JP4779296B2 - 有機薄膜集積回路の製造方法、及び、電界効果型トランジスタの製造方法 - Google Patents
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先ず、支持体10上に設けられた基体11上にゲート電極12を形成した後、基体11及びゲート電極12上にゲート絶縁膜13を形成する。次いで、ゲート絶縁膜13上にソース/ドレイン電極14を形成する。こうして、図7の(A)に示す構造を得ることができる。
その後、全面に有機半導体薄膜115を形成する(図7の(B)参照)。有機半導体薄膜115をペンタセンから構成する場合、真空蒸着法にて有機半導体薄膜115を形成することができる。
次いで、有機半導体薄膜115をパターニングするために、有機半導体薄膜115上にレジスト層131を形成する(図7の(C)参照)。ポリビニルアルコール(PVA)から成るレジスト層131を、例えば、スピンコーティング法にて形成することができる。次いで、リソグラフィ技術に基づきレジスト層131をパターニングする(図8の(A)参照)。具体的には、PVAから成るレジスト層131の露光には紫外線を用いればよいし、レジスト層131の現像には純水を用いればよい。
そして、このパターニングされたレジスト層131をエッチング用マスクとして、酸素プラズマを用いたアッシング処理によって有機半導体薄膜115をパターニングすることで、ソース/ドレイン電極14の間のゲート絶縁膜13の部分、及び、ソース/ドレイン電極14の上に有機半導体薄膜115を残し、以て、有機半導体薄膜115から成るチャネル形成領域116を形成する(図8の(B)参照)。
その後、有機溶剤あるいは水系溶剤にレジスト層131を浸漬することで、レジスト層131を除去する。こうして、図8の(C)に示す有機電界効果型トランジスタ(有機TFT)を得ることができる。
先ず、支持体10上に設けられた基体11上にゲート電極12を形成した後、基体11及びゲート電極12上にゲート絶縁膜13を形成する。次いで、ゲート絶縁膜13上にソース/ドレイン電極14を形成する。こうして、図7の(A)に示したと同様の構造を得ることができる。
次いで、形成すべき有機半導体薄膜のパターンを転写したマスク133を、基体の有機半導体薄膜を形成すべき領域(具体的にはチャネル形成領域を形成すべき部分)の上方に機械的に固定する(図9の(A)参照)。尚、マスク133は、金属板やシリコン半導体基板等に貫通孔133Aを形成することで製造することができる。
そして、例えば真空蒸着法に基づき、マスク133を介してゲート絶縁膜13及びソース/ドレイン電極14上に有機薄膜材料を成膜して有機半導体薄膜215を形成した後(図9の(B)参照)、マスク133を取り去る。
(A)基体上にゲート電極を形成する工程、
(B)基体及びゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
(C)ゲート絶縁膜上にソース/ドレイン電極を形成する工程、及び、
(D)全面に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜にエネルギー線を照射することでエネルギー線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁膜の部分、及び、ソース/ドレイン電極上に有機半導体薄膜を残し、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、
を具備すること特徴とする。
(A)基体上にゲート電極を形成する工程、
(B)基体及びゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
(C)全面に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜にエネルギー線を照射することでエネルギー線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、及び、
(D)有機半導体薄膜上にソース/ドレイン電極を形成する工程、
を具備することを特徴とする。
(A)基体上に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜にエネルギー線を照射することでエネルギー線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、
(B)有機半導体薄膜上にソース/ドレイン電極を形成する工程、
(C)全面にゲート絶縁膜を形成する工程、及び、
(D)ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を具備することを特徴とする。
(A)基体上にソース/ドレイン電極を形成する工程、
(B)全面に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜にエネルギー線を照射することでエネルギー線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、
(C)全面にゲート絶縁膜を形成する工程、及び、
(D)ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を具備することを特徴とする。
(A)基体11上に形成されたゲート電極12、
(B)ゲート電極12上に形成されたゲート絶縁膜13、
(C)ゲート絶縁膜13上に形成されたソース/ドレイン電極14、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極14の間であってゲート絶縁膜13上に形成された、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16、
を備えている。
先ず、基体11上にゲート電極12を形成する。具体的には、シリコン基板から成る支持体10に接着されたポリエーテルスルホン(PES)から成る基体11上に、レジスト層31に基づきゲート電極形成用のパターンを形成する(図1の(A)参照)。
次に、ゲート電極12上を含む基体11上にゲート絶縁膜13を形成する。具体的には、SiO2から成るゲート絶縁膜13を、スパッタリング法に基づき、ゲート電極12及び基体11上に形成する。ゲート絶縁膜13の成膜を行う際、ゲート電極12の一部をハードマスクで覆うことによって、ゲート電極の取出部(図示せず)をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。また、ゲート絶縁膜13の成膜時、基体11が接着されている支持体10は温度を調整することができる支持体ホルダー(図示せず)に載置されており、SiO2の成膜中の支持体温度の上昇を抑制することができるので、基体11の変形を最小限に抑えた成膜を行うことができる。
その後、ゲート絶縁膜13上にソース/ドレイン電極14を形成する。具体的には、全面に、レジスト層32に基づきソース/ドレイン電極形成用のパターンを形成する(図1の(D)参照)。
次に、全面に有機半導体薄膜15を形成する(図2の(C)参照)。具体的には、以下の表1に例示する真空蒸着法に基づき、ペンタセンから成る有機半導体薄膜15をソース/ドレイン電極14及びゲート絶縁膜13の上に形成する。
支持体温度:60゜C
成膜速度 :3nm/分
圧力 :5×10-4Pa
その後、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することで(より具体的には、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機半導体薄膜15の部分を昇華に基づき除去することによって、ソース/ドレイン電極14間のゲート絶縁膜13の部分、及び、ソース/ドレイン電極14上に有機半導体薄膜15を残す(図3の(A)参照)。これによって、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16を得ることができる。あるいは又、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することで(より具体的には、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜15の部分を除去する。
次いで、全面にSiO2から成る絶縁層20を形成した後、ゲート電極12及びソース/ドレイン電極14の上方の絶縁層20の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層20上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極12に接続された配線(図示せず)、及び、ソース/ドレイン電極14に接続された配線21を形成することができる(図3の(B)参照)。こうして、実施例1のFETを得ることができる。
(A)基体11上に形成されたゲート電極12、
(B)ゲート電極12上に形成されたゲート絶縁膜13、
(C)ゲート絶縁膜13上に形成された、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16、並びに、
(D)有機半導体薄膜15上に形成されたソース/ドレイン電極14、
を備えている。
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体11上にゲート電極12を形成する。
次に、実施例1の[工程−110]と同様にして、ゲート電極12上を含む基体11上にゲート絶縁膜13を形成する。
その後、実施例1の[工程−130]と同様にして、全面に有機半導体薄膜15を形成する。具体的には、表1に例示した真空蒸着法に基づき、ペンタセンから成る有機半導体薄膜15をゲート絶縁膜13の上に形成する(図4の(A)参照)。
次いで、実施例1の[工程−140]と同様にして、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することで(より具体的には、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機半導体薄膜15の部分を昇華に基づき除去することによって、有機半導体薄膜15を残し、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16を得る(図4の(B)参照)。あるいは又、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することで(より具体的には、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜15の部分を除去する。
その後、有機半導体薄膜15上にAu層から成るソース/ドレイン電極14を形成する。具体的には、有機半導体薄膜15の一部及びゲート絶縁膜13をハードマスクで覆った状態で、密着層としてのTi層、及び、オーミック電極としてのAu層を、順次、有機半導体薄膜15上に真空蒸着法によって形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。こうして、Au層から成るソース/ドレイン電極14をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
次いで、実施例1の[工程−150]と同様にして、全面にSiO2から成る絶縁層20を形成した後、ゲート電極12及びソース/ドレイン電極14の上方の絶縁層20の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層20上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極12に接続された配線(図示せず)、及び、ソース/ドレイン電極14に接続された配線21を形成することができる(図4の(C)参照)。こうして、実施例2のFETを得ることができる。
(A)基体11上に形成された、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16、
(B)有機半導体薄膜15上に形成されたソース/ドレイン電極14、
(C)ソース/ドレイン電極14及び有機半導体薄膜15上に形成されたゲート絶縁膜13、並びに、
(D)ゲート絶縁膜13上に形成されたゲート電極12、
を備えている。
先ず、基体11上に有機半導体薄膜15を形成する。具体的には、実施例1の[工程−130]と同様にして、全面に有機半導体薄膜15を形成する(図5の(A)参照)。具体的には、表1に例示した真空蒸着法に基づき、ペンタセンから成る有機半導体薄膜15を基体11上に形成する。
次いで、実施例1の[工程−140]と同様にして、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することで(より具体的には、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機半導体薄膜15の部分を昇華に基づき除去することによって、有機半導体薄膜15を残す(図5の(B)参照)。これによって、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16を得ることができる。あるいは又、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することで(より具体的には、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜15の部分を除去する。
その後、有機半導体薄膜15上にAu層から成るソース/ドレイン電極14を形成する。具体的には、有機半導体薄膜15の一部及び基体11をハードマスクで覆った状態で、密着層としてのTi層、及び、オーミック電極としてのAu層を、順次、有機半導体薄膜15上に真空蒸着法によって形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。こうして、Au層から成るソース/ドレイン電極14をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
次に、実施例1の[工程−110]と同様にして、全面にゲート絶縁膜13を形成する。
その後、実施例1の[工程−100]と同様にして、ゲート絶縁膜13上にAu層から成るゲート電極12を形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。あるいは又、ゲート絶縁膜13の一部をハードマスクで覆った状態で、密着層としてのTi層、及び、オーミック電極としてのAu層を、順次、ゲート絶縁膜13上に真空蒸着法によって形成してもよく、これによって、ゲート電極12をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
次いで、実施例1の[工程−150]と同様にして、全面にSiO2から成る絶縁層20を形成した後、ゲート電極12及びソース/ドレイン電極14の上方の絶縁層20の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層20上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極12に接続された配線(図示せず)、及び、ソース/ドレイン電極14に接続された配線21を形成することができる(図5の(C)参照)。こうして、実施例3のFETを得ることができる。
(A)基体11上に形成されたソース/ドレイン電極14、
(B)ソース/ドレイン電極14及び基体11上に形成された、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16、
(C)有機半導体薄膜15上に形成されたゲート絶縁膜13、並びに、
(D)ゲート絶縁膜13上に形成されたゲート電極12、
を備えている。
先ず、実施例1の[工程−120]あるいは実施例3の[工程−320]と同様にして、基体11上にソース/ドレイン電極14を形成する。
次に、全面に有機半導体薄膜15を形成する。具体的には、実施例1の[工程−130]と同様にして、基体11及びソース/ドレイン電極14上に有機半導体薄膜15を形成する(図6の(A)参照)。具体的には、表1に例示した真空蒸着法に基づき、ペンタセンから成る有機半導体薄膜15を基体11及びソース/ドレイン電極14上に形成する。
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することで(より具体的には、エネルギー線として紫外線を有機半導体薄膜15に照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機半導体薄膜15の部分を昇華に基づき除去することによって、有機半導体薄膜15を残す(図6の(B)参照)。これによって、有機半導体薄膜15から成るチャネル形成領域16を得ることができる。あるいは又、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することで(より具体的には、有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜15にエネルギー線を照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜15の部分を除去する。
次いで、実施例1の[工程−110]と同様にして、全面にゲート絶縁膜13を形成する。
その後、実施例1の[工程−100]と同様にして、ゲート絶縁膜13上にAu層から成るゲート電極12を形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。あるいは又、ゲート絶縁膜13の一部をハードマスクで覆った状態で、密着層としてのTi層、及び、オーミック電極としてのAu層を、順次、ゲート絶縁膜13上に真空蒸着法によって形成してもよく、これによって、ゲート電極12をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
次いで、実施例1の[工程−150]と同様にして、全面にSiO2から成る絶縁層20を形成した後、ゲート電極12及びソース/ドレイン電極14の上方の絶縁層20の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層20上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極12に接続された配線(図示せず)、及び、ソース/ドレイン電極14に接続された配線21を形成することができる(図6の(C)参照)。こうして、実施例4のFETを得ることができる。
(1)有機薄膜集積回路(具体的には、ゲート電極)を構成する有機薄膜にエネルギー線を照射することで(より好ましくは、照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜の部分を除去することによって、有機薄膜から成るゲート電極を形成する方法
(2)有機薄膜集積回路(具体的には、ソース/ドレイン電極)を構成する有機薄膜にエネルギー線を照射することで(より好ましくは、照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜の部分を除去することによって、有機薄膜から成るソース/ドレイン電極を形成する方法
(3)有機薄膜集積回路(具体的には、各種の配線)を構成する有機薄膜にエネルギー線を照射することで(より好ましくは、照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜の部分を除去することによって、有機薄膜から成る配線を形成する方法
(4)有機薄膜集積回路(具体的には、絶縁膜、層間絶縁層、パッシベーション膜等の各種絶縁層)を構成する有機薄膜にエネルギー線を照射することで(より好ましくは、照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜の部分を除去することによって、有機薄膜から成り、パターニングされた絶縁層を得る方法
(5)有機薄膜集積回路(具体的には、絶縁膜、層間絶縁層、パッシベーション膜等の各種絶縁層)を構成する有機薄膜にエネルギー線を照射することで(より好ましくは、照射することのみで)、エネルギー線に照射された有機薄膜の部分を除去することによって、コンタクトホールやビヤホールといった接続孔を設けるための開口部やコネクターとの接続部を設けるための開口部を有機薄膜から成る絶縁層に形成する方法
に適用することができる。
Claims (10)
- 有機薄膜集積回路の製造方法であって、
該有機薄膜集積回路を構成する有機薄膜に、エネルギー線ビームを、順次、ステップ移動させながら照射することで、エネルギー線ビームに照射された該有機薄膜の部分を除去する有機薄膜集積回路の製造方法。 - (A)基体上にゲート電極を形成する工程、
(B)基体及びゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
(C)ゲート絶縁膜上にソース/ドレイン電極を形成する工程、及び、
(D)全面に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜に、エネルギー線ビームを、順次、ステップ移動させながら照射することでエネルギー線ビームに照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁膜の部分、及び、ソース/ドレイン電極上に有機半導体薄膜を残し、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、
を具備する電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記工程(D)において、有機半導体薄膜に紫外線を照射することで、昇華によって紫外線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去する請求項2に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
- (A)基体上にゲート電極を形成する工程、
(B)基体及びゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
(C)全面に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜に、エネルギー線ビームを、順次、ステップ移動させながら照射することでエネルギー線ビームに照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、及び、
(D)有機半導体薄膜上にソース/ドレイン電極を形成する工程、
を具備する電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記工程(C)において、有機半導体薄膜に紫外線を照射することで、昇華によって紫外線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去する請求項4に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
- (A)基体上に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜に、エネルギー線ビームを、順次、ステップ移動させながら照射することでエネルギー線ビームに照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、
(B)有機半導体薄膜上にソース/ドレイン電極を形成する工程、
(C)全面にゲート絶縁膜を形成する工程、及び、
(D)ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を具備する電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記工程(A)において、有機半導体薄膜に紫外線を照射することで、昇華によって紫外線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去する請求項6に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
- (A)基体上にソース/ドレイン電極を形成する工程、
(B)全面に有機半導体薄膜を形成した後、有機半導体薄膜に、エネルギー線ビームを、順次、ステップ移動させながら照射することでエネルギー線ビームに照射された該有機半導体薄膜の部分を除去することによって、有機半導体薄膜から成るチャネル形成領域を得る工程、
(C)全面にゲート絶縁膜を形成する工程、及び、
(D)ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を具備する電界効果型トランジスタの製造方法。 - 前記工程(B)において、有機半導体薄膜に紫外線を照射することで、昇華によって紫外線に照射された該有機半導体薄膜の部分を除去する請求項8に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
- 前記有機半導体薄膜はペンタセンから成る請求項2乃至請求項9のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
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