JP2013219172A - 電子デバイス及びその製造方法並びに画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】能動層の特性を一層向上させ得る構成、構造を有する電子デバイスを提供する。
【解決手段】電子デバイスは、電極構造11,14、絶縁層12及び能動層13を備えており、能動層13は有機半導体材料、好ましくはPXX系化合物から成り、能動層13と接する絶縁層12Bは、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る。
【選択図】 図1
【解決手段】電子デバイスは、電極構造11,14、絶縁層12及び能動層13を備えており、能動層13は有機半導体材料、好ましくはPXX系化合物から成り、能動層13と接する絶縁層12Bは、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る。
【選択図】 図1
Description
本開示は、電子デバイス及びその製造方法並びに画像表示装置に関する。
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、シリコン半導体基板あるいはシリコン半導体材料層といった基材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、基材の表面に形成されたSiO2から成るゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層を介してチャネル形成領域に対向して設けられたゲート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、トップゲート型FETと呼ぶ。あるいは又、基体上に形成されたゲート電極、ゲート電極上を含む基体上に形成された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、これらの構造を有する電界効果トランジスタの作製には、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能動層を備え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、有機トランジスタ等の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。これら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)有機半導体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)有機半導体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。
有機半導体材料から成る能動層は、屡々、絶縁材料層上に形成される。そして、この場合、通常、先ず、絶縁材料層を形成し、その後、絶縁材料層上に有機半導体材料溶液を塗布、乾燥することで能動層を形成する。有機半導体材料溶液の塗布には、屡々、スピンコーティング法が用いられている。
T. Ohe et.al., App. Phys. Lett. 93, 053303, 2008
ところで、有機トランジスタの特性向上のために、絶縁材料層と能動層との間にポリスチレン系樹脂を主成分とする表面改質層を形成する技術が、例えば、特表2007−538381や特表2008−535218から周知である。また、このような層構造の形成方法として絶縁材料層を構成する材料と有機半導体材料を同時に溶剤中に溶解し、係る溶液を塗布し、乾燥中に自発的な相分離を発現させ、絶縁材料層と能動層の2層構造を形成する技術が、例えば、特開2009−177136や T. Ohe et. al., App. Phys. Lett. 93, 053303, 2008 から周知である。しかしながら、これらに示されているポリスチレン系樹脂はガラス転移温度Tgが100゜C程度と低く、電子デバイスの熱的信頼性を低下させる要因となるし、機械的性質(形状安定性)も悪い。また、これらに示されている電子デバイスはボトムコンタクト型の構造をとっており、信頼性に乏しいため、実用化が難しい。
従って、本開示の第1の目的は、能動層の特性を一層向上させ得る構成、構造を有する電子デバイス、及び、係る電子デバイスを備えた画像表示装置を提供することにある。また、本開示の第2の目的は、第1の目的に加え、有機絶縁材料層と有機半導体材料層の積層構造を有し、有機絶縁材料層と有機半導体材料層との界面が高い平滑性を有し、これらの層が、高い膜厚精度を有し、しかも、確実に相分離した状態にある電子デバイスの製造方法を提供することにある。
上記の第1の目的を達成するための本開示の電子デバイスは、電極構造、絶縁層及び能動層を備えた電子デバイスであって、
能動層は、有機半導体材料から成り、
能動層と接する絶縁層は、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る。
能動層は、有機半導体材料から成り、
能動層と接する絶縁層は、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る。
上記の第2の目的を達成するための本開示の第1の態様に係る電子デバイスの製造方法は、
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に有機絶縁材料から成る第2絶縁層を形成し、次いで、
(C)第2絶縁層上に、有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成した後、乾燥することで、有機半導体材料層を形成する、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
第2絶縁層上に有機材料溶液層を形成したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する。
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に有機絶縁材料から成る第2絶縁層を形成し、次いで、
(C)第2絶縁層上に、有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成した後、乾燥することで、有機半導体材料層を形成する、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
第2絶縁層上に有機材料溶液層を形成したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する。
上記の第2の目的を達成するための本開示の第2の態様に係る電子デバイスの製造方法は、
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に、有機絶縁材料及び有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成し、次いで、有機材料溶液層を乾燥することで、有機絶縁材料から成る第2絶縁層、及び、有機半導体材料から成る有機半導体材料層の積層構造体を得る、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する。
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に、有機絶縁材料及び有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成し、次いで、有機材料溶液層を乾燥することで、有機絶縁材料から成る第2絶縁層、及び、有機半導体材料から成る有機半導体材料層の積層構造体を得る、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する。
上記の第1の目的を達成するための本開示の画像表示装置は、画像表示部、及び、画像表示部における画像の表示を制御する制御部を備えており、
制御部は、本開示の電子デバイスを備えている。
制御部は、本開示の電子デバイスを備えている。
本開示の電子デバイス、その製造方法、本開示の画像表示装置にあっては、有機半導体材料から成る能動層と接して、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る絶縁層が形成されている。環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーは、従来の技術で表面改質層に用いられるポリスチレン系樹脂よりも高いガラス転移温度Tgを有する。従って、電子デバイスの製造工程における熱プロセスによって問題が生じ難く、電子デバイスに高い熱的信頼性を与えることができるし、機械的性質(形状安定性)も良い。しかも、電子デバイスの特性向上を図ることができるが、これは、能動層と絶縁層との界面に環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーが存在するが故に、界面におけるキャリアのトラップ密度が低減するためと推定される。
また、本開示の第1の態様に係る電子デバイスの製造方法にあっては、第2絶縁層(有機絶縁材料層)上に有機材料溶液層を形成したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、界面から離れた領域にあっては有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合うことが無く、有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する。本開示の第2の態様に係る電子デバイスの製造方法にあっては、有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する。従って、第2絶縁層と有機半導体材料層との界面は高い平滑性を有し、且つ、これらの層は、高い膜厚精度を有し、しかも、確実に相分離した状態にあるし、有機半導体材料層が形成される前に第2絶縁層が汚染されることもない。それ故、特性バラツキの少ない、優れた性能を有する電子デバイスを製造することができる。
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.本開示の電子デバイス及びその製造方法、本開示の画像表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の電子デバイス、画像表示装置、及び、本開示の第1の態様に係る電子デバイスの製造方法)
3.実施例2(本開示の第2の態様に係る電子デバイスの製造方法)、その他
1.本開示の電子デバイス及びその製造方法、本開示の画像表示装置、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の電子デバイス、画像表示装置、及び、本開示の第1の態様に係る電子デバイスの製造方法)
3.実施例2(本開示の第2の態様に係る電子デバイスの製造方法)、その他
[本開示の電子デバイス及びその製造方法、本開示の画像表示装置、全般に関する説明]
本開示の第1の態様〜第2の態様に係る電子デバイスの製造方法にあっては、有機半導体材料層を形成した後、有機半導体材料層上に第1電極及び第2電極を形成する工程を更に備えている形態とすることができる。
本開示の第1の態様〜第2の態様に係る電子デバイスの製造方法にあっては、有機半導体材料層を形成した後、有機半導体材料層上に第1電極及び第2電極を形成する工程を更に備えている形態とすることができる。
また、本開示の電子デバイス、あるいは、本開示の画像表示装置における電子デバイスにおいて、
絶縁層は、第1絶縁層と第2絶縁層が積層されて成り、
第2絶縁層が、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る構成とすることが、電子デバイスの特性向上といった観点から好ましい。
絶縁層は、第1絶縁層と第2絶縁層が積層されて成り、
第2絶縁層が、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る構成とすることが、電子デバイスの特性向上といった観点から好ましい。
このように、電子デバイスが3端子型の半導体装置から構成されている場合、
電極構造は、ゲート電極、及び、ソース/ドレイン電極から構成され、
能動層は、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を構成し、
絶縁層は、ゲート絶縁層を構成する。尚、ゲート電極が制御電極に相当し、ソース/ドレイン電極が第1電極及び第2電極に相当する。そして、この場合、
ゲート電極、ゲート絶縁層及びチャネル形成領域が、下から、この順に積層されており、
ソース/ドレイン電極は、チャネル形成領域延在部の上に形成されている形態とすることができる。即ち、ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置とすることができる。
電極構造は、ゲート電極、及び、ソース/ドレイン電極から構成され、
能動層は、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を構成し、
絶縁層は、ゲート絶縁層を構成する。尚、ゲート電極が制御電極に相当し、ソース/ドレイン電極が第1電極及び第2電極に相当する。そして、この場合、
ゲート電極、ゲート絶縁層及びチャネル形成領域が、下から、この順に積層されており、
ソース/ドレイン電極は、チャネル形成領域延在部の上に形成されている形態とすることができる。即ち、ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置とすることができる。
より具体的には、電子デバイスをボトムゲート・トップコンタクト型のTFTとする場合、
制御電極によって、基体上あるいは基体に形成されたゲート電極が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
能動層によって、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成される。ここで、電極構造は、制御電極(ゲート電極)、及び、第1電極及び第2電極(一対のソース/ドレイン電極)から構成される。
制御電極によって、基体上あるいは基体に形成されたゲート電極が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
能動層によって、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成される。ここで、電極構造は、制御電極(ゲート電極)、及び、第1電極及び第2電極(一対のソース/ドレイン電極)から構成される。
本開示の第1の態様に係る電子デバイスの製造方法、あるいは又、後述する電子デバイスにおける好ましい形態において、第2絶縁層上に有機材料溶液層を形成したときの第2絶縁層が溶剤に溶解する速度は、0nm/分を超え、50nm/分以下である構成とすることが望ましい。
本開示の電子デバイス、あるいは、本開示の画像表示装置における電子デバイスにあっては、
絶縁層と能動層との界面において、有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合っておらず、絶縁層と能動層とは分離している構成とすることが望ましく、この場合、
第2絶縁層(絶縁層あるいは有機絶縁材料層を構成する層)上に、有機半導体材料(能動層あるいは有機半導体材料層を構成する材料)を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成することで、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する形態とすることが好ましく、あるいは又、この場合、
有機絶縁材料及び有機半導体材料を溶解した有機材料溶液層を形成し、次いで、有機材料溶液層を乾燥することで、第2絶縁層(絶縁層あるいは有機絶縁材料層を構成する層)と有機半導体材料層(能動層を構成する層)とは分離する形態とすることが好ましい。
絶縁層と能動層との界面において、有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合っておらず、絶縁層と能動層とは分離している構成とすることが望ましく、この場合、
第2絶縁層(絶縁層あるいは有機絶縁材料層を構成する層)上に、有機半導体材料(能動層あるいは有機半導体材料層を構成する材料)を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成することで、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する形態とすることが好ましく、あるいは又、この場合、
有機絶縁材料及び有機半導体材料を溶解した有機材料溶液層を形成し、次いで、有機材料溶液層を乾燥することで、第2絶縁層(絶縁層あるいは有機絶縁材料層を構成する層)と有機半導体材料層(能動層を構成する層)とは分離する形態とすることが好ましい。
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電子デバイス、本開示の画像表示装置における電子デバイス、あるいは、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〜第2の態様に係る電子デバイスの製造方法(以下、これらを総称して、単に、『本開示』と呼ぶ場合がある)において、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解される場合、第2絶縁層が溶解される深さは、限定するものではないが、第2絶縁層の表面から1×10-9m乃至1×10-8mであることが好ましい。
本開示において、有機半導体材料として、例えば、ポリピロール及びその置換体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリイソチアナフテン等のイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のチェニレンビニレン類、ポリ(p−フェニレンビニレン)等のポリ(p−フェニレンビニレン)類、ポリアニリン及びその誘導体、ポリアセチレン類、ポリジアセチレン類、ポリアズレン類、ポリピレン類、ポリカルバゾール類、ポリセレノフェン類、ポリフラン類、ポリ(p−フェニレン)類、ポリインドール類、ポリピリダジン類、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィド等のポリマー及び多環縮合体等を挙げることができる。あるいは又、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有するオリゴマー類を挙げることもできる。また、ナフタセン、ペンタセン[2,3,6,7−ジベンゾアントラセン]及びその誘導体、アントラジチオフェン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、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、ピレン、ベンゾピレン、ジベンゾピレン、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等のアセン類及びアセン類の炭素の一部をN、S、O等の原子、カルボニル基等の官能基で置換した誘導体(ペリキサンテノキサンテン及びその誘導体を含むジオキサアンタントレン系化合物、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−6,15−キノン等)、及び、これらの水素を他の官能基で置換した誘導体を挙げることができる。更には、銅フタロシアニンで代表される金属フタロシアニン類、テトラチアペンタレン及びその誘導体、ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチル)、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)、N,N’−ジオクチルナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン2,3,6,7テトラカルボン酸ジイミド等のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、アントラセン2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミド等のアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン類及びこれらの誘導体、SWNT等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素とこれらの誘導体等を挙げることもできる。あるいは又、有機半導体材料として、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]、ポリアントラセン、トリフェニレン、ポリテルロフェン、ポリナフタレン、ポリエチレンジオキシチオフェン、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]、キナクリドンを挙げることができる。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)及びその誘導体、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、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、α−セキシチオフェン、テトラチアテトラセン、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。
また、絶縁層(第2絶縁層、有機絶縁材料層、有機絶縁材料)を構成する環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーとして、具体的には、TOPAS(Topas Advanced Polymers GmbH 社製、登録商標)、ARTON(JSR株式会社製、登録商標)、ZEONOR(日本ゼオン株式会社製、登録商標)を挙げることができる。尚、これらの材料のガラス転移温度Tgを以下に例示する。
TOPAS :約165゜C
ARTON :約165゜C
ZEONOR:約163゜C
ARTON :約165゜C
ZEONOR:約163゜C
有機材料溶液層に含まれる溶剤は、有機絶縁材料あるいは有機半導体材料を、適切に、所望の濃度に溶解し得る溶剤から、適宜、選択すればよい。
尚、本開示において、より好ましい有機半導体材料として、ペリキサンテノキサンテン系化合物(PXX系化合物)を挙げることができる。また、より好ましい溶剤として、トルエン、キシレン等の芳香族系有機溶剤、シクロペンタノン等のケトン系溶剤、PGMEA等のエーテル系溶剤を挙げることができる。
本開示における第1絶縁層は、単層であってもよいし、多層であってもよい。第1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)や酸化チタン、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、熱硬化型樹脂、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、シンナメート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリパラキシリレン樹脂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。尚、第1絶縁層の形成方法として、後述する塗布法、後述する物理的気相成長法(PVD法)、各種の化学的気相成長法(CVD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。第1絶縁層上に有機絶縁材料から成る第2絶縁層を形成する際、あるいは又、第1絶縁層上に有機材料溶液層を形成する際、第1絶縁層の表面が溶解されることの無い材料から第1絶縁層を構成することが好ましい。
本開示の第1の態様あるいは本開示の第2の態様に係る電子デバイスの製造方法における有機材料溶液層の形成方法として、塗布法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、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。第2絶縁層や有機半導体材料層は、必要に応じて、例えば、ウェットエッチング法やドライエッチング法、レーザアブレーション法等の周知の方法に基づきパターニングしてもよい。そして、この場合、パターニングされた第2絶縁層や有機半導体材料層をパッシベーション膜で被覆することが好ましい。
本開示の第1の態様に係る電子デバイスの製造方法における第2絶縁層の形成方法として、上述した塗布法以外にも、第2絶縁層を構成する材料に依存するが、抵抗加熱蒸着法やスパッタリング法、真空蒸着法を含む後述する各種のPVD法、各種のCVD法を挙げることができる。
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等の金属酸化物高誘電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部材上に(あるいは支持部材の上方に)形成すればよい。即ち、支持部材として、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、ポリアミド、ポリアセタール、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)、ポリエチルエーテルケトン、ポリオレフィン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、アルミニウム、ニッケル等の各種合金や各種金属から成る金属基板、金属箔、紙を挙げることができる。電気絶縁性の支持部材としては、以上に説明した材料から適切な材料を選択すればよい。支持部材として、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、電子デバイスの構成、構造によっては、電子デバイスが支持部材上に設けられているが、この支持部材も上述した材料から構成することができる。これらの基体の上に、密着性や平坦性を改善するためのバッファー層やガスバリア性を向上させるためのバリア膜等の機能性膜を形成してもよい。
制御電極、第1電極及び第2電極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)、マンガン(Mn)、ルテニウム(Rh)、ルビジウム(Rb)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、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とすることもできる。更には、制御電極、第1電極及び第2電極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TTF−TCNQ、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。制御電極、第1電極及び第2電極を構成する材料は、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
制御電極、第1電極及び第2電極の形成方法として、これらを構成する材料にも依るが、上述した各種の塗布法、各種の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。制御電極、第1電極及び第2電極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、イオンミリングや反応性イオンエッチング(RIE)を挙げることができる。また、制御電極、第1電極及び第2電極を、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。
本開示の電子デバイスを組み込む装置の一例として、限定するものではないが、画像表示装置を例示することができる。ここで、画像表示装置として、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等における各種画像表示装置(例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置、電気泳動表示装置、冷陰極電界放出表示装置等)を挙げることができる。また、各種照明装置を挙げることもできる。
本開示の電子デバイスを、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、支持部材に多数の電子デバイスを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイス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、電子デバイスを樹脂にて封止してもよい。
実施例1は、本開示の電子デバイス、具体的には、3端子型の電子デバイス(ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置)及び画像表示装置に関し、また、実施例1は、本開示の第1の態様に係る電子デバイスの製造方法、画像表示装置の製造方法に関する。
実施例1あるいは後述する実施例2の電子デバイスは、電極構造、絶縁層及び能動層を備えており、能動層は有機半導体材料から成り、能動層と接する絶縁層は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る。
尚、以下においては、「制御電極」の代わりに「ゲート電極」という用語を用いて説明を行い、「能動層」、「有機半導体材料層」の代わりに「チャネル形成領域及び/又はチャネル形成領域延在部」という用語を用いて説明を行い、「第1電極及び第2電極」の代わりに「ソース/ドレイン電極」という用語を用いて説明を行い、「絶縁層」、「第2絶縁層」、「有機絶縁材料層」の代わりに「第2ゲート絶縁層」という用語を用いて説明を行い、「第1絶縁層」の代わりに「第1ゲート絶縁層」という用語を用いて説明を行う場合がある。
ここで、実施例1あるいは後述する実施例2の電子デバイスは、3端子型の半導体装置から構成されている。そして、電極構造は、ゲート電極11、及び、ソース/ドレイン電極14から構成されており、能動層13は、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bを構成し、絶縁層は、第2ゲート絶縁層12Bを構成する。尚、ゲート電極11が制御電極に相当し、ソース/ドレイン電極14が第1電極及び第2電極に相当する。
そして、実施例1の電子デバイスにあっては、ゲート電極11、ゲート絶縁層12及びチャネル形成領域13Aが、下から(基体側から)、この順に積層されており、ソース/ドレイン電極14はチャネル形成領域延在部13B上に形成されており、ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置を構成する。
より具体的には、実施例1の電子デバイスにあっては、
制御電極によって、基体10上に形成されたゲート電極11が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層(より具体的には、第2ゲート絶縁層)12Bが構成され、
能動層13によって、ゲート絶縁層12上に形成されたチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bが構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部13B上に形成された一対のソース/ドレイン電極14が構成される。尚、ゲート絶縁層(絶縁層)は、ゲート電極側から第1ゲート絶縁層(第1絶縁層)12A及び第2ゲート絶縁層(第2絶縁層)12Bの積層構造を有する。
制御電極によって、基体10上に形成されたゲート電極11が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層(より具体的には、第2ゲート絶縁層)12Bが構成され、
能動層13によって、ゲート絶縁層12上に形成されたチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bが構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部13B上に形成された一対のソース/ドレイン電極14が構成される。尚、ゲート絶縁層(絶縁層)は、ゲート電極側から第1ゲート絶縁層(第1絶縁層)12A及び第2ゲート絶縁層(第2絶縁層)12Bの積層構造を有する。
実施例1において、能動層13(有機半導体材料層、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13B)を構成する有機半導体材料は、具体的には、ペリキサンテノキサンテン(PXX,6,12-dioxaanthanthrene)の誘導体、より具体的には、エチルフェニル−PXXから成り、溶剤としてトルエンを使用する。また、絶縁層(有機絶縁材料層、第2絶縁層、第2ゲート絶縁層)12Bを構成する有機絶縁材料である環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーは、具体的には、TOPASから成り、溶剤としてキシレンを使用する。尚、有機半導体材料を溶剤に溶解した溶液を『有機半導体材料溶液』と呼ぶ場合があるし、有機絶縁材料を溶剤に溶解した溶液を『絶縁材料溶液』と呼ぶ場合がある。以下においても同様である。
以下、基体等の模式的な一部端面図である図1の(A)〜(E)を参照して、実施例1の3端子型の電子デバイス(ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置)の製造方法を説明する。
先ず、表面にSiO2から成る絶縁膜10Bが形成されたガラス基板10Aから成る基体10上に、ゲート電極11、及び、ゲート電極11を覆う第1ゲート絶縁層12Aを形成する。
[工程−100]
具体的には、ガラス基板10Aの表面に形成されたSiO2から成る絶縁膜10B上に、ゲート電極11を形成すべき部分が除去されたレジスト層(図示せず)を、リソグラフィ技術に基づき形成する。その後、密着層としてのチタン(Ti)層(図示せず)、及び、ゲート電極11としての金(Au)層を、順次、真空蒸着法にて全面に成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフト・オフ法に基づき、ゲート電極11を得ることができる。尚、ガラス基板10Aの表面に形成されたSiO2から成る絶縁膜10B上に、印刷法に基づきゲート電極11を形成することもできる。
具体的には、ガラス基板10Aの表面に形成されたSiO2から成る絶縁膜10B上に、ゲート電極11を形成すべき部分が除去されたレジスト層(図示せず)を、リソグラフィ技術に基づき形成する。その後、密着層としてのチタン(Ti)層(図示せず)、及び、ゲート電極11としての金(Au)層を、順次、真空蒸着法にて全面に成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフト・オフ法に基づき、ゲート電極11を得ることができる。尚、ガラス基板10Aの表面に形成されたSiO2から成る絶縁膜10B上に、印刷法に基づきゲート電極11を形成することもできる。
[工程−110]
次いで、基体10及びゲート電極11の上に、SiO2から成る第1ゲート絶縁層12Aをスパッタリング法に基づき形成する。こうして、図1の(A)に示す構造を得ることができる。
次いで、基体10及びゲート電極11の上に、SiO2から成る第1ゲート絶縁層12Aをスパッタリング法に基づき形成する。こうして、図1の(A)に示す構造を得ることができる。
[工程−120]
その後、第1ゲート絶縁層12A上に、有機絶縁材料から成る第2ゲート絶縁層12Bを形成する。具体的には、第1ゲート絶縁層12上に、絶縁材料溶液をスリットコーター法に基づき成膜し、140゜Cにて乾燥することで、厚さ20nmの第2ゲート絶縁層12Bを形成することができる。こうして、図1の(B)に示す構造を得ることができる。
その後、第1ゲート絶縁層12A上に、有機絶縁材料から成る第2ゲート絶縁層12Bを形成する。具体的には、第1ゲート絶縁層12上に、絶縁材料溶液をスリットコーター法に基づき成膜し、140゜Cにて乾燥することで、厚さ20nmの第2ゲート絶縁層12Bを形成することができる。こうして、図1の(B)に示す構造を得ることができる。
[工程−130]
次いで、第2ゲート絶縁層12B上に、有機半導体材料溶液113をスリットコーター法により成膜し、140゜Cにて乾燥することで、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bを形成することができる。こうして、図1の(D)に示す構造を得ることができる。ここで、第2ゲート絶縁層12B上に有機半導体材料溶液113を成膜したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層12Bの表面が溶解されることにより、第2絶縁層12Bと有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とが混じり合い(図1の(C)においては、参照番号113’で示す)、有機材料溶液層を乾燥したとき、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとは分離する(図1の(D)参照)。
次いで、第2ゲート絶縁層12B上に、有機半導体材料溶液113をスリットコーター法により成膜し、140゜Cにて乾燥することで、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bを形成することができる。こうして、図1の(D)に示す構造を得ることができる。ここで、第2ゲート絶縁層12B上に有機半導体材料溶液113を成膜したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層12Bの表面が溶解されることにより、第2絶縁層12Bと有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とが混じり合い(図1の(C)においては、参照番号113’で示す)、有機材料溶液層を乾燥したとき、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとは分離する(図1の(D)参照)。
[工程−140]
その後、チャネル形成領域延在部13B上に、ソース/ドレイン電極14を形成する。具体的には、厚さ100nmの金(Au)層から成るソース/ドレイン電極14を、真空蒸着法に基づき形成する(図1の(E)参照)。ソース/ドレイン電極14の成膜を行う際、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bの一部をハードマスクで覆うことによって、ソース/ドレイン電極14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。尚、印刷法に基づきソース/ドレイン電極14を形成することもできる。
その後、チャネル形成領域延在部13B上に、ソース/ドレイン電極14を形成する。具体的には、厚さ100nmの金(Au)層から成るソース/ドレイン電極14を、真空蒸着法に基づき形成する(図1の(E)参照)。ソース/ドレイン電極14の成膜を行う際、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bの一部をハードマスクで覆うことによって、ソース/ドレイン電極14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。尚、印刷法に基づきソース/ドレイン電極14を形成することもできる。
[工程−150]
例えば、画像表示装置の製造にあっては、この工程に引き続き、こうして得られた、画像表示装置の制御部(画素駆動回路)を構成する電子デバイスであるTFT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、半導体発光素子等から成る画像表示部)を、周知の方法に基づき形成することで、画像表示装置を製造することができる。ここで、こうして得られた、画像表示装置の制御部(画素駆動回路)を構成する電子デバイスと、画像表示部における電極(例えば、画素電極)とを、例えば、コンタクトホールや配線といった接続部で接続すればよい。以下に説明する実施例2においても、電子デバイスの製造の完了後、同様の工程を経ることで画像表示装置を得ることができる。
例えば、画像表示装置の製造にあっては、この工程に引き続き、こうして得られた、画像表示装置の制御部(画素駆動回路)を構成する電子デバイスであるTFT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、半導体発光素子等から成る画像表示部)を、周知の方法に基づき形成することで、画像表示装置を製造することができる。ここで、こうして得られた、画像表示装置の制御部(画素駆動回路)を構成する電子デバイスと、画像表示部における電極(例えば、画素電極)とを、例えば、コンタクトホールや配線といった接続部で接続すればよい。以下に説明する実施例2においても、電子デバイスの製造の完了後、同様の工程を経ることで画像表示装置を得ることができる。
あるいは又、全面にパッシベーション膜(図示せず)を形成する。こうして、ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置(FET、具体的には、TFT)を得ることができる。あるいは又、チャネル形成領域延在部13B及び第2ゲート絶縁層12Bをパターニングした後、全面にパッシベーション膜(図示せず)を形成してもよく、これによって、能動層13及び第2ゲート絶縁層12Bの密着性の向上を図ることができる。
実施例1あるいは後述する実施例2の電子デバイスにあっては、有機半導体材料から成る能動層と接して、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る絶縁層が形成されているので、電子デバイスの製造工程における熱プロセスによって問題が生じることがなく、電子デバイスに高い熱的信頼性を与えることができ、しかも、機械的性質(形状安定性)も良い。更には、電子デバイスの特性向上を図ることができる。
場合によっては、第1ゲート絶縁層12Aの形成を省略し、基体10及びゲート電極11の上に、第2ゲート絶縁層12Bを形成することもできる。
実施例2は、本開示の第2の態様に係る電子デバイスの製造方法に関する。実施例2の電子デバイスの模式的な一部端面図を図2の(D)に示すが、実施例2の電子デバイスの基本的な構成、構造は、実施例1において説明した電子デバイスの構成、構造と同じである。
実施例2において、絶縁層(有機絶縁材料層、第2絶縁層、第2ゲート絶縁層)12Bを構成する有機絶縁材料である環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーは、具体的には、TOPASから成り、能動層13(有機半導体材料層、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13B)を構成する有機半導体材料は、具体的には、エチルフェニル−PXXから成り、溶剤としてキシレンを使用する。
以下、基体等の模式的な一部端面図である図2の(A)〜(D)を参照して、実施例2の電子デバイスの製造方法を説明する。
[工程−200]
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体10上に、制御電極(ゲート電極11)を形成する。
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体10上に、制御電極(ゲート電極11)を形成する。
[工程−210]
次いで、基体10及び制御電極を覆う第1絶縁層を形成する。具体的には、基体10及びゲート電極11の上に、架橋剤を含むポリビニルフェノール(PVP)溶液をスリットコーター法に基づき塗布した後、150゜Cに加熱することで、ポリビニルフェノールから成る第1ゲート絶縁層12Aを得る。こうして、図2の(A)に示す構造を得ることができる。
次いで、基体10及び制御電極を覆う第1絶縁層を形成する。具体的には、基体10及びゲート電極11の上に、架橋剤を含むポリビニルフェノール(PVP)溶液をスリットコーター法に基づき塗布した後、150゜Cに加熱することで、ポリビニルフェノールから成る第1ゲート絶縁層12Aを得る。こうして、図2の(A)に示す構造を得ることができる。
[工程−220]
その後、第1ゲート絶縁層12A上に、有機絶縁材料と有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層213を形成する。具体的には、第1ゲート絶縁層12上に、有機材料溶液層213をスリットコーター法に基づき成膜し、140゜Cにて乾燥することで、厚さ20nmの第2絶縁層(第2ゲート絶縁層)12B及び能動層13(有機半導体材料層、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13B)を得ることができる。
その後、第1ゲート絶縁層12A上に、有機絶縁材料と有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層213を形成する。具体的には、第1ゲート絶縁層12上に、有機材料溶液層213をスリットコーター法に基づき成膜し、140゜Cにて乾燥することで、厚さ20nmの第2絶縁層(第2ゲート絶縁層)12B及び能動層13(有機半導体材料層、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13B)を得ることができる。
ここで、第1ゲート絶縁層12A上に有機材料溶液層213を形成し(図2の(B)参照)、次いで、有機材料溶液層213を乾燥したとき、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとは分離する(図2の(C)参照)。即ち、有機材料溶液層213を乾燥したとき、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとは、自発的に、自然に相分離する。その結果、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとの界面において、有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合っておらず、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとが分離した状態を得ることができる。
[工程−230]
その後、実施例1の[工程−140]と同様の工程を実行し(図2の(D)参照)、次いで、実施例1の[工程−150]と同様の工程を実行することで、ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置(FET、具体的には、TFT)、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−140]と同様の工程を実行し(図2の(D)参照)、次いで、実施例1の[工程−150]と同様の工程を実行することで、ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置(FET、具体的には、TFT)、画像表示装置を得ることができる。
実施例2にあっては、有機材料溶液層213を乾燥したとき、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとは分離する。その結果、第2ゲート絶縁層12Bとチャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bとの界面において高い平滑性を得ることができるし、これらの層にあっては、高い膜厚精度、確実なる相分離を得ることができる。また、チャネル形成領域13A及びチャネル形成領域延在部13Bが形成される前に第2ゲート絶縁層12Bが汚染されることもない。そして、以上の結果として、特性バラツキの少ない、優れた性能を有する電子デバイスを製造することができる。
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。実施例において説明した電子デバイス、画像表示装置の構成、構造、電子デバイスの製造方法の形成条件、製造条件等は、例示であり、適宜、変更することができる。本開示によって得られた電子デバイスを、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、基体や支持体、支持部材に多数の電子デバイスを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイス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]《電子デバイス》
電極構造、絶縁層及び能動層を備えた電子デバイスであって、
能動層は、有機半導体材料から成り、
能動層と接する絶縁層は、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る電子デバイス。
[2]絶縁層は、第1絶縁層と第2絶縁層が積層されて成り、
第2絶縁層が、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る[1]に記載の電子デバイス。
[3]電子デバイスは、3端子型の半導体装置から構成されており、
電極構造は、ゲート電極、及び、ソース/ドレイン電極から構成され、
能動層は、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を構成し、
絶縁層は、ゲート絶縁層を構成する[1]に記載の電子デバイス。
[4]ゲート電極、ゲート絶縁層及びチャネル形成領域が、下から、この順に積層されており、
ソース/ドレイン電極は、チャネル形成領域延在部の上に形成されている[3]に記載の電子デバイス。
[5]《電子デバイスの製造方法:第1の態様》
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に有機絶縁材料から成る第2絶縁層を形成し、次いで、
(C)第2絶縁層上に、有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成した後、乾燥することで、有機半導体材料層を形成する、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
第2絶縁層上に有機材料溶液層を形成したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する電子デバイスの製造方法。
[6]《電子デバイスの製造方法:第2の態様》
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に、有機絶縁材料及び有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成し、次いで、有機材料溶液層を乾燥することで、有機絶縁材料から成る第2絶縁層、及び、有機半導体材料から成る有機半導体材料層の積層構造体を得る、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する電子デバイスの製造方法。
[7]有機半導体材料層を形成した後、有機半導体材料層上に第1電極及び第2電極を形成する工程を更に備えている[5]又は[6]に記載の電子デバイスの製造方法。
[8]《画像表示装置》
画像表示部、及び、画像表示部における画像の表示を制御する制御部を備えており、
制御部は、[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えている画像表示装置。
[1]《電子デバイス》
電極構造、絶縁層及び能動層を備えた電子デバイスであって、
能動層は、有機半導体材料から成り、
能動層と接する絶縁層は、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る電子デバイス。
[2]絶縁層は、第1絶縁層と第2絶縁層が積層されて成り、
第2絶縁層が、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る[1]に記載の電子デバイス。
[3]電子デバイスは、3端子型の半導体装置から構成されており、
電極構造は、ゲート電極、及び、ソース/ドレイン電極から構成され、
能動層は、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を構成し、
絶縁層は、ゲート絶縁層を構成する[1]に記載の電子デバイス。
[4]ゲート電極、ゲート絶縁層及びチャネル形成領域が、下から、この順に積層されており、
ソース/ドレイン電極は、チャネル形成領域延在部の上に形成されている[3]に記載の電子デバイス。
[5]《電子デバイスの製造方法:第1の態様》
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に有機絶縁材料から成る第2絶縁層を形成し、次いで、
(C)第2絶縁層上に、有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成した後、乾燥することで、有機半導体材料層を形成する、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
第2絶縁層上に有機材料溶液層を形成したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する電子デバイスの製造方法。
[6]《電子デバイスの製造方法:第2の態様》
(A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に、有機絶縁材料及び有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成し、次いで、有機材料溶液層を乾燥することで、有機絶縁材料から成る第2絶縁層、及び、有機半導体材料から成る有機半導体材料層の積層構造体を得る、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する電子デバイスの製造方法。
[7]有機半導体材料層を形成した後、有機半導体材料層上に第1電極及び第2電極を形成する工程を更に備えている[5]又は[6]に記載の電子デバイスの製造方法。
[8]《画像表示装置》
画像表示部、及び、画像表示部における画像の表示を制御する制御部を備えており、
制御部は、[1]乃至[4]のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えている画像表示装置。
10・・・基体、10A・・・ガラス基板、10B・・・絶縁膜、11・・・ゲート電極、12・・・ゲート絶縁層、12A・・・第1ゲート絶縁層(第1絶縁層)、12B・・・第2ゲート絶縁層(第2絶縁層)、13・・・能動層、13A・・・チャネル形成領域(能動層)、13B・・・チャネル形成領域延在部(能動層)、14・・・ソース/ドレイン電極、113・・・有機半導体材料溶液、113’・・・有機絶縁材料と有機半導体材料とが混じり合った層、213・・・有機材料溶液層
Claims (8)
- 電極構造、絶縁層及び能動層を備えた電子デバイスであって、
能動層は、有機半導体材料から成り、
能動層と接する絶縁層は、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る電子デバイス。 - 絶縁層は、第1絶縁層と第2絶縁層が積層されて成り、
第2絶縁層が、環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成る請求項1に記載の電子デバイス。 - 電子デバイスは、3端子型の半導体装置から構成されており、
電極構造は、ゲート電極、及び、ソース/ドレイン電極から構成され、
能動層は、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を構成し、
絶縁層は、ゲート絶縁層を構成する請求項1に記載の電子デバイス。 - ゲート電極、ゲート絶縁層及びチャネル形成領域が、下から、この順に積層されており、
ソース/ドレイン電極は、チャネル形成領域延在部の上に形成されている請求項3に記載の電子デバイス。 - (A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に有機絶縁材料から成る第2絶縁層を形成し、次いで、
(C)第2絶縁層上に、有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成した後、乾燥することで、有機半導体材料層を形成する、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
第2絶縁層上に有機材料溶液層を形成したとき、有機材料溶液層に含まれる溶剤によって第2絶縁層の表面が溶解されることにより、第2絶縁層と有機材料溶液層との界面において有機絶縁材料と有機半導体材料とは混じり合い、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する電子デバイスの製造方法。 - (A)基体上に、制御電極、及び、制御電極を覆う第1絶縁層を形成した後、
(B)第1絶縁層上に、有機絶縁材料及び有機半導体材料を溶剤に溶解した有機材料溶液層を形成し、次いで、有機材料溶液層を乾燥することで、有機絶縁材料から成る第2絶縁層、及び、有機半導体材料から成る有機半導体材料層の積層構造体を得る、
各工程を少なくとも備えた電子デバイスの製造方法であって、
有機絶縁材料は環状シクロオレフィンポリマー又は環状シクロオレフィンコポリマーから成り、
有機材料溶液層を乾燥したとき、第2絶縁層と有機半導体材料層とは分離する電子デバイスの製造方法。 - 有機半導体材料層を形成した後、有機半導体材料層上に第1電極及び第2電極を形成する工程を更に備えている請求項5又は請求項6に記載の電子デバイスの製造方法。
- 画像表示部、及び、画像表示部における画像の表示を制御する制御部を備えており、
制御部は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電子デバイスを備えている画像表示装置。
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