WO2007026703A1 - 有機材料層形成方法 - Google Patents
有機材料層形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2007026703A1 WO2007026703A1 PCT/JP2006/316991 JP2006316991W WO2007026703A1 WO 2007026703 A1 WO2007026703 A1 WO 2007026703A1 JP 2006316991 W JP2006316991 W JP 2006316991W WO 2007026703 A1 WO2007026703 A1 WO 2007026703A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- material layer
- organic semiconductor
- resist
- organic material
- semiconductor material
- Prior art date
Links
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 11
- -1 thiol compound Chemical class 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RJCRUVXAWQRZKQ-UHFFFAOYSA-N oxosilicon;silicon Chemical compound [Si].[Si]=O RJCRUVXAWQRZKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 216
- 239000000463 material Substances 0.000 description 170
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 155
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 79
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 79
- 239000010408 film Substances 0.000 description 48
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 40
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=NC2=C1C=CC1=C(C=3C=CC=CC=3)C=CN=C21 DHDHJYNTEFLIHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 239000011365 complex material Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- KUJYDIFFRDAYDH-UHFFFAOYSA-N 2-thiophen-2-yl-5-[5-[5-(5-thiophen-2-ylthiophen-2-yl)thiophen-2-yl]thiophen-2-yl]thiophene Chemical compound C1=CSC(C=2SC(=CC=2)C=2SC(=CC=2)C=2SC(=CC=2)C=2SC(=CC=2)C=2SC=CC=2)=C1 KUJYDIFFRDAYDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPOCSQCZXMATFR-UHFFFAOYSA-N 3-butylthiophene Chemical compound CCCCC=1C=CSC=1 KPOCSQCZXMATFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZNJRONVKWRHYBF-VOTSOKGWSA-N 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4h-pyran Chemical compound O1C(C)=CC(=C(C#N)C#N)C=C1\C=C\C1=CC(CCCN2CCC3)=C2C3=C1 ZNJRONVKWRHYBF-VOTSOKGWSA-N 0.000 description 1
- AWXGSYPUMWKTBR-UHFFFAOYSA-N 4-carbazol-9-yl-n,n-bis(4-carbazol-9-ylphenyl)aniline Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2N1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=C1 AWXGSYPUMWKTBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DIVZFUBWFAOMCW-UHFFFAOYSA-N 4-n-(3-methylphenyl)-1-n,1-n-bis[4-(n-(3-methylphenyl)anilino)phenyl]-4-n-phenylbenzene-1,4-diamine Chemical compound CC1=CC=CC(N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)C=2C=CC(=CC=2)N(C=2C=CC=CC=2)C=2C=C(C)C=CC=2)=C1 DIVZFUBWFAOMCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000837344 Homo sapiens T-cell leukemia translocation-altered gene protein Proteins 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100028692 T-cell leukemia translocation-altered gene protein Human genes 0.000 description 1
- XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N Tetrahydroanthracene Natural products C1=CC=C2C=C(CCCC3)C3=CC2=C1 XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N [1,10]phenanthroline Chemical compound C1=CN=C2C3=NC=CC=C3C=CC2=C1 DGEZNRSVGBDHLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical compound [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 1
- RAFNCPHFRHZCPS-UHFFFAOYSA-N di(imidazol-1-yl)methanethione Chemical compound C1=CN=CN1C(=S)N1C=CN=C1 RAFNCPHFRHZCPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- HKNRNTYTYUWGLN-UHFFFAOYSA-N dithieno[3,2-a:2',3'-d]thiophene Chemical compound C1=CSC2=C1SC1=C2C=CS1 HKNRNTYTYUWGLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- KKFHAJHLJHVUDM-UHFFFAOYSA-N n-vinylcarbazole Chemical compound C1=CC=C2N(C=C)C3=CC=CC=C3C2=C1 KKFHAJHLJHVUDM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- WCPAKWJPBJAGKN-UHFFFAOYSA-N oxadiazole Chemical compound C1=CON=N1 WCPAKWJPBJAGKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000553 poly(phenylenevinylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N rubrene Chemical compound C1=CC=CC=C1C(C1=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=CC=C2C(C=2C=CC=CC=2)=C11)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=CC=CC=C1 YYMBJDOZVAITBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N tetracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C21 IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/20—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning
- H10K71/221—Changing the shape of the active layer in the devices, e.g. patterning by lift-off techniques
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/80—Constructional details
- H10K50/805—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
Definitions
- the present invention relates to a method for forming a pattern of a layer containing an organic material such as an organic semiconductor material on a substrate.
- a thin film of an organic material is formed on a substrate such as a glass substrate or a silicon substrate.
- a vacuum deposition method is generally applied to the formation of this thin film.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-214015
- Patent Document 2 JP-A-8-37233
- Patent Document 3 JP-A-6-37117
- the above-described method using a shadow mask cannot form an extremely fine organic material layer pattern, and a pattern on the order of several meters is the limit of miniaturization. Therefore, it is not necessarily a suitable method for miniaturization and high integration of elements using organic materials.
- the general lift-off method uses an organic solvent for the final step of dissolving the resist. Is used. This organic solvent may erode the organic material layer on the substrate and impair its electrical properties. Even if the organic material layer is sparingly soluble in an organic solvent, the organic solvent has a non-negligible effect on the electrical characteristics of the organic material layer having a fine pattern.
- an object of the present invention is to realize an organic material that can form an ultrafine pattern (preferably a submicron order pattern of 1 micrometer or less) while maintaining the electrical characteristics of the organic material layer. It is to provide a layer forming method.
- An organic material layer forming method of the present invention is an organic material layer forming method for forming a pattern of an organic material layer on a substrate, wherein the organic material layer pattern to be formed on the substrate is formed.
- the “substrate” may be in a state where an insulating film, a metal film or other film is formed on the surface.
- the “substrate surface” in this case refers to the outermost surface of the substrate on which the film is formed.
- the organic material layer is lifted off by selectively dissolving the resist using an aqueous solution having a selection ratio between the organic material and the resist.
- the erosion of the organic material layer by the aqueous solution is negligibly small. Therefore, even when the organic material layer is patterned to a very fine pattern (for example, a submicron order pattern of 1 micrometer or less), its electrical The influence on the characteristics can be ignored.
- the surface treatment before the formation of the organic material layer enhances the adhesion between the substrate and the organic material layer at the exposed portion of the resist, so that the necessary portion of the organic material layer may be peeled off during lift-off. Can be suppressed. In this way, a precise pattern of the organic material layer can be formed on the substrate.
- the resist on the substrate is exposed, and the resist is soluble in the aqueous solution. It is preferable to further include an entire resist exposure step for chemically changing to various properties.
- the soluble z-insoluble selection ratio between the organic material layer and the resist can be increased with respect to the aqueous solution used at the time of lift-off. it can. As a result, a more precise pattern of the organic material layer can be formed.
- V preferably including surface treatment.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an organic semiconductor light emitting element to which a method according to a first embodiment of the present invention is applied.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of an organic semiconductor light emitting device to which a method according to a second embodiment of the present invention is applied.
- FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of an organic semiconductor light emitting device to which the method according to the first embodiment of the present invention is applied.
- This organic semiconductor light emitting element is an element having a basic structure as a FET (field effect transistor).
- This organic semiconductor light-emitting device includes an impurity diffusion layer formed by introducing an N-type impurity at a high concentration into the surface layer portion of a silicon substrate, and an acid film as an insulating film stacked on the gate electrode 1.
- the silicon film 2, a pair of electrodes 3 and 4 formed on the silicon oxide film 2 with a predetermined interval (for example, 10 m), and the pair of electrodes 3 and 4 are in contact with each other And an organic semiconductor part 5 arranged.
- the organic semiconductor portion 5 recombines electrons injected from the electron injection electrode 3 and holes injected from four hole injection electrodes 3 to generate light emission. More specifically, the organic semiconductor part 5 includes an N-type organic semiconductor material layer 6 (N-type organic material layer) formed in contact with the electron injection electrode 3 and a P formed in contact with the hole injection electrode 4. Type organic semiconductor material layer 7 (P-type organic material layer) and an organic light emitting material layer 8 interposed therebetween.
- the P-type organic semiconductor material layer 7 covers the upper surface of the hole injection electrode 4 and the side surface opposite to the electron injection electrode 3, and further, on the oxide silicon film 2 between the electrodes 3 and 4, the force is applied to the electron injection electrode 3.
- the N-type organic semiconductor material layer 6 and the P-type organic semiconductor material layer 7 have a PN junction region 12 in a region from the intermediate portion 11 to the hole injection electrode 4 in the interelectrode region 10.
- the midpoint position between the electron injection electrode 3 and the hole injection electrode 4 is shown as an intermediate part 11! /, but in general, the "intermediate part 11"
- the center point between the electrode 3 and the hole injection electrode 4 is the center, and any position within the range of 1Z2 width of the inter-electrode region 10 is assumed. The same applies to other embodiments below.
- the gate electrode 1 is integrally formed so as to face the organic semiconductor portion 5 with the oxide silicon film 2 interposed at least in the interelectrode region 10.
- a negative gate control voltage Vg is applied from the gate control circuit 15 to the gate electrode 1, and the positive electrode injection electrode 4 side is positive between the electrodes 3 and 4 from the bias application circuit 16.
- a bias voltage Vd is applied.
- electrons are injected from the electron injection electrode 3 into the N-type organic semiconductor material layer 6, and holes are injected into the P-type organic semiconductor material layer 7 from 4 holes.
- the N-type organic semiconductor material layer 6 electrons are transported toward the hole injection electrode 4, and in the P-type organic semiconductor material layer 7, holes are transported toward the electron injection electrode 3.
- the N-type organic semiconductor material layer 6 transports electrons to the intermediate portion 11 of the interelectrode region 10 (channel), and the P-type organic semiconductor material layer 7 performs the interelectrode region. Holes are transported to the middle part 11 of 10 and recombined in the organic light emitting material layer 8 near the middle part 11. Therefore, both electrons and holes can be efficiently transported, and they can be recombined with high efficiency.
- the carrier injection balance can be easily optimized.
- N-type organic materials In addition to being able to be configured with a thickness of 50 nm, it is arbitrarily selected from the following N-type organic materials What was made can be used as a constituent material.
- NTCDI materials such as NTCDI, C-NTC, C-NTC, F-octy NTC, F-MeBn-NTC.
- the P-type organic semiconductor material layer 7 can be composed of, for example, a pentacene layer (for example, a layer thickness of 50 nm), or any one selected from the following P-type organic materials: It can be used as a constituent material.
- oligophenylene oligophenylenevinylene
- TPD oligophenylenevinylene
- a-NPD oligophenylenevinylene
- m-MTD ATA oligophenylenevinylene
- TPAC TCTA
- t3 ⁇ 4-molecular materials such as poly (phenylenevinylene), poly (thienylenevinylene), polyacetylene, poly, vinylcarbazole) .
- the organic light emitting material layer 8 is a layer having an organic semiconductor material power that has higher emission quantum efficiency than the N-type organic semiconductor material layer 6 and the P-type organic semiconductor material layer 7. More specifically, the N-type organic semiconductor material layer 6 and the P-type organic semiconductor material layer 7 refer to a layer having a material force having electrical characteristics that can confine charges that the HOMO-LUMO gap narrows. .
- TPD film for example, film thickness 15 nm
- Alq film N-type organic semiconductor material layer
- An electron injection material layer disposed on the 6 side can be composed of a laminated film having a thickness of 15 nm.
- the organic light emitting material layer 8 is formed of a metal complex material film that exhibits fluorescence, such as Tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum (III) (Alq), such as gold.
- the organic light emitting material layer 8 has a hole transport property interposed between it and the P-type organic semiconductor material layer 7. It may have a feeding material layer, or may have a structure in which a hole transporting material and a light emitting material are mixed and formed. With such a structure, the amount of carrier supplied to the light emitting region can be adjusted, or the light emitting region can be separated from the P-type material and N-type material that are rich in charge to prevent light emission from being attenuated. be able to.
- the hole transport material include a-NPD, TPD and other diamine-based materials.
- the organic light-emitting material layer 8 may have an electron transport layer interposed between the organic light-emitting material layer 6 and the N-type organic semiconductor material layer 6 (m-TDATA or the like).
- m-TDATA N-type organic semiconductor material layer 6
- a structure in which a material and a light-emitting material are mixed and formed may also be used.
- the electron transporting material include oxadiazole materials such as PBD, triazole materials such as TAZ, and 4,7-Dipheny ⁇ 1, 10-phenanthroline (Bathophenanthroline).
- a hole injection layer between them may be used such as Copper Phthalocyanine, m-MTDATA, etc.
- a layer (for example, a layer thickness of 1 nm or less) may be interposed.
- a structure in which an electron injection layer is interposed therebetween may be employed.
- an alkali metal such as lithium (Li) or cesium (Cs) is doped on an electron transporting organic semiconductor such as e, an alkali metal / alkaline earth metal filler such as lithium fluoride (LiF),
- a layer such as germanium oxide (GeO aluminum oxide (A1 0)) can be exemplified.
- the electron injection electrode 3 and the hole injection electrode 4 may be, for example, a comb-shaped electrode including a base portion and a plurality of parallel linear portions extending from the base portion. Both of the linear portions of the electron injection electrode 3 and the hole injection electrode 4 formed as comb-shaped electrodes are formed on the substrate so as to be held with a small gap (for example, about 10 ⁇ m). It's okay.
- FIG. 2 is a graph showing an example of operating characteristics of the organic semiconductor light emitting device of FIG.
- the horizontal axis shows the bias voltage Vd (volt) between the electrodes, and the vertical axis shows the emission intensity (arbitrary unit)! / ⁇
- the results of measuring the characteristics for various gate voltages Vg (volts) are shown below. It is shown. From Fig. 2, it can be seen that the emission intensity can be modulated according to the gate voltage Vg, and that the emission can be controlled on and off by selecting an appropriate voltage value.
- FIGS. 3A to 3F are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing the organic semiconductor light-emitting element in the order of steps. First, as shown in FIG.
- an oxide silicon film 2 is formed on a silicon substrate on which a gate electrode 1 made of an impurity diffusion layer is formed by introducing N-type impurities at a high concentration on the surface.
- a predetermined pattern of the electron injection electrode 3 and the hole injection electrode 4 are formed on the oxide silicon film 2 at intervals.
- a photoresist 20 is applied to a region from the electron injection electrode 3 to the hole injection electrode 4.
- a photomask 21 is disposed above the substrate in this state, and the photoresist 20 is selectively exposed. That is, the photomask 21 has an opening 21a having a shape corresponding to the P-type organic semiconductor material layer 7, and the photoresist 20 in a region corresponding to the opening 21a is selectively exposed to ultraviolet rays.
- Photoresist 20 undergoes a chemical change to a property soluble in an alkali developer upon exposure to ultraviolet light.
- the hole injection electrode 4 is exposed by developing the photoresist 20 using an alkaline developer.
- the photoresist 20 is developed into a pattern (reversal pattern) obtained by reversing the pattern of the P-type organic semiconductor material layer 7.
- HMDS Hydrophilicity
- Adhesiveness is further applied as a surface treatment to strengthen the adhesion between the P-type organic semiconductor material layer 7 and the silicon oxide film 2 to be formed next.
- a surface using a thiol compound Processing is performed.
- a P-type organic semiconductor material layer 7 is deposited on the entire surface. Further, as shown in FIG. 3E, the photoresist 20 is dissolved using an alkaline developer. As a result, unnecessary portions of the P-type organic semiconductor material layer 7 are lifted off. Since the photoresist 20 has been exposed to ultraviolet rays in advance in the process of FIG. 3C, it easily dissolves in an alkaline developer. In addition, since the HMDS treatment and the surface treatment with the thiol compound are performed before the formation of the P-type organic semiconductor material layer 7, the P-type organic semiconductor material layer 7, the oxide silicon film 2, and the hole injection electrode are used even during lift-off. The bond with 4 is firmly held. Thus, holes A P-type organic semiconductor material layer 7 can be formed in a region from the injection electrode 4 to the intermediate portion 11 of the interelectrode region 10.
- the organic light emitting material layer 8 and the N-type organic semiconductor material layer 6 are sequentially deposited on the entire surface to complete the organic semiconductor light emitting element.
- the organic light-emitting material layer 8 is interposed between the electron injection electrode 3 and the N-type organic semiconductor material layer 6, but electrons pass through the organic light-emitting material layer 8 and pass through the electron injection electrode 3 Is injected into the N-type organic semiconductor material layer 6, so there is no operational problem.
- the organic light emitting material layer 8 may not be formed on the upper surface of the electron injection electrode 3.
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of an organic semiconductor light emitting device to which the method according to the second embodiment of the present invention is applied.
- portions corresponding to the respective portions shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
- the organic light emitting material layer is not provided, and the P-type organic semiconductor material layer 7 and the N-type organic semiconductor material layer 6 are directly bonded at the intermediate portion 11 of the interelectrode region 10. Thus, a PN junction region 12 is formed.
- the N-type organic semiconductor material layer 6 has a leading edge located at the intermediate portion 11 and does not reach the hole injection electrode 4. In other words, in this embodiment, the N-type organic semiconductor material layer 6 and the P-type organic semiconductor material layer 7 do not substantially have the stacked portions stacked on the top and bottom.
- FIGS. 5A to 5H are schematic cross-sectional views showing the manufacturing method of the organic semiconductor light-emitting element in FIG. It is.
- the process of FIGS. 5A to 5D is the same as the process of FIGS. 3A to 3E. Thereafter, as shown in FIG.
- the photoresist 23 is developed with an alkaline developer. As a result, the photoresist 23 in the region from the electron injection electrode 3 to the intermediate portion 11 is peeled off, and the region on the electron injection electrode 3 side of the electron injection electrode 3 and the silicon oxide film 2 is exposed. At this time, the photoresist 23 appears to be an inverted pattern of the pattern of the N-type organic semiconductor material layer 6.
- an adhesion strengthening treatment using HMDS is performed as a surface treatment for enhancing the adhesion between the N-type organic semiconductor material layer 6 and the silicon oxide film 2 to be formed next. Furthermore, a surface treatment using a thiol compound is performed to enhance the adhesion between the N-type organic semiconductor material layer 6 and the electron injection electrode 3 (for example, having an Au force). Thereafter, the entire surface is exposed to ultraviolet rays. As a result, the entire photoresist 23 is exposed to ultraviolet rays.
- an N-type organic semiconductor material layer 6 is deposited on the entire surface, and then, as shown in FIG. 5H, the photoresist 23 is dissolved using an alkali developer. The As a result, an unnecessary portion of the N-type organic semiconductor material layer 6 is lifted off, and an organic semiconductor light emitting device having the configuration shown in FIG. 4 is obtained.
- two types of organic semiconductor material layers, the N-type organic semiconductor material layer 6 and the P-type organic semiconductor material layer 7, are formed on the substrate.
- the selectivity of the photoresist 23 can be increased for both of the two types of organic semiconductor material layers 6 and 7. Accordingly, the N-type organic semiconductor material layer 6 can be lifted off by dissolving the photoresist 23 without substantially damaging the organic semiconductor material layers 6 and 7.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of an organic semiconductor light emitting device to which the method according to the third embodiment of the present invention is applied.
- portions corresponding to the respective portions shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
- an organic light emitting material layer 8 in contact with the oxide silicon film 2 is disposed in the intermediate portion 11 so as to bisect the interelectrode region 10.
- a product of a P-type organic semiconductor material layer 7 and an N-type organic semiconductor material layer 6 is formed on both sides of the organic light-emitting material layer 8.
- a layer structure film is formed. Therefore, the P-type organic semiconductor material layer 7 is in contact with both the hole injection electrode 4 and the electron injection electrode 3.
- the region near the organic light emitting material layer 8 is a PN junction region between the P-type organic semiconductor material layer 7 on the hole injection electrode 4 side and the N-type organic semiconductor material layer 6 on the electron injection electrode 3 side 12. It becomes.
- the organic light emitting material layer 8 is a material having low carrier mobility but high light emission quantum efficiency.
- the photomask 34 has an opening 34a having a shape corresponding to the P-type organic semiconductor material layer 7 and an opening 34b corresponding to the N-type organic semiconductor material layer 6, and these openings 34a and 34b are formed.
- the corresponding region of the photoresist 33 is selectively exposed to UV light. Photoresist 33 chemically changes to a property soluble in an alkaline developer when exposed to ultraviolet light.
- the hole injection electrode 4 and the electron injection electrode 3 are exposed by developing the photoresist 33 with an alkaline developer.
- the laminated structure of the N-type organic semiconductor material layer 6 and the P-type organic semiconductor material layer 7 is formed in the intermediate portion 11 of the interelectrode region 10.
- Photoresist 33 corresponding to the reversal pattern of the film formation remains, and on both sides, silicon oxide film 2 is exposed in the region between electron injection electrode 3 and hole injection electrode 4.
- HMDS treatment is further performed as a surface treatment for enhancing the adhesion between the P-type organic semiconductor material layer 7 and the silicon oxide film 2 to be formed next.
- the hole injection electrode 4 and the electron injection electrode 3 for example, all made of Au
- a surface treatment using a thiol compound is performed. Thereafter, the entire surface is exposed to ultraviolet rays.
- a P-type organic semiconductor material layer 7 and an N-type organic semiconductor material layer 6 are sequentially laminated on the entire surface. Further, as shown in FIG. 7D, alkali development is performed. The photoresist 33 is dissolved using the solution. Thereby, unnecessary portions of the P-type organic semiconductor material layer 7 and the N-type organic semiconductor material layer 6 are lifted off. Thus, a laminated structure film (a film in which the organic semiconductor material layers 6 and 7 are laminated) having the gap 35 in the middle part 11 between the electrodes 10 is obtained.
- FIG. 8 is a schematic sectional view of an organic semiconductor integrated circuit device to which the method of the fourth embodiment of the present invention is applied.
- This organic semiconductor integrated circuit element is configured by forming a plurality of organic semiconductor transistors 41 on a substrate 40 (for example, a glass substrate or a silicon substrate).
- Each organic semiconductor transistor 41 includes a gate electrode 42 formed on a substrate 40, and an organic semiconductor material disposed opposite to the gate electrode 42 via a gate insulating film 43 (for example, having an oxide silicon power). Layer 45 and a layer in contact with this organic semiconductor material layer 45.
- a pair of electrodes 46 and 47 (a source electrode and a drain electrode). The electrodes 46 and 47 are spaced apart from each other with a predetermined channel region 48 facing the gate electrode 42 in the organic semiconductor material layer 45 interposed therebetween.
- the organic semiconductor material layers 45 of the adjacent organic semiconductor transistors 41 are separated with a space D therebetween.
- This distance D is, for example, on the order of 1 micrometer, and thereby, an organic semiconductor integrated circuit element of a submicron rule is constituted.
- FIG. 9A to 9E are schematic cross-sectional views showing the steps of forming the organic semiconductor material layer 45 in the organic semiconductor integrated circuit element of FIG. 8 in the order of steps.
- the entire surface of the substrate 40 on which the gate electrode 42, the gate insulating film 43, and the electrodes 46, 47 are formed are formed (more precisely, the surface of the gate insulating film 43 and the electrodes 46, 47).
- Photoresist 50 is applied. A photomask 51 is disposed above the substrate 40 in this state, and the photoresist 50 is selectively exposed.
- the photomask 51 has an opening 51a having a shape corresponding to the organic semiconductor material layer 45, and the photoresist 50 in the region corresponding to the opening 51a is selectively exposed to ultraviolet rays.
- the photoresist 50 is chemically changed to a property soluble in an alkali developer by being exposed to ultraviolet light.
- HMDS treatment is further performed as a surface treatment for enhancing the adhesion between the organic semiconductor material layer 45 to be formed next and the gate insulating film 43. Further, the organic semiconductor material layer 45 and the electrodes 46, 47 Surface treatment with thiol compounds is performed to strengthen the adhesion with 47 (for example, made of Au).
- an organic semiconductor material layer 45 is deposited on the entire surface, and further, as shown in FIG. 9E, the photoresist 50 is dissolved using an alkali developer. As a result, unnecessary portions of the organic semiconductor material layer 45 are lifted off. Photoresist 50, Figure 9C Since it is exposed to ultraviolet rays in advance during this process, it can be easily dissolved in an alkaline developer.
- the organic semiconductor material layer 45 is removed with a high selectivity.
- the bond between the organic semiconductor material layer 45 and the gate insulating film 43 and the electrodes 46 and 47 is also achieved during lift-off. Firmly held.
- the organic semiconductor material layer 45 in contact with the electrodes 46 and 47 can be formed in a region extending between the electrodes 46 and 47 of the individual organic semiconductor transistors 41.
- FIGS. 10A and 10B and FIGS. 11A and 11B are schematic cross-sectional views for explaining a method according to the fifth embodiment of the present invention.
- a pattern of a resist film 61 having a substantially rectangular cross section is formed on a substrate 60 as shown in FIG.10A, and an organic material layer 62 is deposited thereon and lifted off, the pattern is formed as shown in FIG.10B.
- the protrusion 63 may be formed on the edge portion of the organic material layer 62. If this becomes a problem, it is preferable to form the resist film 61 so that the cross section has a substantially inverted trapezoidal shape as shown in FIG. 11A. As a result, as shown in FIG.
- the organic material layer 62 after lift-off can have a good cross-sectional shape without protrusions at the edge portions.
- a known method as shown in Patent Document 2 or Patent Document 3 can be used.
- another method for suppressing or preventing the protrusion on the edge portion of the organic material layer 62 is to make the resist film 61 thicker than the thickness of the organic material layer 62 to be formed.
- the layer thickness ratio to the organic material layer 62 is 10 or more.
- the organic material layer portion adhering to the side wall 64 of the pattern of the resist film 61 becomes extremely thin, the organic material layer portion is removed together with the resist film 61 in the lift-off process.
- the formation of protrusions can be suppressed or prevented.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
有機材料層の電気的特性を維持しながら、極微細パターンの形成を実現する有機材料層形成方法を提供する。この方法は、基板上に、形成すべき有機材料層パターンの反転パターンのレジストを形成する工程と、前記基板表面において前記レジストから露出した露出部に対して、有機材料との密着性を強化するための表面処理を施す工程と、前記レジスト上および露出部上に有機材料層を形成する工程と、有機材料とレジストとで選択比のある水溶液で前記レジストを選択的に溶解させ、前記レジスト上の前記有機材料層を前記レジストとともにリフトオフする工程とを含む。
Description
有機材料層形成方法
技術分野
[0001] この発明は、基板上に有機半導体材料等の有機材料を含む層のパターンを形成 する方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体活性層に有機物層を用いた有機半導体装置の製造工程では、ガラス基板 やシリコン基板などの基板上に有機材料の薄膜が形成される。この薄膜の形成には 、一般に真空蒸着法が適用される。
より具体的には、真空チャンバ内に蒸着源が配置され、これに対向するように薄膜 を形成すべき基板が配置される。さら〖こ、この基板と蒸着源との間にシャドウマスクが 配置される。シャドウマスクには、基板に形成すべき薄膜のパターンに対応した微細 な開口が形成されている。蒸着源において蒸発し、基板に向かって飛来する材料分 子は、シャドウマスクの開口を通って、基板表面に達して付着し、有機材料の薄膜の パターンを形成する。
特許文献 1 :特開 2004— 214015号公報
特許文献 2:特開平 8— 37233号公報
特許文献 3:特開平 6— 37117号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] しかし、シャドウマスクを用いた前述の方法では、極微細な有機材料層のパターン を形成することができず、数 mオーダーのパターンが微細化の限界である。したが つて、有機材料を用いた素子の微細化および高集積ィ匕には、必ずしも適した方法で あるとは言えない。
一方、有機材料層のパターユングのために、基板上のレジストとともに不要な膜部 分を除去するリフトオフ法を適用することが考えられる力もしれない。
[0004] しかし、一般のリフトオフ法は、レジストを溶解させる最終工程にお!ヽて、有機溶媒
を使用する。この有機溶媒は、基板上の有機材料層を浸食し、その電気的特性を損 なわせるおそれがある。たとえ、有機材料層が有機溶媒に対して難溶性のものであつ たとしても、有機溶媒は、とくに微細なパターンの有機材料層の電気特性に無視でき ない影響を及ぼす。
[0005] そこで、この発明の目的は、有機材料層の電気的特性を維持しながら、極微細バタ ーン(好ましくは、 1マイクロメーター以下のサブミクロンオーダーのパターン)の形成 を実現する有機材料層形成方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0006] この発明の有機材料層形成方法は、基板上に有機材料層のパターンを形成する ための有機材料層形成方法であって、前記基板上に、形成すべき有機材料層バタ ーンの反転パターンのレジストを形成する工程と、前記基板表面において前記レジス トから露出した露出部に対して、有機材料との密着性を強化するための表面処理を 施す工程と、前記レジスト上および露出部上に有機材料層を形成する工程と、有機 材料とレジストとで選択比のある水溶液で前記レジストを選択的に溶解させ、前記レ ジスト上の前記有機材料層を前記レジストとともにリフトオフする工程とを含む。「基板 」は、表面に絶縁膜、金属膜その他の膜が形成された状態のものであってもよい。こ の場合の「基板表面」とは、膜が形成された基板の最表面を 、う。
[0007] この方法によれば、有機材料とレジストとで選択比のある水溶液を用いてレジストを 選択的に溶解させることによって、有機材料層のリフトオフが行われる。水溶液による 有機材料層の浸食は、無視できるほど小さぐしたがって、有機材料層を極微細バタ ーン(たとえば、 1マイクロメーター以下のサブミクロンオーダーのパターン)にパター ン化する場合でも、その電気的特性への影響は無視できる。また、有機材料層形成 前の表面処理により、レジストからの露出部における基板と有機材料層との密着力が 強化されるので、リフトオフ時に有機材料層の必要部分が基板力 剥離してしまうこと を抑制できる。このようにして、有機材料層の精密なパターンを基板上に形成するこ とがでさる。
[0008] 前記方法は、前記リフトオフ工程より前 (好ましくは、有機材料層形成工程の前)に 、前記基板上のすべての前記レジストを露光して、このレジストを前記水溶液に可溶
な性質に化学変化させる全レジスト露光工程をさらに含むことが好ましい。
この方法では、リフトオフ工程前にレジストの全面露光が行われることによって、リフ トオフ時に使用する水溶液に対して、有機材料層とレジストとの間で可溶 z不溶の選 択比を大きくとることができる。これにより、より精密な有機材料層のパターンを形成す ることがでさる。
[0009] また、基板上に複数種類の有機材料層を形成するような場合に、この複数種類の 有機材料層とレジストとの選択比を確保することが容易になる。そのため、複数種類 の有機材料層を一気にリフトオフしたりすることが可能となる。
前記水溶液は、アルカリ性水溶液 (好ましくは、アルカリ現像液)であることが好まし い。
[0010] 一般に、レジストは、アルカリ水溶液に可溶であるように設計され、露光後の現像ェ 程では、アルカリ現像液が用いられることが多い。したがって、リフトオフ工程におい てアルカリ水溶液を用いることによって、有機材料層に対するレジストの選択比を大き くとることができ、精密なリフトオフが可能になる。
前記露出部に、酸ィ匕シリコン、アルミナおよび酸ィ匕窒化シリコンのうちの一種以上が 前記レジストから露出している場合には、前記表面処理が、シランカップリング剤を用
V、た表面処理を含むことが好まし 、。
[0011] この方法によれば、酸ィ匕シリコン、アルミナおよび酸ィ匕窒化シリコンのうちの一種以 上がレジストから露出しており、これらの物質が露出した露出部に対してシランカップ リング剤を用いた表面処理 (密着強化処理)が施される。この表面処理の後に有機材 料層を形成すると、この有機材料層は当該露出部に強固に密着することになる。した がって、その後のリフトオフ工程において、有機材料層の必要部分が剥離されること を効果的に防止できる。
[0012] 前記シランカップリング剤の例としては、 HMDS (へキサメチルジシラザン)および O 前記露出部に金が露出している場合には、前記表面処理が、チオール化合物を用
V、た表面処理を含むことが好ま 、。
この方法によれば、チオールィ匕合物を用いた表面処理によって、露出部において
露出している金部分に対してその後に形成される有機材料層が強固に密着する。こ れにより、その後のリフトオフ工程において、金部分の表面の有機材料層が剥離する ことを抑制または防止できる。
[0013] たとえば、前記露出部から、酸ィ匕シリコン、アルミナおよび酸ィ匕窒化シリコンのうちの 一種以上とともに、金が露出している場合には、前記表面処理は、シランカップリング 剤を用いた表面処理 (密着強化処理)と、チオール化合物を用いた表面処理 (密着 強化処理)との両方を含むことが好ま 、。
本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を 参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]この発明の第 1実施形態に係る方法が適用される有機半導体発光素子の構成 を図解的に示す断面図である。
[図 2]図 1の有機半導体発光素子の動作特性例を示すグラフである。
[図 3]図 3A〜3Fは、前記有機半導体発光素子の製造方法を工程順に示す図解的 な断面図である。
[図 4]この発明の第 2の実施形態に係る方法が適用される有機半導体発光素子の構 成を説明するための図解的な断面図である。
[図 5]図 5A〜5Hは、図 4の有機半導体発光素子の製造方法を工程順に示す図解 的な断面図である。
[図 6]この発明の第 3実施形態に係る方法が適用される有機半導体発光素子の構成 を示す図解的な断面図である。
[図 7]図 7A〜7Eは、図 6の有機半導体発光素子の製造方法を工程順に示す図解的 な断面図である。
[図 8]この発明の第 4実施形態に係る方法が適用される有機半導体発光素子の構成 を示す図解的な断面図である。
[図 9]図 9A〜9Eは、図 8の有機半導体発光素子の製造方法を工程順に示す図解的 な断面図である。
[図 10]有機材料層のエッジ部に突起が形成される問題を説明するための図解的な
断面図である。
[図 11]図 11 Aおよび図 1 IBは、有機材料層のエッジ部の突起を抑制するための方 法を説明するための図解的な断面図である。
圆 12]有機材料層のエッジ部の突起を抑制するための他の方法を説明するための 図解的な断面図である。
符号の説明
1 ゲート電極
2 酸化シリコン膜
3 電子注入電極
4 正孔注入電極
5 有機半導体部
6 N型有機半導体材料層
7 P型有機半導体材料層
8 有機発光材料層
10 電極間領域
11 中間部
12 PN接合域
15 ゲート制御回路
16 バイアス印加回路
20 フォトレジスト
21 フォトマスク
21a 開口
23 フォトレジスト
24 フォトマスク
24a 開口
33 フォトレジスト
34 フォトマスク
34a 開口
34b 開口
35 ギャップ
40 基板
41 有機半導体トランジスタ
42 ゲート電極
43 ゲート絶縁膜
45 有機半導体材料層
46 電極
47 電極
48 チャネル領域
50 フォトレジスト
51 フォトマスク
51a 開口
60 基板
61 レジスト膜
62 有機材料層
63 突起
64 側壁
発明を実施するための最良の形態
[0016] 図 1は、この発明の第 1実施形態に係る方法が適用される有機半導体発光素子の 構成を図解的に示す断面図である。この有機半導体発光素子は、 FET (電界効果 型トランジスタ)としての基本構造を有する素子である。この有機半導体発光素子は、 シリコン基板の表層部に高濃度に N型不純物を導入して形成された不純物拡散層 力 なるゲート電極 1と、このゲート電極 1上に積層された絶縁膜としての酸ィ匕シリコン 膜 2と、この酸ィ匕シリコン膜 2上に所定の間隔 (たとえば、 10 m)を開けて形成され た一対の電極 3, 4と、この一対の電極 3, 4に接するように配置された有機半導体部 5とを備えている。
[0017] 一対の電極 3, 4の一方は有機半導体部 5に電子を注入する電子注入電極 3であり
、他方は有機半導体部 5に正孔を注入する正孔注入電極 4である。
有機半導体部 5は、電子注入電極 3から注入される電子と正孔注入電極 4カゝら注入 される正孔とを再結合させて発光を生じさせる。より詳細には、有機半導体部 5は、電 子注入電極 3に接して形成された N型有機半導体材料層 6 (N型有機材料層)と、正 孔注入電極 4に接して形成された P型有機半導体材料層 7 (P型有機材料層)と、こ れらの間に介在された有機発光材料層 8とを有している。 P型有機半導体材料層 7は 、正孔注入電極 4の上面および電子注入電極 3に対向する側面を覆い、さらに電極 3 , 4間の酸ィ匕シリコン膜 2上を電子注入電極 3に向力つて延びて形成されていて、そ の先端部は、電極 3, 4の間の電極間領域 10 (チャネル)の中間部 11に至っている。 有機発光材料層 8は、 P型有機半導体材料層 7を覆い、さらに、電極間領域 10の中 間部 11よりも電子注入電極 3側の領域において、酸ィ匕シリコン膜 2に接し、その先端 は電子注入電極 3に至っている。そして、 N型有機半導体材料層 6は、電子注入電 極 3の上面および正孔注入電極 4に対向する側面を覆い、さらに、有機発光材料層 8 を覆うように正孔注入電極 4に向カゝつて延びている。したがって、 N型有機半導体材 料層 6および P型有機半導体材料層 7は、電極間領域 10において、中間部 11から 正孔注入電極 4に至る領域に PN接合域 12を有している。なお、図 1では、電子注入 電極 3と正孔注入電極 4との間の中点位置を中間部 11として図示して!/、るが、一般 に、「中間部 11」とは、電子注入電極 3と正孔注入電極 4との間の中点位置を中心と し、電極間領域 10の 1Z2の幅の範囲内のいずれかの位置を指すものとする。以下、 他の実施形態においても同様である。
N型有機半導体材料層 6は、少なくとも中間部 11付近まで電子を輸送することがで きる電子輸送層として機能する。 P型有機半導体材料層 7は、少なくとも中間部 11付 近まで正孔を輸送することができる正孔輸送層として機能する。有機発光材料層 8は 、 N型有機半導体材料層 6から電子の供給を受け、 P型有機半導体材料層 7から正 孔の供給を受けて、これらを再結合させて発光を生じさせる。有機発光材料層 8は、 キヤリャ輸送能力を有して 、る必要はな 、が、 N型有機半導体材料層 6および P型有 機半導体材料層 7よりも発光量子効率の高い有機半導体材料力 なるものであること が好ましい。
[0019] ゲート電極 1は、少なくとも電極間領域 10において、酸ィ匕シリコン膜 2を介して有機 半導体部 5に対向するように一体的に形成されている。発光動作時には、たとえば、 ゲート電極 1に対してゲート制御回路 15から負のゲート制御電圧 Vgが印加され、電 極 3, 4間には、バイアス印加回路 16から、正孔注入電極 4側が正となるバイアス電 圧 Vdが印加される。これにより、電子注入電極 3から N型有機半導体材料層 6に電 子が注入され、正孔注入電極 4カゝら P型有機半導体材料層 7に正孔が注入される。 N 型有機半導体材料層 6内では正孔注入電極 4側に向かって電子が輸送され、 P型有 機半導体材料層 7内では電子注入電極 3に向カゝつて正孔が輸送される。
[0020] このとき、 P型有機半導体材料層 7は、電極間領域 10の中間部 11までしか形成さ れていないため、その電子注入電極 3側の先端縁 7aにおいて、正孔が堰き止められ て蓄積される。そのため、中間部 11付近において、有機半導体発光層 7内での正孔 および電子の再結合が集中的に生じ、効率的な発光が生じる。すなわち、 PN接合 域 12のうち、中間部 11の近傍の部分が、発光に実質的に寄与する。
[0021] このように、この実施形態によれば、 N型有機半導体材料層 6によって電極間領域 10 (チャネル)の中間部 11まで電子を輸送し、 P型有機半導体材料層 7によって電極 間領域 10の中間部 11まで正孔を輸送して、これらを中間部 11付近の有機発光材料 層 8内で再結合させる構成としている。したがって、電子および正孔をいずれも効率 的に輸送することができ、かつ、それらを高効率で再結合させることができる。しかも、 N型有機半導体材料層 6および P型有機半導体材料層 7の材料を適切に選択するこ とによって、容易に、キヤリャの注入バランスを適正化することができる。そのうえ、必 要に応じて、電子注入電極 3の材料として N型有機半導体材料層 6に対する電子注 入効率の高いものを選択し、正孔注入電極 4の材料として P型有機半導体材料層 7 に対する正孔注入効率の高 、ものを選択するができ、このような材料の選択に困難 を伴うこともない。そのため、全体として、極めて効率の高い発光を実現することがで きる。
[0022] 電子注入電極 3および正孔注入電極 4は、たとえば、いずれも Au電極で構成する ことができる。また、 N型有機半導体材料層 6は、たとえば C— NTC層(たとえば、層
6
厚 50nmで構成することができる他、次のような N型有機材料のなかから任意に選択
したものを構成材料として用いることができる。
NTCDI、 C - NTC、 C - NTC、 F - octyト NTC、 F - MeBn- NTC等の NTCDI系材料。 P
6 8 15 3
TCDI、 C -PTC, C -PTC, C -PTC, C -PTC, Bu— PTC、 F Bu— PTC、 Ph— PTC、 F P
6 8 12 13 7 5 h— PTC等の PTCDI系材料。その他、 TCNQ、 C フラーレン、 F — CuPc、 F — Pentacen
60 16 14
[0023] さらに、 P型有機半導体材料層 7は、たとえば、ペンタセン層(たとえば、層厚 50nm )で構成することができる他、次のような P型有機材料のなかから任意に選択したもの を構成材料として用いることができる。
Pentacene、 Tetracene、 Anthracene等の—,セン糸 料。 Copper Phthalocyanine等 のフタロシア-ン糸材料。 α - sexitmophene、 , ω - Dihexyト sexithiophene、 dihexyト anthradithiophene、 Bis(dithienothiophene)、 , ω— Dihexy卜 quinquethiophene等のォ リゴチォフェン材料。 poly(3- hexylthiophene)、 poly(3- butylthiophene)等のポリチオフ ェン材料。その他、 oligophenylene、 oligophenylenevinylene、 TPD、 a - NPD、 m- MTD ATA、 TPAC、 TCTA等の低分子材料や、 poly(phenylenevinylene)、 poly(thienylenevi nylene)、 polyacetylene、 poly、vinylcarbazole)等の t¾—分子材料。
[0024] そして、有機発光材料層 8は、 N型有機半導体材料層 6および P型有機半導体材 料層 7よりも発光量子効率の高い有機半導体材料力 なる層をいう。より具体的には 、 N型有機半導体材料層 6および P型有機半導体材料層 7よりも、 HOMO-LUMOギ ヤップが狭ぐ電荷を閉じ込めることができる電気的特性を有する材料力もなる層をい う。たとえば、 TPD膜 (たとえば、膜厚 15nm)および Alq膜 (N型有機半導体材料層
3
6側に配置される電子注入材料層。たとえば膜厚 15nm)を積層した積層構造膜で 構成することができる。より一般的には、有機発光材料層 8は、たとえば、 Tris(8-hydr oxyquinolinato)aluminum(III) (Alq )など蛍光を示す金属錯体系材料膜、このような金
3
属錯体系材料に DCM2、 Rubrene、 Coumaline、 Peryleneなどの他の蛍光色素をドー プした膜、および 4,4'- Bis(carbazo卜 9- yl)biphenyl (CBP)に fac- tris(2- phenypyridine) i ridium (Ir(ppy) )などのりん光発光色素をドープした膜のうち、少なくとも一つを含む単
3
層または複合層 (複数層の積層膜)とすることが好ましい。
[0025] さらに、有機発光材料層 8は、 P型有機半導体材料層 7との間に介在された正孔輸
送材料層を有していてもよぐまた、正孔輸送材料と発光性材料とを混合成膜した構 造としたりしてもよい。このような構造とすれば、発光領域に供給されるキヤリャの量を 調整したり、発光領域を電荷がリッチな P型材料および N型材料から離して電荷によ る発光減衰を防止したりすることができる。正孔輸送材料としては、 a-NPD、 TPDを始 めとするジァミン系材料を挙げることができる。
[0026] 同様の目的で、有機発光材料層 8は、 N型有機半導体材料層 6 (m-TDATAなど)と の間に介在された電子輸送層を有していてもよぐまた、電子輸送材料と発光性材料 とを混合成膜した構造としたりしてもよい。電子輸送材料としては、 PBDを初めとする ォキサジァゾール系材料や、 TAZを初めとするトリァゾール系材料、 4,7-Dipheny卜 1, 10-phenanthroline (Bathophenanthroline)などを挙げることができる。
[0027] さらに、 P型有機半導体材料層 7から有機発光材料層 8への正孔の注入を容易に するために、両者の間に、正孔注入層として、 Copper Phthalocyanine, m- MTDATA などの層(たとえば、層厚は lnm以下)を介装してもよい。さらに、 N型有機半導体材 料層 6から有機発光材料層 8への電子の注入を容易にするために、両者間に、電子 注入層を介装する構造としてもよい。電子注入層としては、 Alqや Bathophenanthrolin
3
eなどの電子輸送性有機半導体にリチウム (Li)、セシウム (Cs)などのアルカリ金属をド ープした層、フッ化リチウム (LiF)を始めとするアルカリ金属 ·アルカリ土類金属フツイ匕 物、酸化ゲルマニウム (GeO 酸化アルミニウム (A1 0 )などの層を例示できる。
2 2 3
[0028] 電子注入電極 3および正孔注入電極 4は、たとえば、基部と、この基部から延び出 た互いに平行な複数の線状部とを含む櫛形電極であってもよい。そして、いずれも櫛 形電極として形成された電子注入電極 3および正孔注入電極 4の線状部が、微小な ギャップ (たとえば 10 μ m程度)を開けて嚙み合うように基板上に形成されて 、てもよ い。
図 2は、図 1の有機半導体発光素子の動作特性例を示すグラフである。横軸に電 極間バイアス電圧 Vd (ボルト)がとられ、縦軸には発光強度 (任意単位)がとられて!/ヽ て、種々のゲート電圧 Vg (ボルト)に関して特性を測定した結果が示されている。この 図 2から、ゲート電圧 Vgに応じて発光強度の変調が可能であり、適切に電圧値を選 択すれば、発光のオン Zオフの制御が可能であることがわかる。
[0029] 図 3A〜3Fは、前記有機半導体発光素子の製造方法を工程順に示す図解的な断 面図である。まず、図 3Aに示すように、表面に高濃度に N型不純物を導入して不純 物拡散層からなるゲート電極 1が形成されたシリコン基板上に、酸ィ匕シリコン膜 2が形 成され、この酸ィ匕シリコン膜 2上に所定パターンの電子注入電極 3および正孔注入電 極 4が間隔を開けて形成される。そして、この状態で、電子注入電極 3から正孔注入 電極 4に至る領域にフォトレジスト 20が塗布される。この状態の基板の上方にフォトマ スク 21が配置され、フォトレジスト 20が選択的に露光される。すなわち、フォトマスク 2 1には、 P型有機半導体材料層 7に対応する形状の開口 21aが形成されていて、この 開口 21aに対応する領域のフォトレジスト 20が選択的に紫外線露光される。フオトレ ジスト 20は、紫外線露光を受けることにより、アルカリ現像液に対して可溶な性質に 化学変化するものである。
[0030] 次に、図 3Bに示すように、アルカリ現像液を用いてフォトレジスト 20を現像すること により、正孔注入電極 4が露出させられる。このとき、フォトレジスト 20は、 P型有機半 導体材料層 7のパターンを反転したパターン (反転パターン)に現像されることになる 。この後、さらに、次に形成される P型有機半導体材料層 7と酸化シリコン膜 2との密 着力を強化するための表面処理として、 HMDS (へキサメチルジシラザン (シランカツ プリング剤):密着性向上塗布剤)処理が行われ、さらに、 P型有機半導体材料層 7と 正孔注入電極 4 (たとえば Au力 なるもの)との密着力を強化するために、チオール( Thiol)化合物を用いた表面処理が行われる。
[0031] その後、図 3Cに示すように、全面が紫外線露光され、基板上のすべてのフォトレジ スト 20が紫外線によって露光される。
次いで、図 3Dに示すように、全面に P型有機半導体材料層 7が蒸着され、さらに、 図 3Eに示すように、アルカリ現像液を用いて、フォトレジスト 20が溶解させられる。こ れにより、 P型有機半導体材料層 7の不要部分がリフトオフされる。フォトレジスト 20は 、図 3Cの工程において予め紫外線に露光されているため、アルカリ現像液に容易に 溶解する。また、 P型有機半導体材料層 7の形成前に HMDS処理およびチオール 化合物による表面処理を行って ヽるため、リフトオフ時にも P型有機半導体材料層 7と 酸ィ匕シリコン膜 2および正孔注入電極 4との結合が強固に保持される。こうして、正孔
注入電極 4から電極間領域 10の中間部 11に至る領域に P型有機半導体材料層 7を 形成することができる。
[0032] その後は、図 3Fに示すように、全面に有機発光材料層 8および N型有機半導体材 料層 6が順に蒸着されて、有機半導体発光素子が完成する。
図 3Fの構成では、有機発光材料層 8が電子注入電極 3と N型有機半導体材料層 6 との間に介在しているが、電子は、有機発光材料層 8を通り抜けて、電子注入電極 3 から N型有機半導体材料層 6へと注入されるので、動作上の問題はない。むろん、図 1に示すように、有機発光材料層 8を電子注入電極 3の上面には形成しな ヽようにし てもよい。
[0033] 図 4は、この発明の第 2の実施形態に係る方法が適用される有機半導体発光素子 の構成を説明するための図解的な断面図である。この図 4において前述の図 1に示 された各部に対応する部分には、図 1の場合と同一の参照符号を付して示す。
この有機半導体発光素子では、有機発光材料層が設けられておらず、 P型有機半 導体材料層 7と N型有機半導体材料層 6とが、電極間領域 10の中間部 11で直接接 合して、 PN接合域 12を形成している。また、 N型有機半導体材料層 6は、前記中間 部 11にその先端縁が位置していて、正孔注入電極 4にまでは及んでいない。すなわ ち、この実施形態では、 N型有機半導体材料層 6と P型有機半導体材料層 7とは、上 下に積層された積層箇所を実質的に有していない。
[0034] この構成により、正孔注入電極 4によって P型有機半導体材料層 7に注入された正 孔は、中間部 11付近の先端縁に蓄積され、電子注入電極 3によって N型有機半導 体材料層 6に注入された電子は中間部 11付近の先端縁に蓄積される。これにより、 PN接合域 12における正孔および電子の再結合により、高効率な発光が可能になる 図 5A〜5Hは、図 4の有機半導体発光素子の製造方法を工程順に示す図解的な 断面図である。図 5A〜5Dの工程は、図 3A〜3Eの工程と同様である。その後、図 5 Eに示すように、全面にフォトレジスト 23が塗布され、フォトマスク 24をマスクとして紫 外線露光が行われる。フォトマスク 24には、 N型有機半導体材料層 6に対応する領 域に開口 24aが形成されており、この開口 24aに対応する領域が紫外線露光を受け
ること〖こなる。フォトレジスト 23は、紫外線露光を受けることによって、アルカリ現像液 に可溶な性質に化学変化するものである。
[0035] 次に、図 5Fに示すように、フォトレジスト 23がアルカリ現像液によって現像される。こ れにより、電子注入電極 3から中間部 11に至る領域のフォトレジスト 23が剥離され、 電子注入電極 3および酸化シリコン膜 2の電子注入電極 3側の領域が露出する。この とき、フォトレジスト 23は、 N型有機半導体材料層 6のパターンの反転パターンに現 像されること〖こなる。
[0036] この現像の後には、次に形成される N型有機半導体材料層 6と酸化シリコン膜 2と の密着力を強化するための表面処理として、 HMDSを用いた密着強化処理が行わ れ、さらに、 N型有機半導体材料層 6と電子注入電極 3 (たとえば Au力もなるもの)と の密着力を強化するために、チオールィ匕合物を用いた表面処理が行われる。この後 、全面が紫外線露光される。これにより、フォトレジスト 23全体が紫外線に露光される ことになる。
[0037] 次いで、図 5Gに示すように、全面に N型有機半導体材料層 6が蒸着させられ、そ の後、図 5Hに示すように、アルカリ現像液を用いてフォトレジスト 23が溶解させられ る。これにより、 N型有機半導体材料層 6の不要部分がリフトオフされ、図 4の構成の 有機半導体発光素子が得られる。このリフトオフ工程では、基板上に N型有機半導 体材料層 6および P型有機半導体材料層 7の 2種類の有機半導体材料層が形成され ているが、前述の全面紫外線露光工程を経ているため、当該 2種類の有機半導体材 料層 6, 7のいずれに対しても、フォトレジスト 23の選択比を大きくとることができる。し たがって、有機半導体材料層 6, 7に実質的な損傷を与えることなぐフォトレジスト 23 を溶解させて、 N型有機半導体材料層 6をリフトオフできる。
[0038] 図 6は、この発明の第 3実施形態に係る方法が適用される有機半導体発光素子の 構成を示す図解的な断面図である。この図 6において、前述の図 1に示された各部に 対応する部分には、図 1の場合と同一の参照符号を付して示す。
この有機半導体発光素子では、電極間領域 10を二分するように、その中間部 11に 、酸ィ匕シリコン膜 2に接する有機発光材料層 8が配置されている。そして、この有機発 光材料層 8の両側に、 P型有機半導体材料層 7および N型有機半導体材料層 6の積
層構造膜が形成されている。したがって、正孔注入電極 4および電子注入電極 3の いずれにも P型有機半導体材料層 7が接している。また、有機発光材料層 8の近傍の 領域が、正孔注入電極 4側の P型有機半導体材料層 7と電子注入電極 3側の N型有 機半導体材料層 6との間の PN接合域 12となる。
[0039] 有機発光材料層 8は、キヤリャ移動度は低いが、発光量子効率の高い材料である。
そのため、正孔注入電極 4から、これに接する P型有機半導体材料層 7に注入された 正孔は、有機発光材料層 8で堰き止められ、その先端縁に蓄積される。一方、 N型有 機半導体材料層 6には、電子注入電極 3側の P型有機半導体材料層 7を通り抜けて 電子が注入される。この電子は、正孔注入電極 4側へと向かうが、有機発光材料層 8 で堰き止められ、その先端縁に蓄積される。こうして、有機発光材料層 8を挟んで、正 孔注入電極 4側には正孔が豊富に蓄えられ、電子注入電極 3側には電子が豊富に 蓄えられる。これらが、発光量子効率の高い有機発光材料層 8で再結合することによ り、高効率な発光が可能となる。
[0040] 図 7A〜7Eは、図 6の有機半導体発光素子の製造方法を工程順に示す図解的な 断面図である。まず、図 7Aに示すように、表面に高濃度に N型不純物を導入して不 純物拡散層からなるゲート電極 1が形成されたシリコン基板上に、酸ィ匕シリコン膜 2が 形成され、この酸ィ匕シリコン膜 2上に所定パターンの電子注入電極 3および正孔注入 電極 4が間隔を開けて形成される。そして、この状態で、電子注入電極 3から正孔注 入電極 4に至る領域にフォトレジスト 33が塗布される。この状態の基板の上方にフォト マスク 34が配置され、フォトレジスト 33が選択的に露光される。すなわち、フォトマスク 34には、 P型有機半導体材料層 7に対応する形状の開口 34aおよび N型有機半導 体材料層 6に対応する開口 34bが形成されていて、これらの開口 34a, 34bに対応す る領域のフォトレジスト 33が選択的に紫外線露光される。フォトレジスト 33は、紫外線 で露光されることによって、アルカリ現像液に可溶な性質に化学変化するものである
[0041] 次に、図 7Bに示すように、アルカリ現像液でフォトレジスト 33を現像することにより、 正孔注入電極 4および電子注入電極 3が露出させられる。このとき、電極間領域 10 の中間部 11に、 N型有機半導体材料層 6および P型有機半導体材料層 7の積層構
造膜の反転パターンに対応したフォトレジスト 33が残り、その両側では、電子注入電 極 3および正孔注入電極 4との間の領域において、酸ィ匕シリコン膜 2が露出する。
[0042] この後、さらに、次に形成される P型有機半導体材料層 7と酸化シリコン膜 2との密 着力を強化するための表面処理として、 HMDS処理が行われ、さらに、 P型有機半 導体材料層 7と正孔注入電極 4および電子注入電極 3 (たとえば、いずれも Auからな るもの)との密着力を強化するために、チオールィヒ合物を用いた表面処理が行われ る。その後には、全面が紫外線露光される。
[0043] 次いで、図 7Cに示すように、全面に P型有機半導体材料層 7および N型有機半導 体材料層 6が順に積層形成され、さら〖こ、図 7Dに示すように、アルカリ現像液を用い て、フォトレジスト 33が溶解させられる。これにより、 P型有機半導体材料層 7および N 型有機半導体材料層 6の不要部分がリフトオフされる。こうして、電極間領域 10の中 間部 11にギャップ 35を有する積層構造膜 (有機半導体材料層 6, 7を積層した膜)が 得られる。
[0044] リフトオフ工程では、基板上に N型有機半導体材料層 6および P型有機半導体材料 層 7の 2種類の有機半導体材料層が形成されているが、前述の全面紫外線露光ェ 程を経ているため、当該 2種類の有機半導体材料層 6, 7のいずれに対しても、フォト レジスト 23の選択比を大きくとることができる。したがって、有機半導体材料層 6, 7に 実質的な損傷を与えることなぐフォトレジスト 23を溶解させて、 2種類の有機半導体 材料層 6, 7を一括してリフトオフできる。
[0045] この後は、図 7Eに示すように、全面に有機発光材料層 8を蒸着すると、ギャップ 35 内に有機発光材料層 8が入り込み、図 6の有機半導体発光素子と同等の構成が得ら れる。
図 8は、この発明の第 4の実施形態の方法が適用される有機半導体集積回路素子 の図解的な断面図である。この有機半導体集積回路素子は、基板 40 (たとえば、ガ ラス基板またはシリコン基板)上に複数の有機半導体トランジスタ 41を形成して構成 されている。個々の有機半導体トランジスタ 41は、基板 40上に形成されたゲート電極 42と、このゲート電極 42にゲート絶縁膜 43 (たとえば酸ィ匕シリコン力 なるもの)を介 して対向配置された有機半導体材料層 45と、この有機半導体材料層 45に接する一
対の電極 46, 47 (ソース電極およびドレイン電極)とを備えている。電極 46, 47は、 有機半導体材料層 45においてゲート電極 42に対向している所定のチャネル領域 4 8を挟んで離隔対向配置されて 、る。
[0046] 個々の有機半導体トランジスタ 41を電気的に分離する素子分離の目的で、隣り合 う有機半導体トランジスタ 41の有機半導体材料層 45は、互いに間隔 Dを開けて分離 されている。この間隔 Dは、たとえば、 1マイクロメートルのオーダーであり、これにより 、サブミクロンルールの有機半導体集積回路素子が構成されて 、る。
図 9A〜9Eは、図 8の有機半導体集積回路素子における有機半導体材料層 45の 形成工程を工程順に示す図解的な断面図である。まず、図 9Aに示すように、ゲート 電極 42、ゲート絶縁膜 43および電極 46, 47が形成された基板 40の表面(正確には 、ゲート絶縁膜 43および電極 46, 47の表面)の全面に、フォトレジスト 50が塗布され る。この状態の基板 40の上方にフォトマスク 51が配置され、フォトレジスト 50が選択 的に露光される。すなわち、フォトマスク 51には、有機半導体材料層 45に対応する 形状の開口 51aが形成されていて、この開口 51aに対応する領域のフォトレジスト 50 が選択的に紫外線露光される。フォトレジスト 50は、紫外線露光を受けることにより、 アルカリ現像液に対して可溶な性質に化学変化するものである。
[0047] 次に、図 9Bに示すように、アルカリ現像液を用いてフォトレジスト 50を現像すること により、電極 46, 47の各一部が露出させられる。このとき、フォトレジスト 50は、形成 すべき有機半導体材料層 45のパターンを反転したパターン (反転パターン)に現像 されることになる。この後、さらに、次に形成される有機半導体材料層 45とゲート絶縁 膜 43との密着力を強化するための表面処理として、 HMDS処理が行われ、さらに、 有機半導体材料層 45と電極 46, 47 (たとえば Auからなるもの)との密着力を強化す るために、チオール化合物を用いた表面処理が行われる。
[0048] その後、図 9Cに示すように、全面が紫外線露光され、基板 40上のすべてのフォト レジスト 50が紫外線によって露光される。
次いで、図 9Dに示すように、全面に有機半導体材料層 45が蒸着され、さらに、図 9 Eに示すように、アルカリ現像液を用いて、フォトレジスト 50が溶解させられる。これに より、有機半導体材料層 45の不要部分がリフトオフされる。フォトレジスト 50は、図 9C
の工程にぉ ヽて予め紫外線に露光されて ヽるため、アルカリ現像液に容易に溶解し
、有機半導体材料層 45に対して高い選択比で除去される。また、有機半導体材料 層 45の形成前に HMDS処理およびチオールィ匕合物による表面処理を行っているた め、リフトオフ時にも有機半導体材料層 45とゲート絶縁膜 43および電極 46, 47との 結合が強固に保持される。こうして、個々の有機半導体トランジスタ 41の電極 46, 47 間に渡る領域に、これらの電極 46, 47に接する有機半導体材料層 45を形成するこ とがでさる。
[0049] 図 10Aおよび図 10Bならびに図 11Aおよび図 11Bは、この発明の第 5の実施形態 に係る方法を説明するための図解的な断面図である。図 10Aに示すように基板 60 上に断面がほぼ矩形のレジスト膜 61のパターンを形成し、その上に有機材料層 62を 堆積してリフトオフを行うと、図 10Bに示すように、パターン化された有機材料層 62の エッジ部に突起 63が形成される場合がある。これが問題となる場合には、図 11Aに 示すように、レジスト膜 61を断面がほぼ逆台形形状となるように形成すると好ましい。 これにより、図 11Bに示すように、リフトオフ後の有機材料層 62は、エッジ部に突起の ない良好な断面形状を有することができる。逆台形断面のレジスト膜 61の形成には、 たとえば、特許文献 2または特許文献 3に示されているような公知の方法を用いること ができる。
[0050] 有機材料層 62のエッジ部の突起を抑制または防止する他の方法は、図 12に示す ように、形成しょうとする有機材料層 62の層厚に比較して、レジスト膜 61を厚く(たと えば、有機材料層 62に対する層厚比で 10以上)形成することである。この場合、レジ スト膜 61のパターンの側壁 64に付着する有機材料層部分の層厚は極めて薄くなる ため、この有機材料層部分は、リフトオフ工程において、レジスト膜 61とともに除去さ れる。こうして、突起の形成を抑制または防止できる。
[0051] 本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容 を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定 して解釈されるべきではなぐ本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によつ てのみ限定される。
この出願は、 2005年 8月 30日に日本国特許庁に提出された特願 2005— 24955
号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
Claims
[1] 基板上に有機材料層のパターンを形成するための有機材料層形成方法であって、 前記基板上に、形成すべき有機材料層パターンの反転パターンのレジストを形成 する工程と、
前記基板表面において前記レジストから露出した露出部に対して、有機材料との密 着性を強化するための表面処理を施す工程と、
前記レジスト上および露出部上に有機材料層を形成する工程と、
有機材料とレジストとで選択比のある水溶液で前記レジストを選択的に溶解させ、 前記レジスト上の前記有機材料層を前記レジストとともにリフトオフする工程とを含む ことを特徴とする有機材料層形成方法。
[2] 前記リフトオフ工程より前に、前記基板上のすべての前記レジストを露光して、この レジストを前記水溶液に可溶な性質に化学変化させる全レジスト露光工程をさらに含 むことを特徴とする請求項 1記載の有機材料層形成方法。
[3] 前記水溶液は、アルカリ性水溶液であることを特徴とする請求項 1または 2記載の 有機材料層形成方法。
[4] 前記露出部には、酸ィ匕シリコン、アルミナおよび酸ィ匕窒化シリコンのうちの一種以上 が前記レジストから露出しており、
前記表面処理が、シランカップリング剤を用いた表面処理を含むことを特徴とする 請求項 1な!、し 3の 、ずれかに記載の有機材料層形成方法。
[5] 前記露出部には、金が露出しており、
前記表面処理が、チオール化合物を用いた表面処理を含むことを特徴とする請求 項 1な 、し 4の 、ずれかに記載の有機材料層形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/065,441 US20090136877A1 (en) | 2005-08-30 | 2006-08-29 | Method for organic material layer formation |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005-249550 | 2005-08-30 | ||
JP2005249550A JP4972728B2 (ja) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | 有機材料層形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2007026703A1 true WO2007026703A1 (ja) | 2007-03-08 |
Family
ID=37808790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2006/316991 WO2007026703A1 (ja) | 2005-08-30 | 2006-08-29 | 有機材料層形成方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090136877A1 (ja) |
JP (1) | JP4972728B2 (ja) |
TW (1) | TW200721545A (ja) |
WO (1) | WO2007026703A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011132698A1 (ja) * | 2010-04-20 | 2011-10-27 | 住友化学株式会社 | 有機発光素子 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009129943A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Mitsubishi Electric Corp | 窒化物半導体装置とその製造方法 |
GB0912034D0 (en) * | 2009-07-10 | 2009-08-19 | Cambridge Entpr Ltd | Patterning |
GB0913456D0 (en) | 2009-08-03 | 2009-09-16 | Cambridge Entpr Ltd | Printed electronic device |
JP2011146589A (ja) * | 2010-01-15 | 2011-07-28 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光素子及びその製造方法 |
US8906718B2 (en) * | 2010-12-27 | 2014-12-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for forming vapor deposition film, and method for producing display device |
US9076989B2 (en) | 2010-12-27 | 2015-07-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for forming deposition film, and method for producing display device |
TWI563702B (en) | 2011-02-28 | 2016-12-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Light-emitting device |
JP2012195572A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-10-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 発光層および発光素子 |
KR101175699B1 (ko) * | 2011-03-16 | 2012-08-21 | 광주과학기술원 | 정공 주입 및 수송에 기반한 테라헤르츠파 변조장치 |
CN105098074B (zh) * | 2015-06-26 | 2018-12-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示面板及装置 |
KR102606282B1 (ko) | 2017-06-19 | 2023-11-27 | 삼성디스플레이 주식회사 | 디스플레이 장치 |
CN108183165B (zh) * | 2018-01-05 | 2020-05-08 | 京东方科技集团股份有限公司 | 有机晶体管、阵列基板、显示装置及相关制备方法 |
CN113016053A (zh) * | 2018-11-16 | 2021-06-22 | 朗姆研究公司 | 气泡缺陷减少 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0562523A (ja) * | 1991-09-02 | 1993-03-12 | Toshiba Corp | 光有機薄膜素子 |
JPH08288064A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Mitsubishi Chem Corp | 有機電界発光素子の製造方法 |
JP2002170669A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Tdk Corp | 有機el表示装置およびその製造方法 |
JP2005209455A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Kyoto Univ | 有機半導体装置、ならびにそれを用いた表示装置および撮像装置 |
JP2005216677A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Sharp Corp | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4808274A (en) * | 1986-09-10 | 1989-02-28 | Engelhard Corporation | Metallized substrates and process for producing |
JP2002184802A (ja) * | 2000-12-15 | 2002-06-28 | Pioneer Electronic Corp | 微小バンプの製造方法 |
EP1481796B1 (en) * | 2002-03-05 | 2015-08-19 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | Metal foil with resin and metal-clad laminate, and printed wiring board using the same and method for production thereof |
US7745101B2 (en) * | 2006-06-02 | 2010-06-29 | Eastman Kodak Company | Nanoparticle patterning process |
-
2005
- 2005-08-30 JP JP2005249550A patent/JP4972728B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-08-29 US US12/065,441 patent/US20090136877A1/en not_active Abandoned
- 2006-08-29 WO PCT/JP2006/316991 patent/WO2007026703A1/ja active Application Filing
- 2006-08-30 TW TW095132013A patent/TW200721545A/zh unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0562523A (ja) * | 1991-09-02 | 1993-03-12 | Toshiba Corp | 光有機薄膜素子 |
JPH08288064A (ja) * | 1995-04-18 | 1996-11-01 | Mitsubishi Chem Corp | 有機電界発光素子の製造方法 |
JP2002170669A (ja) * | 2000-12-01 | 2002-06-14 | Tdk Corp | 有機el表示装置およびその製造方法 |
JP2005209455A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Kyoto Univ | 有機半導体装置、ならびにそれを用いた表示装置および撮像装置 |
JP2005216677A (ja) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Sharp Corp | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011132698A1 (ja) * | 2010-04-20 | 2011-10-27 | 住友化学株式会社 | 有機発光素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20090136877A1 (en) | 2009-05-28 |
TW200721545A (en) | 2007-06-01 |
JP4972728B2 (ja) | 2012-07-11 |
JP2007066626A (ja) | 2007-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4972728B2 (ja) | 有機材料層形成方法 | |
JP4293467B2 (ja) | 有機材料装置の製造方法 | |
US9034736B2 (en) | Patterning | |
US9118032B2 (en) | Organic light emitting device | |
JP5638944B2 (ja) | 有機薄膜トランジスタ | |
US8071976B2 (en) | Organic field-effect transistor and circuit | |
TW200818978A (en) | Organic light-emitting transistor and display device | |
WO2006025274A1 (ja) | 有機半導体発光装置およびそれを用いた表示装置 | |
WO2005079119A1 (ja) | 発光型トランジスタ | |
CN101689608B (zh) | 有机薄膜晶体管、有机发光器件和有机发光显示器 | |
US20090184628A1 (en) | Oled and Fabricating Method of the Same | |
JP2005286329A (ja) | 有機電界効果トランジスタ、それを具備する平板ディスプレイ装置、及び有機電界効果トランジスタの製造方法 | |
JPWO2005091373A1 (ja) | 有機半導体素子およびそれを用いた有機el表示装置 | |
Nakayama et al. | Surface‐light‐emitting transistors based on vertical‐type metal‐base organic transistors | |
JP2002237383A (ja) | 有機el素子の製造方法、有機el素子 | |
US8368055B2 (en) | Display device including organic light-emitting transistor and a fluorecent pattern and method of fabricating the display device | |
JPH03262170A (ja) | 有機/無機接合型半導体素子 | |
US9978967B2 (en) | Method for producing an organic field effect transistor and an organic field effect transistor | |
JP4972727B2 (ja) | 有機半導体発光素子およびそれを用いた表示装置、ならびに有機半導体発光素子の製造方法 | |
JP2003282884A (ja) | サイドゲート型有機fet及び有機el | |
JP2005109028A (ja) | 有機電界効果トランジスタ及びその製造方法 | |
JP2003086804A (ja) | 有機半導体装置 | |
KR20150140504A (ko) | 유기 발광 트랜지스터 | |
US8642379B2 (en) | Thin film transistor | |
JP4730133B2 (ja) | 有機el装置および電子機器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 12065441 Country of ref document: US |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 06796968 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |