JP5036241B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、めっき法を用いた半導体装置、半導体装置の作製方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device using a plating method and a method for manufacturing the semiconductor device.
フラットパネルディスプレイ、半導体集積回路等の製造工程で湿式成膜技術を用いる方法が考えられている。例えば湿式成膜技術として金属膜をめっき法により形成することが試みられている(例えば、特許文献1参照。)。
本発明は、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)及びそれを用いる電子回路並びに薄膜トランジスタによって形成される半導体装置、表示装置の製造工程においてフォトリソグラフィ工程の回数を削減し、製造工程を簡略化し、一辺が1メートルを越えるような大面積の基板にも、歩留まり良く製造することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention reduces the number of photolithography processes in a manufacturing process of a thin film transistor (TFT), an electronic circuit using the thin film transistor, a semiconductor device formed using the thin film transistor, and a display device, and simplifies the manufacturing process. An object of the present invention is to provide a technique capable of manufacturing a substrate having a large area exceeding 1 meter with a high yield.
また、本発明は、高性能、かつ高信頼性の半導体装置を生産性よく作製できる技術を提供することも目的とする。 Another object of the present invention is to provide a technique capable of manufacturing a high-performance and highly reliable semiconductor device with high productivity.
本発明では、配線層若しくは電極などを形成する導電層のうち、少なくとも一つ若しくはそれ以上を、めっき法によって作製する。無電界めっき法は、めっきされる金属材料(めっき金属材料ともいう)に対する触媒物質の他、その金属材料をめっきする触媒物質を光触媒機能により吸着する物質として光触媒物質がある。金属材料に対する触媒物質(本明細書において、めっき触媒物質という)を選択的に所望な形状に吸着(析出)し、めっき法によって導電層を自己整合的に形成して、半導体装置、表示装置を作製することを特徴の一つとするものである。本発明では、めっき触媒物質を選択的に形成するため、めっき触媒物質を析出する光触媒物質を裏面露光により選択的に露光し、露光領域において光触媒機能を発生させる。 In the present invention, at least one or more of the conductive layers forming the wiring layer or the electrode are produced by a plating method. In the electroless plating method, there is a photocatalytic substance as a substance that adsorbs a catalytic substance for plating the metal material by a photocatalytic function in addition to a catalytic substance for a metal material to be plated (also referred to as a plated metal material). A catalyst material (referred to as a plating catalyst material in this specification) for a metal material is selectively adsorbed (deposited) in a desired shape, and a conductive layer is formed in a self-aligned manner by a plating method, thereby producing a semiconductor device and a display device. One of the characteristics is to produce. In the present invention, in order to selectively form the plating catalyst material, the photocatalyst material on which the plating catalyst material is deposited is selectively exposed by backside exposure to generate a photocatalytic function in the exposed region.
なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置を指す。本発明を用いて多層配線層や、プロセッサチップなどの半導体装置を作製することができる。 Note that in this specification, a semiconductor device refers to a device that can function by utilizing semiconductor characteristics. A semiconductor device such as a multilayer wiring layer or a processor chip can be manufactured by using the present invention.
本発明は表示機能を有する装置である表示装置にも用いることができ、本発明を用いる表示装置には、エレクトロルミネセンス(以下「EL」ともいう。)と呼ばれる発光を発現する有機物、無機物、若しくは有機物と無機物の混合物を含む層を、電極間に介在させた発光素子とTFTとが接続された発光表示装置や、液晶材料を有する液晶素子を表示素子として用いる液晶表示装置などがある。 The present invention can also be used for a display device that is a device having a display function. The display device using the present invention includes an organic substance, an inorganic substance, and an organic substance that emits light called electroluminescence (hereinafter also referred to as “EL”). Alternatively, there are a light-emitting display device in which a light-emitting element in which a layer containing a mixture of an organic substance and an inorganic substance is interposed between electrodes and a TFT are connected, and a liquid crystal display device in which a liquid crystal element having a liquid crystal material is used as a display element.
本発明の半導体装置の作製方法の一は、透光性を有する基板上に非透光性を有するゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、光触媒物質をめっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、前記めっき触媒物質を含む溶液中で、ゲート電極層をマスクとして基板を通過した光で選択的に露光し、露光した光触媒物質にめっき触媒物質を吸着又は析出させ、めっき触媒物質を、金属材料を含むめっき液に浸漬し、めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層及びドレイン電極層上に半導体層を形成する。 According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a non-light-transmitting gate electrode layer is formed over a light-transmitting substrate, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer, and the gate insulating layer is formed over the gate insulating layer. A photocatalyst material is formed, the photocatalyst material is immersed in a solution containing a plating catalyst material, and in the solution containing the plating catalyst material, the gate electrode layer is used as a mask and light is selectively exposed and exposed. A plating catalyst material is adsorbed or deposited on the photocatalytic material, the plating catalyst material is immersed in a plating solution containing a metal material, and a source electrode layer and a drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalytic material on which the plating catalyst material is adsorbed or deposited, A semiconductor layer is formed over the source electrode layer and the drain electrode layer.
本発明の半導体装置の作製方法の一は、透光性を有する基板上に非透光性を有するゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、光触媒物質上にマスク膜を形成し、光触媒物質を、ゲート電極層をマスクとして基板を通過した光で選択的に露光し、露光した光触媒物質上のマスク膜を除去し、光触媒物質を選択的に露出させ、選択的に露出させた光触媒物質を、めっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、選択的に露出させた光触媒物質にめっき触媒物質を吸着又は析出させ、めっき触媒物質を、金属材料を含むめっき液に浸漬し、めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層及びドレイン電極層上に半導体層を形成し、めっき触媒物質を含む溶液はpHを3以上6以下に調整して用いる。 According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a non-light-transmitting gate electrode layer is formed over a light-transmitting substrate, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer, and the gate insulating layer is formed over the gate insulating layer. Forming a photocatalytic material, forming a mask film on the photocatalytic material, selectively exposing the photocatalytic material with light passing through the substrate using the gate electrode layer as a mask, removing the mask film on the exposed photocatalytic material; The photocatalyst material is selectively exposed, the selectively exposed photocatalyst material is immersed in a solution containing the plating catalyst material, and the plating catalyst material is adsorbed or deposited on the selectively exposed photocatalyst material, thereby plating the catalyst. The material is immersed in a plating solution containing a metal material, a source electrode layer and a drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalytic material on which the plating catalyst material is adsorbed or deposited, and a semiconductor layer is formed on the source electrode layer and the drain electrode layer. The solution containing the plating catalyst material used is adjusted to 3 to 6. The pH.
本発明の半導体装置の作製方法の一は、透光性を有する基板上に非透光性を有するゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、光触媒物質をめっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、前記めっき触媒物質を含む溶液中で、ゲート電極層をマスクとして基板を通過した光で選択的に露光し、露光した光触媒物質にめっき触媒物質を吸着又は析出させ、めっき触媒物質を、第1の金属材料を含むめっき液に浸漬し、めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層及びドレイン電極層を第2の金属材料を含むめっき液に浸漬し、ソース電極層及びドレイン電極層の表面を第2の金属材料により置換し、ソース電極層及びドレイン電極層表面に金属膜を形成し、金属膜上に半導体層を形成することを特徴とする。 According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a non-light-transmitting gate electrode layer is formed over a light-transmitting substrate, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer, and the gate insulating layer is formed over the gate insulating layer. A photocatalyst material is formed, the photocatalyst material is immersed in a solution containing a plating catalyst material, and in the solution containing the plating catalyst material, the gate electrode layer is used as a mask and light is selectively exposed and exposed. The plating catalyst material is adsorbed or deposited on the photocatalytic material, the plating catalyst material is immersed in a plating solution containing the first metal material, and the source electrode layer and the drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalytic material on which the plating catalyst material is adsorbed or deposited. The source electrode layer and the drain electrode layer are immersed in a plating solution containing a second metal material, and the surfaces of the source electrode layer and the drain electrode layer are replaced with the second metal material. A metal film is formed on the emission electrode layer surface, and forming a semiconductor layer on the metal film.
本発明の半導体装置の作製方法の一は、透光性を有する基板上に非透光性を有するゲート電極層を形成し、ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、光触媒物質上にマスク膜を形成し、光触媒物質を、ゲート電極層をマスクとして基板を通過した光で選択的に露光し、露光した光触媒物質上のマスク膜を除去し、光触媒物質を選択的に露出させ、選択的に露出させた光触媒物質を、めっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、選択的に露出させた光触媒物質にめっき触媒物質を吸着又は析出させ、めっき触媒物質を、第1の金属材料を含むめっき液に浸漬し、めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、ソース電極層及びドレイン電極層を第2の金属材料を含むめっき液に浸漬し、ソース電極層及びドレイン電極層の表面を第2の金属材料により置換し、ソース電極層及びドレイン電極層表面に金属膜を形成し、金属膜上に半導体層を形成し、めっき触媒物質を含む溶液はpHを3以上6以下に調整して用いる。上記金属膜としては、ニッケル合金薄膜、又は銅薄膜などを用いることができる。また、マスク膜はフッ化炭素基、又はアルキル基を末端基に有するシランカップリング剤で形成することができる。 According to one method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a non-light-transmitting gate electrode layer is formed over a light-transmitting substrate, a gate insulating layer is formed over the gate electrode layer, and the gate insulating layer is formed over the gate insulating layer. Forming a photocatalytic material, forming a mask film on the photocatalytic material, selectively exposing the photocatalytic material with light passing through the substrate using the gate electrode layer as a mask, removing the mask film on the exposed photocatalytic material; The photocatalyst material is selectively exposed, the selectively exposed photocatalyst material is immersed in a solution containing the plating catalyst material, and the plating catalyst material is adsorbed or deposited on the selectively exposed photocatalyst material, thereby plating the catalyst. The material is immersed in a plating solution containing a first metal material, a source electrode layer and a drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalyst material on which the plating catalyst material is adsorbed or deposited, and the source electrode layer and the drain electrode layer are formed on the second electrode layer. Metal The surface of the source and drain electrode layers is replaced with a second metal material, a metal film is formed on the surface of the source and drain electrode layers, and a semiconductor layer is formed on the metal film The solution containing the plating catalyst substance is used after adjusting the pH to 3 or more and 6 or less. As the metal film, a nickel alloy thin film or a copper thin film can be used. The mask film can be formed of a silane coupling agent having a fluorocarbon group or an alkyl group as a terminal group.
本発明では、めっき触媒元素を吸着する光触媒物質に裏面露光により、選択的に光を照射し、露光された光触媒物質にめっき触媒元素を選択的に吸着して、自己整合的にソース電極層及びドレイン電極層を形成している。よって、マスクのアライメントずれによる形状不良などが生じず、制御性よく配線を形成することができる。従って、本発明を用いると、歩留まりよく信頼性の高い半導体装置、表示装置などを作製することができる。 In the present invention, the photocatalyst material that adsorbs the plating catalyst element is selectively irradiated with light by back exposure, the plating catalyst element is selectively adsorbed to the exposed photocatalyst material, and the source electrode layer and A drain electrode layer is formed. Therefore, shape defects due to misalignment of the mask do not occur, and the wiring can be formed with good controllability. Therefore, with the present invention, a highly reliable semiconductor device, display device, or the like can be manufactured with high yield.
また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置を作製することもできる。 Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device that can operate at high speed can be manufactured.
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below. Note that in structures of the present invention described below, the same portions or portions having similar functions are denoted by the same reference numerals in different drawings, and description thereof is not repeated.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態について、図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施の形態では、配線層若しくは電極などを形成する導電層のうち、少なくとも一つ若しくはそれ以上を、めっき法によって作製する。無電界めっき法は、めっきされる金属材料に対する触媒物質の他、その金属材料をめっきする触媒物質を吸着する機能を有する物質(めっき触媒物質)として光触媒物質がある。めっき触媒物質を選択的に所望な形状に吸着(析出)し、めっき法によって導電層を自己整合的に形成して、半導体装置、表示装置を作製することを特徴の一つとするものである。本発明では、めっき触媒物質を選択的に形成するため、めっき触媒物質を析出する光触媒物質を裏面露光により選択的に露光し、露光領域において光触媒機能を発生させる。 In this embodiment mode, at least one or more of conductive layers forming a wiring layer, an electrode, or the like is manufactured by a plating method. In the electroless plating method, there is a photocatalytic substance as a substance (plating catalyst substance) having a function of adsorbing a catalytic substance for plating the metal material in addition to a catalytic substance for the metal material to be plated. One feature is that a plating catalyst material is selectively adsorbed (deposited) in a desired shape, and a conductive layer is formed in a self-aligning manner by a plating method to manufacture a semiconductor device and a display device. In the present invention, in order to selectively form the plating catalyst material, the photocatalyst material on which the plating catalyst material is deposited is selectively exposed by backside exposure to generate a photocatalytic function in the exposed region.
透光性を有する基板50上に、ゲート電極層51を形成し、ゲート電極層51上にゲート絶縁層52を形成する。ゲート電極層51と重畳するゲート絶縁層52上に光触媒物質55を形成する。この光触媒物質55は、光触媒機能を有し、かつ金属材料をめっきするための触媒となるめっき触媒物質を吸着する機能を有する物質である。めっき触媒物質を吸着、あるいは析出させる機能を有する物質である。 A gate electrode layer 51 is formed over the light-transmitting substrate 50, and a gate insulating layer 52 is formed over the gate electrode layer 51. A photocatalytic substance 55 is formed on the gate insulating layer 52 that overlaps with the gate electrode layer 51. The photocatalytic substance 55 is a substance having a photocatalytic function and a function of adsorbing a plating catalyst substance serving as a catalyst for plating a metal material. It is a substance having a function of adsorbing or depositing a plating catalyst substance.
光触媒物質は、光触媒機能により、溶液中に含まれるめっき触媒物質を還元し析出(表面に吸着とも言える)することができる。光触媒物質は、酸化チタン(TiO2)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、セレン化カドミウム(CdSe)、タンタル酸カリウム(KTaO3)、硫化カドミウム(CdS)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化タングステン(WO3)等が好ましい。これら光触媒物質に紫外光領域の光(波長400nm以下、好ましくは380nm以下)を照射し、光触媒活性を生じさせることができる。 The photocatalytic substance can reduce and deposit (also can be said to be adsorbed on the surface) the plating catalyst substance contained in the solution by the photocatalytic function. Photocatalytic materials include titanium oxide (TiO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), cadmium selenide (CdSe), potassium tantalate (KTaO 3 ), cadmium sulfide (CdS), zirconium oxide (ZrO 2 ), niobium oxide ( Nb 2 O 5 ), zinc oxide (ZnO), iron oxide (Fe 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ) and the like are preferable. These photocatalytic substances can be irradiated with light in the ultraviolet region (wavelength 400 nm or less, preferably 380 nm or less) to cause photocatalytic activity.
複数の金属を含む酸化物半導体からなる光触媒物質の場合、構成元素の塩を混合、融解して形成することができる。溶媒を除去する必要があるときは、焼成、乾燥を行えばよい。具体的には、所定の温度(例えば、300℃以上)で加熱すればよく、好ましくは酸素を有する雰囲気で行う。 In the case of a photocatalytic substance made of an oxide semiconductor containing a plurality of metals, it can be formed by mixing and melting constituent element salts. When it is necessary to remove the solvent, baking and drying may be performed. Specifically, heating may be performed at a predetermined temperature (for example, 300 ° C. or higher), and preferably performed in an atmosphere containing oxygen.
この加熱処理により、光触媒物質は所定の結晶構造を有することができる。例えば、酸化チタン(TiO2)では、アナターゼ型やルチル−アナターゼ混合型を有し、低温相ではアナターゼ型が優先的に形成される。そのため光触媒物質が所定の結晶構造を有していない場合も加熱すればよい。 By this heat treatment, the photocatalytic substance can have a predetermined crystal structure. For example, titanium oxide (TiO 2 ) has an anatase type and a rutile-anatase mixed type, and the anatase type is preferentially formed in the low temperature phase. Therefore, heating may be performed even when the photocatalytic substance does not have a predetermined crystal structure.
更に光触媒物質へ遷移金属(Pd、Pt、Cr、Ni、V、Mn、Fe、Ce、Mo、W等)をドーピングすることにより、光触媒活性を向上させたり、可視光領域(波長400nm〜800nm)の光により光触媒活性を起こすことができる。遷移金属は、広いバンドギャップを持つ活性な光触媒の禁制帯内に新しい準位を形成し、可視光領域まで光の吸収範囲を拡大しうるからである。例えば、CrやNiのアクセプター型、VやMnのドナー型、Fe等の両性型、その他Ce、Mo、W等をドーピングすることができる。このように光の波長は光触媒物質によって決定することができるため、光照射とは光触媒物質を活性化させる波長の光を照射することを指す。 Furthermore, the photocatalytic substance can be doped with transition metals (Pd, Pt, Cr, Ni, V, Mn, Fe, Ce, Mo, W, etc.) to improve the photocatalytic activity or visible light region (wavelength 400 nm to 800 nm). Photocatalytic activity can be caused by the light. This is because transition metals can form a new level in the forbidden band of an active photocatalyst having a wide band gap, and can extend the light absorption range to the visible light region. For example, an acceptor type such as Cr or Ni, a donor type such as V or Mn, an amphoteric type such as Fe, and Ce, Mo, W, or the like can be doped. Thus, since the wavelength of light can be determined by the photocatalytic substance, the light irradiation refers to irradiating light having a wavelength that activates the photocatalytic substance.
また光触媒物質を真空中又は水素環流中で加熱し還元させると、結晶中に酸素欠陥が発生する。このように遷移元素をドーピングしなくても、酸素欠陥は電子ドナーと同等の役割を果たす。特に、ゾルゲル法により形成する場合、酸素欠陥が最初から存在するため、還元しなくともよい。またN2等のガスをドープすることにより、酸素欠陥を形成することができる。 Further, when the photocatalytic substance is heated and reduced in vacuum or hydrogen reflux, oxygen defects are generated in the crystal. Thus, oxygen defects play the same role as electron donors even without doping with a transition element. In particular, in the case of forming by the sol-gel method, oxygen defects are present from the beginning, so that reduction is not necessary. Further, oxygen defects can be formed by doping a gas such as N 2 .
めっき触媒物質は、めっきする金属材料によって適宜選択する。めっき触媒物質としては、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)などを用いればよい。めっき触媒物質は溶液に溶解させて、めっき触媒物質を含む溶液として扱う。 The plating catalyst material is appropriately selected depending on the metal material to be plated. As the plating catalyst material, palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), iridium (Ir), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), or the like may be used. . The plating catalyst material is dissolved in a solution and treated as a solution containing the plating catalyst material.
本実施の形態では、光触媒物質である酸化チタンを含む液状の組成物54を液滴吐出法53により吐出し、乾燥、焼成によって固化させ、光触媒物質55を選択的に形成する(図1(A)参照。)。 In this embodiment mode, a liquid composition 54 containing titanium oxide, which is a photocatalytic substance, is ejected by a droplet ejection method 53 and solidified by drying and baking to selectively form a photocatalytic substance 55 (FIG. 1A )reference.).
選択的に所望なパターンで形成物を形成可能な方法として、特定の目的に調合された組成物の液滴を選択的に吐出(噴出)して所定のパターンに薄膜を形成することが可能な、液滴吐出(噴出)法(その方式によっては、インクジェット法とも呼ばれる。)を用いる。また、形成物が所望のパターンに転写、または描写できる方法、例えば各種印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷など所望なパターンで形成される方法)、ディスペンサ法、選択的な塗布法なども用いることができる。 As a method capable of selectively forming a formed product in a desired pattern, a thin film can be formed in a predetermined pattern by selectively discharging (jetting) droplets of a composition prepared for a specific purpose. , A droplet discharge (spout) method (also called an ink jet method depending on the method) is used. In addition, a method in which the formed product can be transferred or drawn in a desired pattern, for example, various printing methods (screen (stencil) printing, offset (flat plate) printing, letterpress printing, gravure (intaglio printing), etc.) ), A dispenser method, a selective coating method, and the like can also be used.
本実施の形態は、半導体装置、表示装置の作製工程において、流動体化した触媒物質を含む組成物を、液滴として吐出(噴出)し、所望なパターンに選択的に形成する方法を用いている。触媒物質の被形成領域に、構成物形成材料を含む液滴を吐出し、焼成、乾燥等を行って固定化(あるいは固化)し所望なパターンに形成する。インクジェット法によって直接配線層を作製する場合、配線層にバインダーとなる有機材料を含ませるので、高抵抗になりやすいが、めっき法で作製するとより低抵抗の配線層を作製することができる。また、本発明で用いる無電界めっき法では、導電層の成長速度はパターン形状を細線化しても影響を受けず、膜厚の制御も、めっき液への浸漬時間を調整することで達成できる。 This embodiment mode uses a method in which a composition containing a fluidized catalyst substance is ejected (ejected) as droplets in a manufacturing process of a semiconductor device or a display device, and selectively formed into a desired pattern. Yes. A droplet containing a component forming material is discharged onto a formation region of the catalyst substance, and fixed (or solidified) by firing, drying, or the like to form a desired pattern. When the wiring layer is directly formed by the ink jet method, the wiring layer contains an organic material serving as a binder, so that the resistance tends to be high. However, when the wiring layer is formed by a plating method, a lower resistance wiring layer can be manufactured. In the electroless plating method used in the present invention, the growth rate of the conductive layer is not affected even if the pattern shape is thinned, and the film thickness can also be controlled by adjusting the immersion time in the plating solution.
また、光触媒物質の形状の加工は、レジストマスクや蒸着マスクなどを用いてもよく、上記液滴吐出(噴出)法、印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷法)、ディスペンサ法などの方法を組み合わせてもよい。本実施の形態のように、光触媒物質55を液滴吐出法により選択的に形成すると、作製工程がより簡略化する。 The photocatalytic substance shape may be processed by using a resist mask or a vapor deposition mask. The droplet discharge (spout) method, the printing method (screen (stencil) printing, offset (lithographic) printing, letterpress printing or gravure printing may be used. (Intaglio printing method) and dispenser method may be combined. When the photocatalytic substance 55 is selectively formed by a droplet discharge method as in this embodiment mode, the manufacturing process is further simplified.
光触媒物質55にめっき触媒物質を析出させるため、めっき触媒物質を含む溶液56中に光触媒物質55を浸漬し、めっき触媒物質57a、めっき触媒物質57bを光触媒物質55表面に析出させる(図1(B)参照。)。その際、透光性を有する基板50側より、光源58から、透光性を有する基板50を通過させて光59を光触媒物質55へ照射する。光59は、透光性を有する基板50とゲート絶縁層52は透過するが、非透光性であるゲート電極層51は通過せず遮断される。よって、光触媒物質55において、ゲート電極層51と重畳する領域は非露光領域となり、露光領域のみ光触媒物質は光によって活性化し、その光触媒機能によって、めっき触媒物質を含む溶液56中のめっき触媒物質は還元される。よって光触媒物質55表面に、選択的にめっき触媒物質57a、めっき触媒物質57bが析出する。このように光照射によって、光触媒物質を活性化させ、光触媒物質の光触媒機能を利用する場合は、めっき触媒物質を含む溶液のpHを調整しなくてもよい。光59は、光触媒物質55の光触媒機能が発生する波長の光とし、光のエネルギーにより光照射及び浸漬処理時間を適宜調整する。本実施の形態では、光触媒物質55として酸化チタンを用いるので、光59として紫外光を照射する。 In order to deposit the plating catalyst material on the photocatalytic material 55, the photocatalytic material 55 is immersed in a solution 56 containing the plating catalyst material to deposit the plating catalyst material 57a and the plating catalyst material 57b on the surface of the photocatalytic material 55 (FIG. 1B )reference.). At that time, light 59 is irradiated from the light source 58 side through the light-transmitting substrate 50 through the light-transmitting substrate 50 side. The light 59 is transmitted through the light-transmitting substrate 50 and the gate insulating layer 52, but is not transmitted through the non-light-transmitting gate electrode layer 51. Therefore, in the photocatalyst material 55, the region overlapping with the gate electrode layer 51 is a non-exposed region, and only in the exposed region, the photocatalyst material is activated by light, and by the photocatalytic function, the plating catalyst material in the solution 56 containing the plating catalyst material is Reduced. Therefore, the plating catalyst material 57a and the plating catalyst material 57b are selectively deposited on the surface of the photocatalyst material 55. As described above, when the photocatalytic substance is activated by light irradiation and the photocatalytic function of the photocatalytic substance is used, it is not necessary to adjust the pH of the solution containing the plating catalyst substance. The light 59 is light having a wavelength at which the photocatalytic function of the photocatalytic substance 55 is generated, and the light irradiation and immersion treatment time is appropriately adjusted depending on the energy of the light. In this embodiment, since titanium oxide is used as the photocatalytic substance 55, ultraviolet light is irradiated as the light 59.
光触媒機能を用いると、めっき触媒物質を含む溶液中にpH調整のための水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)などを加えなくてもよい。従って、光触媒機能を用いると、半導体層の材料によっては、悪影響を与えかねない水酸化カリウム(KOH)などの物質を用いなくてもよいという利点がある。 When the photocatalytic function is used, it is not necessary to add sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), or the like for pH adjustment to the solution containing the plating catalyst substance. Therefore, when the photocatalytic function is used, there is an advantage that it is not necessary to use a substance such as potassium hydroxide (KOH) which may have an adverse effect depending on the material of the semiconductor layer.
めっき触媒物質を含む溶液56が、光触媒物質55と接すればよいので、浸漬する方法には限定されない。よって、基板50を斜め(または垂直)に立てて設置し、めっき触媒物質を含む溶液56を、基板50上の光触媒物質55表面に流すように塗布してもよい。基板を斜め(または垂直)に立てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、大面積の基板であっても工程に用いる装置が小型化できる利点がある。 Since the solution 56 containing the plating catalyst material only needs to come into contact with the photocatalyst material 55, the immersion method is not limited. Accordingly, the substrate 50 may be installed in an inclined (or vertical) manner, and the solution 56 containing the plating catalyst material may be applied so as to flow on the surface of the photocatalytic material 55 on the substrate 50. When plating is performed so that the solution is applied while the substrate is inclined (or vertical), there is an advantage that the apparatus used in the process can be downsized even if the substrate has a large area.
めっき触媒物質57a、めっき触媒物質57bを表面に吸着させた光触媒物質55をめっきする金属材料を含むめっき液60に浸漬し、めっき触媒物質57a、めっき触媒物質57b上に金属膜を成長させ、所望とする膜厚に達するように浸漬時間を制御し、ソース電極層又はドレイン電極層61a、ソース電極層又はドレイン電極層61bを自己整合的に形成する(図1(C)参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層61a及びソース電極層又はドレイン電極層61bは、ゲート電極層51とほぼ重ならないように自己整合的に形成することができるため、制御性がよい。 The plating catalyst material 57a and the photocatalyst material 55 having the plating catalyst material 57b adsorbed on the surface thereof are immersed in a plating solution 60 containing a metal material to be plated, and a metal film is grown on the plating catalyst material 57a and the plating catalyst material 57b. The immersion time is controlled so as to reach the film thickness as described above, and the source or drain electrode layer 61a and the source or drain electrode layer 61b are formed in a self-aligned manner (see FIG. 1C). Since the source or drain electrode layer 61a and the source or drain electrode layer 61b can be formed in a self-aligning manner so as not to overlap with the gate electrode layer 51, the controllability is good.
また、本実施の形態で用いる無電界めっきによる導電膜の成長速度はパターン形状を細線化しても影響を受けず、厚膜化が必要であれば、めっき液への浸漬時間を長時間にすればよい。 In addition, the growth rate of the conductive film by electroless plating used in this embodiment is not affected even if the pattern shape is thinned, and if thickening is required, the immersion time in the plating solution should be increased for a long time. That's fine.
めっき液には、金属塩(析出させる金属材料を含む塩、代表的には塩化物、硫酸塩)、還元剤(金属イオンを金属として析出させるため電子を与える)が主成分として含まれる。その他、補助成分として、pH調整剤、緩衝剤、錯化剤、促進剤、安定剤、改良剤などを加えてもよい。主成分のみでもpH、浴温等の条件さえ整えば、金属イオンは金属として析出する。主成分に対して、補助成分の働きは、めっき浴(めっき液)の寿命を長くしたり、還元剤の効率を良くしたりする役目を持っており、この選択の方法によっては経済性の高い無電界めっき法を行うことができる。pH調整剤はめっき速度、還元効率及びめっき皮膜の状態に影響を及ぼす。緩衝剤は、無電界めっき法では、金属イオンが還元されることにより金属析出が起こり、この際生じる物質により起こされるpH変動をおさえる(各種有機酸、無機の弱酸)。錯化剤は、アルカリ性溶液における水酸化物沈殿の防止、遊離金属イオン濃度を調節し、めっき速度の調整、めっき液の分解の防止などに寄与する(代表的にはアンモニア、エチレンジアミン、ピロりん酸塩、クエン酸、酢酸、各種有機酸塩などが用いられる。)。促進剤は、めっき速度を促進すると同時に水素ガスの発生をおさえて金属の析出効率を良くするもので微量に添加される(代表的なものとして硫化物、フッ化物が用いられる。)。安定剤は、被めっき物の表面以外で還元反応が起こるのをおさえる役目を持っている。めっき浴の自然分解等をおさえるもので、めっき浴の老化に伴って生じた沈でん等が還元剤と反応して激しく水素ガスが発生するのを防ぐ(代表的なものとして鉛の塩化物、硫化物、硝化物等が用いられる。)。改良剤は、めっき皮膜の状態をよくするもので光沢を良くしたりするものである(代表的には界面活性剤が用いられる。)。 The plating solution contains, as main components, a metal salt (a salt containing a metal material to be deposited, typically a chloride or a sulfate) and a reducing agent (provides electrons for depositing metal ions as a metal). In addition, as an auxiliary component, a pH adjusting agent, a buffering agent, a complexing agent, an accelerator, a stabilizer, an improving agent, and the like may be added. As long as only the main components are in place such as pH and bath temperature, the metal ions are deposited as metal. The action of the auxiliary component with respect to the main component has the role of extending the life of the plating bath (plating solution) and improving the efficiency of the reducing agent. Depending on this selection method, it is highly economical. Electroless plating can be performed. The pH adjuster affects the plating rate, reduction efficiency, and the state of the plating film. In the electroless plating method, the buffering agent causes metal precipitation due to reduction of metal ions, and suppresses pH fluctuations caused by substances generated at this time (various organic acids and inorganic weak acids). Complexing agents contribute to prevention of hydroxide precipitation in alkaline solutions, adjustment of free metal ion concentration, adjustment of plating speed, prevention of decomposition of plating solution (typically ammonia, ethylenediamine, pyrophosphoric acid). Salt, citric acid, acetic acid, various organic acid salts, etc.). The promoter is added in a trace amount to accelerate the plating rate and suppress the generation of hydrogen gas to improve the deposition efficiency of the metal (typically, sulfides and fluorides are used). The stabilizer has a role of suppressing a reduction reaction from occurring on a surface other than the surface of the object to be plated. Suppresses the spontaneous decomposition of the plating bath, etc., and prevents precipitation caused by aging of the plating bath from reacting with the reducing agent and generating hydrogen gas violently (typically lead chloride, sulfide Products, nitrified products, etc.). The improving agent improves the state of the plating film and improves the gloss (typically, a surfactant is used).
めっきできる金属材料は、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(ニッケルリン(NiP)合金、ニッケルコバルト(NiCo)合金、ニッケルコバルトリン(NiCoP)合金、ニッケル鉄リン(NiFeP)合金、ニッケルタングステンリン(NiWP)合金など)、銅(Cu)、金(Au)、コバルト(Co)、錫(Sn)などを用いることができる。 Metal materials that can be plated are nickel (Ni), nickel alloy (nickel phosphorus (NiP) alloy, nickel cobalt (NiCo) alloy, nickel cobalt phosphorus (NiCoP) alloy, nickel iron phosphorus (NiFeP) alloy, nickel tungsten phosphorus (NiWP) Alloy, etc.), copper (Cu), gold (Au), cobalt (Co), tin (Sn), or the like can be used.
本実施の形態では、金属材料を含むめっき液60として、金属塩である硫酸ニッケル6水和物(NiSO4)、還元剤である次亜リン酸(H3PO2)、錯化剤である乳酸及びリンゴ酸を混合して用いる。析出する金属膜はニッケルリン合金(NiP)膜である。 In the present embodiment, the plating solution 60 containing a metal material is nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 ) that is a metal salt, hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) that is a reducing agent, and a complexing agent. A mixture of lactic acid and malic acid is used. The deposited metal film is a nickel phosphorus alloy (NiP) film.
めっき触媒物質57a、めっき触媒物質57bは、光触媒物質55表面を覆うように吸着し、めっきによって形成される金属膜は膜厚方向のみでなく多方向に3次元的に形成されるので、ソース電極層又はドレイン電極層61a及びソース電極層又はドレイン電極層61bは、図1(C)のように、光触媒物質55の上面及び側面を覆うように形成される。 The plating catalyst material 57a and the plating catalyst material 57b are adsorbed so as to cover the surface of the photocatalyst material 55, and the metal film formed by plating is formed not only in the film thickness direction but also in three directions in three dimensions. The layer or drain electrode layer 61a and the source or drain electrode layer 61b are formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the photocatalytic substance 55 as shown in FIG.
ソース電極層又はドレイン電極層61a及びソース電極層又はドレイン電極層61bをマスクとして、露出している不要な光触媒物質55をエッチングし、光触媒物質62a、光触媒物質62bを形成する。勿論ソース電極層又はドレイン電極層61a及びソース電極層又はドレイン電極層61b上に新たなマスクを形成して、露出している不要な光触媒物質55のエッチングを行ってもよい。ソース電極層又はドレイン電極層61a及びソース電極層又はドレイン電極層61b上に半導体層63を形成する(図1(D)参照。)。本実施の形態ではペンタセンを用いて半導体層63を形成する。上記工程において、本実施の形態におけるコプラナー型の薄膜トランジスタを作製することができる。 Using the source or drain electrode layer 61a and the source or drain electrode layer 61b as a mask, the exposed unnecessary photocatalytic substance 55 is etched to form a photocatalytic substance 62a and a photocatalytic substance 62b. Needless to say, a new mask may be formed over the source or drain electrode layer 61a and the source or drain electrode layer 61b, and the exposed unnecessary photocatalytic substance 55 may be etched. A semiconductor layer 63 is formed over the source or drain electrode layer 61a and the source or drain electrode layer 61b (see FIG. 1D). In this embodiment mode, the semiconductor layer 63 is formed using pentacene. In the above steps, the coplanar thin film transistor in this embodiment can be manufactured.
本実施の形態では、めっき触媒元素を吸着する光触媒物質に裏面露光により、選択的に光を照射し、露光された光触媒物質にめっき触媒元素を選択的に吸着して、自己整合的にソース電極層及びドレイン電極層を形成している。よって、マスクのアライメントずれによる形状不良などが生じず、制御性よく配線を形成することができる。従って、本発明を用いると、歩留まりよく信頼性の高い半導体装置、表示装置などを作製することができる。 In the present embodiment, the photocatalyst material that adsorbs the plating catalyst element is selectively irradiated with light by backside exposure, and the plating catalyst element is selectively adsorbed to the exposed photocatalyst material to form a source electrode in a self-aligning manner. A layer and a drain electrode layer are formed. Therefore, shape defects due to misalignment of the mask do not occur, and the wiring can be formed with good controllability. Therefore, with the present invention, a highly reliable semiconductor device, display device, or the like can be manufactured with high yield.
また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置を作製することもできる。 Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device that can operate at high speed can be manufactured.
(実施の形態2)
本発明の実施の形態について、図2を用いて説明する。本実施の形態は、光触媒物質を選択的に露出する例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 2)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the photocatalytic substance is selectively exposed. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.
透光性を有する基板90上に、ゲート電極層91を形成し、ゲート電極層91上にゲート絶縁層92を形成する。ゲート電極層91と重畳するゲート絶縁層92上に光触媒物質95を形成する。光触媒物質95上に、マスク膜94を形成する。マスク膜94は、めっき触媒物質に対するマスク膜であり、光触媒物質がめっき触媒物質をその表面に吸着するのを妨げる。 A gate electrode layer 91 is formed over the light-transmitting substrate 90, and a gate insulating layer 92 is formed over the gate electrode layer 91. A photocatalytic substance 95 is formed on the gate insulating layer 92 that overlaps with the gate electrode layer 91. A mask film 94 is formed on the photocatalytic material 95. The mask film 94 is a mask film for the plating catalyst material, and prevents the photocatalytic material from adsorbing the plating catalyst material on the surface thereof.
透光性を有する基板90側より、光源98から、透光性を有する基板90を通過させて光99を光触媒物質95へ照射する。光99は、透光性を有する基板90とゲート絶縁層92は透過するが、非透光性であるゲート電極層91は通過せず遮断される。よって、光触媒物質95において、ゲート電極層91と重畳する領域は非露光領域となり、露光領域のみ光触媒物質は光によって活性化し、その上に形成されるマスク膜を分解、除去する。光触媒物質95において、露光領域の光触媒物質86a及び光触媒物質86bは活性化し、光触媒物質86a及び光触媒物質86b上のマスク膜94は分解除去される。一方、光触媒物質95において、ゲート電極層91上の非露光領域のマスク膜は除去されず、マスク膜85bとして残存する。上記工程において、マスク膜94は、光触媒物質95の光触媒機能によって加工され、マスク膜85a、マスク膜85b、マスク膜85cとなり、光触媒物質86a及び光触媒物質86bが露出する(図2(B)参照。)。 From the light transmitting substrate 90 side, light 99 is irradiated with light 99 from the light source 98 through the light transmitting substrate 90. The light 99 is transmitted through the light-transmitting substrate 90 and the gate insulating layer 92, but is not transmitted through the non-light-transmitting gate electrode layer 91. Therefore, in the photocatalytic material 95, the region overlapping with the gate electrode layer 91 is a non-exposed region, and the photocatalytic material is activated by light only in the exposed region, and the mask film formed thereon is decomposed and removed. In the photocatalyst material 95, the photocatalyst material 86a and the photocatalyst material 86b in the exposure region are activated, and the mask film 94 on the photocatalyst material 86a and the photocatalyst material 86b is decomposed and removed. On the other hand, in the photocatalytic substance 95, the mask film in the non-exposed region on the gate electrode layer 91 is not removed and remains as the mask film 85b. In the above process, the mask film 94 is processed by the photocatalytic function of the photocatalytic substance 95 to become a mask film 85a, a mask film 85b, and a mask film 85c, and the photocatalytic substance 86a and the photocatalytic substance 86b are exposed (see FIG. 2B). ).
本実施の形態では、光源98より照射される光99は、光触媒物質の光触媒機能を利用してマスク膜94を分解する波長であるため光99の照射のみではマスク膜94は除去されず、マスク膜85a、及びマスク膜85cとなって残存するかもしれないが、光99の波長がより短くエネルギーの高い光であれば、光99の照射領域においてマスク膜94を分解、除去することもできる。本実施の形態において、光99の波長は、透光性を有する基板90、ゲート絶縁層92を透過する波長の光であり、かつゲート電極層91を透過しない波長の光であることが必要であるので、それぞれに用いる材料によって適宜決定すればよい。本発明では、光触媒物質によって光の処理能力が向上するので、光の波長の選択幅が広くなる。 In the present embodiment, the light 99 emitted from the light source 98 has a wavelength for decomposing the mask film 94 by using the photocatalytic function of the photocatalytic substance. Therefore, the mask film 94 is not removed only by the light 99 irradiation. Although the film 85a and the mask film 85c may remain, if the wavelength of the light 99 is shorter and the energy is higher, the mask film 94 can be decomposed and removed in the irradiation region of the light 99. In this embodiment mode, the wavelength of the light 99 needs to be light having a wavelength that transmits the light-transmitting substrate 90 and the gate insulating layer 92 and light having a wavelength that does not transmit the gate electrode layer 91. Therefore, it may be determined appropriately depending on the material used for each. In the present invention, the light processing capability is improved by the photocatalytic substance, so that the selection range of the light wavelength is widened.
マスク膜94は、光照射によって生じる光触媒効果によって分解、除去される物質であるので、めっき触媒物質に対するマスク膜として機能するため、めっき触媒物質を吸着しにくい物質である有機材料を含む薄膜が好ましい。マスク膜の膜厚は10nm未満、数nm程度の薄膜が望ましい。このような薄膜であるマスク膜に用いることのできうる材料としてシランカップリング剤を含む物質を用いることができる。 Since the mask film 94 is a substance that is decomposed and removed by the photocatalytic effect caused by light irradiation, the mask film 94 functions as a mask film for the plating catalyst substance. Therefore, a thin film containing an organic material that is a substance that hardly adsorbs the plating catalyst substance is preferable. . The thickness of the mask film is preferably less than 10 nm and about several nm. A material containing a silane coupling agent can be used as a material that can be used for such a mask film.
シランカップリング剤は、Rn−Si−X(4−n)(n=1、2、3)の化学式で表される。ここで、Rは、アルキル基などの比較的不活性な基を含む物である。また、Xはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基又はアセトキシ基など、基質表面の水酸基あるいは吸着水との縮合により結合可能な加水分解基からなる。 The silane coupling agent is represented by a chemical formula of Rn—Si—X (4-n) (n = 1, 2, 3). Here, R is a substance containing a relatively inert group such as an alkyl group. X is a hydrolyzable group such as halogen, methoxy group, ethoxy group or acetoxy group, which can be bonded by condensation with a hydroxyl group on the substrate surface or adsorbed water.
また、シランカップリング剤の代表例として、Rにフルオロアルキル基を有するフッ素系シランカップリング剤(フルオロアルキルシラン((以下、FASともいう。))を用いることができる。FASのRは、(CF3)(CF2)x(CH2)y(x:0以上10以下の整数、y:0以上4以下の整数)で表される構造を持ち、複数個のR又はXがSiに結合している場合には、R又はXはそれぞれすべて同じでも良いし、異なっていてもよい。代表的なFASとしては、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシランが挙げられる。なお本実施の形態では、マスク膜94としてFAS膜を用いる。 As a typical example of a silane coupling agent, a fluorine-based silane coupling agent (fluoroalkylsilane (hereinafter also referred to as FAS)) having a fluoroalkyl group in R can be used. CF 3 ) (CF 2 ) x (CH 2 ) y (x: integer from 0 to 10; y: integer from 0 to 4), and a plurality of R or X are bonded to Si R or X may be the same or different from each other, and typical FAS include heptadecafluorotetrahydrodecyltriethoxysilane, heptadecafluorotetrahydrodecyltrichlorosilane, tridecasilane. Fluoroalkylsilanes such as fluorotetrahydrooctyltrichlorosilane and trifluoropropyltrimethoxysilane In this embodiment, an FAS film is used as the mask film 94.
また、シランカップリング剤のRにフッ化炭素鎖を有さず、アルキル基を有す物質も用いることができ、例えば有機シランとしてオクタデシルトリメトキシシラン等を用いることができる。 In addition, a substance having an alkyl group without having a fluorocarbon chain in R of the silane coupling agent can be used. For example, octadecyltrimethoxysilane or the like can be used as the organic silane.
シランカップリング剤を含む物質の溶媒としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−デカン、ジシクロペンタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワランなどの炭化水素系溶媒又はテトラヒドロフランなどを用いることができる。 Solvents for substances containing silane coupling agents include n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-decane, dicyclopentane, benzene, toluene, xylene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, deca Hydrocarbon solvents such as hydronaphthalene and squalane, tetrahydrofuran or the like can be used.
光触媒物質86a及び光触媒物質86bにめっき触媒物質を吸着させるため、めっき触媒物質を含む溶液96中に光触媒物質86a及び光触媒物質86bを浸漬し、めっき触媒物質97a、めっき触媒物質97bを光触媒物質86a及び光触媒物質86b表面に吸着する(図2(C)参照。)。この際、マスク膜85bで覆われている光触媒物質表面にはめっき触媒物質は吸着しないので、めっき触媒物質を選択的に吸着することができる。めっき触媒物質を含む溶液はそのペーハー(以下pHという)を調整されており、アルカリ溶液、又は酸性溶液によってpHを3以上6以下に調整することが好ましい。本実施の形態では、めっき触媒物質としてパラジウムを用いており、塩化パラジウム(PdCl2)、塩化パラジウム(2)ナトリウム(2NaCl・PdCl2)等の化合物を用いることができる。このようなめっき触媒物質を溶解する際には、塩酸などの酸性水溶液を用いるため溶液のpHが2又はそれ以下となってしまう。吸着、あるいは析出するめっき触媒物質を十分な量だけ得るためには、pHを3以上6以下(好ましくは4以上5以下)が好ましいため、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)などを加えてpHを調整する。本実施の形態では、めっき触媒物質を含む溶液96として、塩化パラジウム(2)(PdCl2)を希塩酸に溶解し、水酸化カリウムによりpHを4〜6程度に調整した溶液を用いる。なお本実施の形態では浸漬時間は30秒〜3分間程度である。 In order to adsorb the plating catalyst material onto the photocatalyst material 86a and the photocatalyst material 86b, the photocatalyst material 86a and the photocatalyst material 86b are immersed in a solution 96 containing the plating catalyst material, and the plating catalyst material 97a and the plating catalyst material 97b are then combined with the photocatalyst material 86a and Adsorbed on the surface of the photocatalytic substance 86b (see FIG. 2C). At this time, since the plating catalyst material is not adsorbed on the surface of the photocatalytic material covered with the mask film 85b, the plating catalyst material can be selectively adsorbed. The solution containing the plating catalyst substance has its pH adjusted (hereinafter referred to as pH), and the pH is preferably adjusted to 3 or more and 6 or less with an alkaline solution or an acidic solution. In the present embodiment, palladium is used as the plating catalyst material, and compounds such as palladium chloride (PdCl 2 ) and palladium (2) sodium chloride (2NaCl · PdCl 2 ) can be used. When such a plating catalyst material is dissolved, an acidic aqueous solution such as hydrochloric acid is used, so that the pH of the solution becomes 2 or lower. In order to obtain a sufficient amount of the plating catalyst substance to be adsorbed or deposited, the pH is preferably 3 or more and 6 or less (preferably 4 or more and 5 or less), so potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), etc. To adjust the pH. In the present embodiment, as the solution 96 containing the plating catalyst substance, a solution in which palladium chloride (2) (PdCl 2 ) is dissolved in dilute hydrochloric acid and the pH is adjusted to about 4 to 6 with potassium hydroxide is used. In the present embodiment, the immersion time is about 30 seconds to 3 minutes.
めっき触媒物質を含む溶液96が、光触媒物質86a及び光触媒物質86bと接すればよいので、浸漬する方法には限定されない。よって、透光性を有する基板90を斜め(または垂直)に立てて設置し、めっき触媒物質を含む溶液96を、透光性を有する基板90上の光触媒物質86a及び光触媒物質86b表面に流すように塗布してもよい。基板を斜め(または垂直)に立てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、大面積の基板であっても工程に用いる装置が小型化できる利点がある。 Since the solution 96 containing the plating catalyst material may be in contact with the photocatalyst material 86a and the photocatalyst material 86b, the method for immersion is not limited. Accordingly, the light-transmitting substrate 90 is installed to be inclined (or vertical) so that the solution 96 containing the plating catalyst material flows on the surface of the photocatalytic material 86a and the photocatalytic material 86b on the light-transmitting substrate 90. You may apply to. When plating is performed so that the solution is applied while the substrate is inclined (or vertical), there is an advantage that the apparatus used in the process can be downsized even if the substrate has a large area.
めっき触媒物質97a、めっき触媒物質97bを表面に吸着させた光触媒物質86a及び光触媒物質86bをめっきする金属材料を含むめっき液87に浸漬し、めっき触媒物質97a、めっき触媒物質97b上に金属膜を成長させ、所望とする膜厚に達するように浸漬時間を制御し、ソース電極層又はドレイン電極層88a、ソース電極層又はドレイン電極層88bを自己整合的に形成する(図2(D)参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層88a及びソース電極層又はドレイン電極層88bは、ゲート電極層91とほぼ重ならないように自己整合的に形成することができるため、制御性がよい。 The plating catalyst material 97a, the photocatalyst material 86a adsorbing the plating catalyst material 97b and the photocatalyst material 86b are immersed in a plating solution 87 containing a metal material for plating, and a metal film is formed on the plating catalyst material 97a and the plating catalyst material 97b. The immersion time is controlled so as to reach a desired film thickness, and the source or drain electrode layer 88a and the source or drain electrode layer 88b are formed in a self-aligned manner (see FIG. 2D). ). Since the source or drain electrode layer 88a and the source or drain electrode layer 88b can be formed in a self-aligning manner so as not to overlap with the gate electrode layer 91, the controllability is good.
本実施の形態では、金属材料を含むめっき液87として、金属塩である硫酸ニッケル6水和物(NiSO4)、還元剤である次亜リン酸(H3PO2)、錯化剤である乳酸及びリンゴ酸を混合して用いる。析出する金属膜はニッケルリン合金(NiP)膜である。 In the present embodiment, the plating solution 87 containing a metal material is nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 ) which is a metal salt, hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) which is a reducing agent, and a complexing agent. A mixture of lactic acid and malic acid is used. The deposited metal film is a nickel phosphorus alloy (NiP) film.
めっき触媒物質97a、めっき触媒物質97bは、光触媒物質86a、光触媒物質86b表面を覆うように吸着し、めっきによって形成される金属膜は膜厚方向のみでなく多方向に3次元的に形成されるので、ソース電極層又はドレイン電極層88a及びソース電極層又はドレイン電極層88bは、図2(D)のように、光触媒物質86a、光触媒物質86bの上面及び側面を覆うように形成される。 The plating catalyst material 97a and the plating catalyst material 97b are adsorbed so as to cover the surfaces of the photocatalyst material 86a and the photocatalyst material 86b, and the metal film formed by plating is formed three-dimensionally not only in the film thickness direction but also in multiple directions. Therefore, the source or drain electrode layer 88a and the source or drain electrode layer 88b are formed so as to cover the top and side surfaces of the photocatalytic substance 86a and the photocatalytic substance 86b as shown in FIG.
ソース電極層又はドレイン電極層88a及びソース電極層又はドレイン電極層88bをマスクとして、露出している不要な光触媒物質95及びマスク膜85bをエッチングし、光触媒物質89a、光触媒物質89bを形成する。勿論ソース電極層又はドレイン電極層88a及びソース電極層又はドレイン電極層88b上に新たなマスクを形成して、露出している不要な光触媒物質95及びマスク膜85bのエッチングを行ってもよい。ソース電極層又はドレイン電極層88a及びソース電極層又はドレイン電極層88b上に半導体層84を形成する(図2(E)参照。)。本実施の形態ではペンタセンを用いて半導体層84を形成する。上記工程において、本実施の形態におけるコプラナー型の薄膜トランジスタを作製することができる。 Using the source or drain electrode layer 88a and the source or drain electrode layer 88b as a mask, the exposed unnecessary photocatalyst material 95 and mask film 85b are etched to form a photocatalyst material 89a and a photocatalyst material 89b. Needless to say, a new mask may be formed over the source or drain electrode layer 88a and the source or drain electrode layer 88b, and the exposed unnecessary photocatalytic substance 95 and the mask film 85b may be etched. A semiconductor layer 84 is formed over the source or drain electrode layer 88a and the source or drain electrode layer 88b (see FIG. 2E). In this embodiment mode, the semiconductor layer 84 is formed using pentacene. In the above steps, the coplanar thin film transistor in this embodiment can be manufactured.
本実施の形態では、めっき触媒元素を吸着する光触媒物質に裏面露光により、選択的に光を照射し、露光された光触媒物質にめっき触媒元素を選択的に吸着して、自己整合的にソース電極層及びドレイン電極層を形成している。よって、マスクのアライメントずれによる形状不良などが生じず、制御性よく配線を形成することができる。従って、本発明を用いると、歩留まりよく信頼性の高い半導体装置、表示装置などを作製することができる。 In the present embodiment, the photocatalyst material that adsorbs the plating catalyst element is selectively irradiated with light by backside exposure, and the plating catalyst element is selectively adsorbed to the exposed photocatalyst material to form a source electrode in a self-aligning manner. A layer and a drain electrode layer are formed. Therefore, shape defects due to misalignment of the mask do not occur, and the wiring can be formed with good controllability. Therefore, with the present invention, a highly reliable semiconductor device, display device, or the like can be manufactured with high yield.
また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置を作製することもできる。 Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device that can operate at high speed can be manufactured.
(実施の形態3)
本発明の実施の形態について、図13を用いて説明する。本実施の形態は、実施の形態1において、光触媒物質上にマスク膜を形成する例である。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 3)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an example in which a mask film is formed over the photocatalytic substance in the first embodiment. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.
透光性を有する基板70上に、ゲート電極層71を形成し、ゲート電極層71上にゲート絶縁層72を形成する。ゲート電極層71と重畳するゲート絶縁層72上に光触媒物質75を形成する。光触媒物質75上に、マスク膜74を形成する。マスク膜74は、めっき触媒物質に対するマスク膜であり、光触媒物質がめっき触媒物質をその表面に吸着するのを妨げる。 A gate electrode layer 71 is formed over the light-transmitting substrate 70, and a gate insulating layer 72 is formed over the gate electrode layer 71. A photocatalytic substance 75 is formed on the gate insulating layer 72 overlapping the gate electrode layer 71. A mask film 74 is formed on the photocatalytic material 75. The mask film 74 is a mask film for the plating catalyst material, and prevents the photocatalytic material from adsorbing the plating catalyst material on the surface thereof.
本実施の形態では、光触媒物質である酸化チタンを含む液状の組成物を液滴吐出法により吐出し、乾燥、焼成によって固化させ、光触媒物質75を形成し、マスク膜74としてFAS膜を形成する(図13(A)参照。)。 In this embodiment mode, a liquid composition containing titanium oxide that is a photocatalytic material is discharged by a droplet discharge method, solidified by drying and baking, a photocatalytic material 75 is formed, and an FAS film is formed as a mask film 74. (See FIG. 13A.)
光触媒物質75にめっき触媒物質を析出させるため、めっき触媒物質を含む溶液76中に光触媒物質75を浸漬しつつ、透光性を有する基板70側より、光源78から、透光性を有する基板70を通過させて光79を光触媒物質75へ照射する。光79は、透光性を有する基板70とゲート絶縁層72は透過するが、非透光性であるゲート電極層71は通過せず遮断される。よって、光触媒物質75において、ゲート電極層71と重畳する領域は非露光領域となり、露光領域のみ光触媒物質は光によって活性化し、その上に形成されるマスク膜を分解、除去する。光触媒物質75において、露光領域は活性化し、露光領域上のマスク膜74は分解除去される。一方、光触媒物質75において、ゲート電極層71上の非露光領域においてマスク膜は除去されず、マスク膜73bとして残存する。上記工程において、マスク膜74は、光触媒物質75の光触媒機能によって加工され、マスク膜73a、マスク膜73b、マスク膜73cとなり、露光領域の光触媒物質75が露出する。露出した光触媒物質はめっき触媒物質を含む溶液76と接し、その光触媒機能によって選択的にめっき触媒物質77a、めっき触媒物質77bを表面に析出する(図13(B)参照。)。 In order to deposit the plating catalyst material on the photocatalytic material 75, the light-transmitting substrate 70 is transmitted from the light-transmitting substrate 70 side while the photocatalytic material 75 is immersed in the solution 76 containing the plating catalyst material. Then, the photocatalyst material 75 is irradiated with light 79. The light 79 is transmitted through the light-transmitting substrate 70 and the gate insulating layer 72, but is not transmitted through the non-light-transmitting gate electrode layer 71. Therefore, in the photocatalyst material 75, a region overlapping with the gate electrode layer 71 becomes a non-exposed region, and the photocatalyst material is activated by light only in the exposed region, and the mask film formed thereon is decomposed and removed. In the photocatalytic substance 75, the exposed area is activated, and the mask film 74 on the exposed area is decomposed and removed. On the other hand, in the photocatalytic substance 75, the mask film is not removed in the non-exposed region on the gate electrode layer 71, and remains as the mask film 73b. In the above process, the mask film 74 is processed by the photocatalytic function of the photocatalytic substance 75 to become a mask film 73a, a mask film 73b, and a mask film 73c, and the photocatalytic substance 75 in the exposure region is exposed. The exposed photocatalyst material is in contact with the solution 76 containing the plating catalyst material, and the plating catalyst material 77a and the plating catalyst material 77b are selectively deposited on the surface by the photocatalytic function (see FIG. 13B).
実施の形態1のように、光触媒物質に裏面露光により選択的に光を照射し、めっき触媒物質を析出させてもよいが、本実施の形態のように、さらにマスク膜を組み合わせてもよい。マスク膜73bに覆われた領域の光触媒物質75にはめっき触媒物質が析出することなく、めっき触媒物質77a及びめっき触媒物質77bをより確実に制御性よく形成することができる。 As in the first embodiment, the photocatalyst material may be selectively irradiated with light by back exposure to deposit the plating catalyst material, but a mask film may be further combined as in the present embodiment. The plating catalyst material 77a and the plating catalyst material 77b can be more reliably formed with good controllability without depositing the plating catalyst material on the photocatalyst material 75 in the region covered with the mask film 73b.
このように光照射によって、光触媒物質を活性化させ、光触媒物質の光触媒機能を利用する場合は、めっき触媒物質を含む溶液のpHを調整しなくてもよい。光79は、光触媒物質75の光触媒機能が発生する波長の光とし、光のエネルギーにより光照射及び浸漬処理時間を適宜調整する。本実施の形態では、光触媒物質75として酸化チタンを用いるので、光79として紫外光を照射する。 As described above, when the photocatalytic substance is activated by light irradiation and the photocatalytic function of the photocatalytic substance is used, it is not necessary to adjust the pH of the solution containing the plating catalyst substance. The light 79 is light having a wavelength at which the photocatalytic function of the photocatalytic substance 75 is generated, and the light irradiation and immersion treatment time is appropriately adjusted depending on the energy of the light. In this embodiment, since titanium oxide is used as the photocatalytic substance 75, ultraviolet light is irradiated as the light 79.
光触媒機能を用いると、めっき触媒物質を含む溶液中にpH調整のための水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)などを加えなくてもよい。従って、光触媒機能を用いると、半導体層の材料によっては、悪影響を与えかねない水酸化カリウム(KOH)などの物質を用いなくてもよいという利点がある。 When the photocatalytic function is used, it is not necessary to add sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), or the like for pH adjustment to the solution containing the plating catalyst substance. Therefore, when the photocatalytic function is used, there is an advantage that it is not necessary to use a substance such as potassium hydroxide (KOH) which may have an adverse effect depending on the material of the semiconductor layer.
めっき触媒物質を含む溶液76が、光触媒物質75と接すればよいので、浸漬する方法には限定されない。よって、透光性を有する基板70を斜め(または垂直)に立てて設置し、めっき触媒物質を含む溶液76を、透光性を有する基板70上の光触媒物質75表面に流すように塗布してもよい。基板を斜め(または垂直)に立てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、大面積の基板であっても工程に用いる装置が小型化できる利点がある。 Since the solution 76 containing the plating catalyst material may be in contact with the photocatalyst material 75, the method is not limited to the immersion method. Therefore, the light-transmitting substrate 70 is set up obliquely (or vertically), and the solution 76 containing the plating catalyst material is applied so as to flow on the surface of the photocatalytic material 75 on the light-transmitting substrate 70. Also good. When plating is performed so that the solution is applied while the substrate is inclined (or vertical), there is an advantage that the apparatus used in the process can be downsized even if the substrate has a large area.
めっき触媒物質77a、めっき触媒物質77bを表面に吸着させた光触媒物質75をめっきする金属材料を含むめっき液80に浸漬し、めっき触媒物質77a、めっき触媒物質77b上に金属膜を成長させ、所望とする膜厚に達するように浸漬時間を制御し、ソース電極層又はドレイン電極層81a、ソース電極層又はドレイン電極層81bを自己整合的に形成する(図13(C)参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層81a及びソース電極層又はドレイン電極層81bは、ゲート電極層71とほぼ重ならないように自己整合的に形成することができるため、制御性がよい。 The photocatalytic material 75 having the plating catalyst material 77a and the plating catalyst material 77b adsorbed on the surface thereof is immersed in a plating solution 80 containing a metal material to be plated, and a metal film is grown on the plating catalyst material 77a and the plating catalyst material 77b. The immersion time is controlled so as to reach the film thickness as described above, and the source or drain electrode layer 81a and the source or drain electrode layer 81b are formed in a self-aligned manner (see FIG. 13C). Since the source or drain electrode layer 81a and the source or drain electrode layer 81b can be formed in a self-aligning manner so as not to overlap with the gate electrode layer 71, the controllability is good.
本実施の形態では、金属材料を含むめっき液80として、金属塩である硫酸ニッケル6水和物(NiSO4)、還元剤である次亜リン酸(H3PO2)、錯化剤である乳酸及びリンゴ酸を混合して用いる。析出する金属膜はニッケルリン合金(NiP)膜である。 In the present embodiment, as the plating solution 80 containing a metal material, nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 ) as a metal salt, hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) as a reducing agent, and a complexing agent. A mixture of lactic acid and malic acid is used. The deposited metal film is a nickel phosphorus alloy (NiP) film.
めっき触媒物質77a、めっき触媒物質77bは、光触媒物質75表面を覆うように吸着し、めっきによって形成される金属膜は膜厚方向のみでなく多方向に3次元的に形成されるので、ソース電極層又はドレイン電極層81a及びソース電極層又はドレイン電極層81bは、図13(C)のように、光触媒物質75の上面及び側面を覆うように形成される。 The plating catalyst material 77a and the plating catalyst material 77b are adsorbed so as to cover the surface of the photocatalyst material 75, and the metal film formed by plating is formed three-dimensionally not only in the film thickness direction but also in multiple directions. The layer or drain electrode layer 81a and the source or drain electrode layer 81b are formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the photocatalytic substance 75 as shown in FIG.
ソース電極層又はドレイン電極層81a及びソース電極層又はドレイン電極層81bをマスクとして、露出している不要な光触媒物質75及びマスク膜73bをエッチングし、光触媒物質82a、光触媒物質82bを形成する。勿論ソース電極層又はドレイン電極層81a及びソース電極層又はドレイン電極層81b上に新たなマスクを形成して、露出している不要な光触媒物質75のエッチングを行ってもよい。ソース電極層又はドレイン電極層81a及びソース電極層又はドレイン電極層81b上に半導体層83を形成する(図13(D)参照。)。本実施の形態ではペンタセンを用いて半導体層83を形成する。上記工程において、本実施の形態におけるコプラナー型の薄膜トランジスタを作製することができる。 Using the source or drain electrode layer 81a and the source or drain electrode layer 81b as a mask, the exposed unnecessary photocatalyst material 75 and mask film 73b are etched to form a photocatalyst material 82a and a photocatalyst material 82b. Needless to say, a new mask may be formed over the source or drain electrode layer 81a and the source or drain electrode layer 81b, and the exposed unnecessary photocatalytic substance 75 may be etched. A semiconductor layer 83 is formed over the source or drain electrode layer 81a and the source or drain electrode layer 81b (see FIG. 13D). In this embodiment mode, the semiconductor layer 83 is formed using pentacene. In the above steps, the coplanar thin film transistor in this embodiment can be manufactured.
本実施の形態では、めっき触媒元素を吸着する光触媒物質に裏面露光により、選択的に光を照射し、露光された光触媒物質にめっき触媒元素を選択的に吸着して、自己整合的にソース電極層及びドレイン電極層を形成している。よって、マスクのアライメントずれによる形状不良などが生じず、制御性よく配線を形成することができる。従って、本発明を用いると、歩留まりよく信頼性の高い半導体装置、表示装置などを作製することができる。 In the present embodiment, the photocatalyst material that adsorbs the plating catalyst element is selectively irradiated with light by backside exposure, and the plating catalyst element is selectively adsorbed to the exposed photocatalyst material to form a source electrode in a self-aligning manner. A layer and a drain electrode layer are formed. Therefore, shape defects due to misalignment of the mask do not occur, and the wiring can be formed with good controllability. Therefore, with the present invention, a highly reliable semiconductor device, display device, or the like can be manufactured with high yield.
また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置を作製することもできる。 Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device that can operate at high speed can be manufactured.
(実施の形態4)
図27(A)は本発明に係る表示パネルの構成を示す上面図であり、絶縁表面を有する基板2700上に画素2702をマトリクス状に配列させた画素部2701、走査線側入力端子2703、信号線側入力端子2704が形成されている。画素数は種々の規格に従って設ければ良く、XGAであれば1024×768×3(RGB)、UXGAであれば1600×1200×3(RGB)、フルスペックハイビジョンに対応させるのであれば1920×1080×3(RGB)とすれば良い。
(Embodiment 4)
FIG. 27A is a top view illustrating a structure of a display panel according to the present invention. A pixel portion 2701 in which pixels 2702 are arranged in a matrix over a substrate 2700 having an insulating surface, a scan line side input terminal 2703, a signal A line side input terminal 2704 is formed. The number of pixels may be provided in accordance with various standards. For XGA, 1024 × 768 × 3 (RGB), for UXGA, 1600 × 1200 × 3 (RGB), and for full specification high vision, 1920 × 1080. X3 (RGB) may be used.
画素2702は、走査線側入力端子2703から延在する走査線と、信号線側入力端子2704から延在する信号線とが交差することで、マトリクス状に配設される。画素2702のそれぞれには、スイッチング素子とそれに接続する画素電極が備えられている。スイッチング素子の代表的な一例はTFTであり、TFTのゲート電極側が走査線と、ソース若しくはドレイン側が信号線と接続されることにより、個々の画素を外部から入力する信号によって独立して制御可能としている。 The pixels 2702 are arranged in a matrix by a scan line extending from the scan line side input terminal 2703 and a signal line extending from the signal line side input terminal 2704 intersecting. Each of the pixels 2702 includes a switching element and a pixel electrode connected to the switching element. A typical example of the switching element is a TFT. By connecting the gate electrode side of the TFT to a scanning line and the source or drain side to a signal line, each pixel can be controlled independently by a signal input from the outside. Yes.
図27(A)は、走査線及び信号線へ入力する信号を、外付けの駆動回路により制御する表示パネルの構成を示しているが、図28(A)に示すように、COG(Chip on Glass)方式によりドライバIC2751を基板2700上に実装しても良い。また他の実装形態として、図28(B)に示すようなTAB(Tape Automated Bonding)方式を用いてもよい。ドライバICは単結晶半導体基板に形成されたものでも良いし、ガラス基板上にTFTで回路を形成したものであっても良い。図28において、ドライバIC2751は、FPC2750と接続している。 FIG. 27A illustrates a structure of a display panel in which signals input to the scan lines and the signal lines are controlled by an external driver circuit. As illustrated in FIG. 28A, COG (Chip on The driver IC 2751 may be mounted on the substrate 2700 by a glass method. As another mounting mode, a TAB (Tape Automated Bonding) method as shown in FIG. 28B may be used. The driver IC may be formed on a single crystal semiconductor substrate or may be a circuit in which a TFT is formed on a glass substrate. In FIG. 28, the driver IC 2751 is connected to the FPC 2750.
また、画素に設けるTFTを、結晶性が高い多結晶(微結晶)半導体で形成する場合には、図27(B)に示すように走査線側駆動回路3702を基板3700上に形成することもできる。図28(B)において、3701は画素部であり、信号線側駆動回路は、図27(A)と同様に外付けの駆動回路により制御する。本発明で形成するTFTのように、画素に設けるTFTを移動度の高い、多結晶(微結晶)半導体、単結晶半導体などで形成する場合は、図27(C)は、走査線駆動回路4702と、信号線駆動回路4704を基板4700上に一体形成することもできる。 In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor with high crystallinity, a scan line driver circuit 3702 may be formed over the substrate 3700 as shown in FIG. it can. In FIG. 28B, reference numeral 3701 denotes a pixel portion, and the signal line side driver circuit is controlled by an external driver circuit as in FIG. In the case where a TFT provided for a pixel is formed using a polycrystalline (microcrystalline) semiconductor, a single crystal semiconductor, or the like with high mobility like the TFT formed in the present invention, FIG. 27C shows a scan line driver circuit 4702. Alternatively, the signal line driver circuit 4704 can be integrally formed over the substrate 4700.
本発明の実施の形態について、図3乃至図9を用いて説明する。より詳しくは、本発明を適用した、ボトムゲート構造のコプラナー型の薄膜トランジスタを有する表示装置の作製方法について説明する。図3乃至図7の(A)は表示装置画素部の上面図であり、図3乃至図7の(B)は、図3乃至図7の(A)における線A−Cによる断面図、(C)は線B−Dによる断面図である。図8は表示装置の断面図であり、図9(A)は上面図である。図9(B)は、図9(A)における線L−K(線I−Jを含む)による断面図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In more detail, a method for manufacturing a display device having a coplanar thin film transistor with a bottom gate structure to which the present invention is applied will be described. 3A to 7A are top views of the display device pixel portion, and FIG. 3B to FIG. 7B are cross-sectional views taken along line A-C in FIG. 3A to FIG. C) is a sectional view taken along line BD. 8 is a cross-sectional view of the display device, and FIG. 9A is a top view. FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line LK (including line IJ) in FIG.
基板100は、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス等からなるガラス基板、石英基板、又は本作製工程の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いる。また、基板100の表面が平坦化されるようにCMP法などによって、研磨しても良い。本実施の形態では、基板100を透過して光を照射する処理を行うため、基板100は、処理に用いられる光を透過する物質を用い、透光性を有する必要がある。 As the substrate 100, a glass substrate made of barium borosilicate glass, alumino borosilicate glass, or the like, a quartz substrate, or a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature in this manufacturing process is used. Further, polishing may be performed by a CMP method or the like so that the surface of the substrate 100 is planarized. In this embodiment mode, processing for irradiating light through the substrate 100 is performed; therefore, the substrate 100 needs to have a light-transmitting property using a material that transmits light used for processing.
なお、基板100上に、絶縁層を形成してもよい。絶縁層は、CVD法、プラズマCVD法、スパッタリング法、スピンコート法等の方法により、珪素を含む酸化物材料、窒化物材料を用いて、単層又は積層して形成される。又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いてもよい。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリレンエーテル、ポリイミドなどの有機材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いてもよい。また、液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷などパターンが形成される方法)、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法などを用いることもできる。この絶縁層は、形成しなくても良いが、基板100からの汚染物質などを遮断する効果がある。 Note that an insulating layer may be formed over the substrate 100. The insulating layer is formed as a single layer or a stacked layer using an oxide material or a nitride material containing silicon by a method such as a CVD method, a plasma CVD method, a sputtering method, or a spin coating method. Alternatively, heat-resistant polymers such as acrylic acid, methacrylic acid and derivatives thereof, polyimide, aromatic polyamide, polybenzimidazole, or siloxane resin may be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Moreover, resin materials such as vinyl resins such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, epoxy resins, phenol resins, novolac resins, acrylic resins, melamine resins, and urethane resins may be used. Further, an organic material such as benzocyclobutene, parylene, fluorinated arylene ether, polyimide, a composition material containing a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer, or the like may be used. Further, a droplet discharge method, a printing method (a method for forming a pattern such as screen printing or offset printing), a coating method such as a spin coating method, a dipping method, or the like can also be used. This insulating layer may not be formed, but has an effect of blocking contaminants from the substrate 100.
本発明においては、基板100上に形成される光触媒物質に光照射をする際に、裏面露光を用い、基板100側から、基板100を通過するように光を照射し、形成されている光触媒物質を活性化する。よって、基板100は、光触媒物質を活性化できるだけの光(光の波長、エネルギーなど)を透過する物質である必要がある。 In the present invention, when the photocatalytic substance formed on the substrate 100 is irradiated with light, the photocatalytic substance formed by irradiating light from the substrate 100 side so as to pass through the substrate 100 using back exposure. Activate. Therefore, the substrate 100 needs to be a substance that transmits light (wavelength of light, energy, etc.) that can activate the photocatalytic substance.
基板100上に、ゲート電極層103及びゲート電極層104を形成する。ゲート電極層103及びゲート電極層104は、CVD法やスパッタ法、液滴吐出法などを用いて形成することができる。ゲート電極層103及びゲート電極層104は、Ag、Au、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、単層構造でも複数層の構造でもよく、例えば、窒化タングステン(TiN)膜とモリブデン(Mo)膜との2層構造としてもよいし、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。 A gate electrode layer 103 and a gate electrode layer 104 are formed over the substrate 100. The gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104 can be formed by a CVD method, a sputtering method, a droplet discharge method, or the like. The gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104 are composed mainly of an element selected from Ag, Au, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or the above elements. What is necessary is just to form with an alloy material or a compound material. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy may be used. Alternatively, a single-layer structure or a multi-layer structure may be used, for example, a two-layer structure of a tungsten nitride (TiN) film and a molybdenum (Mo) film, a tungsten film with a thickness of 50 nm, aluminum with a thickness of 500 nm, and A three-layer structure in which a silicon alloy (Al—Si) film and a titanium nitride film with a thickness of 30 nm are sequentially stacked may be employed. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive film, or aluminum instead of the aluminum and silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive film. A titanium alloy film (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used instead of the titanium nitride film of the third conductive film.
ゲート電極層103及びゲート電極層104を形成するのにエッチングにより加工が必要な場合、マスクを形成し、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより加工すればよい。ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節することにより、電極層をテーパー形状にエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6もしくはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。 In the case where etching is required to form the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104, a mask may be formed and processed by dry etching or wet etching. Using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method, the etching conditions (the amount of power applied to the coil-type electrode, the amount of power applied to the substrate-side electrode, the electrode temperature on the substrate side, etc.) are appropriately set. By adjusting, the electrode layer can be etched into a tapered shape. As an etching gas, a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, CCl 4, etc., a fluorine-based gas typified by CF 4 , SF 6, NF 3, etc., or O 2 is appropriately used. be able to.
マスクは組成物を選択的に吐出して形成することができる。このように選択的にマスクを形成するとマスクの形状を加工する工程が簡略化する効果がある。マスクは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリレンエーテル、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて液滴吐出法で形成する。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。 The mask can be formed by selectively discharging a composition. When the mask is selectively formed in this way, there is an effect that the process of processing the shape of the mask is simplified. For the mask, a resin material such as an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a novolac resin, a melamine resin, or a urethane resin is used. In addition, a composition comprising an organic material such as benzocyclobutene, parylene, fluorinated arylene ether, permeable polyimide, a compound material obtained by polymerization of a siloxane polymer, a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer It is formed by a droplet discharge method using a material or the like. Alternatively, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol, and An acid generator or the like may be used. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like.
また、本実施の形態で、マスクを液滴吐出法によって形成する際、前処理として、被形成領域及びその近傍のぬれ性を制御する処理を行ってもよい。本発明において、液滴吐出法により液滴を吐出して導電層、又は絶縁層を形成する際、導電層、又は絶縁層の被形成領域及びその周囲のぬれ性を制御して、導電層、又は絶縁層の形状を制御することができる。この処理によって、制御性よく導電層、又は絶縁層を形成することができる。ぬれ性の制御は、形成する導電層、又は絶縁層の形状に合わせて行えばよく、均一なぬれ性としてもよいし、ぬれ性に高低を設け被形成領域にぬれ性の異なる複数の領域を形成してもよい。この工程は、液状材料を用いる場合、あらゆる導電層、又は絶縁層形成の前処理として適用することができる。 In this embodiment mode, when the mask is formed by a droplet discharge method, a process for controlling wettability of a formation region and its vicinity may be performed as a pretreatment. In the present invention, when a conductive layer or an insulating layer is formed by discharging droplets by a droplet discharge method, the conductive layer or the formation region of the insulating layer and the wettability around the conductive layer are controlled, Alternatively, the shape of the insulating layer can be controlled. By this treatment, the conductive layer or the insulating layer can be formed with high controllability. The wettability may be controlled in accordance with the shape of the conductive layer or insulating layer to be formed, and may be uniform wettability, or a plurality of regions having different wettability may be formed in the formation region by providing high and low wettability. It may be formed. This step can be applied as a pretreatment for forming any conductive layer or insulating layer when a liquid material is used.
本実施の形態では、ゲート電極層103、ゲート電極層104の形成は、液滴吐出手段を用いて行う。液滴吐出手段とは、組成物の吐出口を有するノズルや、1つ又は複数のノズルを具備したヘッド等の液滴を吐出する手段を有するものの総称とする。液滴吐出手段が具備するノズルの径は、0.02〜100μm(好適には30μm以下)に設定し、該ノズルから吐出される組成物の吐出量は0.001pl〜100pl(好適には0.1pl以上40pl以下、より好ましくは10pl以下)に設定する。吐出される組成物の量は、ノズルの径の大きさに比例して増加する。また、被処理物とノズルの吐出口との距離は、所望の箇所に滴下するために、出来る限り近づけておくことが好ましく、好適には0.1〜3mm(好適には1mm以下)程度に設定する。 In this embodiment, the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104 are formed using a droplet discharge unit. The droplet discharge means is a general term for a device having means for discharging droplets such as a nozzle having a composition discharge port and a head having one or a plurality of nozzles. The diameter of the nozzle provided in the droplet discharge means is set to 0.02 to 100 μm (preferably 30 μm or less), and the discharge amount of the composition discharged from the nozzle is 0.001 pl to 100 pl (preferably 0). .1pl or more and 40pl or less, more preferably 10pl or less). The amount of the composition to be discharged increases in proportion to the size of the nozzle diameter. In addition, the distance between the object to be processed and the nozzle outlet is preferably as close as possible in order to drop it at a desired location, preferably about 0.1 to 3 mm (preferably about 1 mm or less). Set.
液滴吐出法に用いる液滴吐出装置の一態様を図20に示す。液滴吐出手段1403の個々のヘッド1405、ヘッド1412は制御手段1407に接続され、それがコンピュータ1410で制御することにより予めプログラミングされたパターンに描画することができる。描画するタイミングは、例えば、基板1400上に形成されたマーカー1411を基準に行えば良い。或いは、基板1400の縁を基準にして基準点を確定させても良い。これを撮像手段1404で検出し、画像処理手段1409にてデジタル信号に変換したものをコンピュータ1410で認識して制御信号を発生させて制御手段1407に送る。撮像手段1404としては、電荷結合素子(CCD)や相補型金属酸化物半導体(CMOS)を利用したイメージセンサなどを用いることができる。勿論、基板1400上に形成されるべきパターンの情報は記憶媒体1408に格納されたものであり、この情報を基にして制御手段1407に制御信号を送り、液滴吐出手段1403の個々のヘッド1405、ヘッド1412を個別に制御することができる。吐出する材料は、材料供給源1413、材料供給源1414より配管を通してヘッド1405、ヘッド1412にそれぞれ供給される。 One mode of a droplet discharge apparatus used for the droplet discharge method is shown in FIG. The individual heads 1405 and 1412 of the droplet discharge means 1403 are connected to the control means 1407, which can be drawn in a pre-programmed pattern under the control of the computer 1410. The drawing timing may be performed with reference to a marker 1411 formed on the substrate 1400, for example. Alternatively, the reference point may be determined based on the edge of the substrate 1400. This is detected by the imaging means 1404, converted into a digital signal by the image processing means 1409, is recognized by the computer 1410, a control signal is generated, and sent to the control means 1407. As the imaging unit 1404, an image sensor using a charge coupled device (CCD) or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) can be used. Of course, the information on the pattern to be formed on the substrate 1400 is stored in the storage medium 1408. Based on this information, a control signal is sent to the control means 1407, and each head 1405 of the droplet discharge means 1403 is sent. The heads 1412 can be individually controlled. The material to be discharged is supplied from the material supply source 1413 and the material supply source 1414 to the head 1405 and the head 1412 through piping.
ヘッド1405内部は、点線1406が示すように液状の材料を充填する空間と、吐出口であるノズルを有する構造となっている。図示しないが、ヘッド1412もヘッド1405と同様な内部構造を有する。ヘッド1405とヘッド1412のノズルを異なるサイズで設けると、異なる材料を異なる幅で同時に描画することができる。一つのヘッドで、導電性材料や有機、無機材料などをそれぞれ吐出し、描画することができ、層間膜のような広領域に描画する場合は、スループットを向上させるため複数のノズルより同材料を同時に吐出し、描画することができる。大型基板を用いる場合、ヘッド1405、ヘッド1412は基板上を、矢印の方向に自在に走査し、描画する領域を自由に設定することができ、同じパターンを一枚の基板に複数描画することができる。 The inside of the head 1405 has a structure having a space filled with a liquid material as indicated by a dotted line 1406 and a nozzle that is a discharge port. Although not shown, the head 1412 has the same internal structure as the head 1405. When the nozzles of the head 1405 and the head 1412 are provided in different sizes, different materials can be drawn simultaneously with different widths. With one head, conductive material, organic material, inorganic material, etc. can be discharged and drawn respectively. When drawing in a wide area like an interlayer film, the same material is used from multiple nozzles to improve throughput. It is possible to discharge and draw at the same time. In the case of using a large substrate, the head 1405 and the head 1412 can freely scan on the substrate in the direction of the arrow to freely set a drawing area, and a plurality of the same pattern can be drawn on a single substrate. it can.
液滴吐出法を用いて膜(絶縁膜、又は導電膜など)を形成する場合、粒子状に加工された膜材料を含む組成物を吐出し、焼成によって融合や融着接合させ固化することで膜を形成する。このように導電性材料を含む組成物を吐出し、焼成することによって形成された膜においては、スパッタ法などで形成した膜が、多くは柱状構造を示すのに対し、多くの粒界を有する多結晶状態を示すことが多い。 When forming a film (insulating film, conductive film, or the like) using a droplet discharge method, a composition containing a film material processed into particles is discharged, and is fused and fused and solidified by firing. A film is formed. In a film formed by discharging and baking a composition containing a conductive material in this manner, a film formed by a sputtering method or the like often has a columnar structure, but has many grain boundaries. Often exhibits a polycrystalline state.
吐出口から吐出する組成物は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いる。導電性材料とは、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al等の金属、Cd、Znの金属硫化物、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Baなどの酸化物、ハロゲン化銀の微粒子又は分散性ナノ粒子に相当する。前記導電性材料はそれらの混合物であってもよい。また、透明導電膜は、透光性なので裏面露光時に光を透過してしまうが、光を透過しない材料と積層体として用いることはできる。これらの透明導電膜として、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素を含むITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタン等を用いることができる。また、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(IZO(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム(Ga)をドープしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物なども用いてもよい。但し、吐出口から吐出する組成物は、比抵抗値を考慮して、金、銀、銅のいずれかの材料を溶媒に溶解又は分散させたものを用いることが好適であり、より好適には、低抵抗な銀、銅を用いるとよい。但し、銀、銅を用いる場合には、不純物対策のため、合わせてバリア膜を設けるとよい。バリア膜としては、窒化珪素膜やニッケルボロン(NiB)膜を用いるとことができる。 A composition in which a conductive material is dissolved or dispersed in a solvent is used as the composition discharged from the discharge port. Examples of the conductive material include metals such as Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, and Al, metal sulfides of Cd and Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Zr, and Ba. It corresponds to oxide, silver halide fine particles or dispersible nanoparticles. The conductive material may be a mixture thereof. In addition, since the transparent conductive film is translucent, it transmits light during back exposure, but it can be used as a material and a laminate that do not transmit light. As these transparent conductive films, indium tin oxide (ITO), ITSO containing indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like can be used. Further, indium zinc oxide (IZO) containing zinc oxide (ZnO), zinc oxide (ZnO), ZnO doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), tungsten oxide is included. Indium oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like may also be used. However, it is preferable to use a composition in which any of gold, silver and copper is dissolved or dispersed in a solvent in consideration of the specific resistance value, more preferably the composition discharged from the discharge port. It is preferable to use low resistance silver or copper. However, when silver or copper is used, a barrier film may be provided as a countermeasure against impurities. As the barrier film, a silicon nitride film or a nickel boron (NiB) film can be used.
吐出する組成物は、導電性材料を溶媒に溶解又は分散させたものであるが、他にも分散剤や、バインダーと呼ばれる熱硬化性樹脂が含まれている。特にバインダーに関しては、焼成時にクラックや不均一な焼きムラが発生するのを防止する働きを持つ。よって、形成される導電層には、有機材料が含まれることがある。含まれる有機材料は、加熱温度、雰囲気、時間により異なる。この有機材料は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤、及び被覆剤として機能する有機樹脂などであり、代表的には、ポリイミド、アクリル、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、珪素樹脂、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂の有機樹脂が挙げられる。 The composition to be discharged is obtained by dissolving or dispersing a conductive material in a solvent, but additionally contains a dispersant and a thermosetting resin called a binder. In particular, the binder has a function of preventing occurrence of cracks and uneven baking during firing. Thus, the formed conductive layer may contain an organic material. The organic material contained varies depending on the heating temperature, atmosphere, and time. This organic material is a metal particle binder, a solvent, a dispersant, an organic resin that functions as a coating agent, etc., and typically, polyimide, acrylic, novolac resin, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, silicon resin And organic resins such as furan resin and diallyl phthalate resin.
また、導電性材料の周りに他の導電性材料がコーティングされ、複数の層になっている粒子でも良い。例えば、銅の周りにニッケルボロン(NiB)がコーティングされ、その周囲に銀がコーティングされている3層構造の粒子などを用いても良い。溶媒は、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、イソプロピルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、メチルエチルケトン、アセトン等の有機溶剤等、又は水を用いる。組成物の粘度は20mPa・s(cp)以下が好適であり、これは、乾燥が起こることを防止したり、吐出口から組成物を円滑に吐出できるようにしたりするためである。また、組成物の表面張力は、40mN/m以下が好適である。但し、用いる溶媒や、用途に合わせて、組成物の粘度等は適宜調整するとよい。一例として、ITOや、有機インジウム、有機スズを溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・s、銀を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・s、金を溶媒に溶解又は分散させた組成物の粘度は5〜20mPa・sに設定するとよい。 Alternatively, particles in which a conductive material is coated with another conductive material to form a plurality of layers may be used. For example, particles having a three-layer structure in which nickel boron (NiB) is coated around copper and silver is coated around it may be used. As the solvent, esters such as butyl acetate and ethyl acetate, alcohols such as isopropyl alcohol and ethyl alcohol, organic solvents such as methyl ethyl ketone and acetone, and water are used. The viscosity of the composition is preferably 20 mPa · s (cp) or less, in order to prevent the drying from occurring or to smoothly discharge the composition from the discharge port. The surface tension of the composition is preferably 40 mN / m or less. However, the viscosity and the like of the composition may be appropriately adjusted according to the solvent to be used and the application. As an example, the viscosity of a composition in which ITO, organic indium, or organic tin is dissolved or dispersed in a solvent is 5 to 20 mPa · s, the viscosity of a composition in which silver is dissolved or dispersed in a solvent is 5 to 20 mPa · s, The viscosity of the composition in which gold is dissolved or dispersed in a solvent is preferably set to 5 to 20 mPa · s.
また、導電層は、複数の導電性材料を積層しても良い。また、始めに導電性材料として銀を用いて、液滴吐出法で導電層を形成した後、銅などでめっきを行ってもよい。めっきは電気めっきや化学(無電界)めっき法で行えばよい。めっきは、めっきの材料を有する溶液を満たした容器に基板表面を浸してもよいが、基板を斜め(または垂直)に立てて設置し、めっきする材料を有する溶液を、基板表面に流すように塗布してもよい。基板を斜め(または垂直)に立てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、工程装置が小型化する利点がある。 The conductive layer may be a stack of a plurality of conductive materials. Alternatively, first, silver may be used as a conductive material, and a conductive layer may be formed by a droplet discharge method, followed by plating with copper or the like. Plating may be performed by electroplating or chemical (electroless) plating. For plating, the substrate surface may be immersed in a container filled with a solution having a plating material, but the substrate is placed at an angle (or vertically) so that the solution having the material to be plated flows on the substrate surface. It may be applied. When plating is performed so that the solution is applied while the substrate is inclined (or vertical), there is an advantage that the process apparatus is reduced in size.
各ノズルの径や所望のパターン形状などに依存するが、ノズルの目詰まり防止や高精細なパターンの作製のため、導電体の粒子の径はなるべく小さい方が好ましく、好適には粒径0.1μm以下の粒子サイズが好ましい。組成物は、電解法、アトマイズ法又は湿式還元法等の方法で形成されるものであり、その粒子サイズは、一般的に約0.01〜10μmである。但し、ガス中蒸発法で形成すると、分散剤で保護されたナノ分子は約7nmと微細であり、またこのナノ粒子は、被覆剤を用いて各粒子の表面を覆うと、溶剤中に凝集がなく、室温で安定に分散し、液体とほぼ同じ挙動を示す。従って、被覆剤を用いることが好ましい。 Although depending on the diameter of each nozzle and the desired pattern shape, the diameter of the conductor particles is preferably as small as possible for preventing nozzle clogging and producing a high-definition pattern. A particle size of 1 μm or less is preferred. The composition is formed by a method such as an electrolytic method, an atomizing method, or a wet reduction method, and its particle size is generally about 0.01 to 10 μm. However, when formed in a gas evaporation method, the nanomolecules protected with the dispersant are as fine as about 7 nm. When the surface of each particle is covered with a coating agent, the nanoparticles are aggregated in the solvent. And stably disperse at room temperature and shows almost the same behavior as liquid. Therefore, it is preferable to use a coating agent.
また、組成物を吐出する工程は、減圧下で行ってもよい。減圧下で行うと、導電体の表面に酸化膜などが形成されないため好ましい。組成物を吐出後、乾燥と焼成の一方又は両方の工程を行う。乾燥と焼成の工程は、両工程とも加熱処理の工程であるが、例えば、乾燥は100度で3分間、焼成は200〜350度で15分間〜60分間で行うもので、その目的、温度と時間が異なるものである。乾燥の工程、焼成の工程は、常圧下又は減圧下で、レーザ光の照射や瞬間熱アニール、加熱炉などにより行う。なお、この加熱処理を行うタイミングは特に限定されない。乾燥と焼成の工程を良好に行うためには、基板を加熱しておいてもよく、そのときの温度は、基板等の材質に依存するが、一般的には100〜800度(好ましくは200〜350度)とする。本工程により、組成物中の溶媒の揮発、又は化学的に分散剤を除去するとともに、周囲の樹脂が硬化収縮することで、ナノ粒子間を接触させ、融合と融着を加速する。 The step of discharging the composition may be performed under reduced pressure. It is preferable to perform under reduced pressure because an oxide film or the like is not formed on the surface of the conductor. After discharging the composition, one or both steps of drying and baking are performed. The drying and firing steps are both heat treatment steps. For example, drying is performed at 100 degrees for 3 minutes, and firing is performed at 200 to 350 degrees for 15 minutes to 60 minutes. Time is different. The drying process and the firing process are performed under normal pressure or reduced pressure by laser light irradiation, rapid thermal annealing, a heating furnace, or the like. In addition, the timing which performs this heat processing is not specifically limited. In order to satisfactorily perform the drying and firing steps, the substrate may be heated, and the temperature at that time depends on the material of the substrate or the like, but is generally 100 to 800 degrees (preferably 200). ~ 350 degrees). By this step, the solvent in the composition is volatilized or the dispersant is chemically removed, and the surrounding resin is cured and contracted to bring the nanoparticles into contact with each other, thereby accelerating fusion and fusion.
レーザ光の照射は、連続発振またはパルス発振の気体レーザ又は固体レーザを用いれば良い。前者の気体レーザとしては、エキシマレーザ、YAGレーザ等が挙げられ、後者の固体レーザとしては、Cr、Nd等がドーピングされたYAG、YVO4、GdVO4等の結晶を使ったレーザ等が挙げられる。なお、レーザ光の吸収率の関係から、連続発振のレーザを用いることが好ましい。また、パルス発振と連続発振を組み合わせたレーザ照射方法を用いてもよい。但し、基板100の耐熱性に依っては、レーザ光の照射による加熱処理は、該基板100を破壊しないように、数マイクロ秒から数十秒の間で瞬間的に行うとよい。瞬間熱アニール(RTA)は、不活性ガスの雰囲気下で、紫外光乃至赤外光を照射する赤外ランプやハロゲンランプなどを用いて、急激に温度を上昇させ、数分〜数マイクロ秒の間で瞬間的に熱を加えて行う。この処理は瞬間的に行うために、実質的に最表面の薄膜のみを加熱することができ、下層の膜には影響を与えない。つまり、プラスチック基板等の耐熱性が弱い基板にも影響を与えない。 For the laser light irradiation, a continuous wave or pulsed gas laser or solid-state laser may be used. Examples of the former gas laser include an excimer laser and a YAG laser, and examples of the latter solid-state laser include a laser using a crystal such as YAG, YVO 4 , and GdVO 4 doped with Cr, Nd, or the like. . Note that it is preferable to use a continuous wave laser because of the absorption rate of the laser light. Further, a laser irradiation method combining pulse oscillation and continuous oscillation may be used. However, depending on the heat resistance of the substrate 100, the heat treatment by laser light irradiation may be performed instantaneously within a few microseconds to several tens of seconds so as not to destroy the substrate 100. Instantaneous thermal annealing (RTA) uses an infrared lamp or a halogen lamp that irradiates ultraviolet light or infrared light in an inert gas atmosphere, and rapidly raises the temperature for several minutes to several microseconds. This is done by applying heat instantaneously. Since this treatment is performed instantaneously, only the outermost thin film can be heated substantially without affecting the lower layer film. That is, it does not affect a substrate having low heat resistance such as a plastic substrate.
また、液滴吐出法により、ゲート電極層103、ゲート電極層104を、液状の組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸を軽減したり、平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。プレスする時に、加熱工程を行っても良い。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適用することができる。 Alternatively, after the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104 are formed by discharging a liquid composition by a droplet discharge method, the surface may be flattened by pressing with a pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-shaped object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. A heating step may be performed when pressing. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the droplet discharge method.
上記液滴吐出法による膜の形成方法を導電層を例として説明したが、吐出、乾燥、焼成、溶媒等の条件、及び詳細な説明は、本実施の形態で形成した光触媒物質、絶縁層にも適用することができる。液滴吐出法を組み合わせることで、スピンコート法などによる全面塗布形成に比べ、コストダウンが可能になる。 Although the film formation method by the droplet discharge method has been described using the conductive layer as an example, conditions such as discharge, drying, baking, solvent, and the detailed description are applied to the photocatalyst material and the insulating layer formed in this embodiment. Can also be applied. By combining the droplet discharge method, the cost can be reduced as compared with the entire surface coating formation by a spin coating method or the like.
次に、ゲート電極層103、ゲート電極層104の上にゲート絶縁層105を形成する。ゲート絶縁層105はその上に形成される光触媒物質を光照射する際、光を通過させるため、照射する光に対して透光性を有する必要がある。ゲート絶縁層105としては、珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成すればよく、積層でも単層でもよい。本実施の形態では、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化珪素膜3層の積層を用いる。またそれらや、酸化窒化珪素膜の単層、2層からなる積層でも良い。好適には、緻密な膜質を有する窒化珪素膜を用いるとよい。また、液滴吐出法で形成される導電層に銀や銅などを用いる場合、その上にバリア膜として窒化珪素膜やNiB膜を形成すると、不純物の拡散を防ぎ、表面を平坦化する効果がある。なお、低い成膜温度でゲートリーク電流の少ない緻密な絶縁膜を形成するには、アルゴンなどの希ガス元素を反応ガスに含ませ、形成される絶縁膜中に混入させると良い。 Next, the gate insulating layer 105 is formed over the gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104. The gate insulating layer 105 needs to have a light-transmitting property with respect to the irradiated light in order to pass light when the photocatalytic substance formed thereon is irradiated with light. The gate insulating layer 105 may be formed of a material such as a silicon oxide material or a nitride material, and may be a stacked layer or a single layer. In this embodiment, a stacked layer of a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film is used. Alternatively, a single layer or a double layer of silicon oxynitride film may be used. A silicon nitride film having a dense film quality is preferably used. In addition, when silver or copper is used for a conductive layer formed by a droplet discharge method, if a silicon nitride film or a NiB film is formed thereon as a barrier film, diffusion of impurities can be prevented and the surface can be planarized. is there. Note that in order to form a dense insulating film with low gate leakage current at a low deposition temperature, a rare gas element such as argon is preferably contained in a reaction gas and mixed into the formed insulating film.
また、基板、絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、層間絶縁層、その他表示装置、半導体装置を構成する絶縁層、導電層などを形成した後、プラズマ処理を用いて酸化または窒化を行うことにより前記基板、絶縁層、半導体層、ゲート絶縁層、層間絶縁層表面を酸化または窒化してもよい。プラズマ処理を用いて半導体層や絶縁層を酸化または窒化すると、当該半導体層や絶縁層の表面が改質され、CVD法やスパッタ法により形成した絶縁層と比較してより緻密な絶縁層とすることができる。よって、ピンホール等の欠陥を抑制し半導体装置の特性等を向上させることが可能となる。また上記の様なプラズマ処理は、ゲート電極層、ソース配線層、ドレイン配線層などの導電層などにも行うことができ、窒化又は酸化(又は窒化及び酸化両方)を行うことによって表面に窒化、又は酸化することができる。 In addition, after forming a substrate, an insulating layer, a semiconductor layer, a gate insulating layer, an interlayer insulating layer, other display devices, an insulating layer constituting a semiconductor device, a conductive layer, etc., oxidation or nitridation is performed using plasma treatment. The surface of the substrate, insulating layer, semiconductor layer, gate insulating layer, or interlayer insulating layer may be oxidized or nitrided. When a semiconductor layer or an insulating layer is oxidized or nitrided using plasma treatment, the surface of the semiconductor layer or the insulating layer is modified, so that the insulating layer becomes denser than an insulating layer formed by a CVD method or a sputtering method. be able to. Therefore, defects such as pinholes can be suppressed and the characteristics of the semiconductor device can be improved. The plasma treatment as described above can also be performed on a conductive layer such as a gate electrode layer, a source wiring layer, and a drain wiring layer, and nitridation or oxidation (or both nitridation and oxidation) is performed on the surface. Or it can be oxidized.
また、プラズマ処理は、上記ガスの雰囲気中において、電子密度が1×1011cm−3以上であり、プラズマの電子温度が1.5eV以下で行う。より詳しくいうと、電子密度が1×1011cm−3以上1×1013cm−3以下で、プラズマの電子温度が0.5eV以上1.5eV以下で行う。プラズマの電子密度が高密度であり、基板上に形成された被処理物付近での電子温度が低いため、被処理物に対するプラズマによる損傷を防止することができる。また、プラズマの電子密度が1×1011cm−3以上と高密度であるため、プラズマ処理を用いて、被照射物を酸化または窒化することよって形成される酸化膜または窒化膜は、CVD法やスパッタ法等により形成された膜と比較して膜厚等が均一性に優れ、且つ緻密な膜を形成することができる。また、プラズマの電子温度が1.5eV以下と低いため、従来のプラズマ処理や熱酸化法と比較して低温度で酸化または窒化処理を行うことができる。たとえば、ガラス基板の歪点よりも100度以上低い温度でプラズマ処理を行っても十分に酸化または窒化処理を行うことができる。なお、プラズマを形成するための周波数としては、マイクロ波(2.45GHz)等の高周波を用いることができる。なお、以下に特に断らない場合は、プラズマ処理として上記条件を用いて行うものとする。 The plasma treatment is performed in an atmosphere of the gas at an electron density of 1 × 10 11 cm −3 or more and an electron temperature of plasma of 1.5 eV or less. More specifically, the electron density is 1 × 10 11 cm −3 to 1 × 10 13 cm −3 and the electron temperature of plasma is 0.5 eV to 1.5 eV. Since the electron density of the plasma is high and the electron temperature in the vicinity of the object to be processed formed on the substrate is low, damage to the object to be processed by the plasma can be prevented. In addition, since the electron density of plasma is as high as 1 × 10 11 cm −3 or higher, an oxide film or a nitride film formed by oxidizing or nitriding an object to be irradiated using plasma treatment is a CVD method. Compared with a film formed by sputtering or the like, a film having excellent uniformity in film thickness and the like and a dense film can be formed. In addition, since the electron temperature of plasma is as low as 1.5 eV or less, oxidation or nitridation can be performed at a lower temperature than conventional plasma treatment or thermal oxidation. For example, even if the plasma treatment is performed at a temperature lower by 100 degrees or more than the strain point of the glass substrate, the oxidation or nitridation treatment can be sufficiently performed. Note that a high frequency such as a microwave (2.45 GHz) can be used as a frequency for forming plasma. Note that the plasma treatment is performed using the above conditions unless otherwise specified.
本実施の形態では、ソース電極層及びドレイン電極層を、本発明を用いためっき法により作製する。本実施の形態で用いるめっき法は無電界めっき法である。ゲート電極層103又はゲート電極層104に重なるゲート絶縁層105上に、ソース電極層及びドレイン電極層に対するメッキ触媒物質を吸着する(析出する)物質として、光触媒物質を形成する。 In this embodiment mode, the source electrode layer and the drain electrode layer are formed by a plating method using the present invention. The plating method used in this embodiment is an electroless plating method. A photocatalytic substance is formed on the gate insulating layer 105 overlapping the gate electrode layer 103 or the gate electrode layer 104 as a substance that adsorbs (precipitates) the plating catalyst substance for the source electrode layer and the drain electrode layer.
また、光触媒物質の形状加工は、レジストマスクや蒸着マスクなどを用いてもよく、上記液滴吐出(噴出)法、印刷法(スクリーン(孔版)印刷、オフセット(平版)印刷、凸版印刷やグラビア(凹版)印刷法)、ディスペンサ法などの方法を組み合わせてもよい。本実施の形態のように、光触媒物質55を液滴吐出法により選択的に形成すると、作製工程がより簡略化する。 In addition, a resist mask or a vapor deposition mask may be used for shape processing of the photocatalytic substance, and the above-described droplet discharge (spout) method, printing method (screen (stencil) printing, offset (lithographic) printing, relief printing or gravure ( You may combine methods, such as an intaglio) printing method) and a dispenser method. When the photocatalytic substance 55 is selectively formed by a droplet discharge method as in this embodiment mode, the manufacturing process is further simplified.
本実施の形態では、光触媒物質101a及び光触媒物質101bを液滴吐出法によって選択的に形成する。液滴吐出装置102a、液滴吐出装置102bにより、光触媒物質を含む液状の組成物を吐出し、光触媒物質101a、光触媒物質101bを形成する(図3参照。)。光触媒物質101a、光触媒物質101bは、乾燥、又は焼成によって固化したものである。本実施の形態では、光触媒物質として酸化チタンを用いる。酸化チタンのナノ粒子を溶媒に分散し、液状にした組成物を液滴吐出法により選択的に吐出し、乾燥、又は加熱処理により膜状に固化する。本明細書において膜として記載する液滴吐出法により形成される膜は、その形成条件によっては非常に薄膜である場合があり、非連続的な島状構造であるなど、膜として形態を保っていなくてもよい。 In this embodiment mode, the photocatalytic substance 101a and the photocatalytic substance 101b are selectively formed by a droplet discharge method. A liquid composition containing a photocatalytic substance is discharged by the droplet discharge device 102a and the droplet discharge device 102b to form the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b (see FIG. 3). The photocatalytic substance 101a and the photocatalytic substance 101b are solidified by drying or baking. In this embodiment, titanium oxide is used as the photocatalytic substance. The titanium oxide nanoparticles are dispersed in a solvent, and the liquid composition is selectively discharged by a droplet discharge method, and solidified into a film by drying or heat treatment. A film formed by a droplet discharge method described as a film in this specification may be a very thin film depending on the formation conditions, and may have a discontinuous island-like structure, etc. It does not have to be.
光触媒物質は、光触媒機能により、溶液中に含まれるめっき触媒物質を還元し析出することができる。光触媒物質は、酸化チタン(TiOX)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、セレン化カドミウム(CdSe)、タンタル酸カリウム(KTaO3)、硫化カドミウム(CdS)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化鉄(Fe2O3)、酸化タングステン(WO3)等が好ましい。これら光触媒物質に紫外光領域の光(波長400nm以下、好ましくは380nm以下)を照射し、光触媒活性を生じさせることができる。 The photocatalytic substance can reduce and deposit the plating catalyst substance contained in the solution by the photocatalytic function. Photocatalytic materials include titanium oxide (TiO x ), strontium titanate (SrTiO 3 ), cadmium selenide (CdSe), potassium tantalate (KTaO 3 ), cadmium sulfide (CdS), zirconium oxide (ZrO 2 ), niobium oxide ( Nb 2 O 5 ), zinc oxide (ZnO), iron oxide (Fe 2 O 3 ), tungsten oxide (WO 3 ) and the like are preferable. These photocatalytic substances can be irradiated with light in the ultraviolet region (wavelength 400 nm or less, preferably 380 nm or less) to cause photocatalytic activity.
光触媒物質101a及び光触媒物質101bにめっき触媒物質を析出させるため、めっき触媒物質を含む溶液中に光触媒物質101a及び光触媒物質101bを浸漬し、めっき触媒物質142a、めっき触媒物質142bを光触媒物質101a表面に、めっき触媒物質142c、めっき触媒物質142dを光触媒物質101b表面にそれぞれ析出させる(図4参照。)。その際、基板100側より、光源140から、基板100を通過させて光141を光触媒物質101a及び光触媒物質101bへ照射する。光141は、基板100とゲート絶縁層105は透過するが、非透光性であるゲート電極層103及びゲート電極層104は通過せず遮断される。よって、光触媒物質101a及び光触媒物質101bにおいて、ゲート電極層103又はゲート電極層104と重畳する領域は非露光領域となり、露光領域のみ光触媒物質は光によって活性化し、その光触媒機能によって、めっき触媒物質を含む溶液中のめっき触媒物質は還元される。よって光触媒物質101a表面に、選択的にめっき触媒物質142a、めっき触媒物質142bが析出し、光触媒物質101b表面に、選択的にめっき触媒物質142c、めっき触媒物質142dが析出する。一方非露光領域である光触媒物質143a及び光触媒物質143b表面にはめっき触媒物質は析出しない。光141は、光触媒物質101a及び光触媒物質101bの光触媒機能が発生する波長の光とし、光のエネルギーにより光照射及び浸漬処理時間を適宜調整する。本実施の形態では、光触媒物質101a及び光触媒物質101bとして酸化チタンを用いるので、光141として紫外光を照射する。 In order to deposit the plating catalyst material on the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b, the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b are immersed in a solution containing the plating catalyst material, and the plating catalyst material 142a and the plating catalyst material 142b are placed on the surface of the photocatalyst material 101a. The plating catalyst material 142c and the plating catalyst material 142d are deposited on the surface of the photocatalyst material 101b (see FIG. 4). At that time, the light source 140 irradiates the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b from the light source 140 through the substrate 100 from the substrate 100 side. The light 141 is transmitted through the substrate 100 and the gate insulating layer 105, but is not transmitted through the non-light-transmitting gate electrode layer 103 and the gate electrode layer 104. Therefore, in the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b, the region overlapping with the gate electrode layer 103 or the gate electrode layer 104 is a non-exposed region, and the photocatalyst material is activated by light only in the exposed region, and the photocatalytic function allows the plating catalyst material to be activated. The plating catalyst material in the containing solution is reduced. Accordingly, the plating catalyst material 142a and the plating catalyst material 142b are selectively deposited on the surface of the photocatalyst material 101a, and the plating catalyst material 142c and the plating catalyst material 142d are selectively deposited on the surface of the photocatalyst material 101b. On the other hand, the plating catalyst material does not deposit on the surfaces of the photocatalyst material 143a and the photocatalyst material 143b which are non-exposed areas. The light 141 is light having a wavelength at which the photocatalytic function of the photocatalytic substance 101a and the photocatalytic substance 101b is generated, and the light irradiation and the immersion treatment time are appropriately adjusted depending on the energy of the light. In this embodiment mode, titanium oxide is used for the photocatalytic substance 101 a and the photocatalytic substance 101 b, and thus ultraviolet light is irradiated as the light 141.
用いる光は、特に限定されず、赤外光、可視光、または紫外光のいずれか一またはそれらの組み合わせを用いることが可能である。例えば、紫外線ランプ、ブラックライト、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、キセノンアークランプ、カーボンアークランプ、高圧ナトリウムランプ、または高圧水銀ランプから射出された光を用いてもよい。その場合、ランプ光源は、必要な時間点灯させて照射してもよいし、複数回照射してもよい。 The light to be used is not particularly limited, and any one of infrared light, visible light, and ultraviolet light, or a combination thereof can be used. For example, light emitted from an ultraviolet lamp, black light, halogen lamp, metal halide lamp, xenon arc lamp, carbon arc lamp, high pressure sodium lamp, or high pressure mercury lamp may be used. In that case, the lamp light source may be lit and irradiated for a necessary time, or may be irradiated multiple times.
また、改質処理に用いる光としてレーザ光を用いてもよく、レーザ発振器としては、紫外光、可視光、又は赤外光を発振することが可能なレーザ発振器を用いることができる。レーザ発振器としては、KrF、ArF、XeCl、Xe等のエキシマレーザ発振器、He、He−Cd、Ar、He−Ne、HF等の気体レーザ発振器、YAG、GdVO4、YVO4、YLF、YAlO3などの結晶にCr、Nd、Er、Ho、Ce、Co、Ti又はTmをドープした結晶を使った固体レーザ発振器、GaN、GaAs、GaAlAs、InGaAsP等の半導体レーザ発振器を用いることができる。なお、固体レーザ発振器においては、基本波の第1高調波〜第5高調波を適用するのが好ましい。 Laser light may be used as the light used for the modification treatment, and a laser oscillator that can oscillate ultraviolet light, visible light, or infrared light can be used as the laser oscillator. Examples of laser oscillators include excimer laser oscillators such as KrF, ArF, XeCl, and Xe, gas laser oscillators such as He, He—Cd, Ar, He—Ne, and HF, YAG, GdVO 4 , YVO 4 , YLF, and YAlO 3. A solid-state laser oscillator using a crystal doped with Cr, Nd, Er, Ho, Ce, Co, Ti, or Tm, and a semiconductor laser oscillator such as GaN, GaAs, GaAlAs, or InGaAsP can be used. In the solid-state laser oscillator, it is preferable to apply the first to fifth harmonics of the fundamental wave.
ランプ光源による光及びレーザ発振器から射出されるレーザ光の形状や光の進路を調整するため、シャッター、ミラー又はハーフミラー等の反射体、シリンドリカルレンズや凸レンズなどによって構成される光学系が設置されていてもよい。また、ランプ光源又はレーザ発振器は単数設けても複数設けても良く、光源を含む光学系と照射する基板との配置は、照射する処理物に対応して(処理物の材質、膜厚など)適宜選択すればよい。 In order to adjust the shape of the light from the lamp light source and the laser light emitted from the laser oscillator and the path of the light, an optical system composed of a reflector such as a shutter, a mirror or a half mirror, a cylindrical lens or a convex lens is installed. May be. One or more lamp light sources or laser oscillators may be provided, and the arrangement of the optical system including the light source and the substrate to be irradiated corresponds to the object to be irradiated (material of the object to be processed, film thickness, etc.) What is necessary is just to select suitably.
なお、図4においては、複数の光源から射出される光が、基板100表面とほぼ垂直となるように照射されるように設定している。 In FIG. 4, the light emitted from a plurality of light sources is set to be irradiated so as to be substantially perpendicular to the surface of the substrate 100.
なお、照射方法は、基板を移動して選択的に光を照射してもよいし、光をXY軸方向に走査して光を照射することができる。この場合、光学系にポリゴンミラーやガルバノミラーを用いることが好ましい。 Note that the irradiation method may be to selectively irradiate light by moving the substrate, or to irradiate light by scanning light in the XY axis direction. In this case, it is preferable to use a polygon mirror or a galvanometer mirror for the optical system.
また、光は、ランプ光源による光とレーザ光とを組み合わせて用いることもでき、比較的広範囲な露光処理を行う領域は、ランプによる照射処理を行い、高精密な露光処理を行う領域のみレーザ光で照射処理を行うこともできる。このように光の照射処理を行うと、スループットも向上でき、かつ高精密に加工された配線基板、表示装置などを得ることができる。 In addition, light can be used in combination with light from a lamp light source and laser light, and a region where a relatively wide exposure process is performed is a laser beam only in a region where a lamp is irradiated and a high-precision exposure process is performed. Irradiation treatment can also be performed. By performing the light irradiation treatment in this manner, the throughput can be improved and a wiring substrate, a display device, and the like processed with high precision can be obtained.
このように光照射によって、光触媒物質を活性化させ、光触媒物質の光触媒機能を利用する場合は、めっき触媒物質を含む溶液のpHを調整しなくてもよい。pH調整のための水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)などを加えなくてもよい。従って、光触媒機能を用いると、半導体層の材料によっては、悪影響を与えかねない水酸化カリウム(KOH)などの物質を用いなくてもよいという利点がある。 As described above, when the photocatalytic substance is activated by light irradiation and the photocatalytic function of the photocatalytic substance is used, it is not necessary to adjust the pH of the solution containing the plating catalyst substance. It is not necessary to add sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH) or the like for pH adjustment. Therefore, when the photocatalytic function is used, there is an advantage that it is not necessary to use a substance such as potassium hydroxide (KOH) which may have an adverse effect depending on the material of the semiconductor layer.
めっき触媒物質を含む溶液が、光触媒物質101a及び光触媒物質101bと接すればよいので、浸漬する方法には限定されない。よって、基板100を斜め(または垂直)に立てて設置し、めっき触媒物質を含む溶液を、基板100上の光触媒物質101a及び光触媒物質101b表面に流すように塗布してもよい。基板を斜め(または垂直)に立てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、大面積の基板であっても工程に用いる装置が小型化できる利点がある。 Since the solution containing the plating catalyst material may be in contact with the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b, the method for immersion is not limited. Therefore, the substrate 100 may be placed upright (or vertically), and the solution containing the plating catalyst material may be applied to flow on the surface of the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b on the substrate 100. When plating is performed so that the solution is applied while the substrate is inclined (or vertical), there is an advantage that the apparatus used in the process can be downsized even if the substrate has a large area.
めっき触媒物質142a、めっき触媒物質142b、めっき触媒物質142c、めっき触媒物質142dを表面に吸着させた光触媒物質101a及び光触媒物質101bをめっきする金属材料を含むめっき液に浸漬し、めっき触媒物質142a、めっき触媒物質142b、めっき触媒物質142c、めっき触媒物質142d上に金属膜を成長させ、所望とする膜厚に達するように浸漬時間を制御し、ソース電極層又はドレイン電極層109a、ソース電極層又はドレイン電極層109b、ソース電極層又はドレイン電極層110a、ソース電極層又はドレイン電極層110bを自己整合的に形成する(図5参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層109a、ソース電極層又はドレイン電極層109b、ソース電極層又はドレイン電極層110a、ソース電極層又はドレイン電極層110bは、ゲート電極層103、ゲート電極層104とほぼ重ならないように自己整合的に形成することができるため、制御性がよい。 The plating catalyst material 142a, the plating catalyst material 142b, the plating catalyst material 142c, the photocatalyst material 101a on which the plating catalyst material 142d is adsorbed on the surface, and a plating solution containing a metal material for plating the photocatalyst material 101b are immersed in the plating catalyst material 142a, A metal film is grown on the plating catalyst material 142b, the plating catalyst material 142c, and the plating catalyst material 142d, and the immersion time is controlled so as to reach a desired film thickness, and the source electrode layer or drain electrode layer 109a, the source electrode layer or The drain electrode layer 109b, the source or drain electrode layer 110a, and the source or drain electrode layer 110b are formed in a self-aligned manner (see FIG. 5). The source or drain electrode layer 109a, the source or drain electrode layer 109b, the source or drain electrode layer 110a, and the source or drain electrode layer 110b do not substantially overlap with the gate electrode layer 103 or the gate electrode layer 104. Therefore, controllability is good.
めっき触媒物質は、めっきする金属材料によって適宜選択する。めっき触媒物質としては、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)などを用いればよい。めっき触媒物質は溶液に溶解させて、めっき触媒物質を含む溶液として扱う。 The plating catalyst material is appropriately selected depending on the metal material to be plated. As the plating catalyst material, palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), iridium (Ir), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), or the like may be used. . The plating catalyst material is dissolved in a solution and treated as a solution containing the plating catalyst material.
めっきできる金属材料は、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(ニッケルリン(NiP)合金、ニッケルコバルト(NiCo)合金、ニッケルコバルトリン(NiCoP)合金、ニッケル鉄リン(NiFeP)合金、ニッケルタングステンリン(NiWP)合金など)、銅(Cu)、金(Au)、コバルト(Co)、錫(Sn)などを用いることができる。 Metal materials that can be plated are nickel (Ni), nickel alloy (nickel phosphorus (NiP) alloy, nickel cobalt (NiCo) alloy, nickel cobalt phosphorus (NiCoP) alloy, nickel iron phosphorus (NiFeP) alloy, nickel tungsten phosphorus (NiWP) Alloy, etc.), copper (Cu), gold (Au), cobalt (Co), tin (Sn), or the like can be used.
その他の詳細なめっき条件は、実施の形態1と同様に行うことができる。 Other detailed plating conditions can be performed in the same manner as in the first embodiment.
本実施の形態では、金属材料を含むめっき液として、金属塩である硫酸ニッケル6水和物(NiSO4)、還元剤である次亜リン酸(H3PO2)、錯化剤である乳酸及びリンゴ酸を混合して用いる。析出する金属膜はニッケルリン合金(NiP)膜である。 In this embodiment, as a plating solution containing a metal material, nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 ) that is a metal salt, hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) that is a reducing agent, and lactic acid that is a complexing agent And malic acid. The deposited metal film is a nickel phosphorus alloy (NiP) film.
めっき触媒物質142a、めっき触媒物質142b、めっき触媒物質142c、めっき触媒物質142dは、光触媒物質101a、光触媒物質101b表面を覆うように析出し、めっきによって形成される金属膜は膜厚方向のみでなく多方向に3次元的に形成されるので、ソース電極層又はドレイン電極層109a、ソース電極層又はドレイン電極層109b、ソース電極層又はドレイン電極層110a、ソース電極層又はドレイン電極層110bは、図5のように、光触媒物質101a、光触媒物質101bの上面及び側面を覆うように形成される。 The plating catalyst material 142a, the plating catalyst material 142b, the plating catalyst material 142c, and the plating catalyst material 142d are deposited so as to cover the surface of the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b, and the metal film formed by plating is not only in the film thickness direction. Since the source electrode layer or the drain electrode layer 109a, the source electrode layer or the drain electrode layer 109b, the source electrode layer or the drain electrode layer 110a, the source electrode layer or the drain electrode layer 110b are formed in a three-dimensional manner in multiple directions, As shown in FIG. 5, the photocatalyst material 101a and the photocatalyst material 101b are formed so as to cover the upper surface and side surfaces thereof.
ソース電極層又はドレイン電極層109a、ソース電極層又はドレイン電極層109b、ソース電極層又はドレイン電極層110a、ソース電極層又はドレイン電極層110bをマスクとして、露出している不要な光触媒物質101a及び光触媒物質101bをエッチングし、光触媒物質115a、光触媒物質115b、光触媒物質116a、光触媒物質116bを形成する。勿論ソース電極層又はドレイン電極層109a、ソース電極層又はドレイン電極層109b、ソース電極層又はドレイン電極層110a、ソース電極層又はドレイン電極層110b上に新たなマスクを形成して、露出している不要な光触媒物質101a及び光触媒物質101bのエッチングを行ってもよい。 Using the source or drain electrode layer 109a, the source or drain electrode layer 109b, the source or drain electrode layer 110a, the source or drain electrode layer 110b as a mask, the exposed unnecessary photocatalytic substance 101a and photocatalyst The material 101b is etched to form a photocatalytic material 115a, a photocatalytic material 115b, a photocatalytic material 116a, and a photocatalytic material 116b. Needless to say, a new mask is formed on the source or drain electrode layer 109a, the source or drain electrode layer 109b, the source or drain electrode layer 110a, and the source or drain electrode layer 110b to be exposed. Etching of unnecessary photocatalyst material 101a and photocatalyst material 101b may be performed.
レジストやポリイミド等の絶縁体からなるマスクを液滴吐出法を用いて形成し、そのマスクを用いて、エッチング加工によりゲート絶縁層105の一部に貫通孔125を形成して、その下層側に配置されているゲート電極層104の一部を露出させる。エッチング加工はプラズマエッチング(ドライエッチング)又はウエットエッチングのどちらを採用しても良いが、大面積基板を処理するにはプラズマエッチングが適している。エッチングガスとしては、CF4、NF3などのフッ素の系ガス、Cl2、BCl3などの塩素系のガスを用い、HeやArなどの不活性ガスを適宜加えても良い。また、大気圧放電のエッチング加工を適用すれば、局所的な放電加工も可能であり、基板の全面にマスク層を形成する必要はない。 A mask made of an insulator such as resist or polyimide is formed using a droplet discharge method, and a through-hole 125 is formed in a part of the gate insulating layer 105 by etching using the mask, and a lower layer side thereof is formed. A part of the arranged gate electrode layer 104 is exposed. The etching process may be either plasma etching (dry etching) or wet etching, but plasma etching is suitable for processing a large area substrate. As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 or NF 3 or a chlorine-based gas such as Cl 2 or BCl 3 may be used, and an inert gas such as He or Ar may be added as appropriate. Further, if an atmospheric pressure discharge etching process is applied, a local electric discharge process is also possible, and it is not necessary to form a mask layer on the entire surface of the substrate.
貫通孔125を形成するためのエッチングに用いるマスクも組成物を選択的に吐出して形成することができる。このように選択的にマスクを形成すると開口形成の工程が簡略化する効果がある。マスクは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂材料を用いる。また、ベンゾシクロブテン、パリレン、フッ化アリレンエーテル、透過性を有するポリイミドなどの有機材料、シロキサン系ポリマー等の重合によってできた化合物材料、水溶性ホモポリマーと水溶性共重合体を含む組成物材料等を用いて液滴吐出法で形成する。或いは、感光剤を含む市販のレジスト材料を用いてもよく、例えば、代表的なポジ型レジストである、ノボラック樹脂と感光剤であるナフトキノンジアジド化合物、ネガ型レジストであるベース樹脂、ジフェニルシランジオール及び酸発生剤などを用いてもよい。いずれの材料を用いるとしても、その表面張力と粘度は、溶媒の濃度を調整したり、界面活性剤等を加えたりして適宜調整する。 A mask used for etching for forming the through-hole 125 can also be formed by selectively discharging a composition. When the mask is selectively formed in this way, there is an effect that the process of forming the opening is simplified. For the mask, a resin material such as an epoxy resin, a phenol resin, a novolac resin, an acrylic resin, a melamine resin, or a urethane resin is used. In addition, a composition comprising an organic material such as benzocyclobutene, parylene, fluorinated arylene ether, permeable polyimide, a compound material obtained by polymerization of a siloxane polymer, a water-soluble homopolymer and a water-soluble copolymer It is formed by a droplet discharge method using a material or the like. Alternatively, a commercially available resist material containing a photosensitizer may be used. For example, a novolak resin that is a typical positive resist and a naphthoquinonediazide compound that is a photosensitizer, a base resin that is a negative resist, diphenylsilanediol, and An acid generator or the like may be used. Whichever material is used, the surface tension and viscosity are appropriately adjusted by adjusting the concentration of the solvent or adding a surfactant or the like.
ゲート絶縁層105上に、液滴吐出装置より、液状の導電性材料を含む組成物を吐出し、配線層111、配線層113、配線層114を形成する(図6参照。)。配線層111は、ソース配線層又はドレイン配線層としても機能し、ソース電極層又はドレイン電極層109aと接するように形成され電気的に接続する。配線層114は、ソース電極層又はドレイン電極層109bと、ゲート電極層104とに接して形成され、ゲート絶縁層105に形成した貫通孔125において、電気的に接続させる。配線層113は、電源線としても機能し、ソース電極層又はドレイン電極層110bと接して形成され電気的に接続する(図6参照。)。配線層113、ゲート絶縁層105、及びゲート電極層104の積層領域において容量も形成する。 A composition containing a liquid conductive material is discharged from a droplet discharge device onto the gate insulating layer 105, thereby forming a wiring layer 111, a wiring layer 113, and a wiring layer 114 (see FIG. 6). The wiring layer 111 also functions as a source wiring layer or a drain wiring layer, and is formed to be in contact with the source or drain electrode layer 109a and electrically connected thereto. The wiring layer 114 is formed in contact with the source or drain electrode layer 109 b and the gate electrode layer 104, and is electrically connected through a through hole 125 formed in the gate insulating layer 105. The wiring layer 113 also functions as a power supply line and is formed in contact with and electrically connected to the source or drain electrode layer 110b (see FIG. 6). A capacitor is also formed in the stacked region of the wiring layer 113, the gate insulating layer 105, and the gate electrode layer 104.
配線層111、配線層113、配線層114を本実施の形態のように液滴吐出法によって形成する際の導電性材料としては、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等の金属の粒子を主成分とした組成物を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。 As a conductive material when the wiring layer 111, the wiring layer 113, and the wiring layer 114 are formed by a droplet discharge method as in this embodiment, Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), W A composition containing metal particles such as (tungsten) or Al (aluminum) as a main component can be used. Further, light-transmitting indium tin oxide (ITO), ITSO made of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined.
また、配線層111、配線層113、配線層114は、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することもできる。また、印刷法、電界メッキ法等により、所定の場所に選択的に配線層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。配線層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等の元素又はその合金、若しくはその窒化物を用いて形成すればよい。 Alternatively, the wiring layer 111, the wiring layer 113, and the wiring layer 114 can be formed by forming a conductive film by a PVD method, a CVD method, an evaporation method, or the like and then etching the conductive film into a desired shape. In addition, the wiring layer can be selectively formed at a predetermined place by a printing method, an electroplating method, or the like. Furthermore, a reflow method or a damascene method may be used. The wiring layer material is composed of elements such as Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Zr, Ba or the like. What is necessary is just to form using an alloy or its nitride.
次に半導体層を形成する。一導電性型を有する半導体層は必要に応じて形成すればよい。またn型を有する半導体層を形成し、nチャネル型TFTのNMOS構造、p型を有する半導体層を形成したpチャネル型TFTのPMOS構造、nチャネル型TFTとpチャネル型TFTとのCMOS構造を作製することができる。また、導電性を付与するために、導電性を付与する元素をドーピングによって添加し、不純物領域を半導体層に形成することで、nチャネル型TFT、pチャネル型TFTを形成することもできる。n型を有する半導体層を形成するかわりに、PH3ガスによるプラズマ処理を行うことによって、半導体層に導電性を付与してもよい。 Next, a semiconductor layer is formed. A semiconductor layer having one conductivity type may be formed as necessary. In addition, an n-type semiconductor layer is formed, an n-channel TFT NMOS structure, a p-channel TFT PMOS structure having a p-type semiconductor layer, and an n-channel TFT and p-channel TFT CMOS structure. Can be produced. Further, in order to impart conductivity, an n-channel TFT or a p-channel TFT can be formed by adding an element imparting conductivity by doping and forming an impurity region in the semiconductor layer. Instead of forming an n-type semiconductor layer, conductivity may be imparted to the semiconductor layer by performing plasma treatment with a PH 3 gas.
半導体層を形成する材料は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタリング法で作製されるアモルファス半導体(以下「AS」ともいう。)、該非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させた多結晶半導体、或いはセミアモルファス(微結晶若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体などを用いることができる。半導体層はスパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等により成膜することができる。 As a material for forming the semiconductor layer, an amorphous semiconductor (hereinafter also referred to as “AS”) manufactured by a vapor deposition method or a sputtering method using a semiconductor material gas typified by silane or germane is used. A polycrystalline semiconductor crystallized using energy or thermal energy, a semi-amorphous (also referred to as microcrystal or microcrystal, hereinafter, also referred to as “SAS”) semiconductor, or the like can be used. The semiconductor layer can be formed by sputtering, LPCVD, plasma CVD, or the like.
SASは、非晶質と結晶構造(単結晶、多結晶を含む)の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいる。SASは、珪素を含む気体をグロー放電分解(プラズマCVD)して形成する。珪素を含む気体としては、SiH4、その他にもSi2H6、SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、SiF4などを用いることが可能である。またF2、GeF4を混合させても良い。この珪素を含む気体をH2、又は、H2とHe、Ar、Kr、Neから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。また半導体層としてフッ素系ガスより形成されるSAS層に水素系ガスより形成されるSAS層を積層してもよい。 SAS is a semiconductor having an intermediate structure between amorphous and crystalline structures (including single crystal and polycrystal) and having a third state that is stable in terms of free energy and has a short-range order and a lattice. It includes a crystalline region with strain. SAS is formed by glow discharge decomposition (plasma CVD) of a gas containing silicon. As a gas containing silicon, SiH 4 , Si 2 H 6 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , SiCl 4 , SiF 4, or the like can be used. Further, F 2 and GeF 4 may be mixed. The gas containing silicon may be diluted with H 2 , or H 2 and one or more kinds of rare gas elements selected from He, Ar, Kr, and Ne. In addition, a SAS layer formed of a hydrogen-based gas may be stacked on a SAS layer formed of a fluorine-based gas as a semiconductor layer.
アモルファス半導体としては、代表的には水素化アモルファスシリコン、結晶性半導体としては代表的にはポリシリコンなどがあげられる。ポリシリコン(多結晶シリコン)には、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコンや、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、また結晶化を促進する元素などを添加し結晶化させたポリシリコンなどを含んでいる。もちろん、前述したように、セミアモルファス半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。 A typical example of an amorphous semiconductor is hydrogenated amorphous silicon, and a typical example of a crystalline semiconductor is polysilicon. Polysilicon (polycrystalline silicon) is mainly made of so-called high-temperature polysilicon using polysilicon formed through a process temperature of 800 ° C. or higher as a main material, or polysilicon formed at a process temperature of 600 ° C. or lower. And so-called low-temperature polysilicon, and polysilicon crystallized by adding an element that promotes crystallization. Of course, as described above, a semi-amorphous semiconductor or a semiconductor including a crystal phase in a part of the semiconductor layer can also be used.
また、半導体の材料としてはシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)などの単体のほかGaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN、SiGeなどのような化合物半導体も用いることができる。また酸化物半導体である酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)なども用いることができ、ZnOを半導体層に用いる場合、ゲート絶縁層をY2O3、Al2O3、TiO2、それらの積層などを用いるとよく、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層としては、ITO、Au、Tiなどを用いるとよい。また、ZnOにInやGaなどを添加することもできる。 As a semiconductor material, a compound semiconductor such as GaAs, InP, SiC, ZnSe, GaN, or SiGe can be used in addition to a simple substance such as silicon (Si) or germanium (Ge). Alternatively, zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), or the like which is an oxide semiconductor can be used. When ZnO is used for the semiconductor layer, the gate insulating layer is formed of Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , A stacked layer of them is preferably used, and ITO, Au, Ti, or the like is preferably used for the gate electrode layer, the source electrode layer, and the drain electrode layer. In addition, In, Ga, or the like can be added to ZnO.
半導体層に、結晶性半導体層を用いる場合、その結晶性半導体層の作製方法は、レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの結晶化を助長する元素を用いた熱結晶化法等を用いれば良い。また、SASである微結晶半導体をレーザ照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。結晶化を助長する元素を導入しない場合は、非晶質珪素膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって非晶質珪素膜の含有水素濃度を1×1020atoms/cm3以下にまで放出させる。これは水素を多く含んだ非晶質珪素膜にレーザ光を照射すると膜が破壊されてしまうからである。 In the case where a crystalline semiconductor layer is used for the semiconductor layer, the crystalline semiconductor layer is manufactured by a laser crystallization method, a thermal crystallization method, a thermal crystallization method using an element that promotes crystallization such as nickel, or the like. Should be used. In addition, a microcrystalline semiconductor that is a SAS can be crystallized by laser irradiation to improve crystallinity. In the case where an element for promoting crystallization is not introduced, the amorphous silicon film is heated at 500 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere before irradiating the amorphous silicon film with laser light, whereby the concentration of hydrogen contained in the amorphous silicon film is set to 1 ×. Release to 10 20 atoms / cm 3 or less. This is because the film is destroyed when the amorphous silicon film containing a large amount of hydrogen is irradiated with laser light.
非晶質半導体層への金属元素の導入の仕方としては、当該金属元素を非晶質半導体層の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はなく、例えばスパッタ法、CVD法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、金属塩の溶液を塗布する方法を使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体層の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体層の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気中でのUV光の照射、熱酸化法、ヒドロキシラジカルを含むオゾン水又は過酸化水素による処理等により、酸化膜を成膜することが望ましい。 The method of introducing the metal element into the amorphous semiconductor layer is not particularly limited as long as the metal element can be present on the surface of the amorphous semiconductor layer or inside the amorphous semiconductor layer. For example, sputtering, CVD, A plasma treatment method (including a plasma CVD method), an adsorption method, or a method of applying a metal salt solution can be used. Among these, the method using a solution is simple and useful in that the concentration of the metal element can be easily adjusted. At this time, in order to improve the wettability of the surface of the amorphous semiconductor layer and to spread the aqueous solution over the entire surface of the amorphous semiconductor layer, irradiation with UV light in an oxygen atmosphere, thermal oxidation method, hydroxy radical It is desirable to form an oxide film by treatment with ozone water or hydrogen peroxide.
また、非晶質半導体層を結晶化し、結晶性半導体層を形成する結晶化工程で、非晶質半導体層に結晶化を促進する元素(触媒元素、金属元素とも示す)を添加し、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)により結晶化を行ってもよい。結晶化を助長する元素としては、この珪素の結晶化を助長する金属元素としては鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスニウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(Cu)及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いることができる。 Further, in the crystallization step of crystallizing the amorphous semiconductor layer to form the crystalline semiconductor layer, an element for promoting crystallization (also referred to as a catalyst element or a metal element) is added to the amorphous semiconductor layer, and heat treatment ( Crystallization may be carried out at 550 ° C. to 750 ° C. for 3 minutes to 24 hours. As elements for promoting crystallization, metal elements for promoting crystallization of silicon include iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), palladium (Pd). One or plural types selected from osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), copper (Cu), and gold (Au) can be used.
結晶化を促進する元素を結晶性半導体層から除去、又は軽減するため、結晶性半導体層に接して、不純物元素を含む半導体層を形成し、ゲッタリングシンクとして機能させる。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素、p型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ボロン(B)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、Kr(クリプトン)、Xe(キセノン)から選ばれた一種または複数種を用いることができる。結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体層に、希ガス元素を含む半導体層を形成し、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)を行う。結晶性半導体層中に含まれる結晶化を促進する元素は、希ガス元素を含む半導体層中に移動し、結晶性半導体層中の結晶化を促進する元素は除去、又は軽減される。その後、ゲッタリングシンクとなった希ガス元素を含む半導体層を除去する。 In order to remove or reduce an element that promotes crystallization from the crystalline semiconductor layer, a semiconductor layer containing an impurity element is formed in contact with the crystalline semiconductor layer and functions as a gettering sink. As the impurity element, an impurity element imparting n-type conductivity, an impurity element imparting p-type conductivity, a rare gas element, or the like can be used. For example, phosphorus (P), nitrogen (N), arsenic (As), antimony (Sb ), Bismuth (Bi), boron (B), helium (He), neon (Ne), argon (Ar), Kr (krypton), and Xe (xenon) can be used. A semiconductor layer containing a rare gas element is formed over the crystalline semiconductor layer containing an element that promotes crystallization, and heat treatment (at 550 ° C. to 750 ° C. for 3 minutes to 24 hours) is performed. The element that promotes crystallization contained in the crystalline semiconductor layer moves into the semiconductor layer containing a rare gas element, and the element that promotes crystallization in the crystalline semiconductor layer is removed or reduced. After that, the semiconductor layer containing a rare gas element that has become a gettering sink is removed.
非晶質半導体層の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。 The crystallization of the amorphous semiconductor layer may be a combination of heat treatment and crystallization by laser light irradiation, or may be performed multiple times by heat treatment or laser light irradiation alone.
また、結晶性半導体層を、直接基板にプラズマ法により形成しても良い。また、プラズマ法を用いて、結晶性半導体層を選択的に基板に形成してもよい。 Alternatively, the crystalline semiconductor layer may be directly formed over the substrate by a plasma method. Alternatively, the crystalline semiconductor layer may be selectively formed over the substrate by a plasma method.
半導体として、有機半導体材料を用い、印刷法、スプレー法、スピン塗布法、液滴吐出法などで形成することができる。この場合、上記エッチング工程が必要ないため、工程数を削減することが可能である。有機半導体としては、低分子材料、高分子材料などが用いられ、有機色素、導電性高分子材料などの材料も用いることができる。本発明に用いる有機半導体材料としては、その骨格が共役二重結合から構成されるπ電子共役系の高分子材料が望ましい。代表的には、ポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリチオフェン誘導体、ペンタセン等の可溶性の高分子材料を用いることができる。 As a semiconductor, an organic semiconductor material can be used and formed by a printing method, a spray method, a spin coating method, a droplet discharge method, or the like. In this case, the number of processes can be reduced because the etching process is not necessary. As the organic semiconductor, a low molecular material, a polymer material, or the like is used, and materials such as an organic dye or a conductive polymer material can also be used. The organic semiconductor material used in the present invention is preferably a π-electron conjugated polymer material whose skeleton is composed of conjugated double bonds. Typically, a soluble polymer material such as polythiophene, polyfluorene, poly (3-alkylthiophene), a polythiophene derivative, or pentacene can be used.
その他にも本発明に用いることができる有機半導体材料としては、可溶性の前駆体を成膜した後で処理することにより半導体層を形成することができる材料がある。なお、このような有機半導体材料としては、ポリチエニレンビニレン、ポリ(2,5−チエニレンビニレン)、ポリアセチレン、ポリアセチレン誘導体、ポリアリレンビニレンなどがある。 In addition, as an organic semiconductor material that can be used in the present invention, there is a material that can form a semiconductor layer by processing after forming a soluble precursor. Examples of such an organic semiconductor material include polythienylene vinylene, poly (2,5-thienylene vinylene), polyacetylene, a polyacetylene derivative, and polyarylene vinylene.
前駆体を有機半導体に変換する際には、加熱処理だけではなく塩化水素ガスなどの反応触媒を添加することがなされる。また、これらの可溶性有機半導体材料を溶解させる代表的な溶媒としては、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、アニソール、クロロフォルム、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチルセルソルブ、シクロヘキサン、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)、シクロヘキサノン、2−ブタノン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド(DMF)または、THF(テトラヒドロフラン)などを適用することができる。 When converting the precursor into an organic semiconductor, a reaction catalyst such as hydrogen chloride gas is added as well as heat treatment. Typical solvents for dissolving these soluble organic semiconductor materials include toluene, xylene, chlorobenzene, dichlorobenzene, anisole, chloroform, dichloromethane, γ-butyllactone, butyl cellosolve, cyclohexane, NMP (N-methyl-2) -Pyrrolidone), cyclohexanone, 2-butanone, dioxane, dimethylformamide (DMF), THF (tetrahydrofuran), or the like can be applied.
ソース電極層又はドレイン電極層109a及びソース電極層又はドレイン電極層109b上に半導体層107を、ソース電極層又はドレイン電極層110a及びソース電極層又はドレイン電極層110b上に半導体層108をそれぞれ形成する。本実施の形態ではペンタセンを用いて半導体層107、半導体層108を形成する。上記工程において、本実施の形態におけるコプラナー型の薄膜トランジスタ130、薄膜トランジスタ131を作製することができる(図7参照。)。 The semiconductor layer 107 is formed over the source or drain electrode layer 109a and the source or drain electrode layer 109b, and the semiconductor layer 108 is formed over the source or drain electrode layer 110a and the source or drain electrode layer 110b. . In this embodiment mode, the semiconductor layer 107 and the semiconductor layer 108 are formed using pentacene. Through the above steps, the coplanar thin film transistor 130 and the thin film transistor 131 in this embodiment can be manufactured (see FIG. 7).
続いて、ゲート絶縁層105上に選択的に、導電性材料を含む組成物を吐出して、第1の電極層117を形成する(図7参照。)。第1の電極層117は、基板100側から光を放射する場合には、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSO)、酸化亜鉛(ZnO)を含むインジウム亜鉛酸化物(IZO(indium zinc oxide))、酸化亜鉛(ZnO)、ZnOにガリウム(Ga)をドープしたもの、酸化スズ(SnO2)、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを含む組成物により所定のパターンを形成し、焼成によって形成することができる。本実施の形態では、ITOを含む組成物を吐出し、焼成することによって第1の電極層117を形成する。 Next, a first electrode layer 117 is formed by selectively discharging a composition containing a conductive material over the gate insulating layer 105 (see FIG. 7). When light is emitted from the substrate 100 side, the first electrode layer 117 is indium zinc oxide containing indium tin oxide (ITO), indium tin oxide containing silicon oxide (ITSO), and zinc oxide (ZnO). Articles (IZO (indium zinc oxide)), zinc oxide (ZnO), ZnO doped with gallium (Ga), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide A predetermined pattern can be formed from a composition containing indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, and the like, and can be formed by firing. In this embodiment mode, the first electrode layer 117 is formed by discharging and baking a composition containing ITO.
各透光性を有する導電性材料の、組成比の一例を述べる。酸化タングステンを含むインジウム酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%とすればよい。酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物の組成比は、酸化タングステン1.0wt%、酸化亜鉛0.5wt%、インジウム酸化物98.5wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム酸化物は、酸化チタン1.0wt%〜5.0wt%、インジウム酸化物99.0wt%〜95.0wt%とすればよい。インジウム錫酸化物(ITO)の組成比は、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物90.0wt%とすればよい。インジウム亜鉛酸化物(IZO)の組成比は、酸化亜鉛10.7wt%、インジウム酸化物89.3wt%とすればよい。酸化チタンを含むインジウム錫酸化物の組成比は、酸化チタン5.0wt%、酸化錫10.0wt%、インジウム酸化物85.0wt%とすればよい。上記組成比は例であり、適宜その組成比の割合は設定すればよい。 An example of the composition ratio of each light-transmitting conductive material will be described. The composition ratio of indium oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide and 99.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide containing tungsten oxide may be 1.0 wt% tungsten oxide, 0.5 wt% zinc oxide, and 98.5 wt% indium oxide. The indium oxide containing titanium oxide may be 1.0 wt% to 5.0 wt% titanium oxide and 99.0 wt% to 95.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide (ITO) may be 10.0 wt% tin oxide and 90.0 wt% indium oxide. The composition ratio of indium zinc oxide (IZO) may be 10.7 wt% zinc oxide and 89.3 wt% indium oxide. The composition ratio of indium tin oxide containing titanium oxide may be 5.0 wt% titanium oxide, 10.0 wt% tin oxide, and 85.0 wt% indium oxide. The above composition ratio is an example, and the ratio of the composition ratio may be set as appropriate.
また、透光性を有さない金属膜のような材料であっても膜厚を薄く(好ましくは、5nm〜30nm程度の厚さ)して光を透過可能な状態としておくことで、第1の電極層117から光を放射することが可能となる。また、第1の電極層117に用いることのできる金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、亜鉛、およびそれらの合金からなる導電膜、またはTiN、TiSiXNY、WSiX、WNX、WSiXNY、NbNなどの前記元素を主成分とする化合物材料からなる膜を用いることができる。 In addition, even a material such as a metal film that does not have translucency is thinned (preferably, a thickness of about 5 nm to 30 nm) so that light can be transmitted. It becomes possible to emit light from the electrode layer 117. As the metal thin film that can be used for the first electrode layer 117, a conductive film made of titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, aluminum, magnesium, calcium, lithium, zinc, and alloys thereof, or TiN, TiSi X N Y, WSi X, WN X, WSi X N Y, a compound material mainly containing the element, such as NbN film can be used.
第1の電極層117は、ソース電極層又はドレイン電極層110aと電気的に接続すればよいので、その接続構造は本実施の形態に限定されない。ソース電極層又はドレイン電極層110a上に層間絶縁層となる絶縁層を形成し、配線層によって、第1の電極層117と電気的に接続する構造を用いてもよい。この場合、開口(コンタクトホール)を、絶縁層を除去して形成するのではなく、絶縁層に対して撥液性を有する物質をソース電極層又はドレイン電極層110a上に形成することもできる。その後、絶縁性材料を含む組成物を塗布法などで塗布すると、撥液性を有する物質の形成されている領域を除いた領域に絶縁層は形成される。 The first electrode layer 117 only needs to be electrically connected to the source or drain electrode layer 110a; therefore, the connection structure is not limited to this embodiment mode. A structure in which an insulating layer serving as an interlayer insulating layer is formed over the source or drain electrode layer 110a and electrically connected to the first electrode layer 117 by a wiring layer may be used. In this case, the opening (contact hole) is not formed by removing the insulating layer, but a substance having liquid repellency with respect to the insulating layer can be formed over the source or drain electrode layer 110a. After that, when a composition containing an insulating material is applied by a coating method or the like, an insulating layer is formed in a region excluding a region where a liquid-repellent substance is formed.
加熱、乾燥等によって絶縁層を固化して形成した後、撥液性を有する物質を除去し、開口を形成する。この開口を埋めるように配線層を形成し、この配線層に接するように第1の電極層117を形成する。この方法を用いると、エッチングによる開口部の形成が必要ないので工程が簡略化する効果がある。 After the insulating layer is solidified by heating, drying, or the like, the liquid-repellent substance is removed to form an opening. A wiring layer is formed so as to fill the opening, and a first electrode layer 117 is formed so as to be in contact with the wiring layer. When this method is used, there is an effect of simplifying the process because it is not necessary to form an opening by etching.
また、発光した光を基板100側とは反対側に放射させる構造とする場合(上面放射型の表示パネルを作製する場合)には、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等の金属の粒子を主成分とした組成物を用いることができる。他の方法としては、スパッタリング法により透明導電膜若しくは光反射性の導電膜を形成して、液滴吐出法によりマスクパターンを形成し、エッチング加工を組み合わせて第1の電極層117を形成しても良い。 In the case where the emitted light is emitted to the side opposite to the substrate 100 side (when a top emission display panel is manufactured), Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), A composition composed mainly of metal particles such as W (tungsten) and Al (aluminum) can be used. As another method, a transparent conductive film or a light reflective conductive film is formed by a sputtering method, a mask pattern is formed by a droplet discharge method, and the first electrode layer 117 is formed by combining etching processes. Also good.
第1の電極層117は、その表面が平坦化されるように、CMP法、ポリビニルアルコール系の多孔質体で拭浄し、研磨しても良い。またCMP法を用いた研磨後に、第1の電極層117の表面に紫外線照射、酸素プラズマ処理などを行ってもよい。 The first electrode layer 117 may be wiped with a CMP method or a polyvinyl alcohol-based porous body and polished so that the surface thereof is planarized. Further, after the polishing using the CMP method, the surface of the first electrode layer 117 may be subjected to ultraviolet irradiation, oxygen plasma treatment, or the like.
以上の工程により、基板100上にコプレナー型の薄膜トランジスタと第1の電極層117が接続された表示パネル用のTFT基板が完成する。 Through the above steps, a TFT substrate for a display panel in which the coplanar thin film transistor and the first electrode layer 117 are connected to the substrate 100 is completed.
次に、絶縁層121(隔壁とも呼ばれる)を選択的に形成する。絶縁層121は、第1の電極層117上に開口部を有するように形成する。本実施の形態では、絶縁層121を全面に形成し、レジスト等のマスクによって、エッチングし加工する。絶縁層121を、直接選択的に形成できる液滴吐出法や印刷法などを用いて形成する場合は、エッチングによる加工は必ずしも必要はない。また絶縁層121も本発明の前処理によって、所望の形状に形成できる。 Next, an insulating layer 121 (also referred to as a partition wall) is selectively formed. The insulating layer 121 is formed over the first electrode layer 117 so as to have an opening. In this embodiment mode, the insulating layer 121 is formed over the entire surface, and is etched and processed with a mask such as a resist. When the insulating layer 121 is formed using a droplet discharge method, a printing method, or the like that can be directly and selectively formed, etching processing is not necessarily required. The insulating layer 121 can also be formed in a desired shape by the pretreatment of the present invention.
絶縁層121は、酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムその他の無機絶縁性材料、又はアクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体、又はポリイミド(polyimide)、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂材料を用いることができる。アクリル、ポリイミド等の感光性、非感光性の材料を用いて形成してもよい。絶縁層121は曲率半径が連続的に変化する形状が好ましく、上に形成される電界発光層122、第2の電極層123の被覆性が向上する。 The insulating layer 121 is formed using silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, or other inorganic insulating materials, acrylic acid, methacrylic acid, and derivatives thereof, polyimide, aromatic, or aromatic. A heat-resistant polymer such as polyamide, polybenzimidazole, or a siloxane resin material can be used. You may form using photosensitive and non-photosensitive materials, such as an acryl and a polyimide. The insulating layer 121 preferably has a shape in which the radius of curvature continuously changes, and the coverage of the electroluminescent layer 122 and the second electrode layer 123 formed thereon is improved.
また、液滴吐出法により、絶縁層121を組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、液滴吐出法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適用することができる。この工程により平坦性が向上すると、表示パネルの表示ムラなどを防止することができ、高繊細な画像を表示することができる。 Alternatively, after the insulating layer 121 is formed by discharging a composition by a droplet discharge method, the surface may be pressed and flattened by pressure in order to improve the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-like object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the droplet discharge method. When flatness is improved by this step, display unevenness of the display panel can be prevented and a high-definition image can be displayed.
表示パネル用のTFT基板である基板100の上に、発光素子を形成する(図8参照。)。 A light emitting element is formed over a substrate 100 which is a TFT substrate for a display panel (see FIG. 8).
電界発光層122を形成する前に、大気圧中で200℃の熱処理を行い第1の電極層117、絶縁層121中若しくはその表面に吸着している水分を除去する。また、減圧下で200〜400℃、好ましくは250〜350℃に熱処理を行い、そのまま大気に晒さずに電界発光層122を真空蒸着法や、減圧下の液滴吐出法で形成することが好ましい。 Before forming the electroluminescent layer 122, heat treatment is performed at 200 ° C. under atmospheric pressure to remove moisture adsorbed in the first electrode layer 117 and the insulating layer 121 or on the surface thereof. In addition, it is preferable to perform heat treatment at 200 to 400 ° C., preferably 250 to 350 ° C. under reduced pressure, and to form the electroluminescent layer 122 by vacuum deposition or droplet discharge under reduced pressure without being exposed to the air as it is. .
電界発光層122として、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料を、それぞれ蒸着マスクを用いた蒸着法等によって選択的に形成する。赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光を示す材料はカラーフィルタ同様、液滴吐出法により形成することもでき(低分子または高分子材料など)、この場合マスクを用いずとも、RGBの塗り分けを行うことができるため好ましい。電界発光層122上に第2の電極層123を積層形成して、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する。 As the electroluminescent layer 122, materials that emit red (R), green (G), and blue (B) light are selectively formed by an evaporation method using an evaporation mask or the like. A material that emits red (R), green (G), and blue (B) light can be formed by a droplet discharge method (such as a low-molecular or high-molecular material) in the same manner as a color filter. In this case, a mask is not used. Both are preferable because RGB can be separately applied. A second electrode layer 123 is stacked over the electroluminescent layer 122 to complete a display device having a display function using a light emitting element.
図示しないが、第2の電極層123を覆うようにしてパッシベーション膜を設けることは有効である。表示装置を構成する際に設けるパッシベーション膜は、単層構造でも多層構造でもよい。パッシベーション膜としては、窒化珪素(SiN)、酸化珪素(SiO2)、酸化窒化珪素(SiON)、窒化酸化珪素(SiNO)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CNX)を含む絶縁膜からなり、該絶縁膜を単層もしくは組み合わせた積層を用いることができる。例えば窒素含有炭素膜(CNX)、窒化珪素(SiN)のような積層、また有機材料を用いることも出来、スチレンポリマーなど高分子の積層でもよい。また、シロキサン材料(無機シロキサン、有機シロキサン)を用いてもよい。 Although not shown, it is effective to provide a passivation film so as to cover the second electrode layer 123. The passivation film provided when forming the display device may have a single layer structure or a multilayer structure. As the passivation film, silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), silicon nitride oxide (SiNO), aluminum nitride (AlN), aluminum oxynitride (AlON), nitrogen content is oxygen It is made of an insulating film containing aluminum nitride oxide (AlNO) or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), or nitrogen-containing carbon film (CN X ) that is higher than the content, and a single layer or a combination of the insulating films is used. Can do. For example, a laminate such as a nitrogen-containing carbon film (CN x ) or silicon nitride (SiN), or an organic material can be used, and a laminate of polymers such as a styrene polymer may be used. A siloxane material (inorganic siloxane or organic siloxane) may also be used.
この際、カバレッジの良い膜をパッシベーション膜として用いることが好ましく、炭素膜、特にDLC膜を用いることは有効である。DLC膜は室温から100℃以下の温度範囲で成膜可能であるため、耐熱性の低い電界発光層の上方にも容易に成膜することができる。DLC膜は、プラズマCVD法(代表的には、RFプラズマCVD法、マイクロ波CVD法、電子サイクロトロン共鳴(ECR)CVD法、熱フィラメントCVD法など)、燃焼炎法、スパッタ法、イオンビーム蒸着法、レーザ蒸着法などで形成することができる。成膜に用いる反応ガスは、水素ガスと、炭化水素系のガス(例えばCH4、C2H2、C6H6など)とを用い、グロー放電によりイオン化し、負の自己バイアスがかかったカソードにイオンを加速衝突させて成膜する。また、CN膜は反応ガスとしてC2H4ガスとN2ガスとを用いて形成すればよい。DLC膜は酸素に対するブロッキング効果が高く、電界発光層の酸化を抑制することが可能である。そのため、この後に続く封止工程を行う間に電界発光層が酸化するといった問題を防止できる。 At this time, it is preferable to use a film with good coverage as the passivation film, and it is effective to use a carbon film, particularly a DLC film. Since the DLC film can be formed in a temperature range from room temperature to 100 ° C., it can be easily formed over the electroluminescent layer having low heat resistance. The DLC film is formed by a plasma CVD method (typically, an RF plasma CVD method, a microwave CVD method, an electron cyclotron resonance (ECR) CVD method, a hot filament CVD method, etc.), a combustion flame method, a sputtering method, or an ion beam evaporation method. It can be formed by laser vapor deposition. The reaction gas used for film formation was hydrogen gas and a hydrocarbon-based gas (for example, CH 4 , C 2 H 2 , C 6 H 6, etc.), ionized by glow discharge, and negative self-bias was applied. Films are formed by accelerated collision of ions with the cathode. The CN film may be formed using C 2 H 4 gas and N 2 gas as reaction gases. The DLC film has a high blocking effect against oxygen and can suppress oxidation of the electroluminescent layer. Therefore, the problem that the electroluminescent layer is oxidized during the subsequent sealing process can be prevented.
図9(B)に示すように、シール材136を形成し、封止基板145を用いて封止する。その後、ゲート電極層103と電気的に接続して形成されるゲート配線層に、フレキシブル配線基板を接続し、外部との電気的な接続をしても良い。これは、配線層111と電気的に接続して形成されるソース配線層も同様である。 As shown in FIG. 9B, a sealant 136 is formed and sealed with a sealing substrate 145. After that, a flexible wiring board may be connected to a gate wiring layer formed by being electrically connected to the gate electrode layer 103 to be electrically connected to the outside. The same applies to the source wiring layer formed by being electrically connected to the wiring layer 111.
素子を有する基板100と封止基板145の間には充填剤135を封入して封止する。充填剤の封入には、実施の形態4で示す液晶材料と同様に滴下法を用いることもできる。充填剤135の代わりに、窒素などの不活性ガスを充填してもよい。また、乾燥剤を表示装置内に設置することによって、発光素子の水分による劣化を防止することができる。乾燥剤の設置場所は、封止基板145側でも、素子を有する基板100側でもよく、シール材136が形成される領域に基板に凹部を形成して設置してもよい。また、封止基板145の駆動回路領域や配線領域など表示に寄与しない領域に対応する場所に設置すると、乾燥剤が不透明な物質であっても開口率を低下させることがない。充填剤135に吸湿性の材料を含むように形成し、乾燥剤の機能を持たせても良い。以上により、発光素子を用いた表示機能を有する表示装置が完成する(図9参照。)。 A filler 135 is sealed between the substrate 100 having elements and the sealing substrate 145 for sealing. For filling the filler, a dropping method can be used similarly to the liquid crystal material described in Embodiment 4. Instead of the filler 135, an inert gas such as nitrogen may be filled. Further, by installing the desiccant in the display device, the light emitting element can be prevented from being deteriorated by moisture. The installation place of the desiccant may be on the sealing substrate 145 side or the substrate 100 side having an element, and the substrate may be provided with a recess formed in a region where the sealant 136 is formed. In addition, when it is installed at a location corresponding to a region that does not contribute to display such as a drive circuit region or a wiring region of the sealing substrate 145, the aperture ratio is not lowered even if the desiccant is an opaque substance. The filler 135 may be formed so as to include a hygroscopic material and may have a function of a desiccant. Thus, a display device having a display function using a light-emitting element is completed (see FIG. 9).
また、表示装置内部と外部を電気的に接続するための端子電極層137に、異方性導電膜138によってFPC139が接着され、端子電極層137と電気的に接続する。 In addition, an FPC 139 is bonded to a terminal electrode layer 137 for electrically connecting the inside and the outside of the display device with an anisotropic conductive film 138 to be electrically connected to the terminal electrode layer 137.
図9(A)に、表示装置の上面図を示す。図9(A)で示すように、画素領域150、走査線駆動領域151a、走査線駆動領域151b、接続領域153が、シール材136によって、基板100と封止基板145との間に封止され、基板100上にICドライバによって形成された信号線駆動回路152が設けられている。駆動回路領域には、薄膜トランジスタ133、薄膜トランジスタ134、画素領域には、薄膜トランジスタ131、薄膜トランジスタ130がそれぞれ設けられている。 FIG. 9A shows a top view of the display device. As shown in FIG. 9A, the pixel region 150, the scanning line driving region 151a, the scanning line driving region 151b, and the connection region 153 are sealed between the substrate 100 and the sealing substrate 145 with a sealant 136. A signal line driver circuit 152 formed by an IC driver is provided on the substrate 100. A thin film transistor 133 and a thin film transistor 134 are provided in the driver circuit region, and a thin film transistor 131 and a thin film transistor 130 are provided in the pixel region, respectively.
なお、本実施の形態では、ガラス基板で発光素子を封止した場合を示すが、封止の処理とは、発光素子を水分から保護するための処理であり、カバー材で機械的に封入する方法、熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂で封入する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法のいずれかを用いる。カバー材としては、ガラス、セラミックス、プラスチックもしくは金属を用いることができるが、カバー材側に光を放射させる場合は透光性でなければならない。また、カバー材と上記発光素子が形成された基板とは熱硬化性樹脂又は紫外光硬化性樹脂等のシール材を用いて貼り合わせられ、熱処理又は紫外光照射処理によって樹脂を硬化させて密閉空間を形成する。この密閉空間の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を設けることも有効である。この吸湿材は、シール材の上に接して設けても良いし、発光素子よりの光を妨げないような、隔壁の上や周辺部に設けても良い。さらに、カバー材と発光素子の形成された基板との空間を熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂で充填することも可能である。この場合、熱硬化性樹脂若しくは紫外光硬化性樹脂の中に酸化バリウムに代表される吸湿材を添加しておくことは有効である。 Note that in this embodiment mode, a case where a light-emitting element is sealed with a glass substrate is shown; however, the sealing process is a process for protecting the light-emitting element from moisture and is mechanically sealed with a cover material. Either a method, a method of encapsulating with a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin, or a method of encapsulating with a thin film having a high barrier ability such as a metal oxide or a nitride is used. As the cover material, glass, ceramics, plastic, or metal can be used. However, when light is emitted to the cover material side, it must be translucent. In addition, the cover material and the substrate on which the light emitting element is formed are bonded together using a sealing material such as a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin, and the resin is cured by heat treatment or ultraviolet light irradiation treatment to form a sealed space. Form. It is also effective to provide a hygroscopic material typified by barium oxide in this sealed space. This hygroscopic material may be provided in contact with the sealing material, or may be provided on the partition wall or in the peripheral portion so as not to block light from the light emitting element. Further, the space between the cover material and the substrate on which the light emitting element is formed can be filled with a thermosetting resin or an ultraviolet light curable resin. In this case, it is effective to add a moisture absorbing material typified by barium oxide in the thermosetting resin or the ultraviolet light curable resin.
本実施の形態では、スイッチングTFTはシングルゲート構造を詳細に説明したが、ダブルゲート構造などのマルチゲート構造でもよい。また半導体をSASや結晶性半導体を用いて作製した場合、一導電型を付与する不純物の添加によって不純物領域を形成することもできる。この場合、半導体層は濃度の異なる不純物領域を有していてもよい。例えば、半導体層のチャネル領域近傍、ゲート電極層と積層する領域は、低濃度不純物領域とし、その外側の領域を高濃度不純物領域としてもよい。 In the present embodiment, the switching TFT has been described in detail for a single gate structure, but a multi-gate structure such as a double gate structure may be used. In the case where a semiconductor is manufactured using a SAS or a crystalline semiconductor, an impurity region can be formed by adding an impurity imparting one conductivity type. In this case, the semiconductor layer may have impurity regions having different concentrations. For example, the vicinity of the channel region of the semiconductor layer and the region stacked with the gate electrode layer may be a low concentration impurity region, and the region outside the channel region may be a high concentration impurity region.
以上示したように、本実施の形態では、工程を簡略化することができる。また、液滴吐出法を用いて基板上に直接的に各種の構成物(パーツ)やマスク層を形成することにより、1辺が1000mmを超える第5世代以降のガラス基板を用いても、容易に表示パネルを製造することができる。 As described above, in this embodiment, the process can be simplified. In addition, by forming various components (parts) and a mask layer directly on the substrate using the droplet discharge method, it is easy to use glass substrates of 5th generation and later with one side exceeding 1000 mm. A display panel can be manufactured.
本実施の形態では、めっき触媒元素を吸着する光触媒物質に裏面露光により、選択的に光を照射し、露光された光触媒物質にめっき触媒元素を選択的に吸着して、自己整合的にソース電極層及びドレイン電極層を形成している。よって、マスクのアライメントずれによる形状不良などが生じず、制御性よく配線を形成することができる。従って、本発明を用いると、歩留まりよく信頼性の高い半導体装置、表示装置などを作製することができる。 In the present embodiment, the photocatalyst material that adsorbs the plating catalyst element is selectively irradiated with light by backside exposure, and the plating catalyst element is selectively adsorbed to the exposed photocatalyst material to form a source electrode in a self-aligning manner. A layer and a drain electrode layer are formed. Therefore, shape defects due to misalignment of the mask do not occur, and the wiring can be formed with good controllability. Therefore, with the present invention, a highly reliable semiconductor device, display device, or the like can be manufactured with high yield.
また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置を作製することもできる。 Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device that can operate at high speed can be manufactured.
(実施の形態5)
本発明の実施の形態について、図14乃至図19を用いて説明する。より詳しくは、本発明を適用した、コプレナー型の薄膜トランジスタを有する表示装置の作製方法について説明する。図14(A)乃至18(A)は表示装置画素部の上面図であり、図14(B)乃至図18(B)は、図14(A)乃至18(A)を形製する各工程における線E−Fによる断面図である。図19(A)も表示装置の上面図であり、図19(B)は、図19(A)における線O−P(線U−Wを含む)による断面図である。なお表示素子として液晶材料を用いた液晶表示装置の例を示す。よって、同一部分又は同様な機能を有する部分の繰り返しの説明は省略する。
(Embodiment 5)
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. More specifically, a method for manufacturing a display device having a coplanar thin film transistor to which the present invention is applied will be described. 14A to 18A are top views of the display device pixel portion, and FIGS. 14B to 18B are processes for forming FIGS. 14A to 18A. It is sectional drawing by line EF in FIG. FIG. 19A is also a top view of the display device, and FIG. 19B is a cross-sectional view taken along line OP (including line U-W) in FIG. Note that an example of a liquid crystal display device using a liquid crystal material as a display element is shown. Therefore, repetitive description of the same portion or a portion having a similar function is omitted.
本実施の形態ではソース電極層、ドレイン電極層、容量配線層、他の配線層を作製する際、本発明を用いためっき法を適用する。基板200上にゲート電極層203a及びゲート電極層203bを形成し、ゲート電極層203a及びゲート電極層203bを覆うゲート絶縁層207を形成する。 In this embodiment mode, a plating method using the present invention is applied when a source electrode layer, a drain electrode layer, a capacitor wiring layer, and another wiring layer are formed. A gate electrode layer 203a and a gate electrode layer 203b are formed over the substrate 200, and a gate insulating layer 207 is formed to cover the gate electrode layer 203a and the gate electrode layer 203b.
本発明においては、基板200上に形成される光触媒物質に光照射をする際に、裏面露光を用い、基板200側から、基板200を通過するように光を照射し、形成されている光触媒物質を活性化する。よって、基板200は、光触媒物質を活性化できるだけの光(光の波長、エネルギーなど)を透過する物質である必要がある。また上記透光性は、ゲート絶縁層207にも基板200と同様に必要である。反対に、ゲート電極層203a及びゲート電極層203bは、裏面露光時に光を遮断するマスクとして機能するので、用いられる光に対して非透光性を有する必要がある。 In the present invention, when the photocatalyst material formed on the substrate 200 is irradiated with light, the photocatalyst material formed by irradiating light from the substrate 200 side so as to pass through the substrate 200 using back exposure. Activate. Therefore, the substrate 200 needs to be a substance that transmits light (wavelength of light, energy, etc.) that can activate the photocatalytic substance. The light-transmitting property is necessary for the gate insulating layer 207 as well as the substrate 200. On the other hand, the gate electrode layer 203a and the gate electrode layer 203b function as a mask that blocks light at the time of backside exposure, and thus need to have a non-light-transmitting property with respect to the light used.
ゲート電極層203a及びゲート電極層203bは、CVD法やスパッタ法、液滴吐出法などを用いて形成することができる。ゲート電極層203a及びゲート電極層203bは、Ag、Au、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cuから選ばれた元素、又は前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、単層構造でも複数層の構造でもよく、例えば、窒化タングステン(TiN)膜とモリブデン(Mo)膜との2層構造としてもよいし、膜厚50nmのタングステン膜、膜厚500nmのアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜、膜厚30nmの窒化チタン膜を順次積層した3層構造としてもよい。また、3層構造とする場合、第1の導電膜のタングステンに代えて窒化タングステンを用いてもよいし、第2の導電膜のアルミニウムとシリコンの合金(Al−Si)膜に代えてアルミニウムとチタンの合金膜(Al−Ti)を用いてもよいし、第3の導電膜の窒化チタン膜に代えてチタン膜を用いてもよい。 The gate electrode layer 203a and the gate electrode layer 203b can be formed by a CVD method, a sputtering method, a droplet discharge method, or the like. The gate electrode layer 203a and the gate electrode layer 203b are mainly composed of an element selected from Ag, Au, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, Ta, W, Ti, Mo, Al, and Cu, or the aforementioned element. What is necessary is just to form with an alloy material or a compound material. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus, or an AgPdCu alloy may be used. Alternatively, a single-layer structure or a multi-layer structure may be used, for example, a two-layer structure of a tungsten nitride (TiN) film and a molybdenum (Mo) film, a tungsten film with a thickness of 50 nm, aluminum with a thickness of 500 nm, and A three-layer structure in which a silicon alloy (Al—Si) film and a titanium nitride film with a thickness of 30 nm are sequentially stacked may be employed. In the case of a three-layer structure, tungsten nitride may be used instead of tungsten of the first conductive film, or aluminum instead of the aluminum and silicon alloy (Al-Si) film of the second conductive film. A titanium alloy film (Al—Ti) may be used, or a titanium film may be used instead of the titanium nitride film of the third conductive film.
ゲート電極層203a及びゲート電極層203bを形成するのにエッチングにより加工が必要な場合、マスクを形成し、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより加工すればよい。ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング条件(コイル型の電極に印加される電力量、基板側の電極に印加される電力量、基板側の電極温度等)を適宜調節することにより、電極層をテーパー形状にエッチングすることができる。なお、エッチング用ガスとしては、Cl2、BCl3、SiCl4もしくはCCl4などを代表とする塩素系ガス、CF4、SF6もしくはNF3などを代表とするフッ素系ガス又はO2を適宜用いることができる。 In the case where etching is required to form the gate electrode layer 203a and the gate electrode layer 203b, a mask may be formed and processed by dry etching or wet etching. Using an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method, the etching conditions (the amount of power applied to the coil-type electrode, the amount of power applied to the substrate-side electrode, the electrode temperature on the substrate side, etc.) are appropriately set. By adjusting, the electrode layer can be etched into a tapered shape. As an etching gas, a chlorine-based gas typified by Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4, CCl 4, etc., a fluorine-based gas typified by CF 4 , SF 6, NF 3, etc., or O 2 is appropriately used. be able to.
ゲート絶縁層207としては、実施の形態1と同様に形成すればよく、珪素の酸化物材料又は窒化物材料等の材料で形成することができる。また、積層でも単層でもよい。本実施の形態では、窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化珪素膜3層の積層を用いる。 The gate insulating layer 207 may be formed in a manner similar to that of Embodiment 1, and may be formed of a material such as an oxide material or a nitride material of silicon. Further, it may be a laminated layer or a single layer. In this embodiment, a stacked layer of a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a silicon nitride film is used.
基板200上における、ソース電極層、ドレイン電極層、容量配線層の被形成領域に、ソース電極層、ドレイン電極層、容量配線層に対するメッキ触媒物質を吸着する物質として、光触媒物質形成する。本実施の形態では、液滴吐出装置202a、液滴吐出装置202bにより、光触媒物質を含む液状の組成物を吐出し、光触媒物質201a、光触媒物質201bを形成する(図14参照。)。光触媒物質201a、光触媒物質201bは、乾燥、焼成によって固化したものである。本実施の形態では、光触媒物質として酸化チタンを用い、溶媒として水を用いる。 A photocatalytic material is formed as a material that adsorbs the plating catalyst material for the source electrode layer, the drain electrode layer, and the capacitor wiring layer in the formation region of the source electrode layer, the drain electrode layer, and the capacitor wiring layer on the substrate 200. In this embodiment mode, a liquid composition containing a photocatalytic substance is discharged by the droplet discharge device 202a and the droplet discharge device 202b to form the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b (see FIG. 14). The photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b are solidified by drying and baking. In this embodiment mode, titanium oxide is used as a photocatalytic substance, and water is used as a solvent.
光触媒物質201a及び光触媒物質201bにめっき触媒物質を析出させるため、めっき触媒物質を含む溶液中に光触媒物質201a及び光触媒物質201bを浸漬し、めっき触媒物質242a、めっき触媒物質242b、めっき触媒物質242c、めっき触媒物質242dを光触媒物質201a表面に、めっき触媒物質244a、めっき触媒物質244bを光触媒物質201b表面にそれぞれ析出させる(図15参照。)。その際、基板200側より、光源240から、基板200を通過させて光241を光触媒物質201a及び光触媒物質201bへ照射する。光241は、基板200とゲート絶縁層207は透過するが、非透光性であるゲート電極層203a及びゲート電極層203bは通過せず遮断される。よって、光触媒物質201a及び光触媒物質201bにおいて、ゲート電極層203a又はゲート電極層203bと重畳する領域は非露光領域となり、露光領域のみ光触媒物質は光によって活性化し、その光触媒機能によって、めっき触媒物質を含む溶液中のめっき触媒物質は還元される。よって光触媒物質201a表面に、選択的にめっき触媒物質242a、めっき触媒物質242b、めっき触媒物質242c、めっき触媒物質242dが析出し、光触媒物質201b表面に、選択的にめっき触媒物質244a、めっき触媒物質244bが析出する。一方非露光領域である光触媒物質243a、光触媒物質243b、光触媒物質243c、光触媒物質245表面にはめっき触媒物質は析出しない。光241は、光触媒物質201a及び光触媒物質201bの光触媒機能が発生する波長の光とし、光のエネルギーにより光照射及び浸漬処理時間を適宜調整する。本実施の形態では、光触媒物質201a及び光触媒物質201bとして酸化チタンを用いるので、光241として紫外光を照射する。 In order to deposit the plating catalyst material on the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b, the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b are immersed in a solution containing the plating catalyst material, and the plating catalyst material 242a, the plating catalyst material 242b, the plating catalyst material 242c, The plating catalyst material 242d is deposited on the surface of the photocatalytic material 201a, and the plating catalyst material 244a and the plating catalyst material 244b are deposited on the surface of the photocatalytic material 201b (see FIG. 15). At that time, light 241 is irradiated from the light source 240 to the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b from the light source 240 through the substrate 200 side. The light 241 is transmitted through the substrate 200 and the gate insulating layer 207, but is not transmitted through the non-light-transmitting gate electrode layer 203a and the gate electrode layer 203b. Therefore, in the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b, the region overlapping with the gate electrode layer 203a or the gate electrode layer 203b is a non-exposed region, and the photocatalyst material is activated by light only in the exposed region. The plating catalyst material in the containing solution is reduced. Therefore, the plating catalyst material 242a, the plating catalyst material 242b, the plating catalyst material 242c, and the plating catalyst material 242d are selectively deposited on the surface of the photocatalyst material 201a, and the plating catalyst material 244a and the plating catalyst material are selectively deposited on the surface of the photocatalyst material 201b. 244b is deposited. On the other hand, the plating catalyst material does not deposit on the surfaces of the photocatalyst material 243a, photocatalyst material 243b, photocatalyst material 243c, and photocatalyst material 245 which are non-exposed areas. The light 241 is light having a wavelength at which the photocatalytic function of the photocatalytic substance 201a and the photocatalytic substance 201b is generated, and the light irradiation and immersion treatment time are appropriately adjusted depending on the energy of the light. In this embodiment mode, titanium oxide is used for the photocatalyst material 201 a and the photocatalyst material 201 b, and thus ultraviolet light is irradiated as the light 241.
このように光照射によって、光触媒物質を活性化させ、光触媒物質の光触媒機能を利用する場合は、めっき触媒物質を含む溶液のpHを調整しなくてもよい。pH調整のための水酸化ナトリウム(NaOH)や水酸化カリウム(KOH)などを加えなくてもよい。従って、光触媒機能を用いると、半導体層の材料によっては、悪影響を与えかねない水酸化カリウム(KOH)などの物質を用いなくてもよいという利点がある。 As described above, when the photocatalytic substance is activated by light irradiation and the photocatalytic function of the photocatalytic substance is used, it is not necessary to adjust the pH of the solution containing the plating catalyst substance. It is not necessary to add sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH) or the like for pH adjustment. Therefore, when the photocatalytic function is used, there is an advantage that it is not necessary to use a substance such as potassium hydroxide (KOH) which may have an adverse effect depending on the material of the semiconductor layer.
めっき触媒物質を含む溶液が、光触媒物質201a及び光触媒物質201bと接すればよいので、浸漬する方法には限定されない。よって、基板200を斜め(または垂直)に立てて設置し、めっき触媒物質を含む溶液を、基板200上の光触媒物質201a及び光触媒物質201b表面に流すように塗布してもよい。基板を斜め(または垂直)に立てて溶液を塗布するようにめっきを行うと、大面積の基板であっても工程に用いる装置が小型化できる利点がある。 Since the solution containing the plating catalyst material may be in contact with the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b, the method is not limited to the immersion method. Accordingly, the substrate 200 may be placed upright (or vertically), and the solution containing the plating catalyst material may be applied so as to flow on the surface of the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b on the substrate 200. When plating is performed so that the solution is applied while the substrate is inclined (or vertical), there is an advantage that the apparatus used in the process can be downsized even if the substrate has a large area.
めっき触媒物質242a、めっき触媒物質242b、めっき触媒物質242c、めっき触媒物質242d、めっき触媒物質244a、めっき触媒物質244bを表面に吸着させた光触媒物質201a及び光触媒物質201bをめっきする金属材料を含むめっき液に浸漬し、めっき触媒物質242a、めっき触媒物質242b、めっき触媒物質242c、めっき触媒物質242d、めっき触媒物質244a、めっき触媒物質244b上に金属膜を成長させ、所望とする膜厚に達するように浸漬時間を制御し、ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、ソース電極層又はドレイン電極層210、ソース電極層又はドレイン電極層204、容量配線層205、容量配線層206を自己整合的に形成する(図16参照。)。ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、ソース電極層又はドレイン電極層210は、ゲート電極層203a、ゲート電極層203bとほぼ重ならないように自己整合的に形成することができるため、制御性がよい。 Plating catalyst material 242a, plating catalyst material 242b, plating catalyst material 242c, plating catalyst material 242d, plating catalyst material 244a, photocatalyst material 201a having plating catalyst material 244b adsorbed on the surface, and plating containing a metal material for plating photocatalyst material 201b A metal film is grown on the plating catalyst material 242a, the plating catalyst material 242b, the plating catalyst material 242c, the plating catalyst material 242d, the plating catalyst material 244a, and the plating catalyst material 244b to reach a desired film thickness. The source or drain electrode layer 208, the source or drain electrode layer 209, the source or drain electrode layer 210, the source or drain electrode layer 204, the capacitor wiring layer 205, the capacitor wiring Layer 206 is formed in a self-aligned manner (see FIG. 6 references.). The source or drain electrode layer 208, the source or drain electrode layer 209, and the source or drain electrode layer 210 are formed in a self-aligning manner so as not to overlap with the gate electrode layer 203a and the gate electrode layer 203b. Therefore, controllability is good.
めっき触媒物質は、めっきする金属材料によって適宜選択する。めっき触媒物質としては、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)などを用いればよい。めっき触媒物質は溶液に溶解させて、めっき触媒物質を含む溶液として扱う。 The plating catalyst material is appropriately selected depending on the metal material to be plated. As the plating catalyst material, palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), iridium (Ir), gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), or the like may be used. . The plating catalyst material is dissolved in a solution and treated as a solution containing the plating catalyst material.
めっきできる金属材料は、ニッケル(Ni)、ニッケル合金(ニッケルリン(NiP)合金、ニッケルコバルト(NiCo)合金、ニッケルコバルトリン(NiCoP)合金、ニッケル鉄リン(NiFeP)合金、ニッケルタングステンリン(NiWP)合金など)、銅(Cu)、金(Au)、コバルト(Co)、錫(Sn)などを用いることができる。 Metal materials that can be plated are nickel (Ni), nickel alloy (nickel phosphorus (NiP) alloy, nickel cobalt (NiCo) alloy, nickel cobalt phosphorus (NiCoP) alloy, nickel iron phosphorus (NiFeP) alloy, nickel tungsten phosphorus (NiWP) Alloy, etc.), copper (Cu), gold (Au), cobalt (Co), tin (Sn), or the like can be used.
その他の詳細なめっき条件は、実施の形態1と同様に行うことができる。 Other detailed plating conditions can be performed in the same manner as in the first embodiment.
本実施の形態では、金属材料を含むめっき液として、金属塩である硫酸ニッケル6水和物(NiSO4)、還元剤である次亜リン酸(H3PO2)、錯化剤である乳酸及びリンゴ酸を混合して用いる。析出する金属膜はニッケルリン合金(NiP)膜である。 In this embodiment, as a plating solution containing a metal material, nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 ) that is a metal salt, hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) that is a reducing agent, and lactic acid that is a complexing agent And malic acid. The deposited metal film is a nickel phosphorus alloy (NiP) film.
めっき触媒物質242a、めっき触媒物質242b、めっき触媒物質242c、めっき触媒物質242d、めっき触媒物質244a、めっき触媒物質244bは、光触媒物質201a、光触媒物質201b表面を覆うように析出し、めっきによって形成される金属膜は膜厚方向のみでなく多方向に3次元的に形成されるので、ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、ソース電極層又はドレイン電極層210、ソース電極層又はドレイン電極層204、容量配線層205、容量配線層206は、図16のように、光触媒物質201a、光触媒物質201bの上面及び側面を覆うように形成される。 The plating catalyst material 242a, the plating catalyst material 242b, the plating catalyst material 242c, the plating catalyst material 242d, the plating catalyst material 244a, and the plating catalyst material 244b are deposited so as to cover the surfaces of the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b, and are formed by plating. Since the metal film is three-dimensionally formed not only in the film thickness direction but also in multiple directions, the source or drain electrode layer 208, the source or drain electrode layer 209, the source or drain electrode layer 210, the source The electrode layer or drain electrode layer 204, the capacitor wiring layer 205, and the capacitor wiring layer 206 are formed so as to cover the upper and side surfaces of the photocatalyst material 201a and the photocatalyst material 201b as shown in FIG.
また、実施の形態2のように、光触媒物質の光触媒機能が発生する光を照射せずめっき触媒物質を吸着させる場合は、めっき触媒物質を含む溶液のpH調整を行えばよい。 When the plating catalyst material is adsorbed without irradiating light that generates the photocatalytic function of the photocatalytic material as in Embodiment 2, the pH of the solution containing the plating catalyst material may be adjusted.
半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料の組み合わせによっては、導通できない、また高抵抗となるなどの電気的特性が低下する場合がある。よって、半導体層に用いる材料とソース電極層及びドレイン電極層に用いる材料は適宜選択する必要がある。本実施の形態ではめっき法によってソース電極層又はドレイン電極層を形成するので、このソース電極層及びドレイン電極層の表面をまた他の金属材料で置換めっきすることができる。よって、積層する半導体層とより低抵抗な材料を表面に形成することによって、薄膜トランジスタの電気的特性を向上させることができる。本実施の形態では、ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、ソース電極層又はドレイン電極層210は、めっき触媒物質としてパラジウムを用いて形成したニッケルリン合金膜である。本実施の形態では半導体層として有機半導体であるペンタセンを用いるので、接するソース電極層及びドレイン電極層の材料としては金が好ましい。よって、本実施の形態では、ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、及びソース電極層又はドレイン電極層210表面を金により置換する金めっきを行う。また、本実施の形態では、この処理によって、ソース電極層又はドレイン電極層204、容量配線層205、容量配線層206も同様に金めっきが行われる。 Depending on the combination of the material used for the semiconductor layer and the material used for the source electrode layer and the drain electrode layer, electrical characteristics such as inability to conduct and high resistance may be deteriorated. Therefore, the material used for the semiconductor layer and the material used for the source and drain electrode layers need to be selected as appropriate. In this embodiment mode, since the source electrode layer or the drain electrode layer is formed by a plating method, the surface of the source electrode layer and the drain electrode layer can be replaced with another metal material. Therefore, the electrical characteristics of the thin film transistor can be improved by forming a stacked semiconductor layer and a lower resistance material on the surface. In the present embodiment, the source or drain electrode layer 208, the source or drain electrode layer 209, and the source or drain electrode layer 210 are nickel phosphorus alloy films formed using palladium as a plating catalyst material. . In this embodiment mode, pentacene which is an organic semiconductor is used as a semiconductor layer; therefore, gold is preferable as a material for the source electrode layer and the drain electrode layer which are in contact with each other. Therefore, in this embodiment, gold plating is performed to replace the surfaces of the source or drain electrode layer 208, the source or drain electrode layer 209, and the source or drain electrode layer 210 with gold. In this embodiment mode, gold plating is similarly performed on the source or drain electrode layer 204, the capacitor wiring layer 205, and the capacitor wiring layer 206 by this treatment.
ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、ソース電極層又はドレイン電極層210に金を金属材料として含むめっき液に浸漬し、ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、ソース電極層又はドレイン電極層210、ソース電極層又はドレイン電極層204、容量配線層205、容量配線層206表面に金薄膜である金属膜215、金属膜216、金属膜217、金属膜214、金属膜218、金属膜219を形成する(図17参照。)。 The source or drain electrode layer 208, the source or drain electrode layer 209, and the source or drain electrode layer 210 are immersed in a plating solution containing gold as a metal material, and the source or drain electrode layer 208 and the source electrode Layer or drain electrode layer 209, source electrode layer or drain electrode layer 210, source electrode layer or drain electrode layer 204, capacitor wiring layer 205, capacitor wiring layer 206, metal film 215 which is a gold thin film, metal film 216, metal film A metal film 214, a metal film 218, and a metal film 219 are formed (see FIG. 17).
本実施の形態では、金めっきを行う前に、硫酸溶液にて活性化する。まためっき前に純水による予備加温(80〜90度(℃))浸漬を行うと効果的である。本実施の形態における金を金属材料として含むめっき液は、金属塩である(シアン化金カリウム、塩化金酸)、錯化剤である(EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、クワドロール、クエン酸塩、乳酸塩)、pH緩衝剤(塩化アンモニウム−アンモニア、リン酸−リン酸ナトリウム)などからなる。また、析出速度の向上及びより厚いめっき膜を得るために、活性金属イオン(例えばZn、Co、Ni、Cu等のイオン)を添加してもよい。活性金属イオンを添加すると、光沢や密着性が良好になるなどの効果もある。 In the present embodiment, activation is performed with a sulfuric acid solution before gold plating. Further, it is effective to perform preheating (80 to 90 ° C.) immersion with pure water before plating. The plating solution containing gold as a metal material in the present embodiment is a metal salt (potassium gold cyanide, chloroauric acid), a complexing agent (EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid), quadrol, citrate, lactic acid) Salt), pH buffer (ammonium chloride-ammonia, phosphoric acid-sodium phosphate), and the like. Moreover, in order to improve the deposition rate and obtain a thicker plating film, active metal ions (for example, ions of Zn, Co, Ni, Cu, etc.) may be added. Addition of active metal ions also has an effect of improving gloss and adhesion.
液滴吐出装置より、液状の導電性材料を含む組成物を吐出し、配線層221、配線層222を形成する(図17参照。)。配線層221は、ソース配線層又はドレイン配線層としても機能し、金属膜214及び金属膜215に接して形成され、ソース電極層又はドレイン電極層204とソース電極層又はドレイン電極層208とを電気的に接続する。配線層222は、金属膜219と金属膜218とに接して形成され、容量配線層205と容量配線層206を電気的に接続させる。 A composition containing a liquid conductive material is discharged from a droplet discharge device to form a wiring layer 221 and a wiring layer 222 (see FIG. 17). The wiring layer 221 also functions as a source wiring layer or a drain wiring layer, is formed in contact with the metal film 214 and the metal film 215, and electrically connects the source or drain electrode layer 204 and the source or drain electrode layer 208 to each other. Connect. The wiring layer 222 is formed in contact with the metal film 219 and the metal film 218, and electrically connects the capacitor wiring layer 205 and the capacitor wiring layer 206.
配線層221、配線層222を本実施の形態のように液滴吐出法によって形成する際の導電性材料としては、Ag(銀)、Au(金)、Cu(銅)、W(タングステン)、Al(アルミニウム)等の金属の粒子を主成分とした組成物を用いることができる。また、透光性を有するインジウム錫酸化物(ITO)、インジウム錫酸化物と酸化珪素からなるITSO、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛、窒化チタンなどを組み合わせても良い。 As a conductive material when the wiring layer 221 and the wiring layer 222 are formed by a droplet discharge method as in this embodiment, Ag (silver), Au (gold), Cu (copper), W (tungsten), A composition containing metal particles such as Al (aluminum) as a main component can be used. Further, light-transmitting indium tin oxide (ITO), ITSO made of indium tin oxide and silicon oxide, organic indium, organic tin, zinc oxide, titanium nitride, or the like may be combined.
また、配線層221、配線層222は、PVD法、CVD法、蒸着法等により導電膜を成膜した後、所望の形状にエッチングして形成することもできる。また、印刷法、電界メッキ法等により、所定の場所に選択的に配線層を形成することができる。更にはリフロー法、ダマシン法を用いても良い。配線層の材料は、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Ba等の元素又はその合金、若しくはその窒化物を用いて形成すればよい。 Alternatively, the wiring layer 221 and the wiring layer 222 can be formed by forming a conductive film by a PVD method, a CVD method, an evaporation method, or the like, and then etching into a desired shape. In addition, the wiring layer can be selectively formed at a predetermined place by a printing method, an electroplating method, or the like. Furthermore, a reflow method or a damascene method may be used. The wiring layer material is composed of elements such as Ag, Au, Cu, Ni, Pt, Pd, Ir, Rh, W, Al, Ta, Mo, Cd, Zn, Fe, Ti, Si, Ge, Zr, Ba or the like. What is necessary is just to form using an alloy or its nitride.
固体表面のぬれ性は、表面の状態に影響をうける。液状の組成物に対して、ぬれ性が低い物質を形成するとその表面は液状の組成物に対してぬれ性の低い領域(以下、低ぬれ性領域ともいう)となり、逆に液状の組成物に対して、ぬれ性の高い物質を形成するとその表面は、液状の組成物に対してぬれ性の高い領域(以下、高ぬれ性領域ともいう)となる。 The wettability of the solid surface is affected by the surface condition. When a substance having low wettability is formed with respect to the liquid composition, the surface thereof becomes a region with low wettability with respect to the liquid composition (hereinafter also referred to as a low wettability region). On the other hand, when a highly wettable substance is formed, the surface thereof becomes a highly wettable region (hereinafter also referred to as a highly wettable region) with respect to the liquid composition.
ぬれ性を変化させるとは、液状の組成物に対して液状の組成物の接触角も変化させることである。接触角が大きいと、流動性を有する液状の組成物は、領域表面上で広がらず、組成物をはじくので、表面をぬらさないが、接触角が小さいと、表面上で流動性を有する組成物は広がり、よく表面をぬらすからである。よって、ぬれ性が異なる領域は、表面エネルギーも異なる。ぬれ性が低い領域における表面の、表面エネルギーは小さく、ぬれ性の高い領域表面における表面エネルギーは大きい。ぬれ性は、均一であってもよく、選択的にぬれ性を制御することで、基板上に高ぬれ性領域、低ぬれ性領域というようにぬれ性に差を有する領域を形成してもよい。 Changing the wettability means changing the contact angle of the liquid composition with respect to the liquid composition. When the contact angle is large, the liquid composition having fluidity does not spread on the surface of the region and repels the composition, so that the surface is not wetted. However, when the contact angle is small, the composition has fluidity on the surface. Because it spreads out and wets the surface well. Therefore, regions having different wettability also have different surface energies. The surface energy of the surface in the region with low wettability is small, and the surface energy at the surface of the region with high wettability is large. The wettability may be uniform, and a region having a difference in wettability such as a high wettability region and a low wettability region may be formed on the substrate by selectively controlling the wettability. .
まず、ぬれ性に影響を与えぬれ性を制御できる物質として、フッ化炭素基(フッ化炭素鎖)を含む物質、あるいはシランカップリング剤を含む物質を用いることができる。シランカップリング剤は、Rn−Si−X(4−n)(n=1、2、3)の化学式で表される。ここで、Rは、アルキル基などの比較的不活性な基を含む物である。また、Xはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基又はアセトキシ基など、基質表面の水酸基あるいは吸着水との縮合により結合可能な加水分解基からなる。 First, as a substance that affects wettability and can control wettability, a substance containing a fluorocarbon group (fluorocarbon chain) or a substance containing a silane coupling agent can be used. The silane coupling agent is represented by a chemical formula of Rn—Si—X (4-n) (n = 1, 2, 3). Here, R is a substance containing a relatively inert group such as an alkyl group. X is a hydrolyzable group such as halogen, methoxy group, ethoxy group or acetoxy group, which can be bonded by condensation with a hydroxyl group on the substrate surface or adsorbed water.
また、シランカップリング剤の代表例として、Rにフルオロアルキル基を有するフッ素系シランカップリング剤(フルオロアルキルシラン((以下、FASともいう。))を用いることにより、よりぬれ性を低めることができる。FASのRは、(CF3)(CF2)x(CH2)y(x:0以上10以下の整数、y:0以上4以下の整数)で表される構造を持ち、複数個のR又はXがSiに結合している場合には、R又はXはそれぞれすべて同じでも良いし、異なっていてもよい。代表的なFASとしては、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロテトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルシランが挙げられる。 Further, as a typical example of a silane coupling agent, wettability can be further reduced by using a fluorine-based silane coupling agent having a fluoroalkyl group in R (fluoroalkylsilane (hereinafter also referred to as FAS)). R of FAS has a structure represented by (CF 3 ) (CF 2 ) x (CH 2 ) y (x: an integer of 0 to 10 and y: an integer of 0 to 4), And R or X may be the same or different from each other, and typical FAS include heptadecafluorotetrahydrodecyltriethoxysilane, heptadeca Fluorotetrahydrodecyltrichlorosilane, tridecafluorotetrahydrooctyltrichlorosilane, trifluoropropyltrimethoxysilane And the like.
シランカップリング剤のRにフッ化炭素鎖を有さず、アルキル基を有す物質も用いることができ、例えば有機シランとしてオクタデシルトリメトキシシラン等を用いることができる。 A substance that does not have a fluorocarbon chain in R of the silane coupling agent and has an alkyl group can be used. For example, octadecyltrimethoxysilane or the like can be used as the organic silane.
溶媒としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−デカン、ジシクロペンタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワランなどの炭化水素系溶媒又はテトラヒドロフランなどを用いる。 Examples of the solvent include hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, n-decane, dicyclopentane, benzene, toluene, xylene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, and squalane. A system solvent or tetrahydrofuran is used.
また、フッ化炭素(フルオロカーボン)鎖を有する材料(フッ素系樹脂)を用いることができる。フッ素系樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE;四フッ化エチレン樹脂)、パーフルオロアルコキシアルカン(PFA;四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂)、パーフルオロエチレンプロペンコーポリマー(PFEP;四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂)、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE;四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF;フッ化ビニリデン樹脂)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE;三フッ化塩化エチレン樹脂)、エチレン−クロロトリフルオロエチレンコポリマー(ECTFE;三フッ化塩化エチレン−エチレン共重合樹脂)、ポリテトラフルオロエチレン−パーフルオロジオキソールコポリマー(TFE/PDD)、ポリビニルフルオライド(PVF;フッ化ビニル樹脂)等を用いることができる。 Alternatively, a material having a fluorocarbon chain (fluorine resin) can be used. Examples of fluorine resins include polytetrafluoroethylene (PTFE; tetrafluoroethylene resin), perfluoroalkoxyalkane (PFA; tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), and perfluoroethylene propene copolymer (PFEP; four fluoropolymer). Ethylene-hexafluoropropylene copolymer resin), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE; tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin), polyvinylidene fluoride (PVDF; vinylidene fluoride resin), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE; trifluoroethylene chloride resin), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE; trifluoroethylene chloride-ethylene copolymer resin), polytetrafluoroethylene-perfluorodioxide Rukoporima (TFE / PDD), polyvinyl fluoride (PVF; a vinyl fluoride resin), or the like can be used.
また、無機材料、有機材料にCF4プラズマ等による処理を行ってもよい。 In addition, a treatment with CF 4 plasma or the like may be performed on an inorganic material or an organic material.
本実施の形態では、光触媒物質を裏面露光により活性化し、その光触媒機能でめっき触媒物質を析出する例を示した。実施の形態2、実施の形態3のように、光触媒物質上にマスク膜を形成する方法であると、マスク膜は配線層221及び配線層222の被形成領域に残存する。配線層221及び配線層222の形成前に、今度は基板200を通過せず、ゲート電極層などが形成されている側から照射し、光触媒物質を活性化する。光触媒機能によって光触媒物質上のマスク膜は除去され、配線層221及び配線層222の被形成領域のマスク膜が選択的に除去される。マスク膜として配線層を形成する導電性材料に対して撥液性であるものを用いると、より液状の導電性材料を含む組成物は、周辺のマスク膜によりはじかれ、ぬれ拡がらないため、配線層221、配線層222を制御性よく微細な形状に選択的に形成することができる。 In the present embodiment, an example is shown in which the photocatalytic substance is activated by backside exposure and the plating catalyst substance is deposited by the photocatalytic function. When the mask film is formed on the photocatalyst material as in the second and third embodiments, the mask film remains in the formation regions of the wiring layer 221 and the wiring layer 222. Before the wiring layer 221 and the wiring layer 222 are formed, the photocatalytic substance is activated by irradiation from the side where the gate electrode layer or the like is formed without passing through the substrate 200 this time. The mask film on the photocatalytic substance is removed by the photocatalytic function, and the mask film in the formation region of the wiring layer 221 and the wiring layer 222 is selectively removed. If a mask film that is liquid repellent with respect to the conductive material forming the wiring layer is used, the composition containing a more liquid conductive material is repelled by the surrounding mask film and does not spread out. The wiring layer 221 and the wiring layer 222 can be selectively formed in a fine shape with good controllability.
よって、マスク膜の材料を適宜選択し、配線層を形成する導電性材料を含む組成部に対するぬれ性を制御しておくとよい。ぬれ性の程度は、形成する導電層、絶縁層の線幅やパターン形状によって適宜設定すればよい。 Therefore, it is preferable to appropriately select the material of the mask film and control the wettability with respect to the composition portion including the conductive material forming the wiring layer. The degree of wettability may be set as appropriate depending on the line width and pattern shape of the conductive layer and insulating layer to be formed.
ソース電極層又はドレイン電極層208、ソース電極層又はドレイン電極層209、ソース電極層又はドレイン電極層210上の金属膜215、金属膜216、金属膜217に接するように半導体層211を、ペンタセンを用いて液滴吐出法により形成し、コプレナー型の薄膜トランジスタ220を形成する。また、容量225も形成される。 The semiconductor layer 211 is in contact with the source or drain electrode layer 208, the source or drain electrode layer 209, the metal film 215, the metal film 216, and the metal film 217 over the source electrode or drain electrode layer 210. A coplanar thin film transistor 220 is formed using a droplet discharge method. A capacitor 225 is also formed.
薄膜トランジスタ220及び容量225上に絶縁層212、絶縁層213を形成する。絶縁層213は平坦化膜として機能する。 An insulating layer 212 and an insulating layer 213 are formed over the thin film transistor 220 and the capacitor 225. The insulating layer 213 functions as a planarization film.
絶縁層212、絶縁層213としては酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素、窒化酸化珪素、窒化アルミニウム(AlN)、酸化窒化アルミニウム(AlON)、窒素含有量が酸素含有量よりも多い窒化酸化アルミニウム(AlNO)または酸化アルミニウム、ダイアモンドライクカーボン(DLC)、窒素含有炭素膜(CN)、PSG(リンガラス)、BPSG(リンボロンガラス)、アルミナ膜、ポリシラザン、その他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。また、シロキサン樹脂を用いてもよい。また、有機絶縁性材料を用いてもよく、有機材料としては、感光性、非感光性どちらでも良く、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、低誘電率材料を用いることができる。 As the insulating layer 212 and the insulating layer 213, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, silicon nitride oxide, aluminum nitride (AlN), aluminum oxynitride (AlON), aluminum nitride oxide having a nitrogen content higher than an oxygen content ( AlNO) or aluminum oxide, diamond-like carbon (DLC), nitrogen-containing carbon film (CN), PSG (phosphorus glass), BPSG (phosphorus boron glass), alumina film, polysilazane, and other substances including inorganic insulating materials It is possible to form with a material. A siloxane resin may also be used. An organic insulating material may be used, and the organic material may be either photosensitive or non-photosensitive, and polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, resist or benzocyclobutene, or a low dielectric constant material may be used. it can.
また、絶縁層212、絶縁層213を組成物を吐出し形成した後、その平坦性を高めるために表面を圧力によってプレスして平坦化してもよい。プレスの方法としては、ローラー状のものを表面に走査することによって、凹凸をならすように軽減したり、平坦な板状な物で表面を垂直にプレスしてもよい。また溶剤等によって表面を軟化、または融解させエアナイフで表面の凹凸部を除去しても良い。また、CMP法を用いて研磨しても良い。この工程は、形成方法によって凹凸が生じる場合に、その表面の平坦化する場合適用することができる。この工程により平坦性が向上すると、表示パネルの表示ムラなどを防止することができ、高繊細な画像を表示することができる。 Alternatively, after the insulating layer 212 and the insulating layer 213 are formed by discharging a composition, the surface may be pressed and flattened by pressure in order to increase the flatness. As a pressing method, unevenness may be reduced by scanning a roller-like object on the surface, or the surface may be pressed vertically with a flat plate-like object. Alternatively, the surface may be softened or melted with a solvent or the like, and the surface irregularities may be removed with an air knife. Further, polishing may be performed using a CMP method. This step can be applied when the surface is flattened when unevenness is generated by the forming method. When flatness is improved by this step, display unevenness of the display panel can be prevented and a high-definition image can be displayed.
続いて、絶縁層212及び絶縁層213に金属膜217に達する開口を形成し、ソース電極層又はドレイン電極層210上の金属膜217に接して、画素電極層235を形成する。画素電極層235は、前述した第1の電極層117と同様な材料を用いることができ、透過型の液晶表示パネルを作製する場合には、酸化タングステンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタンを含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物などを用いることができる。勿論、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、酸化ケイ素を添加したインジウム錫酸化物(ITSO)なども用いることができる。また、反射性を有する金属薄膜としては、チタン、タングステン、ニッケル、金、白金、銀、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、およびそれらの合金からなる導電膜などを用いることができる。 Subsequently, an opening reaching the metal film 217 is formed in the insulating layer 212 and the insulating layer 213, and the pixel electrode layer 235 is formed in contact with the metal film 217 over the source or drain electrode layer 210. The pixel electrode layer 235 can be formed using a material similar to that of the first electrode layer 117 described above. When a transmissive liquid crystal display panel is manufactured, indium oxide containing tungsten oxide or indium containing tungsten oxide is used. Zinc oxide, indium oxide containing titanium oxide, indium tin oxide containing titanium oxide, or the like can be used. Needless to say, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium tin oxide added with silicon oxide (ITSO), or the like can also be used. As the reflective metal thin film, a conductive film made of titanium, tungsten, nickel, gold, platinum, silver, aluminum, magnesium, calcium, lithium, or an alloy thereof can be used.
画素電極層235は、蒸着法、スパッタ法、CVD法、印刷法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。本実施の形態では、画素電極層272としてインジウム錫酸化物(ITO)を用いる。 The pixel electrode layer 235 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, a printing method, a droplet discharge method, or the like. In this embodiment mode, indium tin oxide (ITO) is used for the pixel electrode layer 272.
次に、画素電極層235及び絶縁層213を覆うように、印刷法やスピンコート法により、配向膜と呼ばれる絶縁層231を形成する。なお、絶縁層231は、スクリーン印刷法やオフセット印刷法を用いれば、選択的に形成することができる。その後、ラビングを行う。続いて、シール材282を液滴吐出法により画素を形成した周辺の領域に形成する。 Next, an insulating layer 231 called an alignment film is formed by a printing method or a spin coating method so as to cover the pixel electrode layer 235 and the insulating layer 213. Note that the insulating layer 231 can be selectively formed by a screen printing method or an offset printing method. Then, rubbing is performed. Subsequently, a sealant 282 is formed in a peripheral region where pixels are formed by a droplet discharge method.
その後、配向膜として機能する絶縁層233、対向電極として機能する導電層239、カラーフィルタとして機能する着色層234、偏光板237が設けられた対向基板236と、TFT基板である基板200とをスペーサ281を介して貼り合わせ、その空隙に液晶層232を設けることにより液晶表示パネルを作製することができる(図18及び図19参照。)。基板200の素子を有する面と反対側にも偏光板238が設けられている。シール材にはフィラーが混入されていても良く、さらに対向基板236には、遮蔽膜(ブラックマトリクス)などが形成されていても良い。なお、液晶層を形成する方法として、ディスペンサ式(滴下式)や、素子を有する基板200と対向基板236とを貼り合わせてから毛細管現象を用いて液晶を注入するディップ式(汲み上げ式)を用いることができる。 After that, an insulating substrate 233 that functions as an alignment film, a conductive layer 239 that functions as a counter electrode, a colored layer 234 that functions as a color filter, a counter substrate 236 provided with a polarizing plate 237, and the substrate 200 that is a TFT substrate are separated by spacers. A liquid crystal display panel can be manufactured by bonding through 281 and providing a liquid crystal layer 232 in the gap (see FIGS. 18 and 19). A polarizing plate 238 is also provided on the side opposite to the surface having the elements of the substrate 200. A filler may be mixed in the sealing material, and a shielding film (black matrix) or the like may be formed on the counter substrate 236. Note that as a method for forming the liquid crystal layer, a dispenser type (dropping type) or a dip type (pumping type) in which liquid crystal is injected using a capillary phenomenon after the substrate 200 having an element and the counter substrate 236 are bonded to each other is used. be able to.
ディスペンサ方式を採用した液晶滴下法を図21を用いて説明する。図21の液晶滴下法においては、制御装置40、撮像手段42、ヘッド43、液晶33、マーカー35、マーカー45は、バリア層34、シール材32、TFT基板30、対向基板20が用いられる。シール材32で閉ループを形成し、その中にヘッド43より液晶33を1回若しくは複数回滴下する。液晶材料の粘性が高い場合は、連続的に吐出され、繋がったまま被形成領域に付着する。一方、液晶材料の粘性が低い場合には、図21のように間欠的に吐出され液滴が滴下される。そのとき、シール材32と液晶33とが反応することを防ぐため、バリア層34を設ける。続いて、真空中で基板を貼り合わせ、その後紫外線硬化を行って、液晶が充填された状態とする。またTFT基板側にシール材を形成し、液晶を滴下してもよい。 A liquid crystal dropping method employing a dispenser method will be described with reference to FIG. In the liquid crystal dropping method of FIG. 21, the barrier layer 34, the sealing material 32, the TFT substrate 30, and the counter substrate 20 are used as the control device 40, the imaging means 42, the head 43, the liquid crystal 33, the marker 35, and the marker 45. A closed loop is formed by the sealing material 32, and the liquid crystal 33 is dropped from the head 43 once or plural times therein. When the viscosity of the liquid crystal material is high, the liquid crystal material is continuously discharged and adhered to the formation region while being connected. On the other hand, when the viscosity of the liquid crystal material is low, the liquid crystal material is intermittently ejected and droplets are dropped as shown in FIG. At that time, a barrier layer 34 is provided to prevent the sealing material 32 and the liquid crystal 33 from reacting. Subsequently, the substrates are bonded together in a vacuum, and thereafter UV curing is performed to fill the liquid crystal. Further, a sealing material may be formed on the TFT substrate side, and the liquid crystal may be dropped.
スペーサは数μmの粒子を散布して設ける方法でも良いが、本実施の形態では基板全面に樹脂膜を形成した後これをエッチング加工して形成する方法を採用した。このようなスペーサの材料を、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにクリーンオーブンなどで150〜200℃で加熱して硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは、スペーサの形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示装置としての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状などを用いることができ、特別な限定はない。 The spacer may be provided by spraying particles of several μm, but in this embodiment, a method of forming a resin film on the entire surface of the substrate and then etching it is employed. After applying such a spacer material with a spinner, it is formed into a predetermined pattern by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like. The spacers produced in this way can have different shapes depending on the conditions of exposure and development processing, but preferably, the spacers are columnar and the top is flat, so that the opposite substrate is When combined, the mechanical strength of the liquid crystal display device can be ensured. The shape can be a conical shape, a pyramid shape, or the like, and there is no particular limitation.
以上の工程で形成された表示装置内部と外部の配線基板を接続するために接続部を形成する。大気圧又は大気圧近傍下で、酸素ガスを用いたアッシング処理により、接続部の絶縁体層を除去する。この処理は、酸素ガスと、水素、CF4、NF3、H2O、CHF3から選択された一つ又は複数とを用いて行う。本工程では、静電気による損傷や破壊を防止するために、対向基板を用いて封止した後に、アッシング処理を行っているが、静電気による影響が少ない場合には、どのタイミングで行っても構わない。 A connection portion is formed to connect the inside of the display device formed by the above steps and an external wiring board. The insulator layer in the connection portion is removed by ashing using oxygen gas at or near atmospheric pressure. This treatment is performed using oxygen gas and one or more selected from hydrogen, CF 4 , NF 3 , H 2 O, and CHF 3 . In this step, in order to prevent damage and destruction due to static electricity, ashing is performed after sealing using the counter substrate. However, if there is little influence from static electricity, it may be performed at any timing. .
続いて、画素部と電気的に接続されている端子電極層287を、異方性導電体層285を介して、接続用の配線基板であるFPC286を設ける。FPC286は、外部からの信号や電位を伝達する役目を担う。上記工程を経て、表示機能を有する液晶表示装置を作製することができる。 Subsequently, the terminal electrode layer 287 electrically connected to the pixel portion is provided with an FPC 286 which is a wiring board for connection through an anisotropic conductive layer 285. The FPC 286 plays a role of transmitting an external signal or potential. Through the above steps, a liquid crystal display device having a display function can be manufactured.
図19(A)に、液晶表示装置の上面図を示す。図19(A)で示すように、画素領域290、走査線駆動領域291a、走査線駆動領域291bが、シール材282によって、基板200と対向基板236との間に封止され、基板200上にICドライバによって形成された信号線駆動回路292が設けられている。駆動領域には薄膜トランジスタ283及び薄膜トランジスタ284を有する駆動回路が設けられている。 FIG. 19A shows a top view of a liquid crystal display device. As shown in FIG. 19A, the pixel region 290, the scan line drive region 291a, and the scan line drive region 291b are sealed between the substrate 200 and the counter substrate 236 by a sealant 282, and are formed on the substrate 200. A signal line driver circuit 292 formed by an IC driver is provided. A driving circuit including a thin film transistor 283 and a thin film transistor 284 is provided in the driving region.
本実施の形態における周辺駆動回路は薄膜トランジスタ283及び薄膜トランジスタ284は、nチャネル型薄膜トランジスタであるので、薄膜トランジスタ283及び薄膜トランジスタ284で構成されるNMOSの回路が設けられている。 Since the thin film transistor 283 and the thin film transistor 284 are n-channel thin film transistors in the peripheral driver circuit in this embodiment, an NMOS circuit including the thin film transistors 283 and 284 is provided.
本実施の形態では、駆動回路領域において、NMOS構成を用いてインバーターとして機能させている。このようにPMOSのみ、NMOSの構成の場合においては、一部のTFTのゲート電極層とソース電極層又はドレイン電極層とを接続させる。 In this embodiment mode, an NMOS configuration is used in the drive circuit region to function as an inverter. As described above, in the case of the configuration of only PMOS and NMOS, the gate electrode layer and the source electrode layer or the drain electrode layer of some TFTs are connected.
本実施の形態では、スイッチングTFTはダブルゲート構造としたが、シングルゲート構造でもよく、より複数のマルチゲート構造でもよい。また半導体をSASや結晶性半導体を用いて作製した場合、一導電型を付与する不純物の添加によって不純物領域を形成することもできる。この場合、半導体層は濃度の異なる不純物領域を有していてもよい。例えば、半導体層のチャネル領域近傍、ゲート電極層と積層する領域は、低濃度不純物領域とし、その外側の領域を高濃度不純物領域としてもよい。 In this embodiment mode, the switching TFT has a double gate structure, but may have a single gate structure or a plurality of multi-gate structures. In the case where a semiconductor is manufactured using a SAS or a crystalline semiconductor, an impurity region can be formed by adding an impurity imparting one conductivity type. In this case, the semiconductor layer may have impurity regions having different concentrations. For example, the vicinity of the channel region of the semiconductor layer and the region stacked with the gate electrode layer may be a low concentration impurity region, and the region outside the channel region may be a high concentration impurity region.
以上示したように、本実施の形態では、工程を簡略化することができる。また、液滴吐出法を用いて基板上に直接的に各種の構成物(パーツ)やマスク層を形成することにより、1辺が1000mmを超える第5世代以降のガラス基板を用いても、容易に表示パネルを製造することができる。 As described above, in this embodiment, the process can be simplified. In addition, by forming various components (parts) and a mask layer directly on the substrate using the droplet discharge method, it is easy to use glass substrates of 5th generation and later with one side exceeding 1000 mm. A display panel can be manufactured.
本実施の形態では、めっき触媒元素を吸着する光触媒物質に裏面露光により、選択的に光を照射し、露光された光触媒物質にめっき触媒元素を選択的に吸着して、自己整合的にソース電極層及びドレイン電極層を形成している。よって、マスクのアライメントずれによる形状不良などが生じず、制御性よく配線を形成することができる。従って、本発明を用いると、歩留まりよく信頼性の高い半導体装置、表示装置などを作製することができる。 In the present embodiment, the photocatalyst material that adsorbs the plating catalyst element is selectively irradiated with light by backside exposure, and the plating catalyst element is selectively adsorbed to the exposed photocatalyst material to form a source electrode in a self-aligning manner. A layer and a drain electrode layer are formed. Therefore, shape defects due to misalignment of the mask do not occur, and the wiring can be formed with good controllability. Therefore, with the present invention, a highly reliable semiconductor device, display device, or the like can be manufactured with high yield.
また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置を作製することもできる。 Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device that can operate at high speed can be manufactured.
(実施の形態6)
本発明を適用して薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタを用いて表示装置を形成することができるが、発光素子を用いて、なおかつ、該発光素子を駆動するトランジスタとしてnチャネル型トランジスタを用いた場合、該発光素子から発せられる光は、下面放射、上面放射、両面放射のいずれかを行う。ここでは、それぞれの場合に応じた発光素子の積層構造について、図12を用いて説明する。
(Embodiment 6)
A thin film transistor is formed by applying the present invention, and a display device can be formed using the thin film transistor. When a light-emitting element is used and an n-channel transistor is used as a transistor for driving the light-emitting element, The light emitted from the light emitting element performs any one of bottom emission, top emission, and dual emission. Here, a stacked structure of light-emitting elements corresponding to each case will be described with reference to FIGS.
本実施の形態では、本実施の形態4で作製したコプラナー型の薄膜トランジスタである薄膜トランジスタ461、薄膜トランジスタ471、薄膜トランジスタ481を用いる。薄膜トランジスタ481は、透光性を有する基板480上に設けられ、ゲート電極層493、ゲート絶縁層497、半導体層496、ソース電極層又はドレイン電極層487a、ソース電極層又はドレイン電極層487bにより形成される。ソース電極層又はドレイン電極層487a、ソース電極層又はドレイン電極層487bは、光触媒物質495a、光触媒物質495bを、ゲート電極層493をマスクとした裏面露光によって活性化し、自己整合的にめっき法により形成する。また、本実施の形態では、ゲート電極層493も、めっき触媒物質を吸着、又は析出させる機能を有する光触媒物質又はアミノ基を有する物質482を用いてめっき法により形成する。 In this embodiment, the thin film transistor 461, the thin film transistor 471, and the thin film transistor 481 that are coplanar thin film transistors manufactured in Embodiment 4 are used. The thin film transistor 481 is provided over a light-transmitting substrate 480 and is formed using a gate electrode layer 493, a gate insulating layer 497, a semiconductor layer 496, a source or drain electrode layer 487a, and a source or drain electrode layer 487b. The The source or drain electrode layer 487a and the source or drain electrode layer 487b are formed by activating the photocatalyst material 495a and the photocatalyst material 495b by back exposure using the gate electrode layer 493 as a mask, and forming by self-alignment plating. To do. In this embodiment, the gate electrode layer 493 is also formed by a plating method using a photocatalyst material having a function of adsorbing or depositing a plating catalyst material or a material 482 having an amino group.
光触媒物質又はアミノ基を有する物質482は、基板に形成後、所望とする形状に加工してもよいし、液滴吐出法や印刷法などを用いて選択的に形成してもよい。光触媒物質の光照射による光触媒機能を用いる場合、選択的な光照射をフォトマスクを用いて行うことができる。光触媒物質又はアミノ基を有する物質482は、基板上に形成する初めの形成物であるため、フォトマスクによるずれが比較的影響を与えない光触媒物質又はアミノ基を有する物質482の形成工程にフォトマスクを用い、後のソース電極層又はドレイン電極層の形成は裏面露光を用いて自己整合的に形成すると、精密な半導体装置を歩留まり良く作製することができる。フォトマスクは、光を通過する材料からなる基板に光を遮断する材料からなるマスクが設けられたマスクを用いればよく、例えば、光源として紫外線ランプを用い、基板として石英基板、マスクとして金属から成るメタルマスクを用いればよい。本実施の形態のように、光触媒物質又はアミノ基を有する物質482を液滴吐出法により選択的に形成すると、作製工程がより簡略化する。 The photocatalytic substance or the substance 482 having an amino group may be processed into a desired shape after being formed over the substrate, or may be selectively formed using a droplet discharge method, a printing method, or the like. In the case of using a photocatalytic function by light irradiation of a photocatalytic substance, selective light irradiation can be performed using a photomask. Since the photocatalyst substance or the substance 482 having an amino group is the first formation formed on the substrate, the photomask is used in the process of forming the photocatalyst substance or the substance 482 having an amino group, which is not affected by the displacement caused by the photomask. When the source electrode layer or the drain electrode layer is formed in a self-aligned manner using back exposure, a precise semiconductor device can be manufactured with a high yield. As the photomask, a mask in which a mask made of a material that blocks light is provided on a substrate made of a material that transmits light may be used. For example, an ultraviolet lamp is used as a light source, a quartz substrate is used as a substrate, and a metal is used as a mask. A metal mask may be used. When the photocatalytic substance or the substance 482 having an amino group is selectively formed by a droplet discharge method as in this embodiment mode, the manufacturing process is further simplified.
まず、基板480側に放射する場合、つまり下面放射を行う場合について、図12(A)を用いて説明する。この場合、薄膜トランジスタ481に電気的に接続するように、ソース電極層又はドレイン電極層487bに接して、第1の電極層484、電界発光層485、第2の電極層486が順に積層される。光が透過する基板480は少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する必要がある。次に、基板460と反対側に放射する場合、つまり上面放射を行う場合について、図12(B)を用いて説明する。薄膜トランジスタ461は、前述した薄膜トランジスタの同様に形成することができる。 First, a case where light is emitted to the substrate 480 side, that is, a case where bottom emission is performed will be described with reference to FIG. In this case, the first electrode layer 484, the electroluminescent layer 485, and the second electrode layer 486 are stacked in this order in contact with the source or drain electrode layer 487b so as to be electrically connected to the thin film transistor 481. The substrate 480 through which light is transmitted needs to have a light-transmitting property with respect to at least light in the visible region. Next, the case where radiation is performed on the side opposite to the substrate 460, that is, the case where top surface radiation is performed will be described with reference to FIG. The thin film transistor 461 can be formed in a manner similar to that of the thin film transistor described above.
薄膜トランジスタ461に電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層462が第1の電極層463と接し、電気的に接続する。第1の電極層463、電界発光層464、第2の電極層465が順に積層される。ソース電極層又はドレイン電極層462は反射性を有する金属層であり、発光素子から放射される光を矢印の上面に反射する。ソース電極層又はドレイン電極層462は第1の電極層463と積層する構造となっているので、第1の電極層463に透光性の材料を用いて、光が透過しても、該光はソース電極層又はドレイン電極層462において反射され、基板460と反対側に放射する。もちろん第1の電極層463を、反射性を有する金属膜を用いて形成してもよい。発光素子から放出する光は第2の電極層465を透過して放出されるので、第2の電極層465は、少なくとも可視領域において透光性を有する材料で形成する。最後に、光が基板470側とその反対側の両側に放射する場合、つまり両面放射を行う場合について、図12(C)を用いて説明する。薄膜トランジスタ471もチャネル保護型の薄膜トランジスタである。薄膜トランジスタ471の半導体層に電気的に接続するソース電極層又はドレイン電極層477に第1の電極層472が電気的に接続している。第1の電極層472、電界発光層473、第2の電極層474が順に積層される。このとき、第1の電極層472と第2の電極層474のどちらも少なくとも可視領域において透光性を有する材料、又は光を透過できる厚さで形成すると、両面放射が実現する。この場合、光が透過する絶縁層や基板470も少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する必要がある。 A source or drain electrode layer 462 which is electrically connected to the thin film transistor 461 is in contact with and electrically connected to the first electrode layer 463. A first electrode layer 463, an electroluminescent layer 464, and a second electrode layer 465 are stacked in this order. The source or drain electrode layer 462 is a reflective metal layer, and reflects light emitted from the light emitting element to the upper surface of the arrow. Since the source or drain electrode layer 462 is stacked with the first electrode layer 463, a light-transmitting material is used for the first electrode layer 463 even if light is transmitted. Is reflected by the source or drain electrode layer 462 and radiates to the side opposite to the substrate 460. Needless to say, the first electrode layer 463 may be formed using a reflective metal film. Since light emitted from the light-emitting element is emitted through the second electrode layer 465, the second electrode layer 465 is formed using a light-transmitting material at least in the visible region. Finally, a case where light is emitted to the substrate 470 side and the opposite side, that is, a case where dual emission is performed will be described with reference to FIG. The thin film transistor 471 is also a channel protective thin film transistor. The first electrode layer 472 is electrically connected to the source or drain electrode layer 477 which is electrically connected to the semiconductor layer of the thin film transistor 471. A first electrode layer 472, an electroluminescent layer 473, and a second electrode layer 474 are stacked in this order. At this time, when both the first electrode layer 472 and the second electrode layer 474 are formed with a light-transmitting material or a thickness capable of transmitting light at least in the visible region, dual emission is realized. In this case, the insulating layer through which light is transmitted and the substrate 470 also need to have a light-transmitting property with respect to at least light in the visible region.
本実施の形態において適用できる発光素子の形態を図11に示す。図11は発光素子の素子構造であり、第1の電極層870と第2の電極層850との間に、有機化合物と無機化合物を混合してなる電界発光層860が狭持されている発光素子である。電界発光層860は、図示した通り、第1の層804、第2の層803、第3の層802から構成されている。 A mode of a light-emitting element which can be applied in this embodiment mode is shown in FIG. FIG. 11 illustrates an element structure of a light-emitting element. Light emission in which an electroluminescent layer 860 formed by mixing an organic compound and an inorganic compound is sandwiched between a first electrode layer 870 and a second electrode layer 850. It is an element. As illustrated, the electroluminescent layer 860 includes a first layer 804, a second layer 803, and a third layer 802.
まず、第1の層804は、第2の層803にホールを輸送する機能を担う層であり、少なくとも第1の有機化合物と、第1の有機化合物に対して電子受容性を示す第1の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第1の有機化合物と第1の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第1の無機化合物が第1の有機化合物に対して電子受容性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第1の有機化合物に多くのホールキャリアが発生し、極めて優れたホール注入性、ホール輸送性を示す。 First, the first layer 804 is a layer that has a function of transporting holes to the second layer 803, and includes a first organic compound and a first organic electron-accepting property with respect to the first organic compound. It is a structure containing an inorganic compound. What is important is not simply that the first organic compound and the first inorganic compound are mixed, but the first inorganic compound exhibits an electron accepting property with respect to the first organic compound. By adopting such a configuration, a large number of hole carriers are generated in the first organic compound which has essentially no inherent carrier, and exhibits extremely excellent hole injection properties and hole transport properties.
したがって第1の層804は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第1の層804においては特に、ホール注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来のホール輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第1の層804を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。 Therefore, the first layer 804 has not only effects (such as improved heat resistance) that are considered to be obtained by mixing an inorganic compound, but also excellent conductivity (in particular, in the first layer 804, hole injection). And transportability) can also be obtained. This is an effect that cannot be obtained with a conventional hole transport layer in which an organic compound and an inorganic compound that do not have an electronic interaction with each other are simply mixed. Due to this effect, the drive voltage can be made lower than in the prior art. Further, since the first layer 804 can be thickened without causing an increase in driving voltage, a short circuit of an element due to dust or the like can be suppressed.
ところで、上述したように、第1の有機化合物にはホールキャリアが発生するため、第1の有機化合物としてはホール輸送性の有機化合物が好ましい。ホール輸送性の有機化合物としては、例えば、フタロシアニン(略称:H2Pc)、銅フタロシアニン(略称:CuPc)、バナジルフタロシアニン(略称:VOPc)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、1,3,5−トリス[N,N−ジ(m−トリル)アミノ]ベンゼン(略称:m−MTDAB)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、4,4’−ビス{N−[4−ジ(m−トリル)アミノ]フェニル−N−フェニルアミノ}ビフェニル(略称:DNTPD)、4,4’,4’’−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(略称:TCTA)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、TDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTAなどに代表される芳香族アミン化合物は、ホールキャリアを発生しやすく、第1の有機化合物として好適な化合物群である。 By the way, as described above, since hole carriers are generated in the first organic compound, the first organic compound is preferably a hole-transporting organic compound. Examples of the hole transporting organic compound include phthalocyanine (abbreviation: H 2 Pc), copper phthalocyanine (abbreviation: CuPc), vanadyl phthalocyanine (abbreviation: VOPc), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N -Diphenylamino) triphenylamine (abbreviation: TDATA), 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (abbreviation: MTDATA), 1,3 , 5-tris [N, N-di (m-tolyl) amino] benzene (abbreviation: m-MTDAB), N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1 ′ -Biphenyl-4,4'-diamine (abbreviation: TPD), 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (abbreviation: NPB), 4,4'-bis {N -[4-di m-tolyl) amino] phenyl-N-phenylamino} biphenyl (abbreviation: DNTPD), 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazolyl) triphenylamine (abbreviation: TCTA), and the like. It is not limited to. Among the above-mentioned compounds, aromatic amine compounds represented by TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB, DNTPD, TCTA, etc. are likely to generate hole carriers and are suitable as the first organic compound. A group.
一方、第1の無機化合物は、第1の有機化合物から電子を受け取りやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、周期表第4族乃至第12族のいずれかの遷移金属酸化物が電子受容性を示しやすく好適である。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化亜鉛などが挙げられる。また、上述した金属酸化物の中でも、周期表第4族乃至第8族のいずれかの遷移金属酸化物は電子受容性の高いものが多く、好ましい一群である。特に酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化レニウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。 On the other hand, the first inorganic compound may be anything as long as it can easily receive electrons from the first organic compound, and various metal oxides or metal nitrides can be used. Any transition metal oxide belonging to Group 12 is preferable because it easily exhibits electron acceptability. Specific examples include titanium oxide, zirconium oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, rhenium oxide, ruthenium oxide, and zinc oxide. Among the metal oxides described above, any of the transition metal oxides in Groups 4 to 8 of the periodic table has a high electron accepting property and is a preferred group. Vanadium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, and rhenium oxide are particularly preferable because they can be vacuum-deposited and are easy to handle.
なお、第1の層804は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。 Note that the first layer 804 may be formed by stacking a plurality of layers to which the above-described combination of an organic compound and an inorganic compound is applied. Moreover, other organic compounds or other inorganic compounds may be further contained.
次に、第3の層802について説明する。第3の層802は、第2の層803に電子を輸送する機能を担う層であり、少なくとも第3の有機化合物と、第3の有機化合物に対して電子供与性を示す第3の無機化合物とを含む構成である。重要なのは、単に第3の有機化合物と第3の無機化合物が混ざり合っているのではなく、第3の無機化合物が第3の有機化合物に対して電子供与性を示す点である。このような構成とすることで、本来内在的なキャリアをほとんど有さない第3の有機化合物に多くの電子キャリアが発生し、極めて優れた電子注入性、電子輸送性を示す。 Next, the third layer 802 will be described. The third layer 802 is a layer having a function of transporting electrons to the second layer 803, and includes at least a third organic compound and a third inorganic compound that exhibits an electron donating property with respect to the third organic compound. It is the structure containing these. What is important is not that the third organic compound and the third inorganic compound are merely mixed, but that the third inorganic compound exhibits an electron donating property with respect to the third organic compound. By adopting such a structure, a large number of electron carriers are generated in the third organic compound which has essentially no inherent carrier, and exhibits extremely excellent electron injecting properties and electron transporting properties.
したがって第3の層802は、無機化合物を混合することによって得られると考えられている効果(耐熱性の向上など)だけでなく、優れた導電性(第3の層802においては特に、電子注入性および輸送性)をも得ることができる。このことは、互いに電子的な相互作用を及ぼさない有機化合物と無機化合物を単に混合した従来の電子輸送層では、得られない効果である。この効果により、従来よりも駆動電圧を低くすることができる。また、駆動電圧の上昇を招くことなく第3の層802を厚くすることができるため、ゴミ等に起因する素子の短絡も抑制することができる。 Therefore, the third layer 802 has not only an effect (such as improvement in heat resistance) considered to be obtained by mixing an inorganic compound but also excellent conductivity (especially in the third layer 802, electron injection). And transportability) can also be obtained. This is an effect that cannot be obtained with a conventional electron transport layer in which an organic compound and an inorganic compound that do not have an electronic interaction with each other are simply mixed. Due to this effect, the drive voltage can be made lower than in the prior art. In addition, since the third layer 802 can be thickened without causing an increase in driving voltage, a short circuit of an element due to dust or the like can be suppressed.
ところで、上述したように、第3の有機化合物には電子キャリアが発生するため、第3の有機化合物としては電子輸送性の有機化合物が好ましい。電子輸送性の有機化合物としては、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq3)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq3)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]−キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq2)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX)2)、ビス[2−(2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ)2)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)−トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、3−(4−ビフェニリル)−4−(4−エチルフェニル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:p−EtTAZ)などが挙げられるが、これらに限定されることはない。また、上述した化合物の中でも、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2などに代表される芳香環を含むキレート配位子を有するキレート金属錯体や、BPhen、BCPなどに代表されるフェナントロリン骨格を有する有機化合物や、PBD、OXD−7などに代表されるオキサジアゾール骨格を有する有機化合物は、電子キャリアを発生しやすく、第3の有機化合物として好適な化合物群である。 By the way, as described above, since an electron carrier is generated in the third organic compound, the third organic compound is preferably an electron-transporting organic compound. Examples of the electron-transporting organic compound include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Alq 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), bis (10-hydroxybenzo [ h] -quinolinato) beryllium (abbreviation: BeBq 2 ), bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) aluminum (abbreviation: BAlq), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) benzoxa Zolato] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2′-hydroxyphenyl) benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ), bathophenanthroline (abbreviation: BPhen), bathocuproin (abbreviation: BCP), 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl)- , 3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3-bis [5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazol-2-yl] benzene (abbreviation: OXD) -7), 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-benzenetriyl) -tris (1-phenyl-1H-benzimidazole) (abbreviation: TPBI), 3- (4-biphenylyl)- 4-phenyl-5- (4-tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 3- (4-biphenylyl) -4- (4-ethylphenyl) -5- (4- tert-butylphenyl) -1,2,4-triazole (abbreviation: p-EtTAZ) and the like, but are not limited thereto. Among the compounds described above, a chelate metal complex having a chelate ligand containing an aromatic ring typified by Alq 3 , Almq 3 , BeBq 2 , BAlq, Zn (BOX) 2 , Zn (BTZ) 2 , Organic compounds having a phenanthroline skeleton typified by BPhen, BCP, etc., and organic compounds having an oxadiazole skeleton typified by PBD, OXD-7, etc., are likely to generate electron carriers and are suitable as a third organic compound. Compound group.
一方、第3の無機化合物は、第3の有機化合物に電子を与えやすいものであれば何であってもよく、種々の金属酸化物または金属窒化物が可能であるが、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類金属酸化物、アルカリ金属窒化物、アルカリ土類金属窒化物、希土類金属窒化物が電子供与性を示しやすく好適である。具体的には、酸化リチウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化エルビウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウム、窒化イットリウム、窒化ランタンなどが挙げられる。特に酸化リチウム、酸化バリウム、窒化リチウム、窒化マグネシウム、窒化カルシウムは真空蒸着が可能で扱いやすいため、好適である。 On the other hand, the third inorganic compound may be anything as long as it easily gives electrons to the third organic compound, and various metal oxides or metal nitrides can be used. Earth metal oxides, rare earth metal oxides, alkali metal nitrides, alkaline earth metal nitrides, and rare earth metal nitrides are preferable because they easily exhibit electron donating properties. Specific examples include lithium oxide, strontium oxide, barium oxide, erbium oxide, lithium nitride, magnesium nitride, calcium nitride, yttrium nitride, and lanthanum nitride. In particular, lithium oxide, barium oxide, lithium nitride, magnesium nitride, and calcium nitride are preferable because they can be vacuum-deposited and are easy to handle.
なお、第3の層802は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。 Note that the third layer 802 may be formed by stacking a plurality of layers to which the above-described combination of an organic compound and an inorganic compound is applied. Moreover, other organic compounds or other inorganic compounds may be further contained.
次に、第2の層803について説明する。第2の層803は発光機能を担う層であり、発光性の第2の有機化合物を含む。また、第2の無機化合物を含む構成であってもよい。第2の層803は、種々の発光性の有機化合物、無機化合物を用いて形成することができる。ただし、第2の層803は、第1の層804や第3の層802に比べて電流が流れにくいと考えられるため、その膜厚は10nm〜100nm程度が好ましい。 Next, the second layer 803 will be described. The second layer 803 is a layer having a light emitting function and includes a light emitting second organic compound. Moreover, the structure containing a 2nd inorganic compound may be sufficient. The second layer 803 can be formed using various light-emitting organic compounds and inorganic compounds. However, since the second layer 803 is less likely to flow current than the first layer 804 and the third layer 802, the thickness is preferably about 10 nm to 100 nm.
第2の有機化合物としては、発光性の有機化合物であれば特に限定されることはなく、例えば、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジ(2−ナフチル)−2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuDNA)、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、クマリン30、クマリン6、クマリン545、クマリン545T、ペリレン、ルブレン、ペリフランテン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン(略称:TBP)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPA)、5,12−ジフェニルテトラセン、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:DCM1)、4−(ジシアノメチレン)−2−メチル−6−[2−(ジュロリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン(略称:DCM2)、4−(ジシアノメチレン)−2,6−ビス[p−(ジメチルアミノ)スチリル]−4H−ピラン(略称:BisDCM)等が挙げられる。また、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(ピコリナート)(略称:FIrpic)、ビス{2−[3’,5’−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ピリジナト−N,C2’}イリジウム(ピコリナート)(略称:Ir(CF3ppy)2(pic))、トリス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(略称:Ir(ppy)3)、ビス(2−フェニルピリジナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(ppy)2(acac))、ビス[2−(2’−チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(thp)2(acac))、ビス(2−フェニルキノリナト−N,C2’)イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(pq)2(acac))、ビス[2−(2’−ベンゾチエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(アセチルアセトナート)(略称:Ir(btp)2(acac))などの燐光を放出できる化合物用いることもできる。 The second organic compound is not particularly limited as long as it is a luminescent organic compound. For example, 9,10-di (2-naphthyl) anthracene (abbreviation: DNA), 9,10-di (2 -Naphthyl) -2-tert-butylanthracene (abbreviation: t-BuDNA), 4,4'-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl (abbreviation: DPVBi), coumarin 30, coumarin 6, coumarin 545, coumarin 545T , Perylene, rubrene, periflanthene, 2,5,8,11-tetra (tert-butyl) perylene (abbreviation: TBP), 9,10-diphenylanthracene (abbreviation: DPA), 5,12-diphenyltetracene, 4- ( Dicyanomethylene) -2-methyl- [p- (dimethylamino) styryl] -4H-pyran (abbreviation: DCM1), 4- (di Cyanomethylene) -2-methyl-6- [2- (julolidin-9-yl) ethenyl] -4H-pyran (abbreviation: DCM2), 4- (dicyanomethylene) -2,6-bis [p- (dimethylamino) ) Styryl] -4H-pyran (abbreviation: BisDCM) and the like. In addition, bis [2- (4 ′, 6′-difluorophenyl) pyridinato-N, C 2 ′ ] iridium (picolinate) (abbreviation: FIrpic), bis {2- [3 ′, 5′-bis (trifluoromethyl) ) Phenyl] pyridinato-N, C 2 ′ } iridium (picolinate) (abbreviation: Ir (CF 3 ppy) 2 (pic)), tris (2-phenylpyridinato-N, C 2 ′ ) iridium (abbreviation: Ir (Ppy) 3 ), bis (2-phenylpyridinato-N, C 2 ′ ) iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (ppy) 2 (acac)), bis [2- (2′-thienyl) pyridinato -N, C 3 '] iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (thp) 2 (acac )), bis (2-phenylquinolinato--N, C 2') iridium (Asechirua Tonato) (abbreviation: Ir (pq) 2 (acac )), bis [2- (2'-benzothienyl) pyridinato -N, C 3 '] iridium (acetylacetonate) (abbreviation: Ir (btp) 2 (acac A compound capable of emitting phosphorescence such as)) can also be used.
第2の層803を一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項発光励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。 For the second layer 803, a triplet light emission excitation material containing a metal complex or the like may be used in addition to a singlet excitation light emission material. For example, among red light emitting pixels, green light emitting pixels, and blue light emitting pixels, a red light emitting pixel having a relatively short luminance half time is formed of a triplet excitation light emitting material, and the other A singlet excited luminescent material is used. The triplet excited luminescent material has a feature that the light emission efficiency is good, so that less power is required to obtain the same luminance. That is, when applied to a red pixel, the amount of current flowing through the light emitting element can be reduced, so that reliability can be improved. As a reduction in power consumption, a red light-emitting pixel and a green light-emitting pixel may be formed using a triplet excitation light-emitting material, and a blue light-emitting pixel may be formed using a singlet excitation light-emitting material. By forming a green light-emitting element having high human visibility with a triplet excited light-emitting material, power consumption can be further reduced.
また、第2の層803においては、上述した発光を示す第2の有機化合物だけでなく、さらに他の有機化合物が添加されていてもよい。添加できる有機化合物としては、例えば、先に述べたTDATA、MTDATA、m−MTDAB、TPD、NPB、DNTPD、TCTA、Alq3、Almq3、BeBq2、BAlq、Zn(BOX)2、Zn(BTZ)2、BPhen、BCP、PBD、OXD−7、TPBI、TAZ、p−EtTAZ、DNA、t−BuDNA、DPVBiなどの他、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)などを用いることができるが、これらに限定されることはない。なお、このように第2の有機化合物以外に添加する有機化合物は、第2の有機化合物を効率良く発光させるため、第2の有機化合物の励起エネルギーよりも大きい励起エネルギーを有し、かつ第2の有機化合物よりも多く添加されていることが好ましい(それにより、第2の有機化合物の濃度消光を防ぐことができる)。あるいはまた、他の機能として、第2の有機化合物と共に発光を示してもよい(それにより、白色発光なども可能となる)。 Further, in the second layer 803, not only the second organic compound that emits light but also other organic compounds may be added. Examples of the organic compound that can be added include TDATA, MTDATA, m-MTDAB, TPD, NPB, DNTPD, TCTA, Alq 3 , Almq 3 , BeBq 2 , BAlq, Zn (BOX) 2 , and Zn (BTZ) described above. 2 , BPhen, BCP, PBD, OXD-7, TPBI, TAZ, p-EtTAZ, DNA, t-BuDNA, DPVBi, etc., 4,4′-bis (N-carbazolyl) biphenyl (abbreviation: CBP), 1 , 3,5-tris [4- (N-carbazolyl) phenyl] benzene (abbreviation: TCPB) can be used, but is not limited thereto. In addition, the organic compound added in addition to the second organic compound in this way has an excitation energy larger than the excitation energy of the second organic compound in order to efficiently emit the second organic compound, and the second organic compound. It is preferable to add more than the organic compound (by this, concentration quenching of the second organic compound can be prevented). Or as another function, you may show light emission with a 2nd organic compound (Thereby, white light emission etc. are also attained).
第2の層803は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルターを設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化(映り込み)の防止を図ることができる。フィルターを設けることで、従来必要であるとされていた円偏光板などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部(表示画面)を見た場合に起こる色調の変化を低減することができる。 The second layer 803 may have a structure in which a light emitting layer having a different emission wavelength band is formed for each pixel to perform color display. Typically, a light emitting layer corresponding to each color of R (red), G (green), and B (blue) is formed. In this case as well, it is possible to improve color purity and prevent mirror reflection (reflection) of the pixel portion by providing a filter that transmits light in the emission wavelength band on the light emission side of the pixel. Can do. By providing the filter, it is possible to omit a circularly polarizing plate that has been conventionally required, and it is possible to eliminate the loss of light emitted from the light emitting layer. Furthermore, a change in color tone that occurs when the pixel portion (display screen) is viewed obliquely can be reduced.
第2の層803で用いることのできる材料は低分子系有機発光材料でも高分子系有機発光材料でもよい。高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。 The material that can be used for the second layer 803 may be a low molecular weight organic light emitting material or a high molecular weight organic light emitting material. The polymer organic light emitting material has higher physical strength and higher device durability than the low molecular weight material. In addition, since the film can be formed by coating, the device can be manufactured relatively easily.
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の電界発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。 Since the light emission color is determined by the material for forming the light emitting layer, a light emitting element exhibiting desired light emission can be formed by selecting these materials. Examples of the polymer electroluminescent material that can be used for forming the light emitting layer include polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, and polyfluorene.
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ(パラフェニレンビニレン) [PPV] の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレンビニレン) [RO−PPV]、ポリ(2−(2’−エチル−ヘキソキシ)−5−メトキシ−1,4−フェニレンビニレン)[MEH−PPV]、ポリ(2−(ジアルコキシフェニル)−1,4−フェニレンビニレン)[ROPh−PPV]等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン[PPP]の誘導体、ポリ(2,5−ジアルコキシ−1,4−フェニレン)[RO−PPP]、ポリ(2,5−ジヘキソキシ−1,4−フェニレン)等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン[PT]の誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)[PAT]、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)[PHT]、ポリ(3−シクロヘキシルチオフェン)[PCHT]、ポリ(3−シクロヘキシル−4−メチルチオフェン)[PCHMT]、ポリ(3,4−ジシクロヘキシルチオフェン)[PDCHT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−チオフェン][POPT]、ポリ[3−(4−オクチルフェニル)−2,2ビチオフェン][PTOPT]等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン[PF]の誘導体、ポリ(9,9−ジアルキルフルオレン)[PDAF]、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン)[PDOF]等が挙げられる。 Examples of the polyparaphenylene vinylene include poly (paraphenylene vinylene) [PPV] derivatives, poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene vinylene) [RO-PPV], poly (2- (2′- Ethyl-hexoxy) -5-methoxy-1,4-phenylenevinylene) [MEH-PPV], poly (2- (dialkoxyphenyl) -1,4-phenylenevinylene) [ROPh-PPV] and the like. Examples of polyparaphenylene include derivatives of polyparaphenylene [PPP], poly (2,5-dialkoxy-1,4-phenylene) [RO-PPP], poly (2,5-dihexoxy-1,4-phenylene). ) And the like. The polythiophene series includes polythiophene [PT] derivatives, poly (3-alkylthiophene) [PAT], poly (3-hexylthiophene) [PHT], poly (3-cyclohexylthiophene) [PCHT], poly (3-cyclohexyl). -4-methylthiophene) [PCHMT], poly (3,4-dicyclohexylthiophene) [PDCHT], poly [3- (4-octylphenyl) -thiophene] [POPT], poly [3- (4-octylphenyl) -2,2 bithiophene] [PTOPT] and the like. Examples of the polyfluorene series include polyfluorene [PF] derivatives, poly (9,9-dialkylfluorene) [PDAF], poly (9,9-dioctylfluorene) [PDOF], and the like.
前記第2の無機化合物としては、第2の有機化合物の発光を消光しにくい無機化合物であれば何であってもよく、種々の金属酸化物や金属窒化物を用いることができる。特に、周期表第13族または第14族の金属酸化物は、第2の有機化合物の発光を消光しにくいため好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウムが好適である。ただし、これらに限定されることはない。 The second inorganic compound may be any inorganic compound as long as it is difficult to quench the light emission of the second organic compound, and various metal oxides and metal nitrides can be used. In particular, a metal oxide of Group 13 or Group 14 of the periodic table is preferable because it is difficult to quench the light emission of the second organic compound, and specifically, aluminum oxide, gallium oxide, silicon oxide, and germanium oxide are preferable. . However, it is not limited to these.
なお、第2の層803は、上述した有機化合物と無機化合物の組み合わせを適用した層を、複数積層して形成していてもよい。また、他の有機化合物あるいは他の無機化合物をさらに含んでいてもよい。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極層を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。 Note that the second layer 803 may be formed by stacking a plurality of layers to which the above-described combination of an organic compound and an inorganic compound is applied. Moreover, other organic compounds or other inorganic compounds may be further contained. The layer structure of the light-emitting layer can be changed, and instead of having a specific electron injection region or light-emitting region, an electrode layer for this purpose is provided, or a light-emitting material is dispersed. Modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光表示装置の信頼性を向上させることができる。また、デジタル駆動、アナログ駆動どちらでも適用可能である。 A light-emitting element formed using the above materials emits light by being forward-biased. A pixel of a display device formed using a light-emitting element can be driven by a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. In any case, each pixel emits light by applying a forward bias at a specific timing, but is in a non-light emitting state for a certain period. By applying a reverse bias during this non-light emitting time, the reliability of the light emitting element can be improved. The light emitting element has a degradation mode in which the light emission intensity decreases under a constant driving condition and a degradation mode in which the non-light emitting area is enlarged in the pixel and the luminance is apparently decreased. However, alternating current that applies a bias in the forward and reverse directions. By performing a typical drive, the progress of deterioration can be delayed, and the reliability of the light-emitting display device can be improved. Further, either digital driving or analog driving can be applied.
よって、封止基板にカラーフィルタ(着色層)を形成してもよい。カラーフィルタ(着色層)は、蒸着法や液滴吐出法によって形成することができ、カラーフィルタ(着色層)を用いると、高精細な表示を行うこともできる。カラーフィルタ(着色層)により、各RGBの発光スペクトルにおいてブロードなピークが鋭いピークになるように補正できるからである。 Therefore, a color filter (colored layer) may be formed on the sealing substrate. The color filter (colored layer) can be formed by an evaporation method or a droplet discharge method. When the color filter (colored layer) is used, high-definition display can be performed. This is because the color filter (colored layer) can be corrected so that a broad peak becomes a sharp peak in the emission spectrum of each RGB.
単色の発光を示す材料を形成し、カラーフィルタや色変換層を組み合わせることによりフルカラー表示を行うことができる。カラーフィルタ(着色層)や色変換層は、例えば第2の基板(封止基板)に形成し、基板へ張り合わせればよい。 Full color display can be performed by forming a material exhibiting monochromatic light emission and combining a color filter and a color conversion layer. The color filter (colored layer) and the color conversion layer may be formed, for example, on the second substrate (sealing substrate) and attached to the substrate.
もちろん単色発光の表示を行ってもよい。例えば、単色発光を用いてエリアカラータイプの表示装置を形成してもよい。エリアカラータイプは、パッシブマトリクス型の表示部が適しており、主に文字や記号を表示することができる。 Of course, monochromatic light emission may be displayed. For example, an area color type display device may be formed using monochromatic light emission. As the area color type, a passive matrix type display unit is suitable, and characters and symbols can be mainly displayed.
第1の電極層870及び第2の電極層850は仕事関数を考慮して材料を選択する必要があり、そして第1の電極層870及び第2の電極層850は、画素構成によりいずれも陽極、又は陰極となりうる。駆動用薄膜トランジスタの極性がpチャネル型である場合、図11(A)のように第1の電極層870を陽極、第2の電極層850を陰極とするとよい。また、駆動用薄膜トランジスタの極性がnチャネル型である場合、図11(B)のように、第1の電極層870を陰極、第2の電極層850を陽極とすると好ましい。第1の電極層870および第2の電極層850に用いることのできる材料について述べる。第1の電極層870、第2の電極層850が陽極として機能する場合は仕事関数の大きい材料(具体的には4.5eV以上の材料)が好ましく、第1の電極層、第2の電極層850が陰極として機能する場合は仕事関数の小さい材料(具体的には3.5eV以下の材料)が好ましい。しかしながら、第1の層804のホール注入・輸送特性や、第3の層802の電子注入・輸送特性が優れているため、第1の電極層870、第2の電極層850共に、ほとんど仕事関数の制限を受けることなく、種々の材料を用いることができる。 The materials of the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 need to be selected in consideration of the work function, and both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are anodes depending on the pixel structure. Or a cathode. In the case where the polarity of the driving thin film transistor is a p-channel type, the first electrode layer 870 may be an anode and the second electrode layer 850 may be a cathode as illustrated in FIG. In the case where the polarity of the driving thin film transistor is an n-channel type, it is preferable that the first electrode layer 870 be a cathode and the second electrode layer 850 be an anode as shown in FIG. Materials that can be used for the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are described. In the case where the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 function as anodes, a material having a high work function (specifically, a material of 4.5 eV or more) is preferable, and the first electrode layer and the second electrode In the case where the layer 850 functions as a cathode, a material having a low work function (specifically, a material having a value of 3.5 eV or less) is preferable. However, since the hole injection / transport characteristics of the first layer 804 and the electron injection / transport characteristics of the third layer 802 are excellent, both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 have almost a work function. Various materials can be used without being restricted.
図11(A)、(B)における発光素子は、第1の電極層870より光を取り出す構造のため、第2の電極層850は、必ずしも光透光性を有する必要はない。第2の電極層850としては、Ti、TiN、TiSiXNY、Ni、W、WSiX、WNX、WSiXNY、NbN、Cr、Pt、Zn、Sn、In、Ta、Al、Cu、Au、Ag、Mg、Ca、LiまたはMoから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を主成分とする膜またはそれらの積層膜を総膜厚100nm〜800nmの範囲で用いればよい。 11A and 11B has a structure in which light is extracted from the first electrode layer 870, the second electrode layer 850 does not necessarily have a light-transmitting property. The second electrode layer 850, Ti, TiN, TiSi X N Y, Ni, W, WSi X, WN X, WSi X N Y, NbN, Cr, Pt, Zn, Sn, In, Ta, Al, Cu , An element selected from Au, Ag, Mg, Ca, Li, or Mo, or a film mainly composed of an alloy material or a compound material containing the element as a main component or a laminated film thereof having a total film thickness of 100 nm to 800 nm Use within a range.
第2の電極層850は、蒸着法、スパッタ法、CVD法、印刷法または液滴吐出法などを用いて形成することができる。 The second electrode layer 850 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, a CVD method, a printing method, a droplet discharge method, or the like.
また、第2の電極層850に第1の電極層870で用いる材料のような透光性を有する導電性材料を用いると、第2の電極層850からも光を取り出す構造となり、発光素子から放射される光は、第1の電極層870と第2の電極層850との両方より放射される両面放射構造とすることができる。 In addition, when a light-transmitting conductive material such as a material used for the first electrode layer 870 is used for the second electrode layer 850, light is extracted from the second electrode layer 850, so that the light-emitting element can emit light. The emitted light may have a dual emission structure in which both the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 are emitted.
なお、第1の電極層870や第2の電極層850の種類を変えることで、本発明の発光素子は様々なバリエーションを有する。 Note that the light-emitting element of the present invention has various variations by changing types of the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850.
図11(B)は、電界発光層860が、第1の電極層870側から第3の層802、第2の層、第1の層804の順で構成されているケースである。 FIG. 11B illustrates a case where the electroluminescent layer 860 includes the third layer 802, the second layer, and the first layer 804 in this order from the first electrode layer 870 side.
以上で述べたように、本発明の発光素子は、第1の電極層870と第2の電極層850との間に狭持された層が、有機化合物と無機化合物が複合された層を含む電界発光層860から成っている。そして、有機化合物と無機化合物を混合することにより、それぞれ単独では得られない高いキャリア注入性、キャリア輸送性という機能が得られる層(すなわち、第1の層804および第3の層802)が設けられている有機及び無機複合型の発光素子である。また、上記第1の層804、第3の層802は、第1の電極層870側に設けられる場合、特に有機化合物と無機化合物が複合された層である必要があり、第2の電極層850側に設けられる場合、有機化合物、無機化合物のみであってもよい。 As described above, in the light-emitting element of the present invention, the layer sandwiched between the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850 includes a layer in which an organic compound and an inorganic compound are combined. The electroluminescent layer 860 is formed. Then, by mixing the organic compound and the inorganic compound, there are provided layers (that is, the first layer 804 and the third layer 802) that can obtain functions of high carrier injection and carrier transport that cannot be obtained independently. This is an organic and inorganic composite light emitting element. In addition, when the first layer 804 and the third layer 802 are provided on the first electrode layer 870 side, the first layer 804 and the third layer 802 need to be a layer in which an organic compound and an inorganic compound are combined. When provided on the 850 side, only an organic compound or an inorganic compound may be used.
なお、電界発光層860は有機化合物と無機化合物が混合された層であるが、その形成方法としては種々の手法を用いることができる。例えば、有機化合物と無機化合物の両方を抵抗加熱により蒸発させ、共蒸着する手法が挙げられる。その他、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させる一方で、無機化合物をエレクトロンビーム(EB)により蒸発させ、共蒸着してもよい。また、有機化合物を抵抗加熱により蒸発させると同時に、無機化合物をスパッタリングし、両方を同時に堆積する手法も挙げられる。その他、湿式法により成膜してもよい。 Note that although the electroluminescent layer 860 is a layer in which an organic compound and an inorganic compound are mixed, various methods can be used as a formation method thereof. For example, there is a technique in which both an organic compound and an inorganic compound are evaporated by resistance heating and co-evaporated. In addition, while the organic compound is evaporated by resistance heating, the inorganic compound may be evaporated by electron beam (EB) and co-evaporated. Further, there is a method of evaporating the organic compound by resistance heating and simultaneously sputtering the inorganic compound and depositing both at the same time. In addition, the film may be formed by a wet method.
また、第1の電極層870および第2の電極層850に関しても同様に、抵抗加熱による蒸着法、EB蒸着法、スパッタリング、湿式法などを用いることができる。 Similarly, for the first electrode layer 870 and the second electrode layer 850, a vapor deposition method using resistance heating, an EB vapor deposition method, a sputtering method, a wet method, or the like can be used.
図11(C)は、図11(A)において、第1の電極層870に反射性を有する電極層を用い、第2の電極層850に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放射された光は第1の電極層870で反射され、第2の電極層850を透過して放射される。同様に図11(D)は、図11(B)において、第1の電極層870に反射性を有する電極層を用い、第2の電極層850に透光性を有する電極層を用いており、発光素子より放射された光は第1の電極層870で反射され、第2の電極層850を透過して放射される。本実施の形態は、実施の形態1乃至4それぞれと自由に組み合わせることが可能である。 FIG. 11C illustrates a structure in which a reflective electrode layer is used for the first electrode layer 870 and a light-transmitting electrode layer is used for the second electrode layer 850 in FIG. Light emitted from the element is reflected by the first electrode layer 870 and transmitted through the second electrode layer 850 to be emitted. Similarly, in FIG. 11D, a reflective electrode layer is used for the first electrode layer 870 and a light-transmitting electrode layer is used for the second electrode layer 850 in FIG. 11B. The light emitted from the light emitting element is reflected by the first electrode layer 870 and is transmitted through the second electrode layer 850 and emitted. This embodiment mode can be freely combined with each of Embodiment Modes 1 to 4.
(実施の形態7)
次に、実施の形態4乃至6によって作製される表示パネルに駆動用のドライバ回路を実装する態様について説明する。
(Embodiment 7)
Next, a mode in which a driver circuit for driving is mounted on a display panel manufactured according to Embodiments 4 to 6 will be described.
まず、COG方式を採用した表示装置について、図28(A)を用いて説明する。基板2700上には、文字や画像などの情報を表示する画素部2701が設けられる。複数の駆動回路が設けられた基板を、矩形状に分断し、分断後の駆動回路(ドライバICとも表記)2751は、基板2700上に実装される。図28(A)は複数のドライバIC2751、ドライバIC2751の先にFPC2750を実装する形態を示す。また、分割する大きさを画素部の信号線側の辺の長さとほぼ同じにし、単数のドライバICの先にテープを実装してもよい。 First, a display device employing a COG method is described with reference to FIG. A pixel portion 2701 for displaying information such as characters and images is provided over the substrate 2700. A substrate provided with a plurality of drive circuits is divided into a rectangular shape, and a divided drive circuit (also referred to as a driver IC) 2751 is mounted on the substrate 2700. FIG. 28A shows a mode in which an FPC 2750 is mounted on the tip of a plurality of driver ICs 2751 and driver ICs 2751. Alternatively, the size of the division may be substantially the same as the length of the side of the pixel portion on the signal line side, and a tape may be mounted on the tip of a single driver IC.
また、TAB方式を採用してもよく、その場合は、図28(B)で示すように複数のテープを貼り付けて、該テープにドライバICを実装すればよい。COG方式の場合と同様に、単数のテープに単数のドライバICを実装してもよく、この場合には、強度の問題から、ドライバICを固定する金属片等を一緒に貼り付けるとよい。 Alternatively, a TAB method may be employed. In that case, a plurality of tapes may be attached and driver ICs may be mounted on the tapes as shown in FIG. As in the case of the COG method, a single driver IC may be mounted on a single tape. In this case, a metal piece or the like for fixing the driver IC may be attached together due to strength problems.
これらの表示パネルに実装されるドライバICは、生産性を向上させる観点から、一辺が300mmから1000mm、さらには1000mm以上の一辺を有する矩形状の基板上に複数個作り込むとよい。 A plurality of driver ICs mounted on these display panels are preferably formed on a rectangular substrate having one side of 300 mm to 1000 mm, and more than 1000 mm, from the viewpoint of improving productivity.
つまり、基板上に駆動回路部と入出力端子を一つのユニットとする回路パターンを複数個形成し、最後に分割して取り出せばよい。ドライバICの長辺の長さは、画素部の一辺の長さや画素ピッチを考慮して、長辺が15〜80mm、短辺が1〜6mmの矩形状に形成してもよいし、画素領域の一辺、又は画素部の一辺と各駆動回路の一辺とを足した長さに形成してもよい。 That is, a plurality of circuit patterns having a drive circuit portion and an input / output terminal as one unit may be formed on the substrate, and finally divided and taken out. The long side of the driver IC may be formed in a rectangular shape having a long side of 15 to 80 mm and a short side of 1 to 6 mm in consideration of the length of one side of the pixel portion and the pixel pitch. Or a length obtained by adding one side of the pixel portion and one side of each driver circuit.
ドライバICのICチップに対する外形寸法の優位性は長辺の長さにあり、長辺が15〜80mmで形成されたドライバICを用いると、画素部に対応して実装するのに必要な数がICチップを用いる場合よりも少なくて済み、製造上の歩留まりを向上させることができる。また、ガラス基板上にドライバICを形成すると、母体として用いる基板の形状に限定されないので生産性を損なうことがない。これは、円形のシリコンウエハからICチップを取り出す場合と比較すると、大きな優位点である。 The advantage of the external dimensions of the driver IC over the IC chip lies in the length of the long side. When a driver IC formed with a long side of 15 to 80 mm is used, the number required for mounting corresponding to the pixel portion is as follows. This is less than when an IC chip is used, and the manufacturing yield can be improved. Further, when a driver IC is formed over a glass substrate, the shape of the substrate used as a base is not limited, and thus productivity is not impaired. This is a great advantage compared with the case where the IC chip is taken out from the circular silicon wafer.
また、図27(B)のように走査線側駆動回路3702は基板上に一体形成される場合、画素部3701の外側の領域には、信号線側の駆動回路駆動回路が形成されたドライバICが実装される。これらのドライバICは、信号線側の駆動回路である。RGBフルカラーに対応した画素領域を形成するためには、XGAクラスで信号線の本数が3072本必要であり、UXGAクラスでは4800本が必要となる。このような本数で形成された信号線は、画素部3701の端部で数ブロック毎に区分して引出線を形成し、ドライバICの出力端子のピッチに合わせて集められる。 In the case where the scan line driver circuit 3702 is formed over the substrate as shown in FIG. 27B, a driver IC in which a driver circuit driver circuit on the signal line side is formed in a region outside the pixel portion 3701. Is implemented. These driver ICs are drive circuits on the signal line side. In order to form a pixel region corresponding to RGB full color, the number of signal lines in the XGA class is 3072 and the number in the UXGA class is 4800. The signal lines formed in such a number are divided into several blocks at the end of the pixel portion 3701 to form lead lines, and are collected according to the pitch of the output terminals of the driver IC.
ドライバICは、基板上に形成された結晶質半導体により形成されることが好適であり、該結晶質半導体は連続発光のレーザ光を照射することで形成されることが好適である。従って、当該レーザ光を発生させる発振器としては、連続発光の固体レーザ又は気体レーザを用いる。連続発光のレーザを用いると、結晶欠陥が少なく、大粒径の多結晶半導体層を用いて、トランジスタを作成することが可能となる。また移動度や応答速度が良好なために高速駆動が可能で、従来よりも素子の動作周波数を向上させることができ、特性バラツキが少ないために高い信頼性を得ることができる。なお、さらなる動作周波数の向上を目的として、トランジスタのチャネル長方向とレーザ光の走査方向と一致させるとよい。これは、連続発光レーザによるレーザ結晶化工程では、トランジスタのチャネル長方向とレーザ光の基板に対する走査方向とが概ね並行(好ましくは−30度以上30度以下)であるときに、最も高い移動度が得られるためである。なおチャネル長方向とは、チャネル形成領域において、電流が流れる方向、換言すると電荷が移動する方向と一致する。このように作製したトランジスタは、結晶粒がチャネル方向に延在する多結晶半導体層によって構成される活性層を有し、このことは結晶粒界が概ねチャネル方向に沿って形成されていることを意味する。 The driver IC is preferably formed of a crystalline semiconductor formed over a substrate, and the crystalline semiconductor is preferably formed by irradiating continuous-emitting laser light. Therefore, a continuous light emitting solid state laser or gas laser is used as an oscillator for generating the laser light. When a continuous light emission laser is used, a transistor can be formed using a polycrystalline semiconductor layer having a large grain size with few crystal defects. In addition, since the mobility and response speed are good, high-speed driving is possible, the operating frequency of the element can be improved as compared with the prior art, and there is less variation in characteristics, so that high reliability can be obtained. Note that for the purpose of further improving the operating frequency, the channel length direction of the transistor and the scanning direction of the laser light are preferably matched. This is because, in the laser crystallization process using a continuous-wave laser, the highest mobility is obtained when the channel length direction of the transistor and the scanning direction of the laser beam with respect to the substrate are substantially parallel (preferably −30 ° to 30 °). Is obtained. Note that the channel length direction corresponds to the direction in which current flows in the channel formation region, in other words, the direction in which charges move. The transistor thus fabricated has an active layer composed of a polycrystalline semiconductor layer in which crystal grains extend in the channel direction, which means that the crystal grain boundaries are formed substantially along the channel direction. means.
レーザ結晶化を行うには、レーザ光の大幅な絞り込みを行うことが好ましく、そのレーザ光の形状(ビームスポット)の幅は、ドライバICの短辺の同じ幅の1mm以上3mm以下程度とすることがよい。また、被照射体に対して、十分に且つ効率的なエネルギー密度を確保するために、レーザ光の照射領域は、線状であることが好ましい。但し、ここでいう線状とは、厳密な意味で線を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形もしくは長楕円形を意味する。例えば、アスペクト比が2以上(好ましくは10以上10000以下)のものを指す。このように、レーザ光のレーザ光の形状(ビームスポット)の幅をドライバICの短辺と同じ長さとすることで、生産性を向上させた表示装置の作製方法を提供することができる。 In order to perform laser crystallization, it is preferable to significantly narrow down the laser beam, and the width of the laser beam shape (beam spot) should be about 1 mm to 3 mm, which is the same width of the short side of the driver IC. Is good. In order to ensure a sufficient and efficient energy density for the irradiated object, the laser light irradiation region is preferably linear. However, the line shape here does not mean a line in a strict sense, but means a rectangle or an ellipse having a large aspect ratio. For example, the aspect ratio is 2 or more (preferably 10 or more and 10,000 or less). In this manner, a method for manufacturing a display device with improved productivity can be provided by setting the width of the laser beam shape (beam spot) to the same length as the short side of the driver IC.
図28(A)、(B)のように走査線駆動回路及び信号線駆動回路の両方として、ドライバICを実装してもよい。その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの仕様を異なるものにするとよい。 As shown in FIGS. 28A and 28B, driver ICs may be mounted as both the scanning line driver circuit and the signal line driver circuit. In that case, the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side may be different.
画素領域は、信号線と走査線が交差してマトリクスを形成し、各交差部に対応してトランジスタが配置される。本発明は、画素領域に配置されるトランジスタとして、非晶質半導体又はセミアモルファス半導体をチャネル部としたTFTを用いることを特徴とする。非晶質半導体は、プラズマCVD法やスパッタリング法等の方法により形成する。セミアモルファス半導体は、プラズマCVD法で300℃以下の温度で形成することが可能であり、例えば、外寸550×650mmの無アルカリガラス基板であっても、トランジスタを形成するのに必要な膜厚を短時間で形成するという特徴を有する。このような製造技術の特徴は、大画面の表示装置を作製する上で有効である。また、セミアモルファスTFTは、SASでチャネル形成領域を構成することにより2〜10cm2/V・secの電界効果移動度を得ることができる。また本発明を用いると、パターンを所望の形状に制御性よく形成することができるので、このような微細な配線もショート等の不良が生じることなく安定的に形成することができる。画素を十分機能させるのに必要な電気特性を有するTFTを形成できる。従って、このTFTを画素のスイッチング用素子や、走査線側の駆動回路を構成する素子として用いることができる。従って、システムオンパネル化を実現した表示パネルを作製することができる。 In the pixel region, signal lines and scanning lines intersect to form a matrix, and transistors are arranged corresponding to the respective intersections. The present invention is characterized in that a TFT having an amorphous semiconductor or semi-amorphous semiconductor as a channel portion is used as a transistor arranged in a pixel region. The amorphous semiconductor is formed by a method such as a plasma CVD method or a sputtering method. A semi-amorphous semiconductor can be formed by a plasma CVD method at a temperature of 300 ° C. or lower. For example, even a non-alkali glass substrate having an outer dimension of 550 × 650 mm has a film thickness necessary for forming a transistor. Is formed in a short time. Such a feature of the manufacturing technique is effective in manufacturing a large-screen display device. In addition, a semi-amorphous TFT can obtain a field effect mobility of 2 to 10 cm 2 / V · sec by forming a channel formation region with SAS. In addition, when the present invention is used, a pattern can be formed in a desired shape with good controllability, so that such fine wiring can be stably formed without causing defects such as a short circuit. A TFT having electric characteristics necessary for sufficiently functioning a pixel can be formed. Therefore, this TFT can be used as a switching element for a pixel or an element constituting a driving circuit on the scanning line side. Therefore, a display panel that realizes system-on-panel can be manufactured.
半導体層をSASで形成したTFTを用いることにより、走査線側駆動回路も基板上に一体形成することができ、半導体層をASで形成したTFTを用いる場合には、走査線側駆動回路及び信号線側駆動回路の両方をドライバICで実装するとよい。 By using TFTs in which the semiconductor layer is formed of SAS, the scanning line side driver circuit can also be integrally formed on the substrate. In the case of using TFTs in which the semiconductor layer is formed of AS, the scanning line side driver circuit and the signal Both of the line side driver circuits may be mounted by driver ICs.
その場合には、走査線側と信号線側で用いるドライバICの仕様を異なるものにすることが好適である。例えば、走査線側のドライバICを構成するトランジスタには30V程度の耐圧が要求されるものの、駆動周波数は100kHz以下であり、比較的高速動作は要求されない。従って、走査線側のドライバを構成するトランジスタのチャネル長(L)は十分大きく設定することが好適である。一方、信号線側のドライバICのトランジスタには、12V程度の耐圧があれば十分であるが、駆動周波数は3Vにて65MHz程度であり、高速動作が要求される。そのため、ドライバを構成するトランジスタのチャネル長などはミクロンルールで設定することが好適である。本発明を用いると、微細なパターン形成が制御性よくできるので、このようなミクロンルールにも十分に対応することが可能である。 In that case, it is preferable that the specifications of the driver ICs used on the scanning line side and the signal line side are different. For example, although a transistor constituting the driver IC on the scanning line side is required to have a withstand voltage of about 30 V, the driving frequency is 100 kHz or less and a relatively high speed operation is not required. Therefore, it is preferable to set the channel length (L) of the transistors forming the driver on the scanning line side to be sufficiently large. On the other hand, it is sufficient for the transistor of the driver IC on the signal line side to have a withstand voltage of about 12V, but the drive frequency is about 65 MHz at 3V, and high speed operation is required. Therefore, it is preferable to set the channel length and the like of the transistors constituting the driver on the micron rule. When the present invention is used, fine pattern formation can be performed with good controllability, and it is possible to sufficiently cope with such micron rule.
ドライバICの実装方法は、特に限定されるものではなく、COG方法やワイヤボンディング方法、或いはTAB方法を用いることができる。 The method for mounting the driver IC is not particularly limited, and a COG method, a wire bonding method, or a TAB method can be used.
ドライバICの厚さは、対向基板と同じ厚さとすることで、両者の間の高さはほぼ同じものとなり、表示装置全体としての薄型化に寄与する。また、それぞれの基板を同じ材質のもので作製することにより、この表示装置に温度変化が生じても熱応力が発生することなく、TFTで作製された回路の特性を損なうことはない。その他にも、本実施形態で示すようにICチップよりも長尺のドライバICで駆動回路を実装することにより、1つの画素領域に対して、実装されるドライバICの個数を減らすことができる。 By setting the thickness of the driver IC to be the same as that of the counter substrate, the height between the two becomes substantially the same, which contributes to the reduction in thickness of the entire display device. In addition, since each substrate is made of the same material, thermal stress is not generated even when a temperature change occurs in the display device, and the characteristics of a circuit made of TFTs are not impaired. In addition, the number of driver ICs to be mounted in one pixel region can be reduced by mounting the drive circuit with a driver IC that is longer than the IC chip as shown in this embodiment.
以上のようにして、表示パネルに駆動回路を組み入れることができる。 As described above, a driver circuit can be incorporated in the display panel.
(実施の形態8)
本発明の表示装置に具備される保護回路の一例について説明する。
(Embodiment 8)
An example of a protection circuit included in the display device of the present invention will be described.
図31で示すように、外部回路と内部回路の間に保護回路2713を形成することができる。保護回路は、TFT、ダイオード、抵抗素子及び容量素子等から選択された1つ又は複数の素子によって構成されるものであり、以下にはいくつかの保護回路の構成とその動作について説明する。まず、外部回路と内部回路の間に配置される保護回路であって、1つの入力端子に対応した保護回路の等価回路図の構成について、図31を用いて説明する。図31(A)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230、容量素子7210、7240、抵抗素子7250を有する。抵抗素子7250は2端子の抵抗であり、一端には入力電圧Vin(以下、Vinと表記)が、他端には低電位電圧VSS(以下、VSSと表記)が与えられる。 As shown in FIG. 31, a protection circuit 2713 can be formed between the external circuit and the internal circuit. The protection circuit is composed of one or a plurality of elements selected from a TFT, a diode, a resistance element, a capacitance element, and the like, and the configurations and operations of some protection circuits will be described below. First, a configuration of an equivalent circuit diagram of a protection circuit arranged between an external circuit and an internal circuit and corresponding to one input terminal will be described with reference to FIG. The protection circuit illustrated in FIG. 31A includes p-channel thin film transistors 7220 and 7230, capacitor elements 7210 and 7240, and a resistance element 7250. The resistance element 7250 is a two-terminal resistor, and an input voltage Vin (hereinafter referred to as Vin) is applied to one end, and a low potential voltage VSS (hereinafter referred to as VSS) is applied to the other end.
図31(B)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230を、整流性を有するダイオード7260、7270で代用した等価回路図である。図31(C)に示す保護回路は、pチャネル型薄膜トランジスタ7220、7230を、TFT7350、7360、7370、7380で代用した等価回路図である。また、上記とは別の構成の保護回路として、図31(D)に示す保護回路は、抵抗7280、7290と、nチャネル型薄膜トランジスタ7300を有する。図31(E)に示す保護回路は、抵抗7280、7290、pチャネル型薄膜トランジスタ7310及びnチャネル型薄膜トランジスタ7320を有する。保護回路を設けることで電位の急激な変動を防いで、素子の破壊又は損傷を防ぐことができ、信頼性が向上する。なお、上記保護回路を構成する素子は、耐圧に優れた非晶質半導体により構成することが好ましい。本実施の形態は 、上記の実施の形態と自由に組み合わせることが可能である。 The protection circuit shown in FIG. 31B is an equivalent circuit diagram in which p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are substituted with rectifying diodes 7260 and 7270. The protection circuit illustrated in FIG. 31C is an equivalent circuit diagram in which the p-channel thin film transistors 7220 and 7230 are substituted with TFTs 7350, 7360, 7370, and 7380. In addition, as a protection circuit having a structure different from the above, the protection circuit illustrated in FIG. 31D includes resistors 7280 and 7290 and an n-channel thin film transistor 7300. A protection circuit illustrated in FIG. 31E includes resistors 7280 and 7290, a p-channel thin film transistor 7310, and an n-channel thin film transistor 7320. Providing the protective circuit prevents abrupt fluctuations in potential and can prevent element destruction or damage, improving reliability. Note that the element forming the protection circuit is preferably formed using an amorphous semiconductor with excellent breakdown voltage. This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.
本実施の形態は、実施の形態1乃至7とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。 This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 7.
(実施の形態9)
本実施の形態で示す表示パネルの画素の構成について、図10に示す等価回路図を参照して説明する。本実施の形態では、画素の表示素子として発光素子(EL素子)を用いる例を示す。
(Embodiment 9)
A structure of a pixel of the display panel described in this embodiment will be described with reference to an equivalent circuit diagram illustrated in FIG. In this embodiment, an example in which a light-emitting element (EL element) is used as a display element of a pixel is described.
図10(A)に示す画素は、列方向に信号線710及び電源線711、電源線712、電源線713、行方向に走査線714が配置される。また、TFT701は、スイッチング用TFT、TFT703は駆動用TFT、TFT704は電流制御用TFTであり、他に容量素子702及び発光素子705を有する。 In the pixel shown in FIG. 10A, a signal line 710, a power supply line 711, a power supply line 712, a power supply line 713 are arranged in the column direction, and a scanning line 714 is arranged in the row direction. The TFT 701 is a switching TFT, the TFT 703 is a driving TFT, the TFT 704 is a current control TFT, and further includes a capacitor 702 and a light emitting element 705.
図10(C)に示す画素は、TFT703のゲート電極が、行方向に配置された電源線712に接続される点が異なっており、それ以外は図10(A)に示す画素と同じ構成である。つまり、図10(A)(C)に示す両画素は、同じ等価回路図を示す。しかしながら、列方向に電源線712が配置される場合(図10(A))と、行方向に電源線712が配置される場合(図10(C))では、各電源線は異なるレイヤーの導電体層で形成される。ここでは、TFT703のゲート電極が接続される配線に注目し、これらを作製するレイヤーが異なることを表すために、図10(A)(C)として分けて記載する。 The pixel shown in FIG. 10C is different from the pixel shown in FIG. 10A except that the gate electrode of the TFT 703 is connected to the power supply line 712 arranged in the row direction. is there. That is, both pixels shown in FIGS. 10A and 10C show the same equivalent circuit diagram. However, when the power supply line 712 is arranged in the column direction (FIG. 10A) and in the case where the power supply line 712 is arranged in the row direction (FIG. 10C), each power supply line is conductive on a different layer. Formed with body layers. Here, attention is paid to the wiring to which the gate electrode of the TFT 703 is connected, and in order to indicate that the layers for manufacturing these are different, FIGS. 10A and 10C are separately illustrated.
図10(A)(C)に示す画素の特徴として、画素内にTFT703、TFT704が直列に接続されており、TFT703のチャネル長L3、チャネル幅W3、TFT704のチャネル長L4、チャネル幅W4は、L3/W3:L4/W4=5〜6000:1を満たすように設定される点が挙げられる。6000:1を満たす場合の一例としては、L3が500μm、W3が3μm、L4が3μm、W4が100μmの場合がある。 10 as a feature of the pixels shown in (A) (C), in the pixel TFT 703, TFT 704 are connected in series, a channel length L 3 of the TFT 703, the channel width W 3, the channel length of the TFT 704 L 4, the channel width W 4 may be set to satisfy L 3 / W 3 : L 4 / W 4 = 5 to 6000: 1. As an example of satisfying 6000: 1, there is a case where L 3 is 500 μm, W 3 is 3 μm, L 4 is 3 μm, and W 4 is 100 μm.
なお、TFT703は、飽和領域で動作し発光素子705に流れる電流値を制御する役目を有し、TFT704は線形領域で動作し発光素子705に対する電流の供給を制御する役目を有する。TFT703及びTFT704は同じ導電型を有していると作製工程上好ましい。またTFT703には、エンハンスメント型だけでなく、ディプリーション型のTFTを用いてもよい。上記構成を有する本発明は、TFT704が線形領域で動作するために、TFT704のVGSの僅かな変動は発光素子705の電流値に影響を及ぼさない。つまり、発光素子705の電流値は、飽和領域で動作するTFT703により決定される。上記構成を有する本発明は、TFTの特性バラツキに起因した発光素子の輝度ムラを改善して画質を向上させた表示装置を提供することができる。 Note that the TFT 703 operates in a saturation region and has a role of controlling a current value flowing through the light emitting element 705, and the TFT 704 has a role of operating in a linear region and controls supply of current to the light emitting element 705. It is preferable in the manufacturing process that the TFT 703 and the TFT 704 have the same conductivity type. The TFT 703 may be a depletion type TFT as well as an enhancement type. In the present invention having the above structure, since the TFT 704 operates in a linear region, a slight change in V GS of the TFT 704 does not affect the current value of the light emitting element 705. That is, the current value of the light emitting element 705 is determined by the TFT 703 operating in the saturation region. The present invention having the above structure can provide a display device in which luminance unevenness of a light emitting element due to variation in TFT characteristics is improved and image quality is improved.
図10(A)〜(D)に示す画素において、TFT701は、画素に対するビデオ信号の入力を制御するものであり、TFT701がオンして、画素内にビデオ信号が入力されると、容量素子702にそのビデオ信号が保持される。なお図10(A)(C)には、容量素子702を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されず、ビデオ信号を保持する容量がゲート容量などでまかなうことが可能な場合には、明示的に容量素子702を設けなくてもよい。 In the pixel shown in FIGS. 10A to 10D, a TFT 701 controls input of a video signal to the pixel. When the TFT 701 is turned on and a video signal is input into the pixel, the capacitor 702 The video signal is held in Note that FIGS. 10A and 10C illustrate a structure in which the capacitor 702 is provided; however, the present invention is not limited to this, and the capacity for holding a video signal can be covered by a gate capacity or the like. The capacitor 702 is not necessarily provided explicitly.
発光素子705は、2つの電極間に電界発光層が挟まれた構造を有し、順バイアス方向の電圧が印加されるように、画素電極と対向電極の間(陽極と陰極の間)に電位差が設けられる。電界発光層は有機材料や無機材料等の広汎に渡る材料により構成され、この電界発光層におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(蛍光)と、三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光(リン光)とが含まれる。 The light-emitting element 705 has a structure in which an electroluminescent layer is sandwiched between two electrodes, and a potential difference is generated between the pixel electrode and the counter electrode (between the anode and the cathode) so that a forward bias voltage is applied. Is provided. The electroluminescent layer is composed of a wide variety of materials such as organic materials and inorganic materials. The luminescence in the electroluminescent layer includes light emission (fluorescence) when returning from a singlet excited state to a ground state, and a triplet excited state. And light emission (phosphorescence) when returning to the ground state.
図10(B)に示す画素は、TFT706と走査線716を追加している以外は、図10(A)に示す画素構成と同じである。同様に、図10(D)に示す画素は、TFT706と走査線716を追加している以外は、図10(C)に示す画素構成と同じである。 The pixel shown in FIG. 10B has the same pixel structure as that shown in FIG. 10A except that a TFT 706 and a scanning line 716 are added. Similarly, the pixel illustrated in FIG. 10D has the same pixel structure as that illustrated in FIG. 10C except that a TFT 706 and a scanning line 716 are added.
TFT706は、新たに配置された走査線716によりオン又はオフが制御される。TFT706がオンになると、容量素子702に保持された電荷は放電し、TFT704がオフする。つまり、TFT706の配置により、強制的に発光素子705に電流が流れない状態を作ることができる。従って、図10(B)(D)の構成は、全ての画素に対する信号の書き込みを待つことなく、書き込み期間の開始と同時又は直後に点灯期間を開始することができるため、デューティ比を向上することが可能となる。 The TFT 706 is controlled to be turned on or off by a newly arranged scanning line 716. When the TFT 706 is turned on, the charge held in the capacitor 702 is discharged, and the TFT 704 is turned off. That is, the arrangement of the TFT 706 can forcibly create a state in which no current flows through the light emitting element 705. 10B and 10D, the lighting period can be started at the same time as or immediately after the start of the writing period without waiting for signal writing to all pixels, so that the duty ratio is improved. It becomes possible.
図10(E)に示す画素は、列方向に信号線750、電源線751、電源線752、行方向に走査線753が配置される。また、TFT741はスイッチング用TFT、TFT743は駆動用TFTであり、他に容量素子742及び発光素子744を有する。図10(F)に示す画素は、TFT745と走査線754を追加している以外は、図10(E)に示す画素構成と同じである。なお、図10(F)の構成も、TFT745の配置により、デューティ比を向上することが可能となる。 In the pixel shown in FIG. 10E, a signal line 750, a power supply line 751, a power supply line 752, and a scanning line 753 are arranged in the column direction. Further, the TFT 741 is a switching TFT, the TFT 743 is a driving TFT, and further includes a capacitor element 742 and a light emitting element 744. The pixel shown in FIG. 10F has the same pixel structure as that shown in FIG. 10E except that a TFT 745 and a scanning line 754 are added. Note that the duty ratio of the structure in FIG. 10F can also be improved by the arrangement of the TFTs 745.
以上のように、本発明を用いると、配線を、形成不良を生じることなく精密に安定して形成することが出来るので、TFTに高い電気的特性や信頼性をも付与することができ、使用目的に合わせて画素の表示能力を向上するための応用技術にも十分対応できる。 As described above, when the present invention is used, the wiring can be accurately and stably formed without causing defective formation, so that high electrical characteristics and reliability can be imparted to the TFT. It can sufficiently cope with applied technology for improving the display capability of pixels according to the purpose.
本実施の形態は、実施の形態1乃至4、実施の形態6乃至8とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。 This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 4 and Embodiments 6 to 8.
(実施の形態10)
本実施の形態を図22を用いて説明する。図22は、本発明を適用して作製されるTFT基板2800を用いてEL表示モジュールを構成する一例を示している。図22において、TFT基板2800上には、画素により構成された画素部が形成されている。
(Embodiment 10)
This embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 22 shows an example in which an EL display module is formed using a TFT substrate 2800 manufactured by applying the present invention. In FIG. 22, a pixel portion including pixels is formed over a TFT substrate 2800.
図22では、画素部の外側であって、駆動回路と画素との間に、画素に形成されたものと同様なTFT又はそのTFTのゲートとソース若しくはドレインの一方とを接続してダイオードと同様に動作させた保護回路部2801が備えられている。駆動回路2809は、単結晶半導体で形成されたドライバIC、ガラス基板上に多結晶半導体膜で形成されたスティックドライバIC、若しくはSASで形成された駆動回路などが適用されている。 In FIG. 22, outside the pixel portion and between the driver circuit and the pixel, the same TFT as that formed in the pixel or the gate of the TFT and one of the source and the drain is connected to be the same as the diode. The protection circuit portion 2801 operated in the above is provided. As the driver circuit 2809, a driver IC formed of a single crystal semiconductor, a stick driver IC formed of a polycrystalline semiconductor film over a glass substrate, a driver circuit formed of SAS, or the like is applied.
TFT基板2800は、液滴吐出法で形成されたスペーサ2806a、スペーサ2806bを介して封止基板2820と固着されている。スペーサは、基板の厚さが薄く、また画素部の面積が大型化した場合にも、2枚の基板の間隔を一定に保つために設けておくことが好ましい。TFT2802、TFT2803とそれぞれ接続する発光素子2804、発光素子2805上であって、TFT基板2800と封止基板2820との間にある空隙には少なくとも可視領域の光に対して透光性を有する樹脂材料を充填して固体化しても良いし、無水化した窒素若しくは不活性気体を充填させても良い。 The TFT substrate 2800 is fixed to the sealing substrate 2820 through spacers 2806a and 2806b formed by a droplet discharge method. The spacer is preferably provided to keep the distance between the two substrates constant even when the substrate is thin and the area of the pixel portion is increased. Resin material having light-transmitting property at least in the visible region in the gap between the TFT substrate 2800 and the sealing substrate 2820 on the light-emitting element 2804 and the light-emitting element 2805 connected to the TFT 2802 and the TFT 2803, respectively. May be solidified by filling, or may be filled with anhydrous nitrogen or inert gas.
図22では発光素子2804、発光素子2805、発光素子2815を上面放射型(トップエミッション型)の構成とした場合を示し、図中に示す矢印の方向に光を放射する構成としている。各画素は、画素を赤色、緑色、青色として発光色を異ならせておくことで、多色表示を行うことができる。また、このとき封止基板2820側に各色に対応した着色層2807a、着色層2807b、着色層2807cを形成しておくことで、外部に放射される発光の色純度を高めることができる。また、画素を白色発光素子として着色層2807a、着色層2807b、着色層2807cと組み合わせても良い。 FIG. 22 shows a case where the light-emitting element 2804, the light-emitting element 2805, and the light-emitting element 2815 have a top emission type (top emission type) structure, and emits light in the direction of the arrow shown in the drawing. Each pixel can perform multicolor display by changing the emission color of the pixels to red, green, and blue. At this time, by forming the colored layer 2807a, the colored layer 2807b, and the colored layer 2807c corresponding to each color on the sealing substrate 2820 side, the color purity of the emitted light can be increased. Alternatively, the pixel may be combined with a colored layer 2807a, a colored layer 2807b, or a colored layer 2807c as a white light emitting element.
外部回路である駆動回路2809は、TFT基板2800の一端に設けられた走査線若しくは信号線接続端子と、配線基板2810で接続される。また、TFT基板2800に接して若しくは近接させて、ヒートパイプ2813と放熱板2812を設け、放熱効果を高める構成としても良い。 A driver circuit 2809 which is an external circuit is connected to a scanning line or a signal line connection terminal provided at one end of the TFT substrate 2800 through a wiring substrate 2810. Further, a heat pipe 2813 and a heat radiating plate 2812 may be provided in contact with or in proximity to the TFT substrate 2800 to enhance the heat radiation effect.
なお、図22では、トップエミッションのELモジュールとしたが、発光素子の構成や外部回路基板の配置を変えてボトムエミッション構造、もちろん上面、下面両方から光が放射する両面放射構造としても良い。トップエミッション型の構成の場合、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法により形成することができ、ポリイミドなどの樹脂材料に、顔料系の黒色樹脂やカーボンブラック等を混合させて形成すればよく、その積層でもよい。 In FIG. 22, the top emission EL module is used. However, the configuration of the light emitting element and the arrangement of the external circuit board may be changed to have a bottom emission structure, of course, a dual emission structure in which light is emitted from both the upper and lower surfaces. In the case of a top emission type structure, an insulating layer serving as a partition wall may be colored and used as a black matrix. The partition walls can be formed by a droplet discharge method, and may be formed by mixing a resin material such as polyimide with a pigment-based black resin, carbon black, or the like, or may be a laminate thereof.
また、EL表示モジュールは、位相差板や偏光板を用いて、外部から入射する光の反射光を遮断するようにしてもよい。また上面放射型の表示装置ならば、隔壁となる絶縁層を着色しブラックマトリクスとして用いてもよい。この隔壁は液滴吐出法などによっても形成することができ、顔料系の黒色樹脂や、ポリイミドなどの樹脂材料に、カーボンブラック等を混合させてもよく、その積層でもよい。液滴吐出法によって、異なった材料を同領域に複数回吐出し、隔壁を形成してもよい。位相差板、位相差板としてはλ/4板とλ/2板とを用い、光を制御できるように設計すればよい。構成としては、TFT素子基板側から順に、発光素子、封止基板(封止材)、位相差板、位相差板(λ/4板、λ/2板)、偏光板という構成になり、発光素子から放射された光は、これらを通過し偏光板側より外部に放射される。この位相差板や偏光板は光が放射される側に設置すればよく、両面放射される両面放射型の表示装置であれば両方に設置することもできる。また、偏光板の外側に反射防止膜を有していても良い。これにより、より高精細で精密な画像を表示することができる。 In addition, the EL display module may block reflected light of light incident from the outside using a retardation plate or a polarizing plate. In the case of a top emission display device, an insulating layer serving as a partition may be colored and used as a black matrix. This partition wall can also be formed by a droplet discharge method or the like. Carbon black or the like may be mixed with a pigment-based black resin or a resin material such as polyimide, or may be laminated. A different material may be discharged to the same region a plurality of times by a droplet discharge method to form a partition wall. As the phase difference plate and the phase difference plate, a λ / 4 plate and a λ / 2 plate may be used and designed so that light can be controlled. As a structure, it becomes a structure called a light emitting element, a sealing substrate (sealing material), a phase difference plate, a phase difference plate (λ / 4 plate, λ / 2 plate), and a polarizing plate in order from the TFT element substrate side. The light emitted from the element passes through them and is emitted to the outside from the polarizing plate side. The retardation plate and the polarizing plate may be installed on the side from which light is emitted, and may be installed on both sides as long as the display is a double-sided emission type that emits light on both sides. Further, an antireflection film may be provided outside the polarizing plate. Thereby, it is possible to display a higher-definition and precise image.
TFT基板2800において、画素部が形成された側にシール材や接着性の樹脂を用いて樹脂フィルムを貼り付けて封止構造を形成してもよい。本実施の形態では、ガラス基板を用いるガラス封止を示したが、樹脂による樹脂封止、プラスチックによるプラスチック封止、フィルムによるフィルム封止、など様々な封止方法を用いることができる。樹脂フィルムの表面には水分の透過を防止するガスバリア膜を設けておくと良い。フィルム封止構造とすることで、さらなる薄型化及び軽量化を図ることができる。 In the TFT substrate 2800, a sealing structure may be formed by attaching a resin film to the side where the pixel portion is formed using a sealing material or an adhesive resin. Although glass sealing using a glass substrate is described in this embodiment mode, various sealing methods such as resin sealing using a resin, plastic sealing using a plastic, and film sealing using a film can be used. A gas barrier film for preventing moisture permeation may be provided on the surface of the resin film. By adopting a film sealing structure, further reduction in thickness and weight can be achieved.
以上示したように、本実施の形態では、工程を簡略化することができる。また、液滴吐出法を用いて基板上に直接的に各種の構成物(パーツ)を形成することにより、1辺が1000mmを超える第5世代以降のガラス基板を用いても、容易に表示パネルを製造することができる。 As described above, in this embodiment, the process can be simplified. In addition, by forming various components (parts) directly on the substrate using the droplet discharge method, a display panel can be easily used even when a glass substrate of 5th generation or later with one side exceeding 1000 mm is used. Can be manufactured.
本発明により、表示装置を構成する導電層(図22においてはTFTのソース電極層及びドレイン電極層)を、自己整合的に作製することができる。よって工程が簡略化するのでコストダウンが達成できる。また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の表示装置を作製することができる。 According to the present invention, a conductive layer (a source electrode layer and a drain electrode layer of a TFT in FIG. 22) included in a display device can be manufactured in a self-aligned manner. Therefore, the process can be simplified and the cost can be reduced. Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable display device capable of high-speed operation can be manufactured.
本実施の形態は、実施の形態1乃至3、実施の形態6乃至9とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。 This embodiment mode can be used in combination with each of Embodiment Modes 1 to 3 and Embodiments 6 to 9.
(実施の形態11)
本実施の形態を図23(A)及び図23(B)を用いて説明する。図23(A)、図23(B)は、本発明を適用して作製されるTFT基板2600を用いて液晶表示モジュールを構成する一例を示している。
(Embodiment 11)
This embodiment will be described with reference to FIGS. 23A and 23B. FIG. 23A and FIG. 23B illustrate an example in which a liquid crystal display module is formed using a TFT substrate 2600 manufactured by applying the present invention.
図23(A)は液晶表示モジュールの一例であり、TFT基板2600と対向基板2601がシール材2602により固着され、その間に画素部2603と液晶層2604が設けられ表示領域を形成している。着色層2605はカラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色層が各画素に対応して設けられている。TFT基板2600と対向基板2601の外側には偏光板2606、2607、レンズフィルム2613が配設されている。光源は冷陰極管2610と反射板2611により構成され、回路基板2612は、フレキシブル配線基板2609によりTFT基板2600と接続され、コントロール回路や電源回路などの外部回路が組みこまれている。液晶表示モジュールには、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、MVA(Multi−domain Vertical Alignment)モード、ASM(Axially Symmetric aligned Micro−cell)モード、OCBモードなどを用いることができる。 FIG. 23A illustrates an example of a liquid crystal display module. A TFT substrate 2600 and a counter substrate 2601 are fixed to each other with a sealant 2602, and a pixel portion 2603 and a liquid crystal layer 2604 are provided therebetween to form a display region. The colored layer 2605 is necessary for color display. In the case of the RGB method, a colored layer corresponding to each color of red, green, and blue is provided corresponding to each pixel. Polarizing plates 2606 and 2607 and a lens film 2613 are provided outside the TFT substrate 2600 and the counter substrate 2601. The light source is composed of a cold cathode tube 2610 and a reflection plate 2611. The circuit board 2612 is connected to the TFT substrate 2600 by a flexible wiring board 2609, and an external circuit such as a control circuit or a power supply circuit is incorporated. The liquid crystal display module uses a TN (Twisted Nematic) mode, an IPS (In-Plane-Switching) mode, an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) mode, an ASM (Axial Symmetrical Aligned Micro mode, etc.). Can do.
なかでも、本発明で作製する表示装置は高速応答が可能なOCBモードを用いることでより高性能化することができる。図23(B)は図23(A)の液晶表示モジュールにOCBモードを適用した一例であり、FS−LCD(Field sequential−LCD)となっている。FS−LCDは、1フレーム期間に赤色発光と緑色発光と青色発光をそれぞれ行うものであり、時間分割を用いて画像を合成しカラー表示を行うことが可能である。また、各発光を発光ダイオードまたは冷陰極管等で行うので、カラーフィルタが不要である。よって、3原色のカラーフィルタを並べる必要がないため同じ面積で9倍の画素を表示できる。一方、1フレーム期間に3色の発光を行うため、液晶の高速な応答が求められる。本発明の表示装置に、FS方式、及びOCBモードを適用すると、一層高性能で高画質な表示装置、また液晶テレビジョン装置を完成させることができる。 In particular, a display device manufactured according to the present invention can have higher performance by using an OCB mode capable of high-speed response. FIG. 23B is an example in which the OCB mode is applied to the liquid crystal display module of FIG. 23A, and is an FS-LCD (Field sequential-LCD). The FS-LCD emits red light, green light, and blue light in one frame period, and can perform color display by combining images using time division. Further, since each light emission is performed by a light emitting diode or a cold cathode tube, a color filter is unnecessary. Therefore, since it is not necessary to arrange the color filters of the three primary colors, 9 times as many pixels can be displayed with the same area. On the other hand, since the three colors emit light in one frame period, a high-speed response of the liquid crystal is required. When the FS mode and the OCB mode are applied to the display device of the present invention, a display device or a liquid crystal television device with higher performance and higher image quality can be completed.
OCBモードの液晶層は、いわゆるπセル構造を有している。πセル構造とは、液晶分子のプレチルト角がアクティブマトリクス基板と対向基板との基板間の中心面に対して面対称の関係で配向された構造である。πセル構造の配向状態は、基板間に電圧が印加されていない時はスプレイ配向となり、電圧を印加するとベンド配向に移行する。さらに電圧を印加するとベンド配向の液晶分子が両基板と垂直に配向し、光が透過する状態となる。なお、OCBモードにすると、従来のTNモードより約10倍速い高速応答性を実現できる。 The liquid crystal layer in the OCB mode has a so-called π cell structure. The π cell structure is a structure in which the pretilt angles of liquid crystal molecules are aligned in a plane-symmetric relationship with respect to the center plane between the active matrix substrate and the counter substrate. The alignment state of the π cell structure is splay alignment when no voltage is applied between the substrates, and shifts to bend alignment when a voltage is applied. When a voltage is further applied, the bend-aligned liquid crystal molecules are aligned perpendicularly to both substrates, and light is transmitted. In the OCB mode, high-speed response that is about 10 times faster than the conventional TN mode can be realized.
また、FS方式に対応するモードとして、高速動作が可能な強誘電性液晶(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal)を用いたHV−FLC、SS−FLCなども用いることができる。OCBモードは粘度の比較的低いネマチック液晶が用いられ、HV−FLC、SS−FLCには、スメクチック液晶が用いられるが、液晶材料としては、FLC、ネマチック液晶、スメクチック液晶などの材料を用いることができる。 Further, as a mode corresponding to the FS mode, HV-FLC, SS-FLC, or the like using a ferroelectric liquid crystal (FLC) capable of high-speed operation can be used. In the OCB mode, nematic liquid crystal having a relatively low viscosity is used, and smectic liquid crystal is used in HV-FLC and SS-FLC, and materials such as FLC, nematic liquid crystal, and smectic liquid crystal may be used as the liquid crystal material. it can.
また、液晶表示モジュールの高速光学応答速度は、液晶表示モジュールのセルギャップを狭くすることで高速化する。また液晶材料の粘度を下げることでも高速化できる。上記高速化は、TNモードの液晶表示モジュールの画素領域の画素、またはドットピッチが30μm以下の場合に、より効果的である。 In addition, the high-speed optical response speed of the liquid crystal display module is increased by narrowing the cell gap of the liquid crystal display module. The speed can also be increased by reducing the viscosity of the liquid crystal material. The increase in speed is more effective when the pixel in the pixel region of the TN mode liquid crystal display module or the dot pitch is 30 μm or less.
図23(B)の液晶表示モジュールは透過型の液晶表示モジュールを示しており、光源として赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cが設けられている。光源は赤色光源2910a、緑色光源2910b、青色光源2910cのそれぞれオンオフを制御するために、制御部2912が設置されている。制御部2912によって、各色の発光は制御され、液晶に光は入射し、時間分割を用いて画像を合成し、カラー表示が行われる。 The liquid crystal display module in FIG. 23B is a transmissive liquid crystal display module, and a red light source 2910a, a green light source 2910b, and a blue light source 2910c are provided as light sources. The light source is provided with a controller 2912 for controlling on / off of the red light source 2910a, the green light source 2910b, and the blue light source 2910c. The light emission of each color is controlled by the control unit 2912, light enters the liquid crystal, an image is synthesized using time division, and color display is performed.
以上示したように、本実施の形態では、工程を簡略化することができる。また、液滴吐出法を用いて基板上に直接的に各種の構成物(パーツ)を形成することにより、1辺が1000mmを超える第5世代以降のガラス基板を用いても、容易に表示パネルを製造することができる。 As described above, in this embodiment, the process can be simplified. In addition, by forming various components (parts) directly on the substrate using the droplet discharge method, a display panel can be easily used even when a glass substrate of 5th generation or later with one side exceeding 1000 mm is used. Can be manufactured.
本発明により、表示装置を構成する導電層を、簡略化した工程で作製することができる。よってコストダウンが達成できる。また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の表示装置を作製することができる。 According to the present invention, a conductive layer included in a display device can be manufactured through a simplified process. Therefore, cost reduction can be achieved. Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable display device capable of high-speed operation can be manufactured.
本実施の形態は、実施の形態1乃至3、実施の形態5、実施の形態7、実施の形態8とそれぞれ組み合わせて用いることが可能である。 This embodiment mode can be used in combination with any of Embodiment Modes 1 to 3, Embodiment Mode 5, Embodiment Mode 7, and Embodiment Mode 8.
(実施の形態12)
本発明によって形成される表示装置によって、テレビジョン装置を完成させることができる。図24はテレビジョン装置の主要な構成を示すブロック図を示している。表示パネルには、図27(A)で示すような構成として画素部601のみが形成されて走査線側駆動回路603と信号線側駆動回路602とが、図28(B)のようなTAB方式により実装される場合と、図28(A)のようなCOG方式により実装される場合と、図27(B)に示すようにTFTを形成し、画素部601と走査線側駆動回路603を基板上に形成し信号線側駆動回路602を別途ドライバICとして実装する場合、また図27(C)で示すように画素部601と信号線側駆動回路602と走査線側駆動回路603を基板上に一体形成する場合などがあるが、どのような形態としても良い。
(Embodiment 12)
A television device can be completed with the display device formed according to the present invention. FIG. 24 is a block diagram illustrating a main configuration of the television device. In the display panel, only the pixel portion 601 is formed as shown in FIG. 27A, and the scanning line side driver circuit 603 and the signal line side driver circuit 602 have a TAB method as shown in FIG. In the case of mounting by the COG method as shown in FIG. 28A, the TFT is formed as shown in FIG. 27B, and the pixel portion 601 and the scanning line side driver circuit 603 are mounted on the substrate. In the case where the signal line driver circuit 602 formed over is separately mounted as a driver IC, and the pixel portion 601, the signal line driver circuit 602, and the scan line driver circuit 603 are formed over the substrate as shown in FIG. Although it may be integrally formed, any form may be used.
その他の外部回路の構成として、映像信号の入力側では、チューナ604で受信した信号のうち、映像信号を増幅する映像信号増幅回路605と、そこから出力される信号を赤、緑、青の各色に対応した色信号に変換する映像信号処理回路606と、その映像信号をドライバICの入力仕様に変換するためのコントロール回路607などからなっている。コントロール回路607は、走査線側と信号線側にそれぞれ信号が出力する。デジタル駆動する場合には、信号線側に信号分割回路608を設け、入力デジタル信号をm個に分割して供給する構成としても良い。 As other external circuit configurations, on the input side of the video signal, among the signals received by the tuner 604, the video signal amplifier circuit 605 that amplifies the video signal, and the signals output from the video signal amplifier circuit 605 are red, green, and blue colors. And a control circuit 607 for converting the video signal into the input specification of the driver IC. The control circuit 607 outputs signals to the scanning line side and the signal line side, respectively. In the case of digital driving, a signal dividing circuit 608 may be provided on the signal line side and an input digital signal may be divided into m pieces and supplied.
チューナ604で受信した信号のうち、音声信号は、音声信号増幅回路609に送られ、その出力は音声信号処理回路610を経てスピーカー613に供給される。制御回路611は受信局(受信周波数)や音量の制御情報を入力部612から受け、チューナ604や音声信号処理回路610に信号を送出する。 Of the signals received by the tuner 604, the audio signal is sent to the audio signal amplification circuit 609, and the output is supplied to the speaker 613 through the audio signal processing circuit 610. The control circuit 611 receives the receiving station (reception frequency) and volume control information from the input unit 612 and sends a signal to the tuner 604 and the audio signal processing circuit 610.
これらの液晶表示モジュール、EL表示モジュールを、図25(A)、(B)に示すように、筐体に組みこんで、テレビジョン装置を完成させることができる。図22のようなEL表示モジュールを用いると、ELテレビジョン装置を、図23(A)、図23(B)のような液晶表示モジュールを用いると、液晶テレビジョン装置を完成することができる。表示モジュールにより主画面2003が形成され、その他付属設備としてスピーカー部2009、操作スイッチなどが備えられている。このように、本発明によりテレビジョン装置を完成させることができる。 These liquid crystal display modules and EL display modules can be assembled into a housing as shown in FIGS. 25A and 25B to complete a television device. When an EL display module as shown in FIG. 22 is used, an EL television device can be completed, and when a liquid crystal display module as shown in FIGS. 23A and 23B is used, a liquid crystal television device can be completed. A main screen 2003 is formed by the display module, and a speaker portion 2009, operation switches, and the like are provided as other accessory equipment. Thus, a television device can be completed according to the present invention.
筐体2001に表示用パネル2002が組みこまれ、受信機2005により一般のテレビ放送の受信をはじめ、モデム2004を介して有線又は無線による通信ネットワークに接続することにより一方向(送信者から受信者)又は双方向(送信者と受信者間、又は受信者間同士)の情報通信をすることもできる。テレビジョン装置の操作は、筐体に組みこまれたスイッチ又は別体のリモコン装置2006により行うことが可能であり、このリモコン装置にも出力する情報を表示する表示部2007が設けられていても良い。 A display panel 2002 is incorporated in a housing 2001, and general television broadcasting is received by a receiver 2005, and connected to a wired or wireless communication network via a modem 2004 (one direction (from a sender to a receiver)). ) Or bi-directional (between the sender and the receiver, or between the receivers). The television device can be operated by a switch incorporated in the housing or a separate remote control device 2006, and the remote control device 2006 also includes a display unit 2007 for displaying information to be output. good.
また、テレビジョン装置にも、主画面2003の他にサブ画面2008を第2の表示用パネルで形成し、チャネルや音量などを表示する構成が付加されていても良い。この構成において、主画面2003を視野角の優れたEL表示用パネルで形成し、サブ画面を低消費電力で表示可能な液晶表示用パネルで形成しても良い。また、低消費電力化を優先させるためには、主画面2003を液晶表示用パネルで形成し、サブ画面をEL表示用パネルで形成し、サブ画面は点滅可能とする構成としても良い。本発明を用いると、このような大型基板を用いて、多くのTFTや電子部品を用いても、信頼性の高い表示装置とすることができる。 In addition, the television device may have a configuration in which a sub screen 2008 is formed using the second display panel in addition to the main screen 2003 to display channels, volume, and the like. In this configuration, the main screen 2003 may be formed using an EL display panel with an excellent viewing angle, and the sub screen may be formed using a liquid crystal display panel that can display with low power consumption. In order to prioritize the reduction in power consumption, the main screen 2003 may be formed using a liquid crystal display panel, the sub screen may be formed using an EL display panel, and the sub screen may blink. When the present invention is used, a highly reliable display device can be obtained even when such a large substrate is used and a large number of TFTs and electronic components are used.
図25(B)は例えば20〜80インチの大型の表示部を有するテレビジョン装置であり、筐体2010、表示部2011、操作部であるリモコン装置2012、スピーカー部2013等を含む。本発明は、表示部2011の作製に適用される。図25(B)のテレビジョン装置は、壁かけ型となっており、設置するスペースを広く必要としない。 FIG. 25B illustrates a television device having a large display portion of 20 to 80 inches, for example, which includes a housing 2010, a display portion 2011, a remote control device 2012 as an operation portion, a speaker portion 2013, and the like. The present invention is applied to manufacture of the display portion 2011. The television device in FIG. 25B is a wall-hanging type and does not require a large installation space.
勿論、本発明はテレビジョン装置に限定されず、パーソナルコンピュータのモニタをはじめ、鉄道の駅や空港などにおける情報表示盤や、街頭における広告表示盤など特に大面積の表示媒体として様々な用途に適用することができる。 Of course, the present invention is not limited to a television device, but can be applied to various uses such as a monitor for a personal computer, an information display board in a railway station or airport, an advertisement display board in a street, etc. can do.
(実施の形態13)
本発明を適用して、様々な表示装置を作製することができる。即ち、それら表示装置を表示部に組み込んだ様々な電子機器に本発明を適用できる。
(Embodiment 13)
Various display devices can be manufactured by applying the present invention. That is, the present invention can be applied to various electronic devices in which these display devices are incorporated in a display portion.
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。それらの例を図26に示す。 Such electronic devices include cameras such as video cameras and digital cameras, projectors, head mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, game machines, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones or And an image reproducing apparatus (specifically, an apparatus having a display capable of reproducing a recording medium such as Digital Versatile Disc (DVD) and displaying the image). Examples thereof are shown in FIG.
図26(A)は、パーソナルコンピュータであり、本体2101、筐体2102、表示部2103、キーボード2104、外部接続ポート2105、ポインティングマウス2106等を含む。本発明は、表示部2103の作製に適用でき、本発明を用いると、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができ、高性能化、かつ高信頼性化が可能となる。 FIG. 26A illustrates a personal computer, which includes a main body 2101, a housing 2102, a display portion 2103, a keyboard 2104, an external connection port 2105, a pointing mouse 2106, and the like. The present invention can be applied to the manufacturing of the display portion 2103. When the present invention is used, the thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. High performance and high reliability are possible.
図26(B)は記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDVD再生装置)であり、本体2201、筐体2202、表示部A2203、表示部B2204、記録媒体(DVD等)読み込み部2205、操作キー2206、スピーカー部2207等を含む。表示部A2203は主として画像情報を表示し、表示部B2204は主として文字情報を表示するが、本発明は、これら表示部A2203、表示部B2204の作製に適用でき、本発明を用いると、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができ、高性能化、かつ高信頼性化が可能となる。 FIG. 26B shows an image reproduction device (specifically, a DVD reproduction device) provided with a recording medium, which includes a main body 2201, a housing 2202, a display portion A 2203, a display portion B 2204, and a recording medium (DVD etc.) reading portion 2205. , An operation key 2206, a speaker portion 2207, and the like. Although the display portion A 2203 mainly displays image information and the display portion B 2204 mainly displays character information, the present invention can be applied to the manufacture of the display portion A 2203 and the display portion B 2204. The film thickness and size can also be controlled relatively easily, a wiring layer suitable for the application can be manufactured, and high performance and high reliability can be achieved.
図26(C)は携帯電話であり、本体2301、音声出力部2302、音声入力部2303、表示部2304、操作スイッチ2305、アンテナ2306等を含む。本発明により作製される表示装置を表示部2304に適用することで、本発明を用いると、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができ、高性能化、かつ高信頼性化が可能となる。 FIG. 26C illustrates a mobile phone, which includes a main body 2301, an audio output portion 2302, an audio input portion 2303, a display portion 2304, operation switches 2305, an antenna 2306, and the like. By applying the display device manufactured according to the present invention to the display portion 2304 and using the present invention, the thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application is manufactured. Therefore, high performance and high reliability can be achieved.
図26(D)はであり、本体2401、表示部2402、筐体2403、外部接続ポート2404、リモコン受信部2405、受像部2406、バッテリー2407、音声入力部2408、接眼部2409、操作キー2410等を含む。本発明は、表示部2402に適用することができる。本発明により作製される表示装置を表示部2302に適用することで、本発明を用いると、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができ、高性能化、かつ高信頼性化が可能となる。本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。 FIG. 26D shows a main body 2401, a display portion 2402, a housing 2403, an external connection port 2404, a remote control receiving portion 2405, an image receiving portion 2406, a battery 2407, an audio input portion 2408, an eyepiece portion 2409, and operation keys 2410. Etc. The present invention can be applied to the display portion 2402. By applying the display device manufactured according to the present invention to the display portion 2302, by using the present invention, the thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application is manufactured. Therefore, high performance and high reliability can be achieved. This embodiment mode can be freely combined with the above embodiment modes.
(実施の形態14)
本発明によりプロセッサチップ(無線チップ、無線プロセッサ、無線メモリ、無線タグともよぶ)として機能する半導体装置を形成することができる。本発明の半導体装置の用途は広範にわたるが、例えば、紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類、包装用容器類、書籍類、記録媒体、身の回り品、乗物類、食品類、衣類、保健用品類、生活用品類、薬品類及び電子機器等に設けて使用することができる。
(Embodiment 14)
According to the present invention, a semiconductor device that functions as a processor chip (also referred to as a wireless chip, a wireless processor, a wireless memory, or a wireless tag) can be formed. The semiconductor device of the present invention has a wide range of uses, such as banknotes, coins, securities, certificates, bearer bonds, packaging containers, books, recording media, personal items, vehicles, foods, clothing It can be used in health supplies, daily necessities, medicines and electronic devices.
紙幣、硬貨とは、市場に流通する金銭であり、特定の地域で貨幣と同じように通用するもの(金券)、記念コイン等を含む。有価証券類とは、小切手、証券、約束手形等を指し、プロセッサチップ190を設けることができる(図30(A)参照)。証書類とは、運転免許証、住民票等を指し、プロセッサチップ191を設けることができる(図30(B)参照)。身の回り品とは、鞄、眼鏡等を指し、プロセッサチップ197を設けることができる(図30(C)参照)。無記名債券類とは、切手、おこめ券、各種ギフト券等を指す。包装用容器類とは、お弁当等の包装紙、ペットボトル等を指し、プロセッサチップ193を設けることができる(図30(D)参照)。書籍類とは、書物、本等を指し、プロセッサチップ194を設けることができる(図30(E)参照)。記録媒体とは、DVDソフト、ビデオテープ等を指、プロセッサチップ195を設けることができる(図30(F)参照)。乗物類とは、自転車等の車両、船舶等を指し、プロセッサチップ196を設けることができる(図30(G)参照)。食品類とは、食料品、飲料等を指す。衣類とは、衣服、履物等を指す。保健用品類とは、医療器具、健康器具等を指す。生活用品類とは、家具、照明器具等を指す。薬品類とは、医薬品、農薬等を指す。電子機器とは、液晶表示装置、EL表示装置、テレビジョン装置(テレビ受像機、薄型テレビ受像機)、携帯電話等を指す。 Banknotes and coins are money that circulates in the market, and include those that are used in the same way as money in a specific area (cash vouchers), commemorative coins, and the like. Securities refer to checks, securities, promissory notes, and the like, and can be provided with a processor chip 190 (see FIG. 30A). The certificate refers to a driver's license, a resident's card, and the like, and a processor chip 191 can be provided (see FIG. 30B). Personal belongings refer to bags, glasses, and the like, and can be provided with a processor chip 197 (see FIG. 30C). Bearer bonds refer to stamps, gift cards, and various gift certificates. Packaging containers refer to wrapping paper such as lunch boxes, plastic bottles, and the like, and can be provided with a processor chip 193 (see FIG. 30D). Books refer to books, books, and the like, and can be provided with a processor chip 194 (see FIG. 30E). A recording medium refers to DVD software, a video tape, or the like, and can be provided with a processor chip 195 (see FIG. 30F). A vehicle refers to a vehicle such as a bicycle, a ship, and the like, and can be provided with a processor chip 196 (see FIG. 30G). Foods refer to food products, beverages, and the like. Clothing refers to clothing, footwear, and the like. Health supplies refer to medical equipment, health equipment, and the like. Livingware refers to furniture, lighting equipment, and the like. Chemicals refer to pharmaceuticals, agricultural chemicals, and the like. Electronic devices refer to liquid crystal display devices, EL display devices, television devices (TV receivers, flat-screen TV receivers), mobile phones, and the like.
紙幣、硬貨、有価証券類、証書類、無記名債券類等にプロセッサチップを設けることにより、偽造を防止することができる。また、包装用容器類、書籍類、記録媒体等、身の回り品、食品類、生活用品類、電子機器等にプロセッサチップを設けることにより、検品システムやレンタル店のシステムなどの効率化を図ることができる。乗物類、保健用品類、薬品類等にプロセッサチップを設けることにより、偽造や盗難の防止、薬品類ならば、薬の服用の間違いを防止することができる。プロセッサチップの設け方としては、物品の表面に貼ったり、物品に埋め込んだりして設ける。例えば、本ならば紙に埋め込んだり、有機樹脂からなるパッケージなら当該有機樹脂に埋め込んだりするとよい。 Forgery can be prevented by providing processor chips on bills, coins, securities, certificate documents, bearer bonds, and the like. In addition, providing processor chips for personal items such as packaging containers, books, recording media, personal items, foods, daily necessities, electronic devices, etc., can improve the efficiency of inspection systems and rental store systems. it can. By providing processor chips for vehicles, health supplies, medicines, etc., counterfeiting and theft can be prevented, and medicines can prevent mistakes in taking medicines. As a method of providing the processor chip, the processor chip is provided by being attached to the surface of the article or embedded in the article. For example, a book may be embedded in paper, and a package made of an organic resin may be embedded in the organic resin.
また、本発明より形成することが可能なプロセッサチップを、物の管理や流通のシステムに応用することで、システムの高機能化を図ることができる。例えば、荷札に設けられるプロセッサチップに記録された情報を、ベルトコンベアの脇に設けられたリーダライタで読み取ることで、流通過程及び配達先等の情報が読み出され、商品の検品や荷物の分配を簡単に行うことができる。 Further, by applying a processor chip that can be formed according to the present invention to an object management or distribution system, it is possible to increase the functionality of the system. For example, by reading the information recorded on the processor chip provided on the tag with a reader / writer provided on the side of the belt conveyor, information such as the distribution process and delivery destination is read, and inspection of goods and distribution of goods Can be done easily.
本発明より形成することが可能なプロセッサチップの構造について図29を用いて説明する。プロセッサチップは、薄膜集積回路9303及びそれに接続されるアンテナ9304とで形成される。また、薄膜集積回路9303及びアンテナ9304は、カバー材9301、9302により挟持される。薄膜集積回路9303は、接着剤を用いてカバー材に接着してもよい。図29においては、薄膜集積回路9303の一方が、接着剤9320を介してカバー材9301に接着されている。 A structure of a processor chip that can be formed according to the present invention will be described with reference to FIG. The processor chip is formed of a thin film integrated circuit 9303 and an antenna 9304 connected thereto. The thin film integrated circuit 9303 and the antenna 9304 are sandwiched between cover materials 9301 and 9302. The thin film integrated circuit 9303 may be bonded to the cover material with an adhesive. In FIG. 29, one thin film integrated circuit 9303 is bonded to a cover material 9301 with an adhesive 9320 interposed therebetween.
薄膜集積回路9303は、剥離工程により剥離してカバー材に設ける。本実施の形態における薄膜トランジスタは、逆スタガ型の薄膜トランジスタである。本実施の形態の薄膜トランジスタは、半導体層に光触媒機能を有する酸化物半導体を用いる。よって、半導体層が光触媒物質としても機能し、めっき触媒物質に対する触媒として機能し、めっき触媒物質を吸着する。本実施の形態では酸化物半導体として酸化亜鉛(ZnO)を用いる。半導体層9324a及び半導体層9324bをめっき触媒物質を含む溶液に浸漬しつつ、基板側より光照射を行う。半導体層9324a及び半導体層9324bは、基板側からの裏面露光により、露光領域9321a、露光領域9321b、露光領域9321c、露光領域9321dにおいて活性化し、その表面にめっき触媒物質を析出する。一方、光がゲート電極層によって遮断されるゲート電極層上の半導体層9324a、半導体層9324bの非露光領域9323a、非露光領域9323bは活性化しないため、その表面にめっき触媒物質は析出しない。めっき触媒物質が選択的に形成された半導体層9324a及び半導体層9324bを金属材料を含むめっき液に浸漬し、ソース電極層又はドレイン電極層9322a、ソース電極層又はドレイン電極層9322b、ソース電極層又はドレイン電極層9322c、ソース電極層又はドレイン電極層9322dを自己整合的に形成する。また、薄膜集積回路9303に用いられる半導体素子はこれに限定されず、例えば、TFTの他に、記憶素子、ダイオード、光電変換素子、抵抗素子、コイル、容量素子、インダクタなども用いることができる。 The thin film integrated circuit 9303 is peeled off by a peeling step and provided on the cover material. The thin film transistor in this embodiment is an inverted staggered thin film transistor. In the thin film transistor of this embodiment, an oxide semiconductor having a photocatalytic function is used for a semiconductor layer. Therefore, the semiconductor layer also functions as a photocatalytic material, functions as a catalyst for the plating catalyst material, and adsorbs the plating catalyst material. In this embodiment, zinc oxide (ZnO) is used as the oxide semiconductor. Light irradiation is performed from the substrate side while the semiconductor layer 9324a and the semiconductor layer 9324b are immersed in a solution containing a plating catalyst material. The semiconductor layer 9324a and the semiconductor layer 9324b are activated in the exposure region 9321a, the exposure region 9321b, the exposure region 9321c, and the exposure region 9321d by backside exposure from the substrate side, and deposit a plating catalyst material on the surface. On the other hand, since the semiconductor layer 9324a and the non-exposed region 9323a and the non-exposed region 9323b on the gate electrode layer where light is blocked by the gate electrode layer are not activated, the plating catalyst material does not precipitate on the surface. The semiconductor layer 9324a and the semiconductor layer 9324b in which the plating catalyst material is selectively formed are immersed in a plating solution containing a metal material, and the source or drain electrode layer 9322a, the source or drain electrode layer 9322b, the source electrode layer or The drain electrode layer 9322c, the source electrode layer, or the drain electrode layer 9322d are formed in a self-aligning manner. Further, a semiconductor element used for the thin film integrated circuit 9303 is not limited thereto, and for example, a memory element, a diode, a photoelectric conversion element, a resistance element, a coil, a capacitor element, an inductor, or the like can be used in addition to the TFT.
図29で示すように、薄膜集積回路9303のTFT上には層間絶縁膜9311が形成され、層間絶縁膜9311を介してTFTに接続するアンテナ9304が形成される。また、層間絶縁膜9311及びアンテナ9304上には、窒化珪素膜等からなるバリア膜9312が形成されている。 As shown in FIG. 29, an interlayer insulating film 9311 is formed over the TFT of the thin film integrated circuit 9303, and an antenna 9304 connected to the TFT through the interlayer insulating film 9311 is formed. A barrier film 9312 made of a silicon nitride film or the like is formed over the interlayer insulating film 9311 and the antenna 9304.
アンテナ9304は、金、銀、銅等の導電体を有する液滴を液滴吐出法により吐出し、乾燥焼成して形成する。液滴吐出法によりアンテナを形成することで、工程数の削減が可能であり、それに伴うコスト削減が可能である。 The antenna 9304 is formed by discharging a droplet including a conductor such as gold, silver, or copper by a droplet discharge method, followed by drying and baking. By forming the antenna by a droplet discharge method, the number of steps can be reduced, and the cost can be reduced accordingly.
カバー材9301、9302は、フィルム(ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなる)、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と、接着性合成樹脂フィルム(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルムなどを用いることが好ましい。フィルムと被処理体とは、熱圧着により接着、貼り合わせ処理が行われる。フィルムの最表面に設けられた接着層か、又は最外層に設けられた層(接着層ではない)を加熱処理によって溶かし、加圧により接着する。 Cover materials 9301 and 9302 are films (made of polypropylene, polyester, vinyl, polyvinyl fluoride, vinyl chloride, etc.), paper made of a fibrous material, base film (polyester, polyamide, inorganic vapor deposition film, paper, etc.) And a laminated film of an adhesive synthetic resin film (acrylic synthetic resin, epoxy synthetic resin, etc.) are preferably used. The film and the object to be processed are bonded and bonded together by thermocompression bonding. The adhesive layer provided on the outermost surface of the film or the layer provided on the outermost layer (not the adhesive layer) is melted by heat treatment and adhered by pressing.
また、カバー材に紙、繊維、カーボングラファイト等の焼却無公害素材を用いることにより、使用済みプロセッサチップの焼却、又は裁断することが可能である。また、これらの材料を用いたプロセッサチップは、焼却しても有毒ガスを発生しないため、無公害である。 Further, by using an incineration-free pollution material such as paper, fiber, carbon graphite, etc., the used processor chip can be incinerated or cut. In addition, processor chips using these materials are non-polluting because they do not generate toxic gases even when incinerated.
なお、図29では、接着剤9320を介してカバー材9301にプロセッサチップを設けているが、カバー材9301の代わりに、物品にプロセッサチップを貼付けて、使用しても良い。 In FIG. 29, the processor chip is provided on the cover material 9301 through the adhesive 9320. However, instead of the cover material 9301, the processor chip may be attached to an article for use.
(実施の形態15)
本発明の発光素子には本実施の形態では、本発明の発光素子に適用することのできる他の構成を、図34及び図35を用いて説明する。
(Embodiment 15)
In this embodiment mode, other structures that can be applied to the light-emitting element of the present invention will be described with reference to FIGS.
エレクトロルミネセンスを利用する発光素子は、発光材料が有機化合物であるか、無機化合物であるかによって区別され、一般的に、前者は有機EL素子、後者は無機EL素子と呼ばれている。 A light-emitting element utilizing electroluminescence is distinguished depending on whether the light-emitting material is an organic compound or an inorganic compound. Generally, the former is called an organic EL element and the latter is called an inorganic EL element.
無機EL素子は、その素子構成により、分散型無機EL素子と薄膜型無機EL素子とに分類される。前者は、発光材料の粒子をバインダ中に分散させた電界発光層を有し、後者は、発光材料の薄膜からなる電界発光層を有している点に違いはあるが、高電界で加速された電子を必要とする点では共通である。なお、得られる発光のメカニズムとしては、ドナー準位とアクセプター準位を利用するドナー−アクセプター再結合型発光と、金属イオンの内殻電子遷移を利用する局在型発光とがある。一般的に、分散型無機ELではドナー−アクセプター再結合型発光、薄膜型無機EL素子では局在型発光である場合が多い。 Inorganic EL elements are classified into a dispersion-type inorganic EL element and a thin-film inorganic EL element depending on the element structure. The former has an electroluminescent layer in which particles of a luminescent material are dispersed in a binder, and the latter has an electroluminescent layer made of a thin film of luminescent material, but is accelerated by a high electric field. This is common in that it requires more electrons. Note that the obtained light emission mechanism includes donor-acceptor recombination light emission using a donor level and an acceptor level, and localized light emission using inner-shell electron transition of a metal ion. In general, the dispersion-type inorganic EL often has donor-acceptor recombination light emission, and the thin-film inorganic EL element often has localized light emission.
本発明で用いることのできる発光材料は、母体材料と発光中心となる不純物元素とで構成される。含有させる不純物元素を変化させることで、様々な色の発光を得ることができる。発光材料の作製方法としては、固相法や液相法(共沈法)などの様々な方法を用いることができる。また、噴霧熱分解法、複分解法、プレカーサーの熱分解反応による方法、逆ミセル法やこれらの方法と高温焼成を組み合わせた方法、凍結乾燥法などの液相法なども用いることができる。 A light-emitting material that can be used in the present invention includes a base material and an impurity element serving as a light emission center. By changing the impurity element to be contained, light emission of various colors can be obtained. As a method for manufacturing the light-emitting material, various methods such as a solid phase method and a liquid phase method (coprecipitation method) can be used. Also, spray pyrolysis method, metathesis method, precursor thermal decomposition method, reverse micelle method, method combining these methods with high temperature firing, liquid phase method such as freeze-drying method, etc. can be used.
固相法は、母体材料と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を秤量し、乳鉢で混合、電気炉で加熱、焼成を行い反応させ、母体材料に不純物元素を含有させる方法である。焼成温度は、700〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。比較的高温での焼成を必要とするが、簡単な方法であるため、生産性がよく大量生産に適している。 The solid phase method is a method in which a base material and an impurity element or a compound containing the impurity element are weighed, mixed in a mortar, heated and fired in an electric furnace, reacted, and the base material contains the impurity element. The firing temperature is preferably 700 to 1500 ° C. This is because the solid phase reaction does not proceed when the temperature is too low, and the base material is decomposed when the temperature is too high. In addition, although baking may be performed in a powder state, it is preferable to perform baking in a pellet state. Although firing at a relatively high temperature is required, it is a simple method, so it has high productivity and is suitable for mass production.
液相法(共沈法)は、母体材料又は母体材料を含む化合物と、不純物元素又は不純物元素を含む化合物を溶液中で反応させ、乾燥させた後、焼成を行う方法である。発光材料の粒子が均一に分布し、粒径が小さく低い焼成温度でも反応が進むことができる。 The liquid phase method (coprecipitation method) is a method in which a base material or a compound containing the base material and an impurity element or a compound containing the impurity element are reacted in a solution, dried, and then fired. The particles of the luminescent material are uniformly distributed, and the reaction can proceed even at a low firing temperature with a small particle size.
発光材料に用いる母体材料としては、硫化物、酸化物、窒化物を用いることができる。硫化物としては、例えば、硫化亜鉛(ZnS)、硫化カドミウム(CdS)、硫化カルシウム(CaS)、硫化イットリウム(Y2S3)、硫化ガリウム(Ga2S3)、硫化ストロンチウム(SrS)、硫化バリウム(BaS)等を用いることができる。また、酸化物としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化イットリウム(Y2O3)等を用いることができる。また、窒化物としては、例えば、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ガリウム(GaN)、窒化インジウム(InN)等を用いることができる。さらに、セレン化亜鉛(ZnSe)、テルル化亜鉛(ZnTe)等も用いることができ、硫化カルシウム−ガリウム(CaGa2S4)、硫化ストロンチウム−ガリウム(SrGa2S4)、硫化バリウム−ガリウム(BaGa2S4)、等の3元系の混晶であってもよい。 As a base material used for the light-emitting material, sulfide, oxide, or nitride can be used. Examples of the sulfide include zinc sulfide (ZnS), cadmium sulfide (CdS), calcium sulfide (CaS), yttrium sulfide (Y 2 S 3 ), gallium sulfide (Ga 2 S 3 ), strontium sulfide (SrS), sulfide. Barium (BaS) or the like can be used. As the oxide, for example, zinc oxide (ZnO), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), or the like can be used. As the nitride, for example, aluminum nitride (AlN), gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), or the like can be used. Furthermore, zinc selenide (ZnSe), zinc telluride (ZnTe), and the like can also be used, such as calcium sulfide-gallium sulfide (CaGa 2 S 4 ), strontium sulfide-gallium (SrGa 2 S 4 ), barium sulfide-gallium (BaGa). It may be a ternary mixed crystal such as 2 S 4 ).
局在型発光の発光中心として、マンガン(Mn)、銅(Cu)、サマリウム(Sm)、テルビウム(Tb)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、ユーロピウム(Eu)、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)などを用いることができる。なお、フッ素(F)、塩素(Cl)などのハロゲン元素が添加されていてもよい。上記ハロゲン元素は電荷補償として用いることができる。 As the emission center of localized emission, manganese (Mn), copper (Cu), samarium (Sm), terbium (Tb), erbium (Er), thulium (Tm), europium (Eu), cerium (Ce), praseodymium (Pr) or the like can be used. Note that a halogen element such as fluorine (F) or chlorine (Cl) may be added. The halogen element can be used for charge compensation.
一方、ドナー−アクセプター再結合型発光の発光中心として、ドナー準位を形成する第1の不純物元素及びアクセプター準位を形成する第2の不純物元素を含む発光材料を用いることができる。第1の不純物元素は、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、アルミニウム(Al)等を用いることができる。第2の不純物元素としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)等を用いることができる。 On the other hand, a light-emitting material containing a first impurity element that forms a donor level and a second impurity element that forms an acceptor level can be used as the emission center of donor-acceptor recombination light emission. As the first impurity element, for example, fluorine (F), chlorine (Cl), aluminum (Al), or the like can be used. For example, copper (Cu), silver (Ag), or the like can be used as the second impurity element.
ドナー−アクセプター再結合型発光の発光材料を固相法を用いて合成する場合、母体材料と、第1の不純物元素又は第1の不純物元素を含む化合物と、第2の不純物元素又は第2の不純物元素を含む化合物をそれぞれ秤量し、乳鉢で混合した後、電気炉で加熱、焼成を行う。母体材料としては、上述した母体材料を用いることができ、第1の不純物元素又は第1の不純物元素を含む化合物としては、例えば、フッ素(F)、塩素(Cl)、硫化アルミニウム(Al2S3)等を用いることができ、第2の不純物元素又は第2の不純物元素を含む化合物としては、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、硫化銅(Cu2S)、硫化銀(Ag2S)等を用いることができる。焼成温度は、700〜1500℃が好ましい。温度が低すぎる場合は固相反応が進まず、温度が高すぎる場合は母体材料が分解してしまうからである。なお、粉末状態で焼成を行ってもよいが、ペレット状態で焼成を行うことが好ましい。 In the case where a light-emitting material for donor-acceptor recombination light emission is synthesized using a solid-phase method, a base material, a first impurity element or a compound containing the first impurity element, a second impurity element, or a second impurity element Each compound containing an impurity element is weighed and mixed in a mortar, and then heated and fired in an electric furnace. As the base material, the above-described base material can be used, and examples of the first impurity element or the compound containing the first impurity element include fluorine (F), chlorine (Cl), and aluminum sulfide (Al 2 S). 3 ) or the like, and examples of the second impurity element or the compound containing the second impurity element include copper (Cu), silver (Ag), copper sulfide (Cu 2 S), and silver sulfide (Ag). 2 S) or the like can be used. The firing temperature is preferably 700 to 1500 ° C. This is because the solid phase reaction does not proceed when the temperature is too low, and the base material is decomposed when the temperature is too high. In addition, although baking may be performed in a powder state, it is preferable to perform baking in a pellet state.
また、固相反応を利用する場合の不純物元素として、第1の不純物元素と第2の不純物元素で構成される化合物を組み合わせて用いてもよい。この場合、不純物元素が拡散されやすく、固相反応が進みやすくなるため、均一な発光材料を得ることができる。さらに、余分な不純物元素が入らないため、純度の高い発光材料が得ることができる。第1の不純物元素と第2の不純物元素で構成される化合物としては、例えば、塩化銅(CuCl)、塩化銀(AgCl)等を用いることができる。 In addition, as an impurity element in the case of using a solid phase reaction, a compound including a first impurity element and a second impurity element may be used in combination. In this case, since the impurity element is easily diffused and the solid-phase reaction easily proceeds, a uniform light emitting material can be obtained. Further, since no extra impurity element is contained, a light-emitting material with high purity can be obtained. As the compound including the first impurity element and the second impurity element, for example, copper chloride (CuCl), silver chloride (AgCl), or the like can be used.
なお、これらの不純物元素の濃度は、母体材料に対して0.01〜10atom%であればよく、好ましくは0.05〜5atom%の範囲である。 Note that the concentration of these impurity elements may be 0.01 to 10 atom% with respect to the base material, and is preferably in the range of 0.05 to 5 atom%.
薄膜型無機EL素子の場合、電界発光層は、上記発光材料を含む層であり、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着(EB蒸着)法等の真空蒸着法、スパッタリング法等の物理気相成長法(PVD)、有機金属CVD法、ハイドライド輸送減圧CVD法等の化学気相成長法(CVD)、原子層エピタキシ法(ALE)等を用いて形成することができる。 In the case of a thin-film inorganic EL element, the electroluminescent layer is a layer containing the above-described luminescent material, and is a physical vapor deposition method such as a resistance vapor deposition method, a vacuum vapor deposition method such as an electron beam vapor deposition (EB vapor deposition) method, or a sputtering method. (PVD), metal organic chemical vapor deposition (CVD), chemical vapor deposition (CVD) such as hydride transport low pressure CVD, atomic layer epitaxy (ALE), or the like.
図34(A)乃至(C)に発光素子として用いることのできる薄膜型無機EL素子の一例を示す。図34(A)乃至(C)において、発光素子は、第1の電極層350、電界発光層351、第2の電極層353を含む。 34A to 34C illustrate an example of a thin-film inorganic EL element that can be used as a light-emitting element. 34A to 34C, the light-emitting element includes a first electrode layer 350, an electroluminescent layer 351, and a second electrode layer 353.
図34(B)及び図34(C)に示す発光素子は、図34(A)の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図34(B)に示す発光素子は、第1の電極層350と電界発光層352との間に絶縁層354を有し、図34(C)に示す発光素子は、第1の電極層350と電界発光層352との間に絶縁層354a、第2の電極層353と電界発光層352との間に絶縁層354bとを有している。このように絶縁層は電界発光層を狭持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。 A light-emitting element illustrated in FIGS. 34B and 34C has a structure in which an insulating layer is provided between the electrode layer and the electroluminescent layer in the light-emitting element in FIG. The light-emitting element illustrated in FIG. 34B includes an insulating layer 354 between the first electrode layer 350 and the electroluminescent layer 352, and the light-emitting element illustrated in FIG. 34C includes the first electrode layer 350. And an electroluminescent layer 352, and an insulating layer 354b is provided between the second electrode layer 353 and the electroluminescent layer 352. Thus, the insulating layer may be provided only between one of the pair of electrode layers sandwiching the electroluminescent layer, or may be provided between both. Further, the insulating layer may be a single layer or a stacked layer including a plurality of layers.
また、図34(B)では第1の電極層350に接するように絶縁層354が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第2の電極層353に接するように絶縁層354を設けてもよい。 In FIG. 34B, the insulating layer 354 is provided so as to be in contact with the first electrode layer 350; however, the order of the insulating layer and the electroluminescent layer is reversed so as to be in contact with the second electrode layer 353. An insulating layer 354 may be provided.
分散型無機EL素子の場合、粒子状の発光材料をバインダ中に分散させ膜状の電界発光層を形成する。発光材料の作製方法によって、十分に所望の大きさの粒子が得られない場合は、乳鉢等で粉砕などによって粒子状に加工すればよい。バインダとは、粒状の発光材料を分散した状態で固定し、電界発光層としての形状に保持するための物質である。発光材料は、バインダによって電界発光層中に均一に分散し固定される。 In the case of a dispersion-type inorganic EL element, a particulate light emitting material is dispersed in a binder to form a film-like electroluminescent layer. When particles having a desired size cannot be obtained sufficiently by the method for manufacturing a light emitting material, the particles may be processed into particles by pulverization or the like in a mortar or the like. A binder is a substance for fixing a granular light emitting material in a dispersed state and maintaining the shape as an electroluminescent layer. The light emitting material is uniformly dispersed and fixed in the electroluminescent layer by the binder.
分散型無機EL素子の場合、電界発光層の形成方法は、選択的に電界発光層を形成できる液滴吐出法や、印刷法(スクリーン印刷やオフセット印刷など)、スピンコート法などの塗布法、ディッピング法、ディスペンサ法などを用いることもできる。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは、10〜1000nmの範囲である。また、発光材料及びバインダを含む電界発光層において、発光材料の割合は50wt%以上80wt%以下とするよい。 In the case of a dispersion-type inorganic EL element, the electroluminescent layer can be formed by a droplet discharge method capable of selectively forming an electroluminescent layer, a printing method (screen printing, offset printing, etc.), a coating method such as a spin coating method, A dipping method, a dispenser method, or the like can also be used. The film thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 1000 nm. In the electroluminescent layer including the light emitting material and the binder, the ratio of the light emitting material may be 50 wt% or more and 80 wt% or less.
図35(A)乃至(C)に発光素子として用いることのできる分散型無機EL素子の一例を示す。図35(A)における発光素子は、第1の電極層360、電界発光層362、第2の電極層363の積層構造を有し、電界発光層362中にバインダによって保持された発光材料361を含む。 FIGS. 35A to 35C illustrate an example of a dispersion-type inorganic EL element that can be used as a light-emitting element. A light-emitting element in FIG. 35A has a stacked structure of a first electrode layer 360, an electroluminescent layer 362, and a second electrode layer 363, and a light-emitting material 361 held by a binder in the electroluminescent layer 362. Including.
本実施の形態に用いることのできるバインダとしては、絶縁材料を用いることができ、有機材料や無機材料を用いることができ、有機材料及び無機材料の混合材料を用いてもよい。有機絶縁材料としては、シアノエチルセルロース系樹脂のように、比較的誘電率の高いポリマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ化ビニリデンなどの樹脂を用いることができる。また、芳香族ポリアミド、ポリベンゾイミダゾール(polybenzimidazole)などの耐熱性高分子、又はシロキサン樹脂を用いてもよい。なお、シロキサン樹脂とは、Si−O−Si結合を含む樹脂に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。また、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールなどのビニル樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オキサゾール樹脂(ポリベンゾオキサゾール)等の樹脂材料を用いてもよい。これらの樹脂に、チタン酸バリウム(BaTiO3)やチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)などの高誘電率の微粒子を適度に混合して誘電率を調整することもできる。 As a binder that can be used in this embodiment mode, an insulating material can be used, an organic material or an inorganic material can be used, and a mixed material of an organic material and an inorganic material can be used. As the organic insulating material, a polymer having a relatively high dielectric constant such as a cyanoethyl cellulose resin, or a resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene resin, silicone resin, epoxy resin, or vinylidene fluoride can be used. Alternatively, a heat-resistant polymer such as aromatic polyamide, polybenzimidazole, or siloxane resin may be used. Note that a siloxane resin corresponds to a resin including a Si—O—Si bond. Siloxane has a skeleton structure formed of a bond of silicon (Si) and oxygen (O). As a substituent, an organic group containing at least hydrogen (for example, an alkyl group or an aromatic hydrocarbon) is used. A fluoro group may be used as a substituent. Alternatively, an organic group containing at least hydrogen and a fluoro group may be used as a substituent. Moreover, resin materials such as vinyl resins such as polyvinyl alcohol and polyvinyl butyral, phenol resins, novolac resins, acrylic resins, melamine resins, urethane resins, and oxazole resins (polybenzoxazole) may be used. The dielectric constant can be adjusted by appropriately mixing fine particles of high dielectric constant such as barium titanate (BaTiO 3 ) and strontium titanate (SrTiO 3 ) with these resins.
バインダに含まれる無機絶縁材料としては、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(SiNx)、酸素及び窒素を含む珪素、窒化アルミニウム(AlN)、酸素及び窒素を含むアルミニウムまたは酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化チタン(TiO2)、BaTiO3、SrTiO3、チタン酸鉛(PbTiO3)、ニオブ酸カリウム(KNbO3)、ニオブ酸鉛(PbNbO3)、酸化タンタル(Ta2O5)、タンタル酸バリウム(BaTa2O6)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、ZnSその他の無機絶縁性材料を含む物質から選ばれた材料で形成することができる。有機材料に、誘電率の高い無機材料を含ませる(添加等によって)ことによって、発光材料及びバインダよりなる電界発光層の誘電率をより制御することができ、より誘電率を大きくすることができる。 Examples of the inorganic insulating material contained in the binder include silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), silicon containing oxygen and nitrogen, aluminum nitride (AlN), aluminum containing oxygen and nitrogen, or aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), BaTiO 3 , SrTiO 3 , lead titanate (PbTiO 3 ), potassium niobate (KNbO 3 ), lead niobate (PbNbO 3 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), tantalum Formed with a material selected from materials including barium oxide (BaTa 2 O 6 ), lithium tantalate (LiTaO 3 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), ZnS and other inorganic insulating materials. can do. By including an inorganic material having a high dielectric constant in the organic material (by addition or the like), the dielectric constant of the electroluminescent layer made of the light emitting material and the binder can be further controlled, and the dielectric constant can be further increased. .
作製工程において、発光材料はバインダを含む溶液中に分散されるが本実施の形態に用いることのできるバインダを含む溶液の溶媒としては、バインダ材料が溶解し、電界発光層を形成する方法(各種ウエットプロセス)及び所望の膜厚に適した粘度の溶液を作製できるような溶媒を適宜選択すればよい。有機溶媒等を用いることができ、例えばバインダとしてシロキサン樹脂を用いる場合は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEAともいう)、3−メトシキ−3メチル−1−ブタノール(MMBともいう)などを用いることができる。 In the manufacturing process, the light-emitting material is dispersed in a solution containing a binder, but as a solvent for the solution containing a binder that can be used in this embodiment, a method of forming an electroluminescent layer by dissolving the binder material (various types) A solvent capable of producing a solution having a viscosity suitable for a wet process) and a desired film thickness may be appropriately selected. For example, when a siloxane resin is used as a binder, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (also referred to as PGMEA), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (also referred to as MMB) can be used. Etc. can be used.
図35(B)及び図35(C)に示す発光素子は、図35(A)の発光素子において、電極層と電界発光層間に絶縁層を設ける構造である。図35(B)に示す発光素子は、第1の電極層360と電界発光層362との間に絶縁層364を有し、図35(C)に示す発光素子は、第1の電極層360と電界発光層362との間に絶縁層364a、第2の電極層363と電界発光層362との間に絶縁層364bとを有している。このように絶縁層は電界発光層を狭持する一対の電極層のうち一方の間にのみ設けてもよいし、両方の間に設けてもよい。また絶縁層は単層でもよいし複数層からなる積層でもよい。 35B and 35C has a structure in which an insulating layer is provided between the electrode layer and the electroluminescent layer in the light-emitting element in FIG. 35A. The light-emitting element illustrated in FIG. 35B includes an insulating layer 364 between the first electrode layer 360 and the electroluminescent layer 362, and the light-emitting element illustrated in FIG. 35C includes the first electrode layer 360. And an electroluminescent layer 362, and an insulating layer 364 b is provided between the second electrode layer 363 and the electroluminescent layer 362. Thus, the insulating layer may be provided only between one of the pair of electrode layers sandwiching the electroluminescent layer, or may be provided between both. Further, the insulating layer may be a single layer or a stacked layer including a plurality of layers.
また、図35(B)では第1の電極層360に接するように絶縁層364が設けられているが、絶縁層と電界発光層の順番を逆にして、第2の電極層363に接するように絶縁層364を設けてもよい。 In FIG. 35B, the insulating layer 364 is provided so as to be in contact with the first electrode layer 360; however, the order of the insulating layer and the electroluminescent layer is reversed so as to be in contact with the second electrode layer 363. An insulating layer 364 may be provided.
図34における絶縁層354、図35における絶縁層364のような絶縁層は、特に限定されることはないが、絶縁耐性が高く、緻密な膜質であることが好ましく、さらには、誘電率が高いことが好ましい。例えば、酸化シリコン(SiO2)、酸化イットリウム(Y2O3)、酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化タンタル(Ta2O5)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)、窒化シリコン(Si3N4)、酸化ジルコニウム(ZrO2)等やこれらの混合膜又は2種以上の積層膜を用いることができる。これらの絶縁膜は、スパッタリング、蒸着、CVD等により成膜することができる。また、絶縁層はこれら絶縁材料の粒子をバインダ中に分散して成膜してもよい。バインダ材料は、電界発光層に含まれるバインダと同様な材料、方法を用いて形成すればよい。膜厚は特に限定されることはないが、好ましくは10〜1000nmの範囲である。 Insulating layers such as the insulating layer 354 in FIG. 34 and the insulating layer 364 in FIG. 35 are not particularly limited, but preferably have high insulation resistance, a dense film quality, and a high dielectric constant. It is preferable. For example, silicon oxide (SiO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), Barium titanate (BaTiO 3 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), lead titanate (PbTiO 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), etc., a mixed film thereof, or two or more kinds thereof A laminated film can be used. These insulating films can be formed by sputtering, vapor deposition, CVD, or the like. The insulating layer may be formed by dispersing particles of these insulating materials in a binder. The binder material may be formed using the same material and method as the binder contained in the electroluminescent layer. The film thickness is not particularly limited, but is preferably in the range of 10 to 1000 nm.
本実施の形態で示す発光素子は、電界発光層を狭持する一対の電極層間に電圧を印加することで発光が得られるが、直流駆動又は交流駆動のいずれにおいても動作することができる。 The light-emitting element described in this embodiment mode can emit light by applying a voltage between a pair of electrode layers sandwiching an electroluminescent layer, but can operate in either DC driving or AC driving.
本実施例では、本発明を用いてめっき法により金属膜を作製した例を示す。 In this example, an example in which a metal film is formed by a plating method using the present invention is shown.
基板上に、導電層65としてスパッタリング法によりモリブデン膜を形成し、モリブデン膜上に絶縁層66としてCVD法により酸化珪素膜を形成した。絶縁層66上に光触媒物質として酸化チタン膜を形成し、光触媒物質上にマスク膜としてフルオロアルキルシラン(FAS)膜を形成した。酸化チタン膜は塗布法によって成膜後450℃で焼成して形成し、FAS膜は、基板温度170度(℃)で加熱し、液体のFASを蒸発させて形成した。 A molybdenum film was formed as a conductive layer 65 over the substrate by a sputtering method, and a silicon oxide film was formed as an insulating layer 66 over the molybdenum film by a CVD method. A titanium oxide film was formed as a photocatalytic substance on the insulating layer 66, and a fluoroalkylsilane (FAS) film was formed as a mask film on the photocatalytic substance. The titanium oxide film was formed by a coating method and then baked at 450 ° C., and the FAS film was formed by heating at a substrate temperature of 170 ° C. and evaporating liquid FAS.
酸化チタン膜を有する基板を、塩化パラジウム(PdCl2)溶液からなるめっき触媒溶液に浸漬した状態で、基板裏面より基板を通過させて光を照射した。光は絶縁層66を通過するので、選択的に光触媒物質に照射され、光触媒物質を活性化する。その活性化エネルギーによって、光照射された光触媒物質上のマスク膜は分解、除去されるため、光触媒物質が露出し選択的にめっき触媒物質が吸着する。一方、導電層65は光を透過せず遮断するので、導電層65上に形成された光触媒物質に光は照射されず活性化もしないため、マスク膜は残存する。本実施例では、めっき触媒溶液に浸漬しつつ光照射を行い、酸化チタン膜にパラジウムイオンを吸着させた。その後、パラジウムイオンが吸着した基板を、金属材料を含むめっき液に浸漬し、金属膜を成長させた。めっき溶液は、金属塩として硫酸ニッケル6水和物(NiSO4)、還元剤として次亜リン酸(H3PO2)、錯化剤として乳酸及びリンゴ酸を混合したものを用い、金属膜としてめっき法によりニッケルリン合金膜を形成した。 In a state where the substrate having the titanium oxide film was immersed in a plating catalyst solution made of a palladium chloride (PdCl 2 ) solution, light was irradiated through the substrate from the back side of the substrate. Since light passes through the insulating layer 66, the photocatalytic material is selectively irradiated to activate the photocatalytic material. Due to the activation energy, the mask film on the photocatalyst material irradiated with light is decomposed and removed, so that the photocatalyst material is exposed and the plating catalyst material is selectively adsorbed. On the other hand, since the conductive layer 65 does not transmit light and blocks it, the photocatalytic substance formed on the conductive layer 65 is not irradiated with light and is not activated, so that the mask film remains. In this example, light irradiation was performed while immersed in the plating catalyst solution, and palladium ions were adsorbed on the titanium oxide film. Thereafter, the substrate on which palladium ions were adsorbed was immersed in a plating solution containing a metal material to grow a metal film. The plating solution uses nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 ) as a metal salt, hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) as a reducing agent, and a mixture of lactic acid and malic acid as a complexing agent. A nickel phosphorus alloy film was formed by plating.
形成した金属膜の光学顕微鏡写真を図33に示す。図33において、基板上に、導電層65と金属膜67とが形成されている。金属膜67は、選択的に形成されためっき触媒元素のパターン通りの形状に形成されているので、自己整合的に金属膜67は、絶縁層66を介して導電層65とほぼ重ならないで選択的に形成される。 An optical micrograph of the formed metal film is shown in FIG. In FIG. 33, a conductive layer 65 and a metal film 67 are formed on a substrate. Since the metal film 67 is formed in a pattern according to the pattern of the selectively formed plating catalyst element, the metal film 67 is selected in a self-aligning manner without substantially overlapping the conductive layer 65 via the insulating layer 66. Formed.
また、図32に本実施例で作製した試料の断面図を示す。図32(A)は、本実施例で作製し収束イオンビーム加工観察装置(FIB)により観察を行ったFIB写真であり、図32(B)は図32(A)の模式図である。図32(A)(B)に示すように、導電層65を覆うように絶縁層66が形成され、絶縁層66上に光触媒物質69及び金属膜67が形成されている。なお、図32では確認が難しいが、めっき触媒物質も光触媒物質69及び金属膜67の間に存在する。金属膜67はめっき法により形成されるため、めっき触媒元素が吸着した領域より等方的に金属膜67は成長する。金属膜67の端部が一部、導電層65上に形成されているのはそのためである。 FIG. 32 shows a cross-sectional view of the sample manufactured in this example. FIG. 32A is a FIB photograph produced in this example and observed by a focused ion beam processing observation apparatus (FIB), and FIG. 32B is a schematic diagram of FIG. As shown in FIGS. 32A and 32B, an insulating layer 66 is formed so as to cover the conductive layer 65, and a photocatalytic substance 69 and a metal film 67 are formed on the insulating layer 66. Although it is difficult to confirm in FIG. 32, the plating catalyst material is also present between the photocatalyst material 69 and the metal film 67. Since the metal film 67 is formed by a plating method, the metal film 67 grows isotropically from the region where the plating catalyst element is adsorbed. This is why a part of the end portion of the metal film 67 is formed on the conductive layer 65.
本実施例では、めっき触媒元素であるパラジウムを吸着する酸化チタンに裏面露光により、選択的に光を照射し、露光された光触媒物質にめっき触媒元素を選択的に吸着している。よって、所望の形状に加工するために、マスクやフォトリソグラフィ工程を必要としない。よって工程も簡略化するので低コストで生産性よく配線を形成することができる。従って、本発明を用いると、低コストかつ高い生産性で半導体装置、表示装置などを作製することができる。 In this embodiment, titanium oxide that adsorbs palladium, which is a plating catalyst element, is selectively irradiated with light by backside exposure, and the plating catalyst element is selectively adsorbed to the exposed photocatalytic substance. Therefore, no mask or photolithography process is required for processing into a desired shape. Accordingly, since the process is simplified, wiring can be formed with low cost and high productivity. Therefore, by using the present invention, a semiconductor device, a display device, or the like can be manufactured at low cost and high productivity.
また、めっき法を用いるため、配線層の膜厚やサイズも比較的容易に制御することができ、用途に適した配線層を作製することができる。従って、高速動作を行うことができる高性能、かつ高信頼性の半導体装置を作製することもできる。 Further, since the plating method is used, the film thickness and size of the wiring layer can be controlled relatively easily, and a wiring layer suitable for the application can be manufactured. Therefore, a high-performance and highly reliable semiconductor device that can operate at high speed can be manufactured.
Claims (12)
前記ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、
前記光触媒物質をめっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、前記めっき触媒物質を含む溶液中で、前記ゲート電極層をマスクとして前記基板を通過した光で選択的に露光し、前記露光した光触媒物質に前記めっき触媒物質を吸着又は析出させ、
前記めっき触媒物質を、金属材料を含むめっき液に浸漬し、前記めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層上に半導体層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a non-light-transmitting gate electrode layer over a light-transmitting substrate;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer;
Forming a photocatalytic material on the gate insulating layer;
The photocatalytic substance is immersed in a solution containing a plating catalyst substance, and selectively exposed with light passing through the substrate using the gate electrode layer as a mask in the solution containing the plating catalyst substance, and the exposed photocatalytic substance Adsorbing or precipitating the plating catalyst material,
The plating catalyst substance is immersed in a plating solution containing a metal material, and a source electrode layer and a drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalytic substance on which the plating catalyst substance is adsorbed or deposited,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a semiconductor layer over the source electrode layer and the drain electrode layer.
前記ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、
前記光触媒物質上にマスク膜を形成し、
前記光触媒物質を、前記ゲート電極層をマスクとして前記基板を通過した光で選択的に露光し、前記露光した光触媒物質上のマスク膜を除去し、前記光触媒物質を選択的に露出させ、
前記選択的に露出させた光触媒物質を、めっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、前記選択的に露出させた光触媒物質に前記めっき触媒物質を吸着又は析出させ、
前記めっき触媒物質を、金属材料を含むめっき液に浸漬し、前記めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層上に半導体層を形成し、
前記めっき触媒物質を含む溶液はpHを3以上6以下に調整して用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a non-light-transmitting gate electrode layer over a light-transmitting substrate;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer;
Forming a photocatalytic material on the gate insulating layer;
Forming a mask film on the photocatalytic material;
Selectively exposing the photocatalytic material with light that has passed through the substrate using the gate electrode layer as a mask, removing the mask film on the exposed photocatalytic material, and selectively exposing the photocatalytic material;
The selectively exposed photocatalytic substance is immersed in a solution containing a plating catalyst substance, and the plating catalyst substance is adsorbed or deposited on the selectively exposed photocatalytic substance,
The plating catalyst substance is immersed in a plating solution containing a metal material, and a source electrode layer and a drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalytic substance on which the plating catalyst substance is adsorbed or deposited,
Forming a semiconductor layer on the source electrode layer and the drain electrode layer;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the solution containing the plating catalyst substance is used by adjusting the pH to 3 or more and 6 or less.
前記ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、
前記光触媒物質をめっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、前記めっき触媒物質を含む溶液中で、前記ゲート電極層をマスクとして前記基板を通過した光で選択的に露光し、前記露光した光触媒物質に前記めっき触媒物質を吸着又は析出させ、
前記めっき触媒物質を、第1の金属材料を含むめっき液に浸漬し、前記めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層を第2の金属材料を含むめっき液に浸漬し、前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層の表面を第2の金属材料により置換し、前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層表面に金属膜を形成し、
前記金属膜上に半導体層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a non-light-transmitting gate electrode layer over a light-transmitting substrate;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer;
Forming a photocatalytic material on the gate insulating layer;
The photocatalytic substance is immersed in a solution containing a plating catalyst substance, and selectively exposed with light passing through the substrate using the gate electrode layer as a mask in the solution containing the plating catalyst substance, and the exposed photocatalytic substance Adsorbing or precipitating the plating catalyst material,
The plating catalyst material is immersed in a plating solution containing a first metal material, and a source electrode layer and a drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalytic material on which the plating catalyst material is adsorbed or deposited,
The source electrode layer and the drain electrode layer are immersed in a plating solution containing a second metal material, the surfaces of the source electrode layer and the drain electrode layer are replaced with a second metal material, and the source electrode layer and the drain electrode layer A metal film is formed on the drain electrode layer surface,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a semiconductor layer over the metal film.
前記ゲート電極層上にゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に光触媒物質を形成し、
前記光触媒物質上にマスク膜を形成し、
前記光触媒物質を、前記ゲート電極層をマスクとして前記基板を通過した光で選択的に露光し、前記露光した光触媒物質上のマスク膜を除去し、前記光触媒物質を選択的に露出させ、
前記選択的に露出させた光触媒物質を、めっき触媒物質を含む溶液中に浸漬し、前記選択的に露出させた光触媒物質に前記めっき触媒物質を吸着又は析出させ、
前記めっき触媒物質を、第1の金属材料を含むめっき液に浸漬し、前記めっき触媒物質を吸着又は析出した光触媒物質表面にソース電極層及びドレイン電極層を形成し、
前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層を第2の金属材料を含むめっき液に浸漬し、前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層の表面を第2の金属材料により置換し、前記ソース電極層及び前記ドレイン電極層表面に金属膜を形成し、
前記金属膜上に半導体層を形成し、
前記めっき触媒物質を含む溶液はpHを3以上6以下に調整して用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。 Forming a non-light-transmitting gate electrode layer over a light-transmitting substrate;
Forming a gate insulating layer on the gate electrode layer;
Forming a photocatalytic material on the gate insulating layer;
Forming a mask film on the photocatalytic material;
Selectively exposing the photocatalytic material with light that has passed through the substrate using the gate electrode layer as a mask, removing the mask film on the exposed photocatalytic material, and selectively exposing the photocatalytic material;
The selectively exposed photocatalytic substance is immersed in a solution containing a plating catalyst substance, and the plating catalyst substance is adsorbed or deposited on the selectively exposed photocatalytic substance,
The plating catalyst material is immersed in a plating solution containing a first metal material, and a source electrode layer and a drain electrode layer are formed on the surface of the photocatalytic material on which the plating catalyst material is adsorbed or deposited,
The source electrode layer and the drain electrode layer are immersed in a plating solution containing a second metal material, the surfaces of the source electrode layer and the drain electrode layer are replaced with a second metal material, and the source electrode layer and the drain electrode layer A metal film is formed on the drain electrode layer surface,
Forming a semiconductor layer on the metal film;
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the solution containing the plating catalyst substance is used by adjusting the pH to 3 or more and 6 or less.
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