JPWO2008075625A1 - 半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 基板表面に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極と前記ドレイン電極とを分断するチャネルギャップ;前記ソース電極および前記ドレイン電極、ならびに前記チャネルギャップ上に配置された有機半導体層;前記有機半導体層上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜状に配置されたゲート電極;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記バンクの前記基板表面からの高さは、前記チャネルギャップの基板表面からの高さよりも高く、かつ前記バンクには溝が形成されている有機半導体素子Aと、
前記有機半導体素子Aのバンクに形成された溝を介して、前記有機半導体素子Aのゲート電極と接続しているソース電極またはドレイン電極を有する有機半導体素子Bとを含む、半導体デバイス。
[2] 前記有機半導体素子Aのゲート電極と、前記有機半導体素子Bのソース電極またはドレイン電極とは、同一平面上にある、[1]に記載の半導体デバイス。
[3] 前記有機半導体素子Bは、前記基板表面に配置されたゲート電極;前記ゲート電極上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜上に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極およびドレイン電極上に配置された有機半導体層;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記有機半導体素子Bのバンクには、前記有機半導体素子Aのバンクの溝と連通している溝が形成されており、
当該連通している溝を介して、前記有機半導体素子Aのゲート電極と、前記有機半導体素子Bのソース電極またはドレイン電極とが接続している、[1]に記載の半導体デバイス。
[4] 前記溝の幅は、3〜200μmである、[1]に記載の半導体デバイス。
[5] 基板表面に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極と前記ドレイン電極とを分断するチャネルギャップ;前記ソース電極および前記ドレイン電極、ならびに前記チャネルギャップ上に配置された有機半導体層;前記有機半導体層上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜状に配置されたゲート電極;ならびに前記有機半導体層を規定するバンクを有し、前記バンクの前記基板表面からの高さは、前記チャネルギャップの基板表面からの高さよりも高く、かつ前記バンクには開口部が形成されている有機半導体素子Aと、前記有機半導体素子Aのバンクに形成された開口部を介して、前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と接続しているゲート電極を有する有機半導体素子Bとを含む、半導体デバイス。
[6] 前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と、前記有機半導体素子Bのゲート電極とは、同一平面上にある、[5]に記載の半導体デバイス。
[7] 前記有機半導体素子Bは、前記基板表面に配置されたゲート電極;前記ゲート電極上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜上に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極およびドレイン電極上に配置された有機半導体層;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、前記有機半導体素子Bのバンクには、前記有機半導体素子Aのバンクの開口部と連通している開口部が形成されており、該連通している開口部を介して、前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と、前記有機半導体素子Bのゲート電極とが接続している、[5]に記載の半導体デバイス。
[8]前記開口部の幅は3〜200μmであり、高さは20〜200nmである[5]に記載の半導体デバイス。
[9] [1]に記載の半導体デバイス、および前記半導体素子Aのドレイン電極に接続された画素電極を有する有機発光素子を含む、有機ELデバイス。
[10] [5]に記載の半導体デバイス、および前記半導体素子Bのドレイン電極に接続された画素電極を有する有機発光素子を含む、有機ELデバイス。
本発明の半導体デバイスにおける素子Aは、ソース電極およびドレイン電極、チャネルギャップ、有機半導体層、ゲート絶縁膜およびバンクを有する。素子Aは、トップゲート型のTFT素子である。
基板は、インプリント加工できる基板であることが好ましく、したがって樹脂基板であることが好ましい。
素子Bは、素子Aと同様に、基板、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、チャネルギャップ、有機半導体層、およびバンクをさらに有することが好ましい。それぞれの機能は、素子Aと同じであってよい。また素子Bは、通常はボトムゲートの有機TFT素子である。
本発明において、素子Aおよび素子Bは、基板上で互いに隣接して配置される。本発明では、素子Aのゲート電極と、素子Bのドレイン電極等とはバンクに形成された溝を介して同一平面上で連結していること、または、素子Aのドレイン電極等と、素子Bのゲート電極とは、開口部を介して同一平面上で連結していることを特徴とする。素子Aをトップゲート型有機TFTとし、素子Bをボトムゲート型有機TFTとすることで、それぞれの素子の構造を複雑にすることなく、素子Aのゲート電極またはドレイン電極等と素子Bのドレイン電極等またはゲート電極とを同一平面上で連結させることができる(図2および図7参照)。
実施の形態1ではバンクに溝を有する半導体デバイスについて説明する。図1は実施の形態1における半導体デバイスの平面図を示す。図2Aおよび図2Bは、実施の形態1における半導体デバイスの断面図を示す。
トップゲート型TFT11は、基板100、ソース電極210およびドレイン電極220、チャネルギャップ110、有機半導体層300、ゲート絶縁膜400、ゲート電極230およびバンク120を有する。
ボトムゲート型TFT12は、基板100、ゲート電極231、ゲート絶縁膜401、ソース電極211およびドレイン電極221、チャネルギャップ111、有機半導体層301およびバンク121を有する。
半導体デバイス10の製造方法は、例えば、
1)基板100を、インプリント加工により適切に成形するステップ(図3A)、
2)トップゲート型TFT11の、ソース電極210、ドレイン電極220、チャネルギャップ110、有機半導体層300、およびゲート絶縁膜400を形成し;かつボトムゲート型TFT12の、ゲート電極231、ゲート絶縁膜401、およびチャネルギャップ111を形成するステップ(図3B)、
3)ゲート電極230、ドレイン電極221およびソース電極211を形成するステップ(図3C)、
4)有機半導体層301を形成するステップ(図3D)、を有する。
まず基板100にインプリント金型をプレスし、チャネルギャップ110およびバンク120を形成する(図4A)。インプリント金型は、例えば、シリコン、二酸化シリコンまたはカーボンからなる。
まず基板100にインプリント金型をプレスし、バンク121を形成する(図5A)。インプリント金型は、例えば、シリコン、二酸化シリコンまたはカーボンからなる。
実施の形態2では、バンクに開口部を有する半導体デバイスについて説明する。図6は実施の形態2における半導体デバイスの平面図を示す。図7A、図7Bおよび図7Cは、実施の形2における半導体デバイスの断面図を示す。
ボトムゲート型TFT21は、基板101、ゲート電極232、ゲート絶縁膜402、ソース電極212およびドレイン電極222、チャネルギャップ112、有機半導体層302およびバンク122を有する。
トップゲート型TFT22は、基板101、ソース電極213およびドレイン電極223、チャネルギャップ113、有機半導体層303、ゲート絶縁膜403、ゲート電極233およびバンク123を有する。
半導体デバイス20の製造方法は、例えば、
1)基板101を、インプリント加工により適切に成形するステップ(図8A)、
2)ゲート電極232、ドレイン電極223およびソース電極213を形成するステップ(図8B)、
3)バンク122およびバンク123の溝を埋めるステップ(図8C)、
4)ボトムゲート型TFT21の、ゲート絶縁膜402、チャネルギャップ112、および半導体層302、ならびにトップゲート型TFT22の有機半導体層303、ゲート絶縁膜403、およびゲート電極233を形成するステップ(図8D)
実施の形態3では実施の形態2の半導体デバイス20に、有機発光素子31が接続された有機ELデバイス30について説明する。実施の形態3では、半導体デバイス20のボトムゲート型TFT21をドライビングTFT、トップゲート型TFT22をスイッチングTFTとして用いる。つまり、ボトムゲート型TFT21のドレイン電極222と有機発光素子31の陽極240とが接続されている。
[1] 基板表面に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極と前記ドレイン電極とを分断するチャネルギャップ;前記ソース電極および前記ドレイン電極、ならびに前記チャネルギャップ上に配置された有機半導体層;前記有機半導体層上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜状に配置されたゲート電極;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記バンクの前記基板表面からの高さは、前記チャネルギャップの基板表面からの高さよりも高く、かつ前記バンクには溝が形成されている有機半導体素子Aと、
前記有機半導体素子Aのバンクに形成された溝を介して、前記有機半導体素子Aのゲート電極と接続しているソース電極またはドレイン電極を有する有機半導体素子Bとを含む、半導体デバイス。
[2] 前記有機半導体素子Aのゲート電極と、前記有機半導体素子Bのソース電極またはドレイン電極とは、同一平面上にある、[1]に記載の半導体デバイス。
[3] 前記有機半導体素子Bは、前記基板表面に配置されたゲート電極;前記ゲート電極上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜上に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極およびドレイン電極上に配置された有機半導体層;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記有機半導体素子Bのバンクには、前記有機半導体素子Aのバンクの溝と連通している溝が形成されており、
当該連通している溝を介して、前記有機半導体素子Aのゲート電極と、前記有機半導体素子Bのソース電極またはドレイン電極とが接続している、[1]に記載の半導体デバイス。
[4] 前記溝の幅は、3〜200μmである、[1]に記載の半導体デバイス。
[5] 基板表面に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極と前記ドレイン電極とを分断するチャネルギャップ;前記ソース電極および前記ドレイン電極、ならびに前記チャネルギャップ上に配置された有機半導体層;前記有機半導体層上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜状に配置されたゲート電極;ならびに前記有機半導体層を規定するバンクを有し、前記バンクの前記基板表面からの高さは、前記チャネルギャップの基板表面からの高さよりも高く、かつ前記バンクには開口部が形成されている有機半導体素子Aと、前記有機半導体素子Aのバンクに形成された開口部を介して、前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と接続しているゲート電極を有する有機半導体素子Bとを含む、半導体デバイス。
[6] 前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と、前記有機半導体素子Bのゲート電極とは、同一平面上にある、[5]に記載の半導体デバイス。
[7] 前記有機半導体素子Bは、前記基板表面に配置されたゲート電極;前記ゲート電極上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜上に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極およびドレイン電極上に配置された有機半導体層;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、前記有機半導体素子Bのバンクには、前記有機半導体素子Aのバンクの開口部と連通している開口部が形成されており、該連通している開口部を介して、前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と、前記有機半導体素子Bのゲート電極とが接続している、[5]に記載の半導体デバイス。
[8]前記開口部の幅は3〜200μmであり、高さは20〜200nmである[5]に記載の半導体デバイス。
[9] [1]に記載の半導体デバイス、および前記半導体素子Aのドレイン電極に接続された画素電極を有する有機発光素子を含む、有機ELデバイス。
[10] [5]に記載の半導体デバイス、および前記半導体素子Bのドレイン電極に接続された画素電極を有する有機発光素子を含む、有機ELデバイス。
本発明の半導体デバイスにおける素子Aは、ソース電極およびドレイン電極、チャネルギャップ、有機半導体層、ゲート絶縁膜およびバンクを有する。素子Aは、トップゲート型のTFT素子である。
基板は、インプリント加工できる基板であることが好ましく、したがって樹脂基板であることが好ましい。
金属の例には、AgやCu、Au、Ptなどが含まれる。ソース電極およびドレイン電極の厚さは適宜選択されるが、20〜200nmであることが好ましい。
素子Bは、素子Aと同様に、基板、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、チャネルギャップ、有機半導体層、およびバンクをさらに有することが好ましい。それぞれの機能は、素子Aと同じであってよい。また素子Bは、通常はボトムゲートの有機TFT素子である。
本発明において、素子Aおよび素子Bは、基板上で互いに隣接して配置される。本発明では、素子Aのゲート電極と、素子Bのドレイン電極等とはバンクに形成された溝を介して同一平面上で連結していること、または、素子Aのドレイン電極等と、素子Bのゲート電極とは、開口部を介して同一平面上で連結していることを特徴とする。素子Aをトップゲート型有機TFTとし、素子Bをボトムゲート型有機TFTとすることで、それぞれの素子の構造を複雑にすることなく、素子Aのゲート電極またはドレイン電極等と素子Bのドレイン電極等またはゲート電極とを同一平面上で連結させることができる(図2および図7参照)。
実施の形態1ではバンクに溝を有する半導体デバイスについて説明する。図1は実施の形態1における半導体デバイスの平面図を示す。図2Aおよび図2Bは、実施の形態1における半導体デバイスの断面図を示す。
トップゲート型TFT11は、基板100、ソース電極210およびドレイン電極220、チャネルギャップ110、有機半導体層300、ゲート絶縁膜400、ゲート電極230およびバンク120を有する。
ボトムゲート型TFT12は、基板100、ゲート電極231、ゲート絶縁膜401、ソース電極211およびドレイン電極221、チャネルギャップ111、有機半導体層301およびバンク121を有する。
半導体デバイス10の製造方法は、例えば、
1)基板100を、インプリント加工により適切に成形するステップ(図3A)、
2)トップゲート型TFT11の、ソース電極210、ドレイン電極220、チャネルギャップ110、有機半導体層300、およびゲート絶縁膜400を形成し;かつボトムゲート型TFT12の、ゲート電極231、ゲート絶縁膜401、およびチャネルギャップ111を形成するステップ(図3B)、
3)ゲート電極230、ドレイン電極221およびソース電極211を形成するステップ(図3C)、
4)有機半導体層301を形成するステップ(図3D)、を有する。
まず基板100にインプリント金型をプレスし、チャネルギャップ110およびバンク120を形成する(図4A)。インプリント金型は、例えば、シリコン、二酸化シリコンまたはカーボンからなる。
まず基板100にインプリント金型をプレスし、バンク121を形成する(図5A)。インプリント金型は、例えば、シリコン、二酸化シリコンまたはカーボンからなる。
実施の形態2では、バンクに開口部を有する半導体デバイスについて説明する。図6は実施の形態2における半導体デバイスの平面図を示す。図7A、図7Bおよび図7Cは、実施の形2における半導体デバイスの断面図を示す。
ボトムゲート型TFT21は、基板101、ゲート電極232、ゲート絶縁膜402、ソース電極212およびドレイン電極222、チャネルギャップ112、有機半導体層302およびバンク122を有する。
トップゲート型TFT22は、基板101、ソース電極213およびドレイン電極223、チャネルギャップ113、有機半導体層303、ゲート絶縁膜403、ゲート電極233およびバンク123を有する。
して配置されることができる。
半導体デバイス20の製造方法は、例えば、
1)基板101を、インプリント加工により適切に成形するステップ(図8A)、
2)ゲート電極232、ドレイン電極223およびソース電極213を形成するステップ(図8B)、
3)バンク122およびバンク123の溝を埋めるステップ(図8C)、
4)ボトムゲート型TFT21の、ゲート絶縁膜402、チャネルギャップ112、および半導体層302、ならびにトップゲート型TFT22の有機半導体層303、ゲート絶縁膜403、およびゲート電極233を形成するステップ(図8D)
と、トップゲート型TFT22のドレイン電極223およびソース電極213が、塗布により一括で形成できることから、製造プロセスを減らすことができ、製造コストを下げることができる。したがって本発明によれば、低コストの半導体デバイスを提供することができる。
実施の形態3では実施の形態2の半導体デバイス20に、有機発光素子31が接続された有機ELデバイス30について説明する。実施の形態3では、半導体デバイス20のボトムゲート型TFT21をドライビングTFT、トップゲート型TFT22をスイッチングTFTとして用いる。つまり、ボトムゲート型TFT21のドレイン電極222と有機発光素子31の陽極240とが接続されている。
配置される。封止膜500の材質の例には、SiNやSiONなどが含まれる。封止膜500の好ましい材質は、SiNである。封止膜500の好ましい厚さは、20〜200nmである。
Claims (10)
- 基板表面に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極と前記ドレイン電極とを分断するチャネルギャップ;前記ソース電極および前記ドレイン電極、ならびに前記チャネルギャップ上に配置された有機半導体層;前記有機半導体層上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜状に配置されたゲート電極;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記バンクの前記基板表面からの高さは、前記チャネルギャップの基板表面からの高さよりも高く、かつ前記バンクには溝が形成されている有機半導体素子Aと、
前記有機半導体素子Aのバンクに形成された溝を介して、前記有機半導体素子Aのゲート電極と接続しているソース電極またはドレイン電極を有する有機半導体素子Bとを含む、半導体デバイス。 - 前記有機半導体素子Aのゲート電極と、前記有機半導体素子Bのソース電極またはドレイン電極とは、同一平面上にある、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 前記有機半導体素子Bは、前記基板表面に配置されたゲート電極;前記ゲート電極上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜上に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極およびドレイン電極上に配置された有機半導体層;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記有機半導体素子Bのバンクには、前記有機半導体素子Aのバンクの溝と連通している溝が形成されており、
当該連通している溝を介して、前記有機半導体素子Aのゲート電極と、前記有機半導体素子Bのソース電極またはドレイン電極とが接続している、
請求項1に記載の半導体デバイス。 - 前記溝の幅は、3〜200μmである、請求項1に記載の半導体デバイス。
- 請求項1に記載の半導体デバイス、および
前記有機半導体素子Aのドレイン電極に接続された画素電極を有する有機発光素子を含む、有機ELデバイス。 - 基板表面に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極と前記ドレイン電極とを分断するチャネルギャップ;前記ソース電極および前記ドレイン電極、ならびに前記チャネルギャップ上に配置された有機半導体層;前記有機半導体層上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜状に配置されたゲート電極;ならびに前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記バンクの前記基板表面からの高さは、前記チャネルギャップの基板表面からの高さよりも高く、かつ前記バンクには開口部が形成されている有機半導体素子Aと、
前記有機半導体素子Aのバンクに形成された開口部を介して、前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と接続しているゲート電極を有する有機半導体素子Bとを含む、半導体デバイス。 - 前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と、前記有機半導体素子Bのゲート電極とは、同一平面上にある、請求項6に記載の半導体デバイス。
- 前記有機半導体素子Bは、前記基板表面に配置されたゲート電極;前記ゲート電極上に配置された絶縁膜;前記絶縁膜上に配置されたソース電極およびドレイン電極;前記ソース電極およびドレイン電極上に配置された有機半導体層;および前記有機半導体層を規定するバンクを有し、
前記有機半導体素子Bのバンクには、前記有機半導体素子Aのバンクの開口部と連通している開口部が形成されており、
当該連通している開口部を介して、前記有機半導体素子Aのソース電極またはドレイン電極と、前記有機半導体素子Bのゲート電極とが接続している、
請求項6に記載の半導体デバイス。 - 前記開口部の幅は3〜200μmであり、高さは20〜200nmである請求項6に記載の半導体デバイス。
- 請求項6に記載の半導体デバイス、および
前記有機半導体素子Bのドレイン電極に接続された画素電極を有する有機発光素子を含む、有機ELデバイス。
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