JP2011049221A - Organic thin film transistor and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体部分に有機材料が用いられた有機薄膜トランジスタに関し、より詳細には、特性劣化を抑えた有機薄膜トランジスタおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic thin film transistor in which an organic material is used for a semiconductor portion.
近年、シリコンに代表される無機半導体に対して、有機材料からなる半導体を用いた、いわゆる有機薄膜トランジスタが注目されている。 In recent years, so-called organic thin film transistors using a semiconductor made of an organic material have attracted attention with respect to inorganic semiconductors represented by silicon.
有機薄膜トランジスタは、200℃以下の低いプロセス温度で素子を作製することが可能であることから、耐熱性の低いプラスチック基板等にトランジスタ素子を形成することが可能であり、したがって、プラスチック基板の柔軟性を活かした、フレキシブルなデバイスを実現するための技術として検討されている。 Since an organic thin film transistor can produce an element at a low process temperature of 200 ° C. or lower, it is possible to form a transistor element on a plastic substrate having low heat resistance, and thus the flexibility of the plastic substrate It is being studied as a technology to realize a flexible device that takes advantage of.
また、有機材料は、材料の種類によって印刷法等によるデバイス作製も可能であることから、製造コストの低減および印刷による大面積なデバイスの製造が可能な半導体素子としても期待されている。 In addition, since an organic material can be manufactured by a printing method or the like depending on the type of the material, it is also expected as a semiconductor element capable of reducing a manufacturing cost and manufacturing a large area device by printing.
一方、一般に有機半導体材料は、大気中の酸素や水分の影響を受けて劣化し易い。そのため、有機薄膜トランジスタは大気中に暴露することでその特性が劣化してしまうことがある。
したがって、有機薄膜トランジスタを実用化するためには特性劣化を抑えることが重要である。ここでいう特性としては、例えばキャリア移動度が挙げられる。
On the other hand, organic semiconductor materials are generally susceptible to deterioration under the influence of oxygen and moisture in the atmosphere. Therefore, the characteristics of the organic thin film transistor may be deteriorated by exposure to the atmosphere.
Therefore, it is important to suppress deterioration of characteristics in order to put an organic thin film transistor into practical use. An example of the characteristic here is carrier mobility.
大気中の酸素や水分による特性劣化を解決するため、例えば特許文献1では、有機トランジスタ上に、樹脂からなる封止層を形成し、有機トランジスタの酸素や水分に対するバリア性を向上させ、安定性を向上させる方法が開示されている。
In order to solve the characteristic deterioration due to oxygen and moisture in the atmosphere, for example, in
また、特許文献2では、有機半導体層と、樹脂からなる封止層の間に、保護層を入れることで有機半導体層の劣化を抑える方法が開示されている。
これらの方法では、封止層または保護層を設けることによって酸素や水分による特性の劣化を抑えることにより、特性の劣化を抑制した有機トランジスタを提供する技術を開示している。 In these methods, a technique for providing an organic transistor in which deterioration of characteristics is suppressed by providing a sealing layer or a protective layer to suppress deterioration of characteristics due to oxygen or moisture is disclosed.
しかしながら、上記特許文献1および特許文献2に開示された方法では以下のような問題点が有った。
すなわち、有機半導体層を保護するための保護層もしくは封止層を形成する場合に、封止層となる樹脂材料を硬化させる必要がある。この樹脂材料の硬化の際に生じる応力が有機半導体層に対してダメージを与えることによって、有機半導体層の特性が劣化すると言う問題があった。
However, the methods disclosed in
That is, when forming a protective layer or a sealing layer for protecting the organic semiconductor layer, it is necessary to cure the resin material that becomes the sealing layer. There has been a problem that the characteristics of the organic semiconductor layer deteriorate due to the stress generated during the curing of the resin material damaging the organic semiconductor layer.
したがって、本発明は、大気中での有機トランジスタの特性劣化を抑えると共に、膜応力が有機半導体層に与えるダメージを低減して、樹脂材料の硬化の際に生じる応力による特性劣化を抑制可能な有機薄膜トランジスタおよびその製造方法の提供を課題とする。 Therefore, the present invention suppresses the characteristic deterioration of the organic transistor in the atmosphere, reduces the damage caused by the film stress on the organic semiconductor layer, and suppresses the characteristic deterioration due to the stress generated when the resin material is cured. It is an object to provide a thin film transistor and a manufacturing method thereof.
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、少なくとも有機半導体層を覆う封止層がチャネル部で分割された構造を有する有機薄膜トランジスタによって、特性劣化を抑えられることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the organic thin film transistor having a structure in which at least the sealing layer covering the organic semiconductor layer is divided at the channel portion can suppress the deterioration of characteristics. The headline and the present invention have been completed.
しかるに、本発明によれば、基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体層と、封止層とを有しており、
前記有機半導体層が、前記ソース電極と前記ドレイン電極に挟まれているチャネル部を有し、
少なくとも前記チャネル部で分割されて前記有機半導体層を覆う第1の封止層と、
チャネル部を含み有機半導体層を覆う第2の封止層と、
前記第2の封止層を覆う任意の第3の封止層と
を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタが提供される。
However, according to the present invention, the substrate has a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer, and a sealing layer.
The organic semiconductor layer has a channel portion sandwiched between the source electrode and the drain electrode,
A first sealing layer that is divided by at least the channel portion and covers the organic semiconductor layer;
A second sealing layer including a channel portion and covering the organic semiconductor layer;
An organic thin film transistor is provided that includes an optional third sealing layer covering the second sealing layer.
また、本発明によれば、前記第1の封止層が、チャネル長方向に分割されているトランジスタが提供される。
また、本発明によれば、前記第1の封止層が、チャネル幅方向に分割されているトランジスタが提供される。
According to the invention, there is provided a transistor in which the first sealing layer is divided in the channel length direction.
According to the invention, there is provided a transistor in which the first sealing layer is divided in the channel width direction.
また、本発明によれば、前記第2の封止層が、前記チャネル部およびソース/ドレイン電極を含み、少なくとも第1の封止層の一部を覆いかつ前記有機半導体層上を覆うトランジスタが提供される。
また、本発明によれば、前記第3の封止層が、前記第2の封止層または第1の封止層および第2の封止層を介して少なくとも前記チャネル部を覆うトランジスタが提供される。
According to the invention, there is provided a transistor in which the second sealing layer includes the channel portion and the source / drain electrodes, covers at least part of the first sealing layer and covers the organic semiconductor layer. Provided.
Further, according to the present invention, there is provided a transistor in which the third sealing layer covers at least the channel portion via the second sealing layer or the first sealing layer and the second sealing layer. Is done.
また、本発明によれば、前記第3の封止層が、第1の封止層および第2の封止層を介して有機半導体層上を覆うトランジスタが提供される。
また、本発明によれば、前記第1の封止層が、有機絶縁材料または金属もしくは金属合金で形成されているトランジスタが提供される。
また、本発明によれば、前記第3の封止層が、有機絶縁材料または金属もしくは金属合金で形成されているトランジスタが提供される。
In addition, according to the present invention, there is provided a transistor in which the third sealing layer covers the organic semiconductor layer via the first sealing layer and the second sealing layer.
In addition, according to the present invention, there is provided a transistor in which the first sealing layer is formed of an organic insulating material, a metal, or a metal alloy.
In addition, according to the present invention, there is provided a transistor in which the third sealing layer is formed of an organic insulating material, a metal, or a metal alloy.
また、本発明によれば、前記第1および第3の封止層が、互いに独立して、パリレン、ポリイミド、ポリビニルアルコールおよびポリビニルフェノールからなる有機絶縁材料から選択されるか、または金、銀、銅およびアルミニウムからなる金属もしくはこれら金属の合金から選択される材料で形成されているトランジスタが提供される。 Also, according to the present invention, the first and third sealing layers are independently selected from organic insulating materials consisting of parylene, polyimide, polyvinyl alcohol and polyvinylphenol, or gold, silver, A transistor is provided that is formed of a material selected from metals consisting of copper and aluminum or alloys of these metals.
さらに、本発明によれば、基板上に、ゲート電極を形成する工程と、ゲート絶縁膜を製造する工程と、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、有機半導体層を形成する工程と、前記有機半導体層を覆う封止層を形成する工程とを備え、
該封止層を形成する工程が、少なくとも前記有機半導体層の前記ソース電極と前記ドレイン電極で挟まれるチャネル部で分割して該有機半導体層上を覆うように第1の封止層を形成する工程と、
前記チャネル部を含み、前記有機半導体層を覆うように第2の封止層を形成する工程と、
前記第2の封止層を覆う任意の第3の封止層を形成する工程と
を含むことを特徴とするトランジスタの製造方法が提供される。
Furthermore, according to the present invention, a step of forming a gate electrode on a substrate, a step of manufacturing a gate insulating film, a step of forming a source electrode and a drain electrode, a step of forming an organic semiconductor layer, Forming a sealing layer covering the organic semiconductor layer,
In the step of forming the sealing layer, the first sealing layer is formed so as to cover the organic semiconductor layer by dividing at least a channel portion sandwiched between the source electrode and the drain electrode of the organic semiconductor layer. Process,
Forming a second sealing layer so as to cover the organic semiconductor layer, including the channel portion;
Forming an optional third sealing layer covering the second sealing layer. A method for manufacturing a transistor is provided.
また、本発明によれば、上記封止層を形成する工程が、
前記第1の封止層を形成する工程と、
前記第2の封止層を形成する工程と、
前記チャネル部を、第2の封止層を介して覆うように、第3の封止層を形成する材料を成膜して第3の封止層を形成する工程を含むトランジスタの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、上記第1の封止層を形成する工程が、
金属もしくは金属合金を用いて第1の封止層を形成する工程であるトランジスタの製造方法が提供される。
According to the present invention, the step of forming the sealing layer includes
Forming the first sealing layer;
Forming the second sealing layer;
A transistor manufacturing method including a step of forming a third sealing layer by forming a material for forming a third sealing layer so as to cover the channel portion via the second sealing layer. Provided.
According to the present invention, the step of forming the first sealing layer includes
A method for manufacturing a transistor, which is a step of forming a first sealing layer using a metal or a metal alloy, is provided.
さらに、本発明によれば、前記第3の封止層を形成する工程が、金属もしくは金属合金材料により第3の封止層を形成する工程であるトランジスタの製造方法が提供される。 Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a transistor, wherein the step of forming the third sealing layer is a step of forming the third sealing layer from a metal or a metal alloy material.
本発明による有機薄膜トランジスタにおいて、第1の封止層が少なくともチャネル部のチャネル長方向で2つの部分に隔てられている。この第1の封止層が分割されたことにより、樹脂材料が硬化する際に生じる膜応力が緩和され、有機半導体層へ与える応力が減少することになり、有機半導体層へのダメージが軽減される。
さらに、第1の封止層が、チャネル部のチャネル幅方向において2以上に分割されることにより、さらに第1の封止層膜応力が緩和され、有機半導体層へ与える応力がより減少することになり、有機半導体層へのダメージがより軽減される効果が増加する。
In the organic thin film transistor according to the present invention, the first sealing layer is separated into two portions at least in the channel length direction of the channel portion. By dividing the first sealing layer, the film stress generated when the resin material is cured is relaxed, the stress applied to the organic semiconductor layer is reduced, and the damage to the organic semiconductor layer is reduced. The
Furthermore, since the first sealing layer is divided into two or more in the channel width direction of the channel portion, the first sealing layer film stress is further relaxed, and the stress applied to the organic semiconductor layer is further reduced. Thus, the effect of further reducing damage to the organic semiconductor layer is increased.
また、チャネル部を除く有機半導体層は第1の封止層により封止され、且つチャネル部を含み直接または第1の封止層を介して有機半導体層を覆う第2の封止層によって保護されることから、酸素や水分による有機半導体層へのダメージが抑えられる。
また、第2の封止層と有機半導体層とは、チャネル部のみで接していることから、第2の封止層の膜応力による有機半導体層へのダメージも低減される。
よって、第1および第2の封止層による有機トランジスタへの酸素、水分の影響を防ぎながら、有機半導体層へ膜応力が与えるダメージが低減されることとなり、有機薄膜トランジスタの特性劣化を抑制することが可能となる。
The organic semiconductor layer excluding the channel portion is sealed by the first sealing layer, and is protected by the second sealing layer that includes the channel portion and covers the organic semiconductor layer directly or via the first sealing layer. Therefore, damage to the organic semiconductor layer due to oxygen and moisture can be suppressed.
Further, since the second sealing layer and the organic semiconductor layer are in contact with each other only at the channel portion, damage to the organic semiconductor layer due to the film stress of the second sealing layer is also reduced.
Therefore, while the influence of oxygen and moisture on the organic transistor due to the first and second sealing layers is prevented, the damage caused by the film stress on the organic semiconductor layer is reduced, and the deterioration of the characteristics of the organic thin film transistor is suppressed. Is possible.
さらに、本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、第2の封止層が、チャネル部を含み、有機トランジスタ上を覆うことにより、少なくとも有機半導体層上は第1および第2の封止層によって覆われることから、酸素や水分の浸透が抑えられると同時に、有機トランジスタ全体も第2の封止層で覆われることによって、大気中での特性劣化を更に抑制することが出来る。 Furthermore, in the organic thin film transistor of the present invention, the second sealing layer includes a channel portion and covers the organic transistor, so that at least the organic semiconductor layer is covered by the first and second sealing layers. In addition, the penetration of oxygen and moisture can be suppressed, and at the same time, the entire organic transistor is covered with the second sealing layer, so that the characteristic deterioration in the atmosphere can be further suppressed.
さらに、本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、第2の封止層上に、有機半導体層のチャネル部分を第2の封止層を介して覆う第3の封止層を有していることにより、有機半導体層のチャネル部分が第2および第3の封止層で覆われるため、有機半導体層への酸素や水分の浸透が一層抑えられ、大気中での特性劣化がより抑えられる。
なお、第3の封止層はチャネル部分への周囲からの酸素や水分の浸透をより抑えるために、チャネル部分よりも大きめに形成することにより、上記の効果はより増加する。
Furthermore, in the organic thin film transistor of the present invention, an organic semiconductor thin film is provided on the second sealing layer by having a third sealing layer that covers the channel portion of the organic semiconductor layer via the second sealing layer. Since the channel portion of the semiconductor layer is covered with the second and third sealing layers, the penetration of oxygen and moisture into the organic semiconductor layer is further suppressed, and the deterioration of characteristics in the atmosphere is further suppressed.
Note that the third sealing layer is formed to be larger than the channel portion in order to further suppress the permeation of oxygen and moisture from the surroundings into the channel portion, whereby the above effect is further increased.
さらに、本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、第3の封止層が、有機トランジスタ上を覆うことにより、少なくとも有機半導体層上は第1および第2および第3の封止層によって覆われることから、酸素や水分の浸透が一層抑えられると同時に、有機トランジスタ全体も第3の封止層で覆われることによって、大気中での特性劣化を更に抑制することが出来る。 Furthermore, in the organic thin film transistor of the present invention, since the third sealing layer covers the organic transistor, at least the organic semiconductor layer is covered with the first, second, and third sealing layers. In addition, the penetration of moisture and moisture can be further suppressed, and at the same time, the entire organic transistor is covered with the third sealing layer, whereby the deterioration of characteristics in the atmosphere can be further suppressed.
チャネル部を介して分離された第1の封止層を金属とする事で、封止層としての機能に加えて有機半導体に接するソース電極およびドレイン電極として機能させることが可能となり、有機半導体層と接する電極面積が増えることで、有機半導体層との接触抵抗が低減し、有機薄膜トランジスタの特性を向上させることが可能となる。 By using the first sealing layer separated through the channel portion as a metal, it becomes possible to function as a source electrode and a drain electrode in contact with the organic semiconductor in addition to the function as the sealing layer. As a result, the contact resistance with the organic semiconductor layer is reduced and the characteristics of the organic thin film transistor can be improved.
さらに、本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、第3の封止層が、金属もしくは金属合金からなることで封止層としての機能に加えて、第2の封止層を介して第3の封止層下部に存在するチャネル部へ電界を印加することが可能なゲート電極として機能させることが可能となり、第2のゲート電極としてチャネル部へのゲート電圧印加が可能なダブルゲート型の有機薄膜トランジスタとして、得られる電流量を増やすことが可能となる。 Furthermore, in the organic thin film transistor of the present invention, the third sealing layer is made of a metal or a metal alloy, so that the third sealing layer is interposed via the second sealing layer in addition to the function as the sealing layer. It becomes possible to function as a gate electrode capable of applying an electric field to a channel portion existing underneath, and as a second gate electrode, a double gate type organic thin film transistor capable of applying a gate voltage to the channel portion is obtained. The amount of current that can be increased can be increased.
また、本発明による有機薄膜トランジスタの製造方法によれば、有機半導体層上に封止層を形成する工程が、前記有機半導体層を、前記有機半導体層の前記ソース電極と前記ドレイン電極で挟まれる部分であるチャネル部で分割して覆うように、第1の封止層を形成する材料を成膜して第1の封止層を形成する工程と、該有機半導体層を、前記チャネル部を含んで覆うように、第2の封止層を形成する材料を成膜して第2の封止層を形成する工程とを含むことにより、特性劣化が抑制された有機薄膜トランジスタの作製が可能となる。 In addition, according to the method of manufacturing an organic thin film transistor according to the present invention, the step of forming the sealing layer on the organic semiconductor layer is a portion where the organic semiconductor layer is sandwiched between the source electrode and the drain electrode of the organic semiconductor layer. Forming a first sealing layer by forming a material for forming the first sealing layer so as to be divided and covered by the channel portion, and the organic semiconductor layer including the channel portion Including a step of forming a second sealing layer by forming a material for forming the second sealing layer so as to cover the substrate, thereby making it possible to manufacture an organic thin film transistor with suppressed characteristic deterioration. .
さらに、本発明による有機薄膜トランジスタの製造方法において、封止層を形成する工程が、チャネル部を第2の封止層を介して覆うように、第3の封止層を形成する材料を成膜して第3の封止層を形成する工程を含んでいることにより、より大気中における特性劣化が抑えられた有機薄膜トランジスタの作製が可能になる。 Furthermore, in the method of manufacturing an organic thin film transistor according to the present invention, a material for forming the third sealing layer is formed so that the step of forming the sealing layer covers the channel portion via the second sealing layer. By including the step of forming the third sealing layer, it is possible to manufacture an organic thin film transistor in which the deterioration of characteristics in the atmosphere is further suppressed.
さらに、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法において、第1の封止層を形成する工程が、金属もしくは合金を用いることにより、特性劣化を抑えるとともに、より特性を向上させた有機薄膜トランジスタの作製が可能となる。 Furthermore, in the method for producing an organic thin film transistor of the present invention, the step of forming the first sealing layer uses a metal or an alloy, so that it is possible to produce an organic thin film transistor with improved characteristics while suppressing deterioration in characteristics. It becomes.
さらに、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法において、第3の封止層を形成する工程が、金属もしくは合金を用いることにより、特性劣化を抑えるとともに、得られる電流量を増やすことが可能なダブルゲート型の有機薄膜トランジスタの作製が可能となる。 Furthermore, in the method for manufacturing an organic thin film transistor of the present invention, the step of forming the third sealing layer uses a metal or an alloy, thereby suppressing characteristic deterioration and increasing the amount of current obtained. Type organic thin film transistor can be produced.
また、例えば、図10に示すように、第1の封止層7をチャネル幅方向に分割した有機薄膜トランジスタが挙げられる。第1の封止層7をさらに分割して形成することにより、有機半導体層6に与える応力をさらに減少させることが可能となる。
Further, for example, as shown in FIG. 10, an organic thin film transistor in which the
以下、本発明の実施形態について、図1に基づいて説明する。
(1)有機薄膜トランジスタ
図1は、本実施形態の有機薄膜トランジスタ100の要部構成を示し、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるA−A’線矢視断面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(1) Organic thin-film transistor FIG. 1: shows the principal part structure of the organic thin-
本発明の有機薄膜トランジスタ100は、図1(a)、(b)に示すように、
基板1上に、ゲート電極2と、ゲート絶縁膜3が形成されており、ゲート絶縁膜3上にはソース電極4およびドレイン電極5とが分離して形成されている。有機半導体層6はソース電極4およびドレイン電極5との間隙を埋めるように、ゲート絶縁膜3およびソース電極4、ドレイン電極5上に形成されており、このソース電極4とドレイン電極5とに挟まれた有機半導体層の領域にチャネル部20を有している。有機半導体層6上には、封止層10が形成されており、チャネル部20で分割されて有機半導体層上を覆う第1の封止層7と、チャネル部20を含み有機半導体層を覆う第2の封止層8とによって封止層10が構成されている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the organic
A
本発明の有機薄膜トランジスタ100の基本構成は以上のものであるが、例えば図1(c)のように、第2の封止層8がチャネル部20を含み有機トランジスタ上を覆っていてもよい。
またさらに、図1(d),(e)に示すように本発明の有機薄膜トランジスタ100における封止層10が、第1の封止層7と、第2の封止層8と、第3の封止層9を含んでいてもよい。第3の封止層9は、第2の封止層8を介してチャネル部を覆う封止層である。
またさらに、図1(f)のように、第3の封止層9が有機トランジスタ上を覆っていてもよい。
The basic configuration of the organic
Furthermore, as shown in FIGS. 1D and 1E, the
Furthermore, as shown in FIG. 1F, the
基板
基板1は、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス基板、石英基板、樹脂基板等を用いることができる。
Substrate The
ゲート電極
ゲート電極2を構成する材料は、導電性材料であれば特に限定されるものではない。例えば、ゲート電極2は、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、ルビジウム(Rb)、ロジウム(Rh)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)またはこれらの合金など、種々の金属材料から構成することができる。
Gate electrode The material which comprises the
ゲート絶縁膜
ゲート絶縁膜3を構成する材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、ゲート絶縁膜3は、酸化シリコン(SiOx)、酸化アルミニウム(AlOx)もしくは酸化タンタル(TaOx)等の無機材料からなる無機絶縁膜であってもよく、またパリレン、ポリイミド、ポリビニルアルコールもしくはポリビニルフェノール等の有機材料からなる有機絶縁膜であってもよい。
Gate insulating film The material which comprises the
ソース/ドレイン電極
ソース電極4およびドレイン電極5を構成する材料は、導電性材料であれば特に限定されるものではないが、電気抵抗が低い材料から構成することが好ましい。例えば、ソース電極4およびドレイン電極5は、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルビジウム(Rb)、ロジウム(Rh)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、シリコン(Si)またはこれらの合金など、様々の金属材料から構成することができる。
Source / Drain Electrode The material constituting the
ソース電極4とドレイン電極5とは、同じ材料から構成されても良いし、異なる材料から構成されても良い。しかし、同じ材料から構成されていれば、ソース電極4とドレイン電極5とを一工程で形成することができるため、より好ましい。
The
有機半導体層
有機半導体層6は、有機材料を主成分として含む層である。有機半導体層6を構成する材料は、従来公知の有機薄膜トランジスタに用いられる有機半導体であれば特に限定されるものではない。例えば、有機半導体層6は、フラーレン、フラーレン誘導体、ペンタセン、ペンタセン誘導体、ペリレン誘導体、フタロシアニン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン等の有機半導体材料から構成することができる。
Organic Semiconductor Layer The
封止層
第1の封止層7は、チャネル部によって2つの部分に隔てられており、2つの部分が同じ材料から構成されても良いし、異なる材料から構成されても良い。しかし、同じ材料から構成されていれば、第1の封止層7を一工程で形成することができるため、より好ましい。また、酸素や水分に対するバリア性が高いものが好ましい。
Sealing layer The
第1の封止層7を構成する材料は、有機絶縁材料や無機絶縁材料、もしくは金属および金属合金材料などが用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。例えば、有機絶縁材料としてはパリレン、ポリイミド、ポリビニルアルコールおよびポリビニルフェノール等が挙げられ;無機絶縁材料としては酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸化アルミニウム(AlOx)、酸化タンタル(TaOx)等が挙げられ;金属および金属合金材料としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルビジウム(Rb)、ロジウム(Rh)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)およびシリコン(Si)またはこれらの合金などが挙げられ;様々の材料を用いることができる。
As a material constituting the
第2の封止層8を構成する材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではない。例えば、第2の封止層8は、酸化シリコン(SiOx)、酸化アルミニウム(AlOx)または酸化タンタル(TaOx)等の無機材料からなる無機絶縁膜であってもよいし、パリレン、ポリイミド、ポリビニルアルコールまたはポリビニルフェノール等の有機材料からなる有機絶縁膜であってもよい。また、封止材料として、酸素や水分に対するバリア性が高いものが好ましい。
The material which comprises the
さらに第3の封止層9を形成することができる。
第3の封止層9を構成する材料としては、有機絶縁材料や無機絶縁材料、もしくは金属および金属合金材料などが用いられるが、特にこれらに限定されるものではない。例えば、有機絶縁材料としてはパリレン、ポリイミド、ポリビニルアルコールおよびポリビニルフェノール等が挙げられ、無機絶縁材料としては酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸化アルミニウム(AlOx)、酸化タンタル(TaOx)等が、金属および金属合金材料としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルビジウム(Rb)、ロジウム(Rh)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)およびシリコン(Si)またはこれらの合金などが挙げられる。
Furthermore, a
As a material constituting the
以上のように、有機薄膜トランジスタ100は、第1の封止層7と、第2の封止層8を含んだ封止層10を有し、第1の封止層7が、チャネル部20で分割されて有機半導体層6を覆い、第2の封止層8がチャネル部20含み有機半導体層6を覆う構造を有するものである。これにより、有機薄膜トランジスタの特性劣化が抑えられるという効果を奏する。
As described above, the organic
以上、図1に示す構造の有機薄膜トランジスタを用いて説明したが、ここで示した構造は本発明の実施形態の一例であって、これに限定されるものではない。本発明の有機薄膜トランジスタの、他の例としては、例えば、図9に示すように、ゲート電極をパターン化した有機薄膜トランジスタが挙げられる。 The organic thin film transistor having the structure shown in FIG. 1 has been described above. However, the structure shown here is an example of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this. Another example of the organic thin film transistor of the present invention is, for example, an organic thin film transistor in which a gate electrode is patterned as shown in FIG.
また、例えば、図10に示すように、第1の封止層7をチャネル幅方向に分割した有機薄膜トランジスタが挙げられる。第1の封止層7をさらに分割して形成することにより、有機半導体層6に与える応力をさらに減少させることが可能となる。
Further, for example, as shown in FIG. 10, an organic thin film transistor in which the
また、例えば、図11(a)、(b)に示すように、チャネル部20を含む有機半導体層を覆い、かつ第1の封止層7上に数箇所に分けて形成された第2の封止層8を備えた有機薄膜トランジスタが挙げられる。この様に第2の封止層8をさらに分割して形成することにより、第2の封止層7が有機半導体層6に与える応力をさらに減少させることが可能となる。
In addition, for example, as shown in FIGS. 11A and 11B, the second semiconductor layer that covers the organic semiconductor layer including the
また、例えば、図11(c)に示すように、チャネル部20を含む有機半導体層6を覆いかつ第1の封止層7上に数箇所に分けて形成された第2の封止層8と、第2の封止層を介してチャネル部20を覆う第3の封止層9を備えた有機薄膜トランジスタが挙げられる。
In addition, for example, as shown in FIG. 11C, the
また、例えば図11(d)に示すように、チャネル部20を含む有機半導体層6とソース電極4とドレイン電極5と第1の封止層7とを覆う第2の封止層8と、第2の封止層8全体を覆う第3の封止層9を備えた有機薄膜トランジスタが挙げられる。この様に第3の封止層9を用いて素子を覆うことにより、複数の封止層によって有機半導体層6が保護されることから、酸素や水分による特性の劣化をさらに抑制することが可能となる。
Further, for example, as shown in FIG. 11 (d), a
また、図11(e)、(f)に示すように、有機半導体層6の上部にソース電極4、ドレイン電極5を形成したトップコンタクト型有機薄膜トランジスタを用いてもよい。トップコンタクト構造とすることによって、有機半導体層6はソース電極4およびドレイン電極5と第1の封止層7によって周辺部分が、第2の封止層8によってチャネル部20が保護される構造となる。
Further, as shown in FIGS. 11E and 11F, a top contact type organic thin film transistor in which the
また、例えば、図11(g)に示すように、チャネル部20を含む有機半導体層6とソース電極4とドレイン電極5と第1の封止層7とを覆う第2の封止層8を備えたトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタが挙げられる。
Further, for example, as shown in FIG. 11G, a
また、例えば、図11(h)に示すように、チャネル部20を含む有機半導体層6とソース電極4とドレイン電極5と第1の封止層7とを覆う第2の封止層8と、第2の封止層を介してチャネル部を覆う第3の封止層9とを備えたトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタが挙げられる。
Further, for example, as shown in FIG. 11 (h), a
また、例えば図11(i)に示すように、チャネル部20を含む有機半導体層6とソース電極4とドレイン電極5と第1の封止層7とを覆う第2の封止層8と、第2の封止層8上を覆う第3の封止層9を備えたトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタが挙げられる。
For example, as shown in FIG. 11 (i), a
また、例えば図11(j)に示すように、チャネル部20を含む有機半導体層6とソース電極4とドレイン電極5と第1の封止層7とを覆う第2の封止層8と、第2の封止層8全体を覆う第3の封止層9を備えたトップコンタクト型の有機薄膜トランジスタが挙げられる。
For example, as shown in FIG. 11 (j), a
(2)有機薄膜トランジスタの製造方法
以下、本実施形態の有機薄膜トランジスタ100の製造方法について説明する。図2は、図1の有機薄膜トランジスタ100の製造方法におけるプロセス工程を示す断面図である。なお、以下で説明する製造方法は一例であって、この製造方法に限定されるものではない。
(2) Manufacturing method of organic thin-film transistor Hereinafter, the manufacturing method of the organic thin-
有機薄膜トランジスタ100の製造方法は、基板1上にゲート電極2を形成するゲート電極形成工程と、ゲート電極2上にゲート絶縁膜3を形成するゲート絶縁膜形成工程と、ゲート絶縁膜3上にソース電極4およびドレイン電極5を互いに間隔を置いて形成するソースドレイン電極形成工程と、ゲート絶縁膜3上に、ソース電極4とドレイン電極5とにより挟まれるように有機半導体層6を形成する有機半導体層形成工程と、封止層10を形成する封止層形成工程を含み、封止層形成工程は、有機半導体層をチャネル部で分割して覆う第1の封止層7を形成する第1封止層形成工程と、有機半導体層を、チャネル部を含んで覆う第2の封止層8を形成する第2封止層形成工程とを含んでいる。
The method of manufacturing the organic
本発明の有機薄膜トランジスタ100の製造方法の基本工程は以上のものであるが、封止層10を形成する工程がさらに、チャネル部を第2の封止層8を介して覆う第3の封止層を形成する、第3封止層形成工程を含んでいてもよい。
Although the basic steps of the method for manufacturing the organic
(a)ゲート電極形成工程
図2の(a)に示すように、まず、基板1上に金属薄膜を形成して、ゲート電極2を形成する。
なお、本実施の形態では説明の簡略化のために基板1の全面に、ゲート電極2を形成する場合について説明している。しかし、ゲート電極2は、基板1の全面に形成することに限定されるものではなく、フォトリソグラフィー法やマスク成膜法等を用いて、パターン化されたゲート電極2を形成することも可能である。
また、ゲート電極2をパターニングすることの利点として、例えば素子分離が可能になることや、ゲート寄生容量低減により素子の高速動作が見込めるようになることが挙げられる。
(A) Gate Electrode Formation Step As shown in FIG. 2A, first, a metal thin film is formed on the
In the present embodiment, the case where the
Further, advantages of patterning the
(b)ゲート絶縁層形成工程
次に、図2の(b)に示すように、ゲート電極2に重畳するようにゲート絶縁層3を形成する。ゲート絶縁層3の作製には、通常の真空蒸着、スパッタ成膜、CVD法、スピンコーティング法、またはインクジェット法等、種々の方法を用いることが可能である。
(B) Gate Insulating Layer Formation Step Next, as shown in FIG. 2B, the
(c)ソースドレイン電極形成工程
続いて、図2の(c)に示すように、ゲート絶縁膜3上に、ソース電極4とドレイン電極5とを互いに間隔を置いて形成する。
ソース電極4およびドレイン電極5のパターンの形成には、通常の半導体プロセスで用いられるフォトリソグラフィー手法、エッチングプロセス、リフトオフプロセスの他、インクジェット法等の印刷手法を利用することができる。また、ソース電極4およびドレイン電極5を構成する材料の形成には、通常の真空蒸着法やスパッタ成膜法、印刷法等、様々な方法を用いることが可能である。
(C) Source / Drain Electrode Forming Step Subsequently, as shown in FIG. 2C, the
For forming the patterns of the
なお、ソース電極4とドレイン電極5との間隔(チャネル長)は、高速応答性や素子の微細化、および作製の容易さの観点から、10nm〜200μm、好ましくは50nm〜50μmであることが好ましい。
The distance (channel length) between the
また、ソース電極4とドレイン電極5は、素子微細化や作製の容易さの観点から、一辺が10nm〜1cm、好ましくは100nm〜1mmであることが好ましい。
The
また、チャネルの幅は、電流量の確保や素子微細化、および作製の容易さの観点から、10nm〜1cm、好ましくは100nm〜1mmであることが好ましい。 The width of the channel is preferably 10 nm to 1 cm, preferably 100 nm to 1 mm, from the viewpoint of securing the amount of current, miniaturization of the element, and ease of manufacture.
(d)有機半導体層形成工程
次に、図2の(d)に示すように、有機半導体層6を、ソース電極4およびドレイン電極5に重畳するように形成する。
有機半導体層6は、例えば、抵抗加熱による真空蒸着法を用いて作製することができる。また、有機半導体層6が可溶性の材料から構成される場合、塗布法または印刷法等の一般的な手法を用いて有機半導体層6を作製することが可能である。寄生容量等の観点から、有機半導体層6は、ソース電極4およびドレイン電極5上に重畳するようにパターン化して形成することが好ましい。
(D) Organic Semiconductor Layer Formation Step Next, as shown in FIG. 2D, the
The
(e)第1封止層形成工程
続いて、図2の(e)に示すように、有機半導体層をチャネル部で分割して覆うように第1の封止層7を形成する。
第1の封止層7のパターンの形成には、インクジェット法やスクリーン印刷法等の印刷手法や、通常の半導体プロセスで用いられるフォトリソグラフィー手法、エッチングプロセス、リフトオフプロセス等を利用することができる。また、第1の封止層7の成膜には、通常の真空蒸着法やスパッタ成膜法、印刷法等、様々な方法を用いることが可能である。
(E) First Sealing Layer Forming Step Subsequently, as shown in FIG. 2E, the
For the formation of the pattern of the
(f)第2封止層形成工程
最後に、図2の(f)に示すように、チャネル部を含んで有機半導体層を覆う第2の封止層8を形成する。
第2の封止層8の作製には、通常の真空蒸着、スパッタ成膜、CVD法、スピンコーティング法、またはインクジェット法等、種々の成膜方法を用いることが可能である。
(F) Second Sealing Layer Formation Step Finally, as shown in FIG. 2F, the
For the production of the
(g)第3封止層形成工程
以上のような工程によって、本発明の有機トランジスタ100は形成されるが、その後にさらにここで示すような第3封止層形成工程を行ってもよい。
第3封止層形成工程は、図2の(g)に示すように、チャネル部を第2の封止層を介して覆う、第3の封止層9を形成する。
(G) Third Sealing Layer Forming Step The
In the third sealing layer forming step, as shown in FIG. 2G, a
第3の封止層9のパターンの形成には、インクジェット法やスクリーン印刷法等の印刷手法や、通常の半導体プロセスで用いられるフォトリソグラフィー手法、エッチングプロセス、リフトオフプロセス等を利用することができる。また、第3の封止層9の成膜には、通常の真空蒸着法やスパッタ成膜法、印刷法等、様々な方法を用いることが可能である。
以上のような工程によって、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタ100を製造することが可能となる。
For the formation of the pattern of the
The organic
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1
実施例1では、図3に示すような、p型の有機半導体材料であるペンタセンを用いた有機薄膜トランジスタ100の製造例について説明する。図3において、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるB−B’線矢視断面図である。但し、図3(a)中の第2の封止層8は、構成が分かり易いように、輪郭のみを記載してある。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
Example 1
In Example 1, an example of manufacturing an organic
図4は、図3の有機薄膜トランジスタ100の製造方法におけるプロセス工程を示す断面図である。
以下、図4の(a)〜(e)に基づいて、図3に示す有機薄膜トランジスタ100を製造する方法のプロセス工程を説明する。
4 is a cross-sectional view showing process steps in the method of manufacturing the organic
Hereinafter, the process steps of the method of manufacturing the organic
まず、図4の(a)に示すように、ゲート電極を兼ねた基板11としてN型の単結晶シリコン基板を用い、この基板11上にゲート絶縁膜3としてシリコンの熱酸化膜を膜厚100nmで形成した。次に、ゲート絶縁膜3上にソース電極4およびドレイン電極5を作製するために、開口部を有するフォトレジスト膜12を作製した。
次に、図4の(b)に示すように、金(Au)と金ニッケル合金(Au/Ni=97%/3%)の2層構造からなる金属薄膜13を真空蒸着法により膜厚60nmで蒸着した。
First, as shown in FIG. 4A, an N-type single crystal silicon substrate is used as a
Next, as shown in FIG. 4B, a metal
その後、フォトレジスト膜12を除去するため、N−メチルピロリドン溶媒中に基板11を浸漬するリフトオフ工程を行い、フォトレジスト膜12上に積層されていた不要な金からなる金属薄膜13を除去した。これにより、図4の(c)に示すように、ゲート絶縁膜3上に、ソース電極4とドレイン電極5とを形成した。ソース電極4およびドレイン電極5の長さは、チャネル長方向に500μm、チャネル幅方向に1000μmとした。また、チャネル長は50μmとした。
Thereafter, in order to remove the
続いて、図4の(d)に示すように、p型の有機半導体材料ペンタセンを用いて有機半導体層6を形成した。実施例1では、真空蒸着法を用いて、基板温度50℃の条件で所定の開口部を有するマスクを介した蒸着を行い、膜厚100nmの有機半導体層6を作製した。該有機半導体層の長さは、チャネル長方向に400μm、チャネル幅は500μmとした。
Subsequently, as shown in FIG. 4D, an
そして、図4の(e)に示すように、ポリビニルアルコールの水溶液を、ディスペンサによって滴下し、90℃で1時間窒素中にてアニーリングを行って、チャネル部で分割されて有機半導体層6を覆う第1の封止層7を成膜した。
最後に、図4の(f)に示すように、パリレンを、チャネル部を含み有機半導体層6を覆うように、メタルマスクを用いた蒸着法によって200nm成膜し、第2の封止層8を形成して有機薄膜トランジスタを製造した。
Then, as shown in FIG. 4E, an aqueous solution of polyvinyl alcohol is dropped by a dispenser, and annealing is performed in nitrogen at 90 ° C. for 1 hour, so that the
Finally, as shown in FIG. 4F, parylene is deposited to a thickness of 200 nm by a vapor deposition method using a metal mask so as to cover the
実施例2
実施例1において第1の封止層7を形成する際に用いたポリビニルアルコールをパリレンに、ディスペンサによる滴下を蒸着に替えた以外は、実施例1と全く同様にして有機トランジスタを製造した。
Example 2
An organic transistor was produced in exactly the same manner as in Example 1, except that the polyvinyl alcohol used in forming the
実施例3
実施例1において第1の封止層7を形成する際に用いたポリビニルアルコール溶液をポリイミドのN−メチルピロリドン溶液に替えた以外は、実施例1と全く同様にして有機トランジスタを製造した。
Example 3
An organic transistor was produced in exactly the same manner as in Example 1, except that the polyvinyl alcohol solution used in forming the
比較例1
図5に示す比較例1の有機薄膜トランジスタにおいては、チャネル部で分割されずに有機半導体層6の全体を覆うような、第1の全覆封止層17が形成され、その上に有機半導体層6を覆う第2の全覆封止層18が形成されている。
Comparative Example 1
In the organic thin film transistor of Comparative Example 1 shown in FIG. 5, a first
比較例1の有機薄膜トランジスタは、第1の封止層7に代え、ポリビニルアルコールの水溶液をディスペンサによって滴下し、90℃で1時間窒素中にてアニーリングを行って、有機半導体層6全体を覆う、第1の全覆封止層17を成膜した。また、パリレンを、有機半導体層6を第1の全覆封止層17を介して覆うように、メタルマスクを用いた蒸着法によって200nm成膜して第2の全覆封止層18を形成した。これ以外は、実施例1と同様にして有機薄膜トランジスタを作製した。
In the organic thin film transistor of Comparative Example 1, instead of the
比較例2
実施例1の有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層6の形成まで行い、その後の封止層を形成する工程を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様にして作製することで、図4(d)に示すような封止層を持たない有機薄膜トランジスタを作製した。
Comparative Example 2
The organic thin film transistor of Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the
実施例4
図6は、実施例4に係る有機薄膜トランジスタ100の要部構成を示し、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるC−C’線矢視断面図である。但し、図6(a)中の第2の封止層8は、構成が分かり易いように、輪郭のみを記載してある。
Example 4
FIG. 6: shows the principal part structure of the organic thin-
図6に示す実施例4の有機薄膜トランジスタにおいて、封止層が、第1の封止層7と第2の封止層8と、金属材料から形成されている第3の封止層9から構成されている。
第2の封止層8までは実施例1と同様にして形成した。
その後、金(Au)と金ニッケル合金(Au/Ni=97%/3%)の2層構造からなる第3の封止層9を、第2の封止層8を介してチャネル部を覆うように、メタルマスクを用いた真空蒸着法によって100nm成膜して形成した。
In the organic thin film transistor of Example 4 shown in FIG. 6, the sealing layer is composed of a
Up to the
Thereafter, the
実施例5
図7に示す実施例5の有機薄膜トランジスタにおいて、第3の封止層9は有機トランジスタ上を覆うように形成されている。第2の封止層8までは実施例4と同様にして形成した。
その後、金(Au)と金ニッケル合金(Au/Ni=97%/3%)の2層構造からなる第3の封止層9を、有機トランジスタ上を覆うように、メタルマスクを用いた真空蒸着法によって100nm成膜して形成した。
Example 5
In the organic thin film transistor of Example 5 shown in FIG. 7, the
Thereafter, a vacuum using a metal mask so that the
実施例6
図8に示す実施例6の有機薄膜トランジスタにおいて、第1の封止層7と第3の封止層9は金属材料から形成されている。
有機半導体層6までは実施例1と同様にして形成した。
その後、金(Au)と金ニッケル合金(Au/Ni=97%/3%)の2層構造からなる第1の封止層7を、メタルマスクを用いて真空蒸着法により膜厚100nmで形成した。
Example 6
In the organic thin film transistor of Example 6 shown in FIG. 8, the
The layers up to the
Thereafter, a
その後、パリレンを、チャネル部を含み有機半導体層6を覆うように、メタルマスクを用いた蒸着法によって200nm成膜し、第2の封止層8を形成した。
最後に、金(Au)と金ニッケル合金(Au/Ni=97%/3%)の2層構造からなる第3の封止層9を、第2の封止層8を介してチャネル部を覆うように、メタルマスクを用いた真空蒸着法によって100nm成膜して形成した。
Thereafter, parylene was formed to a thickness of 200 nm by a vapor deposition method using a metal mask so as to cover the
Finally, the
実施例7
図9は、実施例7に係る有機薄膜トランジスタ200の要部構成を示し、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるD−D’線矢視断面図である。但し、図9(a)中の第2の封止層28は、構成が分かり易いように、輪郭のみを記載してある。
実施例7の有機薄膜トランジスタは、ゲート電極がパターニングされた構造を備える。また、第1の封止層27と第3の封止層29は金属材料から形成されている。
Example 7
FIG. 9: shows the principal part structure of the organic thin-
The organic thin film transistor of Example 7 has a structure in which a gate electrode is patterned. The
以下、実施例7の有機薄膜トランジスタを製造する方法のプロセス工程を説明する。
まず、ガラス基板21上にスパッタリング法によりアルミシリコン合金膜(Al/Si=90%/10%)を膜厚40nm形成した。
続いて、アルミシリコン(Al−Si)合金膜を、フォトリソグラフィーおよびエッチングプロセスを用いて所望の形状にパターニングを行い、ゲート電極22を形成した。
Hereinafter, process steps of the method for producing the organic thin film transistor of Example 7 will be described.
First, an aluminum silicon alloy film (Al / Si = 90% / 10%) having a thickness of 40 nm was formed on the
Subsequently, the aluminum silicon (Al—Si) alloy film was patterned into a desired shape using photolithography and an etching process, and the
次に、ゲート電極22上に、酸化シリコン膜(SiO2)をスパッタリング法により、膜厚200nmで製膜して、ゲート絶縁膜23を作製した。
続いて、実施例1と同様にレジスト膜(図示せず)を用いたリフトオフ法を用いて金からなるソース電極24とドレイン電極25とを膜厚60nmで作製した。
ソース電極24およびドレイン電極25の長さは、チャネル長方向に500μm、チャネル幅方向に1000μmとした。また、チャネル長は50μmとした。
Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) was formed to a thickness of 200 nm on the
Subsequently, similarly to Example 1, a
The lengths of the
そして、実施例1と同様に有機半導体層26として、ペンタセンを膜厚100nmで真空蒸着法により成膜した。長さは、チャネル長方向に400μm、チャネル幅は500μmとした。
それから、金(Au)と金ニッケル合金(Au/Ni=97%/3%)の2層構造からなる第1の封止層27を、メタルマスクを用いて真空蒸着法により膜厚100nmで形成することで形成した。
Then, in the same manner as in Example 1, pentacene was formed as the
Then, a
続いて、パリレンを、チャネル部を含み有機半導体層6を覆うように、メタルマスクを用いた蒸着法によって200nm成膜し、第2の封止層28を形成した。
最後に、金(Au)と金ニッケル合金(Au/Ni=97%/3%)の2層構造からなる第3の封止層29を、メタルマスクを用いて真空蒸着法により、膜厚100nmで形成した。
以上のようなプロセスにより、図9に示す本実施例7の有機トランジスタを作製した。
Subsequently, the
Finally, a
Through the process as described above, the organic transistor of Example 7 shown in FIG. 9 was produced.
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタ200に対して、ゲート電極22−ソース電極24間と、第3の封止層29−ソース電極24間の両方に、0Vから−25Vまで変化させた電圧を同時に印加し、有機薄膜トランジスタ200を流れるドレイン電流Idを測定した。ソース電極24−ドレイン電極25間の電圧は−25Vで固定した。
With respect to the organic
比較例3
実施例7で作製した有機薄膜トランジスタ200に対して、ゲート電極22−ソース電極24間に、0Vから−25Vまで変化させた電圧を印加し、有機薄膜トランジスタ200を流れるドレイン電流Idを測定した。ソース電極24−ドレイン電極25間の電圧は−25Vで固定した。
Comparative Example 3
A voltage changed from 0 V to −25 V was applied between the
実施例8
図10は、実施例8に係る有機薄膜トランジスタ100の要部構成を示し、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるE−E’線矢視断面図である。但し、図10(a)中の第2の封止層8は、構成が分かり易いように、輪郭のみを記載してある。
図10に示す実施例8の有機薄膜トランジスタにおいて、第1の封止層7はチャネル幅方向に分割され、有機半導体層のチャネル部以外を覆っている。
Example 8
FIG. 10: shows the principal part structure of the organic thin-
In the organic thin film transistor of Example 8 shown in FIG. 10, the
ソース電極4とドレイン電極5までは実施例1と同様にして形成した。
続いて、p型の有機半導体材料ペンタセンを真空蒸着法を用いて、基板温度50℃の条件で所定の開口部を有するマスクを介した蒸着を行い、2つの部分に分割した膜厚100nmの有機半導体層6を作製した。各部分の長さは、チャネル長方向に400μm、チャネル幅を250μmとした。
The
Subsequently, the p-type organic semiconductor material pentacene is deposited using a vacuum deposition method through a mask having a predetermined opening at a substrate temperature of 50.degree. A
そして、ポリビニルアルコールの水溶液を、ディスペンサによって滴下し、90℃で1時間窒素中にてアニーリングを行って、各チャネルで分割され、かつチャネル幅方向にも分割して有機半導体層6を覆う第1の封止層7を成膜した。
最後に、パリレンを、チャネル部を含み有機半導体層6を覆うように、メタルマスクを用いた蒸着法によって200nm成膜し、第2の封止層8を形成して有機薄膜トランジスタを製造した。
Then, an aqueous solution of polyvinyl alcohol is dropped by a dispenser, annealed in nitrogen at 90 ° C. for 1 hour, divided in each channel and also divided in the channel width direction to cover the
Finally, parylene was formed to a thickness of 200 nm by a vapor deposition method using a metal mask so as to cover the
実施例1〜6、8と比較例1、2の比較
実施例1〜6および8と比較例1、2で作製した有機薄膜トランジスタの移動度を、Vg−|Id|1/2曲線から求めた。Vgはソース電極4−基板11間に印加する電圧であり、0Vから−30Vまで変化させた。また、ソース電極4−ドレイン電極5間の電圧は−30Vで固定した。測定には、アジレントテクノロジー社の半導体デバイスアナライザーB1500Aを用いた。
Comparison between Examples 1 to 6 and 8 and Comparative Examples 1 and 2 The mobility of the organic thin film transistors prepared in Examples 1 to 6 and 8 and Comparative Examples 1 and 2 is determined from the V g − | I d | 1/2 curve. Asked. V g is a voltage applied between the
また、大気中に10日間放置後、再度同様の測定によって各トランジスタの移動度を算出し、作製直後の移動度と比較した。
実施例1〜3と比較例1、2から、チャネル部で分割された第1の封止層7で有機半導体層6を覆い、第2の封止層8でチャネル部を含み有機半導体層6を覆う構造によって、特性劣化を抑えることが可能であることが確認された。
From Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, the
また、実施例1と実施例4から、封止層10が、第1の封止層7と第2の封止層8に加え、第2の封止層8を介してチャネル部分を覆う第3の封止層9を有することによって、大気中の特性劣化をさらに抑えることが可能であることが確認された。
Further, from Example 1 and Example 4, the
また、実施例4と実施例5から、第3の封止層9が有機トランジスタ上を覆うことによって、大気中の特性劣化をさらに抑えることが可能であることが確認された。
さらに実施例1と実施例6から、金属で第1の封止層7を形成することで、有機薄膜トランジスタの特性劣化を抑えられることに加え、特性を向上できることが確認できた。
さらに実施例1と実施例8から、第1の封止層7をチャネル幅方向にも分割して有機半導体層6を覆うことによってより大気中の特性劣化を抑えることが可能であることが確認された。
Moreover, from Example 4 and Example 5, it was confirmed that the characteristic deterioration in air | atmosphere can further be suppressed by the
Furthermore, from Example 1 and Example 6, it was confirmed that by forming the
Furthermore, from Example 1 and Example 8, it is confirmed that the characteristic degradation in the atmosphere can be further suppressed by dividing the
実施例7と比較例3の比較
下表に示した結果から明らかなように、実施例7で作製した有機薄膜トランジスタ200は、大気中での特性劣化を抑えられることに加え、ソース電極23−第3の封止層29間に電圧を印加することにより、ドレイン電流量が増加する。即ち、第1の封止層27と第3の封止層29を金属材料とした場合、第3の封止層29を第2のゲート電極、第2の封止層28を第2のゲート絶縁膜とみなした、ダブルゲート型有機薄膜トランジスタとでき、より多くの電流を得られることが確認できた。
Comparison of Example 7 and Comparative Example 3 As is clear from the results shown in the table below, the organic
本発明の有機薄膜トランジスタは、移動度などの特性劣化を抑えることが可能であるため、各種電子部品に好適に使用できる。例えば、フレキシブルディスプレイ分野において、好適に利用することができる。 The organic thin film transistor of the present invention can be suitably used for various electronic components because it can suppress deterioration of characteristics such as mobility. For example, it can be suitably used in the flexible display field.
100、200 有機薄膜トランジスタ
1、11、21 基板
2、22 ゲート電極
3、23 ゲート絶縁膜
4、24 ソース電極
5、25 ドレイン電極
6、26 有機半導体層
100, 200 Organic thin-
7、27 第1の封止層
8、28 第2の封止層
9、29 第3の封止層
10 封止層
12 フォトレジスト膜
13 金属薄膜
17 第1の全覆封止層
18 第2の全覆封止層
20 チャネル部
7, 27
Claims (13)
前記有機半導体層が、前記ソース電極と前記ドレイン電極に挟まれているチャネル部を有し、
少なくとも前記チャネル部で分割されて前記有機半導体層を覆う第1の封止層と、
チャネル部を含み有機半導体層を覆う第2の封止層と、
前記第2の封止層を覆う任意の第3の封止層と
を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 The substrate has a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor layer, and a sealing layer.
The organic semiconductor layer has a channel portion sandwiched between the source electrode and the drain electrode,
A first sealing layer that is divided by at least the channel portion and covers the organic semiconductor layer;
A second sealing layer including a channel portion and covering the organic semiconductor layer;
An organic thin film transistor, comprising: an optional third sealing layer that covers the second sealing layer.
該封止層を形成する工程が、少なくとも前記有機半導体層の前記ソース電極と前記ドレイン電極で挟まれるチャネル部で分割して該有機半導体層上を覆うように第1の封止層を形成する工程と、
前記チャネル部を含み、前記有機半導体層を覆うように第2の封止層を形成する工程と、
前記第2の封止層を覆う任意の第3の封止層を形成する工程と
を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 Forming a gate electrode on the substrate; manufacturing a gate insulating film; forming a source electrode and a drain electrode; forming an organic semiconductor layer; and a sealing layer covering the organic semiconductor layer And forming a process,
In the step of forming the sealing layer, the first sealing layer is formed so as to cover the organic semiconductor layer by dividing at least a channel portion sandwiched between the source electrode and the drain electrode of the organic semiconductor layer. Process,
Forming a second sealing layer so as to cover the organic semiconductor layer, including the channel portion;
Forming an optional third sealing layer covering the second sealing layer. A method of manufacturing an organic thin film transistor, comprising:
前記第1の封止層を形成する工程と、
前記第2の封止層を形成する工程と、
前記チャネル部を、第2の封止層を介して覆うように、第3の封止層を形成する材料を成膜して第3の封止層を形成する工程を含む請求項10に記載のトランジスタの製造方法。 The step of forming the sealing layer includes
Forming the first sealing layer;
Forming the second sealing layer;
11. The method according to claim 10, further comprising forming a third sealing layer by forming a material for forming the third sealing layer so as to cover the channel portion via the second sealing layer. Transistor manufacturing method.
金属もしくは金属合金を用いて第1の封止層を形成する工程である請求項10または11に記載のトランジスタの製造方法。 Forming the first sealing layer comprises:
12. The method for manufacturing a transistor according to claim 10, wherein the first sealing layer is formed using a metal or a metal alloy.
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