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JP2014232848A - Manufacturing method for organic semiconductor device with organic electric field effect transistor - Google Patents

Manufacturing method for organic semiconductor device with organic electric field effect transistor Download PDF

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JP2014232848A JP2013114307A JP2013114307A JP2014232848A JP 2014232848 A JP2014232848 A JP 2014232848A JP 2013114307 A JP2013114307 A JP 2013114307A JP 2013114307 A JP2013114307 A JP 2013114307A JP 2014232848 A JP2014232848 A JP 2014232848A
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泰三 石田
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Abstract

【課題】有機半導体薄膜の結晶性が均一で、移動度の揃った有機TFTを形成でき、かつ、微細なパターンにも対応可能で材料効率の良い有機TFTの製造方法を提供する。【解決手段】予め転写用基板20上に有機半導体材料21を形成しておき、これをソース電極16およびドレイン電極17の間に転写する。そして、有機半導体材料21の結晶の配向方向を分析しておき、その分析結果に基づいて、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向と有機半導体材料21の結晶の配向方向とが所望の関係となるようにする。これにより、有機半導体薄膜15の結晶性が均一で、移動度の揃った有機TFT11を形成できる。また、複数画素ごとに助走距離が必要ないため、微細なパターンを形成することも可能になる。【選択図】図3Provided is a method for manufacturing an organic TFT which can form an organic TFT having a uniform crystallinity of an organic semiconductor thin film and uniform mobility, and which can cope with a fine pattern and has a high material efficiency. An organic semiconductor material is formed in advance on a transfer substrate and transferred between a source electrode and a drain electrode. Then, the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 is analyzed, and based on the analysis result, the alignment direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17 and the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 have a desired relationship. To be. As a result, the organic TFT 11 with uniform crystallinity and uniform mobility of the organic semiconductor thin film 15 can be formed. Further, since a running distance is not required for each of the plurality of pixels, a fine pattern can be formed. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、有機半導体薄膜を用いてチャネル領域を構成する有機電界効果トランジスタ(以下、有機TFTという)を備えた有機半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an organic semiconductor device including an organic field effect transistor (hereinafter referred to as an organic TFT) that forms a channel region using an organic semiconductor thin film.

従来より、互いに離間して配置したソース電極とドレイン電極との間に有機半導体薄膜を配置し、有機半導体薄膜によってチャネル領域を構成するようにした有機TFTが知られている(例えば、特許文献1参照)。この有機TFTでは、例えば直描法と呼ばれるスプレー印刷方式により、有機半導体薄膜の構成材料を溶媒に溶かしたインクを基板上に塗布し、これを乾燥させて結晶化させることでチャネル領域を構成する有機半導体薄膜を形成している。   Conventionally, there has been known an organic TFT in which an organic semiconductor thin film is disposed between a source electrode and a drain electrode that are spaced apart from each other, and a channel region is configured by the organic semiconductor thin film (for example, Patent Document 1). reference). In this organic TFT, for example, a spray printing method called a direct drawing method is used to apply an ink in which a constituent material of an organic semiconductor thin film is dissolved in a solvent on a substrate, and dry and crystallize the organic to form a channel region. A semiconductor thin film is formed.

特開2009−218406号公報JP 2009-218406 A

しかしながら、結晶化させられた有機半導体薄膜における有機結晶の結晶性は均一ではない。このため、例えば有機TFTを有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置に適用した場合に、複数画素形成したときの画素毎の結晶性、例えば配向方位が均一にならないために、有機TFTの移動度がばらつき、歩留まりが低下するという問題を発生させる。また、直描法によって有機半導体薄膜を形成した場合、塗布開始位置の近傍では結晶性が良好ではないため、助走距離が必要になる。このため、画素毎に微細なパターンを形成することが難しく、また画素毎に塗布を行っていると、画素毎に助走距離が必要になって材料効率も悪くなる。   However, the crystallinity of the organic crystals in the crystallized organic semiconductor thin film is not uniform. For this reason, for example, when an organic TFT is applied to an organic EL (electroluminescence) display device, the mobility of the organic TFT varies because the crystallinity of each pixel when a plurality of pixels are formed, for example, the orientation direction is not uniform. , Causing a problem that the yield decreases. Further, when the organic semiconductor thin film is formed by the direct drawing method, the run distance is necessary because the crystallinity is not good in the vicinity of the coating start position. For this reason, it is difficult to form a fine pattern for each pixel, and when coating is performed for each pixel, a run-up distance is required for each pixel, resulting in poor material efficiency.

本発明は上記点に鑑みて、有機半導体薄膜の結晶性が均一で、移動度の揃った有機TFTを形成でき、かつ、微細なパターンにも対応可能で材料効率も良い有機TFTの製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention provides an organic TFT manufacturing method that can form organic TFTs with uniform crystallinity of the organic semiconductor thin film and uniform mobility, can handle fine patterns, and has high material efficiency. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、請求項1ないし6に記載の発明では、アライメントマーク(20a)を有する転写用基板(20)を用意し、該転写用基板上に有機半導体薄膜(15)の構成材料となる有機半導体材料(21)を結晶成長させる工程と、アライメントマークを基準として、転写用基板上における有機半導体材料の結晶の配向方位を分析する工程と、複数の有機TFT(11)を形成するためのデバイス形成用基板(12)におけるチャネル領域の形成位置に、アライメントマークを基準として、複数の有機TFTすべてのソース電極(16)およびドレイン電極(17)の配列方向に対する有機半導体材料の結晶の配向方位を一定の方向に揃えて、転写用基板から有機半導体材料をデバイス形成用基板に転写することで有機半導体薄膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the invention described in claims 1 to 6, a transfer substrate (20) having an alignment mark (20a) is prepared, and a constituent material of the organic semiconductor thin film (15) is provided on the transfer substrate. Forming a plurality of organic TFTs (11), a step of crystal growth of the organic semiconductor material (21) to be formed, a step of analyzing the orientation direction of crystals of the organic semiconductor material on the transfer substrate with reference to the alignment mark The position of the channel region in the device forming substrate (12) for forming the crystal of the organic semiconductor material with respect to the arrangement direction of the source electrodes (16) and the drain electrodes (17) of all the plurality of organic TFTs with reference to the alignment mark Organic semiconductor by aligning the orientation direction in a certain direction and transferring the organic semiconductor material from the transfer substrate to the device formation substrate It is characterized in that it includes the steps of forming a film.

このように、予め転写用基板上に有機半導体材料を形成しておき、これをソース電極およびドレイン電極の間や、後工程でソース電極およびドレイン電極が形成される形成予定位置に転写するようにしている。そして、有機半導体材料の結晶の配向方向を分析しておき、その分析結果に基づいて、ソース電極およびドレイン電極の配列方向と有機半導体材料の結晶の配向方向とが所望の関係となるようにしている。したがって、有機半導体薄膜の結晶性が均一で、移動度の揃った有機TFTを形成できる。   In this way, an organic semiconductor material is formed on the transfer substrate in advance, and this is transferred between the source electrode and the drain electrode or at a formation planned position where the source electrode and the drain electrode are formed in a later step. ing. Then, the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material is analyzed, and based on the analysis result, the alignment direction of the source electrode and the drain electrode and the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material have a desired relationship. Yes. Therefore, an organic TFT with uniform crystallinity and uniform mobility of the organic semiconductor thin film can be formed.

また、ソース電極およびドレイン電極の間に有機半導体薄膜を転写するだけで良い。このため、直描法によってソース電極およびドレイン電極の間に有機半導体薄膜を直接形成する場合のような助走距離が必要にならない。したがって、微細なパターンにも対応可能で材料効率の良い有機TFTの製造方法とすることが可能となる。特に、有機TFTを有機EL表示装置に適用した場合には、複数画素ごとに有機半導体薄膜を形成することになり、画素ごとに助走距離が必要になると、微細なパターンを形成することが難しく、材料効率も悪くなる。このため、請求項1ないし6に記載の製造方法によって微細なパターンを形成できるようにすることは、特に有効である。   Further, it is only necessary to transfer the organic semiconductor thin film between the source electrode and the drain electrode. For this reason, the run-up distance as in the case of directly forming the organic semiconductor thin film between the source electrode and the drain electrode by the direct drawing method is not required. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing an organic TFT that can cope with fine patterns and has high material efficiency. In particular, when an organic TFT is applied to an organic EL display device, an organic semiconductor thin film is formed for each pixel. When a run-up distance is required for each pixel, it is difficult to form a fine pattern. Material efficiency also deteriorates. Therefore, it is particularly effective to make it possible to form a fine pattern by the manufacturing method according to claims 1 to 6.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第1実施形態にかかる有機半導体装置に備えられる有機TFT11の断面図である。It is sectional drawing of the organic TFT11 with which the organic semiconductor device concerning 1st Embodiment of this invention is equipped. 図1に示す有機TFT11の製造工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the manufacturing process of organic TFT11 shown in FIG. 図1に示す有機TFT11の製造工程を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing process of organic TFT11 shown in FIG. 本発明の第2実施形態にかかる有機半導体装置に備えられる有機TFT11の製造工程を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the manufacturing process of organic TFT11 with which the organic semiconductor device concerning 2nd Embodiment of this invention is equipped. 本発明の第3実施形態にかかる有機半導体装置に備えられる有機TFT11の断面図である。It is sectional drawing of the organic TFT11 with which the organic semiconductor device concerning 3rd Embodiment of this invention is equipped. 図5に示す有機TFT11の製造工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the manufacturing process of organic TFT11 shown in FIG. 本発明の第4実施形態にかかる有機半導体装置に備えられる有機TFT11の断面図である。It is sectional drawing of the organic TFT11 with which the organic semiconductor device concerning 4th Embodiment of this invention is equipped. 図7に示す有機TFT11の製造工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the manufacturing process of organic TFT11 shown in FIG. 本発明の第5実施形態にかかる有機半導体装置に備えられる有機TFT11の断面図である。It is sectional drawing of organic TFT11 with which the organic semiconductor device concerning 5th Embodiment of this invention is equipped. 図9に示す有機TFT11の製造工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the manufacturing process of organic TFT11 shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。まず、図1を参照して、本実施形態にかかる製造方法により製造される有機半導体薄膜の基本構造について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. First, a basic structure of an organic semiconductor thin film manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1は、ボトムゲート/ボトムコンタクト構造の有機TFT11を備えた有機半導体装置を示している。この図に示すように、有機TFT11は、デバイス形成用基板12の上にゲート電極13、ゲート絶縁膜14、有機半導体薄膜15、ソース電極16およびドレイン電極17を形成した構造とされている。   FIG. 1 shows an organic semiconductor device including an organic TFT 11 having a bottom gate / bottom contact structure. As shown in this figure, the organic TFT 11 has a structure in which a gate electrode 13, a gate insulating film 14, an organic semiconductor thin film 15, a source electrode 16 and a drain electrode 17 are formed on a device forming substrate 12.

デバイス形成用基板12上において、ゲート電極13は所望パターン、例えば一方向を長手方向とするライン状に形成されており、このゲート電極13を覆うようにゲート絶縁膜14が形成されている。デバイス形成用基板12には、例えばガラス基板やフィルム(エチレンナフタレート(PEN)もしくはポリイミド(PI))などを用いている。ゲート電極13は、例えば金(Au)やクロム(Cr)もしくはモリブデン(Mo)などの電極材料により構成されており、ゲート絶縁膜14は、例えばシリコン酸化膜(SiO2)もしくはアルミナ(Al23)などの絶縁材料により構成されている。 On the device forming substrate 12, the gate electrode 13 is formed in a desired pattern, for example, a line having one direction as a longitudinal direction, and a gate insulating film 14 is formed so as to cover the gate electrode 13. As the device forming substrate 12, for example, a glass substrate or a film (ethylene naphthalate (PEN) or polyimide (PI)) is used. The gate electrode 13 is made of, for example, an electrode material such as gold (Au), chromium (Cr), or molybdenum (Mo), and the gate insulating film 14 is made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O). 3 ) It is made of insulating material.

また、ゲート絶縁膜14の上におけるチャネル領域の形成位置に有機半導体薄膜15が形成されていると共に、有機半導体薄膜15の両端位置にソース電極16およびドレイン電極17が形成されている。有機半導体薄膜15は、例えば高分子有機材料や低分子有機材料にて構成されており、ソース電極16およびドレイン電極17は、例えば銀(Ag)もしくは銅(Cu)などの電極材料によって構成されている。本実施形態では、有機半導体薄膜15は、ソース電極16およびドレイン電極17よりも後に形成されており、ソース電極16およびドレイン電極17よりも上に有機半導体薄膜15が形成されている。ソース電極16およびドレイン電極17は互いに離間して配列されており、それぞれゲート電極13の両端と対応する位置に形成され、ソース電極16およびドレイン電極17を跨ぐように有機半導体薄膜15が形成されている。そして、ソース電極16およびドレイン電極17の間に位置する有機半導体薄膜15に、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向がチャネル長、それと垂直な方向がチャネル幅となるチャネル領域が形成される構造とされている。   In addition, the organic semiconductor thin film 15 is formed at the position where the channel region is formed on the gate insulating film 14, and the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed at both ends of the organic semiconductor thin film 15. The organic semiconductor thin film 15 is made of, for example, a polymer organic material or a low molecular weight organic material, and the source electrode 16 and the drain electrode 17 are made of an electrode material such as silver (Ag) or copper (Cu). Yes. In the present embodiment, the organic semiconductor thin film 15 is formed after the source electrode 16 and the drain electrode 17, and the organic semiconductor thin film 15 is formed above the source electrode 16 and the drain electrode 17. The source electrode 16 and the drain electrode 17 are arranged apart from each other, are formed at positions corresponding to both ends of the gate electrode 13, respectively, and the organic semiconductor thin film 15 is formed so as to straddle the source electrode 16 and the drain electrode 17. Yes. A structure in which a channel region in which the arrangement direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17 is a channel length and the channel width is a channel width is formed in the organic semiconductor thin film 15 positioned between the source electrode 16 and the drain electrode 17. It is said that.

また、有機半導体薄膜15やソース電極16およびドレイン電極17の上に層間絶縁膜18が形成されている。そして、図示しないが、基板表面全面を覆うように保護膜が形成されており、保護膜からソース電極16やドレイン電極17に電気的に接続されたパッド部が部分的に露出させられることで、外部との電気的接続が図れるようになっている。   An interlayer insulating film 18 is formed on the organic semiconductor thin film 15, the source electrode 16 and the drain electrode 17. And although not shown in figure, the protective film is formed so that the whole substrate surface may be covered, and the pad part electrically connected to the source electrode 16 or the drain electrode 17 from the protective film is partially exposed, Electrical connection with the outside can be achieved.

このような構造によって本実施形態にかかる有機半導体装置が構成されている。このような構造の有機半導体装置は、有機半導体薄膜15の下方にゲート電極13が配置され、かつ、有機半導体薄膜15の下にソース電極16およびドレイン電極17が形成されて下方において電気的接続が図られるボトムゲート/ボトムコンタクト構造となる。   The organic semiconductor device according to the present embodiment is configured by such a structure. In the organic semiconductor device having such a structure, the gate electrode 13 is disposed below the organic semiconductor thin film 15, and the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed below the organic semiconductor thin film 15, so that electrical connection is established below. The bottom gate / bottom contact structure shown in FIG.

次に、上記のように構成される有機半導体装置の製造方法について図2および図3を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing the organic semiconductor device configured as described above will be described with reference to FIGS.

まず、図2(a)に示す工程では、例えばガラス基板やフィルム(エチレンナフタレート(PEN)もしくはポリイミド(PI))などで構成されたデバイス形成用基板12を用意する。具体的には、デバイス形成用基板12として、図3(a)に示すように、デバイス形成領域以外の部分、例えば四隅のうちの一部にアライメントマーク12aを備えたものを用いている。そして、このデバイス形成用基板12の表面にゲート電極13の形成材料を配置すると共に、アライメントマーク12aを基準としてマスク合わせを行いつつ、その形成材料をパターニングすることでゲート電極13を形成する工程を行う。ゲート電極13の形成材料としては、例えば金(Au)やクロム(Cr)もしくはモリブデン(Mo)などを用いており、例えば印刷や蒸着などによってデバイス形成用基板12の表面にゲート電極13を形成している。   First, in the step shown in FIG. 2A, a device forming substrate 12 made of, for example, a glass substrate or a film (ethylene naphthalate (PEN) or polyimide (PI)) is prepared. Specifically, as the device forming substrate 12, as shown in FIG. 3A, a portion other than the device forming region, for example, one provided with alignment marks 12a in four corners is used. Then, a step of forming the gate electrode 13 by patterning the forming material while arranging the forming material of the gate electrode 13 on the surface of the device forming substrate 12 and performing mask alignment with the alignment mark 12a as a reference. Do. As a material for forming the gate electrode 13, for example, gold (Au), chromium (Cr), or molybdenum (Mo) is used. For example, the gate electrode 13 is formed on the surface of the device forming substrate 12 by printing or vapor deposition. ing.

次に、図2(b)に示す工程では、ゲート電極13の表面を覆うようにゲート絶縁膜14を成膜する工程を行う。ゲート絶縁膜14としては、例えばシリコン酸化膜(SiO2)もしくはアルミナ(Al23)などの絶縁材料を用いており、例えば印刷やスピンコートや蒸着などによってゲート絶縁膜14を形成している。 Next, in the step shown in FIG. 2B, a step of forming a gate insulating film 14 so as to cover the surface of the gate electrode 13 is performed. As the gate insulating film 14, for example, an insulating material such as silicon oxide film (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is used. For example, the gate insulating film 14 is formed by printing, spin coating, vapor deposition, or the like. .

その後、図2(c)に示す工程では、上記したアライメントマーク12aを基準としてソース電極16およびドレイン電極17をパターニングする。例えば、ゲート絶縁膜14の表面に銀(Ag)もしくは銅(Cu)などの電極材料を成膜したのち、その上にソース電極16およびドレイン電極17の形成予定領域以外の部分が開口するマスクを配置する。そして、このマスクを用いて金属層をエッチングすることでソース電極16およびドレイン電極17をパターニングすることができる。これにより、図2(c)の断面において、所定間隔離間したソース電極16およびドレイン電極17が形成される。このようにしてソース電極16およびドレイン電極17を形成すると、図3(b)に示すように、1枚のデバイス形成用基板12に対して複数個のソース電極16およびドレイン電極17が所定のレイアウトで配列された状態で形成される。   Thereafter, in the step shown in FIG. 2C, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are patterned using the alignment mark 12a as a reference. For example, after a film of an electrode material such as silver (Ag) or copper (Cu) is formed on the surface of the gate insulating film 14, a mask in which portions other than the regions where the source electrode 16 and the drain electrode 17 are to be formed is opened is formed thereon. Deploy. The source electrode 16 and the drain electrode 17 can be patterned by etching the metal layer using this mask. As a result, the source electrode 16 and the drain electrode 17 spaced apart from each other by a predetermined distance are formed in the cross section of FIG. When the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed in this manner, as shown in FIG. 3B, a plurality of source electrodes 16 and drain electrodes 17 are arranged in a predetermined layout on one device forming substrate 12. Formed in an array.

一方、図3(c)に示すように、デバイス形成用基板12とは別の転写用基板20を用意する。転写用基板20としては、例えばガラス基板やフィルム(エチレンナフタレート(PEN)もしくはポリイミド(PI))などを用いており、例えば四隅のうちの一部にアライメントマーク20aを備えたものを用いている。そして、この転写用基板20の表面に、図3(d)に示すように、有機半導体薄膜15の形成用の薄膜状の有機半導体材料21を結晶成長させる工程を行う。例えば直描法、エッジキャスト法もしくはインクジェット法などによって有機半導体材料21を形成している。このとき、有機半導体材料21のうち有機半導体薄膜15として使用する部分については、段差なども無い理想状態(モノドメイン)の単結晶となるようにしている。このような理想状態の有機半導体材料21は、転写用基板20上における結晶の配向方向が基板毎に異なっている可能性もあり、結晶成長時には配向方向がどのようになるか不明であるが、単結晶とすることで、どの位置でも配向方向が同じ方向を向いた状態になっている。このため、成膜後に結晶の配向方向を分析する工程を行うことで、転写用基板20上における有機半導体材料21の結晶の配向方向が確認でき、その配向方向がアライメントマーク20aを基準として認識可能となる。例えば、結晶の配向方向の分析方法としては、電子顕微鏡を用いた分析やX線の散乱解析など、どのような手法を用いても良いが、クロニコル回転法を用いたクロスニコル像解析による偏光方向の解析であれば偏光顕微鏡による分析とすることもできる。   On the other hand, as shown in FIG. 3C, a transfer substrate 20 different from the device forming substrate 12 is prepared. As the transfer substrate 20, for example, a glass substrate or a film (ethylene naphthalate (PEN) or polyimide (PI)) is used, and for example, a substrate provided with alignment marks 20 a at some of the four corners. . Then, as shown in FIG. 3D, a step of crystal growth of a thin-film organic semiconductor material 21 for forming the organic semiconductor thin film 15 is performed on the surface of the transfer substrate 20. For example, the organic semiconductor material 21 is formed by a direct drawing method, an edge cast method, an ink jet method, or the like. At this time, the portion used as the organic semiconductor thin film 15 in the organic semiconductor material 21 is made to be a single crystal in an ideal state (monodomain) having no step. In the organic semiconductor material 21 in such an ideal state, the orientation direction of the crystal on the transfer substrate 20 may be different for each substrate, and it is unclear how the orientation direction is during crystal growth. By using a single crystal, the orientation direction is in the same direction at any position. For this reason, by performing the process of analyzing the orientation direction of the crystal after film formation, the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 on the transfer substrate 20 can be confirmed, and the orientation direction can be recognized with reference to the alignment mark 20a. It becomes. For example, any method such as analysis using an electron microscope or X-ray scattering analysis may be used as an analysis method of the crystal orientation direction, but the polarization direction by crossed Nicol image analysis using the clonicol rotation method. If it is an analysis of this, it can also be set as the analysis by a polarizing microscope.

そして、図2(d)に示す工程では、図示しない転写装置を用いて、ソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体材料21を転写することで、有機半導体薄膜15を形成する。具体的には、図3(e)に示すように、図2(c)の工程までを経てソース電極16およびドレイン電極17が形成されたデバイス形成用基板12の上に、図3(d)の工程にて有機半導体材料21を形成した転写用基板20を設置する。このとき、デバイス形成用基板12のうちソース電極16およびドレイン電極17が形成された側の面と転写用基板20のうち有機半導体材料21が形成された側の面が対向するようにする。また、デバイス形成用基板12と転写用基板20それぞれのアライメントマーク12a、20aを基準として、ソース電極16とドレイン電極17の配列方向、つまりチャネル長方向と有機半導体材料21の結晶の配向方向とが所望の関係となるようにする。例えば、転写装置に上記の分析結果を記憶させておき、その分析結果に基づいてチャネル長方向と有機半導体材料21の結晶の配向方向とが所望の関係となるようにしている。そして、加熱および加圧により、ソース電極16とドレイン電極17との間において、有機半導体材料21を転写する。   In the step shown in FIG. 2D, the organic semiconductor thin film 15 is formed by transferring the organic semiconductor material 21 between the source electrode 16 and the drain electrode 17 using a transfer device (not shown). Specifically, as shown in FIG. 3E, on the device forming substrate 12 on which the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed through the steps up to FIG. The transfer substrate 20 on which the organic semiconductor material 21 is formed in the step is installed. At this time, the surface of the device forming substrate 12 on which the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed and the surface of the transfer substrate 20 on which the organic semiconductor material 21 is formed face each other. The alignment direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17, that is, the channel length direction and the crystal orientation direction of the organic semiconductor material 21, with reference to the alignment marks 12 a and 20 a of the device forming substrate 12 and the transfer substrate 20, respectively. Make the desired relationship. For example, the analysis result is stored in the transfer device, and the channel length direction and the crystal orientation direction of the organic semiconductor material 21 have a desired relationship based on the analysis result. Then, the organic semiconductor material 21 is transferred between the source electrode 16 and the drain electrode 17 by heating and pressurization.

これにより、図2(d)および図3(f)に示すように、ソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体薄膜15が形成される。そして、デバイス形成用基板12に形成されたソース電極16およびドレイン電極17の配列方向に対して、有機半導体材料21の結晶の配向方向を一定な方向に揃えることができることから、有機TFT11の移動度を揃えることが可能となる。また、有機半導体薄膜15を予め転写用基板20上に形成しておいた有機半導体材料21によって構成できることから、有機半導体薄膜15の結晶性を均一にすることも可能となる。   Thereby, the organic semiconductor thin film 15 is formed between the source electrode 16 and the drain electrode 17 as shown in FIG. 2D and FIG. And since the orientation direction of the crystal | crystallization of the organic-semiconductor material 21 can be aligned with a fixed direction with respect to the arrangement direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17 which were formed in the device formation board | substrate 12, the mobility of organic TFT11 is possible. Can be arranged. In addition, since the organic semiconductor thin film 15 can be constituted by the organic semiconductor material 21 previously formed on the transfer substrate 20, the crystallinity of the organic semiconductor thin film 15 can be made uniform.

なお、ここでいうチャネル長方向と結晶の配向方向との関係については任意であるが、例えば、チャネル長方向と結晶の配列方向とが同じになるようにすることで、より高移動度を実現することができる。また、有機半導体薄膜15を転写する前に、予め有機半導体材料21のうち転写すべき部分を切り出しておき、転写時には、その切り出された部分のみが転写されるようにしても良い。例えば、有機半導体材料21の切り出しについては、機械加工、レーザ加工、フォトリソグラフィ・エッチング加工など、どのような手法で行っても良い。   Note that the relationship between the channel length direction and the crystal orientation direction is arbitrary, but for example, higher mobility can be realized by making the channel length direction and the crystal alignment direction the same. can do. Further, before transferring the organic semiconductor thin film 15, a portion to be transferred may be cut out in advance from the organic semiconductor material 21, and only the cut out portion may be transferred at the time of transfer. For example, the organic semiconductor material 21 may be cut out by any method such as machining, laser processing, or photolithography / etching.

このようにして、ソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体薄膜15を形成したのち、図2(e)の工程として、有機半導体薄膜15やソース電極16およびドレイン電極17の表面を覆うように層間絶縁膜18を形成する。そして、必要に応じて、その上に図示しない保護膜を成膜する。このような製造方法により、図1に示した有機TFT11を備えた有機半導体装置を製造することができる。   After forming the organic semiconductor thin film 15 between the source electrode 16 and the drain electrode 17 in this way, the surface of the organic semiconductor thin film 15, the source electrode 16, and the drain electrode 17 is covered as a step of FIG. Then, an interlayer insulating film 18 is formed. Then, if necessary, a protective film (not shown) is formed thereon. With such a manufacturing method, an organic semiconductor device including the organic TFT 11 shown in FIG. 1 can be manufactured.

以上説明したように、本実施形態にかかる有機半導体装置の製造方法では、予め転写用基板20上に有機半導体材料21を形成しておき、これをソース電極16およびドレイン電極17の間に転写するようにしている。そして、有機半導体材料21の結晶の配向方向を分析しておき、その分析結果に基づいて、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向と有機半導体材料21の結晶の配向方向とが所望の関係となるようにしている。したがって、有機半導体薄膜15の結晶性が均一で、移動度の揃った有機TFT11を形成できる。   As described above, in the method of manufacturing the organic semiconductor device according to the present embodiment, the organic semiconductor material 21 is formed on the transfer substrate 20 in advance and transferred between the source electrode 16 and the drain electrode 17. I am doing so. Then, the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 is analyzed, and based on the analysis result, the alignment direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17 and the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 have a desired relationship. It is trying to become. Therefore, the organic TFT 11 with uniform crystallinity and uniform mobility of the organic semiconductor thin film 15 can be formed.

また、ソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体薄膜15を転写するだけで良い。このため、直描法によってソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体薄膜15を直接形成する場合のような助走距離が必要にならない。したがって、微細なパターンにも対応可能で材料効率の良い有機TFT11の製造方法とすることが可能となる。特に、有機TFT11を有機EL表示装置に適用した場合には、複数画素ごとに有機半導体薄膜15を形成することになり、画素ごとに助走距離が必要になると、微細なパターンを形成することが難しく、材料効率も悪くなる。このため、本実施形態の製造方法によって微細なパターンを形成できるようにすることは、特に有効である。   Further, it is only necessary to transfer the organic semiconductor thin film 15 between the source electrode 16 and the drain electrode 17. For this reason, there is no need for a running distance as in the case of directly forming the organic semiconductor thin film 15 between the source electrode 16 and the drain electrode 17 by the direct drawing method. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing the organic TFT 11 that can cope with a fine pattern and has high material efficiency. In particular, when the organic TFT 11 is applied to an organic EL display device, the organic semiconductor thin film 15 is formed for each of a plurality of pixels. If a run-up distance is required for each pixel, it is difficult to form a fine pattern. The material efficiency is also deteriorated. For this reason, it is particularly effective to be able to form a fine pattern by the manufacturing method of the present embodiment.

さらに、本実施形態のような製造方法によって有機TFT11を製造した場合、有機半導体薄膜15のうち結晶成長させたときの上面となっている方がゲート絶縁膜14側に向けられた構造となる。有機半導体薄膜15を結晶成長によって形成する場合、特に直描法による結晶成長の場合には、結晶成長時に上面となっている位置の方が下面となっている位置よりも結晶性が良好になる。このため、ゲート絶縁膜14側、つまりチャネル領域が形成される側に有機半導体薄膜15の中でも特に結晶性の良好な部分を利用できるため、より有機TFT11を良好な特性のものにできる。   Further, when the organic TFT 11 is manufactured by the manufacturing method as in the present embodiment, the organic semiconductor thin film 15 has a structure in which the upper surface when the crystal is grown is directed to the gate insulating film 14 side. When the organic semiconductor thin film 15 is formed by crystal growth, particularly in the case of crystal growth by the direct drawing method, the crystallinity is better at the position of the upper surface during crystal growth than at the position of the lower surface. For this reason, since the portion having particularly good crystallinity can be used in the organic semiconductor thin film 15 on the gate insulating film 14 side, that is, on the side where the channel region is formed, the organic TFT 11 can be made to have better characteristics.

(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して有機半導体材料21の結晶性が理想状態ではない場合にも適用できるようにしたものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment can be applied to the case where the crystallinity of the organic semiconductor material 21 is not in an ideal state as compared to the first embodiment. The other aspects are the same as those of the first embodiment. Only parts different from the first embodiment will be described.

上記第1実施形態では、有機半導体材料21のうち有機半導体薄膜15として使用する部分を単結晶とした場合について説明したが、現実的には、所望の結晶性が得られず、結晶性が一定ではなく結晶粒が集まった状態(マルチドメイン)の結晶となることが多い。本実施形態では、このように結晶流が集まった状態の結晶となった場合に対応した有機半導体装置の製造方法について説明する。   In the first embodiment, the case where the portion used as the organic semiconductor thin film 15 in the organic semiconductor material 21 is a single crystal has been described. However, in reality, desired crystallinity cannot be obtained and crystallinity is constant. In many cases, the crystal is a state in which crystal grains are gathered (multi-domain). In the present embodiment, a method for manufacturing an organic semiconductor device corresponding to the case where the crystals are in a state where the crystal flows are collected will be described.

まず、図4(a)、(b)に示すように、図3(a)、(b)と同様、デバイス形成用基板12の上にソース電極16およびドレイン電極17を形成しておく。そして、図4(c)に示すように転写用基板20を用意し、図4(d)に示すように薄膜状の有機半導体材料21を結晶成長させる工程を行う。これにより、結晶性が一定ではなく結晶粒が集まった状態の結晶により有機半導体材料21が構成される。   First, as shown in FIGS. 4A and 4B, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed on the device forming substrate 12 as in FIGS. 3A and 3B. Then, a transfer substrate 20 is prepared as shown in FIG. 4C, and a step of crystal growth of the thin-film organic semiconductor material 21 is performed as shown in FIG. As a result, the organic semiconductor material 21 is composed of crystals in which the crystallinity is not constant and crystal grains are gathered.

続いて、第1実施形態と同様の分析手法により、有機半導体材料21を構成する各結晶粒の転写用基板20上における結晶の配向方向、大きさ、位置を分析し、それをマップ化し、データとして転写装置に記憶しておく。例えば、転写用基板20をX−Y平面として見立てて、そのX−Y平面状における座標と結晶粒ごとの結晶の配向方向、大きさ、位置を記憶する。そして、必要に応じて、有機半導体材料21のうち転写すべき部分をチャネル領域の形状に合わせて結晶粒ごとに切り出しておき、図4(e)に示すようにソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体材料21を転写する。このとき、結晶粒界を避けて転写することで、結晶粒界がチャネル領域に含まれないようにしている。結晶粒によってはチャネル領域の形成用としての大きさに満たない場合もあるため、その場合には、その結晶粒をチャネル領域の形成用から除くようにしている。逆に、結晶粒が大きい場合には、同じ結晶粒から複数箇所、チャネル領域の形成用に取り出すようにしても良い。   Subsequently, the crystal orientation direction, size, and position on the transfer substrate 20 of each crystal grain constituting the organic semiconductor material 21 are analyzed by the same analysis method as in the first embodiment, and the crystal orientation is mapped and data Is stored in the transfer device. For example, assuming that the transfer substrate 20 is an XY plane, the coordinates in the XY plane and the orientation direction, size, and position of the crystal for each crystal grain are stored. Then, if necessary, a portion to be transferred of the organic semiconductor material 21 is cut out for each crystal grain according to the shape of the channel region, and the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed as shown in FIG. The organic semiconductor material 21 is transferred between them. At this time, the transfer is performed while avoiding the crystal grain boundaries so that the crystal grain boundaries are not included in the channel region. Depending on the crystal grain, it may be less than the size for forming the channel region. In that case, the crystal grain is excluded from the channel region forming. Conversely, when the crystal grains are large, a plurality of locations may be extracted from the same crystal grain for forming the channel region.

このとき、デバイス形成用基板12に複数形成されたソース電極16およびドレイン電極17それぞれについて、チャネル長方向と有機半導体材料21の結晶の配向方向とが所望の関係となるように、転写用基板20をX−Y平面上において平行移動および回転させる。これにより、図4(f)に示すように、デバイス形成用基板12に形成された各ソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体薄膜15が形成される。そして、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向に対して、有機半導体材料21の結晶の配向方向を一定な方向に揃えることができる。   At this time, for each of the source electrode 16 and the drain electrode 17 formed on the device forming substrate 12, the transfer substrate 20 so that the channel length direction and the crystal orientation direction of the organic semiconductor material 21 have a desired relationship. Are translated and rotated on the XY plane. Thereby, as shown in FIG. 4F, the organic semiconductor thin film 15 is formed between the source electrode 16 and the drain electrode 17 formed on the device forming substrate 12. Then, the crystal orientation of the organic semiconductor material 21 can be aligned in a fixed direction with respect to the arrangement direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17.

このように、結晶性が一定ではなく結晶粒が集まった状態の結晶によって有機半導体材料21が構成される場合にも、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向と有機半導体材料21の結晶の配向方向とが所望の関係となるようにできる。したがって、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, even when the organic semiconductor material 21 is constituted by crystals in which the crystallinity is not constant but the crystal grains are gathered, the arrangement direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17 and the orientation of the crystal of the organic semiconductor material 21 The direction can be in a desired relationship. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1、第2実施形態に対して、有機TFT11の構造を異ならせたものであり、その他に関しては第1、第2実施形態と同様であるため、第1、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the structure of the organic TFT 11 is different from that of the first and second embodiments, and the other aspects are the same as those of the first and second embodiments. Therefore, the first and second embodiments are the same. Only the parts different from the form will be described.

本実施形態では、図5に示すボトムゲート/トップコンタクト構造の有機TFT11を備えた有機半導体装置の製造工程について説明する。ボトムゲート/トップコンタクト構造の有機TFT11は、第1実施形態に対して有機半導体薄膜15がソース電極16およびドレイン電極17よりも先にゲート絶縁膜14の上に形成される構造であり、有機半導体薄膜15がソース電極16およびドレイン電極17の下に形成されている。その他の構造については、第1実施形態で説明したボトムゲート/ボトムコンタクト構造のものと同様である。   In the present embodiment, a manufacturing process of an organic semiconductor device including the organic TFT 11 having the bottom gate / top contact structure shown in FIG. 5 will be described. The organic TFT 11 having a bottom gate / top contact structure has a structure in which the organic semiconductor thin film 15 is formed on the gate insulating film 14 before the source electrode 16 and the drain electrode 17 in the first embodiment. A thin film 15 is formed under the source electrode 16 and the drain electrode 17. Other structures are the same as those of the bottom gate / bottom contact structure described in the first embodiment.

このような構造の有機TFT11については、次のようにして製造する。まず、図6(a)、(b)に示す工程として、図3(a)、(b)と同様の工程を行い、デバイス形成用基板12の上にゲート電極13およびゲート絶縁膜14を形成する。そして、図6(c)に示す工程として有機半導体薄膜15を形成したのち、図6(d)に示す工程としてソース電極16およびドレイン電極17を形成し、その後、図6(e)に示す工程として層間絶縁膜18を形成し、必要に応じて図示しない保護膜を成膜する。   The organic TFT 11 having such a structure is manufactured as follows. First, as the steps shown in FIGS. 6A and 6B, the same steps as those in FIGS. 3A and 3B are performed to form the gate electrode 13 and the gate insulating film 14 on the device forming substrate 12. To do. Then, after forming the organic semiconductor thin film 15 as the step shown in FIG. 6C, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed as the step shown in FIG. 6D, and then the step shown in FIG. 6E. An interlayer insulating film 18 is formed, and a protective film (not shown) is formed as necessary.

このようにして、図5に示すボトムゲート/トップコンタクト構造の有機TFT11を製造することができるが、このときの有機半導体薄膜15を形成する工程の際に、第1、第2実施形態と同様の手法により有機半導体薄膜15を形成する。   In this way, the organic TFT 11 having the bottom gate / top contact structure shown in FIG. 5 can be manufactured. In the process of forming the organic semiconductor thin film 15 at this time, it is the same as in the first and second embodiments. The organic semiconductor thin film 15 is formed by this method.

ただし、この場合には有機半導体薄膜15を形成する前に未だソース電極16およびドレイン電極17を形成していないため、ソース電極16およびドレイン電極17の形成予定位置に、有機半導体薄膜15を転写する。これにより、図6(d)に示す工程において、ソース電極16およびドレイン電極17を形成したときに、ソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体薄膜15が形成される。また、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向に対して、有機半導体材料21の結晶の配向方向を一定な方向に揃えることができる。したがって、第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。   However, in this case, since the source electrode 16 and the drain electrode 17 are not yet formed before the organic semiconductor thin film 15 is formed, the organic semiconductor thin film 15 is transferred to a position where the source electrode 16 and the drain electrode 17 are to be formed. . Thereby, in the process shown in FIG. 6D, when the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed, the organic semiconductor thin film 15 is formed between the source electrode 16 and the drain electrode 17. In addition, the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 can be aligned in a certain direction with respect to the arrangement direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17. Therefore, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態も、第1、第2実施形態に対して、有機TFT11の構造を異ならせたものであり、その他に関しては第1、第2実施形態と同様であるため、第1、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. The present embodiment also differs from the first and second embodiments in the structure of the organic TFT 11, and the other aspects are the same as those in the first and second embodiments. Therefore, the first and second embodiments are the same. Only the parts different from the form will be described.

本実施形態では、図7に示すトップゲート/ボトムコンタクト構造の有機TFT11を備えた有機半導体装置の製造工程について説明する。トップゲート/ボトムコンタクト構造の有機TFT11は、デバイス形成用基板12の表面に有機半導体薄膜15やソース電極16およびドレイン電極17が形成され、その上にゲート絶縁膜14を介してゲート電極13が形成される構造である。有機半導体薄膜15はソース電極16およびドレイン電極17の上に形成されている。その他の構造については、第1実施形態で説明したボトムゲート/ボトムコンタクト構造のものと同様である。   In the present embodiment, a manufacturing process of an organic semiconductor device including the organic TFT 11 having a top gate / bottom contact structure shown in FIG. 7 will be described. In the organic TFT 11 having a top gate / bottom contact structure, an organic semiconductor thin film 15, a source electrode 16, and a drain electrode 17 are formed on the surface of a device forming substrate 12, and a gate electrode 13 is formed thereon via a gate insulating film 14. Is the structure. The organic semiconductor thin film 15 is formed on the source electrode 16 and the drain electrode 17. Other structures are the same as those of the bottom gate / bottom contact structure described in the first embodiment.

このような構造の有機TFT11については、次のようにして製造する。まず、図8(a)に示す工程として、デバイス形成用基板12を用意したのち、図8(b)に示す工程としてソース電極16およびドレイン電極17を形成し、さらに、図8(c)に示す工程として有機半導体薄膜15を形成する。続いて、図8(d)に示す工程として有機半導体薄膜15やソース電極16およびドレイン電極17を覆うようにゲート絶縁膜14を形成したのち、図8(e)に示す工程として、ゲート絶縁膜14の上におけるソース電極16およびドレイン電極17の間と対応する位置にゲート電極13を形成する。そして、層間絶縁膜18を形成し、その後、必要に応じて図示しない保護膜を成膜する。   The organic TFT 11 having such a structure is manufactured as follows. First, as the step shown in FIG. 8A, after preparing the device forming substrate 12, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed as the step shown in FIG. 8B. Further, in FIG. As a process shown, an organic semiconductor thin film 15 is formed. Subsequently, after forming the gate insulating film 14 so as to cover the organic semiconductor thin film 15, the source electrode 16 and the drain electrode 17 as a step shown in FIG. 8D, as a step shown in FIG. A gate electrode 13 is formed at a position corresponding to the space between the source electrode 16 and the drain electrode 17 on 14. Then, an interlayer insulating film 18 is formed, and then a protective film (not shown) is formed as necessary.

このようにして、図7に示すトップゲート/ボトムコンタクト構造の有機TFT11を製造することができるが、このときの有機半導体薄膜15を形成する工程の際に、第1、第2実施形態と同様の手法により有機半導体薄膜15を形成する。これにより、有機半導体材料21の結晶の配向方向を一定な方向に揃えることができる。したがって、第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。   In this way, the organic TFT 11 having the top gate / bottom contact structure shown in FIG. 7 can be manufactured. In the process of forming the organic semiconductor thin film 15 at this time, it is the same as in the first and second embodiments. The organic semiconductor thin film 15 is formed by this method. Thereby, the orientation direction of the crystal | crystallization of the organic-semiconductor material 21 can be arranged in a fixed direction. Therefore, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態も、第1、第2実施形態に対して、有機TFT11の構造を異ならせたものであり、その他に関しては第1、第2実施形態と同様であるため、第1、第2実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described. The present embodiment also differs from the first and second embodiments in the structure of the organic TFT 11, and the other aspects are the same as those in the first and second embodiments. Therefore, the first and second embodiments are the same. Only the parts different from the form will be described.

本実施形態では、図9に示すトップゲート/トップコンタクト構造の有機TFT11を備えた有機半導体装置の製造工程について説明する。トップゲート/トップコンタクト構造の有機TFT11は、第4実施形態に対して有機半導体薄膜15がソース電極16およびドレイン電極17よりも先にゲート絶縁膜14の上に形成される構造であり、有機半導体薄膜15がソース電極16およびドレイン電極17の下に形成されている。その他の構造については、第4実施形態で説明したトップゲート/ボトムコンタクト構造のものと同様である。   In the present embodiment, a manufacturing process of an organic semiconductor device including the organic TFT 11 having a top gate / top contact structure shown in FIG. 9 will be described. The organic TFT 11 having the top gate / top contact structure has a structure in which the organic semiconductor thin film 15 is formed on the gate insulating film 14 before the source electrode 16 and the drain electrode 17 in the fourth embodiment. A thin film 15 is formed under the source electrode 16 and the drain electrode 17. Other structures are the same as those of the top gate / bottom contact structure described in the fourth embodiment.

このような構造の有機TFT11については、次のようにして製造する。まず、図10(a)に示す工程としてデバイス形成用基板12を用意したのち、この上に有機半導体薄膜15を形成する。続いて、図10(b)に示す工程としてソース電極16およびドレイン電極17を形成し、さらに、図10(c)に示す工程として有機半導体薄膜15やソース電極16およびドレイン電極17を覆うようにゲート絶縁膜14を形成する。さらに、図11(d)に示す工程として、ゲート絶縁膜14の上におけるソース電極16およびドレイン電極17の間と対応する位置にゲート電極13を形成する。そして、図10(e)に示す工程として、層間絶縁膜18を形成し、その後、必要に応じて図示しない保護膜を成膜する。   The organic TFT 11 having such a structure is manufactured as follows. First, as a process shown in FIG. 10A, a device forming substrate 12 is prepared, and an organic semiconductor thin film 15 is formed thereon. Subsequently, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed as a step shown in FIG. 10B, and further, the organic semiconductor thin film 15, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are covered as a step shown in FIG. A gate insulating film 14 is formed. Further, as a step shown in FIG. 11D, the gate electrode 13 is formed on the gate insulating film 14 at a position corresponding to between the source electrode 16 and the drain electrode 17. Then, as a step shown in FIG. 10E, an interlayer insulating film 18 is formed, and then a protective film (not shown) is formed as necessary.

このようにして、図9に示すトップゲート/トップコンタクト構造の有機TFT11を製造することができるが、このときの有機半導体薄膜15を形成する工程の際に、第1、第2実施形態と同様の手法により有機半導体薄膜15を形成する。   In this way, the organic TFT 11 having the top gate / top contact structure shown in FIG. 9 can be manufactured. In the process of forming the organic semiconductor thin film 15 at this time, the same as in the first and second embodiments. The organic semiconductor thin film 15 is formed by this method.

ただし、この場合には有機半導体薄膜15を形成する前に未だソース電極16およびドレイン電極17を形成していないため、ソース電極16およびドレイン電極17の形成予定位置に、有機半導体薄膜15を転写する。これにより、図10(c)に示す工程において、ソース電極16およびドレイン電極17を形成したときに、ソース電極16およびドレイン電極17の間に有機半導体薄膜15が形成される。また、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向に対して、有機半導体材料21の結晶の配向方向を一定な方向に揃えることができる。したがって、第1、第2実施形態と同様の効果を得ることができる。   However, in this case, since the source electrode 16 and the drain electrode 17 are not yet formed before the organic semiconductor thin film 15 is formed, the organic semiconductor thin film 15 is transferred to a position where the source electrode 16 and the drain electrode 17 are to be formed. . 10C, when the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed, the organic semiconductor thin film 15 is formed between the source electrode 16 and the drain electrode 17. In addition, the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 can be aligned in a certain direction with respect to the arrangement direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17. Therefore, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.

例えば、上記各実施形態は、有機半導体薄膜15が備えられる有機TFT11の一例を示したのであり、勿論、他の構造の有機TFT11に本発明を適用しても良い。   For example, each of the above embodiments has shown an example of the organic TFT 11 provided with the organic semiconductor thin film 15. Of course, the present invention may be applied to the organic TFT 11 having another structure.

また、上記各実施形態において、転写用基板20から有機半導体材料21を転写することが容易に行えるように、有機半導体材料21を結晶成長させる前に、転写用基板20を表面処理しておくと好ましい。具体的には、予め自己組織化単分子膜(以下、SAM(Self-Assembled Monolayers)という)と呼ばれる紫外(UV)光照射による光パターニング可能な膜を転写用基板20の表面に形成しておく。そして、転写する際に、紫外光照射を行うことで、自己組織化単分子膜と転写用基板20との結合を切断しておく。これにより、転写用基板20から有機半導体材料21をデバイス形成用基板12側に転写する際に、容易に転写が行えるようになる。   In each of the above embodiments, the transfer substrate 20 is surface-treated before crystal growth of the organic semiconductor material 21 so that the organic semiconductor material 21 can be easily transferred from the transfer substrate 20. preferable. Specifically, a film that can be photo-patterned by irradiation with ultraviolet (UV) light, called self-assembled monolayers (hereinafter referred to as SAM (Self-Assembled Monolayers)), is formed in advance on the surface of the transfer substrate 20. . When transferring, ultraviolet light irradiation is performed to cut the bond between the self-assembled monolayer and the transfer substrate 20. Thereby, when the organic semiconductor material 21 is transferred from the transfer substrate 20 to the device forming substrate 12 side, the transfer can be easily performed.

また、上記第2実施形態では、デバイス形成用基板12に対して所定のレイアウトでソース電極16およびドレイン電極17を形成しておき、それに合わせて、転写用基板20をX−Y平面上において平行移動および回転させるようにした。これに対して、転写用基板20に形成した有機半導体材料21における結晶粒ごとの結晶の配向方向を分析したら、その分析結果に基づいて、各ソース電極16およびドレイン電極17のパターンを変更することもできる。このようにしても、ソース電極16およびドレイン電極17の配列方向に対して、有機半導体材料21の結晶の配向方向を一定な方向に揃えることができる。この場合、ソース電極16およびドレイン電極17の形成パターンを有機半導体材料21における結晶粒ごとの結晶の配向方向に応じて毎回変更することになる。しかしながら、ソース電極16およびドレイン電極17をインクジェット法などによって形成する場合には、容易に形成パターンを変更可能である。   In the second embodiment, the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed in a predetermined layout with respect to the device forming substrate 12, and the transfer substrate 20 is parallel to the XY plane accordingly. Moved and rotated. On the other hand, if the orientation direction of the crystal for each crystal grain in the organic semiconductor material 21 formed on the transfer substrate 20 is analyzed, the pattern of each source electrode 16 and drain electrode 17 is changed based on the analysis result. You can also. Even in this case, the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material 21 can be aligned in a fixed direction with respect to the arrangement direction of the source electrode 16 and the drain electrode 17. In this case, the formation pattern of the source electrode 16 and the drain electrode 17 is changed every time according to the crystal orientation direction for each crystal grain in the organic semiconductor material 21. However, when the source electrode 16 and the drain electrode 17 are formed by an inkjet method or the like, the formation pattern can be easily changed.

11 有機TFT
12 デバイス形成用基板
12a アライメントマーク
13 ゲート電極
14 ゲート絶縁膜
15 有機半導体薄膜
16 ソース電極
17 ドレイン電極
20 転写用基板
20a アライメントマーク
21 有機半導体材料
11 Organic TFT
12 Device Formation Substrate 12a Alignment Mark 13 Gate Electrode 14 Gate Insulating Film 15 Organic Semiconductor Thin Film 16 Source Electrode 17 Drain Electrode 20 Transfer Substrate 20a Alignment Mark 21 Organic Semiconductor Material

Claims (7)

アライメントマーク(20a)を有する転写用基板(20)を用意し、該転写用基板上に有機半導体薄膜(15)の構成材料となる有機半導体材料(21)を結晶成長させる工程と、
前記アライメントマークを基準として、前記転写用基板上における前記有機半導体材料の結晶の配向方位を分析する工程と、
複数の有機電界効果トランジスタ(11)を形成するためのデバイス形成用基板(12)におけるチャネル領域の形成位置に、前記アライメントマークを基準として、前記複数の有機電界効果トランジスタすべてのソース電極(16)およびドレイン電極(17)の配列方向に対する前記有機半導体材料の結晶の配向方位を一定の方向に揃えて、前記転写用基板から前記有機半導体材料を前記デバイス形成用基板に転写することで前記有機半導体薄膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする有機電界効果トランジスタを備えた有機半導体装置の製造方法。
Preparing a transfer substrate (20) having an alignment mark (20a) and growing an organic semiconductor material (21) as a constituent material of the organic semiconductor thin film (15) on the transfer substrate;
Analyzing the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material on the transfer substrate with respect to the alignment mark;
The source electrode (16) of all of the plurality of organic field effect transistors at the formation position of the channel region in the device forming substrate (12) for forming the plurality of organic field effect transistors (11) with reference to the alignment mark. The organic semiconductor material is transferred from the transfer substrate to the device forming substrate by aligning the crystal orientation of the organic semiconductor material with respect to the arrangement direction of the drain electrode and the drain electrode (17) in a certain direction. And a step of forming a thin film. A method for manufacturing an organic semiconductor device comprising an organic field effect transistor.
前記有機半導体薄膜を形成する工程では、前記ソース電極および前記ドレイン電極の配列方向と前記有機半導体材料の結晶の配向方位とを同じにして、前記転写用基板から前記有機半導体材料を前記デバイス形成用基板に転写することを特徴とする請求項1に記載の有機電界効果トランジスタを備えた有機半導体装置の製造方法。   In the step of forming the organic semiconductor thin film, the alignment direction of the source electrode and the drain electrode and the orientation direction of the crystal of the organic semiconductor material are made the same, and the organic semiconductor material is used for the device formation from the transfer substrate. The method for producing an organic semiconductor device having an organic field effect transistor according to claim 1, wherein the organic semiconductor device is transferred to a substrate. 前記転写する工程では、前記有機半導体材料の結晶における結晶粒界を避けて、前記転写用基板から前記有機半導体材料を前記デバイス形成用基板に転写することを特徴とする請求項1または2に記載の有機電界効果トランジスタを備えた有機半導体装置の製造方法。   3. The transfer step includes transferring the organic semiconductor material from the transfer substrate to the device forming substrate while avoiding a grain boundary in the crystal of the organic semiconductor material. Manufacturing method of organic semiconductor device provided with organic field effect transistor of this invention. 前記配向方位を分析した前記有機半導体材料を前記チャネル領域の形状に合わせて切り出す工程を含み、
前記転写する工程では、前記チャネル領域の形状に合わせて切り出された前記有機半導体材料を前記転写用基板から前記デバイス形成用基板に転写することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の有機電界効果トランジスタを備えた有機半導体装置の製造方法。
Cutting the organic semiconductor material analyzed for the orientation orientation according to the shape of the channel region,
4. The transferring step, wherein the organic semiconductor material cut out in accordance with the shape of the channel region is transferred from the transfer substrate to the device forming substrate. The manufacturing method of the organic-semiconductor device provided with the organic field effect transistor of description.
前記結晶成長させる工程では、前記転写用基板の上に、自己組織化単分子膜を形成してから前記有機半導体材料を結晶成長させ、
前記転写する工程では、前記転写前に、紫外光照射を行うことで、前記転写用基板と前記自己組織化単分子膜との結合を切断することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の有機電界効果トランジスタを備えた有機半導体装置の製造方法。
In the crystal growth step, the organic semiconductor material is crystal-grown after forming a self-assembled monomolecular film on the transfer substrate,
5. The transfer process according to claim 1, wherein, in the transfer step, the bond between the transfer substrate and the self-assembled monolayer is cut by irradiating with ultraviolet light before the transfer. A method for producing an organic semiconductor device comprising the organic field effect transistor according to one.
前記転写する工程では、前記転写用基板を該転写用基板の平面方向において水平移動および回転させることで、前記複数の有機電界効果トランジスタすべてのソース電極およびドレイン電極の配列方向に対する前記有機半導体材料の結晶の配向方位を一定の方向に揃えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の有機電界効果トランジスタを備えた有機半導体装置の製造方法。   In the transferring step, the transfer substrate is horizontally moved and rotated in the plane direction of the transfer substrate, so that the organic semiconductor material is aligned with respect to the arrangement direction of the source electrode and the drain electrode of all of the plurality of organic field effect transistors. 6. The method of manufacturing an organic semiconductor device having an organic field effect transistor according to claim 1, wherein the crystal orientation is aligned in a certain direction. 前記複数の有機電界効果トランジスタのソース電極およびドレイン電極を形成する工程を含み、
前記ソース電極およびドレイン電極を形成する工程では、前記転写用基板上における前記有機半導体材料の結晶の配向方位の分析結果に基づいて、前記複数の有機電界効果トランジスタすべてのソース電極およびドレイン電極の配列方向に対する前記有機半導体材料の結晶の配向方位が一定の方向に揃うように、前記ソース電極およびドレイン電極をパターン形成することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の有機電界効果トランジスタを備えた有機半導体装置の製造方法。
Forming a source electrode and a drain electrode of the plurality of organic field effect transistors,
In the step of forming the source electrode and the drain electrode, the arrangement of the source electrode and the drain electrode of all the plurality of organic field effect transistors based on the analysis result of the crystal orientation of the organic semiconductor material on the transfer substrate 6. The organic electric field according to any one of claims 1 to 5, wherein the source electrode and the drain electrode are patterned so that orientation directions of crystals of the organic semiconductor material with respect to a direction are aligned in a certain direction. Manufacturing method of organic semiconductor device provided with effect transistor.
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