JP4730623B2 - 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明の第2の薄膜トランジスタは、基板上に離間して形成されたソース電極およびドレイン電極と、基板上にソース電極とドレイン電極との間にわたって形成された半導体複合膜と、半導体複合膜上に設けられたゲート電極とを備え、半導体複合膜は、基板側に設けられ低分子材料からなる有機半導体材料を含有する半導体薄膜層と、有機半導体材料に対して半導体複合膜の膜厚方向に相分離した高分子材料によって構成されると共に絶縁性材料からなる微粒子材料が分散された絶縁性薄膜層とを有し、かつ半導体薄膜層から絶縁性薄膜層の表面にかけての側面が湾曲した形状を有し、有機半導体材料は、基板、ソース電極およびドレイン電極に対して、高分子材料よりも高い親和性を有し、絶縁性薄膜層をゲート絶縁膜とするものである。
第2の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に離間したソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、低分子材料からなる有機半導体材料と高分子材料とを溶剤に溶解させると共に、溶剤中に絶縁性材料からなる微粒子材料を分散させたインクを調整する工程と、基板上に少なくともソース電極とドレイン電極との間にわたって、印刷法によってインクを用いた材料層を形成する工程と、材料層中の溶剤を除去することにより、有機半導体材料を基板側に高分子材料を表面側に相分離させると共に材料層を固化させ、有機半導体材料を含有する半導体薄膜層と高分子材料を含有すると共に微粒子材料が分散された絶縁性薄膜層とが積層され、かつ半導体薄膜層から絶縁性薄膜層の表面にかけての側面が湾曲した形状を有する半導体複合膜を形成する工程と、絶縁性薄膜層上にゲート電極を形成する工程とを含み、有機半導体材料として、基板、ソース電極およびドレイン電極に対して、高分子材料よりも高い親和性を有する材料を用いるものである。
先ず、図1(1)に示すように、第1工程では、有機半導体材料aと高分子材料bとを溶剤cに溶解させると共に、溶剤c中に微粒子材料dを分散させた印刷用のインク3を調整する。ここで用いる各材料は次のようである。
有機半導体材料aは、低分子系の有機半導体材料または高分子系の有機半導体材料が用いられる。
高分子材料bは、絶縁性の材料を選択して用いることとする。例えば、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリ(α−エチルスチレン)、ポリ(α−プロピルスチレン)、ポリ(α−ブチルスチレン)、ポリ(4−メチルスチレン)、ポリアクリルニトリル、ポリビニルカルバゾール、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルブチラール、ポリビニルトルエン、ポリ(4−ビニルビフェニル)及び上記ポリマーの共重合体から選択することができる。
溶剤cは、印刷時に乾燥速度の遅い高沸点溶媒が好ましく、かつ有機半導体材料aおよび高分子材料bを十分に溶解し、次に説明する微粒子材料dの分散性が高い溶媒が好ましい。有機半導体材料aとしてTIPSペンタセンを用い、高分子材料bとしてポリスチレンを用いた場合であれば、これらに対する溶解性が高くかつ高沸点溶媒であるテトラリンが好ましく用いられる。
微粒子材料dは、印刷用のインクにおける粘度およびチクソトロピー性のコントロールのために加えるものであり、無機微粒子または有機微粒子などが用いられる。
次に、以上で説明した半導体複合膜の形成方法を適用したボトムゲート構造(スタガ型)の薄膜トランジスタの実施の形態を図2に基づいて説明する。
次に、以上で説明した半導体複合膜の形成方法を適用したトップゲート構造(逆スタガ型)の薄膜トランジスタの実施の形態を図3に基づいて説明する。
図4には、上述した半導体複合膜5を備えた電子機器の一例を示す。この電子機器は、有機EL表示装置30であり、上述した半導体複合膜5を用いて構成された薄膜トランジスタを駆動回路に設けてなる。薄膜トランジスタとしては、例えば図2を用いて説明したボトムゲート型の薄膜トランジスタ19、または図3を用いて説明したトップゲート型の薄膜トランジスタ29であっても良い。ここでは、例えば図2を用いて説明したボトムゲート型の薄膜トランジスタ19を用いた構成を図示した。
Claims (8)
- 基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート電極を間にして形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ゲート絶縁膜上に少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間にわたって形成された半導体複合膜とを備え、
前記半導体複合膜は、
前記基板側に設けられ低分子材料からなる有機半導体材料を含有する半導体薄膜層と、前記有機半導体材料に対して前記半導体複合膜の膜厚方向に相分離した高分子材料によって構成されると共に絶縁性材料からなる微粒子材料が分散された絶縁性薄膜層とを有し、
かつ前記半導体薄膜層から前記絶縁性薄膜層の表面にかけての側面が湾曲した形状を有し、
前記有機半導体材料は、前記ゲート絶縁膜、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対して、前記高分子材料よりも高い親和性を有する、薄膜トランジスタ。 - 基板上に離間して形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記基板上に少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間にわたって形成された半導体複合膜と、
前記半導体複合膜上に設けられたゲート電極とを備え、
前記半導体複合膜は、
前記基板側に設けられ低分子材料からなる有機半導体材料を含有する半導体薄膜層と、前記有機半導体材料に対して前記半導体複合膜の膜厚方向に相分離した高分子材料によって構成されると共に絶縁性材料からなる微粒子材料が分散された絶縁性薄膜層とを有し、
かつ前記半導体薄膜層から前記絶縁性薄膜層の表面にかけての側面が湾曲した形状を有し、
前記有機半導体材料は、前記基板、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対して、前記高分子材料よりも高い親和性を有し、
前記絶縁性薄膜層をゲート絶縁膜とする、薄膜トランジスタ。 - 前記有機半導体材料は、6,13−ビス(トリイソプロピル−シリルエチニル)ペンタセン、ペンタセン誘導体、アントラジチオフェン誘導体、ルブレン誘導体、チオフェンオリゴマー誘導体、ナフタセン誘導体、アントラセン誘導体、ポルフィリン誘導体およびフタロシアニン誘導体のうちの少なくとも1種であり、
前記高分子材料は、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリ(α−エチルスチレン)、ポリ(α−プロピルスチレン)、ポリ(α−ブチルスチレン)、ポリ(4−メチルスチレン)、ポリアクリルニトリル、ポリビニルカルバゾール、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルブチラール、ポリビニルトルエンおよびポリ(4−ビニルビフェニル)、ならびそれらのポリマーの共重合体のうちの少なくとも1種であり、
前記微粒子材料は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、窒化シリコン、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸アルミニウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム、ホウ酸アルミニウムおよびガラス、ならびに、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリルニトリル、ポリビニルトルエン、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂およびそれらの共重合体のうちの少なくとも1種の微粒子である、
請求項1または請求項2に記載の薄膜トランジスタ。 - 基板上にゲート電極と、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜とを形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記ゲート電極を間にしてソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
低分子材料からなる有機半導体材料と高分子材料とを溶剤に溶解させると共に、当該溶剤中に絶縁性材料からなる微粒子材料を分散させたインクを調整する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間にわたって、印刷法によって前記インクを用いた材料層を形成する工程と、
前記材料層中の前記溶剤を除去することにより、前記有機半導体材料を前記基板側に前記高分子材料を表面側に相分離させると共に当該材料層を固化させ、当該有機半導体材料を含有する半導体薄膜層と当該高分子材料を含有すると共に前記微粒子材料が分散された絶縁性薄膜層とが積層され、かつ前記半導体薄膜層から前記絶縁性薄膜層の表面にかけての側面が湾曲した形状を有する半導体複合膜を形成する工程とを含み、
前記有機半導体材料として、前記ゲート絶縁膜、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対して、前記高分子材料よりも高い親和性を有する材料を用いる、薄膜トランジスタの製造方法。 - 基板上に離間したソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
低分子材料からなる有機半導体材料と高分子材料とを溶剤に溶解させると共に、当該溶剤中に絶縁性材料からなる微粒子材料を分散させたインクを調整する工程と、
前記基板上に少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間にわたって、印刷法によって前記インクを用いた材料層を形成する工程と、
前記材料層中の前記溶剤を除去することにより、前記有機半導体材料を前記基板側に前記高分子材料を表面側に相分離させると共に当該材料層を固化させ、当該有機半導体材料を含有する半導体薄膜層と当該高分子材料を含有すると共に前記微粒子材料が分散された絶縁性薄膜層とが積層され、かつ前記半導体薄膜層から前記絶縁性薄膜層の表面にかけての側面が湾曲した形状を有する半導体複合膜を形成する工程と、
前記絶縁性薄膜層上にゲート電極を形成する工程とを含み、
前記有機半導体材料として、前記基板、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対して、前記高分子材料よりも高い親和性を有する材料を用いる、薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記インクのチクソトロピー性を、当該インクに対する前記微粒子材料の分散量によって制御する
請求項4または請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 熱処理により前記材料層中の前記溶剤を除去する
請求項6記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタを備えた、電子機器。
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