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JP2012138550A - Thin film transistor and thin film transistor manufacturing method - Google Patents

Thin film transistor and thin film transistor manufacturing method Download PDF

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JP2012138550A
JP2012138550A JP2010291679A JP2010291679A JP2012138550A JP 2012138550 A JP2012138550 A JP 2012138550A JP 2010291679 A JP2010291679 A JP 2010291679A JP 2010291679 A JP2010291679 A JP 2010291679A JP 2012138550 A JP2012138550 A JP 2012138550A
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thin film
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Hiroyuki Honda
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Abstract

【課題】
製造プロセスのステップ数を少なくでき、素子の構造が簡単でコストを抑制することが可能な薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】本発明の薄膜トランジスタ100は、主面を有する基材110と、前記基材110の前記主面に対する積層方向に配設される遮光層111と、前記積層方向からみて、前記遮光層111に含まれるように設けられる有機半導体層150と、前記有機半導体層150と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極120及びドレイン電極130と、前記積層方向からみて、前記有機半導体層150の外周において前記ソース電極120と前記ドレイン電極130と重畳しない溝部165が設けられたゲート絶縁層160と、前記積層方向からみて前記有機半導体層150を含むように、前記ゲート絶縁層160上及び前記溝部165に設けられるゲート電極140と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図1
【Task】
A thin film transistor capable of reducing the number of steps of a manufacturing process, having a simple element structure, and capable of suppressing cost.
A thin film transistor of the present invention includes a substrate having a main surface, a light shielding layer arranged in a stacking direction with respect to the main surface of the substrate, and the light blocking layer as viewed from the stacking direction. 111, an organic semiconductor layer 150 provided so as to be included in 111, a source electrode 120 and a drain electrode 130 which are provided so as to be in contact with the organic semiconductor layer 150 and which form channel regions opposite to each other, as viewed from the stacking direction, The gate insulation layer 160 includes the gate insulating layer 160 provided with a groove 165 that does not overlap the source electrode 120 and the drain electrode 130 on the outer periphery of the organic semiconductor layer 150, and the organic semiconductor layer 150 when viewed from the stacking direction. And a gate electrode 140 provided on the layer 160 and in the groove portion 165.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体材料として有機半導体材料などが用いられた薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。   The present invention relates to a thin film transistor using an organic semiconductor material or the like as a semiconductor material and a method for manufacturing the thin film transistor.

近年、シリコンに代表される無機材料からなる薄膜トランジスタに変わって、有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタが注目されている。有機半導体材料からなる薄膜トランジスタは、低温プロセスで製造できるため、プラスチック基材やフィルムを用いることができ、フレキシブルで軽量、壊れにくい素子を形成することができる。また、薄膜トランジスタは、液体材料を用いて塗布法や印刷法等の簡便な方法で形成することができ、短時間で素子を形成することができる。そのため、プロセスコストや形成装置コストを非常に低く抑えることが可能であるという非常に大きなメリットもある。また、有機半導体材料は、その分子構造を変化させること等によって容易に材料特性が変化するので、有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタは、無機材料からなるものでは実現が困難であった機能等を含め、多様な機能に対応可能である。   In recent years, a thin film transistor using an organic semiconductor material has attracted attention in place of a thin film transistor made of an inorganic material typified by silicon. Since a thin film transistor made of an organic semiconductor material can be manufactured by a low-temperature process, a plastic substrate or a film can be used, and a flexible, lightweight, and hardly broken element can be formed. The thin film transistor can be formed using a liquid material by a simple method such as a coating method or a printing method, and an element can be formed in a short time. Therefore, there is also a very great merit that the process cost and the forming apparatus cost can be kept very low. In addition, since the organic semiconductor material easily changes its material characteristics by changing its molecular structure, etc., the thin film transistor using the organic semiconductor material includes functions that were difficult to realize with an inorganic material. It can support various functions.

このような薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極と、これらの領域間の有機半導体材料からなるチャネル領域と、チャネル領域に電界を印加可能なゲート電極と、ゲート電極とチャネル領域との間のゲート絶縁膜を有している。このような構成により、チャネル領域に電界が印加されると、ソース電極及びドレイン電極の間に電流を流すことが可能となる。以上のような有機半導体材料からなる薄膜トランジスタとしては、例えば、特許文献1(特開2009−141203号公報)などに開示がなされている。   Such a thin film transistor includes a source electrode and a drain electrode, a channel region made of an organic semiconductor material between these regions, a gate electrode capable of applying an electric field to the channel region, and a gate insulation between the gate electrode and the channel region. Has a membrane. With such a structure, when an electric field is applied to the channel region, a current can flow between the source electrode and the drain electrode. The thin film transistor made of the organic semiconductor material as described above is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-141203.

上記のような薄膜トランジスタは、薄型軽量化に適すること、可撓性を有すること、材料コストが安価であること等の長所を有しており、フレキシブルディスプレイ等のスイッチング素子としての利用が期待されている。ところで、薄膜トランジスタにおいては、光リーク電流を抑制するために、半導体層を適切に遮光する必要がある。このために、例えば、特許文献2(特開2010−123909号公報)などにおいては、半導体層1a上に形成された層間膜42に島状の凸部42aを形成し、さらにこの上に遮光膜25を形成することによって、前記半導体層1aを遮光する構成がとられている。
特開2009−141203号公報 特開2010−123909号公報
The thin film transistor as described above has advantages such as being suitable for reduction in thickness and weight, flexibility, and low material cost, and is expected to be used as a switching element for flexible displays and the like. Yes. By the way, in the thin film transistor, it is necessary to appropriately shield the semiconductor layer in order to suppress the light leakage current. For this purpose, for example, in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-123909), an island-shaped convex portion 42a is formed on the interlayer film 42 formed on the semiconductor layer 1a, and a light shielding film is further formed thereon. By forming 25, the semiconductor layer 1a is shielded from light.
JP 2009-141203 A JP 2010-123909 A

しかしながら、特許文献2に記載の従来技術では、層間膜42に凸部42aを形成した上で、遮光膜25を形成する、という製造工程を経ることが必要であり、製造プロセスのステップ数が多く、素子の構造が複雑であるため、コストがかかる、という問題があった。   However, in the conventional technique described in Patent Document 2, it is necessary to go through a manufacturing process in which the light shielding film 25 is formed after forming the convex portion 42a in the interlayer film 42, and the number of steps of the manufacturing process is large. There is a problem in that the structure of the element is complicated and thus costs are increased.

本発明は以上のような課題を解決するためのものであり、請求項1に係る発明は、主面を有する基材と、前記基材の前記主面に対する積層方向に配設される遮光層と、前記積層方向からみて、前記遮光層に含まれるように設けられる半導体層と、前記半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極と、前記積層方向からみて、前記半導体層の外周において前記ソース電極と前記ドレイン電極と重畳しない位置に溝部が設けられたゲート絶縁層と、前記積層方向からみて前記半
導体層を含むように、前記ゲート絶縁層上及び前記溝部に設けられるゲート電極と、からなることを特徴とする薄膜トランジスタである。
The present invention is for solving the above-described problems, and the invention according to claim 1 is a substrate having a main surface and a light-shielding layer disposed in a stacking direction of the substrate with respect to the main surface. A semiconductor layer provided so as to be included in the light shielding layer as viewed from the stacking direction, a source electrode and a drain electrode provided so as to be in contact with the semiconductor layer and facing each other to form a channel region, and the stacked layer A gate insulating layer provided with a groove at a position that does not overlap the source electrode and the drain electrode on the outer periphery of the semiconductor layer when viewed from the direction, and the semiconductor layer including the semiconductor layer when viewed from the stacking direction. And a gate electrode provided in the groove.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の薄膜トランジスタにおいて、前記半導体層が有機半導体又は酸化物半導体又はシリコン半導体のいずれか1つを含むことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer includes any one of an organic semiconductor, an oxide semiconductor, and a silicon semiconductor.

また、請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の薄膜トランジスタにおいて、前記遮光層と前記半導体との間には平坦化層が設けられることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein a planarization layer is provided between the light shielding layer and the semiconductor.

また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタにおいて、前記遮光層のOD値が1以上であることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the thin film transistor according to any one of the first to third aspects, the light shielding layer has an OD value of 1 or more.

また、請求項5に係る発明は、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極のOD値が1以上であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the thin film transistor according to any one of the first to fourth aspects, the OD value of the gate electrode is 1 or more.

また、請求項6に係る発明は、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタにおいて、前記主面と、前記ゲート電極が形成される前記ゲート絶縁層とがなす角をθとすると、θ<90°であることを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the thin film transistor according to any one of claims 1 to 5, wherein an angle formed by the main surface and the gate insulating layer on which the gate electrode is formed is θ. Then, θ <90 °.

また、請求項7に係る発明は、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタにおいて、前記主面と、前記ゲート電極が形成される前記ゲート絶縁層とがなす角をθ、前記ゲート絶縁層の厚さをtとすると、前記溝部の幅Lの最小値はL=t×tan(90°−θ)×2により規定することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the thin film transistor according to any one of claims 1 to 6, wherein an angle formed by the main surface and the gate insulating layer on which the gate electrode is formed is θ. When the thickness of the gate insulating layer is t, the minimum value of the width L of the groove is defined by L = t × tan (90 ° −θ) × 2.

また、請求項8に係る発明は、主面を有する基材に遮光層を形成する工程と、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極を設ける工程と、積層方向からみて、前記遮光層に含まれるように、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する半導体層を設ける工程と、前記半導体層上にゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層に、前記積層方向からみて、前記半導体層の外周において前記ソース電極と前記ドレイン電極と重畳しない位置に溝部を設ける工程と、前記積層方向からみて前記半導体層を含むように、前記ゲート絶縁層上及び前記溝部にゲート電極を形成する工程と、からなることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a step of forming a light shielding layer on a base material having a main surface, a step of providing a source electrode and a drain electrode facing each other and forming a channel region, and the light shielding as viewed from the stacking direction. A step of providing a semiconductor layer in contact with the source electrode and the drain electrode so as to be included in the layer, a step of forming a gate insulating layer on the semiconductor layer, and the gate insulating layer as viewed from the stacking direction, A step of providing a groove at a position where the source electrode and the drain electrode do not overlap with the outer periphery of the semiconductor layer; and a gate electrode is formed on the gate insulating layer and in the groove so as to include the semiconductor layer as viewed from the stacking direction. A thin film transistor manufacturing method characterized by comprising the steps of:

本発明の薄膜トランジスタによれば、遮光性を付与するための製造プロセスのステップ数を少なくできると共に、素子の構造が簡単であるため、コストを抑制することが可能となる。   According to the thin film transistor of the present invention, it is possible to reduce the number of steps in the manufacturing process for imparting light shielding properties, and it is possible to suppress the cost because the structure of the element is simple.

本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100を示す図である。It is a figure which shows the thin-film transistor 100 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100における溝部165の適切な寸法を説明する図である。It is a figure explaining the appropriate dimension of the groove part 165 in the thin-film transistor 100 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100の遮光性を説明する図である。It is a figure explaining the light-shielding property of the thin-film transistor 100 which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100をアクティブマトリックス駆動のためのトランジスタアレイに適用した概略図である。1 is a schematic view of a thin film transistor 100 according to an embodiment of the present invention applied to a transistor array for active matrix driving. 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100によるトランジスタアレイの積層構造の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the laminated structure of the transistor array by the thin-film transistor 100 which concerns on embodiment of this invention. 表示素子の画素1つ分に相当する回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure corresponded to 1 pixel of a display element.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100を示す図である。図1(A)は薄膜トランジスタ100の導体部と半導体部とゲート絶縁層に形成された溝部のみを抜き出して示す図であり、図1(B)は図1(A)X−X’の断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a thin film transistor 100 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a diagram illustrating only a groove portion formed in a conductor portion, a semiconductor portion, and a gate insulating layer of the thin film transistor 100, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG. It is.

本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100に用いられる基材110としては、実施形態によりなる薄膜トランジスタ素子の用途等に応じて任意の機能を有する基材110を用いることができる。このような基材110としては、ガラス基材110等の可撓性を有さないリジット基材110であってもよく、または、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基材110であってもよい。本実施形態においては、このようなリジット基材110およびフレキシブル基材110のいずれであっても好適に用いられるが、なかでもフレキシブル基材110を用いることが好ましい。フレキシブル基材110を用いることにより、本実施形態の有機半導体層をRoll to Rollプロセスにより製造することが可能になるため、本実施形態の薄膜トランジスタ素子をより生産性の高いものにすることができるからである。   As the base material 110 used for the thin film transistor 100 according to the embodiment of the present invention, the base material 110 having an arbitrary function can be used according to the use of the thin film transistor element according to the embodiment. Such a substrate 110 may be a rigid substrate 110 having no flexibility, such as a glass substrate 110, or a flexible substrate 110 having flexibility, such as a film made of a plastic resin. It may be. In the present embodiment, any of the rigid base material 110 and the flexible base material 110 is preferably used, but among them, the flexible base material 110 is preferably used. By using the flexible substrate 110, the organic semiconductor layer of the present embodiment can be manufactured by a Roll to Roll process, so that the thin film transistor element of the present embodiment can be made more productive. It is.

ここで、上記フレキシブル基材に用いるプラスチック樹脂としては、例えば、PET、PEN、PES、PI、PEEK、PC、PPSおよびPEI等を挙げることができる。   Here, examples of the plastic resin used for the flexible base material include PET, PEN, PES, PI, PEEK, PC, PPS, and PEI.

また、本実施形態に用いられる基材110は単一層からなるものであってもよく、または、複数の層が積層された構成を有するものであってもよい。上記複数の層が積層された構成を有する基材110としては、例えば、上記プラスチック樹脂からなる基材上に、金属材料からなるバリア層が積層された構成を有するものを例示することができる。ここで、上記プラスチック樹脂からなる基材110は、本実施形態の薄膜トランジスタ素子を、可撓性を有するフレキシブルなものにできるという利点を有する反面、ソース電極120およびドレイン電極130を形成する際に表面に損傷を受けやすいという欠点を有することが指摘されている。しかしながら、上記バリア層が積層された基材110を用いることにより、上記プラスチック樹脂からなる基材を用いる場合であっても、上記のような欠点を解消することができるという利点がある。   Moreover, the base material 110 used in the present embodiment may be composed of a single layer, or may have a configuration in which a plurality of layers are laminated. Examples of the substrate 110 having a configuration in which a plurality of layers are stacked include a substrate having a configuration in which a barrier layer made of a metal material is stacked on a substrate made of the plastic resin. Here, the base material 110 made of the plastic resin has an advantage that the thin film transistor element of the present embodiment can be made flexible and flexible, but on the surface when the source electrode 120 and the drain electrode 130 are formed. It has been pointed out that it has the disadvantage of being easily damaged. However, by using the base material 110 on which the barrier layer is laminated, there is an advantage that the above disadvantages can be eliminated even when the base material made of the plastic resin is used.

本実施形態に用いられる基材110の厚みは、通常、1mm以下であることが好ましく、なかでも50μm〜700μmの範囲内であることが好ましい。ここで、本実施形態に用いられる基材110が複数の層が積層された構成を有するものである場合、上記厚みは、各層の厚みの総和を意味するものとする。   The thickness of the substrate 110 used in the present embodiment is usually preferably 1 mm or less, and particularly preferably in the range of 50 μm to 700 μm. Here, when the base material 110 used in the present embodiment has a configuration in which a plurality of layers are stacked, the above thickness means the sum of the thicknesses of the respective layers.

次に、上記のような基材110の一方の主面上には、主面に対する積層方向に遮光層111が設けられる。このような遮光層111は、基材110を透過して有機半導体層150に入射する光を遮光するものである。   Next, the light shielding layer 111 is provided on one main surface of the base material 110 as described above in the stacking direction with respect to the main surface. Such a light shielding layer 111 shields light that passes through the base 110 and enters the organic semiconductor layer 150.

このような遮光層111を形成するための材料としては、樹脂、或いは、金属と酸化物の積層体を用いることができる。前記樹脂としては、黒色顔料を含んだ感光性樹脂を用いることができる。遮光層111を形成する際には、このような感光性樹脂を用いて、露光及び現像により遮光層111のパターニングを行う。また、前記金属と酸化物の積層体としては、例えば、クロムと酸化クロムの積層体を用いることができる。このようなクロムと酸化クロム膜はフォトリソグラフィーによって構成することが可能である。また、遮光層111の光学特性としてはOD値が1以上、より好ましくはOD値が2以上であることが望ましい。   As a material for forming such a light shielding layer 111, a resin or a laminate of a metal and an oxide can be used. As the resin, a photosensitive resin containing a black pigment can be used. When forming the light shielding layer 111, the light shielding layer 111 is patterned by exposure and development using such a photosensitive resin. Moreover, as the laminate of the metal and oxide, for example, a laminate of chromium and chromium oxide can be used. Such chromium and chromium oxide films can be formed by photolithography. Further, as the optical characteristics of the light shielding layer 111, it is desirable that the OD value is 1 or more, more preferably, the OD value is 2 or more.

以上のような遮光層111上には、次に平坦化層112を形成する。平坦化層112に用いる材料としては、平坦化層112に所望の絶縁性を付与することができ、透明であり、平坦化層112上に有機半導体層150を形成する際に、有機半導体層150の性能を損なわないものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。   Next, the planarization layer 112 is formed on the light shielding layer 111 as described above. As a material used for the planarization layer 112, a desired insulating property can be imparted to the planarization layer 112 and is transparent. When the organic semiconductor layer 150 is formed on the planarization layer 112, the organic semiconductor layer 150 There is no particular limitation as long as it does not impair the performance. Examples of such an insulating resin material include acrylic resins, phenol resins, fluorine resins, epoxy resins, cardo resins, vinyl resins, imide resins, and novolac resins.

また、平坦化層112の形成において、印刷法によって形成する場合は、基材110上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する。上記印刷法が用いられる場合において、基材110上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法としては、厚みが均一で、表面が平滑な膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等を挙げることができる。   When the planarization layer 112 is formed by a printing method, a film made of an insulating resin material is formed on the entire surface of the substrate 110. In the case where the above printing method is used, as a method having a step of forming a film made of an insulating resin material on the entire surface of the substrate 110, any method can be used as long as a film having a uniform thickness and a smooth surface can be formed. It is not particularly limited. Examples of such methods include spin coating, die coating, roll coating, bar coating, dip coating, spray coating, blade coating, and gravure offset printing.

また、平坦化層112の厚さとしては、0.01μm〜5μmの範囲内であることが好ましく、特に0.01μm〜3μmの範囲内であることが好ましく、さらに0.01μm〜1μmの範囲内であることが好ましい。   Further, the thickness of the planarizing layer 112 is preferably within a range of 0.01 μm to 5 μm, particularly preferably within a range of 0.01 μm to 3 μm, and further within a range of 0.01 μm to 1 μm. It is preferable that

次に、平坦化層112の上面部にソース電極120及びドレイン電極130を形成する。ソース電極120及びドレイン電極130に用いる導電性材料としては、所望の導電性を有する電極を形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、Al、Cr、Au、Ag、Ta、Cu、C、Pt、および、Ti等の金属材料と、カーボンペーストなどの遮光性導電有機物、或いはこれら任意の材料の積層体(好ましくはAlをCrやTiでサンドイッチしたもの)を挙げることができる。ソース電極120及びドレイン電極130の厚さ(積層体を採用する場合は合計厚さ)としては、10nmから数十μmの範囲内であることが好ましい。   Next, the source electrode 120 and the drain electrode 130 are formed on the upper surface portion of the planarization layer 112. The conductive material used for the source electrode 120 and the drain electrode 130 is not particularly limited as long as an electrode having desired conductivity can be formed. As such a conductive material, for example, a metal material such as Al, Cr, Au, Ag, Ta, Cu, C, Pt, and Ti, a light-shielding conductive organic material such as a carbon paste, or any of these materials (Preferably Al sandwiched between Cr and Ti). The thickness of the source electrode 120 and the drain electrode 130 (the total thickness when a stacked body is employed) is preferably in the range of 10 nm to several tens of μm.

次に、積層方向からみて、遮光層111に含まれるように設けられる有機材料によりなる有機半導体層150を構成する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、積層方向からみて第1構成が第2構成を含んでいるとは、積層方向に向けて投影を行ったとき、第1構成による投影が、第2構成による投影を内包する状態を示いている。   Next, an organic semiconductor layer 150 made of an organic material provided so as to be included in the light shielding layer 111 as viewed from the stacking direction is formed. In the present specification and claims, the first configuration includes the second configuration when viewed from the stacking direction. When projection is performed in the stacking direction, the projection by the first configuration is the second configuration. The state which includes the projection by a structure is shown.

このような有機半導体層150は、ソース電極120及びドレイン電極130と接触するように設けられ、ソース電極120とドレイン電極130との間の領域はチャネル領域として機能することとなる。   Such an organic semiconductor layer 150 is provided in contact with the source electrode 120 and the drain electrode 130, and a region between the source electrode 120 and the drain electrode 130 functions as a channel region.

本実施形態の有機半導体層150に用いられる有機半導体材料としては、本実施形態の薄膜トランジスタ素子の用途等に応じて、所望の半導体特性を備える有機半導体層150を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、一般的に有機半導体トランジスタに用いられる有機半導体材料を用いることができる。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料、および、ポリピロール、ポリ(N−置換ピロール)、ポリ(3−置換ピロール)、ポリ(3,4−二置換ピロール)等のポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ(3−置換チオフェン)、ポリ(3,4−二置換チオフェン)、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン等のポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のポリチェニレンビニレン類、ポリ(p−フェニレンビニレン)等のポリ(p−フェニレンビニレン)類、ポリアニリン、ポリ(N−置換アニリン)等のポリアニリン類、ポリアセチレン等のポリアセチレン類、ポリジアセチレン、ポリアズレン等のポリアズレン類等の高分子
系有機半導体材料を挙げることができる。なかでも本実施形態においては、ペンタセンまたはポリチオフェン類を好適に用いることができる。
The organic semiconductor material used for the organic semiconductor layer 150 of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a material that can form the organic semiconductor layer 150 having desired semiconductor characteristics depending on the use of the thin film transistor element of the present embodiment. Instead, organic semiconductor materials generally used for organic semiconductor transistors can be used. Examples of such organic semiconductor materials include π-electron conjugated aromatic compounds, chain compounds, organic pigments, and organosilicon compounds. More specifically, low molecular organic semiconductor materials such as pentacene, and polypyrroles such as polypyrrole, poly (N-substituted pyrrole), poly (3-substituted pyrrole), and poly (3,4-disubstituted pyrrole). , Polythiophene, poly (3-substituted thiophene), poly (3,4-disubstituted thiophene), polythiophenes such as polybenzothiophene, polyisothianaphthenes such as polyisothianaphthene, and polychess such as polychenylene vinylene Nylene vinylenes, poly (p-phenylene vinylenes) such as poly (p-phenylene vinylene), polyanilines such as polyaniline and poly (N-substituted aniline), polyacetylenes such as polyacetylene, and polyazulenes such as polydiacetylene and polyazulene High molecular organic semiconductor materials such as Of these, pentacene or polythiophenes can be preferably used in the present embodiment.

また、本実施形態に用いられる有機半導体層150の厚みについては、上記有機半導体材料の種類等に応じて所望の半導体特性を備える有機半導体層150を形成できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本実施形態においてはチャネル領域上に形成された有機半導体層150の厚みが、1000nm以下であることが好ましく、なかでも1nm〜300nmの範囲内であることが好ましく、特に1nm〜100nmの範囲内であることが好ましい。   In addition, the thickness of the organic semiconductor layer 150 used in the present embodiment is not particularly limited as long as the organic semiconductor layer 150 having desired semiconductor characteristics can be formed according to the type of the organic semiconductor material. In particular, in this embodiment, the thickness of the organic semiconductor layer 150 formed on the channel region is preferably 1000 nm or less, more preferably in the range of 1 nm to 300 nm, and particularly in the range of 1 nm to 100 nm. It is preferable to be within.

なお、本実施形態においては、半導体材料として有機半導体を例に挙げて説明したが、本発明に係る薄膜トランジスタに用いる半導体層は有機半導体材料からなる半導体層でなくても良い。印刷可能な塗布型無機半導体としては、酸化亜鉛、アモルファス構造のInとGaとZnを含む酸化物、微結晶Si、アモルファスSiなどがあり、これら無機半導体材料も用いることが可能である。   In the present embodiment, an organic semiconductor is described as an example of the semiconductor material. However, the semiconductor layer used in the thin film transistor according to the present invention may not be a semiconductor layer made of an organic semiconductor material. Examples of printable inorganic semiconductors that can be printed include zinc oxide, oxides containing In, Ga, and Zn having an amorphous structure, microcrystalline Si, and amorphous Si. These inorganic semiconductor materials can also be used.

次に、有機半導体層150の上部において、積層方向からみて、有機半導体層150の外周においてソース電極120とドレイン電極130と重畳しない位置に溝部165が設けられたゲート絶縁層160を構成する。ここで、本明細書及び特許請求の範囲において、積層方向からみて第1構成と第2構成とが重畳するとは、積層方向に向けて投影を行ったとき、第1構成による投影が、第2構成による投影と重なることをいう。   Next, on the organic semiconductor layer 150, the gate insulating layer 160 provided with a groove 165 is formed at a position where the source electrode 120 and the drain electrode 130 do not overlap with each other in the outer periphery of the organic semiconductor layer 150 when viewed from the stacking direction. Here, in the present specification and claims, the first configuration and the second configuration are superimposed when viewed from the stacking direction. When projection is performed in the stacking direction, the projection by the first configuration is the second. It overlaps with the projection by the composition.

このようなゲート絶縁層160に用いる絶縁材料としては、ゲート絶縁層160に所望の絶縁性を付与することができ、透明であり、有機半導体層150上にゲート絶縁層160を形成する際に、上記有機半導体層150の性能を損なわないものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。   As an insulating material used for such a gate insulating layer 160, a desired insulating property can be imparted to the gate insulating layer 160, it is transparent, and when the gate insulating layer 160 is formed over the organic semiconductor layer 150, There is no particular limitation as long as the performance of the organic semiconductor layer 150 is not impaired. Examples of such an insulating resin material include acrylic resins, phenol resins, fluorine resins, epoxy resins, cardo resins, vinyl resins, imide resins, and novolac resins.

印刷法によって前記溝部165を形成する場合は、一旦、基材上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成した後、当該膜の必要な個所を除去してパターニングすることにより形成することになる。   When the groove 165 is formed by a printing method, a film made of an insulating resin material is once formed on the entire surface of the base material, and then a necessary portion of the film is removed and patterned. Become.

上記印刷法が用いられる場合において、基材上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法としては、厚みが均一で、表面が平滑な膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等を挙げることができる。   In the case where the printing method is used, as a method having a step of forming a film made of an insulating resin material on the entire surface of the substrate, a method that can form a film having a uniform thickness and a smooth surface is particularly preferable. It is not limited. Examples of such methods include spin coating, die coating, roll coating, bar coating, dip coating, spray coating, blade coating, and gravure offset printing.

本実施形態に用いられるゲート絶縁層160の厚みは、ゲート絶縁層160を構成する絶縁性樹脂材料の種類等に応じて、ゲート絶縁層160に所望の絶縁性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。有機半導体層150上に形成されるゲート絶縁層160の厚みは、0.01μm〜5μmの範囲内であることが好ましく、特に0.01μm〜3μmの範囲内であることが好ましく、さらに0.01μm〜1μmの範囲内であることが好ましい。   The thickness of the gate insulating layer 160 used in the present embodiment is not particularly limited as long as the desired insulating property can be imparted to the gate insulating layer 160 according to the type of the insulating resin material constituting the gate insulating layer 160 and the like. It is not limited. The thickness of the gate insulating layer 160 formed on the organic semiconductor layer 150 is preferably in the range of 0.01 μm to 5 μm, particularly preferably in the range of 0.01 μm to 3 μm, and more preferably 0.01 μm. It is preferable to be within a range of ˜1 μm.

次に、上記のような溝部165が形成されたゲート絶縁層160上にゲート電極140を形成する。このようなゲート絶縁層160は、積層方向からみて有機半導体層150を含むように、かつ、ゲート絶縁層160上及び溝部165に設ける。   Next, the gate electrode 140 is formed on the gate insulating layer 160 in which the groove 165 as described above is formed. Such a gate insulating layer 160 is provided on the gate insulating layer 160 and in the groove portion 165 so as to include the organic semiconductor layer 150 when viewed from the stacking direction.

ゲート電極140に用いる導電性材料としては、所望の導電性を有する電極を形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、Al、Cr、Au、Ag、Ta、Cu、C、Pt、および、Ti等の金属材料と、カーボンペーストなどの遮光性導電有機物、或いはこれら任意の材料の積層体(好ましくはAlをCrやTiでサンドイッチしたもの)を挙げることができる。ソース電極120及びドレイン電極130の厚さ(積層体を採用する場合は合計厚さ)としては、10nmから数百nmの範囲内であることが好ましい。また、光学特性としては、OD値が1以上、より好ましくはOD値が2以上であればよい。   The conductive material used for the gate electrode 140 is not particularly limited as long as an electrode having desired conductivity can be formed. As such a conductive material, for example, a metal material such as Al, Cr, Au, Ag, Ta, Cu, C, Pt, and Ti, a light-shielding conductive organic material such as a carbon paste, or any of these materials (Preferably Al sandwiched between Cr and Ti). The thickness of the source electrode 120 and the drain electrode 130 (the total thickness when a stacked body is employed) is preferably in the range of 10 nm to several hundred nm. Moreover, as an optical characteristic, OD value should just be 1 or more, More preferably, OD value should just be 2 or more.

ここで、ゲート電極140は溝部165の側壁(積層方向と同方向の壁部)にも設けられるようにする必要がある。この溝部165の側壁部においても、OD値が2以上を確保するようにする。このためには、例えば、導電性材料としてはAlを用いる場合には、溝部165の側壁部に数nm以上の膜圧で堆積させる必要がある。   Here, the gate electrode 140 needs to be provided also on the side wall (wall portion in the same direction as the stacking direction) of the groove portion 165. Also in the side wall portion of the groove portion 165, an OD value of 2 or more is ensured. For this purpose, for example, when Al is used as the conductive material, it is necessary to deposit on the side wall of the groove 165 with a film pressure of several nm or more.

上記のような条件でゲート電極140を溝部165の側壁部に設けるための好ましい成膜方法としては、具体的には、スパッタガスとしてはアルゴンを用い、ターゲット電極としてAlを用いたDC放電によるスパッタが好適である。成膜時の圧力は一般的には1Pa未満であるが、圧力が高いほどカバレッジが良くなる
また、ゲート電極140を設けるための好ましい成膜方法としては、高周波スパッタを挙げることができる。なお、通常のRFスパッタでは周波数として13.56MHzを用いるが、周波数として60MHzを用いることで、スパッタされた金属原子の電離度を増加させ、アスペクト比の大きい細い穴などに万遍なく且つ密着性良く成膜することが可能となる。このため、溝部165の側壁部に成膜に好適となる。
As a preferable film forming method for providing the gate electrode 140 on the side wall of the groove 165 under the above conditions, specifically, sputtering is performed by DC discharge using argon as a sputtering gas and Al as a target electrode. Is preferred. The pressure at the time of film formation is generally less than 1 Pa. However, the higher the pressure, the better the coverage. Further, as a preferable film formation method for providing the gate electrode 140, high-frequency sputtering can be mentioned. In normal RF sputtering, 13.56 MHz is used as the frequency, but by using 60 MHz as the frequency, the ionization degree of the sputtered metal atoms is increased, and the adhesiveness is uniformly applied to a narrow hole having a large aspect ratio. It is possible to form a film well. Therefore, it is suitable for film formation on the side wall portion of the groove portion 165.

なお、溝部165の側壁部への適切な成膜を考慮すると、真空蒸着による成膜は好ましくない。
真空蒸着においては、蒸着源から成膜対象まで直線的に材料原子が飛来するため、穴の壁など蒸着源の影になっている部分に成膜されないからである。
In consideration of appropriate film formation on the side wall of the groove 165, film formation by vacuum evaporation is not preferable.
This is because, in vacuum vapor deposition, material atoms fly linearly from the vapor deposition source to the film formation target, so that no film is formed on the shadowed portion of the vapor deposition source, such as the wall of a hole.

以上のような構成の薄膜トランジスタ100においては、例えば、Lなどの方向からの光を遮断して、有機半導体層150に光リーク電流が発生することを抑制する。また、以上のような本実施形態に係る薄膜トランジスタ100を構成する上で、上記のようなゲート絶縁層160に溝部165を設けるプロセスは、従来に採用されていたプロセスと同時に実行することができる。また、ゲート電極140を形成するプロセスについても従来行われていたプロセスである。したがって、特許文献2に記載の従来技術のように、製造プロセスのステップ数が増えることがない。   In the thin film transistor 100 having the above configuration, for example, light from a direction such as L is blocked, and generation of a light leakage current in the organic semiconductor layer 150 is suppressed. Further, in configuring the thin film transistor 100 according to the present embodiment as described above, the process of providing the groove 165 in the gate insulating layer 160 as described above can be performed simultaneously with the process conventionally employed. Further, the process for forming the gate electrode 140 is also a conventionally performed process. Therefore, unlike the prior art described in Patent Document 2, the number of steps in the manufacturing process does not increase.

以上のような薄膜トランジスタ100によれば、遮光性を付与するための製造プロセスのステップ数を少なくできると共に、素子の構造が簡単であるため、コストを抑制することが可能となる。   According to the thin film transistor 100 as described above, it is possible to reduce the number of steps of the manufacturing process for imparting light shielding properties, and it is possible to reduce the cost because the structure of the element is simple.

本実施形態においては、ゲート電極140を構成する電極材料の一部が溝部165にも適切に配設(成膜)されることが重要となるが、これは溝部165の寸法によるところが大きい。以下、溝部165に関連する寸法関係について説明する。図2は本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100における溝部165の適切な寸法を説明する図であり、ゲート電極140を設ける前工程の様子を示すものである。   In the present embodiment, it is important that a part of the electrode material constituting the gate electrode 140 is appropriately disposed (film formation) also in the groove portion 165, but this is largely due to the size of the groove portion 165. Hereinafter, the dimensional relationship related to the groove 165 will be described. FIG. 2 is a view for explaining appropriate dimensions of the groove 165 in the thin film transistor 100 according to the embodiment of the present invention, and shows a state of a pre-process for providing the gate electrode 140.

図2に示すように、ゲート絶縁層160と基板110の平面がなすテーパー角をθと定義する。また、ゲート絶縁層160の厚さをt、積層方向からみたときの溝部165の幅をLとする。   As shown in FIG. 2, the taper angle formed by the plane of the gate insulating layer 160 and the substrate 110 is defined as θ. The thickness of the gate insulating layer 160 is t, and the width of the groove 165 when viewed from the stacking direction is L.

まず、ゲート絶縁層160のテーパー角θは、90°未満であること(θ<90°であること)が好ましい。逆テーパーであるとゲート絶縁層160の側壁部に成膜されづらく、遮光性能の低下や断線などの欠陥が生じる可能性があるからである。   First, the taper angle θ of the gate insulating layer 160 is preferably less than 90 ° (θ <90 °). This is because, when the taper is inverse, it is difficult to form a film on the side wall portion of the gate insulating layer 160, and there is a possibility that defects such as a reduction in light shielding performance or disconnection may occur.

また、溝部165の深さは、およそゲート絶縁層160より0〜数十nm短い。この数十nm分については、ゲート絶縁層160のエッチング時の残り分に相当することとなる。このような深さの溝部165を形成するためには、溝部165においては最低限の溝部165の幅を確保する必要がある。この溝部165の幅Lの最小値は、L=t×tan(90°−θ)×2によって規定することができる。   The depth of the trench 165 is approximately 0 to several tens of nm shorter than the gate insulating layer 160. This tens of nanometers corresponds to the remaining part when the gate insulating layer 160 is etched. In order to form the groove 165 having such a depth, it is necessary to secure a minimum width of the groove 165 in the groove 165. The minimum value of the width L of the groove 165 can be defined by L = t × tan (90 ° −θ) × 2.

次に、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100の遮光性についてより詳細に説明する。図3は本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100の遮光性を説明する図である。図1(A)は薄膜トランジスタ100の導体部と半導体部とゲート絶縁層に形成された溝部のみを抜き出して示す図であり、図1(B)は図1(A)Y−Y’の断面図である。   Next, the light shielding property of the thin film transistor 100 according to the embodiment of the present invention will be described in more detail. FIG. 3 is a view for explaining the light shielding property of the thin film transistor 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 1A is a diagram illustrating only a groove portion formed in a conductor portion, a semiconductor portion, and a gate insulating layer of the thin film transistor 100, and FIG. 1B is a cross-sectional view of YY ′ in FIG. It is.

本実施形態に係る薄膜トランジスタ100においては、積層方向からみて、有機半導体層150の外周においてソース電極120とドレイン電極130とが重畳する部分で、溝部165が設けられていない箇所からは、図3に示すような光線Lが進入し、有機半導体層150に到達する可能性がある。しかし、このようなソース電極120とドレイン電極130近傍からの入射光線Lについては、チャネルからの距離Aを大きく設定することで、入射光線Lを減衰させることが可能である。   In the thin film transistor 100 according to the present embodiment, the portion where the source electrode 120 and the drain electrode 130 overlap with each other on the outer periphery of the organic semiconductor layer 150 as viewed from the stacking direction, from the portion where the groove portion 165 is not provided, is illustrated in FIG. There is a possibility that light L as shown enters and reaches the organic semiconductor layer 150. However, for such incident light L from the vicinity of the source electrode 120 and the drain electrode 130, it is possible to attenuate the incident light L by setting the distance A from the channel large.

本実施形態に係る薄膜トランジスタ100においては、Aはある程度の距離が必要であるが、図3のBに示す距離は小さくできるので、薄膜トランジスタ素子を小さくできる。仮に、溝部165が無ければBはAと同じくらい大きくなり、トランジスタのサイズが増大することとなってしまうからである。   In the thin film transistor 100 according to this embodiment, A needs a certain distance, but the distance shown in B of FIG. 3 can be reduced, so that the thin film transistor element can be reduced. This is because if there is no groove 165, B will be as large as A and the size of the transistor will increase.

次に、以上のような本発明に係る薄膜トランジスタ100を、表示素子を駆動するためのトランジスタアレイに適用した構成について説明する。図4は本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100をアクティブマトリックス駆動のためのトランジスタアレイに適用した概略図である。また、図5は本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100によるトランジスタアレイの積層構造の概略を示す図である。また、図6は表示素子の画素1つ分に相当する回路構成を示す図であり、図6(A)はコモンラインが設けられていない場合の図であり、図6(B)はコモンラインが設けられている場合の図である。   Next, a configuration in which the thin film transistor 100 according to the present invention as described above is applied to a transistor array for driving a display element will be described. FIG. 4 is a schematic view in which the thin film transistor 100 according to the embodiment of the present invention is applied to a transistor array for active matrix driving. FIG. 5 is a diagram showing an outline of a stacked structure of a transistor array by the thin film transistor 100 according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration corresponding to one pixel of the display element, FIG. 6A is a diagram in the case where no common line is provided, and FIG. 6B is a common line. It is a figure when is provided.

本発明に係る薄膜トランジスタ100は、薄型軽量化に適すること、可撓性を有すること、材料コストが安価であること等の長所を有しており、フレキシブルディスプレイ等のスイッチング素子としての利用が期待できる。このようなフレキシブルディスプレイをアクティブマトリック方式で駆動するためのトランジスタアレイとしては図4に示すようなものを一例としてあげることができる。ここで、図4はトランジスタアレイの導体部と半導体部とを抜き出して示す図であり、図4の点線円内の構成がこれまで説明した薄膜トランジスタ100であり、この薄膜トランジスタ100が各画素電極190を制御するために、複数のスキャンライン及び複数のデータラインによりなる格子点に形成されている。各格子点の薄膜トランジスタ100においては、ゲート電極140がスキャンラインと導通接続され、ソース電極120がデータラインと導通接続される。また、ドレイン電極140は画素電極190と導通接続されるようになっている。図5の積層構造は、図1及び図3で説明したものに、さらに層間絶縁層170を設け、この層間絶縁層170とゲート絶縁層160を介して、画素電極190とドレイン電極130とを導通させるビアホール
導通部180が設けられた構成となっている。
The thin film transistor 100 according to the present invention has advantages such as being suitable for reduction in thickness and weight, flexibility, and low material cost, and can be expected to be used as a switching element for a flexible display or the like. . As an example of a transistor array for driving such a flexible display by an active matrix system, the transistor array shown in FIG. 4 can be given. Here, FIG. 4 is a diagram showing a conductive portion and a semiconductor portion extracted from the transistor array, and the configuration within the dotted circle in FIG. 4 is the thin film transistor 100 described so far. In order to control, it is formed at a lattice point composed of a plurality of scan lines and a plurality of data lines. In the thin film transistor 100 at each lattice point, the gate electrode 140 is electrically connected to the scan line, and the source electrode 120 is electrically connected to the data line. The drain electrode 140 is electrically connected to the pixel electrode 190. 5 is provided with an interlayer insulating layer 170 in addition to the structure described in FIGS. 1 and 3, and the pixel electrode 190 and the drain electrode 130 are electrically connected to each other through the interlayer insulating layer 170 and the gate insulating layer 160. The via hole conducting portion 180 is provided.

例えば、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ100によるトランジスタアレイによって液晶ディスプレイを構成する場合、トランジスタアレイが形成された基板と透明対向電極が形成された基板で液晶をはさんだ構成をとり、図6(A)のように、保持容量は画素電極190と前記透明対向電極とその間の液晶によって構成される。   For example, when a liquid crystal display is configured by a transistor array using the thin film transistor 100 according to the embodiment of the present invention, a configuration in which liquid crystal is sandwiched between a substrate on which a transistor array is formed and a substrate on which a transparent counter electrode is formed is shown in FIG. As in A), the storage capacitor is composed of the pixel electrode 190, the transparent counter electrode, and the liquid crystal therebetween.

一方、保持容量の大きさが十分でない場合には、図6(B)のように、各スキャンラインの間にスキャンラインと同じレイヤーで構成されたコモンラインを平行して配置し、コモンラインとトランジスタのデータラインと接続されていない方のソースドレイン電極を重ねることで保持容量を形成する。上記のようなコモンラインは、ディスプレイ周辺部ですべて短絡され、さらに透明対向電極と短絡される。通常、画素電極190と対向電極で形成された保持容量だけでは不十分な場合が多いので、図6(B)に示すような構成がとられることが多い。   On the other hand, when the size of the storage capacitor is not sufficient, as shown in FIG. 6B, common lines composed of the same layers as the scan lines are arranged in parallel between the scan lines, A storage capacitor is formed by overlapping the source and drain electrodes that are not connected to the data line of the transistor. The common lines as described above are all short-circuited at the periphery of the display and further short-circuited with the transparent counter electrode. Usually, the storage capacitor formed by the pixel electrode 190 and the counter electrode is often insufficient, and thus the configuration shown in FIG. 6B is often employed.

上記のようなトランジスタアレイについても、これまで説明した薄膜トランジスタ100と同様の作用・効果を享受することが可能である。   The above transistor array can also enjoy the same operations and effects as the thin film transistor 100 described so far.

以上、本発明の薄膜トランジスタによれば、遮光性を付与するための製造プロセスのステップ数を少なくできると共に、素子の構造が簡単であるため、コストを抑制することが可能となる。   As described above, according to the thin film transistor of the present invention, it is possible to reduce the number of steps of the manufacturing process for providing light shielding properties, and it is possible to reduce the cost because the structure of the element is simple.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
1.実施例1
実施例1においては、トップゲート型構造を有する有機半導体トランジスタを備える薄膜トランジスタ素子を作製した。
(1)遮光層111の形成
まず、150mm×150mm×0.7mmのガラス基板上にスピンコート法で感光性樹脂製ブラックマトリックスを塗布した。プリベーク後、通常のフォトリソグラフィの方法でアイランド状にパターニングした。厚さは2um、寸法は60um□、OD値は3程度であった。
(2)平坦化層112の形成
カルド系樹脂溶液(固形分濃度:20wt%)を前記基板上にスピンコートした。このときのスピンコートは、800rpmで10sec保持させた。その後、基板を120℃で2分乾燥させた後、350mJ/cm2で全面露光した。120℃のオーブンで30分乾燥させた。平坦化層の膜厚は1μmであった。
(3)ソース電極120・ドレイン電極130の形成
金を真空蒸着により成膜し、通常のフォトリソグラフィーの方法によりソース電極・ドレイン電極形状にパターニングした。形成されたソース電極およびドレイン電極を反射型光学顕微鏡にて観察したところ、ソース電極とドレイン電極との電極間距離(チャネル長)は5μmであった。
(4)有機半導体層150の形成
有機半導体材料(ポリチオフェン)を固形分濃度0.2wt%でトリクロロベンゼン溶媒に溶解させた塗工液を、上記ソース、ドレイン電極間にインクジェット法により付与することにより、ソース電極およびドレイン電極の間(チャネル形成部位)とその周辺にパターン塗布した。なお、インクジェット法による塗布方向はソースおよびドレイン電極に対し垂直方向とした。その後、N2雰囲気下にてホットプレートで200℃、10分乾燥さ
せることにより、有機半導体層を形成した。形成された有機半導体層の膜厚は0.1μmであった。半導体は前述のブラックマトリックスのエッジ部から10um内側であった。(5)ゲート絶縁層160の形成
カルド系樹脂溶液(固形分濃度:20wt%)を前記基板上にスピンコートした。このときのスピンコートは、800rpmで10sec保持させた。その後、基板を100℃で2分乾燥させ、350mJ/cm2でパターン露光した。次に、露光部分のレジスト現像
を行い、その後、100℃のオーブンで30分乾燥させた。ゲート絶縁層は有機半導体層(チャネル形成部)上およびソース電極・ドレイン電極上に形成した。なお形成されたゲート絶縁層の膜厚は1μmであった。有機半導体層のエッジ部と前述のゲート絶縁層の溝部165との間の距離は5um、ソース電極・ドレイン電極と溝部との距離は5umであった。
(6)ゲート電極140の形成
アルミニウムをスパッタリングにより成膜し、通常のフォトリソグラフィーの方法によりパターニングした。ゲート絶縁層の溝部165の内側のエッジはゲート電極のエッジの5um内側にあった
(5)評価
作製した有機半導体層を有する薄膜トランジスタ素子のトランジスタ特性を測定した結果、トランジスタとして駆動していることが分かった。このとき、有機半導体トランジスタのON電流は1×10-5A以上、OFF電流は2×10-13A以下であった。また、蛍
光灯を照射しても閾値変動などの特性劣化は見られなかった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
1. Example 1
In Example 1, a thin film transistor element including an organic semiconductor transistor having a top gate structure was manufactured.
(1) Formation of light shielding layer 111 First, a black matrix made of a photosensitive resin was applied to a glass substrate of 150 mm × 150 mm × 0.7 mm by a spin coat method. After pre-baking, patterning was performed in an island shape by an ordinary photolithography method. The thickness was 2 um, the dimension was 60 um □, and the OD value was about 3.
(2) Formation of the planarization layer 112 A cardo resin solution (solid content concentration: 20 wt%) was spin-coated on the substrate. The spin coating at this time was held at 800 rpm for 10 seconds. Thereafter, the substrate was dried at 120 ° C. for 2 minutes and then exposed on the entire surface at 350 mJ / cm 2. It was dried in an oven at 120 ° C. for 30 minutes. The thickness of the planarizing layer was 1 μm.
(3) Formation of the source electrode 120 and the drain electrode 130 A gold film was formed by vacuum vapor deposition, and patterned into a source electrode / drain electrode shape by an ordinary photolithography method. When the formed source electrode and drain electrode were observed with a reflection optical microscope, the distance between the source electrode and the drain electrode (channel length) was 5 μm.
(4) Formation of the organic semiconductor layer 150 By applying a coating solution obtained by dissolving an organic semiconductor material (polythiophene) in a trichlorobenzene solvent at a solid content concentration of 0.2 wt% by an inkjet method between the source and drain electrodes. A pattern was applied between the source electrode and the drain electrode (channel forming portion) and the periphery thereof. The application direction by the ink jet method was set to be perpendicular to the source and drain electrodes. Thereafter, an organic semiconductor layer was formed by drying at 200 ° C. for 10 minutes on a hot plate under an N 2 atmosphere. The film thickness of the formed organic semiconductor layer was 0.1 μm. The semiconductor was 10 um inside from the edge of the black matrix. (5) Formation of Gate Insulating Layer 160 A cardo resin solution (solid content concentration: 20 wt%) was spin-coated on the substrate. The spin coating at this time was held at 800 rpm for 10 seconds. Thereafter, the substrate was dried at 100 ° C. for 2 minutes and subjected to pattern exposure at 350 mJ / cm 2 . Next, the resist development of the exposed part was performed, and then it was dried in an oven at 100 ° C. for 30 minutes. The gate insulating layer was formed on the organic semiconductor layer (channel forming portion) and on the source / drain electrodes. The formed gate insulating layer had a thickness of 1 μm. The distance between the edge part of the organic semiconductor layer and the groove part 165 of the gate insulating layer was 5 μm, and the distance between the source / drain electrode and the groove part was 5 μm.
(6) Formation of gate electrode 140 Aluminum was formed into a film by sputtering, and was patterned by a normal photolithography method. The inner edge of the groove 165 of the gate insulating layer was inside 5 μm of the edge of the gate electrode. (5) Evaluation As a result of measuring the transistor characteristics of the thin film transistor element having the organic semiconductor layer produced, it was confirmed that it was driven as a transistor. I understood. At this time, the ON current of the organic semiconductor transistor was 1 × 10 −5 A or more, and the OFF current was 2 × 10 −13 A or less. Further, no deterioration of characteristics such as threshold fluctuation was observed even when the fluorescent lamp was irradiated.

比較例Comparative example

(1)作製方法
溝部165を持つゲート絶縁層に代えて、溝部165を持たないゲート絶縁層を設ける以外は実施例1.と同じ。つまり、ゲート絶縁層をパターン露光せずに全面露光した。
(2)評価
初期特性はほぼ同じであったが、蛍光灯照射によって閾値変動が起こった。
(1) Manufacturing Method Example 1 except that a gate insulating layer having no groove 165 is provided instead of the gate insulating layer having the groove 165. Same as. That is, the entire surface of the gate insulating layer was exposed without pattern exposure.
(2) Although the initial evaluation characteristics were almost the same, threshold fluctuations occurred due to fluorescent lamp irradiation.

100・・・薄膜トランジスタ
110・・・基材
111・・・遮光層
112・・・平坦化層
120・・・ソース電極
130・・・ドレイン電極
140・・・ゲート電極
150・・・有機半導体層
160・・・ゲート絶縁層
165・・・溝部
170・・・層間絶縁層
180・・・ビアホール導通部
190・・・画素電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Thin-film transistor 110 ... Base material 111 ... Light shielding layer 112 ... Planarization layer 120 ... Source electrode 130 ... Drain electrode 140 ... Gate electrode 150 ... Organic-semiconductor layer 160 ... Gate insulating layer 165 ... groove 170 ... interlayer insulating layer 180 ... via hole conduction part 190 ... pixel electrode

Claims (8)

主面を有する基材と、
前記基材の前記主面に対する積層方向に配設される遮光層と、
前記積層方向からみて、前記遮光層に含まれるように設けられる半導体層と、
前記半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極と、
前記積層方向からみて、前記半導体層の外周において前記ソース電極と前記ドレイン電極と重畳しない位置に溝部が設けられたゲート絶縁層と、
前記積層方向からみて前記半導体層を含むように、前記ゲート絶縁層上及び前記溝部に設けられるゲート電極と、からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
A substrate having a main surface;
A light shielding layer disposed in a laminating direction with respect to the main surface of the substrate;
A semiconductor layer provided so as to be included in the light shielding layer as viewed from the stacking direction;
A source electrode and a drain electrode provided in contact with the semiconductor layer and facing each other to form a channel region;
A gate insulating layer provided with a groove in a position not overlapping with the source electrode and the drain electrode on the outer periphery of the semiconductor layer as viewed from the stacking direction;
A thin film transistor comprising: a gate electrode provided on the gate insulating layer and in the groove so as to include the semiconductor layer as viewed from the stacking direction.
前記半導体層が有機半導体又は酸化物半導体又はシリコン半導体のいずれか1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer includes any one of an organic semiconductor, an oxide semiconductor, and a silicon semiconductor. 前記遮光層と前記半導体との間には平坦化層が設けられることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の薄膜トランジスタ。 The thin film transistor according to claim 1, wherein a planarization layer is provided between the light shielding layer and the semiconductor. 前記遮光層のOD値が1以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。 4. The thin film transistor according to claim 1, wherein an OD value of the light shielding layer is 1 or more. 5. 前記ゲート電極のOD値が1以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。 5. The thin film transistor according to claim 1, wherein an OD value of the gate electrode is 1 or more. 前記主面と、前記ゲート電極が形成される前記ゲート絶縁層とがなす角をθとすると、θ<90°であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。 6. The structure according to claim 1, wherein θ <90 °, where θ is an angle formed by the main surface and the gate insulating layer on which the gate electrode is formed. Thin film transistor. 前記主面と、前記ゲート電極が形成される前記ゲート絶縁層とがなす角をθ、前記ゲート絶縁層の厚さをtとすると、前記溝部の幅Lの最小値はL=t×tan(90°−θ)×2により規定することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。 When the angle formed by the main surface and the gate insulating layer on which the gate electrode is formed is θ and the thickness of the gate insulating layer is t, the minimum value of the width L of the groove is L = t × tan ( The thin film transistor according to claim 1, which is defined by 90 ° −θ) × 2. 主面を有する基材に遮光層を形成する工程と、
互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極を設ける工程と、
積層方向からみて、前記遮光層に含まれるように、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と接触する半導体層を設ける工程と、
前記半導体層上にゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層に、前記積層方向からみて、前記半導体層の外周において前記ソース電極と前記ドレイン電極と重畳しない位置に溝部を設ける工程と、
前記積層方向からみて前記半導体層を含むように、前記ゲート絶縁層上及び前記溝部にゲート電極を形成する工程と、からなることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
Forming a light shielding layer on a substrate having a main surface;
Providing a source electrode and a drain electrode that face each other and form a channel region;
Providing a semiconductor layer in contact with the source electrode and the drain electrode so as to be included in the light shielding layer as viewed from the stacking direction;
Forming a gate insulating layer on the semiconductor layer;
Providing the gate insulating layer with a groove at a position that does not overlap the source electrode and the drain electrode on the outer periphery of the semiconductor layer when viewed from the stacking direction;
Forming a gate electrode on the gate insulating layer and in the groove so as to include the semiconductor layer when viewed from the stacking direction.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017018203A1 (en) * 2015-07-24 2017-02-02 ソニー株式会社 Display device and image pickup device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05273539A (en) * 1992-03-25 1993-10-22 Sanyo Electric Co Ltd Liquid crystal display device
JPH10173195A (en) * 1996-12-12 1998-06-26 Nec Corp Thin film transistor and its manufacturing method
JP2000091581A (en) * 1998-09-07 2000-03-31 Seiko Epson Corp Electro-optical device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP2008191517A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Seiko Epson Corp Electro-optical device substrate, electro-optical device, and electronic apparatus
JP2009063957A (en) * 2007-09-10 2009-03-26 Seiko Epson Corp Electro-optical device and electronic apparatus
JP2011071476A (en) * 2009-08-25 2011-04-07 Canon Inc Thin film transistor, display device using the same, and method of manufacturing thin film transistor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05273539A (en) * 1992-03-25 1993-10-22 Sanyo Electric Co Ltd Liquid crystal display device
JPH10173195A (en) * 1996-12-12 1998-06-26 Nec Corp Thin film transistor and its manufacturing method
JP2000091581A (en) * 1998-09-07 2000-03-31 Seiko Epson Corp Electro-optical device, method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP2008191517A (en) * 2007-02-07 2008-08-21 Seiko Epson Corp Electro-optical device substrate, electro-optical device, and electronic apparatus
JP2009063957A (en) * 2007-09-10 2009-03-26 Seiko Epson Corp Electro-optical device and electronic apparatus
JP2011071476A (en) * 2009-08-25 2011-04-07 Canon Inc Thin film transistor, display device using the same, and method of manufacturing thin film transistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017018203A1 (en) * 2015-07-24 2017-02-02 ソニー株式会社 Display device and image pickup device

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