JP4436280B2 - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に係り、ソース・ドレイン電極とゲート絶縁膜との接着力を向上させ、ゲート絶縁膜のピンホール不良による漏れ電流を防止できる有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ：Organic TFT；以下、ＯＴＦＴという。）及びその製造方法に関する。
ＯＴＦＴは、次世代ディスプレイ装置の駆動素子として活発な研究が進められている。ＯＴＦＴは、半導体層としてシリコン膜を使用するシリコンＴＦＴとは、構造的にほぼ同じ構造を有し、半導体層としてシリコン膜の代わりに有機膜を使用する点で違いがある。
ＯＴＦＴは、半導体層として使われる有機膜の材料によって、オリゴチオフェン、ペンタセンのような低分子有機物ＴＦＴと、ポリチオフェン系のような高分子有機物ＴＦＴとに分類される。
一方、ＯＴＦＴは、半導体層とのコンタクト位置により、半導体層の上部にソース・ドレイン電極が形成されるトップコンタクト構造と、半導体層の下部にソース・ドレイン電極が形成されるボトムコンタクト構造とに分けられる。ボトムコンタクト構造を有するＯＴＦＴは、トップコンタクト構造を有するＯＴＦＴに比べ、後続工程中に受ける損傷が少なくて工程が容易なので、ＯＴＦＴは、主にボトムコンタクト構造が使われている。
図１３は、従来のＯＴＦＴの断面構造を図示したものである。図１３を参照すれば、基板１００上にゲート電極１１０が形成され、ゲート１１０及び基板１００上に有機膜でなるゲート絶縁膜１２０が形成されている。ゲート絶縁膜１２０のうち、前記ゲート１１０に対応する部分が露出されるように、前記ゲート絶縁膜１２０上にソース・ドレイン電極１５１，１５５が形成されている。
前記ゲート絶縁膜１２０の露出された部分とソース・ドレイン電極１５１，１５５上に、半導体層１６０が形成されている。前記ソース・ドレイン電極１５１，１５５は、それぞれ仕事関数調整用の電極物質層１４１，１４５と、前記電極物質層１４１，１４５とゲート絶縁膜１２０との接着力を強化させるための接着層１３１，１３５とを備える二重層構造を有する。
上述のボトムコンタクト構造を有するＯＴＦＴにおいて、ソース・ドレイン電極１５１，１５５として、仕事関数調整用の電極物質層１４１，１４５と、ゲート絶縁膜１２０との接着力強化用の接着層１３１，１３５との二重層構造を使用することにより、ソース・ドレイン電極１５１，１５５とゲート絶縁膜１２０との接着力を向上させている。
しかし、仕事関数が小さい接着層１３１，１３５からホール注入が発生してコンタクト抵抗特性が悪くなるという問題点があった。また、ゲート絶縁膜の有機膜にピンホール不良が発生するが、このようなピンホール不良を介してゲート漏れ電流が発生するという問題点があった。
本発明の目的は、ソース・ドレイン電極とゲート絶縁膜との接着力及びコンタクト抵抗特性を向上させることができるＯＴＦＴ及びその製造方法を提供するところにある。
本発明の他の目的は、ゲート絶縁膜に発生したピンホール不良による漏れ電流を防止できるＯＴＦＴ及びその製造方法を提供するところにある。
前記目的を達成するために、本発明は、薄膜トランジスタであって、基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を含んだ基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上部に形成されたソース・ドレイン電極と、前記ソース・ドレイン電極の下及び前記ソース・ドレイン電極間のゲート絶縁膜上に形成されたグルー層と、前記ソース・ドレイン電極とグルー層上に形成された半導体層とを備えることを特徴とする。
前記ゲート絶縁膜は、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリイミド及びパリレンから選択される有機絶縁膜を備える。
前記グルー層のうち、ソース・ドレイン電極とコンタクトされる部分は、ソース・ドレイン電極とゲート絶縁膜との接着力を強化させる役割を行い、前記ソース／ドレーン間の部分は、ゲート漏れ電流を防止する役割を行う。前記グルー層は、前記ソース・ドレイン電極より低い仕事関数を有し、酸化が容易な金属の金属酸化膜を備える。前記グルー層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＡｌから選択される金属の金属酸化膜からなる。
前記ソース・ドレイン電極は、電極物質層と、前記電極物質層とゲート絶縁膜との間に介在された接着層とを備える。前記ソース・ドレイン電極の電極物質層は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＩｒから選択される貴金属を含む。前記接着層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＡｌから選択される金属を備える。
前記ソース・ドレイン電極は、電極物質層を備え、前記電極物質層は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＩｒから選択される貴金属を含む。
また、本発明は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成されたソース・ドレイン電極と、前記ソース・ドレイン電極の下部及び前記ソース・ドレイン電極間の絶縁膜上に形成された半導体層とを含み、前記ソース・ドレイン電極は、貴金属から構成された電極物質層を備え、前記半導体層は、有機物半導体膜を備え、前記絶縁膜は、金属の金属酸化物を備え、ＴＦＴのゲート絶縁膜として作用すると共に、ソース・ドレイン電極との接着力強化のためのグルー層として作用するＴＦＴを提供する。
また、本発明は、基板上にゲート電極を形成するステップと、前記ゲート電極及び基板上にゲート絶縁膜を形成するステップと、前記ゲート絶縁膜上にグルー層とソース・ドレイン電極とを形成するステップと、前記ソース・ドレイン電極とソース・ドレイン電極との間のグルー層上に半導体層を形成するステップとを含むＴＦＴの製造方法を提供する。
前記グルー層とソース・ドレイン電極とを形成する方法は、基板上に絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜上にソース・ドレイン電極用の金属膜を蒸着するステップと、前記絶縁膜と金属膜とを一度のエッチング工程で同時にエッチングし、ソース・ドレイン電極と、前記ソース／ドレーン領域下部及びソース／ドレーン領域間のゲート絶縁膜上にグルー層とを形成するステップを含む。
前記絶縁膜を形成する方法は、金属膜を蒸着するステップと、前記金属膜を金属酸化膜に酸化させて絶縁膜を形成するステップとを含む。前記金属膜は、熱酸化処理またはプラズマ酸化処理を介して金属酸化膜に酸化される。
半導体層として有機半導体物質を使用するＯＴＦＴにおいて、ソース・ドレイン電極とゲート電極との間にグルー層を形成し、ソース・ドレイン電極とゲート電極との接着力を向上させてゲート漏れを防止できる。
以下、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタ及びその製造方法の詳細を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の断面構造を図示した図面である。
図１に示すように、基板２００上にゲート電極２１０が形成され、ゲート電極２１０と基板２００上にゲート絶縁膜２２０が形成されている。また、ゲート絶縁膜２２０上にグルー層２７５が形成されている。このグルー層２７５におけるゲート電極２１０に対応する部分が露出されるように、グルー層２７５上にソース・ドレイン電極２５１，２５５が形成されている。そして、これらソース・ドレイン電極２５１，２５５とグルー層２７５上に、所定導電型、例えばｐ型の半導体層２６０が形成されている。
基板２００としては、ガラス基板や、シリコン基板を使用することができる。また、基板２００として、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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）のようなプラスチック基板を使用することもある。
ゲート電極２１０は、ＭｏＷ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｌ／Ｃｒのような導電性金属で形成できる。また、ゲート電極２１０は、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）及びポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）のような導電性ポリマーで形成することもできる。
また、ゲート絶縁膜２２０は、ＢＣＢ、ポリイミド及びパリレンのような有機絶縁膜で形成できる。
ソース・ドレイン電極２５１，２５５は、それぞれ貴金属から構成された電極物質層２４１，２４５と、これら電極物質層２４１，２４５とゲート絶縁膜２２０との接着力を向上させるための接着層２３１，２３５とを備える。
電極物質層２４１，２４５は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＯｓから選択される一つ以上の貴金属を含んでなる。
接着層２３１，２３５は、電極物質層２４１，２４５を構成する貴金属よりは仕事関数が小さく、かつ金属酸化物の形成が容易な金属、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏから選択される金属を使用する。
半導体層２６０は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボキシジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ニ無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラペリレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体から選択される膜を含む。
グルー層２７５は、ソース・ドレイン電極２５１，２５５とゲート絶縁膜２２０との接着力を向上させ、またゲート絶縁膜２２０に発生したピンホール不良によりゲート漏れ電流が流れることを防止する役割を行う。すなわち、グルー層２７５のうち、ソース・ドレイン電極２５１，２５５と接触する部分は、ソース・ドレイン電極２５１，２５５とゲート絶縁膜２２０との接着力を強化させる機能を有する。一方、グルー層２７５のうち、ソース・ドレイン電極２５１，２５５間の露出された部分、すなわちゲート電極２１０に対応する部分は、ゲート絶縁膜のピンホール不良によるゲート電極２１０の漏れ電流を防止する機能を有する。
前記グルー層２７５は、前記ソース・ドレイン電極２５１，２５５を構成する電極物質層２４１，２４５の貴金属より仕事関数が小さく、かつ酸化物の形成が容易な金属の金属酸化物から構成される。すなわち、前記グルー層２７５は、前記ソース・ドレイン電極２５１，２５５の接着層２３１，２３５を構成する金属、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ及びＭｏから選択される金属の金属酸化物から構成される。
図２ないし図４は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の製造方法を説明するための工程を示した図面である。
図２を参照すれば、ガラス、シリコンまたはプラスチックのような基板２００上に導電性金属膜または導電性ポリマーのようなゲート電極物質を蒸着した後でパターニングし、ゲート電極２１０を形成する。ゲート電極２１０と基板２００上に、ＢＣＢ、ポリイミド、ＰＶＰまたはパリレンのような有機絶縁膜を蒸着してゲート絶縁膜２２０を形成する。
ゲート絶縁膜２２０上に反応性スパッタリング法を利用し、絶縁膜である金属酸化膜２７３を蒸着する。前記絶縁膜２７３は、ソース・ドレイン電極２５１，２５５として使われる貴金属よりは仕事関数が小さく、かつ酸化物の形成が容易な金属の金属酸化物から構成される。例えばＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ及びＭｏから選択される金属の金属酸化物から構成される。
図３を参照すれば、ソース・ドレイン電極２５１，２５５の下部及びそれらの間にだけ残るように前記絶縁膜２７３をパターニングし、接着力向上及びゲート漏れ電流防止用のグルー層２７５を形成する。
図４を参照すれば、基板上にゲート絶縁膜２２０との接着力を向上させるための第１金属膜を蒸着した後、仕事関数調整のための貴金属からなる第２金属膜を順次蒸着する。次に、前記第１金属膜と第２金属膜とをパターニングし、接着層２３１と電極物質層２４１とを備えるソース電極２５１と、接着層２３５と電極物質層２４５とを備えるドレーン電極２５５とをそれぞれ形成する。
前記ソース・ドレイン電極２５１，２５５用の電極物質層２４１，２４５は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓから選択される貴金属を含み、接着層２３１，２３５は、前記電極物質層２４１，２４５よりは仕事関数が小さく、かつ酸化物形成が容易な金属として、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏから選択される金属の金属酸化膜を含む。
次に、有機半導体物質を基板上に蒸着し、図１に図示されたようにソース・ドレイン電極２５１，２５５とグルー層２７５上に半導体層２６０を形成する。このとき、前記半導体層２６０は、基板全面上に形成されるか、または有機半導体物質を基板上に蒸着した後でパターニングすることも可能である。
前記ソース・ドレイン電極２５１，２５５は、ゲート絶縁膜２２０と接触される部分にグルー層２７５が存在し、ゲート絶縁膜２２０との接着力がさらに向上し、前記ソース・ドレイン電極２５１，２５５間の半導体層２６０とゲート絶縁膜２２０との間に介在されたグルー層２７５により、ゲート絶縁膜２２０の有機絶縁膜に発生したピンホール不良によりゲート漏れ電流が流れることが防止される。
図５ないし図７は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の製造方法を説明するための工程断面図を示している。
図５ないし図７に図示されたＯＴＦＴの製造方法は、図２ないし図４に図示されたＯＴＦＴの製造方法と、グルー層２７５を形成する方法だけが異なる。
図５を参照すれば、ガラス、シリコンまたはプラスチックのような基板２００上にゲート電極物質を蒸着した後でパターニングし、ゲート電極２１０を形成する。ゲート電極２１０と基板２００上に有機絶縁膜を蒸着し、ゲート絶縁膜２２０を形成する。
ゲート絶縁膜２２０上に金属膜２７０を形成する。前記金属膜２７０は、ソース・ドレイン電極２５１，２５５として使われる貴金属よりは仕事関数が小さく、かつ酸化物の形成が容易な金属膜、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ及びＭｏから選択される金属膜を備える。
図６を参照すれば、前記金属膜２７０を酸化させ、金属酸化物からなる絶縁膜２７３を形成する。前記金属膜２７０を金属酸化膜２７３に酸化させる方法としては、ファーネス（ｆｕｒｎａｃｅ）でＯ２雰囲気下で熱酸化させる方法、またはＯ２またはＯ３プラズマを利用したプラズマ酸化処理法を利用することもできる。
図７を参照すれば、前記絶縁膜２７３をパターニングし、後続工程で形成されるソース・ドレイン電極２５１，２５５の下部及びそれらの間にだけ残るように、ゲート絶縁膜２２０上にグルー層２７５を形成する。
図８を参照すれば、基板上に接着力向上のための第１金属膜と、貴金属からなる仕事関数調整用の第２金属膜とを順次蒸着した後でパターニングし、接着層２３１と電極物質層２４１とを備えるソース電極２５１と、接着層２３５と電極物質層２４５とを備えるドレーン電極２５５とを形成する。
次に、図１に図示されたように、ソース・ドレイン電極２５１，２５５及びそれらの間のグルー層２７５上に半導体層２６０を形成してＯＴＦＴを製造する。
本発明の実施の形態によるＯＴＦＴを製造する方法は、図２ないし図４、及び図５ないし図８に図示されたように、絶縁膜２７３を１つのマスクを利用して写真エッチングしてグルー層２７５を形成し、次にソース・ドレイン電極２５１，２５５用の第１金属膜と第２金属膜とを順次蒸着した後、他のマスクを利用して写真エッチングし、ソース・ドレイン電極２５１，２５５を形成するわけで、二回のエッチング工程を経た。
しかし、他の例として、絶縁膜２７３と、ソース・ドレイン電極用の第１金属膜と第２金属膜とを順次蒸着した後、ハーフトーンマスクを利用し、一回のエッチング工程でグルー層２７５とソース・ドレイン電極２５１，２５５とを同時に形成することもできる。
図９は、本発明の他の実施の形態によるＯＴＦＴの断面構造を図示した図面である。本発明の他の実施の形態によるＯＴＦＴは、図１に図示された一実施形態によるＯＴＦＴの断面構造と同一である。ただし、一実施形態では、ソース・ドレイン電極２５１，２５５が接着層２３１，２３５と電極物質層２４１，２４５とを備えるが、他の実施形態では、ソース・ドレイン電極が仕事関数調整のための貴金属から構成された電極物質層だけを備えるという点においてのみ異なる。
図９を参照すれば、基板３００上にゲート電極３１０が形成され、ゲート電極３１０と基板３００上にゲート絶縁膜３２０が形成される。ゲート絶縁膜３２０上にグルー層３７５が形成され、前記グルー層３７５のうち、ゲート電極３１０に対応する部分が露出されるように前記グルー層３７５上にソース・ドレイン電極３５１，３５５が形成される。前記ソース・ドレイン電極３５１，３５５と前記グルー層３７５上に半導体層３６０が形成される。
前記基板３００は、ガラス基板であるか、またはシリコン基板を使用することもできる。また、前記基板３００として、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ポリエーテルイミド、ＰＰＳ、ポリアリレート、ポリイミド、ＰＣ、セルローストリアセテート、ＣＡＰのようなプラスチック基板を使用することも可能である。
前記ゲート電極３１０は、ＭｏＷ、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｌ／Ｃｒのような導電性金属を使用するか、または導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ＰＥＤＯＴ及びＰＳＳのような導電性ポリマーが使われる。
前記ゲート絶縁膜３２０は、ＢＣＢ、ポリイミド及びパリレンのような有機絶縁膜を備える。前記ソース・ドレイン電極３５１，３５５は、それぞれ単一の電極物質層から構成される。前記ソース・ドレイン電極３５１，３５５のための電極物質層は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ及びＯｓから選択される貴金属を備える。
前記半導体層３６０は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボキシジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ニ無水物及びその誘導体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリパラペリレンビニレン及びその誘導体、ポリフルオレン及びその誘導体、ポリチオフェンビニレン及びその誘導体から選択される膜を含む。
グルー層３７５のうち、前記ソース・ドレイン電極３５１，３５５と接触される部分は、ソース・ドレイン電極３５１，３５５とゲート絶縁膜３２０との接着力を強化させる機能を有する。また、グルー層３７５のうち、ソース・ドレイン電極３５１，３５５間の半導体層３６０とゲート絶縁膜３２０との間に介在された部分は、ゲート絶縁膜３２０のピンホール不良によるゲート電極３１０の漏れ電流を防止する機能を有する。
図１０ないし図１２は、本発明の他の実施の形態に係る薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）の製造方法を説明するための工程図を図示した図面である。
図１０を参照すれば、ガラス、シリコンまたはプラスチックのような基板３００上に導電性金属膜または導電性ポリマーのようなゲート電極物質を蒸着した後でパターニングし、ゲート電極３１０を形成する。ゲート電極３１０と基板３００上にＢＣＢ、ポリイミド、ＰＶＰまたはパリレンのような有機絶縁膜を蒸着し、ゲート絶縁膜３２０を形成する。
ゲート絶縁膜３２０上に反応性スパッタリング法を利用して絶縁膜３７３を蒸着する。前記絶縁膜３７３は、ソース・ドレイン電極３５１，３５５として使われる貴金属よりは仕事関数が小さく、かつ酸化物の形成が容易な金属の金属酸化物から構成される。前記絶縁膜３７３は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ及びＭｏから選択される金属の酸化物を備える。
図１１を参照すれば、ソース・ドレイン電極３５１，３５５の下部及びそれらの間にだけ残るように前記絶縁膜３７３をパターニングし、前記ゲート絶縁膜３２０上にグルー層３７５を形成する。
図１２を参照すれば、基板上に仕事関数調整用の電極物質層を蒸着した後でパターニングし、ソース・ドレイン電極３５１，３５５を形成する。前記ソース・ドレイン電極３５１，３５５の電極物質層は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ及びＯｓから選択される貴金属からなる金属膜を備える。
次に、基板上に有機半導体膜を蒸着した後でパターニングし、図９に図示されたようにソース・ドレイン電極３５１，３５５とグルー層３７５上に半導体層３６０を形成する。
前記ソース・ドレイン電極３５１，３５５とゲート絶縁膜３２０との間に介在されたグルー層３７５は、ゲート絶縁膜３２０の有機膜と、ソース・ドレイン電極３５１，３５５の貴金属層との接着力を向上させる。そして、前記ソース・ドレイン電極３５１，３５５間の半導体層３６０とゲート絶縁膜３２０との間に介在されたグルー層３７５は、ゲート絶縁膜３２０の有機絶縁膜に発生したピンホール不良によるゲート漏れ電流が流れることを防止する。
また、本発明の他の実施の形態によるＯＴＦＴでは、貴金属層を備えるソース・ドレイン電極３５１，３５５とゲート絶縁膜３２０とをグルー層３７５により接着させることにより、仕事関数が小さい接着層からのホール注入が発生しないので、コンタクト抵抗の特性低下を防止できる。
本発明の他の実施の形態によるＯＴＦＴの製造方法では、接着力強化及び漏れ電流防止用のグルー層３７５をパターニングし、次に貴金属を蒸着した後でパターニングし、ソース・ドレイン電極３５１，３５５を形成するわけで、二回の写真エッチング工程を行った。
しかし、他の例として、絶縁膜３７３と貴金属層とを順次蒸着した後、ハーフトーンマスクを利用し、一回の写真エッチング工程で絶縁膜３７３と貴金属層とを同時にエッチングし、グルー層３７５とソース・ドレイン電極３５１，３５５とを同時に形成することもできる。
また、本発明の他の実施の形態によるＴＦＴも、図１ないし図８に示した実施の形態と同様に、金属膜を蒸着した後、前記金属膜を熱酸化またはプラズマ酸化処理法を介して金属酸化膜に酸化させてパターニングし、グルー層を形成することもできる。
上記実施の形態では、ゲート絶縁膜がＢＣＢ、ポリイミド、パリレンのような有機絶縁膜を備えることを例示したが、シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）のような無機絶縁膜、またはＴａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢＺＴ（Ｂａｒｉｕｍ Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）のような高い誘電率を有する無期絶縁膜を備えることもできる。また、ゲート絶縁膜は、無機絶縁膜及び有機絶縁膜から選択される絶縁膜を単一または積層構造から形成できる。
また、グルー層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏのような金属の金属酸化膜の代わりにＴｉＮ、ＴｉＡｌＮのような金属窒化物を備えることもできる。
本発明の実施の形態では、ゲート絶縁膜が形成され、さらに接着力強化及び漏れ電流防止用の絶縁膜を形成する構造を例示したが、他の実施の形態としてグルー層をゲート電極を含んだ基板全面に形成することにより、ゲート絶縁膜の役割を行うだけではなく、ソース・ドレイン電極との接着力を強化させ、またゲート漏れ電流を防止する役割を行うようにすることも可能である。
このとき、グルー層は、前記ソース・ドレイン電極の接着層と同一物質から構成されるが望ましい。従って、前記グルー層は、ソース・ドレイン電極の電極物質層を備える貴金属よりは仕事関数が小さく、かつ酸化が容易な金属、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏのような金属の酸化膜を備えることが望ましい。
本発明の実施の形態では、グルー層を構成する絶縁膜がソース・ドレイン電極を構成する接着層の金属の金属酸化物から選択されることを例示したが、ソース・ドレイン電極とゲート絶縁膜との接着力を向上させ、ゲート絶縁膜のピンホール不良による漏れ電流を防止できる絶縁膜ならば、いずれも使用可能である。
上述した実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
本発明のＴＦＴ及びその製造方法は、例えばディプレイ装置に効果的に適用可能である。
２００ 基板
２１０ ゲート電極
２２０ゲート絶縁膜
２３１，２３５ 接着層
２４１，２４５ 電極物質層
２５１，２５５ ソース・ドレイン電極
２６０ 半導体層
２７５ グルー層
２１０ ゲート電極
２２０ゲート絶縁膜
２３１，２３５ 接着層
２４１，２４５ 電極物質層
２５１，２５５ ソース・ドレイン電極
２６０ 半導体層
２７５ グルー層
Claims (12)
- 基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を含んだ基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されたソース・ドレイン電極と、
前記ゲート絶縁膜上で、且つ前記ソース・ドレイン電極の下及び前記ソース・ドレイン電極間に形成されたグルー層と、
前記ソース・ドレイン電極と前記グルー層の上に形成された有機半導体層とを備え、
前記ソース・ドレイン電極は、貴金属から構成された電極物質層、該電極物質層と前記グルー層との間に介在し、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＡｌから選択される金属から構成された接着層とを備え、
前記グルー層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＡｌから選択される金属の酸化膜から構成されることを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 前記ゲート絶縁膜は、ＢＣＢ、ポリイミド及びパリレンから選択される有機絶縁物を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記グルー層における、前記ソース・ドレイン電極に接触される部分は、ソース・ドレイン電極とゲート絶縁膜とを接着すると共に、前記ソース・ドレイン電極間の部分は、ゲート漏れ電流を防止することを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記電極物質層は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＩｒから選択される貴金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
- 基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極及び前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたソース・ドレイン電極と、
前記ソース・ドレイン電極の下及び前記ソース・ドレイン電極間の前記ゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層とを備え、
前記ソース・ドレイン電極は、貴金属から構成された電極物質層、該電極物質層と前記ゲート絶縁膜との間に介在し、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＡｌから選択される金属から構成された接着層を備え、
前記ゲート絶縁膜は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＡｌから選択される金属の酸化膜を備え、前記ゲート絶縁膜と前記ソース・ドレイン電極とを接着するグルー層として機能することを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 前記金属の酸化膜は、前記接着層を構成する金属の金属酸化物であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記電極物質層は、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＩｒから選択される貴金属を含むことを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタ。
- 基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極及び前記基板上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上にグルー層と、貴金属から構成された電極物質層、該電極物質層と前記グルー層との間に介在し、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏから選択される金属から構成される接着層を備えるソース・ドレイン電極とを形成する工程と、
前記ソース・ドレイン電極同士の間の前記グルー層上に有機半導体層を形成する工程と、
を備え、
前記グルー層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＡｌから選択される金属の酸化膜から構成されることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記グルー層と前記ソース・ドレイン電極とを形成する工程は、
前記ゲート絶縁膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にソース・ドレイン電極用の金属膜を蒸着し、前記絶縁膜と金属膜とをエッチングして、前記ソース・ドレイン電極と、前記ソース・ドレイン電極下部及び前記ソース・ドレイン電極間のゲート絶縁膜上に前記グルー層とを形成することを特徴とする請求項８に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記絶縁膜を形成する方法は、
金属膜を蒸着する工程と、
前記金属膜を金属酸化膜に酸化させて絶縁膜を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記金属膜は、熱酸化処理またはプラズマ酸化処理を介して金属酸化膜に酸化されることを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記絶縁膜と金属膜は、それぞれのマスクを利用して順次にエッチングされるか、またはハーフトーンマスクを利用した一度のエッチング工程で、同時にエッチングされることを特徴とする請求項９に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
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