JPWO2009031377A1 - Multi-channel self-aligned transistor by double self-aligned process and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
二度の背面露光を用いることで、ゲート、ドレイン及びソース電極の位置を順次決定し、櫛形ゲート電極を用いた縦形構造でマルチ・短チャネル化を図ることができる二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタとその製造方法を提供する。二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、基板(10)上に櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)と、その上に積層された絶縁膜(21)と、前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)との間に、前記基板(10)側からの1回目の背面露光によって形成される透明ドレイン電極(12)と、その上に積層される絶縁膜(21a)と前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)の上方に前記基板(10)側からの2回目の背面露光によって形成される透明ソース電極(13)と、その上に積層される半導体(31)を有する。Multiple channels by double self-alignment process that can determine the position of gate, drain and source electrodes in sequence by using back exposure twice, and can achieve multi / short channel with vertical structure using comb gate electrode A self-aligned transistor and a method for manufacturing the same are provided. In a multi-channel self-aligned transistor using a double self-alignment process, an opaque gate electrode (11) processed into a comb shape on a substrate (10), an insulating film (21) stacked thereon, and processed into the comb shape. The transparent drain electrode (12) formed by the first back exposure from the substrate (10) side, the insulating film (21a) stacked thereon, and the opaque gate electrode (11) A transparent source electrode (13) formed by second back exposure from the substrate (10) side above the opaque gate electrode (11) processed into a comb shape, and a semiconductor (31) stacked thereon are formed. Have.
Description
本発明は、二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタ及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a multi-channel self-aligned transistor using a double self-aligned process and a method for manufacturing the same.
従来、大面積化可能、超薄型、軽量、フレキシブルの特徴を有する有機エレクトロニクス技術が注目されている。そのスイッチングデバイスとしては有機トランジスタが挙げられ、ペンタセン半導体を持つ有機トランジスタ、有機SIT、自己整合技術を用いた有機トランジスタ等、様々な提案・検討が成されてきた。
そのなかでも、上記特許文献1は、本願発明者らによって提案されたものであり、有機電界効果トランジスタの製造方法が開示されている。そこでは背面露光法を用い、予め形成したゲート電極をマスクとして用いることで、続くソース・ ドレイン電極の位置を決定する自己整合方法が採用されている。本手法は、トランジスタの主要部となる三つの電極位置が決定でき、かつその位置を0.8μm以下のオーバーラップ長で小さく形成することができるため、トランジスタの高性能化を図ることができる。また、フレキシブル基板上にトランジスタを形成した際ゲート電極が湾曲した場合も、続くドレイン・ ソース電極のアライメントが可能となる興味深い手法と言える。
Among them,
しかしながら、上記特許文献1による有機電界効果トランジスタは、チャネルが基板に対して水平方向に形成されるため、加工技術の観点からチャネル長の短縮が難しく、ひいてはチャネル長短縮による高性能化が難しかった。そのため、ゲート、ドレイン及び・ソース電極を基板に積層する、縦型構造を持つ自己整合有機トランジスタの実現が望まれていた。
However, in the organic field effect transistor according to
本発明は、上記状況に鑑みて、二度の背面露光法を用いることで、ゲート、ドレイン及びソース電極の位置を順次決定し、櫛形ゲート電極を用いた縦形構造でマルチ・短チャネル化を図ることのできるフレキシブル化対応可能な二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタとその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above situation, the present invention uses the back exposure method twice to sequentially determine the positions of the gate, drain, and source electrodes, and achieves a multi-short channel structure with a vertical structure using comb-shaped gate electrodes. An object of the present invention is to provide a multi-channel self-aligned transistor using a double self-aligned process that can be flexible and a method for manufacturing the same.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、基板(10)上に櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)と、その上に積層された絶縁膜(21)と、前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)との間に前記基板(10)側からの1回目の背面露光によって形成される透明ドレイン電極(12)と、その上に積層される絶縁膜(21a,22)と前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)の上方に前記基板(10)側からの2回目の背面露光によって形成される透明ソース電極(13)と、その上に積層される半導体(31)を有することを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a multi-channel self-aligned transistor using a double self-alignment process, an opaque gate electrode (11) processed into a comb shape on a substrate (10), an insulating film (21) stacked thereon, and the comb shape The transparent drain electrode (12) formed by the first back exposure from the substrate (10) side between the processed opaque gate electrode (11) and the insulating film (21a, 21a, 22) and the transparent source electrode (13) formed by the second back exposure from the substrate (10) side above the comb-shaped opaque gate electrode (11), and the semiconductor laminated thereon (31).
〔2〕上記〔1〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)がTaであることを特徴とする。 [2] In the multi-channel self-aligned transistor according to the double self-alignment process described in [1], the comb-shaped opaque gate electrode (11) is Ta.
〔3〕上記〔1〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記透明ドレイン電極(12)及び前記透明ソース電極(13)がインジウム亜鉛酸化物(IZO)であることを特徴とする。 [3] The multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process according to [1], wherein the transparent drain electrode (12) and the transparent source electrode (13) are indium zinc oxide (IZO). And
〔4〕上記〔1〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記絶縁膜(21,21a,22)がTa2 O5 であることを特徴とする。[4] The multichannel self-aligned transistor according to the double self-aligned process described in [1] above, wherein the insulating film (21, 21a, 22) is Ta 2 O 5 .
〔5〕上記〔1〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記絶縁膜(21a,22)がポリイミドであることを特徴とする。 [5] In the multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process described in [1], the insulating films (21a, 22) are made of polyimide.
〔6〕上記〔1〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記半導体(31)が有機半導体であることを特徴とする。 [6] In the multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process described in [1], the semiconductor (31) is an organic semiconductor.
〔7〕上記〔6〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記有機半導体がペンタセンであることを特徴とする。 [7] In the multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process described in [6], the organic semiconductor is pentacene.
〔8〕上記〔1〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記半導体(31)が酸化物半導体であることを特徴とする。 [8] In the multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process described in [1], the semiconductor (31) is an oxide semiconductor.
〔9〕上記〔8〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタにおいて、前記酸化物半導体がインジウム亜鉛酸化物(IZO)であることを特徴とする。 [9] In the multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process described in [8], the oxide semiconductor is indium zinc oxide (IZO).
〔10〕二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、基板(10)上に不透明ゲート電極(11)を形成し、該不透明ゲート電極(11)を櫛形に加工し、その上に絶縁膜(21)を形成する工程と、フォトレジストを全面にコーティング後、前記基板(10)側から紫外光による1回目の背面露光を行い、現像後、フォトレジストパターン(41)を形成する工程と、透明ドレイン電極(12)を形成する工程と、不要部の電極をフォトレジストパターン(41)ごとリフトオフを行う工程と、絶縁膜(21a,22)を積層し、次いで透明ソース電極(13)を積層形成し、更には、フォトレジストをコーティング後、前記基板(10)側から紫外光による2回目の背面露光を実施し、フォトレジストパターン(42)を形成する工程と、前記フォトレジストパターン(42)を用い、前記ソース電極(13)及び前記絶縁膜(21a,22)を加工する工程と、フォトレジストパターン(42)を除去する工程と、半導体(31)を形成する工程とを施すことを特徴とする。 [10] In a method of manufacturing a multi-channel self-aligned transistor by a double self-aligned process, an opaque gate electrode (11) is formed on a substrate (10), the opaque gate electrode (11) is processed into a comb shape, A step of forming an insulating film (21) on the surface, and coating a photoresist on the entire surface, followed by a first back exposure with ultraviolet light from the substrate (10) side, and after development, a photoresist pattern (41) is formed. A step of forming a transparent drain electrode (12), a step of lifting off an unnecessary portion electrode together with the photoresist pattern (41), laminating insulating films (21a, 22), and then a transparent source electrode (13 ), And after the photoresist coating, a second back exposure with ultraviolet light is performed from the substrate (10) side, A step of forming a strike pattern (42), a step of processing the source electrode (13) and the insulating films (21a, 22) using the photoresist pattern (42), and a removal of the photoresist pattern (42). And a step of forming a semiconductor (31).
〔11〕上記〔10〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)にTaを用いることを特徴とする。 [11] In the method for manufacturing a multi-channel self-aligned transistor by the double self-alignment process according to [10], Ta is used for the opaque gate electrode (11) processed into the comb shape.
〔12〕上記〔10〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記透明ドレイン電極(12)及び前記透明ソース電極(13)にインジウム亜鉛酸化物(IZO)を用いることを特徴とする。 [12] In the method for manufacturing a multi-channel self-aligned transistor by the double self-alignment process according to [10], indium zinc oxide (IZO) is used for the transparent drain electrode (12) and the transparent source electrode (13). It is characterized by that.
〔13〕上記〔10〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記絶縁膜(21,21a,22)にTa2 O5 を用いることを特徴とする。[13] In the method for manufacturing a multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process described in [10], Ta 2 O 5 is used for the insulating films (21, 21a, 22).
〔14〕上記〔10〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記絶縁膜(21a,22)にポリイミドを用いることを特徴とする。 [14] In the method for manufacturing a multi-channel self-aligned transistor according to the double self-alignment process described in [10], polyimide is used for the insulating films (21a, 22).
〔15〕上記〔10〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記半導体(31)に有機半導体を用いることを特徴とする。 [15] The method for manufacturing a multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process according to [10], wherein an organic semiconductor is used for the semiconductor (31).
〔16〕上記〔15〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記有機半導体にペンタセンを用いることを特徴とする。 [16] In the method for manufacturing a multichannel self-aligned transistor by the double self-aligned process according to [15], pentacene is used for the organic semiconductor.
〔17〕上記〔10〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記半導体(31)に酸化物半導体を用いることを特徴とする。 [17] The method for manufacturing a multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process according to [10], wherein an oxide semiconductor is used for the semiconductor (31).
〔18〕上記〔17〕記載の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法において、前記酸化物半導体にインジウム亜鉛酸化物(IZO)を用いることを特徴とする。 [18] The method for manufacturing a multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process according to [17], wherein indium zinc oxide (IZO) is used for the oxide semiconductor.
本発明によれば、短チャネル、多重チャネルかつ自己整合と高性能化された二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタが実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a multi-channel self-aligned transistor by a short self-alignment process with a short channel, a multi-channel, and a self-alignment and high performance.
10 基板
11 櫛形ゲート電極
12 ドレイン電極
13 ソース電極
21,21a,22 絶縁膜
31 有機半導体又は酸化物半導体
41,42 フォトレジストパターン
L トランジスタのチャネル長DESCRIPTION OF
本発明の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタは、基板(10)上に櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)と、その上に積層された絶縁膜(21)と、前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)との間に、前記基板(10)側からの1回目の背面露光によって形成される透明ドレイン電極(12)と、その上に積層される絶縁膜(21a,22)と前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)の上方に前記基板(10)側からの2回目の背面露光によって形成される透明ソース電極(13)と、その上に積層される半導体(31)を有する。 The multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process of the present invention includes an opaque gate electrode (11) processed into a comb shape on a substrate (10), an insulating film (21) stacked thereon, and the comb-shaped transistor. The transparent drain electrode (12) formed by the first back exposure from the substrate (10) side, and the insulating film (21a) laminated thereon between the opaque gate electrode (11) processed into , 22) and the transparent gate electrode (13) formed by the second back exposure from the substrate (10) side above the opaque gate electrode (11) processed into the comb shape, and laminated thereon. It has a semiconductor (31).
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明の実施例を示す二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの断面図、図2は本発明の第1実施例を示す二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造工程図である。 1 is a cross-sectional view of a multi-channel self-aligned transistor according to a double self-alignment process according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is process drawing.
これらの図において、10は基板、11は櫛形ゲート電極、12はドレイン電極、13はソース電極、21,21aは絶縁膜、31は有機半導体又は酸化物半導体、41,42はフォトレジストパターンである。図1に示すように、トランジスタのチャネル長Lは、ドレイン電極12とソース電極13の高さの差、すなわち絶縁膜21aの膜厚によって決まる。
In these figures, 10 is a substrate, 11 is a comb gate electrode, 12 is a drain electrode, 13 is a source electrode, 21 and 21a are insulating films, 31 is an organic semiconductor or oxide semiconductor, and 41 and 42 are photoresist patterns. . As shown in FIG. 1, the channel length L of the transistor is determined by the difference in height between the
まず、第1実施例の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造工程を図2を参照しながら説明する。 First, a manufacturing process of a multi-channel self-aligned transistor according to the double self-alignment process of the first embodiment will be described with reference to FIG.
まず、図2(a)に示すように、基板10を洗浄した後、不透明ゲート電極を形成して櫛形に加工し、櫛形ゲート電極11を得る。その後、絶縁膜21を形成する。続いて、ポジ形フォトレジストを全面にコーティング後、背面露光法を用いて基板10側から紫外光による1回目の背面露光を行い、現像後、図2(b)に示すように、フォトレジストパターン41を得る。ここで、この背面露光法により得られたフォトレジストパターン41は、櫛形ゲート電極11の幅より1μm前後小さくなるが、櫛形ゲート電極11の幅と同等幅のパターン形成が可能となる。続いて、図2(c) に示すように、透明ドレイン電極12を形成する。その後、図2(d) に示すように、不要部の電極をフォトレジストパターン41ごとリフトオフする。そして、図2(e) に示すように、絶縁膜21a(絶縁膜21と同じ材料)、透明ソース電極13を順次積層形成する。更には、フォトレジストをコーティング後、紫外光による2回目の背面露光を実施し、フォトレジストパターン42を形成する。次いで、図2(f) に示すように、このフォトレジストパターン42を用い、ソース電極13及び絶縁膜21aを加工する。その後、図2(g) に示すように、フォトレジストパターン42を除去する。最後に、図2(h) に示すように、有機半導体31を形成することで二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタが完成する。
First, as shown in FIG. 2A, after the
この第1実施例では、櫛形ゲート電極11にTa、透明ドレイン・ソース電極12,13にインジウム亜鉛酸化物(IZO)、絶縁膜21,21aにTa2 O5 、有機半導体31に例えば、ペンタセンを用いた。また、有機半導体に代えて酸化物半導体、例えば、インジウム亜鉛酸化物を用いることができる。In this first embodiment, Ta is used for the comb-shaped
以下、二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの各部に用いられる材料について説明する。 Hereinafter, materials used for each part of the multi-channel self-aligned transistor by the double self-alignment process will be described.
まず、有機材料について説明する。 First, the organic material will be described.
p形有機半導体材料を図3〜図5に、絶縁材料及びn形有機半導体材料を図6に示す。 A p-type organic semiconductor material is shown in FIGS. 3 to 5, and an insulating material and an n-type organic semiconductor material are shown in FIG.
はじめに、p形有機半導体材料について説明する。Pentaceneは最も代表的な有機材料であり、現在では移動度1.5cm2 /Vsを超える値が各機関より報告されており、さらに3cm2 /Vs程度という単結晶の移動度を超える値も報告され、a−SiFETを超える特性が得られる点は間違いない。低分子材料系であるという観点から、蒸着法に頼っていたのでは、単なるフレキシブル化可能な材料である点がトランジスタの特徴として残るのみで将来性に乏しかった。しかしながら、最近、加熱1,2,4−トリクロロベンゼンや、ジクロロベンゼン溶液化による塗布形成及びインクジェットプリント(IJP)形成の報告もなされた。これらにより、将来的には大面積・フレキシブル応用を目指したトランジスタとしての利用が有望であると考えられる。以下、初期報告と移動度は、polyacetylene、有機色素(1.5×10-5cm2 /Vs)、polythiophene(10-5cm2 /Vs)、p,p’−biphenol(4×10-4cm2 /Vs)、poly(3−hexylthiophene(10-4cm2 /Vs)、Polyacetylene(10-4cm2 /Vs)、Poly(3−alkylthiophene)(3×10-3cm2 /Vs)、poly(1,4−naphthalene vinylene)とpoly(p−phenylene vinylene)(2×10-6cm2 /Vs)、polypyrrole オーミック polythiophene(2×10-4cm2 /Vs)、polythienylenevinylene(0.22cm2 /Vs)、oligothiophene置換基(10-2cm2 /Vs)、α−sexithienyl、regioregular poly(3−hexylthiophene)(RR−P3HT)(0.1cm2 /Vs)、quaterthiophene、sexithiopheneとoctithiophene(0.072cm2 /Vs)が報告されている。材料系として、チオフェン系を中心に、かつregioregular化や長鎖化による高配向性の導入により、移動度0.1cm2 /Vs程度が達成されていた。その後は、1,4−bis(5′−hexyl−2,2’−bithiophen−5−yl)benzene(2−dH−TTPTT)(0.02cm2 /Vs)、BTQBT(0.2cm2 /Vs)、アントラセンオリゴマー3A(0.13cm2 /Vs)、oligoselenophene DH5S(0.038cm2 /Vs)、Ovalene(Ov)(0.02cm2 /Vs)、Hexabenzocoronene(Hbc)(5.6×10-3cm2 /Vs)、Ddicoronylene(Dc)(0.03cm2 /Vs)、スチルベン系π共役ポリマー(4.2×10-3cm2 /Vs)、ポルフィリン(0.01cm2 /Vs)、bennzo−dichalcogenophene(0.17cm2 /Vs)、polyfluorene 誘導体(0.024cm2 /Vs)、C60MC12(0.028cm2 /Vs)、TET(2×10-4cm2 /Vs)、Ov(0.07cm2 /Vs)、6T(0.08cm2 /Vs)、含Se材料(0.17cm2 /Vs)、PTAPVポリマー(3.6×10-3cm2 /Vs)、ヘキサベンゾコロネン誘導体(0.012cm2 /Vs)、ヘテロアセン化合物(0.02cm2 /Vs)、チオフェン−ピリジン骨格材料(10-3cm2 /Vs)、チエニルフランオリゴマー(1.4×10-2cm2 /Vs)、ジイミノベンゾセミキノネート配位子(0.038cm2 /Vs)などが報告されている。傾向として、SないしはSe導入による強い分子間相互作用の採用、縮合多環芳香族化合物の検討やアルキル基導入による溶解性向上など、様々な試みがなされてきた。First, the p-type organic semiconductor material will be described. Pentacene is the most representative organic material. At present, the value exceeding the mobility of 1.5 cm 2 / Vs has been reported by each organization, and the value exceeding the mobility of single crystals of about 3 cm 2 / Vs is also reported. There is no doubt that the characteristics exceeding a-SiFET can be obtained. Relying on the vapor deposition method from the viewpoint of being a low-molecular-weight material system, the material that can be made flexible is merely a feature of the transistor, and its future potential is poor. Recently, however, there have been reports of coating formation and inkjet printing (IJP) formation by
次に、絶縁膜材料について説明する。 Next, the insulating film material will be described.
絶縁膜材料としては、高い絶縁性、安定性、高い平坦性、親水性、低固定電荷密度、低バンド内準位などの性質から熱酸化SiO2 が代表的絶縁物として用いられてきた。しかしながら、応用上、トランジスタの独立動作のためには、ゲート電極を分離する必要があり、PMMA、PS、PVAなどの高分子系絶縁膜、Ta2 O5 、Al2 O3 、シアノエチルプルラン、アセチル化プルラン、ポリイミド、Poly−p−xylylene(PPX)、塗布型無機絶縁膜SiO2 などが報告されている。ここで、上記無機系Ta2 O5 、Al2 O3 、SiO2 等の絶縁膜は、無機系TFTのpチャネル半導体材料としても良く使用された材料系となる。また、シアノエチルプルランでは、RR−P3HTとの組合せで移動度0.61cm2 /Vsが報告され注目を集めた。シアノエチルプルランでは、分散型無機EL素子用高誘電率バインダとして使用されてきた材料系であり、その誘電特性には興味深いものがあった。反面、プロセス低温化の課題は残るものの、ポリイミド等は材料安定性の点からも注目したい。ポリイミドのなかには、棒状分子を垂直に配向させる能力を持つものもあり、ペンタセンとの組合せで良配向が期待される。PPXは、過去有機EL素子用被覆膜として検討されてきたが低温CVDで形成可能であり、トランジスタ用絶縁膜のみならず、有機デバイス用被覆膜としても検討されている。塗布型SiO2 も同様で、従来半導体プロセスでは酸素プラズマとTetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane(TEOS)を用い400℃程度で完全なSiO2 が実現されてきたが、最近は建材用などを中心に室温で形成できるSiO2 が実用化されており興味深い。その他、HfO2 、ZrO2 、HfAlSiOx 、HfAlSiON、LaAlOx 、LaSiOx などの、高k材料もトランジスタに高電流駆動力を与える材料として期待される。As an insulating film material, thermally oxidized SiO 2 has been used as a typical insulator because of its properties such as high insulation, stability, high flatness, hydrophilicity, low fixed charge density, and low in-band level. However, for the independent operation of the transistor, it is necessary to separate the gate electrode for application, such as polymer insulating films such as PMMA, PS, PVA, Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , cyanoethyl pullulan, acetyl There have been reported fluorinated pullulan, polyimide, poly-p-xylylene (PPX), coated inorganic insulating film SiO 2 and the like. Here, the insulating film of inorganic Ta 2 O 5 , Al 2 O 3 , SiO 2 or the like is a material system often used as a p-channel semiconductor material of an inorganic TFT. In addition, in the case of cyanoethyl pullulan, mobility of 0.61 cm 2 / Vs in combination with RR-P3HT was reported and attracted attention. Cyanoethyl pullulan is a material system that has been used as a high dielectric constant binder for dispersion-type inorganic EL elements, and has an interesting dielectric property. On the other hand, while the problem of lowering the process temperature remains, we should pay attention to polyimide and the like from the viewpoint of material stability. Some polyimides have the ability to vertically align rod-like molecules, and good orientation is expected in combination with pentacene. PPX has been studied as a coating film for organic EL elements in the past, but can be formed by low-temperature CVD, and has been studied as a coating film for organic devices as well as an insulating film for transistors. The same applies to the coating type SiO 2 , and in the conventional semiconductor process, complete SiO 2 has been realized at about 400 ° C. using oxygen plasma and tetraethylorthosilicate (TEOS), but recently it can be formed at room temperature mainly for building materials. It is interesting that SiO 2 has been put into practical use. In addition, high-k materials such as HfO 2 , ZrO 2 , HfAlSiO x , HfAlSiON, LaAlO x , and LaSiO x are also expected as materials that give a transistor a high current driving force.
次に、透明電極の材料について説明する。 Next, the material of the transparent electrode will be described.
透明電極の材料としては、ITO、ZnO系、In2 O3 −ZnO(IZO)系、Ga添加ZnO(GZO)膜、銀添加ITO膜、CuAlO2 、SrCu2 O2 薄膜、SrCu2 O2 薄膜、In4 Sn3 O12膜、InGaZnO4 膜、TiN、AlZnOなどを挙げることができる。As a material for the transparent electrode, ITO, ZnO-based, In 2 O 3 —ZnO (IZO) -based, Ga-doped ZnO (GZO) film, silver-added ITO film, CuAlO 2 , SrCu 2 O 2 thin film, SrCu 2 O 2 thin film In 4 Sn 3 O 12 film, InGaZnO 4 film, TiN, AlZnO and the like.
また、代表的な酸化物半導体としては、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、ITO、ZnO、InGaO3 (ZnO)5 などを挙げることができる。As typical oxide semiconductors, indium zinc oxide (IZO), ITO, ZnO, InGaO 3 (ZnO) 5, and the like can be given.
さらに、ゲート電極の材料としては、Ta、Mo、Wなどを用いることができる。 これらの材料は(1)テーパ加工ができること、(2)低抵抗であること(抵抗率100μΩcm2 以下である)、(3)プロセス安定性が良いことが特徴として挙げられる。Further, Ta, Mo, W, or the like can be used as a material for the gate electrode. These materials are characterized by (1) taper processing, (2) low resistance (resistivity is 100 μΩcm 2 or less), and (3) good process stability.
図7に本発明の第2実施例を示す二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造工程を示す。第2実施例の製造工程は第1実施例とほとんど同様であるが、図7(e)に示すように、二度目に形成する絶縁膜22の材料を変えた点が異なる。この実施例では絶縁膜22の材料としてポリイミドを用いた。
FIG. 7 shows a manufacturing process of a multi-channel self-aligned transistor by a double self-aligned process according to the second embodiment of the present invention. The manufacturing process of the second embodiment is almost the same as that of the first embodiment, except that the material of the insulating
図8は本発明の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法によって得られたトランジスタの特性を示す図であり、横軸はドレイン電圧VD (V)、縦軸はドレイン電流ID (μA)を示している。FIG. 8 is a diagram showing the characteristics of a transistor obtained by the method of manufacturing a multi-channel self-aligned transistor according to the double self-alignment process of the present invention. The horizontal axis represents the drain voltage V D (V), and the vertical axis represents the drain current I. D (μA).
ここで、トランジスタのチャネル長Lは0.25μmとした。一般に、トランジスタをサブミクロンオーダーに短チャネル化すると、飽和特性が悪化する。これは、ゲート電極により制御できないチャネル部の存在、空間電荷制限電流、ドレイン端高電界によるピンチオフ特性の悪化などによると考えられる。本現象は、トランジスタ内の電界を一定とする低電界スケーリングにより改善可能だが、完全とは言えない。 Here, the channel length L of the transistor was 0.25 μm. In general, when a transistor is shortened to a submicron order, the saturation characteristics deteriorate. This is thought to be due to the presence of a channel portion that cannot be controlled by the gate electrode, space charge limiting current, deterioration of pinch-off characteristics due to a high electric field at the drain end, and the like. This phenomenon can be improved by low electric field scaling that keeps the electric field in the transistor constant, but it is not perfect.
本発明によれば、トランジスタのチャネル長が0.25μmと短いにも係わらず、飽和特性を示すトランジスタ特性が得られた。本現象の一因としては、ドレイン及びソース電極でのゲート電界によるチャネル形成の不均一性により、トランジスタがピンチオフしやすい形状となった点や、有機半導体からなるペンタセン厚の薄層化により、良好なトランジスタ特性となったことが考えられる。いずれにせよ、良好な飽和特性を持つトランジスタ特性を得ることができた。 According to the present invention, transistor characteristics exhibiting saturation characteristics were obtained even though the channel length of the transistors was as short as 0.25 μm. One of the reasons for this phenomenon is that the transistor is easily pinched off due to the non-uniformity of the channel formation due to the gate electric field at the drain and source electrodes, and the pentacene thickness of the organic semiconductor is good. It is conceivable that the transistor characteristics became excellent. In any case, transistor characteristics with good saturation characteristics could be obtained.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタは、トランジスタの高性能化へ向けた短チャネルトランジスタの自己整合的作製が可能となるトランジスタとして利用可能である。 The multi-channel self-aligned transistor according to the double self-aligned process of the present invention can be used as a transistor that enables self-aligned fabrication of a short channel transistor for improving the performance of the transistor.
Claims (18)
(b)その上に積層された絶縁膜(21)と、
(c)前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)との間に前記基板(10)側からの1回目の背面露光によって形成される透明ドレイン電極(12)と、
(d)その上に積層される絶縁膜(21a,22)と前記櫛形に加工された不透明ゲート電極(11)の上方に前記基板(10)側からの2回目の背面露光によって形成される透明ソース電極(13)と、
(e)その上に積層される半導体(31)を有することを特徴とする二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタ。(A) an opaque gate electrode (11) processed into a comb shape on the substrate (10);
(B) an insulating film (21) laminated thereon;
(C) a transparent drain electrode (12) formed by a first back exposure from the substrate (10) side between the opaque gate electrode (11) processed into the comb shape;
(D) Transparent formed by the second back exposure from the substrate (10) side above the insulating films (21a, 22) stacked thereon and the opaque gate electrode (11) processed into the comb shape. A source electrode (13);
(E) A multi-channel self-aligned transistor by a double self-aligned process characterized by having a semiconductor (31) stacked thereon.
(b)フォトレジストを全面にコーティング後、前記基板(10)側から紫外光による1回目の背面露光を行い、現像後、フォトレジストパターン(41)を形成する工程と、
(c)透明ドレイン電極(12)を形成する工程と、
(d)不要部の電極をフォトレジストパターン(41)ごとリフトオフを行う工程と、
(e)絶縁膜(21a,22)を積層し、次いで透明ソース電極(13)を積層形成し、更には、フォトレジストをコーティング後、前記基板(10)側から紫外光による2回目の背面露光を実施し、フォトレジストパターン(42)を形成する工程と、
(f)前記フォトレジストパターン(42)を用い、前記ソース電極(13)及び前記絶縁膜(21a,22)を加工する工程と、
(g)フォトレジストパターン(42)を除去する工程と、
(h)半導体(31)を形成する工程とを施すことを特徴とする二重自己整合プロセスによる多重チャネル自己整合トランジスタの製造方法。(A) forming an opaque gate electrode (11) on the substrate (10), processing the opaque gate electrode (11) into a comb shape, and forming an insulating film (21) thereon;
(B) After coating the entire surface of the photoresist, performing a first back exposure with ultraviolet light from the substrate (10) side, and after development, forming a photoresist pattern (41);
(C) forming a transparent drain electrode (12);
(D) a step of lifting off the unnecessary electrode together with the photoresist pattern (41);
(E) Insulating films (21a, 22) are laminated, then transparent source electrode (13) is laminated, and after the photoresist coating, the second back exposure by ultraviolet light from the substrate (10) side. Performing a photoresist pattern (42),
(F) processing the source electrode (13) and the insulating films (21a, 22) using the photoresist pattern (42);
(G) removing the photoresist pattern (42);
(H) A method of manufacturing a multi-channel self-aligned transistor by a double self-aligned process, comprising: forming a semiconductor (31).
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