JPWO2011142088A1 - フレキシブル半導体装置およびその製造方法ならびに画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
フレキシブル半導体装置の製造方法であって、
凹部を有する金属箔を用意する工程(A)、
凹部の底面に、ゲート絶縁膜(絶縁層)を形成する工程(B)、
凹部をバンク部材として用いて、ゲート絶縁膜を介して金属箔の凹部の底面の上に半導体層を形成する工程(C)、ならびに
半導体層と接するようにソース電極およびドレイン電極を形成する工程(D)
を含んで成る、フレキシブル半導体装置の製造方法が提供される。
金属箔から構成されたゲート電極と、かかるゲート電極の上に形成されたゲート絶縁膜とから成るゲート構造体を有して成り、
ゲート構造体の表面には、バンク部材となる凹部が形成されており、
凹部の底面には、かかる凹部に収まるように半導体層が形成されており、
ソース電極およびドレイン電極が半導体層に接するように形成されている。
フレキシブル半導体装置;および
フレキシブル半導体装置上に形成されている複数の画素より構成された画像表示部
を有して成り、
フレキシブル半導体装置のゲート構造体の表面には、バンク部材となる凹部が形成されており、その凹部の底面にフレキシブル半導体装置の半導体層が形成されていることを特徴としている。
図6を参照にして、本発明に係るフレキシブル半導体装置100を画像表示装置に搭載する態様について説明する。図6に示した回路90は、画像表示装置(例えば有機ELディスプレイ)に搭載される駆動回路であり、ここでは画像表示装置の一画素の構成を表している。この例の画像表示装置の各画素は、2つのトランジスタ(100A、100B)と、1つのコンデンサ85との組み合わせの回路から構成されている。この駆動回路には、スイッチ用トランジスタ(以下、「Sw−Tr」と称する)100Aと、駆動用トランジスタ(以下、「Dr−Tr」と称する)100Bとが含まれており、両方のトランジスタ(100A、100B)とも、本発明のフレキシブル半導体装置100から構成されている。なお、フレキシブル半導体装置100の構造体の一部に、コンデンサ85を形成することも可能である。その場合、本実施形態の絶縁層14を、コンデンサ85の誘電体層として利用してもよい。
次に、画素表示装置の製造方法について説明する。具体的には、図9を参照して本態様のOLEDの製造方法について説明する。
本発明のフレキシブル半導体装置100は、“フレキシブル”であるために、ロール・ツー・ロール方式によって作製することが可能である。図11は、フレキシブル半導体装置100がロール・ツー・ロール工法で作製される態様を表している。
上述したことであるが、本発明に従えば、半導体層の改質を容易かつ効果的に行うことができる。特に半導体層20を酸化物半導体から構成した場合の改質を行うことができる。例えば、ZnOなどの結晶性の酸化物半導体では、スパッタなどで成膜した直後には結晶層の中に多く非晶質層が含まれており、それによって、半導体デバイスとしての特性を示さない場合が多い。しかしながら、本発明では、図2(d)に示した状態、すなわち、凹部50に半導体材料(ここでは、酸化物半導体)が充填された状態は、フレキシブルな状態でありながら、金属箔70と絶縁層14と半導体層20とから構成された構造であるので(すなわち、樹脂フィルムが存在していないので)、アニール工程や、レーザ照射工程を大きな制約なく実行することができる。そのような工程を実行することで、ZnOなどの酸化物半導体の結晶性を向上させて、その結果、半導体特性を改善することができる。
第1の態様:フレキシブル半導体装置であって、
金属箔から構成されたゲート電極と、該ゲート電極の上に形成されたゲート絶縁膜とから成るゲート構造体を有して成り、
前記ゲート構造体の表面には、バンク部材となる凹部が形成されており、
前記凹部の底面には、半導体層が形成されており、
前記半導体層にはソース電極およびドレイン電極が接している、フレキシブル半導体装置。
第2の態様:前記第1の態様において、
前記凹部がテーパ形状を有しており、
該凹部の壁面と、前記壁面から連続して延びた上面との成す角度が鈍角となっていることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第3の態様:前記第1または第2の態様において、
前記ゲート構造体の上には、前記半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極を覆うように可撓性を有する樹脂フィルム層が形成されていることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第4の態様:前記第3の態様において、前記樹脂フィルム層には、前記ゲート構造体の前記凹部に嵌合された突起部が設けられていることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第5の態様:前記第4の態様において、前記樹脂フィルム層の前記突起部と前記ゲート構造体の前記凹部とが相補的な形状を有していることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第6の態様:前記第1〜5の態様のいずれかにおいて、前記半導体層が、シリコンを含んで成ることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第7の態様:前記第1〜5の態様のいずれかにおいて、前記半導体層が酸化物半導体を含んで成ることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第8の態様:前記第7の態様において、前記酸化物半導体がZnOまたはInGaZnOであることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第9の態様:前記第1〜8の態様のいずれかにおいて、前記ゲート絶縁膜が無機材料から形成されていることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第10の態様:前記第1〜8の態様のいずれかにおいて、前記ゲート電極が弁金属を含んで成り、
前記ゲート絶縁膜が、前記弁金属の陽極酸化膜であることを特徴とするフレキシブル半導体装置。
第11の態様:前記第1〜10の態様のいずれかのフレキシブル半導体装置を用いた画像表示装置であって、
前記フレキシブル半導体装置;および
前記フレキシブル半導体装置上に形成されている複数の画素より構成された画像表示部
を有して成り、
前記フレキシブル半導体装置のゲート構造体の表面には、バンク部材となる凹部が形成されており、該凹部の底面に前記フレキシブル半導体装置の半導体層が形成されていることを特徴とする画像表示装置。
第12の態様:前記第11の態様において、
前記画像表示部が、
前記フレキシブル半導体装置上に形成されている画素電極;
前記画素電極上に形成されている発光層;および
前記発光層上に形成されている透明電極層
を有して成ることを特徴とする画像表示装置。
第13の態様:前記第12の態様において、前記発光層が、画素規制部によって仕切られた領域に形成されていることを特徴とする画像表示装置。
第14の態様:前記第12の態様において、前記透明電極層上にカラーフィルターを有して成ることを特徴とする画像表示装置。
第15の態様:フレキシブル半導体装置の製造方法であって、
凹部を有する金属箔を用意する工程(A)、
前記凹部の底面に、ゲート絶縁膜を形成する工程(B)、
前記凹部をバンク部材として用いて、前記ゲート絶縁膜を介して前記金属箔の前記凹部の底面の上に半導体層を形成する工程(C)、ならびに
前記半導体層と接するようにソース電極およびドレイン電極を形成する工程(D)
を含んで成る、フレキシブル半導体装置の製造方法。
第16の態様:前記第15の態様において、前記工程(A)では、金属箔に対してフォトリソとウェットエッチングとを実施してテーパ形状凹部を形成することを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第17の態様:前記第15または16の態様において、前記工程(D)の後にて、前記半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極を覆うように、可撓性を有する樹脂フィルム層を前記金属箔の上に形成する工程(E)を更に含んで成ることを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第18の態様:前記第17の態様において、前記工程(E)では、樹脂フィルムを前記金属箔に貼り合わせることを実施しており、
前記貼り合わせに際して前記樹脂フィルムの一部を前記凹部に嵌合させることを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第19の態様:前記第17または18の態様において、前記工程(E)をロール・ツー・ロール工法により行うことを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第20の態様:前記第17〜19の態様のいずれかにおいて、前記工程(E)の後に、前記金属箔をパターニングすることによって、該金属箔からゲート電極を形成することを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第21の態様:前記第15〜20の態様のいずれかにおいて、前記工程(C)の後、前記金属箔層の上の前記半導体層に対して加熱処理を施すことを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第22の態様:前記第15〜21の態様のいずかにおいて、前記工程(B)では、ゾルゲル法によって前記ゲート絶縁膜を形成することを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第23の態様:前記第15〜22の態様のいずれかにおいて、前記工程(B)の後、前記ゲート絶縁膜に加熱処理を施すことを特徴とするフレキシブル半導体装置の製造方法。
第24の態様:前記第1〜10の態様のいずれかのフレキシブル半導体装置を備えた画像表示装置の製造方法であって、
(I)画素電極を備えた前記フレキシブル半導体装置を供する工程;および
(II)前記フレキシブル半導体装置上に、複数の画素より構成されている画像表示部を形成する工程
を含んで成る、画像表示装置の製造方法。
第25の態様:前記第24の態様において、前記工程(II)では、複数の画素規制部を形成し、該複数の画素規制部によって仕切られた領域の前記画素電極上に前記画素を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
第26の態様:前記第24の態様において、前記工程(II)において、前記画素電極を覆うように前記画素電極上に発光層を形成し、該発光層上にカラーフィルターを形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
12 ゲート電極
14 ゲート絶縁膜(絶縁層)
20 半導体層
22 チャネル領域
30s ソース電極
30d ドレイン電極
50 凹部
50a 底面
50b 壁面
50c 上面
60 樹脂フィルム(支持基板)
65 突起部
70 金属箔
72 レジスト
80 表示部(有機EL素子)
85 コンデンサ
90 駆動回路
92 データライン
94 選択ライン
100 フレキシブル半導体装置
110 フィルム積層体
150 画素電極
160 画素規制部
160’画素規制部の前駆体層
165 画素規制部の形成に用いるフォトマスク
170 発光層
180 透明電極層
190 カラーフィルター
210 ローラ
212 補助ローラ
220A,220B 加圧ローラ
230 ローラ
250 フレキシブル半導体装置の一部
300 画像表示装置
300’ 画像表示装置
Claims (20)
- フレキシブル半導体装置であって、
金属箔から構成されたゲート電極と、該ゲート電極の上に形成されたゲート絶縁膜とから成るゲート構造体を有して成り、
前記ゲート構造体の表面には、バンク部材となる凹部が形成されており、
前記凹部の底面には、半導体層が形成されており、
前記半導体層にはソース電極およびドレイン電極が接している、フレキシブル半導体装置。 - 前記凹部がテーパ形状を有しており、
該凹部の壁面と、前記壁面から連続して延びた上面との成す角度が鈍角となっていることを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル半導体装置。 - 前記ゲート構造体の上には、前記半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極を覆うように可撓性を有する樹脂フィルム層が形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル半導体装置。
- 前記樹脂フィルム層には、前記ゲート構造体の前記凹部に嵌合された突起部が設けられていることを特徴とする、請求項3に記載のフレキシブル半導体装置。
- 前記樹脂フィルム層の前記突起部と前記ゲート構造体の前記凹部とが相補的な形状を有していることを特徴とする、請求項4に記載のフレキシブル半導体装置。
- 前記半導体層が、シリコンを含んで成ることを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル半導体装置。
- 前記半導体層が、酸化物半導体を含んで成ることを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル半導体装置。
- 前記酸化物半導体がZnOまたはInGaZnOであることを特徴とする、請求項7に記載のフレキシブル半導体装置。
- 前記ゲート絶縁膜が無機材料から形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル半導体装置。
- 前記ゲート電極が弁金属を含んで成り、
前記ゲート絶縁膜が、前記弁金属の陽極酸化膜であることを特徴とする、請求項1に記載のフレキシブル半導体装置。 - 請求項1に記載のフレキシブル半導体装置を用いた画像表示装置であって、
前記フレキシブル半導体装置;および
前記フレキシブル半導体装置上に形成されている複数の画素より構成された画像表示部
を有して成り、
前記フレキシブル半導体装置のゲート構造体の表面には、バンク部材となる凹部が形成されており、該凹部の底面に前記フレキシブル半導体装置の半導体層が形成されていることを特徴とする、画像表示装置。 - フレキシブル半導体装置の製造方法であって、
凹部を有する金属箔を用意する工程(A)、
前記凹部の底面に、ゲート絶縁膜を形成する工程(B)、
前記凹部をバンク部材として用いて、前記ゲート絶縁膜を介して前記金属箔の前記凹部の底面の上に半導体層を形成する工程(C)、ならびに
前記半導体層と接するようにソース電極およびドレイン電極を形成する工程(D)
を含んで成る、フレキシブル半導体装置の製造方法。 - 前記工程(A)では、金属箔に対してフォトリソとウェットエッチングとを実施してテーパ形状凹部を形成することを特徴とする、請求項12記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。
- 前記工程(D)の後において、前記半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極を覆うように、可撓性を有する樹脂フィルム層を前記金属箔の上に形成する工程(E)を更に含んで成ることを特徴とする、請求項12に記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。
- 前記工程(E)では、樹脂フィルムを前記金属箔に貼り合わせることを実施しており、
前記貼り合わせに際して前記樹脂フィルムの一部を前記凹部に嵌合させることを特徴とする、請求項14に記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。 - 前記工程(E)をロール・ツー・ロール工法により行うことを特徴とする、請求項14に記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。
- 前記工程(E)の後に、前記金属箔をパターニングすることによって、該金属箔からゲート電極を形成することを特徴とする、請求項14に記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。
- 前記工程(C)の後、前記金属箔層の上の前記半導体層に対して加熱処理を施すことを特徴とする、請求項12に記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。
- 前記工程(B)では、ゾルゲル法によって前記ゲート絶縁膜を形成することを特徴とする、請求項12に記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。
- 前記工程(B)の後、前記ゲート絶縁膜に加熱処理を施すことを特徴とする、請求項12に記載のフレキシブル半導体装置の製造方法。
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