トランジスタを搭載した電子機器に広く適用可能である。例えば、表示装置であれば、液晶表示装置のようなフレキシブルディスプレイに適用できる。また表示装置以外にも、IDタグ、センサー等の電子機器への適用が可能であり、同様の効果を得ることができる。 In the above-described embodiment, an active matrix display device using the organic electroluminescence element EL is illustrated as an example of an electronic apparatus including the organic thin film transistor Tr having the bottom contact / top gate structure described in FIG. . However, the electronic device of the present invention can be widely applied to electronic devices including a thin film transistor. For example, a display device can be applied to a flexible display such as a liquid crystal display device. In addition to the display device, the present invention can be applied to electronic devices such as ID tags and sensors, and similar effects can be obtained.
1,3…半導体装置)、5…表示装置(電子機器)、11…基板、11a…支持基板、11b…絶縁膜、13s…ソース電極、13d…ドレイン電極、15…半導体層、17…ゲート絶縁膜、19…ゲート電極、21,25…転写基板、25…導電性パターン(ゲート配線)、31…保護膜、31a…接続孔、51…平坦化絶縁膜(層間絶縁膜)、55…画素電極(導電性パターン)
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記ソース電極およびドレイン電極とこれらの間の前記基板とに接する状態で当該基板上に設けられた半導体層と、
前記半導体層上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ソース電極−ドレイン電極間における前記半導体層上に前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極とを備えた
半導体装置。 A source electrode and a drain electrode embedded on the surface side of the substrate;
A semiconductor layer provided on the substrate in contact with the source and drain electrodes and the substrate between them; and
A gate insulating film provided on the semiconductor layer;
A semiconductor device comprising: a gate electrode provided on the semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode via the gate insulating film.
前記半導体層とゲート絶縁膜との界面が平面を構成している
請求項1記載の半導体装置。 The surfaces of the source electrode and the drain electrode are arranged at a height constituting the same plane as the surface of the substrate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein an interface between the semiconductor layer and the gate insulating film forms a plane.
前記ソース電極およびドレイン電極は、前記絶縁膜に埋め込まれている
請求項1または2に記載の半導体装置。 The substrate is composed of a support substrate and an insulating film covering the surface of the support substrate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the source electrode and the drain electrode are embedded in the insulating film.
請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor layer is made of an organic material.
前記ゲート電極に達する接続孔を備えて前記積層体を覆う状態で前記基板上に設けられた絶縁性の保護膜と、
前記接続孔を介して前記ゲート電極に接続された状態で前記保護膜上に設けられた導電性パターンとを備えた
請求項1〜4の何れか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor layer, the gate insulating film, and the gate electrode constitute a stacked body patterned on the substrate,
An insulating protective film provided on the substrate in a state of covering the stacked body with a connection hole reaching the gate electrode;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a conductive pattern provided on the protective film in a state of being connected to the gate electrode through the connection hole.
前記ソース電極およびドレイン電極を埋め込む状態で前記転写基板上に表面平坦な絶縁膜を成膜する第2工程と、
前記絶縁膜側から前記転写基板を除去することにより、当該絶縁膜を用いて構成される基板の表面側に前記ソース電極およびドレイン電極が埋め込まれた状態とする第3工程と、
前記基板上に、半導体層、ゲート絶縁膜、およびゲート電極がこの順に設けられた積層体を、当該半導体層が前記ソース電極およびドレイン電極とこれらの電極間における当該基板に接する状態で形成する第4工程とを行う
半導体装置の製造方法。 A first step of patterning a source electrode and a drain electrode on a transfer substrate;
A second step of forming a flat surface insulating film on the transfer substrate in a state where the source electrode and the drain electrode are embedded;
A third step of removing the transfer substrate from the insulating film side so that the source electrode and the drain electrode are embedded on the surface side of the substrate formed using the insulating film;
A stacked body in which a semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode are provided in this order is formed over the substrate in a state where the semiconductor layer is in contact with the substrate between the source electrode and the drain electrode and these electrodes. A manufacturing method of a semiconductor device which performs four steps.
前記第3工程では、前記基板側から前記転写基板を除去することにより、前記支持基板上に貼り合わされた前記絶縁膜の表面側に前記ソース電極およびドレイン電極が埋め込まれた状態とする
請求項6記載の半導体装置の製造方法。 In the second step, the substrate including the support substrate and the insulating film is formed by bonding the insulating film to the support substrate;
7. In the third step, the transfer substrate is removed from the substrate side so that the source electrode and the drain electrode are embedded on the surface side of the insulating film bonded onto the support substrate. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。 In the fourth step, a transfer substrate on which a gate electrode, a gate insulating film, and a semiconductor layer are stacked in this order is prepared, and the surface side of the substrate in which the source electrode and the drain electrode are embedded from the transfer substrate side The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor layer, the gate insulating film, and the gate electrode are transferred.
請求項8記載の半導体装置の製造方法。 9. The semiconductor device according to claim 8, wherein, in the fourth step, the gate electrode, the gate insulating film, and the semiconductor layer that are stacked in a patterned state on the transfer substrate side are transferred to the surface side of the substrate. Manufacturing method.
請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。 In the fourth step, a transfer substrate in which a gate insulating film and a semiconductor layer are stacked in this order is prepared, and the transfer electrode side is provided with the source electrode and the drain electrode on the surface side of the substrate. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the semiconductor layer and the gate insulating film are transferred, and then the gate electrode is formed on the gate insulating film.
請求項10記載の半導体装置の製造方法。 11. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein in the fourth step, the gate insulating film and the semiconductor layer that are stacked in a patterned state on the transfer substrate side are transferred to the surface side of the substrate.
前記ソース電極およびドレイン電極とこれらの間の前記基板とに接する状態で当該基板上に設けられた半導体層と、
前記半導体層上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ソース電極−ドレイン電極間における前記半導体層上に前記ゲート絶縁膜を介して設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極が設けられた前記基板上を覆う層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられた接続孔を介して前記ソース電極またはドレイン電極に接続された導電性パターンを備えた
電子機器。 A source electrode and a drain electrode embedded on the surface side of the substrate;
A semiconductor layer provided on the substrate in contact with the source and drain electrodes and the substrate between them; and
A gate insulating film provided on the semiconductor layer;
A gate electrode provided on the semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode via the gate insulating film;
An interlayer insulating film covering the substrate on which the gate electrode is provided;
An electronic apparatus comprising a conductive pattern connected to the source electrode or the drain electrode through a connection hole provided in the interlayer insulating film.
請求項12記載の電子機器。 The electronic device according to claim 12, wherein the conductive pattern is configured as a pixel electrode.
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