JP2014107505A - 薄膜デバイスおよびその製造方法、並びに表示装置の製造方法 - Google Patents

薄膜デバイスおよびその製造方法、並びに表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高い平坦性を有する薄膜デバイスおよびその製造方法、並びに表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】第1基板の表面に所定パターンの機能膜を形成し、前記第1基板の表面と共に前記機能膜を絶縁膜で覆い、前記第1基板から前記絶縁膜および前記機能膜を第2基板に転写する薄膜デバイスの製造方法。
【選択図】図1B

Description

本技術は、例えば導電膜または半導体膜等の機能膜を有する薄膜デバイスおよびその製造方法、並びに表示装置の製造方法に関する。
薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)は、ゲート電極(ゲート配線)、半導体膜およびソース・ドレイン電極(ソース配線)を有し、高解像度のディスプレイ等、幅広い分野で使用されている。このようなTFTは、スイッチング素子としてアクティブマトリックス型の表示装置に適用されており、ディスプレイの大型化を可能にする。しかしその一方で、大型化に伴い上記TFTの配線が長くなるため、配線抵抗が高くなることが問題となっている。
また、近年では高密度(高精細)および高開口率の表示装置を実現するため、より細い配線を形成することが望まれており、これによっても配線抵抗が増してしまう。このような配線抵抗の増加は信号遅延を引き起こし、表示品位を低下させる虞がある。これに対し、配線の厚みを大きくして配線抵抗の増加を抑える方法が考えられるが、この方法では、配線の厚みが増す分段差が大きくなるため、より上層の配線で断線不良が発生し易くなる。
そこで、このような配線等の機能膜によって形成される段差をなくすため、絶縁性基板の表面に溝を設けて、この溝に機能膜を埋め込む方法が提案されている(例えば、特許文献1〜5)。
特開平6−163586号公報 特開平4−324938号公報 特開平7−333648号公報 特開2003−78171号公報 特開2008−251814号公報
しかしながら、このような埋め込み型の機能膜では、その形成工程で機能膜にバリ等が発生し、表面の平坦性を損なう虞がある。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高い平坦性を有する薄膜デバイスおよびその製造方法、並びに表示装置の製造方法を提供することにある。
本技術の薄膜デバイスの製造方法は、第1基板の表面に所定パターンの機能膜を形成し、第1基板の表面と共に機能膜を絶縁膜で覆い、第1基板から絶縁膜および機能膜を第2基板に転写するものである。
本技術の表示装置の製造方法は、上記薄膜デバイスの製造方法を用いて表示装置を製造するものである。
本技術の薄膜デバイスの製造方法または表示装置の製造方法では、機能膜と絶縁膜とが第1基板の表面に倣い、転写後に同一平面をなすように形成される。
本技術の薄膜デバイスは、絶縁膜および絶縁膜に埋設されると共に絶縁膜の表面と同一平面をなす機能膜を備え、機能膜の周縁の少なくとも一部に絶縁膜の裏面に向かう突状部を有するものである。
本技術の薄膜デバイスでは、機能膜が絶縁膜の表面と同一平面をなしているので、機能膜の段差に起因した断線等の発生が抑えられる。機能膜は、別の基板(第1基板)上に設けられた後に転写して形成されたものであり、絶縁膜の裏面に向う突状部を有している。
本技術の薄膜デバイスおよびその製造方法、並びに表示装置の製造方法によれば、転写工程を用いるようにしたので、第1基板の表面に倣った埋め込み型の機能膜を形成することができる。よって、機能膜の表面にバリ等が発生するのを防ぎ、高い平坦性を維持することができる。
本技術の一実施の形態に係るTFTの構成を表す平面図である。 図1Aに示したTFTのB−B線に沿った断面図である。 図1Bに示したゲート電極の詳細を表す断面図である。 図2Aに示したゲート電極の平面図である。 図2Aに示したゲート電極の他の例を表す断面図である。 図2Aに示したゲート電極のその他の例を表す断面図である。 図1Bに示したTFTの製造工程を表す断面図である。 図5Aに続く工程を表す断面図である。 図5Bに続く工程を表す断面図である。 図5Cに続く工程を表す断面図である。 図5Aに示したゲート電極パターンを印刷法により形成した場合の構成を表す断面図である。 比較例に係るTFTの製造工程を表す断面図である。 図7Aに続く工程を表す断面図である。 図7Bに続く工程を表す断面図である。 図7Cに続く工程を表す断面図である。 図7Dに続く工程を表す断面図である。 変形例に係るTFTの構成を表す断面図である。 図1A,図8に示したTFTを有する表示装置の全体構成を表す図である。 図9に示した画素駆動回路の一例を表す等価回路図である。 図10Aに示した画素駆動回路の他の例を表す図である。 適用例1の外観を表す斜視図である。 図11Aに示した電子ブックの他の例を表す斜視図である。 適用例2の外観を表す斜視図である。 適用例3の外観を表す斜視図である。 適用例4の表側から見た外観を表す斜視図である。 適用例4の裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例5の外観を表す斜視図である。 適用例6の外観を表す斜視図である。 適用例7の閉じた状態の正面図、左側面図、右側面図および上面図である。 適用例7の開いた状態の正面図および側面図である。
以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明
は以下の順序で行う。
1.実施の形態
TFT:埋め込み型のゲート電極を形成した例
2.変形例
埋め込み型の半導体膜を形成した例
3.適用例
表示装置
<実施の形態>
図1Aは本技術の一実施の形態に係るTFT1(薄膜デバイス)の断面構成を表すものであり、図1Bは図1AのB−B線に沿った断面構成を表している。TFT1は、電界効果型のトランジスタであり、例えば液晶,有機ELまたは電気泳動型の表示体等を用いたディスプレイの駆動素子として用いられる。このTFT1は、所謂ボトムコンタクト・ボトムゲート(逆スタガ)型構造のTFTであり、基板11(第2基板)上にゲート電極12、ゲート絶縁膜13、ソース電極14A・ドレイン電極14Bおよび半導体膜15をこの順に有している。半導体膜15の上層に、例えばパッシベーション膜16を介して画素電極17が設けられ、TFT1は上述のようにディスプレイの駆動素子として機能する。
基板11は、例えば厚さ20nm〜1mm程度のガラス基板,石英基板またはプラスチックフィルムなどにより構成されている。プラスチックフィルムとしては、例えば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,ポリエーテルスルホン,ポリエーテルイミド,ポリエーテルエーテルケトン,ポリエーテルケトン,ポリフェニレンスルフィド,ポリアリレート,ポリイミド,ポリカーボネート,セルローストリアセテート,シクロオレフィンポリマー,ポリオレフィン,ポリ塩化ビニル,液晶ポリマー,エポキシ樹脂,フェノール樹脂,ユリア樹脂,メラミン樹脂あるいはシリコン樹脂等を用いることができる。これらの樹脂を混合して用いるようにしてもよい。基板11をプラスチックフィルムにより構成すると、TFT1の可撓性が向上する。
ゲート電極12は、TFT1にゲート電圧を印加し、このゲート電圧により半導体膜15中のキャリア密度を制御する役割を有するものである。ゲート電極12は所定の方向(図1A X方向)に沿って延在するゲート配線12Aと電気的に接続され、ゲート配線12Aの延在方向と交差する方向(例えば、X方向と直交するY方向)に張り出すように設けられている。これらゲート電極12およびゲート配線12Aは例えば一体化されている。本実施の形態では、このゲート電極12およびゲート配線12Aが絶縁性の埋込膜12I(絶縁膜)に埋設されており、ゲート電極12およびゲート配線12Aは埋込膜12Iの表面(ゲート絶縁膜13との接触面)と同一平面をなしている。即ち、TFT1のゲート電極12およびゲート配線12Aは埋め込み構造を有している。これにより、ゲート電極12およびゲート配線12Aの厚みによって生じる段差をなくし、上層の配線(例えばソース・ドレイン電極14A,14Bおよび後述のソース配線14C)の断線を防ぐことができる。詳細は後述するが、ここでは転写工程を用いてこの埋め込み構造を形成するようにしたので、転写用基板(後述の図5A 転写用基板21)の表面を利用して高い平坦性を得ることができる。なお、ゲート電極12およびゲート配線12Aが埋込膜12Iの表面と同一平面をなす、とは完全に同一平面上にあることに加え、本技術の効果を損なわない程度において略同一平面をなす場合を含むものとする。例えば、製造誤差またはバラツキ等の諸要因に起因する誤差により、上層の配線に影響しない程度の微細な凹凸がある場合も含む。
ゲート電極12およびゲート配線12Aは基板11上の選択的な領域に設けられ、例えばクロム(Cr),鉄(Fe),ニッケル(Ni),銅(Cu),亜鉛(Zn),ゲルマニウム(Ge),パラジウム(Pd),白金(Pt),銀(Ag),インジウム(In),スズ(Sn),テルル(Te),金(Au),ホウ素(B),マンガン(Mn),アルミニウム(Al),硅素(Si),コバルト(Co)およびロジウム(Rh)等の金属単体あるいはこれらの合金により構成されている。合金としては、例えば、Cr−Ni,Fe−Si,Fe−Ni,Co−Ni,Fe−Co,Cu−Si,Cu−Sn,Pd−Pt,Ag−Pd,Ag−In,Ag−Au,Ag−Cu,Au−Ge,Au−Sn,Au−Pd,Fe−Pd,Co−PdおよびNi−Pd等を用いることが好ましい。このようなゲート電極12およびゲート配線12Aは例えば平均粒径1nm〜100nmの金属ナノ粒子を焼成したものにより構成されている。ここで、粒径とは個々の金属ナノ粒子の幾何学的な粒径を指し、平均粒径とは金属ナノ粒子群の代表的な粒径を指す。金属ナノ粒子は低融点であり、かつ焼成後は低抵抗を示すため、ゲート電極12およびゲート配線12Aに好適である。ゲート電極12およびゲート配線12Aを複数の金属単体または合金を重ねた積層体により構成するようにしてもよい。ゲート電極12およびゲート配線12Aに、この他の無機導電材料、またはポリアニリン等の有機導電材料、更には炭素材料を使用してもよい。ゲート電極12およびゲート配線12Aは、例えば50nm〜200nmの厚みを有している。
ゲート電極12およびゲート配線12Aは、例えば上記のような金属ナノ粒子を含むインクを用いた印刷法により形成される。このような印刷法により形成されたゲート電極12およびゲート配線12Aの周縁の少なくとも一部には図2A,図2Bに示したように、埋込膜12Iの裏面(基板11側の面)に向う突状部12Pが設けられている。この突状部12Pは、例えばゲート電極12およびゲート配線12Aの周縁全体に設けられており、例えば転写用基板(後述の図5A 転写用基板21)上でインクを乾燥させる際に溶質が不均化して形成される。具体的には、インクジェット印刷でのコーヒーステイン現象が挙げられる。突状部12Pは所謂バリであってもよく、例えば反転印刷を行うと、転写用基板上でインクをせん断する際に形成される。突状部12Pの先端は尖っていても、あるいは図3に示したように曲線状になっていてもよい。図4に示したように、ゲート電極12およびゲート配線12Aの中央部に突状部12Pが設けられていてもよい。このような突状部12Pは例えばスクリーン印刷およびグラビア印刷等の方法を用いた際に、転写用基板上でインクが流動することにより形成される。突状部12Pは例えばゲート電極12およびゲート配線12Aの厚み以下の高さで突出している。
埋込膜12Iは基板11の全面に設けられ、その表面は高い平坦性を有している。この表面の一部にゲート電極12およびゲート配線12Aが露出されている。埋込膜12Iは、例えば絶縁性樹脂材料、具体的にはスチレン系樹脂,エポキシ系樹脂,フェノール系樹脂,アクリル系樹脂,飽和ポリエステル系樹脂,不飽和ポリエステル系樹脂,シリコーン系樹脂およびフッ素系樹脂等を用いることができる。このような樹脂は熱硬化系,熱可塑系あるいは紫外光等による光硬化系のいずれであってもよい。単一の樹脂材料により埋込膜12Iを構成してもよく、複数の樹脂材料を用いるようにしてもよい。
ゲート絶縁膜13は、ゲート電極12とソース電極14A・ドレイン電極14Bおよび半導体膜15とを絶縁するためのものであり、ゲート電極12が埋設された埋込膜12Iとソース電極14A・ドレイン電極14Bおよび半導体膜15との間に設けられている。ゲート絶縁膜13は、例えば、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、シアノエチルプルラン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂あるいはアクリル樹脂などの有機材料により構成されている。ゲート絶縁膜13に、酸化シリコン(SiO2),酸化アルミニウム(Al23)あるいは酸化タンタル(Ta25)などの無機材料を用いることも可能である。ゲート絶縁膜13の厚みは、例えば50nm〜1000nmである。
一対のソース電極14Aおよびドレイン電極14Bは、ゲート絶縁膜13上に設けられ、ソース電極14Aとドレイン電極14Bとの間の間隙がゲート電極12に対向するように配置されている。このようなソース電極14Aおよびドレイン電極14Bの上面が半導体膜15に接しており、ソース電極14Aおよびドレイン電極14Bは半導体膜15に電気的に接続される。ソース電極14Aはソース配線14Cに電気的に接続され、ソース配線14Cはゲート配線12Aに直交する方向(Y方向)に延在している。ソース電極14Aは例えばソース配線14Cと一体化して設けられ、ソース配線14Cの延在方向に交差する方向(例えばY方向に直交するX方向)に張り出している。このソース電極14Aが張り出した方向において向かい合うように、ドレイン電極14Bが配置されている。ソース電極14A、ドレイン電極14Bおよびソース配線14Cは、上記ゲート電極12と同様の材料により構成され、例えば50nm〜200nmの厚みを有している。
半導体膜15は、ソース電極14Aおよびドレイン電極14Bの上面からこれらの間隙にかけて設けられ、ゲート電極12に対向している。半導体膜15は例えば有機半導体材料、具体的にはポリチオフェン、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]、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]、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)またはキナクリドン等により構成されている。この他、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またはチオフェン系の共役系オリゴマー等を用いてもよい。半導体膜15は、酸化物半導体材料またはシリコン材料等を含む無機半導体材料により構成されていてもよい。半導体膜15の厚みは例えば10nm〜100nmである。
このようなTFT1をパッシベーション膜16で覆い、パッシベーション膜16上の画素電極17とドレイン電極14Bとを電気的に接続させる。これにより、TFT1を表示装置の駆動素子として機能させることができる。パッシベーション膜16は、半導体膜15を保護すると共にTFT1が設けられた基板11の表面を平坦化するためのものである。パッシベーション膜16は接続孔16Hを有し、接続孔16Hを介して画素電極17とドレイン電極14Bとが電気的に接続されている。パッシベーション膜16には、例えば酸化シリコン,窒化シリコン,酸化アルミニウム,窒化アルミニウム(AlN),酸化タンタルあるいは酸化窒化アルミニウム(AlOx1-X(ただし、X=0.01〜0.2))等を用いることができる。ポリビニルアルコール,ポリビニルフェノール,ノボラック樹脂,アクリル樹脂あるいはフッ素系樹脂等の有機材料を用いるようにしてもよい。画素電極17はパッシベーション膜16上に画素ごとに設けられ、例えば共通電極(図示せず)との間で表示層(図示せず)に電圧を印加するものである。画素電極17は、例えば金,銀,銅あるいはアルミニウム等の金属膜、ITO等の酸化物膜、PEDOT/PSS等の有機導電膜またはカーボンナノチューブやグラフェン等の導電性炭化系材料膜により構成されている。
このようなTFT1は例えば次のようにして製造することができる。
まず、基板11上に埋め込み構造のゲート電極12およびゲート配線12A(図1A,図1B)を形成する(図5A〜図5D)。具体的には、まず、転写用基板21(第1基板)を準備し、この転写用基板21上に例えばグラビア法等の印刷法によりゲート電極パターン32およびゲート配線パターン(図示せず)を形成する(図5A)。ゲート電極パターン32およびゲート配線パターンは、後にこれらを硬化させることによりゲート電極12およびゲート配線12Aとなるものである。印刷法により形成されたゲート電極パターン32およびゲート配線パターンの周縁には、図6に示したように、上(転写用基板21と反対側)に向う突状部32Pが形成される。この突状部32Pがゲート電極12およびゲート配線12Aの突状部12Pとなる。一方、ゲート電極パターン32およびゲート配線パターンの下面(転写用基板21との接触面)は、転写用基板21の表面に倣って平坦化される。グラビア法は、導電材料を含むインクを所定パターン(ゲート電極パターン32およびゲート配線パターンの形状に対応するパターン)を有する凹版に充填した後、このインクを転写用基板21上に移す方法である。転写用基板21には、その表面が平坦であり、かつ、撥水性を有するもの、例えばブランケット等を用いるようにすればよい。転写用基板21の表面は、例えばシリコーン樹脂またはフッ素ゴム等の表面自由エネルギーの高い材料により構成されている。導電材料には、例えば上述のような金属ナノ粒子を用いればよく、インクはこの金属ナノ粒子を水または有機溶剤等の液体に分散させたものである。有機溶剤としては、例えば炭化水素,アルコールまたはエーテル等を用いればよい。インクに金属ナノ粒子を分散させるための分散剤を添加するようにしてもよく、金属ナノ粒子を被覆剤で覆って自然凝集を防止するようにしてもよい。金属ナノ粒子を含むインクの他、液体有機金属または導電性樹脂等を用いて印刷を行うことも可能である。印刷法により転写用基板21上に形成したゲート電極パターン32およびゲート配線パターンは、十分に乾燥させて仮硬化を行っておく。
ゲート電極パターン32およびゲート配線パターンは、グラビア法以外の印刷法、例えばインクジェット法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法あるいは反転印刷法等により形成するようにしてもよい。または、転写用基板21上に、蒸着法あるいはスパッタ法等により導電膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターニングしてゲート電極12およびゲート配線12Aを形成するようにしてもよい。
転写用基板21上でゲート電極パターン32およびゲート配線パターンを乾燥させた後、これらを覆うようにして転写用基板21の全面に硬化前埋込膜32Iを形成する(図5B)。具体的には、埋込膜12Iを構成する絶縁材料を水または有機溶剤等の液体に溶解または分散させたインクを転写用基板21上に塗布して平坦化した後、所定時間乾燥させる。インクを構成する有機溶剤としては、例えば、エステル、アルコールまたはエーテルを用いることができ、インクには例えば塗布性を向上するために界面活性剤等を添加するようにしてもよい。この絶縁材料を含むインクを、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スリットコート法、スプレーコート法またはロールコート法等により転写用基板21上に塗布する。塗布後もインクが流動性を有し、硬化前埋込膜32I(埋込膜12I)が平坦化されることが好ましい。このため、使用する塗布法等に応じてインクに含有させる液体(水または有機溶剤)の沸点および粘性を調整する。
続いて、図5Cに示したように、転写用基板21上の硬化前埋込膜32Iと基板11とを対向させて、ゲート電極パターン32、ゲート配線パターンおよび硬化前埋込膜32Iを転写用基板21から基板11に転写する。即ち、ゲート電極パターン32、ゲート配線パターンおよび硬化前埋込膜32Iから転写用基板21を剥離して、これらの転写用基板21に接触していた面を露出させる。その後、基板11上でゲート電極パターン32、ゲート配線パターンおよび硬化前埋膜32Iを例えば120〜200℃の温度で所定時間加熱して硬化させる。加熱によりインク中の被覆剤が揮発し、金属粒子同士が接触するようになる。即ち、導電性が現れ、ゲート電極12、ゲート配線12Aおよび埋込膜12Iが形成される(図5D)。本実施の形態ではこのような転写工程を用いるので、転写用基板21の表面を利用して平坦性の高い埋め込み構造を得ることができる。以下、これについて詳細に説明する。
図7A〜図7Eは、比較例に係る埋め込み構造のゲート電極122の製造方法を表している(例えば、特許文献5参照)。この方法では、まず基板111にマスク22を用いて凹部122を形成した後(図7A,図7B)、この凹部122内に導電ペースト132を塗布する(図7C)。次いで、マスク22と共にマスク22に付着した導電ペースト132を剥離した後(図7D)、凹部122内の導電ペースト132を焼成してゲート電極112を形成する(図7E)。このような凹部122を設けて埋め込み構造を形成する方法では、例えば、マスク22を剥離する際に、導電ペースト132にバリが発生する虞がある。また、凹部122内の導電ペースト132もマスク22と共に除去されるため、ゲート電極112を所望の形状に成型できない。更に、導電ペースト132を焼成するとその体積が収縮する。これによりゲート電極122の膜厚が不均一になり、ゲート電極112にボイド(空洞)が生成する虞もある。
マスクを用いずに凹部を形成することも考えられるが(特許文献1〜4参照)、いずれの方法であってもバリの発生を防ぐことは困難である。バリを除去するために例えば研磨等の処理を施すと工程数が増え、また、このような処理は機能膜の特性を劣化させる虞がある。更に、基板111の凹部122内で導電ペースト132を硬化させると、導電ペースト132の収縮により基板111との間の平滑性を維持することが困難である。加えて、基板111とゲート電極112との密着性が低くなる虞もある。
これに対し、TFT1では転写工程によりゲート電極12およびゲート配線12Aの埋め込み構造を形成するので、転写用基板21の表面に倣って、ゲート電極パターン32、ゲート配線パターンおよび硬化前埋込膜32Iが形成される。つまり、埋込膜12Iの表面と同一平面をなすゲート電極12およびゲート配線12Aを形成して、平坦性の高い埋め込み構造を得ることができる。また、予めゲート電極パターン32およびゲート配線パターンを仮硬化することにより、ゲート電極12およびゲート配線12Aを所望の形状および膜厚に制御することができる。これにより、体積収縮率の大きさに関わらずに材料を選択することも可能となる。更に、ゲート電極パターン32、ゲート配線パターンおよび硬化前埋込膜32Iを同時に硬化させることで、ゲート電極12およびゲート配線12Aと埋込膜12Iとの密着性を高めることができる。ゲート電極パターン32およびゲート配線パターンを硬化させた後に、硬化前埋込膜32Iを硬化させても同様に高い密着性が得られる。加えて、印刷法を用いてゲート電極パターン32およびゲート配線パターンを形成することにより、均一な膜厚のゲート電極12(ゲート電極パターン32)およびゲート配線12A(ゲート配線パターン)を短工程で容易に得ることができる。
このように埋め込み構造のゲート電極12およびゲート配線12Aを形成した後、埋込膜12I上にゲート絶縁膜13を形成する。ゲート絶縁膜13は、例えばポリビニルフェノールのPGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)溶液をスピンコート法により埋込膜12I上、ゲート電極12上およびゲート配線12A上に塗布した後、150度の熱処理を行うことにより形成する。続いて、このゲート絶縁膜13上に、例えば金からなるソース電極14A・ドレイン電極14Bおよびソース配線14Cを形成する。ソース電極14A・ドレイン電極14Bおよびソース配線14Cは例えばゲート絶縁膜13の全面に真空蒸着法により金を成膜した後、これをフォトリソグラフィを用いてパターニングすることにより形成する。塗布法,印刷法または鍍金法を用いてソース電極14A・ドレイン電極14Bおよびソース配線14Cを形成するようにしてもよい。
続いて、ソース電極14A・ドレイン電極14Bの上面およびこれらの間隙に半導体膜15を形成する。半導体膜15は、例えばTIPSペンタセン(6,13-Bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene)のキシレン溶液を用いてインクジェット印刷法により形成する。以上の工程によりTFT1が完成する。TFT1を形成した後、基板11の全面にパッシベーション膜16を成膜し、パッシベーション膜16の接続孔16Hを介してパッシベーション膜16上の画素電極17とTFT1とを電気的に接続させる。これにより、TFT1を例えば表示装置等の駆動素子として機能させることが可能となる。
TFT1では、ゲート電極12に所定の閾値電圧以上のゲート電圧が印加されると、半導体膜15にチャネルが形成されてソース電極14A・ドレイン電極14B間に電流(ドレイン電流)が流れ、トランジスタとして機能する。ここでは、埋め込み構造のゲート電極12およびゲート配線12Aを形成する際に転写工程を用いているので、転写用基板21の表面を利用することができる。よって、埋込膜12Iの表面とゲート電極12およびゲート配線12Aの面との間で高い平坦性が得られ、上層の配線での断線等の発生を抑えることが可能となる。
また、予めゲート電極パターン32およびゲート配線パターンにより、ゲート電極12およびゲート配線12Aの形状、膜厚を制御することができる。よって、加熱による体積収縮率の大きさに関わらずゲート電極12およびゲート配線12Aの材料を選択することができる。
以上のように本実施の形態のTFT1では転写工程によりゲート電極12およびゲート配線12Aの埋め込み構造を形成するようにしたので、高い平坦性を得ることができる。
以下、本技術の変形例について説明するが、上記実施の形態と共通の構成要素については同一符号を付してその説明は省略する。
<変形例>
図8は、上記実施の形態の変形例に係るTFT(TFT1A)の断面構成を表すものである。このTFT1Aは、基板11上にゲート電極12、ゲート絶縁膜13、埋め込み構造の半導体膜15および一対のソース電極14A,ドレイン電極14Bをこの順に有している。即ち、TFT1Aはトップコンタクト・ボトムゲート型構造である。この点を除き、TFT1AはTFT1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
TFT1Aでは、半導体膜15が絶縁性の埋込膜15Iに埋設されており、半導体膜15は埋込膜15Iの表面と同一平面をなしている。この埋込膜15Iの表面から露出された半導体膜15にソース電極14A,ドレイン電極14Bが接触して、電気的に接続されている。従って、ソース電極14A,ドレイン電極14Bには半導体膜に起因する段差が設けられることがなく、ソース電極14A,ドレイン電極14Bの断線等の発生を防ぐことができる。半導体膜15の埋め込み構造は、上記実施の形態と同様に転写用基板21の表面を利用した転写工程により形成される。よって、高い平坦性を得ることができる。TFT1Aでは、ゲート絶縁膜13を省略して埋込膜15Iがゲート絶縁膜の機能を兼ねるようにしてもよい。
<適用例>
図9は上記TFT1またはTFT1Aを駆動素子として備えた表示装置(表示装置90)の全体構成を表すものである。表示装置90は、例えば液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイまたは電子ペーパーディスプレイなどであり、基板11上の表示領域110に、マトリクス状に配設された複数の表示素子10と、表示素子10を駆動するための各種駆動回路とが形成されたものである。基板11上には、駆動回路として、例えば映像表示用のドライバである信号線駆動回路120および走査線駆動回路130と、画素駆動回路140とが配設されている。この基板11には、図示しない封止パネルが貼り合わせられ、この封止パネルにより上記駆動回路および表示層(図示せず)などが封止されている。
図10Aは、画素駆動回路140の回路図である。画素駆動回路140は、上記TFT1,TFT1Aとして、トランジスタTr1,Tr2の少なくとも一方が配設されたアクティブ型の駆動回路である。トランジスタTr1,Tr2の間にはキャパシタCsが設けられ、第1の電源ライン(Vcc)および第2の電源ライン(GND)の間において、表示素子10がトランジスタTr1に直列に接続されている。このような画素駆動回路140では、列方向に信号線120Aが複数配置され、行方向に走査線130Aが複数配置されている。各信号線120Aは、信号線駆動回路120に接続され、この信号線駆動回路120から信号線120Aを介してトランジスタTr2のソース電極に画像信号が供給されるようになっている。各走査線130Aは走査線駆動回路130に接続され、この走査線駆動回路130から走査線130Aを介してトランジスタTr2のゲート電極に走査信号が順次供給されるようになっている。図10Bに示したように、画素駆動回路140のトランジスタとして、トランジスタTr1のみを用いることも可能である。この表示装置90では、トランジスタTr1,Tr2が、上記TFT1,TFT1Aにより構成されているので、その歩留りが向上する。このような表示装置90は、例えば次の適用例1〜7に示した電子機器に搭載することができる。
<適用例1>
図11Aおよび図11Bは、電子ブックリーダーの外観を表したものである。この電子ブックリーダーは、例えば、表示部210および非表示部220を有し、この非表示部220に操作部230が設けられている。この表示部210が上記表示装置90により構成されている。操作部230は、図11Aに示したように表示部210と同じ面(前面)に形成されていても、図11Bに示したように表示部210とは異なる面(上面)に形成されていてもよい。
<適用例2>
図12は、タブレットパーソナルコンピュータの外観を表したものである。このタブレットパーソナルコンピュータは、例えば、タッチパネル部310および筐体320を有しており、タッチパネル部310が上記表示装置90により構成されている。
<適用例3>
図13は、テレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル410およびフィルターガラス420を含む映像表示画面部400を有しており、映像表示画面部400が上記表示装置90により構成されている。
<適用例4>
図14A,14Bは、デジタルスチルカメラの外観を表したものである。このデジタルスチルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部510、表示部520、メニュースイッチ530およびシャッターボタン540を有しており、表示部520が上記表示装置90により構成されている。
<適用例5>
図15は、ノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体610、文字等の入力操作のためのキーボード620および画像を表示する表示部630を有しており、表示部630が上記表示装置90により構成されている。
<適用例6>
図16は、ビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部710、この本体部710の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ720、撮影時のスタート/ストップスイッチ730および表示部740を有しており、表示部740が上記表示装置90により構成されている。
<適用例7>
図17A,17Bは、携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体810と下側筐体820とを連結部(ヒンジ部)830で連結したものであり、ディスプレイ840、サブディスプレイ850、ピクチャーライト860およびカメラ870を有しており、ディスプレイ840およびサブディスプレイ850のうちの少なくともどちらか一方が上記表示装置90により構成されている。
以上、実施の形態および変形例を挙げて本技術を説明したが、本技術は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、ボトムゲート型のTFTについて説明したが、本技術はトップゲート型のTFTに適用させることも可能である。
また、上記実施の形態等では、基板11上に埋込膜12Iを設ける場合について説明したが、転写工程後に基板11を除去して埋込膜12I自体が基板の役割を担うようにしてもよい。
更に、上記実施の形態等では、ゲート電極12およびゲート配線12A(導電膜)の埋め込み構造と半導体膜15の埋め込み構造とを示したが、これ以外の機能膜の埋め込み構造に適用させることも可能である。
加えて、上記実施の形態等では、薄膜デバイスの一例としてTFTを挙げて説明したが、本技術はTFT以外の薄膜デバイスにも適用可能である。
また更に、例えば、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)第1基板の表面に所定パターンの機能膜を形成し、前記第1基板の表面と共に前記機能膜を絶縁膜で覆い、前記第1基板から前記絶縁膜および前記機能膜を第2基板に転写する薄膜デバイスの製造方法。
(2)前記第1基板の表面は平坦であり、前記転写後の機能膜は前記絶縁膜の表面と同一平面をなす前記(1)に記載の薄膜デバイスの製造方法。
(3)前記機能膜を印刷法により形成する前記(1)または(2)に記載の薄膜デバイスの製造方法。
(4)前記第1基板の表面は撥水性を有する前記(1)乃至(3)のうちいずれか1つに記載の薄膜デバイスの製造方法。
(5)前記機能膜を所定時間乾燥させた後、前記第1基板の表面を前記絶縁膜で覆う前記(1)乃至(4)のうちいずれか1つに記載の薄膜デバイスの製造方法。
(6)前記機能膜は導電膜である前記(1)乃至(5)のうちいずれか1つに記載の薄膜デバイスの製造方法。
(7)前記機能膜はゲート電極およびゲート配線である前記(6)に記載の薄膜デバイスの製造方法。
(8)前記機能膜は半導体膜である前記(1)乃至(5)のうちいずれか1つに記載の薄膜デバイスの製造方法。
(9)薄膜デバイスを形成し、前記薄膜デバイスは、第1基板の表面に所定パターンの機能膜を形成し、前記第1基板の表面と共に前記機能膜を絶縁膜で覆い、前記第1基板から前記絶縁膜および前記機能膜を第2基板に転写する表示装置の製造方法。
(10)絶縁膜および前記絶縁膜に埋設されると共に前記絶縁膜の表面と同一平面をなす機能膜を備え、前記機能膜が前記絶縁膜の裏面に向かう突状部を有する薄膜デバイス。
1…TFT、11…基板、12…ゲート電極、12I…埋込膜、12P…突状部、12A…ゲート配線、13…ゲート絶縁膜、14A…ソース電極、14B…ドレイン電極、14C…ソース配線、15…半導体膜、16…パッシベーション膜、17…画素電極、21…転写用基板、32…ゲート電極パターン、32I…硬化前埋込膜、90・・・表示装置、10・・・画素、110・・・表示領域、120・・・信号線駆動回路、130・・・走査線駆動回路、140・・・画素駆動回路、Tr1,Tr2・・・トランジスタ。

Claims (10)

  1. 第1基板の表面に所定パターンの機能膜を形成し、
    前記第1基板の表面と共に前記機能膜を絶縁膜で覆い、
    前記第1基板から前記絶縁膜および前記機能膜を第2基板に転写する
    薄膜デバイスの製造方法。
  2. 前記第1基板の表面は平坦であり、前記転写後の機能膜は前記絶縁膜の表面と同一平面をなす
    請求項1に記載の薄膜デバイスの製造方法。
  3. 前記機能膜を印刷法により形成する
    請求項1に記載の薄膜デバイスの製造方法。
  4. 前記第1基板の表面は撥水性を有する
    請求項1に記載の薄膜デバイスの製造方法。
  5. 前記機能膜を所定時間乾燥させた後、前記第1基板の表面を前記絶縁膜で覆う
    請求項1に記載の薄膜デバイスの製造方法。
  6. 前記機能膜は導電膜である
    請求項1に記載の薄膜デバイスの製造方法。
  7. 前記機能膜はゲート電極およびゲート配線である
    請求項6に記載の薄膜デバイスの製造方法。
  8. 前記機能膜は半導体膜である
    請求項1に記載の薄膜デバイスの製造方法。
  9. 薄膜デバイスを形成し、
    前記薄膜デバイスは、
    第1基板の表面に所定パターンの機能膜を形成し、
    前記第1基板の表面と共に前記機能膜を絶縁膜で覆い、
    前記第1基板から前記絶縁膜および前記機能膜を第2基板に転写する
    表示装置の製造方法。
  10. 絶縁膜および前記絶縁膜に埋設されると共に前記絶縁膜の表面と同一平面をなす機能膜を備え、
    前記機能膜が前記絶縁膜の裏面に向かう突状部を有する
    薄膜デバイス。
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