DE102011106183A1

DE102011106183A1 - Halbleitervorrichtung, Anzeigevorrichtung und elektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102011106183A1
Application number: DE102011106183A
Authority: DE
Inventors: Mao Katsuhara
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2012-02-09
Also published as: JP2012038923A; JP5655421B2; US20120032154A1; CN102376892A

Abstract

Hierin offenbart ist eine Halbleitervorrichtung, die umfasst; eine Gateelektrode; einen Gateisolationsfilm; eine organische Halbleiterschicht; und Source- und Drainelektroden.

Description

HINTERGRUND
Die Beschreibung betrifft eine Halbleitervorrichtung, eine Anzeigevorrichtung und elektronische Vorrichtung, und insbesondere eine Halbleitervorrichtung, die einen Dünnfilmtransistor mit einer organischen Halbleiterschicht umfasst, sowie eine die Halbleitervorrichtung enthaltende Anzeigevorrichtung sowie eine elektronische Vorrichtung.
Halbleitervorrichtungen mit einer organischen Halbleiterschicht als aktiver Schicht, in der ein Kanalgebiet ausgebildet ist, d. h. sogenannte organische Dünnfilmtransistoren (organische TFTs) werden entsprechend dem räumlichen Zusammenhang zwischen der Gateelektrode und den Source- und Drainelektroden in Bezug auf die organische Halbleiterschicht klassifiziert. Beispielsweise wird die Struktur mit unten gelagerter Gateelektrode, bei der die Gateelektrode unterhalb der organischen Halbleiterschicht hegt, in zwei verschiedene Typen unterteilt, nämlich die Struktur mit oben gelagertem Kontakt und die Struktur mit unten gelagertem Kontakt. In der Struktur mit oben gelagertem Kontakt sind die Source- und Drainelektroden auf der organischen Halbleiterschicht positioniert. In der Struktur mit unten gelagertem Kontakt sind die Source- und Drainelektroden unterhalb der organischen Halbleiterschicht positioniert (vgl. "Advanced Materials," (2002), Vol. 14, S. 99).
In Bezug auf diese Strukturen weist die Struktur mit oben gelagertem Kontakt einen beständigeren Kontakt zwischen den Source- und Drainelektroden zur organischen Halbleiterschicht auf und stellt somit eine äußerst hohe Zuverlässigkeit sicher.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei Halbleitervorrichtungen unter Verwendung einer organischen Halbleiterschicht ist es bekannt, dass das Kanalgebiet, welches für die Leitung elektrischer Ladung in der als aktiver Schicht dienenden organischen Halbleiterschicht verantwortlich ist, ein äußerst begrenztes Gebiet ist, das ungefähr einige molekulare Lagen (bis zu 10 nm) von der Grenzfläche des Gateisolationsfilms aufspannt.
In einer Halbleitervorrichtung mit der obigen Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontakts sind jedoch die Source- und Drainelektroden in Kontakt mit dem inaktiven Gebiet der organischen Halbleiterschicht, das nicht als Kanalgebiet dient. Folglich wird das inaktive Gebiet der organischen Halbleiterschicht, das einen großen Widerstand aufweist, zwischen den Source- und Drainelektroden und dem Kanalgebiet positioniert, wodurch es schwierig wird, den Kontaktwiderstand (Injektionswiderstand) der Source- und Drainelektroden in das Kanalgebiet zu reduzieren.
Obgleich sich der Widerstand des inaktiven Gebiets durch Dünnen der organischen Halbleiterschicht reduzieren lässt, ist es schwierig, einen sehr dünnen Film von bis zu näherungsweise 10 nm Dicke gleichförmig in einem großflächigen Prozess auszubilden. Andererseits ist es schwierig, ausgezeichnete Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht im Bereich eines derart dünnen Films zu erzielen. Darüber hinaus neigt das Kanalgebiet der organischen Halbleiterschicht dazu, in Prozessen nach der Ausbildung des Films Schaden zu nehmen.
Angesichts dieser Umstände ist es wünschenswert, eine Halbleitervorrichtung einer Struktur mit oben gelagertem Kontakt anzugeben, bei der ein beständiger Kontakt zwischen den Source- und Drainelektroden zur organischen Halbleiterschicht vorliegt, welche einen reduzierten Kontaktwiderstand ermöglicht, obgleich gleichzeitig eine geeignete Filmqualität der organischen Halbleiterschicht sichergestellt wird, sodass ein Beitrag zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Funktionalität vorliegt. Es ist ebenso wünschenswert, eine Anzeigevorrichtung und eine elektronische Vorrichtung mit einer verbesserten Funktionalität Dank der darin ausgebildeten Halbleitervorrichtung anzugeben.
Gemäß dieser Beschreibung wird eine Halbleitervorrichtung angegeben, die eine Gateelektrode auf einem Substrat aufweist, einen Gateisolationsfilm, eine organische Halbleiterschicht und Source- und Drainelektroden. Der Gateisolationsfilm bedeckt die Gateelektrode. Die organische Halbleiterschicht ist auf der Oberseite des Gateisolationsfilms angeordnet. Die Source- und Drainelektroden sind auf der Oberseite der organischen Halbleiterschicht angeordnet. Die organische Halbleiterschicht ist über der Gateelektrode mit dem dazwischenliegenden Gateisolationsfilm so gestapelt, dass sie die Gateelektrode entlang der Breite der Gateelektrode bedeckt. Die organische Halbleiterschicht weist einen Dickfilmbereich und Dünnfilmbereiche auf. Der Dickfilmbereich ist in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet. Die Dünnfilmbereiche sind dünner als der Dickfilmbereich und jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet. Die Source- und Drainelektroden sind einander gegenüberliegend entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet mit der dazwischen positionierten Gateelektrode, wobei der Endbereich jeder der Source- und Drainelektroden auf einem der Dünnfilmbereiche gestapelt ist. Zudem passt der Dickfilmbereich der organischen Halbleiterschicht bevorzugt in die Breite der Gateelektrode und die Dünnfilmbereiche sollten sich vom Dickfilmbereich entlang der Breite der Gateelektrode nach außen erstrecken.
Die Beschreibung betrifft ebenso eine Anzeigevorrichtung sowie eine elektronische Vorrichtung mit der Halbleitervorrichtung gemäß dieser Beschreibung.
Die wie oben beschriebene Halbleitervorrichtung ist ein organischer Dünnfilmtransistor mit einer Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontakts. Deshalb sind die Source- und Drainelektroden jeweils auf einem der Enden der organischen Halbleiterschicht entlang der Breite der Gateelektrode gestapelt. Dies stellt einen beständigen Kontakt zur organischen Halbleiterschicht her. Andererseits sind beide Enden der organischen Halbleiterschicht entlang der Breite der Gateelektrode insbesondere als Dünnfilmbereiche ausgebildet, wobei der Endbereich jeder der Source- und Drainelektroden darauf gestapelt ist. Dies lässt die Dicke des mittleren Bereichs der über der Gateelektrode gestapelten organischen Halbleiterschicht konstant, d. h. die Dicke des oberen Bereichs des Kanalsgebiets, während gleichzeitig die organische Halbleiterschicht an beiden Enden des Kanalgebiets gedünnt wird, wodurch ein erniedrigter Widerstand zwischen dem Kanalgebiet und den Source- und Drainelektroden angegeben wird.
Wie oben beschrieben ist, ermöglicht diese Offenbarung einen erniedrigten Widerstand zwischen dem Kanalgebiet und den Source- und Drainelektroden unabhängig von der Dicke des Gebiets der organischen Halbleiterschicht für den Kanal und trotz des Umstands, dass die Halbleitervorrichtung eine Struktur mit unten gelagertem Gate und oben gelagertem Kontakt aufweist. Dies ermöglicht es, den Kontaktwiderstand (Injektionswiderstand) der Source- und Drainelektroden zum Kanalgebiet zu reduzieren, während gleichzeitig eine geeignete Filmqualität des Bereichs der organischen Halbleiterschicht für das Kanalgebiet sichergestellt wird, womit zur verbesserten Zuverlässigkeit und Funktionalität der Halbleitervorrichtung beigetragen wird. Dies trägt ebenso zu einer verbesserten Zuverlässigkeit und Funktionalität der Anzeigevorrichtung und der elektronischen Vorrichtung bei, die die oben beschriebene Halbleitervorrichtung umfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1A und 1B sind Querschnittsan- und Draufsichten auf einen Aufbau einer Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2A bis 2E sind Querschnittsansichten während eines Prozesses zur Darstellung eines Herstellungsverfahrens (1) der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
3A bis 3E sind Querschnittsansichten während eines Prozesses zur Darstellung eines Herstellungsverfahrens (2) der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
4A bis 4E sind Querschnittsansichten während eines Prozesses zur Darstellung eines Herstellungsverfahrens (3) der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
5A und 5B sind Querschnittsansichten und Draufsichten zur Darstellung des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6A bis 6E sind Querschnittsansichten während eines Prozesses zur Darstellung eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform;
7A und 7B sind Querschnittsansichten und Draufsichten zur Darstellung des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
8A bis 8E sind Querschnittsansichten während eines Prozesses zur Darstellung eines Beispiels des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform;
9A und 9B sind Querschnittsansichten und Draufsichten zur Darstellung des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
10A bis 10C sind Prozessdiagramme (1) zur Darstellung der Merkmale des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform;
10D und 10E sind Prozessdiagramme (2) zur Darstellung der Merkmale des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform;
11 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung eines Beispiels einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
12 zeigt einen Schaltungsaufbau der Anzeigevorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform;
13 ist eine perspektivische Ansicht eines Fernsehgeräts unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Beschreibung;
14A und 14B sind perspektivische Ansichten einer Digitalkamera unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Beschreibung, 14A ist eine perspektivische Ansicht von vorne, und 14B ist eine perspektivische Ansicht von hinten;
15 ist eine perspektivische Ansicht eines tragbaren Rechners unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Beschreibung;
16 ist eine perspektivische Ansicht eines Videokamerarecorders unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Beschreibung; und
17A bis 17G sind perspektivische Ansichten eines persönlichen digitalen Assistenten wie eines Mobiltelefons unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Beschreibung, 17A ist eine Vorderseitenansicht im geöffneten Zustand, 17B ist eine Seitenansicht hierzu, 17C ist eine Vorderseitenansicht in einem geschlossenen Zustand, 17D ist eine Seitenansicht von links, 17E ist eine Seitenansicht von rechts, 17F ist eine Draufsicht und 17G ist eine Ansicht von unten.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Beschreibung werden nachfolgend in der folgenden Reihenfolge mit Bezug auf die Abbildungen beschrieben.

1. Erste Ausführungsform (Beispiel einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung)
2. Zweite Ausführungsform (Beispiel einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung mit einem Schutzfilm)
3. Dritte Ausführungsform (Beispiel einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung, bei der die organische Halbleiterschicht aus zwei Schichten besteht)
4. Vierte Ausführungsform (Beispiel einer Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung, bei der die Endbereiche der Source- und Drainelektroden zu denjenigen der Gateelektrode ausgerichtet sind)
5. Fünfte Ausführungsform (Beispiel der Anwendung auf eine Anzeigevorrichtung unter Verwendung von Dünnfilmtransistoren)
6. Sechste Ausführungsform (Beispiel der Anwendung auf eine elektronische Vorrichtung)

Es gilt zu berücksichtigen, dass übereinstimmende Komponenten in den ersten bis vierten Ausführungsformen mit denselben Referenzsymbolen bezeichnet werden und auf eine Beschreibung hierfür zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet wird.
<< 1. Erste Ausführungsform >
< Aufbau der Halbleitervorrichtung >
1A und 1B sind Querschnittsansichten und Draufsichten auf den Aufbau einer Halbleitervorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht zeigt den Querschnitt entlang der Linie A-A' der Draufsicht. Die in diesen Ansichten gezeigte Halbleitervorrichtung 1 ist ein Dünnfilmtransistor mit einer Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontakts. Ein Gateisolationsfilm 15 ist auf einem Substrat 11 so angeordnet, dass er eine Gateelektrode 13, die sich in eine erste Richtung erstreckt, bedeckt. Eine organische Halbleiterschicht 17 ist auf dem Gateisolationsfilm 15 angeordnet. Die organische Halbleiterschicht 17 ist in Form einer Insel über der Gateelektrode 13 strukturiert und über derselben Elektrode 13 mit dem dazwischen angeordneten Gateisolationsfilm 15 gestapelt. Zudem sind Source- und Drainelektroden 19s und 19d einander gegenüberliegend auf dem Gateisolationsfilm 15 mit der dazwischenliegenden Gateelektrode 13 angeordnet. Die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d, die sich mit der dazwischenliegenden Gateelektrode 13 gegenüberliegen, sind auf der organischen Halbleiterschicht 17 gestapelt.
In der wie oben beschrieben aufgebauten ersten Ausführungsform ist die organische Halbleiterschicht 17 zur Gateelektrode 13 unterscheidbar geformt. Insbesondere ist die organische Halbleiterschicht 17 über der Gateelektrode 13 so gestapelt, dass sie die Gateelektrode 13 entlang deren Breite bedeckt. Wird, mit anderen Worten, die Halbleitervorrichtung in einer Draufsicht von der Seite der Source- und Drainelektroden 19s und 19d betrachtet, so sind beide Ränder der organischen Halbleiterschicht 17 entlang der Breite der Gateelektrode 13 weiter außen angeordnet als die Ränder der Gateelektrode 13.
Die organische Halbleiterschicht 17 weist einen Dickfilmbereich 17-1 auf sowie Dünnfilmbereiche 17-2. Der Dickfilmbereich 17-1 ist in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode 13 angeordnet. Die Dünnfilmbereiche 17-2 sind dünner als der Dickfilmbereich und jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode 13 angeordnet. Somit ist der Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 über der Gateelektrode 13 und entlang der Richtung, in der sich die Gateelektrode 13 erstreckt, angeordnet und weist eine Dicke t1 auf. Andererseits erstreckt sich jeder der Dünnfilmbereiche 17-2 von dem Dickfilmbereich 17-1 in Richtung einer Seite entlang der Breite der Gateelektrode 13. Die Dicke jedes Dünnfilmbereichs 17-2 beträgt t2 und ist kleiner als t1 des Dickfilmbereichs 17-1.
Hierbei ist der Bereich, in dem der Dickfilmbereich 17-1 angeordnet ist, auf den Bereich oberhalb der Gateelektrode 13 beschränkt. Der Dickfilmbereich 17-1 ist über der Gateelektrode 13 derart gestapelt, dass er in die Breite der Gateelektrode 13 passt. Falls die Halbleitervorrichtung 1 in einer Draufsicht von der Seite der Source- und Drainelektroden 19s und 19d betrachtet wird, sind beide Ränder des Dickfilmbereichs 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 entlang der Breite der Gateelektrode 13 zu den Rändern der Gateelektrode 13 ausgerichtet oder weiter innen als diese positioniert. Ein Abstand d1 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des Dickfilmbereichs entspricht oder ist größer als 0 (d1 ≥ 0).
Andererseits reicht der Bereich, in dem die Dünnfilmbereiche 17-2 angeordnet sind, über die Breite der Gateelektrode 13 hinaus. Falls die Halbleitervorrichtung 1 in einer Draufsicht von der Seite der Source- und Drainelektroden 19s und 19d betrachtet wird, sind beide Ränder der Dünnfilmbereiche 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 entlang der Breite der Gateelektrode 13 weiter außen positioniert als die Ränder der Gateelektrode 13. Ein Abstand d2 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des Dünnfilmbereichs entspricht oder ist größer als 0 (d2 ≥ 0).
Zudem müssen sich der Dickfilmbereich 17-1 und die Dünnfilmbereiche 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 lediglich in ihrer Dicke unterscheiden und einen Unterschied im Höhenniveau aufweisen.
Die Dicke t1 des Dickfilmbereichs 17-1 ist ausreichend groß, um sicherzustellen, dass die Grenzfläche der organischen Halbleiterschicht 17 zum Gateisolationsfilm 15, d. h. das Kanalgebiet, nicht im Prozessschritt zur Ausbildung der darüberliegenden Schichten der Halbleitervorrichtung 1 Schaden nimmt. Die Dicke t1 entspricht oder ist größer als diejenige von vier oder fünf molekularen Schichten des Materials, das die organische Halbleiterschicht 17 ausbildet. Deshalb beträgt die Dicke t1 beispielsweise 30 nm oder mehr und insbesondere 50 nm oder mehr, wobei die Dicke jedoch vom Material abhängt, das die organische Halbleiterschicht 17 ausbildet. Andererseits ist die Dicke t1 des Dickfilmbereichs 17-1 nicht auf einen festen Wert beschränkt, solange diese Dicke in dem obigen Bereich liegt. Der Dickfilmbereich 17-1 kann einen Höhenunterschied aufweisen oder teilweise geneigt sein.
Andererseits ist die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche 17-2 vorzugsweise so klein, dass die organische Halbleiterschicht 17 noch als solche funktioniert. Die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche ist gleich oder größer als diejenige einer oder mehrerer molekularer Schichten des die organische Halbleiterschicht 17 ausbildenden Materials. Andererseits ist die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche 17-2 nicht auf einen festen Wert beschränkt. Die Dünnfilmbereiche 17-2 können einen solchen Höhenunterschied aufweisen, dass sie in Richtung ihrer Endbereiche dünner werden oder teilweise geneigt sind. Es gilt jedoch zu beachten, dass die dem Dickfilmbereich 17-1 benachbarten Bereiche vorzugsweise dünn sein sollten.
Es gilt zu berücksichtigen, dass die organische Halbleiterschicht 17 lediglich die obige Querschnittsform aufzuweisen hat, wonach die Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf der organischen Halbleiterschicht 17 gestapelt sind und die organische Halbleiterschicht 17 zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d angeordnet ist. Deshalb ist es für die Bereiche der organischen Halbleiterschicht 17 seitlich der Source- und Drainelektroden 19s und 19d nicht erforderlich, dass sie einen Querschnitt mit einer Höhendifferenz aufweisen.
Andererseits ist jede der Source- und Drainelektroden 19s und 19d wenigstens auf einem der Dünnfilmbereiche 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 entlang der Breite der Gateelektrode 13 gestapelt. Um Schaden von einem Kanalgebiet ch während nachfolgender Prozessschritte zu nehmen, sollten die Source- und Drainelektroden 19s und 19d vorzugsweise derart ausgebildet werden, dass sie die Dünnfilmbereiche 17-2 auf dem Kanalgebiet ch bedecken. Hierzu sollten die Source- und Drainelektroden 19s und 19d vorzugsweise derart gestapelt sein, dass sie den Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 erreichen. Um die parasitäre Kapazität zwischen der Gateelektrode 13 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d zu reduzieren, sollte die überlappende Breite zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d und dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 andererseits vorzugsweise klein sein. Deshalb sollten die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d bevorzugt zu den Rändern der Gateelektrode 13 ausgerichtet sein.
Eine detaillierte Beschreibung der Materialien, welche die Bestandteile der Halbleitervorrichtung darstellen, wird unten in der Abfolge von der untersten Schicht nach oben dargestellt.
< Substrat 11 >
Das Substrat 11 sollte lediglich wenigstens eine isolierende Oberfläche aufweisen, und eine Vielzahl von Materialien einschließlich Glas, Plastik und einer Metallfolie sowie Papier können als Substrat 11 verwendet werden. Im Falle eines Plastiksubstrats können beispielsweise Polyethersulfone, Polycarbonate, Polyimide, Polyamide, Polyacetale, Polyethylenterephthalate, Polyethylennaphthalate, Polyethyletherketone und Polyolefine verwendet werden. Im Falle eines Metallfoliensubstrats kann die Metallfolie, z. B. Aluminium, Nickel oder Edelstahl, mit einem isolierenden Harz beschichtet sein. Zudem kann eine Pufferschicht oder ein funktionaler Film wie ein Barrierenfilm auf der Oberseite des Substrats ausgebildet sein. Die Pufferschicht stellt eine verbesserte Adhäsion und Ebenheit bereit. Der Barrierenfilm stellt eine verbesserte Gasbarriere bereit. Ein Plastik- oder Metallfoliensubstrat wird als Substrat verwendet, das eine flexible Biegbarkeit bereitstellen soll.
< Gateelektrode 13 >
Ein Metall oder ein organometallisches Material wird als Gateelektrode 13 verwendet. Unter den verwendbaren Materialien sind Gold (Au), Platin (Pt), Palladium (Pd), Silber (Ag), Wolfram (W), Tantal (Ta), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), Chrom (Cr), Titan (Ti), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Indium (In), Zinn (Sn), Mangan (Mn), Ruthenium (Ru) und Rubidium (Rb). Diese metallischen Materialien werden alleine oder als Verbindung verwendet. Unter den verwendbaren organometallischen Materialien befinden sich (3,4-Ethylendioxythiophen)/Poly(4-Styrensulfonat) [PEDOT/PSS] und Tetrathiafulvalen/Tetracyanchinodimethan (TTF/TCNQ]. Der die wie oben beschriebene Gateelektrode 13 ausbildende Film lässt sich nicht nur durch ein Vakuumgasphasenabscheidungsverfahren wie ein resistives Erhitzungsgasphasenabscheidungsverfahren oder Sputtern erzeugen, sondern ebenso durch oben beschriebene Beschichtung unter Verwendung von Tinten und Pasten. Der Film kann alternativ durch Plattieren wie Elektroplattierung oder stromlose Plattierung ausgebildet werden.
< Gateisolationsfilm 15 >
Ein anorganischer oder organischer Isolationsfilm kann als Gateisolationsfilm 15 verwendet werden. Unter den verwendbaren anorganischen Isolationsfilmen sind Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Titanoxid und Hafniumoxid. Vakuumprozesse wie Sputter, resistive Erhitzungsgasphasenabscheidung, physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und chemische Gasphasenabscheidung (CVD) werden zur Ausbildung eines anorganischen Isolationsfilms verwendet. Zudem können diese anorganischen Isolationsfilme durch ein Sol-Gel-Verfahren erzeugt werden, das eine Lösung verwendet, in der ein darin enthaltenes Rohmaterial gelöst ist. Andererseits sind unter den organischen Isolationsfilmen, die verwendet werden können, Polymermaterialien wie Polyvinylphenol, Polyimidharze, Novolakharze, Cinnamatharze, Acrylharze, Epoxidharze, Styrenharze und Polyparaxylylene. Diese organischen Isolationfilme werden durch Beschichtung oder ein Vakuumverfahren erzeugt. Unter den Beschichtungsverfahren, die verwendet werden können, sind Spin Coating, Air Doctor Coating, Blade Coating, Rod Coating, Transfer Roll Coating, Gravure Coating, Kiss Coating, Cast Coating, Spray Coating, Slit Orifice Coating, Calender Coating und ein Immersionsverfahren. Unter den Vakuumprozessen, die verwendet werden können, sind chemische Gasphasenabscheidung und Gasphasenabscheidungspolymerisation.
< Organische Halbleiterschicht 17 >
Unter den Materialien, die für die organische Halbleiterschicht 17 verwendet werden können, befinden sich:

– Polypyrrole und Polypyrrolaustauschstoffe
– Polythiophene und Polythiophenaustauschstoffe
– Isothianaphthene wie Polyisothianaphthen
– Thienylenvinylene wie Polythienylenvinylen
– Poly(p-phenylenvinylene) wie Poly(p-phenylenvinylen)
– Polyanilin und Polyanilinaustauschstoffe
– Polyacetylene
– Polydiacetylene
– Polyazulene
– Polypyrene
– Polycarbazole
– Polyselenophene
– Polyfurane
– Poly(p-phenylene)
– Polyindole
– Polypyridazine
– Polymere wie Polyvinylcarbazole, Polyphenylensulfide und Polyvinylensulfide sowie polycyclische Kondensationsprodukte
– Oligomere mit denselben wiederkehrenden Einheiten wie bei Polymeren der oben beschriebenen Materialien
– Acene wie Naphthacen, Pentacen, Hexacen, Heptacen, Dibenzopentacen, Tetrabenzopentacen, Pyren, Dibenzopyren, Chrysen, Perylen, Coronen, Terylen, Ovalen, Quaterrylen, Circumanthracen, Derivate (z. B. Triphenodioxazin, Triphenodithiazin, Hexacen-6,15-Chinon, Perixanthenoxanthen), die erhalten werden, in dem ein Teil des Kohlenstoffs der Acene substituiert wird durch ein Atom wie N, S, O oder eine funktionale Gruppen wie eine Carbonylgruppe, und Derivate durch Substitution des Wasserstoffs durch eine andere funktionale Gruppe
– Metallphthalocyanine
– Tetrathiafulvalen und Tetrathiafulvalenderivate
– Tetrathiapentalen und Tetrathiapentalenderivate
– Naphthalentetracarboxylsäurediimide wie Naphthalen-1,4,5,8-Tretacarboxylsäurediimid, N,N'-bis(4-Trifluormethylbenzyl)naphthalen-1,4,5,8-Tetracarboxylsäurediimid, N,N'-bis(1H,1H-Perfluoroctyl), N,N'-bis(1H,1H-Perfluorbutyl), N,N'-Dioctylnaphthalen 1,4,5,8-Tetracarboxylsäurediimidderivate und Naphthalen 2,3,6,7-Tetracarboxylsäurediimide
– kondensierte Ring-Tetracarboxylsäurediimide aus Anthracen 2,3,6,7-Tetracarboxylsäurediimid einschließlich Anthracentetracarboxylsäurediimide
– Fullerene wie C60, C70, C76, C78 und C84 sowie deren Derivate
– Kohlenstoffnanoröhren wie SWNT
– Farbstoffe wie Merocyaninfarbstoffe, Hemicyaninfarbstoffe und deren Derivate.

Ein Film aus einem der obigen organischen Halbleitermaterialien wird durch Beschichtung oder einen Vakuumprozess erzeugt. Unter den verwendbaren Beschichtungsverfahren sind Spin Coating, Air Doctor Coating, Blade Coating, Rod Coating, Knife Coating, Squeeze Coating, Reverse Roll Coating, Transfer Roll Coating, Gravure Coating, Kiss Coating, Cast Coating, Spray Coating, Slit Orifice Coating, Calender Coating und ein Immersionsverfahren. Unter den verwendbaren Vakuumprozessen finden sich Vakuumgasphasenabscheidungsverfahren wie Abscheidung im Vakuum durch resistive Erhitzung und Sputtern.
< Source- und Drainelektroden 19s und 19d >
Die Source- und Drainelektroden 19s und 19d bestehen aus demselben Material wie die Gateelektrode 13. Diese Elektroden können aus einem beliebigen Material ausgebildet werden, solange das Material einen ohmschem Kontakt insbesondere mit der organischen Halbleiterschicht 17 bildet.
< Herstellungsverfahren (1) >
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen eines Lackmusters unmittelbar auf einem organischen Halbleitermaterialfilm als erstes Beispiel des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die Querschnittsansichten der in den 2A bis 2E gezeigten Prozessdiagramme angegeben.
Zunächst wird die Gateelektrode 13 auf dem Substrat 11, wie in 2A gezeigt, ausgebildet. Dabei wird ein die Gateelektrode ausbildender Elektrodenmaterialfilm erzeugt. Dann wird ein Lackmuster (nicht gezeigt) auf dem Elektrodenmaterialfilm durch Fotolithographie ausgebildet. Dann wird der Lackfilm als Maske verwendet, um den Elektrodenmaterialfilm in ein Muster zu ätzen, wodurch die Gateelektrode 13 bereitgestellt wird. Nach dem Ätzen wird das Lackmuster entfernt.
Dann wird der Gateisolationsfilm 15 über dem ganzen Substrat 11 derart ausgebildet, dass er die Gateelektrode 13 bedeckt. Hierbei wird die aus Polyvinylphenol (PVP) ausgebildete Gateelektrode 13 etwa durch Spin Coating erzeugt.
Dann wird ein organischer Halbleitermaterialfilm 17a auf dem Gateisolationsfilm 15 ausgebildet. Hierbei wird derselbe Materialfilm 17a unter Verwendung eines organischen Halbleitermaterials, das gegen organische Lösungen äußerst resistent ist, ausgebildet. Hierzu wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a aus Poly-3-hexylthiophen (P3HT) bis zu einer Dicke t1 (z. B. 50 nm) ausgebildet.
Dann wird ein Lackmuster 21 auf dem organischen Halbleitermaterialfilm 17a durch Fotolithographie ausgebildet, wie in 2B gezeigt ist. Das Lackmuster 21 liegt in Form einer Insel vor und bedeckt die Gateelektrode 13 und ist im Elementgebiet ausgebildet. Es ist anzumerken, dass ein Lackmaterial aus einem Fluor-basierten Harz vorzugsweise für das in diesem Schritt ausgebildete Lackmuster 21 verwendet wird. Damit wird der Schaden des organischen Halbleitermaterialfilm 17a minimal gehalten, wodurch es möglich wird, den Entwicklungsprozess, der zum selektiven Entfernen des Lackmaterials von dem organischen Halbleitermaterialfilm 17a geeignet ist, durchzuführen. Zudem wird vorzugsweise ein Positivlack verwendet, sodass die belichteten Bereiche nach dem Entwicklungsprozess entfernt werden.
Dann wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a in ein Muster geätzt unter Verwendung des Lackmusters 21 als Maske, wodurch derselbe Film 17a in Form einer Insel, die die Gateelektrode 13 entlang deren Breite bedeckt, strukturiert wird. Hierbei ist es wichtig, beide Ränder des organischen Halbleitermaterialfilms 17a entlang der Breite der Gateelektrode 13 weiter außen als die Ränder der Gateelektrode 13 anzuordnen und sicherzustellen, dass der planare Abstand d2 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des organischen Halbleitermaterialfilms 17a größer als 0 ist (d2 > 0).
Das Ätzen des wie oben beschriebenen organischen Halbleitermaterialfilms 17a sollte vorzugsweise anisotrop erfolgen. Bei einem Beispiel für ein derartiges anisotropes Ätzen wird derselbe Film 17a etwa durch reaktives Ionenätzen unter Verwendung von Sauerstoff als Ätzgas geätzt.
Dann wird das Lackmuster 21 zum zweiten Mal belichtet unter Verwendung einer Halbtonmaske (zusätzliche Belichtung) und wie in 2C strukturiert. Als Ergebnis werden beide Seiten des Lackmusters 21 entlang der Breite der Gateelektrode 13 strukturiert und entfernt, womit dasselbe Muster 21 gedünnt wird. Wird hierbei ein Positivlack als Lackmuster 21 verwendet, werden beide Seiten desselben Musters 21 entlang der Breite der Gateelektrode 13 zum zweiten Mal belichtet, gefolgt von dem Entfernen der belichteten Gebiete während des Entwicklungsprozesses.
Dann wird der obere Bereich des organischen Halbleitermaterialfilms 17a unter Verwendung des gedünnten Lackmusters 21 als Maske geätzt. Hierbei ist es wichtig, den organischen Halbleitermaterialfilm 17a unentfernt beizubehalten, um die Dicke t2 auf beiden Seiten entlang der Breite der Gateelektrode 13 nach der Ätzung zu haben. Zudem wird der Dickfilmbereich 17-1 des organischen Halbleitermaterialfilms 17a, der mit der anfänglichen Dicke t1 konstant aufrecht erhalten wurde, unentfernt beibehalten, so dass er innerhalb der Breite der mit dem Lackmuster 21 bedeckten Gateelektrode 13 passt. Wenn so vorgegangen wird, ist es wichtig, sicherzustellen, dass der planare Abstand d1 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des Dickfilmbereichs 17-1 gleich oder größer als 0 ist (d1 ≥ 0). Das Ätzen des wie oben beschriebenen ausgebildeten organischen Halbleitermaterialfilms 17a sollte vorzugsweise ähnlich durch anisotrope Ätzung erfolgen.
Als Ergebnis der obigen Schritte wird die organische Halbleiterschicht 17 auf dem Gateisolationsfilm 15 derart ausgebildet, dass sie den Dickfilmbereich 17-1 in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode 13 aufweist sowie die Dünnfilmbereiche 17-2, die dünner sind als der Dickfilmbereich 17-1, wobei jeder der Dünnfilmbereiche an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode 13 vorliegt.
Es sollte angemerkt sein, dass das verbleibende Lackmuster 21 selektiv gelöst und von der organischen Halbleiterschicht 17 nach der Ätzung entfernt wird. Andererseits kann die organische Halbleiterschicht 17 durch Laserbearbeitung des organischen Halbleitermaterialfilms 17a ohne Verwendung des Lackmusters 21 strukturiert werden. In diesem Fall kann die organische Halbleiterschicht 17 in eine Form mit zwei Filmdicken t1 und t2 strukturiert werden durch Anpassung der Laserausgabe und weiterer Parameter sowie Steuerung der Tiefe der Bearbeitung des organischen Halbleitermaterialfilms 17a.
Nach dem obigen Schritt wird ein Elektrodenmaterialfilm 19 auf dem Gateisolationsfilm 15 so ausgebildet, dass er die organische Halbleiterschicht 17 wie in 2D gezeigt bedeckt. Hierbei wird ein Material, das einen ausgezeichneten ohmschen Kontakt zur organischen Halbleiterschicht 17 ausbildet, aus den oben aufgelisteten Materialien ausgewählt und der Film wird unter Verwendung des ausgewählten Materials beispielsweise durch Vakuumgasphasenabscheidung erzeugt.
Dann wird der Elektrodenmaterialfilm 19 wie in 2E gezeigt strukturiert und dadurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d ausgebildet. Hierbei wird ein Lackmuster (nicht gezeigt) auf dem Elektrodenmaterialfilm 19 durch Fotolithographie ausgebildet. Dann wird das Lackmuster als Maske verwendet, um den Elektrodenmaterialfilm in ein Muster zu ätzen, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d bereitgestellt werden. Hierbei ist es wichtig, die Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf den Dünnfilmbereichen 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 so zu stapeln, dass die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d wenigstens die Ränder der Gateelektrode 13 entlang deren Breite erreichen. Hierbei müssen die Endbereiche der Source- und Drainelektroden 19s und 19d nicht bis zu dem Ausmaß ausgebildet werden, dass sie über dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 liegen. Um die parasitäre Kapazität zwischen der Gateelektrode 13 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d zu reduzieren, sollte die Überlappbreite zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d mit dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 andererseits vorzugsweise klein sein.
Die Musterätzung des oben beschriebenen Elektrodenmaterialfilms 19 lässt sich durchführen, ohne die organische Halbleiterschicht 17 zu beschädigen, indem ein wasserlösliches Ätzmittel verwendet wird. Das Lackmuster wird nach der strukturierenden Ätzung entfernt.
Die obigen Prozessschritte stellen die Halbleitervorrichtung 1 mit der Struktur eines unten gelagerten Gates und ein oben gelagerten Kontaktes, die mit Bezug auf die 1A und 1B beschrieben wurde und einen Dünnfilmtransistor umfasst, bereit.
< Herstellungsverfahren (2) >
Nachfolgend wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Herstellen eines Lackmusters über einem organischen Halbleitermaterialfilm mit einer dazwischenliegenden Pufferschicht als zweites Beispiel eines Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die in den 3A bis 3E gezeigten Prozessdiagramme im Querschnitt angegeben.
Zuerst wird die Gateelektrode 13 auf dem Substrat 11 ausgebildet, wie in 3A gezeigt ist. Dann wird der aus PVP bestehende Gateisolationsfilm 15 so ausgebildet, dass er die Gateelektrode 13 bedeckt. Zudem wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a auf dem Gateisolationsfilm 15 ausgebildet. Die Prozessschritte bis zu diesem Punkt werden auf dieselbe Weise durchgeführt wie sie im ersten Beispiel mit Bezug auf 2A beschrieben wurden.
Es sollte jedoch angemerkt werden, dass ein organisches Halbleitermaterial, das besonders stark widerstandsfähig gegenüber organischen Lösungsmitteln ist, nicht für den in diesem Schritt ausgebildeten organischen Halbleitermaterialfilm 17a verwendet werden muss. Es ist lediglich erforderlich, ein organisches Halbleitermaterial zu verwenden, das Eigenschaften aufweist, die für die in diesem Schritt ausgebildete Halbleitervorrichtung geeignet sind. Deshalb wird beispielsweise der aus Pentacen bestehende organische Halbleitermaterialfilm 17a bis zur Dicke t1 (z. B. 50 nm) durch Vakuumgasphasenabscheidung erzeugt.
Zudem wird eine metallische Pufferschicht 23 in diesem Schritt auf dem organischen Halbleitermaterialfilm 17a ausgebildet. Die metallische Pufferschicht 23 wird als Pufferschicht erzeugt, die eine Ätzung ermöglicht, ohne den organischen Halbleitermaterialfilm 17a zu beschädigen. Die metallische Pufferschicht 23 besteht beispielsweise aus Gold, Aluminium, Kupfer oder einem weiteren Material und wird mittels Vakuumgasphasenabscheidung erzeugt.
Dann wird das Lackmuster 21 auf der metallischen Pufferschicht 23 durch Fotolithographie ausgebildet, wie in 3B dargestellt ist. Wie beim ersten Beispiel wird das Lackmuster 21 in Form einer die Gateelektrode 13 bedeckenden Insel ausgebildet und im Elementgebiet erzeugt.
Es sollte jedoch angemerkt sein, dass das in diesem Schritt ausgebildete Lackmuster 21 auf der metallischen Pufferschicht 23 ausgebildet wird. Im Ergebnis sind mögliche Beschädigungen des organischen Halbleitermaterialfilms 17a nicht zu berücksichtigen. Deshalb kann ein Lackmaterial verwendet werden, das eine ausgezeichnete Strukturierbarkeit aufweist.
Dann wird die metallische Pufferschicht 23 in ein Muster geätzt unter Verwendung des Lackmusters 21 als Maske. Hierbei erfolgt eine Nassätzung unter Verwendung eines wasserlöslichen Ätzmittels, wodurch lediglich die metallische Pufferschicht 23 in ein Muster geätzt wird ohne den organischen Halbleitermaterialfilm 17a zu beschädigen.
Wie beim ersten Beispiel wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a geätzt unter Verwendung der metallischen Pufferschicht 23 als Maske, mit dem gestapelten Lackmuster 21, wodurch derselbe Film 17a in Form einer die Gateelektrode 13 entlang deren Breite bedeckenden Insel strukturiert wird. Zudem ist es wichtig, beide Ränder des organischen Halbleitermaterialfilms 17a, die in Form einer Insel strukturiert sind, entlang der Breite der Gateelektrode 13 weiter außen anzuordnen als die Ränder der Gateelektrode 13, um sicherzustellen, dass der Abstand d2 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des organischen Halbleitermaterialfilms 17a größer als 0 ist (d2 > 0).
Die Ätzung des wie oben beschrieben ausgebildeten organischen Halbleitermaterialfilms 17a sollte vorzugsweise als anisotrope Ätzung wie im ersten Beispiel erfolgen. Somit wird derselbe Film 17a geätzt, z. B. durch reaktives Ionenätzen unter Verwendung von Sauerstoff als Ätzgas.
Dann wird das Lackmuster 21 zum zweiten Mai belichtet (zusätzliche Belichtung) und wie in 3C entwickelt. Im Ergebnis werden beide Seiten des Lackmusters 21 entlang der Breite der Gateelektrode 13 strukturiert und entfernt, wodurch dasselbe Muster 21 gedünnt wird.
Dann wird die metallische Pufferschicht 23 in ein Muster geätzt unter Verwendung des gedünnten Lackmusters 21 als Maske. Zudem wird der obere Bereich des organischen Materialfilms 17a geätzt. Hierbei ist es wichtig, den organischen Halbleitermaterialfilm 17a unentfernt zu belassen, damit die Dicke t2 nach der Ätzung vorliegt. Zudem ist es wichtig, den Dickfilmbereich 17-1 des mit dem Lackmuster 21 bedeckten organischen Halbleitermaterialfilms 17a, der konstant mit der anfänglichen Dicke t1 aufrecht erhalten wird, unentfernt zu belassen, damit dieser in die Breite der Gateelektrode 13 passt, wodurch sichergestellt wird, dass der Abstand d1 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des Dickfilmbereichs 17-1 gleich oder großer als 0 ist (d1 ≥ 0). Das Ätzen des wie oben beschrieben erzeugten organischen Halbleitermaterialfilms 17a sollte vorzugsweise anisotrop erfolgen.
Als Ergebnis der obigen Schritte wird die organische Halbleiterschicht 17 auf dem Gateisolationsfilm 15 derart ausgebildet, dass sie den Dickfilmbereich 17-1 in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode 13 aufweist sowie die Dünnfilmbereiche 17-2, die dünner sind als der Dickfilmbereich 17-1, und von denen jeder an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode 13 liegt.
Nach der Ätzung erfolgt eine Nassätzung unter Verwendung eines wasserlöslichen Ätzmittels, wodurch die metallische Pufferschicht 23 geätzt und entfernt wird und dadurch das auf der metallischen Pufferschicht 23 verbleibende Lackmuster 21 entfernt wird.
Nach dem obigen Schritt werden die Source- und Drainelektroden auf dieselbe Weise erzeugt wie im ersten Beispiel mit Bezug auf die 2D und 2E beschrieben ist.
Der Elektrodenmaterialfilm 19 wird zunächst auf dem Gateisolationsfilm 15 derart ausgebildet, dass er die organische Halbleiterschicht 17 wie in 3D gezeigt bedeckt. Hierbei wird ein Material, das einen ausgezeichneten ohmschen Kontakt zur organischen Halbleiterschicht 17 ausbildet, aus den oben aufgelisteten Materialien ausgewählt und der Film wird unter Verwendung des ausgewählten Materials beispielsweise durch Vakuumgasphasenabscheidung erzeugt.
Dann wird der Elektrodenmaterialfilm 19 wie in 3E gezeigt strukturiert, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d ausgebildet werden. Hierbei wird ein Lackmuster (nicht gezeigt) auf dem Elektrodenmaterialfilm 19 durch Fotolithographie erzeugt. Dann wird das Lackmuster als Maske verwendet, um den Elektrodenmaterialfilm in ein Muster zu ätzen, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d bereitgestellt werden. Hierbei ist es wichtig, die Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf den Dünnfilmbereichen 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 derart zu stapeln, dass die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d wenigstens die Ränder der Gateelektrode 13 entlang deren Breite erreichen. Hierbei müssen die Endbereiche der Source- und Drainelektroden 19s und 19d nicht bis zu dem Ausmaß ausgebildet werden, dass sie über dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 liegen. Um die parasitäre Kapazität zwischen der Gateelektrode 13 und den Source- und Drainelektroden zu reduzieren, sollte die Überlappbreite zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d und dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 jedoch andererseits vorzugsweise klein sein. Das Ätzen erfolgt hier unter Verwendung eines wasserlöslichen Ätzmittels, wodurch der Elektrodenmaterialfilm 19 in ein Muster geätzt wird ohne die organische Halbleiterschicht 17 nachteilig zu beeinflussen. Das Lackmuster wird nach der strukturierenden Ätzung entfernt.
Die obigen Prozessschritte geben eine Halbleitervorrichtung 1 der Struktur mit unten gelagertem Gate und oben gelagertem Kontakt an, die mit Bezug auf die 1A und 1B beschrieben wurde und einen Dünnfilmtransistor enthält.
< Herstellungsverfahren (3) >
Nachfolgend wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Übertragen der Form des Lackmusters in einen organischen Halbleitermaterialfilm als drittes Beispiel des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf die in 4A bis 4E als Querschnitt gezeigten Prozessdiagramme angegeben.
Zunächst wird die Gateelektrode 13 auf dem Substrat 11 ausgebildet, wie in 4A gezeigt ist. Dann wird der aus PVP bestehende Gateisolationsfilm 15 derart ausgebildet, dass er die Gateelektrode 13 bedeckt. Dann wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a auf dem Gateisolationsfilm 15 ausgebildet. Die Prozessschritte bis zu diesem Punkt werden auf dieselbe Weise ausgeführt wie im ersten Beispiel mit Bezug auf 2A beschrieben ist. Somit wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a bis zur Dicke t1 (z. B. 50 nm) unter Verwendung eines organischen Halbleitermaterials, das gegenüber organischen Lösungsmitteln äußerst widerstandsfähig ist wie z. B. Poly(3-hexylthiophen) (P3HT), mittels Spincoating ausgebildet.
Dann wird ein Lackmuster 29 auf dem organischen Halbleitermaterialfilm 17a durch Fotolithographie ausgebildet, wie in 4B gezeigt ist. Hierbei erfolgt eine Belichtung unter Verwendung einer Halbtonmaske oder eine zweistufige Belichtung, wodurch der Lackfilm so belichtet wird, dass die Ränder und die Mitte der Gateelektrode entlang deren Breite bis zu verschiedenen Ausmaßen belichtet werden. Dieser Prozessschritt stellt das Lackmuster 29 in Form einer die Gateelektrode 13 entlang deren Breite bedeckenden Insel bereit, deren Ränder entlang der Breite der Gateelektrode 13 dünner sind als im mittleren Bereich.
Es sollte angemerkt sein, dass ein aus einem Fluor-basierenden Harz bestehendes Lackmaterial vorzugsweise für das in diesem Schritt ausgebildete Lackmaterial 29 verwendet wird wie im ersten Beispiel der ersten Ausführungsform. Der organische Halbleitermaterialfilm 17a kann ohne jegliche Beschädigung entwickelt werden unter Verwendung einer ähnlichen Entwicklerlösung.
Dann wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a aus dem obigen Lackmuster 29 in ein Muster geätzt, wie in 4C dargestellt ist, womit die organische Halbleiterschicht 17 erzeugt wird, und wobei dieselbe Schicht 17 mit der Gateelektrode 13 überlappt. Hierbei wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a zusammen mit dem Lackmuster 29 anisotrop geätzt, wodurch die Form des Lackmusters 29 in den organischen Halbleitermaterialfilm 17a übertragen wird.
Als Ergebnis obiger Schritte wird die organische Halbleiterschicht 17 auf dem Gateisolationsfilm 15 derart ausgebildet, dass sie den Dickfilmbereich 17-1 in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode 13 aufweist sowie die Dünnfilmbereiche 17-2, welche dünner sind als der Dickfilmbereich 17-1, und die jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode 13 vorliegen.
Dann wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a in ein Muster geätzt unter Verwendung des Lackmusters 29 als Maske, wodurch derselbe Film 17a in Form einer die Gateelektrode 13 entlang ihrer Breite bedeckenden Insel strukturiert wird. Hierbei ist es wichtig, die beiden Ränder des organischen Halbleitermaterialfilms 17a, die in Form einer Insel strukturiert wurden, entlang der Breite der Gateelektrode 13 weiter außen anzuordnen als die Ränder der Gateelektrode 13, um so sicherzustellen, dass der planare Abstand d2 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des organischen Halbleitermaterialfilms 17a größer als 0 ist (d2 > 0).
Die oben beschriebene anisotrope Ätzung erfolgt beispielsweise als reaktive Ionenätzung unter Verwendung von Sauerstoff als Ätzgas. Falls andererseits das Lackmuster 29 nach der Ätzung unentfernt verbleibt, wird das Lackmuster 29 selektiv gelöst und von der organischen Halbleiterschicht 17 entfernt. Es ist anzumerken, dass ein lediglich auf dem Dickfilmbereich unentfernt verbleibendes Lackmuster 29 in der Mitte der organischen Halbleiterschicht 17 unentfernt verbleiben kann und als Schutzfilm verwendet werden kann.
Mach dem obigen Schritt werden die Source- und Drainelektroden auf dieselbe Weise wie im ersten Beispiel der ersten Ausführungsform ausgebildet.
Somit wird der Elektrodenmaterialfilm 19 zuerst auf dem Gateisolationsfilm 15 derart ausgebildet, dass er die organische Halbleiterschicht 17 bedeckt, wie in 4D gezeigt ist. Hierbei wird ein Material, das einen ausgezeichneten ohmschen Kontakt zur organischen Halbleiterschicht 17 bildet, aus den oben aufgelisteten Materialien ausgewählt und der Film wird unter Verwendung des ausgewählten Materials beispielsweise durch Vakuumgasphasenabscheidung erzeugt.
Dann wird der Elektrodenmaterialfilm 19 wie in 4E gezeigt strukturiert, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d ausgebildet werden. Hierbei wird ein Lackmuster (nicht gezeigt) auf dem Elektrodenmaterialfilm 19 durch Fotolithographie ausgebildet. Dann wird das Lackmuster als Maske verwendet, um den Elektrodenmaterialfilm in ein Muster zu ätzen, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d bereitgestellt werden. Hierbei ist es wichtig, die Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf den Dünnfilmbereichen 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 derart anzuordnen, dass die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d wenigstens die Ränder der Gateelektrode 13 entlang deren Breite erreichen. Hierbei müssen die Endbereiche der Source- und Drainelektroden 19s und 19d bis zu dem Ausmaß ausgebildet werden, dass sie über dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 liegen. Um die parasitäre Kapazität zwischen der Gateelektrode 13 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d zu reduzieren, sollte die Überlappungsbreite zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d und dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 vorzugsweise klein sein. Das Ätzen erfolgt hierbei unter Verwendung eines wasserlöslichen Ätzmittels, wodurch der Elektrodenmaterialfilm 19 in ein Muster geätzt wird, ohne die organische Halbleiterschicht 17 nachteilig zu beeinflussen. Das Lackmuster wird nach der strukturierenden Ätzung entfernt.
Die obigen Prozessschritte ergeben die Halbleitervorrichtung 1 mit der Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontaktes, die mit Bezug auf die 1A und 1B beschrieben wurde und einen Dünnfilmtransistor umfasst.
Die wie in den 1A und 1B gezeigt ausgebildete Halbleitervorrichtung 1, die mit den obigen Prozessschritten erzielt wird, stellt einen organischen Dünnfilmtransistor dar, der eine Struktur mit unten gelagertem Gate und oben gelagertem Kontakt aufweist. Dieselbe Vorrichtung 1 weist die Source- und Drainelektroden 19s und 19d entlang der Breite der Gateelektrode 13 gestapelt auf beiden Rändern der organischen Halbleiterschicht 17 auf. Dies ergibt einen beständigen Kontakt zwischen der organischen Halbleiterschicht 17 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d. Zudem werden beide Ränder der organischen Halbleiterschicht 17 entlang der Breite der Gateelektrode 13 insbesondere als Dünnfilmbereiche 17-2 ausgebildet, wobei die Endbereiche der Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf den Dünnfilmbereichen 17-2 gestapelt sind. Dies hält die Dicke t1 in der Mitte des Bereichs der organischen Halbleiterschicht 17, der über der Gateelektrode 13 gestapelt ist, konstant, d. h. die Dicke t1 der organischen Halbleiterschicht 17 über dem Kanalgebiet ch. Gleichzeitig dünnt dies die organische Halbleiterschicht 17 an beiden Rändern des Kanalgebiets ch, wodurch ein erniedrigter Widerstand zwischen dem Kanalgebiet ch und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d erzielt wird.
Wie oben beschrieben ist, erzielt die Halbleitervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform einen erniedrigten Widerstand zwischen dem Kanalgebiet und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d unabhängig von der Dicke des Bereichs der organischen Halbleiterschicht 17 für das Kanalgebiet ch und trotz einer Struktur mit unten gelagertem Gate und oben gelagertem Kontakt. Dies ermöglicht es, den Kontaktwiderstand (Injektionswiderstand) der Source- und Drainelektroden 19s und 19d in das Kanalgebiet ch zu reduzieren, während gleichzeitig eine geeignete Filmqualität des Bereichs der organischen Halbleiterschicht 17 für das Kanalgebiet ch sichergestellt wird, wodurch zu einer verbesserten Zuverlässigkeit und Funktionalität der Halbleitervorrichtung 1 beigetragen wird.
<< 2. Zweite Ausführungsform >>
< Aufbau der Halbleitervorrichtung >
5A und 5B zeigen Querschnitts- und Draufsichten zur Darstellung des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht stellt den entlang der Linie A-A' in der Draufsicht aufgenommenen Querschnitt dar. Die in diesen Ansichten gezeigte Halbleitervorrichtung 2 ist auf dieselbe Weise aufgebaut wie die Halbleitervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform, abgesehen davon, dass ein isolierender Schutzfilm 31 auf dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 gestapelt ist.
Der Schutzfilm 31, der spezifisch für die zweite Ausführungsform ist, ist gestaltet, um das Kanalgebiet ch der organischen Halbleiterschicht 17 vor möglicher Schädigung während der Ausbildung des Musters der organischen Halbleiterschicht 17 zu schützen. Der Schutzfilm 31 besteht aus einem organischen oder anorganischen isolierenden Material. Der Schutzfilm 31 sollte vorzugsweise aus einem organischen isolierenden Material bestehen, da derselbe Film 31 in denselben Prozessschritten wie der organische Halbleitermaterialfilm, der die organische Halbleiterschicht 17 ausbildet, geätzt werden kann. Ein Fluor-Harz lässt sich als solches organisches isolierendes Material verwenden.
In der zweiten Ausführungsform muss insbesondere dank des Schutzfilms 31 die Dicke t1 des Dickfilmbereichs 17-1 lediglich groß genug sein, um eine stabile Filmqualität der organischen Halbleiterschicht 17 anzugeben. Folglich sind mögliche Schädigungen der organischen Halbleiterschicht 17 während der Ausbildung der darüberliegenden Schichten nicht zu berücksichtigen. Die Dicke t1 des Dickfilmbereichs 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 ist gleich oder größer als die Dicke von vier bis fünf molekularer Lagen des die organische Halbleiterschicht 17 ausbildenden Materials. Deshalb beträgt die Dicke t1 beispielsweise 30 nm oder mehr und vorzugsweise 50 nm oder mehr, obwohl diese von dem die organische Halbleiterschicht 17 ausbildenden Material abhängt. Andererseits muss die Dicke t1 des Dickfilmbereichs 17-1 nicht auf einen festen Wert eingestellt sein, solange diese Dicke in den obigen Bereich fällt. Der Dickfilmbereich 17-1 kann einen Höhenunterschied aufweisen oder teilweise geneigt sein.
Andererseits ist die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche 17-2 vorzugsweise klein bis zu dem Ausmaß, dass die organische Halbleiterschicht 17 als solche funktioniert. Die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche ist gleich oder größer als die Dicke einer oder mehrerer molekularer Lagen des die organische Halbleiterschicht 17 ausbildenden Materials. Andererseits muss die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche 17-2 nicht auf einen festen Wert fixiert sein. Die Dünnfilmbereiche 17-2 können einen solchen Höhenunterschied aufweisen, dass sie in Richtung ihrer Endbereiche dünner werden oder teilweise geneigt sind. Es sollte jedoch angemerkt sein, dass die an den Dickfilmbereich 17-1 angrenzenden Bereiche vorzugsweise dünn sind.
Es sollte angemerkt sein, dass der Dickfilmbereich 17-1 und die Dünnfilmbereiche 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 auf dieselbe Weise relativ zur Gateelektrode 13 angeordnet sind wie in der ersten Ausführungsform.
Falls andererseits die Source- und Drainelektroden 19s und 19d den Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 überlappen, werden die Ränder derselben Elektroden 19s und 19d über den Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 mit dem dazwischenliegenden Schutzfilm 31 gestapelt. Es sollte jedoch angemerkt sein, dass das bevorzugte Beispiel der Anordnung der Source- und Drainelektroden 19s und 19d dasselbe ist wie in der ersten Ausführungsform.
Somit werden die Source- und Drainelektroden 19s und 19d wenigstens auf den Dünnfilmbereichen 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 entlang der Breite der Gateelektrode 13 gestapelt. Um Schaden vom Kanalgebiet ch während nachfolgender Prozessschritte zu nehmen, sollten die Source- und Drainelektroden 19s und 19d vorzugsweise so bereitgestellt werden, dass sie die Dünnfilmbereiche 17-2 auf dem Kanalgebiet ch bedecken. Hierfür sollten die Source- und Drainelektroden 19s und 19d vorzugsweise derart gestapelt werden, dass sie den Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 erreichen. Um die parasitäre Kapazität zwischen der Gateelektrode 13 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d zu reduzieren, sollte die Überlappbreite zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d und dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 vorzugsweise klein sein. Deshalb sollten die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d höchst vorzugsweise mit den Rändern der Gateelektrode 13 ausgerichtet sein.
< Herstellungsverfahren >
Unten wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, mit Bezug auf die in den 6A bis 6E gezeigten Prozessdiagramme im Querschnitt erläutert.
Zunächst wird die Gateelektrode 13 auf dem Substrat 11 ausgebildet, wie in 6A gezeigt ist. Dann wird der aus PVP bestehende Gateisolationsfilm 15 so ausgebildet, dass er die Gateelektrode 13 bedeckt. Dann wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a auf dem Gateisolationsfilm 15 ausgebildet. Die Prozessschritte bis zu diesem Punkt werden auf dieselbe Weise ausgeführt, wie sie im ersten Beispiel des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 2A beschrieben sind.
Es sollte jedoch angemerkt sein, dass ein organisches Halbleitermaterial, welches einen besonders hohen Widerstand gegenüber organischen Lösungsmitteln aufweist, nicht für den in diesen Schritt ausgebildeten organischen Halbleitermaterialfilm 17a verwendet werden muss. Es ist lediglich erforderlich, ein organisches Halbleitermaterial zu verwenden, das geeignete Eigenschaften für die in diesem Schritt ausgebildete Halbleitervorrichtung aufweist. Deshalb wird der organische Halbleitermaterialfilm 17a etwa aus Pentacen bis zur Dicke t1 von 50 nm mittels Vakuumgasphasenabscheidung erzeugt.
Dann wird der Schutzfilm 31 auf dem organischen Halbleitermaterialfilm 17a ausgebildet. Dieser Film 31 wird erzeugt, um den organischen Halbleitermaterialfilm 17a zu schützen, Der Schutzfilm 31 besteht beispielsweise aus einem Fluor-Harz und wird durch Spincoating erzeugt.
Dann wird das Lackmuster 21 auf dem Schutzfilm 31 durch Fotolithographie ausgebildet. Das Lackmuster 21 liegt in Form einer die Gateelektrode 13 entlang deren Breite bedeckender Insel vor und ist im Elementgebiet ausgebildet wie bei den Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform.
Es sollte jedoch angemerkt sein, dass das in diesem Schritt erzeugte Lackmuster 21 auf dem Schutzfilm 31 ausgebildet wird. Folglich sind mögliche Schädigungen des organischen Halbleitermaterialfilms 17a nicht zu berücksichtigen. Deshalb lässt sich ein Lackmaterial verwenden, das eine ausgezeichnete Strukturierbarkeit aufweist.
Dann werden der Schutzfilm 31 und der organische Halbleitermaterialfilm 17a in ein Muster geätzt unter Verwendung des Lackmusters 21 als Maske, wodurch der Schutzfilm 31 und der organische Halbleitermaterialfilm 17a in Form einer Insel, welche die Gateelektrode 13 entlang deren Breite bedeckt, strukturiert werden. Dies bildet einen Schichtkörper aus, der aus dem organischen Halbleitermaterialfilm 17a und dem Schutzfilm 31 besteht, wobei diese beiden Filme die Gateelektrode 13 überlappen. Hierbei erfolgt das Ätzen wenigstens des organischen Halbleitermaterialfilms 17a als isotropes Ätzen. Andererseits ist es wichtig, beide Ränder des organischen Halbleitermaterialfilms 17a, welche in Form einer Insel strukturiert sind, entlang der Breite der Gateelektrode 13 weiter außen anzuordnen als die Ränder der Gateelektrode 13, um so sicherzustellen, dass der Abstand d2 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode und dem zugehörigen Rand des organischen Halbleitermaterialfilms 17a größer als 0 ist (d2 > 0).
Falls hierbei der Schutzfilm 31 aus einem organischen Material wie einem Fluor-Harz besteht, werden der Schutzfilm 31 und der organische Halbleitermaterialfilm 17a im selben Prozessschritt in ein Muster geätzt. Das Ätzen des Schutzfilms 31 und des organischen Halbleitermaterialfilms 17a erfolgt als anisotrope Trockenätzung. Beispielsweise erfolgt deren Ätzung durch reaktive Ionenätzung unter Verwendung von Sauerstoff als Ätzgas, Es sollte angemerkt sein, dass die strukturierende Ätzung des Schutzfilms 31 und die des organischen Halbleitermaterialfilms 17a auch in verschiedenen Prozessschritten erfolgen können.
Dann wird das Lackmuster 21 zum zweiten Mal belichtet (zusätzliche Belichtung) und wie in 6C gezeigt entwickelt. Als Ergebnis werden beide Ränder des Lackmusters 21 entlang der Breite der Gateelektrode 13 strukturiert und entfernt, wodurch dasselbe Muster 21 gedünnt wird.
Dann wird der Schutzfilm 31 in ein Muster geätzt und der obere Bereich des organischen Halbleitermaterialfilms 17a wird unter Verwendung des gedünnten Lackmusters 21 als Maske geätzt. Hierbei ist es wichtig, den organischen Halbleitermaterialfilm 17a unentfernt zu belassen, sodass dieser die Dicke t2 nach der Ätzung wie beim ersten Beispiel des Herstellungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform aufweist. Zudem ist es wichtig, den Dickfilmbereich 17-1 des organischen Halbleitermaterialfilms 17a, der mit der anfänglichen Dicke t1 aufrecht erhalten wird, unentfernt zu belassen, sodass dieser in die Breite der mit dem Lackmuster 21 bedeckten Gateelektrode 13 passt. Es ist ebenso wichtig sicherzustellen, dass der Abstand d1 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des Dickfilmbereichs 17-1 gleich oder größer ist als 0 (d1 ≥ 0). Die Ätzung des organischen Halbleitermaterialfilms 17a erfolgt wie oben beschrieben und sollte vorzugsweise mit demselben anisotropen Ätzverfahren, das vorhergehend verwendet wurde, durchgeführt werden.
Als Ergebnis der obigen Schritte wird die organische Halbleiterschicht 17 aus dem Gateisolationsfilm 15 so ausgebildet, dass der Dickfilmbereich 17-1 in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode 13 vorliegt als auch Dünnfilmbereiche 17-2, welche dünner sind als der Dickfilmbereich 17-1, und welche jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode 13 liegen. Zudem wird der Schutzfilm 31 auf dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 gestapelt. Es sollte angemerkt sein, dass das verbleibende Lackmuster 21 selektiv gelöst wird und von der organischen Halbleiterschicht 17 und dem Schutzfilm 31 nach der Ätzung entfernt wird. Andererseits können die organische Halbleiterschicht 17 und der Schutzfilm 31 ebenso durch Laserbearbeitung des organischen Halbleitermaterialfilms 17a und des Schutzfilms 31 ohne Verwendung des Lackmusters 21 strukturiert werden. In diesem Fall kann die organische Halbleiterschicht 17 durch Anpassung der Laserausgabe und weiterer Parameter sowie Steuerung der Bearbeitungstiefe in eine Form strukturiert werden, die zwei Filmdicken t1 und t2 aufweist.
Nach Bern obigen Schritt werden die Source- und Drainelektroden auf dieselbe Weise ausgebildet wie in den Beispielen gemäß der ersten Ausführungsform.
Somit wird der Elektrodenmaterialfilm 19 zunächst auf dem Gateisolationsfilm 15 so ausgebildet, dass er die organische Halbleiterschicht 17 und den Schutzfilm 31 bedeckt, wie in 6D gezeigt ist. Hierbei wird ein Material, das einen ausgezeichneten ohmschen Kontakt zur organischen Halbleiterschicht 17 ausbildet, aus den in der ersten Ausführungsform aufgelisteten Materialien gewählt und der Film wird unter Verwendung des ausgewählten Materials beispielsweise durch Vakuumgasphasenabscheidung ausgebildet.
Dann wird der Elektrodenmaterialfilm 19 strukturiert, wie in 6E gezeigt ist, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d ausgebildet werden. Hierbei wird ein Lackmuster (nicht gezeigt) auf dem Elektrodenmaterialfilm 19 durch Fotolithographie ausgebildet. Dann wird das Lackmuster als Maske genutzt, um den Elektrodenmaterialfilm in ein Muster zu ätzen, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d angegeben werden. Hierbei ist es wichtig, die Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf den Dünnfilmbereichen 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 derart zu stapeln. dass die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d wenigstens die Ränder der Gateelektrode 13 entlang deren Breite erreichen. Hierbei müssen die Endbereiche der Source- und Drainelektroden 19s und 19d nicht bis zu dem Maß ausgebildet werden, dass sie über dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 liegen. Um die parasitäre Kapazität zwischen der Gateelektrode 13 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d zu reduzieren, sollte die Überlappbreite zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d und dem Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 vorzugsweise klein sein. Das Ätzen erfolgt hier unter Verwendung eines wasserlöslichen Ätzmittels, wodurch der Elektrodenmaterialfilm 19 in ein Muster geätzt wird, ohne die organische Halbleiterschicht 17 nachteilig zu beeinflussen. Das Lackmuster wird nach der strukturierenden Ätzung entfernt.
Die oben Prozessschritte geben die Halbleitervorrichtung 2 mit der Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontaktes an, die mit Bezug auf die 5A und 5B beschrieben ist und einen Dünnfilmtransistor umfasst.
Die Halbleitervorrichtung 2, die wie in den 5A und 5B konfiguriert ist und durch obige Prozessschritte erhalten wird, stellt einen organischen Dünnfilmtransistor dar mit der Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontaktes, wodurch ein beständiger Kontakt zwischen der organischen Halbleiterschicht 17 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d erreicht wird. Zudem sind beide Ränder der organischen Halbleiterschicht 17 entlang der Breite der Gateelektrode 13 als Dünnfilmbereiche 17-2 ausgebildet, wobei die Endbereiche der Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf den Dünnfilmbereichen 17-2 gestapelt sind wie in der ersten Ausführungsform. Dies hält die Dicke t1 des mittleren Bereichs der organischen Halbleiterschicht 17 über dem Kanalgebiet ch konstant. Gleichzeitig wird hierdurch die organische Halbleiterschicht 17 an beiden Rändern des Kanalgebiets ch gedünnt, wodurch ein reduzierter Widerstand zwischen dem Kanalgebiet ch und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d angegeben wird.
In der Halbleitervorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Oberseite des Dickfilmbereichs 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 mit dem Schutzfilm 31 bedeckt. Dies hält den Dickfilmbereich 17-1 der organischen Halbleiterschicht 17 frei vor Beschädigung während des Herstellungsprozesses, wodurch eine geeignete Filmqualität des Kanalgebiets ch sichergestellt ist.
Wie oben beschrieben ist, gibt die Halbleitervorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform einen reduzierten Kontaktwiderstand (Injektionswiderstand) der Source- und Drainelektroden 19s und 19d zum Kanalgebiet ch an, während gleichzeitig eine geeignete Filmqualität des Kanalgebiets ch in einer noch günstigeren Weise als bei der ersten Ausführungsform sichergestellt wird. Trotz der Struktur mit oben gelagertem Kontakt, von der bisher davon ausgegangen wurde, dass sie zwar einen beständigen Kontakt zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d und der organischen Halbleiterschicht 17 ermöglicht, jedoch mit einer Schwierigkeit im Hinblick auf die Erniedrigung des Kontaktwiderstandes verbunden war, stellt die Halbleitervorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform einen erniedrigten Kontaktwiderstand bereit während gleichzeitig die Zuverlässigkeit erhalten bleibt, wodurch zu einer verbesserten Funktionalität beigetragen wird.
<< 3. Dritte Ausführungsform >>
< Aufbau der Halbleitervorrichtung >
7A und 7B zeigen Querschnitts- und Draufsichten zur Darstellung des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung 3 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht zeigt den entlang der Linie A-A' in der Draufsicht aufgenommenen Querschnitt. Die in diesen Ansichten dargestellte Halbleitervorrichtung 3 ist auf dieselbe Weise wie die Halbleitervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform konfiguriert, abgesehen davon, dass eine organische Halbleiterschicht 17 eine Doppelschichtstruktur aufweist.
Der gesamte Aufbau der organische Halbleiterschicht 17, die erste und zweite Schichten 35 und 37 aufweist, entspricht dem der Gegenstücke gemäß den ersten und zweiten Ausführungsformen.
Somit weist die organische Halbleiterschicht 17', die die ersten und zweiten Schichten 35 und 37 aufweist, den Dickfilmbereich 17-1 in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode 13 auf sowie die Dünnfilmbereiche 17-2, die dünner als der Dickfilmbereich 17-1 sind und jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode 13 vorliegen.
Der Dickfilmbereich 17-1 umfasst zwei Schichten, die erste Schicht 35, die strukturiert ist, um in die Breite der Gateelektrode 13 zu passen, sowie die zweite Schicht 37, welche die erste Schicht 35 bedeckt, Somit entspricht die Dicke t1 des Dickfilmbereichs 17-1 der Summe aus den Dicken der ersten und zweiten Schichten 35 und 37 und ist gleich oder größer als die Dicke von vier bis fünf molekularer Lagen des organischen Halbleitermaterials, welches die ersten und zweiten Schichten 35 und 37 ausbildet. Somit beträgt die Dicke t1 beispielsweise 30 nm oder mehr und vorzugsweise 50 nm oder mehr, obwohl diese von dem die ersten und zweiten Schichten 35 und 37 ausbildenden Material abhängt. Andererseits entspricht die Breite des Dickfilmbereichs 17-1 der Summe der Breiten der ersten Schicht 35 und der zweiten Schicht 37, die auf den Seitenwänden der ersten Schicht 35 ausgebildet ist, und diese passt in die Breite der Gateelektrode 13. Der Abstand d1 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand des Dickfilmbereichs 17-1 ist gleich oder größer als 0 (d1 ≥ 0).
Im Gegensatz hierzu umfasst jeder der Dünnfilmbereiche 17-2 lediglich die zweite Schicht 37. Somit entspricht die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche 17-2 der Dicke der zweiten Schicht 37, die gleich oder größer ist als die Dicke einer oder mehrerer molekularer Lagen des die zweite Schicht 37 ausbildenden Materials. Andererseits muss die Dicke t2 der Dünnfilmbereiche 17-2 nicht auf einen festen Wert fixiert sein. Die Dünnfilmbereiche 17-2 können eine Höhendifferenz dergestalt aufweisen, dass sie in Richtung ihrer Endbereiche dünner werden oder teilweise geneigt sind. Es sollte jedoch angemerkt sein, dass die an den Dickfilmbereich 17-1 angrenzenden Bereiche vorzugsweise dünn sind. Andererseits entspricht die Breite jedes Dünnfilmbereichs 17-2 der Breite der zweiten Schicht 37 von der Seitenwand der ersten Schicht 35 zu einer Seite der Gateelektrode 13. Der Abstand d2 zwischen jedem der Ränder der Gateelektrode 13 und dem zugehörigen Rand der Dünnfilmbereiche ist größer als 0 (d2 > 0).
Die ersten und zweiten Schichten 35 und 37 sauten vorzugsweise aus demselben organischen Halbleitermaterial bestehen, sind jedoch nicht hierauf beschränkt,
< Herstellungsverfahren >
Unten wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform mit Bezug auf die in den 8A bis 8E gezeigten Prozessdiagramme im Querschnitt angegeben.
Zuerst wird die Gateelektrode 13 auf dem Substrat 11 ausgebildet, wie in 8A gezeigt ist. Dann wird der aus PVP bestehende Gateisolationsfilm 15 so ausgebildet, dass er die Gateelektrode 13 bedeckt. Dann wird die erste Schicht 35 des organischen Halbleitermaterialfilms auf dem Gateisolationsfilm 15 ausgebildet. Die Prozessschritte bis zu diesem Punkt erfolgen auf dieselbe Weise wie im ersten Beispiel des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit Bezug auf 2A beschrieben ist. Somit wird die erste Schicht 35 des organischen Halbleitermaterialfilms unter Verwendung eines organischen Halbleitermaterials, das äußerst widerstandsfähig gegenüber organischen Lösungsmitteln wie Poly(3-hexylthiophen) (P3HT) ist, durch Spincoating ausgebildet.
Dann wird ein Lackmuster 41 auf der ersten Schicht 35 des organischen Halbleitermaterialfilms durch Fotolithograghie ausgebildet, wie in 8B gezeigt ist. Das Lackmuster 41 ist beispielsweise annähernd so breit wie die Gateelektrode 13 und in Form einer Insel über der Gateelektrode 13 im Elementgebiet gestapelt.
Es ist anzumerken, dass ein Lackmaterial aus einem Fluor-basierten Harz vorzugsweise für das in diesem Schritt ausgebildete Lackmuster 41 wie beim ersten Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform verwendet werden sollte. Die erste Schicht 35 des organischen Halbleitermaterialfilms kann ohne jegliche Beschädigung unter Verwendung einer ähnlichen Entwicklerlösung entwickelt werden.
Dann wird die erste Schicht 35 des organischen Halbleitermaterialfilms in ein Muster von oberhalb des Lackmusters 41 geätzt, wodurch dieselbe Schicht 35 in Form einer die Gateelektrode 13 überlappenden Insel geätzt wird. Hierbei wird die erste Schicht 35 isotrop überätzt, wodurch die erste Schicht 35 in eine Breite strukturiert wird, die kleiner ist als die Breite der Gateelektrode 13.
Es sollte angemerkt sein, dass das verbleibende Lackmuster 41 selektiv gelöst wird und von der ersten Schicht 35 des organischen Halbleitermaterialfilms nach der Ätzung entfernt wird. Andererseits kann der mit Bezug auf die 3 beschriebene Prozessschritt unter Verwendung einer metallischen Pufferschicht zur Strukturierung der ersten Schicht 35 des organischen Halbleitermaterialfilms dienen. Ebenso kann dieselbe Schicht 35 auch durch Laserbearbeitung ohne Verwendung des Lackmusters 41 strukturiert werden.
Dann wird die zweite Schicht 37 des organischen Halbleitermaterialfilms auf dem Gateisolationsfilm 15 so ausgebildet, dass sie die strukturierte erste Schicht 35 bedeckt, wie in 8C gezeigt ist. Hierbei wird die zweite Schicht 37 so dünn ausgebildet, dass dieselbe Schicht 37 eine oder mehrere molekulare Lagen dick ist. Hierbei wird die Schicht 37 so erzeugt, dass die die Seitenwände der ersten Schicht 35 bedeckenden Bereiche der zweiten Schicht 37 in die Breite der Gateelektrode 13 passen, d. h. sodass der Abstand d1 zwischen jedem der Ränder des Dickfilmbereichs 17-1, der aus den ersten und zweiten Schichten 35 und 37 besteht, und dem zugehörigen Rand der Gateelektrode 13 gleich oder größer als 0 ist (d1 ≥ 0). Hierbei wird die zweite Schicht 37 beispielsweise unter Verwendung desselben gegenüber organischen Lösungsmitteln höchst widerstandsfähigen organischen Halbleitermaterials wie bei der ersten Schicht 35, etwa Poly(3-hexylthiophen) (P3HT), durch Spincoating ausgebildet.
Dann wird die zweite Schicht 37 des organischen Halbleitermaterialfilms in Form einer die erste Schicht 35 desselben Films bedeckenden Insel strukturiert, wie in 8D gezeigt ist. Hierbei wird die zweite Schicht 37 so strukturiert, dass die Ränder der zweiten Schicht 37 entlang der Breite der Gateelektrode 13 weiter außen angeordnet sind als die Ränder der Gateelektrode 13. Dies stellt sicher, dass der Abstand d2 zwischen jedem der Ränder der Dünnfilmbereiche 17-2, die lediglich aus der zweiten Schicht 37 bestehen, und dem zugehörigen Rand der Gateelektrode 13 größer als 0 ist (d2 > 0). Die Strukturierung der zweiten Schicht 37 erfolgt auf dieselbe Weise wie die Strukturierung der ersten Schicht 35.
Als Ergebnis wird die organische Halbleiterschicht 17' erhalten, die aus den ersten und zweiten Schichten 35 und 37 besteht.
Nach dem obigen Schritt werden die Source- und Drainelektroden 19s und 19d mit ihren auf den Dünnfilmbereichen 17-2 der organischen Halbleiterschicht 17 gestapelten Rändern durch Fotolithographie ausgebildet, wie in 8E gezeigt ist und entsprechend den oben beschriebenen Ausführungsformen.
Die obigen Prozessschritte geben die Halbleitervorrichtung 3 mit der Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontaktes an, die mit Bezug auf die 7A und 7B beschrieben ist und einen Dünnfilmtransistor aufweist.
Die Halbleitervorrichtung 3, die wie in 7A und 7B gezeigt konfiguriert ist, und durch obige Prozessschritte erhalten wird, stellt einen Dünnfilmtransistor einer Struktur mit unten gelagertem Gate und oben gelagertem Kontakt dar, wodurch ein beständiger Kontakt zwischen der organischen Halbleiterschicht 17' und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d bereitgestellt wird. Zudem sind beide Ränder der organischen Halbleiterschicht 17' entlang der Breite der Gateelektrode 13 als Dünnfilmbereiche 17-2 ausgebildet, wobei die Endbereiche der Source- und Drainelektroden 19s und 19d über den Dünnfilmbereichen 17-2 gestapelt sind wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen. Dies hält die Dicke t1 des mittleren Bereichs der organischen Halbleiterschicht 17' über dem Kanalgebiet ch konstant. Gleichzeitig führt dies zu einer gedünnten organischen Halbleiterschicht 17' an beiden Rändern des Kanalgebiets ch, wodurch eine reduzierter Widerstand zwischen dem Kanalgebiet ch und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d angegeben wird.
In der Halbleitervorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform weist die organische Halbleiterschicht 17' insbesondere eine Schichtstruktur bestehend aus der ersten Schicht 35 und der die erste Schicht 35 bedeckenden zweiten Schicht 37 auf. Die Dünnfilmbereiche 17-2 bestehen lediglich aus der zweiten Schicht 37. Im Ergebnis ist die Dicke der Dünnfilmbereiche 17-2 zum Zeitpunkt ihrer Ausbildung zur Dicke der zweiten Schicht 37 gut steuerbar. Hierdurch wird ein kleinerer und gut steuerbarer Abstand zwischen dem Kanalgebiet ch und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d mit den dazwischen eingelegten Dünnfilmbereichen 17-2 bereitgestellt, was in positiver Weise zu einem reduzierten Kontaktwiderstand (Injektionswiderstand) beiträgt.
Wie oben beschrieben, stellt die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform einen noch weiter reduzierten Kontaktwiderstand (Injektionswiderstand) der Source- und Drainelektroden 19s und 19d in das Kanalgebiet ch bereit als in der ersten Ausführungsform während gleichzeitig eine geeignete Filmqualität des Kanalgebiets ch in einer sogar günstigeren Weise als in der ersten Ausführungsform sichergestellt ist. Trotz der Struktur mit oben gelagertem Kontakt, von der bisher davon ausgegangen wurde, dass sie zwar einen beständigen Kontakt zwischen den Source- und Drainelektroden 19s und 19d und der organischen Halbleiterschicht 17' ermöglicht, jedoch mit einer Schwierigkeit im Hinblick auf die Erniedrigung des Kontaktwiderstandes verbunden war, stellt die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform einen erniedrigten Kontaktwiderstand bereit ohne die Zuverlässigkeit zu verschlechtern, wodurch zu einer verbesserten Funktionalität beigetragen wird.
<< 4. Vierte Ausführungsform >
< Aufbau der Halbleitervorrichtung >
9A und 9B sind Querschnitts- und Draufsichten zur Darstellung des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung 4 gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Querschnittsansicht zeigt den entlang der Linie A-A in der Draufsicht aufgenommenen Querschnitt. Die in diesen Ansichten dargestellte Halbleitervorrichtung 4 weist die organische Halbleiterschicht 17' mit einer Doppelschichtstruktur wie in der dritten Ausführungsform auf. Die Halbleitervorrichtung 4 ist in derselben Weise wie die Halbleitervorrichtung 3 gemäß der dritten Ausführungsform konfiguriert, abgesehen davon, dass die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d in selbstjustierter Weise relativ zur Gateelektrode 13 angeordnet sind.
Somit sind die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d, die mit der dazwischen eingelegten Gateelektrode 13 positioniert sind, zu den Rändern der Gateelektrode 13 entlang deren Breite ausgerichtet. Die wie oben beschrieben konfigurierte Gateelektrode 13 lässt sich durch eine Rückseitenbelichtung unter Verwendung der Gateelektrode 13 wie unten erläutert erzielen.
< Herstellungsverfahren >
Nachfolgend wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung 4 gemäß der vierten Ausführungsform mit Bezug auf die in 10A bis 10E gezeigten Prozessdiagramme während der Herstellung angegeben.
Zuerst wird die Gateelektrode 13 auf dem Substrat 11 ausgebildet, gefolgt von dem Gateisolationsfilm 15 und der organischen Halbleiterschicht 17' mit einer Doppelschichtstruktur bestehend aus den ersten und zweiten Schichten 35 und 37 und gefolgt von denselben Prozessschritten wie in der dritten Ausführungsform beschrieben und in 10A dargestellt. Dann wird der Elektrodenmaterialfilm 19 zunächst auf dem Gateisolationsfilm 15 so angeordnet, dass er die organische Halbleiterschicht 17' bedeckt. Hierbei wird ein Material, das einen ausgezeichneten ohmschen Kontakt mit der organischen Halbleiterschicht 17' bildet, aus den in der ersten Ausführungsform aufgelisteten Materialien ausgewählt und der Film wird unter Verwendung des ausgewählten Materials beispielsweise durch Vakuumgasphasenabscheidung erzeugt.
Der nächste Prozessschritt ist in der Querschnittsansicht von 10B gezeigt sowie der Draufsicht von 10C. Die Querschnittsansicht zeigt den entlang der Linie A-A' der Draufsicht aufgenommenen Querschnitt. Wie in diesen Ansichten dargestellt wird ein negatives Lackmaterial 43 zunächst auf dem Elektrodenmaterialfilm 19 ausgebildet.
Dann wird der Lackfilm 43 auf der Rückseite von der Seite des Substrats 11 aus belichtet unter Verwendung der Gateelektrode 13 als Maske. Hierbei ist eine Belichtungsmaske 45 auf der Seite des Substrats 11 angeordnet und Licht h zur Belichtung wird über die Belichtungsmaske 45 eingestrahlt.
Die Belichtungsmaske 45 weist einen Öffnungsbereich 45a auf, der sich mit der Gateelektrode 13 kreuzt. Der Öffnungsbereich 45a muss lediglich derart gestaltet sein, dass das Licht h zur Belichtung die Gateelektrode 13 auf beiden Seiten passiert. Falls der Öffnungsbereich 45a so angeordnet wird, dass er wie dargestellt in die organische Halbleiterschicht 17' entlang der Erstreckung der Gateelektrode 13 passt, dient die Breite des Öffnungsbereichs 45a als Kanalbreite. Dies wird bevorzugt, da die Gatebreite gut steuerbar ist. Falls andererseits der Öffnungsbereich 45a so angeordnet wird, dass er in Richtung der Erstreckung der Gateelektrode 13 in einen Bereich außerhalb der organischen Halbleiterschicht 17 passt, so dient die Breite der organischen Halbleiterschicht 17' als Kanalbreite.
Dank der wie oben beschriebenen Rückseitenbelichtung über die Belichtungsmaske 45, wird das Licht h zur Belichtung auf die Bereiche des Lackfilms 43 bestrahlt, die nicht von Licht durch die Gateelektrode 13 im Öffnungsbereich 45a der Belichtungsmaske 45 abgeschirmt werden, wodurch diese Bereiche in belichtete Bereiche 43a umgewandelt werden und das Lackmaterial härten.
Dann wird der Lackfilm 43 entwickelt, wie in 10D gezeigt ist, wodurch die belichteten Bereiche 43a unentfernt auf dem Elektrodenmaterialfilm 19 als Lackmuster 43a verbleiben. Im Ergebnis wird das Lackmuster 43a auf selbstjustierte Weise relativ zur Gateelektrode 13 ausgebildet.
Dann wird der Elektrodenmaterialfilm 19 in ein Muster geätzt unter Verwendung des Lackmusters 43a als Maske, wie in 10E gezeigt ist. Hierdurch wird der Elektrodenmaterialfilm 19 von der Gateelektrode 13 geätzt und entfernt, wodurch die Source- und Drainelektroden 19s und 19d, die aus dem Elektrodenmaterialfilm 19 bestehen, auf selbstjustierte Weise relativ zur Gateelektrode 13 erzeugt werden.
Die obigen Prozessschritte führen zur Halbleitervorrichtung 4 mit der Struktur eines unten gelagerten Gates und eines oben gelagerten Kontaktes, wie mit Bezug auf die 9A und 9B beschrieben ist und die einen Dünnfilmtransistor umfasst.
Die wie in den 9A und 9B gezeigt konfigurierte Halbleitervorrichtung 4, welche durch obige Prozessschritte erhalten wird, weist die organische Halbleiterschicht 17 mit einer Doppelschichtstruktur entsprechend der dritten Ausführungsform auf. In der Halbleitervorrichtung 4 sind die Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d auf selbstjustierte Weise relativ zur Gateelektrode 13 angeordnet. Deshalb gibt die Halbleitervorrichtung 4 nicht nur dieselben vorteilhaften Effekte wie die dritte Ausführungsform an, sondern ebenso den nachfolgenden besonders vorteilhaften Effekt.
Die Halbleitervorrichtung 4 gemäß der vierten Ausführungsform ermöglicht eine effektive Reduktion der parasitären Kapazität zwischen der Gateelektrode 13 und den Source- und Drainelektroden 19s und 19d dank der selbst-justierten Ausrichtung der Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d relativ zur Gateelektrode 13, wodurch zu einer noch stärker verbesserten Funktionalität beigetragen wird als in der Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform.
Es sollte angemerkt sein, dass in der vierten Ausführungsform eine Beschreibung der selbst-justierten Anordnung der Ränder der Source- und Drainelektroden 19s und 19d relativ zur Gateelektrode 13 gegeben wurde. Jedoch kann die vierte Ausführungsform auch mit den Anordnungen der ersten oder zweiten Ausführungsform kombiniert werden. Falls diese mit der vierten Ausführungsform kombiniert werden, können die erste oder zweite Ausführungsform ebenso zu den zusätzlichen vorteilhaften Effekten führen, die mit der vierten Ausführungsform erzielt werden.
<< 5. Fünfte Ausführungsform >>
< Schichtaufbau der Anzeigevorrichtung >
11 zeigt einen Aufbau dreier Pixel einer Anzeigevorrichtung 50, auf die die vorliegende Offenbarung angewandt wird. Die Anzeigevorrichtung 50 umfasst die Halbleitervorrichtung gemäß dieser Offenbarung, welche beispielhaft in einer der ersten bis vierten Ausführungsformen veranschaulicht wurde. Hierbei umfasst die Anzeigevorrichtung 50 beispielsweise die in der ersten Ausführungsform beschriebene Halbleitervorrichtung 1, d. h. einen Dünnfilmtransistor einer Struktur mit unten gelagertem Gate und oben gelagerten Kontakt.
Wie in 11 gezeigt ist, stellt die Anzeigevorrichtung 50 eine Aktivmatrixanzeigevorrichtung dar, die eine Pixelschaltung und ein organisches Elektrolumineszenzelement EL in jedem Pixel 'a' auf dem Substrat 11 umfasst. Die Pixelschaltung verwendet eine Halbleitervorrichtung, die einen Dünnfilmtransistor (nachfolgend als Dünnfilmtransistor 1 beschrieben) enthält. Das organische Elektrolumineszenzelement EL ist mit der Pixelschaltung verbunden.
Das Substrat 11 mit den darauf angeordneten Pixelschaltungen, von denen jede den Dünnfilmtransistor 1 umfasst, ist mit einem Passivierungsfilm 51 bedeckt, und ein planarisierender Isolationsfilm 53 ist auf dem Passivierungsfilm 51 angeordnet. Sowohl der Passivierungsfilm 51 als auch der planarisierende Isolationsfilm 53 weisen Verbindungslöcher 51a auf, von denen jedes zu einem der Dünnfilmtransistoren 1 reicht. Pixelelektroden 55 sind auf den planarisierenden Isolationsfilm 53 angeordnet und ausgebildet. Dieselben Elektroden 55 sind jeweils mit einem der Dünnfilmtransistoren 1 über das Verbindungsloch 51a verbunden.
Die Umgebung jeder der Pixelelektroden 55 ist mit einem Fensterisolationsfilm 57 zur Isolation bedeckt. Jede der isolierten Pixelelektroden ist an der Oberseite mit einer der funktionellen organischen Lichtemissionsschichten 59r, 59g und 59b verschiedener Farben bedeckt. Zudem sind die funktionellen organischen Lichtemissionsschichten 59r, 59g und 59b mit einer gemeinsamen Elektrode 61 bedeckt, die unter den Pixel 'a' geteilt wird. Jede der funktionellen organischen Lichtemissionsschichten 59r, 59g und 59b weist eine Schichtstruktur auf, die wenigstens eine organische Lichtemissionsschicht umfasst. Die organische Lichtemissionsschicht unterscheidet sich im Muster von einem Pixel zum anderen. Die funktionellen organischen Lichtemissionsschichten 59r, 59g und 59b können eine unter den Pixel geteilte Schicht aufweisen. Die gemeinsame Elektrode 61 ist beispielsweise als Kathode ausgebildet. Falls zudem die hierin hergestellte Anzeigevorrichtung von einem Oberseitenemissionstyp ist, in dem Licht von der Seite gegenüber dem Substrat 11 extrahiert wird, so ist die gemeinsame Elektrode 61 als lichtdurchlässige Elektrode ausgebildet.
Wie oben beschrieben ist, ist das organische Elektrolumineszenzelement EL an jeden der Pixel 'a' ausgebildet, an denen eine der funktionellen organischen Lichtemissionsschichten 59r, 59g und 59b zwischen den Pixelelektroden 55 und der gemeinsamen Elektrode 61 eingelegt ist. Obwohl nicht dargestellt, sei angemerkt, dass eine Schutzschicht zudem über dem Substrat 11, auf dem die organischen Elektrolumineszenzelemente EL ausgebildet sind, angeordnet sein kann, wonach ein abdichtendes Substrat mit einem Haftvermittler befestigt wird, um die Anzeigevorrichtung 50 herzustellen.
< Schaltungsaufbau der Anzeigevorrichtung >
12 zeigt ein Beispiel eines Schaltungsaufbaus der Anzeigevorrichtung 50. Es sei angemerkt, dass der hierin beschriebene Schaltungsaufbau lediglich ein Beispiel darstellt.
Wie in 12 gezeigt ist, sind ein Anzeigegebiet 11a und ein umgebendes Gebiet 11b auf dem Substrat 11 der Anzeigevorrichtung 50 angeordnet. Eine Mehrzahl von Abtastleitungen 71 sind horizontal angeordnet und eine Mehrzahl von Signalleitungen 73 in dem Anzeigegebiet 11a sind vertikal angeordnet, wobei einer der Pixel 'a' jeweils an den Schnittpunkten zwischen einer der Abtastleitungen 71 und einer der Signalleitungen 73 vorliegt, wodurch ein Pixelfeldabschnitt ausgebildet wird. In dem umgebenden Gebiet 11b sind andererseits eine Abtastleitungsansteuerschaltung 75 und eine Signalleitungsansteuerschaltung 77 angeordnet. Die Abtastleitungsansteuerschaltung 75 tastet die Abtastleitungen 71 ab und steuert diese an. Die Signalleitungsansteuerschaltung 77 versorgt die Signalleitungen 73 mit einem Videosignal entsprechend der Leuchtdichteinformation (d. h. Eingangssignal).
Die an jedem der Schnittpunkte zwischen einer der Abtastleitungen 71 und einer der Signalleitungen 73 angeordnete Pixelschaltung umfasst beispielsweise einen Dünnfilmtransistor Tr1 zur Umschaltung und einen Dünnfilmtransistor Tr2 zur Ansteuerung, einen Haltekondensator Cs und ein organisches Elektrolumineszenzelement EL.
In der Anzeigevorrichtung 50 wird ein Videosignal, das von der Signalleitung 73 über den Dünnfilmtransistor Tr1 zur Umschaltung als Ergebnis der Ansteuerung durch die Abtastleitungsansteuerschaltung 75 geschrieben wird, vom Haltekondensator Cs gehalten. Als Ergebnis wird ein dem gehaltenen Signalpegel proportionaler Strom vom Dünnfilmtransistor Tr2 zur Ansteuerung dem organischen Elektrolumineszenzelement EL bereitgestellt, wodurch demselben Element EL ermöglicht wird, Licht mit einer Leuchtdichte entsprechend dem Strom zu emittieren. Es sei angemerkt, dass der Dünnfilmtransistor Tr2 zur Ansteuerung mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung (Vcc) 79 verbunden ist.
Es sei angemerkt, dass die oben beschriebene Pixelschaltungsanordnung lediglich ein Beispiel darstellt. Ein kapazitives Element oder eine Mehrzahl von Transistoren können in der Pixelschaltung je nach Anforderung bereitgestellt sein. Andererseits können erforderliche Ansteuerungsschaltungen dem umgebenden Gebiet 11b hinzugefügt werden, um der Änderung in der Pixelschaltung Rechnung zu tragen.
In der oben beschriebenen Schaltungskonfiguration umfasst jeder der Dünnfilmtransistoren Tr1 und Tr2 den Dünnfilmtransistor (Halbleitervorrichtung) gemäß dieser Offenbarung, der beispielhaft in einer der Ausführungsformen dargestellt ist. Es sei angemerkt, dass 11 eine Querschnittsansicht des Bereichs, in dem der Dünnfilmtransistor Tr2 und das organische Elektrolumineszenzelement EL gestapelt sind, als Querschnittsansicht dreier Pixel der Anzeigevorrichtung 50 mit obigem Schaltungsaufbau darstellt. Der Dünnfilmtransistor Tr1 zur Umschaltung und das kapazitive Element Cs sind in derselben Schicht ausgebildet wie der Dünnfilmtransistor Tr2 zur Ansteuerung. Andererseits stellt 12 den Fall dar, in dem die Dünnfilmtransistoren Tr1 und Tr2 p-Kanal Transistoren sind.
In der wie oben beschrieben konfigurierten Anzeigevorrichtung 50 umfasst jede der Pixelschaltungen die Dünnfilmtransistoren (Halbleitervorrichtungen) mit verbesserter Funktionalität wie in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben, wodurch eine höhere Packungsdichte und eine höhere Funktionalität der Pixel erzielt wird.
Es sei angemerkt, dass eine organische EL-Anzeigevorrichtung beispielhaft in der fünften Ausführungsform dargestellt wurde. Jedoch ist die Anzeigevorrichtung dieser Offenbarung breit übertragbar auf Anzeigevorrichtungen unter Verwendung von Dünnfilmtransistoren und insbesondere auf Aktivmatrix-Anzeigevorrichtungen mit Dünnfilmtransistoren, die mit einer Pixelelektrode verbunden sind, wodurch derselbe vorteilhafte Effekt erzielt wird. Unter den Beispielen derartiger Anzeigevorrichtungen findet sich eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und eine elektrophoretische Anzeigevorrichtung. Die Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung stellt denselben vorteilhaften Effekt bereit, wenn sie als eine der obigen Anzeigevorrichtungen verwendet wird.
<< 6. Sechste Ausführungsform >>
Beispiele einer elektronischen Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung sind in den 13 bis 17G beschrieben. Die hierin beschriebenen elektronischen Vorrichtungen verwenden beispielsweise die in der fünften Ausführungsform beschriebene Anzeigevorrichtung als Anzeigeabschnitt. Es sei angemerkt, dass die Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung, die beispielhaft in der fünften Ausführungsform beschrieben wurde, auf den Anzeigeabschnitt einer elektronischen Vorrichtung sämtlicher Gebiete übertragbar ist, die sich zur Anzeige eines eingespeisten oder darin erzeugten Videosignals eignen. Beispiele einer solchen elektronischen Vorrichtung, auf die diese Offenbarung übertragen wird, werden unten beschrieben.
13 zeigt perspektivische Ansicht eines Fernsehgeräts, auf das die hierin beschriebene Offenbarung angewandt wird. Das Fernsehgerät gemäß diesem Anwendungsbeispiel umfasst einen Videoanzeigeschirmbereich 101, der aus einem Vorderseitenschirm 102, einem Filterglas 103 und weiteren Teilen besteht. Das Fernsehgerät wird unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung als Videoanzeigeschirmbereich 101 hergestellt.
14A und 14B sind perspektivische Ansichten einer Digitalkamera, auf die diese Offenbarung angewandt wird. 14A ist eine Vorderseitenansicht und 14B ist eine Rückseitenansicht. Die Digitalkamera gemäß diesem Anwendungsbeispiel umfasst einen Blitzlichtemissionsbereich 111, einen Anzeigebereich 112, einen Menüschalter 113, einen Auslöseknopf 114 und weitere Teile. Die Digitalkamera wird unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung als Anzeigebereich 112 hergestellt.
15 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung eines Laptoprechners, auf den diese Offenbarung angewandt wird. Der Laptoprechner gemäß diesem Anwendungsbeispiel umfasst eine Tastatur 122, die zur Eingabe von Text oder weiterer Information betrieben wird, einen Anzeigebereich 123, der zur Anzeige eines Bildes dient, sowie weitere Teile in einem Hauptgehäuse 121. Der Laptoprechner wird unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung als Anzeigebereich 123 hergestellt.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht zur Darstellung einer Videokamera, auf welche diese Offenbarung angewandt wird. Die Videokamera gemäß diesem Anwendungsbeispiel umfasst einen Hauptkörperbereich 131, eine Linse 132, die auf der nach vorne gerichteten Seitenfläche angeordnet ist, um das Bild des Subjektes einzufangen, einen Bildaufnahmestart/stopp-Schalter 133, einen Anzeigebereich 134 und weitere Teile. Die Videokamera wird unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung als Anzeigebereich 134 hergestellt.
17A bis 17G zeigen einen persönlichen digitalen Assistenten wie ein Mobiltelefon, auf welches diese Offenbarung angewandt wird. 17A ist eine Vorderseitenansicht in einem geöffneten Zustand, 17B eine Seitenansicht hiervon, 17C eine Vorderseitenansicht in einem geschlossenen Zustand, 17D eine Seitenansicht von links, 17E eine Seitenansicht von rechts, 17F eine Draufsicht und 17G eine Ansicht von unten. Das Mobiltelefon gemäß diesem Anwendungsbeispiel umfasst ein oberes Gehäuse 141, ein unteres Gehäuse 142, einen Kopplungsbereich (ein Drehgelenkabschnitt in diesem Beispiel) 143, eine Anzeige 144, eine Unteranzeige 145, eine Bildbeleuchtung 146, eine Kamera 147 und weitere Teile. Das Mobiltelefon gemäß diesem Anwendungsbeispiel wird unter Verwendung der Anzeigevorrichtung gemäß dieser Offenbarung als Anzeige 144 und Unteranzeige 145 hergestellt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die elektronische Vorrichtung mit einem Anzeigebereich als beispielhafte elektronische Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung in der sechsten Ausführungsform dargestellt wurde. Jedoch ist die elektronische Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung nicht nur auf elektronische Vorrichtungen mit einem Anzeigebereich anwendbar, sondern ebenso auf solche elektronische Vorrichtungen, die einen Dünnfilmtransistor aufweisen, der mit einem leitfähigen Muster verbunden ist. Unter den Beispielen derartiger elektronischer Vorrichtungen finden sich IC Etiketten und Sensoren, und die elektronische Vorrichtung gemäß dieser Offenbarung stellt bei Anwendung auf diese elektronische Vorrichtungen denselben vorteilhaften Effekt bereit.
Diese Beschreibung umfasst Gegenstände, die sich auf die in der japanischen Prioritätsanmeldung JP 2010-177798 , welche am 06. August 2010 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde, beschriebenen Gegenstände beziehen, wobei der gesamte Inhalt hiermit als in diese Anmeldung einbezogen gilt.
Dem Fachmann ist verständlich, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen und Abwandlungen in Abhängigkeit von den Designanforderungen und weiteren Faktoren erfolgen können, sofern diese innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Patentansprüche oder deren Äquivalente liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-177798 [0174]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Advanced Materials,” (2002), Vol. 14, S. 99 [0002]

Claims

Eine Halbleitervorrichtung, umfassend: eine Gateelektrode auf einem Substrat; ein zur Bedeckung der Gateelektrode geeigneter Gateisolationsfilm; eine organische Halbleiterschicht, die über der Gateelektrode mit dem dazwischenliegenden Gateisolationsfilm so gestapelt ist, dass die Gateelektrode entlang ihrer Breite bedeckt wird, wobei die organische Halbleiterschicht einen Dickfilmbereich und Dünnfilmbereiche aufweist, der Dickfilmbereich in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet ist und die Dünnfilmbereiche dünner als der Dickfilmbereich sind und jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet sind; und Source- und Drainelektroden, die einander entlang der Breite der Gateelektrode gegenüberliegen und zwischen denen die Gateelektrode positioniert ist, wobei der Endbereich der Source- und Drainelektrode jeweils auf einem der Dünnfilmbereiche der organischen Halbleiterschicht gestapelt ist.
Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Dickfilmbereich der organischen Halbleiterschicht in die Breite der Gateelektrode passt und die Dünnfilmbereiche sich von dem Dickfilmbereich entlang der Breite der Gateelektrode nach außen erstrecken.
Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die organische Halbleiterschicht aufweist: eine erste Schicht, die in die Breite der Gateelektrode passt; und eine zweite Schicht, die die erste Schicht abdeckt.
Die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Source- und Drainelektroden derart gestapelt sind, dass sie den Dickfilmbereich der organischen Halbleiterschicht erreichen.
Die Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Endbereiche der Source- und Drainelektroden bei Draufsicht zu den Rändern entlang der Breite der Gateelektrode ausgerichtet sind.
Die Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Dickfilmbereich der organischen Halbleiterschicht eine mit einem isolierenden Schutzfilm bedeckte Oberseite aufweist.
Eine Anzeigevorrichtung, umfassend: einen Dünnfilmtransistor; und eine Pixelelektrode, die mit dem Dünnfilmtransistor verbunden ist, wobei der Dünnfilmtransistor aufweist: eine Gateelektrode auf einem Substrat; ein zur Bedeckung der Gateelektrode geeigneter Gateisolationsfilm; eine organische Halbleiterschicht, die über der Gateelektrode mit dem dazwischenliegenden Gateisolationsfilm so gestapelt ist, dass die Gateelektrode entlang ihrer Breite bedeckt wird, wobei die organische Halbleiterschicht einen Dickfilmbereich und Dünnfilmbereiche aufweist, der Dickfilmbereich in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet ist und die Dünnfilmbereiche dünner als der Dickfilmbereich sind und jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet sind; und Source- und Drainelektroden, die einander entlang der Breite der Gateelektrode gegenüberliegen und zwischen denen die Gateelektrode positioniert ist, wobei der Endbereich der Source- und Drainelektrode jeweils auf einem der Dünnfilmbereiche der organischen Halbleiterschicht gestapelt ist.
Die Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Dickfilmbereich der organischen Halbleiterschicht in die Breite der Gateelektrode passt, und die Dünnfilmbereiche sich von dem Dickfilmbereich entlang der Breite der Gateelektrode nach außen erstrecken.
Elektronische Vorrichtung, umfassend: einen Dünnfilmtransistor, wobei der Dünnfilmtransistor aufweist: eine Gateelektrode auf einem Substrat; ein zur Bedeckung der Gateelektrode geeigneter Gateisolationsfilm; eine organische Halbleiterschicht, die über der Gateelektrode mit dem dazwischenliegenden Gateisolationsfilm so gestapelt ist, dass die Gateelektrode entlang ihrer Breite bedeckt wird, wobei die organische Halbleiterschicht einen Dickfilmbereich und Dünnfilmbereiche aufweist, der Dickfilmbereich in der Mitte entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet ist und die Dünnfilmbereiche dünner als der Dickfilmbereich sind und jeweils an einem Ende entlang der Breite der Gateelektrode angeordnet sind; und Source- und Drainelektroden, die einander entlang der Breite der Gateelektrode gegenüberliegen und zwischen denen die Gateelektrode positioniert ist, wobei der Endbereich der Source- und Drainelektrode jeweils auf einem der Dünnfilmbereiche der organischen Halbleiterschicht gestapelt ist.
Die elektronische Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Dickfilmbereich der organischen Halbleiterschicht in die Breite der Gateelektrode passt, und die Dünnfilmbereiche sich von dem Dickfilmbereich entlang der Breite der Gateelektrode nach außen erstrecken.