JP4892814B2 - Method for producing organic thin film transistor - Google Patents
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Description
本発明は、電極体に関する。また、電子ペーパー、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（有機ＥＬＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフレキシブルあるいはフラットパネルディスプレイのピクセル駆動のためのスイッチング素子として有望な、有機薄膜トランジスタとそれらの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrode body. The present invention also relates to an organic thin film transistor and a method for manufacturing the same, which are promising as a switching element for driving a pixel of a flexible or flat panel display such as an electronic paper, an organic electroluminescence display (organic ELD), and a liquid crystal display (LCD).
近年、次世代の高品質・低価格のフラットパネルディスプレイデバイスあるいは電子ペーパーの画素駆動のためのスイッチング素子として、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）注目されている。 In recent years, organic thin film transistors (organic TFTs) have attracted attention as switching elements for pixel driving of next-generation high-quality and low-cost flat panel display devices or electronic paper.
有機ＴＦＴでは、従来の非晶質あるいは多結晶シリコンＴＦＴと比較し、真空装置を使用せず、印刷法等により作製できるため、プロセスの低コスト化が可能である。さらに、１００℃以下の低温で作製が可能であるため、フィルムなどのフレキシブルの基材を使用することができる。したがって、有機ＴＦＴは、有機ＥＬや電子ペーパーの駆動素子として期待され、各社で開発が進められている。 Compared to conventional amorphous or polycrystalline silicon TFTs, organic TFTs can be manufactured by a printing method or the like without using a vacuum device, and thus the process cost can be reduced. Furthermore, since it can be produced at a low temperature of 100 ° C. or lower, a flexible substrate such as a film can be used. Accordingly, organic TFTs are expected as driving elements for organic EL and electronic paper, and are being developed by various companies.
ＴＦＴは、通常電界効果形のトランジスタであるため、チャネルとなる半導体薄膜とゲート絶縁膜近傍の電荷の誘起特性が、最もＴＦＴのデバイス特性を左右する。さらに、チャネルに有機半導体を用いる、有機ＴＦＴでは、ソース電極及びドレイン電極と半導体層との間でのキャリア（電子、正孔）の移動特性が、デバイス特性に大きな影響を及ぼす。良好なＴＦＴ特性を得るためには、オーム性接触であることが不可欠である。 Since the TFT is a normal field effect transistor, the charge inducing characteristics in the vicinity of the semiconductor thin film serving as the channel and the gate insulating film have the greatest influence on the device characteristics of the TFT. Furthermore, in an organic TFT using an organic semiconductor for the channel, the carrier (electron, hole) transfer characteristics between the source and drain electrodes and the semiconductor layer have a great influence on the device characteristics. In order to obtain good TFT characteristics, ohmic contact is essential.
電極（ソース、ドレイン）と半導体層との界面に生じるキャリアの移動特性は、理論的には両者の仕事関数（半導体の場合はフェルミ準位）で決定される。ＴＦＴの場合、チャネルがｎ型である場合には、電極（ソース、ドレイン）の仕事関数は小さい方が、一方、チャネルがｐ型である場合には、電極（ソース、ドレイン）の仕事関数は大きい方が、キャリアの移動効率は高くなり、良好なオーム性接触を得ることができる。 Theoretically, the movement characteristics of carriers generated at the interface between the electrode (source, drain) and the semiconductor layer are determined by the work function of both (the Fermi level in the case of a semiconductor). In the case of TFT, when the channel is n-type, the work function of the electrode (source, drain) is smaller. On the other hand, when the channel is p-type, the work function of the electrode (source, drain) is The larger the carrier, the higher the carrier transfer efficiency, and the better ohmic contact can be obtained.
ＴＦＴのチャネルとして無機半導体を用いた場合には、界面準位やシリサイドの生成により、仕事関数以外の要因が、注入特性に影響する場合も多い。これに対して、特に最近実用化開発で注目されている、チャネルが有機半導体の場合（低分子、高分子）の有機薄膜トランジスタでは、界面準位ができにくいため、電極表面の仕事関数制御が効率向上のために、すなわち実用化のために、不可欠となっている（例えば、特許文献１を参照）。
従来は、チャネルがｐ型有機半導体の場合、高仕事関数電極として、金薄膜が広く用いられている。しかしながら、仕事関数は５．０ｅＶ程度と有機半導体層と比較して小さく、デバイス効率の低下を招く原因となっていた。 Conventionally, when the channel is a p-type organic semiconductor, a gold thin film has been widely used as a high work function electrode. However, the work function is about 5.0 eV, which is smaller than that of the organic semiconductor layer, causing a decrease in device efficiency.
一方、チャネルがｎ型有機半導体の場合、低仕事関数電極として、Ａｌなどの金属薄膜が広く用いられている。しかしながら、仕事関数は４．２ｅＶ程度と有機半導体層と比較して大きく、デバイス効率の低下を招く原因となっていた。 On the other hand, when the channel is an n-type organic semiconductor, a metal thin film such as Al is widely used as a low work function electrode. However, the work function is about 4.2 eV, which is larger than that of the organic semiconductor layer, causing a decrease in device efficiency.
本発明は、上記状況に鑑みて、チャネルがｐ型有機半導体の場合には仕事関数が大きく、チャネルがｎ型有機半導体の場合には仕事関数が小さく、正孔ならびに電子の注入効率が高い、すなわちＴＦＴ特性の向上を図ることできる電極体及びそれを用いた有機薄膜トランジスタ並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention has a large work function when the channel is a p-type organic semiconductor, a small work function when the channel is an n-type organic semiconductor, and high injection efficiency of holes and electrons. That is, it aims at providing the electrode body which can aim at the improvement of TFT characteristics, the organic thin-film transistor using the same, and those manufacturing methods.
上記目的を達成するために、本発明の第１の発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法において、基体上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に、間隙を隔ててソース電極体及びドレイン電極体を形成する工程と、該ソース電極体及びドレイン電極体の間隙を覆うようにｐ型有機半導体層を形成する工程と、を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記ソース電極体及び／又はドレイン電極体の形成工程が、炭化水素及び水素を含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によりアモルファスカーボン膜を成膜する工程、アモルファスカーボン膜を酸素またはハロゲンまたはハロゲン化合物を含むガスを用いたプラズマ処理を施す工程、を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in a method for manufacturing an organic thin film transistor, a step of forming a gate electrode on a substrate, and a step of forming a gate insulating film so as to cover the gate electrode, A step of forming a source electrode body and a drain electrode body on the gate insulating film with a gap therebetween, a step of forming a p-type organic semiconductor layer so as to cover the gap between the source electrode body and the drain electrode body, In the method of manufacturing an organic thin film transistor having a structure, the step of forming the source electrode body and / or the drain electrode body includes a step of forming an amorphous carbon film by a plasma CVD method using a source gas containing hydrocarbon and hydrogen, And a step of subjecting the film to plasma treatment using a gas containing oxygen, halogen, or a halogen compound. .
また、本発明の第２の発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法において、基体上にゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に、間隙を隔ててソース電極体及びドレイン電極体を形成する工程と、該ソース電極体及びドレイン電極体の間隙を覆うようにｎ型有機半導体層を形成する工程と、を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記ソース電極体及び／又はドレイン電極体の形成工程が、炭化水素及び水素を含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によりアモルファスカーボン膜を成膜する工程、アモルファスカーボン膜を水素または還元性のガスを用いたプラズマ処理を施す工程、を含むことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing an organic thin film transistor, a step of forming a gate electrode on a substrate, a step of forming a gate insulating film so as to cover the gate electrode, and a step on the gate insulating film And forming a source electrode body and a drain electrode body with a gap therebetween, and forming an n-type organic semiconductor layer so as to cover the gap between the source electrode body and the drain electrode body. In the method, the step of forming the source electrode body and / or the drain electrode body includes a step of forming an amorphous carbon film by a plasma CVD method using a source gas containing hydrocarbon and hydrogen, And a step of performing a plasma treatment using the above gas.
また、本発明の第３の発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記アモルファスカーボン膜が、ダイヤモンド状カーボン膜であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an organic thin film transistor, the amorphous carbon film is a diamond-like carbon film.
また、本発明の第４の発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記ダイヤモンド状カーボン膜を成膜する工程において、ドープガスとして、窒素、フォスフィン、硫化水素、ジボラン、酸素およびシランからなる群から選ばれた少なくとも一種を添加することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an organic thin film transistor, the doping gas is selected from the group consisting of nitrogen, phosphine, hydrogen sulfide, diborane, oxygen and silane in the step of forming the diamond-like carbon film. It is characterized by adding at least one selected from the above.
このように構成することにより、本発明では、電極体として、アモルファスカーボン膜、特にはダイヤモンド状カーボン膜を使用し、かつその表面を電子吸引基あるいは電子供与基で終端することにより、２．８ｅＶから６．５ｅＶの低仕事関数及び高仕事関数の双方を実現できる。また、この電極体を有機薄膜トランジスタのソース電極体及び／又はドレイン電極体に利用することで、高スイッチング特性を持たせることができる。 With this configuration, in the present invention, an amorphous carbon film, particularly a diamond-like carbon film is used as the electrode body, and the surface thereof is terminated with an electron-withdrawing group or an electron-donating group to obtain 2.8 eV. Thus, both a low work function and a high work function of 6.5 eV can be realized. Further, by using this electrode body as a source electrode body and / or a drain electrode body of an organic thin film transistor, high switching characteristics can be provided.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
電極体自身若しくは電極体の表面層として、アモルファスカーボン膜、特にはダイヤモンド状カーボン膜を使用し、かつその表面を電子吸引基あるいは電子供与基で終端することにより、２．８ｅＶから６．５ｅＶの低仕事関数及び高仕事関数の双方を実現できる。また、この電極体を有機薄膜トランジスタのソース電極体及び／又はドレイン電極体に利用することができる。これは、アモルファスカーボン膜、特にはダイヤモンド状カーボン膜は、導電性をもつあるいはドープにより導電性を付与することができるため、また、成膜条件を制御することにより透明膜が作製できるため、ソース電極体あるいはドレイン電極体の表面層としてだけではなく、ソース電極体あるいはドレイン電極体の電極自体としても適用することができる。 An amorphous carbon film, particularly a diamond-like carbon film is used as the electrode body itself or the surface layer of the electrode body, and the surface thereof is terminated with an electron withdrawing group or an electron donating group, whereby 2.8 eV to 6.5 eV. Both low work function and high work function can be realized. Further, this electrode body can be used as a source electrode body and / or a drain electrode body of an organic thin film transistor. This is because an amorphous carbon film, particularly a diamond-like carbon film, has conductivity or can be imparted with doping, and a transparent film can be produced by controlling the film formation conditions. The present invention can be applied not only as a surface layer of an electrode body or a drain electrode body but also as an electrode itself of a source electrode body or a drain electrode body.
この場合、アモルファスカーボン膜、特にはダイヤモンド状カーボン膜の製法として、炭化水素及び水素を含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により成膜し、さらに膜表面を電子吸引性の原子を含むガスあるいは電子供与性の原子を含むガスを用いたプラズマ処理を施すことにより、仕事関数制御ができ、高仕事関数及び低仕事関数が得られる。また、これらの電極体を用いることにより、高いスイッチング特性をもつ有機薄膜トランジスタが得られる。 In this case, as a method for producing an amorphous carbon film, particularly a diamond-like carbon film, a film is formed by a plasma CVD method using a raw material gas containing hydrocarbon and hydrogen, and the film surface is further filled with a gas or electron containing an electron-withdrawing atom. By performing plasma treatment using a gas containing a donor atom, work function control can be performed, and a high work function and a low work function can be obtained. Further, by using these electrode bodies, an organic thin film transistor having high switching characteristics can be obtained.
また、以上の製造方法は、メータースケールに対応できる高周波プラズマを利用しており、ディスプレイなどの大面積デバイスに適した、大面積かつ低温成膜が可能で、実用化に有効な方法である。 Further, the above manufacturing method uses high-frequency plasma that can be applied to a meter scale, and can be formed into a large area and at a low temperature suitable for a large area device such as a display, and is an effective method for practical use.
次に、本発明の電極体を有機薄膜トランジスタのソース電極体及び／又はドレイン電極体に用いる場合を例に採り、詳細に説明する。 Next, the case where the electrode body of the present invention is used for a source electrode body and / or a drain electrode body of an organic thin film transistor will be described in detail as an example.
図１は本発明の第１実施例を示す有機薄膜トランジスタ断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of an organic thin film transistor showing a first embodiment of the present invention.
この図において有機薄膜トランジスタは、基体としての絶縁基板１１、絶縁基板１１上に形成されるゲート電極１２、ゲート電極１２上に形成されるゲート絶縁膜１３、ゲート絶縁膜１３上に形成されるソース電極体１４及びドレイン電極体１５、ゲート絶縁膜１３とソース電極体１４とドレイン電極体１５上に形成されるｐ型有機半導体層１６からなる。
In this figure, an organic thin film transistor includes an
本実施例においては、ソース電極体１４およびドレイン電極体１５は、高周波プラズマ化学的気相成長法（ＲＦ−ＰＥＣＶＤ）により、基板バイアスを−１０００Ｖとすることで、高導電性のダイヤモンド状カーボン薄膜電極を形成した。このとき膜厚は、２００ｎｍとした。
In this embodiment, the
なお、その他の成膜条件として、反応ガスは、メタン２０ｓｃｃｍ、またはメタン１３ｓｃｃｍ＋窒素６ｓｃｃｍ、またはメタン１３ｓｃｃｍ＋アンモニア６ｓｃｃｍのいずれかとし、反応圧力は１０ｍＴｏｒｒとした。また、基板加熱なしで、基板温度は１５０℃以下であった。
As other film forming conditions, the reaction gas was methane 20 sccm,
次に、ＣＦ４ガスを導入し平行平板型の電極を有する反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いて、高周波プラズマ処理を行った。 Next, high frequency plasma treatment was performed using a reactive ion etching (RIE) apparatus in which CF 4 gas was introduced and a parallel plate type electrode was provided.
プラズマ処理条件は、ＣＦ４ガス３５ｓｃｃｍ、反応圧力０．０３Ｔｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗ、処理時間５分とした。 The plasma treatment conditions were CF 4 gas 35 sccm, reaction pressure 0.03 Torr, high frequency power 300 W, and treatment time 5 minutes.
これにより、ソース電極体１４およびドレイン電極体１５であるダイヤモンド状カーボン薄膜電極表面に、フッ素終端された表面構造が作製できた。このフッ素終端構造は、Ｘ線光電子分光法により解析し、Ｃ−Ｆ構造１ａが確認できた。上記でガス種をＣＦ４に代わり塩素（Ｃｌ２）とした場合には、Ｃ−Ｃｌ構造１ｂが、酸素（Ｏ２）あるいは亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）とした場合にはＣ−Ｏ構造１ｃがそれぞれ確認された。
As a result, a surface structure terminated with fluorine on the surface of the diamond-like carbon thin film electrode as the
また、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の一種で表面電位の測定ができる、ケルビンプローブ顕微鏡（ＫＦＭ）により、フッ素終端表面の表面電位を計測し換算したところ、６．５ｅＶの高い表面仕事関数が得られていることがわかった。 In addition, the surface potential of the fluorine-terminated surface was measured and converted with a Kelvin probe microscope (KFM), which can measure the surface potential with a type of scanning probe microscope (SPM), and a high surface work function of 6.5 eV was obtained. I found out.
図２は本発明の第２実施例を示す有機薄膜トランジスタの断面図である。 FIG. 2 is a sectional view of an organic thin film transistor showing a second embodiment of the present invention.
この図において有機薄膜トランジスタは、基体としての絶縁基板２１、絶縁基板２１上に形成されるゲート電極２２、ゲート電極２２上に形成されるゲート絶縁膜２３、そのゲート絶縁膜２３上に形成されるソース電極体２４及びドレイン電極体２５、ゲート絶縁膜２３とソース電極体２４とドレイン電極体２５上に形成されるｎ型有機半導体層２６からなる。
In this figure, an organic thin film transistor includes an
この実施例においては、ソース電極体２４およびドレイン電極体２５は、ＲＦ−ＰＥＣＶＤにより、基板バイアスを−１０００Ｖとすることで、高導電性の薄膜電極を形成した。このとき膜厚は、２００ｎｍとした。なお、その他の成膜条件は、実施例１に示したものと同じである。
In this example, the
次に、水素ガスを導入し平行平板型の電極を有するＲＩＥ装置を用いて、高周波プラズマ処理を行った。 Next, high frequency plasma treatment was performed using an RIE apparatus in which hydrogen gas was introduced and a parallel plate type electrode was provided.
プラズマ処理条件は、水素ガス３５ｓｃｃｍ、反応圧力０．０３Ｔｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗ、処理時間５分とした。 Plasma treatment conditions were hydrogen gas 35 sccm, reaction pressure 0.03 Torr, high frequency power 300 W, and treatment time 5 minutes.
これにより、ソース電極体２４およびドレイン電極体２５であるダイヤモンド状カーボン薄膜電極表面に、水素終端された表面構造が作製できた。この水素終端構造は、フーリエ変換赤外線分光分析法（ＦＴ−ＩＲ）により解析し、Ｃ−Ｈ構造２ａが確認できた。また、ＫＦＭにより、水素終端表面の表面電位を計測し換算したところ、２．８ｅＶの低い表面仕事関数が得られていることがわかった。
Thereby, a surface structure terminated with hydrogen on the surface of the diamond-like carbon thin film electrode as the
なお、官能基に水素の他、アルキル基などの炭化水素構造２ｂあるいは水酸基構造２ｃをつけても低仕事関数表面を得ることが可能である。
A low work function surface can be obtained by adding a
図３は本発明の第３実施例を示す有機薄膜トランジスタの断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of an organic thin film transistor showing a third embodiment of the present invention.
この図において、３１は絶縁基板、絶縁基板３１上に形成されるゲート電極３２、ゲート電極３２上に形成されるゲート絶縁膜３３、ゲート絶縁膜３３上に形成されるソース電極３４、ソース電極３４上に形成されるソース電極表面層３６、ゲート絶縁膜３３上に形成されるドレイン電極３５、ドレイン電極３５上に形成されるドレイン電極表面層３７、ソース電極表面層３６とドレイン電極表面層３７とゲート絶縁膜３３上に形成されるｐ型有機半導体層３８からなる。ここで、ソース電極３４とソース電極表面層３６とでソース電極体を構成し、ドレイン電極３５とドレイン電極表面層３７とでドレイン電極体を構成している。
In this figure, 31 is an insulating substrate, a
この実施例においては、ソース電極表面層３６およびドレイン電極表面層３７は、ＲＦ−ＰＥＣＶＤにより、基板バイアスを−１０００Ｖとすることで、高導電性のダイヤモンド状カーボン薄膜電極を形成した。このとき膜厚は、５０ｎｍとした。なお、その他の成膜条件は、実施例１に示したものと同じである。
In this example, the source
次に、ＣＦ４ガスを導入し平行平板型の電極を有するＲＩＥ装置を用いて、高周波プラズマ処理を行った。 Next, high-frequency plasma treatment was performed using an RIE apparatus having CF 4 gas introduced and having parallel plate electrodes.
プラズマ処理条件は、ＣＦ４ガス３５ｓｃｃｍ、反応圧力０．０３Ｔｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗ、処理時間３分とした。 The plasma treatment conditions were CF 4 gas 35 sccm, reaction pressure 0.03 Torr, high frequency power 300 W, and treatment time 3 minutes.
これにより、それらソース電極表面層３６及びドレイン電極表面層３７であるダイヤモンド状カーボン表面に、フッ素終端された表面構造が作製できた。このフッ素終端構造は、Ｘ線光電子分光法により解析し、Ｃ−Ｆ構造が確認できた。また、ＫＦＭにより、フッ素終端表面の表面電位を計測し換算したところ、６．５ｅＶの高い表面仕事関数が得られていることがわかった。
As a result, a fluorine-terminated surface structure was produced on the diamond-like carbon surfaces that are the source
図４は本発明の第４実施例を示す有機薄膜トランジスタの断面図である。 FIG. 4 is a sectional view of an organic thin film transistor showing a fourth embodiment of the present invention.
この図において有機薄膜トランジスタは、基体としての絶縁基板４１、絶縁基板４１上に形成されるゲート電極４２、ゲート電極４２上に形成されるゲート絶縁膜４３、ゲート絶縁膜４３上に形成されるソース電極４４、ソース電極４４上に形成されるソース電極表面層４６、ゲート絶縁膜４３上に形成されるドレイン電極４５、ドレイン電極４５上に形成されるドレイン電極表面層４７、ソース電極表面層４６とドレイン電極表面層４７とゲート絶縁膜４３上に形成されるｎ型有機半導体層４８からなる。ここで、ソース電極４４とソース電極表面層４６とでソース電極体を構成し、ドレイン電極４５とドレイン電極表面層４７とでドレイン電極体を構成している。
In this figure, an organic thin film transistor includes an insulating
この実施例においては、ソース電極表面層４６およびドレイン電極表面層４７は、ＲＦ−ＰＥＣＶＤにより、基板バイアスを−１０００Ｖとすることで、高導電性のダイヤモンド状カーボン薄膜電極を形成した。このとき膜厚は、５０ｎｍとした。なお、その他の成膜条件は、実施例１に示したものと同じである。
In this example, the source
次に、水素ガスを導入し平行平板型の電極を有するＲＩＥ装置を用いて、高周波プラズマ処理を行った。 Next, high frequency plasma treatment was performed using an RIE apparatus in which hydrogen gas was introduced and a parallel plate type electrode was provided.
プラズマ処理条件は、水素ガス３５ｓｃｃｍ、反応圧力０．０３Ｔｏｒｒ、高周波パワー３００Ｗ、処理時間３分とした。 The plasma treatment conditions were hydrogen gas 35 sccm, reaction pressure 0.03 Torr, high frequency power 300 W, and treatment time 3 minutes.
これにより、ソース電極表面層４６及びドレイン電極表面層４７であるダイヤモンド状カーボン表面に、水素終端された表面構造が作製できた。このフッ素終端構造は、Ｘ線光電子分光法により解析し、Ｃ−Ｈ構造が確認できた。また、ＫＦＭにより、フッ素終端表面の表面電位を計測し換算したところ、２．８ｅＶの低い表面仕事関数が得られていることがわかった。
Thus, a hydrogen-terminated surface structure was produced on the diamond-like carbon surfaces that are the source
以上、実施例に示したそれぞれのダイヤモンド状カーボンの終端構造とし、図１に示したように、電子吸引基としてフッ素原子に代えて、塩素原子あるいは酸素原子としても同等の低い表面仕事関数を得ることができる。また、図２に示したように、電子供与基として水素原子に代えて、アルキル基などの炭化水素あるいは水酸基としても同等の高い表面仕事関数を得ることができる。 As described above, each diamond-like carbon termination structure shown in the examples is used, and as shown in FIG. 1, an equivalent low surface work function is obtained even when chlorine atoms or oxygen atoms are used instead of fluorine atoms as electron withdrawing groups. be able to. In addition, as shown in FIG. 2, an equivalent high surface work function can be obtained by using a hydrocarbon such as an alkyl group or a hydroxyl group instead of a hydrogen atom as an electron donating group.
なお、これまでに実施例として示した、絶縁基板としては、ガラス基板を用い、また、ゲート電極としてはスパッタ法によるＴａ薄膜を、ゲート絶縁膜としてはプラズマＣＶＤ法による窒化シリコン膜を用いた。また、ソース電極、ドレイン電極としてはスパッタ法によるＡｌ薄膜を用いた。 Note that a glass substrate was used as the insulating substrate shown as an example so far, a Ta thin film formed by sputtering as a gate electrode, and a silicon nitride film formed by plasma CVD as a gate insulating film. Moreover, an Al thin film formed by sputtering was used as the source electrode and the drain electrode.
上記実施例に詳細に記述したように、ソース電極体あるいはドレイン電極体のアモルファスカーボン膜、特にはダイヤモンド状カーボン薄膜の製法として、具体的には、ＲＦ−ＰＥＣＶＤを用い成膜する。その後、ＲＩＥ装置を用いて高周波プラズマ処理をすることで、表面の仕事関数の制御を可能とする。すなわち、プラズマ処理ガスとして、酸素、フッ素、塩素などのハロゲン化合物を用いた場合には、高い表面仕事関数が得られ、一方、水素あるいは還元性ガスを反応ガスとして用いた場合には、低い表面仕事関数が得られる。これらの高いあるいは低い仕事関数をもつ電極表面を用いることにより、高スイッチング特性を示すの有機薄膜トランジスタが得られた。 As described in detail in the above embodiments, the amorphous carbon film of the source electrode body or the drain electrode body, particularly the diamond-like carbon thin film, is specifically formed by using RF-PECVD. Thereafter, the work function of the surface can be controlled by performing high-frequency plasma treatment using an RIE apparatus. That is, when a halogen compound such as oxygen, fluorine, or chlorine is used as the plasma processing gas, a high surface work function can be obtained, while when hydrogen or a reducing gas is used as the reactive gas, a low surface work function is obtained. Work function is obtained. By using these electrode surfaces with high or low work function, organic thin film transistors exhibiting high switching characteristics were obtained.
なお、本発明の製造方法は、ディスプレイなどの大面積デバイスに適した、大面積かつ低温成膜が可能であり、実用化に有効な方法である。 Note that the manufacturing method of the present invention is a method effective for practical use because it is capable of forming a large area at a low temperature and suitable for a large area device such as a display.
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明は、電子ペーパー、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（有機ＥＬＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフレキシブルあるいはフラットパネルディスプレイのピクセル駆動のためのスイッチング素子として有望な、有機薄膜トランジスタとその製造方法に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an organic thin film transistor that is promising as a switching element for driving a pixel of a flexible or flat panel display such as electronic paper, an organic electroluminescence display (organic ELD), and a liquid crystal display (LCD), and a method for manufacturing the same.
１１，２１，３１，４１・・・絶縁基板
１２，２２，３２，４２・・・ゲート電極
１３，２３，３３，４３・・・ゲート絶縁膜
１４，２４・・・ソース電極体
３４，４４・・・ソース電極
１５，２５・・・ドレイン電極体
３５，４５・・・ドレイン電極
１６，３８・・・ｐ型有機半導体層
２６，４８・・・ｎ型有機半導体層
１ａ・・・Ｃ−Ｆ構造
１ｂ・・・Ｃ−Ｃｌ構造
１ｃ・・・Ｃ−Ｏ構造
２ａ・・・Ｃ−Ｈ構造
２ｂ・・・Ｃ−Ｒ構造
２ｃ・・・Ｃ−ＯＨ構造
３６，４６・・・ソース電極表面層
３７，４７・・・ドレイン電極表面層
11, 21, 31, 41 ... Insulating
Claims (4)
該ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する工程と、
該ゲート絶縁膜上に、間隙を隔ててソース電極体及びドレイン電極体を形成する工程と、
該ソース電極体及びドレイン電極体の間隙を覆うようにｐ型有機半導体層を形成する工程と、
を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記ソース電極体及び／又はドレイン電極体の形成工程が、
炭化水素及び水素を含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によりアモルファスカーボン膜を成膜する工程、
アモルファスカーボン膜を酸素またはハロゲンまたはハロゲン化合物を含むガスを用いたプラズマ処理を施す工程、
を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film so as to cover the gate electrode;
Forming a source electrode body and a drain electrode body on the gate insulating film with a gap therebetween;
Forming a p-type organic semiconductor layer so as to cover a gap between the source electrode body and the drain electrode body;
In the method of manufacturing an organic thin film transistor having the above, the step of forming the source electrode body and / or the drain electrode body comprises:
Forming an amorphous carbon film by a plasma CVD method using a source gas containing hydrocarbon and hydrogen;
A step of subjecting the amorphous carbon film to plasma treatment using a gas containing oxygen, halogen, or halogen compound,
The manufacturing method of the organic thin-film transistor characterized by including.
該ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する工程と、
該ゲート絶縁膜上に、間隙を隔ててソース電極体及びドレイン電極体を形成する工程と、
該ソース電極体及びドレイン電極体の間隙を覆うようにｎ型有機半導体層を形成する工程と、
を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記ソース電極体及び／又はドレイン電極体の形成工程が、
炭化水素及び水素を含む原料ガスを用いたプラズマＣＶＤ法によりアモルファスカーボン膜を成膜する工程、
アモルファスカーボン膜を水素または還元性のガスを用いたプラズマ処理を施す工程、
を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film so as to cover the gate electrode;
Forming a source electrode body and a drain electrode body on the gate insulating film with a gap therebetween;
Forming an n-type organic semiconductor layer so as to cover a gap between the source electrode body and the drain electrode body;
In the method of manufacturing an organic thin film transistor having the above, the step of forming the source electrode body and / or the drain electrode body comprises:
Forming an amorphous carbon film by a plasma CVD method using a source gas containing hydrocarbon and hydrogen;
A step of subjecting the amorphous carbon film to a plasma treatment using hydrogen or a reducing gas;
The manufacturing method of the organic thin-film transistor characterized by including.
4. The method according to claim 3 , wherein in the step of forming the diamond-like carbon film, at least one selected from the group consisting of nitrogen, phosphine, hydrogen sulfide, diborane, oxygen, and silane is added as a doping gas. Manufacturing method of organic thin-film transistor .
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