JP4816873B2 - Thin film transistor manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタの印刷法による製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor by a printing method.
近年、フレキシブル化、軽量化、低コスト化などの観点から、印刷法による薄膜トランジスタ(印刷TFT)の研究が盛んであり、有機ELや電子ペーパーなどの駆動回路や電子タグなどへの応用が期待されている。しかしながら、一般に印刷法はフォトリソ法よりパターン解像度が劣り、また、塗布型の有機半導体は一般にキャリア移動度が小さい。したがって、印刷TFTの実用化には、各種電極(ゲート電極およびソース・ドレイン電極)の微細形成が特に重要であり技術的課題の一つである。 In recent years, from the viewpoint of flexibility, weight reduction, and cost reduction, research on thin film transistors (printing TFTs) by printing methods has been active, and application to driving circuits such as organic EL and electronic paper and electronic tags is expected. ing. However, in general, the printing method has a lower pattern resolution than the photolithography method, and the coating type organic semiconductor generally has a low carrier mobility. Therefore, the fine formation of various electrodes (gate electrodes and source / drain electrodes) is particularly important and one of the technical problems for the practical use of printed TFTs.
前記各種電極の印刷形成方法として、これまで、スクリーン印刷やインクジェットを用いた例が数多く報告されているが、これらの印刷法はパターン解像度が十分とはいえない。
例えば、スクリーン印刷は、スクリーンメッシュの精細度の制約から、パターンの微細度が例えばラインスペースで20μm以下となると、パターンの安定形成は困難である。また、パターンが微細となると、粘度が高く流動性の低い印刷ペーストを用いる必要があるため、印刷後のレべリング不足によりパターンにカスレや表面凹凸が残るという表面平滑性の問題も生じてくる。
As a method for forming the various electrodes, many examples using screen printing or ink jet have been reported so far, but these printing methods do not have sufficient pattern resolution.
For example, in screen printing, it is difficult to stably form a pattern when the fineness of the pattern is, for example, 20 μm or less in the line space due to the restriction of the fineness of the screen mesh. Also, when the pattern becomes fine, it is necessary to use a printing paste with high viscosity and low fluidity, which causes a problem of surface smoothness such as scumming or surface irregularities remaining in the pattern due to insufficient leveling after printing. .
一方、インクジェットは印刷版に関わる問題はなく表面平滑性の問題も小さいが、インクの着弾精度は微細パターン形成には十分とはいえず、さらにインクジェット用のインクは低粘度で流動性が大きいため、パターン解像度はスクリーン印刷より悪い。これに対し、あらかじめ基材表面にインクの流動を制限するための各種パターニング処理を施すことで、微細パターンを形成した例もあるが、工程が複雑となるため、低コスト化や大面積化に対する有効性は限られたものとなる。 On the other hand, inkjet has no problems with the printing plate and surface smoothness is small, but the ink landing accuracy is not sufficient for forming fine patterns, and ink for inkjet is low in viscosity and has high fluidity The pattern resolution is worse than screen printing. On the other hand, there is an example in which a fine pattern is formed by performing various patterning processes for restricting the flow of ink on the surface of the substrate in advance, but the process becomes complicated, so the cost is reduced and the area is increased. Effectiveness is limited.
これに対し、微細なパターンが形成可能な方法として反転オフセット印刷法が知られている。反転オフセット印刷は、剥離性表面を有する印刷ブランケットの全面に転写物を塗布形成し、この印刷ブランケットを凸版に密着させ離すことで、転写物のうち凸版凸部に接触した部分を印刷ブランケットから除去し、続いてこの印刷ブランケットを被転写物に密着させ離すことで転写物を転写する印刷パターニング方法である。
反転オフセット印刷による印刷TFTの各種電極の形成例はこれまで報告されていないが、オフセット印刷による導電性パターンの形成例はいくつか報告されている。それらの形成例における導電性インク組成物は、分散媒として有機溶剤系のものが用いられ、導電材として粒径が数μm程度の金属粒子が用いられている(特許文献1〜3参照)。
On the other hand, a reverse offset printing method is known as a method capable of forming a fine pattern. In the reverse offset printing, a transfer material is applied and formed on the entire surface of a printing blanket having a peelable surface, and this printing blanket is brought into close contact with the relief printing plate to remove the portion of the transfer material that has contacted the relief printing plate from the printing blanket. Subsequently, this printing blanket is a printing patterning method in which the transfer material is transferred by bringing the printing blanket into close contact with the transfer object.
Although no example of forming various electrodes of a printed TFT by reverse offset printing has been reported so far, several examples of forming a conductive pattern by offset printing have been reported. In the conductive ink compositions in those formation examples, an organic solvent type is used as a dispersion medium, and metal particles having a particle size of about several μm are used as a conductive material (see Patent Documents 1 to 3).
この従来の導電性インク組成物を反転オフセット印刷に用いた場合、いくつかの問題が生じる。すなわち、該導電性インク組成物は分散媒が有機溶剤であるため、前記印刷ブランケットが溶剤を吸収し膨潤し印刷物の寸法精度や位置精度が損なわれるため、薄膜トランジスタにおいてはゲート電極とソースドレイン電極のアラインメント精度が低下してしまう。また、該導電性インク組成物は導電材の粒子サイズが大きいため、微細なパターンの輪郭を鮮明に形成することができず、また、十分な平滑性を得ることもできない。薄膜トランジスタは絶縁層の下に電極が形成されているが、該電極の表面平滑性が悪いとゲート絶縁膜の絶縁性が低下する問題が生じる。 When this conventional conductive ink composition is used for reverse offset printing, several problems arise. That is, in the conductive ink composition, since the dispersion medium is an organic solvent, the printing blanket absorbs the solvent and swells to impair the dimensional accuracy and positional accuracy of the printed material. Alignment accuracy will be reduced. Further, since the conductive ink composition has a large particle size of the conductive material, it is impossible to form a fine pattern outline clearly and to obtain sufficient smoothness. In the thin film transistor, an electrode is formed under an insulating layer. However, if the surface smoothness of the electrode is poor, there arises a problem that the insulating property of the gate insulating film is lowered.
本発明はこの問題点を鑑みてなされたものであり、各種電極をより微細かつ平滑に印刷形成することが可能な、薄膜トランジスタの形成方法を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of this problem, and makes it a subject to provide the formation method of a thin-film transistor which can print-form various electrodes more finely and smoothly.
請求項1記載の発明は、ゲート電極、絶縁層、ソース・ドレイン電極、半導体層を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、該ゲート電極、ソース・ドレイン電極のうち、いずれかひとつ以上を、平均粒子径が50nm以下の金属粒子と、水性溶媒と、水溶性樹脂を含む導電性インク組成物を反転オフセット印刷法により転写した後、熱処理を行うことにより形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。 The invention according to claim 1 is a method of manufacturing a thin film transistor having a gate electrode, an insulating layer, a source / drain electrode, and a semiconductor layer, wherein any one or more of the gate electrode and the source / drain electrode are average particles. A method of manufacturing a thin film transistor, wherein a conductive ink composition containing metal particles having a diameter of 50 nm or less, an aqueous solvent, and a water-soluble resin is transferred by reverse offset printing and then heat-treated. is there.
請求項2記載の発明は、前記水溶性樹脂と前記金属粒子の配合比が、重量比(水溶性樹脂/金属粒子)=(1/20)〜(1/4)であることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
The invention according to
請求項3記載の発明は、前記水溶性樹脂がポリエチレンオキサイドであることを特徴とする請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
The invention described in claim 3 is the method for producing a thin film transistor according to
請求項4記載の発明は、前記金属粒子が銀を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
The invention according to
請求項5記載の発明は、前記熱処理における熱処理温度が120℃以上250℃以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
The invention according to
本発明によれば、薄膜トランジスタにおいて、従来の方法に比べ、より微細な電極パターンを簡便な方法で形成することができる。具体的には、充分な導電性能を有する、線幅10μm以下、線間隔が5μm以下の電極パターンを得ることができる。 According to the present invention, a finer electrode pattern can be formed in a thin film transistor by a simple method than in a conventional method. Specifically, it is possible to obtain an electrode pattern having a sufficient conductive performance and having a line width of 10 μm or less and a line interval of 5 μm or less.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、ゲート電極、絶縁層、ソース・ドレイン電極、半導体層を有する薄膜トランジスタにおいて、少なくともゲート電極、ソース・ドレイン電極のいずれかひとつ以上を反転オフセット印刷法を用いて形成することを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is characterized in that in a thin film transistor having a gate electrode, an insulating layer, a source / drain electrode, and a semiconductor layer, at least one of the gate electrode and the source / drain electrode is formed by a reverse offset printing method. .
具体的な構成としては、基材上にゲート電極、絶縁層、ソース・ドレイン電極および半導体層を設ける構成や、絶縁性基材の片面にゲート電極、もう一方の面にソース・ドレイン電極および半導体層を設ける構成などを挙げることができる。 Specifically, a gate electrode, an insulating layer, source / drain electrodes and a semiconductor layer are provided on a base material, a gate electrode on one side of an insulating base material, and a source / drain electrode and a semiconductor on the other side. The structure which provides a layer etc. can be mentioned.
基材としては、各電極の形成時に転写、熱処理に耐えるものであれば何れも用いることが可能であるが、特に本発明の方法を用いれば、250℃以下の温度でも高い導電率が発現するため、プラスチック基材のいくつかも用いることも可能である。
このようなものとして例えば、ソーダライムガラス、石英、シリコンウエハーや、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート、ポリアリルレートなどを使用することができる。
Any base material can be used as long as it can withstand the transfer and heat treatment during the formation of each electrode. However, when the method of the present invention is used, a high conductivity is exhibited even at a temperature of 250 ° C. or lower. Therefore, some plastic substrates can also be used.
For example, soda lime glass, quartz, silicon wafer, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), cycloolefin polymer, polyimide, polyethersulfone (PES), polymethyl methacrylate (PMMA), Polycarbonate, polyallylate and the like can be used.
次に各電極を形成する際に用いる導電性インク組成物について説明する。
本発明で用いる導電性インク組成物は導電成分として平均粒子径が50nm以下の金属粒子と、分散媒として水性溶媒と、水溶性樹脂を少なくとも含む。
金属粒子としては平均粒子径が50nm以下の粒子が用いられるが、好ましくは平均粒子径が20nm以下の粒子である。50nmより粒子径が大きいと、粒子の形状や表面処理を工夫することにより導電性が確保できることもあるが、パターニング解像度や表面平滑性が低下するので好ましくない。また、粒子は1nm以上であることが好ましい。これより小さいと現実的に製造するのが非常に困難だからである。一般にナノサイズの金属粒子においては、粒径を小さくすると粒子同士が融着する温度が低下することが知られている。そして、粒子同士が融着するとバルク導電性が発現する。そのため、特に低温熱処理時における導電性の確保において粒子径がこの範囲であることが好ましい。また、粒子径がこの範囲であれば、ゲート絶縁層の下の電極として用いても、表面平滑性がゲート絶縁膜の絶縁性に与える影響は問題ないレベルである。
Next, the conductive ink composition used when forming each electrode will be described.
The conductive ink composition used in the present invention contains at least metal particles having an average particle size of 50 nm or less as a conductive component, an aqueous solvent as a dispersion medium, and a water-soluble resin.
As the metal particles, particles having an average particle size of 50 nm or less are used, and particles having an average particle size of 20 nm or less are preferable. If the particle diameter is larger than 50 nm, the conductivity may be ensured by devising the shape and surface treatment of the particles, but this is not preferable because patterning resolution and surface smoothness are lowered. The particles are preferably 1 nm or more. It is because it is very difficult to actually manufacture if it is smaller than this. In general, in nano-sized metal particles, it is known that when the particle size is reduced, the temperature at which the particles are fused together decreases. When the particles are fused, bulk conductivity is exhibited. Therefore, it is preferable that the particle diameter is within this range, particularly in ensuring conductivity during low-temperature heat treatment. If the particle diameter is in this range, even if it is used as an electrode under the gate insulating layer, the effect of surface smoothness on the insulating properties of the gate insulating film is at a level that does not cause any problem.
本発明の水性溶媒は分散媒として用いられる。
分散媒は、水性溶媒であれば、印刷用ブランケットを膨潤させない、あるいは膨潤させても極めて軽微であるので好ましい。水性溶媒としては、水、各種極性有機溶媒のうち1種類以上を含む溶媒を挙げることができる。極性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
The aqueous solvent of the present invention is used as a dispersion medium.
The dispersion medium is preferably an aqueous solvent because it does not swell the printing blanket or is very slight even if it is swollen. As an aqueous solvent, the solvent containing 1 or more types among water and various polar organic solvents can be mentioned. Examples of the polar organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, and ketones such as acetone, but are not limited thereto.
金属粒子は、金属成分として金、銀、銅、ニッケル、白金、パラジウム、ロジウムなどが挙げられるが、導電性の観点から銀を主体とすることが好ましい。粒子の形態は、前記金属の単一成分粒子のほか、前記金属の合金粒子やコアシェル粒子としてもよい。 The metal particles include gold, silver, copper, nickel, platinum, palladium, rhodium and the like as the metal component, but it is preferable that silver is mainly used from the viewpoint of conductivity. The form of the particles may be alloy particles or core-shell particles of the metal in addition to the single component particles of the metal.
金属粒子はコロイド分散液として市販されているものを用いることができる。導電性インク組成物における粒子濃度は、特に限定されるものではないが、通常50wt%以下である。 As the metal particles, those commercially available as colloidal dispersions can be used. The particle concentration in the conductive ink composition is not particularly limited, but is usually 50 wt% or less.
本発明では、導電性インク組成物の含有成分として、金属粒子と水性溶媒に加え、水溶性樹脂を含むことを特徴としている。
水溶性樹脂は、印刷用ブランケットから被印刷物への導電材の転写性を付与するためのものであり、水溶性樹脂を含むことで、微細で十分な導電性を有するパターンを形成することができる。
水溶性樹脂としては、前記金属粒子分散液に可溶なものが用いられ、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリレート、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、セルロース、天然多糖類、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられるが、特に、ポリエチレンオキサイドを用いた場合にパターン転写性と導電性が良好である。
The present invention is characterized in that it contains a water-soluble resin in addition to metal particles and an aqueous solvent as a component of the conductive ink composition.
The water-soluble resin is for imparting transferability of the conductive material from the printing blanket to the printing material. By including the water-soluble resin, a fine and sufficient conductive pattern can be formed. .
As the water-soluble resin, those soluble in the metal particle dispersion are used. For example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylate, polyvinyl pyrrolidone, carboxyvinyl polymer, cellulose, natural polysaccharide, polyvinyl alcohol, hydroxyethyl cellulose, Hydroxypropyl cellulose and the like can be mentioned. In particular, when polyethylene oxide is used, pattern transferability and conductivity are good.
水溶性樹脂と金属粒子の配合比は、重量比で(水溶性樹脂/金属粒子)=(1/20)〜(1/4)、好ましくは、(水溶性樹脂/金属粒子)=(1/10)〜(1/8)である。添加量が多いと導電性パターンに十分な導電性が発現せず、添加量が少ないと、前述の転写性が不十分となり、安定にパターン形成することができない。水溶性樹脂の分子量は、特に限定されるものではないが、前記コロイド分散液への溶解性、前記転写性および熱処理後の導電性を考慮し適当なものが選択される。
また、本発明で用いる導電性インク組成物は、印刷用ブランケットへ均一に塗布するために、必要に応じ界面活性剤やレベリング剤を添加しても良い。
The mixing ratio of the water-soluble resin and the metal particles is (water-soluble resin / metal particles) = (1/20) to (1/4) by weight, preferably (water-soluble resin / metal particles) = (1 / 10) to (1/8). When the addition amount is large, sufficient conductivity is not exhibited in the conductive pattern, and when the addition amount is small, the above-described transferability becomes insufficient and the pattern cannot be formed stably. The molecular weight of the water-soluble resin is not particularly limited, but an appropriate one is selected in consideration of solubility in the colloidal dispersion, transferability, and conductivity after heat treatment.
In addition, the conductive ink composition used in the present invention may be added with a surfactant or a leveling agent as necessary in order to uniformly apply it to a printing blanket.
次に反転オフセット印刷による電極パターンの形成例として、プレーナー型薄膜トランジスタの形成において基材上にゲート電極を形成する工程を図1を用い説明する。
まず、剥離性表面を有する印刷用ブランケット11の全面に導電性インク組成物2を均一に塗布した後、後述の凸版による転写物の除去に必要な程度まで乾燥させ、転写物31が全面に形成されたブランケット12を得る(図1a)。
塗布方法としては、例えば、バーコート、ダイコート、スピンコートなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。前記転写物31の厚さは、パターンの精細度にもよるが、通常10μm以下である。膜厚が大きいと転写時に転写物31の凝集破壊が生じやすくなり好ましくない。
Next, as an example of forming an electrode pattern by reverse offset printing, a process of forming a gate electrode on a substrate in the formation of a planar thin film transistor will be described with reference to FIG.
First, the
Examples of the application method include, but are not limited to, bar coating, die coating, and spin coating. The thickness of the transferred
次に、転写物31が全面に形成された印刷用ブランケット12を、凸版4の版面に密着させたのち剥離させる(図1b)。密着方法としては、例えば、凸版4の上に印刷用ブランケット12を若干傾斜させて一端側を接触させるように位置させ、この状態で、必要に応じ圧力を加えながら、接触側から非接触側へ連続的に密着させる方法がある。この工程により、転写体31のうち凸版4の凸部に接触した部分が印刷用ブランケット12から除去される。凸版4の凸部は、所望パターンに対する非画像部のパターンであり、従って、所望パターンの転写物32が形成された印刷用ブランケット13が得られる。
Next, the
印刷用ブランケット11の材料は、転写物31が形成可能かつ凸版4による除去および後述の基材5への転写が可能なものが用いられるが、ある程度の柔軟性を有する材料が好ましい。このようなものとして、例えば、シリコーン系エラストマー、フッ素系エラストマー、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどが用いられる。また、この印刷用ブランケット11の表面に、フッ素樹脂処理、シリコーン処理等を施してもよい。
As the material of the
凸版4は、転写物31を除去可能であれば特に限定されるものではなく、材料としては例えば、ガラス、ステンレス等の金属、各種レジスト材料が用いられ、サンドブラスト、フォトリソエッチング、FIB(収束イオンビーム)などの方法で加工される。
The
次に、所望のパターンを有する転写物32が形成された印刷用ブランケット13を基材5に密着させたのち剥離させる(図1c)。密着方法としては、例えば、前述の印刷用ブランケット12を凸版4に密着させる方法と同様の操作が挙げられる。これにより、被基材5の表面に接触した転写物32は、印刷用ブランケット13から除去されるとともに、基材5に転写され、転写物32が形成された被印刷物52を得る。転写物32の転写および前述の転写物31の除去は、印刷用ブランケット11の剥離作用により生じるものである。
Next, the
次に、転写物32が転写された被印刷物52を熱処理することにより、導電性を発現させ、所望のパターンのゲート電極6を得る(図1c)。熱処理温度は高いほど導電性も高くなる傾向があるが、耐熱性の観点から被印刷物の限定も大きくなり、例えば、被印刷物としてプラスチックを用いる場合は、250℃以下であることが必要である。
Next, the printed material 52 to which the
なお、本発明の反転オフセット印刷は、一般的な印刷装置を用いて実施することも可能である。例えば、円筒状のロールに巻きつけた印刷用ブランケット11に導電性インク組成物2を塗布乾燥し、転写物31が形成された印刷用ブランケット12とした後、印刷用ブランケットロール12が凸版4に接触するよう配置させた状態で円筒状ロールを凸版4上で転がすことで転写物32が形成された印刷用ブランケット13とし、続いて印刷用ブランケット13を基材5に接触するよう配置させた状態で円筒状ロールを基材5上で転がすことで転写物32する。
Note that the reverse offset printing of the present invention can be performed using a general printing apparatus. For example, after the
図2に、前述のゲート電極が形成された基材を用いたプレーナ型薄膜トランジスタを示す。前述のゲート電極が形成された基材に、ゲート絶縁膜7、ソース・ドレイン電極8、半導体層9が順次形成されたものである。ゲート絶縁膜、半導体層は公知の印刷法、コーティング法などにより形成することができる。また、ソース・ドレイン電極は前述のゲート電極の形成方法と同様の方法で形成することができる。
なお、ゲート電極、ソース・ドレイン電極は全て反転オフセット印刷法で形成することが好ましいが、このうち片方を反転オフセット印刷法で形成し、もう一方を別のパターニング方法で形成することも可能である。
FIG. 2 shows a planar thin film transistor using a base material on which the above-described gate electrode is formed. A gate insulating film 7, a source / drain electrode 8, and a semiconductor layer 9 are sequentially formed on the base material on which the gate electrode is formed. The gate insulating film and the semiconductor layer can be formed by a known printing method, coating method, or the like. The source / drain electrodes can be formed by the same method as that for forming the gate electrode described above.
The gate electrode and the source / drain electrodes are all preferably formed by the reverse offset printing method, but one of them can be formed by the reverse offset printing method and the other can be formed by another patterning method. .
ゲート絶縁膜7は公知の材料を用いて形成することができる。具体的には、SiO2、BaxSr(1−x)TiO3、BaTixZr(1−x)O3等の無機系材料や、ポリエステル/メラミン樹脂ペースト、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリスチレン、シアノエチルプルランなどの有機系材料を用いることができる。ゲート絶縁膜の形成には、例えば、スピンコート、ディップコート、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、インクジェット、真空蒸着、CVD等の公知の方法が用いられる。なお、前述のように基材をゲート絶縁膜と兼ねることもできる。 The gate insulating film 7 can be formed using a known material. Specifically, inorganic materials such as SiO 2 , Ba x Sr (1-x) TiO 3 , BaTi x Zr (1-x) O 3 , polyester / melamine resin paste, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, Organic materials such as polyvinyl alcohol, polyvinyl phenol, polystyrene, and cyanoethyl pullulan can be used. For forming the gate insulating film, known methods such as spin coating, dip coating, screen printing, letterpress printing, intaglio printing, planographic printing, ink jet, vacuum deposition, and CVD are used. As described above, the base material can also serve as the gate insulating film.
半導体層9は、各種公知の材料で形成可能である。例えは、ペンタセン、ポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビオチオフェン共重合体などの有機系材料、カーボンナノチューブやフラーレンなどの炭素化合物材料、セレン化カドミウム粒子などの無機系の材料が挙げられる。半導体層9は、各種公知の方法で形成可能である。例えば、スピンコート、ディップコート、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、インクジェット、真空蒸着などから半導体材料に応じ適宜選択して用いられる。
本発明は、スタガー型TFTにも同様に適用可能である。本発明のスタガー型TFTは、基材上にソース・ドレイン電極および半導体層およびゲート絶縁膜が順次形成され、さらに該ゲート絶縁膜上にゲート電極が形成された構造となる。
The semiconductor layer 9 can be formed of various known materials. Examples thereof include organic materials such as pentacene, polythiophene, polyallylamine, and fluorenebiothiophene copolymer, carbon compound materials such as carbon nanotubes and fullerenes, and inorganic materials such as cadmium selenide particles. The semiconductor layer 9 can be formed by various known methods. For example, spin coating, dip coating, screen printing, letterpress printing, intaglio printing, planographic printing, ink jet, vacuum deposition, and the like are appropriately selected and used according to the semiconductor material.
The present invention is similarly applicable to staggered TFTs. The staggered TFT of the present invention has a structure in which a source / drain electrode, a semiconductor layer, and a gate insulating film are sequentially formed on a base material, and a gate electrode is further formed on the gate insulating film.
図2に示したプレーナ型薄膜トランジスタを、以下1)〜5)の手順で作製した。
(ゲート電極の形成)
銀粒子水分散液(平均粒径20nm、住友電工製)にポリエチレンオキサイド(平均分子量10,000、アルドリッチ製)を、(ポリエチレンオキサイド/銀粒子/水)=(1/8/31)の重量比となるように溶解させ、ゲート電極形成用の導電性インク組成物を調製した。
また、東芝GE社製の2液型シリコーンゴムを、厚さ2mm、大きさが100mm×100mmに成形したものを印刷用ブランケットとした。
また、フォトリソエッチング加工により、辺長1mmの正方形パターンの凹部(深さ40μm)をソーダライムガラス板に設け、ゲート電極形成用の凸版とした。
The planar type thin film transistor shown in FIG. 2 was produced by the following procedures 1) to 5).
(Formation of gate electrode)
Polyethylene oxide (average molecular weight 10,000, manufactured by Aldrich) is added to a silver particle aqueous dispersion (average particle size 20 nm, manufactured by Sumitomo Electric), and the weight ratio of (polyethylene oxide / silver particles / water) = (1/8/31). Then, a conductive ink composition for forming a gate electrode was prepared.
Further, a two-pack type silicone rubber manufactured by Toshiba GE was molded into a thickness of 2 mm and a size of 100 mm × 100 mm was used as a printing blanket.
Further, a concave portion (depth 40 μm) of a square pattern having a side length of 1 mm was provided on a soda lime glass plate by photolithography etching processing to form a relief plate for forming a gate electrode.
前記印刷用ブランケットに前記導電性インク組成物をバーコータ(#6)で全面に塗布した後、室温で数分間乾燥させ、転写物が全面に形成されたブランケットを得た。続いて、このブランケットを前記ゲート電極形成用の凸版に密着させたのち剥離し、転写物のうち凸部に接触した部分をブランケットから除去し、転写物がゲート電極のパターンで形成されたブランケットを得た。続いて、このブランケットをガラス基材に密着させたのち剥離することで、ガラス基材にゲート電極パターンの転写物を転写した。続いて、これを200℃で30分間熱処理することでガラス基材上にゲート電極を形成した。 The conductive ink composition was applied to the printing blanket on the entire surface with a bar coater (# 6) and then dried at room temperature for several minutes to obtain a blanket on which the transfer product was formed on the entire surface. Subsequently, the blanket is brought into close contact with the relief plate for forming the gate electrode and then peeled off, and the portion of the transferred material that contacts the protruding portion is removed from the blanket, and the blanket in which the transferred material is formed in the pattern of the gate electrode is removed. Obtained. Subsequently, the blanket was brought into close contact with the glass substrate and then peeled off to transfer the transfer product of the gate electrode pattern onto the glass substrate. Subsequently, this was heat treated at 200 ° C. for 30 minutes to form a gate electrode on the glass substrate.
(ゲート絶縁膜の形成)
ポリビニルフェノール(平均分子量20,000、アルドリッチ製)および架橋剤をシクロヘキサノンに溶解し絶縁膜形成溶液を調製した。前記ゲート電極形成基材に該絶縁膜形成溶液をスピンコートした後熱硬化させ(200℃−1時間)、膜厚1μmのゲート絶縁膜を形成した。
(Formation of gate insulating film)
Polyvinylphenol (average molecular weight 20,000, manufactured by Aldrich) and a crosslinking agent were dissolved in cyclohexanone to prepare an insulating film forming solution. The insulating film forming solution was spin coated on the gate electrode forming substrate and then thermally cured (200 ° C. for 1 hour) to form a gate insulating film having a thickness of 1 μm.
(ソース・ドレイン電極の形成)
導電性インク組成物および印刷ブランケットは、前記のゲート電極の形成工程で用いたものと同じものを用いた。また、ソース・ドレイン電極形成用の凸版は、2個の同一形状の矩形(10μm×500μm)を長辺の間隔が2μmとなるように配置させたパターンを有する凹部(深さ0.7μm)をソーダライムガラス板に設けたものとした。
前記において形成したゲート電極とゲート絶縁膜が形成されたガラス板におけるゲート電極の上部のゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極の形成工程と同様の方法でソース・ドレイン電極を形成した(チャネル長2μm、チャネル幅500μm)。
(Formation of source / drain electrodes)
The conductive ink composition and the printing blanket were the same as those used in the gate electrode formation step. The relief plate for forming the source / drain electrodes has a recess (depth: 0.7 μm) having a pattern in which two rectangles having the same shape (10 μm × 500 μm) are arranged so that the interval between the long sides is 2 μm. It was provided on a soda lime glass plate.
A source / drain electrode was formed on the gate insulating film above the gate electrode in the glass plate on which the gate electrode and the gate insulating film formed in the above were formed by the same method as the gate electrode forming step (
(半導体層の形成)
ポリ(3−ヘキシルチオフェン)(シグマアルドリッチジャパン製)溶液を、前記ソース・ドレイン電極間にインクジェットで塗布した後乾燥させ半導体層を形成した。
最後に、ソース・ドレイン電極上にボンディングパッドを設け、ボンディングパッドを除く基板表面の前面を保護膜で覆ってTFTを完成させた。このTFTのドレイン電圧Vとドレイン電流Iの相関(V−I特性)のゲート電圧依存性を評価した結果、FET特性が確認された。
(Formation of semiconductor layer)
A poly (3-hexylthiophene) (manufactured by Sigma-Aldrich Japan) solution was applied between the source and drain electrodes by inkjet and then dried to form a semiconductor layer.
Finally, a bonding pad was provided on the source / drain electrodes, and the front surface of the substrate surface excluding the bonding pad was covered with a protective film to complete the TFT. As a result of evaluating the gate voltage dependence of the correlation (V-I characteristic) between the drain voltage V and the drain current I of this TFT, the FET characteristic was confirmed.
11 印刷用ブランケット
12 転写物31が形成された印刷用ブランケット
13 転写物32が形成された印刷用ブランケット
2 導電性インク組成物
31 印刷用ブランケットの全面に形成された転写物
32 印刷用ブランケットにパターン形成された転写物
4 凸版
5 基材
6 ゲート電極
7 ゲート絶縁膜
8 ソース・ドレイン電極
9 半導体層
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