薄膜晶体管及其制造方法、电路、显示装置和电子机器制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种驱动电压低并具有高的晶体管特性的薄膜晶体管，该薄膜晶体管的制造方法，可靠性高的电路、显示装置和电子机器。本发明专利技术的薄膜晶体管（１）通过基底层（９）在基板（２）上设置栅电极（３），再设置栅绝缘层（４）以覆盖栅电极（３）。在该栅绝缘层（４）上分离设置源电极（５）和漏电极（６），以避开栅电极（３）的正上部，设置有机半导体层（７），以覆盖电极（５、６）。该有机半导体层（７）的各电极（５、６）之间的区域形成载波移动的通道区域（７１）。在有机半导体层（７）上，设置保护层（８）。该薄膜晶体管（１）的特征在于，有机半导体层（７）在栅绝缘层（４）之后形成，栅绝缘层（４）具有使有机半导体层（７）取向的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄膜晶体管、薄膜晶体管的制造方法、具有该薄膜晶体管的电路、显示装置和电子机器。
技术介绍
近年来，一直在进行使用了显示半导体的导电的有机材料(有机半导体材料)的薄膜晶体管的开发。这种薄膜晶体管可以通过不需要高温高真空的溶液方法形成半导体层，并且，具有适于薄型轻质化，具有柔性，材料成本便宜等优点，有望作为柔性显示器等的开关元件。作为这种薄膜晶体管，已经提出了分别采用有机材料构成栅电极、栅绝缘层、源电极、有机半导体层和取向膜的方案(例如，参照非专利文献1)。这种薄膜晶体管由如下工序制造。即，首先，在基板上形成源极形成区域和漏极形成区域，在接下来的工序；用由取向膜形成的隔壁包围，在该包围的区域内形成源电极和漏电极。接着，沿着通道方向，通过进行摩擦处理，使上述隔壁部分形成为取向膜。接着，在取向膜上涂覆有机半导体材料之后，加热到该有机半导体材料形成为液晶相的温度，再进行急冷。由此，形成在通道纵向上取向的有机半导体层。然后，在该有机半导体层上形成栅绝缘层之后，在栅绝缘层上形成栅电极。但是，作为评价薄膜晶体管性能的一个物性值，有半导体层中的载波移动度。这种半导体层中的载波移动度越大，薄膜晶体管的驱动电压越低，意味着具有越高的晶体管特性。但是，有机半导体层通常与由硅等构成的无机半导体层相比，载波移动度低两个数量级以上，在具有有机半导体层的薄膜晶体管中，降低驱动电压并使之具备高的晶体管特性非常困难。因此，从提高载波移动度的角度出发，对构成有机半导体层的有机材料的种类进行着大量研究。而且，载波移动度通过栅电极与施加的栅电压或栅绝缘层的比电容率或膜厚等有关，因此，这些构成材料的选择和形成条件的最佳化也很重要。而且，进行了设置上述取向膜并使有机半导体层的取向一致的尝试。然而，对于设置取向膜的情况下的最佳层构成没有进行充分的研究，实际上还存在改善的余地。例如，非专利文献1中所述的薄膜晶体管中，在形成取向膜和有机半导体层之后，在有机半导体层上形成栅绝缘层和栅电极。因此，存在栅绝缘层和栅电极的形成方法局限于不损害有机半导体层的特性的方法的问题。也就是说，有机半导体层一旦暴露在超过其构成材料即有机半导体材料成为液晶相的温度的非常高的温度下，就会变成无取向状态，其载波移动度大大降低。进而，有机半导体材料如果暴露于高于上述温度的高温下，就不会显示出作为半导体本身的性质。而且，有机半导体层容易受到光刻法(photolithography)中使用的硫酸等蚀刻液的损伤。因此，栅绝缘层和栅电极的形成，不能使用例如等离子体CVD法、溅射法等在高温下进行的成膜方法或光刻法。因此，也不能使用能采用这些方法进行微细加工的材料。由此，采用具有有机半导体层的薄膜晶体管，不能充分改善有机半导体层中的载波移动度，其结果，实际上驱动电压高，操作频率慢。非专利文献1川濑健夫著，“2000 International ElectronDevice Meeting technical digest”，第623-626页。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种驱动电压低并具有高晶体管特性的薄膜晶体管、可以容易并且可靠地制造该薄膜晶体管的薄膜晶体管制造方法、可靠性高的电路以及显示装置和电子机器。通过下述的本专利技术可以达到该目的。本专利技术的薄膜晶体管的特征在于具有具有通道区域的有机半导体层；以夹持上述通道区域方式设置的源区域和漏极区域；与上述通道区域对应的栅电极；设置在上述栅电极和上述有机半导体层之间的、具有用于在上述有机半导体层侧的面上使上述有机半导体层取向的取向面的栅绝缘层。由此，能够获得驱动电压低并且具有高晶体管特性的薄膜晶体管。这里的所谓取向面是指，例如通过将栅绝缘层在所定方向上取向而形成的栅绝缘层的有机半导体层侧的面，有机半导体层被该取向面在所定方向上取向。而且，取向面也可以是通过在栅绝缘层的有机半导体层侧的面上形成沿着所定方向的多个槽形成的、栅绝缘层的有机半导体层侧的面。有机半导体层通过上述取向面在所定方向上取向。由此，能够获得驱动电压低并且具有高晶体管特性的薄膜晶体管。而且，所定方向优选是通过通道区域形成与从源区域和漏极区域中的一方朝向另一方的方向大致平行的方向。由此，通道区域中的载波移动度变得更高，结果，能够获得驱动电压低并且具有高晶体管特性的薄膜晶体管。在本专利技术的薄膜晶体管中，栅绝缘层优选通过对其有机半导体层侧的面施加取向处理形成取向面。由此能够对栅绝缘层赋予更可靠的倾向性。进而，在本专利技术的薄膜晶体管中，上述栅绝缘层的至少上述有机半导体层侧优选由主要由聚亚胺树脂为主要成分的有机材料构成。由此，能够达到容易赋予栅绝缘层取向性并且提高与有机半导体层的粘合性的目的。在本专利技术的晶体管中，上述栅绝缘层优选具有在上述有机半导体层侧的相反侧设置的主要由无机材料构成的层。由此，可以控制栅绝缘层的特性，具体地说，可以赋予高比电容率和良好的取向性。结果，可以进一步提高通道区域中的载波移动度。在本专利技术的薄膜晶体管中，上述无机材料优选以氧化硅或者氮化硅为主要成分。这些材料具有特别高的比电容率。而且，在本专利技术的薄膜晶体管中，上述有机材料以聚亚胺树脂为主要成分，因此，栅绝缘层在耐热性和耐药品性等特性方面优良。在本专利技术的薄膜晶体管中，上述聚亚胺树脂优选具有二烯丙基酮的结构。由此，能够通过光取向法容易地赋予栅绝缘层取向性。而且，在本专利技术的薄膜晶体管中，栅绝缘层优选与有机半导体层接触。由此，可以更可靠地赋予有机半导体层取向性。而且，上述有机半导体层优选主要由高分子的有机半导体材料构成。由此，可以以简单的方法比较容易地赋予有机半导体层取向性。在本专利技术的薄膜晶体管中，上述源区域和上述漏极区域优选主要由导电性高分子材料构成。在此，源区域和漏极区域是例如夹持通道区域形成的源电极和漏电极。通过使用导电性高分子材料，不采用在高温下进行的成膜方法，采用涂覆法(溶液法)就可以成膜，因此，有可以在不损害栅绝缘层的取向性的情况下形成源电极和漏电极的优点。在本专利技术的薄膜晶体管中，优选具有支撑栅电极、栅绝缘层、源电极和漏极的基板，栅电极比源电极和漏电极设置在更靠近基板侧。本专利技术适用于这样的构成，即底栅结构的薄膜晶体管。本专利技术的薄膜晶体管的制造方法的特征在于，具备形成栅电极的工序；在上述栅电极上形成栅绝缘层的工序；在上述栅绝缘层上形成具有通道区域的有机半导体层的工序；和，以夹持上述通道区域的方式形成源区域和漏极区域的工序，而在形成上述有机半导体层的工序中，使上述有机半导体层的至少上述栅绝缘层侧的部分取向。由此，可以容易并且可靠地制造驱动电压低并且具有高晶体管特性的薄膜晶体管。在本专利技术的薄膜晶体管的制造方法中，形成有机半导体层，使其至少一部分与栅绝缘层接触，此时，优选使有机半导体层的至少上述栅绝缘层侧的面附近发生取向。由此，可以容易并且可靠地制造驱动电压低并且具有高晶体管特性的薄膜晶体管。在本专利技术的薄膜晶体管的制造方法中，具备对上述栅绝缘层的上述有机半导体层侧的面施以取向处理的工序，之后，沿着上述栅绝缘层的取向方向，以所定间隔形成上述源区域和上述漏极区域。由此，可以更加可靠地赋予栅绝缘层取向性。而且，在本专利技术的薄膜晶体管的制造方法中，上述取向处理优选通过摩擦法或者光取向法进行。由此，可以更容易地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，其特征在于，具备：具有通道区域的有机半导体层；以夹持上述通道区域的方式设置的源区域和漏极区域；与上述通道区域对应的栅电极；和，设置在上述栅电极和上述有机半导体层之间的、具有用于在上述有机半导体层侧的面上使上述有机半导体层取向的取向面的栅绝缘层。

【技术特征摘要】
JP 2003-7-17 2003-198699;JP 2004-5-7 2004-1385621.一种薄膜晶体管，其特征在于，具备具有通道区域的有机半导体层；以夹持上述通道区域的方式设置的源区域和漏极区域；与上述通道区域对应的栅电极；和，设置在上述栅电极和上述有机半导体层之间的、具有用于在上述有机半导体层侧的面上使上述有机半导体层取向的取向面的栅绝缘层。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述取向面是将上述栅绝缘层以所定方向取向而形成的，上述有机半导体层沿着上述所定方向而取向的。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述取向面沿着所定方向形成多个槽，上述有机半导体层沿着所定方向而取向的。4.根据权利要求2或3所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述所定方向是通过上述通道区域从上述源区域到上述漏极区域的一方到另一方的方向。5.根据权利要求1到4的任意一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述栅绝缘层的至少上述有机半导体层侧，由以聚亚胺树脂为主要成分的有机材料构成。6.根据权利要求5所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述栅绝缘层具有设置在上述有机半导体层侧的相对侧的、主要由无机材料构成的层。7.根据权利要求5或6所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述聚亚胺树脂具有二烯丙基酮的结构。8.根据权利要求1到7的任意一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述有机半导体层主要由高分子的有机半导体材料构成。9.根据权利要求1到8的任意一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，上述源区域和上述漏极区域主要由导电性高分子材料构成。10.一种电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：守谷壮一，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]