JP2008177398A - Organic thin film transistor and integrated circuit using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】ゲート電極への配線における断線等を生じることなく、ゲート電極の厚みを厚くすることができる有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた集積回路を得る。
【解決手段】基板と、基板上に設けられるゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極上を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上に設けられ、ソース電極とドレイン電極の間でチャネル領域を形成するための有機半導体層と、ゲート電極に信号を与えるための信号線とを備える有機薄膜トランジスタであって、ゲート電極より厚みの薄い接続層が基板上に設けられており、ゲート電極の一部が接続層の上に形成されることにより、ゲート電極が接続層に電気的に接続されており、信号線が接続層と電気的に接続されることにより、接続層を介してゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【選択図】図1An organic thin film transistor capable of increasing the thickness of a gate electrode without causing disconnection or the like in wiring to the gate electrode and an integrated circuit using the same are obtained.
A substrate, a gate electrode provided on the substrate, a source electrode, a drain electrode, a gate insulating film covering the gate electrode, and a gate insulating film provided between the source electrode and the drain electrode. An organic semiconductor layer having an organic semiconductor layer for forming a channel region and a signal line for applying a signal to the gate electrode, wherein a connection layer having a thickness smaller than that of the gate electrode is provided on the substrate, By forming a part of the electrode on the connection layer, the gate electrode is electrically connected to the connection layer, and the signal line is electrically connected to the connection layer. An organic thin film transistor which is electrically connected to a gate electrode.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、有機半導体材料を用いた電界効果トランジスタである有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた集積回路に関するものである。 The present invention relates to an organic thin film transistor which is a field effect transistor using an organic semiconductor material and an integrated circuit using the same.
有機材料を半導体層に用いた電界効果トランジスタ(有機薄膜トランジスタ)は、単結晶シリコン、多結晶シリコンなどを半導体層に用いたトランジスタに比べて、低い温度で形成できることが特徴である。そのため、有機薄膜トランジスタは、フレキシブル基板等を用いることができ、薄型、軽量、及び柔軟性を有するディスプレイや電子ペーパーとしての応用、及びセンサへの応用が期待されている。 A field effect transistor (organic thin film transistor) using an organic material for a semiconductor layer is characterized in that it can be formed at a lower temperature than a transistor using single crystal silicon, polycrystalline silicon, or the like for a semiconductor layer. Therefore, a flexible substrate etc. can be used for the organic thin-film transistor, and the application as a display, electronic paper, and a sensor which are thin, lightweight, and flexible is expected.
有機薄膜トランジスタは、多結晶シリコンや非晶質シリコンを用いたトランジスタに比べて電気特性が低く、特性の向上を求められている。そのための効果的な手段の1つとして、チャネル長を短くする方法がある。しかしながら、プレーナ構造のトランジスタにおいてチャネル長を短くするには、高度な微細加工技術が必要になるという問題がある。 Organic thin film transistors have lower electrical characteristics than transistors using polycrystalline silicon or amorphous silicon, and are required to be improved. One effective means for that is to shorten the channel length. However, in order to shorten the channel length in a planar transistor, there is a problem that an advanced microfabrication technique is required.
チャネル長を短くすることができるトランジスタとして、ゲート電極の側面を利用してチャネル領域を形成する構造が提案されている(特許文献1)。このようなトランジスタ構造においては、ゲート電極の上部にソース電極を形成し、ゲート電極の両端の基板の平面部の上にドレイン電極を形成して、ゲート電極の側面をチャネルとしており、ゲート電極の厚さに相当する数μm程度の短いチャネル長を実現することができる。 As a transistor capable of shortening the channel length, a structure in which a channel region is formed using a side surface of a gate electrode has been proposed (Patent Document 1). In such a transistor structure, a source electrode is formed above the gate electrode, a drain electrode is formed on the planar portion of the substrate at both ends of the gate electrode, and the side surface of the gate electrode is used as a channel. A short channel length of about several μm corresponding to the thickness can be realized.
従来のプレーナ構造のトランジスタでは、特許文献2、3及び4などに示されるように、ゲート電極に電気信号を与えるための配線層は、ゲート電極の上面にゲート絶縁膜を一部除去したコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを通してゲート電極と接続している。しかしながら、上記のゲート電極の側面にチャネルを形成する縦型チャネル構造のトランジスタにおいては、ゲート電極の厚みを1μm〜数μm程度とするため、従来のようにゲート電極の上面からコンタクトしようとすると、1μm〜数μm程度の段差を乗り越えて配線することが必要となり、配線層の厚みが通常0.1〜0.3μm(1000〜3000Å)程度であるため、配線層の断線を生じるという問題がある。
In the conventional planar structure transistor, as shown in
また、このような断線の発生を防止するため、中間層を形成したり、あるいは電極の周囲を平坦化しようとすると、プロセス工程が増えるという問題を生じる。
本発明の目的は、ゲート電極への配線における断線等を生じることなく、ゲート電極の厚みを厚くすることができる有機薄膜トランジスタ及びそれを用いた集積回路を適用することにある。 An object of the present invention is to apply an organic thin film transistor that can increase the thickness of a gate electrode without causing disconnection or the like in wiring to the gate electrode, and an integrated circuit using the organic thin film transistor.
本発明の有機薄膜トランジスタは、基板と、基板上に設けられるゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極上を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜の上に設けられ、ソース電極とドレイン電極の間でチャネル領域を形成するための有機半導体層と、ゲート電極に信号を与えるための信号線とを備える有機薄膜トランジスタであって、ゲート電極より厚みの薄い接続層が基板上に設けられており、ゲート電極の一部が接続層の上に形成されることにより、ゲート電極が接続層に電気的に接続されており、信号線が接続層と電気的に接続されることにより、接続層を介してゲート電極と電気的に接続されていることを特徴としている。 The organic thin film transistor of the present invention includes a substrate, a gate electrode provided on the substrate, a source electrode, a drain electrode, a gate insulating film covering the gate electrode, and a gate insulating film. An organic thin film transistor comprising an organic semiconductor layer for forming a channel region between electrodes and a signal line for providing a signal to the gate electrode, wherein a connection layer having a thickness smaller than that of the gate electrode is provided on the substrate A part of the gate electrode is formed on the connection layer, the gate electrode is electrically connected to the connection layer, and the signal line is electrically connected to the connection layer. It is characterized in that it is electrically connected to the gate electrode through the gate.
本発明においては、ゲート電極より厚みの薄い接続層が基板上に設けられており、ゲート電極の一部がこの接続層の上に形成されることにより、ゲート電極が接続層と電気的に接続されており、信号線が接続層と電気的に接続されることにより、接続層を介してゲート電極と電気的に接続される。このため、信号線を直接ゲート電極の上に形成して接続する必要がなく、ゲート電極への配線における断線等を生じることなく、ゲート電極の厚みを厚くすることができる。従って、本発明においては、ゲート電極の厚みを、例えば、0.5μm以上にすることができ、さらには0.5〜3μmの範囲の厚みとすることができる。また、接続層の厚みは、例えば、0.1〜0.4μmの範囲とすることができる。 In the present invention, a connection layer thinner than the gate electrode is provided on the substrate, and a part of the gate electrode is formed on the connection layer, whereby the gate electrode is electrically connected to the connection layer. The signal line is electrically connected to the connection layer, whereby the signal line is electrically connected to the gate electrode through the connection layer. Therefore, it is not necessary to form and connect the signal line directly on the gate electrode, and the thickness of the gate electrode can be increased without causing disconnection in the wiring to the gate electrode. Therefore, in the present invention, the thickness of the gate electrode can be set to 0.5 μm or more, for example, and can be set to a thickness in the range of 0.5 to 3 μm. Moreover, the thickness of a connection layer can be made into the range of 0.1-0.4 micrometer, for example.
本発明は、ゲート電極への配線における断線等を生じることなく、ゲート電極の厚みを厚くすることができるので、上述の縦型チャネル構造のトランジスタに特に好ましく採用することができる。 The present invention can be particularly preferably applied to the above-described vertical channel structure transistor because the thickness of the gate electrode can be increased without causing disconnection or the like in the wiring to the gate electrode.
縦型チャネル構造のトランジスタとする場合、ゲート電極の上面上にゲート絶縁膜を介してソース電極及びドレイン電極の内の一方を形成し、ソース電極及びドレイン電極の内の他方を、ゲート電極の側方の基板上に形成することができる。この場合、ゲート電極の両側の側方にそれぞれ電極を形成してもよいし、いずれか一方側にのみ電極を形成してもよい。 In the case of a vertical channel structure transistor, one of the source electrode and the drain electrode is formed on the upper surface of the gate electrode with a gate insulating film interposed therebetween, and the other of the source electrode and the drain electrode is connected to the gate electrode side. Can be formed on the other substrate. In this case, electrodes may be formed on both sides of the gate electrode, or electrodes may be formed only on one side.
また、ゲート電極の一方の側方の基板上にソース電極を設け、他方の側方の基板上にドレイン電極を設け、ゲート電極の上面上にゲート絶縁膜を介してフローティング電極を設けてもよい。ゲート電極の上面上に設ける電極をフローティング電極とすれば、このフローティング電極は配線する必要がないため、ゲート電極の厚みが厚くなってもその段差を考慮して配線を設ける必要がない。 Alternatively, a source electrode may be provided on a substrate on one side of the gate electrode, a drain electrode may be provided on the other substrate on the other side, and a floating electrode may be provided on the upper surface of the gate electrode via a gate insulating film. . If the electrode provided on the upper surface of the gate electrode is a floating electrode, the floating electrode does not need to be wired. Therefore, even if the thickness of the gate electrode is increased, it is not necessary to provide the wiring in consideration of the step.
また、本発明においては、ゲート電極の一部が、接続層の幅よりも広い幅で接続層を覆うように形成されていてもよい。ゲート電極の一部がこのように接続層を覆うように形成されることにより、接続層の段差部分による断線等の影響を低減することができる。また、ゲート電極を形成する際の位置ずれや、その他の基板上の素子の位置ずれなどによる断線や欠陥等の発生を抑制することができる。 In the present invention, a part of the gate electrode may be formed to cover the connection layer with a width wider than that of the connection layer. By forming a part of the gate electrode so as to cover the connection layer in this way, it is possible to reduce the influence of disconnection or the like due to the step portion of the connection layer. In addition, occurrence of disconnection, defects, and the like due to misalignment when forming the gate electrode and misalignment of elements on other substrates can be suppressed.
本発明における有機半導体層は、有機半導体材料から形成することができる。有機半導体材料としては、フタロシアニンなどの含窒素原子系材料、オリゴチオフェン、チオフェン系オリゴマーなどの含硫黄原子系材料、ペンタセン、テトラセン、ルブレン、及びそれらの誘導体などの炭化水素系材料が挙げられる。また、高分子系の有機半導体材料としては、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ(チエニレンビニレン)(PTV)、オリゴフェニレン、チオフェン誘導体、フルオレン誘導体、フルオレン−チオフェンポリマー(F8T2)などからなる材料、チオフェン、フェニレン、ビニレン等の組み合わせによる材料、フラーレン、カーボンナノチューブ、またはカーボン系材料を含む混合物からなる材料などが挙げられる。 The organic semiconductor layer in the present invention can be formed from an organic semiconductor material. Examples of the organic semiconductor material include nitrogen-containing atomic materials such as phthalocyanine, sulfur-containing atomic materials such as oligothiophene and thiophene oligomer, and hydrocarbon materials such as pentacene, tetracene, rubrene, and derivatives thereof. Examples of the polymer organic semiconductor material include polythiophene, polyacetylene, poly (thienylene vinylene) (PTV), oligophenylene, thiophene derivative, fluorene derivative, fluorene-thiophene polymer (F8T2), and the like, thiophene, phenylene , A material made of a combination of vinylene and the like, a material made of a mixture containing fullerene, carbon nanotube, or a carbon-based material.
本発明において、ゲート電極を形成する材料としては、例えば、Al、Al合金、Ta、Ti、Cr、Si系材料などが挙げられる。 In the present invention, examples of the material for forming the gate electrode include Al, Al alloy, Ta, Ti, Cr, and Si-based materials.
本発明において、ソース電極及びドレイン電極を形成する材料としては、Au、Au/Cr、Cu、Al、W、Ti、導電性ポリマーなどが挙げられる。また、本発明においては、ソース電極及びドレイン電極を、溶液の塗布から形成することも可能である。例えば、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)や、Au、Ag等の金属微粒子を含有した溶液を塗布して、ソース電極及びドレイン電極を形成することができる。 In the present invention, examples of the material for forming the source electrode and the drain electrode include Au, Au / Cr, Cu, Al, W, Ti, and a conductive polymer. In the present invention, the source electrode and the drain electrode can be formed by applying a solution. For example, a source electrode and a drain electrode can be formed by applying a solution containing metal fine particles such as polyethylenedioxythiophene (PEDOT), Au, and Ag.
本発明における基板は、特に限定されるものではないが、例えば、ガラス基板や、薄い金属膜の表面を絶縁膜で被覆した基板や、フレキシブル基板などのプラスチック基板を用いることができる。プラスチック基板としては、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)などが挙げられる。 Although the board | substrate in this invention is not specifically limited, For example, plastic substrates, such as a glass substrate, the board | substrate which coat | covered the surface of the thin metal film with the insulating film, and a flexible substrate, can be used. Examples of the plastic substrate include polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate, polyimide, and polyethylene terephthalate (PET).
本発明におけるゲート絶縁膜は特に限定されるものではないが、例えば、パラキシリレン系樹脂、ポリ(ビニルピロリドン)(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、エポキシ樹脂、ポリイミドなどの高分子系材料の他、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などの無機材料を用いることができる。 Although the gate insulating film in the present invention is not particularly limited, for example, in addition to a high molecular weight material such as paraxylylene resin, poly (vinyl pyrrolidone) (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), epoxy resin, polyimide, An inorganic material such as a silicon oxide film or a silicon nitride film can be used.
本発明の集積回路は、第1の薄膜トランジスタと第2の薄膜トランジスタとを少なくとも備え、第2の薄膜トランジスタが、上記本発明の有機薄膜トランジスタであり、第1の薄膜トランジスタからの出力信号が、接続層を介して第2の薄膜トランジスタのゲート電極に与えられることを特徴としている。 The integrated circuit of the present invention includes at least a first thin film transistor and a second thin film transistor, the second thin film transistor is the organic thin film transistor of the present invention, and an output signal from the first thin film transistor is transmitted through a connection layer. And is applied to the gate electrode of the second thin film transistor.
本発明の集積回路においては、第2の薄膜トランジスタが、上記本発明の有機薄膜トランジスタから構成されているので、第2の薄膜トランジスタは、ゲート電極への配線における断線等を生じることなく、ゲート電極の厚みを厚くすることができる。従って、第2の薄膜トランジスタに、縦型チャネル構造の有機薄膜トランジスタを採用することができる。このため、チャネル長の短いトランジスタとすることができ、有機薄膜トランジスタの動作特性を向上させることができる。 In the integrated circuit of the present invention, since the second thin film transistor is composed of the organic thin film transistor of the present invention, the second thin film transistor has the thickness of the gate electrode without causing disconnection or the like in the wiring to the gate electrode. Can be thickened. Therefore, an organic thin film transistor having a vertical channel structure can be employed as the second thin film transistor. For this reason, it can be set as a transistor with a short channel length, and the operating characteristic of an organic thin-film transistor can be improved.
第1の薄膜トランジスタは、上記本発明の有機薄膜トランジスタであってもよいし、他の構造の薄膜トランジスタであってもよい。 The first thin film transistor may be the organic thin film transistor of the present invention or a thin film transistor having another structure.
本発明の集積回路は、例えば、画素駆動回路などに用いることができる。 The integrated circuit of the present invention can be used for, for example, a pixel driving circuit.
本発明によれば、ゲート電極への配線における断線等を生じることなく、ゲート電極の厚みを厚くすることができる。 According to the present invention, the thickness of the gate electrode can be increased without causing disconnection or the like in the wiring to the gate electrode.
本発明の集積回路は、第1の薄膜トランジスタと第2の薄膜トランジスタとを少なくとも備え、第2の薄膜トランジスタが、本発明の有機薄膜トランジスタであるので、第2の薄膜トランジスタのゲート電極への配線における断線等を生じることなく、第2の薄膜トランジスタのゲート電極の厚みを厚くすることができる。このため、集積回路の特性を向上させることができる。 The integrated circuit of the present invention includes at least a first thin film transistor and a second thin film transistor, and the second thin film transistor is the organic thin film transistor of the present invention. The thickness of the gate electrode of the second thin film transistor can be increased without being generated. For this reason, the characteristics of the integrated circuit can be improved.
以下、本発明を具体的な実施形態により説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、本発明に従う一実施形態の有機薄膜トランジスタを示す断面図であり、図2は平面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing an organic thin film transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view.
図1に示すように、ガラス基板9の上に、Au/Crの積層構造からなる接続層2(膜厚0.2μm)が形成されている。接続層2の一部の上に積層するように、Al薄膜からなるゲート電極3(膜厚1.0μm)が形成されている。ゲート電極3の上には、例えばパリレン膜からなるゲート絶縁膜4(膜厚数十nm〜数百nm)がゲート電極3の全体を覆うように形成されている。ゲート電極3の上には、ゲート絶縁膜4を介して、Au薄膜からなるフローティング電極7(膜厚0.15μm)が形成されている。また、図2に示すように、ゲート電極3の一方の側方の基板9の上には、Au薄膜からなるソース/ドレイン電極5(膜厚0.15μm)が形成されており、他方の側方の基板9上には、ドレイン/ソース電極6(膜厚0.15μm)が形成されている。
As shown in FIG. 1, a connection layer 2 (film thickness 0.2 μm) having a laminated structure of Au / Cr is formed on a
ソース/ドレイン電極5、ドレイン/ソース電極6、及びフローティング電極7の上には、ゲート絶縁膜4の側方部分全体を覆うように、有機半導体材料からなる有機半導体層8(膜厚0.1μm程度)が形成されている。
On the source /
図3は、図2に示すA−A′線に沿う断面図である。図3に示すように、基板9上にゲート電極3が形成され、ゲート電極3の上にゲート絶縁膜4が形成されており、ゲート絶縁膜4の上にフローティング電極(フローティングメタル)7が形成されている。また、ゲート絶縁膜4の一方の側面4a側の基板9上には、ソース/ドレイン電極5が形成されており、他方の側面4b側の基板9上には、ドレイン/ソース電極6が形成されている。後述するように、ソース/ドレイン電極5、フローティング電極7、及びドレイン/ソース電極6は、ゲート電極3及びゲート絶縁膜4の段差を利用して、一度の薄膜形成で形成することができる。
3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ shown in FIG. As shown in FIG. 3, the
ソース/ドレイン電極5、フローティング電極7、及びドレイン/ソース電極6の上には、有機半導体材料からなる有機半導体層8が形成されている。有機半導体層8を形成することにより、ソース/ドレイン電極5とフローティング電極7との間の側面4a及びフローティング電極7とドレイン/ソース電極6との間の側面4bに沿う領域をチャネル領域とすることができる。
An
本実施形態においては、ゲート電極3の上面上にフローティング電極7を設け、ゲート電極3の一方の側方にソース/ドレイン電極5、他方の側方にドレイン/ソース電極6を設けてチャネル領域を形成しているが、本発明はこのような電極の配置に限定されるものではない。例えば、ゲート電極の上にソース/ドレイン電極を設け、ゲート電極の側方にドレイン/ソース電極を設けるような構造であってもよい。この場合、ゲート電極の一方側にのみドレイン/ソース電極を設けてもよいし、両側にドレイン/ソース電極を設けてもよい。
In the present embodiment, a floating
本実施形態のように、ゲート電極3の上面上に形成する電極5をフローティング電極とすれば、フローティング電極には配線を接続する必要がないので、配線を考慮することなく、ゲート電極3の厚みを厚くすることができる。
If the
図1及び図2を参照して、ゲート電極3及びゲート絶縁膜4が設けられていない接続層2の領域に、ゲート電極3に信号を与えるための信号線10が形成されている。信号線10からの信号は、接続層2を通り、ゲート電極3に与えられる。
Referring to FIGS. 1 and 2, a
本実施形態では、信号線10が接続層2に電気的に接続され、接続層2を介して信号線10がゲート電極3に接続されている。接続層2の厚みは、ゲート電極3の厚みより薄いので、接続層2の上にゲート電極3の一部を形成する際、断線等を生じることなく確実に電気的に接続することができる。
In the present embodiment, the
図4は、本発明に従う他の実施形態の有機薄膜トランジスタを示す断面図であり、図5は平面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing an organic thin film transistor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view.
図4及び図5に示すように、本実施形態においては、接続層2として、ゲート電極3よりも大きい形状の接続層2を形成している。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the present embodiment, the
基板9上に、接続層2の薄膜と、ゲート電極3の薄膜の積層膜を形成した後、レジストパターンを形成し、エッチングすることにより、ゲート電極3を所望の形状に形成する。続いて、フォトリソグラフ及びエッチングにより、接続層2の形状を形成することができる。なお、ソース/ドレイン電極5及びドレイン/ソース電極6は、接続層2と接しないように、これらの電極近傍においてはゲート絶縁膜4が接続層2の上に形成されている。
After forming a thin film of the
図6は、本発明に従うさらに他の実施形態の有機薄膜トランジスタを示す断面図であり、図7は平面図である。 FIG. 6 is a sectional view showing an organic thin film transistor according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a plan view.
図7に示すように、本実施形態においては、接続層2と接するゲート電極3の部分が接続層2の幅よりも広い幅で接続層2を覆っている。このため、接続層2の段差による欠陥の発生を低減することができる。また、三方向から段差を乗り上げて接続層2と接触しているため、ゲート電極形成の際の位置ずれや基板上の素子の位置ずれによる断線や欠陥の影響を抑えることができる。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the portion of the
図8は、本発明に従う一実施形態の集積回路の製造工程を示す断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the integrated circuit of one embodiment according to the present invention.
図8(e)に示すように、本実施形態の集積回路においては、プレーナ型の第1の薄膜トランジスタ11と、本発明に従う縦型チャネル構造の第2の薄膜トランジスタ1とが形成されている。第1の薄膜トランジスタ11においては、基板9上にゲート電極13が形成されており、ゲート電極13の上にゲート絶縁膜14が形成され、ゲート電極13の両側には、ソース/ドレイン電極15と、ドレイン/ソース電極16が形成され、ソース/ドレイン電極15とドレイン/ソース電極16の間を埋めるように、有機半導体材料からなる有機半導体層18が形成されている。
As shown in FIG. 8E, in the integrated circuit of this embodiment, a planar first
第2の薄膜トランジスタ1は、図1及び図2に示す有機薄膜トランジスタと同様の構造を有している。第2の薄膜トランジスタ1のゲート電極3は接続層2の上に形成されることにより、接続層2と電気的に接続している。また、第1の薄膜トランジスタ11のドレイン/ソース電極16の端部は、接続層2の上に形成され、接続層2と電気的に接続されている。ドレイン/ソース電極16とゲート電極3は、図9の平面図に示すように、その位置がずれるようにして接続層2の上に形成されている。
The second
本実施形態の集積回路においては、第1の薄膜トランジスタ11のドレイン/ソース電極16からの信号を、接続層2を介して、第2の薄膜トランジスタ1のゲート電極3に与えることができる。
In the integrated circuit of this embodiment, a signal from the drain /
以下、図8(e)に示す集積回路の製造工程について、図8(a)〜(d)を参照して説明する。 Hereinafter, the manufacturing process of the integrated circuit shown in FIG. 8E will be described with reference to FIGS.
図8(a)に示すように、ガラス基板9の上に、スパッタリング法、蒸着法等を用いて、Au/Crの積層構造を有する接続層2(厚み0.2μm)を形成する。接続層2は、基板9上に、接続層2となる薄膜を形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成し、次にAu及びCrを、例えば、ヨウ化カリウム溶液及び硝酸系溶液などのエッチング液を用いてエッチングし、大きさ40μm程度の島状のパターンに形成することにより形成することができる。次に、スパッタリング法、蒸着法等により、厚み1.0μmのアルミニウム薄膜を形成し、フォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成した後、リン酸系混酸などのアルミニウムエッチング液を用いて、エッチングすることにより、ゲート電極13(幅50μm、長さ100μm)及びゲート電極3(幅10μm、長さ300μm)を形成する。なお、図8(b)に示すように、ゲート電極3の一部が、接続層2の上に形成されるようにゲート電極3をパターニングする。次に、ゲート絶縁膜として機能するパリレン膜を、厚み0.1μm程度となるように基板9の上の全体を覆うように形成する。次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、酸素プラズマ処理を行い、ゲート電極13上及びゲート電極3上以外の部分のパリレン膜を除去する。これにより、ゲート電極13及びゲート電極3の上にパリレン膜を残し、ゲート絶縁膜14及びゲート絶縁膜4を形成することができる。なお、パリレン膜は、少なくとも、図9の平面図に示す接続層2とドレイン/ソース電極16とが接続する部分30において、除去されていれば良い。
As shown in FIG. 8A, a connection layer 2 (thickness 0.2 μm) having an Au / Cr laminated structure is formed on a
次に、基板9の上全体に、Au薄膜を蒸着法で形成する。Au薄膜の表面を数十nm程度エッチングした後、フォトリソグラフィ法とエッチングにより、図8(d)に示すように、第1の薄膜トランジスタ11のソース/ドレイン電極15及びドレイン/ソース電極16、並びに第2の薄膜トランジスタ1のソース/ドレイン電極5、ドレイン/ソース電極6(図8には図示されない)、及びフローティング電極7を形成する。
Next, an Au thin film is formed on the entire surface of the
図8(d)に示すように、ドレイン/ソース電極16は、接続層2の上に形成され、接続層2と電気的に接続される。従って、ドレイン/ソース電極16は、第1の薄膜トランジスタ1に対しての信号線として機能している。
As shown in FIG. 8D, the drain /
次に、例えばペンタセンからなる半導体材料を、蒸着法により、ゲート電極13上のチャネル領域及びゲート電極3の側面のチャネル領域をそれぞれ覆うように形成する。なお、有機半導体材料のパターン形成は、蒸着マスクを用いたパターン形成や、蒸着後に保護膜を形成して、フォトリソグラフィ法によるレジストパターンをマスクとした、酸素プラズマを用いるドライエッチング等により行うことができる。
Next, a semiconductor material made of pentacene, for example, is formed by vapor deposition so as to cover the channel region on the
以上のようにして、厚み0.1μm程度の有機半導体層18及び8を形成し、図8(e)に示す集積回路を製造する。 As described above, the organic semiconductor layers 18 and 8 having a thickness of about 0.1 μm are formed, and the integrated circuit shown in FIG.
本実施形態の集積回路においては、第1の薄膜トランジスタ11からの出力が、ドレイン/ソース電極16から接続層2を介してゲート電極3に制御信号として入力される。
In the integrated circuit of this embodiment, the output from the first
本実施形態においては、ゲート電極3よりも厚みの薄い接続層2を用いて、第1の薄膜トランジスタのドレイン/ソース電極16と第2の薄膜トランジスタ1のゲート電極3と電気的に接続している。このため、断線等を生じることなくゲート電極3に配線を形成することができる。
In the present embodiment, the drain /
図10は、本発明の他の実施形態の集積回路を示す断面図であり、図11は平面図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing an integrated circuit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a plan view.
図11に示すように、本実施形態においては、接続層2とゲート電極3との接続部分が、図7に示す実施形態と同様に、接続層2の幅よりも広い幅でゲート電極3の一部が接続層2を覆うように形成されている。このため、接続層2とゲート電極3の接続部分における断線等の発生を抑制することができる。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the connecting portion between the
図12は、本発明に従うさらに他の実施形態の集積回路を示す断面図であり、図13は平面図である。なお、図12は、図13に示すB−B′線に沿う断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing an integrated circuit according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a plan view. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG.
図12及び図13に示す集積回路は、表示パネルの画素駆動回路として用いることができる集積回路である。 The integrated circuit illustrated in FIGS. 12 and 13 is an integrated circuit that can be used as a pixel driver circuit of a display panel.
図12に示すように、本実施形態の集積回路において、第1の薄膜トランジスタ11は、縦型チャネル構造の有機薄膜トランジスタから構成されている。
As shown in FIG. 12, in the integrated circuit of this embodiment, the first
図13に示すように、横方向には走査線25が形成されており、縦方向には電源線22及び信号線23が形成されている。図12に示すように、第1の薄膜トランジスタ11においては、基板9上に厚み1.0μm程度のゲート電極13が形成され、その上にゲート絶縁膜14が形成され、ゲート電極13の上面上には、ゲート絶縁膜14を介してフローティング電極17が形成されている。また、ゲート電極13の両側には、ソース/ドレイン電極15及びドレイン/ソース電極16がそれぞれ形成され、ソース/ドレイン電極15は、信号線23に接続されている。
As shown in FIG. 13, scanning
第1の薄膜トランジスタ11と第2の薄膜トランジスタ1の間には、基板9の上に導体膜と絶縁膜を形成し、その上にドレイン/ソース電極16を形成することにより、キャパシタ部21が形成されている。
Between the first
ドレイン/ソース電極16は、さらに第1の薄膜トランジスタ1の接続層2まで延び、接続層2に電気的に接続されている。接続層2は、上記各実施形態と同様に、ゲート電極3と接続している。
The drain /
図13を参照して、第2の薄膜トランジスタ1のドレイン/ソース電極6は、電源線22に接続されている。ゲート電極3に与えられる制御信号に応じて、電源線22からの電圧が、ソース/ドレイン電極5を介して発光部31に与えられる。
Referring to FIG. 13, the drain /
上記実施形態において、第1の薄膜トランジスタ11である縦型チャネル構造のトランジスタも、本発明に従う有機薄膜トランジスタとしてもよい。すなわち、ゲート電極13を、接続層に接続し、走査線25と接続層を介して接続してもよい。
In the above embodiment, the vertical channel structure transistor which is the first
上記実施形態の画素駆動回路においては、走査線25の信号により第1の薄膜トランジスタ11が制御され、信号線23に印加した信号電圧に対応する電圧を出力し、これをドレイン/ソース電極16を通して、第2の薄膜トランジスタ1のゲート電極3に制御信号として印加される。第2の薄膜トランジスタ1は、印加された信号に対応する出力電流を電源線22から発光部31に与え、発光部31は、この電流により定められた発光強度で発光する。発光部31に与えられる出力電流は、走査線25及び信号線23の印加電圧と発光部31の別の電極(図示せず)の間の電圧条件から定められる。
In the pixel driving circuit of the above embodiment, the first
本発明の有機薄膜トランジスタ及び集積回路は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することが可能なものである。 The organic thin film transistor and the integrated circuit of the present invention are not limited to the above embodiments, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the present invention.
1…第2の薄膜トランジスタ
2…接続層
3…ゲート電極
4…ゲート絶縁膜
5…ソース/ドレイン電極
6…ドレイン/ソース電極
7…フローティング電極
8…有機半導体層
9…基板
10…信号線
11…第1の薄膜トランジスタ
13…ゲート電極
14…ゲート絶縁膜
15…ソース/ドレイン電極
16…ドレイン/ソース電極
17…フローティング電極
18…有機半導体層
21…キャパシタ部
22…電源線
23…信号線
25…走査線
30…接続部
31…発光部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ゲート電極より厚みの薄い接続層が前記基板上に設けられており、前記ゲート電極の一部が前記接続層の上に形成されることにより、前記ゲート電極が前記接続層に電気的に接続されており、前記信号線が前記接続層と電気的に接続されることにより、前記接続層を介して前記ゲート電極と電気的に接続されていることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。 A substrate, a gate electrode provided on the substrate, a source electrode, a drain electrode, a gate insulating film covering the gate electrode, and provided on the gate insulating film, the source electrode and the drain electrode; An organic thin film transistor comprising an organic semiconductor layer for forming a channel region between the signal line and a signal line for giving a signal to the gate electrode,
A connection layer thinner than the gate electrode is provided on the substrate, and a part of the gate electrode is formed on the connection layer, whereby the gate electrode is electrically connected to the connection layer. An organic thin film transistor, wherein the signal line is electrically connected to the connection layer, thereby being electrically connected to the gate electrode through the connection layer.
前記第2の薄膜トランジスタが、請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタであり、前記第1の薄膜トランジスタからの出力信号が、前記接続層を介して前記第2の薄膜トランジスタの前記ゲート電極に与えられることを特徴とする集積回路。 An integrated circuit comprising at least a first thin film transistor and a second thin film transistor,
5. The organic thin film transistor according to claim 1, wherein an output signal from the first thin film transistor is transmitted to the gate of the second thin film transistor via the connection layer. An integrated circuit characterized by being applied to an electrode.
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