有机半导体元件和使用它的有机EL显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具有能够将沟道长度控制为较小、并且不产生与台阶差部相伴的接触电阻上升的结构的ＦＥＴ的有机半导体元件和一种使用该有机ＦＥＴ的开口率大的有机发光显示装置。在基板（１）上设置有作为源极电极／漏极电极的一方的第一导电层（２），在该第一导电层（２）上设置有有机半导体层（３）和作为源极电极／漏极电极的另一方的第二导电层（４）。然后，在有机半导体层的侧面或除去第二导电层的一部分而露出的有机半导体层（３）的表面和第二导电层的侧面，隔着绝缘层（５），设置有栅极电极（第三导电层）（６），由此形成ＦＥＴ。该有机半导体元件具有该ＦＥＴ。有机ＥＬ显示装置将该结构的ＦＥＴ叠层设置在有机ＥＬ部上作为驱动元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括使用有机半导体的场效应型晶体管(以下称为FET)等的有机半导体元件和使用该有机半导体元件的有机EL显示装置。更详细地说，涉及使用有机半导体，但能够使沟道长度非常短，并且仅通过与有机EL部叠层就能够构成显示装置的结构的有机半导体元件和使用该有机半导体元件的有机EL显示装置。
技术介绍
已知现有的使用有机半导体层的FET结构为图9A～图9C所示的结构。即，图9A所示的结构被称为底接触(bottom contact)(BC)型，例如在由硅基板构成的栅极电极31上的绝缘膜32上，设置有一对源极电极/漏极电极33、34，在其表面上设置有有机半导体层35，由此将源极电极/漏极电极33、34之间的有机半导体层35作为沟道区域。由于该结构可以使用光刻技术形成源极电极/漏极电极33、34，所以能够利用某种程度的精细图案形成，但是由于将有机半导体层35设置在源极电极/漏极电极的台阶差部分，所以有机半导体层35的覆盖率(coverage)恶化，在作为沟道区域的有机半导体层35和两电极33、34的底面角部之间容易形成空隙36，存在接触电阻上升的问题。此外，图9B所示的结构被称为顶接触(top contact)(TC)型，在栅极电极31上的绝缘膜32上设置有有机半导体层35，在其上形成有源极电极/漏极电极33、34，由此，将在源极电极/漏极电极33、34的下方处于其间的有机半导体层35作为沟道区域。该结构没有有机半导体层35的覆盖率的问题，但在形成有机半导体层35后，需要形成电极。但是，有机半导体材料不能用暴露在溶剂或碱水溶液中的光刻技术形成图案，需要使用由金属板构成的荫罩(shadow mask)(金属掩模)来形成有机半导体层35。荫罩分辨率为25μm，不能形成精细的图案，存在不能缩短沟道长度的问题。另外，图9C所示的结构被称为顶底接触(top and bottom contact)(TBC)型，在绝缘膜32上的一部分上设置源极电极/漏极电极的一方33，在其上和露出的绝缘膜32上设置有机半导体层35，再在其上设置源极电极/漏极电极的另一方34，由此，将源极电极/漏极电极的一方33的侧面和另一方34的台阶差部分之间的有机半导体层35作为沟道区域(例如参照专利文献1)。在该结构中，由于可以用有机半导体层35的厚度来控制沟道长度，所以容易缩短沟道长度，但是与最初的BC型同样，由于在源极电极/漏极电极33的台阶差部分形成有机半导体层，所以存在其覆盖率恶化、接触电阻上升的问题。专利文献1特开2003-258265号公报(例如图4)
技术实现思路
如前所述，现有的使用有机半导体的FET，由于在有机层中具有台阶差部时覆盖率恶化，所以接触电阻升高，若要使用平坦的有机半导体层，则不能形成精细的源极电极/漏极电极，所以不能缩短沟道长度，存在无论使用哪种结构，都不能形成低电阻的沟道的问题。此外，由于这种情况，例如在使用有机EL半导体的有源显示装置中，不能使用有机半导体元件作为其驱动元件，而使用多晶硅等硅类半导体作为驱动元件。因此，必须使用有机半导体和硅类半导体两者。此外，在使用硅类半导体形成驱动元件的情况下，使用光刻技术是必不可少的，但是如前所述，将有机半导体成膜后不能使用光刻技术，所以不能在有机EL部上形成驱动元件。另一方面，在基板侧形成驱动元件时，必须从表面侧获取光，因此，配置在上部的电极必须是透光性电极。另一方面，在将有机EL半导体层叠层后，不能进行高温加热处理。但是，低电阻的透光性电极通常需要进行高温处理，所以不能将其形成在表面侧。因此，如后述的图5D中平面说明图所示，必须在平面上分离地形成发光部L和驱动元件部(Tr和电容器CAPA)，存在显示部的面积变小、开口率(aperture ratio)降低的问题。本专利技术是为了解决上述问题而做出的，其目的是提供一种具有能够将沟道长度控制为较小、并且不产生与台阶差部相伴的接触电阻上升的结构的FET的有机半导体元件。本专利技术的另一目的在于提供一种有机EL显示装置，作为半导体层全部用有机半导体层，构成有源型的有机发光显示装置，并且将发光部与驱动元件、电容器部分形成为叠层结构，能够形成开口率大的显示部。本专利技术的有机半导体元件具有FET，该FET包括基板；设置在该基板上的作为源极电极/漏极电极的一方的第一导电层；设置在该第一导电层上的有机半导体层；设置在该有机半导体层上的作为源极电极/漏极电极的另一方的第二导电层；在上述有机半导体层的侧面或除去上述第二导电层的一部分而露出的上述有机半导体层的表面和上述第二导电层的侧面，隔着绝缘层设置的栅极电极。通过在上述第一导电层与有机半导体层之间、和/或在上述第二导电层与上述有机半导体层之间，设置降低能障(energy barrier)的有机半导体层，可以容易在低动作电压下流动电流，所以优选。本专利技术的结构，是有机半导体层被源极电极/漏极电极夹在中间的结构，是有机半导体层在两面与源极电极/漏极电极接触的结构，所以其效果特别大。本专利技术的有机EL显示装置由透光性基板、设置在该透光性基板上的透光性电极、设置在该透光性电极上的EL有机层、以及在该EL有机层上叠层设置的驱动元件、开关元件和电容器构成，上述驱动元件由在第一导电层、有机半导体层和第二导电层的叠层结构中，至少在上述第二导电层的侧面上隔着绝缘层设置栅极电极的结构的纵型FET形成。在此，所谓EL有机层是指以形成有机EL部(以形成发光部的方式叠层电极和有机半导体层的部分)的方式叠层的有机半导体层的部分。此外，在构成驱动元件的第一导电层与有机EL部叠层的情况下，可以与有机EL部的电极共用，也可以由有机EL部的EL有机层代用。也可以上述驱动元件设置在上述EL有机层上，将在该驱动元件的上面形成的栅极电极用的第三导电层的一部分作为上述开关元件的源极电极/漏极电极的一方，在该第三导电层的一部分上叠层有机半导体层和作为源极电极/漏极电极的另一方的第四导电层，由此形成纵型FET，利用该纵型FET形成上述开关元件。此外，也可以上述驱动元件和开关元件，在上述EL有机层上、在平面上分成驱动元件区域和开关元件区域而设置，上述开关元件是开关元件用有机半导体层与上述驱动元件的有机半导体层连续或同时形成、与该有机半导体层的相同面接触、一对源极电极/漏极电极分开设置的横型FET。作为具体的结构，可以形成为如下结构在上述EL有机层上，设置有上述驱动元件用的第一有机半导体层，在该第一有机半导体层上的一部分上设置有作为驱动元件用源极电极/漏极电极的一方的第二导电层，在露出的表面上，设置有作为上述驱动元件用的栅极绝缘膜的第一绝缘层，在该第一绝缘层上，设置有上述驱动元件用的栅极电极和作为上述开关元件用的源极电极/漏极电极的一方的第三导电层，在设置有上述开关元件的开关元件区域中的该第三导电层上，设置有上述开关元件用的第二有机半导体层，在该第二有机半导体层上的一部分上设置有作为上述开关元件用的源极电极/漏极电极的另一方的第四导电层，在设置有上述驱动元件的驱动元件区域中的上述第三导电层上、上述开关元件区域中的上述第二有机半导体层的露出部和上述第四导电层上，设置有上述电容器的电介质层和作为上述开关元件用的栅极绝缘膜的第二绝缘层，在上述开关元件区域中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机半导体元件，其特征在于：具有ＦＥＴ，所述ＦＥＴ包括：基板；设置在该基板上的作为源极电极／漏极电极的一方的第一导电层；设置在该第一导电层上的有机半导体层；设置在该有机半导体层上的作为源极电极／漏极电极的另一方的第二导电层；在所 述有机半导体层的侧面或除去所述第二导电层的一部分而露出的所述有机半导体层的表面和所述第二导电层的侧面，隔着绝缘层设置的栅极电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-3-22 083309/20041.一种有机半导体元件，其特征在于具有FET，所述FET包括基板；设置在该基板上的作为源极电极/漏极电极的一方的第一导电层；设置在该第一导电层上的有机半导体层；设置在该有机半导体层上的作为源极电极/漏极电极的另一方的第二导电层；在所述有机半导体层的侧面或除去所述第二导电层的一部分而露出的所述有机半导体层的表面和所述第二导电层的侧面，隔着绝缘层设置的栅极电极。2.如权利要求1所述的有机半导体元件，其特征在于在所述第一导电层与有机半导体层之间，和/或在所述第二导电层与所述有机半导体层之间，设置有降低能障的有机半导体层。3.如权利要求1所述的有机半导体元件，其特征在于所述第一导电层在宽的范围内设置，所述有机半导体层和所述第二导电层以各自的侧面对齐露出的方式设置在该第一导电层上，以覆盖该有机半导体层和第二导电层的侧面的方式，隔着所述绝缘层设置所述栅极电极。4.如权利要求1所述的有机半导体元件，其特征在于所述第一导电层、所述有机半导体层和所述第二导电层以各自的侧面对齐露出的方式设置，以覆盖该第一导电层、有机半导体层和第二导电层的侧面的方式，隔着所述绝缘层设置所述栅极电极。5.如权利要求1所述的有机半导体元件，其特征在于所述第一导电层和所述有机半导体层在宽的范围内设置，所述第二导电层以露出其侧面的方式设置在该有机半导体层上，以覆盖该第二导电层的侧面的方式，隔着所述绝缘层设置所述栅极电极。6.一种有机EL显示装置，其特征在于由透光性基板、设置在该透光性基板上的透光性电极、设置在该透光性电极上的EL有机层、以及在该EL有机层上叠层设置的驱动元件、开关元件和电容器构成，所述驱动元件由在第一导电层、有机半导体层和第二导电层的叠层结构中，至少在所述第二导电层的侧面上隔着绝缘层设置栅极电极的结构的纵型FET形成。7.如权利要求6所述的结构的FET的有机EL显示装置，其特征在于在所述EL有机层和所述驱动元件之间，设置有有机EL部的上部电极和作为所述驱动元件的源极电极/漏极电极的一方的导电层，作为共同的导电层或作为各自的导电层。8.如权利要求6所述的有机EL显示装置，其特征在于所述驱动元件设置在所述EL有机层上，将在该驱动元件的上面形成的栅极电极用的第三导电层的一部分作为所述开关元件的源极电极/漏极电极的一方，在该第三导电层的一部分上叠层有机半导体层和作为源极电极/漏极电极的另一方的第四导电层，由此形成纵型FET，利用该纵型FET形成所述开关元件。9.如权利要求6所述的有机EL显示装置，其特征在于所述驱动元件和开关元件，在所述EL有机层上、在平面上分成驱动元件区域和开关元件区域而设置，所述开关元件是开关元件用有机半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥山优，下地规之，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]