JP2015201520A - Semiconductor film formation method and transistor manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法に関し、より詳しくは、半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成するに際して、光照射を行う半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a semiconductor film and a method for manufacturing a transistor, and more specifically, a method for forming a semiconductor film and a method for manufacturing a transistor in which light irradiation is performed when a semiconductor film is formed by drying ink containing a semiconductor material. About.
近年、電子デバイスの製造方法として、従来のフォトリソプロセスや真空プロセスを用いずに、印刷方式により製造する、所謂プリンテッドエレクトロニクスの研究開発が積極的に行われている。 In recent years, as a method for manufacturing an electronic device, research and development of a so-called printed electronics that is manufactured by a printing method without using a conventional photolithography process or a vacuum process has been actively performed.
具体的には、LCDのカラーフィルターや液晶材料の印刷、OLEDの発光層や注入層、電子ペーパーのTFTバックプレーン、PCBやFPCの電極形成、太陽電池の配線、透明導電膜やタッチパネル等、多岐にわたるデバイスの印刷化の試みがなされている。 Specific examples include LCD color filters and liquid crystal material printing, OLED light emitting and injection layers, electronic paper TFT backplanes, PCB and FPC electrode formation, solar cell wiring, transparent conductive films and touch panels. Many attempts have been made to print devices.
有機トランジスタの有機半導体層の形成は、これまでの真空方式による製造から、大気圧下での印刷、特にインクジェット方式による積層が検討されている。塗布、印刷による塗膜の形成により、真空プロセスに必要な設備が不要であり、高価な材料も節約できることから、大幅なコストダウンが可能である。 The formation of the organic semiconductor layer of the organic transistor has been studied from the production by the conventional vacuum method to the printing under the atmospheric pressure, particularly the lamination by the ink jet method. By forming a coating film by coating and printing, equipment necessary for the vacuum process is unnecessary, and expensive materials can be saved, so that a significant cost reduction is possible.
有機半導体材料を含む塗布液を用いる場合、これを乾燥させて得られた有機半導体膜中においては、有機半導体材料の均質性が得られにくい問題があった。 In the case of using a coating solution containing an organic semiconductor material, there is a problem that it is difficult to obtain homogeneity of the organic semiconductor material in the organic semiconductor film obtained by drying the coating liquid.
本願出願人は、これまでに、特許文献1において、塗布法によって有機半導体膜を形成する際に、チャネル領域に、結晶の方向性が乱れやすい有機半導体膜の重心(中心)を含まないようにすることで、キャリア移動度を向上させる技術を開示している。特許文献2にも類似の技術が記載されている。
The applicant of the present application has so far disclosed that, in
特許文献3は、電極表面の一部に、インクと親和性の高い高表面エネルギー部を設けておくことで、配向性の高い有機半導体層を実現できるとしている。
また、特許文献4及び非特許文献1には、基材の表面に溶液担持部材を設けておき、溶液担持部材の側面に立ち上がるように溶液フィレットを形成し、乾燥時に該フィレットを該溶液担持部材側に後退させながら薄膜を形成することが示されている。
In
特許文献1、2に記載の技術では、半導体膜の形成領域を、不要な領域にまで広く拡張しなければならない場合があり、素子の更なる微細化などを図る際において、限られた領域内に半導体膜を形成することが困難な場合があり、より容易に実施できる技術が求められる。
In the techniques described in
特許文献3に記載の技術は、適用可能な下地が限られたり、下地処理の工程が必要になったりするため、やはり容易に実施することが困難であった。
The technique described in
特許文献4及び非特許文献1に記載の技術は、溶液担持部材を除去する工程が必要になるなど、工程が複雑化し、容易に実施することが困難であった。
The techniques described in
本発明者は、半導体材料を含むインクの乾燥に際して、従来のアプローチとは異なり、光照射により供給されるエネルギーを利用することによって、容易に、チャネル上における半導体膜の均質性を向上できることを見出して本発明に至った。 The present inventors have found that, when drying ink containing a semiconductor material, unlike the conventional approach, the homogeneity of the semiconductor film on the channel can be easily improved by using the energy supplied by light irradiation. To the present invention.
そこで、本発明の課題は、容易に実施でき、得られる半導体膜のチャネル上での均質性を向上できる半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor film and a method for manufacturing a transistor that can be easily implemented and can improve the homogeneity of the obtained semiconductor film on the channel.
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。 Other problems of the present invention will become apparent from the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
1.
チャネル上に付与された半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により、前記チャネル上の前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるように乾燥させることを特徴とする半導体膜の形成方法。
1.
When forming the semiconductor film by drying the ink containing the semiconductor material applied to the channel, the ink is dried so that the temperature distribution of the ink on the channel is asymmetric in the source electrode-drain electrode direction by light irradiation. A method for forming a semiconductor film, comprising:
2.
前記チャネル上の前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるように光吸収発熱体を配置することを特徴とする前記1記載の半導体膜の形成方法。
2.
2. The method of forming a semiconductor film according to
3.
前記光吸収発熱体は、互いに吸光度の異なる前記ソース電極及び前記ドレイン電極により構成されることを特徴とする前記2記載の半導体膜の形成方法。
3.
3. The method for forming a semiconductor film according to
4.
前記光吸収発熱体は、互いに形状及び又は面積の異なる前記ソース電極及び前記ドレイン電極により構成されることを特徴とする前記2又は3記載の半導体膜の形成方法。
4).
4. The method of forming a semiconductor film as described in 2 or 3, wherein the light absorption heating element is constituted by the source electrode and the drain electrode having different shapes and / or areas.
5.
前記光吸収発熱体は、ダミー発熱パターンにより構成されることを特徴とする前記2〜4の何れかに記載の半導体膜の形成方法。
5.
5. The method of forming a semiconductor film as described in any one of 2 to 4, wherein the light absorption heating element is configured by a dummy heating pattern.
6.
前記チャネル領域における前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるようにパターン露光による光照射を行うことを特徴とする前記1〜5の何れかに記載の半導体膜の形成方法。
6).
6. The method of forming a semiconductor film according to any one of 1 to 5, wherein light irradiation is performed by pattern exposure so that the temperature distribution of the ink in the channel region is asymmetric in the source electrode-drain electrode direction.
7.
半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インクの最終乾燥領域をシフトさせることを特徴とする半導体膜の形成方法。
7).
A method for forming a semiconductor film, characterized in that, when an ink containing a semiconductor material is dried to form a semiconductor film, the final drying region of the ink is shifted by light irradiation.
8.
前記インクをチャネル領域の内外に跨って付与しておき、前記光照射により該インクの最終乾燥領域をチャネル領域内からチャネル領域外にシフトさせることを特徴とする前記7記載の半導体膜の形成方法。
8).
8. The method of forming a semiconductor film according to
9.
半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インク中に温度勾配を形成し、該温度勾配における高温側から低温側へと該インクの乾燥の進行方向を方向付けることを特徴とする半導体膜の形成方法。
9.
When a semiconductor film is formed by drying ink containing a semiconductor material, a temperature gradient is formed in the ink by light irradiation, and the drying direction of the ink is directed from the high temperature side to the low temperature side in the temperature gradient. A method for forming a semiconductor film.
10.
前記温度勾配を、チャネル領域内のインク中に形成することを特徴とする請求項9記載の半導体膜の形成方法。
10.
10. The method of forming a semiconductor film according to claim 9, wherein the temperature gradient is formed in the ink in the channel region.
11.
半導体膜を備えたトランジスタの製造方法において、該半導体膜を前記1〜10の何れかに記載の半導体膜の形成方法により形成することを特徴とするトランジスタの製造方法。
11.
A method for manufacturing a transistor including a semiconductor film, wherein the semiconductor film is formed by the method for forming a semiconductor film according to any one of 1 to 10 above.
本発明によれば、容易に実施でき、得られる半導体膜のチャネル上での均質性を向上できる半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for forming a semiconductor film and a method for manufacturing a transistor that can be easily implemented and can improve the homogeneity of the obtained semiconductor film on a channel.
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明では、基材上に付与された半導体材料を含むインク(以下、単にインクという場合がある。)を乾燥させて半導体膜を形成するに際して、光照射を行うことにより、インクの乾燥のためのエネルギーとして、基材上において光エネルギーから変換された熱エネルギーを利用する。 In the present invention, when an ink containing a semiconductor material applied on a substrate (hereinafter sometimes simply referred to as ink) is dried to form a semiconductor film, light irradiation is performed to dry the ink. As the energy, thermal energy converted from light energy on the substrate is used.
光エネルギーから変換された熱エネルギーの利用により、インクを、「チャネル上のインクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称」となるように乾燥させることができる。 By using thermal energy converted from light energy, the ink can be dried such that the temperature distribution of the ink on the channel is asymmetric in the source electrode-drain electrode direction.
「チャネル上のインクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称」とは、照射光の光エネルギーを熱エネルギーに換えるエネルギー変換を、基材上において、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るように偏在的に生起させ、これにより、光照射に起因する発熱量が、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るようにした状態を指す。 “The temperature distribution of the ink on the channel is asymmetrical in the source electrode-drain electrode direction” means that energy conversion that converts the light energy of the irradiated light into thermal energy is either on the source electrode side or the drain electrode side on the substrate. In this state, the heat generated due to light irradiation is biased to either the source electrode side or the drain electrode side.
図1は、チャネル上のインクの温度分布の非対称を概念的に説明する図である。 FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating the asymmetry of the temperature distribution of ink on a channel.
図1(a)は、半導体層が形成される対象となる基材を平面視している。 FIG. 1A is a plan view of a base material on which a semiconductor layer is formed.
1は基材、11はソース電極、12はドレイン電極、13はソース電極11とドレイン電極12との間のチャネルである。
1 is a base material, 11 is a source electrode, 12 is a drain electrode, and 13 is a channel between the
本発明において、「ソース電極−ドレイン電極方向(以下、SD方向という場合がある。)」とは、ソース電極11とドレイン電極12とを最短で結ぶ方向を指す。図中、左右矢印方向でSD方向を示した。このSD方向は、基材1を平面視した際のキャリア移動方向に沿う方向と基本的に一致する。
In the present invention, “source electrode-drain electrode direction (hereinafter also referred to as SD direction)” refers to a direction connecting the
かかるSD方向において、Aはソース電極11とチャネル13の境界であり、Bはドレイン電極12とチャネル13の境界であり、Cはソース電極11及びドレイン電極12間をSD方向に結ぶ線の中点である。
In the SD direction, A is the boundary between the
2は半導体材料を含むインクであり、ソース電極11及びドレイン電極12に接触するように、チャネル13上(チャネル領域ともいう)に付与されている。ここでは、インク2はチャネル13上の内外に跨って付与されている。
図1(b)は、図1(a)におけるSD方向におけるチャネル13上のインク2の温度分布を概念的に示すグラフであり、横軸はSD方向の位置、縦軸はインク2の温度を示している。
FIG. 1B is a graph conceptually showing the temperature distribution of the
図1(b)には、チャネル13上のインク2の温度分布が、SD方向に対称な例を破線で示し、非対称な例を実線で、それぞれ概念的に示した。
In FIG. 1B, an example in which the temperature distribution of the
対称な温度分布(破線)は、C→Aの温度分布を、Cを通る縦軸方向の線を軸として反転させたときに、C→Bの温度分布と一致させることができる。 The symmetrical temperature distribution (broken line) can be made to coincide with the temperature distribution of C → B when the temperature distribution of C → A is inverted about the vertical line passing through C as an axis.
一方、非対称な温度分布(実線)は、C→Aの温度分布を、Cを通る縦軸方向の線を軸として反転させても、C→Bの温度分布と一致しない。図示の例では、チャネル13上のインク2の温度は、ソース電極11側からドレイン電極12側に向けて、徐々に増加している。このように、チャネル13上のインク2の温度が、AからBまで、好ましくは指数関数的に(expotentialに)、漸増していることも好ましいことである。ここで示した非対称な温度分布の例は、あくまで概念的なものであり、このような例に限定されるものではない。上述した通り、照射光の光エネルギーを熱エネルギーに換えるエネルギー変換を、基材上において、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るように偏在的に生起させ、これにより、光照射に起因する発熱量が、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るようにしていればよい。
On the other hand, the asymmetric temperature distribution (solid line) does not coincide with the temperature distribution of C → B even if the temperature distribution of C → A is reversed with the vertical axis passing through C as the axis. In the illustrated example, the temperature of the
インク2を、チャネル13上のインク2の温度分布がSD方向に非対称となるように乾燥することによって、インク2の乾燥は、チャネル13上において、SD方向に異方的に進行する。具体的には、温度分布の存在により、高温側から低温側へと進行し易くなる。図示の例では、ドレイン電極12側からソース電極11側へと進行し易くなる。
By drying the
インク2の乾燥を上記のように異方的に進行させることにより、チャネル13上に形成される半導体膜における半導体材料の結晶成長方向を整えることができる。つまり、半導体膜において、結晶成長方向が乱れた領域の割合を低減し、結晶成長方向が整った領域の割合を高めることができる。
By drying the
また、光照射によってインク中に形成された温度勾配における高温側から低温側へとインク2の乾燥の進行方向を方向付けることができる。これにより、基材1上に存在する僅かな不純物や、電極と絶縁膜間のような基材1上における異素材界面などの影響により乾燥の進行方向が局所的に変化することを防止することもできる。このことも、結晶成長方向を整えることに寄与することができる。
In addition, the drying direction of the
よって、得られた半導体膜は、チャネル13上での均質性が向上される効果を奏し、トランジスタにおける高移動度の実現にも寄与できるようになる。
Therefore, the obtained semiconductor film has an effect of improving the homogeneity on the
基材1上において光エネルギーを熱エネルギーに換えるエネルギー変換は、局所的に生起させ易いため、チャネル13のような微小な領域内においても、インクに非対称な温度分布を好適に付与できる。
Since energy conversion for converting light energy into heat energy on the
特許文献1〜3及び非特許文献1が記載する従来の技術と比較して、汎用性が高く、容易に実施できる効果を得ることもできる。
Compared with the conventional techniques described in
以下に説明する第1態様〜第3態様では、主に、基材1に設けた光吸収発熱体の構成によって、非対称な温度分布を形成する。また、第4態様では、主に、光照射の照射形態によって、非対称な温度分布を形成する。
In the first to third aspects described below, an asymmetric temperature distribution is formed mainly by the configuration of the light absorption heating element provided on the
図2は、本発明の半導体膜の形成方法の第1態様の一例を説明する平面図である。 FIG. 2 is a plan view for explaining an example of the first aspect of the method for forming a semiconductor film of the present invention.
第1態様においては、基材1における光吸収発熱体の構成(特に材質)によって、非対称な温度分布を形成する。ここでは、光吸収発熱体として、ソース電極11及びドレイン電極12を利用する。
In the first aspect, an asymmetric temperature distribution is formed by the configuration (particularly the material) of the light absorption heating element in the
第1態様においては、ソース電極11とドレイン電極12とが、互いに、照射光に対する吸光度に差を有している。ここでいう吸光度とは、インク2の乾燥時に照射する照射光の発光波長全域に対する吸光度である。
In the first embodiment, the
ソース電極11とドレイン電極12とは、光照射されたときに、照射光の光エネルギーを熱エネルギーに変換する効率に差を生じる。
When the
これにより、インク2を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域13における半導体インク2の温度分布をSD方向に非対称とすることができる。
Thereby, when the
ソース電極11とドレイン電極12とに吸光度差を付与する方法は格別限定されず、例えば、ソース電極11とドレイン電極12とを、互いに吸光度の異なる材質で形成する方法等を好ましく例示できる。
A method for giving a difference in absorbance between the
より具体的な例を挙げれば、例えば、ソース電極11を導電性ポリマーで形成し、ドレイン電極12を金属で形成する、あるいは、その逆に、ソース電極11を金属で形成し、ドレイン電極12を導電性ポリマーで形成する等の方法を用いることができる。
More specifically, for example, the
また、互いに吸光度の異なる導電性ポリマーによって、ソース電極11及びドレイン電極12を形成する方法や、互いに吸光度の異なる金属によって、ソース電極11及びドレイン電極12を形成する方法なども好ましく用いることができる。
In addition, a method of forming the
ソース電極11及びドレイン電極12を形成する材料は、導電性を有するものであれば格別限定されないが、例えば導電性ポリマーや金属を例示できる。
Although the material which forms the
導電性ポリマーとしては、格別限定されるものではないが、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含有している導電性ポリマーを好ましく用いることができる。 The conductive polymer is not particularly limited, but a conductive polymer containing a π-conjugated conductive polymer and a polyanion can be preferably used.
π共役系導電性高分子として、例えば、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類等の鎖状導電性ポリマー等を利用することができる。 Examples of π-conjugated conductive polymers include polythiophenes (including basic polythiophenes, the same applies hereinafter), polypyrroles, polyindoles, polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans, polyparaphenylene vinylenes, Chain conductive polymers such as polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes, and polythiazyl can be used.
ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−2−アクリルアミド−2−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。 Specific examples of polyanions include polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, polyisoprene sulfone. Examples include acid, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid and the like. . These homopolymers may be sufficient and 2 or more types of copolymers may be sufficient.
本発明に用いられる導電性ポリマーは市販の材料も好ましく利用できる。例えば、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー(略称PEDOT−PSS)などが市販されている。 A commercially available material can also be preferably used for the conductive polymer used in the present invention. For example, a conductive polymer (abbreviated as PEDOT-PSS) made of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrenesulfonic acid is commercially available.
金属としては、導電性に優れていれば特に制限はなく、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属や、これらの1又は2以上を含む合金などを挙げることができる。金属は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。また、これらの金属からなる金属ナノ粒子を焼結して電極とすることも好ましいことである。金属ナノ粒子の平均粒径としては、原子スケールから1000nmの範囲のものが好ましく適用でき、平均粒径が3〜300nmであるものが好ましく、5〜100nmであるものがより好ましく用いられる。中でも特に、平均粒径3nm〜100nmの銀ナノ粒子が好ましい。 The metal is not particularly limited as long as it has excellent conductivity, and examples thereof include metals such as gold, silver, copper, iron, nickel, and chromium, and alloys containing one or more of these. A metal may be used individually by 1 type and may be used in mixture of multiple types. It is also preferable to sinter metal nanoparticles made of these metals to form an electrode. As the average particle diameter of the metal nanoparticles, those having an atomic scale of 1000 nm can be preferably applied, those having an average particle diameter of 3 to 300 nm are preferable, and those having an average particle diameter of 5 to 100 nm are more preferably used. Among these, silver nanoparticles having an average particle diameter of 3 nm to 100 nm are particularly preferable.
第1態様においては、これら材料の中から、互いに吸光度の異なる材料の組み合わせを選択し、ソース電極11及びドレイン電極12にそれぞれ用いることができる。
In the first aspect, a combination of materials having different absorbances can be selected from these materials and used for the
また、第1態様においては、ソース電極11及びドレイン電極12の吸光度に差を生じるように、導電材料に、導電材料以外の材料(例えば光吸収材料や光反射材料など)を混合することもできる。
In the first embodiment, a material other than the conductive material (for example, a light absorbing material or a light reflecting material) can be mixed with the conductive material so that the absorbance of the
図3は、本発明の半導体膜の形成方法の第2態様の一例を説明する平面図である。 FIG. 3 is a plan view for explaining an example of the second aspect of the method for forming a semiconductor film of the present invention.
第2態様においては、基材1における光吸収発熱体の構成(特に配置状態)によって、非対称な温度分布を形成する。ここでは、光吸収発熱体として、ソース電極11及びドレイン電極12を利用する。
In the second aspect, an asymmetric temperature distribution is formed depending on the configuration (particularly the arrangement state) of the light absorption heating element in the
第2態様においては、ソース電極11とドレイン電極12とが、互いに、照射光に対する発熱面積に差を有している。
In the second mode, the
そのため、ソース電極11とドレイン電極12とは、光照射されたときに、照射光の光エネルギーから変換される熱エネルギーの生成量に差を生じる。
Therefore, when the
これにより、インク2を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域13における半導体インク2の温度分布をSD方向に非対称とすることができる。
Thereby, when the
図3の例では、ソース電極11及びドレイン電極12のSD方向の形成長さが異なることによって、発熱面積に差を設ける場合について示したが、この例に限定されるものではない。
In the example of FIG. 3, the case where the difference in the formation length in the SD direction of the
例えば、図4に示すように、ソース電極11及びドレイン電極12のSD方向と直交する方向の形成長さが異なることによって、発熱面積に差を設けてもよい。
For example, as shown in FIG. 4, a difference may be provided in the heat generation area by different formation lengths of the
図3及び図4の例では、ソース電極11及びドレイン電極12が平面視したときに矩形状となる場合について説明したが、これに限定されず、種々の形状を付与することができる。
In the example of FIGS. 3 and 4, the case where the
図5の例では、円形状に設けられたソース電極11を取り囲むように、円弧状にドレイン電極12が設けられている。このように、ソース電極11及びドレイン電極12に異なる形状を付与することによって、非対称な温度分布を形成することも好ましいことである。
In the example of FIG. 5, the
ところで、図5の例では、SD方向(図中矢印方向)が多方向に形成されている。即ち、ある態様において、SD方向は、一方向であるとは限らず、図5の例のように、多方向であってもよい。SD方向が多方向に形成される場合は、少なくとも1方向において非対称な温度分布が形成されればよく、全方向において非対称な温度分布が形成されることが好ましい。 By the way, in the example of FIG. 5, the SD direction (arrow direction in the figure) is formed in multiple directions. That is, in one aspect, the SD direction is not necessarily one direction, and may be multi-directional as in the example of FIG. When the SD direction is formed in multiple directions, it is sufficient that an asymmetric temperature distribution is formed in at least one direction, and it is preferable that an asymmetric temperature distribution is formed in all directions.
図6の例では、ソース電極11に、穴110が設けられている。穴110は、当該電極を貫通するように設けられている。従って、穴110からは、当該電極が設けられる下地が覗いている。穴110が設けられることにより、当該電極の発熱面積を減じている。
In the example of FIG. 6, a
図6(a)の例では、穴110を無視した場合にソース電極11の発熱面積とドレイン電極12の発熱面積は等しいが、穴110が設けられたことにより、ソース電極11の発熱面積は、ドレイン電極12の発熱面積よりも小さくなっている。この例に限定されず、例えば、穴110を無視した場合にソース電極11の発熱面積がドレイン電極の発熱面積よりも大きいときに、穴110が設けられることによって、ソース電極11の発熱面積がドレイン電極12の発熱面積よりも小さくなっていてもよい。
In the example of FIG. 6A, when the
また、図6(b)に示すように、穴110を無視した場合にソース電極11の発熱面積がドレイン電極12の発熱面積よりも小さいときに、穴110が設けられることによって、ソース電極11の発熱面積がドレイン電極12の発熱面積よりも更に小さくなっていてもよい。
Further, as shown in FIG. 6B, when the
ソース電極11に設けられる穴110は、図6(a)に示したように、複数であってもよいし、図6(b)に示したように、1つであってもよい。これにより、発熱面積差をより大きく確保し易くなる。また、穴110の形状は、格別限定されず、円形状、多角形状、線状等の1又は2以上を適宜組み合わせて構成することができる。
The number of
上述した穴110は、ソース電極11に設けられる場合に限定されない。例えば、ドレイン電極12の発熱面積をソース電極の発熱面積よりも小さくする場合は、ドレイン電極12に穴を設けることができる。
The
第2態様において、ソース電極11とドレイン電極12の発熱面積は、ソース電極11の方が大きくてもよいし、ドレイン電極12の方が大きくてもよい。
In the second embodiment, the heat generation area of the
以上の説明では、光吸収発熱体として、ソース電極11及びドレイン電極12を利用する場合について示したが、ソース電極11及びドレイン電極12以外の部材(例えばゲート電極など)を用い、これをSD方向に非対称に配置して光吸収発熱体として利用することも好ましいことである。
In the above description, the case where the
図7は、本発明の半導体膜の形成方法の第3態様の一例を説明する平面図である。 FIG. 7 is a plan view for explaining an example of the third aspect of the method for forming a semiconductor film of the present invention.
第3態様においては、基材1における光吸収発熱体の構成によって、非対称な温度分布を形成する。このとき、光吸収発熱体として、基材1に、ダミー発熱パターン14を設ける。ダミー発熱パターン14は、非対称な温度分布を形成する目的で設けられるものであり、ソース電極11、ドレイン電極12、ゲート電極等のようなトランジスタの駆動のための部材とは区別することができる。
In the third aspect, an asymmetric temperature distribution is formed by the configuration of the light absorption heating element in the
図示の例において、ダミー発熱パターン14は、ソース電極11よりもドレイン電極12側に偏った位置に設けられている。より具体的には、ダミー発熱パターン14は、SD方向から見てドレイン電極12の両側に1ずつ、合計2つ設けられている。
In the illustrated example, the dummy
そのため、光照射されたときに、ダミー発熱パターン14が偏在するドレイン電極12側において、より多くの熱エネルギーが生成される。
Therefore, when irradiated with light, more heat energy is generated on the
これにより、インク2を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域13における半導体インク2の温度分布をSD方向に非対称とすることができる。
Thereby, when the
上記の例では、ダミー発熱パターン14を、ドレイン電極12側に偏在させた場合について示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ソース電極11側に偏在させることも好ましいことである。
In the above example, the
上記の例では、基材1にダミー発熱パターン14を2つ設ける場合について示したが、これに限定されず、1又は2以上を適宜設けることができる。
In the above example, the case where two dummy
ダミー発熱パターン14は、例えば、照度光を吸収し熱に変換できる材料により構成され、このような材料としては、有機もしくは無機材料で、光源スペクトルの一部もしくは全部にて、吸光度が、好ましくは0.01以上3以下を有するものが好適である。
The dummy
ダミー発熱パターン14の吸光度は、当該ダミー発熱パターン14が設けられる基材1の下地面の吸光度よりも高いことが好ましい。ここで下地面とは、インク2の乾燥時の光照射方向から見て、ダミー発熱パターン14の奥側に隣接して配される部材の面である。
The absorbance of the
また、他の態様として、ダミー低発熱パターンとして、その吸光度が、当該ダミー低発熱パターンが形成される基材1の下地面の吸光度よりも低いものも用いることができる。このようなダミー低発熱パターンを用いれば、生成される熱エネルギーをSD方向に偏在的に減らすことによって、非対称な温度分布を形成することができる。
As another embodiment, a dummy low heat generation pattern having an absorbance lower than that of the lower ground of the
以上に説明した光吸収発熱体を利用する態様において、インク2は、必ずしも光吸収発熱体に接触するように付与される必要はなく、光吸収発熱体と非接触となるように付与されてもよい。光吸収発熱体とインク2とを非接触とする場合は、光吸収発熱体からの熱エネルギーをインク2に好適に伝導させる観点で、光吸収発熱体からインク2の付与領域までの距離が2μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましい。
In the embodiment using the light absorption heating element described above, the
また、光吸収発熱体は、必ずしも基材1の表面に露出している必要はなく、インク2の乾燥時の照射光が届く範囲で、基材1に埋設されていてもよい。この場合、基材1の表面から光吸収発熱体までの距離は2μm以下であることが好ましく、1μm以下であることがより好ましい。
The light-absorbing heating element does not necessarily have to be exposed on the surface of the
図8は、本発明の半導体膜の形成方法の第4態様の一例を説明する平面図である。 FIG. 8 is a plan view for explaining an example of the fourth aspect of the method for forming a semiconductor film of the present invention.
第4態様では、光照射をパターン露光とすることによって、非対称な温度分布を形成する。 In a 4th aspect, asymmetric temperature distribution is formed by making light irradiation into pattern exposure.
図示の例において、インク2を乾燥させるための照射光の露光領域は、ソース電極11側よりもドレイン電極12側に、より広い面積で形成されており、即ち、ドレイン電極12側に偏っている。
In the illustrated example, the exposure area of the irradiation light for drying the
そのため、光照射されたときに、ソース電極11側よりもドレイン電極12側において、より多くの熱エネルギーが生成される。
Therefore, when irradiated with light, more thermal energy is generated on the
これにより、インク2を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域13における半導体インク2の温度分布をSD方向に非対称とすることができる。
Thereby, when the
上記の例では、インク2を乾燥させるための照射光の露光領域が、ソース電極11側よりもドレイン電極12側に偏っている場合について示したが、これに限定されず、例えば、ドレイン電極12側よりもソース電極11側に偏っていてもよい。
In the above example, the case where the exposure region of the irradiation light for drying the
パターン露光を行う方法は、格別限定されず、例えば、レーザー光を用いる方法や、フォトマスクを用いる方法などを好ましく用いることができる。 The method for performing pattern exposure is not particularly limited, and for example, a method using laser light or a method using a photomask can be preferably used.
露光領域以外の領域については、露光を行わないようにしてもよいし、露光領域よりも弱い照度の光で露光されてもよい。 The areas other than the exposure area may not be exposed, or may be exposed with light having an illuminance weaker than that of the exposure area.
本発明の他のある態様においては、インクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インクの最終乾燥領域をシフトさせることが好ましい。 In another embodiment of the present invention, when the ink is dried to form a semiconductor film, it is preferable to shift the final drying region of the ink by light irradiation.
「最終乾燥領域」とは、インクの乾燥を進行させていく過程において、最後に乾燥が終了する領域を意味する。 The “final drying region” means a region where drying is finally completed in the process of proceeding to dry ink.
図9は、インクの最終乾燥領域を説明する図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating the final drying region of ink.
図9(a)に示すように、基材1上におけるインク2の乾燥は、インク2全体に亘って等しく進行するものではなく、基本的に、インク2の縁部から中央部に向かって順次進行していくため、光照射を行わない通常の乾燥であれば、インクの中央部の位置Fに最終乾燥領域が出現する。
As shown in FIG. 9A, the drying of the
これに対して、図9(b)に示すように、光照射を行うことにより、光照射を行わなかった場合において位置Fに現れる最終乾燥領域を、位置Fとは異なる位置F’にシフトさせることができる。このような最終乾燥領域のシフトを生起させる具体的な方法として、光照射によって形成される上述したような非対称な温度分布を形成する方法を用いることが可能である。 On the other hand, as shown in FIG. 9B, by performing light irradiation, the final dry region appearing at the position F when the light irradiation is not performed is shifted to a position F ′ different from the position F. be able to. As a specific method for causing such a shift in the final dry region, it is possible to use a method for forming the above-described asymmetric temperature distribution formed by light irradiation.
インク2を乾燥させて得られる半導体膜においては、最終乾燥領域に近づくほど、多方向から成長してくる結晶が入り乱れることにより、結晶の方向性が比較的不規則になる。
In the semiconductor film obtained by drying the
従って、最終乾燥領域をシフトさせなかった場合では、例えば、図9(a)に示したように、乾燥後に得られる半導体膜3において、結晶成長方向が整った領域G(図中斜線部)の中心部に結晶成長方向が乱れた領域(位置F近傍)が存在するため、結晶成長方向が整った領域Gを、一つのまとまり(図示の例では方形状のまとまり)Hとして広い面積に連続的に形成する上で限界がある。
Therefore, when the final dry region is not shifted, for example, as shown in FIG. 9A, in the
これに対して、光照射によって、インク2の最終乾燥領域をシフトすることによって、図9(b)に示したように、乾燥後に得られる半導体膜3において、結晶成長方向が整った領域Gを、一つのまとまり(図示の例では方形状のまとまり)Hとして、より広い面積に連続的に形成することが可能になる。
On the other hand, by shifting the final dry region of the
このように、半導体膜3において、結晶成長方向が整った領域を一つのまとまりHとして広い面積に連続的に形成することができれば、チャネル上に、結晶成長方向が整った領域が取り込まれ易くなり、結晶成長方向が乱れた領域の割合を低減し、結晶成長方向が整った領域の割合を高めることが容易となる。また、インク2の乾燥は、シフトされた最終乾燥領域を追いかけるように異方的に進行するため、半導体膜3における結晶成長方向は、より整った状態となる。
As described above, in the
この結果、得られた半導体膜は、チャネル上での均質性が向上され、有機薄膜トランジスタにおける高移動度の実現にも寄与できるようになる。更に別の観点でいえば、光照射により最終乾燥領域をシフトさせることにより、インク2から、結晶成長方向が整った一つのまとまりHを得る際の歩留まりを好適に向上できるということもできる。
As a result, the obtained semiconductor film has improved homogeneity on the channel and can contribute to realization of high mobility in the organic thin film transistor. From another point of view, it is also possible to favorably improve the yield in obtaining one unitary H in which the crystal growth direction is aligned from the
また、光照射によりインクの最終乾燥領域をシフトさせる態様においては、あらかじめインクをチャネル領域の内外に跨って付与しておき、光照射によりインクの最終乾燥領域をチャネル領域内からチャネル領域外にシフトさせることも好ましいことである。 In a mode in which the final drying region of ink is shifted by light irradiation, ink is applied in advance across the inside and outside of the channel region, and the final drying region of ink is shifted from the inside of the channel region to the outside of the channel region by light irradiation. It is also preferable to make it.
また、本発明の更なる他のある態様においては、インクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インク中に温度勾配を形成し、該温度勾配における高温側から低温側へと該インクの乾燥の進行方向を方向付けることが好ましい。 In still another embodiment of the present invention, when the ink is dried to form the semiconductor film, a temperature gradient is formed in the ink by light irradiation, and the temperature gradient is changed from the high temperature side to the low temperature side. It is preferable to direct the direction of the drying of the ink.
上述したように、インクの乾燥の進行方向は、基本的に、インクの縁部から中央部に向かって順次進行していくが、このとき、基材の表面状態も、乾燥の進行方向に影響を与え得る。例えば、基材上に存在する不純物や、電極と絶縁膜間のような基材上における異素材界面などの影響により、インクの乾燥の進行方向は、本来的に局所的に変化し易い。これに対して、光照射によりインク中に形成された温度勾配を利用すれば、不純物や異素材界面などの影響を打ち消すように、高温側から低温側へとインクの乾燥の進行方向が方向付けられるので、乾燥の進行方向の局所的な変化が低減され、結晶成長方向を好適に整えることができる。このような、インクの乾燥の進行方向が方向付けられることによる効果は、その作用機構から、上述した最終乾燥領域のシフトによる効果とは独立して奏され得る。 As described above, the ink drying direction basically progresses sequentially from the edge of the ink toward the center, but at this time, the surface condition of the substrate also affects the direction of drying drying. Can give. For example, due to the influence of impurities present on the substrate or the interface between different materials on the substrate such as between the electrode and the insulating film, the direction of ink drying tends to change locally locally. On the other hand, if the temperature gradient formed in the ink by light irradiation is used, the direction of the drying of the ink is directed from the high temperature side to the low temperature side so as to cancel out the influence of impurities and foreign material interfaces. Therefore, local changes in the direction of drying are reduced, and the crystal growth direction can be adjusted appropriately. Such an effect of directing the direction of ink drying can be achieved independently of the above-described effect of shifting the final drying region due to its action mechanism.
好ましいのは、かかる温度勾配が、チャネル領域内のインク中に形成されることである。また、かかる温度勾配は、インクに、上述した非対称な温度分布を付与することによって、好適に形成することができる。 Preferably, such a temperature gradient is formed in the ink in the channel region. Further, such a temperature gradient can be suitably formed by giving the above-described asymmetric temperature distribution to the ink.
最も好ましいのは、インクの乾燥時において、最終乾燥領域のシフトと、インクの乾燥の進行方向の方向付けが共に生じることであり、これらの相乗的な作用により、結晶成長方向をより好適に整えることができ、半導体膜の均質性を更に向上できる。 Most preferably, when the ink is dried, both the shift of the final drying area and the direction of the direction of ink drying occur, and the synergistic action of these causes the crystal growth direction to be adjusted more appropriately. The homogeneity of the semiconductor film can be further improved.
以下に、薄膜トランジスタを形成する場合の例を参照して、本発明について更に詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to an example of forming a thin film transistor.
図10は、ボトムゲート/ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of forming a bottom gate / bottom contact type thin film transistor.
まず、図10(a)に示す通り、支持体15上に、ゲート電極16を形成した後、絶縁層17を形成し、その上にソース電極11及びドレイン電極12を各々形成してなる基材1を用意する。
First, as shown in FIG. 10A, after forming the
次いで、図10(b)に示すように、基材1のチャネル13上に半導体材料を含むインク2を付与する。
Next, as shown in FIG. 10B, the
次いで、図10(c)に示すように、基材1の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材1に付与されたインク2を乾燥させて、図10(d)に示すように、半導体材料を含む半導体膜3を形成し、ボトムゲート/ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ4が得られる。
Next, as shown in FIG. 10C, the
図10の例では、チャネル13上に半導体材料を含むインク2を付与するに際して、既にソース電極11及びドレイン電極12が形成されているので、上述した光吸収発熱体として、これらソース電極11及びドレイン電極12を好適に利用できる。
In the example of FIG. 10, since the
勿論、ソース電極11及びドレイン電極12以外の部材(例えばゲート電極)をSD方向に非対称に配置する、あるいはインク2の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン14を基材1に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することも可能である。
Of course, members (for example, gate electrodes) other than the
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。 Furthermore, an asymmetric temperature distribution can be formed depending on the irradiation mode of light irradiation, such as the pattern exposure described above.
図11は、ボトムゲート/トップコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。 FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of forming a bottom gate / top contact type thin film transistor.
まず、図11(a)に示すように、支持体15上にゲート電極16を形成し、該ゲート電極16及び該支持体15上に絶縁層17を形成してなる基材1を用意する。この例では、ソース電極11、ドレイン電極12は未形成であるが、後に形成されるソース電極11、ドレイン電極12の位置との関係で、チャネル13は画定される。
First, as shown in FIG. 11A, a
次いで、図11(b)に示すように、基材1のチャネル13上に半導体材料を含むインク2を付与する。
Next, as shown in FIG. 11B, the
次いで、図11(c)に示すように、基材1の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材1に付与されたインク2を乾燥させて、図11(d)に示すように、半導体膜3を形成する。
Next, as shown in FIG. 11 (c), the surface of the
次いで、図11(e)に示すように、半導体膜3と接するように、ソース電極11及びドレイン電極12を形成することによって、ボトムゲート/トップコンタクト型の薄膜トランジスタ4が得られる。
Next, as shown in FIG. 11E, the bottom gate / top contact type
図11の例では、インク2を付与するときに、ソース電極11、ドレイン電極12が未形成であるため、ソース電極11及びドレイン電極12以外の部材(例えばゲート電極16)をSD方向に非対称に配置する、あるいはインク2の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン14を基材1に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することができる。
In the example of FIG. 11, since the
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。 Furthermore, an asymmetric temperature distribution can be formed depending on the irradiation mode of light irradiation, such as the pattern exposure described above.
図12は、トップゲート/ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of forming a top gate / bottom contact type thin film transistor.
まず、図12(a)に示すように、支持体15上にソース電極11、ドレイン電極12を各々形成してなる基材1を容易する。
First, as shown in FIG. 12A, the
次いで、図12(b)に示すように、基材1のチャネル13上に半導体材料を含むインク2を付与する。
Next, as shown in FIG. 12B, the
次いで、図12(c)に示すように、基材1の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材1に付与されたインク2を乾燥させて、図12(d)に示すように、半導体膜3を形成する。
Next, as shown in FIG. 12C, the surface of the
次いで、図12(e)に示すように、半導体膜3の上に絶縁層17を形成し、更にその上にゲート電極16を形成することによって、トップゲート/ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ4が得られる。
Next, as shown in FIG. 12E, the top gate / bottom contact type
図12の例では、チャネル13上に半導体材料を含むインク2を付与するに際して、既にソース電極11及びドレイン電極12が形成されているので、上述した光吸収発熱体として、これらソース電極11及びドレイン電極12を好適に利用できる。
In the example of FIG. 12, since the
勿論、ソース電極11及びドレイン電極12以外の部材をSD方向に非対称に配置する、あるいはインク2の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン14を基材1に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することも可能である。
Of course, members other than the
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。 Furthermore, an asymmetric temperature distribution can be formed depending on the irradiation mode of light irradiation, such as the pattern exposure described above.
図13は、トップゲート/トップコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。 FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of forming a top gate / top contact type thin film transistor.
まず、図13(a)に示すように、支持体15からなる基材1を用意する。この例では、ソース電極11、ドレイン電極12は未形成であるが、後に形成されるソース電極11、ドレイン電極12の位置との関係で、チャネル13は画定される。
First, as shown in FIG. 13A, a
次いで、図13(b)に示すように、基材1のチャネル13上に半導体材料を含むインク2を付与する。
Next, as shown in FIG. 13B, the
次いで、図13(c)に示すように、基材1の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材1に付与されたインク2を乾燥させて、図13(d)に示すように、半導体膜3を形成する。
Next, as shown in FIG. 13C, the surface of the
次いで、図13(e)に示すように、半導体膜3と接するようにソース電極11、ドレイン電極12を形成し、その上に絶縁層17を介して、ゲート電極16を順次形成することによって、トップゲート/トップコンタクト型の薄膜トランジスタ4が得られる。
Next, as shown in FIG. 13E, a
図13の例では、インク2を付与するときに、ソース電極11、ドレイン電極12が未形成であるため、ソース電極11及びドレイン電極12以外の部材をSD方向に非対称に配置する、あるいはインク2の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン14を基材1に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することができる。
In the example of FIG. 13, since the
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。 Furthermore, an asymmetric temperature distribution can be formed depending on the irradiation mode of light irradiation, such as the pattern exposure described above.
支持体15を構成する材料としては、例えば、ガラス、プラスチック(ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル、ポリアミド等)、金属(銅、ニッケル、アルミ、鉄等や、あるいは合金)、セラミックなどを挙げることができ、これらから選ばれる1層または2層以上の積層体などであってもよい。
Examples of the material constituting the
ゲート電極16を構成する材料としては、格別限定されるものではないが、ソース電極11及びドレイン電極12の説明で例示したものを好ましく用いることができる。
Although the material which comprises the
絶縁層17を構成する材料としては、絶縁性材料であれば格別限定されないが、例えば、無機酸化物、有機化合物などが挙げられる。
The material constituting the insulating
無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。 Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples thereof include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide.
有機化合物としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂などが挙げられる。 Examples of the organic compound include polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-curing polymer of photo radical polymerization system, photo cationic polymerization system, copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, and the like. It is done.
本発明により薄膜トランジスタを形成する場合、薄膜トランジスタの構成は、上記の例に限定されず、種々の構成を有する薄膜トランジスタに適用できる。特に、半導体材料として有機半導体材料を用いて形成される有機薄膜トランジスタに好適に用いることができる。 In the case of forming a thin film transistor according to the present invention, the structure of the thin film transistor is not limited to the above example, and can be applied to thin film transistors having various structures. In particular, it can be suitably used for an organic thin film transistor formed using an organic semiconductor material as a semiconductor material.
インク2の乾燥に用いる光照射において、照射される光は、格別限定されず、インク2の乾燥を促進できるものを好ましく用いることができ、紫外線、可視光、赤外線、マイクロ波等、熱変換可能な光を適宜用いる事が出来る。ダイレクトにチャネルを加熱する手法としては、可視光から赤外まで幅広いスペクトルを有するキセノンランプが好ましく、キセノンランプを用いた場合でも、特に高照度光が好適である。高照度光を用いることで、インク流動を抑えた状態で、上述した非対称な温度分布を好適に形成することができる。
In the light irradiation used for drying the
高照度光とは、好ましくは、基材1の表面における照度が少なくとも100mW/cm2を有する光であり、このような光としては、格別限定されるものではないが、例えば、レーザー光やフラッシュ光等を好ましく例示できる。
The high illuminance light is preferably light having an illuminance of at least 100 mW / cm 2 on the surface of the
なお、基材1の表面における照度とは、発光波長全域を指し、適宜、発光量電力換算値の最大値、もしくは露光照度測定機により測定された値である。
The illuminance on the surface of the
レーザー光としては、格別限定されるものではないが、ルビーレーザー、YAGレーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー;He−Neレーザー、Arイオンレーザー、Krイオンレーザー、CO2レーザー、COレーザー、He−Cdレーザー、N2レーザー、エキシマーレーザー等の気体レーザー;InGaPレーザー、AlGaAsレーザー、GaAsPレーザー、InGaAsレーザー、InAsPレーザー、CdSnP2レーザー、GaSbレーザー等の半導体レーザー;化学レーザー、色素レーザー等を好ましく例示でき、適宜ビーム状に絞り、目的に応じた走査露光を行うことが可能である。なお、レーザー光による露光で、高解像度を得るためには、エネルギー印加面積が絞り込める電磁波、特に波長が1nm〜1mmの紫外線、可視光線、赤外線が好ましく、このようなレーザー光源としては、ルビーレーザー、YAGレーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー;He−Neレーザー、Arイオンレーザー、Krイオンレーザー、CO2レーザー、COレーザー、He−Cdレーザー、N2レーザー、エキシマーレーザー等の気体レーザー;InGaPレーザー、AlGaAsレーザー、GaAsPレーザー、InGaAsレーザー、InAsPレーザー、CdSnP2レーザー、GaSbレーザー等の半導体レーザー;化学レーザー、色素レーザー等を挙げることができる。 The laser beam is not particularly limited, but a solid laser such as a ruby laser, a YAG laser, or a glass laser; He—Ne laser, Ar ion laser, Kr ion laser, CO 2 laser, CO laser, He—Cd Gas lasers such as laser, N 2 laser, and excimer laser; semiconductor lasers such as InGaP laser, AlGaAs laser, GaAsP laser, InGaAs laser, InAsP laser, CdSnP 2 laser, and GaSb laser; It is possible to appropriately stop the beam and perform scanning exposure according to the purpose. In order to obtain high resolution by exposure with laser light, electromagnetic waves that can narrow the energy application area, particularly ultraviolet light, visible light, and infrared light with a wavelength of 1 nm to 1 mm are preferable. As such a laser light source, ruby laser is used. Solid lasers such as YAG laser and glass laser; He—Ne laser, Ar ion laser, Kr ion laser, CO 2 laser, CO laser, He—Cd laser, N 2 laser, excimer laser and other gas lasers; InGaP laser, Examples thereof include semiconductor lasers such as AlGaAs laser, GaAsP laser, InGaAs laser, InAsP laser, CdSnP 2 laser, and GaSb laser; chemical laser, dye laser, and the like.
フラッシュ光としては、格別限定されるものではないが、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどによるフラッシュ光等を好ましく例示でき、これらの露光は、全面露光してもよく、またはフォトマスクを介して行ってもよい。 The flash light is not particularly limited, but a flash light by a xenon lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, or the like can be preferably exemplified, and these exposures may be performed on the entire surface or through a photomask. You may go.
高照度光が、フラッシュ光である場合は、連続的に基材1の表面へフラッシュ光を複数回照射することも好ましい。照射条件は、インク2の溶媒種や、基材1の表面へのインク2の付与量等に合わせて適宜設定されることが望ましく、一例として、複数回の連続照射を行う場合は、1回の照射時間を1マイクロ秒〜2ミリ秒の範囲とし、各照射時間の間に0.5ミリ秒〜100ミリ秒の間欠時間(無照射時間、あるいは低出力照射時間)を設けることが好ましい。また、照射回数は、10〜30000回の範囲であることが好ましい。
When the high illuminance light is flash light, it is also preferable to continuously irradiate the surface of the
この様に高照度の露光を間欠的に行う事により、基材1上に付与されたインク2は、室温→高い温度へ昇温→降温→昇温→降温→・・・を繰り返す。単純な加熱とは異なる加熱履歴は、インク流動を抑えた状態で、上述した非対称な温度分布を好適に形成することに顕著に寄与する。
In this way, by intermittently performing exposure with high illuminance, the
インク2の乾燥に用いる光照射における光の照射範囲は、基材1の表面の少なくとも一部を照射するように設定される。光吸収発熱体を利用する態様において、照射範囲は、光吸収発熱体が当該照射範囲に含まれるように設定される。
The light irradiation range in the light irradiation used for drying the
また、光の照射範囲は、インク2の全部をその範囲内に含んでもよいし、インク2の一部のみをその範囲内に含んでもよいし、インク2を範囲外とするように設定されてもよい。少なくともインク2の一部を照射範囲に含むことが好ましく、全部を照射範囲に含むことがより好ましい。
Further, the light irradiation range may include the
インク2に含有される半導体材料は、格別限定されるものではないが、有機半導体材料であることが好ましい。
The semiconductor material contained in the
有機半導体材料としては、分子量が10000以上の高分子の有機半導体材料、分子量が10000未満の低分子の有機半導体材料を例示することができる。 Examples of the organic semiconductor material include a high-molecular organic semiconductor material having a molecular weight of 10,000 or more, and a low-molecular organic semiconductor material having a molecular weight of less than 10,000.
高分子の有機半導体材料として用いられる化合物は、格別限定されないが、例えば、ポリチオフェンや、主鎖中にチオフェン環を有する化合物、又はこれら化合物に例えばアルキル基等を有する側鎖を付与した誘導体などを好ましく例示でき、具体例としては、Poly[(9,9−di−n−octylfluorenyl−2,7−diyl)−alt−2,2’−bithiophene−5,5’−diyl)](略称F8T2)、Poly[bis(3−dodecyl−2−thienyl)−2,2’−dithiophene−5,5’−diyl](略称PQT−12)、Poly[2,5−bis(3−dodecylthiophen−2−yl)thieno[3,2−b]thiophene](略称PBTTT−C12)、Poly[2,5−bis(3−tetradecylthiophen−2−yl)thieno[3,2−b]thiophene](略称PBTTT−C14)、Poly[2,5−bis(3−hexadecylthiophen−2−yl)thieno[3,2−b]thiophene](略称PBTTT−C16)等を好ましく例示できる。
The compound used as the high-molecular organic semiconductor material is not particularly limited. For example, polythiophene, a compound having a thiophene ring in the main chain, or a derivative in which a side chain having an alkyl group or the like is added to these compounds, etc. A specific example is Poly [(9,9-di-n-octylfluorenyl-2,7-diyl) -alt-2,2′-bithiophene-5,5′-diyl)] (abbreviation F8T2). Poly [bis (3-dodecyl-2-thienyl) -2,2′-dithiophene-5,5′-diyl] (abbreviated as PQT-12), Poly [2,5-bis (3-dodecylthiophen-2-yl). ) thieno [3,2-b] thiophene ] ( abbreviation PBTTT-C 2), Poly [2,5-bis (3-tetradecylthiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene] (
低分子の有機半導体材料として用いられる化合物は、格別限定されないが、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペンタセン、ベンゾペンタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ナフトペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ナノアセン、フルオレン、フルオランテン、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、テトラフェン、ピセン、フルミレン、テトラフェン、ピレン、アンタンスレン、ペロピレン、コロネン、ベンゾコロネン、ジベンゾコロネン、ヘキサベンゾコロネン、ベンゾジコロネン、ペリレン、テリレン、ジペリレン、クオテリレン、トリナフチレン、ヘプタフェン、オバレン、ルビセン、ビオラントロン、イソビオラントロン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランス、ケクレン、トラキセン、フラーレン(例えば、C60、C70、C60−PCBM、C70−PCBM等)およびこれらの化合物の誘導体が挙げられる。 The compound used as the low-molecular organic semiconductor material is not particularly limited.For example, naphthalene, anthracene, tetracene, rubrene, pentacene, benzopentacene, dibenzopentacene, tetrabenzopentacene, naphthopentacene, hexacene, heptacene, nanoacene, fluorene, Fluoranthene, phenanthrene, chrysene, triphenylene, tetraphen, tetracene, picene, flumilen, tetraphen, pyrene, antanthrene, peropyrene, coronene, benzocoronene, dibenzocoronene, hexabenzocoronene, benzodicoronene, perylene, terylene, diperylene, quaterylene, trinaphthylene, heptaphene, ovalene , Rubicene, violanthrone, isoviolanthrone, circumcamanthracene, bisanthene, zestrene Heputazesuren, Piransu, kekulene, Torakisen, fullerene (e.g., C60, C70, C60-PCBM, C70-PCBM, etc.) derivatives and these compounds.
また、低分子の有機半導体材料として用いられる化合物は、ヘテロ原子を含む化合物であってもよい。ヘテロ原子を含む化合物としては、例えば、ベンゾジチオフェン、ナフトジチオフェン、アントラジチオフェン、テトラジチオフェン、ペンタジチオフェン、ヘキサジチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチエノベンゾチオフェン、ジナフトチエノチオフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、テトラチエノアセン、ペンタチエノアセン、ジベンゾフラン、カルバゾール、ジベンゾシロール、ベンゾジチアアゾール、ナフトジチアアゾール、アントラジチアアゾール、テトラジチアアゾール、ペンタジチアアゾール、ヘキサジチアアゾール、チアゾロチアゾール、テトラチアフルバレン、ジベンゾチアフルバレン、ジチオフェンチアフルバレン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノナフトキノジメタン、ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド、ペリレンテトラカルボキシリックジイミドおよびこれらの化合物の誘導体が挙げられる。また、フタロシアニン、ポルフィリン、テトラベンゾポルフィリンなどの金属を含む化合物、トリフェニルアミンおよびこれらの化合物の誘導体もヘテロ原子を含む化合物に含まれる。例示したヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子は、他のヘテロ原子に置き換えられてもよい。 The compound used as the low-molecular organic semiconductor material may be a compound containing a hetero atom. Examples of the compound containing a hetero atom include benzodithiophene, naphthodithiophene, anthradithiophene, tetradithiophene, pentadithiophene, hexadithiophene, dibenzothiophene, benzothienobenzothiophene, dinaphthothienothiophene, thienothiophene, Dithienothiophene, tetrathienoacene, pentathienoacene, dibenzofuran, carbazole, dibenzosilole, benzodithiaazole, naphthodithiaazole, anthradithiazole, tetradithiaazole, pentadithiaazole, hexadithiaazole, thia Zorothiazole, tetrathiafulvalene, dibenzothiafulvalene, dithiophenthiafulvalene, tetracyanoquinodimethane, tetracyanonaphthoquinodimethane, naphthalenetetra Carboxymethyl Rick diimide, and derivatives of perylenetetracarboxylic carboxylic diimide and these compounds. In addition, compounds containing metals such as phthalocyanine, porphyrin, tetrabenzoporphyrin, triphenylamine, and derivatives of these compounds are also included in compounds containing heteroatoms. Heteroatoms of compounds containing the exemplified heteroatoms may be replaced with other heteroatoms.
これら化合物の誘導体としては、例えば、ハロゲン原子または、アルキル基、脂肪族不飽和炭化水素基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、カルボニル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、シアノ基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、ヘテロアリールアルキル基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルシリル基等から選ばれる置換基を有する化合物、および、化合物のキノン誘導体などが挙げられる。 Examples of derivatives of these compounds include halogen atoms, alkyl groups, aliphatic unsaturated hydrocarbon groups, aryl groups, heteroaryl groups, alkoxy groups, amino groups, carbonyl groups, nitro groups, hydroxyl groups, cyano groups, and aryl groups. Examples thereof include a compound having a substituent selected from an alkyl group, an aryloxy group, a heteroarylalkyl group, a heteroaryloxy group, an alkylsilyl group and the like, and a quinone derivative of the compound.
これらの中でも、乾燥条件による結晶性への影響が比較的大きい、分子量が8000以下、好ましくは5000以下、より好ましくは2000以下、最も好ましくは1000以下の低分子の化合物を用いたときに、発明の効果が顕著となる。特に、3〜10個の芳香環が互いに縮合した平板状のπ骨格部分を有する化合物、結晶構造がπスタック構造をとる化合物などが好適である。また、π骨格部分に、フェニル基やアルキル基を含有する置換基を1又は2以上有する化合物も好適に用いることができる。特にこのような化合物として、例えば、ベンゾチエノベンゾチオフェン、ジナフトチエノチオフェン等や、このπ骨格部分にフェニル基やアルキル基を含有する置換基を1又は2以上置換した誘導体などを好ましく例示できる。 Among these, when a low molecular weight compound having a relatively large influence on crystallinity due to drying conditions and having a molecular weight of 8000 or less, preferably 5000 or less, more preferably 2000 or less, and most preferably 1000 or less is used. The effect becomes remarkable. In particular, a compound having a plate-like π skeleton portion in which 3 to 10 aromatic rings are condensed with each other, a compound having a crystal structure having a π stack structure, and the like are preferable. Moreover, the compound which has 1 or 2 or more of substituents containing a phenyl group or an alkyl group in pi frame | skeleton part can also be used suitably. Particularly preferable examples of such a compound include benzothienobenzothiophene, dinaphthothienothiophene and the like, and derivatives obtained by substituting one or more substituents containing a phenyl group or an alkyl group in the π skeleton.
インク2が含有できる溶媒は、格別限定されず、上述した半導体材料を分散乃至溶解した状態で含有できるものを好適に用いることができる。具体例を挙げれば、例えば、炭化水素系、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系、グリコールエーテル系等の有機溶媒、あるいは水を好ましく例示でき、これらの1種又は2種以上を混合して用いることができる。
The solvent that the
また、インク2には、例えば、電子を受容するアクセプターとなる材料や、電子の供与体であるドナーとなるような材料を、半導体材料と共に含有させ、得られる半導体膜に、所謂ドーピング処理が施されるようにしてもよい。
The
更に、インク2には、発明の効果を損なわない範囲で、例えば、半導体材料等の溶媒への分散性ないし溶解性を調整する目的、あるいは、インクジェット方式等のインク付与方式への適用に好適化する目的等のために、界面活性剤など種々の添加剤を添加することができる。なお、半導体膜の特性への影響を排除するなどの観点で、添加剤を添加しないことも好ましいことである。
Furthermore, the
インク2の粘度は、格別限定されないが、低粘度のインクであることが好ましく、具体的には、粘度が、1mP・s以上30mPa・s以下の範囲であることが好ましく、1mP・s以上10mP・s以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲内の粘度をインク2が保持している期間内に、光照射が行われることが好ましい。なお、粘度は、回転式粘度計、振動式粘度計などを用いて、上述粘度範囲の測定に適した粘度測定条件にてシェアレート10〜1000−1s程度の条件により測定された値である。
The viscosity of the
基材1上にインク2を付与する方法は、格別限定されるものではないが、印刷方式等が好適である。印刷方式としては、一般的に知られている方法を用いることができ、インクジェット方式、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等を好ましく例示でき、特にインクジェット方式が好適である。インクジェット方式としては、例えば、ピエゾ方式、バブルジェット(登録商標)方式等のオンデマンド型や静電吸引方式などの連続噴射型のインクジェット法等公知の方法を用いることができる。
The method for applying the
また、インク2の付与に際して、予め調合されたインク2を付与する場合に限定されず、基材1上に複数のインク成分を個別に付与して、当該基材1上でこれらが混ざり合うことによりインク2が調合された結果として、インク2の付与が行われてもよい。例えば、インクジェット方式等によって個別に付与された2種以上のインクが、基材1上で混ざり合うことにより、所望のインク2を調合する方法が挙げられる。
In addition, the application of
あるいは、基材1上に半導体材料の前駆体を含むインクを付与した後、該前駆体を反応により半導体材料に変換させることにより半導体材料を含むインク2の付与が行われてもよい。
Alternatively, the
基材1上に付与されるインク2(ウェット膜)の直径は、格別限定されないが、5μm以上1000μm以下の範囲であることが好ましい。また、インク2を乾燥して得られる半導体膜3の厚みは、格別限定されるものではないが、10nm以上3μm以下の範囲であることが好ましい。
The diameter of the ink 2 (wet film) applied on the
本発明においては、光照射に際して、インク2の周囲に送風を行うことも好ましいことである。これにより、光照射によるインク2の乾燥に伴って生じる溶媒蒸気を、当該インク2の近傍から除去して、半導体膜の成膜を安定化させることができる。特に、高照度光を照射する場合は、インク2の乾燥速度が速く、これに伴って溶媒蒸気が急速に発生するため、送風によりこれを除去する効果は大きい。
In the present invention, it is also preferable to blow air around the
送風を開始するタイミングは、基材1にインク2を付与した後から、光照射する前または最中までの間であることが好ましい。なお、インク2の付与方法が、送風による影響を受けにくい場合は、基材1にインク2を付与する前から送風を行ってもよい。送風は、好ましくは、少なくとも光照射の最中まで継続され、光照射が終了するまで継続することである。
The timing of starting the blowing is preferably after applying the
半導体膜を形成するための形成装置は、格別限定されないが、基材1上にインク2を付与する機構、インク2が乾燥する前に基材1の表面に光照射してインク2を乾燥する機構(光照射手段と称する場合がある)を有するものを好ましく用いることができる。
The forming apparatus for forming the semiconductor film is not particularly limited, but a mechanism for applying the
図14は、半導体膜を形成するための形成装置の一例を示す要部概略側面図であり、図15はその平面図である。 FIG. 14 is a principal side schematic side view showing an example of a forming apparatus for forming a semiconductor film, and FIG. 15 is a plan view thereof.
図14及び図15に示す形成装置は、通常のインクジェット記録装置(基材1上にインク2を付与する機構)の構成に、光照射手段を組み込んだものである。
The forming apparatus shown in FIG. 14 and FIG. 15 incorporates a light irradiation means in the configuration of a normal ink jet recording apparatus (mechanism for applying
図14及び図15において、薄膜形成装置5は、不図示の駆動手段により基材1に対して相対移動可能なキャリッジ51を備え、該キャリッジ51に、インクジェットヘッド52と、基材1の表面に光を照射する光照射手段53とを搭載している。ここでは、キャリッジ51は、不図示のガイドレールに沿って、基材1に対して図中左方向(矢印方向)に移動するものとして説明する。
14 and 15, the thin
光照射手段53は、ここでは2つのキセノンフラッシュランプ53a、53bを搭載しており、一方のキセノンフラッシュランプ53aは、他方のキセノンフラッシュランプ53bよりもインクジェットヘッド52側(移動方向上流側)に配されている。531a、531bは、キセノンフラッシュランプ53a、53bが備える光学フィルターである。
Here, the light irradiation means 53 is equipped with two
また、キャリッジ51のインクジェットヘッド52よりも進行方向下流側には、光照射手段53の前後に、それぞれ送気手段54及び排気手段55が設けられている。送気手段54からの送気が、排気手段55により排気されることにより、光照射手段53と基材面との間に、層流からなる送風を形成できるようにしている。送気手段54及び排気手段55は、それぞれファン等により構成することができる。また、56は、送風の層流化を促すための整流ユニットであり、送気手段54から排気手段55までの領域に亘って設けられている。
Further, on the downstream side of the
以上に説明した構成を備える形成装置5を用いて、半導体膜の形成を行う場合は、基材1に対して、左方向(図中矢印方向)に相対移動するキャリッジ51のインクジェットヘッド52から、基材1の表面にインク2を付与する。
When forming a semiconductor film using the forming
その後、キャリッジ51が更に左方向に相対移動することにより、基材1の表面に付与されたインク2は、キセノンフラッシュランプ53a、53bからの光照射を受けて、上述した非対称な温度分布の下で乾燥され、半導体膜3になる。乾燥に伴って発生した溶媒蒸気は、送気手段54、排気手段55及び整流ユニット56によって形成される送風により好適に除去され、更に乾燥が促進される。
Thereafter, the
以上の説明では、基材上にインクを付与する機構として、インクジェット記録装置の構成を用いる場合を示したが、これに限定されず、任意の機構を用いることができる。 In the above description, the case where the configuration of the ink jet recording apparatus is used as the mechanism for applying ink onto the base material has been described. However, the present invention is not limited to this, and any mechanism can be used.
以上の説明において、一つの態様について説明された構成は、適宜他の態様に組み合わせることができる。 In the above description, the structure described for one embodiment can be combined with another embodiment as appropriate.
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
実施例1では、以下の方法により、図16に示す電極形状(ゲート電極16、ソース電極11及びドレイン電極12の形状)を有するトランジスタ(薄膜トランジスタ;TFT)を製造した。
(Example 1)
In Example 1, a transistor (thin film transistor; TFT) having the electrode shape (the shape of the
平坦化処理された厚さ100μmのPENフィルム基材上に、Agナノインクを反転印刷法により印刷してゲート電極16を形成し、180℃、30分の条件で焼成した。
On the PEN film substrate having a thickness of 100 μm that had been flattened, the Ag nano-ink was printed by the reverse printing method to form the
次いで、ゲート電極16上に、有機絶縁膜材料をダイコータにより塗布し、乾燥させた後、180℃、30分の条件で焼成することでゲート絶縁膜(不図示)を形成した。
Next, an organic insulating film material was applied on the
次いで、ゲート絶縁膜上に、ソース電極11及びドレイン電極12を、上記ゲート電極16と同様の反転印刷法と材料、焼成方法により形成した。チャネル13のチャネル長は10μm、チャネル幅は100μmである。
Next, the
図示するように、ソース電極11に対して、ドレイン電極12はパッドの面積が大きく、SD方向に非対称である。
As illustrated, the
次いで、ソース電極11及びドレイン電極12に対し、PFBT(ペンタフルオロベンゼンチオール)をSAM膜として電極上に付与し、電荷注入層を設けた。
Next, PFBT (pentafluorobenzenethiol) was applied as a SAM film on the electrode to the
次いで、チャネル13上へ、有機半導体インク(ジフェニルベンゾチエノベンゾチオフェン系、1wt%メシチレン溶液)を、インクジェット法により、チャネル13の縦方向に沿って10ミクロンピッチで10滴(1滴あたりの体積は4pLとした。)を、図中、下方向から上方向へ1スキャンで滴下(図中、打滴位置をドットで示した。)し、インク2の塗膜を形成後、1秒後から10秒間、キセノンフラッシュランプによる照射・加熱を行った。
Next, 10 drops of organic semiconductor ink (diphenylbenzothienobenzothiophene-based, 1 wt% mesitylene solution) on the
キセノンフラッシュランプによる加熱は、浜松ホトニクス製60WキセノンフラッシュランプL7684を用い、電圧1000V(入力電圧60W)、発光周波数100Hz、露光面出力1W/50mmφ、パルス幅2.1μs、(基材面における照度;400mW/cm2に相当)とした。半導体、有機絶縁膜に対するランプの影響を避けるために、420nm以下の紫外線成分はフィルターによりカットしている。 Heating with a xenon flash lamp uses a Hamamatsu Photonics 60W xenon flash lamp L7684, voltage 1000 V (input voltage 60 W), emission frequency 100 Hz, exposure surface output 1 W / 50 mmφ, pulse width 2.1 μs, (illuminance on substrate surface; Equivalent to 400 mW / cm 2 ). In order to avoid the influence of the lamp on the semiconductor and the organic insulating film, the ultraviolet component of 420 nm or less is cut by a filter.
次いで、80℃、10分間の条件で熱処理を行い、ボトムゲートボトムコンタクト型のTFTを作成した。 Next, heat treatment was performed at 80 ° C. for 10 minutes to form a bottom gate bottom contact type TFT.
<評価方法>
得られたTFTのId−Vg特性を測定し、その測定データから、キャリア移動度平均、移動度ばらつき、Vg−30Vのon電流ばらつきを求めた。特性評価は25素子の平均、ばらつきを算出した。
<Evaluation method>
The Id-Vg characteristics of the obtained TFT were measured, and the carrier mobility average, mobility variation, and Vg-30 V on-current variation were determined from the measured data. In the characteristic evaluation, the average and variation of 25 elements were calculated.
(比較例1)
実施例1において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例1と同様にしてTFTを作成し、評価を行った。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a TFT was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the organic semiconductor was not naturally heated by a xenon lamp and was naturally dried.
(実施例2)
実施例1と同様の方法を用いて、図17に示す電極形状(ゲート電極16、ソース電極11及びドレイン電極12の形状)を有するトランジスタを製造した。
(Example 2)
A transistor having the electrode shape (the shape of the
図示するように、ソース電極11及びドレイン電極12は、共に櫛形の形状を有しており、交互に配置された櫛歯間にチャネル13を形成している。ソース電極11に対して、ドレイン電極12は、パッドの面積が大きく、また櫛歯が太く(即ち、1本あたりの櫛歯の面積が大きく)、SD方向に非対称である。
As shown in the drawing, the
実施例1で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、それぞれ10pL、合計360pLを、図中、下方向から上方向へ1スキャンで滴下し、チャネル13上にインク2の塗膜を形成後、1秒後から50秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
The organic semiconductor ink used in Example 1 was dropped on the droplet ejection positions indicated by dots in the drawing in a total of 360 pL in a single scan from the bottom to the top in the drawing, and the ink on the
得られたTFTについて、実施例1と同様にして評価を行った。 The obtained TFT was evaluated in the same manner as in Example 1.
(比較例2)
実施例2において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例2と同様にしてTFTを作成し、評価を行った。
(Comparative Example 2)
In Example 2, a TFT was prepared and evaluated in the same manner as in Example 2 except that the organic semiconductor was not naturally heated by a xenon lamp and was naturally dried.
(実施例3)
実施例1と同様の方法を用いて、図18に示す電極形状(ゲート電極16、ソース電極11及びドレイン電極12の形状)を有するトランジスタを製造した。
(Example 3)
A transistor having the electrode shape (the shape of the
図示するように、穴110を有する円形状に設けられたソース電極11を取り囲むように、円弧状にドレイン電極12が設けられている。ソース電極11に対して、ドレイン電極12は面積が大きく、SD方向に非対称である。
As shown in the drawing, a
実施例1で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、それぞれ40pL、合計160pLを、図中、下方向から上方向へ1スキャンで滴下し、チャネル13上にインク2の塗膜を形成後、1秒後から30秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
得られたTFTについて、実施例1と同様にして評価を行った。
The organic semiconductor ink used in Example 1 was dropped on each of the droplet ejection positions indicated by dots in the drawing in a total of 160 pL in a single scan from the bottom to the top in the drawing. After the
The obtained TFT was evaluated in the same manner as in Example 1.
(比較例3)
実施例3において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例3と同様にしてTFTを作成し、評価を行った。
(Comparative Example 3)
In Example 3, a TFT was prepared and evaluated in the same manner as in Example 3 except that the organic semiconductor was not naturally heated by a xenon lamp and was naturally dried.
(比較例4)
実施例1と同様の方法を用いて、図19に示す電極形状(ゲート電極16、ソース電極11及びドレイン電極12の形状)を有するトランジスタを製造した。
(Comparative Example 4)
A transistor having the electrode shape shown in FIG. 19 (the shape of the
図示するように、ソース電極11とドレイン電極12は面積が等しく、SD方向に対称である。
As shown in the figure, the
実施例1で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、4pL、合計40pLを、図中、下方向から上方向へ1スキャンで滴下し、チャネル13上にインク2の塗膜を形成後、1秒後から20秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
得られたTFTについて、実施例1と同様にして評価を行った。
The organic semiconductor ink used in Example 1 was dropped at a droplet ejection position indicated by a dot in the figure by 4 pL, a total of 40 pL in one scan from the bottom to the top in the figure, and
The obtained TFT was evaluated in the same manner as in Example 1.
(比較例5)
実施例1と同様の方法を用いて、図20に示す電極形状(ゲート電極16、ソース電極11及びドレイン電極12の形状)を有するトランジスタを製造した。
(Comparative Example 5)
A transistor having the electrode shape (the shape of the
図示するように、ソース電極11及びドレイン電極12は、共に櫛形の形状を有しており、交互に配置された櫛歯間にチャネル13を形成している。ソース電極11とドレイン電極12は、櫛歯の太さが等しく(即ち、1本あたりの櫛歯の面積が等しく)、SD方向に対称である。
As shown in the drawing, the
実施例1で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、10pL、合計160pLを、図中、下方向から上方向へ1スキャンで滴下し、チャネル13上にインク2の塗膜を形成後、1秒後から50秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
The organic semiconductor ink used in Example 1 was dropped at a droplet ejection position indicated by a dot in the figure by 10 pL, a total of 160 pL from the bottom to the top in the figure by one scan, and the
得られたTFTについて、実施例1と同様にして評価を行った。 The obtained TFT was evaluated in the same manner as in Example 1.
(実施例4)
実施例4では、以下の方法により、図21に示す電極形状(ゲート電極16、ソース電極11及びドレイン電極12の形状)を有するトランジスタ(薄膜トランジスタ;TFT)を製造した。なお、このTFTは、トップゲート型であるため、有機半導体膜の形成時において、まだゲート電極は形成されていない。
Example 4
In Example 4, a transistor (thin film transistor; TFT) having the electrode shape (the shape of the
平坦化処理された厚さ100μmのPENフィルム基材上に、Agナノインクを反転印刷法により印刷し、実施例1と同様の形状を有するソース電極11及びドレイン電極12を形成した後、180℃、30分の条件で焼成した。
On the PEN film substrate having a thickness of 100 μm that has been flattened, Ag nanoink is printed by the reverse printing method to form the
実施例1と同様に、ソース電極11に対して、ドレイン電極12はパッドの面積が大きく、非対称である。
Similar to the first embodiment, the
次いで、ソース電極11及びドレイン電極12に対し、PFBT(ペンタフルオロベンゼンチオール)をSAM膜として電極上に付与し、電荷注入層を設けた。
Next, PFBT (pentafluorobenzenethiol) was applied as a SAM film on the electrode to the
次いで、チャネル13上へ、有機半導体インク(ジフェニルベンゾチエノベンゾチオフェン系、1wt%メシチレン溶液)を、インクジェット法により、チャネル13の縦方向に沿って10ミクロンピッチで10滴(1滴あたりの体積は4pLとした。)を、図中、下方向から上方向へ1スキャンで滴下(図中、打滴位置をドットで示した。)し、チャネル13上にインク2の塗膜を形成後、1秒後から10秒間、キセノンフラッシュランプによる照射・加熱を行った。
Next, 10 drops of organic semiconductor ink (diphenylbenzothienobenzothiophene-based, 1 wt% mesitylene solution) on the
次いで、フッ素系の有機絶縁膜材料を、ソース電極11及びドレイン電極12上にスピンコータにより塗布し、乾燥させた後、80℃、10分の条件で焼成することでゲート絶縁膜(不図示)を形成した。
Next, a fluorine-based organic insulating film material is applied onto the
次いで、このゲート絶縁膜上に、マスクAu蒸着によってゲート電極(不図示)を形成し、トップゲート型のTFTを作成した。 Next, a gate electrode (not shown) was formed on the gate insulating film by vapor deposition of a mask Au to produce a top gate type TFT.
得られたTFTについて、実施例1と同様にして評価を行った。 The obtained TFT was evaluated in the same manner as in Example 1.
(比較例6)
実施例4において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例4と同様にしてTFTを作成し、評価を行った。
(Comparative Example 6)
In Example 4, a TFT was prepared and evaluated in the same manner as in Example 4 except that the organic semiconductor was not naturally heated by a xenon lamp and was naturally dried.
以上の評価結果を表1に示す。 The above evaluation results are shown in Table 1.
1:基材
11:ソース電極
12:ドレイン電極
13:チャネル
14:ダミー発熱パターン
15:支持体
16:ゲート電極
17:絶縁層
2:インク
3:半導体膜
4:薄膜トランジスタ
1: Base material 11: Source electrode 12: Drain electrode 13: Channel 14: Dummy heat generation pattern 15: Support 16: Gate electrode 17: Insulating layer 2: Ink 3: Semiconductor film 4: Thin film transistor
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