JP2006261408A - Semiconductor apparatus and image display device employing it - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、有機薄膜トランジスタを備える半導体装置及びそれを用いた画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device including an organic thin film transistor and an image display device using the same.
基板上にマトリックス配列して形成された画素(例えば、液晶、有機EL、電気泳動マイクロカプセル等の表示部とこれを駆動するトランジスタ)からなるフレキシブルシートディスプレイの達成が期待されている。 The achievement of a flexible sheet display composed of pixels (for example, a display unit such as a liquid crystal, an organic EL, and an electrophoretic microcapsule and a transistor for driving the pixel) formed in a matrix arrangement on a substrate is expected.
かかるフレキシブルシートディスプレイに用いるトランジスタとして、有機薄膜トランジスタは有望なデバイスである。トランジスタに有機半導体材料を用いる利点として、フレキシビリティ、大面積化、単純層構成によるプロセスの単純化、安価な製造装置などが挙げられる。結果として、従来のシリコン(Si)系半導体装置より桁違いに安く製造できる。 An organic thin film transistor is a promising device as a transistor used in such a flexible sheet display. Advantages of using an organic semiconductor material for the transistor include flexibility, a large area, simplification of a process with a simple layer structure, and an inexpensive manufacturing apparatus. As a result, it can be manufactured by orders of magnitude cheaper than conventional silicon (Si) semiconductor devices.
有機材料を用いてデバイスを構成することにより、印刷法、スピンコート法、浸漬法などの湿式法によって簡便に薄膜や回路を形成することが可能となる。 By configuring a device using an organic material, a thin film or a circuit can be easily formed by a wet method such as a printing method, a spin coating method, or an immersion method.
上記したディスプレイ等に用いる場合、同一基板上に複数の有機薄膜トランジスタ素子を集積する必要がある。同一基板上に有機薄膜トランジスタを集積する場合、活性層となる有機半導体層の分割が行われる。これは、有機半導体層を分割しない場合には、トランジスタ動作におけるオフ電流が上昇し、消費電力につながることや、表示画素を駆動させる場合、クロストークの原因になるからである。 When used in the above-described display or the like, it is necessary to integrate a plurality of organic thin film transistor elements on the same substrate. When organic thin film transistors are integrated on the same substrate, an organic semiconductor layer serving as an active layer is divided. This is because when the organic semiconductor layer is not divided, the off-current in the transistor operation increases, leading to power consumption, and causing crosstalk when driving the display pixel.
シリコン(Si)半導体材料を用いた薄膜トランジスタ(TFT)では、この活性層の分割は、フォトリソグラフィ・エッチング工程により実行される。この手法を有機薄膜トランジスタに適用した場合、次のような工程となる。有機半導体層を成膜後、フォトレジストを塗布し、所望のパターンを露光・現像してレジストパターンを形成する。そして、これをエッチングマスクとして活性層となる有機半導体層のエッチングを行い、レジストを剥離して有機半導体層を分割する。 In a thin film transistor (TFT) using a silicon (Si) semiconductor material, the division of the active layer is performed by a photolithography etching process. When this method is applied to an organic thin film transistor, the following steps are performed. After forming the organic semiconductor layer, a photoresist is applied, and a desired pattern is exposed and developed to form a resist pattern. Then, using this as an etching mask, the organic semiconductor layer to be an active layer is etched, the resist is removed, and the organic semiconductor layer is divided.
しかしながら、有機半導体材料として、高分子材料を用いた場合、高分子材料の上にフォトレジストを塗布すると、高分子材料の劣化を招くことになる。フォトレジスト成分はナフトキノンジアジドを感光基としたノボラック系樹脂をキシレン、セロソルブ系溶剤などの有機溶剤に溶かして構成されている。高分子材料の場合には、フォトレジストに含まれるキシレンなどの溶剤により溶解してしまうという問題がある。有機半導体材料としてペンタセンなどの結晶性分子を用いた場合においても程度の差はあるもののフォトリソグラフィ工程後、特性劣化が認められる。 However, when a polymer material is used as the organic semiconductor material, if a photoresist is applied on the polymer material, the polymer material is deteriorated. The photoresist component is constituted by dissolving a novolak resin having naphthoquinonediazide as a photosensitive group in an organic solvent such as xylene or a cellosolve solvent. In the case of a polymer material, there is a problem that it is dissolved by a solvent such as xylene contained in the photoresist. Even when crystalline molecules such as pentacene are used as the organic semiconductor material, characteristic deterioration is recognized after the photolithography process although there is a difference in degree.
更に、エチレングリコールモノブチルエーテルとモノエタノールアミンの混合液などの剥離液を用いてレジストを剥離する時に、これら溶剤によりダメージ受ける。また、剥離液処理後の純水リンスによってもダメージは受ける。 Further, when the resist is stripped using a stripping solution such as a mixed solution of ethylene glycol monobutyl ether and monoethanolamine, the solvent is damaged. Moreover, damage is received also by the pure water rinse after a peeling liquid process.
一方、フォトリソグラフィ・エッチング工程を用いずに活性層を分割する方法として、有機半導体層として低分子材料を用い、シャドウマスクを用いた真空蒸着法により、活性層を分割形成することができる。また、シャドウマスクを用いて半導体ポリマーを注入する方法としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。 On the other hand, as a method for dividing the active layer without using a photolithography / etching step, the active layer can be divided and formed by a vacuum evaporation method using a low molecular material as the organic semiconductor layer and using a shadow mask. As a method for injecting a semiconductor polymer using a shadow mask, for example, there is a method described in Patent Document 1.
しかしながら、この方法では、シャドウマスクにより分割寸法が制限されるなどの難点がある。すなわち、大面積な成膜には不向きであり、シャドウマスクには寿命があるなどから、結果として、安価に製造することができない。 However, this method has a drawback that the division size is limited by the shadow mask. That is, it is not suitable for film formation with a large area, and the shadow mask has a lifetime, and as a result, it cannot be manufactured at low cost.
半導体チャネル領域がパターン化された有機薄膜トランジスタを提供するために、パターン化絶縁膜を形成し、その上に有機半導体膜を蒸着し、パターン化絶縁膜の除去した領域内に形成した有機半導体膜をチャネル領域とした半導体装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この方法では、有機半導体からなる活性層が素子毎に分割することができる。しかし、この特許文献2に記載の半導体装置においては、有機半導体層表面は露出したままである。有機半導体層は、大気中の水分、酸素等の影響により特性劣化が著しいという問題があり、何らかの対策が必要である。
この発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたものにして、分離された有機半導体層にダメージを与えることなく経時劣化が少ない半導体装置を提供することをその課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device with little deterioration with time without damaging the separated organic semiconductor layer.
この発明は、絶縁性基板上に複数の有機薄膜トランジスタ素子が設けられた半導体装置であって、前記有機薄膜トランジスタ素子は、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、を備え、各有機薄膜トランジスタは、少なくとも互いの有機半導体層が分離されることで互いに素子分離され、各有機半導体層の分離端面部並びに有機半導体層の上部がパッシベーション保護層で被覆されていることを特徴とする。 The present invention is a semiconductor device in which a plurality of organic thin film transistor elements are provided on an insulating substrate, and the organic thin film transistor elements include a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer. The organic thin film transistors are separated from each other by at least separating the organic semiconductor layers from each other, and the separation end face portion of each organic semiconductor layer and the upper portion of the organic semiconductor layer are covered with a passivation protective layer. It is characterized by that.
また、この発明は、前記有機半導体層上に有機半導体保護層を介して分割パターン化層が設けられていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that a divided patterned layer is provided on the organic semiconductor layer via an organic semiconductor protective layer.
前記有機半導体保護層、ゲート絶縁膜とパッシベーション保護層とは同一材料で構成され、前記有機半導体保護層、ゲート絶縁膜とパッシベーション保護層とをポリパラキシリレン誘導体膜で構成すると良い。 The organic semiconductor protective layer, the gate insulating film, and the passivation protective layer are preferably made of the same material, and the organic semiconductor protective layer, the gate insulating film, and the passivation protective layer are preferably made of a polyparaxylylene derivative film.
前記ポリパラキシリレン誘導体膜は、ポリモノクロロパラキシリレン、ポリパラキシリレン、ポリジクロロパラキシリレン、ポリモノフルオロパラキシリレンの中から選択すればよい。 The polyparaxylylene derivative film may be selected from polymonochloroparaxylylene, polyparaxylylene, polydichloroparaxylylene, and polymonofluoroparaxylylene.
前記有機半導体層は、一般式(I)
また、この発明の画像表示装置は、前記のいずれかに記載の半導体装置をアクティブ素子として用いたことを特徴とする。 An image display apparatus according to the present invention is characterized in that any of the semiconductor devices described above is used as an active element.
この発明によれば、パッシベーション保護膜により、素子の端面が覆われるので、有機半導体層が大気から完全に遮断されることになるので、特性の劣化を抑えることができる。これにより、長期間の安定したトランジスタ特性が得られる。 According to this invention, since the end face of the element is covered with the passivation protective film, the organic semiconductor layer is completely shielded from the atmosphere, so that deterioration of characteristics can be suppressed. As a result, long-term stable transistor characteristics can be obtained.
以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。図1は、この発明の実施に形態にかかる有機薄膜トランジスタ素子を有する半導体装置の基本的構造を示す模式的断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the basic structure of a semiconductor device having an organic thin film transistor element according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、絶縁性基板1上の所定領域に複数のアルミニウム(Al)などからなるゲート電極2…が設けられ、これらゲート電極2を被覆するように、有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜3が設けられる。このゲート絶縁膜3上に、有機半導体層4が設けられる。この発明に係る有機薄膜トランジスタ(TFT)素子は有機半導体層4は、上記一般式(I)で示すトリアリールアミン骨格を有する高分子材料を主成分としている。有機半導体層4上に金(Au)などからなるソース電極6、ドレイン電極5がそれぞれ設けられる。
As shown in FIG. 1, a plurality of
そして、これら有機半導体層4、ソース、ドレイン電極6、5を被覆する有機半導体保護層7が設けられる。この有機半導体保護層7は、有機半導体層4にダメージを与えることなく、さらに、この保護層7上に設けられる分割パターン化層8による影響を有機半導体層4に与えないことが要求される。このため、保護層7は、水分、酸素(ガス)透過性がきわめて少ないこと、表面形状に依存せず均一コーティングが可能であること、低温成膜可能な簡単なプロセスで作成されるものであること、有機半導体層4の分割と同方法で分割可能なこと、酸、アルカリへの耐性を有することが要求される。この実施形態では、かかる要求に応えるものとして、ポリパラキシリレン誘導体膜を用いた。
An organic semiconductor
有機半導体層4上に、ソース、ドレイン電極6、5を形成した後、ポリパラキシリレン誘導体膜からなる保護層7を化学気相堆積法(CVD法)により形成する。そして、この保護層7上に、感光性樹脂からなる分割パターン化層8が設けられる。この分割パターン化層8は、感光性樹脂を塗布し、所望のパターンを露光・現像してレパターンが形成される。この分割パターン化層8と有機半導体層4との間には保護層7が存在するので、感光性樹脂からなる分割パターン化層8が直接接することがなく、また、保護層7は酸素と水分を遮断する機能を有しているので、分割パターン化層8の形成により、有機半導体層4がダメージを受けることはなくなる。また、この保護層7は、分割パターン化層8に対する有機半導体層4の保護だけでなく、パッシベーション膜としての機能も有する。
After forming the source and
続いて、分割パターン化層8をマスクとして、ドライエッチングにより、分離領域の下の保護層7、有機半導体層4、ゲート絶縁膜3をエッチング除去して、各素子が分割ライン10で分離される。そして、この実施形態では、後述するように、更にパッシベーション保護膜11を設ける。この際、分割パターン化層8は除去しても、また残したままでもどちらでも良く、使用する用途等により適宜選択すればよい。
Subsequently, using the divided
そして、分割ライン10で分離された有機半導体層4の端面はこのままでは大気に晒されるため、時間が経過すると特性が劣化する。そのため、この実施形態では、分割パターン化層8と素子の端面を被覆するパッシベーション保護膜11が設けられている。
And since the end surface of the organic-
パッシベーション保護膜11としては、次の性質が求められる。すなわち、水分、酸素(ガス)透過性がきわめて低いこと、低温成膜が可能な簡単なプロセスで作成されるものであること、表面形状に依存せずに均一コーティングが可能であること、化学薬品に対する耐性に優れていること、プロセス温度に対する耐熱を有するものであることが求められる。
The passivation
特に、図1に示すように、基板1面から分割パターン化層8の上部までは、例えば3000nm以上となり、高低差が大きくなる。このため、パッシベーション保護膜11としては、それらの基板形状に依存しない膜形成が必要である。
In particular, as shown in FIG. 1, the distance from the surface of the substrate 1 to the upper part of the divided patterned
これらの要求に応えるものとしては、有機半導体層保護層7と同じくポリパラキシリレン誘導体膜があり、この実施形態では、パッシベーション保護膜11として、ポリパラキシリレン誘導体膜を用いた。
In order to meet these requirements, there is a polyparaxylylene derivative film similar to the organic semiconductor layer
ポリパラキシリレン誘導体膜は、有機系のコーティング中で酸素(ガス)、水分透過性がきわめて少ない。また、有機溶剤に不溶であり、薄膜の積層化に有利であり、酸、アルカリへの耐性を有している。また、化学気相堆積法(CVD法)により、簡便にかつ室温でステップカバレッジが良好な薄膜が形成できる。更に、比誘電率3.1〜3.2程度、抵抗率1014Ωcm以上の絶縁性を示し、層間又は電極間の絶縁膜としての機能も果たすことができる。 The polyparaxylylene derivative film has very little oxygen (gas) and moisture permeability in organic coatings. Further, it is insoluble in organic solvents, is advantageous for laminating thin films, and has resistance to acids and alkalis. In addition, a thin film with good step coverage at room temperature can be easily formed by chemical vapor deposition (CVD). Furthermore, it exhibits an insulating property with a relative dielectric constant of about 3.1 to 3.2 and a resistivity of 10 14 Ωcm or more, and can also function as an insulating film between layers or electrodes.
このように、この実施形態によれば、ポリパラキシリレン誘導体膜からなるパッシベーション保護膜11により、素子の端面が覆われるので、有機半導体層4が大気から完全に遮断されることになるので、特性の劣化を抑えることができる。
Thus, according to this embodiment, since the end face of the element is covered by the passivation
なお、上記実施形態においては、分割領域でゲート絶縁膜3まで除去しているが、有機半導体層4を除去して分離することで、素子分離は行えるので、必ずしもゲート絶縁膜を除去しなくても良い。
In the above-described embodiment, the
ところで、ゲート絶縁膜3は、高品質な酸化膜が要求される。高品質な酸化膜としては、ポリパラキシリレン誘導体膜からなる有機絶縁膜がある。このため、この実施形態では、ゲート絶縁膜3も上記した保護層7、パッシベーション保護膜11と同じくポリパラキシリレン誘導体を用いている。このように、ゲート絶縁膜3も上記した保護層7、パッシベーション保護膜11と同じ材料にすることで、製造装置を簡略化でき、製造コストの低減が実現できる。
Incidentally, the
さて、この発明の半導体装置は、上記したゲート絶縁膜3と保護層7とパッシベーション保護膜11として、ポリパラキシリレン誘導体膜を用いている。
In the semiconductor device of the present invention, a polyparaxylylene derivative film is used as the
ところで、電界効果トランジスタの動作は下記式で示される。 By the way, the operation of the field effect transistor is expressed by the following equation.
IDS=W/2L×μ×Ci×(VG−Vth)2
Ci=ε0×εr/d
ここで、IDS:ドレイン電流、W:ゲート幅、L:ゲート長、μ:移動度、Ci:ゲート絶縁膜の静電容量、VG:ゲート電圧、Vth:閾値電圧、ε0:真空の誘電率、εr:比誘電率、d:膜厚、である。
I DS = W / 2L × μ × C i × (V G -Vth) 2
C i = ε 0 × ε r / d
Here, I DS : drain current, W: gate width, L: gate length, μ: mobility, C i : capacitance of gate insulating film, V G : gate voltage, V th : threshold voltage, ε 0 : Dielectric constant of vacuum, ε r : relative dielectric constant, d: film thickness.
トランジスタ形状に依存せずに、高いIDSを得るには高い移動度μ、高い静電容量Ciと閾値(動作)電圧Vthの低電圧化で達成される。移動度は半導体材料に依存するので、移動度の高い有機半導体層の材料の開発が望まれる。VGの高電圧化は消費電力の上昇を招き、好ましくない。高静電容量化は、比誘電率εrの高い材料を用いることやその膜厚dを薄くすることで比較的達成しやすい。 Regardless of the transistor shape, high I DS can be obtained by high mobility μ, high capacitance C i and low threshold (operation) voltage V th . Since the mobility depends on the semiconductor material, it is desired to develop an organic semiconductor layer material having a high mobility. Increasing the voltage of V G causes an increase in power consumption, which is not preferable. High capacitance can be achieved relatively easily by using a material having a high relative dielectric constant ε r and reducing the film thickness d.
そこで、この実施形態では、ゲート絶縁膜3としては、このポリパラキシリレン誘導体膜の膜厚を薄くして、高いオンオフ比を得るように構成している。
Therefore, in this embodiment, the
ここで、ポリパラキシリレン誘導体膜とは、米国のユニオン・カーバイト・ケミカルズ・アンド・プラスチック社が開発したポリパラキシリレン樹脂からなる気相合成法によるコーティング膜である。このコーティング膜は、原料であるジパラキシリレン固体ダイマーを気化、熱分解し、このとき発生した安定なジラジカルパラキシリレンモノマーが基材上において吸着と重合の同時反応を起こすことによって形成される。 Here, the polyparaxylylene derivative film is a coating film formed by a gas phase synthesis method made of polyparaxylylene resin developed by Union Carbide Chemicals & Plastics, Inc. of the United States. This coating film is formed by vaporizing and thermally decomposing diparaxylylene solid dimer as a raw material, and causing the stable diradical paraxylylene monomer generated at this time to cause simultaneous reaction of adsorption and polymerization on the substrate.
次に、ポリパラキシリレン誘導体膜として、ポリモノクロロパラキシリレン(poly-monochloro-para-xylylene)を用いたこの発明の実施形態につき、詳述する。ポリモノクロロパラキシリレン(poly-monochloro-para-xylylene)は、抵抗率1014Ωcm以上の絶縁性を示し、比誘電率3.1〜3.2程度であり、誘電損失が小さい(0.020(60Hz)、0.019(1kHz)、0.013(1MHz))という特性を有している。 Next, an embodiment of the present invention in which poly-monochloro-para-xylylene is used as the polyparaxylylene derivative film will be described in detail. Poly-monochloro-para-xylylene exhibits an insulating property with a resistivity of 10 14 Ωcm or more, a relative dielectric constant of about 3.1 to 3.2, and a low dielectric loss (0.020). (60 Hz), 0.019 (1 kHz), 0.013 (1 MHz)).
ポリモノクロロパラキシリレンは下記化学式(2)の構造式に示す構造を有する。 Polymonochloroparaxylylene has a structure represented by the following chemical formula (2).
ポリモノクロロパラキシリレンをゲート絶縁膜3、保護層7、パッシベーション保護膜11として用いた有機薄膜トランジスタの具体的実施例につき説明する。まず、絶縁性基板1を用意する。基板1としては、絶縁性を有するものであれば良く、Siウェハ、ガラス基板、セラミック基板やプラスチックシートを用いることができる。
A specific example of an organic thin film transistor using polymonochloroparaxylylene as the
この実施例では、ガラス基板を用いた。この絶縁性基板1上に、膜厚30nmのAlからなるゲート電極2をシャドウマスクを用いた真空蒸着法により成膜して、基板1の所定領域に複数の素子に対応してゲート電極2…を形成する。
In this example, a glass substrate was used. A
ゲート電極2…を形成した後、ジモノクロロパラキシリレン固体ダイマーよりポリモノクロロパラキシリレン膜を室温でのCVD法により成膜し、ゲート絶縁膜3を形成する。原料であるジモノクロロパラキシリレン固体ダイマーを気化、熱分解させ、発生した安定なジラジカルモノクロロパラキシリレンモノマーが基板上において吸着と重合の同時反応を起こすことによってゲート絶縁膜3を形成した。この例では、膜厚600nmのポリモノクロロパラキシリレン膜を形成した。
After forming the
ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜3上に上記一般式(I)に示すトリアリールアミン骨格を有する高分子材料を半導体材料に用い、スピンコートにより成膜して、膜厚30nmの有機半導体層4を設ける。
A polymer material having a triarylamine skeleton represented by the above general formula (I) is used as a semiconductor material on the
続いて、この有機半導体層4上の所定領域に厚さ50nmのAu膜をシャドウマスクを用いた真空蒸着法によりパターン成膜し、ソース電極6及びドレイン電極5を形成した。各トランジスタのチャンネル長、ゲート幅はL=30μm、W=4000μmとした。
Subsequently, a
続いて、ソース電極6及びドレイン電極5を含み、有機半導体層4上に、保護層7となる膜厚500nmのポリモノクロロパラキシリレン膜を成膜した。成膜はゲート絶縁膜3の成膜と同様に、モノクロロパラキシリレン固体ダイマーより室温でCVD法により形成した。
Subsequently, a polymonochloroparaxylylene film having a thickness of 500 nm was formed as a
その後、保護層7上にポリビニルアルコール(PVA)を主たる成分感光性樹脂を用いて分割パターン層8を形成した。この実施例では、東洋合成工業株式会社製の感光性PVAを用いた。ポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層7を形成した後、固形分濃度を5重量%とし、回転数1000rpmでスピンコーティングして成膜後、60℃で10分間乾燥させた。この感光性PVAの膜厚は2000nmとした。続いて、g線、露光量10mW/cm2で露光し、純水にて現像し、トランジスタの分割パターン化層8を形成した。
Then, the division |
そして、分割パターン化層8をマスクとして、酸素ガスによるドライエッチングにより、分割ラインの下に位置する保護層7、有機半導体層4及びゲート絶縁膜3を除去し、各TFT素子に分離する。このエッチング処理における被エッチング体は、500nmのポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層7、30nmの有機半導体層4、600nmのポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜3であり、レジストの膜厚が2000nmの厚さであるため、PVA膜がドライエッチングされる前に、半導体層の分割が終了する。
Then, using the divided patterned
続いて、基板1、分割パターン化層8上にジモノクロロパラキシリレン固体ダイマーよりポリモノクロロパラキシリレン膜を室温でのCVD法により成膜し、パッシベーション保護膜11を形成する。この成膜は、原料であるジモノクロロパラキシリレン固体ダイマーを気化、熱分解させ、発生した安定なジラジカルモノクロロパラキシリレンモノマーが基板上において吸着と重合の同時反応を起こすことによってパッショベーション保護膜11を形成した。この例では、膜厚2000nmのポリモノクロロパラキシリレン膜を形成した。
Subsequently, a polymonochloroparaxylylene film is formed on the substrate 1 and the divided patterned
上記した方法により製造された有機薄膜トランジスタの構成は、基板1、Alからなるゲート電極2、ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜3、有機半導体層4、ソース、ドレイン電極6、5、ポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層7、分割パターン化層8、パッショベーション保護膜11となる。
The structure of the organic thin film transistor manufactured by the above-described method is as follows: substrate 1,
次に、パッショベーション保護膜11を設けていない以外はこの実施例と同じように作成した図2に示す参考例の半導体装置を用意した。なお、図2においては、パッショベーション保護膜11を設けていない以外は図1の構造と全く同じであり、同一部分には、同一符号を付し、説明の重複を避けるために、ここでは説明を割愛している。
Next, a semiconductor device of the reference example shown in FIG. 2 was prepared in the same manner as in this example except that the passivation
この実施例1と参考例におけるトランジスタ静特性、並びに100時間経過後の経時変化の特性を測定した結果を表1に示す。経時変化における試料のテスト条件は、温度25℃、湿度50%で1000時間保管した。 Table 1 shows the results of measuring the transistor static characteristics in Example 1 and the reference example, and the characteristics of changes with time after 100 hours. The test conditions of the sample over time were stored at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50% for 1000 hours.
表1より、参考例では、初期値が、オン電流Ion、6.9×10-6A、オフ電流Ioff、1.0×10-11Aである。また、オンオフ比(VG=−20V/VG=0V)は、6.9×104である。 From Table 1, in the reference example, the initial values are the on-current I on , 6.9 × 10 −6 A, the off-current I off , 1.0 × 10 −11 A. The on / off ratio (VG = −20 V / VG = 0 V) is 6.9 × 10 4 .
そして、1000時間経過後が、オン電流Ion、7.3×10-6A、オフ電流Ioff、1.5×10-11Aである。また、オンオフ比(VG=−20V/VG=0V)は、5.0×104である。オフ電流が上昇したことにより、オンオフ比は28%減少した。 After 1000 hours, the on current I on , 7.3 × 10 −6 A, the off current I off , and 1.5 × 10 −11 A are obtained. The on / off ratio (VG = −20 V / VG = 0 V) is 5.0 × 10 4 . The on / off ratio decreased by 28% due to the increase in off-current.
これに対して、この発明の実施例では、初期値が、オン電流Ion、7.0×10-7A、オフ電流Ioff、9.0×10-13Aである。また、オンオフ比(VG=−20V/VG=0V)は、7.8×105である。 On the other hand, in the embodiment of the present invention, the initial values are on-current I on , 7.0 × 10 −7 A, off-current I off , 9.0 × 10 −13 A. The on / off ratio (VG = −20 V / VG = 0 V) is 7.8 × 10 5 .
そして、1000時間経過後が、オン電流Ion、6.8×10-7A、オフ電流Ioff、1.0×10-12Aである。また、オンオフ比(VG=−20V/VG=0V)は、6.8×105である。経時変化のオフ電流が上昇が抑えられ、オンオフ比は13%の減少に留まっており、パッショベーション保護膜11の効果が確認できた。
After 1000 hours, the on-current I on 6.8 × 10 −7 A, the off-current I off , 1.0 × 10 −12 A. The on / off ratio (VG = −20 V / VG = 0 V) is 6.8 × 10 5 . The increase in the off-current with time was suppressed, and the on / off ratio was only reduced by 13%, confirming the effect of the passivation
なお、ポリパラキシリレン誘導体膜としては、上記したポリモノクロロパラキシリレン膜以外に、ポリパラキシリレン(poly-para-xylylene)、ポリジクロロパラキシリレン(poly-dichloro-para-xylylene)、ポリモノフルオロパラキシリレン(poly-monofluoro-para-xylylene)を用いることもできる。ポリパラキシリレン(poly-para-xylylene)、は絶縁破壊耐圧2.8MV/cm以上の絶縁性を有し、比誘電率は膜厚に関わらず2.7前後であった。ポリパラキシリレンは化学式3に示す構造を有する。
The polyparaxylylene derivative film includes poly-para-xylylene, poly-dichloro-para-xylylene, poly-dichloro-para-xylylene, poly-poly-para-xylylene, poly-dichloro-para-xylylene, and poly-poly-para-xylylene. Monofluoroparaxylylene (poly-monofluoro-para-xylylene) can also be used. Poly-para-xylylene has an insulation property of a dielectric breakdown voltage of 2.8 MV / cm or more, and the relative dielectric constant was around 2.7 regardless of the film thickness. Polyparaxylylene has a structure represented by
ポリジクロロパラキシリレンは絶縁破壊耐圧2.7MV/cm以上の絶縁性を有し、比誘電率は膜厚に関わらず2.9前後であった。ポリジクロロパラキシリレンは、化学式4に示す構造を有する。
Polydichloroparaxylylene had an insulation breakdown voltage of 2.7 MV / cm or more, and the relative dielectric constant was around 2.9 regardless of the film thickness. Polydichloroparaxylylene has a structure represented by
ポリモノフルオロパラキシリレンは絶縁破壊耐圧2MV/cm以上の絶縁性を有し、比誘電率は膜厚に関わらず2.6前後であった。ポリモノフルオロパラキシリレンは化学式5に示す構造を有する。
Polymonofluoroparaxylylene had an insulation property of a dielectric breakdown voltage of 2 MV / cm or more, and the relative dielectric constant was about 2.6 regardless of the film thickness. Polymonofluoroparaxylylene has a structure represented by
次に、この発明の半導体装置を画像表示装置のアクティブマトリックス素子に用いた実施例につき説明する。図3は、この発明の半導体装置を画像表示装置のアクティブマトリックス基板に用いた例を示す平面図、図4は、この発明のアクティブマトリックス基板を用いた画像表示装置の縦断面図である。アクティブマトリックス基板に、液晶、電気泳動、有機ELなどの画像表示装置を組み合わせることで、アクティブマトリックス型表示装置を構成できる。 Next, an embodiment in which the semiconductor device of the present invention is used as an active matrix element of an image display device will be described. FIG. 3 is a plan view showing an example in which the semiconductor device of the present invention is used for an active matrix substrate of an image display device, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the image display device using the active matrix substrate of the present invention. An active matrix display device can be configured by combining an active matrix substrate with an image display device such as liquid crystal, electrophoresis, or organic EL.
図3に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板1上に厚さ70nmのCr膜をスパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィ・エッチング工程により、走査線20、ゲート電極2が形成される。ゲート絶縁膜3及び走査線20と信号配線の層間絶縁膜となる絶縁膜として、CVD法により、厚さ200nmのポリモノクロロパラキシリレン膜が形成される。
As shown in FIG. 3, a Cr film having a thickness of 70 nm is formed on an insulating substrate 1 such as a glass substrate by a sputtering method, and a
そして、このポリモノクロロパラキシリレン膜の上に上記一般式(I)に示すトリアリールアミン骨格を有する高分子材料を半導体材料に用い、スピンコートにより成膜して、膜厚30nmの有機半導体層4を設ける。 Then, a polymer material having a triarylamine skeleton represented by the above general formula (I) is used as a semiconductor material on the polymonochloroparaxylylene film as a semiconductor material, and a film is formed by spin coating to form an organic semiconductor layer having a thickness of 30 nm. 4 is provided.
続いて、この有機半導体層4上の所定領域に厚さ50nmのAu膜をシャドウマスクを用いた真空蒸着法によりパターン成膜し、ソース電極6及びドレイン電極5と信号配線21及びドレイン電極5と連なる画素配線22を形成する。
Subsequently, an Au film having a thickness of 50 nm is formed in a predetermined region on the
続いて、ソース電極6及びドレイン電極5と信号配線21及びドレイン電極5と連なる画素配線22を含み、有機半導体層4上に、保護層7となる膜厚500nmのポリモノクロロパラキシリレン膜を成膜する。そして、厚さ2000nmの感光性PVA膜を成膜し。フォトリソグラフィ工程により、分割化パターン化膜8が形成される。
Subsequently, a polymonochloroparaxylylene film having a film thickness of 500 nm and serving as a
そして、分割パターン化層8をマスクとして、酸素ガスによるドライエッチングにより、分割ラインの下に位置する保護層7、有機半導体層4及びゲート絶縁膜3を除去し、各TFT素子に分離される。更にこれら素子上ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるパッシベーション膜11を設けて、アクティブマトリックス基板31が形成される。
Then, using the divided patterned
図5に示すように、画像表示装置30は、前述のアクティブマトリックス基板31と、透明導電膜32を第2の基板33との間に表示素子が設けられ、画素電極22に連なるドレイン電極5上の表示素子がスイッチングされる。第2の基板33としては、ガラスやポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックなどを用いることができる。表示素子34としては、液晶、電気泳動、有機EL等の方式を用いることができる。
As shown in FIG. 5, the
液晶パネルを構成する場合には、例えば、アクティブマトリックス基板31の基板と第2の基板33には、スピンコート法により、配向膜を形成して、配向処理が施されている。そして、両基板1、33間にシリカスペーサを配置して接合し、ギャップ間に液晶性材料を封入することで液晶パネルが形成される。
In the case of configuring a liquid crystal panel, for example, an alignment film is formed on the substrate of the
また、電機泳動表示パネルは、透明導電膜を成膜後、対向基板にシリカスペーサを配置接合し、ギャップ間にマイクロカプセル型電気泳動素子を封入することで、電気泳動パネルが形成できる。 In addition, the electrophoretic display panel can be formed by forming a transparent conductive film, placing a silica spacer on a counter substrate and joining the same, and encapsulating a microcapsule type electrophoretic element between the gaps.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
1 絶縁性基板
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁膜
4 有機半導体層
5 ドレイン電極
6 ソース電極
7 有機半導体保護層
8 分割パターン化層
10 分割ライン
11 パッシベーション保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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