JP7167662B2 - Thin film transistor array and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜トランジスタアレイおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film transistor array and its manufacturing method.

近年、インキ化した機能性材料を用いて、印刷により機能性素子を作成するプリンテッドエレクトロニクスについての研究や開発が盛んに行われている。 2. Description of the Related Art In recent years, research and development of printed electronics, in which functional elements are produced by printing using inked functional materials, have been actively conducted.

プリンテッドエレクトロニクスについては、特に有機EL素子や有機太陽電池、有機薄膜トランジスタなどの有機材料を用いた有機機能性素子の開発が盛んに行われている。これらの有機機能性素子は、一般に数nmから数μm程度の膜厚を有する機能性材料層を基板上にパターン形成する必要がある。 As for printed electronics, the development of organic functional elements using organic materials, such as organic EL elements, organic solar cells, and organic thin-film transistors, has been actively carried out. These organic functional elements generally require pattern formation of a functional material layer having a thickness of several nanometers to several micrometers on a substrate.

プリンテッドエレクトロニクスの分野において用いられる印刷方式には様々なものがある。代表的なものとしては、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、孔版印刷など古くからある印刷法に加えて、インキジェット印刷を代表とする比較的新しい印刷法などがあり、用いられるインキや基材などによって多種多様に選択される。凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、孔版印刷などは目的とする印刷パターンに対して版を作成、使用するため有版印刷と呼ばれる。一方で、インキジェット印刷などは所望の位置に直接インキを転写させ、パターンを問わず版を用いないため無版印刷と呼ばれる。 There are various printing methods used in the field of printed electronics. Typical examples include traditional printing methods such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, and stencil printing, as well as relatively new printing methods such as ink jet printing. etc., can be selected in a variety of ways. Relief printing, intaglio printing, lithographic printing, stencil printing, etc. are called plate printing because a plate is created and used for the desired printing pattern. On the other hand, ink jet printing is called plateless printing because ink is directly transferred to a desired position and no plate is used regardless of the pattern.

また、それぞれの印刷法のなかでも使用部材などによってさらに細分化される。例えば凸版印刷法では、樹脂やゴムなどで形成されたフレキソ版と呼ばれる印刷版を用いる印刷方式をその他と区別してフレキソ印刷と呼ぶこともある。 In addition, each printing method is further subdivided according to the materials used. For example, in letterpress printing, a printing method that uses a printing plate called a flexographic plate made of resin, rubber, or the like is sometimes called flexographic printing to distinguish it from others.

その他に、スピンコート、バーコート等の比較的簡易な膜形成方法もある。しかしながら、これらは基板全面もしくはほぼ全面に均一に成膜することに長けており、パターニングや材料の塗り分けを行うことには向いていない。そこで一般的には、それ単体による膜形成ではなくフォトリソグラフィーなどを併用してパターニングを行っている。 In addition, there are relatively simple film forming methods such as spin coating and bar coating. However, these methods are good at uniformly forming a film over the entire surface or almost the entire surface of a substrate, and are not suitable for patterning and separate coating of materials. Therefore, in general, patterning is performed using photolithography or the like in combination with film formation by itself.

このように単に印刷方式といっても種々多様な方法があり、それぞれに長短が存在するため、プリンテッドエレクトロニクスにおいては目的とする構造、材料、機能性などから適した印刷方式を選択することが必要である。 In this way, there are various printing methods, each of which has advantages and disadvantages. Therefore, in printed electronics, it is important to select the appropriate printing method according to the target structure, materials, functionality, etc. is necessary.

凸版印刷法、その中でもフレキソ印刷法がプリンテッドエレクトロニクスにおいて優位である点としては、連続印刷が安定であること、インキ選択性が広いこと、比較的低粘度から高粘度のインキの印刷が可能であること、柔軟な版を用いるため被印刷物に傷をつけづらいことなどが挙げられる。 The advantages of letterpress printing, especially flexographic printing, in printed electronics are that continuous printing is stable, ink selectivity is wide, and relatively low to high viscosity inks can be printed. Another reason is that it is difficult to scratch the printed material due to the use of a flexible plate.

凸版印刷法のプリンテッドエレクトロニクス分野への活用法を、近年注目されている有機半導体インキを用いた有機薄膜トランジスタを例として述べる。例えば、凸版印刷法の中でもフレキソ印刷を用いて半導体層を形成する技術(特許文献1参照)などが既に開発されている。 The use of the letterpress printing method in the field of printed electronics will be described using organic thin-film transistors using organic semiconductor inks, which have been attracting attention in recent years, as an example. For example, among letterpress printing methods, a technique of forming a semiconductor layer using flexographic printing (see Patent Document 1) has already been developed.

凸版印刷装置の一例を、図10を用いて説明する。図10に示した凸版印刷装置では、印刷用凸版308が装着される回転式の版胴307と、凸版308の版面にインキ305を供給するためのアニロックスロール306と、アニロックスロール306にインキ305を供給するインキチャンバー303と、アニロックスロール上の余剰インキを掻き落とすドクター304と、被印刷基板302が載置される基板定盤301と、を有している。ドクター304としては、金属板や樹脂板などからなるブレードや、樹脂やゴムなどを外周に形成したロールなどを使用することが多い。 An example of a letterpress printing apparatus will be described with reference to FIG. The letterpress printing apparatus shown in FIG. 10 includes a rotary plate cylinder 307 on which a printing letterpress 308 is mounted, an anilox roll 306 for supplying ink 305 to the plate surface of the letterpress 308, and ink 305 on the anilox roll 306. It has an ink chamber 303 for supplying ink, a doctor 304 for scraping off excess ink on the anilox roll, and a substrate platen 301 on which a substrate to be printed 302 is placed. As the doctor 304, a blade made of a metal plate, a resin plate, or the like, or a roll having an outer circumference formed of resin, rubber, or the like is often used.

フレキソ印刷ではドットのような独立パターンを形成する場合、印刷物が版上インキの流動や乾燥の影響を強く受けるために膜厚や形状にバラツキが生じやすい。そのため、半導体層を複数チャネル間にまたがって形成するストライプ形状とする技術(特許文献2参照)などが研究されている。 In flexographic printing, when an independent pattern such as a dot is formed, the printed matter is strongly affected by the flow and drying of the ink on the plate, so that the film thickness and shape are likely to vary. For this reason, research has been conducted on techniques such as a stripe-shaped semiconductor layer formed across a plurality of channels (see Patent Document 2).

特開2006-63334号公報JP-A-2006-63334 特開2008-235861号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-235861 国際公開第2016/067591号WO2016/067591

フレキソ印刷に限った話ではないが、特にフレキソ印刷によって形成された印刷物は端部に比べて中央部の膜厚が厚くなる山型の断面形状(以降、山型形状)を示しやすい。そして、印刷法により得られる膜厚の均一性の低さは、印刷法により半導体層を形成するトランジスタアレイにおいては、トランジスタ特性の均一性の低下の原因となり得る。このため、例えば、トランジスタアレイを形成する半導体層を印刷で形成した場合に山型形状を制御することでより適正なトランジスタ特性を得る技術(特許文献3参照)も研究されている。 Although not limited to flexographic printing, printed matter formed by flexographic printing tends to exhibit a mountain-shaped cross-sectional shape (hereinafter, mountain-shaped) in which the film thickness is thicker at the central portion than at the end portions. In addition, the low uniformity of the film thickness obtained by the printing method may cause deterioration of the uniformity of transistor characteristics in a transistor array in which the semiconductor layer is formed by the printing method. For this reason, for example, research has been conducted on a technique for obtaining more appropriate transistor characteristics by controlling the mountain shape when semiconductor layers forming a transistor array are formed by printing (see Patent Document 3).

しかしながら、材料や形成層によっては山型形状では特性が十分に得られないことがある。例えば、半導体層を外部環境やより上部の積層膜から保護するための保護層について、ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタではその影響が特に顕著に見られる。 However, depending on the material and formation layer, the mountain shape may not provide sufficient characteristics. For example, the effect of a protective layer for protecting a semiconductor layer from the external environment and upper laminated films is particularly pronounced in a bottom-contact type thin film transistor.

ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタでは、半導体層の下部が最もトランジスタ機能に寄与するため、半導体層の膜厚が厚いほど酸素やオゾンなどといった外部からの影響を受けづらくなる。しかしながら、一般的に半導体層の膜厚調整だけでは外部からの影響を完全に防ぐことは難しいため、保護層を半導体層の上部に形成する。 In a bottom-contact thin film transistor, the lower portion of the semiconductor layer contributes most to the transistor function, so the thicker the semiconductor layer, the less likely it is to be affected by external factors such as oxygen and ozone. However, since it is generally difficult to completely prevent external influences only by adjusting the thickness of the semiconductor layer, a protective layer is formed on the semiconductor layer.

例えば、半導体層が平坦であれば保護層に必要な膜厚も一定であるが、半導体が山型形状の場合は半導体層がより薄膜である端部では保護層の膜厚はより厚い必要がある。そのため保護層として、スピンコート法などによってべた塗りの平坦膜を形成する場合は端部で必要な膜厚で平坦膜を形成すればよいが、保護層もフレキソ印刷によって形成した場合、半導体層の厚い部分には保護層の厚い部分、半導体層の薄い部分には保護層の薄い部分が重なり、半導体層及び保護層の薄い端部のトランジスタ特性は悪化してしまう。 For example, if the semiconductor layer is flat, the film thickness required for the protective layer is constant, but if the semiconductor is mountain-shaped, the film thickness of the protective layer needs to be thicker at the edges where the semiconductor layer is thinner. be. Therefore, when forming a solid flat film as a protective layer by a spin coating method or the like, it is sufficient to form a flat film with a required film thickness at the edges. A thick portion of the protective layer overlaps with the thick portion, and a thin portion of the protective layer overlaps with the thin portion of the semiconductor layer, and the transistor characteristics of the thin end portions of the semiconductor layer and the protective layer deteriorate.

本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、外部からの影響を受けにくく、トランジスタ特性の均一性が高い薄膜トランジスタアレイを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a thin film transistor array that is less susceptible to external influences and has highly uniform transistor characteristics.

上記課題を解決するための発明の一局面は、少なくとも、絶縁基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極の間のチャネル領域に形成された半導体層と、半導体層上に形成された保護層を含む薄膜トランジスタ素子を基板上にマトリクス状に配置した薄膜トランジスタアレイであって、保護層は、複数の薄膜トランジスタ素子に跨りストライプ形状にチャネル領域を覆うように形成され、ストライプ形状の長軸方向に直交する面で切断した保護層断面が、ストライプ形状の短軸方向における中央の両側に、中央に較べて膜厚が厚い領域を有する形状であり、半導体層は、ストライプ形状の長軸方向に直交する断面で切断した半導体層断面が、短軸方向における中央から両端に向かって膜厚が徐々に薄くなっている形状である、薄膜トランジスタアレイである。 One aspect of the invention for solving the above problems is at least an insulating substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and a channel region between the source and drain electrodes. A thin film transistor array in which thin film transistor elements including a semiconductor layer and a protective layer formed on the semiconductor layer are arranged in a matrix on a substrate, wherein the protective layer covers a plurality of thin film transistor elements in a striped shape so as to cover a channel region. and the cross section of the protective layer cut along a plane orthogonal to the long axis direction of the stripe shape has a shape having regions having a thicker film thickness than the center on both sides of the center in the short axis direction of the stripe shape, and a semiconductor The layer is a thin film transistor array in which the semiconductor layer cross section cut along the stripe-shaped long axis direction has a shape in which the film thickness gradually decreases from the center toward both ends in the short axis direction.

また、保護層断面において中央に較べて膜厚が厚い領域それぞれの最も膜厚が厚い箇所間の短軸方向における距離Aと、保護層の短軸方向における両端間の距離Bとの関係が、
B-A≦20μm
であってもよい。
In addition, in the protective layer cross section, the relationship between the distance A in the short axis direction between the thickest portions of each region where the film thickness is thicker than the center and the distance B between both ends in the short axis direction of the protective layer is
BA≦20 μm
may be

また、保護層の短軸方向における両端間の距離Bと、半導体層の短軸方向における両端間の距離Cとの関係が、
C<B
であってもよい。
Also, the relationship between the distance B between both ends of the protective layer in the minor axis direction and the distance C between both ends of the semiconductor layer in the minor axis direction is
C<B
may be

また、保護層断面において中央に較べて膜厚が厚い領域それぞれの最も膜厚が厚い箇所間の短軸方向における距離Aと、半導体層の短軸方向における両端間の距離Cとの関係が、
|A-C|≦10μm
であってもよい。
In addition, in the cross section of the protective layer, the relationship between the distance A in the minor axis direction between the thickest portions of each of the regions thicker than the center and the distance C between both ends in the minor axis direction of the semiconductor layer is
|AC|≦10 μm
may be

また、保護層と、半導体層とのそれぞれの短軸方向における中央間の距離Dが、10μm以下であってもよい。 Further, the distance D between the centers of the protective layer and the semiconductor layer in the short axis direction may be 10 μm or less.

また、チャネル領域の短軸方向における両端間の距離Mと、半導体層の短軸方向における両端間の距離Cとの関係が、
0≦M―C≦40μm
であってもよい。
Also, the relationship between the distance M between both ends of the channel region in the minor axis direction and the distance C between both ends of the semiconductor layer in the minor axis direction is
0≦MC≦40 μm
may be

また、半導体層断面の膜厚が最も厚い部分と、チャネル領域の短軸方向における中心との、短軸方向における距離Eが10μm以下であってもよい。 Further, the distance E in the minor axis direction between the thickest portion of the semiconductor layer cross section and the center of the channel region in the minor axis direction may be 10 μm or less.

本発明の他の局面は、上述の薄膜トランジスタアレイの製造方法であって、保護層を、凸版印刷法によって形成する工程を含む、上述の薄膜トランジスタアレイの製造方法である。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing the thin film transistor array described above, which includes the step of forming a protective layer by letterpress printing.

本発明によれば、中央よりも端部近傍の膜厚が厚い、中央が凹んだ断面形状の保護層を印刷することにより、外部からの影響を受けにくく、トランジスタ特性の均一性およびトランジスタ特性の高い薄膜トランジスタアレイを提供することができる。 According to the present invention, by printing a protective layer having a cross-sectional shape that is recessed in the center and thicker in the vicinity of the edge than in the center, it is less likely to be affected by the outside, and the uniformity of the transistor characteristics and the improvement of the transistor characteristics are improved. A tall thin film transistor array can be provided.

本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタ素子の断面模式図1 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor element according to an embodiment of the present invention; FIG. 保護層の膜厚について説明をするための薄膜トランジスタ素子の断面模式図Cross-sectional schematic diagram of a thin film transistor element for explaining the film thickness of the protective layer 保護層の膜厚について説明をするための薄膜トランジスタ素子の断面模式図Cross-sectional schematic diagram of a thin film transistor element for explaining the film thickness of the protective layer 保護層の膜厚について説明をするための薄膜トランジスタ素子の断面模式図Cross-sectional schematic diagram of a thin film transistor element for explaining the film thickness of the protective layer 保護層の膜厚について説明をするための薄膜トランジスタ素子の断面模式図Cross-sectional schematic diagram of a thin film transistor element for explaining the film thickness of the protective layer 凸版印刷法によるインキ転写工程を用いた保護層の形成方法を示す図The figure which shows the formation method of the protective layer using the ink transfer process by the letterpress printing method. 凸版印刷法によるインキ転写工程を用いた保護層の形成方法を示す図The figure which shows the formation method of the protective layer using the ink transfer process by the letterpress printing method. 本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタ素子の各部の位置関係性を示す図FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship of each part of a thin film transistor element according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタ素子の各部の位置関係性を示す図FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship of each part of a thin film transistor element according to an embodiment of the present invention; 一般的な凸版印刷装置の一構成例を示す図A diagram showing a configuration example of a general letterpress printing apparatus

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ、説明する。なお各実施の形態において、同一または対応する構成要素については同一の符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, the same or corresponding constituent elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions among the embodiments are omitted.

本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタアレイに用いられるボトムコンタクト‐ボトムゲート型の薄膜トランジスタ素子1の断面図を図1に示す。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a bottom contact-bottom gate type thin film transistor element 1 used in a thin film transistor array according to one embodiment of the present invention.

薄膜トランジスタ素子1は絶縁基板101上にゲート電極103、キャパシタ電極(図面では省略)が形成され、その上にはゲート絶縁膜102が積層される。ゲート絶縁膜102上には、ソース電極104とドレイン電極105とが形成される。ゲート絶縁膜102上の、平面視においてゲート電極103と重なるとともにソース電極104とドレイン電極105とに挟まれたチャネル領域に半導体層106が形成されることで薄膜トランジスタ素子1となる。薄膜トランジスタ素子1には、必要に応じて、半導体層106上に保護層107、層間絶縁膜108、上部画素電極などが適宜形成されてもよい(図面では一部省略)。なお、以下の説明に用いる図では、言及しない一部の構成についての図示は適宜省略する場合がある。 In the thin film transistor element 1, a gate electrode 103 and a capacitor electrode (not shown) are formed on an insulating substrate 101, and a gate insulating film 102 is laminated thereon. A source electrode 104 and a drain electrode 105 are formed on the gate insulating film 102 . The thin film transistor element 1 is formed by forming the semiconductor layer 106 on the gate insulating film 102 in the channel region overlapping the gate electrode 103 in plan view and sandwiched between the source electrode 104 and the drain electrode 105 . In the thin film transistor element 1, a protective layer 107, an interlayer insulating film 108, an upper pixel electrode, and the like may be appropriately formed on the semiconductor layer 106 as necessary (partially omitted in the drawing). Note that in the drawings used for the following description, illustration of some configurations that are not mentioned may be omitted as appropriate.

半導体層106をフレキソ印刷によって形成すると図2に示すように、中央で最も膜厚が厚く、端部に行くほど薄くなる山型の断面形状になる。そのため、半導体層106を外部環境から保護するための保護層107に必要となる膜厚109は中央から端部に行くほど厚くなる。しかしながら、保護層107を一般的なフレキソ印刷によって形成すると半導体層106と似た形状になるため、図3に示すように本来必要としている膜厚とは逆の傾向を示してしまう。 When the semiconductor layer 106 is formed by flexographic printing, as shown in FIG. 2, it has a mountain-shaped cross-sectional shape in which the thickness is the thickest in the center and becomes thinner toward the ends. Therefore, the film thickness 109 required for the protective layer 107 for protecting the semiconductor layer 106 from the external environment increases from the center toward the end. However, if the protective layer 107 is formed by general flexographic printing, it will have a shape similar to that of the semiconductor layer 106, and as shown in FIG.

対策としては、半導体層106に比べて保護層107のパターニング面積を広くして形成したり、保護層107の膜厚を極端に厚くしたりすること(図4)などが考えられる。しかしながら、いずれもパターニング性やアレイにおける面積の利用効率を鑑みると最適な対策案とは言えない。 As countermeasures, it is conceivable to form the protective layer 107 with a wider patterning area than the semiconductor layer 106, or to make the film thickness of the protective layer 107 extremely thick (FIG. 4). However, none of them can be said to be the optimum countermeasure in view of the patterning property and the utilization efficiency of the area in the array.

本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタ素子1の部分的な断面図を図5に示す。図5に示すように、本実施形態に係る薄膜トランジスタ素子1では、半導体層106を外部環境から保護するための保護層107に必要となる膜厚109と合うように、端部近傍が十分に厚い形状、つまり中央が凹んだ断面形状の保護層107を形成した。これによって、半導体層106が厚く、ある程度外部環境の影響を緩和できる部分には薄めの保護層107を、半導体層106が薄く、外部環境の影響を強く受ける部分には厚めの保護層107を効率よく形成できる。 A partial cross-sectional view of a thin film transistor device 1 according to one embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 5, in the thin film transistor element 1 according to the present embodiment, the vicinity of the end portion is sufficiently thick so as to match the film thickness 109 required for the protective layer 107 for protecting the semiconductor layer 106 from the external environment. A protective layer 107 having a cross-sectional shape with a recessed center was formed. As a result, a thin protective layer 107 is applied to a portion where the semiconductor layer 106 is thick and can mitigate the influence of the external environment to some extent, and a thick protective layer 107 is applied to a portion where the semiconductor layer 106 is thin and is strongly affected by the external environment. well formed.

半導体層106は、複数の薄膜トランジスタに跨るようにストライプ形状に形成することができる。ストライプ形状に形成された半導体層106は、ストライプ長軸方向に直交する面で切断した断面形状(請求項の半導体層断面に相当)において膜厚が、短軸方向における中央から外側(両端)に向かって徐々に薄くなっている形状となる。例えば、スピンコートなどによって平坦な半導体層106が形成されている場合は、本発明を用いることに問題はないが本発明による効果はそれほど得られない。また、保護層107も、複数の薄膜トランジスタに跨るようにストライプ形状に形成することができる。ストライプ形状に形成された保護層107は、ストライプ形状の長軸方向に直交する面で切断した断面形状(請求項の保護層断面に相当)が、短軸方向における中央の両側それぞれに、中央に較べて膜厚が厚い箇所(以下、最厚部ともいう)を有する形状である。 The semiconductor layer 106 can be formed in a stripe shape so as to straddle a plurality of thin film transistors. In the semiconductor layer 106 formed in a stripe shape, the film thickness in a cross-sectional shape (corresponding to a semiconductor layer cross section in the claims) taken along a plane orthogonal to the long axis direction of the stripe extends from the center to the outside (both ends) in the short axis direction. It becomes a shape that gradually becomes thinner toward the edge. For example, when the flat semiconductor layer 106 is formed by spin coating or the like, there is no problem in using the present invention, but the effect of the present invention is not so great. Further, the protective layer 107 can also be formed in a stripe shape so as to straddle a plurality of thin film transistors. The protective layer 107 formed in a striped shape has a cross-sectional shape (corresponding to a protective layer cross section in the claims) taken along a plane perpendicular to the long axis direction of the striped shape. It is a shape having a portion where the film thickness is thicker (hereinafter also referred to as the thickest portion).

なお、ここでいう半導体層106の膜厚は、半導体層106の高さではない。すなわち、ソース電極104、ドレイン電極105上での半導体層106の膜厚は、半導体層106の高さから、ソース電極104またはドレイン電極105の高さを差し引いたものである。図5では、半導体層106の高さのピーク(最大値)は、ソース電極104、ドレイン電極105の膜厚より大きく記載されているが、半導体層106の膜厚の最大値はソース電極104、ドレイン電極105の膜厚(厚さ)より小さくてもよいし、同等でもよい。また、半導体層106の端部が図1のように、ソース電極104、ドレイン電極105のチャネル領域側の表面を覆って形成されていてもよい。 Note that the film thickness of the semiconductor layer 106 here is not the height of the semiconductor layer 106 . That is, the film thickness of the semiconductor layer 106 on the source electrode 104 and the drain electrode 105 is obtained by subtracting the height of the source electrode 104 or the drain electrode 105 from the height of the semiconductor layer 106 . In FIG. 5, the peak (maximum value) of the height of the semiconductor layer 106 is shown to be larger than the film thicknesses of the source electrode 104 and the drain electrode 105, but the maximum film thickness of the semiconductor layer 106 is It may be smaller than or equal to the film thickness (thickness) of the drain electrode 105 . Further, the end portion of the semiconductor layer 106 may be formed to cover the surfaces of the source electrode 104 and the drain electrode 105 on the channel region side, as shown in FIG.

本実施形態に係る薄膜トランジスタアレイの保護層107の形成方法について図6、図7を用いて説明する。図6、図7は、フレキソ印刷による保護層の形成方法を示す図である。 A method of forming the protective layer 107 of the thin film transistor array according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 are diagrams showing a method of forming a protective layer by flexographic printing.

まず、図6を用いて、一般的なフレキソ印刷による印刷プロセスを用いた保護層の形成について説明する。フレキソ版203に保護層材料が溶解したインキ202をインキングする(図6の(a))。フレキソ版203を被印刷基板201に押し付けるとフレキソ版203凸部にインキングされていたインキ202は、被印刷基板201上とフレキソ版203の側面に逃げる(図6の(b))。フレキソ版203を被印刷基板201から引き上げるとフレキソ版203凸部と被印刷基板201とインキの取り合いが起こり、上に凸形状の半乾燥状態インキ204の塊が出来る(図6の(c))。極端にインキ中の溶媒が蒸発しない場合には、そのまま半乾燥状態インキ204の塊はレベリングしていくため平坦な膜になるが、一般的な溶媒ではある程度レベリングをしながら乾燥が進むため上に凸な山型形状を示した印刷物205(保護層)が形成される(図6の(d))。 First, formation of a protective layer using a general flexographic printing process will be described with reference to FIG. A flexographic plate 203 is inked with an ink 202 in which a protective layer material is dissolved ((a) in FIG. 6). When the flexo plate 203 is pressed against the substrate 201 to be printed, the ink 202 inked on the convex portions of the flexo plate 203 escapes onto the substrate 201 to be printed and the side surface of the flexo plate 203 (FIG. 6(b)). When the flexographic plate 203 is pulled up from the substrate 201 to be printed, the convex portions of the flexographic plate 203 and the substrate 201 to be printed cause ink to scramble, resulting in a lump of semi-dry ink 204 in a convex shape upward (FIG. 6(c)). . If the solvent in the ink does not evaporate extremely, the mass of the semi-dry ink 204 will level as it is and form a flat film. A printed material 205 (protective layer) having a convex mountain shape is formed ((d) in FIG. 6).

次に、フレキソ印刷による印刷プロセスを用いた本発明の保護層107を形成する場合について説明する。フレキソ版203に保護層107の材料が溶解したインキ202をインキングし(図7の(a))、フレキソ版203を被印刷基板201に押し付けながら、インキ202中の溶媒(インキ溶媒)を乾燥(蒸発)させる(図7の(b))。フレキソ版203の側面にインキ202が逃げている状態でインキ溶媒の乾燥が進むと、インキ202が半乾燥状態になり通常よりもレベリング性が低いインキ204の塊になる。その後、フレキソ版203を被印刷基板201から引き上げても、インキの流動性が悪いためにフレキソ版203の凸部と被印刷基板201とインキの取り合いは通常に比べて少なく(図7の(c))、またレベリング性も悪いため、ある程度凹んだ断面形状を維持した状態の印刷物205(保護層107)が形成される(図7の(d))。 Next, the case of forming the protective layer 107 of the present invention using a flexographic printing process will be described. The ink 202 in which the material of the protective layer 107 is dissolved is applied to the flexographic plate 203 ((a) in FIG. 7), and the solvent (ink solvent) in the ink 202 is dried while pressing the flexographic plate 203 against the substrate 201 to be printed. (evaporation) (FIG. 7(b)). If the ink solvent dries while the ink 202 is escaping to the side surface of the flexographic plate 203, the ink 202 becomes semi-dry and becomes a mass of ink 204 with lower leveling properties than usual. After that, even if the flexographic plate 203 is pulled up from the substrate 201 to be printed, the ink flowability is poor, so that the protrusions of the flexographic plate 203 and the substrate 201 to be printed have less contact with the ink than usual ((c in FIG. 7). )), and the leveling property is also poor, so that the printed matter 205 (protective layer 107) is formed while maintaining a somewhat recessed cross-sectional shape ((d) in FIG. 7).

図7の(b)の状態でインキ溶媒の乾燥を促進させるためには、インキ溶媒に乾燥(蒸発)しやすい材料を用いたり、窒素ガスなどを転写時に吹き付けたり、転写時に基板201を若干加熱したり、印刷機周りの外気を暖めておいたりすればよい。しかしながら、インキ溶媒が乾燥過多になると、インキの転写自体が阻害されたり、凹んだ断面形状ではなく中央が印刷されない状態になる印刷不良が発生したりするため、インキングのインキ量や印刷速度、版のパターンサイズ等も含めて調整が必要である。 In order to accelerate the drying of the ink solvent in the state of FIG. 7B, a material that dries (evaporates) easily is used as the ink solvent, nitrogen gas or the like is sprayed during transfer, or the substrate 201 is slightly heated during transfer. Alternatively, the outside air around the printing press may be warmed. However, if the ink solvent dries too much, the transfer of the ink itself may be hindered, or a printing defect may occur in which the center of the cross section is not printed instead of the concave cross-sectional shape. It is necessary to make adjustments including the pattern size of the plate.

その他にも、もともとレベリング性が低めのインキを用いたり、フレキソ版に対して濡れが悪いインキとフレキソ版の組み合わせを用いたりすることで、より中央が凹んだ断面形状の印刷物205を形成しやすくなるが、フレキソ版へのインキングが難しくなるなどの印刷性低下を引き起こしやすくなり、面内安定性が低下してしまうため、細かいバランス調整が必要である。 In addition, by using an ink that originally has a low leveling property, or by using a combination of an ink and a flexographic plate that are poorly wetted to the flexographic plate, it is easier to form a printed matter 205 having a cross-sectional shape with a recessed center. However, it is likely to cause deterioration in printability such as difficulty in inking the flexographic plate, and in-plane stability is reduced, so fine balance adjustment is required.

本発明で必要とする保護層107による半導体層106の保護を実現するためには、保護層107と各層との位置関係が重要である。保護層107と各層との位置関係について図8、図9に説明図を示す。 In order to protect the semiconductor layer 106 by the protective layer 107 required in the present invention, the positional relationship between the protective layer 107 and each layer is important. 8 and 9 are explanatory diagrams of the positional relationship between the protective layer 107 and each layer.

図8の(a)はソース電極104とドレイン電極105とに挟まれたチャネル領域と半導体層106の一例を示す平面図であり、図8の(b)はそれに対応した断面図である。図8の(a)には、ストライプ形状の長軸および短軸方向を矢印で示す。本説明ではチャネル領域の、半導体層106のストライプ形状の短軸方向における両端間の距離(チャネル領域幅)を距離Mとした。また、距離Mの中心、つまり短軸方向におけるチャネル領域の中央と半導体層106の中央との距離を距離Eとした。 FIG. 8(a) is a plan view showing an example of the channel region and the semiconductor layer 106 sandwiched between the source electrode 104 and the drain electrode 105, and FIG. 8(b) is a corresponding sectional view. In FIG. 8(a), arrows indicate the long axis and short axis directions of the stripe shape. In this description, the distance between both ends of the stripe shape of the semiconductor layer 106 (channel region width) in the minor axis direction of the channel region is defined as the distance M. FIG. A distance E is the center of the distance M, that is, the distance between the center of the channel region and the center of the semiconductor layer 106 in the minor axis direction.

半導体層106は複数の薄膜トランジスタにまたがり、ストライプ状に形成され、ストライプ形状の短軸方向と薄膜トランジスタのチャネル領域の幅方向が一致しており、半導体層106の短軸方向における膜厚が最も厚い部分(厚膜部)402とチャネル領域の短軸方向における中心401との短軸方向における距離Eが一定以下となるように形成される。 The semiconductor layer 106 straddles a plurality of thin film transistors and is formed in a stripe shape, the short axis direction of the stripe shape is aligned with the width direction of the channel region of the thin film transistor, and the thickness in the short axis direction of the semiconductor layer 106 is the thickest. It is formed such that the distance E in the minor axis direction between the (thick film portion) 402 and the center 401 in the minor axis direction of the channel region is less than or equal to a certain value.

このように構成された薄膜トランジスタ素子1は、半導体層106を形成する際に半導体層106がチャネル長と同程度の位置ずれがあったとしても半導体層106の厚膜部402がチャネル領域に重なるため、高いトランジスタ特性が得られる。特に半導体層106の膜厚と所定の電圧における薄膜トランジスタ素子1のオン電流との関係をプロットした場合、所定の膜厚d1を境にオン電流値が飽和する傾向があり、チャネル領域の半導体層106の膜厚がその閾値(膜厚d1)よりも厚い場合には、薄膜トランジスタアレイにおけるトランジスタ特性の均一性が向上する。また、半導体層106の膜厚とオフ電流値の関係をプロットした場合、所定の膜厚d2を超えるとオフ電流値が上昇する傾向がある。 In the thin film transistor element 1 configured as described above, even if the semiconductor layer 106 is misaligned by a degree equal to the channel length when the semiconductor layer 106 is formed, the thick film portion 402 of the semiconductor layer 106 overlaps the channel region. , high transistor characteristics can be obtained. In particular, when plotting the relationship between the film thickness of the semiconductor layer 106 and the ON current of the thin film transistor element 1 at a predetermined voltage, the ON current value tends to saturate at a predetermined film thickness d1. is thicker than its threshold value (film thickness d1), the uniformity of transistor characteristics in the thin film transistor array is improved. Further, when plotting the relationship between the film thickness of the semiconductor layer 106 and the off-current value, the off-current value tends to increase when the thickness exceeds a predetermined film thickness d2.

図9は半導体層106と保護層107とを重ね合わせた際の断面図である。ストライプ形状の短軸方向において、保護層107の中央の両側それぞれにおける最も膜厚が厚い箇所(最厚部)間の短軸方向における距離を距離A、保護層107の短軸方向における両端間の距離を距離B、半導体層106の短軸方向における両端間の距離を距離C、保護層107と半導体層106とのそれぞれの短軸方向における中央間の距離を距離Dとした。 FIG. 9 is a cross-sectional view when the semiconductor layer 106 and the protective layer 107 are overlaid. In the minor axis direction of the stripe shape, the distance in the minor axis direction between the thickest portions (thickest portions) on both sides of the center of the protective layer 107 is the distance A, and the distance between both ends of the protective layer 107 in the minor axis direction is Distance B is the distance, distance C is the distance between both ends of the semiconductor layer 106 in the minor axis direction, and distance D is the distance between the centers of the protective layer 107 and the semiconductor layer 106 in the minor axis direction.

各層の位置関係においては、出来るだけ全てのストライプ形状(パターン)に形成される層の短軸方向における中央部が、チャネル領域の短軸方向における中央に重なるようにパターニングされることが好ましい。例えば、チャネル領域の幅に相当する距離Mに比べて半導体層106の幅に相当する距離Cを極端に大きくすれば位置関係の影響は小さくなるが、本発明は出来るだけ省スペースで良特性を効率良く得るためにあるのであって、ただ大きくパターニングすることが許容されるのであれば、本発明を用いる必要はあまりない。 Regarding the positional relationship of each layer, it is preferable to pattern so that the central portion in the short axis direction of all the layers formed in stripes (patterns) as much as possible overlaps the center in the short axis direction of the channel region. For example, if the distance C corresponding to the width of the semiconductor layer 106 is made extremely larger than the distance M corresponding to the width of the channel region, the effect of the positional relationship is reduced. There is little need to use the present invention if large patterning is acceptable, as it is there for efficiency.

そのような中で、チャネル領域の幅に相当する距離Mと半導体層106の幅に相当する距離Cとの関係は、M≦Cであって、一般的なフレキソ印刷の安定性及びパターニング精度を鑑みるとM-C≦40μm程度のマージンが確保されていると尚良い。
なお、M=Cの場合、M-Cは0となる。
Under such circumstances, the relationship between the distance M corresponding to the width of the channel region and the distance C corresponding to the width of the semiconductor layer 106 is M≦C, and the stability and patterning accuracy of general flexographic printing are satisfied. In view of this, it is even better if a margin of about MC≦40 μm is ensured.
Note that when M=C, MC is 0.

また、前述の通り、保護層107は半導体層106を外部環境から保護するために形成するものであるため、面内全部、もしくは少なくともチャネル領域においては全部の半導体層106を保護層107が覆っている必要がある。しかしながら、保護層107のストライプ形状の幅が半導体層106のストライプ形状の幅に比べて極端に太くなってしまうと、折角厚く形成した保護層107の膜厚が厚い箇所が半導体層106の短軸方向における両端から大きくはみ出てしまう。一方で、あまりにも丁度に、すなわち保護層107および半導体層106の幅のマージンを少なく形成してしまうと、印刷精度ぶれや印刷物の幅精度ぶれなどで突発的に半導体層106が保護層107から露出し、不良画素が出来てしまう可能性が高い。そのため、C<Bであることが必要であって、安定性を鑑みるのであればB=C+20μm程度あるほうが望ましい。 As described above, the protective layer 107 is formed to protect the semiconductor layer 106 from the external environment. need to be However, if the width of the stripe shape of the protective layer 107 becomes extremely thick compared to the width of the stripe shape of the semiconductor layer 106, the part where the thickness of the protective layer 107, which is formed to be thicker than the thickness of the protective layer 107, is thicker becomes the short axis of the semiconductor layer 106. It protrudes greatly from both ends in the direction. On the other hand, if the margins of the widths of the protective layer 107 and the semiconductor layer 106 are formed too precisely, the semiconductor layer 106 may be suddenly separated from the protective layer 107 due to fluctuations in printing accuracy or width accuracy of printed matter. There is a high possibility that the image will be exposed and defective pixels will be created. Therefore, it is necessary that C<B, and it is desirable that B=C+20 μm from the viewpoint of stability.

本発明の大きな特徴は、形成された保護層107の膜形状が中央の凹んだ断面形状であることのため、断面形状についてもある程度制御する必要がある。先ほどから述べている通り、出来るだけコンパクトな位置関係と膜形状を得るため、保護層107の最厚部間の距離Aと、保護層107の幅に相当する距離B、半導体層106の幅に相当する距離Cの関係性は、|A-C|≦10μm、B-A≦20μm程度が良い。保護層107の最厚部の下に、最も外的要因に弱い半導体層106の短軸方向における端部があることが望ましい。また、保護層107の幅に相当する距離Bに比べて保護層107の最厚部間の距離Aが極端に小さい(狭い)、つまり保護層107の最厚部が短軸方向の中央に寄っている場合は、その分保護できる半導体層106の幅に相当する距離Cも狭くなってしまい、利用効率が極端に悪くなってしまうため、好ましくない。 A major feature of the present invention is that the formed protective layer 107 has a cross-sectional shape with a recessed center, so the cross-sectional shape also needs to be controlled to some extent. As mentioned above, in order to obtain a compact positional relationship and a film shape as much as possible, the distance A between the thickest portions of the protective layer 107, the distance B corresponding to the width of the protective layer 107, and the width of the semiconductor layer 106 The relationship of the corresponding distance C is preferably about |A−C|≦10 μm and BA≦20 μm. Under the thickest part of the protective layer 107, it is desirable that the end of the semiconductor layer 106, which is most vulnerable to external factors, be located in the minor axis direction. In addition, the distance A between the thickest portions of the protective layer 107 is extremely small (narrow) compared to the distance B corresponding to the width of the protective layer 107. If so, the distance C corresponding to the width of the semiconductor layer 106 that can be protected is reduced accordingly, and the utilization efficiency is extremely lowered, which is not preferable.

また、距離Eが大きく(すなわち、短軸方向における半導体層106の中央とチャネル領域の中央との間の距離が大きく)なると、半導体層106の膜厚が最も厚い箇所がチャネル領域の中央から遠ざかる。このため、チャネル領域の上に載る実質的な半導体層106の膜厚が薄くなり、薄膜トランジスタ素子1の素子特性が低下する。このような傾向は、図8に示した櫛形のソース電極104およびドレイン電極105よりも、直線形状で対向するソース電極104およびドレイン電極105において特に顕著である。このため、距離Eは、小さい方が好ましく、具体的には10μm以下であることが好ましい。 Also, when the distance E is large (that is, the distance between the center of the semiconductor layer 106 and the center of the channel region in the minor axis direction is large), the thickest part of the semiconductor layer 106 moves away from the center of the channel region. . As a result, the substantial thickness of the semiconductor layer 106 overlying the channel region is reduced, and the device characteristics of the thin film transistor device 1 are degraded. Such a tendency is more conspicuous in the source electrode 104 and the drain electrode 105 facing each other in a linear shape than in the comb-shaped source electrode 104 and the drain electrode 105 shown in FIG. Therefore, it is preferable that the distance E is as small as possible, and specifically, it is preferably 10 μm or less.

また、距離Dが大きく(すなわち、短軸方向における保護層107の中央と半導体層106の中央との間の距離が大きく)なると、半導体層106と保護層107のアライメントがずれた状態となる。このため、半導体層106の一部に、保護層107により保護されない領域が生じ、この結果、薄膜トランジスタ素子1の素子特性が低下する。このため、距離Dは、小さい方が好ましく、具体的には10μm以下であることで、半導体層106を保護層107により確実に保護することが可能になる。 Also, when the distance D is large (that is, the distance between the center of the protective layer 107 and the center of the semiconductor layer 106 in the minor axis direction is large), the semiconductor layer 106 and the protective layer 107 are misaligned. As a result, a region that is not protected by the protective layer 107 is generated in a part of the semiconductor layer 106, and as a result, the device characteristics of the thin film transistor device 1 are degraded. Therefore, it is preferable that the distance D is as small as possible.

距離Dと距離Eは、それぞれチャネル領域に対する半導体層106の位置と、半導体層106に対する保護層107の位置を調節することで独立して設定可能である。例えば、半導体層106とチャネル領域との間の距離Eが10μmと大きい場合でも、半導体層106の位置に合わせて保護層107を形成すれば、距離Dは小さくすることが可能であるため、保護層107のアライメントがずれてしまうことによる特性劣化を抑制できる。一方、半導体層106とチャネル領域との間の距離Eが10μmであって、チャネル領域の位置から保護層107がさらに-10μm(チャネル領域を基準にして半導体層106の位置とは反対の方向に10μm)ずれると、距離Dの値は20μmになるため、好ましくない。なお、距離D、距離Eともに0であることが最も好ましい状態である。 The distances D and E can be set independently by adjusting the position of the semiconductor layer 106 with respect to the channel region and the position of the protective layer 107 with respect to the semiconductor layer 106, respectively. For example, even if the distance E between the semiconductor layer 106 and the channel region is as large as 10 μm, the distance D can be reduced by forming the protective layer 107 in accordance with the position of the semiconductor layer 106. Deterioration of characteristics due to misalignment of the layer 107 can be suppressed. On the other hand, the distance E between the semiconductor layer 106 and the channel region is 10 μm, and the protective layer 107 is further −10 μm from the position of the channel region (in the direction opposite to the position of the semiconductor layer 106 with respect to the channel region). 10 μm), the value of the distance D becomes 20 μm, which is not preferable. It should be noted that the most preferable state is that both the distance D and the distance E are 0.

実際には、装置精度やパターニング精度、必要膜厚や外的影響度などによって必要位置精度は様々なに変化する可能性があるが、一般的にはこのような位置精度関係を保つことが出来れば本発明の効果は得ることができる。 In reality, the required positional accuracy may change in various ways depending on the device accuracy, patterning accuracy, required film thickness, degree of external influence, etc. However, in general, such a positional accuracy relationship cannot be maintained. If so, the effect of the present invention can be obtained.

これまでボトムコンタクト‐ボトムゲート型の薄膜トランジスタ素子1を例に説明したが、薄膜トランジスタ素子の形態はこれに限られるものではなく、トップコトンタクトやトップゲート型の薄膜トランジスタ素子であっても効果が得られるのであれば用いることができる。 Although the bottom contact/bottom gate type thin film transistor element 1 has been described as an example, the form of the thin film transistor element is not limited to this, and the effect can be obtained even with a top contact or top gate type thin film transistor element. can be used if

絶縁基板101に用いられる材料は特に限定されるものではないが、ガラス基板やシリコンウェハなどが利用しやすい。フレキシブルなトランジスタを形成したい場合にはフレキシブルな基板を用いることが必要である。その場合、一般的にはポリエチレンテレフタレート(PET)やポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネートなどのプラスチック材料が用いられやすい。材料によって強度や耐熱性が異なるため、各製造プロセスに適した材料を選択すると良い。 A material used for the insulating substrate 101 is not particularly limited, but a glass substrate, a silicon wafer, or the like can be easily used. If it is desired to form a flexible transistor, it is necessary to use a flexible substrate. In that case, plastic materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyimide, polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), and polycarbonate are generally used. Since strength and heat resistance differ depending on the material, it is good to select a material suitable for each manufacturing process.

ゲート電極103、ソース電極104、ドレイン電極105、取出し電極などの電極材料に用いられる材料は特に限定されるものではないが、一般的には金、白金、銀、ニッケル等金属や酸化物膜、導電性高分子などがある。また、各電極の形成方法は、特に限定されるものではなく、他層への影響を鑑みて蒸着やスパッタなどのドライプロセスや塗工、印刷などのウェットプロセスなどを用いることができる。 Materials used for electrode materials such as the gate electrode 103, the source electrode 104, the drain electrode 105, and the extraction electrode are not particularly limited. Examples include conductive polymers. The method of forming each electrode is not particularly limited, and dry processes such as vapor deposition and sputtering, and wet processes such as coating and printing can be used in consideration of the influence on other layers.

ゲート絶縁膜102に用いられる材料は特に限定されるものではなく、ゲート絶縁膜102として十分な機能を果たすのであれば自由に選択できる。一般的には、ポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などや、PETやPEN、PESなどを用いても良い。 The material used for the gate insulating film 102 is not particularly limited, and can be freely selected as long as the material functions sufficiently as the gate insulating film 102 . In general, polyvinylphenol, polymethyl methacrylate, polyimide, polyvinyl alcohol, epoxy resin, etc., PET, PEN, PES, etc. may be used.

半導体層106に用いられる材料は特に限定されるものではなく、有機半導体材料として一般的に用いられるものとして、ポリイオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、およびそれら誘導体といった高分子系材料、ペンタセン、テトラセン、銅フタロシアニン、ペニレン、およびそれら誘導体といった低分子材料などを用いることができる。 The material used for the semiconductor layer 106 is not particularly limited, and generally used organic semiconductor materials include polymeric materials such as polyiophenes, polyallylamines, fluorene bithiophene copolymers, and derivatives thereof, pentacene, , tetracene, copper phthalocyanine, penylene, and derivatives thereof.

保護層107に用いられる材料は特に限定されるものではないが、半導体層106にダメージを与えないことが最重要であるため、一般的にはフッ素系樹脂などが用いられやすい。半導体層106にダメージを与えないのであれば、ポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などであってもよい。 The material used for the protective layer 107 is not particularly limited, but since it is most important not to damage the semiconductor layer 106, a fluororesin or the like is generally likely to be used. Polyvinylphenol, polymethyl methacrylate, polyimide, polyvinyl alcohol, epoxy resin, and the like may be used as long as they do not damage the semiconductor layer 106 .

層間絶縁膜層108に用いられる材料は特に限定されるものではないが、一般に用いられる材料にはポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などの有機材料がある。層形成に際しては凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、スピンコート法等公知の方法を好適に用いることができる。 The material used for the interlayer insulating film layer 108 is not particularly limited, but generally used materials include organic materials such as polyvinylphenol, polymethyl methacrylate, polyimide, polyvinyl alcohol, and epoxy resin. For layer formation, known methods such as letterpress printing, reverse offset printing, inkjet printing, screen printing, spray coating and spin coating can be suitably used.

以下、実施例を説明する。なお、本発明において電子ペーパー等の表示装置の電子デバイスに十分適用できるキャリア移動度は目安として0.1cm/Vs以上を有することが好ましい。 Examples are described below. In addition, in the present invention, it is preferable to have a carrier mobility of 0.1 cm 2 /Vs or more as a guide, which is sufficiently applicable to electronic devices such as electronic paper.

(実施例1)
実施例1に係る薄膜トランジスタアレイを以下の手順で製造した。製造した薄膜トランジスタアレイには、縦100列、横100行のマトリクス状に薄膜トランジスタ素子1が、縦5cm、横5cmの領域に縦横500μmの等間隔に配置されている。
(Example 1)
A thin film transistor array according to Example 1 was manufactured by the following procedure. In the manufactured thin film transistor array, the thin film transistor elements 1 are arranged in a matrix of 100 columns and 100 rows, and are arranged at equal intervals of 500 μm in length and width in a region of 5 cm in length and 5 cm in width.

初めに、ガラスを用いた基板101上に銀インキを印刷、ホットプレート上、180℃で1時間乾燥を行い、膜厚100nmのゲート電極103及びキャパシタ電極を形成した。 First, silver ink was printed on a glass substrate 101 and dried on a hot plate at 180° C. for 1 hour to form a gate electrode 103 and a capacitor electrode with a film thickness of 100 nm.

次に、ポリビニルフェノールをスピンコートにより塗布し、ホットプレート上、180℃で1時間乾燥を行い、ゲート絶縁膜102を形成した。 Next, polyvinylphenol was applied by spin coating and dried on a hot plate at 180° C. for 1 hour to form a gate insulating film 102 .

次に、ゲート絶縁膜102上に銀インキを印刷、ホットプレート上、180℃で1時間乾燥を行い、膜厚100nmのソース電極104、ドレイン電極105を形成し、チャネル領域を画定した。画定したチャネル領域について図8に示す。チャネル幅(図8の長軸方向における全チャネル領域の幅)は300μm、チャネル長(図8の短軸方向におけるソース電極104およびドレイン電極105間の距離)は10μmとし、チャネル領域幅(図8中の距離M)は70μmとなるように設計した。 Next, silver ink was printed on the gate insulating film 102 and dried on a hot plate at 180° C. for 1 hour to form a source electrode 104 and a drain electrode 105 with a film thickness of 100 nm to define a channel region. The defined channel regions are shown in FIG. The channel width (the width of the entire channel region in the major axis direction of FIG. 8) is 300 μm, the channel length (the distance between the source electrode 104 and the drain electrode 105 in the minor axis direction of FIG. 8) is 10 μm, and the channel region width (the width of the channel region The middle distance M) was designed to be 70 μm.

次に、半導体材料としてTIPSペンタセンをテトラリンで1.0重量%になるように調液した半導体インキを用い、フレキソ印刷によって印刷を行い、半導体層106を形成した。フレキソ印刷に用いた印刷機は図10に示したものを用いた。凸版として、感光性樹脂凸部が幅50μm、長さ5.2cmのストライプ形状で、500μm間隔で100本並んで形成されたものを用いた。薄膜トランジスタアレイ中では、100個の薄膜トランジスタ素子1を1つのストライプパターン形状の半導体層が跨ぎ、それが100列並ぶように印刷を行った。印刷後、オーブンを用いて150℃で1時間、5hPa以下の環境にて焼成を行った。 Next, a semiconductor ink prepared by mixing TIPS pentacene as a semiconductor material with tetralin to a concentration of 1.0% by weight was used, and printing was performed by flexographic printing to form a semiconductor layer 106 . The printing machine shown in FIG. 10 was used for flexographic printing. As the relief plate, 100 stripe-shaped photosensitive resin protrusions having a width of 50 μm and a length of 5.2 cm were formed at intervals of 500 μm. In the thin film transistor array, 100 thin film transistor elements 1 were straddled by one stripe pattern semiconductor layer, and printing was performed so that 100 rows of semiconductor layers were arranged. After printing, baking was performed in an oven at 150° C. for 1 hour under an environment of 5 hPa or less.

焼成後の半導体層106の断面形状は、中央から端部に向かって膜厚が徐々に薄くなる山型形状であった。膜厚は中央の最も厚い部分で45nmであった。半導体層106のストライプ短軸方向の距離Cは、85μmであった。また、半導体層106のストライプ短軸方向の中央線とチャネル領域幅における中央線との短軸方向における距離Eは5μm以下であった。 The cross-sectional shape of the semiconductor layer 106 after baking was a mountain-like shape in which the film thickness gradually decreased from the center toward the end. The film thickness was 45 nm at the central thickest portion. The distance C of the semiconductor layer 106 in the minor axis direction of the stripe was 85 μm. In addition, the distance E in the short axis direction between the center line of the stripe in the short axis direction of the semiconductor layer 106 and the center line of the width of the channel region was 5 μm or less.

次に、含フッ素化合物であるフッ素系樹脂を用い、フレキソ印刷によって保護層107を形成した。フレキソ印刷に用いた印刷機は図10に示したものを用いた。凸版として、ストライプ形状に感光性樹脂凸部が形成されたものを用い、保護層107が半導体層106の全面をカバーするように印刷した。印刷の際は、常に感光性樹脂凸部と基板が接触する箇所に窒素ガスを噴き付けて保護材料インキの乾燥を促進させた。印刷後、ホットプレート上、150℃で1時間焼成を行った。 Next, a protective layer 107 was formed by flexographic printing using a fluorine-containing resin, which is a fluorine-containing compound. The printing machine shown in FIG. 10 was used for flexographic printing. As a relief plate, a relief plate having photosensitive resin protrusions formed in stripes was used, and the protective layer 107 was printed so as to cover the entire surface of the semiconductor layer 106 . At the time of printing, nitrogen gas was always blown to the place where the photosensitive resin protrusion and the substrate were in contact to promote drying of the protective material ink. After printing, it was baked on a hot plate at 150° C. for 1 hour.

焼成後の保護層107の断面形状は、短軸方向における中央から端部に向かって膜厚が徐々に厚くなる部分を有する(短軸方向における中央の両側のそれぞれに最厚部を有する)凹型形状であった。膜厚は中央の最も薄い部分で150nm、両端付近の最も厚い部分で220nmであった。ストライプ短軸方向における保護層107の両端間の距離Bは115μm、最も膜厚が厚い箇所(最厚部)間の距離Aは100nmであった。また、半導体層106と保護層107とのそれぞれの短軸方向における中央間の距離Dは5μm以下であった。 The cross-sectional shape of the protective layer 107 after firing is a concave shape having portions where the film thickness gradually increases from the center to the ends in the minor axis direction (having the thickest portions on both sides of the center in the minor axis direction). was in shape. The film thickness was 150 nm at the thinnest portion in the center and 220 nm at the thickest portion near both ends. The distance B between both ends of the protective layer 107 in the short axis direction of the stripe was 115 μm, and the distance A between the thickest portions (thickest portions) was 100 nm. Further, the distance D between the centers of the semiconductor layer 106 and the protective layer 107 in the minor axis direction was 5 μm or less.

次に、エポキシ樹脂材料のペーストを用い、スピンコート法およびフォトリソグラフィー法によって膜厚1μmの層間絶縁膜108を形成した。 Next, an inter-layer insulating film 108 having a thickness of 1 μm was formed by spin coating and photolithography using a paste of an epoxy resin material.

次に、銀ペーストをスクリーン印刷することによって上部画素電極を形成した。 The upper pixel electrode was then formed by screen printing a silver paste.

(比較例1)
保護層107の印刷時に窒素ガスの噴き付けを行わなかったこと以外は実施例1と同様に薄膜トランジスタアレイを作成した。
(Comparative example 1)
A thin film transistor array was fabricated in the same manner as in Example 1, except that nitrogen gas was not sprayed during printing of the protective layer 107 .

<評価>
実施例1及び比較例1において、層間絶縁膜形成前に保護層107の形状測定を行った。実施例1における保護層107のストライプ短軸方向の断面形状は、中央から端部に向かって膜厚が厚くなる凹型の断面形状であって、膜厚は中央付近の最も薄い部分で150nm、端部付近の最も厚い部分で220nm、ストライプ短軸方向の膜の距離は115μmであった。比較例1における保護層107の断面形状は、中央から短軸方向における両端部に向かって膜厚が薄くなる山型形状であって、膜厚は中央付近の最も厚い部分で200nmであった。ストライプ短軸方向の両端間の距離Bは95μmであった。
<Evaluation>
In Example 1 and Comparative Example 1, the shape of the protective layer 107 was measured before forming the interlayer insulating film. The cross-sectional shape of the protective layer 107 in Example 1 in the minor axis direction of the stripe is a concave cross-sectional shape in which the film thickness increases from the center toward the ends. The thickness of the film was 220 nm at the thickest part near the edge, and the distance of the film in the minor axis direction of the stripe was 115 μm. The cross-sectional shape of the protective layer 107 in Comparative Example 1 was a mountain-like shape in which the film thickness decreases from the center toward both ends in the minor axis direction, and the film thickness was 200 nm at the thickest portion near the center. The distance B between both ends in the minor axis direction of the stripe was 95 μm.

作成した薄膜トランジスタアレイについて、高オゾン濃度環境下に1h保管した後、アレイ内10000個の薄膜トランジスタ素子1についてトランジスタ特性の測定を行った。測定した素子について移動度の平均値を求めたところ、実施例1の薄膜トランジスタアレイで0.17cm/Vs、比較例1の薄膜トランジスタアレイで0.07cm/Vsであった。 After storing the prepared thin film transistor array in a high ozone concentration environment for 1 hour, the transistor characteristics of 10,000 thin film transistor elements 1 in the array were measured. The average value of the mobility of the measured devices was 0.17 cm 2 /Vs for the thin film transistor array of Example 1 and 0.07 cm 2 / Vs for the thin film transistor array of Comparative Example 1.

以上の結果から、実施例に係る薄膜トランジスタアレイが外部からの影響を受けにくく、トランジスタ特性の均一性が高いことを確認できた。 From the above results, it was confirmed that the thin film transistor array according to the example was less susceptible to external influences and had high uniformity in transistor characteristics.

本発明は、薄膜トランジスタアレイ、およびこれを用いた電気泳動ディスプレイ、液晶ディスプレイ等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for thin film transistor arrays, electrophoretic displays, liquid crystal displays and the like using the same.

1 薄膜トランジスタ素子
101 絶縁基板
102 ゲート絶縁膜(層)
103 ゲート電極
104 ソース電極
105 ドレイン電極
106 半導体(層)
107 保護(層)
108 層間絶縁膜(層)
109 外部環境から保護するための保護層に必要とされる膜厚
201 被印刷基板
202 インキ
203 フレキソ版
204 半乾燥状態インキ
205 印刷物
301 基板定盤
302 被印刷基板
303 インキチャンバー
304 ドクター
305 インキ
306 アニロックスロール
307 版胴
308 凸版
309 印刷物
310 凸部
401 チャネル領域の中心線
402 半導体層の中心線
1 thin film transistor element 101 insulating substrate 102 gate insulating film (layer)
103 Gate electrode 104 Source electrode 105 Drain electrode 106 Semiconductor (layer)
107 protection (layer)
108 Interlayer insulating film (layer)
109 Film thickness required for protective layer for protection from external environment 201 Substrate to be printed 202 Ink 203 Flexographic plate 204 Semi-dry ink 205 Printed matter 301 Substrate surface plate 302 Substrate to be printed 303 Ink chamber 304 Doctor 305 Ink 306 Anilox roll 307 plate cylinder 308 letterpress 309 printed matter 310 raised portion 401 centerline of channel region 402 centerline of semiconductor layer

Claims (8)

少なくとも、絶縁基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の間のチャネル領域に形成された半導体層と、前記半導体層上に形成された保護層を含む薄膜トランジスタ素子を基板上にマトリクス状に配置した薄膜トランジスタアレイであって、
前記保護層は、複数の前記薄膜トランジスタ素子に跨りストライプ形状に前記チャネル領域を覆うように形成され、前記ストライプ形状の長軸方向に直交する面で切断した保護層断面が、前記ストライプ形状の短軸方向における中央の両側それぞれに、中央に較べて膜厚が厚い箇所を有する形状であり、
前記半導体層は、前記ストライプ形状の長軸方向に直交する面で切断した半導体層断面が、前記短軸方向における中央から両端に向かって膜厚が徐々に薄くなっている形状である、薄膜トランジスタアレイ。
At least an insulating substrate, a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, a semiconductor layer formed in a channel region between the source electrode and the drain electrode, and a semiconductor layer formed on the semiconductor layer. A thin film transistor array in which thin film transistor elements including a protective layer are arranged in a matrix on a substrate,
The protective layer is formed in a stripe shape so as to cover the channel region across the plurality of thin film transistor elements, and a cross section of the protective layer cut along a plane perpendicular to the long axis direction of the stripe shape corresponds to the short axis of the stripe shape. A shape having a thicker film thickness than the center on both sides of the center in the direction,
A thin-film transistor array in which the semiconductor layer has a shape in which a cross section of the semiconductor layer cut along a plane orthogonal to the long axis direction of the stripe shape has a shape in which the film thickness gradually decreases from the center toward both ends in the short axis direction. .
前記保護層断面において前記中央に較べて膜厚が厚い箇所それぞれの最も膜厚が厚い箇所間の前記短軸方向における距離Aと、前記保護層の前記短軸方向における両端間の距離Bとの関係が、
B-A≦20μm
である、請求項1に記載の薄膜トランジスタアレイ。
Distance A in the minor axis direction between the thickest locations in the cross section of the protective layer where the film thickness is thicker than the center, and distance B between both ends of the protective layer in the minor axis direction relationship is
BA≦20 μm
2. The thin film transistor array of claim 1, wherein:
前記保護層の前記短軸方向における両端間の距離Bと、前記半導体層の前記短軸方向における両端間の距離Cとの関係が、
C<B
である、請求項1または2に記載の薄膜トランジスタアレイ。
The relationship between the distance B between both ends of the protective layer in the minor axis direction and the distance C between both ends of the semiconductor layer in the minor axis direction is
C<B
3. The thin film transistor array according to claim 1 or 2, wherein
前記保護層断面において前記中央に較べて膜厚が厚い領域それぞれの最も膜厚が厚い箇所間の前記短軸方向における距離Aと、前記半導体層の前記短軸方向における両端間の距離Cとの関係が、
|A-C|≦10μm
である、請求項1から3のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。
Distance A in the short axis direction between the thickest portions of each region thicker than the center in the cross section of the protective layer, and distance C between both ends of the semiconductor layer in the short axis direction relationship is
|AC|≦10 μm
4. The thin film transistor array according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記保護層と前記半導体層とのそれぞれの短軸方向における中央間の距離Dが、10μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。 5. The thin film transistor array according to claim 1, wherein a distance D between centers of said protective layer and said semiconductor layer in the minor axis direction is 10 [mu]m or less. 前記チャネル領域の前記短軸方向における両端間の距離Mと、前記半導体層の前記短軸方向における両端間の距離Cとの関係が、
0≦M―C≦40μm
である、請求項1から5のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。
The relationship between the distance M between both ends of the channel region in the short axis direction and the distance C between both ends of the semiconductor layer in the short axis direction is
0≦MC≦40 μm
6. The thin film transistor array according to any one of claims 1 to 5, wherein
前記半導体層断面の膜厚が最も厚い部分と、前記チャネル領域の前記短軸方向における中心との、前記短軸方向における距離Eが10μm以下である、請求項1から6のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。 7. The distance E in the minor axis direction between the thickest portion of the semiconductor layer cross section and the center of the channel region in the minor axis direction is 10 μm or less according to claim 1. Thin film transistor array. 請求項1から7のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイの製造方法であって、保護層を、凸版印刷法によって形成する工程を含む、薄膜トランジスタアレイの製造方法。 8. The method of manufacturing a thin film transistor array according to any one of claims 1 to 7, comprising the step of forming the protective layer by letterpress printing.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007243081A (en) 2006-03-13 2007-09-20 Hitachi Ltd Thin film transistor substrate and generation method of same
WO2014045543A1 (en) 2012-09-21 2014-03-27 凸版印刷株式会社 Thin film transistor, method for manufacturing same, and image display apparatus
WO2016067591A1 (en) 2014-10-28 2016-05-06 凸版印刷株式会社 Thin-film transistor array and method for manufacturing same
WO2017043408A1 (en) 2015-09-07 2017-03-16 Dic株式会社 Method for manufacturing electronic device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007243081A (en) 2006-03-13 2007-09-20 Hitachi Ltd Thin film transistor substrate and generation method of same
WO2014045543A1 (en) 2012-09-21 2014-03-27 凸版印刷株式会社 Thin film transistor, method for manufacturing same, and image display apparatus
US20150129862A1 (en) 2012-09-21 2015-05-14 Toppan Printing Co., Ltd. Thin film transistor, method of manufacturing same, and image display apparatus
WO2016067591A1 (en) 2014-10-28 2016-05-06 凸版印刷株式会社 Thin-film transistor array and method for manufacturing same
WO2017043408A1 (en) 2015-09-07 2017-03-16 Dic株式会社 Method for manufacturing electronic device

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