WO2017110495A1 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
Definitions
- the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor (TFT).
- TFT thin film transistor
- TFTs Thin film transistors (TFTs) using amorphous silicon or polycrystalline silicon as a semiconductor material are widely used as switching elements in liquid crystal display devices and organic EL display devices.
- TFTs using such silicon have a high temperature heat treatment process in their production, they cannot be developed for next-generation flexible display devices that use plastic substrates due to heat resistance problems.
- organic TFT organic thin film transistor in which an organic semiconductor material is used for a semiconductor layer instead of silicon has been proposed.
- Organic semiconductor materials can be formed into ink at a low temperature, so it can be applied to plastic substrates with poor heat resistance, can be applied to flexible display devices, and flexible electronics (lightweight electronic tags and sensors) Application to flexible electronic devices) is expected.
- the development of a new material makes it possible to provide a semiconductor that surpasses the mobility of amorphous silicon.
- Patent Document 1 discloses that a compound having a dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thiophene skeleton is 4.0 cm 2 / Vs in a vacuum-deposited thin film.
- Patent Document 2 shows that a V-shaped compound compound having various substituents has a high mobility of 11 cm 2 / Vs in a single crystal thin film formed by an edge casting method.
- 2,7-dioctyl [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene (hereinafter sometimes abbreviated as 2,7-dioctyl BTBT) is double.
- Patent Document 3 discloses naphthodithiol having a phenyl group as a substituent. It is disclosed that the phenoxy compound exhibits a mobility of 0.7 cm 2 / Vs. As described above, there are a number of reports on organic semiconductor materials exhibiting semiconductor characteristics exceeding the mobility (0.5 cm 2 / Vs) of amorphous silicon.
- Patent Document 4 As a method for element separation, there is a method of patterning a semiconductor layer by an ink jet printing method (Patent Document 4), a dispensing method, or a drop casting method.
- these printing methods require extra steps such as forming a hydrophilic / hydrophobic pattern on the lower layer surface and forming partition walls before printing in order to suppress spreading of the ink after landing. .
- Another method is to apply a semiconductor layer once wider than the channel region, and then inactivate the semiconductor layer outside the channel region using light, heat, oxidant, plasma, resin, solvent, etc. (Patent Documents 5 to 12).
- Patent Documents 5 to 12 Another method is to apply a semiconductor layer once wider than the channel region, and then inactivate the semiconductor layer outside the channel region using light, heat, oxidant, plasma, resin, solvent, etc.
- these methods usually require that the protective layer be formed wider than the semiconductor layer before the deactivation step, which complicates the process and increases costs.
- the present invention has been made in view of the above problems, and aims to provide a TFT in which element isolation is realized by a simpler manufacturing method.
- the present inventor has made extensive studies and uses an ink containing an essential component of a solvent that can dissolve or disperse a semiconductor material forming a semiconductor layer.
- An overcoat layer formed by using a printing method using a plate of the above, and the overcoat layer was isolated in an element configuration having a contact portion in contact with the semiconductor layer around the outer periphery of the channel region. The present inventors have found that a TFT can be easily provided and have completed the present invention.
- the overcoat layer is formed so as to surround the periphery of the outer periphery of the channel region, and has a contact portion that contacts the semiconductor layer, In the contact portion, the semiconductor layer is laminated as a lower layer and the overcoat layer is an upper layer,
- the overcoat layer is formed by a printing method using an ink whose essential component is a solvent capable of dissolving or dispersing the semiconductor material forming the semiconductor layer,
- the printing method is a printing method using an elastomeric blanket or an elastomeric plate, and has a step of transferring ink on the elastomeric blanket or the elastomeric plate onto a substrate.
- a method of manufacturing a thin film transistor 2.
- the semiconductor layer is a semiconductor layer made of an organic semiconductor material.
- the method for forming the semiconductor layer is a vacuum deposition method.
- the method for forming the semiconductor layer is a wet film formation method.
- the printing method is a letterpress reverse printing method.
- the printing method is a gravure offset printing method.
- a method for producing the thin film transistor according to any one of the above, I will provide a.
- a device-isolated TFT can be easily provided.
- a TFT having a high ON / OFF ratio can be easily provided.
- BGBC bottom gate bottom contact
- BGTC bottom gate top contact
- TGBC top gate bottom contact
- TGTC top gate top contact
- TGTC top gate top contact
- the lower figure is a cross-sectional view taken along the line ab in the upper figure. It is the schematic of the BGTC type TFT manufactured by applying the manufacturing method of the present invention.
- the upper figure is a plan view.
- the lower figure is a cross-sectional view taken along the line ab in the upper figure. It is the schematic of the BGTC type TFT manufactured by applying the manufacturing method of the present invention.
- the upper figure is a plan view.
- the lower figure is a cross-sectional view taken along the line ab in the upper figure. It is the schematic of the BGTC type TFT manufactured by applying the manufacturing method of the present invention.
- the upper figure is a plan view.
- the lower figure is a cross-sectional view taken along the line ab in the upper figure.
- FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a positional relationship between a channel region and a “contact part” and a shape of a “contact part” in an electronic device including four TFTs.
- FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a positional relationship between a channel region and a “contact part” and a shape of a “contact part” in an electronic device including four TFTs.
- It is the schematic of BGBC type TFT manufactured by applying the manufacturing method of the present invention.
- the upper figure is a plan view.
- the lower figure is a sectional view taken along the line ab in the upper figure. It is the schematic of the BGTC type TFT manufactured by applying the manufacturing method of the present invention.
- the upper figure is a plan view.
- the lower figure is a sectional view taken along the line ab in the upper figure.
- the upper figure is a plan view.
- the lower figure is a cross-sectional view taken along the line ab in the upper figure.
- a TFT is an electronic element having a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer as essential elements, and various element configurations are possible depending on the arrangement of each electrode and each layer (for example, “ The configuration of the TFT manufactured by the manufacturing method of the present invention is not particularly limited as long as it is a known and conventional configuration, such as the configuration described in “Basics of Material Science No. 6 Basics of Organic Transistors (Aldrich)”. For example, bottom gate bottom contact (BGBC) type (FIG. 1), bottom gate top contact (BGTC) type (FIG. 2), top gate bottom contact (TGBC) type (FIG. 3), top gate top contact (TGTC) type (FIG. 4) etc. can be mentioned.
- BGBC bottom gate bottom contact
- BGTC bottom gate top contact
- TGBC top gate bottom contact
- TGTC top gate top contact
- 1 is a substrate
- 2 is a gate electrode
- 3 is a gate insulating layer
- 4 is a semiconductor layer
- 5 is a source electrode
- 6 is a drain electrode.
- the constituent elements of the TFT manufactured by the TFT manufacturing method of the present invention need only have at least a substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode.
- a semiconductor protective layer, a sealing layer, a light shielding layer, a primary layer, a planarization layer, and the like may be included.
- the substrate material is not particularly limited as long as it can be processed into a plate shape, a sheet shape, a film shape, etc. silicon; Inorganic glass such as quartz glass, soda glass, borosilicate glass, alkali-free glass; Cellulose acetate propionate (CAP), cellulose triacetate (TAC), polyarylate, polyimide, polyethylene, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyetherimide, polyetheretherketone, polyethersulfone (PES) And resins and polymer compounds such as polycarbonate (PC), polycycloolefin, polystyrene, polypropylene, polyphenylene sulfide, and polymethyl methacrylate (PMMA).
- PC polycarbonate
- PMMA polycycloolefin
- polystyrene polypropylene
- PMMA polymethyl methacrylate
- an inorganic substrate such as a glass plate or a silicon wafer is preferable, and from the viewpoint of obtaining a flexible TFT, a glass sheet, a resin sheet, a plastic film, or the like is preferable.
- a resin sheet or a plastic film is preferable from the viewpoint of reducing weight and improving portability and impact resistance.
- the material for the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include inorganic conductive materials and organic conductive materials.
- inorganic conductive materials include lithium, beryllium, carbon, sodium, magnesium, aluminum, silicon, potassium, calcium, scandium, titanium, chromium, manganese, iron, nickel, copper, zinc, gallium, zirconium, niobium, Molybdenum, silver, tin, antimony, hafnium, tungsten, platinum, gold, graphite, glassy carbon, tin oxide, tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped zinc oxide, sodium-potassium alloy, molybdenum-tantalum alloy, magnesium-copper mixture , Magnesium-silver mixture, magnesium-aluminum mixture, magnesium-indium mixture, lithium-aluminum mixture, silver-silver oxide mixture, aluminum-aluminum oxide
- examples of the organic conductive material include conductive polyaniline, conductive polyaniline derivative, conductive polypyrrole, conductive polypyrrole derivative, conductive polythiophene, conductive polythiophene derivative, polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid complex (PEDOT-PSS) and other known and commonly used conductive polymers whose electrical conductivity has been improved by doping; Charge transfer complexes such as tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane complex; and the like.
- PEDOT-PSS polystyrenesulfonic acid complex
- Each electrode may be made of one type of conductive material or may be made of two or more types of conductive material. In the case of two or more types, they may be mixed and used. Further, the same conductive material may be used for the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, and different conductive materials may be used for the respective electrodes.
- the thickness of the electrode is appropriately determined within a range in which a desired electrical conductivity can be achieved, depending on the type of conductive material used to form the electrode, and is usually in the range of 1 nm to 1 ⁇ m. Preferably, it is in the range of 10 nm to 200 nm, more preferably in the range of 20 nm to 100 nm.
- the shapes of the source electrode and the drain electrode are not particularly limited as long as they are formed so as to oppose each other with a substantially constant interval (corresponding to a channel length (L) described later).
- FIG. 5 shows an example of an embodiment of the shape pattern.
- reference numeral 8 denotes a portion corresponding to the “fixed interval”, and the length of this portion corresponds to the channel length (L).
- the channel region will be described.
- the source electrode and the drain electrode are formed so as to oppose each other with a substantially constant interval, and a region provided between the two electrodes separated by this constant interval is a channel. It becomes an area. Therefore, the channel region has a shape corresponding to the shape of the source electrode and the drain electrode, and can be formed in various shapes as long as the channel region is sandwiched between the source electrode and the drain electrode at a constant interval.
- a region where a vertical line pattern is drawn corresponds to this (region indicated by reference numeral 7 in the drawing)
- FIG. 5 shows an example of the embodiment.
- 5 (a) and 5 (b) show a channel region (simple rectangular shape) surrounded by a straight line
- FIG. 5 (c) shows that the source electrode and the drain electrode are arranged in a comb shape and are separated on a plane. A plurality of “unit channel regions” are combined to form one channel region, and FIG. 5D illustrates a channel region surrounded by a curve.
- a method for forming the electrode As a method for forming the electrode, a known and conventional method as described in “Basics of Material Science No. 6 Basics of Organic Transistors (Aldrich)” can be given, and a desired pattern shape and a desired thickness can be used. As long as it is a method capable of forming an electrode, it is not particularly limited. For example, First, using a wet film formation method or a dry film formation method, a conductive film is once formed over a wide range (or a conductive film is formed over the entire surface), and then a resist is formed on the conductive film.
- a method of patterning a film by photolithography or printing, and then etching using the resist film pattern as a mask A method of patterning a resist by photolithography or printing, and then forming a conductive film over a wide area and removing the resist film (lift-off method); Using a wet film formation method or a dry film formation method, a conductive film is once formed over a wide range (or a conductive film is formed over the entire surface), and then the conductive film is not passed through a mask.
- Examples of the dry film forming method include chemical vapor deposition (CVD) methods such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD; physical vapor deposition (PVD) methods such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating; Etc.
- Examples of the wet film forming method include an electrolytic plating method, an immersion plating method, an electroless plating method, a sol-gel method, an organometallic decomposition (MOD) method, a coating method, and a printing method.
- Examples of the coating method include an ESD (Electro Spray Deposition) method, an ESDUS (Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution) method, an air doctor coat method, an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultrasonic spray coating method, supercritical spray method, dispensing method, dip coating method, doctor blade coating method, Transfer roll coat method, drop cast method, bar coat method, blade coat method, reverse coat method, roll coat method, wire bar coat method, etc.
- ESD Electro Spray Deposition
- ESDUS Electro Spray Deposition from Ultra-dilute Solution
- an air doctor coat method an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultra
- Examples of the printing method include an inkjet printing method, an offset printing method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, a screen printing method, a dispensing method, a letterpress printing method, a letterpress reverse printing method, a drop cast method, a flexographic printing method, and a planographic printing method. And a microcontact printing method.
- a method using a wet film forming method that eliminates the need for a vacuum environment is preferable, and among the wet film forming methods, a method using a printing method with a small number of steps is more preferable.
- the gate insulating layer has a function of electrically insulating the gate electrode and the source electrode, the gate electrode and the drain electrode, and the gate electrode and the semiconductor layer. Accordingly, the material of the gate insulating layer is not particularly limited as long as it is an electrically insulating material.
- cyanoethyl pullulan cellulose acetate propionate (CAP), cellulose triacetate (TAC), Teflon (registered trademark)
- Polyarylate polyimide, polyester, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyetherimide, polyetheretherketone, polyethersulfone (PES), polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polycarbonate (PC) ), Polycycloolefin, polystyrene and polystyrene derivatives, polyparaxylylene derivatives (for example, Parylene series manufactured by Japan Parylene), polyvinyl alcohol, polyvinylphenol, polypheny Sulfide, polymethyl methacrylate (PMMA), acrylic resin, amorphous fluororesin (for example, Cyto series made by Asahi Glass), alkyd resin, urethane resin, epoxy resin, electron beam curable resin (for example, electron beam curable acrylic resin)
- the gate insulating layer may be made of one type of insulating material or may be made of two or more types of insulating material. Further, it may contain a reaction (polymerization) initiator, a crosslinking agent, a crosslinking auxiliary agent and the like. When it consists of two or more types of insulating materials, each insulating material may be simply mixed and the covalent bond may be formed between insulating materials. Furthermore, when a reaction (polymerization) initiator, a crosslinking agent, and a crosslinking auxiliary agent are included, these materials and the insulating material may be simply mixed, and a covalent bond is formed between these materials. Also good.
- the thickness of the gate insulating layer is appropriately determined within a range in which a desired insulating property can be achieved, depending on the type of insulating material used to form the gate insulating layer, and is usually 10 nm to 5 ⁇ m. It is preferable that it is the range of these.
- a method for forming the gate insulating layer is not particularly limited as long as a film or a layer that can electrically insulate between the gate electrode and the source electrode, between the gate electrode and the drain electrode, and between the gate electrode and the semiconductor layer can be formed.
- known dry film forming methods and wet film forming methods can be used.
- Examples of the dry film forming method include chemical vapor deposition (CVD) methods such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD; physical vapor deposition (PVD) such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating;
- CVD chemical vapor deposition
- PVD physical vapor deposition
- the Examples of the wet film forming method include an electrolytic plating method, an immersion plating method, an electroless plating method, a sol-gel method, an organometallic decomposition (MOD) method, a coating method, and a printing method.
- Examples of the coating method include an ESD (Electro Spray Deposition) method, an ESDUS (Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution) method, an air doctor coat method, an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultrasonic spray coating method, supercritical spray method, dispensing method, dip coating method, doctor blade coating method, Transfer roll coat method, drop cast method, bar coat method, blade coat method, reverse coat method, roll coat method, wire bar coat method, etc.
- ESD Electro Spray Deposition
- ESDUS Electro Spray Deposition from Ultra-dilute Solution
- an air doctor coat method an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultra
- Examples of the printing method include an inkjet printing method, an offset printing method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, a screen printing method, a dispensing method, a letterpress printing method, a letterpress reverse printing method, a drop cast method, a flexographic printing method, and a planographic printing method. And a microcontact printing method.
- a method using a wet film forming method that eliminates the need for a vacuum environment is preferable. If patterning is required, patterning can be performed by the same method as described in the section “Electrodes”.
- the material for the semiconductor layer is not particularly limited as long as it is a material capable of forming a semiconductor layer having semiconductor characteristics, and a known and commonly used semiconductor material can be used.
- semiconductor materials include ⁇ -conjugated organic low molecular compounds, ⁇ -conjugated organic polymer compounds, organic silicon compounds, organic dye materials, organic pigment materials, and organic dye materials.
- tetracene and its derivatives for example, tetracene and its derivatives, rubrene, chrysene and chrysene derivatives, pyrene and pyrene derivatives, triphenylene and triphenylene derivatives, pentacene and pentacene derivatives (for example, 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene, etc.
- Trialkylsilylethynyl substituted pentacene picene and picene derivatives, coronene and coronene derivatives, benzodithiophene derivatives, naphthodithiophene derivatives, anthradithiophene derivatives, benzothienobenzothiophene derivatives, dinaphthothiophene derivatives, dithienobenzodithiophene derivatives , Dinaphthothienothiophene derivatives, phthalocyanine derivatives, porphyrazine derivatives, oligothiophenes (eg 4T, 5T, 6T) and oligothiophene derivatives, perylenetetracarboxylic diimide and perylenetetracarboxylic diimide derivatives, perylenetetracarboxylic acid anhydride and Perylenetetracarboxylic acid anhydride derivatives, naphthalenetetracarboxylic acid
- Polypyrrole derivatives such as poly (3-substituted pyrrole) and poly (3,4-disubstituted pyrrole); polythiophene, poly (3-substituted thiophene), poly (3,4-disubstituted thiophene), polybenzothiophene and the like Polythiophene derivatives; polyisothianaphthene derivatives such as polyisothianaphthene; polythienylene vinylene derivatives such as polythienylene vinylene; poly (p-phenylene vinylene) derivatives such as poly (p-phenylene vinylene); polyaniline, poly (N - Polyaniline derivatives such as polyaniline); polyacetylene derivatives such as polyacetylene and polydiacetylene; polyazulene derivatives such as polyazulene; thiophene, thiophene derivatives, thienothiophene, thienothiophene
- the semiconductor layer may be made of one kind of semiconductor material or may be made of two or more kinds of semiconductor materials.
- the well-known and usual high molecular compound may be included.
- Such a polymer compound is not particularly limited as long as it does not significantly reduce the semiconductor properties of the semiconductor layer by mixing.
- polystyrene, polystyrene derivatives for example, poly- ⁇ -methylstyrene
- Polymethyl methacrylate for example, polyvinyl carbazole, polytriallylamine, and the like.
- the thickness of the semiconductor layer is appropriately determined within a range in which desired semiconductor characteristics can be achieved, depending on the type of semiconductor material used for forming the semiconductor layer, and is usually in the range of 0.5 nm to 1 ⁇ m.
- the range is from 5 nm to 500 nm, and more preferably from 10 nm to 300 nm.
- a method for forming the semiconductor layer a method in which the semiconductor layer can be formed so as to cover the channel region (that is, a method in which the semiconductor layer can be formed in a range including the channel region and wider than the channel region).
- a method in which the semiconductor layer can be formed in a range including the channel region and wider than the channel region There is no particular limitation as long as it is present, and examples thereof include publicly known dry film forming methods and wet film forming methods.
- Examples of the dry film forming method include chemical vapor deposition (CVD) methods such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD; physical vapor deposition (PVD) such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating;
- CVD chemical vapor deposition
- PVD physical vapor deposition
- the Examples of the wet film forming method include an electrolytic plating method, an immersion plating method, an electroless plating method, a sol-gel method, an organometallic decomposition (MOD) method, a coating method, and a printing method.
- Examples of the coating method include an ESD (Electro Spray Deposition) method, an ESDUS (Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution) method, an air doctor coat method, an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultrasonic spray coating method, supercritical spray method, dispensing method, dip coating method, doctor blade coating method, Transfer roll coat method, drop cast method, bar coat method, blade coat method, reverse coat method, roll coat method, wire bar coat method, etc.
- ESD Electro Spray Deposition
- ESDUS Electro Spray Deposition from Ultra-dilute Solution
- an air doctor coat method an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultra
- Examples of the printing method include an inkjet printing method, an offset printing method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, a screen printing method, a dispensing method, a letterpress printing method, a letterpress reverse printing method, a drop cast method, a flexographic printing method, and a planographic printing method. And a microcontact printing method.
- a method using a wet film forming method that eliminates the need for a vacuum environment is preferable.
- a dry film forming method or a method using a coating method is preferable.
- a method using an edge casting method, a blade coating method, or a dip coating method is more preferable.
- annealing may be performed after the film is formed as described above for the purpose of increasing the crystallinity of the semiconductor material and improving the semiconductor characteristics.
- the annealing temperature is preferably in the range of 50 ° C. to 200 ° C., more preferably in the range of 70 ° C. to 200 ° C.
- the annealing time is preferably in the range of 10 minutes to 12 hours. More preferably, it is in the range of 10 hours, more preferably in the range of 30 minutes to 10 hours.
- the TFT using the manufacturing method of the present invention has an overcoat layer, and the overcoat layer is formed around the outer peripheral edge of the channel region so as to surround the channel region and is in contact with the semiconductor layer. It has a contact portion, and the contact layer is laminated so that the semiconductor layer is the lower layer and the overcoat layer is the upper layer. Further, the overcoat layer is formed by a process subsequent to the semiconductor layer forming process. First, the contact portion will be described with reference to a plan view (FIG. 6). The contact portion is a portion where the overcoat layer contacts the semiconductor layer around the outer periphery of the channel region.
- the “outer periphery of the channel region” corresponds to reference numeral 12 (dotted line) in FIG.
- the contact portion may surround the outer periphery of the outer peripheral edge of the channel region, or FIG. 6 (e).
- the channel region may be surrounded by the outer periphery. Since the edge (reference numeral 11) on the channel region side of the contact portion is a shape surrounding the channel region, it is a closed straight line or curve, for example, as shown in FIGS.
- the rectangular shape comprised by a straight line may be sufficient and it may be comprised by the curve as shown in FIG.6 (b).
- the form of the contact portion on the plan view is not particularly limited as long as it surrounds the outer periphery of the outer peripheral edge (reference numeral 12) of the channel region (reference numeral 7).
- FIG. It may be surrounded by a straight line (a dashed-dotted line of reference numeral 11) as shown in (c) to (e), or may be surrounded by a curved line (a dashed-dotted line of reference numeral 11) as shown in FIG. 6 (b).
- the channel regions in FIGS. 6A, 6B, and 6E correspond to FIGS.
- an electronic device using TFTs is usually composed of two or more TFTs.
- 12 and 13 are schematic views showing an example of the positional relationship between the channel region and the “contact portion” and the shape of the “contact portion” in an electronic device composed of four TFTs. Symbols 7a, 7b, 7c and 7d in the figure indicate the channel regions of the four TFTs.
- the contact portion reference numeral 10 only needs to be formed so as to surround the outer peripheral edge (reference numeral 12) of each channel region of each TFT, and is formed in a linear shape having a width.
- FIG. 13 (a) It may be formed (FIG. 13 (a)), and may be formed in the entire region outside the channel region with respect to the edge (reference numeral 11) of the contact portion (FIG. 12 (a), FIG. 13 (b). )), A region where no contact portion is formed may be formed in the contact portion region (FIG. 12B).
- the overcoat layer is formed by a method described later in a step after the semiconductor layer forming step, and has the contact portion that contacts the semiconductor layer around the outer peripheral edge of the channel region.
- the semiconductor layer is The layer is not particularly limited as long as it is a lower layer and is laminated so that the overcoat layer is an upper layer.
- FIGS. 7 to 11. specific examples thereof will be described with reference to FIGS. 7 to 11. However, these forms are merely examples and do not limit the overcoat layer of the present invention.
- 7A and 7B are diagrams in which the manufacturing method of the present invention is applied to a BGBC type TFT.
- the upper diagram is a plan view and the lower diagram is a cross-sectional view taken along the line ab of the upper diagram.
- the overcoat layer (symbol 15) is in contact with the semiconductor layer (symbol 4) via the contact portion (symbol 10) around the outer periphery (symbol 12) of the channel region, and the overcoat layer is a semiconductor layer at the contact portion. It is an upper layer.
- FIG. 8 is a diagram in which the manufacturing method of the present invention is applied to a BGTC type TFT, with the upper diagram being a plan view and the lower diagram being a cross-sectional view taken along the line ab of the upper diagram.
- the overcoat layer (symbol 15) is in contact with the semiconductor layer (symbol 4) via the contact portion (symbol 10) around the outer periphery (symbol 12) of the channel region, and the overcoat layer is a semiconductor layer at the contact portion. It is an upper layer.
- FIG. 9 is a diagram in which the manufacturing method of the present invention is applied to a BGTC type TFT, and the upper diagram is a plan view and the lower diagram is a cross-sectional view taken along the line ab of the upper diagram.
- the overcoat layer (symbol 15) is in contact with the semiconductor layer (symbol 4) via the contact portion (symbol 10) around the outer periphery (symbol 12) of the channel region, and the overcoat layer is a semiconductor layer at the contact portion. It is an upper layer.
- a difference from the TFT of FIG. 8 is that the overcoat layer is formed after the formation of the source electrode and the drain electrode and has a portion that becomes an upper layer of the source electrode and the drain electrode.
- FIG. 10 is a diagram in which the manufacturing method of the present invention is applied to a BGTC type TFT.
- the upper diagram is a plan view and the lower diagram is a cross-sectional view taken along the line ab of the upper diagram.
- the overcoat layer (symbol 15) is in contact with the semiconductor layer (symbol 4) via the contact portion (symbol 10) around the outer periphery (symbol 12) of the channel region, and the overcoat layer is a semiconductor layer at the contact portion. It is an upper layer.
- the difference from the TFT of FIG. 9 is that the overcoat layer is formed before the source electrode and the drain electrode are formed, and the source electrode and the drain electrode have a portion that is an upper layer of the overcoat layer.
- FIG. 11 is a diagram in which the manufacturing method of the present invention is applied to a BGBC type TFT, with the upper diagram being a plan view and the lower diagram being a cross-sectional view taken along the line ab of the upper diagram.
- the overcoat layer (symbol 15) is in contact with the semiconductor layer (symbol 4) via the contact portion (symbol 10) around the outer periphery of the channel region, and the overcoat layer is overlaid on the semiconductor layer at the contact portion.
- a difference from the TFT of FIG. 7 is that the overcoat layer is formed after the formation of the semiconductor protective layer formed after the formation of the semiconductor layer, and therefore, a part thereof has a portion to be an upper layer of the semiconductor protective layer.
- the overcoat layer is formed by a printing method using an elastomer blanket or an elastomer plate, using an ink whose essential component is a solvent capable of dissolving or dispersing the semiconductor material forming the semiconductor layer. Is.
- This ink is an ink containing, as an essential component, a solvent capable of dissolving or dispersing the semiconductor material forming the semiconductor layer.
- a solvent capable of dissolving or dispersing the semiconductor material forming the semiconductor layer As an essential component, a solvent capable of dissolving or dispersing the semiconductor material forming the semiconductor layer.
- the solvent that can dissolve or disperse the semiconductor material will be described.
- the solvent is “a mixture of a semiconductor material forming a semiconductor layer and a concentration of 10 ⁇ 8 mol / L or more in an approximate solvent to prepare a mixed solution of the approximate solvent and the semiconductor material, and then Using this mixed solution as a sample, a commercially available ultraviolet-visible absorption spectrophotometer (for example, Hitachi High-Tech Science spectrophotometer U-3900, JASCO V-700 series, Shimadzu UV-2600 / 2700, etc.) The solvent can detect the absorption spectrum of the semiconductor material.
- a commercially available ultraviolet-visible absorption spectrophotometer for example, Hitachi High-Tech Science spectrophotometer U-3900, JASCO V-700 series, Shimadzu UV-2600 / 2700, etc.
- Such a solvent is appropriately selected according to the type of the semiconductor material.
- ethoxyethyl propionate EEP
- isopropyl acetate ethyl acetate, normal propyl acetate, propylene carbonate
- propylene glycol monomethyl Ester solvents such as ether acetate (PGMAc) and 3-methoxy-3-methyl-butyl acetate
- Alcohol solvents such as methyl-2-pentanol, 1-hexanol, cyclohexanol, industrial higher alcohols (for example, Diadol series manufactured by Mitsubishi Chemical);
- Hydrocarbon solvents such as pentane, n-hexane, hexane, cyclohexan
- the solvent used for this ink may be one type, and may be two or more types.
- the ink may contain a solvent that does not satisfy this requirement as long as it contains the “solvent capable of dissolving or dispersing the semiconductor material”.
- the concentration of the “solvent capable of dissolving or dispersing the semiconductor material” in the ink is not particularly limited as long as it is within the range in which the above “effect of the invention” can be achieved. A range of 00% by mass is preferred.
- the ink may contain, as other components, a polymer compound, a resin, a constitutional component, a surfactant, a release agent, and the like. These components are added as necessary to impart printability and film-forming properties (film-forming ability) to the ink.
- the polymer compound or resin is not particularly limited as long as it is a known and commonly used insulating polymer compound or insulating resin.
- cyanoethyl pullulan cellulose acetate propionate (CAP), cellulose triacetate (TAC) , Teflon (registered trademark), polyarylate, polyimide, polyester, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyetherimide, polyetheretherketone, polyethersulfone (PES), polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride , Polycarbonate (PC), polycycloolefin, polystyrene and polystyrene derivatives, polyparaxylylene derivatives (for example, Parylene series manufactured by Japan Parylene), polyvinyl alcohol, polyvinylphenol Polyphenylene sulfide, polymethyl methacrylate (PMMA), acrylic resin, amorphous fluororesin (for example, Cytop series manufactured by Asah
- the polymer compound and resin used for this ink may be one type, and may be two or more types.
- the concentration of the polymer compound or resin in the ink is not particularly limited as long as it is within a range where the above-mentioned “effect of the invention” can be achieved, and it is usually preferably in the range of 1 to 10% by mass. Is more preferably in the range of 7 to 7% by mass.
- the constitutional component is not particularly limited as long as it is a well-known and commonly used electrically insulating inorganic fine particle or a well-known and commonly used electrically insulating pigment.
- Evonik Japan Aerosil series Fuji Silysia Chemical silica Materials (Silicia, Silo Hovic, Silo Pute, Silo Page, Silo Pure, Syrosphere, Silo Mask, Silwell, Fuji Balloon, etc.), Nissan Chemical Industries colloidal materials (PMA-ST, IPA-ST, etc.), BIC Chemie colloidal materials Inorganic fine particles such as (NANOBIC3600 series, NANOBIC3800 series, etc.); And pigments such as pigment materials made by DIC (EXCEDIC BLUE0565, EXCEDIC RED0759, EXCEDIC YELLOW 0599, EXCEDIC GREEN0358, EXCEDIC YELLOW0648, etc.).
- the constitutional component used in the ink may be one type or two or more types.
- the concentration of the constitutional component in the ink is not particularly limited as long as it is within the range in which the above-mentioned “effect of the invention” can be achieved, and it is usually preferably in the range of 0 to 20% by mass of the active component.
- the surfactant is not particularly limited as long as it is a known and commonly used electrically insulating surfactant.
- a hydrocarbon surfactant, a silicone surfactant, a fluorine surfactant, and the like are used. I can give you.
- fluorine-based surfactants having a linear perfluoroalkyl group and a chain length of C6 or more are preferable.
- the surfactant used in the ink may be one type or two or more types.
- the concentration of the surfactant in the ink is not particularly limited as long as it is within the range in which the above-mentioned “effect of the invention” can be achieved, and is usually in the range of 0.01 to 5.00% by mass of the active ingredient.
- the active ingredient is in the range of 0.05 to 1.0% by mass.
- the release agent is not particularly limited as long as it is a known and commonly used electrically insulating silicone compound.
- granol series manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. and KF-96L series manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. are preferable from the viewpoint of releasability and compatibility with the resin.
- the release agent used for this ink may be one type, and may be two or more types.
- concentration of the release agent in the ink is not particularly limited as long as it is within the range in which the above-mentioned “effect of the invention” can be achieved.
- the active ingredient is preferably in the range of 0.0 to 3.0% by mass.
- the present ink can appropriately contain a leveling agent, a dispersant, an antifoaming agent and the like as optional components.
- the ink may contain at least a “solvent capable of dissolving or dispersing a semiconductor material”. From the viewpoint of improving printability and film-forming properties, “the solvent capable of dissolving or dispersing a semiconductor material”. “, A resin and a surfactant, and more preferably“ a solvent capable of dissolving or dispersing a semiconductor material ”, a resin, a surfactant, a release agent, and a constitutional component.
- the mixing ratio of the constituent components in the ink is appropriately determined within a range in which the “effect of the invention” can be achieved.
- the method of mixing the constituent components in producing the present ink is not particularly limited as long as a homogeneous ink can be provided.
- heat treatment stirring treatment, dispersion stirring treatment, dispersion homogenizing treatment, Known and commonly used dispersion methods such as sonication treatment, ultrasonic stirring treatment, ultrasonic homogenization treatment, ultrasonic dispersion treatment, and laser irradiation treatment, a mixing method, and a stirring method can be used.
- This printing method is a printing method using the present ink and using an elastomeric blanket or an elastomeric plate, and transferring ink on the elastomeric blanket or the elastomeric plate onto the substrate.
- a printing method having a step of:
- This printing method is a printing method using an elastomeric blanket or an elastomeric plate, and has a step of transferring ink on the elastomeric blanket or the elastomeric plate onto a substrate. If it is, it will not specifically limit.
- a printing method using an elastomeric blanket a letterpress reverse printing method, a gravure offset printing method, and the like are exemplified, and as a printing method using an elastomer plate, a micro contact printing ( ⁇ CP) method is exemplified.
- ⁇ CP micro contact printing
- the microcontact printing method (for example, “Details are described in“ Journal of the Japan Printing Society, 2009, Vol. 46, page 2 ”) means that an ink is applied to a relief printing plate made of an elastomer, and the relief printing plate made of this elastomer. Is a method of transferring ink on a relief printing plate (pressing pattern) by pressing the substrate onto a printed material such as a substrate.
- the elastomer include acrylonitrile butadiene rubber, ethylene propylene copolymer rubber, epichlorohydrin ethylene oxide copolymer rubber, chloroprene rubber, silicone rubber, polyurethane, polyester, polyepichlorohydrin rubber, butadiene rubber and the like.
- silicone rubber material examples include polydimethylsiloxane and copolymers thereof, fluorine group-containing polydimethylsiloxane and copolymers thereof, polyvinylmethylsiloxane, and polyphenylmethylsiloxane.
- the printing methods when a fine shape is required for printing the overcoat layer, a relief printing method and a micro contact printing method, which are excellent in fine printing, are preferable.
- the overcoat layer forming step may be a step subsequent to the formation of the semiconductor layer so as to form the contact portion in time series, and may be a step subsequent to the formation of the semiconductor layer (see FIG. 7). After forming the layer, it may be a step after forming the electrode (see FIG. 9), or after forming the semiconductor layer and after forming the semiconductor protective layer (see FIG. 11), the semiconductor layer was formed. It may be a step after the electrode is formed and the semiconductor protective layer is further formed.
- the upper diagram is a plan view
- the lower diagram is a cross-sectional view taken along the line ab of the upper diagram.
- the overcoat layer (symbol 15) is in contact with the semiconductor layer (symbol 4) via the contact portion (symbol 10) around the outer periphery (symbol 12) of the channel region, and the overcoat layer is a semiconductor layer at the contact portion. It is an upper layer.
- the region (reference numeral 14) in the semiconductor layer immediately below the contact portion (reference numeral 10) is penetrated (acted) by the solvent that dissolves or disperses the semiconductor material contained in the ink from the upper overcoat layer.
- the semiconductor characteristics of the region indicated by reference numeral 14 in the semiconductor layer are deteriorated.
- the mechanism of the deterioration is not necessarily clear, but the crystal size of the semiconductor material constituting the semiconductor layer is altered by the action of the solvent in the region indicated by reference numeral 14. This is considered to be caused by phenomena such as a decrease in the thickness of the semiconductor layer, a change in the morphology of the semiconductor layer, and a discontinuity in the semiconductor layer.
- the region in which the semiconductor characteristics thus deteriorated is a region immediately below the contact portion, and is generated so as to surround the channel region as shown in the upper diagrams of FIGS. Therefore, the channel region is in a state of being substantially electrically insulated from other regions, and an element isolation effect can be obtained.
- the difference between the case where the overcoat layer is printed by a publicly known printing method and the case where the overcoat layer is printed by the printing method “via an elastomeric blanket or an elastomeric plate” of the present invention will be described.
- the overcoat layer is printed by a known and commonly used printing method
- the solvent in the overcoat layer may permeate to the channel region through the contact portion and may deteriorate the semiconductor characteristics of the channel region (for example, comparison described later).
- Example 4 On the other hand, according to the present invention, in the process in which the present ink is transferred and printed through an elastomer blanket or an elastomer plate, the ink is once transferred onto the elastomer blanket or the elastomer plate.
- the use of the printing method “through an elastomeric blanket or an elastomeric plate”, which is a feature of the present invention uses other known printing methods in which the amount of solvent in the overcoat layer immediately after printing is known. It is extremely small compared to the case. For this reason, as described above, the semiconductor characteristics of the channel region are not deteriorated by printing the overcoat layer in the present invention.
- heat treatment may be performed after performing this step.
- the heating temperature is not particularly limited as long as it does not impair the effect of element isolation, and is preferably in the range of 30 to 200 ° C, and more preferably in the range of 40 to 150 ° C.
- the TFT manufactured by the manufacturing method of the present invention may have a semiconductor protective layer so as to cover the semiconductor layer channel region in order to prevent deterioration of the semiconductor layer (for example, FIG. 11 and FIG. 16). ).
- the material of the semiconductor protective layer is not particularly limited as long as it does not significantly reduce the electrical properties of the semiconductor layer.
- cyanoethyl pullulan cellulose acetate propionate (CAP), cellulose triacetate (TAC), Teflon (Registered trademark), polyarylate, polyimide, polyester, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyetherimide, polyetheretherketone, polyethersulfone (PES), polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polyvinyl chloride Carbonate (PC), polycycloolefin, polystyrene and polystyrene derivatives, polyparaxylylene derivatives (for example, Parylene series manufactured by Japan Parylene), polyvinyl alcohol, polyvinyl phenol , Polyphenylene sulfide, polymethylmethacrylate (PMMA), acrylic resin, amorphous fluororesin (for example, Cytop series made by Asahi Glass), alkyd resin, urethane resin, epoxy resin, electron beam curable resin (for example, electron beam
- the semiconductor protective layer may be made of one kind of material or may be made of two or more kinds of materials. Further, it may contain a reaction (polymerization) initiator, a crosslinking agent, a crosslinking auxiliary agent and the like. When it consists of two or more types of materials, each material may be simply mixed and the covalent bond may be formed between materials. Furthermore, when a reaction (polymerization) initiator, a crosslinking agent, and a crosslinking auxiliary agent are included, these materials and the material may be simply mixed, or a covalent bond may be formed between these materials. Good.
- the thickness of the semiconductor protective layer is appropriately determined within a range where desired performance can be achieved, depending on the type of insulating material used, and is usually preferably in the range of 10 nm to 5 ⁇ m.
- the method for forming the semiconductor protective layer is not particularly limited as long as the desired performance can be achieved, and examples thereof include known and commonly used dry film forming methods and wet film forming methods.
- Examples of the dry film forming method include chemical vapor deposition (CVD) methods such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD; physical vapor deposition (PVD) such as vacuum deposition, sputtering, and ion plating;
- CVD chemical vapor deposition
- PVD physical vapor deposition
- the Examples of the wet film forming method include an electrolytic plating method, an immersion plating method, an electroless plating method, a sol-gel method, an organometallic decomposition (MOD) method, a coating method, and a printing method.
- Examples of the coating method include an ESD (Electro Spray Deposition) method, an ESDUS (Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution) method, an air doctor coat method, an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultrasonic spray coating method, supercritical spray method, dispensing method, dip coating method, doctor blade coating method, Transfer roll coat method, drop cast method, bar coat method, blade coat method, reverse coat method, roll coat method, wire bar coat method, etc.
- ESD Electro Spray Deposition
- ESDUS Electro Spray Deposition from Ultra-dilute Solution
- an air doctor coat method an air knife coat method, an edge cast method, an impregnation coat method, a kiss coat method, , Squeeze coating method, spin coating method, slit coating method, electrostatic coating method, electrostatic spray coating method, die coating method, ultra
- Examples of the printing method include an inkjet printing method, an offset printing method, a gravure printing method, a gravure offset printing method, a screen printing method, a dispensing method, a letterpress printing method, a letterpress reverse printing method, a drop cast method, a flexographic printing method, and a planographic printing method. And a microcontact printing method.
- patterning can be performed by the same method as described in the section “Electrodes”.
- Example 1 A case where the manufacturing method of the present invention is applied to manufacturing an integrated TFT (electronic device) in which 10 BGBC type TFTs are arranged in a grid pattern in a substrate will be described with reference to FIG.
- FIG. 14 is a schematic view of four TFTs that are adjacent to each other, out of 10 TFTs arranged in a grid pattern.
- a film was formed with a thickness of 500 nm (reference 3), and a source and drain electrode made of a gold thin film was patterned with a thickness of 40 nm by a vacuum deposition method using a metal mask (reference 5 and reference 6). Note that the distance between the source electrode and the drain electrode (channel length (L)) (symbol 8) was 75 ⁇ m, and the channel width (W) was 5 mm. Next, the substrate thus obtained was immersed in a 0.1% by mass ethanol solution of pentafluorothiophenol for 1 hour and then dried by nitrogen blowing.
- the ink used in this step is p-xylene (0.32 g) as a “solvent capable of dissolving or dispersing semiconductor materials”, Maruka Linker M (0.23 g) manufactured by Maruzen Petrochemical as a resin, and Nissan Chemical as a constitutional component.
- the ink thus adjusted is printed on the semiconductor layer by a reverse printing method so that the channel region becomes a non-image portion (portion where the overcoat layer is not printed) (reference numeral 15).
- An overcoat layer (reference numeral 15) was formed to a thickness of 500 nm.
- the non-image portion (the portion where the overcoat layer is not printed) is a rectangular shape having a side length of 10 mm (that is, the image portion (the portion where the overcoat layer is printed)
- the periphery of the outer periphery of the channel region is surrounded by a rectangular shape having a side length (reference numeral 17) of 10 mm, while the interval between the non-image portions (reference numeral 18) is 10 mm.
- I d (W / 2L) ⁇ C ⁇ ⁇ ⁇ (V g ⁇ V T ) 2 (Equation 1) (Wherein, W is the channel width, L is the channel length, ⁇ is the mobility, C is the capacitance per unit area of the gate insulating layer, and V T is the threshold voltage.)
- ON / OFF ratio for the measured I d was determined by the maximum value / minimum value.
- Example 2 After an integrated TFT composed of 10 TFTs was manufactured in the same manner as in Example 1, the integrated TFT was heated at 100 ° C. for 10 minutes in a nitrogen atmosphere. Evaluation of variation in semiconductor characteristics and mobility was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- Example 3 ⁇ Gate electrode, gate insulating layer, and source and drain electrode formation process> In the same manner as in Example 1, a gate electrode, a gate insulating layer, and source and drain electrodes were formed.
- the semiconductor layer made of 2,7-dioctyl [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene was solidified so as to have a thickness of 30 nm by spin coating (1000 rpm, 30 seconds) (entire surface) A film was formed.
- Example 4 A case where the manufacturing method of the present invention is applied to manufacturing an integrated TFT (electronic device) in which 10 BGTC TFTs are arranged in a grid pattern in a substrate will be described with reference to FIG.
- FIG. 15 is a schematic diagram of two adjacent TFTs extracted from 10 TFTs arranged in a grid pattern.
- a gate electrode was formed by depositing aluminum with a thickness of about 30 nm on a glass substrate (symbol 1) by a vacuum deposition method using a metal mask (symbol 2).
- a gate insulating layer made of polyparachloroxylylene (Parylene C) is formed using dichloro-diparaxylylene (DPX-C manufactured by Japan Parylene) as a raw material.
- a film was formed at 500 nm (reference 3).
- ⁇ Semiconductor layer and source and drain electrode formation process> On the gate insulating layer, a spin coating method (1000 rpm, 30 seconds) using a 0.5 mass% solution of 2,7-dioctyl [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene in p-xylene. ) To form a solid (overall) semiconductor layer made of 2,7-dioctyl [1] benzothieno [3,2-b] [1] benzothiophene to a thickness of 30 nm (reference 4).
- the source and drain electrodes made of a gold thin film were patterned with a thickness of 40 nm by a vacuum deposition method using a metal mask (reference numerals 5 and 6).
- the distance between the source electrode and the drain electrode (channel length (L)) (reference 8) was 75 ⁇ m, and the channel width (W) (reference 9) was 5 mm.
- Example 5 ⁇ Semiconductor characteristics (mobility and ON / OFF ratio) and mobility variation evaluation> Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. (Example 5) In Example 3, a TFT was produced in the same manner as in Example 3 except that the overcoat layer was formed by the gravure offset printing method. The results are shown in Table 1. (Example 6) In Example 3, a TFT was produced in the same manner as in Example 3 except that the overcoat layer was formed by the microcontact printing method. The results are shown in Table 1.
- Example 7 In Example 1, 5.0% by mass of p-xylene is added to the ink for forming the overcoat layer with respect to the insulating ink (F-1) described in Example 6 of International Publication No. 2014/125990. A TFT was produced in the same manner as in Example 1 except that the ink prepared in Step 1 was used. The results are shown in Table 1. (Example 8) FIG. 16 shows a case where the manufacturing method of the present invention is applied to the manufacture of an integrated TFT (electronic device) having 10 “BGBC type TFTs having a semiconductor protective layer” in the same arrangement as in Example 1 in the substrate. It will be explained using. FIG. 16 is a schematic diagram of two adjacent TFTs extracted from the ten TFTs. ⁇ Gate electrode, gate insulating layer, and source and drain electrode formation process> In the same manner as in Example 1, a gate electrode, a gate insulating layer, and source and drain electrodes were formed.
- ⁇ Semiconductor layer and semiconductor protective layer forming step> A 0.5 mass% solution of 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene (hereinafter sometimes abbreviated as TIPS-pentacene) on toluene over the gate insulating layer so as to cover the source and drain electrodes.
- the semiconductor layer made of TIPS-pentacene was formed into a solid (entire surface) film having a thickness of 30 nm by spin coating (2500 rpm, 30 seconds) (reference 4).
- amorphous fluorine resin (Asahi Glass Cytop Series CTL809M) (5.00 g) and a fluorine-based solvent (Asahi Glass CT-SOLV180) (0.50 g) were used to produce amorphous fluorine by an inkjet printing method.
- a semiconductor protective layer made of resin was formed into a pattern so as to cover the channel region (reference numeral 16).
- Example 1 Except that no overcoat layer was formed, the semiconductor characteristics (mobility and ON / OFF ratio) and mobility variation were evaluated in the same manner as in Example 1.
- Comparative Example 2 Except that no overcoat layer was formed, the semiconductor characteristics (mobility and ON / OFF ratio) and mobility variation were evaluated in the same manner as in Example 3.
- Comparative Example 3 ⁇ Gate electrode, gate insulating layer, and source and drain electrode formation process> In the same manner as in Example 1, a gate electrode, a gate insulating layer, and source and drain electrodes were formed.
- Example 4 ⁇ Gate electrode, gate insulating layer, source and drain electrodes, semiconductor layer, and semiconductor protective layer forming step>
- a gate electrode, a gate insulating layer, a source and drain electrode, a semiconductor layer, and a semiconductor protective layer were formed.
- ⁇ Overcoat layer formation process> Using the overcoat layer forming ink produced in Example 1, an overcoat layer was formed by spin coating (2500 rpm, 30 seconds).
- ⁇ Semiconductor characteristics (mobility and ON / OFF ratio) and mobility variation evaluation> Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
- the TFT manufactured by the manufacturing method of the present invention has a large ON / OFF ratio and a small variation in mobility.
- Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which the overcoat layer was not formed have a small ON / OFF ratio. This is because element isolation is not performed.
- Comparative Example 3 in which the semiconductor layer is formed by drop casting since the semiconductor layer is patterned (because element isolation is performed), the ON / OFF ratio is high, but the semiconductor characteristics (mobility) are high. Variation is large. As described above, this large variation is a general tendency seen in low molecular weight semiconductors formed by a drop cast method or an ink jet printing method.
- a TFT manufactured by the manufacturing method of the present invention and an electronic device including the TFT have a high ON / OFF ratio and can be used for flexible electronics.
- Substrate 2 Gate electrode 3: Gate insulating layer 4: Semiconductor layer 5: Source electrode 6: Drain electrode 7: Channel region 7 ': Semiconductor layers 7a to 7b on the channel region: On an electronic device comprising a plurality of TFTs Channel region 8: channel length (L) 9: Channel width (W) 10: Contact portion between overcoat layer and semiconductor layer 11: Edge of contact portion 12: Outer peripheral edge of channel region 14: Region immediately below contact portion of semiconductor layer 15: Overcoat layer 16: Semiconductor protective layer 17: Overcoat layer Among the pattern shapes, the length 18 of one side of the non-image portion: the interval (length) between the non-image portions of the overcoat layer pattern shape
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Abstract
より簡便な方法で、素子分離が実現されたTFTを提供するTFTの製造方法、該製造方法によって製造されたTFT、および、該TFTを含む電子装置の提供を課題とする。 半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分とするインクを、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いた印刷法を用いて、チャネル領域が非画線画像部となり、かつ、画像部の境界が、該チャネル領域の外周縁を取り囲む閉曲線を形成するように、半導体層上に印刷することにより、課題を解決する。
Description
本発明は、薄膜トランジスタ(TFT)の製造方法に関する。
アモルファスシリコンや多結晶シリコンを半導体材料として用いてなる薄膜トランジスタ(TFT)が、液晶表示装置や有機EL表示装置などのスイッチング素子として広く用いられている。しかし、このようなシリコンを用いたTFTは、その製造において、高温熱処理プロセスを有することから、プラスチック基板を用いることになる次世代型フレキシブル表示装置には耐熱性の問題から展開できない。この課題を解決するために、シリコンに代えて、有機半導体材料を半導体層に用いてなる有機薄膜トランジスタ(有機TFT)が提案されている。
有機半導体材料はインク化することで、低温で印刷成膜できるため、耐熱性の乏しいプラスチック基板に適用でき、フレキシブル表示装置への応用が、さらには、フレキシブルエレクトロニクス(電子タグやセンサーなどを軽量化およびフレキシブル化した電子装置)への応用が期待されている。
また、有機半導体材料は、半導体特性の面でも、新規材料が開発されたことで、アモルファスシリコンの移動度を凌駕する半導体の提供を可能としている。
例えば、特許文献1には、ジナフト[2,3-b:2´,3´-f]チエノ[3,2-b]チオフェン骨格を有する化合物が、真空蒸着薄膜で4.0cm2/Vsの移動度を示すことが、特許文献2には、さまざまな置換基を有するV字型構造の化合物が、エッジキャスト法で成膜された単結晶薄膜で11cm2/Vsという高い移動度を示すことが、非特許文献1には、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェン(以下、2,7-ジオクチルBTBTと略することがある。)が、ダブルインクジェット印刷法で作製された単結晶薄膜で、特性のばらつきは大きいもの、最大で30cm2/Vsという高い移動度を示すことが、また、特許文献3には、フェニル基を置換基として有するナフトジチオフェン化合物が0.7cm2/Vsという移動度を示すことが、開示されている。このように、アモルファスシリコンの移動度(0.5cm2/Vs)を超えた半導体特性を示す有機半導体材料の報告が相次いでいる。
一方、有機TFTの実用化には、移動度の向上だけでなく、素子分離(任意の一つのTFTの半導体層を、該TFT周囲の電気配線(以下、配線と略することがある。)、該TFT周囲の電極、該TFTと隣接する他のTFTの半導体層、該TFTと隣接する他のTFTの電極等と、電気的に実質分離(絶縁)状態にすること)技術の確立が必要である。TFTを用いてなる電子装置は、通常、2個以上のTFT、その他の電子素子、配線、電極等のさまざまな導電体部等から構成されており、素子分離が図られていないと、寄生電流やリーク電流が、隣接TFT間、半導体層とゲート電極間、半導体層と配線間等に流れ、その結果、ON/OFF比などが悪化し、例えば表示装置に応用する場合、画像表示品質を損なうことになる。
素子分離の方法としては、インクジェット印刷法(特許文献4)、ディスペンス法、またはドロップキャスト法により半導体層をパターン成膜する方法がある。しかしながら、これらの印刷法は、インクが着弾したのちの塗れ広がりを抑制するために、印刷前に、下層表面を親疎水パターン化したり、隔壁を形成したりするなどの余分な工程が必要である。また、低分子系有機半導体はこれらの印刷法で成膜すると特性にばらつきが生ずることが指摘されている。
その他の方法として、半導体層をいったんチャネル領域より広く塗布し、しかるのち、光、熱、酸化剤、プラズマ、樹脂、溶媒等を使用し、チャネル領域外の半導体層を不活性化する方法が報告されている(特許文献5から12)。しかしながら、これらの方法は、通常、不活性化工程の前に、半導体層に対して保護層を広めに形成することが必須であり、工程が煩雑化しコスト増となる。
その他の方法として、半導体層をいったんチャネル領域より広く塗布し、しかるのち、光、熱、酸化剤、プラズマ、樹脂、溶媒等を使用し、チャネル領域外の半導体層を不活性化する方法が報告されている(特許文献5から12)。しかしながら、これらの方法は、通常、不活性化工程の前に、半導体層に対して保護層を広めに形成することが必須であり、工程が煩雑化しコスト増となる。
Nature、2011年、475巻、364頁
本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、より簡便な製造方法で、素子分離が実現されたTFTの提供を図るものである。
本発明者は前記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分とするインクを使用して、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いた印刷法を用いて形成したオーバーコート層を有し、前記オーバーコート層がチャネル領域の外周縁の周囲で半導体層と接触する接触部を有する素子構成にて、素子分離されたTFTを簡便に提供できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明では、
1.ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極と、
チャネル領域より広い範囲に形成された半導体層と、
半導体層形成後に形成されるオーバーコート層と、を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記オーバーコート層は、前記チャネル領域の外周縁の周囲を取り囲むように形成され、かつ前記半導体層と接触する接触部を有し、
前記接触部では、前記半導体層が下層であり前記オーバーコート層が上層であるようにして積層されており、
前記オーバーコート層は、前記半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分とするインクを使用して、印刷法によって形成され、
前記印刷法は、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いた印刷法であり、かつ、エラストマー製のブランケット上またはエラストマー製の版上のインクを被印刷物上に転写する工程を有する印刷法である、
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法、
2.前記半導体層が、有機半導体材料を用いてなる半導体層である1.に記載の薄膜トランジスタの製造方法、
3.前記半導体層の形成方法が、真空蒸着法である1.または2.に記載の薄膜トランジスタの製造方法、
4.前記半導体層の形成方法が、湿式成膜法である1.または2.に記載の薄膜トランジスタの製造方法、
5.前記印刷法が凸版反転印刷法である1.から4.までのいずれか1つに記載の薄膜トランジスタの製造方法、
6.前記印刷法がマイクロコンタクト印刷法である1から4までのいずれか1つに記載の薄膜トランジスタの製造方法、
7.前記印刷法がグラビアオフセット印刷法である1.から4.までのいずれか1つに記載の薄膜トランジスタの製造方法、
を提供する。
1.ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極と、
チャネル領域より広い範囲に形成された半導体層と、
半導体層形成後に形成されるオーバーコート層と、を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記オーバーコート層は、前記チャネル領域の外周縁の周囲を取り囲むように形成され、かつ前記半導体層と接触する接触部を有し、
前記接触部では、前記半導体層が下層であり前記オーバーコート層が上層であるようにして積層されており、
前記オーバーコート層は、前記半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分とするインクを使用して、印刷法によって形成され、
前記印刷法は、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いた印刷法であり、かつ、エラストマー製のブランケット上またはエラストマー製の版上のインクを被印刷物上に転写する工程を有する印刷法である、
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法、
2.前記半導体層が、有機半導体材料を用いてなる半導体層である1.に記載の薄膜トランジスタの製造方法、
3.前記半導体層の形成方法が、真空蒸着法である1.または2.に記載の薄膜トランジスタの製造方法、
4.前記半導体層の形成方法が、湿式成膜法である1.または2.に記載の薄膜トランジスタの製造方法、
5.前記印刷法が凸版反転印刷法である1.から4.までのいずれか1つに記載の薄膜トランジスタの製造方法、
6.前記印刷法がマイクロコンタクト印刷法である1から4までのいずれか1つに記載の薄膜トランジスタの製造方法、
7.前記印刷法がグラビアオフセット印刷法である1.から4.までのいずれか1つに記載の薄膜トランジスタの製造方法、
を提供する。
本発明による製造方法を用いることで、素子分離されたTFTを簡便に提供することができる。その結果、ON/OFF比が高いTFTを簡便に提供することができる。
以下、本発明ついて、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、後記する形態に限定されるものではない。後記形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に含まれる。
(TFTの構成)
まず、本発明の製造方法の対象となるTFTの基本構成について説明する。
TFTは、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極および半導体層を必須要素として有してなる電子素子であり、各電極と各層の配置によってさまざまな素子構成が可能であり(例えば、「材料科学の基礎第6号有機トランジスタの基礎(アルドリッチ社)」に記載されている構成など)、本発明の製造方法で製造されるTFTの構成としては、公知慣用の構成であれば特に限定されるものではなく、例えば、ボトムゲートボトムコンタクト(BGBC)型(図1)、ボトムゲートトップコンタクト(BGTC)型(図2)、トップゲートボトムコンタクト(TGBC)型(図3)、トップゲートトップコンタクト(TGTC)型(図4)等をあげることができる。図中の符号について、1は基板、2はゲート電極、3はゲート絶縁層、4は半導体層、5はソース電極、6はドレイン電極である。
本発明のTFTの製造方法で製造されるTFTの構成要素としては、少なくとも、基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース電極、およびドレイン電極を有していればよく、必要に応じて、その他の構成要素として、半導体保護層、封止層、遮光層、プライマリー層、平坦化層等を有してもよい。
(TFTの構成)
まず、本発明の製造方法の対象となるTFTの基本構成について説明する。
TFTは、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極および半導体層を必須要素として有してなる電子素子であり、各電極と各層の配置によってさまざまな素子構成が可能であり(例えば、「材料科学の基礎第6号有機トランジスタの基礎(アルドリッチ社)」に記載されている構成など)、本発明の製造方法で製造されるTFTの構成としては、公知慣用の構成であれば特に限定されるものではなく、例えば、ボトムゲートボトムコンタクト(BGBC)型(図1)、ボトムゲートトップコンタクト(BGTC)型(図2)、トップゲートボトムコンタクト(TGBC)型(図3)、トップゲートトップコンタクト(TGTC)型(図4)等をあげることができる。図中の符号について、1は基板、2はゲート電極、3はゲート絶縁層、4は半導体層、5はソース電極、6はドレイン電極である。
本発明のTFTの製造方法で製造されるTFTの構成要素としては、少なくとも、基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層、ソース電極、およびドレイン電極を有していればよく、必要に応じて、その他の構成要素として、半導体保護層、封止層、遮光層、プライマリー層、平坦化層等を有してもよい。
(基板)
基板材料としては、板状、シート状、フィルム状等に加工できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、
シリコン;
石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等の無機系ガラス;
セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルローストリアセテート(TAC)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ボリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の樹脂や高分子化合物;等をあげることができる。
中でも、TFTの生産性を向上させるという観点からは、ガラス板やシリコンウエハー等無機系基板が好ましく、フレキシブルなTFTを得るという観点からは、ガラス製シート、樹脂製シート、プラスチックフィルム等が好ましく、フレキシブル性に加え、軽量化を図り、可搬性および耐衝撃性を高めるという観点からは、樹脂製シートやプラスチックフィルムが好ましい。
基板材料としては、板状、シート状、フィルム状等に加工できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、
シリコン;
石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス等の無機系ガラス;
セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルローストリアセテート(TAC)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ボリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等の樹脂や高分子化合物;等をあげることができる。
中でも、TFTの生産性を向上させるという観点からは、ガラス板やシリコンウエハー等無機系基板が好ましく、フレキシブルなTFTを得るという観点からは、ガラス製シート、樹脂製シート、プラスチックフィルム等が好ましく、フレキシブル性に加え、軽量化を図り、可搬性および耐衝撃性を高めるという観点からは、樹脂製シートやプラスチックフィルムが好ましい。
(電極)
ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極の材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、無機系導電性材料、有機系導電性材料などをあげることができる。無機系導電性材料としては、例えば、リチウム、ベリリウム、炭素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、スズ、アンチモン、ハフニウム、タングステン、白金、金、グラファイト、グラッシーカーボン、酸化スズ、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、ナトリウム-カリウム合金、モリブデン-タンタル合金、マグネシウム-銅混合物、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、リチウム-アルミニウム混合物、銀-酸化銀混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム混合物、ドープシリコン、カーボンペースト、銀ペースト、銀インク、ナノ銀、銅ペースト、銅インク、ナノ銅等をあげることができる。一方、有機系導電性材料としては、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリアニリン誘導体、導電性ポリピロール、導電性ポリピロール誘導体、導電性ポリチオフェン、導電性ポリチオフェン誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体(PEDOT-PSS)等のドーピングで電気伝導率を向上させた公知慣用の導電性高分子;
テトラチアフルバレン-テトラシアノキノジメタン錯体などの電荷移動錯体;等をあげることができる。
ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極の材料としては、導電性材料であれば特に限定されるものではなく、無機系導電性材料、有機系導電性材料などをあげることができる。無機系導電性材料としては、例えば、リチウム、ベリリウム、炭素、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、スズ、アンチモン、ハフニウム、タングステン、白金、金、グラファイト、グラッシーカーボン、酸化スズ、スズドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、ナトリウム-カリウム合金、モリブデン-タンタル合金、マグネシウム-銅混合物、マグネシウム-銀混合物、マグネシウム-アルミニウム混合物、マグネシウム-インジウム混合物、リチウム-アルミニウム混合物、銀-酸化銀混合物、アルミニウム-酸化アルミニウム混合物、ドープシリコン、カーボンペースト、銀ペースト、銀インク、ナノ銀、銅ペースト、銅インク、ナノ銅等をあげることができる。一方、有機系導電性材料としては、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリアニリン誘導体、導電性ポリピロール、導電性ポリピロール誘導体、導電性ポリチオフェン、導電性ポリチオフェン誘導体、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体(PEDOT-PSS)等のドーピングで電気伝導率を向上させた公知慣用の導電性高分子;
テトラチアフルバレン-テトラシアノキノジメタン錯体などの電荷移動錯体;等をあげることができる。
なお、各電極は、1種類の導電性材料からなるものであってもよく、2種類以上の導電性材料からなるものであってもよい。2種類以上の場合、混合して用いてもよく、積層して用いてもよい。また、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極において、同一の導電性材料が用いられていてもよく、それぞれの電極において異なる導電性材料が用いられていてもよい。
電極の厚みは、該電極を形成するために用いられる導電性材料の種類に応じて、所望の電気伝導率を達成できる範囲内で適宜決定されるものであり、通常、1nmから1μmの範囲であることが好ましく、10nmから200nmの範囲であることがより好ましく、20nmから100nmの範囲であることがさらに好ましい。
ソース電極およびドレイン電極の形状は、互いに、実質一定の間隔(後記するチャネル長(L)に相当)を持って対抗するように形成されていれば、特に限定されるものではない。図5はその形状パターンについて、実施形態の一例を示すものである。なお、図5において、符号8が前記「一定の間隔」に相当する部分であり、この部分の長さが、チャネル長(L)に相当する。
ソース電極およびドレイン電極間の長さ(前記「一定の間隔」部の長さ=チャネル長(L))は、通常、0.1μmから1mmの範囲であることが好ましく、0.5μmから200μmの範囲であることがより好ましく、1μmから100μmの範囲であることがさらに好ましい。
ここで、チャネル領域について説明する。ソース電極およびドレイン電極は、前記したように、互いに、実質一定の間隔を持って対抗するように形成されており、この一定の間隔で隔てられた、両電極間に設けられた領域が、チャネル領域となる。したがって、チャネル領域は、ソース電極およびドレイン電極の形状に応じた形状となり、ソース電極とドレイン電極に一定の間隔で挟まれた形状であれば、多様な形状で形成することができる。図5において、縦線模様が描かれた領域がこれに当たり(図中、符号7で示した領域)、図5は実施形態の一例を示すものである。図5(a)および(b)は、直線で囲まれた(単純な矩形型の)チャネル領域を表し、図5(c)は、ソース電極とドレイン電極がくし型に配置され、平面上隔てられた複数の「単位チャネル領域」が組み合わさって一つのチャネル領域を形成する場合を表し、図5(d)は、曲線で囲まれたチャネル領域を表す。
電極の形成方法としては、「材料科学の基礎第6号有機トランジスタの基礎(アルドリッチ社)」に記載されているような公知慣用の方法をあげることができ、所望のパターン形状および所望の厚みの電極を形成することができる方法であれば、特に限定されるものではなく、例えば、
まず、湿式成膜法または乾式成膜法を用いて、いったん、広い範囲に導電膜を形成し(または導電膜を基板上にべた(全面)形成し)、次に、該導電膜上にレジスト膜を、フォトリソグラフィまたは印刷法によりパターン形成し、しかるのち、該レジスト膜パターンをマスクとして利用して、エッチングする方法;
レジストを、フォトリソグラフィまたは印刷法によりパターン形成し、しかるのち、広い範囲に導電膜を形成し、レジスト膜を除去する方法(リフトオフ法);
湿式成膜法または乾式成膜法を用いて、いったん、広い範囲に導電膜を形成し(または導電膜を基板上にべた(全面)形成し)、次に、該導電膜をマスクを介さずにレーザーアブレーションなどでパターン化する方法(ドライエッチング);
マスクを介した乾式成膜法にて、ダイレクトにパターン化する方法;
導電膜形成用インクを材料にして、印刷法を用いてダイレクトにパターン化する方法;等をあげることができる。
まず、湿式成膜法または乾式成膜法を用いて、いったん、広い範囲に導電膜を形成し(または導電膜を基板上にべた(全面)形成し)、次に、該導電膜上にレジスト膜を、フォトリソグラフィまたは印刷法によりパターン形成し、しかるのち、該レジスト膜パターンをマスクとして利用して、エッチングする方法;
レジストを、フォトリソグラフィまたは印刷法によりパターン形成し、しかるのち、広い範囲に導電膜を形成し、レジスト膜を除去する方法(リフトオフ法);
湿式成膜法または乾式成膜法を用いて、いったん、広い範囲に導電膜を形成し(または導電膜を基板上にべた(全面)形成し)、次に、該導電膜をマスクを介さずにレーザーアブレーションなどでパターン化する方法(ドライエッチング);
マスクを介した乾式成膜法にて、ダイレクトにパターン化する方法;
導電膜形成用インクを材料にして、印刷法を用いてダイレクトにパターン化する方法;等をあげることができる。
前記乾式成膜法としては、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法、レーザーCVD法等の化学蒸着(CVD)法;真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着(PVD)法;等を、
前記湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
前記湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
中でも、製造コスト低減の観点から、真空環境が不要となる、湿式成膜法を用いる方法が好まく、湿式成膜法の中、工程数が少ない、印刷法を用いる方法がより好ましい。
(ゲート絶縁層)
ゲート絶縁層は、ゲート電極とソース電極、ゲート電極とドレイン電極、ゲート電極と半導体層を電気的に絶縁する機能を有するものである。したがって、ゲート絶縁層の材料としては、電気的絶縁性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、シアノエチルプルラン、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルローストリアセテート(TAC)、テフロン(登録商標)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ボリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン、ポリスチレンおよびポリスチレン誘導体、ポリパラキシリレン誘導体(例えば、日本パリレン製パリレンシリーズ)、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、アクリル樹脂、アモルファスフッ素樹脂(例えば、旭硝子製サイトップシリーズ)、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、電子線硬化性樹脂(例えば、電子線硬化性アクリル系樹脂や電子線硬化性メタクリル系樹脂)、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン樹脂、UV硬化性樹脂(例えば、UV硬化性アクリル系樹脂やUV硬化性メタクリル系樹脂)等の高分子化合物;
Al2O3、SiO2、BaxSr(1-x)TiO3、BaTixZr(1-x)O3等の無機化合物;等をあげることができる。
ゲート絶縁層は、ゲート電極とソース電極、ゲート電極とドレイン電極、ゲート電極と半導体層を電気的に絶縁する機能を有するものである。したがって、ゲート絶縁層の材料としては、電気的絶縁性材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、シアノエチルプルラン、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルローストリアセテート(TAC)、テフロン(登録商標)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ボリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン、ポリスチレンおよびポリスチレン誘導体、ポリパラキシリレン誘導体(例えば、日本パリレン製パリレンシリーズ)、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、アクリル樹脂、アモルファスフッ素樹脂(例えば、旭硝子製サイトップシリーズ)、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、電子線硬化性樹脂(例えば、電子線硬化性アクリル系樹脂や電子線硬化性メタクリル系樹脂)、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン樹脂、UV硬化性樹脂(例えば、UV硬化性アクリル系樹脂やUV硬化性メタクリル系樹脂)等の高分子化合物;
Al2O3、SiO2、BaxSr(1-x)TiO3、BaTixZr(1-x)O3等の無機化合物;等をあげることができる。
なお、ゲート絶縁層は、1種類の絶縁性材料からなるものであってもよく、2種類以上の絶縁性材料からなるものであってもよい。また、反応(重合)開始剤、架橋剤、架橋補助剤等を含んでいてもよい。
2種類以上の絶縁性材料からなる場合、各絶縁性材料は単純に混合されていてもよく、絶縁性材料間で共有結合が形成されていてもよい。さらに、反応(重合)開始剤、架橋剤、架橋補助剤を含んでいる場合、これらの材料と絶縁性材料は単純に混合されていてもよく、これらの材料間で共有結合が形成されていてもよい。
ゲート絶縁層の厚みは、該ゲート絶縁層を形成するために用いられる絶縁性材料の種類に応じて、所望の絶縁性を達成できる範囲内で適宜決定されるものであり、通常、10nmから5μmの範囲であることが好ましい。
2種類以上の絶縁性材料からなる場合、各絶縁性材料は単純に混合されていてもよく、絶縁性材料間で共有結合が形成されていてもよい。さらに、反応(重合)開始剤、架橋剤、架橋補助剤を含んでいる場合、これらの材料と絶縁性材料は単純に混合されていてもよく、これらの材料間で共有結合が形成されていてもよい。
ゲート絶縁層の厚みは、該ゲート絶縁層を形成するために用いられる絶縁性材料の種類に応じて、所望の絶縁性を達成できる範囲内で適宜決定されるものであり、通常、10nmから5μmの範囲であることが好ましい。
ゲート絶縁層の形成方法としては、ゲート電極とソース電極間、ゲート電極とドレイン電極間、およびゲート電極と半導体層間を電気的に絶縁できる膜や層を形成することができれば特に限定されるものではなく、例えば、公知慣用の乾式成膜法および湿式成膜法をあげることができる。
乾式成膜法としては、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法、レーザーCVD法等の化学蒸着(CVD)法;真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着(PVD)法;等を、
湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
中でも、製造コスト低減の観点からは、真空環境が不要となる、湿式成膜法を用いる方法が好ましい。
なお、パターン化が必要な場合、「電極」の項において説明した内容と同様の方法にてパターン化することができる。
なお、パターン化が必要な場合、「電極」の項において説明した内容と同様の方法にてパターン化することができる。
(半導体層)
半導体層の材料としては、半導体特性を有する半導体層を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、公知慣用の半導体材料を用いることができる。このような半導体材料としては、π共役系有機低分子化合物、π共役系有機高分子化合物、有機ケイ素化合物、有機色素材料、有機顔料材料、有機染料材料等をあげることができる。
半導体層の材料としては、半導体特性を有する半導体層を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、公知慣用の半導体材料を用いることができる。このような半導体材料としては、π共役系有機低分子化合物、π共役系有機高分子化合物、有機ケイ素化合物、有機色素材料、有機顔料材料、有機染料材料等をあげることができる。
具体的には、「材料科学の基礎第1号有機EL素子の基礎及びその作製技術(アルドリッチ社)」、「材料科学の基礎第6号有機トランジスタの基礎(アルドリッチ社)」、「Material Materrs第2号有機エレクトロニクス(アルドリッチ社)」、「Material Materrs第4号有機および分子エレクトロニクス(アルドリッチ社)」等に記載されている有機半導体材料などをあげることができ、π共役系有機低分子化合物としては、例えば、テトラセンおよびその誘導体、ルブレン、クリセンおよびクリセン誘導体、ピレンおよびピレン誘導体、トリフェニレンおよびトリフェニレン誘導体、ペンタセンおよびペンタセン誘導体(例えば、6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセンなどのトリアルキルシリルエチニル置換ペンタセン)、ピセンおよびピセン誘導体、コロネンおよびコロネン誘導体、ベンゾジチオフェン誘導体、ナフトジチオフェン誘導体、アントラジチオフェン誘導体、ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体、ジナフトチオフェン誘導体、ジチエノベンゾジチオフェン誘導体、ジナフトチエノチオフェン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィラジン誘導体、オリゴチオフェン(例えば、4T、5T、6T)およびオリゴチオフェン誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミドおよびペリレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体、ペリレンテトラカルボン酸アンハイドライドおよびペリレンテトラカルボン酸アンハイドライド誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドおよびナフタレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸アンハイドライドおよびナフタレンテトラカルボン酸アンハイドライド誘導体、ベンゾビス(チアジアゾール)誘導体、フラーレン誘導体等を、π共役系有機高分子化合物としては、例えば、ポリピロール、ポリ(N-置換ピロール)、ポリ(3-置換ピロール)、ポリ(3,4-二置換ピロール)等のポリピロール誘導体;ポリチオフェン、ポリ(3-置換チオフェン)、ポリ(3,4-二置換チオフェン)、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン誘導体;ポリイソチアナフテンなどのポリイソチアナフテン誘導体;ポリチエニレンビニレンなどのポリチエニレンビニレン誘導体;ポリ(p-フェニレンビニレン)などのポリ(p-フェニレンビニレン)誘導体;ポリアニリン、ポリ(N-置換アニリン)などのポリアニリン誘導体;ポリアセチレン、ポリジアセチレンなどのポリアセチレン誘導体;ポリアズレンなどのポリアズレン誘導体;チオフェン、チオフェン誘導体、チエノチオフェン、チエノチオフェン誘導体、ジケトピロロピロール、ジケトピロロピロール誘導体、インジコ等を構成単位として有する共重合体;等をあげることができる。なお、半導体層は、1種類の半導体材料からなるものであってもよく、2種類以上の半導体材料からなるものであってもよい。また、公知慣用の高分子化合物を含んでいてもよい。このような高分子化合物としては、混合によって半導体層の半導体特性を著しく低下させるようなものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、ポリスチレン、ポリスチレン誘導体(例えば、ポリ-α-メチルスチレン)、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルカルバゾール、ポリトリアリルアミン等をあげることができる。
半導体層の厚みは、半導体層を形成するために用いられる半導体材料の種類に応じて、所望の半導体特性を達成できる範囲内で適宜決定されるものであり、通常、0.5nmから1μmの範囲であることが好ましく、5nmから500nmの範囲であることがより好ましく、10nmから300nmの範囲であることがさらに好ましい。
半導体層の形成方法としては、チャネル領域を覆うように半導体層を形成することができる方法(すなわち、「チャネル領域を含む、チャネル領域より広い範囲」に半導体層を形成することができる方法)であれば特に限定されるものではなく、例えば、公知慣用の乾式成膜法および湿式成膜法をあげることができる。
乾式成膜法としては、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法、レーザーCVD法等の化学蒸着(CVD)法;真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着(PVD)法;等を、
湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
中でも、製造コスト低減の観点からは、真空環境が不要となる、湿式成膜法を用いる方法が好ましい。一方、均質な膜や層を得るという観点からは、乾式成膜法または塗布法を用いる方法が好ましく、中でも、広い範囲にわたって均質膜を簡便に形成することができる、真空蒸着法、スピンコート法、エッジキャスト法、ブレードコート法、ディップコート法を用いる方法がより好ましい。
また、半導体層の形成に当たっては、半導体材料の結晶性を高め半導体特性の向上を図ることを目的に、必要に応じて、前記のようにして成膜したのちにアニーリングを実施してもよい。アニーリングの温度は50℃から200℃の範囲であることが好ましく、70℃から200℃の範囲であることがより好ましく、アニーリングの時間は10分から12時間の範囲であることが好ましく、1時間から10時間の範囲であることがより好ましく、30分から10時間の範囲であることがさらに好ましい。
(オーバーコート層)
本発明の製造方法を用いてなるTFTは、オーバーコート層を有し、該オーバーコート層は、チャネル領域の外周縁の周囲で、チャネル領域を取り囲むように形成され、かつ、半導体層と接触する接触部を有し、該接触部では、半導体層が下層でありオーバーコート層が上層であるようにして積層している。また、該オーバーコート層は、半導体層形成工程よりあとの工程により形成される。
まず、前記接触部について平面図(図6)を参照しながら説明する。接触部は、オーバーコート層が、チャネル領域の外周縁の周囲で前記半導体層と接触する部分である。「チャネル領域の外周縁」は、図6における、符号12(点線)に相当し、「チャネル領域の外周縁の周囲」は、チャネル領域(符合7)を取り囲む部分、すなわち、符号12(点線)の外側の領域に相当する。具体的には、接触部(符合10)は、図6(a)から(d)に示すように、チャネル領域の外周縁の外方周囲を取り囲んでいてもよく、または、図6(e)に示すように、チャネル領域の外周縁に接して取り囲んでいてもよい。
接触部のチャネル領域側の縁(符合11)は、チャネル領域を取り囲む形状であるため、閉じた直線または曲線であり、例えば、図6(a)、(c)から(e)に示すように、直線で構成される矩形型であってもよいし、図6(b)に示すように、曲線で構成されていてもよい。接触部の平面図上の様態としては、チャネル領域(符合7)の外周縁(符合12)の外方周囲を取り囲んでいれば特に限定されるものではなく、例えば、図6(a)、(c)から(e)のように直線(符合11の一点鎖線)で取り囲んでもよいし、図6(b)のように曲線(符合11の一点鎖線)で取り囲んでもよい。
なお、図6(a)、(b)、(e)のチャネル領域は、図5の(a)、(b)に相当し、図6(c)のチャネル領域は、図5(c)様の複合チャネル領域に相当し、図6(d)のチャネル領域は、図5(d)のチャネル領域に相当する。
前記したとおり、TFTを用いた電子装置は、通常、2個以上のTFTで構成される。図12および図13は、4個のTFTからなる電子装置における、チャネル領域と「接触部」の位置関係および「接触部」の形状の一例を示す概略図である。図中の符合7a、7b、7c、7dが4個のTFTそれぞれのチャネル領域を示している。接触部(符号10)は、図12および図13に示したように、各TFTそれぞれのチャネル領域の外周縁(符号12)を取り囲むように形成されていればよく、幅を有する線状に形成されていてもよく(図13(a))、接触部の縁(符号11)に対して、チャネル領域の外側の全領域に形成されていてもよく(図12(a)、図13(b))、接触部領域内に、接触部が形成されていない領域が形成されていてもよい(図12(b))。
本発明の製造方法を用いてなるTFTは、オーバーコート層を有し、該オーバーコート層は、チャネル領域の外周縁の周囲で、チャネル領域を取り囲むように形成され、かつ、半導体層と接触する接触部を有し、該接触部では、半導体層が下層でありオーバーコート層が上層であるようにして積層している。また、該オーバーコート層は、半導体層形成工程よりあとの工程により形成される。
まず、前記接触部について平面図(図6)を参照しながら説明する。接触部は、オーバーコート層が、チャネル領域の外周縁の周囲で前記半導体層と接触する部分である。「チャネル領域の外周縁」は、図6における、符号12(点線)に相当し、「チャネル領域の外周縁の周囲」は、チャネル領域(符合7)を取り囲む部分、すなわち、符号12(点線)の外側の領域に相当する。具体的には、接触部(符合10)は、図6(a)から(d)に示すように、チャネル領域の外周縁の外方周囲を取り囲んでいてもよく、または、図6(e)に示すように、チャネル領域の外周縁に接して取り囲んでいてもよい。
接触部のチャネル領域側の縁(符合11)は、チャネル領域を取り囲む形状であるため、閉じた直線または曲線であり、例えば、図6(a)、(c)から(e)に示すように、直線で構成される矩形型であってもよいし、図6(b)に示すように、曲線で構成されていてもよい。接触部の平面図上の様態としては、チャネル領域(符合7)の外周縁(符合12)の外方周囲を取り囲んでいれば特に限定されるものではなく、例えば、図6(a)、(c)から(e)のように直線(符合11の一点鎖線)で取り囲んでもよいし、図6(b)のように曲線(符合11の一点鎖線)で取り囲んでもよい。
なお、図6(a)、(b)、(e)のチャネル領域は、図5の(a)、(b)に相当し、図6(c)のチャネル領域は、図5(c)様の複合チャネル領域に相当し、図6(d)のチャネル領域は、図5(d)のチャネル領域に相当する。
前記したとおり、TFTを用いた電子装置は、通常、2個以上のTFTで構成される。図12および図13は、4個のTFTからなる電子装置における、チャネル領域と「接触部」の位置関係および「接触部」の形状の一例を示す概略図である。図中の符合7a、7b、7c、7dが4個のTFTそれぞれのチャネル領域を示している。接触部(符号10)は、図12および図13に示したように、各TFTそれぞれのチャネル領域の外周縁(符号12)を取り囲むように形成されていればよく、幅を有する線状に形成されていてもよく(図13(a))、接触部の縁(符号11)に対して、チャネル領域の外側の全領域に形成されていてもよく(図12(a)、図13(b))、接触部領域内に、接触部が形成されていない領域が形成されていてもよい(図12(b))。
次に、オーバーコート層について説明する。オーバーコート層は、半導体層形成工程より後の工程で、後記する方法で形成され、チャネル領域の外周縁の周囲で半導体層と接触する前記接触部を有し、該接触部では、半導体層が下層でありオーバーコート層が上層であるようにして積層している、層であれば特に限定されるものではない。次に、その具体例を、図7から図11を参照しながら説明するが、これらの形態は、例示であり、本発明のオーバーコート層を限定するものではない。
図7は、本発明の製造方法を、BGBC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。
図8は、本発明の製造方法を、BGTC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。
図9は、本発明の製造方法を、BGTC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。図8のTFTとの相違は、オーバーコート層がソース電極およびドレイン電極の形成後に形成されて、ソース電極およびドレイン電極の上層となる部分を有する点にある。
図10は、本発明の製造方法を、BGTC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。図9のTFTとの相違は、オーバーコート層がソース電極およびドレイン電極の形成前に形成され、ソース電極およびドレイン電極がオーバーコート層の上層となる部分を有する点にある。
図11は、本発明の製造方法を、BGBC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。図7のTFTとの相違は、オーバーコート層が半導体層形成後に形成された半導体保護層の形成後に形成され、したがって、その一部が半導体保護層の上層となる部分を有する点にある。
次に、オーバーコート層の形成方法について説明する。オーバーコート層は、半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分とするインクを使用して、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いた印刷法により、形成されるものである。
図7は、本発明の製造方法を、BGBC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。
図8は、本発明の製造方法を、BGTC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。
図9は、本発明の製造方法を、BGTC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。図8のTFTとの相違は、オーバーコート層がソース電極およびドレイン電極の形成後に形成されて、ソース電極およびドレイン電極の上層となる部分を有する点にある。
図10は、本発明の製造方法を、BGTC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。図9のTFTとの相違は、オーバーコート層がソース電極およびドレイン電極の形成前に形成され、ソース電極およびドレイン電極がオーバーコート層の上層となる部分を有する点にある。
図11は、本発明の製造方法を、BGBC型TFTに適用した図であり、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。図7のTFTとの相違は、オーバーコート層が半導体層形成後に形成された半導体保護層の形成後に形成され、したがって、その一部が半導体保護層の上層となる部分を有する点にある。
次に、オーバーコート層の形成方法について説明する。オーバーコート層は、半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分とするインクを使用して、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いた印刷法により、形成されるものである。
まず、前記インクについて説明する(以下、本インクと略する。)。本インクは、半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分として含有しているインクである。
ここで、「半導体材料を溶解または分散せしめことができる」溶媒について説明する。該溶媒は、「概溶媒に、半導体層を形成する半導体材料を濃度が10-8mol/L以上となるように混合して、概溶媒と半導体材料からなる混合液を作製し、しかるのち、この混合液をサンプルとして用いて、市販の紫外可視吸収スペクトル分光光度計(例えば、日立ハイテクサイエンス製分光光度計U-3900、日本分光製V-700シリーズ、島津製作所製UV-2600/2700等)にて、該半導体材料の吸収スペクトルを検出できる」溶媒である。
ここで、「半導体材料を溶解または分散せしめことができる」溶媒について説明する。該溶媒は、「概溶媒に、半導体層を形成する半導体材料を濃度が10-8mol/L以上となるように混合して、概溶媒と半導体材料からなる混合液を作製し、しかるのち、この混合液をサンプルとして用いて、市販の紫外可視吸収スペクトル分光光度計(例えば、日立ハイテクサイエンス製分光光度計U-3900、日本分光製V-700シリーズ、島津製作所製UV-2600/2700等)にて、該半導体材料の吸収スペクトルを検出できる」溶媒である。
このような溶媒としては、半導体材料の種類に応じて、適宜選択されるものであり、例えば、エトキシエチルプロピオネート(EEP)、酢酸イソプロピル、酢酸エチル、酢酸ノルマルプロピル、プロピレンカーボネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAc)、3-メトキシ-3-メチル-ブチルアセテート等のエステル系溶媒;
メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、1,3-ブタンジオール、1-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、工業用高級アルコール(例えば、三菱化学製ダイヤドールシリーズ)等のアルコール系溶媒;
ペンタン、n-ヘキサン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n-オクタン、n-デカン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、クメン、n-プロピルベンゼン、n-ブチルベンゼン、n-ペンチルベンゼン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、p-シメン、1,4-ジエチルベンゼン、メシチレン、1,3,5-トリエチルベンゼン、アニソール、2-メチルアニソール、3-メチルアニソール、4-メチルアニソール、2,5-ジメチルアニソール、1,3-ジメトキシベンゼン、3,5-ジメトキシトルエン、2,4-ジメチルアニソール、フェネトール、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、テトラリン、1,5-ジメチルテトラリン、1-メチルナフタレン、工業用芳香族系溶媒(例えば、エクソンモービル製ソルベッソ100、ソルベッソ150など)等の芳香族系溶媒;
メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-メチル-1-ブタノール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、1,3-ブタンジオール、1-ペンタノール、4-メチル-2-ペンタノール、1-ヘキサノール、シクロヘキサノール、工業用高級アルコール(例えば、三菱化学製ダイヤドールシリーズ)等のアルコール系溶媒;
ペンタン、n-ヘキサン、ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n-オクタン、n-デカン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;
ベンゼン、トルエン、クメン、n-プロピルベンゼン、n-ブチルベンゼン、n-ペンチルベンゼン、o-キシレン、m-キシレン、p-キシレン、p-シメン、1,4-ジエチルベンゼン、メシチレン、1,3,5-トリエチルベンゼン、アニソール、2-メチルアニソール、3-メチルアニソール、4-メチルアニソール、2,5-ジメチルアニソール、1,3-ジメトキシベンゼン、3,5-ジメトキシトルエン、2,4-ジメチルアニソール、フェネトール、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、テトラリン、1,5-ジメチルテトラリン、1-メチルナフタレン、工業用芳香族系溶媒(例えば、エクソンモービル製ソルベッソ100、ソルベッソ150など)等の芳香族系溶媒;
テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル(モノグライム)、ジグライム、トリグライム、エチレングリコールモノメチルエーテル(セロソルブ)、エチルセロソルブ、プロピオセロソルブ、ブチロセロソルブ、フェニルセロソルブ、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ベンジルエチルエーテル、エチルフェニルエーテル、ジフェニルエーテル、メチル-t-ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキシルメチルエーテルベンゾ二トリルプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールターシャリーブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル等のエーテル系溶剤;
アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;
N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン等の非プロトン性極性溶媒;等をあげることできる。
アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ブチロフェノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;
N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン等の非プロトン性極性溶媒;等をあげることできる。
なお、本インクに用いられる溶媒は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。また、本インクは前記「半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒」を含んでいれば、この要件から外れる溶媒を含んでいてもよい。
「半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒」のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、0.01から99.00質量%の範囲であることが好ましい。
本インクは、その他の成分として、高分子化合物や樹脂、体質成分、界面活性剤、離型剤等を含んでいてもよい。これらの成分は、本インクに、印刷適性および造膜性(膜形成能)を付与するために、必要に応じて加えられる。
高分子化合物や樹脂としては、公知慣用の絶縁性高分子化合物や絶縁性樹脂であれば特に限定されるものではなく、例えば、シアノエチルプルラン、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルローストリアセテート(TAC)、テフロン(登録商標)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ボリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン、ポリスチレンおよびポリスチレン誘導体、ポリパラキシリレン誘導体(例えば、日本パリレン製パリレンシリーズ)、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、アクリル樹脂、アモルファスフッ素樹脂(例えば、旭硝子製サイトップシリーズ)、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、電子線硬化性樹脂(例えば、電子線硬化性アクリル系樹脂や電子線硬化性メタクリル系樹脂)、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン樹脂、UV硬化性樹脂(例えば、UV硬化性アクリル系樹脂やUV硬化性メタクリル系樹脂)等の高分子化合物をあげることができる。
なお、本インクに用いられる高分子化合物や樹脂は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
高分子化合物や樹脂のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、1から10質量%の範囲であることが好ましく、3から7質量%の範囲であることがより好ましい。
なお、本インクに用いられる高分子化合物や樹脂は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
高分子化合物や樹脂のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、1から10質量%の範囲であることが好ましく、3から7質量%の範囲であることがより好ましい。
体質成分としては、公知慣用の電気的絶縁性の無機系微粒子や公知慣用の電気的絶縁性の顔料であれば特に限定されるものではなく、例えば、エボニックジャパン製アエロジルシリーズ、富士シリシア化学製シリカ材料(サイリシア、サイロホービック、サイロピュート、サイロページ、サイロピュア、サイロスフェア、サイロマスク、シルウェル、フジバルーン等)、日産化学工業製コロイド材料(PMA-ST、IPA-STなど)、ビックケミー製コロイド材料(NANOBIC3600シリーズ、NANOBIC3800シリーズなど)等の無機系微粒子;
DIC製顔料材料(EXCEDIC BLUE0565、EXCEDIC RED0759、EXCEDIC YELLOW 0599、EXCEDIC GREEN0358、EXCEDIC YELLOW0648等)等の顔料;等をあげることができる。なお、本インクに用いられる体質成分は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
体質成分のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、有効成分で0から20質量%の範囲であることが好ましい。
DIC製顔料材料(EXCEDIC BLUE0565、EXCEDIC RED0759、EXCEDIC YELLOW 0599、EXCEDIC GREEN0358、EXCEDIC YELLOW0648等)等の顔料;等をあげることができる。なお、本インクに用いられる体質成分は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
体質成分のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、有効成分で0から20質量%の範囲であることが好ましい。
界面活性剤としては、公知慣用の電気的絶縁性の界面活性剤であれば特に限定されるものではなく、例えば、炭化水素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等をあげることができる。中でも、直鎖状のパーフルオロアルキル基を有し、鎖長がC6以上のフッ素系界面活性剤(例えば、DIC製メガファックシリーズ)が好ましい。なお、本インクに用いられる界面活性剤は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。
界面活性剤のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、有効成分で0.01から5.00質量%の範囲であることが好ましく、有効成分で0.05から1.0質量%の範囲であることがより好ましい。
界面活性剤のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、有効成分で0.01から5.00質量%の範囲であることが好ましく、有効成分で0.05から1.0質量%の範囲であることがより好ましい。
離型剤としては、公知慣用の電気的絶縁性のシリコーン系化合物であれば特に限定されるものではなく、例えば、ジメチルシリコーンオイル、ジメチルシリコーンゴム、シリコーンレジン、有機変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、長鎖アルキル変性シリコーンオイル、フッ素化合物とシリコーンポリマーの混合物、フッ素変性シリコーン等をあげることができる。中でも、共栄社化学製グラノールシリーズ、信越化学工業製KF-96Lシリーズが、離型性や前記樹脂との相溶性の観点から好ましい。なお、本インクに用いられる離型剤は、1種類であってもよく、2種類以上であってもよい。また、離型剤のインク中の濃度は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、通常、有効成分で0.0から5.0質量%の範囲であることが好ましく、有効成分で0.0から3.0質量%の範囲であることがより好ましい。
また、本インクは、その他に、任意の成分として、レベリング剤、分散剤、消泡剤等を適宜含むことができる。
本インクは、少なくとも「半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒」を含んでいればよいが、印刷適性および造膜性を向上させる観点から、「半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒」、樹脂、および界面活性剤からなることが好ましく、「半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒」、樹脂、界面活性剤、離型剤、および体質成分からなることが、より好ましい。本インクにおける、構成成分の混合比は、前記「発明の効果」を達成できる範囲内で適宜決定される。
本インクを製造するに当たっての、構成成分の混合方法としては、均質なインクを与えることができれば特に限定されるものではなく、例えば、加熱処理、撹拌処理、分散攪拌処理、分散均一化処理、超音波照射処理、超音波攪拌処理、超音波均一化処理、超音波分散処理、レーザー照射処理等の公知慣用の分散法、混合法、攪拌法等をあげることができる。
次に、オーバーコート層を形成するための印刷法(以下、本印刷法と略する。)について説明する。本印刷法は、本インクを使用して、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いる印刷法であって、かつ、エラストマー製のブランケット上またはエラストマー製の版上のインクを被印刷物上に転写する工程を有する印刷法ある。
本印刷法としては、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いる印刷法であって、かつ、エラストマー製のブランケット上またはエラストマー製の版上のインクを被印刷物上に転写する工程を有する印刷法であれば特に限定されるものではない。
この中で、エラストマー性のブランケットを用いた印刷法としては、凸版反転印刷法、グラビアオフセット印刷法などを、エラストマー製の版を用いた印刷方法としては、マイクロコンタクト印刷(μCP)法をあげることができる。
凸版反転印刷法(例えば「Advanced Electronic Materials、2015年、1巻、1500145頁」に詳細が記載されている。)とは、エラストマーからなる平滑な離型性表面を有するブランケットにインクを塗布し、このインク塗布面に抜き版となる凸版を押圧し、該凸版に接触するインク部分をブランケット表面から除去し、残存するブランケット上のインクを基板などの被印刷物に押圧することで、残存パターン(前記凸版パターンのネガパターン)を転写する方法である。
グラビアオフセット印刷法とは、凹版にインクを充てんし、該充てんインクをエラストマーからなるブランケットへ移行させたのち、このブランケット上のインクを基板などの被印刷物に押圧することで、凹版パターンを転写する方法である。
マイクロコンタクト印刷法(例えば、「日本印刷学会誌、2009年、46巻、2頁」に詳細が記載されている。)とは、エラストマーからなる凸版に、インクを塗布し、このエラストマー製の凸版を基板などの被印刷物に押圧することで、凸版上のインク(凸版パターン)を転写する方法である。
エラストマーとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレン共重合体ゴム、エピクロルヒドリンエチレンオキシド共重合ゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム等をあげることができ、中でも、シリコーンゴムが好ましい。
シリコーンゴムの材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサンおよびその共重合体、フッ素基含有ポリジメチルシロキサンおよびその共重合体、ポリビニルメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン等をあげることができる。
前記印刷法の中でも、オーバーコート層の印刷に微細形状が必要な場合には、微細印刷に優れた、凸版反転印刷法およびマイクロコンタクト印刷法が好ましい。
この中で、エラストマー性のブランケットを用いた印刷法としては、凸版反転印刷法、グラビアオフセット印刷法などを、エラストマー製の版を用いた印刷方法としては、マイクロコンタクト印刷(μCP)法をあげることができる。
凸版反転印刷法(例えば「Advanced Electronic Materials、2015年、1巻、1500145頁」に詳細が記載されている。)とは、エラストマーからなる平滑な離型性表面を有するブランケットにインクを塗布し、このインク塗布面に抜き版となる凸版を押圧し、該凸版に接触するインク部分をブランケット表面から除去し、残存するブランケット上のインクを基板などの被印刷物に押圧することで、残存パターン(前記凸版パターンのネガパターン)を転写する方法である。
グラビアオフセット印刷法とは、凹版にインクを充てんし、該充てんインクをエラストマーからなるブランケットへ移行させたのち、このブランケット上のインクを基板などの被印刷物に押圧することで、凹版パターンを転写する方法である。
マイクロコンタクト印刷法(例えば、「日本印刷学会誌、2009年、46巻、2頁」に詳細が記載されている。)とは、エラストマーからなる凸版に、インクを塗布し、このエラストマー製の凸版を基板などの被印刷物に押圧することで、凸版上のインク(凸版パターン)を転写する方法である。
エラストマーとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレン共重合体ゴム、エピクロルヒドリンエチレンオキシド共重合ゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエピクロルヒドリンゴム、ブタジエンゴム等をあげることができ、中でも、シリコーンゴムが好ましい。
シリコーンゴムの材料としては、例えば、ポリジメチルシロキサンおよびその共重合体、フッ素基含有ポリジメチルシロキサンおよびその共重合体、ポリビニルメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン等をあげることができる。
前記印刷法の中でも、オーバーコート層の印刷に微細形状が必要な場合には、微細印刷に優れた、凸版反転印刷法およびマイクロコンタクト印刷法が好ましい。
オーバーコート層形成工程は、時系列上、前記接触部が形成されるように、半導体層形成よりのちの工程であればよく、半導体層形成の次の工程でもよく(図7を参照)、半導体層を形成したのち電極を形成したあとの工程でもよく(図9を参照)、半導体層を形成したのち半導体保護層を形成したあとの工程でもよく(図11を参照)、半導体層を形成したのち電極を形成し、さらに、半導体保護層を形成したあとの工程であってもよい。
次に、本発明における素子分離の機構について、図7から図11を参照しながら説明する。
図7から図11において、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。
図7から図11において、上図が平面図、下図が上図のa-b線断面図である。オーバーコート層(符合15)は、チャネル領域の外周縁(符合12)の周囲で、半導体層(符合4)と接触部(符合10)を介して接触し、接触部においてオーバーコート層が半導体層に上層になっている。
したがって、接触部(符号10)直下の半導体層内の領域(符号14)は、上層のオーバーコート層から、本インクが含有する、半導体材料を溶解または分散させしめる溶媒が浸透(作用)し、その結果、半導体層内の、符合14で示す領域の半導体特性が悪化する。悪化の機構は、必ずしも明確ではないが、符合14で示す領域において、該溶媒が作用することで、半導体層を構成する半導体材料の結晶系が変質する、半導体層を構成する半導体材料の結晶サイズが小さくなる、半導体層のモルフォロジーが変質する、半導体層が不連続化する、等の現象が生じ、こういったことに起因すると考えられる。
このようにして生じた半導体特性が悪化した領域は、接触部直下の領域であり、図7から図11の上図のとおり、チャネル領域を取り囲むようにして生ずる。したがって、チャネル領域は、他の領域と実質電気的に絶縁された状態となり、素子分離の効果が得られることになる。
ここで、オーバーコート層を公知慣用の印刷法で印刷した場合と本発明の「エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を介した」印刷法で印刷した場合の相違点を説明する。
公知慣用の印刷法でオーバーコート層を印刷した場合、オーバーコート層中の溶媒が接触部を介してチャネル領域まで浸透し、チャネル領域の半導体特性をも悪化せしめる可能性がある(例えば、後記比較例4)。
一方、本発明によれば、本インクが、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を介して転写印刷される過程で、本インクは、いったん、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版上にてインク液膜となり、その際、該インク液膜中の溶媒が、部分的にエラストマーに吸収されるため、該インク液膜は半乾きとなったのち転写印刷される。したがって、本発明の特徴である「エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を介しての」印刷法の利用は、印刷直後のオーバーコート層中の溶媒量が、公知慣用の他の印刷法を利用した場合と比較して極端に少ない。このため、前記したような、オーバーコート層の印刷でチャネル領域の半導体特性が悪化するようなことが、本発明では起きないことになる。
公知慣用の印刷法でオーバーコート層を印刷した場合、オーバーコート層中の溶媒が接触部を介してチャネル領域まで浸透し、チャネル領域の半導体特性をも悪化せしめる可能性がある(例えば、後記比較例4)。
一方、本発明によれば、本インクが、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を介して転写印刷される過程で、本インクは、いったん、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版上にてインク液膜となり、その際、該インク液膜中の溶媒が、部分的にエラストマーに吸収されるため、該インク液膜は半乾きとなったのち転写印刷される。したがって、本発明の特徴である「エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を介しての」印刷法の利用は、印刷直後のオーバーコート層中の溶媒量が、公知慣用の他の印刷法を利用した場合と比較して極端に少ない。このため、前記したような、オーバーコート層の印刷でチャネル領域の半導体特性が悪化するようなことが、本発明では起きないことになる。
なお、符号14で表される「半導体特性が悪化した領域」を、半導体層内に、より効率的に形成させるために、本工程を実施後、加熱処理を実施してもよい。加熱温度は、素子分離の効果を阻害しない範囲内であれば特に限定されるものではなく、30から200℃の範囲であることが好ましく、40から150℃の範囲であることがより好ましい。
(半導体保護層)
本発明の製造法で製造されるTFTは、半導体層の劣化などを防ぐことを目的に、半導体層チャネル領域を覆うように、半導体保護層を有してもよい(例えば、図11、図16)。
半導体保護層の材料としては、半導体層の電気特性を著しく低下させるものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、シアノエチルプルラン、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルローストリアセテート(TAC)、テフロン(登録商標)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ボリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン、ポリスチレンおよびポリスチレン誘導体、ポリパラキシリレン誘導体(例えば、日本パリレン製パリレンシリーズ)、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、アクリル樹脂、アモルファスフッ素樹脂(例えば、旭硝子製サイトップシリーズ)、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、電子線硬化性樹脂(例えば、電子線硬化性アクリル系樹脂や電子線硬化性メタクリル系樹脂)、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン樹脂、UV硬化性樹脂(例えば、UV硬化性アクリル系樹脂やUV硬化性メタクリル系樹脂)等の高分子化合物;
Al2O3、SiO2、BaxSr(1-x)TiO3、BaTixZr(1-x)O3等の無機化合物;等をあげることができる。
中でも、テフロン(登録商標)、ポリパラキシリレン誘導体、ポリビニルアルコール、アモルファスフッ素樹脂、フッ素樹脂、フッ素原子を有する置換基を有するポリイミド、フッ素原子を有する置換基を有するアクリル樹脂が好ましい。
本発明の製造法で製造されるTFTは、半導体層の劣化などを防ぐことを目的に、半導体層チャネル領域を覆うように、半導体保護層を有してもよい(例えば、図11、図16)。
半導体保護層の材料としては、半導体層の電気特性を著しく低下させるものでなければ特に限定されるものではなく、例えば、シアノエチルプルラン、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルローストリアセテート(TAC)、テフロン(登録商標)、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ボリカーボネート(PC)、ポリシクロオレフィン、ポリスチレンおよびポリスチレン誘導体、ポリパラキシリレン誘導体(例えば、日本パリレン製パリレンシリーズ)、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、アクリル樹脂、アモルファスフッ素樹脂(例えば、旭硝子製サイトップシリーズ)、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、電子線硬化性樹脂(例えば、電子線硬化性アクリル系樹脂や電子線硬化性メタクリル系樹脂)、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルフェノール樹脂、メラミン樹脂、UV硬化性樹脂(例えば、UV硬化性アクリル系樹脂やUV硬化性メタクリル系樹脂)等の高分子化合物;
Al2O3、SiO2、BaxSr(1-x)TiO3、BaTixZr(1-x)O3等の無機化合物;等をあげることができる。
中でも、テフロン(登録商標)、ポリパラキシリレン誘導体、ポリビニルアルコール、アモルファスフッ素樹脂、フッ素樹脂、フッ素原子を有する置換基を有するポリイミド、フッ素原子を有する置換基を有するアクリル樹脂が好ましい。
なお、半導体保護層は、1種類の材料からなるものであってもよく、2種類以上の材料からなるものであってもよい。また、反応(重合)開始剤、架橋剤、架橋補助剤等を含んでいてもよい。
2種類以上の材料からなる場合、各材料は単純に混合されていてもよく、材料間で共有結合が形成されていてもよい。さらに、反応(重合)開始剤、架橋剤、架橋補助剤を含んでいる場合、これらの材料と該材料は単純に混合されていてもよく、これらの材料間で共有結合が形成されていてもよい。
半導体保護層の厚みは、用いられる絶縁性材料の種類に応じて、所望の性能を達成できる範囲内で適宜決定されるものであり、通常、10nmから5μmの範囲であることが好ましい。
2種類以上の材料からなる場合、各材料は単純に混合されていてもよく、材料間で共有結合が形成されていてもよい。さらに、反応(重合)開始剤、架橋剤、架橋補助剤を含んでいる場合、これらの材料と該材料は単純に混合されていてもよく、これらの材料間で共有結合が形成されていてもよい。
半導体保護層の厚みは、用いられる絶縁性材料の種類に応じて、所望の性能を達成できる範囲内で適宜決定されるものであり、通常、10nmから5μmの範囲であることが好ましい。
半導体保護層の形成方法としては、所望の性能を達成することができれば特に限定されるものではなく、例えば、公知慣用の乾式成膜法および湿式成膜法をあげることができる。
乾式成膜法としては、例えば、プラズマCVD法、熱CVD法、レーザーCVD法等の化学蒸着(CVD)法;真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着(PVD)法;等を、
湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
湿式成膜法としては、例えば、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法、塗布法、印刷法等をあげることができる。
前記塗布法としては、ESD(Electro Spray Deposition)法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法、エアドクターコート法、エアナイフコート法、エッジキャスト法、含浸コート法、キスコート法、キャストコート法、スクイズコート法、スピンコート法、スリットコート法、静電コート法、静電スプレイコート法、ダイコート法、超音波スプレイコート法、超臨界スプレー法、ディスペンス法、ディップコート法、ドクターブレードコート法、トランスファーロールコート法、ドロップキャスト法、バーコート法、ブレードコート法、リバースコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法等を、
前記印刷法としては、インクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スクリーン印刷法、ディスペンス法、凸版印刷法、凸版反転印刷法、ドロップキャスト法、フレキソ印刷法、平版印刷法、マイクロコンタクト印刷法等をあげることができる。
なお、パターン化が必要な場合、「電極」の項において説明した内容と同様の方法にてパターン化することができる。
以下、本発明について、実施例により、詳細に説明する。なお、本発明は、後記する実施例に限定されるものではない。後記実施例は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に含まれる。
(実施例1)
本発明の製造方法を、基板中に10個のBGBC型TFTが碁盤目状に配置された集積TFT(電子装置)の製造に適用する場合について、図14を用いて、説明する。なお、図14は、碁盤目状に配置した10個のTFTのうち隣接する4個のTFTを抜粋した概略図である。
本発明の製造方法を、基板中に10個のBGBC型TFTが碁盤目状に配置された集積TFT(電子装置)の製造に適用する場合について、図14を用いて、説明する。なお、図14は、碁盤目状に配置した10個のTFTのうち隣接する4個のTFTを抜粋した概略図である。
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
ガラス基板(符合1)上に、金属マスクを用いた真空蒸着法にて、アルミニウムを30nmの厚さで成膜して、ゲート電極を形成した(符合2)。ここに、パリレン蒸着装置(日本パリレン製ラボコーターPDS2010)を用いて、ジクロロ-ジパラキシリレン(日本パリレン製DPX-C)を原料にして、ポリパラクロロキシリレン(パリレンC)よりなるゲート絶縁層を厚さ500nmで成膜し(符合3)、さらに、金属マスクを用いた真空蒸着法によって、金薄膜からなるソースおよびドレイン電極を厚さ40nmでパターン形成した(符合5と符合6)。なお、ソース電極-ドレイン電極間間隔(チャネル長(L))(符合8)を75μm、チャネル幅(W)を5mmとした。次に、このようにして得られた基板を、ペンタフルオロチオフェノールの0.1質量%エタノール溶液に1時間浸漬したのち、窒素ブローで乾燥した。
ガラス基板(符合1)上に、金属マスクを用いた真空蒸着法にて、アルミニウムを30nmの厚さで成膜して、ゲート電極を形成した(符合2)。ここに、パリレン蒸着装置(日本パリレン製ラボコーターPDS2010)を用いて、ジクロロ-ジパラキシリレン(日本パリレン製DPX-C)を原料にして、ポリパラクロロキシリレン(パリレンC)よりなるゲート絶縁層を厚さ500nmで成膜し(符合3)、さらに、金属マスクを用いた真空蒸着法によって、金薄膜からなるソースおよびドレイン電極を厚さ40nmでパターン形成した(符合5と符合6)。なお、ソース電極-ドレイン電極間間隔(チャネル長(L))(符合8)を75μm、チャネル幅(W)を5mmとした。次に、このようにして得られた基板を、ペンタフルオロチオフェノールの0.1質量%エタノール溶液に1時間浸漬したのち、窒素ブローで乾燥した。
〈半導体層形成工程〉
前記ソースおよびドレイン電極を覆うように前記ゲート絶縁層上に、昇華精製を3回繰り返したペンタセンを原料に用いて、真空蒸着法によって、ペンタセンよりなる半導体層を、厚さ30nmとなるように、べた(全面)成膜した(符合4)。
前記ソースおよびドレイン電極を覆うように前記ゲート絶縁層上に、昇華精製を3回繰り返したペンタセンを原料に用いて、真空蒸着法によって、ペンタセンよりなる半導体層を、厚さ30nmとなるように、べた(全面)成膜した(符合4)。
〈オーバーコート層形成工程〉
本工程で用いるインクを、「半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒」としてp-キシレン(0.32g)、樹脂として丸善石油化学製マルカリンカーM(0.23g)、体質成分として日産化学工業製PMA-ST(3.76g)、離型剤として信越化学工業製シリコーンオイルKF96L-1cs(0.23g)、界面活性剤としてDIC製TF-1303(0.12g)、その他の溶媒としてプロピレンカーボネート(0.60g)、その他の溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(2.41g)、その他の溶媒としてイソプロピルアセテート(1.97g)を混合することで調製した。次に、このようにして調整したインクを、反転印刷法によって、チャネル領域が非画像部(オーバーコート層が印刷されない部分)となるように前記半導体層上に印刷し(符号15)、該インクよりなるオーバーコート層(符号15)を、厚さ500nmとなるように形成した。なお、オーバーコート層のパターン形状につき、非画像部(オーバーコート層が印刷されない部分)は一辺の長さが10mmの矩形形状であり(すなわち、画像部(オーバーコート層が印刷された部分)が、チャネル領域の外周縁の周囲を、一辺の長さ(符号17)が10mmとなる矩形状に取り囲み)、一方、各非画像部間の間隔(符号18)は10mmである。
本工程で用いるインクを、「半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒」としてp-キシレン(0.32g)、樹脂として丸善石油化学製マルカリンカーM(0.23g)、体質成分として日産化学工業製PMA-ST(3.76g)、離型剤として信越化学工業製シリコーンオイルKF96L-1cs(0.23g)、界面活性剤としてDIC製TF-1303(0.12g)、その他の溶媒としてプロピレンカーボネート(0.60g)、その他の溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(2.41g)、その他の溶媒としてイソプロピルアセテート(1.97g)を混合することで調製した。次に、このようにして調整したインクを、反転印刷法によって、チャネル領域が非画像部(オーバーコート層が印刷されない部分)となるように前記半導体層上に印刷し(符号15)、該インクよりなるオーバーコート層(符号15)を、厚さ500nmとなるように形成した。なお、オーバーコート層のパターン形状につき、非画像部(オーバーコート層が印刷されない部分)は一辺の長さが10mmの矩形形状であり(すなわち、画像部(オーバーコート層が印刷された部分)が、チャネル領域の外周縁の周囲を、一辺の長さ(符号17)が10mmとなる矩形状に取り囲み)、一方、各非画像部間の間隔(符号18)は10mmである。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
このようにして得られたTFTについて、移動度は、ソース電極を接地し、ドレイン電極に-80Vを印加した状態で、デジタルマルチメーター(ケースレー製SMU237)を用いて、ゲート電極に電圧(Vg)をスイープ印加(0から-80V)しながら、ドレイン電極に流れる電流(Id)を測定し、√Id-Vgの傾きから、式1を用いて求めた。単位はcm2/Vsである。
Id=(W/2L)・C・μ・(Vg-VT)2 ・・・(式1)
(式中、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、μは移動度、Cはゲート絶縁層の単位面積当たりの電気容量、VTは閾値電圧を表す。)
このようにして得られたTFTについて、移動度は、ソース電極を接地し、ドレイン電極に-80Vを印加した状態で、デジタルマルチメーター(ケースレー製SMU237)を用いて、ゲート電極に電圧(Vg)をスイープ印加(0から-80V)しながら、ドレイン電極に流れる電流(Id)を測定し、√Id-Vgの傾きから、式1を用いて求めた。単位はcm2/Vsである。
Id=(W/2L)・C・μ・(Vg-VT)2 ・・・(式1)
(式中、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、μは移動度、Cはゲート絶縁層の単位面積当たりの電気容量、VTは閾値電圧を表す。)
一方、ON/OFF比は、測定したIdについて、最大値/最小値で求めた。
移動度のばらつきは、前記10個のTFTの移動度の平均値および標準偏差より、変動係数(C.V.値)を、式2を用いて求め、これにより評価した。
(C.V.値)=(作製した10個のTFTの移動度の標準偏差)/(作製した10個のTFTの移動度の平均値)・・・(式2)
結果を表1に示す。
(C.V.値)=(作製した10個のTFTの移動度の標準偏差)/(作製した10個のTFTの移動度の平均値)・・・(式2)
結果を表1に示す。
(実施例2)
実施例1と同様にして10個のTFTよりなる集積TFTを製造したのち、該集積TFTを、窒素雰囲気下にて、100℃で10分間加熱した。半導体特性および移動度のばらつき評価は実施例1と同様にして実施した。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして10個のTFTよりなる集積TFTを製造したのち、該集積TFTを、窒素雰囲気下にて、100℃で10分間加熱した。半導体特性および移動度のばらつき評価は実施例1と同様にして実施した。結果を表1に示す。
(実施例3)
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
実施例1と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極を形成した。
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
実施例1と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極を形成した。
〈半導体層形成工程〉
前記ソースおよびドレイン電極を覆うように前記ゲート絶縁層上に、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンのp-キシレン0.5質量%溶液を用いて、スピンコート法(1000rpm、30秒)によって、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンよりなる半導体層を厚さ30nmとなるように、べた(全面)成膜した。
前記ソースおよびドレイン電極を覆うように前記ゲート絶縁層上に、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンのp-キシレン0.5質量%溶液を用いて、スピンコート法(1000rpm、30秒)によって、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンよりなる半導体層を厚さ30nmとなるように、べた(全面)成膜した。
〈オーバーコート層形成工程〉
実施例1と同様にして本工程を実施した。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして本工程を実施した。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
(実施例4)
本発明の製造方法を、基板中に10個のBGTC型TFTが碁盤目状に配置された集積TFT(電子装置)の製造に適用する場合について、図15を用いて、説明する。なお、図15は、碁盤目状に配置した10個のTFTのうち隣接する2個のTFTを抜粋した概略図である。
本発明の製造方法を、基板中に10個のBGTC型TFTが碁盤目状に配置された集積TFT(電子装置)の製造に適用する場合について、図15を用いて、説明する。なお、図15は、碁盤目状に配置した10個のTFTのうち隣接する2個のTFTを抜粋した概略図である。
〈ゲート電極およびゲート絶縁層形成工程〉
ガラス基板(符合1)上に金属マスクを用いてアルミニウムを真空蒸着法にて約30nmの厚さで成膜して、ゲート電極を形成した(符合2)。ここに、パリレン蒸着装置(日本パリレン製ラボコーターPDS2010)を用いて、ジクロロ-ジパラキシリレン(日本パリレン製DPX-C)を原料にして、ポリパラクロロキシリレン(パリレンC)よりなるゲート絶縁層を厚さ500nmで成膜した(符合3)。
ガラス基板(符合1)上に金属マスクを用いてアルミニウムを真空蒸着法にて約30nmの厚さで成膜して、ゲート電極を形成した(符合2)。ここに、パリレン蒸着装置(日本パリレン製ラボコーターPDS2010)を用いて、ジクロロ-ジパラキシリレン(日本パリレン製DPX-C)を原料にして、ポリパラクロロキシリレン(パリレンC)よりなるゲート絶縁層を厚さ500nmで成膜した(符合3)。
〈半導体層ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
前記ゲート絶縁層上に、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンのp-キシレン0.5質量%溶液を用いて、スピンコート法(1000rpm、30秒)によって、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンよりなる半導体層を厚さ30nmとなるようにべた(全面)成膜した(符合4)。次に、金属マスクを用いた真空蒸着法によって、金薄膜からなるソースおよびドレイン電極を厚さ40nmでパターン形成した(符合5と符合6)。ここで、ソース電極-ドレイン電極間間隔(チャネル長(L))(符合8)を75μm、チャネル幅(W)(符合9)を5mmとした。
前記ゲート絶縁層上に、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンのp-キシレン0.5質量%溶液を用いて、スピンコート法(1000rpm、30秒)によって、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンよりなる半導体層を厚さ30nmとなるようにべた(全面)成膜した(符合4)。次に、金属マスクを用いた真空蒸着法によって、金薄膜からなるソースおよびドレイン電極を厚さ40nmでパターン形成した(符合5と符合6)。ここで、ソース電極-ドレイン電極間間隔(チャネル長(L))(符合8)を75μm、チャネル幅(W)(符合9)を5mmとした。
〈オーバーコート層形成工程〉
実施例1と同様にして本工程を実施した。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
(実施例5)
実施例3において、オーバーコート層を、グラビアオフセット印刷法で形成した以外は、実施例3と同様にして、TFTを製造した。結果を表1に示す。
(実施例6)
実施例3において、オーバーコート層を、マイクロコンタクト印刷法で形成した以外は、実施例3と同様にして、TFTを製造した。結果を表1に示す。
(実施例7)
実施例1において、オーバーコート層形成用インクに、「国際公開第2014/125990号の実施例6に記載の絶縁インキ(F-1)に対して、p-キシレンを5.0質量%加えることで調整したインク」を用いた以外は実施例1と同様にして、TFTを製造した。結果を表1に示す。
(実施例8)
本発明の製造方法を、基板中に10個の「半導体保護層を有するBGBC型TFT」を実施例1と同様の配置で有する集積TFT(電子装置)の製造に適用する場合について、図16を用いて、説明する。なお、図16は、前記10個のTFTのうち隣接する2個のTFTを抜粋した概略図である。
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
実施例1と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極を形成した。
実施例1と同様にして本工程を実施した。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
(実施例5)
実施例3において、オーバーコート層を、グラビアオフセット印刷法で形成した以外は、実施例3と同様にして、TFTを製造した。結果を表1に示す。
(実施例6)
実施例3において、オーバーコート層を、マイクロコンタクト印刷法で形成した以外は、実施例3と同様にして、TFTを製造した。結果を表1に示す。
(実施例7)
実施例1において、オーバーコート層形成用インクに、「国際公開第2014/125990号の実施例6に記載の絶縁インキ(F-1)に対して、p-キシレンを5.0質量%加えることで調整したインク」を用いた以外は実施例1と同様にして、TFTを製造した。結果を表1に示す。
(実施例8)
本発明の製造方法を、基板中に10個の「半導体保護層を有するBGBC型TFT」を実施例1と同様の配置で有する集積TFT(電子装置)の製造に適用する場合について、図16を用いて、説明する。なお、図16は、前記10個のTFTのうち隣接する2個のTFTを抜粋した概略図である。
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
実施例1と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極を形成した。
〈半導体層および半導体保護層形成工程〉
前記ソースおよびドレイン電極を覆うように前記ゲート絶縁層上に、6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン(以下、TIPS-ペンタセンと略することがある。)のトルエン0.5質量%溶液を用いて、スピンコート法(2500rpm、30秒)によって、TIPS-ペンタセンよりなる半導体層を厚さ30nmとなるように、べた(全面)成膜した(符合4)。しかるのち、アモルファスフッ素樹脂(旭硝子製サイトップシリーズCTL809M)(5.00g)およびフッ素系溶媒(旭硝子製CT-SOLV180)(0.50g)からなる配合物を用いて、インクジェット印刷法によって、アモルファスフッ素樹脂よりなる半導体保護層を、チャネル領域を覆うようにパターン成膜した(符号16)。
前記ソースおよびドレイン電極を覆うように前記ゲート絶縁層上に、6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン(以下、TIPS-ペンタセンと略することがある。)のトルエン0.5質量%溶液を用いて、スピンコート法(2500rpm、30秒)によって、TIPS-ペンタセンよりなる半導体層を厚さ30nmとなるように、べた(全面)成膜した(符合4)。しかるのち、アモルファスフッ素樹脂(旭硝子製サイトップシリーズCTL809M)(5.00g)およびフッ素系溶媒(旭硝子製CT-SOLV180)(0.50g)からなる配合物を用いて、インクジェット印刷法によって、アモルファスフッ素樹脂よりなる半導体保護層を、チャネル領域を覆うようにパターン成膜した(符号16)。
〈オーバーコート層形成工程〉
実施例1と同様にして本工程を実施した。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして本工程を実施した。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
(比較例1)
オーバーコート層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価を実施した。
(比較例2)
オーバーコート層を形成しなかった以外は、実施例3と同様にして、半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価を実施した。
(比較例3)
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
実施例1と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極を形成した。
〈半導体層形成工程〉
10対ある前記ソースおよびドレイン電極それぞれを覆うように(すなわち、10個あるチャネル領域それぞれを覆うように)、前記ゲート絶縁層上に、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンのp-キシレン0.5質量%溶液を、それぞれのチャネル領域について0.05μLドロップキャストした。
オーバーコート層を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして、半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価を実施した。
(比較例2)
オーバーコート層を形成しなかった以外は、実施例3と同様にして、半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価を実施した。
(比較例3)
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極形成工程〉
実施例1と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ならびにソースおよびドレイン電極を形成した。
〈半導体層形成工程〉
10対ある前記ソースおよびドレイン電極それぞれを覆うように(すなわち、10個あるチャネル領域それぞれを覆うように)、前記ゲート絶縁層上に、2,7-ジオクチル[1]ベンゾチエノ[3,2-b][1]ベンゾチオフェンのp-キシレン0.5質量%溶液を、それぞれのチャネル領域について0.05μLドロップキャストした。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
(比較例4)
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースおよびドレイン電極、半導体層、ならびに半導体保護層形成工程〉
実施例8と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースおよびドレイン電極、半導体層、半導体保護層を形成した。
〈オーバーコート層形成工程〉
実施例1で製造したオーバーコート層形成用インクを用いて、スピンコート法(2500rpm、30秒)によって、オーバーコート層の形成を試みた。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
(比較例4)
〈ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースおよびドレイン電極、半導体層、ならびに半導体保護層形成工程〉
実施例8と同様にして、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースおよびドレイン電極、半導体層、半導体保護層を形成した。
〈オーバーコート層形成工程〉
実施例1で製造したオーバーコート層形成用インクを用いて、スピンコート法(2500rpm、30秒)によって、オーバーコート層の形成を試みた。
〈半導体特性(移動度およびON/OFF比)ならびに移動度のばらつき評価〉
実施例1と同様にして評価した。結果を表1に示す。
表1に示したように、本発明の製造方法によって製造したTFTは、ON/OFF比が大きく、移動度のばらつきが小さい。一方、オーバーコート層を形成しなかった比較例1および比較例2はON/OFF比が小さい。これは、素子分離がなされていないためである。また、半導体層をドロップキャストによって形成した比較例3は、半導体層がパターン形成されているため(素子分離がおこなわれているため)、ON/OFF比は高いが、半導体特性(移動度)のばらつきが大きい。この大きなばらつきは、前記のとおり、ドロップキャスト法やインクジェット印刷法で成膜した低分子系半導体に見られる一般的傾向である。さらに、本発明外の成膜法であるスピンコート法を用いてオーバーコート層の形成を試みたところ、半導体層上に保護膜を形成しているにもかかわらず、半導体層が破壊され(オーバーコート層形成用インクによって流出したものと推察される。)TFT特性を示さなかった。本発明外の成膜法は、印刷液膜上の溶媒量が多いため、下層が該溶媒によって侵されるためである。
以上、本発明による製造方法を用いることで、素子分離がなされたTFTを簡便に得ることができ、延いては、ON/OFF比が高いTFTを簡便に得ることができる。
以上、本発明による製造方法を用いることで、素子分離がなされたTFTを簡便に得ることができ、延いては、ON/OFF比が高いTFTを簡便に得ることができる。
本発明の製造方法によって製造されたTFTおよび該TFTを含む電子装置は、ON/OFF比が高く、フレキシブルエレクトロニクスへの利用が可能である。
1:基板
2:ゲート電極
3:ゲート絶縁層
4:半導体層
5:ソース電極
6:ドレイン電極
7:チャネル領域
7´:チャネル領域上の半導体層
7aから7b:複数個のTFTからなる電子装置上のチャネル領域
8:チャネル長(L)
9:チャネル幅(W)
10:オーバーコート層と半導体層の接触部
11:接触部の縁
12:チャネル領域の外周縁
14:半導体層のうち接触部直下の領域
15:オーバーコート層
16:半導体保護層
17:オーバーコート層パターン形状のうち、非画像部の一辺の長さ
18:オーバーコート層パターン形状のうち、非画像部間の間隔(長さ)
2:ゲート電極
3:ゲート絶縁層
4:半導体層
5:ソース電極
6:ドレイン電極
7:チャネル領域
7´:チャネル領域上の半導体層
7aから7b:複数個のTFTからなる電子装置上のチャネル領域
8:チャネル長(L)
9:チャネル幅(W)
10:オーバーコート層と半導体層の接触部
11:接触部の縁
12:チャネル領域の外周縁
14:半導体層のうち接触部直下の領域
15:オーバーコート層
16:半導体保護層
17:オーバーコート層パターン形状のうち、非画像部の一辺の長さ
18:オーバーコート層パターン形状のうち、非画像部間の間隔(長さ)
Claims (7)
- ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極と、
チャネル領域より広い範囲に形成された半導体層と、
半導体層形成後に形成されるオーバーコート層と、を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記オーバーコート層は、前記チャネル領域の外周縁の周囲を取り囲むように形成され、かつ前記半導体層と接触する接触部を有し、
前記接触部では、前記半導体層が下層であり前記オーバーコート層が上層であるようにして積層されており、
前記オーバーコート層は、前記半導体層を形成する半導体材料を溶解または分散せしめことができる溶媒を必須成分とするインクを使用して、印刷法によって形成され、
前記印刷法は、エラストマー製のブランケットまたはエラストマー製の版を用いた印刷法であり、かつ、エラストマー製のブランケット上またはエラストマー製の版上のインクを被印刷物上に転写する工程を有する印刷法である、
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記半導体層が、有機半導体材料を用いてなる半導体層である請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記半導体層の形成方法が、真空蒸着法である請求項1または請求項2に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記半導体層の形成方法が、湿式成膜法である請求項1または請求項2に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記印刷法が凸版反転印刷法である請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記印刷法がマイクロコンタクト印刷法である請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記印刷法がグラビアオフセット印刷法である請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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JP2017525426A JP6233548B1 (ja) | 2015-12-22 | 2016-12-08 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
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---|---|---|---|
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---|---|
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020200378A (ja) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | Jnc株式会社 | 樹脂組成物、有機薄膜積層構造および有機薄膜トランジスタ |
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-
2016
- 2016-12-08 WO PCT/JP2016/086520 patent/WO2017110495A1/ja active Application Filing
- 2016-12-08 JP JP2017525426A patent/JP6233548B1/ja active Active
- 2016-12-21 TW TW105142369A patent/TW201742286A/zh unknown
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CN113809234A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-17 | 东北师范大学 | 一种基于高稳定聚合物绝缘层的柔性液相有机薄膜场效应晶体管及其制备方法 |
CN113809234B (zh) * | 2021-09-18 | 2024-01-19 | 东北师范大学 | 一种柔性液相有机薄膜场效应晶体管及其制备方法 |
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TW201742286A (zh) | 2017-12-01 |
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