JP2013016612A - 半導体装置及びその製造方法、画像表示装置、並びに、画像表示装置を構成する基板 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法、画像表示装置、並びに、画像表示装置を構成する基板 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】バンク層の形成のために専用のマスクを用いたリソグラフィー工程が不要であり、製造工程を簡素化することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、基体11上にゲート電極12を形成した後、基体11及びゲート電極12上に絶縁層13を形成し、次いで、絶縁層13上に感光性絶縁材料から成るバンク層20を形成し、その後、基体側から、ゲート電極12を露光用マスクとして用いてバンク層20を露光し、ゲート電極12の上方のバンク層20を除去して、バンク層20に、ゲート電極の上方に位置する開口領域21を形成した後、塗布法に基づき、開口領域21内に半導体材料から成るチャネル形成領域14を形成し、その後、バンク層20上に一対のソース/ドレイン電極15を形成する各工程を備えている。
【選択図】 図1
【解決手段】半導体装置の製造方法は、基体11上にゲート電極12を形成した後、基体11及びゲート電極12上に絶縁層13を形成し、次いで、絶縁層13上に感光性絶縁材料から成るバンク層20を形成し、その後、基体側から、ゲート電極12を露光用マスクとして用いてバンク層20を露光し、ゲート電極12の上方のバンク層20を除去して、バンク層20に、ゲート電極の上方に位置する開口領域21を形成した後、塗布法に基づき、開口領域21内に半導体材料から成るチャネル形成領域14を形成し、その後、バンク層20上に一対のソース/ドレイン電極15を形成する各工程を備えている。
【選択図】 図1
Description
本開示は、半導体装置及びその製造方法、画像表示装置、並びに、画像表示装置を構成する基板に関する。
現在、多くの電子機器に用いられている薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor,TFT)を含む電界効果トランジスタ(FET)は、例えば、支持体上に形成されたゲート電極、ゲート電極上を含む支持体上に形成されたSiO2から成るゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びソース/ドレイン電極から構成されている。尚、このような構成のFETを、便宜上、ボトムゲート型FETと呼ぶ。そして、このような構造を有する電界効果トランジスタの作製には、通常、非常に高価な半導体製造装置が使用されており、製造コストの低減が強く要望されている。
そうした中、最近、有機半導体材料から成る薄膜を用いた電子デバイスの開発が精力的に行われており、その中でも、有機トランジスタといった有機エレクトロニクスデバイス(以下、単に、有機デバイスと略称する場合がある)が注目を浴びている。この有機デバイスの最終的な目標として、低コスト、軽量、可撓性、高性能を挙げることができる。有機半導体材料は、シリコンを中心とする無機材料と比較して、
(1)低温で、簡易なプロセスにて、大面積の有機デバイスを低コストで製造することができる。
(2)可撓性を有する有機デバイスを製造することが可能である。
(3)有機材料を構成する分子を所望の形態に修飾することで、有機デバイスの性能や物性を制御することができる。
といった種々の利点を有している。
(1)低温で、簡易なプロセスにて、大面積の有機デバイスを低コストで製造することができる。
(2)可撓性を有する有機デバイスを製造することが可能である。
(3)有機材料を構成する分子を所望の形態に修飾することで、有機デバイスの性能や物性を制御することができる。
といった種々の利点を有している。
そして、低温で、直接、パターン形成を行うことができる簡易なプロセスとして、有機半導体材料を用いた印刷法に基づくチャネル形成領域形成の検討が進められている。ここで、印刷法の中でも、特に、インクジェット印刷法は、版を用いない無版印刷であり、版の作製費用を削減することができるし、必要な部分に必要な量だけ有機半導体材料を使用するため、有機半導体材料の使用量の低減を図ることができ、コスト低減に有利である。このような印刷法を適用した製造方法は、近年、無機半導体へも展開される傾向がある。ここでは、例えば酸化物半導体等をインク化し、印刷法に基づき電子デバイスを形成する試みがなされている。
ところで、インクジェット印刷法の一般的なパターン解像度は20μm程度と云われている。パターン解像度が低い原因は、印刷時、半導体材料が広がってしまうためである。然るに画像表示装置等において使用されるTFTの製造では、一般に、5μm以下のパターン解像度が要求される。
このような要求に応えるために、即ち、印刷時の半導体材料の広がりを抑え、インクジェット印刷法のパターン解像度を向上させるために、「バンク」あるいは「バンク層」と呼ばれる構造を用いる技術が、例えば、特開2008−060600、特開2010−080896、特開2008−258480から周知である。
しかしながら、バンクあるいはバンク層の形成のために専用のマスクが必要となり、製造コストの増加を招くし、専用のマスクを用いたリソグラフィー工程が必要とされ、半導体装置の工程が複雑になるといった問題がある。
従って、本開示の目的は、バンクあるいはバンク層の形成のために専用のマスクを用いたリソグラフィー工程が不要であり、製造工程を簡素化することができる半導体装置の製造方法、また、簡便な製造工程で製造することが可能な半導体装置、係る半導体装置を備えた画像表示装置及び画像表示装置を構成する基板を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様に係る半導体装置の製造方法は、
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に絶縁層を形成し、次いで、
(C)絶縁層上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、その後、
(D)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上方のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上方に位置する開口領域を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に絶縁層を形成し、次いで、
(C)絶縁層上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、その後、
(D)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上方のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上方に位置する開口領域を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。
上記の目的を達成するための本開示の第2の態様に係る半導体装置の製造方法は、
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、次いで、
(C)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上に位置する開口領域を形成し、その後、
(D)開口領域内に、塗布法に基づき絶縁層を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、次いで、
(C)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上に位置する開口領域を形成し、その後、
(D)開口領域内に、塗布法に基づき絶縁層を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様に係る半導体装置は、
基体上に形成されたゲート電極、
基体及びゲート電極上に形成された絶縁層、
絶縁層上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。
基体上に形成されたゲート電極、
基体及びゲート電極上に形成された絶縁層、
絶縁層上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。
上記の目的を達成するための本開示の第2の態様に係る半導体装置は、
基体上に形成されたゲート電極、
基体上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された絶縁層及び半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。
基体上に形成されたゲート電極、
基体上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された絶縁層及び半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。
上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置を構成する基板(所謂バックプレーン)は、上記の本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の複数が、第1の方向及び第2の方向に2次元マトリクス状に配列された、画像表示装置を構成する基板であって、
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極は、第1の方向に沿って延びるゲート配線に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極は、第2の方向に沿って延びる信号配線に接続されている。
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極は、第1の方向に沿って延びるゲート配線に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極は、第2の方向に沿って延びる信号配線に接続されている。
上記の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、上記の本開示の画像表示装置を構成する基板(バックプレーン)を備えている。
本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法にあっては、基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上方のバンク層を除去して、バンク層に、チャネル形成領域を形成するための開口領域を設ける。従って、バンク層の形成のために専用のマスクが不要となり、製造コストの増加を招くことが無いし、専用のマスクを用いたリソグラフィー工程が必要とされることも無く、半導体装置の工程が複雑になることも無い。また、本開示の第1の態様及び第2の態様に係る半導体装置において、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域にチャネル形成領域を設けるので、寄生容量の低減を図ることができる。更には、本開示の第2の態様に係る半導体装置の製造方法にあっては、絶縁層の形成に引き続き、絶縁層の頂面を清浄に保った状態でチャネル形成領域の形成を行うので、半導体装置の特性の向上を図ることができる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の第1の態様及び第2の態様に係る半導体装置及びその製造方法、本開示の画像表示装置、並びに、本開示画像表示装置を構成する基板、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る半導体装置及びその製造方法、本開示の画像表示装置、並びに、本開示画像表示装置を構成する基板)
3.実施例2(本開示の第2の態様に係る半導体装置及びその製造方法、本開示の画像表示装置、並びに、本開示画像表示装置を構成する基板)
4.実施例3(実施例1及び実施例2の半導体装置の変形例)
5.実施例4(実施例1、実施例2及び実施例3の半導体装置の変形例)、その他
1.本開示の第1の態様及び第2の態様に係る半導体装置及びその製造方法、本開示の画像表示装置、並びに、本開示画像表示装置を構成する基板、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様に係る半導体装置及びその製造方法、本開示の画像表示装置、並びに、本開示画像表示装置を構成する基板)
3.実施例2(本開示の第2の態様に係る半導体装置及びその製造方法、本開示の画像表示装置、並びに、本開示画像表示装置を構成する基板)
4.実施例3(実施例1及び実施例2の半導体装置の変形例)
5.実施例4(実施例1、実施例2及び実施例3の半導体装置の変形例)、その他
[本開示の第1の態様及び第2の態様に係る半導体装置及びその製造方法、本開示の画像表示装置、並びに、本開示画像表示装置を構成する基板、全般に関する説明]
本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法、本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置、本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置において、半導体材料は有機半導体材料から成る構成とすることができる。
本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法、本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置、本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置において、半導体材料は有機半導体材料から成る構成とすることができる。
上記の好ましい構成をふくむ本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法にあっては、前記工程(E)において、インクジェット印刷法に基づき、開口領域内にチャネル形成領域を形成する形態とすることが好ましい。これによって、半導体材料の使用量の低減を図ることができる。開口領域内は、チャネル形成領域を構成する半導体材料によって埋められる。インクジェット印刷法において使用するインクジェットプリンターは、周知のインクジェットプリンターを使用すればよい。
また、上記の好ましい形態を含む本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法にあっては、前記工程(F)において、バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極を形成する形態とすることが好ましい。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法にあっては、前記工程(F)に引き続き、少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上に保護膜を形成する工程を更に備える形態とすることが好ましい。ここで、保護膜を構成する材料として、ポリビニルアルコール(PVA)、フッ素樹脂、アクリル樹脂、チオールやシランカップリング剤等を挙げることができる。後述する本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の好ましい形態においても同様である。また、保護膜を形成する方法として、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法といった方法を挙げることができる。尚、保護膜は、チャネル形成領域の上に形成することができ、場合によっては、更に、露出した絶縁層の上に形成することができ、しかも、ソース/ドレイン電極の上及びバンク層の上には形成できないような性質(例えば、濡れ性)を有することが望ましい。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態を含む本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法において、絶縁層の濡れ性は、バンク層頂面の濡れ性よりも良い構成とすることが好ましい。即ち、バンク層頂面は、絶縁層よりも、より撥水性を有することが好ましい。尚、ここでの『撥水性』とは、チャネル形成領域を形成するための半導体材料溶液、例えば、有機半導体材料溶液を弾き易いか否かの指標である。具体的には、絶縁層に対する水の接触角θ1は、例えば、10度乃至100度であることが好ましく、バンク層頂面に対する水の接触角θ2は、例えば、100度乃至160度であることが好ましい。
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法にあっては、前記工程(D)と工程(E)の間において、絶縁層の上に濡れ性改善層を形成する工程を更に備える構成とすることが好ましい。ここで、濡れ性改善層を構成する材料として、シランカップリング剤、ポリスチレン、ポリイミド、PMMA等を挙げることができる。後述する本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の好ましい形態においても同様である。また、濡れ性改善層を形成する方法として、スピンコート法等の塗布方法、インクジェット法等の印刷法を挙げることができる。また、これらの材料を用いない方法として、プラズマ処理や、UV光の照射処理等を挙げることができる。濡れ性改善層に対する水の接触角θ3は、例えば、10度乃至100度であることが好ましい。
本開示の第1の態様に係る半導体装置、この半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置にあっては、開口領域の底部に位置する絶縁層の部分の上に濡れ性改善層が形成されている形態とすることが好ましい。また、本開示の第2の態様に係る半導体装置、この半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置にあっては、絶縁層の上に濡れ性改善層が形成されている形態とすることが好ましい。更には、これらの好ましい形態を含む本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置、これらの半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置にあっては、バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極が形成されている構成とすることが好ましく、更には、少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上には保護膜が形成されていることが好ましい。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法、本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置、本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置を総称して、以下、単に、『本開示』と呼ぶ場合がある。また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第1の態様に係る半導体装置の製造方法、本開示の第1の態様に係る半導体装置、本開示の第1の態様に係る半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置を総称して、単に、『本開示の第1の態様』と呼ぶ場合がある。更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第2の態様に係る半導体装置の製造方法、本開示の第2の態様に係る半導体装置、本開示の第2の態様に係る半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置を総称して、単に、『本開示の第2の態様』と呼ぶ場合がある。
本開示においては、ゲート電極から延在するゲート電極延在部を形成してもよく、この場合、ゲート電極延在部はゲート配線として機能する。ゲート電極延在部を形成する場合、本開示の第1の態様に係る半導体装置の製造方法は、
(A’)基体上に、ゲート電極及びゲート電極延在部を形成した後、
(B’)基体、並びに、ゲート電極及びゲート電極延在部上に絶縁層を形成し、次いで、
(C’)絶縁層上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、その後、
(D’)基体側から、ゲート電極及びゲート電極延在部を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極及びゲート電極延在部の上方のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上方に位置する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の上方に位置する第2開口領域を形成した後、
(E’)塗布法に基づき、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F’)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。尚、前記工程(E’)において、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成するとき、第2開口領域内の一部に半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
(A’)基体上に、ゲート電極及びゲート電極延在部を形成した後、
(B’)基体、並びに、ゲート電極及びゲート電極延在部上に絶縁層を形成し、次いで、
(C’)絶縁層上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、その後、
(D’)基体側から、ゲート電極及びゲート電極延在部を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極及びゲート電極延在部の上方のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上方に位置する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の上方に位置する第2開口領域を形成した後、
(E’)塗布法に基づき、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F’)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。尚、前記工程(E’)において、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成するとき、第2開口領域内の一部に半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
また、ゲート電極延在部を形成する場合、本開示の第2の態様に係る半導体装置の製造方法は、
(A’)基体上に、ゲート電極及びゲート電極延在部を形成した後、
(B’)基体、並びに、ゲート電極及びゲート電極延在部上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、次いで、
(C’)基体側から、ゲート電極及びゲート電極延在部を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極及びゲート電極延在部の上のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上に位置する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の上に位置する第2開口領域を形成し、その後、
(D’)第1開口領域内及び第2開口領域内に、塗布法に基づき絶縁層を形成した後、
(E’)塗布法に基づき、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F’)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。尚、前記工程(E’)において、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成するとき、第2開口領域内の一部に半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
(A’)基体上に、ゲート電極及びゲート電極延在部を形成した後、
(B’)基体、並びに、ゲート電極及びゲート電極延在部上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、次いで、
(C’)基体側から、ゲート電極及びゲート電極延在部を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極及びゲート電極延在部の上のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上に位置する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の上に位置する第2開口領域を形成し、その後、
(D’)第1開口領域内及び第2開口領域内に、塗布法に基づき絶縁層を形成した後、
(E’)塗布法に基づき、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F’)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている。尚、前記工程(E’)において、第1開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成するとき、第2開口領域内の一部に半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
更には、ゲート電極延在部を形成する場合、本開示の第1の態様に係る半導体装置は、
基体上に形成された、ゲート電極及びゲート電極延在部、
基体、並びに、ゲート電極及びゲート電極延在部上に形成された絶縁層、
絶縁層上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
第1開口領域内に形成された、半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。尚、第2開口領域内の一部に、半導体材料から成るチャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
基体上に形成された、ゲート電極及びゲート電極延在部、
基体、並びに、ゲート電極及びゲート電極延在部上に形成された絶縁層、
絶縁層上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
第1開口領域内に形成された、半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。尚、第2開口領域内の一部に、半導体材料から成るチャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
また、ゲート電極延在部を形成する場合、本開示の第2の態様に係る半導体装置は、
基体上に形成された、ゲート電極及びゲート電極延在部、
基体上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
第1開口領域内に形成された絶縁層及び半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。尚、第2開口領域内の一部に、半導体材料から成るチャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
基体上に形成された、ゲート電極及びゲート電極延在部、
基体上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域(『第1開口領域』と呼ぶ場合がある)、及び、ゲート電極延在部の平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
第1開口領域内に形成された絶縁層及び半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている。尚、第2開口領域内の一部に、半導体材料から成るチャネル形成領域延在部が形成される場合もある。
また、ゲート電極延在部を形成する場合、本開示の画像表示装置を構成する基板にあっては、第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極延在部は共通化され、ゲート配線を構成する形態とすることができる。
ここで、ゲート電極延在部を形成する場合、ゲート電極とゲート電極延在部とは繋がっているし、第1開口領域と第2開口領域とは連通しているし、チャネル形成領域延在部が形成される場合、チャネル形成領域とチャネル形成領域延在部とは繋がっている。本開示の第2の態様において、チャネル形成領域延在部が形成される場合であって、第2開口領域内の一部に絶縁層が形成されている場合、第2開口領域内の絶縁層の射影像内に第2開口領域内のチャネル形成領域延在部の射影像が含まれることが望ましい。
ここで、ゲート電極、ゲート電極延在部(ゲート配線)、ソース/ドレイン電極、信号配線(以下、これらを総称して、『ゲート電極等』と呼ぶ場合がある)を構成する材料として、白金(Pt)、金(Au)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)、チタン(Ti)、インジウム(In)、錫(Sn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、ITO、不純物を含有したポリシリコン等の導電性物質を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造(例えば、MoOx/Au、CuO/Au)とすることもできる。更には、ゲート電極等を構成する材料として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸[PEDOT/PSS]やポリアニリンといった有機材料(導電性高分子)を挙げることもできる。ゲート電極、ソース/ドレイン電極、信号配線を構成する材料は、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
ゲート電極等の形成方法として、これらを構成する材料にも依るが、後述する各種の塗布法、物理的気相成長法(PVD法)、パルスレーザ堆積法(PLD)、アーク放電法、MOCVD法を含む各種の化学的気相成長法(CVD法)、リフト・オフ法、シャドウマスク法、及び、電解メッキ法や無電解メッキ法あるいはこれらの組合せといったメッキ法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。尚、PVD法として、(a)電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着、ルツボを加熱する方法等の各種真空蒸着法、(b)プラズマ蒸着法、(c)2極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法、(d)DC(direct current)法、RF法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法を挙げることができる。レジストパターンを形成する場合、例えば、レジスト材料を塗布してレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィ技術、レーザ描画技術、電子線描画技術あるいはX線描画技術等を用いてレジスト層をパターニングする。レジスト転写法等を用いてレジストパターンを形成してもよい。ゲート電極等をエッチング方法に基づき形成する場合、ドライエッチング法やウェットエッチング法を採用すればよく、ドライエッチング法として、例えば、イオンミリングやRIEを挙げることができる。また、ゲート電極等を、レーザアブレーション法、マスク蒸着法、レーザ転写法等に基づき形成することもできる。
本開示において、ゲート電極の上の絶縁層の部分はゲート絶縁層に相当する。そして、本開示の第1の態様において、絶縁層は、単層であってもよいし、多層であってもよい。絶縁層を構成する材料として、酸化ケイ素系材料、窒化ケイ素(SiNY)、酸化アルミニウム(Al2O3)やHfO2等の金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート(PMMA)やポリビニルフェノール(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン(AEAPTMS)、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)等のシラノール誘導体(シランカップリング剤)、オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端にゲート電極と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料(有機ポリマー)にて例示される有機系絶縁材料を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。ここで、酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン(SiOX)、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、酸化窒化シリコン(SiON)、SOG(スピンオングラス)、低誘電率SiO2系材料(例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機SOG)を例示することができる。また、絶縁層の形成方法として、以下に述べる塗布法以外にも、リフト・オフ法、ゾル−ゲル法、電着法、及び、シャドウマスク法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。ここで、塗布法として、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、反転オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、凸版印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクト法といった各種印刷法;スピンコート法;エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットコーター法、スリットオリフィスコーター法、キャップコート法、カレンダーコーター法、キャスティング法、キャピラリーコーター法、バーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法;スプレー法;ディスペンサーを用いる方法:スタンプ法といった、液状材料を塗布する方法を挙げることができる。
一方、本開示の第2の態様において、絶縁層を構成する材料として、ポリビニルフェノール(PVP),PMMA、フッ素樹脂、ポリイミド等を挙げることができるし、絶縁層の形成方法として、インクジェット印刷法、スピンコート法、スリットコート法等の塗布方法を挙げることができる。
バンク層の露光は所謂背面露光方式である。本開示におけるバンク層を構成する感光性絶縁材料は、露光によって不溶性あるいは難溶性となる材料から構成され、具体的には、フッ素系絶縁材料、SU−8等のレジスト材料を挙げることができる。絶縁層上あるいは基体上にバンク層を形成する方法として、スピンコート法等の塗布法を挙げることができる。感光性絶縁材料の露光には、バンク層を構成する材料を不溶性あるいは難溶性とするのに適した光線(あるいはエネルギー線)を、適宜、選択して、使用すればよい。ゲート電極及びゲート電極延在部の上あるいは上方のバンク層の除去は、例えば、バンク層を構成する材料を溶解する溶剤にバンク層を浸漬すればよい。
本開示において、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を構成する半導体材料、具体的には、有機半導体材料として、ポリチオフェン、ポリチオフェンにヘキシル基を導入したポリ−3−ヘキシルチオフェン[P3HT]、ペンタセン[2,3,6,7−ジベンゾアントラセン]、ペンタセンの誘導体[TIPS(triisopropylsilylethynyl)−ペンタセン等]、ペリキサンテノキサンテン等を含むジオキサアンタントレン系化合物、ポリアントラセン、ナフタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセン、ベンゾピレン、ジベンゾピレン、トリフェニレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリフェニレン、ポリフラン、ポリインドール、ポリビニルカルバゾール、ポリセレノフェン、ポリテルロフェン、ポリイソチアナフテン、ポリカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィド、ポリチエニレンビニレン、ポリナフタレン、ポリピレン、ポリアズレン、銅フタロシアニンで代表されるフタロシアニン、メロシアニン、ヘミシアニン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ピリダジン、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸[PEDOT/PSS]、キナクリドンを例示することができる。あるいは又、有機半導体材料として、縮合多環芳香族化合物、ポルフィリン系誘導体、フェニルビニリデン系の共役系オリゴマー、及び、チオフェン系の共役系オリゴマーから成る群から選択された化合物を挙げることができる。具体的には、例えば、アセン系分子(ペンタセン、テトラセン等)といった縮合多環芳香族化合物、ポルフィリン系分子、共役系オリゴマー(フェニルビニリデン系やチオフェン系)を挙げることができる。
あるいは又、有機半導体材料として、例えば、ポルフィリン、4,4’−ビフェニルジチオール(BPDT)、4,4’−ジイソシアノビフェニル、4,4’−ジイソシアノ−p−テルフェニル、2,5−ビス(5’−チオアセチル−2’−チオフェニル)チオフェン、2,5−ビス(5’−チオアセトキシル−2’−チオフェニル)チオフェン、4,4’−ジイソシアノフェニル、ベンジジン(ビフェニル−4,4’−ジアミン)、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)、テトラチアフルバレン(TTF)−TCNQ錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体に代表される電荷移動錯体、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、1,4−ジ(4−チオフェニルアセチリニル)−2−エチルベンゼン、1,4−ジ(4−イソシアノフェニルアセチリニル)−2−エチルベンゼン、デンドリマー、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン、1,4−ジ(4−チオフェニルエチニル)−2−エチルベンゼン、2,2”−ジヒドロキシ−1,1’:4’,1”−テルフェニル、4,4’−ビフェニルジエタナール、4,4’−ビフェニルジオール、4,4’−ビフェニルジイソシアネート、1,4−ジアセチニルベンゼン、ジエチルビフェニル−4,4’−ジカルボキシレート、ベンゾ[1,2−c;3,4−c’;5,6−c”]トリス[1,2]ジチオール−1,4,7−トリチオン、アルファ−セキシチオフェン、テトラチオテトラセン、テトラセレノテトラセン、テトラテルルテトラセン、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリ(3−チオフェン−β−エタンスルホン酸)、ポリ(N−アルキルピロール)ポリ(3−アルキルピロール)、ポリ(3,4−ジアルキルピロール)、ポリ(2,2’−チエニルピロール)、ポリ(ジベンゾチオフェンスルフィド)を例示することができる。
チャネル形成領域(半導体材料)には、必要に応じてポリマーが含まれていてもよい。ポリマーは有機溶剤に溶解すればよい。具体的には、ポリマー(有機結合剤、バインダー)として、ポリスチレン、ポリアルファメチルスチレン、ポリオレフィンを例示することができる。更には、場合によっては、添加物(例えば、n型不純物やp型不純物といった、所謂ドーピング材料)を加えることもできる。
半導体材料溶液を調製するための溶媒として、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン等の芳香族類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類、デカリン等の炭化水素類等を例示することができる。なかでも、メシチレン、テトラリン、デカリン等の沸点が比較的高い溶媒を用いることが、トランジスタ特性の観点から、また、チャネル形成領域の形成時に半導体材料が急激に乾燥することを防止するといった観点から、好ましい。
本開示において、基体は、酸化ケイ素系材料(例えば、SiOXやスピンオンガラス(SOG));窒化ケイ素(SiNY);酸化アルミニウム(Al2O3)やHfO2等の金属酸化物絶縁膜から構成することができる。基体をこれらの材料から構成する場合、基体を、以下に挙げる材料から適宜選択された支持体上に(あるいは支持体の上方に)形成すればよい。即ち、支持体として、あるいは又、上述した基体以外の基体として、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)に例示される有機ポリマーから構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板を挙げることができ、あるいは又、雲母を挙げることができる。このような可撓性を有する有機ポリマー、高分子材料から構成された基体を使用すれば、例えば曲面形状を有するディスプレイ装置や電子機器への電子デバイスや半導体装置の組込みあるいは一体化が可能となる。あるいは又、基体として、各種ガラス基板や、表面に絶縁膜が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、サファイヤ基板、ステンレス鋼等の各種合金や各種金属から成る金属基板を挙げることができる。電気絶縁性の支持体としては、以上に説明した材料から適切な材料を選択すればよい。支持体として、その他、導電性基板(金やアルミニウム等の金属から成る基板、高配向性グラファイトから成る基板、ステンレス鋼基板等)を挙げることができる。また、半導体装置の構成、構造によっては、半導体装置が支持体上に設けられているが、この支持体も上述した材料から構成することができる。
本開示の画像表示装置として、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた画像表示装置、電気泳動ディスプレイ素子を備えた画像表示装置、プラズマ表示装置を例示することができる。また、画像表示装置は、例えば、所謂デスクトップ型のパーソナルコンピュータ、ノートブック型のパーソナルコンピュータ、モバイル型のパーソナルコンピュータ、PDA(パーソナル・デジタル・アシスト)、携帯電話、ゲーム機、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、コピー機、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、電卓、家電製品の表示部、ポイントカード等のカード表示部、電子広告、電子POP等の各種画像表示装置に適用することができる。
本開示の半導体装置を、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、場合によっては、多数の半導体装置を集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各半導体装置を切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。また、半導体装置を樹脂にて封止してもよい。
実施例1は、本開示の第1の態様に係る半導体装置の製造方法、本開示の第1の態様に係る半導体装置、本開示の第1の態様に係る半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置に関する。図2の矢印A−Aに沿った実施例1の半導体装置の模式的な一部端面図、及び、図2の矢印B−Bに沿った実施例1の半導体装置の模式的な一部断面図を、それぞれ、図1の(A)及び(B)に示す。また、実施例1の半導体装置の模式的な平面図を図2に示す。
実施例1の半導体装置は、所謂ボトムゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタ(TFT)であり、
(a)基体11上に形成されたゲート電極12、
(b)基体11及びゲート電極12上に形成された絶縁層13、
(c)絶縁層13上に形成され、ゲート電極12の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域21が設けられた、絶縁材料から成るバンク層20、
(d)開口領域21内に形成された半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14、並びに、
(e)バンク層20上に形成された一対のソース/ドレイン電極15、
を備えている。
(a)基体11上に形成されたゲート電極12、
(b)基体11及びゲート電極12上に形成された絶縁層13、
(c)絶縁層13上に形成され、ゲート電極12の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域21が設けられた、絶縁材料から成るバンク層20、
(d)開口領域21内に形成された半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14、並びに、
(e)バンク層20上に形成された一対のソース/ドレイン電極15、
を備えている。
尚、実施例1にあっては、ゲート電極延在部を形成する形態を採用した。従って、実施例1の半導体装置は、
(a’)基体11上に形成された、ゲート電極12及びゲート電極延在部12A、
(b’)基体11、並びに、ゲート電極12及びゲート電極延在部12A上に形成された絶縁層13、
(c’)絶縁層13上に形成され、ゲート電極12の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域(第1開口領域21)、及び、ゲート電極延在部12Aの平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域22が設けられた、絶縁材料から成るバンク層20、
(d’)第1開口領域21内に形成された、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14、並びに、
(e’)バンク層20上に形成された一対のソース/ドレイン電極15、
を備えている。尚、第2開口領域22内の一部に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部14Aが形成されている。
(a’)基体11上に形成された、ゲート電極12及びゲート電極延在部12A、
(b’)基体11、並びに、ゲート電極12及びゲート電極延在部12A上に形成された絶縁層13、
(c’)絶縁層13上に形成され、ゲート電極12の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域(第1開口領域21)、及び、ゲート電極延在部12Aの平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域22が設けられた、絶縁材料から成るバンク層20、
(d’)第1開口領域21内に形成された、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14、並びに、
(e’)バンク層20上に形成された一対のソース/ドレイン電極15、
を備えている。尚、第2開口領域22内の一部に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部14Aが形成されている。
ここで、実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例4において、基体11はPESフィルムから成り、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aはアルミニウム(Al)から成り、絶縁層13はポリビニルフェノール(PVP)から成り、バンク層20はフッ素系絶縁材料から成り、チャネル形成領域14及びチャネル形成領域延在部14AはTIPS−ペンタセンから成り、一対のソース/ドレイン電極15は金(Au)から成る。尚、ゲート電極12の上の絶縁層13の部分がゲート絶縁層に相当する。また、バンク層20上からチャネル形成領域14の一部の上に亙り、即ち、バンク層20上からチャネル形成領域14の縁部を超えてその一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極15が形成されている。
ゲート電極12とゲート電極延在部12Aとは繋がっているし、第1開口領域21と第2開口領域22とは連通しているし、チャネル形成領域14とチャネル形成領域延在部14Aとは繋がっている。また、第1開口領域21内は、チャネル形成領域14を構成する半導体材料によって埋められており、第2開口領域22内の一部は、チャネル形成領域延在部14Aを構成する半導体材料によって埋められている。
また、実施例1の画像表示装置を構成する基板(バックプレーン)は、実施例1の半導体装置の複数が、第1の方向及び第2の方向に2次元マトリクス状に配列されており、
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極12は、第1の方向に沿って延びるゲート配線31に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極15は、第2の方向に沿って延びる信号配線32に接続されている。
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極12は、第1の方向に沿って延びるゲート配線31に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極15は、第2の方向に沿って延びる信号配線32に接続されている。
尚、ゲート電極延在部12Aが形成されており、第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極延在部12Aは共通化され、ゲート配線31を構成している。
更には、実施例1の画像表示装置は、実施例1の画像表示装置を構成する基板(バックプレーン)を備えている。
以下、図面を参照して、実施例1の半導体装置の製造方法の説明を行う。尚、図3の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図2の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部端面図、及び、図2の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。また、図4の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図3の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図2の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部端面図、及び、図2の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。更には、図5の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図4の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図2の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部端面図、及び、図2の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。また、図6の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図5の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図2の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部断面図、及び、図2の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部断面図である。更には、図7の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図6の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図2の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部端面図、及び、図2の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部断面図である。
[工程−100]
先ず、基体11上にゲート電極12を形成する。加えて、基体11上にゲート電極延在部12Aを形成する。具体的には、基体11の一部をハードマスクで覆った状態で、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aを真空蒸着法によって形成する。こうして、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aをフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。但し、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aの形成方法はこれに限定するものではなく、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aを構成する導電材料層の成膜技術及びエッチング技術の組合せに基づき形成してもよいし、所謂リフトオフ法に基づき形成してもよい。こうして、図3の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図3の(A)において、基体11を明示するために、基体11に斜線を付した。
先ず、基体11上にゲート電極12を形成する。加えて、基体11上にゲート電極延在部12Aを形成する。具体的には、基体11の一部をハードマスクで覆った状態で、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aを真空蒸着法によって形成する。こうして、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aをフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。但し、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aの形成方法はこれに限定するものではなく、ゲート電極12及びゲート電極延在部12Aを構成する導電材料層の成膜技術及びエッチング技術の組合せに基づき形成してもよいし、所謂リフトオフ法に基づき形成してもよい。こうして、図3の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図3の(A)において、基体11を明示するために、基体11に斜線を付した。
[工程−110]
次に、基体11及びゲート電極12、更には、ゲート電極延在部12A上に絶縁層13を形成する。具体的には、スピンコート法に基づき、全面に絶縁層13を形成する。こうして、図4の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。
次に、基体11及びゲート電極12、更には、ゲート電極延在部12A上に絶縁層13を形成する。具体的には、スピンコート法に基づき、全面に絶縁層13を形成する。こうして、図4の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。
[工程−120]
その後、絶縁層13上に、感光性絶縁材料から成るバンク層20を形成する。具体的には、スピンコート法に基づき、全面にバンク層20を形成(成膜)する。こうして、図5の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。
その後、絶縁層13上に、感光性絶縁材料から成るバンク層20を形成する。具体的には、スピンコート法に基づき、全面にバンク層20を形成(成膜)する。こうして、図5の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。
[工程−130]
次いで、基体11側から、ゲート電極12を露光用マスクとして用いてバンク層20を露光し、ゲート電極12の上方のバンク層20を除去して、バンク層20に、ゲート電極12の上方に位置する第1開口領域21を形成する。併せて、基体11側から、ゲート電極延在部12Aを露光用マスクとして用いてバンク層20を露光し、ゲート電極延在部12Aの上方のバンク層20を除去して、バンク層20に、ゲート電極延在部12Aの上方に位置する第2開口領域22を形成する。具体的には、紫外線を用いて所謂背面露光を行うことでバンク層20を露光し、露光されたバンク層20の部分を不溶性あるいは難溶性とする。そして、バンク層20を構成する材料を溶解する溶剤にバンク層20を浸漬することで、露光されなかったバンク層20の部分を除去する。こうして、バンク層20に、ゲート電極12の上方に位置する第1開口領域21、及び、ゲート電極延在部12Aの上方に位置する第2開口領域22を形成することができる。この状態を、図6の(A)、(B)及び(C)に示すが、図6の(A)において、バンク層20を明示するために、バンク層20に斜線を付した。
次いで、基体11側から、ゲート電極12を露光用マスクとして用いてバンク層20を露光し、ゲート電極12の上方のバンク層20を除去して、バンク層20に、ゲート電極12の上方に位置する第1開口領域21を形成する。併せて、基体11側から、ゲート電極延在部12Aを露光用マスクとして用いてバンク層20を露光し、ゲート電極延在部12Aの上方のバンク層20を除去して、バンク層20に、ゲート電極延在部12Aの上方に位置する第2開口領域22を形成する。具体的には、紫外線を用いて所謂背面露光を行うことでバンク層20を露光し、露光されたバンク層20の部分を不溶性あるいは難溶性とする。そして、バンク層20を構成する材料を溶解する溶剤にバンク層20を浸漬することで、露光されなかったバンク層20の部分を除去する。こうして、バンク層20に、ゲート電極12の上方に位置する第1開口領域21、及び、ゲート電極延在部12Aの上方に位置する第2開口領域22を形成することができる。この状態を、図6の(A)、(B)及び(C)に示すが、図6の(A)において、バンク層20を明示するために、バンク層20に斜線を付した。
ここで、絶縁層13の濡れ性は、バンク層20の頂面の濡れ性よりも良い。即ち、バンク層20の頂面は、絶縁層13よりも、より撥水性を有する。云い換えれば、バンク層20の頂面は、絶縁層13よりも、チャネル形成領域14、チャネル形成領域延在部14Aを形成するための有機半導体材料溶液を弾き易い。具体的には、絶縁層13に対する水の接触角θ1は62度であり、バンク層20の頂面に対する水の接触角θ2は120度であった。
[工程−140]
その後、塗布法に基づき、第1開口領域21内に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14を形成する。具体的には、インクジェット印刷法に基づき、第1開口領域21内にチャネル形成領域14を形成する。このとき、第2開口領域22内の一部に有機半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部14Aが形成される。インクジェット印刷法においては、トルエンから成る溶剤に有機半導体材料を溶解した有機半導体材料溶液を使用する。こうして、図7の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図7の(A)において、チャネル形成領域14、チャネル形成領域延在部14A及びバンク層20を明示するために、チャネル形成領域14、チャネル形成領域延在部14A及びバンク層20に斜線を付した。
その後、塗布法に基づき、第1開口領域21内に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14を形成する。具体的には、インクジェット印刷法に基づき、第1開口領域21内にチャネル形成領域14を形成する。このとき、第2開口領域22内の一部に有機半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部14Aが形成される。インクジェット印刷法においては、トルエンから成る溶剤に有機半導体材料を溶解した有機半導体材料溶液を使用する。こうして、図7の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図7の(A)において、チャネル形成領域14、チャネル形成領域延在部14A及びバンク層20を明示するために、チャネル形成領域14、チャネル形成領域延在部14A及びバンク層20に斜線を付した。
[工程−150]
その後、バンク層20上に一対のソース/ドレイン電極15を形成する。尚、バンク層20上からチャネル形成領域14の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極15を形成する。具体的には、ソース/ドレイン電極15を構成する導電材料層の成膜技術及びエッチング技術の組合せに基づき、ソース/ドレイン電極15を形成することができる。但し、ソース/ドレイン電極15の形成方法はこれに限定するものではなく、ソース/ドレイン電極15を形成すべき領域以外の領域をハードマスクで覆った状態で、ソース/ドレイン電極15を真空蒸着法によって形成してもよいし、所謂リフトオフ法に基づき形成してもよい。こうして、図1の(A)及び、(B)、並びに、図2に示す構造を得ることができる。あるいは又、実施例1の半導体装置を備えた、画像表示装置を構成する基板、画像表示装置を得ることができる。
その後、バンク層20上に一対のソース/ドレイン電極15を形成する。尚、バンク層20上からチャネル形成領域14の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極15を形成する。具体的には、ソース/ドレイン電極15を構成する導電材料層の成膜技術及びエッチング技術の組合せに基づき、ソース/ドレイン電極15を形成することができる。但し、ソース/ドレイン電極15の形成方法はこれに限定するものではなく、ソース/ドレイン電極15を形成すべき領域以外の領域をハードマスクで覆った状態で、ソース/ドレイン電極15を真空蒸着法によって形成してもよいし、所謂リフトオフ法に基づき形成してもよい。こうして、図1の(A)及び、(B)、並びに、図2に示す構造を得ることができる。あるいは又、実施例1の半導体装置を備えた、画像表示装置を構成する基板、画像表示装置を得ることができる。
尚、画像表示装置を構成する基板の製造、画像表示装置の製造にあっては、この工程に引き続き、半導体装置の上あるいは上方に、画像表示部(具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは電気泳動ディスプレイ素子、半導体発光素子から成る画像表示部)を、周知の方法に基づき形成すればよい。
実施例1の半導体装置の製造方法にあっては、基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上方のバンク層を除去して、バンク層に、チャネル形成領域を形成するための開口領域を設ける。従って、バンク層の形成のために専用のマスクが不要となり、製造コストの増加を招くことが無いし、専用のマスクを用いたリソグラフィー工程が必要とされることも無く、半導体装置の工程が複雑になることも無い。また、実施例1の半導体装置において、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域にチャネル形成領域を設けるので、寄生容量の低減を図ることができる。
実施例2は、本開示の第2の態様に係る半導体装置の製造方法、本開示の第2の態様に係る半導体装置、本開示の第2の態様に係る半導体装置を備えた本開示の画像表示装置を構成する基板あるいは本開示の画像表示装置に関する。図9の矢印A−Aに沿った実施例2の半導体装置の模式的な一部端面図、及び、図9の矢印B−Bに沿った実施例2の半導体装置の模式的な一部断面図を、それぞれ、図8の(A)及び(B)に示し、実施例2の半導体装置の模式的な平面図を図9に示す。
実施例2の半導体装置も、所謂ボトムゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタ(TFT)であり、
(a)基体41上に形成されたゲート電極42、
(b)基体41上に形成され、ゲート電極42の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域51が設けられた、絶縁材料から成るバンク層50、
(c)開口領域51内に形成された絶縁層43及び半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14、並びに、
(d)バンク層20上に形成された一対のソース/ドレイン電極45、
を備えている。
(a)基体41上に形成されたゲート電極42、
(b)基体41上に形成され、ゲート電極42の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域51が設けられた、絶縁材料から成るバンク層50、
(c)開口領域51内に形成された絶縁層43及び半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域14、並びに、
(d)バンク層20上に形成された一対のソース/ドレイン電極45、
を備えている。
尚、実施例2にあっても、ゲート電極延在部が形成されている。従って、実施例2の半導体装置は、
(a’)基体41上に形成された、ゲート電極42及びゲート電極延在部42A、
(b’)基体41上に形成され、ゲート電極42の平面形状と同じ平面形状を有する第1開口領域51、及び、ゲート電極延在部42Aの平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域52が設けられた、絶縁材料から成るバンク層50、
(c’)第1開口領域51内に形成された絶縁層43及び半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域44、並びに、
(d’)バンク層50上に形成された一対のソース/ドレイン電極45、
を備えている。尚、第2開口領域52内の一部に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部44Aが形成されている。
(a’)基体41上に形成された、ゲート電極42及びゲート電極延在部42A、
(b’)基体41上に形成され、ゲート電極42の平面形状と同じ平面形状を有する第1開口領域51、及び、ゲート電極延在部42Aの平面形状と同じ平面形状を有する第2開口領域52が設けられた、絶縁材料から成るバンク層50、
(c’)第1開口領域51内に形成された絶縁層43及び半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域44、並びに、
(d’)バンク層50上に形成された一対のソース/ドレイン電極45、
を備えている。尚、第2開口領域52内の一部に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部44Aが形成されている。
ここで、ゲート電極42とゲート電極延在部42Aとは繋がっているし、第1開口領域51と第2開口領域52とは連通しているし、チャネル形成領域44とチャネル形成領域延在部44Aとは繋がっている。また、第1開口領域51内はチャネル形成領域44を構成する半導体材料によって埋められており、第2開口領域52内の一部はチャネル形成領域延在部44Aを構成する半導体材料によって埋められている。実施例2にあっては、第2開口領域52内の一部に絶縁層43及びチャネル形成領域延在部44Aが形成されているが、この場合、第2開口領域52内の絶縁層43の射影像内に第2開口領域52内のチャネル形成領域延在部44Aの射影像が含まれている。また、バンク層50上からチャネル形成領域44の一部の上に亙り、即ち、バンク層50上からチャネル形成領域44の縁部を超えてその一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極45が形成されている。
また、実施例2の画像表示装置を構成する基板(バックプレーン)は、実施例2の半導体装置の複数が、第1の方向及び第2の方向に2次元マトリクス状に配列されており、
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極42は、第1の方向に沿って延びるゲート配線31に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極45は、第2の方向に沿って延びる信号配線32に接続されている。
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極42は、第1の方向に沿って延びるゲート配線31に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極45は、第2の方向に沿って延びる信号配線32に接続されている。
尚、ゲート電極延在部42Aが形成されており、第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極延在部42Aは共通化され、ゲート配線31を構成している。
更には、実施例2の画像表示装置は、実施例2の画像表示装置を構成する基板(バックプレーン)を備えている。
以下、図面を参照して、実施例2の半導体装置の製造方法の説明を行う。尚、図10の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、実施例2の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図9の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部端面図、及び、図9の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。また、図11の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図10の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例2の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図9の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部端面図、及び、図9の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。更には、図12の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図11の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例2の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図9の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部断面図、及び、図9の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部断面図である。また、図13の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図12の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例2の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図9の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部断面図、及び、図9の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部断面図である。更には、図14の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図13の(A)、(B)及び(C)に引き続き、実施例2の半導体装置の製造方法を説明するための、半導体装置製造工程における模式的な平面図、図9の矢印A−Aに沿ったと同様の模式的な一部端面図、及び、図9の矢印B−Bに沿ったと同様の模式的な一部断面図である。
[工程−200]
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体41上にゲート電極42を形成する。加えて、基体41上にゲート電極延在部42Aを形成する。こうして、図10の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図10の(A)において、基体41を明示するために、基体41に斜線を付した。
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体41上にゲート電極42を形成する。加えて、基体41上にゲート電極延在部42Aを形成する。こうして、図10の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図10の(A)において、基体41を明示するために、基体41に斜線を付した。
[工程−210]
次に、基体41及びゲート電極42上、併せて、ゲート電極延在部42A上に、感光性絶縁材料から成るバンク層50を、実施例1の[工程−120]と同様にして形成(成膜)する。こうして、図11の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。
次に、基体41及びゲート電極42上、併せて、ゲート電極延在部42A上に、感光性絶縁材料から成るバンク層50を、実施例1の[工程−120]と同様にして形成(成膜)する。こうして、図11の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。
[工程−220]
その後、基体41側から、ゲート電極42を露光用マスクとして用いてバンク層50を露光し、ゲート電極42の上のバンク層50を除去して、バンク層50に、ゲート電極42の上に位置する第1開口領域51を形成する。併せて、基体41側から、ゲート電極延在部42Aを露光用マスクとして用いてバンク層50を露光し、ゲート電極延在部42Aの上のバンク層50を除去して、バンク層50に、ゲート電極延在部42Aの上に位置する第2開口領域52を形成する。具体的には、実施例1の[工程−130]と同様にして、紫外線を用いて所謂背面露光を行うことでバンク層50を露光し、露光されたバンク層50の部分を不溶性あるいは難溶性とする。そして、バンク層50を構成する材料を溶解する溶剤にバンク層50を浸漬することで、露光されなかったバンク層50の部分を除去する。こうして、バンク層50に、ゲート電極42の上に位置する第1開口領域51、及び、ゲート電極延在部42Aの上に位置する第2開口領域52を形成することができる。この状態を、図12の(A)、(B)及び(C)に示すが、図12の(A)において、バンク層50を明示するために、バンク層50に斜線を付した。
その後、基体41側から、ゲート電極42を露光用マスクとして用いてバンク層50を露光し、ゲート電極42の上のバンク層50を除去して、バンク層50に、ゲート電極42の上に位置する第1開口領域51を形成する。併せて、基体41側から、ゲート電極延在部42Aを露光用マスクとして用いてバンク層50を露光し、ゲート電極延在部42Aの上のバンク層50を除去して、バンク層50に、ゲート電極延在部42Aの上に位置する第2開口領域52を形成する。具体的には、実施例1の[工程−130]と同様にして、紫外線を用いて所謂背面露光を行うことでバンク層50を露光し、露光されたバンク層50の部分を不溶性あるいは難溶性とする。そして、バンク層50を構成する材料を溶解する溶剤にバンク層50を浸漬することで、露光されなかったバンク層50の部分を除去する。こうして、バンク層50に、ゲート電極42の上に位置する第1開口領域51、及び、ゲート電極延在部42Aの上に位置する第2開口領域52を形成することができる。この状態を、図12の(A)、(B)及び(C)に示すが、図12の(A)において、バンク層50を明示するために、バンク層50に斜線を付した。
[工程−230]
次いで、第1開口領域51内及び第2開口領域52内に、塗布法に基づき絶縁層43を形成する。具体的には、インクジェット印刷法に基づき、第1開口領域51内及び第2開口領域52内に、絶縁層43を形成する。インクジェット印刷法においては、PGMEAから成る溶剤に、絶縁層を構成する材料であるPVPを溶解した溶液を使用する。ここで、実施例2においては、第2開口領域52内の一部に絶縁層43を形成したが、第2開口領域52内の全てに絶縁層43を形成してもよい。こうして、図13の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図13の(A)において、バンク層50及び絶縁層43を明示するために、バンク層50及び絶縁層43に斜線を付した。絶縁層43の濡れ性は、実施例1において説明したと同様に、バンク層50の頂面の濡れ性よりも良い。
次いで、第1開口領域51内及び第2開口領域52内に、塗布法に基づき絶縁層43を形成する。具体的には、インクジェット印刷法に基づき、第1開口領域51内及び第2開口領域52内に、絶縁層43を形成する。インクジェット印刷法においては、PGMEAから成る溶剤に、絶縁層を構成する材料であるPVPを溶解した溶液を使用する。ここで、実施例2においては、第2開口領域52内の一部に絶縁層43を形成したが、第2開口領域52内の全てに絶縁層43を形成してもよい。こうして、図13の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図13の(A)において、バンク層50及び絶縁層43を明示するために、バンク層50及び絶縁層43に斜線を付した。絶縁層43の濡れ性は、実施例1において説明したと同様に、バンク層50の頂面の濡れ性よりも良い。
[工程−240]
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、塗布法に基づき、具体的には、インクジェット印刷法に基づき、第1開口領域51内に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域44を形成する。このとき、第2開口領域52内の一部に有機半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部44Aが形成される。こうして、図14の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図14の(A)において、チャネル形成領域44、チャネル形成領域延在部44A、バンク層50及び絶縁層43を明示するために、チャネル形成領域44、チャネル形成領域延在部44A、バンク層50及び絶縁層43に斜線を付した。
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、塗布法に基づき、具体的には、インクジェット印刷法に基づき、第1開口領域51内に、半導体材料、具体的には、有機半導体材料から成るチャネル形成領域44を形成する。このとき、第2開口領域52内の一部に有機半導体材料が流れ出し、チャネル形成領域延在部44Aが形成される。こうして、図14の(A)、(B)及び(C)に示す構造を得ることができる。尚、図14の(A)において、チャネル形成領域44、チャネル形成領域延在部44A、バンク層50及び絶縁層43を明示するために、チャネル形成領域44、チャネル形成領域延在部44A、バンク層50及び絶縁層43に斜線を付した。
[工程−250]
その後、実施例1の[工程−150]と同様にして、バンク層50上に一対のソース/ドレイン電極45を形成する。尚、バンク層50上からチャネル形成領域44の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極45を形成する。こうして、図8の(A)及び、(B)、並びに、図9に示す構造を得ることができる。あるいは又、実施例2の半導体装置を備えた、画像表示装置を構成する基板、画像表示装置を得ることができる。
その後、実施例1の[工程−150]と同様にして、バンク層50上に一対のソース/ドレイン電極45を形成する。尚、バンク層50上からチャネル形成領域44の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極45を形成する。こうして、図8の(A)及び、(B)、並びに、図9に示す構造を得ることができる。あるいは又、実施例2の半導体装置を備えた、画像表示装置を構成する基板、画像表示装置を得ることができる。
尚、画像表示装置を構成する基板の製造、画像表示装置の製造にあっては、この工程に引き続き、半導体装置の上あるいは上方に、画像表示部(具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは電気泳動ディスプレイ素子、半導体発光素子から成る画像表示部)を、周知の方法に基づき形成すればよい。
実施例2の半導体装置の製造方法にあっても、基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上のバンク層を除去して、バンク層に、チャネル形成領域を形成するための開口領域を設ける。従って、バンク層の形成のために専用のマスクが不要となり、製造コストの増加を招くことが無いし、専用のマスクを用いたリソグラフィー工程が必要とされることも無く、半導体装置の工程が複雑になることも無い。また、実施例2の半導体装置においても、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域にチャネル形成領域を設けるので、寄生容量の低減を図ることができる。
しかも、絶縁層の形成に引き続き、絶縁層の頂面を清浄に保った状態で、チャネル形成領域の形成を行うので、半導体装置の特性の向上を図ることができる。
実施例3は、実施例1及び実施例2の変形である。実施例3にあっては、実施例1の[工程−150]あるいは実施例2の[工程−250]に引き続き、少なくとも、一対のソース/ドレイン電極15,45の間に露出したチャネル形成領域14,44の上に保護膜60を形成する。併せて、チャネル形成領域延在部14A,44Aの上にも、保護膜60を形成する。
尚、実施例1において説明した半導体装置にあっては、保護膜60は、第2開口領域22内に露出した絶縁層13上にも形成されている。尚、この状態を、図15の(A)及び(B)に示すが、図15の(A)及び(B)は、それぞれ、図2の矢印A−Aに沿った実施例1の半導体装置の模式的な一部端面図と同様の一部端面図、及び、図2の矢印B−Bに沿った実施例1の半導体装置の模式的な一部断面図と同様の一部断面図である。
また、実施例2において説明した半導体装置にあっては、保護膜60は、第2開口領域52内のチャネル形成領域延在部44A、絶縁層43及びゲート電極延在部42A上に形成されている。尚、この状態を、図16の(A)及び(B)に示すが、図16の(A)及び(B)は、それぞれ、図9の矢印A−Aに沿った実施例2の半導体装置の模式的な一部端面図と同様の一部端面図、及び、図9の矢印B−Bに沿った実施例2の半導体装置の模式的な一部断面図と同様の一部断面図である。
保護膜60は、バンク層20,50上、及び、ソース/ドレイン電極15,45上には形成されない。このような保護膜60は、インクジェット印刷法によって形成することができ、具体的には、PVAを、溶剤である水に溶解した溶液を使用して保護膜60を形成することができる。また、このような材料やフッ素樹脂をスクリーン印刷することで、同様に保護膜を形成することができる。
保護膜60をインクジェット印刷法で形成するので、従来の技術のように、保護膜の形成のための専用のマスクが不要となり、製造コストの増加を招くことが無いし、専用のマスクを用いたリソグラフィー工程が必要とされることも無く、半導体装置の工程が複雑になることも無い。
実施例4は、実施例1〜実施例3の変形である。実施例4にあっては、第1開口領域21,51及び第2開口領域22,52の底部に露出した、あるいは位置する、絶縁層13,43の部分の上に濡れ性改善層61が形成されている。尚、この状態を、図17の(A)及び(B)、図18の(A)及び(B)、図19の(A)及び(B)、図20の(A)及び(B)に示す。ここで、図17の(A)は、図2の矢印A−Aに沿った実施例1の半導体装置の模式的な一部端面図と同様の一部端面図であり、図17の(B)は、図2の矢印B−Bに沿った実施例1の半導体装置の模式的な一部断面図と同様の一部断面図である。また、図18の(A)は、図9の矢印A−Aに沿った実施例2の半導体装置の模式的な一部端面図と同様の一部端面図であり、図18の(B)は、図9の矢印B−Bに沿った実施例2の半導体装置の模式的な一部断面図と同様の一部断面図である。更には、図19の(A)は、図2の矢印A−Aに沿った実施例3の半導体装置の模式的な一部端面図と同様の一部端面図であり、図19の(B)は、図2の矢印B−Bに沿った実施例3の半導体装置の模式的な一部断面図と同様の一部断面図である。また、図20の(A)は、図9の矢印A−Aに沿った実施例3の半導体装置の模式的な一部端面図と同様の一部端面図であり、図20の(B)は、図9の矢印B−Bに沿った実施例3の半導体装置の模式的な一部断面図と同様の一部断面図である。
ここで、実施例1の[工程−130]と[工程−140]の間において、あるいは又、実施例2の[工程−230]と[工程−240]の間において、第1開口領域21,51及び第2開口領域22,52の底部に露出した、あるいは位置する、絶縁層13,43の上に濡れ性改善層61を形成する。
濡れ性改善層61は、シランカップリング剤から成り、スピンコート法に基づき形成されている。濡れ性改善層61に対する水の接触角θ3は100度であった。
半導体装置の特性、特に移動度は、絶縁層とチャネル形成領域との界面の電子状態に強く依存する。実施例4にあっては、濡れ性改善層61を形成することで絶縁層13,43とチャネル形成領域14,44との界面が改質される結果、半導体装置の特性の一層の向上を図ることができる。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。半導体装置の構造や構成、形成条件、製造条件は例示であり、適宜変更することができる。本開示の半導体装置を、例えば、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、基材や基体、支持体、支持部材に多数の半導体装置を集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各半導体装置を切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[1]《半導体装置の製造方法:第1の態様》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に絶縁層を形成し、次いで、
(C)絶縁層上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、その後、
(D)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上方のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上方に位置する開口領域を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている半導体装置の製造方法。
[2]《半導体装置の製造方法:第2の態様》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、次いで、
(C)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上に位置する開口領域を形成し、その後、
(D)開口領域内に、塗布法に基づき絶縁層を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている半導体装置の製造方法。
[3]半導体材料は有機半導体材料から成る[1]又は[2]に記載の半導体装置の製造方法。
[4]前記工程(E)において、インクジェット印刷法に基づき、開口領域内にチャネル形成領域を形成する[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[5]前記工程(F)において、バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極を形成する[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[6]前記工程(F)に引き続き、少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上に保護膜を形成する工程を更に備える[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[7]絶縁層の濡れ性は、バンク層頂面の濡れ性よりも良い[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[8]前記工程(D)と工程(E)の間において、絶縁層の上に濡れ性改善層を形成する工程を更に備える[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[9]《半導体装置:第1の態様》
基体上に形成されたゲート電極、
基体及びゲート電極上に形成された絶縁層、
絶縁層上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている半導体装置。
[10]開口領域の底部に位置する絶縁層の部分の上に濡れ性改善層が形成されている[9]に記載の半導体装置。
[11]《半導体装置:第2の態様》
基体上に形成されたゲート電極、
基体上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された絶縁層及び半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている半導体装置。
[12]絶縁層の上に濡れ性改善層が形成されている[11]に記載の半導体装置。
[13]半導体材料は有機半導体材料から成る[9]乃至[12]のいずれか1項に記載の半導体装置。
[14]バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極が形成されている[9]乃至[13]のいずれか1項に記載の半導体装置。
[15]少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上には保護膜が形成されている[9]乃至[14]のいずれか1項に記載の半導体装置。
[16]《画像表示装置を構成する基板(バックプレーン)》
[9]乃至[15]のいずれか1項に記載の半導体装置の複数が、第1の方向及び第2の方向に2次元マトリクス状に配列された、画像表示装置を構成する基板であって、
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極は、第1の方向に沿って延びるゲート配線に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極は、第2の方向に沿って延びる信号配線に接続されている、画像表示装置を構成する基板。
[17]《画像表示装置》
[16]に記載の画像表示装置を構成する基板を備えた画像表示装置。
[1]《半導体装置の製造方法:第1の態様》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に絶縁層を形成し、次いで、
(C)絶縁層上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、その後、
(D)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上方のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上方に位置する開口領域を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている半導体装置の製造方法。
[2]《半導体装置の製造方法:第2の態様》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、次いで、
(C)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上に位置する開口領域を形成し、その後、
(D)開口領域内に、塗布法に基づき絶縁層を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている半導体装置の製造方法。
[3]半導体材料は有機半導体材料から成る[1]又は[2]に記載の半導体装置の製造方法。
[4]前記工程(E)において、インクジェット印刷法に基づき、開口領域内にチャネル形成領域を形成する[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[5]前記工程(F)において、バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極を形成する[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[6]前記工程(F)に引き続き、少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上に保護膜を形成する工程を更に備える[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[7]絶縁層の濡れ性は、バンク層頂面の濡れ性よりも良い[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[8]前記工程(D)と工程(E)の間において、絶縁層の上に濡れ性改善層を形成する工程を更に備える[1]乃至[7]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
[9]《半導体装置:第1の態様》
基体上に形成されたゲート電極、
基体及びゲート電極上に形成された絶縁層、
絶縁層上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている半導体装置。
[10]開口領域の底部に位置する絶縁層の部分の上に濡れ性改善層が形成されている[9]に記載の半導体装置。
[11]《半導体装置:第2の態様》
基体上に形成されたゲート電極、
基体上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された絶縁層及び半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている半導体装置。
[12]絶縁層の上に濡れ性改善層が形成されている[11]に記載の半導体装置。
[13]半導体材料は有機半導体材料から成る[9]乃至[12]のいずれか1項に記載の半導体装置。
[14]バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極が形成されている[9]乃至[13]のいずれか1項に記載の半導体装置。
[15]少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上には保護膜が形成されている[9]乃至[14]のいずれか1項に記載の半導体装置。
[16]《画像表示装置を構成する基板(バックプレーン)》
[9]乃至[15]のいずれか1項に記載の半導体装置の複数が、第1の方向及び第2の方向に2次元マトリクス状に配列された、画像表示装置を構成する基板であって、
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極は、第1の方向に沿って延びるゲート配線に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極は、第2の方向に沿って延びる信号配線に接続されている、画像表示装置を構成する基板。
[17]《画像表示装置》
[16]に記載の画像表示装置を構成する基板を備えた画像表示装置。
11,41・・・基体、12,42・・・ゲート電極、12A,42A・・・ゲート電極延在部、13,43・・・絶縁層、14,44・・・チャネル形成領域、14A,44A・・・チャネル形成領域延在部、15,45・・・ソース/ドレイン電極、20,50・・・バンク層、21,51・・・第1開口領域、22,52・・・第2開口領域、31・・・ゲート配線、32・・・信号配線、60・・・保護膜、61・・・濡れ性改善層
Claims (17)
- (A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に絶縁層を形成し、次いで、
(C)絶縁層上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、その後、
(D)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上方のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上方に位置する開口領域を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている半導体装置の製造方法。 - (A)基体上にゲート電極を形成した後、
(B)基体及びゲート電極上に、感光性絶縁材料から成るバンク層を形成し、次いで、
(C)基体側から、ゲート電極を露光用マスクとして用いてバンク層を露光し、ゲート電極の上のバンク層を除去して、バンク層に、ゲート電極の上に位置する開口領域を形成し、その後、
(D)開口領域内に、塗布法に基づき絶縁層を形成した後、
(E)塗布法に基づき、開口領域内に半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、その後、
(F)バンク層上に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を備えている半導体装置の製造方法。 - 半導体材料は有機半導体材料から成る請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(E)において、インクジェット印刷法に基づき、開口領域内にチャネル形成領域を形成する請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(F)において、バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極を形成する請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(F)に引き続き、少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上に保護膜を形成する工程を更に備える請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 絶縁層の濡れ性は、バンク層頂面の濡れ性よりも良い請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(D)と工程(E)の間において、絶縁層の上に濡れ性改善層を形成する工程を更に備える請求項1又は請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 基体上に形成されたゲート電極、
基体及びゲート電極上に形成された絶縁層、
絶縁層上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている半導体装置。 - 開口領域の底部に位置する絶縁層の部分の上に濡れ性改善層が形成されている請求項9に記載の半導体装置。
- 基体上に形成されたゲート電極、
基体上に形成され、ゲート電極の平面形状と同じ平面形状を有する開口領域が設けられた、絶縁材料から成るバンク層、
開口領域内に形成された絶縁層及び半導体材料から成るチャネル形成領域、並びに、
バンク層上に形成された一対のソース/ドレイン電極、
を備えている半導体装置。 - 絶縁層の上に濡れ性改善層が形成されている請求項11に記載の半導体装置。
- 半導体材料は有機半導体材料から成る請求項9又は請求項11に記載の半導体装置。
- バンク層上からチャネル形成領域の一部の上に亙り、一対のソース/ドレイン電極が形成されている請求項9又は請求項11に記載の半導体装置。
- 少なくとも、一対のソース/ドレイン電極の間に露出したチャネル形成領域の上には保護膜が形成されている請求項9又は請求項11に記載の半導体装置。
- 請求項9乃至請求項15のいずれか1項に記載の半導体装置の複数が、第1の方向及び第2の方向に2次元マトリクス状に配列された、画像表示装置を構成する基板であって、
第1の方向に沿って配列された複数の半導体装置におけるゲート電極は、第1の方向に沿って延びるゲート配線に接続されており、
第2の方向に沿って配列された複数の半導体装置における一方のソース/ドレイン電極は、第2の方向に沿って延びる信号配線に接続されている、画像表示装置を構成する基板。 - 請求項16に記載の画像表示装置を構成する基板を備えた画像表示装置。
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JP2011148017A JP2013016612A (ja) | 2011-07-04 | 2011-07-04 | 半導体装置及びその製造方法、画像表示装置、並びに、画像表示装置を構成する基板 |
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WO2015137337A1 (ja) * | 2014-03-11 | 2015-09-17 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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2011
- 2011-07-04 JP JP2011148017A patent/JP2013016612A/ja not_active Withdrawn
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WO2015137337A1 (ja) * | 2014-03-11 | 2015-09-17 | シャープ株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN106104810A (zh) * | 2014-03-11 | 2016-11-09 | 夏普株式会社 | 半导体器件及其制造方法 |
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