JP2012204398A - Thin film transistor and manufacturing method therefor, and image display device using thin film transistor - Google Patents

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ちひろ 宮▲崎▼
Manabu Ito
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high quality bottom gate type thin film transistor provided on a resin substrate at a low cost by simplifying the manufacturing process, and to provide an image display device.SOLUTION: The bottom gate type thin film transistor comprises at least a resin substrate, a gate electrode and an insulating adhesion layer provided on the same surface of the resin substrate, and a gate insulation layer provided on the gate electrode and the insulating adhesion layer. The gate electrode contains a metal. The insulating adhesion layer contains an oxyhydroxide of the metal contained in the gate electrode. The metal contains Al, and the thickness of the gate electrode is 10-100 nm.

Description

本発明は、薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置に関する。   The present invention relates to a thin film transistor, a manufacturing method thereof, and an image display device using the thin film transistor.

現在、一般的な平面薄型画像表示装置(Flat Panel Display;FPD)は非晶質シリコンや多結晶シリコンを活性層に用いた電界効果トランジスタのアクティブマトリックスにより駆動されている。   At present, a general flat panel display (FPD) is driven by an active matrix of a field effect transistor using amorphous silicon or polycrystalline silicon as an active layer.

一方、FPDのさらなる薄型化、軽量化、耐破損性の向上を求めて、ガラス基板の替わりに樹脂基板を用いる試みが近年なされている。   On the other hand, in recent years, attempts have been made to use a resin substrate instead of a glass substrate in order to further reduce the thickness, weight, and breakage resistance of an FPD.

しかし、上述のシリコン薄膜を用いるトランジスタの製造は、比較的高温の熱工程を要し、一般的に耐熱性の低い樹脂基板上に直接形成することは困難である。   However, the manufacture of the transistor using the above-described silicon thin film requires a relatively high temperature thermal process and is generally difficult to form directly on a resin substrate having low heat resistance.

そこで、低温形成が可能な酸化物半導体を活性層とした薄膜トランジスタの開発が活発に行われている(例えば、特許文献1)。   Therefore, development of a thin film transistor using an oxide semiconductor that can be formed at a low temperature as an active layer has been actively performed (for example, Patent Document 1).

そして、上述の酸化物半導体を活性層とした薄膜トランジスタのゲート絶縁層としては、例えばプラズマCVD法やマグネトロンスパッタ法で形成した酸化シリコン、窒化シリコン等の単膜またはそれらを積層した膜が用いられている(例えば、特許文献2)。   As the gate insulating layer of the thin film transistor using the above-described oxide semiconductor as an active layer, for example, a single film of silicon oxide, silicon nitride, or the like formed by plasma CVD or magnetron sputtering is used, or a film in which these are laminated. (For example, Patent Document 2).

特開2006−165532号公報JP 2006-165532 A 特開2007−73697号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-73697

しかし、プラズマCVD法やマグネトロンスパッタ法で樹脂基板上に低温成膜したゲート絶縁層は、基板との密着性が低いため、基板からゲート絶縁層が剥がれやすく、信頼性の高い薄膜トランジスタが得られないという問題があった。   However, a gate insulating layer formed on a resin substrate at a low temperature by a plasma CVD method or a magnetron sputtering method has low adhesion to the substrate, so that the gate insulating layer is easily peeled off from the substrate, and a highly reliable thin film transistor cannot be obtained. There was a problem.

よって、基板とゲート絶縁層との間に密着層を設ける必要があるが、密着層を設けるために工程を一つ増加させることによる製造コストの増加が懸念される。   Therefore, although it is necessary to provide an adhesion layer between the substrate and the gate insulating layer, there is a concern about an increase in manufacturing cost due to an increase in one process for providing the adhesion layer.

そこで本発明では、上記のような要求を解決するため、基板とゲート絶縁層間に、工程数を増加させることなく密着層を形成することにより、高品質で低コストの薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, in order to solve the above-described requirements, a high-quality and low-cost thin film transistor and a method for manufacturing the same are formed by forming an adhesion layer between the substrate and the gate insulating layer without increasing the number of steps, and An object is to provide an image display device using the thin film transistor.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.

第1の発明は、ボトムゲート型の薄膜トランジスタである。当該ボトムゲート型の薄膜トランジスタは、樹脂基板と、樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、ゲート電極と絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備える。また、ゲート電極は、金属を含む。また、絶縁性密着層は、ゲート電極に含まれる金属のオキシ水酸化物を含むことを特徴とする。   The first invention is a bottom-gate thin film transistor. The bottom-gate thin film transistor includes a resin substrate, a gate electrode and an insulating adhesive layer provided on the same surface of the resin substrate, and a gate insulating layer provided on the gate electrode and the insulating adhesive layer. At least. The gate electrode includes a metal. The insulating adhesive layer includes a metal oxyhydroxide contained in the gate electrode.

第2の発明は、上記第1の発明において、金属は、Alを含む金属であることを特徴とする。   According to a second aspect, in the first aspect, the metal is a metal containing Al.

第3の発明は、上記第1または第2の発明において、ゲート電極の膜厚は、10nm以上100nm以下であることを特徴とする。   According to a third invention, in the first or second invention, the thickness of the gate electrode is 10 nm or more and 100 nm or less.

第4の発明は、上記第1または第2の発明において、ゲート絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライドの少なくとも何れか一種の化合物を含むことを特徴とする。   According to a fourth invention, in the first or second invention, the gate insulating layer contains at least one compound of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride.

第5の発明は、上記第1または第2の発明において、ゲート絶縁層上に金属酸化物半導体層を、さらに備える。また、金属酸化物半導体層は、In、Zn、Gaの少なくとも何れか一種の元素を含むことを特徴とする。   According to a fifth invention, in the first or second invention, a metal oxide semiconductor layer is further provided on the gate insulating layer. The metal oxide semiconductor layer includes at least one element of In, Zn, and Ga.

第6の発明は、樹脂基板と、樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、ゲート電極と絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備えるボトムゲート型の薄膜トランジスタの製造方法である。当該製造方法は、樹脂基板上に金属を含む膜を成膜する金属膜成膜工程と、樹脂基板上においてゲート電極となる部分をレジストで覆うレジスト被覆工程と、樹脂基板を高温水処理する高温水処理工程と、レジストで覆われていない樹脂基板上の金属を含む膜をオキシ水酸化するオキシ水酸化工程とを備える。   The sixth invention comprises at least a resin substrate, a gate electrode provided on the same surface of the resin substrate, an insulating adhesive layer, and a gate insulating layer provided on the gate electrode and the insulating adhesive layer. This is a method for manufacturing a bottom-gate thin film transistor. The manufacturing method includes a metal film forming step for forming a film containing a metal on a resin substrate, a resist coating step for covering a portion to be a gate electrode on the resin substrate with a resist, and a high temperature for treating the resin substrate with high-temperature water. A water treatment step, and an oxyhydration step of oxyhydrating a film containing a metal on a resin substrate not covered with a resist.

第7の発明は、上記第6の発明において、金属は、Alを含む金属であることを特徴とする。   In a seventh aspect based on the sixth aspect, the metal is a metal containing Al.

第8の発明は、上記第6または第7の発明において、高温水処理工程は、レジストで覆われている部分にゲート電極と、レジストで覆われていない部分に絶縁性密着層とを形成することを特徴とする。   In an eighth aspect based on the sixth or seventh aspect, in the high temperature water treatment step, a gate electrode is formed in a portion covered with a resist and an insulating adhesive layer is formed in a portion not covered with the resist. It is characterized by that.

第9の発明は、上記第6または第7の発明において、高温水処理工程における高温水処理時の温度は、100℃以上180℃以下であることを特徴とする。   According to a ninth invention, in the sixth or seventh invention, the temperature during the high-temperature water treatment in the high-temperature water treatment step is from 100 ° C. to 180 ° C.

第10の発明は、画像表示装置である。当該画像表示装置は、上記第1乃至5の何れか1に記載のボトムゲート型の薄膜トランジスタのアレイと画像表示媒体とからなることを特徴とする。   A tenth invention is an image display device. The image display device includes the bottom-gate thin film transistor array described in any one of the first to fifth aspects and an image display medium.

第11の発明は、上記第10の発明において、画像表示媒体は、電気泳動方式によるものであることを特徴とする。   In an eleventh aspect based on the tenth aspect, the image display medium is an electrophoretic method.

本発明によれば、本発明によれば、高品質で低コストの薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置を提供することが可能となる。つまり、ゲート電極を金属、絶縁性密着層をゲート電極に含まれる金属のオキシ水酸化物を含むものとすることで、十分な導電性を有するゲート電極と、基板およびゲート絶縁層に対し高密着性を有する絶縁性密着層を持つ薄膜トランジスタを得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-quality and low-cost thin film transistor, a manufacturing method thereof, and an image display device using the thin film transistor. In other words, the gate electrode is made of metal and the insulating adhesion layer contains the metal oxyhydroxide contained in the gate electrode, thereby providing high adhesion to the gate electrode having sufficient conductivity and the substrate and the gate insulation layer. A thin film transistor having an insulating adhesive layer can be obtained.

また、ゲート電極の膜厚を10nm以上、100nm以下とすることで、十分な導電性を持つゲート電極と十分な絶縁性を有する密着層を得ることが可能となる。10nm未満であると島状成長により膜中に膜が形成されていない部分が生じるという問題が起こりうる。また100nmを越えると、Alを含む金属材料を膜内部まで完全にオキシ水酸化することが困難となり、十分な絶縁性を有する密着層を得ることができない。   Further, by setting the thickness of the gate electrode to 10 nm or more and 100 nm or less, it is possible to obtain a gate electrode having sufficient conductivity and an adhesion layer having sufficient insulation. If the thickness is less than 10 nm, there may occur a problem that a portion in which no film is formed is generated in the film due to island growth. On the other hand, when the thickness exceeds 100 nm, it is difficult to completely oxyhydroxide a metal material containing Al to the inside of the film, and an adhesion layer having sufficient insulation cannot be obtained.

また、ゲート絶縁層を、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミ二ウムのいずれか一種の化合物を含む材料で形成することで、ゲート絶縁層として十分な耐電圧を持たせることができる。   In addition, by forming the gate insulating layer using a material containing any one compound of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, and aluminum oxide, the gate insulating layer can have sufficient withstand voltage. it can.

また、金属酸化物半導体層をIn、Zn、Gaのいずれか一種を含む材料で形成することで樹脂基板上に低温で高品質な薄膜トランジスタを形成することができる。   In addition, by forming the metal oxide semiconductor layer with a material containing any one of In, Zn, and Ga, a high-quality thin film transistor can be formed over a resin substrate at a low temperature.

また、基板上に金属を含む膜を成膜する工程、ゲート電極となる部分をレジストで覆う工程と、基板を高温水処理し、非レジスト被覆部の金属を含む膜をオキシ水酸化する工程を含むことで、非レジスト被覆部には絶縁性密着層、レジスト被覆部には金属ゲート電極が形成され、ゲート電極と密着層とを同時に形成することが可能となる。つまり樹脂基板上に、工程数を増やすことなく、ゲート絶縁層と絶縁性密着層とを形成することが可能となる。   Also, a step of forming a metal-containing film on the substrate, a step of covering the portion to be the gate electrode with a resist, a step of treating the substrate with high-temperature water and oxyhydrating the film containing the metal in the non-resist coating portion By including the insulating adhesive layer in the non-resist coating portion and the metal gate electrode is formed in the resist coating portion, the gate electrode and the adhesive layer can be formed simultaneously. That is, the gate insulating layer and the insulating adhesion layer can be formed on the resin substrate without increasing the number of steps.

また、Alを含む金属材料への高温水処理時の温度を100℃以上とすることで、密着層となる領域を十分にオキシ水酸化することが可能となる。また180℃以下とすることで、安価な樹脂基板を用いても基板にダメージを与えることなく処理を行うことが可能となる。   Moreover, it becomes possible to fully oxyhydroxide the area | region used as an adhesion layer by the temperature at the time of the high temperature water treatment to the metal material containing Al being 100 degreeC or more. In addition, when the temperature is set to 180 ° C. or lower, even if an inexpensive resin substrate is used, processing can be performed without damaging the substrate.

本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図1 is a schematic cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図Schematic sectional view showing the structure of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention 実施例1、2および比較例2、3に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図Schematic sectional view showing the structure of the thin film transistor according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 and 3 実施例1、2および比較例2、3に係る薄膜トランジスタアレイ基板の一素子を示す概略断面図Schematic sectional view showing one element of a thin film transistor array substrate according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 and 3 実施例1、2および比較例2、3に係る薄膜トランジスタを用いた画像表示装置の一画素を示す概略断面図Schematic sectional view showing one pixel of an image display device using thin film transistors according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 2 and 3 比較例1に係る薄膜トランジスタの構造を表す概略断面図Schematic sectional view showing the structure of a thin film transistor according to Comparative Example 1

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置について説明する。なお、以下では、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタとその製造方法について説明した後、薄膜トランジスタを用いた画像表示装置について説明する。   Hereinafter, a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, a method for manufacturing the same, and an image display device using the thin film transistor will be described with reference to the drawings. Hereinafter, after describing the thin film transistor and the manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention, an image display device using the thin film transistor will be described.

〈薄膜トランジスタ〉
まず、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタについて説明する。以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下に説明する薄膜トランジスタの構成は一例であって、本発明に係る薄膜トランジスタはこの構成に限定されるものではない。
<Thin film transistor>
First, a thin film transistor according to an embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. The structure of the thin film transistor described below is an example, and the thin film transistor according to the present invention is not limited to this structure.

図1に本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの一例を示す。本実施形態に係る薄膜トランジスタは、樹脂基板10上にゲート電極11、絶縁性の密着層12(絶縁性密着層12と称すことがある)、ゲート絶縁層13、金属酸化物半導体層14、ソース電極15、およびドレイン電極16を備えているボトムゲート−トップコンタクト型の薄膜トランジスタである。   FIG. 1 shows an example of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. The thin film transistor according to this embodiment includes a gate electrode 11, an insulating adhesive layer 12 (sometimes referred to as an insulating adhesive layer 12), a gate insulating layer 13, a metal oxide semiconductor layer 14, and a source electrode on a resin substrate 10. 15 and a bottom gate-top contact type thin film transistor including a drain electrode 16.

また、図2に本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスタの概略断面図の一例を示す。本実施形態に係る薄膜トランジスタは、樹脂基板10上にゲート電極11、絶縁性の密着層12(絶縁性密着層12と称すことがある)、ゲート絶縁層13、金属酸化物半導体層14、ソース電極15およびドレイン電極16を備えているボトムゲート−ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタである。   FIG. 2 shows an example of a schematic sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention. The thin film transistor according to this embodiment includes a gate electrode 11, an insulating adhesive layer 12 (sometimes referred to as an insulating adhesive layer 12), a gate insulating layer 13, a metal oxide semiconductor layer 14, and a source electrode on a resin substrate 10. 15 is a bottom gate-bottom contact type thin film transistor including 15 and a drain electrode 16.

上記樹脂基板10には、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフェン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂等を使用することができる。これらの基板は単独で使用することもでき、二種以上を積層した複合基板を使用することもできる。また樹脂基板10上にカラーフィルタが形成された基板を使用することもできる。   Examples of the resin substrate 10 include polymethyl methacrylate, polyacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyethylene sulfide, polyethersulfone (PES), polyolefin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate (PEN), cycloolefin polymer, and polyethersulfene. , Triacetyl cellulose, polyvinyl fluoride film, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer resin, weather resistant polyethylene terephthalate, weather resistant polypropylene, glass fiber reinforced acrylic resin film, glass fiber reinforced polycarbonate, transparent polyimide, fluororesin, cyclic polyolefin Series resins and the like can be used. These substrates can be used alone, or a composite substrate in which two or more kinds are laminated can be used. A substrate in which a color filter is formed on the resin substrate 10 can also be used.

上記ゲート電極11には、Alを含む金属が用いられる。具体的にはAl、Al−Nd、Al−Ni等が挙げられる。これらの電極は、スパッタ法、真空蒸着法等で形成することができるが、これらの方法に限定されるものではない。なお、ゲート電極11の膜厚は10nm以上100nm以下であることが好ましい。   A metal containing Al is used for the gate electrode 11. Specifically, Al, Al—Nd, Al—Ni, and the like can be given. These electrodes can be formed by sputtering, vacuum deposition, or the like, but are not limited to these methods. Note that the thickness of the gate electrode 11 is preferably 10 nm to 100 nm.

上記絶縁性密着層12には、ゲート電極11に含まれる金属と同じ金属、この実施形態ではAlを含む金属のオキシ水酸化物が用いられる。当該絶縁性密着層12は、ゲート電極11を構成するAlを含む金属材料を、高温水処理を用いてオキシ水酸化することにより形成される。なお、絶縁性密着層12の抵抗率は1.0×10-11Ω・cm以下、好ましくは1.0×10-13Ω・cm以下である。また、絶縁性密着層12は、樹脂基板10に設けられたゲート電極11と、樹脂基板10上において同一平面上にある(例えば図1参照)。 The insulating adhesive layer 12 is made of the same metal as the metal contained in the gate electrode 11, in this embodiment, a metal oxyhydroxide containing Al. The insulating adhesion layer 12 is formed by oxyhydrating a metal material containing Al constituting the gate electrode 11 using high-temperature water treatment. The resistivity of the insulating adhesive layer 12 is 1.0 × 10 −11 Ω · cm or less, preferably 1.0 × 10 −13 Ω · cm or less. The insulating adhesive layer 12 is on the same plane as the gate electrode 11 provided on the resin substrate 10 and on the resin substrate 10 (see, for example, FIG. 1).

上記ゲート絶縁層13には、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド等を用いるのが好ましい。これらの材料を用いることで、上述した絶縁性密着層12との密着性が高くなり、安価でかつ十分な絶縁性を持つ膜を得ることができる。なお、ゲート絶縁層13はスパッタ法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法または原子層堆積法で形成されることが好ましいが、これらの方法に限定されるものではない。   The gate insulating layer 13 is preferably made of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or the like. By using these materials, the adhesiveness with the insulating adhesive layer 12 described above is enhanced, and an inexpensive film having sufficient insulating properties can be obtained. Note that the gate insulating layer 13 is preferably formed by a sputtering method, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or an atomic layer deposition method, but is not limited thereto.

上記金属酸化物半導体層14としては、例えば亜鉛、インジウム、ガリウムのうち少なくとも一種類以上の元素を含む酸化物が挙げられる。なお、当該酸化物として、具体的には、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛ガリウムインジウム(In―Ga―Zn―O)等公知の材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、金属酸化物半導体層14の膜厚は少なくとも10nm以上が望ましい。10nmを下回ると、小さいと島状成長により、膜中に半導体が形成されていない部分が生じるという問題が起こることがある。   Examples of the metal oxide semiconductor layer 14 include an oxide containing at least one element selected from zinc, indium, and gallium. Specific examples of the oxide include known materials such as zinc oxide, indium oxide, indium zinc oxide, and zinc gallium indium oxide (In—Ga—Zn—O), but are not limited thereto. Absent. The film thickness of the metal oxide semiconductor layer 14 is desirably at least 10 nm. If the thickness is less than 10 nm, a problem may occur that a portion where no semiconductor is formed in the film is generated due to island growth.

上記ソース電極15およびドレイン電極16には、Au、Ag、Cu、Cr、Al、Mg、Li、Moなどの低抵抗金属材料が好適に用いられる。また酸化インジウム(In23)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn24)、酸化カドミウムスズ(Cd2SnO4)、酸化亜鉛スズ(Zn2SnO4)、酸化インジウム亜鉛(In−Zn−O)等の酸化物材料も好適に用いられる。 For the source electrode 15 and the drain electrode 16, a low resistance metal material such as Au, Ag, Cu, Cr, Al, Mg, Li, or Mo is preferably used. Indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), indium cadmium oxide (CdIn 2 O 4 ), cadmium tin oxide (Cd 2 SnO 4 ), oxide Oxide materials such as zinc tin (Zn 2 SnO 4 ) and indium zinc oxide (In—Zn—O) are also preferably used.

また、これら酸化物材料に不純物をドープすることも導電率を上げるために好ましい。例えば、酸化インジウムにスズやモリブデン、チタンをドープしたもの、酸化スズにアンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたものなどである。この中では特に酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ(通称ITO)が低い抵抗率のために特に好適に用いられる。またポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等の有機導電性材料も好適に用いることができる。   It is also preferable to add impurities to these oxide materials in order to increase conductivity. For example, indium oxide is doped with tin, molybdenum, or titanium, tin oxide is doped with antimony or fluorine, and zinc oxide is doped with indium, aluminum, or gallium. Among these, indium tin oxide (commonly called ITO) in which tin is doped in indium oxide is particularly preferably used because of its low resistivity. An organic conductive material such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT) can also be used suitably.

なお、ゲート電極11、ソース電極15、およびドレイン電極16は全て同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、薄膜トランジスタの製造における工程数を減らすためにソース電極15とドレイン電極16とは同一の材料であることがより望ましい。これらの電極は、真空蒸着法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、光CVD法、ホットワイヤーCVD法等で形成される。また上述の導電性材料をインキ状、ペースト状にしたものをスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で塗布し、焼成して形成することもできるが、これらに限定されるものではない。   Note that the gate electrode 11, the source electrode 15, and the drain electrode 16 may all be made of the same material, or may be made of different materials. However, in order to reduce the number of steps in manufacturing the thin film transistor, it is more desirable that the source electrode 15 and the drain electrode 16 are made of the same material. These electrodes are formed by a vacuum deposition method, a sputtering method, a laser ablation method, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a photo CVD method, a hot wire CVD method, or the like. In addition, the conductive material described above in an ink form or a paste form can be applied by screen printing, letterpress printing, an ink jet method or the like, and baked, but is not limited thereto.

〈薄膜トランジスタの製造方法〉
次に、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法の一例について説明する。
<Method for Manufacturing Thin Film Transistor>
Next, an example of a method for manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention will be described.

まず、樹脂基板10上に、スパッタ法によりAlを成膜(膜厚80nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、高温水処理を行う。そして、処理後、レジストを剥離し、ゲート電極11、および絶縁性密着層12を形成する。   First, an Al film is formed on the resin substrate 10 by sputtering (film thickness is 80 nm), a resist pattern is formed by photolithography, and then high-temperature water treatment is performed. Then, after the treatment, the resist is peeled off, and the gate electrode 11 and the insulating adhesion layer 12 are formed.

次に、プラズマCVD法によりSiNxを成膜(膜厚500nm)し、ゲート絶縁層13を形成し、次いで、スパッタ法によりInGaZnOからなる金属酸化物半導体層14を室温にて成膜する。 Next, SiN x is formed by a plasma CVD method (thickness: 500 nm) to form a gate insulating layer 13, and then a metal oxide semiconductor layer 14 made of InGaZnO is formed at room temperature by a sputtering method.

最後に、スパッタ法によりMoを成膜し、フォトリソグラフィー法によりレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極15とドレイン電極16とを形成する。   Finally, Mo is formed by sputtering and a resist pattern is formed by photolithography, and then dry etching and peeling are performed to form the source electrode 15 and the drain electrode 16.

以上が本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法の一例である。   The above is an example of a method for manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

〈薄膜トランジスタを用いた画像表示装置〉
次に、薄膜トランジスタを用いた画像表示装置について説明する。
<Image display device using thin film transistor>
Next, an image display device using a thin film transistor will be described.

画像表示装置は、薄膜トランジスタアレイ基板21と、対向電極23との間に電気泳動媒体22が挟まれているものである(図5参照)。なお、上記薄膜トランジスタアレイ基板21は、薄膜トランジスタのソース電極15およびドレイン電極16上にSiOxからなる封止層18、ポリマーからなる層間絶縁層19、ITOからなる画素電極20が形成してなるものである(図4参照)。 In the image display device, an electrophoretic medium 22 is sandwiched between a thin film transistor array substrate 21 and a counter electrode 23 (see FIG. 5). The thin film transistor array substrate 21 is formed by forming a sealing layer 18 made of SiO x , an interlayer insulating layer 19 made of polymer, and a pixel electrode 20 made of ITO on the source electrode 15 and the drain electrode 16 of the thin film transistor. Yes (see FIG. 4).

以下、本発明を実施例1、2および比較例1〜3に基づき説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3.

(実施例1)
実施例1では図3に示すような薄膜トランジスタ、図4に示すような薄膜トランジスタアレイ基板、および図5に示すような画像表示装置を作製した。
Example 1
In Example 1, a thin film transistor as shown in FIG. 3, a thin film transistor array substrate as shown in FIG. 4, and an image display device as shown in FIG. 5 were produced.

まず、樹脂基板10としてPEN基材(膜厚125μm)を用い、当該PEN基板上に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いて室温にてAlを成膜(膜厚80nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、100℃で10分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極11、キャパシタ電極17、および絶縁性密着層12を形成した。なお、Al成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。   First, a PEN substrate (with a film thickness of 125 μm) is used as the resin substrate 10, Al is formed on the PEN substrate at a room temperature (with a film thickness of 80 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus, and a photolithography method is used. After forming the resist pattern, high-temperature water treatment was performed at 100 ° C. for 10 minutes. After the treatment, the resist was peeled off to form the gate electrode 11, the capacitor electrode 17, and the insulating adhesion layer 12. Note that the input power during the Al film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

次に、プラズマCVD装置を用いてSiNxを成膜(膜厚500nm)し、ゲート絶縁層13を形成した。なお、ゲート絶縁層13の形成にあっては、原料ガスとしてSiH4=50SCCM、NH3=50SCCMを流し、投入電力300W、成膜圧力3.0Pa、基板温度は150℃として成膜した。 Next, SiN x was formed using a plasma CVD apparatus (film thickness: 500 nm) to form the gate insulating layer 13. In forming the gate insulating layer 13, SiH 4 = 50 SCCM and NH 3 = 50 SCCM were allowed to flow as source gases, the input power was 300 W, the deposition pressure was 3.0 Pa, and the substrate temperature was 150 ° C.

次に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてInGaZnOからなる金属酸化物半導体層14を室温で成膜(膜厚40nm)した。なお、金属酸化物半導体層14の成膜にあっては、成膜時の投入電力は100W、ガス流量はAr=100SCCM、O2=2SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。 Next, a metal oxide semiconductor layer 14 made of InGaZnO was formed at room temperature (film thickness: 40 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus. In the formation of the metal oxide semiconductor layer 14, the input power during the film formation was 100 W, the gas flow rate was Ar = 100 SCCM, O 2 = 2 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

最後に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてMoを室温で成膜(膜厚80nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極15とドレイン電極16とを形成して、薄膜トランジスタを得た(図3参照)。なお、Mo成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。ソース/ドレイン電極間の長さは20μmであり、ソース/ドレイン電極間の幅は5μmである。   Finally, a film of Mo is formed at room temperature (film thickness: 80 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus, a resist pattern is formed using a photolithography method, dry etching and peeling are performed, and the source electrode 15 and the drain electrode 16 are formed. And a thin film transistor was obtained (see FIG. 3). The input power during the Mo film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa. The length between the source / drain electrodes is 20 μm, and the width between the source / drain electrodes is 5 μm.

このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層12を介した樹脂基板10とゲート絶縁層13との間の密着性を、JIS−K−5600(1999)5−6付着性(クロスカット法)試験に準じて評価した。その結果、分類0(カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない)にあてはまる良好な密着性を示した。   The adhesion between the resin substrate 10 and the gate insulating layer 13 through the insulating adhesion layer 12 of the thin film transistor thus manufactured is determined according to JIS-K-5600 (1999) 5-6 adhesion (cross-cut method). Evaluation was performed according to the test. As a result, it showed good adhesion applicable to classification 0 (the edge of the cut was completely smooth and there was no peeling of any lattice eye).

なお、クロスカットは隙間1mmカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて、ゲート電圧を−10V〜+20V、ドレイン電圧を5Vとして測定した。その結果、薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度8cm2/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は6桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は4.2×10-11Aであり、良好なトランジスタ特性を示した。 In addition, the cross cut was performed using a 1 mm gap cutter guide. In addition, measurement was performed using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley) with a gate voltage of −10 V to +20 V and a drain voltage of 5 V. As a result, the transistor characteristics of the thin film transistor are as follows: the mobility is 8 cm 2 / Vs, the ON / OFF ratio when the voltage of 10 V is applied between the source / drain electrodes is 6 digits, and the gate leakage current at the gate voltage of 20 V is 4. 2 × 10 −11 A, showing good transistor characteristics.

次に、上述した製造方法で、ソース/ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上に、SiOxからなる封止層18、ポリマーからなる層間絶縁層19、ITOからなる画素電極20を形成し、図4に示すような薄膜トランジスタアレイ基板21を得た。 Next, the source / drain electrodes are formed by the above-described manufacturing method, and the sealing layer 18 made of SiO x , the interlayer insulating layer 19 made of polymer, and the pixel electrode 20 made of ITO are formed on the thin film transistor. A thin film transistor array substrate 21 as shown in FIG.

なお、当該薄膜トランジスタアレイ基板21は、1画素のサイズが125μm×125μmであり、この画素が480×640個あるものである。   The thin film transistor array substrate 21 has a size of one pixel of 125 μm × 125 μm and 480 × 640 pixels.

次に、図5に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板21と対向電極23との間に電気泳動媒体22を挟んで作製し、駆動を行ったところ、良好に表示ができた。   Next, when an image display device as shown in FIG. 5 was produced by driving the electrophoretic medium 22 between the transistor array substrate 21 and the counter electrode 23 and driven, a good display was obtained.

(実施例2)
実施例2では図3に示すような薄膜トランジスタ、図4に示すような薄膜トランジスタアレイ基板、および図5に示すような画像表示装置を作製した。
(Example 2)
In Example 2, a thin film transistor as shown in FIG. 3, a thin film transistor array substrate as shown in FIG. 4, and an image display device as shown in FIG. 5 were produced.

まず、樹脂基板10としてPEN基材(厚さ125μm)上に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてAl−Nd合金を室温にて成膜(膜厚100nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、100℃で20分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極11、キャパシタ電極17、および絶縁性密着層12を形成した。なお、Al−Nd成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。   First, an Al—Nd alloy film is formed on a PEN substrate (thickness: 125 μm) as a resin substrate 10 at room temperature using a DC magnetron sputtering apparatus (film thickness: 100 nm), and a resist pattern is formed using a photolithography method. After forming, high temperature water treatment was performed at 100 ° C. for 20 minutes. After the treatment, the resist was peeled off to form the gate electrode 11, the capacitor electrode 17, and the insulating adhesion layer 12. Note that the input power during the deposition of Al—Nd was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the deposition pressure was 1.0 Pa.

次に、マグネトロンスパッタ装置を用いてSiO2を成膜(膜厚300nm)し、ゲート絶縁層13を形成した。なお、ゲート絶縁層13の形成にあっては、成膜時の投入電力は500W、成膜圧力1.0Pa、基板温度は室温とした。 Next, SiO 2 was deposited (film thickness 300 nm) using a magnetron sputtering apparatus to form the gate insulating layer 13. In forming the gate insulating layer 13, the input power during film formation was 500 W, the film formation pressure was 1.0 Pa, and the substrate temperature was room temperature.

次に、スパッタ法を用いてInGaZnOからなる金属酸化物半導体層14を室温にて成膜(膜厚40nm)した。なお、金属酸化物半導体層14の成膜にあっては、成膜時の投入電力は100W、ガス流量はAr=100SCCM、O2=1SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。 Next, a metal oxide semiconductor layer 14 made of InGaZnO was formed at room temperature (film thickness: 40 nm) by sputtering. In the formation of the metal oxide semiconductor layer 14, the input power at the time of film formation was 100 W, the gas flow rate was Ar = 100 SCCM, O 2 = 1 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

最後に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてMoを室温にて成膜(膜厚80nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極15とドレイン電極16とを形成して、薄膜トランジスタを得た(図3参照)。なお、Mo成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。ソース/ドレイン電極間の長さは20μmであり、ソース/ドレイン電極間の幅は5μmである。   Finally, Mo is formed at room temperature (film thickness: 80 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus, a resist pattern is formed using a photolithography method, dry etching and peeling are performed, and the source electrode 15 and the drain electrode are formed. 16 to form a thin film transistor (see FIG. 3). The input power during the Mo film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa. The length between the source / drain electrodes is 20 μm, and the width between the source / drain electrodes is 5 μm.

このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層12を介した樹脂基板10とゲート絶縁層13との間の密着性を、JIS−K−5600(1999)5−6付着性(クロスカット法)試験に準じて評価した。その結果、分類0(カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない)にあてはまる良好な密着性を示した。   The adhesion between the resin substrate 10 and the gate insulating layer 13 through the insulating adhesion layer 12 of the thin film transistor thus manufactured is determined according to JIS-K-5600 (1999) 5-6 adhesion (cross-cut method). Evaluation was performed according to the test. As a result, it showed good adhesion applicable to classification 0 (the edge of the cut was completely smooth and there was no peeling of any lattice eye).

なお、クロスカットは隙間1mmカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて、ゲート電圧を−10V〜+20V、ドレイン電圧を5Vとして測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度7cm2/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は6桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は2.2×10-11Aであり、良好なトランジスタ特性を示した。 In addition, the cross cut was performed using a 1 mm gap cutter guide. The transistor characteristics of a thin film transistor measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley) with a gate voltage of −10 V to +20 V and a drain voltage of 5 V are as follows: mobility 7 cm 2 / Vs When the voltage was applied, the ON / OFF ratio was 6 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V was 2.2 × 10 −11 A, indicating good transistor characteristics.

次に、上述した製造方法で、ソース/ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上にSiOxからなる封止層18、ポリマーからなる層間絶縁層19、ITOからなる画素電極20を形成し、図4に示すような薄膜トランジスタアレイ基板21を得た。 Next, the source / drain electrodes are formed by the manufacturing method described above, and the sealing layer 18 made of SiO x , the interlayer insulating layer 19 made of polymer, and the pixel electrode 20 made of ITO are formed on the thin film transistor, and FIG. A thin film transistor array substrate 21 as shown was obtained.

なお、当該薄膜トランジスタアレイ基板21は、1画素のサイズが125μm×125μmであり、この画素が480×640個あるものである。   The thin film transistor array substrate 21 has a size of one pixel of 125 μm × 125 μm and 480 × 640 pixels.

次に、図5に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板21と対向電極23との間に電気泳動媒体22を挟んで作製し、駆動を行ったところ、良好に表示ができた。   Next, when an image display device as shown in FIG. 5 was produced by driving the electrophoretic medium 22 between the transistor array substrate 21 and the counter electrode 23 and driven, a good display was obtained.

(比較例1)
比較例1では図6に示すような薄膜トランジスタを作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a thin film transistor as shown in FIG.

まず、樹脂基板10としてPEN基材(厚さ125μm)上に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてAl−Nd合金を室温にて成膜(100nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成し、非レジスト被覆部をウェットエッチング法を用いて除去し、最後にレジストを剥離して、ゲート電極11およびキャパシタ電極17を形成した。なお、Al−Nd成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。   First, an Al—Nd alloy film is formed at room temperature (100 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus on a PEN substrate (thickness: 125 μm) as a resin substrate 10, and a resist pattern is formed using a photolithography method. Then, the non-resist coating portion was removed using a wet etching method, and finally the resist was peeled off to form the gate electrode 11 and the capacitor electrode 17. Note that the input power during the deposition of Al—Nd was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the deposition pressure was 1.0 Pa.

次に、マグネトロンスパッタ装置を用いてSiO2を成膜(300nm)し、ゲート絶縁層13を形成した。ゲート絶縁層13の形成にあっては、成膜時の投入電力は500W、成膜圧力1.0Pa、基板温度は室温とした。 Next, SiO 2 was formed (300 nm) using a magnetron sputtering apparatus, and the gate insulating layer 13 was formed. In forming the gate insulating layer 13, the input power during film formation was 500 W, the film formation pressure was 1.0 Pa, and the substrate temperature was room temperature.

次に、スパッタ法を用いてInGaZnOからなる金属酸化物半導体層14を室温にて成膜(40nm)した。なお、金属酸化物半導体層14の成膜にあっては、成膜時の投入電力は100W、ガス流量はAr=100SCCM、O2=1SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。 Next, a metal oxide semiconductor layer 14 made of InGaZnO was formed at room temperature (40 nm) by sputtering. In the formation of the metal oxide semiconductor layer 14, the input power at the time of film formation was 100 W, the gas flow rate was Ar = 100 SCCM, O 2 = 1 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

最後に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてMoを室温にて成膜(80nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極15とドレイン電極16とを形成して、薄膜トランジスタを得た(図6参照)。なお、Mo成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。ソース/ドレイン電極間の長さは20μmであり、ソース/ドレイン電極間の幅は5μmである。   Finally, after forming a film of Mo at room temperature (80 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus and forming a resist pattern using a photolithography method, dry etching and peeling are performed, and the source electrode 15 and the drain electrode 16 As a result, a thin film transistor was obtained (see FIG. 6). The input power during the Mo film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa. The length between the source / drain electrodes is 20 μm, and the width between the source / drain electrodes is 5 μm.

このようにして製造した薄膜トランジスタは、目視で一部の基板10−ゲート絶縁層13間での剥離が観察された。また、このようにして製造した薄膜トランジスタの樹脂基板10とゲート絶縁層13との間の密着性を、JIS−K−5600(1999)5−6付着性(クロスカット法)試験に準じて評価した。その結果、分類5[剥がれの程度が分類4(塗膜がカットの縁に沿って、部分的又は全面的に大はがれを生じており、および/または数箇所の目が部分的または全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に35%を越えるが65%を上回ることはない。)]にあてはまり、密着不良であることが確認された。   In the thin film transistor thus manufactured, peeling between a part of the substrate 10 and the gate insulating layer 13 was visually observed. Further, the adhesion between the resin substrate 10 of the thin film transistor thus manufactured and the gate insulating layer 13 was evaluated according to a JIS-K-5600 (1999) 5-6 adhesion (cross-cut method) test. . As a result, classification 5 [the degree of peeling is classification 4 (the coating film is partially or completely peeled along the edge of the cut, and / or several eyes are partially or completely removed). It was confirmed that the cross-cut portion was clearly affected by over 35% but not over 65%.

また、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、ゲートリーク電流が5.0×10-5Aであり、トランジスタ特性を得ることはできなかった。 Moreover, as a result of measuring the transistor characteristics of the thin film transistor measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley), the gate leakage current was 5.0 × 10 −5 A, and the transistor characteristics could not be obtained.

(比較例2)
比較例2では図3に示すような薄膜トランジスタ素子、図4に示すようなトランジスタアレイ基板、および図5に示すような画像表示装置を作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, a thin film transistor element as shown in FIG. 3, a transistor array substrate as shown in FIG. 4, and an image display device as shown in FIG. 5 were produced.

まず、樹脂基板10としてPEN基材(厚さ125μm)上に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてAlを室温にて成膜(膜厚120nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、100℃で30分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極11、キャパシタ電極17、および絶縁性密着層12を形成した。なお、Al成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。   First, after forming a Al film on a PEN substrate (thickness 125 μm) as a resin substrate 10 at room temperature using a DC magnetron sputtering apparatus (film thickness 120 nm) and forming a resist pattern using a photolithography method And high temperature water treatment at 100 ° C. for 30 minutes. After the treatment, the resist was peeled off to form the gate electrode 11, the capacitor electrode 17, and the insulating adhesion layer 12. Note that the input power during the Al film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

次に、プラズマCVD装置を用いてSiNxを成膜(膜厚500nm)し、ゲート絶縁層13を形成した。なお、ゲート絶縁層13の形成にあっては、原料ガスとしてSiH4=50SCCM、NH3=50SCCMを流し、投入電力300W、成膜圧力3.0Pa、基板温度は150℃として成膜した。 Next, SiN x was formed using a plasma CVD apparatus (film thickness: 500 nm) to form the gate insulating layer 13. In forming the gate insulating layer 13, SiH 4 = 50 SCCM and NH 3 = 50 SCCM were allowed to flow as source gases, the input power was 300 W, the deposition pressure was 3.0 Pa, and the substrate temperature was 150 ° C.

次に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてInGaZnOからなる金属酸化物半導体層14を室温にて成膜(膜厚40nm)した。なお、金属酸化物半導体層14の成膜にあっては、成膜時の投入電力は100W、ガス流量はAr=100SCCM、O2=2SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。 Next, a metal oxide semiconductor layer 14 made of InGaZnO was formed at room temperature (film thickness 40 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus. In the formation of the metal oxide semiconductor layer 14, the input power during the film formation was 100 W, the gas flow rate was Ar = 100 SCCM, O 2 = 2 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

最後に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてMoを室温にて成膜(膜厚80nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極15とドレイン電極16とを形成して、薄膜トランジスタを得た(図3参照)。なお、Mo成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。ソース/ドレイン電極間の長さは20μmであり、ソース/ドレイン電極間の幅は5μmである。   Finally, Mo is formed at room temperature (film thickness: 80 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus, a resist pattern is formed using a photolithography method, dry etching and peeling are performed, and the source electrode 15 and the drain electrode are formed. 16 to form a thin film transistor (see FIG. 3). The input power during the Mo film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa. The length between the source / drain electrodes is 20 μm, and the width between the source / drain electrodes is 5 μm.

このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層12を介した樹脂基板10とゲート絶縁層13との間の密着性を、JIS−K−5600(1999)5−6付着性(クロスカット法)試験に準じて、ゲート絶縁層13と樹脂基板10との間の密着性を評価した。その結果、分類0(カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない)にあてはまる良好な密着性を示した。   The adhesion between the resin substrate 10 and the gate insulating layer 13 through the insulating adhesion layer 12 of the thin film transistor thus manufactured is determined according to JIS-K-5600 (1999) 5-6 adhesion (cross-cut method). According to the test, the adhesion between the gate insulating layer 13 and the resin substrate 10 was evaluated. As a result, it showed good adhesion applicable to classification 0 (the edge of the cut was completely smooth and there was no peeling of any lattice eye).

なお、クロスカットは隙間1mmカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて、ゲート電圧を−10V〜+20V、ドレイン電圧を5Vとして測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度7cm2/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は5桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は3.8×10-10Aであり、良好なトランジスタ特性を示した。 In addition, the cross cut was performed using a 1 mm gap cutter guide. The transistor characteristics of a thin film transistor measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley) with a gate voltage of −10 V to +20 V and a drain voltage of 5 V are as follows: mobility 7 cm 2 / Vs When the voltage was applied, the ON / OFF ratio was 5 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V was 3.8 × 10 −10 A, indicating good transistor characteristics.

次に、上述した製造方法で、ソース/ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上にSiOxからなる封止層18、ポリマーからなる層間絶縁層19、ITOからなる画素電極20を形成し、図4に示すような薄膜トランジスタアレイ基板21を得た。 Next, the source / drain electrodes are formed by the manufacturing method described above, and the sealing layer 18 made of SiO x , the interlayer insulating layer 19 made of polymer, and the pixel electrode 20 made of ITO are formed on the thin film transistor, and FIG. A thin film transistor array substrate 21 as shown was obtained.

なお、薄膜トランジスタアレイ基板21は、1画素のサイズが125μm×125μmであり、この画素が480×640個あるものである。   The thin film transistor array substrate 21 has a size of one pixel of 125 μm × 125 μm and 480 × 640 pixels.

次に、図5に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板21と対向電極23との間に電気泳動媒体22を挟んで作製し、駆動を行ったところ、隣合う画素間で電気的相互作用が生じ、良好な駆動ができなかった。   Next, when an image display device as shown in FIG. 5 is manufactured with the electrophoretic medium 22 sandwiched between the transistor array substrate 21 and the counter electrode 23 and driven, electrical mutual between adjacent pixels is achieved. An effect occurred, and good driving was not possible.

(比較例3)
比較例3では図3に示すような薄膜トランジスタ、図4に示すような薄膜トランジスタアレイ基板、および図5に示すような画像表示装置を作製した。
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, a thin film transistor as shown in FIG. 3, a thin film transistor array substrate as shown in FIG. 4, and an image display device as shown in FIG. 5 were produced.

まず、樹脂基板10としてPEN基材(厚さ125μm)上に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてAlを室温にて成膜(膜厚100nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、80℃で30分の高温水処理を行った。処理後、レジストを剥離し、ゲート電極11、キャパシタ電極17、および絶縁性密着層12を形成した。なお、Al成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。   First, after forming a Al film on a PEN substrate (thickness: 125 μm) as a resin substrate 10 at room temperature using a DC magnetron sputtering apparatus (film thickness: 100 nm) and forming a resist pattern using a photolithography method And high temperature water treatment at 80 ° C. for 30 minutes. After the treatment, the resist was peeled off to form the gate electrode 11, the capacitor electrode 17, and the insulating adhesion layer 12. Note that the input power during the Al film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

次に、プラズマCVD装置を用いてSiNxを成膜(膜厚500nm)し、ゲート絶縁層13を形成した。ゲート絶縁層13の形成にあっては、原料ガスとしてSiH4=50SCCM、NH3=50SCCMを流し、投入電力300W、成膜圧力3.0Pa、基板温度は150℃として成膜した。 Next, SiN x was formed using a plasma CVD apparatus (film thickness: 500 nm) to form the gate insulating layer 13. In forming the gate insulating layer 13, SiH 4 = 50 SCCM and NH 3 = 50 SCCM were supplied as source gases, the input power was 300 W, the deposition pressure was 3.0 Pa, and the substrate temperature was 150 ° C.

次に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてInGaZnOからなる金属酸化物半導体層14を室温にて成膜(40nm)した。なお、金属酸化物半導体層14の成膜にあっては、成膜時の投入電力は100W、ガス流量はAr=100SCCM、O2=2SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。 Next, a metal oxide semiconductor layer 14 made of InGaZnO was formed at room temperature (40 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus. In the formation of the metal oxide semiconductor layer 14, the input power during the film formation was 100 W, the gas flow rate was Ar = 100 SCCM, O 2 = 2 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa.

最後に、DCマグネトロンスパッタ装置を用いてMoを室温にて成膜(膜厚80nm)し、フォトリソグラフィー法を用いてレジストパターンを形成した後に、ドライエッチング、剥離を行い、ソース電極15とドレイン電極16とを形成して、薄膜トランジスタを得た(図3参照)。なお、Mo成膜時の投入電力は200W、ガス流量はAr=50SCCM、成膜圧力は1.0Paとした。ソース/ドレイン電極間の長さは20μmであり、ソース/ドレイン電極間の幅は5μmである。   Finally, Mo is formed at room temperature (film thickness: 80 nm) using a DC magnetron sputtering apparatus, a resist pattern is formed using a photolithography method, dry etching and peeling are performed, and the source electrode 15 and the drain electrode are formed. 16 to form a thin film transistor (see FIG. 3). The input power during the Mo film formation was 200 W, the gas flow rate was Ar = 50 SCCM, and the film formation pressure was 1.0 Pa. The length between the source / drain electrodes is 20 μm, and the width between the source / drain electrodes is 5 μm.

このようにして製造した薄膜トランジスタの絶縁性密着層12を介した樹脂基板10とゲート絶縁層13との間の密着性を、JIS−K−5600(1999)5−6付着性(クロスカット法)試験に準じて評価した。その結果、分類0(カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない)にあてはまる良好な密着性を示した。   The adhesion between the resin substrate 10 and the gate insulating layer 13 through the insulating adhesion layer 12 of the thin film transistor thus manufactured is determined according to JIS-K-5600 (1999) 5-6 adhesion (cross-cut method). Evaluation was performed according to the test. As a result, it showed good adhesion applicable to classification 0 (the edge of the cut was completely smooth and there was no peeling of any lattice eye).

なお、クロスカットは隙間1mmカッターガイドを用いて行った。また、半導体パラメータアナライザ(Keithlay製 SCS4200)を用いて、ゲート電圧を−10V〜+20V、ドレイン電圧を5Vとして測定した薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、移動度6cm2/Vs、ソース/ドレイン電極間に10Vの電圧が印加されたときのON/OFF比は5桁、ゲート電圧20V時のゲートリーク電流は3.6×10-10Aであり、良好なトランジスタ特性を示した。 In addition, the cross cut was performed using a 1 mm gap cutter guide. The transistor characteristics of the thin film transistor measured using a semiconductor parameter analyzer (SCS4200 manufactured by Keithley) with a gate voltage of −10 V to +20 V and a drain voltage of 5 V are as follows: mobility 6 cm 2 / Vs When the voltage was applied, the ON / OFF ratio was 5 digits, and the gate leakage current at a gate voltage of 20 V was 3.6 × 10 −10 A, indicating good transistor characteristics.

次に、上述した製造方法で、ソース/ドレイン電極まで形成し薄膜トランジスタの上にSiOxからなる封止層18、ポリマーからなる層間絶縁層19、ITOからなる画素電極20を形成し、図4に示すような薄膜トランジスタアレイ基板21を得た。 Next, the source / drain electrodes are formed by the manufacturing method described above, and the sealing layer 18 made of SiO x , the interlayer insulating layer 19 made of polymer, and the pixel electrode 20 made of ITO are formed on the thin film transistor, and FIG. A thin film transistor array substrate 21 as shown was obtained.

なお、当該薄膜トランジスタアレイ基板21は、1画素のサイズが125μm×125μmであり、この画素が480×640個あるものである。   The thin film transistor array substrate 21 has a size of one pixel of 125 μm × 125 μm and 480 × 640 pixels.

次に、図5に示すような画像表示装置を、トランジスタアレイ基板21と対向電極23との間に電気泳動媒体22を挟んで作製し、駆動を行ったところ、隣合う画素間で電気的相互作用が生じ、良好な駆動ができなかった。   Next, when an image display device as shown in FIG. 5 is manufactured with the electrophoretic medium 22 sandwiched between the transistor array substrate 21 and the counter electrode 23 and driven, electrical mutual between adjacent pixels is achieved. An effect occurred, and good driving was not possible.

本発明に係る薄膜トランジスタとその製造方法、および当該薄膜トランジスタを用いた画像表示装置は、フレキシブル電子ペーパー、LCD、有機ELディスプレイ、ICタグ等のスイッチング素子等として利用できる。   The thin film transistor and the manufacturing method thereof according to the present invention and the image display device using the thin film transistor can be used as a switching element for flexible electronic paper, LCD, organic EL display, IC tag and the like.

10 樹脂基板
11 ゲート電極
12 絶縁性密着層
13 ゲート絶縁層
14 金属酸化物半導体層
15 ソース電極
16 ドレイン電極
17 キャパシタ電極
18 封止層
19 層間絶縁層
20 画素電極
21 トランジスタアレイ基板
22 電気泳動媒体
23 対向電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Resin substrate 11 Gate electrode 12 Insulating adhesion layer 13 Gate insulating layer 14 Metal oxide semiconductor layer 15 Source electrode 16 Drain electrode 17 Capacitor electrode 18 Sealing layer 19 Interlayer insulating layer 20 Pixel electrode 21 Transistor array substrate 22 Electrophoretic medium 23 Counter electrode

Claims (11)

ボトムゲート型の薄膜トランジスタであって、
樹脂基板と、
前記樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、
前記ゲート電極と前記絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備え、
前記ゲート電極は、金属を含み、
前記絶縁性密着層は、前記ゲート電極に含まれる金属のオキシ水酸化物を含むことを特徴とする、薄膜トランジスタ。
A bottom gate type thin film transistor,
A resin substrate;
A gate electrode and an insulating adhesion layer provided on the same surface of the resin substrate;
A gate insulating layer provided on the gate electrode and the insulating adhesion layer, at least,
The gate electrode includes a metal;
The thin film transistor according to claim 1, wherein the insulating adhesion layer includes a metal oxyhydroxide contained in the gate electrode.
前記金属は、Alを含む金属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。   The thin film transistor according to claim 1, wherein the metal is a metal containing Al. 前記ゲート電極の膜厚は、10nm以上100nm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。   The thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein the gate electrode has a thickness of 10 nm to 100 nm. 前記ゲート絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライドの少なくとも何れか一種の化合物を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の薄膜トランジスタ。   3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the gate insulating layer includes at least one compound of silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. 前記ゲート絶縁層上に金属酸化物半導体層を、さらに備え、
前記金属酸化物半導体層は、In、Zn、Gaの少なくとも何れか一種の元素を含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の薄膜トランジスタ。
A metal oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;
The thin film transistor according to claim 1, wherein the metal oxide semiconductor layer includes at least one element of In, Zn, and Ga.
ボトムゲート型の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記薄膜トランジスタは、
樹脂基板と、
前記樹脂基板の同一面上に設けられたゲート電極と絶縁性密着層と、
前記ゲート電極と前記絶縁性密着層との上に設けられたゲート絶縁層とを、少なくとも備え、
前記製造方法は、
前記樹脂基板上に金属を含む膜を成膜する金属膜成膜工程と、
前記樹脂基板上において前記ゲート電極となる部分をレジストで覆うレジスト被覆工程と、
前記樹脂基板を高温水処理する高温水処理工程と、
前記レジストで覆われていない前記樹脂基板上の前記金属を含む膜をオキシ水酸化するオキシ水酸化工程とを備える、薄膜トランジスタの製造方法。
A method of manufacturing a bottom-gate thin film transistor,
The thin film transistor
A resin substrate;
A gate electrode and an insulating adhesion layer provided on the same surface of the resin substrate;
A gate insulating layer provided on the gate electrode and the insulating adhesion layer, at least,
The manufacturing method includes:
A metal film forming step of forming a film containing a metal on the resin substrate;
A resist coating step of covering a portion to be the gate electrode on the resin substrate with a resist;
A high-temperature water treatment step of treating the resin substrate with high-temperature water;
And a oxyhydration step of oxyhydrating a film containing the metal on the resin substrate that is not covered with the resist.
前記金属は、Alを含む金属であることを特徴とする、請求項6に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 6, wherein the metal is a metal containing Al. 前記高温水処理工程は、前記レジストで覆われている部分にゲート電極と、前記レジストで覆われていない部分に前記絶縁性密着層とを形成することを特徴とする、請求項6または7に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   8. The high temperature water treatment process according to claim 6 or 7, wherein the gate electrode is formed in a portion covered with the resist and the insulating adhesive layer is formed in a portion not covered with the resist. The manufacturing method of the thin-film transistor of description. 前記高温水処理工程における前記高温水処理時の温度は、100℃以上180℃以下であることを特徴とする、請求項6または7に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   8. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 6, wherein a temperature at the time of the high temperature water treatment in the high temperature water treatment step is 100 ° C. or more and 180 ° C. or less. 請求項1乃至5のいずれか1に記載の薄膜トランジスタのアレイと画像表示媒体とからなることを特徴とする画像表示装置。   6. An image display device comprising the thin film transistor array according to claim 1 and an image display medium. 前記画像表示媒体は、電気泳動方式によるものであることを特徴とする、請求項10に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 10, wherein the image display medium is an electrophoretic type.
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