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JP2000269504A - 半導体装置、その製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

半導体装置、その製造方法及び液晶表示装置

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Publication number
JP2000269504A
JP2000269504A JP11069529A JP6952999A JP2000269504A JP 2000269504 A JP2000269504 A JP 2000269504A JP 11069529 A JP11069529 A JP 11069529A JP 6952999 A JP6952999 A JP 6952999A JP 2000269504 A JP2000269504 A JP 2000269504A
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JP
Japan
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film
insulating film
organic
electrode
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP11069529A
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English (en)
Inventor
Shingo Ishihara
慎吾 石原
Masatoshi Wakagi
政利 若木
Masahiko Ando
正彦 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Priority to TW089103612A priority patent/TW473639B/zh
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Priority to US09/526,557 priority patent/US6300988B1/en
Publication of JP2000269504A publication Critical patent/JP2000269504A/ja
Priority to US09/949,091 priority patent/US6593977B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チャネル領域がパターン化された薄膜ト
ランジスタを提供すること。 【解決手段】ガラス基板１０１上にゲート電極１０２，
ゲート絶縁膜１０３，ソース電極１０４，ドレイン電極
１０５を形成する。その上にパターン化絶縁膜を形成
し、ゲート電極上の領域１１０を除去する。その上に、
有機半導体膜を蒸着する。パターン化絶縁膜の除去した
領域１１０内に形成された有機半導体膜１０７はチャネ
ル領域となり、パターン化絶縁膜１０６上の有機半導体
膜１０８と分離され、有機半導体チャネル領域がゲート
電極と同等のサイズにパターン化されたことになる。 【効果】本発明を用いれば、半導体チャネル領域がパタ
ーン化された薄膜トランジスタが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関わ
り、特にアクティブマトリクス液晶表示装置或いはＩＣ
カードに関わる。
【０００２】
【従来の技術】近年、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に代
表されるアクティブ素子を用いたアクティブマトリクス
液晶表示装置は、ＣＲＴと同等の高画質、ＣＲＴよりも
低消費電力で省スペースといった点からパソコンやワー
クステーションなどのモニタとしても使用されつつあ
る。しかし、アクティブマトリクス液晶装置は、ＣＲＴ
に比べて値段が高く、より普及していくためには、一層
の低価格化が求められている。低価格化の手法の一つと
して、簡便な作製法の有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦ
Ｔ）をアクティブ素子に適用することが考えられてい
る。現行のアモルファスシリコンＴＦＴの絶縁層及び半
導体層を作製するプラズマ化学気相成長(CVD)装置、及
び電極を作製するスパッタ装置は高額である。また、Ｃ
ＶＤ法では成膜温度が２３０〜３５０度と高く、また、
クリーニング等の保守を頻繁に行う必要があり、スルー
プットが低い。一方、有機ＴＦＴを作製する塗布装置，
真空蒸着装置はＣＶＤ装置，スパッタ装置と比べて安価
であり、それらの装置では、成膜温度が低く、メンテナ
ンスが簡単である。そのため、液晶表示装置に有機ＴＦ
Ｔを適用した際は、コストの大幅な削減が期待できる。
【０００３】一般的な有機ＴＦＴは、ガラス基板，ゲー
ト電極，ゲート絶縁膜，ソース電極，ドレイン電極、及
び有機半導体膜の構成からなる。ゲート電極に印加する
電圧を変えることで、ゲート絶縁膜と有機半導体膜の界
面の電荷量を過剰、或いは不足にし、ソース電極／有機
半導体／ドレイン電極間を流れるドレイン電流値を変化
させ、スイッチングを行う。
【０００４】特開平8−228035 号公報は、前記有機半導
体膜に６量体チオフェンオリゴマ蒸着膜を用いて有機Ｔ
ＦＴを作製することを開示する。また、文献（Y-Y. Li
n, D.J. Gundlach, S. F. Nelson, and T. N. Jackson,
IEEE Transactions on Electron Devices, Ｖol．
４４，Ｎo.８ p.p.１３２５−１３３１(１９９７)）で
は、有機半導体膜にペンタセン蒸着膜を用いて高性能有
機ＴＦＴを作製したことを開示する。また、特開平8−1
91162 号公報は、半導体膜，ソース電極，ドレイン電
極，ゲート電極に有機材料を用い、かつ、ゲート絶縁膜
にシアノ基を有する絶縁性ポリマーを用いる有機ＴＦＴ
を作製したことを開示する。
【０００５】特開平8−228035 号公報、及び特開平10−
125924号公報では、蒸着法を用いて、有機半導体膜を形
成しているが、半導体膜のパターン化に関する記載はな
い。例えば、Ｍｏ製の金属マスクを用いてパターン形成
をした場合、パターンの最小サイズは１００μｍ程度と
なり、現行の液晶ディスプレイ装置の画素サイズ（１０
×３０μｍ2 ）と比べて大きくなる。また、既存のホト
リソグラフ法（ホトリソ法）を用いた場合、レジスト材
料に用いる極性溶媒、或いは溶媒を脱離するためのアニ
ールによる半導体層へのキャリア注入等の劣化が懸念さ
れる。
【０００６】また、特開平2−239663 号公報では、基板
上に２枚の平行電極の間にパターン化された有機半導体
層を有する２端子電子素子に関する記載がある。これ
は、下部電極上に電極部分を除去したパターン化絶縁膜
を形成し、下部電極を用いて、下部電極と同等のサイズ
の有機半導体膜を作製する。この発明では、材料がデト
ラシアノキノジメタン等の電子供与体となる有機材料に
限定され、他の材料に適用できない。また、この作製法
をＴＦＴ等の３端子素子に適用することはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の有機ＴＦＴ
では、有機半導体膜を微小加工できず、ゲート電極に比
べて大面積である。そのため、回り込みによるオフ電流
の増大がおこる。また、有機半導体膜が大面積であるた
め遮光層で覆いきれなくなり、光励起で発生するキャリ
アによるオフ電流が増加する。この結果、スイッチ素子
の性能を示す電流のオン／オフ比が小さくなる。オン／
オフ比が小さくなると、例えば、液晶ディスプレイアク
ティブ素子に用いた場合、オフ状態でも電流が流れるた
め、液晶に印加された電圧が下がってしまい、保持特性
が低下する。
【０００８】また、オフ電流が増大することにより、ス
イッチの急峻性を示す、ドレイン電流を１桁増加させる
のに必要なゲート電圧変化量（Ｓ値）が大きくなり、Ｔ
ＦＴ特性が低下する。
【０００９】また、上記有機ＴＦＴを液晶表示装置のア
クティブ素子に用いた場合、隣接する信号配線との間で
ＴＦＴを構成するために、隣接信号配線によって液晶画
素への書き込みが起こり、コントラストの低下につなが
る。
【００１０】本発明の目的は、有機ＴＦＴ素子におい
て、上記ＴＦＴ特性の低下、及び液晶表示装置における
隣接信号配線の影響によるコントラストの低下を回避す
る新しいパターン化法を開発することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基板，ゲー
ト電極，ゲート絶縁層，ソース電極，ドレイン電極、及
び有機半導体層からなる有機薄膜トランジスタにおい
て、前記ゲート絶縁層と前記半導体層の間にパターン化
した絶縁層を介して、前記有機半導体膜のチャネル領域
をゲート電極と同等のサイズにパターン化することによ
り達成される。
【００１２】また、本発明は、前記絶縁層に感光性絶縁
膜を用いることも可能である。
【００１３】つぎに、本発明はアクティブマトリクス液
晶表示装置のアクティブ素子として用いることを特徴と
する。
【００１４】ここでいう有機ＴＦＴとは、導電ゲート電
極，ゲート絶縁層，水平に間隔を置くソース電極とドレ
イン電極、及び有機半導体層によって構成される。有機
TFTは、ゲート電極に印加される電圧の極性に応じて、
蓄積状態または空乏状態の何れかで動作する。
【００１５】本発明のゲート電極は、ソース電極とドレ
イン電極の間、及びソース／ドレイン電極の長手方向を
１辺とする領域の真上或いは真下にあり、電極サイズは
位置合わせ精度を考慮して、前記領域の各辺の１.１か
ら１.２倍の大きさとなることが望ましい。電極形成プ
ロセスが簡便な塗布法を用いたポリアニリン，ポリチオ
フェン等の有機材料，導電性インクが望ましい。また、
既存のホトリソグラフ法を用いて電極形成が可能な金，
白金，クロム，パラジウム，アルミニウム，インジウ
ム，モリブテン，ニッケル、等の金属や、これら金属を
用いた合金や、ポリシリコン，アモルファスシリコン，
錫酸化物，酸化インジウム，インジウム・錫酸化物（Ｉ
ＴＯ）等の無機材料が望ましい。もちろんこれらの材料
に限られるわけではなく、また、これらの材料を２種以
上併用しても差し支えない。
【００１６】本発明のゲート絶縁膜に用いる材料とし
て、ゲート電極と同じように塗布法が可能なポリクロロ
ピレン，ポリエチレンテレフタレート，ポリオキシメチ
レン，ポリビニルクロライド，ポリフッ化ビニリデン，
シアノエチルプルラン，ポリメチルメタクリレート，ポ
リサルフォン，ポリカーボネート，ポリイミド等の有機
材料が望ましい。また、既存ホトリソ法を用いることが
できるＳｉＯ2，ＳiＮｘ，Ａｌ2Ｏ3等の無機材料が望ま
しい。もちろんこれらの材料に限られるわけではなく、
また、これらの材料を２種以上併用しても差し支えな
い。
【００１７】本発明で用いるソース電極及びドレイン電
極の材料としては、ほとんどの有機半導体が、電荷を輸
送するキャリアがホールであるＰ型半導体であることか
ら、半導体層とオーミック接触をとるために、仕事関数
の大きい金属が望ましい。具体的には、金，白金が挙げ
られるが、これらの材料に限定されるわけではない。ま
た、半導体層表面にドーパントを高密度にドープした場
合は、金属／半導体間をキャリアがトンネルすることが
可能となり、金属の材質によらなくなるため、ゲート電
極であげた金属材料も対象となる。
【００１８】本発明のパターン化絶縁膜とは、ゲート絶
縁膜と有機半導体層の間に形成され、ゲート電極の真上
或いは真下にある絶縁膜の領域を除去した構成となる。
また、除去される絶縁膜の領域は、ゲート電極サイズと
同等が望ましい。このパターン化絶縁膜は、半導体膜を
形成する際のマスクパターンとしての機能を有する。即
ち、パターン化絶縁膜を形成後、半導体膜を堆積すれ
ば、チャネル領域として機能する領域のみに半導体膜を
ゲート絶縁膜と接するように形成できる。また、ゲート
電極の真上或いは真下にある絶縁膜の領域を除去した除
去部分でない部分においては、このパターン化絶縁膜
（ソース電極・ドレイン電極が存在する部分ではこれら
電極と共に）を介して半導体膜が形成される。これによ
り、チャネル領域に半導体膜を精度良く形成できる。
【００１９】本発明の感光性絶縁膜とは、それ自体がホ
トパターン化性を兼備しているものであって、レジスト
材料が不要になり、作製工程が短縮される。パターン化
絶縁膜の材料としては、選択エッチングを行うために、
ゲート絶縁膜と違う絶縁材料を用いる必要がある。
【００２０】絶縁膜の具体例としては、ＳｉＯ2 ，Ｓｉ
Ｎｘ，Ａｌ2Ｏ3等の無機材料やポリクロロピレン，ポリ
エチレンテレフタレート，ポリオキシメチレン，ポリビ
ニルクロライド，ポリフッ化ビニリデン，シアノエチル
プルラン，ポリメチルメタクリレート，ポリサルフォ
ン，ポリカーボネート，ポリイミド等の有機材料が挙げ
られるが、これらの材料に限定されるわけではない。
【００２１】本発明の有機半導体材料としては、π電子
共役系の芳香族化合物，鎖式化合物，有機顔料，有機け
い素化合物等が望ましい。具体的には、ペンタセン，テ
トラセン，チオフェンオリゴマ誘導体，フェニレン誘導
体，フタロシアニン化合物，ポリアセチレン誘導体，ポ
リチオフェン誘導体，シアニン色素等が挙げられるが、
これらの材料に限定されるわけではない。
【００２２】本発明の有機ＴＦＴ製造方法は、ガラス基
板上にゲート電極，ゲート絶縁層，ソース電極，ドレイ
ン電極を形成し、絶縁膜を形成したのち、ゲート電極上
の絶縁膜を除去した後、半導体膜を形成することを特徴
とする。本発明の有機ＴＦＴ製造方法としては、無機絶
縁膜等には、プラズマＣＶＤ法，金属膜，錫酸化物，酸
化インジウム，ＩＴＯ等には、スパッタ法が用いられ
る。また、パターン加工には、既存のホトリソグラフ法
とドライエッチング或いはウエットエッチング法が用い
られる。これら作製法に関する詳細な説明は、松本正一
編「液晶ディスプレイ技術−アクティブマトリクスＬＣ
Ｄ−」第２章 産業図書（１９９６年）に記載されてい
る。また、導電性有機材料，導電性インク，絶縁性有機
材料，半導体有機材料を原料とする薄膜の作製方法とし
て、スピンコート法，キャスト法，引き上げ法，真空蒸
着法、等が挙げられる。
【００２３】ここでいうアクティブマトリクス液晶表示
装置とは、表示部を構成している画素ごとにアクティブ
マトリクス素子が付加され、これを通して液晶に電圧が
印加されるものである。駆動法としては以下の方式が取
られる。ｎ行の走査線とｍ列の信号線からなるｎ×ｍマ
トリクス配線の交点に、ＴＦＴ等のアクティブマトリク
ス素子が設けられ、ＴＦＴのゲート電極は走査線に、ド
レイン電極は信号線に、ソース電極は画素電極に接続さ
れる。走査線にはアドレス信号，信号線には表示信号が
供給され、オン／オフ信号が乗畳されたアドレス信号で
制御されるTFTスイッチを介して、画素電極上の液晶を
動作させる。有機ＴＦＴをスイッチング素子に適用した
場合、製造プロセスが簡易化され、低価格が可能とな
る。
【００２４】以上、有機ＴＦＴを中心にして説明した
が、本発明のＴＦＴ構造及びその製造方法は有機材料以
外の半導体層を有するＴＦＴにも適用可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明による有機Ｔ
ＦＴ素子を、図１及び図２により説明する。
【００２６】図１（ａ）に実施例１の有機ＴＦＴ素子構
造断面図を示す。図１（ｂ）は、実施例１の有機ＴＦＴ
素子構造の平面図を示す。１０１はガラス基板、１０２
はゲート電極、１０３はゲート絶縁膜、１０４はソース
電極、１０５はドレイン電極、１０６はパターン化絶縁
膜、１０７はチャネル領域の６量体チオフェンオリゴマ
（ａ−６Ｔ）有機半導体膜、１０８は非チャネル領域の
ａ−６Ｔ有機半導体膜、１０９はゲート電極取り出し用
穴、１１０はパターン化絶縁膜の除去領域である。すな
わち、パターン化絶縁膜１０６は、ゲート絶縁膜１０３
と有機半導体層（有機半導体膜１０７）の間に形成され
た絶縁膜を、ゲート電極１０２の上方或いは下方（本実
施例では上方）にある絶縁膜のうち、パターン化絶縁膜
の除去領域１１０を除去した構成となる。また、除去さ
れる絶縁膜の領域３１２は、ゲート電極１０２のチャネ
ル領域の大きさと同等となっている。
【００２７】また、図１（ｂ）に示されるように、ソー
ス電極１０４とドレイン電極１０５は、Ｗの幅を有し、
Ｌの間隔をもって配置される。ゲート電極１０２は、一
方の側に引出され、ゲート電極取り出し用穴１０９よ
り、外部に接続される。有機半導体膜１０７は、ソース
電極１０４及びドレイン電極１０５の端部の斜面部分に
おいて接するように構成される。
【００２８】図２（ａ）に、図１に構成を示した有機Ｔ
ＦＴの作製工程を示す（工程２０１〜２１１）。また、
図２（ｂ）に、図２（ａ）の工程で用いられるホトリソ
工程を示す（工程２１２〜２１６）。図２（ｂ）左欄
に、処理の流れを示し、右欄に対応した、構造の変化を
示す。図中において、２１７はレジスト膜、２１８は加
工膜、２１９は基板、２２０はホトマスクを示す。
【００２９】コーニング１７３７よりなるガラス基板１
０１上に厚さ約１５０ｎｍのＣrＭo膜をスパッタリング
法により形成する（工程２０１）。図２（ｂ）に示した
ホトリソ工程によりＣｒＭｏ膜をパターン化してゲート
電極１０２を形成する（工程２０２）。
【００３０】ホトリソ工程では、パターン化する加工膜
２１８に、スピンコート法によりレジスト膜２１７を形
成し（工程２１２）、ホトマスク２２０を通してＵＶ光
を照射しレジストを感光させ（工程２１３）、現像，ポ
ストベークすることでマスクパターンをレジスト膜に転
写する（工程２１４）。続いて、湿式或いは乾式エッチ
ング法にてレジストで被覆されていない部分を除去し
（工程２１５）、レジストをはく離する（工程２１
６）。
【００３１】ゲート電極１０２を形成したガラス基板１
０１上にＣＶＤ法により、厚さ300ｎｍの酸化シリコン
(ＳｉＯ2）膜のゲート絶縁膜１０３を形成する(工程２
０３)。ゲート絶縁膜１０３は、ゲート電極１０２の存
在により、ゲート電極１０２と同等の幅分隆起した構造
となっている。ＳｉＯ2 膜の形成に用いた原料ガスは以
下の通りである：ＳｉＨ4＋Ｎ2Ｏ。ホトリソ工程によ
り、ＳｉＯ2 膜にゲート電極取り出し用穴１０９を形成
する（工程２０４）。その上にスパッタ法を用いて、厚
さ２０ｎｍのＣｒＭｏ膜を形成し、ホトリソ工程により
パターン化して、ソース電極１０４，ドレイン電極１０
５を形成する（工程２０５，２０６）。その上に蒸着法
を用いて形成した厚さ１５０ｎｍのＡｕ膜をホトリソ工
程によりパターン化して、ソース電極１０４，ドレイン
電極１０５を形成する。ＣｒＭｏ膜はＡｕ膜とＳｉＯ2
膜の密着性を向上させるために用いた。ソース電極，ド
レイン電極の大きさは、（１０００×５０μｍ2 ）であ
る。この場合、チャネル幅Ｗは１０００μｍとなる。ま
た、チャネル長Ｌはソース／ドレイン電極間のギャップ
に対応し、５０μｍである。
【００３２】通常の有機ＴＦＴ素子では、この上に有機
半導体膜を作製するが、本発明では、その上に、ＣＶＤ
法を用いて、厚さ５００ｎｍの窒化シリコン（ＳｉＮ
ｘ）膜を形成する（工程２０９）。ＳｉＮｘ膜の形成に
用いた原料ガスは以下の通りである：ＳｉＨ4＋ＮＨ3＋
Ｎ2 。ホトリソ工程によりＳｉＮｘ膜の一部を除去する
（工程２１０）。除去領域１１０の位置は、図１（ｂ）
に示したように、ソース電極とドレイン電極の間の領域
（Ｗ×Ｌ）と同心にあり、チャネル長Ｌ，チャネル幅Ｗ
の、それぞれ、１.１ 倍の大きさである。その上に厚さ
１００ｎｍの６量体チオフェンオリゴマ（ａ−６Ｔ）有
機半導体膜を真空蒸着法により形成する（工程２１
１）。ａ−６Ｔ有機半導体膜の作製条件は以下の通りで
ある。蒸着装置チャンバー内の到達真空度は、３〜５×
１０-6torrである。ａ−６Ｔ粉末をＭｏ製抵抗加熱用ボ
ートにのせ、約３００℃に加熱して蒸着する。以上によ
り、有機ＴＦＴが完成する。
【００３３】本実施例では、ＳｉＮｘ膜の除去領域１１
０内に形成されたチャネル領域のａ−６Ｔ有機半導体膜
１０７がソース電極１０４，ドレイン電極１０５、或い
はゲート絶縁膜１０３に接し、ドレイン電流の流れるチ
ャネル領域となる。また、ＳｉＮｘ膜の除去領域１１０
を異方性エッチング法で形成したため、除去領域の基板
表面に垂直な断面とソース／ドレイン電極表面のなす角
（テーパ角）が９０度近くになった。そのため、図１
（ａ）に示したように、ＳｉＮｘ膜１０６上にあるａ−
６Ｔ有機半導体膜１０８と、チャネル領域を形成するａ
−６Ｔ有機半導体膜１０７が断切れ状態となり、チャネ
ル領域がゲート電極と同等のサイズとなった。その結
果、ソース／ドレイン電極間の回り込み電流が低下し、
オフ電流が１０-11Ａから１０-12Ａと小さくなった。ま
た、スイッチングの急峻性を示すＳ値も１５から３に減
少することができた。また、ａ−６Ｔ有機半導体膜の有
効サイズが小さくなったため、光励起で発生するキャリ
アによる光電流が抑制された。
【００３４】本実施例のチャネル領域は１１００×５５
μｍ2 となり、通常の金属マスクを用いた蒸着マスクの
パターン化方法では実現できない。また、本発明のパタ
ーン化方法では、ホトリソ工程を用いているため、液晶
表示装置のアクティブマトリクス素子に必要なサイズを
実現できる。
【００３５】この結果、本発明によれば、ソース／ドレ
イン電極と有機半導体膜の間にパターン化した絶縁層を
介することにより、基板全面に蒸着した有機半導層がゲ
ート電極と同等のサイズにパターン化され、電極間の回
り込み電流、及び光励起によるオフ電流の増加が抑制さ
れ、高性能有機ＴＦＴ素子が得られることが判る。
【００３６】（実施例２）次に、本発明による有機ＴＦ
Ｔ素子において、パターン化絶縁膜に感光性有機絶縁膜
を用いた実施形態について、図３及び図４により説明す
る。
【００３７】図３（ａ）に実施例２の有機ＴＦＴ素子構
造断面図を示す。図３（ｂ）は、実施例２の有機ＴＦＴ
素子構造の平面図を示す。３０１はガラス基板、３０２
はゲート電極、３０３はゲート絶縁膜、３０４はソース
電極、３０５はドレイン電極、３０６は感光性有機絶縁
膜からなるパターン化絶縁膜、３０７はチャネル領域の
ａ−６Ｔ有機半導体膜、３０８は非チャネル領域のａ−
６Ｔ有機半導体膜、３０９はゲート電極取り出し用穴、
３１０は感光性有機絶縁膜の除去領域である。すなわ
ち、感光性有機絶縁膜からなるパターン化絶縁膜３０６
は、ゲート絶縁膜３０３と有機半導体層（有機半導体膜
３０７）の間に形成された感光性有機絶縁膜を、ゲート
電極３０２の上方或いは下方（本実施例では上方）にあ
る絶縁膜のうち、感光性有機絶縁膜の除去領域３１２を
除去した構成となる。また、除去される絶縁膜の領域
は、ゲート電極３０２のチャネル領域の大きさと同等と
なっている。また、図３（ｂ）に示されるように、ソー
ス電極３０４とドレイン電極３０５は、Ｗの幅を有し、
Ｌの間隔をもって配置される。ゲート電極３０２は、一
方の側に引出され、ゲート電極取り出し用穴３０９よ
り、外部に接続される。有機半導体膜３０７は、ソース
電極３０４及びドレイン電極３０５の端部の斜面部分に
おいて接するように構成される。
【００３８】図４(ａ)に、図３に示した有機ＴＦＴの作
製工程を示す(工程４０１〜４１１)。また、図４（ｂ）
に、図４（ａ）に示した工程で用いられるホトリソ工程
を示す（工程４１２〜４１４）。
【００３９】コーニング１７３７ガラス基板３０１上に
形成するゲート電極３０２，ゲート絶縁層のＳｉＯ2 膜
からなるゲート絶縁膜３０３，ゲート電極取り出し用穴
309,ソース電極３０４，ドレイン電極３０５、の形成方
法は実施例１と同じである（工程４０１〜４０８）。さ
らに、その上に、塗布法により、厚さ２μｍのベンゾシ
クロブテン（ＢＣＢ）有機絶縁膜を形成する（工程４０
９）。次に、ホトリソ工程によりＢＣＢ絶縁膜の一部を
除去する（工程４１０）。除去領域３１０の位置，大き
さは実施例１記載の除去領域１１０と同等である。図４
（ｂ）に示したように、ＢＣＢ絶縁膜は自身がホトレジ
ストを兼ねるため、図２（ｂ）に示した５工程の通常ホ
トリソ工程に比べて、レジスト塗布（工程２１２），レ
ジストはく離（工程２１６）工程が短縮され、製造プロ
セスが簡略化される。
【００４０】次に、ＢＣＢ絶縁膜の上に膜厚２０ｎｍの
ａ−６Ｔ有機半導体膜を真空蒸着法により形成する。蒸
着条件は、実施例１記載の通りである。ＢＣＢ絶縁層を
除去した領域３１０のａ−６Ｔ有機半導体膜３０７は、
ソース電極３０４，ドレイン電極３０５、或いはゲート
絶縁膜３０３に接し、チャネル領域となる。一方、ＢＢ
Ｃ絶縁膜からなるパターン化絶縁膜３０６のａ−６Ｔ有
機半導体膜３０８はａ−６Ｔ有機半導体膜３０７と接触
できなくなるため、チャネル領域はゲート電極と同等の
サイズにパターン化される。以上により、有機ＴＦＴが
完成する。
【００４１】本実施例では、パターン化絶縁層除去領域
の形成プロセスが簡略された上、実施例１同様、オフ電
流が低下し、ＴＦＴ特性が向上した。
【００４２】この結果、本発明によれば、ソース／ドレ
イン電極と有機半導体膜の間にパターン化感光性有機絶
縁層を挿入することにより、有機半導体チャネル領域が
最適化され高性能有機ＴＦＴ素子が得られることが判
る。
【００４３】（実施例３）次に、本発明による有機ＴＦ
Ｔ素子をアクティブマトリクス液晶表示装置に用いた実
施形態について、図５から図７により説明する。
【００４４】図５に本発明によるアクティブマトリクス
液晶表示装置を示す。図６に、図５中のＡ−Ａ′線にお
けるアクティブマトリクス液晶表示装置の断面を示す。
501はガラス基板、５０２はゲート電極、５０３はゲー
ト絶縁膜、５０４はソース電極、５０５はドレイン電
極、５０６はパターン化絶縁膜、５０７はチャネル領域
のａ−６Ｔ有機半導体膜、５０８は非チャネル領域のａ
−６Ｔ有機半導体膜、５０９，５０９′は信号配線、５
１０は走査配線、５１１は画素電極、５１２はＳｉＯｘ
保護膜、５１３，５１３′は配向膜、５１５は対向電
極、５１６は液晶組成物、５１７はスペーサビーズ、５
１８，５１８′は偏光板、５１９はＴＦＴ基板、５２０
は対向基板である。
【００４５】図７に、図５及び図６で示したアクティブ
マトリクス液晶表示装置の作製工程を示す（工程７０１
〜７２２）。
【００４６】まず、図７（ａ）に示した作業工程に従っ
て、ＴＦＴ基板５１９を作製する。コーニング１７３７
ガラス基板５０１上に厚さ約１５０ｎｍのＣｒＭｏ膜を
スパッタリング法により形成する（工程７０１）。ホト
リソ工程によりＣｒＭｏ膜をパターン化して走査配線５
１０、及びゲート電極５０２を形成する(工程７０２)。
その上に、ＣＶＤ法により、厚さ３００ｎｍのＳｉＯ2
膜からなるゲート絶縁膜５０３を形成する（工程７０
３）。この上に、スパッタリング法により厚さ３００ｎ
ｍのＩＴＯ薄膜を形成後、ホトリソ工程によりパターン
化して、画素電極５１１を形成する（工程７０５，７０
６）。さらに、その上に、蒸着法を用いて形成した厚さ
１５０ｎｍのＡｕ薄膜をホトリソ工程によりパターン化
して、信号配線５０９，ソース電極５０４、及びドレイ
ン電極５０５、を形成する（工程７０９，７１０）。実
施例１と同じように、Ａｕ膜とＳｉＯ2 膜の密着性をあ
げるために、膜厚２０ｎｍのＣｒＭｏパターンを挿入し
てある（工程７０７，708)。さらに、その上に、ＣＶＤ
法により、厚さ約５００ｎｍのＳｉＮｘからなるパター
ン化絶縁膜を形成する（工程７１１）。実施例１と同じ
ように、ホトリソ工程を用いてＳｉＮｘ絶縁膜の一部を
除去し（工程７１２）、その上に、膜厚２０ｎｍのａ−
６Ｔ有機半導体蒸着膜を形成する（工程７１３）。さら
にその上に、保護膜５１２として、膜厚５００ｎｍのＳ
ｉＯｘ蒸着膜を形成する(工程７１４)。その上にスピン
コート法により厚さ約２００ｎｍの配向膜５１３を形成
する（工程７１６）。以上により、ＴＦＴ基板５１９が
完成する。
【００４７】次に、図７（ｂ）に示した作業工程に従っ
て、対向基板５２０を作製する。コーニング１７３７か
らなるガラス基板５１４上に、スパッタ法を用いて厚さ
１４０ｎｍのＩＴＯ対向電極５１５を形成する（工程７
１７）。その上にスピンコート法を用いて厚さ２００ｎ
ｍの配向膜５１３′を形成する（工程７１８）。
【００４８】液晶パネルは、図７（ｃ）に示した作業工
程に従って作製する。ＴＦＴ基板５１９及び対向基板５
２０上の配向膜５１３及び５１３′の表面を配向処理後
（工程７１９）、直径約４μｍの酸化シリコンからなる
スペーサビーズ５１７をＴＦＴ基板５１９表面上に分散
させる（工程７２０）。ＴＦＴ基板５１９及び対向基板
５２０を挟持して形成したセルギャップ間に液晶組成物
５１６を封入する（工程７２１）。ＴＦＴ基板５１９及
び対向基板５２０の表面に偏光板５１８及び５１８′を
貼り付けて、液晶パネルが形成される（工程７２２）。
【００４９】本実施例では、実施例１と同じく、パター
ン化絶縁膜５０６の存在により、チャネル領域のａ−６
Ｔ有機半導体膜５０７がゲート電極と同サイズにパター
ン化されたため、オフ電流が１桁低下した。
【００５０】また、図５及び図６に示したドレイン電極
５０５と隣接信号配線５０９′の間の領域には、ａ−６
Ｔ有機半導体膜５０８が存在するが、有機半導体パター
ン化絶縁膜５０６を介しているために、ドレイン電極５
０５と隣接信号配線５０９′によるＴＦＴ動作は起こら
ず、従って、隣接信号配線による書き込みが起こらなか
った。
【００５１】この結果、本発明によれば、ソース／ドレ
イン電極と有機半導体膜に絶縁層を介することにより、
有機半導体チャネル領域がパターン化された有機ＴＦＴ
素子が得られ、配線間のクロストークが起こりにくいア
クティブマトリクス液晶装置が得られる。
【００５２】有機ＴＦＴ素子は、ＩＣカードに用いる能
動素子としても使用できる。この場合、コーニング１７
３７を用いたガラス基板１０１基板をポリマーのプラス
チックにすることにより、カード自体に直接積層するこ
とが可能となる。
【００５３】以上述べたように、半導体チャネル領域が
パターン化された薄膜トランジスタを提供することが、
性能向上に望ましい。
【００５４】具体的には、ガラス基板１０１上にゲート
電極１０２，ゲート絶縁層１０３，ソース電極１０４，
ドレイン電極１０５を形成する。その上にパターン化絶
縁膜を形成し、ゲート電極上の領域１１０を除去する。
その上に、有機半導体膜を蒸着する。パターン化絶縁膜
の除去した領域１１０内に形成された有機半導体膜１０
７はチャネル領域となり、パターン化絶縁膜１０６上の
有機半導体膜１０８と分離され、有機半導体チャネル領
域がゲート電極と同等のサイズにパターン化されたこと
になる。これにより、半導体チャネル領域が精度良くパ
ターン化された薄膜トランジスタが可能となり、半導体
チャネル領域が最適化でき、特に有機半導体膜を用いた
薄膜トランジスタの性能向上が達成できる。
【００５５】
【発明の効果】本発明を用いれば、有機ＴＦＴ素子にお
いて半導体チャネル領域が最適化され、ドレインオフ電
流の低下、及びアクティブマトリクス液晶装置における
隣接信号配線による液晶画素への書き込みが回避可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である有機ＴＦＴ素子の
断面構造および平面構造を示す図である。
【図２】実施例１に示す有機ＴＦＴ素子の作製プロセス
を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態である有機ＴＦＴ素子の
断面構造および平面構造を示す図である。
【図４】実施例２に示す有機ＴＦＴ素子の作製プロセス
を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態である有機ＴＦＴ素子を
用いたアクティブマトリクス液晶表示装置の基本構成を
示す図である。
【図６】図５中のＡ―Ａ′線における画素部の断面構造
を示す図である。
【図７】実施例３に示す有機ＴＦＴ素子の作製プロセス
を示す図である。
【符号の説明】
１０１，３０１，５０１，５１４…ガラス基板、１０
２，３０２，５０２…ゲート電極、１０３，３０３，５
０３…ゲート絶縁膜、１０４，３０４，５０４…ソース
電極、１０５，３０５，５０５…ドレイン電極、１０
６，３０６，５０６…パターン化絶縁膜、１０７，３０
７，５０７…チャネル領域のａ−６Ｔ有機半導体膜、１
０８，３０８，５０８…非チャネル領域のａ−６Ｔ有機
半導体膜、１０９，３０９…ゲート電極取り出し用穴、
１１０，３１０…パターン化絶縁膜の除去領域、２０
１，２０５，４０１，４０５，７０１，７０７…ＣｒＭ
ｏスパッタ膜形成、２０２，４０２…ゲート電極形成ホ
トリソ工程、２０３，４０３，７０３…ゲート絶縁膜形
成、２０４，４０４，７０４…ゲート電極取り出し穴形
成ホトリソ工程、２０６，４０６…ＣｒＭｏソース／ド
レイン電極形成ホトリソ工程、２０７，４０７，７０９
…Ａｕ蒸着膜形成、２０８，４０８…Ａｕソース／ドレ
イン電極形成ホトリソ工程、２０９…ＳｉＮｘ膜形成、
２１０，７１２…ＳｉＮｘ絶縁膜除去領域形成ホトリソ
工程、２１１，４１１，７１３…ａ−６Ｔ有機半導体膜
形成、２１２…レジスト塗布工程、２１３…露光工程、
２１４…現像工程、２１５…エッチング工程、２１６…
レジストはくり離工程、２１７…レジスト膜、２１８…
加工膜、２１９，４１５…基板、２２０，４１７…ホト
マスク、４０９…ＢＣＢ有機絶縁膜塗布、４１０…ＢＣ
Ｂ絶縁膜除去領域形成ホトリソ工程、４１６…感光性有
機絶縁膜、５０９，５０９′…信号配線、５１０…走査
配線、５１１…画素電極、５１２…保護膜、５１３，５
１３′…配向膜、５１５…対向電極、５１６…液晶組成
物、５１７…スペーサビーズ、５１８，５１８′…偏光
板、５１９…ＴＦＴ基板、５２０…対向基板、７０２…
ゲート電極・走査配線形成ホトリソ工程、７０５…ＩＴ
Ｏ膜スパッタ形成、７０６…画素電極形成ホトリソ工
程、７０８…ＣｒＭｏソース／ドレイン電極・信号配線
形成ホトリソ工程、７１０…Ａｕソース／ドレイン電極
・信号配線形成ホトリソ工程、７１４…ＳｉＯｘ蒸着膜
形成、７１５…ＳｉＯｘ蒸着膜取り出し用穴形成ホトリ
ソ工程、７１６，７１８…配向膜塗布、７１７…対向電
極用ＩＴＯスパッタ膜形成、７１９…配向膜配向処理、
７２０…ＴＦＴ基板ビーズ分散、７２１…ＴＦＴ基板・
対向基板によるセルへの液晶封入、７２２…偏光板貼り
付け。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 正彦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 2H092 JA26 JA31 JA32 JA33 JA35 JA39 JA43 JB27 JB56 JB57 KA09 KA12 KA13 KA18 KA19 KA20 KB05 KB24 MA04 MA05 MA07 MA08 MA10 MA15 MA19 MA27 MA37 NA22 NA27 5F110 AA06 BB01 CC03 CC07 DD02 EE06 EE44 FF02 FF29 GG05 GG28 GG29 GG42 GG57 HK02 HK07 HK32 HK33 NN03 NN04 NN23 NN24 NN27 NN33 NN35 NN36 NN80 QQ01 QQ04 QQ08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板，ゲート電極，ゲート絶縁層，ソース
    電極，ドレイン電極、及び半導体層からなる半導体装置
    において、チャネル領域以外において前記ゲート絶縁層
    と前記半導体層の間にパターン化絶縁層を少なくとも有
    することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、前記パターン化絶縁層
    に感光性絶縁膜を用いることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】ガラス基板上にゲート電極，ゲート絶縁
    層，ソース電極，ドレイン電極を形成し、絶縁膜を形成
    したのち、ゲート電極上の絶縁膜を除去した後、半導体
    膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】請求項１において、前記半導体層が有機半
    導体を有することを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項５】請求項１から請求項２、及び請求項４に記
    載されている半導体装置をアクティブ素子として用いる
    ことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
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