WO2004110105A1 - 有機半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

有機半導体素子及びその製造方法 Download PDF

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WO2004110105A1
WO2004110105A1 PCT/JP2004/007991 JP2004007991W WO2004110105A1 WO 2004110105 A1 WO2004110105 A1 WO 2004110105A1 JP 2004007991 W JP2004007991 W JP 2004007991W WO 2004110105 A1 WO2004110105 A1 WO 2004110105A1
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organic semiconductor
layer
forming
forming step
electrode
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PCT/JP2004/007991
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Kenichi Nagayama
Tatsuya Yoshizawa
Masahiro Shiratori
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Pioneer Corporation
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    • H10K59/10—OLED displays
    • H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays

Definitions

  • the present invention relates to an organic semiconductor device containing an organic compound having semiconductor properties and a method for producing the same.
  • a photoetching method As a method of forming a pattern of a thin film made of an inorganic material or an organic material, a photoetching method, an evaporation method using a mask, and the like are known.
  • a photoresist is formed on the thin film in a predetermined pattern, a portion of the thin film that is not covered with the resist is removed by wet etching or dry etching, and the resist is peeled off. This is a method of forming a thin-film pattern.
  • the vapor deposition method using a mask is a method in which a mask having a pattern of a predetermined opening is closely attached to a substrate, a thin film material is deposited through the opening, and the mask is removed to form a thin film pattern on the substrate.
  • semiconductor devices such as LSIs and display devices such as LCDs and organic electroluminescence (hereinafter referred to as organic EL) are formed and fabricated. Disclosure of the invention
  • the organic semiconductor device of the present invention includes a first structure portion including a first electrode, an organic semiconductor layer including an organic compound having semiconductor characteristics, and a first structure portion facing the first structure portion via the organic semiconductor layer.
  • a second structure portion including two electrodes wherein the second structure portion includes a mask portion made of a material having etching resistance, and the organic semiconductor layer uses the mask portion as a mask. It is characterized by being etched and patterned to form a pattern.
  • the method for manufacturing an organic semiconductor element according to the present invention includes a first structure portion including a first electrode, an organic semiconductor layer including an organic compound having semiconductor characteristics, and a first structure portion facing the first structure portion via the organic semiconductor layer.
  • a second structure portion including a second electrode, wherein the first structure portion forming step of forming the first structure portion, wherein the organic semiconductor is formed on the first structure portion.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an organic semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing a modification of the organic semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a sectional view showing a modification of the organic semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view sequentially showing the processing steps of the method for manufacturing an organic semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing side etching that occurs when isotropic etching is performed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the method for manufacturing an organic semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an organic EL display panel according to the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a full-color display panel according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a modification of the method of manufacturing a full-color display panel according to the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a modification of the method for manufacturing an organic EL display panel according to the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modification of the method for manufacturing an organic EL display panel according to the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a modification of the method for manufacturing an organic EL display panel according to the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an organic TFT according to the present invention.
  • an organic semiconductor device 1 has a substrate 2 made of a substrate material such as a resin.
  • Substrate 2 is good as long as it has insulating properties at least on its surface
  • the insulating material may be made of glass or silicon wafers whose surface is oxidized.
  • the substrate 2 may have flexibility. Further, the substrate 2 may be transparent.
  • a first structural part 3 including a first electrode is provided on the substrate 2.
  • the first electrode is made of a low-resistance material such as a metal.
  • the first structural section 3 may be made of a transparent material. Also, it is possible to include a protective layer made of a moisture-proof material.
  • the organic semiconductor layer 4 may include a light emitting layer having electroluminescence characteristics. Further, a functional layer for improving the luminous efficiency of the light emitting layer may be included.
  • the functional layer includes an organic compound layer made of a low molecular weight organic compound or a high molecular weight organic compound, and may be formed by combining a layer made of a low molecular weight compound and a layer made of a high molecular weight compound.
  • a second structural part 5 including a second electrode is provided on the organic semiconductor layer 4, a second structural part 5 including a second electrode is provided.
  • the second electrode is made of a low-resistance material such as a metal.
  • the second structure section 5 may be transparent.
  • the second structure section 5 may include an insulating layer having insulating properties.
  • the second structure portion 5 includes a mask portion made of a material that is more excellent in etching resistance such as corrosion resistance than the organic semiconductor layer 3.
  • the mask portion may be made of an inorganic compound such as a metal and a metal oxide. Even if the second electrode is a mask part, it is OK.
  • the organic semiconductor element 1 having a strong structure has an organic semiconductor layer pattern formed by performing an etching process using the mask portion as a mask. In the organic semiconductor element having such a configuration, there is no displacement between the organic semiconductor layer and the mask portion.
  • the organic semiconductor element as described above is an organic EL element.
  • the second structural unit 5 may include a protective unit having a function of preventing deterioration of the organic semiconductor element.
  • the protection section may be made of a material having moisture resistance such as resin, metal oxide, metal nitride and the like. Further, the protection section may be formed by laminating a plurality of layers made of the above materials.
  • the protective portion may be a mask portion as described above.
  • the second structural part is composed of the second electrode 6 and the protective layer 7. Since the etching process is performed using the protective layer 7 as a mask, the pattern of the organic semiconductor layer 4 can be formed according to the pattern of the protective layer 7. According to a powerful configuration, the shape of the organic semiconductor element can be changed by changing the pattern of the protection unit.
  • the first structure may include a plurality of electrodes.
  • the first structure portion includes a first electrode 8 and a third electrode 9, and the first electrode 8 and the third electrode 9 may be a source electrode and a drain electrode.
  • the second structure may include a gate insulating layer 10 provided on the organic semiconductor layer 4 and a gate electrode 11 provided on the gate insulating layer 10.
  • the organic semiconductor element having such a configuration becomes an organic thin film transistor (hereinafter, referred to as an organic TFT).
  • the method for manufacturing an organic semiconductor device includes a first structure portion forming step of forming a first structure portion 3 including an electrode on a substrate 2 (FIG. 4A).
  • the first structural part forming step is a step of forming the first structural part by a film forming means using a sputtering method, a CVD method, a printing method, or the like.
  • the film forming means may include a pattern forming means for forming a thin film pattern by using a thin film pattern forming method such as a photoetching method.
  • the organic semiconductor layer forming step is a step of forming the organic semiconductor layer 4 using various film forming methods such as a spin coating method, a blade coating method, a vapor deposition method, a printing method, and an ink jet method.
  • a spin coating method a blade coating method
  • a vapor deposition method a vapor deposition method
  • a printing method a printing method
  • an ink jet method a material such as a polymer compound to which the evaporation method is difficult to apply
  • the spin coating method and the blade coating method can be used to form the organic semiconductor layer 4 having a uniform thickness.
  • the organic semiconductor layer 4 can be formed by a combination of the above-described film forming methods.
  • a second structure forming step (FIG. 4C) for forming a second structure 5 including an electrode on the organic semiconductor layer 4 is performed.
  • the second structure forming step preferably does not include a step of heating the organic semiconductor layer to a high temperature.
  • a vapor deposition method may be used, and a film may be formed by a film forming means.
  • the second structure part forming step includes a mask part forming step of forming a mask part made of a material having etching resistance.
  • the mask portion forming step may be, for example, a second electrode forming step of forming a second electrode.
  • an etching step (FIG. 4D) of removing the organic semiconductor layer 4 not covered by the mask part by etching is performed.
  • an etching means using a dry etching method or a wet etching method can be used.
  • Dry etching is a method of chemically or physically etching an object with an active gas (etching gas).
  • the etching gas include ozone (o 3 ), oxygen (O 2 ), argon (Ar), carbon tetrafluoride (CF 4 ), and a mixed gas thereof.
  • the etching process by dry etching is a process in which an organic compound is decomposed by ozone generated by, for example, irradiating an oxygen-containing gas with ultraviolet light (UV).
  • the dry etching step may be a step of exposing a plasma gas to an organic compound to decompose the organic compound. Les ,.
  • the etching process is also a good reactive ion etching (RIE) process in which etching is performed by accelerating and colliding the ionized etching gas.
  • RIE reactive ion etching
  • Wet etching is a method of chemically or physically removing an object with an etchant capable of dissolving a thin film made of an organic compound.
  • the etchant is, for example, an organic solvent that can dissolve the organic semiconductor layer.
  • the etching solution may contain a component that decomposes the organic compound in the organic semiconductor layer.
  • the etching step is preferably performed in an environment where there is no moisture around the substrate to be etched, for example, in an environment filled with an inert gas or in a vacuum. Do inside. By performing etching in a strong state, it is possible to prevent the organic semiconductor from being deteriorated by moisture.
  • the maximum temperature of the etching step is preferably set to a temperature lower than the glass transition temperature (Tg), melting point, and sublimation temperature of the organic layer.
  • the mask In the etching step, if the mask is exposed to an etching gas and an etching solution, the mask may be deteriorated.
  • the mask portion is made of a material such as metal which is easily oxidized
  • the metal is oxidized.
  • the etching rate ratio should be 15 or less. Preferable 1: 1 or less is more preferred 1Z100 or less is most preferred.
  • the thickness of the mask portion is determined in consideration of the thickness removed by etching with reference to the etching rate ratio.
  • the etching step may be a step of etching at least one organic compound layer.
  • a functional layer such as a protective layer which also has a moisture-proof material strength.
  • the organic semiconductor device 1 is obtained through the above steps (FIG. 4 (e)).
  • the mask portion functions as a mask when performing the etching and constitutes the organic semiconductor element, a separate step of manufacturing a mask is unnecessary.
  • the number of steps can be reduced because the mask removing step performed in the conventional technique is unnecessary.
  • a pattern can be formed without exposure to a solvent or water, a pattern of an organic semiconductor layer made of a material having no water resistance can be formed.
  • the organic semiconductor layer 4 supporting the mask portion 13 has an end portion force of the mask portion 13. Accordingly, the width is smaller than the width of the mask portion 13.
  • a short circuit prevention layer for preventing such a short circuit may be provided between the second electrode and the first electrode.
  • the short-circuit prevention layer forming step of forming the short-circuit prevention layer is performed in the first structural portion. It is performed between the forming step and the second structure part forming step.
  • a short circuit preventing layer forming step for forming the short circuit preventing layer 14 made of an insulating material is performed.
  • the short-circuit preventing layer forming step is also a step of forming a short-circuit preventing layer 14 on the first electrode 12 by pattern forming means using a photo-etching method after forming a film by a film forming method such as a sputtering method. good.
  • the short-circuit prevention layer forming step may be a step of forming a short-circuit prevention layer 14 by irradiating a predetermined pattern with light after disposing the photosensitive material.
  • an inorganic compound having etching resistance such as a metal oxide or a metal nitride
  • an organic compound such as polyimide or photoresist may be used as the insulating layer material.
  • the organic functional layer forming step (FIG. 6 (c)) and the second electrode forming step (FIG. 6 (d)) are sequentially performed, and etching is performed using the second electrode as a mask (FIG. e))) is performed to obtain the organic semiconductor element 1B.
  • an anode forming step for forming an anode 15 on a transparent glass substrate 2 is performed.
  • the anode forming step includes forming a 1500-A thick indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) layer using a sputtering method, and forming a strong ITO layer in a predetermined pattern.
  • Pattern forming step for example, a photoresist AZ6112 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. is formed in a predetermined pattern on the ITO layer, immersed in a mixed solution of ferric chloride aqueous solution and hydrochloric acid, and covered with the resist. This is the step to remove the ITO from the part.
  • the anode can be made of indium monozinc oxide (hereinafter referred to as IZO), Au, Pd, or other material that has a large work function.
  • the extraction electrode forming step includes a film forming step of forming a chromium (Cr) layer having a thickness of 1500 A using a sputtering method, and a pattern forming step of forming the Cr layer into a predetermined pattern.
  • a photoresist AZ6112 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. is formed in a predetermined pattern on the Cr layer, immersed in an aqueous cerium ammonium nitrate solution, and covered with the resist. This is the step of removing.
  • an organic functional layer forming step for forming the organic functional layer 17 including at least one light emitting layer is performed.
  • the organic functional layer may include a functional layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer.
  • the functional layer may include an inorganic compound such as LiF! / ,.
  • the organic functional layer forming step includes, for example, a step of spin-coating a solution of a polyaniline derivative dissolved in an organic solvent of N, N-dimethylformamide (DMF) and added with an acid to form the solution on substantially the entire surface of the substrate. Including. Next, a 250-A-thick Nichido NPD ( ⁇ , ⁇ '-di-1-naphthalenyl-N, ⁇ '-diphenyl- (l, 1, —biphenyl) —4,4, -diamine) A step of sequentially laminating Alq3 (tris (8-hydroxyquinoline) aluminum) having a thickness of 600 A is performed.
  • a 250-A-thick Nichido NPD ⁇ , ⁇ '-di-1-naphthalenyl-N, ⁇ '-diphenyl- (l, 1, —biphenyl) —4,4, -diamine
  • the laminating step is a step of forming a pixel region using, for example, an evaporation method using a mask.
  • the organic functional layer forming step includes a window forming step (FIG. 7D) of partially removing the organic functional layer 17 on the extraction electrode 16 to form the window 18.
  • the window forming step is, for example, a step of irradiating the organic functional layer with laser light.
  • the wavelength of the laser light it is preferable to use a wavelength having a low light absorption rate of the extraction electrode supporting the organic functional layer and the substrate.
  • Laser light extraction electrode This is because it is possible to prevent the organic functional layer from being damaged by the heat generated by being absorbed by the above. For example, light of 532 nm, which is the second harmonic of a YAG laser, can be used.
  • the window may be formed by covering the area other than the window with a mask and performing dry etching.
  • a cathode forming step of forming a cathode 19 on the organic functional layer 17 is performed.
  • the cathode 19 is formed so as to be connected to the extraction electrode 16 through the window 18.
  • the cathode can be formed in the same step as the step of forming the anode. Since the base that supports the cathode while being pressed is an organic functional layer that is weak against heat and solvents, it is preferable that the organic functional layer is formed by a process that does not damage the organic functional layer, such as a vapor deposition method.
  • the cathode may be made of a material having a small work function, such as Al, an Al—Li alloy, or an Mg—Ag alloy.
  • an etching step for etching the organic functional layer 17 is performed using the cathode 19 as a mask.
  • the etching process is, for example, a dry etching process.
  • the dry etching step is a step of performing etching using, for example, so-called plasma etching, in which oxygen gas converted into plasma is reacted with a resist.
  • plasma etching in which oxygen gas converted into plasma is reacted with a resist.
  • ozone asshing in which ozone gas is used to react with a resist, may be used.
  • a cathode material made of an inorganic material such as a metal has higher etching resistance than an organic functional layer. Therefore, the organic functional layer can be etched using the cathode as a mask.
  • the organic EL display panel 20 is obtained.
  • the pattern of the display area of the display panel can be formed only by the etching step without performing the mask removing step, so that the number of manufacturing steps can be reduced. Also, the formation of the display area and At the same time, the connection between the cathode and the extraction electrode can be made.
  • the anode and the cathode are each formed in a stripe shape, and therefore, are preferably formed in a high-definition pattern. Therefore, the anode forming step and the cathode forming step may include, for example, a step of forming a pattern by laser irradiation. It is also acceptable to include a step of forming a partition having a reverse tapered cross section on the anode.
  • the formation of the extraction electrode and the connection between the cathode and the extraction electrode may be performed after the etching step.
  • an extraction electrode may be formed, and a connection member for electrically connecting the cathode and the extraction electrode may be provided. If the cathode does not suffer from deterioration or damage due to oxidation, etc., or if the material becomes strong, it is okay to provide no bowing electrode.
  • a method for manufacturing an organic EL display panel that emits a plurality of colored lights will be described. As an example, a manufacturing process of a full-color display panel provided with a pixel region emitting three colors of red (R), green (G), and blue ( ⁇ ) is shown.
  • the manufacturing process of the full-color display panel as shown in FIG. 8 includes an anode forming step of forming an anode 15 on a substrate (FIG. 8 (a)). After the anode formation step, an organic functional layer containing each of the red (R), green (G), and blue (B) coloring materials is formed.
  • the organic functional layer includes a common layer forming step (FIG. 8 (b)) for forming a common layer 21 made of a common material among the above three color developing materials, and a color forming layer containing a different color forming material for each color (FIG. 8B). 22R, 22G, and 22B) in each of the pixel regions (FIG. 8 (c)).
  • the common layer forming step is a step of forming a common layer on the entire surface of the substrate by film forming means using a spin coating method or the like.
  • the color forming layer forming step is performed by a film forming unit using an inkjet method or the like. This is a step of forming a pattern of a coloring layer on the common layer.
  • the color-forming layer may be formed by using a film forming means such as a printing method, a mask, or a vapor deposition method.
  • the organic functional layer forming step may be a step of performing the common layer forming step after performing the color forming layer forming step.
  • a cathode formation step for forming cathodes (19R, 19G, 19B) in each pixel region and an etching step (FIG. 8 (e)) for performing an etching process using the cathode as a mask ) And are performed in order to obtain the full-color display panel 23.
  • the method of manufacturing a full-color display panel may be a manufacturing process as shown in FIG.
  • the manufacturing process includes a step of forming a red organic functional layer 24 containing a coloring material that emits red (R) after the anode forming step (FIG. 9A) (FIG. 9B).
  • a red cathode forming step (FIG. 9 (c)) for forming a red cathode 19R on the red organic functional layer 24 is performed.
  • the red cathode 19R is formed in the red pixel area.
  • Etching is performed using the red cathode 19R as a mask to form a red pixel area (Fig. 9 (d)).
  • the green organic functional layer containing a coloring material that emits green (G) is disposed by a film forming means using a spin coating method or the like.
  • a green cathode forming step (FIG. 9 (e)) for forming a green cathode 19G is performed on the green pixel region of the green organic functional layer 25.
  • An etching process is performed using the green cathode 19G as a mask (FIG. 9F) to form a green pixel region.
  • a blue organic functional layer 26 containing a coloring material that emits blue (B) is formed, and a blue cathode 19B is formed in the blue pixel region (FIG. 9 (g)). I do.
  • Etching is performed using the blue cathode 19B as a mask to form a blue pixel region.
  • the manufacturing process of the organic EL display panel includes a sealing process of sealing the organic functional layer. May be. After forming an anode 15, an organic functional layer 17, and a cathode 19 in this order on the substrate 2 as shown in FIG. 10 (FIGS. 10A to 10C), a sealing layer 27 covering the organic functional layer 17 is formed. (FIG. 10 (d)).
  • the sealing step may be a step of forming a sealing layer made of silicon nitride by using a CVD method.
  • the sealing layer is made of a material having etching resistance.
  • the sealing layer preferably has moisture-proof properties. This is because the organic functional layer is covered with the moisture-proof sealing layer, thereby preventing deterioration of the organic functional layer due to moisture.
  • an etching step (FIG. 10E) is performed using the sealing layer 27 as a mask to obtain the organic EL display panel 20A.
  • the provision of the sealing layer can prevent deterioration of the organic functional layer during etching.
  • the sealing step may be a step of sealing the organic functional layer by bonding a sealing can to a substrate.
  • a sealing can for example, as shown in FIG. 11, in the sealing step using a sealing can, an anode 15 is provided on the substrate 2 (FIG. 11 (a)), and an organic functional layer 17 is formed on the anode 15 (FIG. 11 (b) ).
  • a bonding area forming step (FIG. 11C) in which a part of the organic functional layer 17 is removed to provide a bonding area 28 for bonding the sealing can is performed.
  • the adhesion region 28 can be formed by, for example, a dry etching method or a removal method by irradiating a laser beam.
  • a cathode forming step (FIG. 11D) is performed, an adhesive 29 is disposed on the bonding area 28, and the sealing can 30 is bonded (FIG. Ll (e)).
  • the sealing can 30 is made of a material having a concave portion and having moisture resistance. For example, a glass plate or a stainless steel material may be formed. Alternatively, a desiccant 31 made of BaO may be stuck in the recess.
  • the bonding of the sealing can may be performed using, for example, an adhesive containing an ultraviolet curing epoxy resin.
  • the adhesive preferably has etching resistance. The etching process is performed using the sealing can 30 as a mask to obtain the organic EL display panel 20B (FIG. Ll (f)).
  • a short-circuit prevention layer made of a material having insulating properties may be formed between the end of the cathode and the anode.
  • a short-circuit preventing layer forming step for forming the short-circuit preventing layer 32 is performed.
  • the short-circuit preventing layer forming step includes, for example, a film forming step in which a polyimide PIX-1400 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. is disposed on a substrate by a film forming means using a spin coating method, and the polyimide layer is fixed by heating.
  • a pattern forming step of forming a pattern of the polyimide layer is performed.
  • a photoresist AZ6112 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. is formed in a predetermined pattern on the polyimide layer, and the resist is developed and the polyimide layer is etched using NMD-3 manufactured by Tokyo Oka Kogyo Co., Ltd. Performing a step. After etching, the resist is removed by dipping the substrate in butyl acetate and the polyimide layer is fired.
  • the organic functional layer forming step (FIG. 12 (c)) and the cathode forming step (FIG. 12 (d)) are sequentially performed. Etching is performed using the cathode 19 as a mask (FIG. 12 (e)) to obtain an organic EL display panel 20C.
  • the organic EL display panel of the above embodiment may be configured by providing a substrate, a cathode, an organic functional layer, and an anode in this order.
  • the source 'drain electrode forming step for example by sputtering in a thickness of 2000A gold (Au) Film forming process to form a thin film consisting of Forming a resist pattern.
  • An etching step is also included, in which the substrate on which the resist pattern is formed is immersed in an eodizing solution to remove the gold not covered by the resist by etching. After the etching step, the substrate is immersed in acetone to remove the resist, and a pattern of a source electrode and a drain electrode is formed on the substrate.
  • the source electrode and the drain electrode are made of a low-resistance material.
  • metals such as Al, Ag, and Cu, alloys, and conductive polymers may be used.
  • an organic semiconductor layer formation step for forming the organic semiconductor layer 35 is performed using a film formation method such as a vapor deposition method.
  • the organic semiconductor layer is, for example, a pentacene layer of 100 OA.
  • the organic semiconductor layer includes a material having an electron transporting property or a hole transporting property. For example, thiophene, phthalocyanine, oligothiophene, polythiophene or a derivative thereof may be used.
  • a gate insulating layer forming step of providing the gate insulating layer 36 (FIG. 13C) is performed.
  • the gate insulating layer forming step is a step of forming a 2000 A silicon nitride film by, for example, a sputtering method using a mask. A gate insulating film with a width of lmm in the channel direction is obtained at the channel portion.
  • the gate insulating layer be made of a material having high insulation properties.
  • inorganic substances such as metal oxides and metal nitrides, and resins such as polyimide and photoresist can be used. These may be combined. Further, it is preferable to have etching resistance.
  • An etching step (FIG. 13D) for etching the organic semiconductor layer 35 is performed using the gate insulating layer 36 as a mask.
  • the etching step is a step of performing an etching process using a plasma assing method, and for example, a parallel plate type plasma assing apparatus can be used.
  • a gate electrode forming step of forming a gate electrode 37 on the insulating layer ( Figure 13 (e)).
  • a Cr layer of 1000 A is formed by sputtering using a mask, and a gate electrode pattern having a width of 0.5 mm in the channel length direction is formed in the channel portion.
  • the gate electrode forming step may be performed before the etching step.
  • the gate electrode In the etching step, the gate electrode may be used as a mask.
  • the gate insulating layer forming step does not require a pattern forming step, and the number of steps can be reduced.
  • a short-circuit prevention layer for preventing short-circuit between the source or drain electrode and the gate electrode may be provided.
  • the step of forming a short-circuit prevention layer for providing a short-circuit prevention layer is performed between the step of forming a source 'drain electrode and the step of forming a gate electrode.
  • a short-circuit prevention layer may be provided on the source electrode and the drain electrode after the step of forming the source and drain electrodes.
  • the second structure portion includes a mask portion made of a material having etching resistance, and the organic semiconductor layer is patterned by being etched using the mask portion as a mask.
  • the organic semiconductor device since the pattern of the organic semiconductor layer is formed using the pattern of the mask portion constituting the organic semiconductor device, the pattern of the mask portion and the pattern of the organic semiconductor layer become inconsistent. Therefore, the organic semiconductor element can be stably manufactured.
  • a method of manufacturing a semiconductor device comprising: forming a first structure portion for forming the first structure portion; and forming the organic semiconductor layer on the first structure portion.
  • the method includes a mask part forming step and an etching step of performing an etching process on the organic semiconductor layer using the mask part as a mask. Since the mask portion to be formed is a member constituting the organic semiconductor element, the step of removing the mask is not required, so that the number of steps can be reduced.

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Abstract

有機半導体層のパターンの形成が容易である有機半導体素子及びその製造方法を提供する。基板２上に、第１電極を含む第１構造部３と、半導体特性を有する有機化合物を含む有機半導体層４と、第２電極を含む第２構造部５と、を順に設ける。第２構造部５は、所定のパターンに形成する。第２構造部５は、耐エッチング特性を有するマスク部を含み、該マスク部をマスクとして有機半導体層のエッチング処理を行う。マスク部は第２電極としても良い。

Description

明細書
有機半導体素子及びその製造方法
技術分野 本発明は、半導体特性を有する有機化合物を含む有機半導体素子及びその製造 方法に関する。 背景技術
無機材料又は有機材料からなる薄膜のパターンを形成する方法として、フォトエッチ ング法、マスクを用いた蒸着法等が知られている。 フォトエッチング法は、基板に薄膜を形成した後、薄膜上にフォトレジストを所定のパ ターンで形成し、ウエットエッチング処理若しくはドライエッチング処理によってレジスト に覆われていない薄膜部分を除去し、レジストを剥離して薄膜のパターンを形成する 方法である。 マスクを用いた蒸着法は、基板に所定の開口のパターンを有するマスクを密着し、該 開口を通して薄膜材料を蒸着し、該マスクを除去して基板上に薄膜のパターンを形成 する方法である。 上記方法を用いて、 LSI等の半導体装置や、 LCD,有機エレクトロルミネセンス（以 下有機 ELと称する)等の表示装置などが形成されてレヽる。 発明の開示
上記した従来技術の薄膜形成方法を用レ、てパターンを有する薄膜を複数層に積層 する場合、薄膜を形成する毎にマスク及びレジストを除去する工程が必要である。 レジストの除去は溶剤等の薬品を使用する故、薄膜材料に耐薬品性がない場合、フ オトエッチング法を用いて該薄膜材料からなる層のパターンを形成することは困難であ る。 またマスクを除去する際に、マスクに付着した蒸着材料がマスクから脱落し、当該脱 落物が薄膜を汚染する場合がある。 本発明が解決しょうとする課題には、前述した問題が 1例として挙げられる。 本発明の有機半導体素子は、第 1電極を含む第 1構造部と、半導体特性を有する有 機化合物を含む有機半導体層と、前記有機半導体層を介して前記第 1構造部に対向 し且つ第 2電極を含む第 2構造部と、を含む半導体素子であって、前記第 2構造部は、 耐エッチング特性を有する材料からなるマスク部を含み、前記有機半導体層は前記マ スク部をマスクとしてエッチング処理されてパターン形成されてレ、ることを特徴とする。 本発明の有機半導体素子の製造方法は、第 1電極を含む第 1構造部と、半導体特 性を有する有機化合物を含む有機半導体層と、前記有機半導体層を介して前記第 1 構造部に対向し且つ第 2電極を含む第 2構造部と、を含む半導体素子の製造方法で あって、前記第 1構造部を形成する第 1構造部形成工程と、前記第 1構造部上に前記 有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、前記有機半導体層上に第 2構 造部を形成する第 2構造部形成工程と、を含み、前記第 2構造部形成工程は、耐エツ チング特性を有する材料からなるマスク部を形成するマスク部形成工程と、前記マスク 部をマスクとして前記有機半導体層のエッチング処理を行うエッチング工程と、を含む ことを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明による有機半導体素子を示す断面図である。 図 2は、本発明による有機半導体素子の変形例を示す断面図である。 図 3は、本発明による有機半導体素子の変形例を示す断面図である。 図 4は、本発明による有機半導体素子の製造方法の処理工程を順に示す断面図であ る。 図 5は、等方的なエッチングを行った場合に発生するサイドエッチングを示す断面図で ある。 図 6は、本発明による有機半導体素子の製造方法の変形例を示す断面図である。 図 7は、本発明による有機 EL表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図 8は、本発明によるフルカラー表示パネルの製造方法を示す断面図である。 図 9は、本発明によるフルカラー表示パネルの製造方法の変形例を示す断面図であ る。 図 10は、本発明による有機 EL表示パネルの製造方法の変形例を示す断面図であ る。 図 11は、本発明による有機 EL表示パネルの製造方法の変形例を示す断面図であ る。 図 12は、本発明による有機 EL表示パネルの製造方法の変形例を示す断面図であ る。 図 13は、本発明による有機 TFTの製造方法を示す断面図である。 発明を実施するための形態
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 図 1に示す如 本発明による有機半導体素子 1は、樹脂等の基板材料からなる基 板 2を有する。基板 2は、少なくともその表面に絶縁特性を有するものであれば良ぐ例 えばガラス、表面が酸ィ匕してレ、るシリコンゥエーハ等の絶縁材料力 なることとしても良 レ、。なお、基板 2は可撓性を有しても良い。また、基板 2は透明であっても良い。
基板 2上には、第 1電極を含む第 1構造部 3が設けられている。第 1電極は、金属等 の低抵抗材料からなる。なお、第 1構造部 3は透明材料からなることとしても良い。また、 防湿性を有する材料からなる保護層を含むこととしても良レ、。
第 1構造部 3上の一部には、半導体特性を有する有機化合物を含む有機半導体層 4が設けられている。有機半導体層 4は、エレクトロルミネセンス特性を有する発光層を 含むこととしても良レ、。また、該発光層の発光効率を向上させるための機能層が含まれ ても良い。該機能層は、低分子有機化合物又は高分子有機化合物からなる有機化合 物層を含み、低分子化合物力 なる層と高分子化合物からなる層を組合わせて形成し ても良い。
有機半導体層 4の上に、第 2電極を含む第 2構造部 5が設けられている。第 2電極は、 金属等の低抵抗の材料からなる。また、第 2構造部 5は、透明であっても良い。第 2構 造部 5は、絶縁特性を有する絶縁層が含まれても良い。
第 2構造部 5は、有機半導体層 3と比較して耐腐食特性等の耐エッチング特性に優 れた材料からなるマスク部を含む。マスク部は、金属及び金属酸化物等の無機化合物 力 なることとしても良レ、。第 2電極がマスク部であっても良レ、。
力かる構成の有機半導体素子 1は、マスク部をマスクとしてエッチング処理を行うこと によって有機半導体層のパターンが形成されている。かかる構成の有機半導体素子 は、有機半導体層とマスク部の間に位置ずれがない。
有機半導体層が発光層を含む場合、上記の如き有機半導体素子は有機 EL素子と なる。 なお、第 2構造部 5は、有機半導体素子の劣化を防止する等の機能を備えた保護部 を有することとしても良い。保護部は、樹脂、金属酸化物、金属窒化物等の防湿性を 有する材料力 なることとしても良い。また、該保護部は、上記材料からなる層を複数 積層して形成されても良い。
上記の如き保護部力 マスク部であっても良い。例えば図 2に示す如ぐ有機半導体 装置 1Aは、第 2構造部が第 2電極 6及び保護層 7から構成されている。保護層 7をマス クとしてエッチング処理を行っている故、有機半導体層 4のパターンは、保護層 7のパ ターンに応じて形成できる。力かる構成によれば、保護部のパターンを変更することに よって有機半導体素子の形状を変更することができる。
なお、第 1構造部は、複数の電極を含むこととしても良い。例えば図 3に示す如 第 1構造部は第 1電極 8及び第 3電極 9から構成され、第 1電極 8及び第 3電極 9がソース 電極およびドレイン電極であるとしても良い。また、第 2構造部が、有機半導体層 4上に 設けられているゲート絶縁層 10と、ゲート絶縁層 10上に設けられているゲート電極 11 と、を含むこととしても良い。かかる構成の有機半導体素子は、有機薄膜トランジスタ (以下有機 TFTと称する）となる。
次に上記の如き有機半導体素子の製造方法について説明する。
図 4に示す如ぐ本発明による有機半導体デバイスの製造方法は、基板 2上に電極 を含む第 1構造部 3を形成する第 1構造部形成工程（図 4 (a) )を含む。第 1構造部形 成工程は、スパッタ法、 CVD法、印刷法等を用いる成膜手段によって第 1構造部を形 成する工程である。該成膜手段は、フォトエッチング法等の薄膜パターン形成方法を 用レ、て、薄膜のパターンを形成するパターン形成手段が含まれても良 、。
第 1構造部 3上の少なくとも一部に有機半導体層 4を成膜する有機半導体層形成ェ 程（図 4 (b) )を行う。有機半導体層形成工程は、スピンコート法、ブレードコート法、蒸 着法、印刷法、インクジェット法など種々の成膜方法を用いて有機半導体層 4を成膜 する工程である。高分子化合物等の蒸着法の適用が難しい材料の場合は、スピンコ 一ト法ゃブレードコート法を用いることで、膜厚が均一である有機半導体層 4を形成す ること力 Sできる。なお、有機半導体層 4の形成は、上記の如き成膜方法を組合わせて 行つて 良レヽ。
有機半導体層 4の上に、電極を含む第 2構造部 5を形成する第 2構造部形成工程 (図 4 (c) )を行う。 +第 2構造部 5を支持する有機半導体層 4は、一般的に耐熱性を有し ない故、第 2構造部形成工程は、有機半導体層を高温に加熱する工程を含まないこと が好ましく、例えば蒸着法を用レ、た成膜手段によって成膜する工程としても良レ、。 第 2構造部形成工程は、耐エッチング特性を有する材料からなるマスク部を形成する マスク部形成工程を含む。マスク部形成工程は、例えば第 2電極を形成する第 2電極 形成工程であっても良い。
マスク部形成工程後、マスク部に覆われていない有機半導体層 4をエッチングによつ て除去するエッチング工程（図 4 (d) )を実施する。エッチング工程は、乾式エッチング 法若しくは湿式エッチング法を用いたエッチング手段が使用できる。
乾式エッチングは、活性ガス（エッチングガス）で対象物を化学的若しくは物理的に エッチングする方法である。エッチングガスとして、例えばオゾン (o3)、酸素（O2)、ァ ルゴン (Ar)、四フッ化炭素（CF4)、若しくはこれらの混合ガスがある。乾式エッチング によるエッチング工程は、例えば酸素を含む気体に紫外線 (UV)を照射することにより 発生したオゾンで有機化合物を分解する工程である。また、乾式エッチング工程は、 プラズマ化したガスを有機化合物に曝して、該有機化合物を分解する工程としても良 レ、。また、エッチング工程は、イオンィ匕したエッチングガスを加速して衝突させることに よりエッチングを行うリアクティブイオンエッチング (RIE)工程としても良レヽ。
湿式エッチングは、有機化合物からなる薄膜を溶解できるエッチング液で対象物を 化学的若しくは物理的に除去する方法である。エッチング液は、例えば有機半導体層 が溶解できる有機溶媒である。また、エッチング液は、有機半導体層の有機化合物を 分解する成分を含むこととしても良レ、。
なお、上記の如き乾式エッチング及ぴ湿式エッチングの何れであっても、エッチング 工程は、被エッチング基板の周囲に水分がない環境で行うことが好ましく、例えば不活 性ガスが充填された環境若しくは真空中で行う。力かる状態でエッチングを行うことに よって、有機半導体が水分により劣化することを防止できる。
有機半導体層が耐熱性を有さない場合、エッチング工程において加熱による材料の 劣化を防止する必要がある。例えば、エッチング工程の最高温度が、有機層のガラス 転移温度 (Tg)、融点、昇華温度よりも低い温度に設定されることが好ましい。
エッチング工程において、マスク部がエッチングガス及びエッチング液に曝されると、 マスク部に劣化が発生する場合がある。例えば、マスク部が金属などの酸化され易い 材料である場合、オゾン等の酸化性物質を用いてエッチングを行うと、当該金属が酸 化してしまう。マスク部の酸ィ匕を防止するには、酸ィ匕性物質を用いなレ、か若しくは小な る濃度とすることが好ましい。
また、有機半導体層と同時にマスク部の一部が除去される場合、マスク部を貫通する 微細な孔が形成される等の損傷がマスク部に発生する。かかる損傷は、マスク部に対 するエッチング速度ノ有機機能層に対するエッチング速度で示されるエッチングレー ト比が大であるほど発生し易い。従って、エッチングレート比は、 1 5以下とすることが 好ましぐ 1ノ 20以下が更に好ましぐ 1Z100以下が最も好ましい。なお、マスク部の 厚さは、エッチングレート比を参照し、エッチングによって除去される厚さを考慮して決 定される。
なお、エッチング工程は、マスク部に覆われていない部分の有機半導体層の一部を エッチングによって除去することとしても良い。例えば、有機半導体層が複数の有機化 合物層からなる場合、エッチング工程は、少なくとも 1層の有機化合物層をエッチング する工程としても良レ、。
エッチング工程以降に、防湿性を有する材料力もなる保護層等の機能層を更に形成 することとしても良レ、。
上記の如き工程を経て有機半導体素子 1が得られる（図 4 (e) )。
力かる成膜方法によれば、マスク部が、エッチングを実施する際にマスクとして作用し 且つ有機半導体素子を構成していることから、別にマスクを作製する工程が不用であ る。また、従来技術で実施されているマスク除去工程が不用である故、工程数を削減 することがでさる。
また、溶剤や水に曝さなくてもパターンを形成することができる故、耐水性を有さない 材料からなる有機半導体層のパターン形成ができる。
なお、エッチング工程におけるエッチングが等方的に進行する場合、図 5に示す如 マスク部 13を支持する有機半導体層 4は、マスク部 13の端部力 横方向へエッチング が進行する、いわゆるサイドエッチングによって、マスク部 13の幅よりも小となる。
マスク部 13が第 2電極である場合、第 2電極の端部と第 1電極 12の間で放電による 短絡が発生する。かかる短絡を防止するための短絡防止層が、第 2電極と第 1電極の 間に設けられても良い。短絡防止層を形成する短絡防止層形成工程は、第 1構造部 形成工程と第 2構造部形成工程の間に実施する。
例えば、図 6に示す如く、第 1電極形成工程後（図 6 (a) )に絶縁材料からなる短絡防 止層 14を形成する短絡防止層形成工程 (図 6 (b) )を実施しても良い。短絡防止層形 成工程は、例えばスパッタ法等の成膜方法で成膜した後にフォトエッチング法を用い たパターン形成手段によって、第 1電極 12上に短絡防止層 14を形成する工程であつ ても良い。また、短絡防止層形成工程は、感光性材料を配した後に所定パターンに光 を照射して短絡防止層 14を形成する工程であっても良レ、。短絡防止層 14の材料とし て、耐エッチング特性を有する金属酸化物、金属窒化物等の無機化合物が用いられ る。また、ポリイミド、フォトレジスト等の有機化合物が絶縁層材料として使用されても良 い。
短絡防止層形成工程後、有機機能層形成工程 (図 6 (c) )と第 2電極形成工程 (図 6 (d) )とを順に実施して、第 2電極をマスクとしてエッチング（図 6 (e) )を行い、有機半導 体素子 1Bが得られる。
次に、上記の如き製造方法を用いて、複数の有機 EL素子を含む有機 EL表示パネ ルの製造方法にっレ、て説明する。
図 7に示す如く、透明なガラス力 なる基板 2上に陽極 15を形成する陽極形成工程 (図 7 (a) )を行う。陽極形成工程は、スパッタ法を用いて 1500 Aの厚さのインジウム一 スズ酸化物（以下 ITOと称する)層を成膜する成膜工程と、力かる ITO層を所定のパタ ーンに形成するパターン形成工程とを含む。パターン形成工程は、例えば東京応化 工業社製のフォトレジスト AZ6112を ITO層上に所定のパターンで形成し、塩化第 2 鉄水溶液と塩酸の混合溶液中に浸漬して、レジストに覆われてレ、なレ、部分の ITOを除 去する工程である。 なお陽極は、インジウム一亜鉛酸化物（以下 IZOと称する）、 Au、 Pd等の仕事関数 が大である材料力 なることとしても良レ、。
陽極 15が設けられた基板 2上に、外部回路と接続を行うための引出し電極 16を設け る引出し電極形成工程（図 7 (b) )を行う。引出し電極形成工程は、スパッタ法を用いて 1500Aの厚さのクロム (Cr)層を成膜する成膜工程と、該 Cr層を所定のパターンに形 成するパターン形成工程とを含む。パターン形成工程は、例えば東京応化工業社製 のフォトレジスト AZ6112を Cr層上に所定のパターンで形成し、硝酸セリウムアンモン 水溶液中に浸漬して、レジストに覆われてレ、なレ、部分の Crを除去する工程である。 引出し電極形成工程後、少なくとも 1層以上の発光層を含む有機機能層 17を形成 する有機機能層形成工程 (図 7 (c) )を行う。有機機能層は、正孔注入層、正孔輸送層、 電子注入層、電子輸送層等の機能層を含んでも良い。当該機能層は、 LiF等の無機 化合物を含むこととしても良！/、。
有機機能層形成工程は、例えば、 N, N—ジメチルホルムアミド (DMF)有機溶媒に 溶解され且つ酸が添加されたポリア二リン誘導体の溶液をスピンコートし、基板の略全 面に形成する工程を含む。 次に 2 5 0 Aの厚さの ひ 一 N P D (Ν,Ν' -di- 1-naphthalenyl-N, Ν ' -diphenyl-(l , 1，— biphenyl)— 4，4， -diamine)と、 600 Aの 厚さの Alq3(tris(8- hydroxyquinoline)aluminum)と、を順に積層する工程を行う。かかる 積層工程は、例えばマスクを用いた蒸着法を用いて画素領域に形成する工程である。 有機機能層形成工程は、引出し電極 16上の有機機能層 17を一部除去して窓部 18 を形成する窓部形成工程 (図 7 (d) )を含む。窓部形成工程は、例えばレーザ光を有機 機能層に照射する工程である。レーザ光の波長は、有機機能層を支持する引出し電 極及ぴ基板の光吸収率が低い波長を用いることが好ましい。レーザ光が引出し電極 等に吸収されて発生する熱によって、有機機能層が損傷することを抑制できるからで ある。例えば YAGレーザの第 2高調波である 532nmの光が使用できる。なお、窓部 の形成は、窓部以外の部分をマスクで覆って乾式エッチングを行うことによつても良 レ、。
有機機能層形成工程後、有機機能層 17上に陰極 19を形成する陰極形成工程 (図 7 (e) )を実施する。陰極形成工程において、陰極 19は窓部 18を介して引出し電極 16 に接続するように形成される。陰極は、陽極形成工程と同様の工程で形成することが できる。し力しながら、陰極を支える下地は、熱や溶剤に弱い有機機能層であることか ら、例えば蒸着法等の有機機能層を傷めない工程で形成されることが好ましい。陰極 は、 Al、 Al— Li合金、 Mg—Ag合金等の仕事関数が小である材料からなることとして も良い。
陰極形成工程後、陰極 19をマスクとして有機機能層 17をエッチング処理するエッチ ング工程（図 7 (f) )を行う。エッチング工程は、例えば乾式エッチング工程である。乾式 エッチング工程は、例えばプラズマ化した酸素ガスとレジストを反応させる、いわゆるプ ラズマアツシングを用いてエッチングを行う工程である。また、オゾンガスを用いてレジ ストと反応させるオゾンアツシングであっても良レ、。
一般に金属等の無機材料力 なる陰極材料は、有機機能層に比べて耐エッチング 特性が高い。従って、陰極をマスクとして有機機能層をエッチング処理することができ る。
上記工程を経て、有機 EL表示パネル 20が得られる。力かる製造方法によれば、表 示パネルの表示領域のパターン形成がマスクの除去工程を行うことなくエッチングェ 程のみで形成することができる故、製造工程の削減ができる。また、表示領域の形成と 同時に陰極と引出し電極の接続も行うことができる。
なお、有機 EL表示パネル力 Sパッシブマトリクスである場合、陽極及び陰極は各々スト ライプ状に形成される故、高精細なパターンに形成することが好ましい。従って、陽極 形成工程及び陰極形成工程は、例えばレーザ照射によってパターンを形成する工程 を含むこととしても良い。また、断面形状が逆テーパ形状となっている隔壁を陽極上に 形成する工程が含まれても良レヽ。
また、引出し電極の形成及び陰極と引出し電極の接続は、エッチング工程後に実施 することとしても良い。例えば、エッチング工程終了後、引出し電極を形成し、陰極と引 出し電極を電気的に接続する接続部材を設けることとしても良い。また、陰極が、酸化 等による劣化や損傷が発生しなレ、材料力もなる場合、弓 ί出し電極を設けなくても良レ、。 変形例として、複数の発色光を発する有機 EL表示パネルの製造方法にっレヽて示す。 例として、赤色 (R)、緑色 (G)、青色 (Β)の 3色を発する画素領域が設けられてレ、るフ ルカラー表示パネルの製造工程を示す。
図 8に示す如ぐフルカラー表示パネルの製造工程は、基板上に陽極 15を形成する 陽極形成工程（図 8 (a) )を含む。陽極形成工程後、赤色 (R)、緑色 (G)、青色 (B)の 各発色材料を含む有機機能層が形成される。
有機機能層は、上記 3色を発色する材料のうち共通する材料からなる共通層 21を形 成する共通層形成工程（図 8 (b) )と、各色毎に異なる発色材料を含む発色層（22R、 22G、 22B)を各々画素領域に設ける発色層形成工程（図 8 (c) )と、によって形成され る。
共通層形成工程は、スピンコート法等を用いた成膜手段によって基板全面に共通層 を形成する工程である。発色層形成工程は、インクジェット法等を用いた成膜手段によ つて共通層上に発色層のパターンを形成する工程である。なお、印刷法、マスクを用 レ、る蒸着法等の成膜手段を用いて、発色層の形成を実施しても良レ、。
なお、有機機能層形成工程は、発色層形成工程を実施した後に共通層形成工程を 実施する工程としても良い。
有機機能層形成後、各画素領域に陰極（19R、 19G、 19B)を形成する陰極形成ェ 程（図 8 (d) )と、陰極をマスクとしてエッチング処理を行うエッチング工程（図 8 (e) )と、 を順に実施して、フルカラー表示パネル 23が得られる。
なお、フルカラー表示パネルの製造方法は、図 9に示す如き製造工程としても良い。 当該製造工程は、陽極形成工程後（図 9 (a) )、赤色 (R)を発色する発色材料を含む 赤色有機機能層 24を形成する（図 9 (b) )工程を含む。赤色有機機能層 24上に、赤色 陰極 19Rを形成する赤色陰極形成工程（図 9 (c) )を行う。赤色陰極 19Rは、赤色画素 領域に形成される。赤色陰極 19Rをマスクとしてエッチング処理を実施し、赤色画素領 域を形成する（図 9 (d) )。
赤色画素が形成された後、緑色 (G)を発色する発色材料を含む緑色有機機能層 25 力スピンコート法等を用いた成膜手段によって配される。緑色有機機能層 25の緑色画 素領域に、緑色陰極 19Gを形成する緑色陰極形成工程（図 9 (e) )を行う。緑色陰極 1 9Gをマスクとしてエッチング処理を実施して（図 9 (f) )、緑色画素領域が形成される。 緑色画素領域を形成した後、青色 (B)を発色する発色材料を含む青色有機機能層 26を形成し、青色画素領域に、青色陰極 19Bを形成する青色陰極形成工程（図 9 (g) )を行う。青色陰極 19Bをマスクとしてエッチング処理を実施し、青色画素領域が形 成される。上記工程によって、フルカラー表示パネル 23Aが得られる（図 9 (h)；)。
なお、有機 EL表示パネルの製造工程には、有機機能層を封止する封止工程が含ま れても良い。図 10に示す如ぐ基板 2上に陽極 15、有機機能層 17、陰極 19を順に形 成した後（図 10 (a)〜 (c) )、有機機能層 17を覆う封止層 27を形成する封止工程 (図 1 0 (d) )を実施する。封止工程は、 CVD法を用いて窒化シリコンからなる封止層を形成 する工程としても良い。封止層は、耐エッチング特性を有する材料からなる。また封止 層は、防湿性を有することが好ましい。有機機能層が防湿性を有する封止層に覆われ ることによって、水分による有機機能層の劣化の発生を防止することができるからであ る。
封止層形成後、封止層 27をマスクとしてエッチング工程（図 10 (e) )を実施して、有 機 EL表示パネル 20Aが得られる。封止層が設けられていることにより、エッチング中 における有機機能層の劣化を防止できる。
なお封止工程は、封止缶を基板に接着することによって有機機能層を封止する工程 としても良い。例えば図 11に示す如く、封止缶による封止工程は、基板 2上に陽極 15 を設け (図 11 (a) )、陽極 15上に有機機能層 17を形成した後（図 11 (b) )に実施する。 有機機能層 17の一部を除去して封止缶を接着する接着領域 28を設ける接着領域 形成工程（図 11 (c) )を実施する。接着領域 28の形成は、例えば乾式エッチング法、 レーザ光の照射による除去法が使用できる。
接着領域形成工程後、陰極形成工程 (図 11 (d) )を実施し、接着領域 28に接着剤 2 9を配して封止缶 30を接着する（図 l l (e) )。封止缶 30は、凹部を有し且つ防湿性を 有する材料からなる。例えばガラス板、ステンレス材力 形成されても良い。また、凹部 内に BaOからなる乾燥剤 31を貼り付けても良レ、。封止缶の接着は、例えば紫外線硬 化型のエポキシ系樹脂を含む接着剤を用いて行うこととしても良い。また、接着剤は耐 エッチング特性を有することが好ましレ、。 封止缶 30をマスクとしてエッチング処理を実施して有機 EL表示パネル 20Bが得られ る（図 l l (f) )。
なお、陰極の端部と陽極との間に絶縁特性を有する材料からなる短絡防止層を形成 してもよい。例えば、図 12に示す如ぐ陽極形成工程後（図 12 (a) )に短絡防止層 32 を形成する短絡防止層形成工程（図 12 (b) )を実施する。
短絡防止層形成工程は、例えばスピンコート法を用レ、る成膜手段によって日立化成 社製ポリイミド PIX- 1400を基板上に配し、当該ポリイミド層を加熱によって固着する成 膜工程を含む。成膜工程後、該ポリイミド層のパターンを形成するパターン形成工程 が実施される。パターン形成工程は、例えば東京応化工業社製のフォトレジスト AZ61 12を該ポリイミド層上で所定のパターンに形成し、東京応化工業社製 NMD— 3を用 いてレジストの現像及ぴ該ポリイミド層のエッチングを行う工程を含む。エッチング後、 レジストは基板を酢酸ブチルに浸漬することによって除去され、該ポリイミド層は焼成さ れる。
短絡防止層形成工程後、有機機能層形成工程（図 12 (c) )と陰極形成工程（図 12 (d) )とを順に実施する。陰極 19をマスクとしてエッチング処理を行レ、（図 12 (e) )、有 機 EL表示パネル 20Cが得られる。
なお、上記実施例の有機 EL表示パネルは、基板から陰極、有機機能層、陽極の順 に設けて構成しても良い。
本発明による有機半導体素子を用いた TFTの製造方法について説明する。
図 13に示す如 基板 2上にソース電極 33及ぴドレイン電極 34を形成する（図 13 (a) ) 0当該ソース'ドレイン電極形成工程は、例えばスパッタ法によって 2000Aの厚さ の金 (Au)からなる薄膜を形成する成膜工程と、金薄膜上にフォトレジストのパターン を形成するレジストパターン形成工程を含む。レジストのパターンが形成された基板を ョード液に浸漬してレジストに覆われていない部分の金をエッチングによって除去する エッチング工程も含まれる。エッチング工程後に、基板をアセトンに浸漬してレジストが 除去され、基板上にソース電極及ぴドレイン電極のパターンが形成される。
なおソース電極及ぴドレイン電極は、低抵抗材料からなる。例えば Al、 Ag、 Cu等の 金属、合金、導電性ポリマー力もなることとしてもよい。
ソース ·ドレイン電極形成工程後に、蒸着法等の成膜方法を用レヽて有機半導体層 35 を形成する有機半導体層形成工程 (図 13 (b) )を行う。有機半導体層は、例えば 100 OAのペンタセン層である。なお有機半導体層は、電子輸送特性若しくは正孔輸送特 性を有する材料を含む。例えば、チォフェン、フタロシアニン、オリゴチォフェン、ポリチ ォフェン若しくはこれらの誘導体を用いても良レ、。
有機半導体層形成工程後、ゲート絶縁層 36を設けるゲート絶縁層形成工程 (図 13 (c) )を行う。かかるゲート絶縁層形成工程は、例えばマスクを用いたスパッタ法によつ て 2000Aの窒化シリコン膜を形成する工程である。チャンネル部分にチャンネル方向 の幅 lmmのゲート絶縁膜が得られる。
ゲート絶縁層は、絶縁性が高レ、材料であることが望ましい。ゲート絶縁層として、金属 酸化物、金属窒化物等の無機物、ポリイミド、フォトレジスト等の樹脂が使用できる。ま た、これらを組合わせても良い。また、耐エッチング特性を有することが好ましい。
ゲート絶縁層 36をマスクとして有機半導体層 35をエッチングするエッチング工程（図 13 (d) )を行う。エッチング工程は、プラズマアツシング法を用レ、てエッチング処理を行 う工程であり、例えば平行平板型のプラズマアツシング装置が使用できる。
エッチング工程終了後、絶縁層上にゲート電極 37を形成するゲート電極形成工程 (図 13 (e) )を行う。ゲート電極形成工程は、マスクを用いたスパッタ法で 1000Aの Cr 層を形成し、チャンネル部にチャンネル長方向の幅 0. 5mmのゲート電極のパターン を形成する工程である。
以上の工程を経て、有機 TFT38が完成する。
なお、ゲート電極形成工程はエッチング工程前に実施することとしても良レ、。また、ェ ツチング工程はゲート電極をマスクとしても良い。ゲート電極をマスクとすることによって、 ゲート絶縁層形成工程はパターン形成工程が不要となり、工程数の削減ができる。 また、ソース電極若しくはドレイン電極とゲート電極との間の短絡を防止する短絡防 止層が設けられても良い。短絡防止層を設ける短絡防止層形成工程は、ソース'ドレイ ン電極形成工程とゲート電極形成工程との間に実施する。例えば、ソース'ドレイン電 極形成工程後、ソース電極及ぴドレイン電極上に短絡防止層を設けることとしても良 レ、。
第 1電極を含む第 1構造部と、半導体特性を有する有機化合物を含む有機半導体 層と、前記有機半導体層を介して前記第 1構造部に対向し且つ第 2電極を含む第 2構 造部と、を含む半導体素子であって、前記第 2構造部は、耐エッチング特性を有する 材料からなるマスク部を含み、前記有機半導体層は前記マスク部をマスクとしてエッチ ング処理されてパターン形成されていることを特徴とする有機半導体素子によれば、 有機半導体層のパターンが有機半導体素子を構成するマスク部のパターンを用いて 形成することから、マスク部と有機半導体層のパターンが不整合となることはない故、 安定して有機半導体素子を製造することができる。 第 1電極を含む第 1構造部と、半導体特性を有する有機化合物を含む有機半導体 層と、前記有機半導体層を介して前記第 1構造部に対向し且つ第 2電極を含む第 2構 造部と、を含む半導体素子の製造方法であって、前記第 1構造部を形成する第 1構造 部形成工程と、前記第 1構造部上に前記有機半導体層を形成する有機半導体層形 成工程と、前記有機半導体層上に第 2構造部を形成する第 2構造部形成工程と、を含 み、前記第 2構造部形成工程は、耐エッチング特性を有する材料からなるマスク部を 形成するマスク部形成工程と、前記マスク部をマスクとして前記有機半導体層のエッチ ング処理を行うエッチング工程と、を含むことを特徴とする有機半導体素子の製造方 法によれば、有機半導体層のパターンを形成するマスク部が有機半導体素子を構成 する部材となることから、マスクを除去する工程が不要である故、工程数を削減すること ができる。

Claims

請求の範囲
1. 第 1電極を含む第 1構造部と、半導体特性を有する有機化合物を含む有機半導 体層と、前記有機半導体層を介して前記第 1構造部に対向し且つ第 2電極を含む第 2 構造部と、を含む半導体素子であって、
前記第 2構造部は、耐エッチング特性を有する材料カゝらなるマスク部を含み、 前記有機半導体層は前記マスク部をマスクとしてエッチング処理されてパターン形成 されてレ、ることを特徴とする有機半導体素子。
2. 前記マスク部は前記第 2電極であることを特徴とする請求項 1記載の有機半導体 素子。
3. 前記第 2電極と前記第 1電極との間に短絡防止層が設けられていることを特徴と する請求項 1記載の有機半導体素子。
4. 前記有機半導体層は、エレクトロルミネセンス特性を有する発光層を含む有機機 能層であることを特徴とする請求項 1記載の有機半導体素子。
5. 前記第 2構造部は前記有機機能層を封止している封止部を含むことを特徴とする 請求項 4記載の有機半導体素子。
6. 前記マスク部は前記封止部であることを特徴とする請求項 5記載の有機半導体素 子。
7. 前記第 1構造部は、前記第 1電極とは離間して配置されてレ、る第 3電極を含み、 前記第 2構造部は、前記有機半導体層上に設けられた絶縁層を含むことを特徴とす る請求項 1記載の有機半導体素子。
8. 前記マスク部は前記絶縁層であることを特徴とする請求項 7記載の有機半導体素 子。
9. 第 1電極を含む第 1構造部と、半導体特性を有する有機化合物を含む有機半導 体層と、前記有機半導体層を介して前記第 1構造部に対向し且つ第 2電極を含む第 2 構造部と、を含む半導体素子の製造方法であって、
前記第 1構造部を形成する第 1構造部形成工程と、
前記第 1構造部上に前記有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、 前記有機半導体層上に第 2構造部を形成する第 2構造部形成工程と、を含み、 前記第 2構造部形成工程は、耐エッチング特性を有する材料からなるマスク部を形 成するマスク部形成工程と、前記マスク部をマスクとして前記有機半導体層のエツチン グ処理を行うエッチング工程と、を含むことを特徴とする有機半導体素子の製造方法。
10. 前記マスク部形成工程は、前記第 2電極を形成する第 2電極形成工程であるこ とを特徴とする請求項 9記載の有機半導体素子の製造方法。
11. 前記第 1構造部形成工程と第 2構造部形成工程の間に、短絡防止層形成工程 が含まれることを特徴とする請求項 9記載の有機半導体素子の製造方法。
12. 前記有機半導体層形成工程は、エレクトロルミネセンス特性を有する発光層を 含む有機機能層を形成する工程であることを特徴とする請求項 9記載の有機半導体 素子の製造方法。
13. 前記第 2構造部形成工程は封止部を形成する封止部形成工程を含むことを特 徴とする請求項 12記載の有機半導体素子の製造方法。
14. 前記マスク部形成工程は前記封止部形成工程であることを特徴とする請求項 1 3記載の有機半導体素子の製造方法。
15. 前記第 1構造部形成工程は前記第 1電極を形成する第 1電極形成工程と、前記 第 1電極カゝら離間した位置に第 3電極を形成する第 3電極形成工程とを含み、 前記第 2構造部形成工程は、前記有機半導体層上に絶縁層を形成する絶縁層形成 工程を含むことを特徴とする請求項 9記載の有機半導体素子の製造方法。
16. 前記マスク部形成工程は前記絶縁層形成工程であることを特徴とする請求項 1 5記載の有機半導体素子の製造方法。
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