JP5015141B2 - Organic thin film transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

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    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/464Lateral top-gate IGFETs comprising only a single gate

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an organic thin film transistor and a method for manufacturing the same.

近年、有機薄膜トランジスタの研究開発が盛んに行われており、その応用の一例として、フレキシブルディスプレイへの応用が期待されている。その中で有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を有機薄膜トランジスタでアクティブマトリクス駆動させるという研究が行われている。   In recent years, research and development of organic thin-film transistors has been actively conducted, and application to flexible displays is expected as an example of the application. Among them, research has been conducted to drive an organic electroluminescence (EL) element in an active matrix with an organic thin film transistor.

有機薄膜トランジスタのMOS構造の1つには、基板上にゲート電極を設け、ゲート電極を覆うようにその上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜の上にソース電極とドレイン電極を互いに離して設け、その後、ソース電極及びドレイン電極の間のゲート絶縁膜上に有機半導体膜を積層して構成されたボトムコンタクト型のものが知られている。   In one of the MOS structures of organic thin film transistors, a gate electrode is provided on a substrate, a gate insulating film is formed thereon so as to cover the gate electrode, and a source electrode and a drain electrode are separated from each other on the gate insulating film. A bottom contact type is known which is formed by stacking an organic semiconductor film on a gate insulating film between a source electrode and a drain electrode.

また、有機物のメリットを最大限に活かすため、印刷技術による有機薄膜トランジスタの形成が試みられており、そのためゲート絶縁膜材料としても高分子のような溶剤に溶ける材料が検討されている。しかし、自発光素子である有機EL素子を駆動するためには、比較的大電流が必要である。そのために高誘電率の高分子ゲート絶縁膜が必要である。   In order to make the most of the merits of organic substances, formation of an organic thin film transistor by a printing technique has been attempted. Therefore, a material that is soluble in a solvent such as a polymer has been studied as a gate insulating film material. However, a relatively large current is required to drive an organic EL element that is a self-luminous element. Therefore, a high dielectric constant polymer gate insulating film is necessary.

それを形成するために、シアノエチルプルランといったシアノ基含有の高誘電率の高分子や、高分子に単に誘電率の高いに金属酸化物のナノ粒子を分散させたゲート絶縁膜を塗布法により形成することが検討されている(特許文献1参照)。ナノ粒子には、少なくとも1方向の長さが500nm未満の粒子が含まれる。   In order to form it, a high dielectric constant polymer containing cyano group such as cyanoethyl pullulan or a gate insulating film in which metal oxide nanoparticles are simply dispersed in a high dielectric constant is formed by a coating method. (See Patent Document 1). Nanoparticles include particles having a length in at least one direction of less than 500 nm.

塗布法によれば、高誘電率無機化合物を溶媒に分散した分散液を所定基板上に塗布した後、溶媒成分を揮発させることでゲート絶縁膜を形成するか或いは、シリカ前駆体などの溶解液中に高誘電率無機化合物粒子を分散させた分散液を塗布し、焼成することにより、ゲート絶縁膜を得ることができる。
特開2002−110999号公報
According to the coating method, after applying a dispersion liquid in which a high dielectric constant inorganic compound is dispersed in a solvent on a predetermined substrate, the gate insulating film is formed by volatilizing the solvent component, or a solution of a silica precursor or the like A gate insulating film can be obtained by applying a dispersion liquid in which high dielectric constant inorganic compound particles are dispersed therein and baking the dispersion.
JP 2002-110999 A

有機薄膜トランジスタにおいてゲート絶縁膜に用いるべき高誘電率の高分子材料の種類はあまり多くなく、また高分子では耐電圧性に劣るため、結果的にゲート絶縁膜の膜厚が厚くなり、高誘電率と耐電圧が相殺されるようになる。さらに高誘電率の高分子は溶剤に溶けにくく、印刷による形成は難しくなる。また、高誘電率の金属酸化物のナノ粒子を分散させた溶液を単に塗布しゲート絶縁膜を成膜する従来技術では、成膜後に表面に突き出したナノ粒子により、ゲート絶縁膜の表面が粗くなってしまい、有機薄膜トランジスタの性能が低下する問題が生じる。   There are not many types of high dielectric constant polymer materials that should be used for gate insulating films in organic thin film transistors, and polymers are inferior in voltage resistance, resulting in thicker gate insulating films, resulting in higher dielectric constants. And the withstand voltage are offset. Furthermore, a high dielectric constant polymer is difficult to dissolve in a solvent and is difficult to form by printing. In addition, in the conventional technology in which a gate insulating film is formed by simply applying a solution in which metal oxide nanoparticles having a high dielectric constant are dispersed, the surface of the gate insulating film is roughened by nanoparticles protruding on the surface after the film formation. As a result, there arises a problem that the performance of the organic thin film transistor is deteriorated.

そこで本発明は、有機半導体層及びゲート絶縁膜の界面の滑面性を含む性能を改善させた有機薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することが一例として挙げられる。   In view of this, the present invention provides an organic thin film transistor with improved performance including the smoothness of the interface between the organic semiconductor layer and the gate insulating film and a method for manufacturing the same.

本発明の有機薄膜トランジスタは、互いに分離して設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極の間に介在する有機半導体層と、前記ソース電極及びドレイン電極の間の前記有機半導体層に対向してゲート絶縁膜を介して配置されたゲート電極と、を有する有機薄膜トランジスタであって、前記有機半導体層とゲート電極との間における前記ゲート絶縁膜の膜厚を規定する高さを有するスペーサを有することを特徴とする。   The organic thin film transistor of the present invention includes a source electrode and a drain electrode provided separately from each other, an organic semiconductor layer interposed between the source electrode and the drain electrode, and the organic semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode. An organic thin film transistor having a height that defines a thickness of the gate insulating film between the organic semiconductor layer and the gate electrode It has a spacer.

本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、互いに分離して設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極の間に介在する有機半導体層と、前記ソース電極及びドレイン電極の間の前記有機半導体層に対向してゲート絶縁膜を介して配置されたゲート電極と、を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極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互いに分離したソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極の対向端部及びその近傍上に前記有機半導体層を形成する工程と、を含み、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程において、前記有機半導体層とゲート電極との間における前記ゲート絶縁膜の膜厚を規定する高さを有するスペーサを設けるとともに、インプリンティング法により、少なくとも前記ソース電極及び前記ドレイン電極間の前記有機半導体層上のチャネルが生成される部位の表面を前記スペーサの高さに規定して、前記ゲート絶縁膜を形成することを特徴とする。
The organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention includes a source electrode and a drain electrode provided separately from each other, an organic semiconductor layer interposed between the source electrode and the drain electrode, and the gap between the source electrode and the drain electrode. A method of manufacturing an organic thin film transistor having a gate electrode disposed opposite to an organic semiconductor layer via a gate insulating film,
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a source electrode and a drain electrode separated from each other on the gate insulating film;
Forming the organic semiconductor layer on opposite ends of the source electrode and the drain electrode and on the vicinity thereof, and
In the step of forming the gate insulating film, a spacer having a height that defines the thickness of the gate insulating film between the organic semiconductor layer and the gate electrode is provided, and at least the source electrode and the source electrode are formed by an imprinting method. The gate insulating film is formed by defining a surface of a portion where a channel on the organic semiconductor layer between the drain electrodes is generated at a height of the spacer.

以上の構成によれば、ゲート絶縁膜の膜厚を規定する高さを有するスペーサを設けているので、インプリンティング法によるゲート絶縁膜の膜厚制御精度が向上する。さらに、スペーサとして、第1のナノ粒子の平均粒径より大なる平均粒径の第2のナノ粒子を分散した高分子組成物を用いることにより、ゲート絶縁膜は、インプリンティング法により表面滑面化が可能となり、かつ容易にその膜厚を制御することができる。すなわち、インプリンティング法にて作製した高分子のゲート絶縁膜は、スピンコート成膜したゲート絶縁膜GIFと比較して比誘電率は同等であるが、表面粗度が改善される。また、有機薄膜トランジスタにおいては移動度が向上し、さらに、プロセス温度が200℃以下であり、プラスティックフィルム基板にも応用可能である。   According to the above configuration, since the spacer having a height that defines the thickness of the gate insulating film is provided, the thickness control accuracy of the gate insulating film by the imprinting method is improved. Furthermore, by using a polymer composition in which second nanoparticles having an average particle size larger than the average particle size of the first nanoparticles are dispersed as the spacer, the gate insulating film can be made to have a smooth surface by an imprinting method. And the film thickness can be easily controlled. That is, the polymer gate insulating film manufactured by the imprinting method has the same relative dielectric constant as the gate insulating film GIF formed by spin coating, but the surface roughness is improved. In addition, the mobility of the organic thin film transistor is improved, and the process temperature is 200 ° C. or lower, which can be applied to a plastic film substrate.

本発明による実施形態の有機TFTの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic TFT of embodiment by this invention. 本発明による実施形態の有機TFT構造を示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which shows the organic TFT structure of embodiment by this invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程における基板の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a substrate in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程におけるモールドの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a mold in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による実施形態の有機TFT製造方法の工程におけるモールドの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of a mold in a process of an organic TFT manufacturing method of an embodiment by the present invention. 本発明による他の実施形態の有機TFTの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic TFT of other embodiment by this invention. 本発明による他の実施形態の有機TFTの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic TFT of other embodiment by this invention. 本発明による他の実施形態の有機TFTの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic TFT of other embodiment by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
S ソース電極
D ドレイン電極
OSF 有機半導体膜
G ゲート電極
GIF ゲート絶縁膜
FF 隔壁部
SLS 傾斜面
10 substrate S source electrode D drain electrode OSF organic semiconductor film G gate electrode GIF gate insulating film FF partition wall SLS inclined surface

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下に本発明の実施形態の有機薄膜トランジスタ(有機TFT)及びその製造方法を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, an organic thin film transistor (organic TFT) and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は有機TFTの断面図を示す。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of an organic TFT.

図1は、ボトムコンタクト型有機TFTの構造の一例を示す。有機TFTは、互いに分離して設けられた対向するソース電極S及びドレイン電極Dと、ソース電極及びドレイン電極の間にチャネルを形成できるように積層された有機半導体からなる有機半導体膜OSFと、ソース電極S及びドレイン電極Dの間の有機半導体膜OSFに電界を印加せしめるゲート電極Gと、を含み、ゲート電極Gを覆いソース電極S及びドレイン電極Dから絶縁するゲート絶縁膜GIFを有している。   FIG. 1 shows an example of the structure of a bottom contact type organic TFT. The organic TFT includes an opposing source electrode S and drain electrode D provided separately from each other, an organic semiconductor film OSF made of an organic semiconductor laminated so that a channel can be formed between the source electrode and the drain electrode, and a source A gate electrode G that applies an electric field to the organic semiconductor film OSF between the electrode S and the drain electrode D, and has a gate insulating film GIF that covers the gate electrode G and is insulated from the source electrode S and the drain electrode D. .

図1及び図2に示すようにゲート絶縁膜GIFは高誘電率を有する誘電体のナノ粒子NPとこれらを分散させる母材の高分子PMとを含み、さらにスペーサSPを含む。本実施形態においては、スペーサSPはかかる小粒径のナノ粒子NPの平均粒径よりも大なる平均粒径を有する第2の誘電体のナノ粒子又はナノ粒子凝集体である。ゲート絶縁膜におけるスペーサSP(第2の誘電体のナノ粒子又はナノ粒子凝集体)の密度は、小粒径のナノ粒子NPの密度と比較して100万分の1以上10分の1以下である。スペーサSP及びナノ粒子NPの材料は例えば同一の材料で構成できるが、互いに異なる材料で構成してもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the gate insulating film GIF includes dielectric nanoparticles NP having a high dielectric constant and a base material polymer PM for dispersing them, and further includes a spacer SP. In the present embodiment, the spacer SP is a second dielectric nanoparticle or nanoparticle aggregate having an average particle size larger than the average particle size of the small particle NP. The density of the spacers SP (second dielectric nanoparticles or nanoparticle aggregates) in the gate insulating film is 1 / 1,000,000 or less and 1/10 or less compared to the density of the small-particle nanoparticles NP. . The material of the spacer SP and the nanoparticle NP can be composed of, for example, the same material, but may be composed of different materials.

スペーサSPについて、ゲート絶縁膜GIFの膜厚は通常50〜1000nmであるので、その高さ(粒径)は50〜1000nmである。スペーサの密度が相対的に低いのでスペーサには比誘電率2以上の材料でも有効である。   Regarding the spacer SP, since the thickness of the gate insulating film GIF is usually 50 to 1000 nm, its height (particle diameter) is 50 to 1000 nm. Since the density of the spacer is relatively low, a material having a relative dielectric constant of 2 or more is effective for the spacer.

ゲート絶縁膜GIFの膜厚を規定するスペーサの高さ(粒径)は、小粒径のナノ粒子NPの平均粒径の2倍以上、好ましくは10倍以上であることが望ましい。小粒径のナノ粒子NPはスペーサSPの高さ(粒径)よりも小なる平均粒径を有し、その比誘電率は3以上好ましくは10以上であることが好ましい。   The height (particle diameter) of the spacer that defines the thickness of the gate insulating film GIF is at least twice, preferably at least 10 times the average particle diameter of the small-sized nanoparticles NP. The nanoparticle NP having a small particle size has an average particle size smaller than the height (particle size) of the spacer SP, and the relative dielectric constant thereof is preferably 3 or more, and preferably 10 or more.

小粒径のナノ粒子NP及びスペーサSPとなる大粒径のナノ粒子の形状としては、特に制限されず、球状の他に、平板状、針状、不定形などいずれであってもよい。小粒径のナノ粒子NPは、一般に、その平均粒径が500nmよりも大きいと、ゲート絶縁膜GIF中の分散(誘電率)が不均一になり得るが、100nm以下では問題がない。誘電率が低下しない範囲の平均粒径例えば5nm以上の小粒径のナノ粒子NPを使用することが望ましい。   The shape of the large-sized nanoparticle serving as the small-sized nanoparticle NP and the spacer SP is not particularly limited, and may be any of a flat plate shape, a needle shape, an indeterminate shape, etc. in addition to a spherical shape. In general, the nanoparticle NP having a small particle size may have non-uniform dispersion (dielectric constant) in the gate insulating film GIF when the average particle size is larger than 500 nm, but there is no problem when the particle size is 100 nm or less. It is desirable to use nano-particles NP having an average particle diameter in a range where the dielectric constant does not decrease, for example, a small particle diameter of 5 nm or more.

ゲート絶縁膜のナノ粒子NPを分散させる高分子PMは熱又は光照射により変成する硬化又は熱可塑性樹脂である。   The polymer PM that disperses the nanoparticles NP of the gate insulating film is a cured or thermoplastic resin that is modified by heat or light irradiation.

ナノ粒子NPを高分子PM中に分散させたゲート絶縁膜GIFの形成において、インプリティング法を用いることにより、ゲート絶縁膜GIF表面のナノ粒子による粗度増加に起因する有機TFTの性能低下を防ぐことができる。すなわち、インプリティング工程において、有機半導体層とゲート電極との間におけるゲート絶縁膜の膜厚(有機半導体層のチャネルが生成される部位の膜厚)を規定する高さを有するスペーサSPを設けて、ゲート絶縁膜を形成する。本実施形態においては、スペーサ(最大粒径のナノ粒子)はインプリティング工程の押圧力によって機能する。さらに、インプリティング法により有機半導体層上のチャネルが生成される部位の表面(後の界面)を滑面化するとともにパターニングを同時に行うことができる。なお、有機TFTはソース電極S及びドレイン電極Dとゲート絶縁膜GIFとの間に離型剤が設けられていてもよい。   In the formation of the gate insulating film GIF in which the nanoparticles NP are dispersed in the polymer PM, the impregnation method is used to prevent deterioration of the performance of the organic TFT due to the increase in roughness due to the nanoparticles on the surface of the gate insulating film GIF. be able to. That is, in the implementation process, the spacer SP having a height that defines the thickness of the gate insulating film between the organic semiconductor layer and the gate electrode (the thickness of the portion where the channel of the organic semiconductor layer is generated) is provided. Then, a gate insulating film is formed. In the present embodiment, the spacer (the nano particle having the maximum particle diameter) functions by the pressing force in the imprinting process. Furthermore, the surface of the part where the channel on the organic semiconductor layer is generated by the implementation method (later interface) can be smoothed and patterned simultaneously. In the organic TFT, a release agent may be provided between the source electrode S and drain electrode D and the gate insulating film GIF.

ここでインプリンティング法とは、モールド(型)に刻み込んだ寸法が数十nm〜数百nmの凹凸を、熱可塑性又は熱硬化性の樹脂などの被加工基板に押し付けてモールドの凹凸形状を転写するナノオーダーの3次元構造の成形加工技術である。インプリンティング法には、熱(Thermal)式と光硬化(UV)式とがある。転写の工程は数分で終了し、同じ形状の部品を短時間で大量に作り出せる。インプリント技術で使うモールドは通常、半導体微細加工の技術など電子線露光技術とエッチング技術を使って製作する。   Here, the imprinting method is a method of transferring the concavo-convex shape of a mold by pressing a concavo-convex dimension of several tens to several hundreds of nanometers in a mold (mold) against a substrate to be processed such as a thermoplastic or thermosetting resin. This is a nano-order three-dimensional structure forming technique. The imprinting method includes a thermal method and a photocuring (UV) method. The transfer process can be completed in a few minutes, and many parts with the same shape can be produced in a short time. Molds used in imprint technology are usually manufactured using electron beam exposure technology such as semiconductor micromachining technology and etching technology.

モールドの材料として、Siなどの半導体や、金属、金属酸化物、ダイヤモンドが有効である。インプリンティングでは熱硬化樹脂又は熱可塑樹脂により加熱及び冷却を通してゲート絶縁膜をパターニングできるが、さらに、紫外線などの感光性の高分子又は感光性組成物を用いて、インプリンティングする方法も有効である。そのときのモールドとしては石英、サファイアなどの紫外線を透過するものが有効である。基板も紫外線を透過するものが有効である。   As the mold material, semiconductors such as Si, metals, metal oxides, and diamond are effective. In imprinting, a gate insulating film can be patterned by heating and cooling with a thermosetting resin or a thermoplastic resin, but an imprinting method using a photosensitive polymer or a photosensitive composition such as ultraviolet rays is also effective. . As the mold at that time, a material that transmits ultraviolet rays, such as quartz and sapphire, is effective. A substrate that transmits ultraviolet rays is also effective.

本実施形態のインプリティング法を用いた有機薄膜TFT製造方法の一例を説明する。   An example of an organic thin film TFT manufacturing method using the imprinting method of this embodiment will be described.

図3に示すように、洗浄した基板10上にゲート電極Gを形成する(ステップ1)。   As shown in FIG. 3, a gate electrode G is formed on the cleaned substrate 10 (step 1).

次に、図4に示すように、基板10及びゲート電極G上にゲート絶縁膜GIFの高分子溶液を塗布し、乾燥する(ステップ2)。このゲート絶縁膜を塗布する工程ではスピンコート法などが利用でき、所定のナノ粒子及びスペーサが含まれる高分子溶液が予め調製され、その粘度は、例えば、1mPa・s〜100Pa・sに調節される。ゲート絶縁膜GIFの高分子溶液基板への塗布量は、乾燥後のゲート絶縁膜GIFの膜厚がスペーサの高さ(粒径)を超える量である。   Next, as shown in FIG. 4, a polymer solution of the gate insulating film GIF is applied on the substrate 10 and the gate electrode G and dried (step 2). In this step of applying the gate insulating film, a spin coating method or the like can be used, and a polymer solution containing predetermined nanoparticles and spacers is prepared in advance, and its viscosity is adjusted to, for example, 1 mPa · s to 100 Pa · s. The The amount of the gate insulating film GIF applied to the polymer solution substrate is such that the thickness of the gate insulating film GIF after drying exceeds the height (particle size) of the spacer.

つぎに、図5に示すように、微少な凹凸が形成されたモールドMDを用意し(ステップ3)、減圧雰囲気において、図6に示すように、ゲート絶縁膜GIFの表面に圧着し、有機半導体層のチャネルが生成される部位の表面を滑面化する(ステップ4)。   Next, as shown in FIG. 5, a mold MD in which minute irregularities are formed is prepared (step 3). In a reduced pressure atmosphere, the mold MD is pressed against the surface of the gate insulating film GIF as shown in FIG. The surface of the site where the layer channels are generated is smoothed (step 4).

つぎに、図7に示すように、モールドMDをゲート絶縁膜GIFの表面に圧着した状態で、熱(又は光)などの輻射RADを基板10及びモールドMDに供給して、一定時間保持して溶液を変性させてゲート絶縁膜GIFに写し取る(ステップ5)。   Next, as shown in FIG. 7, in a state where the mold MD is pressure-bonded to the surface of the gate insulating film GIF, a radiation RAD such as heat (or light) is supplied to the substrate 10 and the mold MD and is held for a certain period of time. The solution is denatured and copied to the gate insulating film GIF (step 5).

そして、冷却後、図8に示すように、モールドMDを基板10から取り除く(ステップ6)。   Then, after cooling, the mold MD is removed from the substrate 10 as shown in FIG. 8 (step 6).

つぎに、図9に示すように、有機半導体層のチャネルが生成される部位を含む部分以外のゲート絶縁膜GIFの不要な部分を基板10から取り除く(ステップ7)。このようにしてゲート絶縁膜GIFを形成する。   Next, as shown in FIG. 9, unnecessary portions of the gate insulating film GIF other than the portion including the portion where the channel of the organic semiconductor layer is generated are removed from the substrate 10 (step 7). In this way, the gate insulating film GIF is formed.

つぎに、図10に示すように、写し取られたゲート絶縁膜GIFの滑面化された表面上に亘って、互いに分離したソース電極S及びドレイン電極Dを蒸着する(ステップ8)。   Next, as shown in FIG. 10, the source electrode S and the drain electrode D separated from each other are deposited on the smoothed surface of the copied gate insulating film GIF (step 8).

次に、有機半導体層の液状化された材料の液滴をソース電極S及びドレイン電極D間の凹部に供給して、これを乾燥して有機半導体膜OSFを形成し、図11に示すように、MOS構造の有機TFTを形成する(ステップ9)。また、自己組織化方法により有機半導体層OSFを形成することもできる。   Next, droplets of the liquefied material of the organic semiconductor layer are supplied to the recesses between the source electrode S and the drain electrode D and dried to form the organic semiconductor film OSF, as shown in FIG. Then, an organic TFT having a MOS structure is formed (step 9). In addition, the organic semiconductor layer OSF can be formed by a self-assembly method.

上記の有機TFT製造方法では、図5に示すようにチャネルが生成される部位の表面(ソース電極及びドレイン電極の対向端部の間すなわち凹部)のみ周囲よりも突出した平坦部であるチャネル成型面CFSをモールドMDに設け、インプリティング法を用いて、チャネル成型面CFSの圧着による平滑化を達成しているが、これに加えて、図12に示すように、チャネル成型面CFSを突出させない平坦なモールドMDを使用できる。この実施形態では、所定膜厚のゲート電極Gを基板10上に形成してあるので、インプリンティング法にて平坦なモールドMDをゲート絶縁膜GIFの全面に圧着してもゲート電極G上の表面(チャネルが生成される部位)を滑面化しパターニングすることが可能である。   In the above-mentioned organic TFT manufacturing method, as shown in FIG. 5, only the surface of the part where the channel is generated (between the opposed ends of the source electrode and the drain electrode, that is, the concave portion) is a flat part protruding from the periphery. CFS is provided in the mold MD, and smoothing is achieved by pressure bonding of the channel molding surface CFS by using the implementation method. In addition, as shown in FIG. 12, the channel molding surface CFS is flat so as not to protrude. A mold MD can be used. In this embodiment, since the gate electrode G having a predetermined thickness is formed on the substrate 10, the surface on the gate electrode G even if the flat mold MD is pressed on the entire surface of the gate insulating film GIF by the imprinting method. It is possible to smooth and pattern the (site where the channel is generated).

さらに加えて、図13に示すモールドMDのように、突出したチャネル成型面CFSの周囲に傾斜面SLSを設けてさらに高い突出部とすることにより、モールドMDのより深く押圧で、ゲート絶縁膜GIFの凹部及び隔壁部FFを形成することも可能である。   In addition, the gate insulating film GIF is pressed deeper by pressing the mold MD more deeply by providing the inclined surface SLS around the protruding channel forming surface CFS as in the mold MD shown in FIG. It is also possible to form the concave portion and the partition wall portion FF.

この実施形態、すなわち、モールドMDに突出部の傾斜面SLSを設けることにより、隔壁部FFからチャネルが生成される部位へ向かう傾斜面SLSも形成することができる。モールドMDの傾斜面SLSにより、以下の効果がある。   In this embodiment, that is, by providing the mold MD with the inclined surface SLS of the projecting portion, the inclined surface SLS heading from the partition wall FF to the site where the channel is generated can also be formed. The inclined surface SLS of the mold MD has the following effects.

得られたMOS構造の有機TFTにおいて、図14に示すように、ゲート絶縁膜を介したゲート電極とソース及びドレイン電極との重なり部分OLは寄生容量となり回路特性を阻害させる要因となりうる。その寄生容量を緩和するためゲート電極幅に対してソース及びドレイン電極の位置を重ならない位置(OL≒0)に合せる必要があったため(図1参照)、ゲート電極Gの線幅はチャネル長(ソース電極S及びドレイン電極Dの対向端部OPEの間)とほぼ同一にする必要があった。このためソース−ドレイン電流を流すためチャネル長を数μmまで短くすると、ゲート電極Gの配線抵抗も大きくなるという問題があった。また、ソース電極S及びドレイン電極D間のゲート絶縁膜GIF上に有機半導体膜OSFを形成するために、有機半導体溶液を微量分注できかつ正確な位置に液滴を吐出することが可能なインクジェット技術が適用され得るが、細い線幅のチャネル長に、高い液滴着弾精度が求められる課題があった。   In the obtained organic TFT having the MOS structure, as shown in FIG. 14, the overlapping portion OL between the gate electrode and the source and drain electrodes through the gate insulating film becomes a parasitic capacitance, which can be a factor to hinder circuit characteristics. In order to reduce the parasitic capacitance, it is necessary to match the position of the source and drain electrodes with respect to the gate electrode width (OL≈0) (see FIG. 1) (see FIG. 1). The distance between the opposed end portions OPE of the source electrode S and the drain electrode D must be substantially the same. For this reason, if the channel length is shortened to several μm in order to cause the source-drain current to flow, there is a problem that the wiring resistance of the gate electrode G also increases. In addition, in order to form the organic semiconductor film OSF on the gate insulating film GIF between the source electrode S and the drain electrode D, an inkjet capable of dispensing a small amount of an organic semiconductor solution and discharging a droplet to an accurate position. Although the technology can be applied, there is a problem that high droplet landing accuracy is required for a channel length with a narrow line width.

図14に示すモールドの傾斜面に起因する隔壁FFの存在により、その凹部rcsの傾斜面が液滴着弾サイトとして機能することになり、着弾精度向上の効果を奏する。さらに、隔壁部FFの厚さを従来の塗布によるゲート絶縁膜のチャネル部膜厚よりも厚くできるので、有機TFTのゲート電極とソース及びドレイン電極との重なりに起因する寄生容量が抑制できる。よって、ゲート電極Gの線幅を広く確保でき低配線抵抗化への促進効果をも奏する。このように、本実施形態によれば、ゲート絶縁膜及び有機半導体層のチャネルが生成される部位の界面平滑化の達成と、寄生容量を低減しかつインクジェット液滴着弾に有効なバンク機能の達成に貢献する。よって、本実施形態の有機TFTはアクティブマトリクス駆動素子に好適である。例えば、有機TFTを使用している技術、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ、ICタグなどに好適である。   Due to the presence of the partition walls FF caused by the inclined surface of the mold shown in FIG. 14, the inclined surface of the concave portion rcs functions as a droplet landing site, and the effect of improving the landing accuracy is achieved. Furthermore, since the thickness of the partition wall portion FF can be made thicker than the channel thickness of the gate insulating film formed by the conventional coating, the parasitic capacitance caused by the overlap between the gate electrode and the source and drain electrodes of the organic TFT can be suppressed. Therefore, a wide line width of the gate electrode G can be secured, and an effect of promoting a reduction in wiring resistance can be achieved. As described above, according to this embodiment, the interface smoothing of the portion where the channel of the gate insulating film and the organic semiconductor layer is generated is achieved, and the bank function that reduces the parasitic capacitance and is effective for ink jet droplet landing is achieved. To contribute. Therefore, the organic TFT of this embodiment is suitable for an active matrix driving element. For example, it is suitable for technologies using organic TFTs, organic EL displays, liquid crystal displays, IC tags, and the like.

上記実施形態では、インプリンティング法にて表面を滑面化しパターニングするナノ粒子を含む高分子ゲート絶縁膜において、2種類以上の粒径の異なるナノ粒子を用い、その最大粒径のナノ粒子すなわちスペーサがゲート絶縁膜GIFの膜厚を規定する構成であるが、スペーサを予め基板又はゲート電極に固設しておいてもよい。例えば、図15に示すように、基板10上のゲート電極G上に上記所定高さの錐状のスペーサSPを予め設けておき、上記図4以降に示す工程を通して有機薄膜TFTを製造できる。また、図16に示すように、ゲート電極G近傍の基板10に上記所定高さの錐状のスペーサSPを予め設けておき、上記図4以降に示す工程を通して有機薄膜TFTを製造できる。図に示すような基板10から離れるに従って先細となる錐状のスペーサSPの傾斜面SLSにより、モールドMDのチャネル成型面CFSの圧着時の小粒径のナノ粒子NPの逃げを促す効果がある。   In the above embodiment, two or more kinds of nanoparticles having different particle diameters are used in the polymer gate insulating film including nanoparticles that are smoothed and patterned by the imprinting method. However, the spacer may be fixed to the substrate or the gate electrode in advance. For example, as shown in FIG. 15, conical spacers SP having the predetermined height are provided in advance on the gate electrode G on the substrate 10, and the organic thin film TFT can be manufactured through the steps shown in FIG. As shown in FIG. 16, the organic thin film TFT can be manufactured through the steps shown in FIG. 4 and subsequent steps by previously providing the substrate 10 near the gate electrode G with the cone-shaped spacer SP having the predetermined height. The inclined surfaces SLS of the conical spacers SP that taper away from the substrate 10 as shown in the figure have the effect of promoting the escape of the small-sized nanoparticles NP when the channel molding surface CFS of the mold MD is pressed.

(基板)
基板10はガラスの他、PES、PCなどのプラスティック基板や、ガラスとプラスティックの貼り合わせ基板でもよく、また基板表面にアルカリバリア膜や、ガスバリア膜がコートされてもよい。プラスティック基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2、6−ナフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェノキシエーテル、ポリアリレート、フッ素樹脂、ポリプロピレンなどのフィルムが適用できる。
(substrate)
In addition to glass, the substrate 10 may be a plastic substrate such as PES or PC, or a bonded substrate of glass and plastic, and the substrate surface may be coated with an alkali barrier film or a gas barrier film. As the plastic substrate, for example, a film of polyethylene terephthalate, polyethylene-2, 6-naphthalate, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyphenoxyether, polyarylate, fluororesin, polypropylene, or the like can be applied.

(有機TFT)
ゲート絶縁膜GIFの母材の高分子として、ポリビニルフェノールとメチル化メラミンホルムアルデヒド共重合体の混合物、又は、ポリメチルメタアクリレートを用いたが、これに限定されることはなく、絶縁性であればよい。その他の例として、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、フェノールノボラック、ポリアミド、ベンゾシクロブテン、ポリクロロピレン、ポリエステル、ポリオキシメチレン、ポリサルフォン、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコールなど、ポリアクリレートなどの樹脂が使用できる。その他、熱又は光で硬化する樹脂も有効である。
(Organic TFT)
As a polymer for the base material of the gate insulating film GIF, a mixture of polyvinylphenol and methylated melamine formaldehyde copolymer or polymethyl methacrylate was used, but the present invention is not limited to this. Good. Other examples include polyethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyimide, phenol novolac, polyamide, benzocyclobutene, polychloropyrene, polyester, polyoxymethylene, Polysulfone, epoxy resin, polyvinyl alcohol, and other resins such as polyacrylate can be used. In addition, a resin curable by heat or light is also effective.

ゲート絶縁膜GIF中に分散する高誘電率を有する小粒径のナノ粒子NPとして、例えば、Taなどの3以上好ましくは10以上の比誘電率を有する高い誘電率のものを用いる。すなわち、TiO、ZrO、BaTiO、PbTiO、CaTiO、MgTiO、BaZrO、PbZrO、SrZrO、CaZrO、LaTiO、LaZrO、BiTiO、LaPbTiO、Yなどがナノ粒子に好適である。これらを2種類以上混合してもよい。As the nanoparticle NP having a small particle diameter and having a high dielectric constant dispersed in the gate insulating film GIF, for example, a high dielectric constant having a relative dielectric constant of 3 or more, preferably 10 or more, such as Ta 2 O 5 is used. That is, like TiO 2, ZrO 2, BaTiO 3 , PbTiO 3, CaTiO 3, MgTiO 3, BaZrO 3, PbZrO 3, SrZrO 3, CaZrO 3, LaTiO 3, LaZrO 3, BiTiO 3, LaPbTiO 3, Y 2 O 3 is Suitable for nanoparticles. Two or more of these may be mixed.

ゲート電極G又はソース/ドレイン電極S、Dとしては、例えば、Cr単独、又は、Cr/Auを用いられるが、その材料は特に限定されることはなく、十分な導電性があればよい。すなわち、Pt、Au、W、Ru、Ir、Al、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、Cd、Ln、Sn、Ta、Re、Os、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luなどの金属単体もしくは積層もしくはその化合物でもよい。また、ITO、IZOのような金属酸化物類、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類などの共役性高分子化合物を含む有機導電材料でもよい。   As the gate electrode G or the source / drain electrodes S and D, for example, Cr alone or Cr / Au is used. However, the material is not particularly limited and it is sufficient that the material has sufficient conductivity. That is, Pt, Au, W, Ru, Ir, Al, Sc, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Rh, Pd, Ag, Cd, Ln, Sn, Ta, Re, Os, Tl, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, etc. The compound may be used. In addition, organic conductive materials including conjugated polymer compounds such as metal oxides such as ITO and IZO, polyanilines, polythiophenes, and polypyrroles may be used.

有機半導体膜OSFの有機半導体としては、半導体特性を示す有機材料であればよく、例えば低分子系材料ではペンタセン、フタロシアニン系誘導体、ナフタロシアニン系誘導体、アゾ化合物系誘導体、ペリレン系誘導体、インジゴ系誘導体、キナクリドン系誘導体、アントラキノン類などの多環キノン系誘導体、シアニン系誘導体、フラーレン類誘導体、あるいはインドール、カルバゾール、オキサゾール、インオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾール、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾールなどの含窒素環式化合物誘導体、ヒドラジン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、スチルベン類、アントラキノン、ジフェノキノンなどのキノン化合物誘導体、アントラセン、ピレン、フェナントレン、コロネンなどの多環芳香族化合物誘導体などである。高分子材料では、ポリパラフェニレンなどの芳香族系共役性高分子、ポリアセチレンなどの脂肪族系共役性高分子、ポリピノールやポリチオフェン率の複素環式共役性高分子、ポリアニリン類やポリフェニレンサルファイドなどの含ヘテロ原子共役性高分子、ポリ(フェニレンビニレン)やポリ(アニーレンビニレン)やポリ(チェニレンビニレン)などの共役性高分子の構成単位が交互に結合した構造を有する複合型共役系高分子などの炭素系共役高分子が用いられる。また、ポリシラン類やジシラニレンアリレン高分子類、(ジシラニレン)エテニレン高分子類、(ジシラニレン)エチニレン高分子類のようなジシラニレン炭素系共役性高分子構造などのオリゴシラン類と炭素系共役性構造が交互に連鎖した高分子類などが用いられる。他にもリン系、窒素系などの無機元素からなる高分子鎖でもよく、さらにフタロシアナートポリシロキサンのような高分子鎖の芳香族系配位子が配位した高分子類、ペリレンテトラカルボン酸のようなペリレン類を熱処理して縮環させた高分子類、ポリアクリロニトリルなどのシアノ基を有するポリエチレン誘導体を熱処理して得られるラダー型高分子類、さらにペロブスカイト類に有機化合物がインターカレートした複合材料を用いてもよい。   The organic semiconductor of the organic semiconductor film OSF may be any organic material that exhibits semiconductor characteristics, such as pentacene, phthalocyanine derivatives, naphthalocyanine derivatives, azo compound derivatives, perylene derivatives, indigo derivatives for low molecular weight materials. , Quinacridone derivatives, polycyclic quinone derivatives such as anthraquinones, cyanine derivatives, fullerene derivatives, or indole, carbazole, oxazole, inoxazole, thiazole, imidazole, pyrazole, oxadiazole, pyrazoline, thiathiazole, triazole, etc. Nitrogen-containing cyclic compound derivatives, hydrazine derivatives, triphenylamine derivatives, triphenylmethane derivatives, stilbenes, quinone compound derivatives such as anthraquinone and diphenoquinone, anthracene Pyrene, phenanthrene, polycyclic aromatic compound derivative such as coronene, and the like. Polymer materials include aromatic conjugated polymers such as polyparaphenylene, aliphatic conjugated polymers such as polyacetylene, heterocyclic conjugated polymers with polypinol and polythiophene ratios, polyanilines and polyphenylene sulfide. Heteroatom conjugated polymers, complex conjugated polymers having a structure in which structural units of conjugated polymers such as poly (phenylene vinylene), poly (annelen vinylene) and poly (chenylene vinylene) are alternately bonded These carbon-based conjugated polymers are used. Also, oligosilanes and carbon-based conjugated structures such as polysilanes, disilanylene arylene polymers, (disilanylene) ethenylene polymers, and (disilanylene) ethynylene polymers such as disilanylene carbon-based conjugated polymer structures Polymers in which are alternately linked are used. In addition, polymer chains made of inorganic elements such as phosphorus and nitrogen may be used, and polymers having aromatic chain ligands such as phthalocyanate polysiloxane coordinated, perylenetetracarboxylic Polymers in which perylenes such as acids are subjected to heat treatment and condensed, ladder-type polymers obtained by heat-treating polyethylene derivatives having a cyano group such as polyacrylonitrile, and organic compounds intercalated in perovskites The composite material may be used.

さらに、ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁膜表面を自己組織化単分子膜で被覆することもできる。例えば、HMDS(:ヘキメチルジシラサン、(CHSiNHSi(CH)で処理し、それらの単分子膜を成膜することが好ましい。そのほかに、ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁膜表面以外を、OTS(:オクタデシルトリクロロシランCH(CH17SiCl)膜処理によって、疎水膜を設けた構成でも有効である。Furthermore, the surface of the gate insulating film between the source / drain electrodes can be covered with a self-assembled monomolecular film. For example, it is preferable to treat with HMDS (: hexmethyldisilazane, (CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 ) to form a monomolecular film thereof. In addition, a configuration in which a hydrophobic film is provided other than the surface of the gate insulating film between the source / drain electrodes by an OTS (: octadecyltrichlorosilane CH 3 (CH 2 ) 17 SiCl 3 ) film treatment is also effective.

形成された回路及び有機TFTを覆うように、窒化シリコンなどの窒化物の無機系、高分子系などによる膜封止がなされる。窒化酸化シリコンなどの窒化酸化物、酸化シリコンや酸化アルミニウムなどの酸化物、炭化シリコンなどの炭化物からなる無機物封止膜による封止や、その他に、高分子及び無機膜の多層封止でもよい。   Film sealing with an inorganic or high-molecular nitride such as silicon nitride is performed so as to cover the formed circuit and the organic TFT. Sealing with an inorganic sealing film made of a nitrided oxide such as silicon nitride oxide, an oxide such as silicon oxide or aluminum oxide, or a carbide such as silicon carbide, or multilayer sealing of a polymer and an inorganic film may also be used.

有機TFTでアクティブ駆動する有機ELパネルを作製し、その特性を評価した。   An organic EL panel that is actively driven by an organic TFT was fabricated and its characteristics were evaluated.

(実施例1)
ガラス基板上にゲート絶縁膜にゲート電極としてCrを成膜し、エッチングによりパターニングした。その上に、高誘電率化合物であるTaの第1のナノ粒子の第1の粒径(平均粒径50nm)より大なる第2の粒径(平均粒径300nm)の第2のナノ粒子(スペーサ)と7wt%のポリビニルフェノール(Mw=20000)8wt%とメチル化ポリメラミン−ホルムアルデヒド共重合体(Mn=511)4wt%を混合した溶液をスピンコート2000rpmにより塗布し、100℃2分で乾燥した。次に、この膜にゲート絶縁膜のパターンを施したSiモールドを0.5MPaの圧力で押し付け、Siモールドに200℃に加熱し、5分で硬化した。硬化後、未硬化部分をエタノールにより超音波洗浄により除去し、ゲート絶縁膜のパターンを得た。このゲート絶縁膜の膜厚を段差計にて確認すると300nmであった。次いで、フォトリソグラフィーによりパターニングしたAuからなるソース電極、ドレイン電極を形成した。最後に、有機半導体層として、ペンタセンを真空蒸着により成膜し、有機TFTを作製した。
Example 1
Cr was formed as a gate electrode on a gate insulating film on a glass substrate and patterned by etching. Furthermore, a second particle having a second particle size (average particle size of 300 nm) larger than the first particle size (average particle size of 50 nm) of the first nanoparticles of Ta 2 O 5 that is a high dielectric constant compound is used. A solution in which nanoparticles (spacer), 7 wt% polyvinylphenol (Mw = 20000) 8 wt% and methylated polymelamine-formaldehyde copolymer (Mn = 511) 4 wt% were applied by spin coating at 2000 rpm, and 100 ° C. 2 Dried in minutes. Next, a Si mold having a gate insulating film pattern applied to this film was pressed at a pressure of 0.5 MPa, heated to 200 ° C. and cured in 5 minutes. After curing, the uncured portion was removed by ultrasonic cleaning with ethanol to obtain a gate insulating film pattern. When the film thickness of this gate insulating film was confirmed with a step gauge, it was 300 nm. Subsequently, a source electrode and a drain electrode made of Au patterned by photolithography were formed. Finally, pentacene was formed as an organic semiconductor layer by vacuum deposition to produce an organic TFT.

(実施例2)
ガラス基板上に、ゲート絶縁膜にゲート電極としてCrを成膜し、エッチングによりパターニングした。その上に、高誘電率化合物であるTaの第1のナノ粒子の第1の粒径(平均粒径50nm)より大なる第2の粒径(平均粒径300nm)の第2のナノ粒子(スペーサ)と5wt%のポリメチルメタクリレート(PMMA)(Mw=93000)を混合した溶液をスピンコート2000rpmにより塗布し、100℃、2分で乾燥した。次に、基板を200℃に加熱し、この膜にゲート絶縁膜のパターンを施したSiモールドを0.5MPaの圧力で押し付け、ゲート絶縁膜のパターンを得た。このゲート絶縁膜の膜厚を段差計にて確認すると300nmであった。次いで、酸素リアクティブイオンエッチングにより残ったPMMAを除去する。次いで、フォトリソグラフィーによりパターニングしたAuからなるソース電極、ドレイン電極を形成した。最後に、有機半導体層として、ペンタセンを真空蒸着により成膜し、有機TFTを作製した。
(Example 2)
On the glass substrate, Cr was formed as a gate electrode on the gate insulating film and patterned by etching. Furthermore, a second particle having a second particle size (average particle size of 300 nm) larger than the first particle size (average particle size of 50 nm) of the first nanoparticles of Ta 2 O 5 that is a high dielectric constant compound is used. A solution in which nanoparticles (spacers) and 5 wt% polymethyl methacrylate (PMMA) (Mw = 93000) were mixed was applied by spin coating 2000 rpm and dried at 100 ° C. for 2 minutes. Next, the substrate was heated to 200 ° C., and a Si mold having a gate insulating film pattern applied thereto was pressed at a pressure of 0.5 MPa to obtain a gate insulating film pattern. When the film thickness of this gate insulating film was confirmed with a step gauge, it was 300 nm. Next, the remaining PMMA is removed by oxygen reactive ion etching. Subsequently, a source electrode and a drain electrode made of Au patterned by photolithography were formed. Finally, pentacene was formed as an organic semiconductor layer by vacuum deposition to produce an organic TFT.

以上のように、本実施形態によれば、有機TFT構造において、トランジスタ特性を決めるうえで重要な要素であるゲート絶縁膜の膜厚を精度良く制御することが可能となる。本発明の構成のように、膜厚制御用のナノ粒子を入れることによりインプリント時に容易にゲート絶縁膜の膜厚を制御することができるので、高分子をゲート絶縁膜として用いている有機TFTにおいて、有機TFTの性能を劣化させることなく、高誘電率のゲート絶縁膜を達成することができる。   As described above, according to the present embodiment, in the organic TFT structure, it is possible to accurately control the thickness of the gate insulating film, which is an important factor in determining transistor characteristics. As in the configuration of the present invention, since the film thickness of the gate insulating film can be easily controlled at the time of imprinting by inserting nanoparticles for controlling the film thickness, an organic TFT using a polymer as the gate insulating film Thus, a high dielectric constant gate insulating film can be achieved without degrading the performance of the organic TFT.

Claims (6)

互いに分離して設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極の間に介在する有機半導体層と、前記ソース電極及びドレイン電極の間の前記有機半導体層に対向してゲート絶縁膜を介して配置されたゲート電極と、を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極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互いに分離したソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極及びドレイン電極の対向端部及びその近傍上に前記有機半導体層を形成する工程と、を含み、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程において、前記有機半導体層とゲート電極との間における前記ゲート絶縁膜の膜厚を規定する高さを有するスペーサを、前記ゲート絶縁膜の材料とともに、インプリンティング法によるモールドによって、前記モールド及び前記基板間において押し付け、前記スペーサが前記ゲート絶縁膜の膜厚を前記スペーサの高さに規定することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
A source electrode and a drain electrode provided separately from each other, an organic semiconductor layer interposed between the source electrode and the drain electrode, and a gate insulating film facing the organic semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode A method of manufacturing an organic thin film transistor having a gate electrode disposed through
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a source electrode and a drain electrode separated from each other on the gate insulating film;
Forming the organic semiconductor layer on opposite ends of the source electrode and the drain electrode and on the vicinity thereof, and
In the step of forming the gate insulating film, a spacer having a height that defines the thickness of the gate insulating film between the organic semiconductor layer and the gate electrode, together with the material of the gate insulating film, is applied to the imprinting method. the Ru good mold, the pressing between the mold and the substrate, a manufacturing method of an organic thin film transistor wherein the spacer is characterized by defining the film thickness of the gate insulating film to the height of the spacer.
前記ゲート絶縁膜の材料は前記スペーサの高さよりも小なる平均粒径を有する誘電体のナノ粒子を含むことを特徴とする請求項記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。Method of manufacturing an organic thin film transistor of claim 1 wherein the material of the gate insulating film which comprises nanoparticles of a dielectric having an average particle size smaller becomes than the height of the spacer. 前記ゲート絶縁膜の材料は前記誘電体のナノ粒子を分散させる高分子を含み、前記高分子は少なくとも熱又は光照射により変成する硬化又は熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。 The material of the gate insulating film comprises a polymer dispersing nanoparticles of the dielectric, the polymer according to claim 2, wherein it is cured or a thermoplastic resin modified by at least heat or light irradiation Manufacturing method of organic thin-film transistor. 前記スペーサの高さは、前記誘電体のナノ粒子の粒径の2倍以上あることを特徴とする請求項2又は3記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。The height of the spacer is, the manufacturing method of the organic thin film transistor according to claim 2 or 3, wherein the said at least twice the diameter of the nano particles in the dielectric. 前記スペーサは前記誘電体のナノ粒子の平均粒径よりも大なる平均粒径を有する第2の誘電体のナノ粒子又はナノ粒子凝集体であることを特徴とする請求項のいずれかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。Any The spacer of claim 2 to 4, characterized in that a second dielectric nanoparticles or nanoparticle aggregates having an average particle size larger becomes than the mean particle size of the nanoparticles of the dielectric The manufacturing method of the organic thin-film transistor of description. 前記ゲート絶縁膜における前記第2の誘電体のナノ粒子又はナノ粒子凝集体の密度は、前記誘電体のナノ粒子の密度と比較して100万分の1以上10分の1以下であることを特徴とする請求項記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。The density of the second dielectric nanoparticles or nanoparticle aggregates in the gate insulating film is 1 / 1,000,000 or less and 1/10 or less compared to the density of the dielectric nanoparticles. A method for producing an organic thin film transistor according to claim 5 .
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