JP2007294723A - 有機薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機半導体層と、有機半導体層内のチャネル領域に対向するように形成されたゲート電極と、チャネル領域を挟むソース電極及びドレイン電極とを具備してなる有機薄膜トランジスタの製造方法において、有機半導体層は、ソース電極及びドレイン電極を覆うように有機半導体からなる層を設ける工程と、チャネル領域に相当する有機半導体からなる層上に保護層を設ける工程と、有機半導体からなる層に、活性エネルギー線を照射することにより有機半導体を除去する工程、を経て形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【選択図】図3
Description
有機半導体層と、該有機半導体層を保護する保護層と、前記有機半導体層内のチャネル領域に対向する位置に設けられたゲート電極と、前記チャネル領域を挟むソース電極及びドレイン電極とを具備してなる有機薄膜トランジスタの製造方法において、
前記保護層は以下の工程において使用される活性エネルギー線に対し不活性な化合物からなり、かつ前記有機半導体層は以下の工程を経て形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
ii)前記チャネル領域に相当する前記有機半導体からなる層上に前記保護層を設ける工程、
iii)活性エネルギー線を照射することにより前記保護層が設けられていない部分の有機半導体からなる層を除去する工程。
前記活性エネルギー線はプラズマであることを特徴とする1に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
前記プラズマの照射は大気圧近傍の雰囲気下で行われることを特徴とする2に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
有機半導体層と、該有機半導体層を保護する保護層と、前記有機半導体層内のチャネル領域に対向する位置に設けられたゲート電極と、前記チャネル領域を挟むソース電極及びドレイン電極とを具備してなる有機薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有機半導体層は以下の工程を経て形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
ii)前記有機半導体からなる層上に保護層を設ける工程、
iii)前記保護層にレジスト層を設ける工程、
iv)前記チャネル領域に相当する前記有機半導体からなる層上のレジスト層をマスクするフォトマスクを用いて、前記レジスト層に活性エネルギー線を照射する工程、
v)前記活性エネルギー線が照射されたレジスト層と前記保護層と前記有機半導体を溶解ないし膨潤させる液体を適用し、前記チャネル領域に相当する部分以外のレジスト層と保護層と有機半導体からなる層を除去する工程。
前記活性エネルギー線は紫外線であることを特徴とする4に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
S1・・・・・有機半導体からなる層2Aを形成する工程
S2・・・・・保護層5を形成する工程
S3・・・・・保護層5を乾燥させる工程
S4・・・・・有機半導体を除去する工程
S5・・・・・焼成工程
以下、各工程について図4を用いて順に説明する。
次に、図4(b)に示すよう支持体1上に既知の塗布方法、例えば真空蒸着法に代表される物理的真空成膜法や、インクジェット法やスクリーン印刷方に代表される塗布により、有機半導体からなる層2Aを形成する。本発明では、後で行うS4:有機半導体を除去する工程において有機半導体層2以外の有機半導体を除去するので、本工程では本来の目的であるソース電極3及びドレイン電極4の間のチャネル領域以外を含めて有機半導体からなる層2Aを形成しても良い。例えば、図4(b)に示すように全面に有機半導体からなる層2Aを形成しても良いし、ある程度パターンニングして有機半導体からなる層2Aを形成しても良い。
図4(c)に示すように、保護層5を形成する。
保護層5に含まれる溶媒成分を、所定の温度で支持体1を加熱することにより乾燥させる。
図4(d)は活性エネルギー線の一種であるプラズマや赤外線を照射して有機半導体の不要部分を除去する例である。例えば、図4(c)の基材23aを図4(d)の矢印で示すようにプラズマや赤外線を照射し、図4(d)のように有機半導体層2の不要部分を除去する。一方、保護層5は活性エネルギー線の一種であるプラズマや赤外線に対し不活性な化合物で形成されているので、図4(d)のように保護層5と有機半導体層2が残る。
S4の有機半導体を除去する工程を終えた保護層5を加熱し、焼成する。
S1・・・・・有機半導体からなる層2Aを形成する工程
S2A・・・・保護材料からなる層を形成する工程
S3・・・・・保護材料からなる層を乾燥させる工程
S4A・・・・レジスト層18を形成する工程
S4B・・・・保護層5と有機半導体を除去する工程
S5・・・・・焼成工程
以下、各工程について図7を用いて順に説明する。
次に、図7(a)に示すよう支持体1上に既知の塗布方法、例えば真空蒸着法に代表される物理的真空成膜法や、インクジェット法やスクリーン印刷方に代表される塗布により、有機半導体からなる層2Aを形成する。本発明では、後で行うS4:有機半導体を除去する工程において有機半導体層2以外の有機半導体を除去するので、本工程では本来の目的であるソース電極3及びドレイン電極4の間のチャネル領域以外を含めて有機半導体からなる層2Aを形成しても良い。例えば、図7(a)に示すように全面に有機半導体からなる層2Aを形成しても良いし、ある程度パターンニングして有機半導体からなる層2Aを形成しても良い。
図7(b)に示すように、保護材料からなる層を形成する。
保護材料からなる層に含まれる溶媒成分を、所定の温度で支持体1を加熱することにより乾燥させる。
レジスト層18を、例えばインクジェット法やスピンコート法を用いて保護材料からなる層5Aの上に形成する。
図7(c)は、保護材料からなる層5Aの上に形成されたレジスト層18に、フォトマスク19を介して矢印で示す活性エネルギー線の一種である紫外線を照射している状態を示している。フォトマスク19は、チャネル領域に相当する有機半導体層2上のレジスト層18に、活性エネルギー線の一種である紫外線が照射しないようにマスクするマスク部19aを有している。
S4Bの工程で形成された保護層5を加熱し、焼成する。
次に、図8(b)に示すよう支持体1上に既知の塗布方法、例えば真空蒸着法に代表される物理的真空成膜法や、インクジェット法やスクリーン印刷方に代表される塗布により、有機半導体からなる層2Aを形成する。
図8(c)に示すように、保護材料からなる層5Aを形成する。
保護材料からなる層5Aに含まれる溶媒成分を、所定の温度で支持体1を加熱することにより乾燥させる。
レジスト層18を、例えばインクジェット法やスピンコート法を用いて保護材料からなる層5Aの上に形成する。
図8(d)のように、フォトマスク19を介して活性エネルギー線の一種である紫外線を所定の量照射した後、現像処理及び焼成処理を行うことにより、保護材料と有機半導体の遮蔽されなかった部分を除去し図8(e)の状態にする。
S4Bの工程で形成された保護層5を加熱し、焼成する。
[実施例1]
本実施例は図3、図4を用いて説明した第1の実施形態の製造方法を適用した実施例である。
支持体1に通常のフォトリソグラフ工程により、パターニング処理を行い、ゲート電極パターンを形成した。次に、ゲート電極7が形成された支持体1上に、大気圧プラズマCVD法にてテトラエトキシシラン(TEOS)を液体原料として300nmのSiO2膜を成膜した。
支持体1上に形成されたソース電極3及びドレイン電極4間のチャネルを覆うように、下記化合物Aのクロロホルム溶液をピエゾ方式のインクジェット法を用いて吐出し、窒素ガス中50℃の雰囲気で3分乾燥した。その後、200℃で10分熱処理を行うことにより、有機半導体層2として厚み50nmのペンタセン薄膜を形成した。
保護層5の材料として、J水溶性ポリマーであるポリビニルアルコール(クラレ社製、PVA−124CC)の2%水溶液を用い、インクジェット法を用いて幅30μm、長さ120μmで上記チャネル領域分を完全に覆うように吐出した。なお、保護層5の厚みは約200nmであった。
保護層5に含まれる溶媒成分を、80℃で5分乾燥の条件で乾燥した。
保護層5形成後に赤外線を全面に照射することにより、保護層5が形成されていない領域のペンタセン薄膜を除去した。
100℃で60分間、焼成した。
本実験では支持体1上のTFT100個のうち、24個のTFTをランダムに選び、それぞれについて性能を評価した。評価項目は、移動度とON/OFF電流比(TFTがON時のソースードレイン間の電流値/TFTがOFF時のソースードレイン間の電流値)平均値である。
[実施例2]
本実施例は図3、図4、図5を用いて説明した第1の実施形態の製造方法を適用した実施例である。
保護層5の材料として、JSR社製感光性アクリレート材料であるオプトマーPC−403をスピンコート法を用いて、回転数1500rpm、10秒の条件でコートし保護層5を形成した。なお、保護層5の厚みは約2μmであった。
保護層5に含まれる溶媒成分を、90℃で2分乾燥の条件で乾燥した。
保護層5形成後、図6に示す大気圧プラズマ処理装置に放電ガスとしてアルゴン、反応ガスとして酸素を導入し、出力3W/cm2の大気圧プラズマ雰囲気に基板を晒すことにより保護層5に保護されていない有機半導体を除去した。
100℃で60分間、焼成した。
本実験では支持体1上のTFT100個のうち、24個のTFTをランダムに選び、それぞれについて性能を評価した。評価項目は、移動度とON/OFF電流比(TFTがON時のソースードレイン間の電流値/TFTがOFF時のソースードレイン間の電流値)平均値である。
[実施例3]
本実施例は図6、図7を用いて説明した第2の実施形態の製造方法を適用した実施例である。
ソース・ドレイン電極まで形成した基板のチャネルを形成する部分を覆うように6,1,13ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンの0.5%トルエン溶液をピエゾ方式のインクジェット法を用いて吐出する。本実施例では、半導体層は支持体1表面の全面ではなく、チャネル領域分を中心に部分的に形成されるように、パターニングされている。次に、窒素ガス中60℃の雰囲気で3分乾燥し、有機半導体からなる層2Aを形成した。
保護材料として、Jクラレ製ポリビニルアルコールPVA−124Cの2%水溶液をスピンコート法を用いて、2000rpmで塗布した。
保護材料に含まれる溶媒成分を、80℃で5分乾燥の条件で乾燥した。
JSR社製感光性アクリレート材料であるオプトマーPC−403をスピンコート法にて回転数1500rpm、10秒の条件でコートした。なお、レジスト層18と保護層5を合わせた厚みは約2μmであった。
フォトマスク19を介して約15mW/cm2(@365nm)の紫外線を10秒間全面に照射する。フォトマスク19はチャネル領域など残すべき部分を遮光するパターンになっている。紫外線照射の後、0.2質量部の水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液に90秒浸漬して現像処理を行うと、保護層5と有機半導体層2を同時に除去することができる。
100℃で60分間、焼成した。
本実験では支持体1上のTFT100個のうち、24個のTFTをランダムに選び、それぞれについて性能を評価した。評価項目は、移動度とON/OFF電流比(TFTがON時のソースードレイン間の電流値/TFTがOFF時のソースードレイン間の電流値)平均値である。
2 有機半導体層
3 ソース電極
4 ドレイン電極
5 保護層
6 遮光層
7 ゲート電極
8 ゲート絶縁層
Claims (5)
- 有機半導体層と、該有機半導体層を保護する保護層と、前記有機半導体層内のチャネル領域に対向する位置に設けられたゲート電極と、前記チャネル領域を挟むソース電極及びドレイン電極とを具備してなる有機薄膜トランジスタの製造方法において、
前記保護層は以下の工程において使用される活性エネルギー線に対し不活性な化合物からなり、かつ前記有機半導体層は以下の工程を経て形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
i)前記チャネル領域を含み且つ前記ソース電極及び前記ドレイン電極を覆うように有機半導体からなる層を設ける工程、
ii)前記チャネル領域に相当する前記有機半導体からなる層上に前記保護層を設ける工程、
iii)活性エネルギー線を照射することにより前記保護層が設けられていない部分の有機半導体からなる層を除去する工程。 - 前記活性エネルギー線はプラズマであることを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記プラズマの照射は大気圧近傍の雰囲気下で行われることを特徴とする請求項2に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
- 有機半導体層と、該有機半導体層を保護する保護層と、前記有機半導体層内のチャネル領域に対向する位置に設けられたゲート電極と、前記チャネル領域を挟むソース電極及びドレイン電極とを具備してなる有機薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有機半導体層は以下の工程を経て形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
i)前記チャネル領域を含み且つ前記ソース電極及び前記ドレイン電極を覆うように有機半導体からなる層を設ける工程と、
ii)前記有機半導体からなる層上に保護層を設ける工程、
iii)前記保護層にレジスト層を設ける工程、
iv)前記チャネル領域に相当する前記有機半導体からなる層上のレジスト層をマスクするフォトマスクを用いて、前記レジスト層に活性エネルギー線を照射する工程、
v)前記活性エネルギー線が照射されたレジスト層と前記保護層と前記有機半導体を溶解ないし膨潤させる液体を適用し、前記チャネル領域に相当する部分以外のレジスト層と保護層と有機半導体からなる層を除去する工程。 - 前記活性エネルギー線は紫外線であることを特徴とする請求項4に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
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