JP2007150240A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法、薄膜トランジスタを備えたアレイ基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極の上部に形成された低分子有機半導体層と、低分子有機半導体層の上部に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上部に形成されたゲート電極とを備えるトップゲートタイプのボトムコンタクト構造となっており、有機半導体層の裏面がソース電極及びドレイン電極の表面と接触する薄膜トランジスタ及びこれを備えたアレイ基板を提案することによって、素子特性を向上させることができるとともに、また、その表面状態が滑らかなバッファ層を形成し、バッファ層上に有機半導体層を形成することによって、有機半導体層の結晶性を向上させ、素子特性を更に向上させることができる。
【選択図】図4g
Description
これを克服するために、ゲート電極が半導体層の上部に位置するトップゲートタイプの薄膜トランジスタが提案されている。
図4a〜図4gは、本発明の実施の形態1に係る有機半導体薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置用アレイ基板を製造する方法を示す図であって、アレイ基板上の薄膜トランジスタを含む1つの画素領域に対する各製造工程を示す断面図である。
図5a〜図5fは、本発明の実施の形態2に係る有機半導体物質を用いて薄膜トランジスタ及びこれを備えた液晶表示装置用アレイ基板を製造する方法を示す図であって、アレイ基板上の薄膜トランジスタを含む一つの画素領域に対する各製造工程を示す断面図である。本発明の実施の形態2において、実施の形態1と同一に進行される部分については簡単に説明する。
実施の形態1の変形例である実施の形態3を図6a及び図6bを参照して説明する。図6a及び図6bは、本発明の実施の形態3に係る有機半導体薄膜トランジスタを備えたアレイ基板の製造過程の中で、有機半導体層、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成する工程を示す断面図である。
図7は、本発明の実施の形態4に係るトップゲートタイプの薄膜トランジスタを示す断面図である。なお、実施の形態1と同一の構成要素については、同一の図面番号を付与している。
図8は、本発明の実施の形態5に係るトップゲートタイプの薄膜トランジスタを示す断面図である。なお、実施の形態2と同一の構成要素については、同一の図面番号を付与している。
Claims (37)
- 基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上部に形成される低分子有機半導体層と、
前記低分子有機半導体層の上部に形成されるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上部に形成されるゲート電極と
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 前記基板の上部に形成されるバッファ層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記バッファ層の一部は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に露出することを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ゲート絶縁膜と前記低分子有機半導体層とは、水平方向の寸法が等しいことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ゲート絶縁膜、前記低分子有機半導体層及び前記ゲート電極は、互いに水平方向の寸法が等しいことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ゲート絶縁膜は、前記低分子有機半導体層の両端部を覆うことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記バッファ層は、無機絶縁物質及び有機絶縁物質のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記無機絶縁物質は、窒化シリコン(SiNx)、酸化シリコン(SiOx)、及び酸窒化シリコン(SiOxNy)のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記有機絶縁物質は、PVP(poly vinyl pyrrolidone)、PVA(poly vinyl alcohol)、BCB(benzocyclobutene)、及びPMMA(poly methyl meta acrylate)のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、金属物質又は有機導電性物質のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記金属物質は、金(Au)、酸化インジウムスズ(ITO)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、及びチタニウム(Ti)のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項10に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記有機導電性物質は、PEDOT−PSS(poly ethylene dioxy thiophene−poly styrene sulfonate)を含むことを特徴とする請求項10に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記低分子有機半導体層は、ペンタセン(pentacene:C22H14)を含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ゲート絶縁膜は、無機絶縁物質及び有機絶縁物質のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記無機絶縁物質は、酸化シリコン(SiOx)及び窒化シリコン(SiNx)のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項14に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記有機絶縁物質は、PVA(poly vinyl alcohol)及びポリイミド(polyimide)のいずれか一つを含むことを特徴とする請求項14に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記基板は、プラスチック、ガラス、及び金属物質のうちいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記基板表面を覆って形成され、且つ第1のコンタクトホールを有する保護層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記保護層の上部に形成され、且つ前記ドレイン電極と電気的に接触する画素電極をさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ドレイン電極と電気的に接触する補助ドレイン電極をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記ゲート絶縁膜及び前記低分子有機半導体層は、前記ドレイン電極の一部を露出する第2のコンタクトホールを有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 基板の上部にソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上部に低分子有機半導体層を形成する段階と、
前記低分子有機半導体層の上部にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜の上部にゲート電極を形成する段階と
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記基板の上部にバッファ層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項22に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、200℃以下の温度で形成されることを特徴とする請求項22に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記低分子有機半導体層は、蒸着(evaporation)法で形成されることを特徴とする請求項22に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記低分子有機半導体層及び前記ゲート絶縁膜は、ドライエッチングによって同時に形成されることを特徴とする請求項22に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記低分子有機半導体層及び前記ゲート絶縁膜は、エッチングマスクとして前記ゲート電極を利用することによって形成されることを特徴とする請求項22に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 基板の上部に形成されるバッファ層と、
前記バッファ層の上部に形成されるソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上部に形成され、露出した前記バッファ層と接触する低分子有機半導体層と、
前記低分子有機半導体層の上部に形成され、前記低分子有機半導体層と寸法が等しいゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上部に形成されるゲート電極と、
前記ゲート電極を含む前記基板表面を覆って形成される保護層と、
前記保護層の上部に形成され、前記ドレイン電極と電気的に接続される画素電極と
を備え、
前記バッファ層の一部は、前記ソース電極とドレイン電極との間に露出することを特徴とする薄膜トランジスタを備えたアレイ基板。 - 前記画素電極は、前記保護層に形成される第1のコンタクトホールを介して前記ドレイン電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項28に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板。
- 前記低分子有機半導体層及び前記ゲート絶縁膜は、前記ドレイン電極の一部を露出する第2のコンタクトホールを有することを特徴とする請求項28に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板。
- 前記第2のコンタクトホールを介して前記ドレイン電極と電気的に接続される補助ドレイン電極をさらに備えることを特徴とする請求項30に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板。
- 基板の上部にバッファ層を形成する段階と、
前記バッファ層の上部にソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上部に、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に露出した前記バッファ層と接触する低分子有機半導体層を形成する段階と、
前記低分子有機半導体層の上部に、前記低分子有機半導体層と寸法が等しいゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜の上部にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極の上部に保護層を形成する段階と、
前記保護層の上部に、前記ドレイン電極と電気的に接続される画素電極を形成する段階と
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタを備えたアレイ基板の製造方法。 - 前記保護層に、前記ドレイン電極の一部を露出する第1のコンタクトホールを形成する段階をさらに備え、前記画素電極は、前記第1のコンタクトホールを介して前記ドレイン電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項32に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板の製造方法。
- 前記低分子有機半導体層及び前記ゲート絶縁膜に、前記ドレイン電極の一部を露出する第2のコンタクトホールを形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項32に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板の製造方法。
- 前記ゲート絶縁膜と前記保護層との間に補助ドレイン電極を形成する段階をさらに備え、前記補助ドレイン電極は、前記第2のコンタクトホールを介して前記ドレイン電極と電気的に接続され、前記画素電極は、前記補助ドレイン電極を介して前記ドレイン電極と電気的に接続されることを特徴とする請求項32に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板の製造方法。
- 前記補助ドレイン電極は、前記ゲート電極と同一工程により形成されることを特徴とする請求項35に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板の製造方法。
- 前記低分子有機半導体層を形成する段階及び前記ゲート絶縁膜を形成する段階は、前記低分子有機半導体層と前記ゲート絶縁膜とを同時にドライエッチングすることにより、前記ドレイン電極を露出する段階を含むことを特徴とする請求項32に記載の薄膜トランジスタを備えたアレイ基板の製造方法。
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