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JP5565038B2 - FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND IMAGE DISPLAY DEVICE - Google Patents
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FIELD EFFECT TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND IMAGE DISPLAY DEVICE Download PDF

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Description

本発明は、電界効果型トランジスタ、及びその製造方法、及びそれを用いた画像表示装置に関する。   The present invention relates to a field effect transistor, a manufacturing method thereof, and an image display device using the same.

近年、一般に普及している液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、及び電気泳動型ディスプレイ等の表示装置の多くは、薄膜トランジスタ(TFT)を表示スイッチングデバイスとしたアクティブマトリックス型の駆動装置を利用している。このような表示スイッチとしてのTFTには、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース−ドレイン電極、ソース−ドレイン電極間に配置された半導体からなる電界効果型トランジスタ(FET)が利用されている。FETの駆動原理は、ゲート電極に電圧を印加することにより、半導体中の電子m又はホールからなるチャージキャリア量をコントロールし、ソース−ドレイン間のチャージ移動、すなわち電流を制御するもので、このような作用によりスイッチの役割を果たしている。
以上のようなTFTアレイの半導体には、従来、アモルファスもしくは多結晶の薄膜シリコンを半導体として利用したものが使われているが、一般的に、薄膜シリコンTFTの電極や半導体、絶縁層等の各層は真空プロセス及び300℃以上の高温プロセスが必要であり、比較的煩雑で高コストなプロセスにより形成されている。
In recent years, many display devices such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrophoretic display, which are widely used in recent years, use an active matrix drive device using a thin film transistor (TFT) as a display switching device. For such a TFT as a display switch, a field effect transistor (FET) made of a semiconductor disposed between a gate electrode, a gate insulating layer, a source-drain electrode, and a source-drain electrode is used. The driving principle of the FET is to control the charge carrier amount consisting of electrons m or holes in the semiconductor by applying a voltage to the gate electrode, and to control the charge transfer between the source and drain, that is, the current. It plays the role of a switch by a special action.
Conventionally, the semiconductors of the TFT array as described above are those using amorphous or polycrystalline thin film silicon as a semiconductor. Generally, each layer such as an electrode, a semiconductor, and an insulating layer of a thin film silicon TFT is used. Requires a vacuum process and a high-temperature process of 300 ° C. or higher, and is formed by a relatively complicated and expensive process.

これに対して近年、透明酸化物半導体、有機半導体などの低温形成可能な半導体材料が開発され、アモルファスシリコン以上の電気伝導特性を有するなど、プロセスの低温化、高速化、低コスト化が実現可能となってきた。また、低温プロセスを採用することによりプラスチックフィルムや紙などの可撓性基材を採用し、ロールトゥーロールによる製造やフレキシブルデバイスの作製などへの応用が期待されている。   On the other hand, in recent years, semiconductor materials that can be formed at low temperatures such as transparent oxide semiconductors and organic semiconductors have been developed, and it is possible to realize low-temperature, high-speed, and low-cost processes such as having electrical conductivity characteristics higher than amorphous silicon. It has become. In addition, by adopting a low temperature process, a flexible base material such as a plastic film or paper is adopted, and application to production by roll-to-roll or production of a flexible device is expected.

しかしながら、一般にプラスチックフィルムや紙などの可撓性基材は、異物付着や傷、あるいは素材そのものの表面形状などにより表面にミクロンオーダーの凹凸が存在している。それらの可撓性基材を支持基材とした場合、その表面凹凸は、その上に形成した電子回路や素子において電気的なショートやリーク、あるいは断線を生じる原因となり、素子の誤動作の原因となっていた。
これを回避するために、一般には、可撓性基材の表面に下地層を塗布や蒸着するなどの手法によって形成し、可撓性基材の表面を平滑化しようという試みがなされてきた。(特許文献1参照)
However, in general, a flexible substrate such as a plastic film or paper has micron-order irregularities on the surface due to foreign matter adhesion or scratches, or the surface shape of the material itself. When these flexible substrates are used as support substrates, the surface irregularities cause electrical shorts, leaks, or disconnections in the electronic circuits and elements formed thereon, causing malfunctions of the elements. It was.
In order to avoid this, in general, attempts have been made to smooth the surface of the flexible substrate by forming the surface of the flexible substrate by a technique such as coating or vapor deposition. (See Patent Document 1)

特許第2724026号公報Japanese Patent No. 2724026

しかしながら、特許文献1に記載された、下地層を可撓性基材表面に直接塗布形成する技術は、一定の成果を上げることが可能であったが、この下地層材料に起因する異物、あるいは下地層を形成するプロセスに起因する異物を巻き込むことによって再び表面凹凸が生じてしまう問題があった。
さらに、先に述べた電気的なショートやリーク、あるいは断線といった不具合は、直径1ミクロンという非常に小さなサイズ以下の異物が混入するだけで生じる課題であり、検査機や目視などの方法によっても第1の基板上にその存在を認めること自体が非常に困難であった。
However, the technique described in Patent Document 1 for directly applying and forming a base layer on the surface of a flexible substrate was able to achieve a certain result. There has been a problem that surface irregularities are caused again by entraining foreign matters resulting from the process of forming the underlayer.
Furthermore, the above-mentioned problems such as electrical shorts, leaks, or disconnections are problems that arise only when foreign matter having a very small size of 1 micron in diameter is mixed in. It was very difficult to recognize its presence on one substrate.

そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、可撓性基材表面に形成される下地層の凹凸をほぼ消滅させることによって、再現性良く、高収率で作製することができ、信頼性の高い電界効果型トランジスタ、並びに好適なフレキシブルデバイスとしての画像表示装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and is produced with high reproducibility and high yield by almost eliminating the unevenness of the underlayer formed on the surface of the flexible substrate. It is an object of the present invention to provide a highly reliable field effect transistor and an image display device as a suitable flexible device.

上記目的を達成するための請求項1に係る発明は、第1の基板の表面に下地第一層を形成して第1の積層体を得る第1の工程と、
第2の基板の平滑面に自己組織化単分子膜を形成し、さらに該自己組織化単分子膜上に下地第二層を形成して第2の積層体を得る第2の工程と、
前記下地第一層と前記下地第二層とを貼り合わせて前記第1の積層体と前記第2の積層体とからなる第3の積層体を得る第3の工程と、
前記第2の基板及び前記自己組織化単分子膜から、前記第1の基板と、前記下地第一層及び前記下地第二層を含む下地層とを一体にした第4の積層体を剥離する第4の工程と、
前記第4の積層体の前記下地層上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極、ドレイン電極、及び半導体層とをこの順で積層形成する第5の工程とを含むことを特徴としている。
The invention according to claim 1 for achieving the above object includes a first step of obtaining a first laminate by forming a base first layer on a surface of a first substrate;
A second step of forming a self-assembled monolayer on the smooth surface of the second substrate, and further forming a base second layer on the self-assembled monolayer to obtain a second laminate;
A third step of obtaining a third laminate including the first laminate and the second laminate by bonding the foundation first layer and the foundation second layer;
The fourth laminate in which the first substrate and the base layer including the base first layer and the base second layer are integrated is peeled from the second substrate and the self-assembled monolayer. A fourth step;
And a fifth step of forming a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer in this order on the base layer of the fourth stacked body. Yes.

請求項1に係る発明によれば、第1の基板上に形成される下地層の表面となる下地第二層の表面粗さを、第2の工程によってできるだけ小さくすることができるので、前記下地第二層上に形成される各トランジスタ素子のショートやリーク、断線といった不具合を防ぐことができる。従って、電界効果型トランジスタが再現性良く、高収率で作製することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the surface roughness of the base second layer serving as the surface of the base layer formed on the first substrate can be reduced as much as possible by the second step, the base Problems such as short circuit, leakage, and disconnection of each transistor element formed on the second layer can be prevented. Therefore, a field effect transistor can be manufactured with high reproducibility and high yield.

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記第2の基板の表面粗さRmsが、0.15nm以下であることを特徴としている。
また、請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記第2の工程前に、前記第2の基板を洗浄する工程を有することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing a field effect transistor according to the first aspect, the surface roughness Rms 1 of the second substrate is 0.15 nm or less.
The invention according to claim 3 is characterized in that, in the method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1 or 2, the method further comprises a step of cleaning the second substrate before the second step. Yes.

また、請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記第1の工程前に、前記第1の基板を表面処理する工程を含むことを特徴としている。
また、請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記下地第二層がアクリル樹脂からなり、前記第2の工程は、(メタ)アクリルモノマーを含む化合物あるいはエポキシ基を有する化合物を塗布した後、硬化させることにより前記下地第二層を形成することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a field effect transistor according to any one of the first to third aspects, the step of surface-treating the first substrate before the first step. It is characterized by including.
The invention according to claim 5 is the field effect transistor manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the underlying second layer is made of an acrylic resin, and the second step includes: The base second layer is formed by applying a compound containing a (meth) acrylic monomer or a compound having an epoxy group and then curing it.

また、請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記第3の工程に、前記第1の積層体の前記第1の基板の一方の面を第3の基板に固定する工程が含まれることを特徴としている。
また、請求項7に係る発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法において、前記第5の工程は、前記第5の工程は、前記ゲート電極、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記半導体層の少なくともいずれかの形成が印刷法を用いることを特徴としている。
The invention according to claim 6 is the field effect transistor manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the first step of the first stacked body is performed in the third step. A step of fixing one surface of the substrate to the third substrate is included.
The invention according to claim 7 is the field effect transistor manufacturing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the fifth step is the gate electrode, The formation of at least one of the gate insulating layer, the source electrode, the drain electrode, and the semiconductor layer uses a printing method.

本発明によれば、第1の基板であっても再現性良く、フレキシブルデバイスとしての電界効果型トランジスタを高収率で得ることができ、結果として、耐衝撃性に優れ、軽量で曲面加工が可能な画像表示装置も提供することができる。   According to the present invention, a field effect transistor as a flexible device can be obtained in a high yield even with the first substrate with good reproducibility, and as a result, it is excellent in impact resistance, lightweight, and can be curved. Possible image display devices can also be provided.

本発明に係る電界効果型トランジスタの一実施形態における構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure in one Embodiment of the field effect transistor which concerns on this invention. 本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法の一実施形態における第1乃至第3の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st thru | or 3rd process in one Embodiment of the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on this invention. 本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法の一実施形態における第4の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 4th process in one Embodiment of the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on this invention. 本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法の一実施形態における第5の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 5th process in one Embodiment of the manufacturing method of the field effect transistor which concerns on this invention. 実施例4によって作製されたトップコンタクト構造の電界効果型トランジスタの構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a configuration of a field effect transistor having a top contact structure manufactured according to Example 4. FIG. 実施例5によって作製されたトップゲート構造の電界効果型トランジスタの構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a field effect transistor having a top gate structure manufactured according to Example 5;

以下、本発明に係る電界効果型トランジスタ、及びその製造方法、並びに画像表示装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
図1は、本発明に係る電界効果型トランジスタの一実施形態における構成を示す断面図である。また、図2(a)乃至(d)は、本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法の一実施形態における第1乃至第3の工程を示す断面図である。また、図3は、本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法の一実施形態における第4の工程を示す断面図である。また、図4は、本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法の一実施形態における第5の工程を示す断面図である。
本発明に係る電界効果型トランジスタ1は、図1に示すように、第1の基板10と、該第1の基板10上に下地層20と、ゲート電極30と、ゲート絶縁層40と、ソース電極50と、ドレイン電極60、ソース電極50、及び半導体層70とが少なくともこの順で形成されてなる。
Embodiments of a field effect transistor, a manufacturing method thereof, and an image display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that, in the description of the present embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description among the embodiments is omitted.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an embodiment of a field effect transistor according to the present invention. 2A to 2D are cross-sectional views showing first to third steps in an embodiment of the method for manufacturing a field effect transistor according to the present invention. Moreover, FIG. 3 is sectional drawing which shows the 4th process in one Embodiment of the manufacturing method of the field effect transistor based on this invention. FIG. 4 is a sectional view showing a fifth step in one embodiment of the method for producing a field effect transistor according to the present invention.
As shown in FIG. 1, a field effect transistor 1 according to the present invention includes a first substrate 10, a base layer 20, a gate electrode 30, a gate insulating layer 40, a source on the first substrate 10. The electrode 50, the drain electrode 60, the source electrode 50, and the semiconductor layer 70 are formed at least in this order.

<第1の基板>
第1の基板10としては、シート状で、表面が平坦であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ソーダライムガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、プラスチックフィルム、紙などが挙げられる。
また、第1の基板10は、可撓性の基板が好ましく、そのような材料としては、紙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(PI)、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(PC)、ポリアリルレート、トリアセチルセルロース(TAC)などが挙げられる。
<First substrate>
The first substrate 10 is not particularly limited as long as it has a sheet shape and a flat surface, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, soda lime glass, quartz glass, borosilicate glass, plastic film And paper.
The first substrate 10 is preferably a flexible substrate, and such materials include paper, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), cycloolefin polymer, polyimide (PI), and polyether. Examples include sulfone (PES), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyallylate, and triacetyl cellulose (TAC).

また、第1の基板10の材料としては、他に、ステンレスシート、アルミ箔、銅箔、シリコンウエハ等の導電性あるいは半導体性の基材などが挙げられる。これら導電性あるいは半導体性の基材は表面に絶縁性の、例えば高分子材料あるいは金属酸化物などを塗布又は真空蒸着することにより用いることがより好ましい。更に、以上の基板は表面に易接着層等の表面処理層を形成しても良いし、コロナ処理、プラズマ処理、UV/オゾン処理等の表面処理を施しても良い。   In addition, examples of the material of the first substrate 10 include conductive or semiconductive base materials such as a stainless sheet, an aluminum foil, a copper foil, and a silicon wafer. These conductive or semiconductive base materials are more preferably used by coating or vacuum depositing an insulating material such as a polymer material or a metal oxide on the surface. Further, the above substrate may be provided with a surface treatment layer such as an easy adhesion layer on the surface, or may be subjected to a surface treatment such as corona treatment, plasma treatment, UV / ozone treatment.

<下地層>
下地層20は、下地第一層21と、下地第二層22とを有する。下地第一層21は、第1の基板10に接し、粘着性を有する樹脂からなる層である。下地第二層22は、下地第一層21上に形成され、下地第一層21に接する面と反対側の面22aの表面粗さRmsが、0.3nm以下の樹脂からなる層である。
<下地第一層>
下地第一層21は、十分な絶縁性を有し、粘着性あるいは接着性を有する状態を形成可能であり、膜厚10μm以下の薄膜を形成可能であれば、硬化時、あるいは半硬化時に粘着性又は接着性を有する樹脂、高分子化合物又は有機金属化合物及びその分解物を用いることができる。
<Underlayer>
The foundation layer 20 includes a foundation first layer 21 and a foundation second layer 22. The ground first layer 21 is a layer made of an adhesive resin in contact with the first substrate 10. Underlying the second layer 22 is formed on the underlying first layer 21, the underlying surface roughness Rms 2 of the first layer 21 and the surface in contact with the opposite surface 22a is, is a layer consisting of 0.3nm or less of the resin .
<Primary first layer>
The base first layer 21 has sufficient insulating properties and can form a sticky or adhesive state. If a thin film having a thickness of 10 μm or less can be formed, the base first layer 21 is sticky when cured or semi-cured. Resin, polymer compound, organometallic compound and degradation product thereof having the property or adhesiveness can be used.

そのような材料としては、例えば、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリイミド(PI)、エポキシ樹脂、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ブタジエンゴム等の有機高分子化合物、又はこれらの混合物が挙げられ、更には、ケイ素、チタン、タンタル、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、銅、ニッケル、インジウム、ハフニウム等の金属を中心元素とするアルコキシド、塩化物、及びそれらの分解酸化物、あるいはこれらの混合物と樹脂との混合物なども挙げられる。また、加熱により溶融あるいは融着するような樹脂化合物なども用いることができる。   Examples of such materials include organic materials such as polyvinylphenol (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl chloride (PVC), polyimide (PI), epoxy resin, polysiloxane, polysilsesquioxane, and butadiene rubber. High molecular compounds, or a mixture thereof, and further, alkoxides, chlorides, and their alkoxides whose main elements are metals such as silicon, titanium, tantalum, aluminum, niobium, zirconium, copper, nickel, indium, and hafnium. Also included are decomposed oxides, or mixtures of these and resins. In addition, a resin compound that is melted or fused by heating can also be used.

<下地第二層>
下地第二層22は、十分な絶縁性を有し、1μm以上10μm以下の薄膜を形成可能で、より好ましくは3μm以上の薄膜を形成可能であればこれらに限定されるものではない。
下地第二層22は、樹脂あるいは高分子化合物を用いることができ、例えば、UV照射又は加熱によって硬化するアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリイミド(PI)、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ブタジエンゴム等の有機高分子化合物、又はこれらの混合物を用いることができ、更には、ケイ素、チタン、タンタル、アルミニウム、ニオブ、ジルコニウム、銅、ニッケル、インジウム、ハフニウム等の金属を中心元素とするアルコキシド、塩化物、及びそれらの分解酸化物、あるいはこれらの混合物と前記樹脂あるいは高分子化合物との混合物なども用いることができる。
<Base 2nd layer>
The underlying second layer 22 is not limited to this as long as it has sufficient insulation and can form a thin film of 1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably a thin film of 3 μm or more.
The base second layer 22 can use a resin or a polymer compound. For example, an acrylic resin, epoxy resin, polyvinyl phenol (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl chloride (PVC) that is cured by UV irradiation or heating. ), Polyimide (PI), polysiloxane, polysilsesquioxane, butadiene rubber, or other organic polymer compounds, or a mixture thereof. Furthermore, silicon, titanium, tantalum, aluminum, niobium, zirconium, It is also possible to use alkoxides, chlorides, and decomposed oxides thereof having a metal as a central element such as copper, nickel, indium and hafnium, or a mixture thereof and a mixture of the above resin or polymer compound.

前記薄膜は積層によって所望の膜厚を得てもよいが、薄膜にクラックなどの欠陥が生じないような材料及び塗布方法を適宜選択する必要がある。以上の観点から通常、樹脂化合物あるいは樹脂と金属酸化物の混合化合物が用いられる。
ここで、アクリル樹脂とは(メタ)アクリルモノマーを含む化合物を原料として硬化させた樹脂を示し、(メタ)アクリルモノマーとはアクリルモノマー及びメタクリルモノマーの両方を指し、また多官能性のアクリルモノマー及びメタクリルモノマーも含む。下地第二層は後工程においてその表面に傷などが生じないようにある程度の硬度を備えることが好ましく、JIS−K5400の鉛筆硬度試験でH以上、好ましくは3H以上であることが望ましい。
The thin film may have a desired film thickness by lamination, but it is necessary to appropriately select a material and a coating method that do not cause defects such as cracks in the thin film. From the above viewpoint, a resin compound or a mixed compound of a resin and a metal oxide is usually used.
Here, the acrylic resin refers to a resin cured using a compound containing a (meth) acrylic monomer as a raw material, and the (meth) acrylic monomer refers to both an acrylic monomer and a methacrylic monomer, and a polyfunctional acrylic monomer and Also includes methacrylic monomers. The undercoat second layer preferably has a certain degree of hardness so as not to cause scratches on the surface in the subsequent process, and is desirably H or higher, preferably 3H or higher, in the pencil hardness test of JIS-K5400.

<電極>
ゲート電極30、ソース電極50、及びドレイン電極60の各電極の材料としては、酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウムカドミウム(CdIn)、酸化カドミウムスズ(CdSnO)、酸化亜鉛スズ(ZnSnO)、酸化インジウム亜鉛(In−Zn−O)等の酸化物材料が好適に用いられる。
<Electrode>
As materials for each of the gate electrode 30, the source electrode 50, and the drain electrode 60, indium oxide (In 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), cadmium oxide (CdO), and indium oxide are used. Oxide materials such as cadmium (CdIn 2 O 4 ), cadmium tin oxide (Cd 2 SnO 4 ), zinc tin oxide (Zn 2 SnO 4 ), and indium zinc oxide (In—Zn—O) are preferably used.

また、ゲート電極30、ソース電極50、及びドレイン電極60の各電極は、上記酸化物材料に不純物をドープした材料を採用することも導電率を上げるために好ましい。例えば、酸化インジウムにスズやモリブデン、チタンをドープしたもの、酸化スズにアンチモンやフッ素をドープしたもの、酸化亜鉛にインジウム、アルミニウム、ガリウムをドープしたものなどが挙げられる。   In addition, it is preferable that the gate electrode 30, the source electrode 50, and the drain electrode 60 be made of a material obtained by doping impurities into the oxide material in order to increase conductivity. For example, indium oxide doped with tin, molybdenum, titanium, tin oxide doped with antimony or fluorine, zinc oxide doped with indium, aluminum, gallium, and the like.

これらの中では、特に、酸化インジウムにスズをドープした酸化インジウムスズ(通称ITO)が低い抵抗率のために特に好適に用いられる。また、Au、Ag、Cu、Cr、Al、Mg、Liなどの低抵抗金属材料も好適に用いられる。さらに、導電性酸化物材料と低抵抗金属材料を複数積層したものも使用できる。この場合、金属材料の酸化や経時劣化を防ぐために導電性酸化物薄膜/金属薄膜/導電性酸化物薄膜の順に積層した3層構造が特に好適に用いられる。   Among these, indium tin oxide obtained by doping tin into indium oxide (commonly referred to as ITO) is particularly preferably used because of its low resistivity. In addition, low resistance metal materials such as Au, Ag, Cu, Cr, Al, Mg, and Li are also preferably used. Further, a laminate in which a plurality of conductive oxide materials and low resistance metal materials are stacked can be used. In this case, a three-layer structure in which a conductive oxide thin film / metal thin film / conductive oxide thin film is laminated in order in order to prevent oxidation or deterioration with time of the metal material is particularly preferably used.

また、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)等の有機導電性材料も好適に用いることができる。ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極は全て同じ材料であっても構わないし、また全て違う材料であっても構わない。しかし、工程数を減らすためにソース電極とドレイン電極は同一の材料であることがより望ましい。
これらの電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)、光CVD、ホットワイヤーCVD法等で形成される。また上述の導電性材料をインキ状、ペースト状にしたものをスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で塗布し、焼成して形成することもできるが、これらに限定されるものではない。
An organic conductive material such as PEDOT (polyethylenedioxythiophene) can also be suitably used. The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode may all be the same material, or may be all different materials. However, in order to reduce the number of steps, it is more desirable that the source electrode and the drain electrode are made of the same material.
These electrodes are formed by vacuum deposition, ion plating, sputtering, laser ablation, plasma CVD (chemical vapor deposition), photo CVD, hot wire CVD, or the like. In addition, the conductive material described above in an ink form or a paste form can be applied by screen printing, letterpress printing, an ink jet method or the like, and baked, but is not limited thereto.

<ゲート絶縁層>
ゲート絶縁層40としては、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド(SiN)、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、又は、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、ポリイミド、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、ポリシルセスキオキサン、ブタジエンゴム等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
ゲートリーク電流を抑えるためには、絶縁材料の抵抗率は1.0×1011Ωcm以上、より好ましくは1.0×1014Ωcm以上であることが好ましい。膜厚は50nm以上2μm以下であることが好ましい。
<Gate insulation layer>
Examples of the gate insulating layer 40 include inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride (SiN x O y ), aluminum oxide, tantalum oxide, yttrium oxide, hafnium oxide, hafnium aluminate, zirconia oxide, and titanium oxide. Or, polyacrylate such as PMMA (polymethyl methacrylate), PVA (polyvinyl alcohol), PS (polystyrene), polyimide, polyester, epoxy resin, polyvinylphenol (PVP), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF) , Polytetrafluoroethylene (PTFE), polydimethylsiloxane (PDMS), polysilsesquioxane, butadiene rubber and the like, but are not limited thereto.
In order to suppress the gate leakage current, the resistivity of the insulating material is preferably 1.0 × 10 11 Ωcm or more, more preferably 1.0 × 10 14 Ωcm or more. The film thickness is preferably 50 nm or more and 2 μm or less.

また、ゲート絶縁層40は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、光CVD法、ホットワイヤCVD法、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、マイクログラビア印刷法、ダイコート法などの方法を用いて形成することができる。ゲート絶縁層40は単層として用いても構わないし、複数の層を積層したものを用いても構わない。また膜の成長方向に向けて組成を傾斜したものもまた好適に用いられる。   The gate insulating layer 40 is formed by vacuum deposition, ion plating, sputtering, laser ablation, plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), photo CVD, hot wire CVD, spin coating, dip coating, It can be formed by using a screen printing method, a micro gravure printing method, a die coating method or the like. The gate insulating layer 40 may be used as a single layer, or a stacked layer of a plurality of layers may be used. In addition, a material whose composition is inclined toward the growth direction of the film is also preferably used.

また、ゲート絶縁層40は、コロナ処理、プラズマ処理、UV/オゾン処理等の表面処理を施しても良いが、処理による表面粗さが粗くならないように注意する必要がある。ゲート絶縁層の表面は比較的平滑でピンホールや突起、起伏が無いことが好ましい。
さらに、ゲート絶縁層40は、表面に自己組織化単分子膜を形成しても良く、形成方法は、該自己組織化単分子を形成する化合物を真空下で対応する基板に蒸着する方法、該化合物の溶液中に基板を浸漬する方法、Langmuir−Blodgett法などを用いることができるが、これに限るものではない。
The gate insulating layer 40 may be subjected to surface treatment such as corona treatment, plasma treatment, UV / ozone treatment, etc., but care must be taken so that the surface roughness due to the treatment does not become rough. The surface of the gate insulating layer is preferably relatively smooth and free from pinholes, protrusions, and undulations.
Furthermore, the gate insulating layer 40 may form a self-assembled monolayer on the surface, and the forming method includes a method of depositing a compound that forms the self-assembled monomolecule on a corresponding substrate under vacuum, A method of immersing a substrate in a compound solution, a Langmuir-Blodgett method, or the like can be used, but is not limited thereto.

<半導体層>
半導体層70としては、金属酸化物半導体材料、もしくは有機半導体材料が好適に使用できる。本発明の実施の形態に係る半導体70で用いられる金属酸化物半導体材料は亜鉛、インジウム、スズ、タングステン、マグネシウム、ガリウムのうち一種類以上の元素を含む酸化物である、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム亜鉛、酸化スズ、酸化タングステン(WO)、酸化インジウムガリウム亜鉛(In−Ga−Zn−O)等の材料が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
<Semiconductor layer>
As the semiconductor layer 70, a metal oxide semiconductor material or an organic semiconductor material can be preferably used. The metal oxide semiconductor material used in the semiconductor 70 according to the embodiment of the present invention is an oxide containing one or more elements of zinc, indium, tin, tungsten, magnesium, and gallium, zinc oxide, indium oxide, Examples thereof include, but are not limited to, materials such as indium zinc oxide, tin oxide, tungsten oxide (WO), and indium gallium zinc oxide (In—Ga—Zn—O).

これらの材料は実質的に透明であり、バンドギャップが2.8eV以上、好ましくはバンドギャップが3.2eV以上であることが望ましい。これらの材料の構造は単結晶、多結晶、微結晶、結晶/アモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであってもかまわない。半導体層60の膜厚は少なくとも20nm以上が望ましい。   These materials are substantially transparent and have a band gap of 2.8 eV or more, and preferably a band gap of 3.2 eV or more. The structure of these materials may be single crystal, polycrystal, microcrystal, crystal / amorphous mixed crystal, nanocrystal scattered amorphous, or amorphous. The film thickness of the semiconductor layer 60 is desirably at least 20 nm.

<電界効果型トランジスタの製造方法>
本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法は、図2(a)に示す第1の工程と、図2(b)に示す第2の工程と、図2(c)に示す第3の工程と、図3(a),(b)に示す第4の工程と、図4(a)乃至(e)に示す第5の工程とを含む。
ここで、上述したように、本発明に係る電界効果型トランジスタは、下地層20の表面22aが、ほぼ凹凸が消滅した程度に極めて平滑であることを特徴とし、表面22aの表面粗さRmsは0.3nm以下である。すなわち、極めて平滑な表面を提供することにより、下地層20上に形成された電子回路や素子は欠陥を有することなく歩留まりよく作製される。本発明に係る電界効果型トランジスタの製造方法では、このように表面に異物や突起、凹凸の無い平滑な表面を得るために上記第1乃至第5の工程を含むことを特徴とする。
<Method of manufacturing field effect transistor>
The field effect transistor manufacturing method according to the present invention includes a first step shown in FIG. 2 (a), a second step shown in FIG. 2 (b), and a third step shown in FIG. 2 (c). And a fourth step shown in FIGS. 3A and 3B and a fifth step shown in FIGS. 4A to 4E.
Here, as described above, the field effect transistor according to the present invention is characterized in that the surface 22a of the underlayer 20 is extremely smooth to the extent that the irregularities disappear, and the surface roughness Rms 2 of the surface 22a. Is 0.3 nm or less. That is, by providing a very smooth surface, electronic circuits and elements formed on the base layer 20 can be manufactured with high yield without defects. The field effect transistor manufacturing method according to the present invention is characterized by including the first to fifth steps in order to obtain a smooth surface free from foreign matter, protrusions and irregularities on the surface.

<第1の工程>
第1の工程は、図2(a)に示すように、第1の基板10の表面に下地第一層21を形成して第1の積層体101を得る工程である。
前述したように、下地第一層21を形成する樹脂あるいは高分子化合物等を与える原材料を、下地第二層22と同様の方法、又はラミネート、熱融着、熱圧着、スプレー蒸着法等を用いて基材10上に形成する。下地第一層21は硬化又は乾燥時に粘着性あるいは接着性を有する材料を用いることが好ましく、もしくは材料が完全に硬化していない半硬化又は半乾燥の状態で次工程を行うことが好ましい。
<First step>
The first step is a step of obtaining the first stacked body 101 by forming the base first layer 21 on the surface of the first substrate 10 as shown in FIG.
As described above, the raw material that gives the resin or polymer compound for forming the base first layer 21 is the same as that for the base second layer 22, or lamination, thermal fusion, thermocompression bonding, spray deposition, or the like is used. To form on the substrate 10. The base first layer 21 is preferably made of a material having adhesiveness or adhesiveness when cured or dried, or the next step is preferably performed in a semi-cured or semi-dried state where the material is not completely cured.

<第2の工程>
第2の工程は、図2(b)に示すように、第2の基板80の平滑面に自己組織化単分子膜90を形成し、さらに該自己組織化単分子膜90上に下地第二層22を形成して第2の積層体102を得る工程である。
第2の基板80には、表面粗さRmsが0.15nm以下の平滑な表面80aを有する基板を用いることができ、具体的にはソーダライムガラス、ほう珪酸ガラス、石英、サファイア、アルミナ、MgO、SiC、ZnO、チタニア、シリコンなどを用いることができる。通常ソーダライムガラスや表面研磨されたシリコンウエハや熱酸化膜付きシリコンウエハなどが好ましく使用できる。
<Second step>
In the second step, as shown in FIG. 2B, a self-assembled monomolecular film 90 is formed on the smooth surface of the second substrate 80, and a second substrate is formed on the self-assembled monomolecular film 90. In this step, the second stacked body 102 is obtained by forming the layer 22.
As the second substrate 80, a substrate having a smooth surface 80a having a surface roughness Rms 1 of 0.15 nm or less can be used. Specifically, soda lime glass, borosilicate glass, quartz, sapphire, alumina, MgO, SiC, ZnO, titania, silicon, or the like can be used. Usually, soda lime glass, surface-polished silicon wafers, silicon wafers with thermal oxide films, and the like can be preferably used.

これらの第2の基板80は表面に異物や突起や窪みが無いように十分な洗浄や平坦化処理がなされている必要があり、通常はUV/オゾン洗浄、ブラシ洗浄、超音波洗浄、プラズマ洗浄、コロナ洗浄などの方法や化学的機械研磨(CMP)やCVD薄膜形成による自己平坦化などの方法を用いて平滑な表面を得ることができる。
第2の基板80の表面には表面エネルギーを下げることが可能で、かつ、平滑性を維持できる表面層を形成する。この表面層として、本発明では自己組織化単分子膜90を形成する。自己組織化単分子膜90としては、分子の一端に反応性官能基を有し、もう一方の端には表面エネルギーを下げる機能を有する置換基を持つ有機化合物が用いられる。反応性官能基は、先に選択された第2の基板80の表面と反応しうる官能基を選択する必要があり、例えば第2の基板としてガラスやシリコンウエハ、酸化チタン等を選択した場合、トリクロロシラン基やトリメトキシシラン基を選択し、アルミナやサファイア等を選択した場合にはホスホン酸基を選択すると良い。他に、カルボン酸基、リン酸基、アルコール基、カテコール基、アミノ基、チオール基なども選択することができる。
These second substrates 80 need to be sufficiently cleaned and flattened so that there are no foreign matter, protrusions or depressions on the surface, and are usually UV / ozone cleaning, brush cleaning, ultrasonic cleaning, plasma cleaning. A smooth surface can be obtained by using a method such as corona cleaning or a method such as chemical mechanical polishing (CMP) or self-planarization by CVD thin film formation.
A surface layer capable of reducing the surface energy and maintaining smoothness is formed on the surface of the second substrate 80. As this surface layer, a self-assembled monolayer 90 is formed in the present invention. As the self-assembled monomolecular film 90, an organic compound having a reactive functional group at one end of the molecule and a substituent having a function of lowering the surface energy at the other end is used. As the reactive functional group, it is necessary to select a functional group capable of reacting with the surface of the previously selected second substrate 80. For example, when glass, silicon wafer, titanium oxide, or the like is selected as the second substrate, When a trichlorosilane group or trimethoxysilane group is selected and alumina or sapphire is selected, a phosphonic acid group is preferably selected. In addition, a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, an alcohol group, a catechol group, an amino group, a thiol group, and the like can be selected.

表面エネルギーを下げる機能を有する置換基としては、アルキル基やパーフルオロアルキル基、アルキル基の末端にベンゼン環やトルエン環を有するフェニルアルキル基、トリルアルキル基、あるいはフェノキシアルキル基などを選択すると良い。以上のアルキル基は直鎖構造を有していても良いし、分枝構造を有していても良く、またアルキル鎖の途中や末端にエーテル構造やエチレン構造、アセチレン構造を有していても良い。またアルキル構造を分子内に持たないフェニル基、トリル基なども適宜選択することができる。以上の特徴を有する自己組織化単分子膜90としてより具体的には、例えば、フェニルトリクロロシラン、p−トリルトリクロロシラン、3−フェニルプロピルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、11−フェノキシウンデシルトリクロシラン、11−(クロロジメチルシリルメチル)トリコサン、トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、オクチルホスホン酸、オクタデシルホスホン酸、オクタン酸、ドデカン酸、ヘキサノール、オクタノール、オクタンチオール、ペンタフルオロベンゼンチオール等を用いることができるがこの限りではない。   As the substituent having a function of reducing the surface energy, an alkyl group, a perfluoroalkyl group, a phenylalkyl group having a benzene ring or a toluene ring at the end of the alkyl group, a tolylalkyl group, or a phenoxyalkyl group may be selected. The above alkyl group may have a straight chain structure, may have a branched structure, or may have an ether structure, an ethylene structure, or an acetylene structure in the middle or at the end of the alkyl chain. good. Moreover, a phenyl group, a tolyl group, etc. which do not have an alkyl structure in a molecule | numerator can also be selected suitably. More specifically, examples of the self-assembled monolayer 90 having the above characteristics include, for example, phenyltrichlorosilane, p-tolyltrichlorosilane, 3-phenylpropyltrimethoxysilane, butyltrichlorosilane, octyltrichlorosilane, and octyltrimethoxysilane. Octyltriethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, octadecyltrimethoxysilane, octadecyldimethylchlorosilane, 11-phenoxyundecyltrichlorosilane, 11- (chlorodimethylsilylmethyl) tricosane, tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydro Octyltrichlorosilane, octylphosphonic acid, octadecylphosphonic acid, octanoic acid, dodecanoic acid, hexanol, octanol, octanethiol, pentafluorobenzene It can be used Lumpur like but not limited thereto.

自己組織化単分子膜90を第2の基板80上に形成する方法は、まず第2の基板80表面にコロナ処理、プラズマ処理、UV/オゾン処理等の表面処理を施し、表面を親水化させた後、自己組織化単分子膜を形成する化合物を真空下で対応する第2の基板表面に蒸着する方法、自己組織化単分子膜を形成する化合物の溶液中に第2の基板を浸漬する方法、Langmuir−Blodgett法により第2の基板上に形成する方法などを用いることができるが、これらに限るものではない。しかしながら、より緻密で平滑な表面を有する自己組織化単分子膜を得る方法として、例えばLangmuir 19,1159(2003).、J.Phys.Chem.B 110,21101(2006).、あるいはJ.Am.Chem.Soc.131,9396(2009)に記載の方法を用いることがより好ましい。自己組織化単分子膜90を形成した後の第2の基板80の表面80aの表面粗さRmsは0.3nm以下である。 In the method of forming the self-assembled monolayer 90 on the second substrate 80, first, the surface of the second substrate 80 is subjected to surface treatment such as corona treatment, plasma treatment, UV / ozone treatment, and the surface is hydrophilized. Then, a method of depositing a compound forming a self-assembled monolayer on the surface of the corresponding second substrate under vacuum, immersing the second substrate in a solution of the compound forming the self-assembled monolayer For example, a method of forming on the second substrate by the Langmuir-Blodgett method can be used, but the method is not limited to these. However, as a method for obtaining a self-assembled monolayer having a denser and smoother surface, see, for example, Langmuir 19, 1159 (2003). J. et al. Phys. Chem. B 110, 21101 (2006). Or J. Am. Chem. Soc. 131, 9396 (2009) is more preferably used. Surface roughness Rms 1 surface 80a of the second substrate 80 after the formation of the self-assembled monolayer 90 is 0.3nm or less.

ここで、下地第二層22を、自己組織化単分子膜90を表面に形成した第2の基板80の上に形成する際、下地第二層22を形成する樹脂あるいは高分子化合物等を与える原材料を、水、アルコール又は有機溶剤に溶解させ、下地第二層形成用溶液とし、これを図2に示したように前記自己組織化単分子膜90上に塗布あるいは印刷した後、乾燥及び/又は焼成、あるいはUV照射、電子線照射することにより形成することができる。   Here, when the base second layer 22 is formed on the second substrate 80 on which the self-assembled monolayer 90 is formed, a resin or a polymer compound that forms the base second layer 22 is provided. A raw material is dissolved in water, alcohol or an organic solvent to form a solution for forming a second underlayer, which is applied or printed on the self-assembled monolayer 90 as shown in FIG. Alternatively, it can be formed by firing, UV irradiation, or electron beam irradiation.

具体的な形成方法としては、マイクログラビアコート、ディップコート、スクリーンコート、ダイコート、スピンコート、フレキソ印刷等既存のウエットコーティング法を用いることができ、硬化後膜厚として好ましくは1μm以上10μm以下、より好ましくは3μm以上の膜厚を得ることができればこれらに限定されるものではない。また乾燥、焼成、UV照射、あるいは電子線照射に当たっては、真空下で行ってもよい。   As a specific forming method, an existing wet coating method such as micro gravure coating, dip coating, screen coating, die coating, spin coating, flexographic printing, etc. can be used, and the film thickness after curing is preferably 1 μm or more and 10 μm or less. Preferably, it is not limited to these as long as a film thickness of 3 μm or more can be obtained. Further, drying, baking, UV irradiation, or electron beam irradiation may be performed under vacuum.

<第3の工程>
第3の工程は、図2(c)に示すように、下地第一層21と下地第二層22とを貼り合わせて第1の積層体101と第2の積層体102とからなる第3の積層体103を得る工程である。
以上で得られた下地第一層21は、図2(c)に示すように、下地第二層22に接するように第1の積層体101と第2の積層体102とを貼り合わせる。この時、下地第一層21は粘着性、あるいは接着性を有することが好ましく、もしくは半硬化又は半硬化の状態であることが好ましい。また、下地第一層21は加熱により溶融状態又は半溶融状態にして融着させてもよい。
<Third step>
In the third step, as shown in FIG. 2 (c), the first layer 21 and the second layer 22 are bonded together to form a third layer 101 composed of a first layered body 101 and a second layered body 102. This is a step of obtaining the laminate 103.
As shown in FIG. 2C, the first base body 21 obtained as described above is bonded to the base second layer 22 so that the first stacked body 101 and the second stacked body 102 are bonded together. At this time, the base first layer 21 is preferably sticky or adhesive, or is preferably semi-cured or semi-cured. Further, the base first layer 21 may be fused in a molten state or a semi-molten state by heating.

下地第一層21と下地第二層22を貼り合わせる際に、一方もしくは両方の基材から圧力を掛けても良いし、加熱しても良い。また、紫外線や電子線などを照射しながら張り合わせても良い。さらに、張り合わせた後に加熱したり圧力を掛けても良いし、紫外線や電子線を照射しても良い。張り合わせ工程に先立って、下地第一層21及び下地第二層22の表面はUV/オゾン処理、プラズマ処理、コロナ処理、酸処理、アルカリ処理などの表面処理を行っても良い。   When the base first layer 21 and the base second layer 22 are bonded together, pressure may be applied from one or both base materials, or heating may be performed. Further, they may be bonded together while being irradiated with ultraviolet rays or electron beams. Further, after bonding, heating or pressure may be applied, or ultraviolet rays or electron beams may be irradiated. Prior to the bonding step, the surface of the base first layer 21 and the base second layer 22 may be subjected to a surface treatment such as UV / ozone treatment, plasma treatment, corona treatment, acid treatment, or alkali treatment.

なお、この第3の工程では、第1の積層体101の第1の基板10の一方の面を、支持基板としての第3の基板(図示せず)に固定する工程が含まれてもよい。このように、第1の基板10一方の面(下地第一層21に接する面と反対側の面)に支持基板としての第3の基板(図示せず)に固定して、第1の積層体101と第2の積層体102とを貼り合わせることによって、ムラのない均一な接着が可能となり、後工程における不用意な剥離の発生を低減する。   The third step may include a step of fixing one surface of the first substrate 10 of the first stacked body 101 to a third substrate (not shown) as a support substrate. . In this way, the first substrate 10 is fixed to one surface (the surface opposite to the surface in contact with the base first layer 21) on the third substrate (not shown) as the support substrate, and the first laminated layer By bonding the body 101 and the second stacked body 102 together, uniform adhesion without unevenness is possible, and occurrence of inadvertent peeling in a later process is reduced.

<第4の工程>
第4の工程は、図3(a),(b)に示すように、第2の基板102及び自己組織化単分子膜90から、第1の基板10と、下地層20(下地第一層21及び下地第二層22)とを一体にした第4の積層体104を剥離する工程である。
ここで、第1の基板10と第2の基板80とを剥離するとき、下地第一層21と下地第二層22は接着されており、双方合わせて下地層20となり、第1の基板10上に形成される。第2の基板80の表面には表面エネルギーの低い自己組織化単分子膜90が形成されているため、下地層20は容易に剥離することができる。
<4th process>
As shown in FIGS. 3A and 3B, the fourth step includes the first substrate 10 and the base layer 20 (the base first layer) from the second substrate 102 and the self-assembled monolayer 90. 21 and the base second layer 22) are peeled off from the fourth laminated body 104.
Here, when the first substrate 10 and the second substrate 80 are peeled from each other, the base first layer 21 and the base second layer 22 are bonded together to form the base layer 20 together. Formed on top. Since the self-assembled monolayer 90 having a low surface energy is formed on the surface of the second substrate 80, the underlayer 20 can be easily peeled off.

自己組織化単分子膜90に接していた下地第二層22の表面22aは、自己組織化単分子膜90の表面の表面粗さと同等であり、その表面粗さRmsは0.3nm以下である。また、下地第二層22の膜厚を十分に厚くすることにより、雰囲気の異物や塵などの混入が下地層表面の平滑性に悪影響を与えることはない。
以上で示した下地層形成法を用いることにより、該下地層上に形成された電子回路や素子は欠陥を有することなく歩留まりよく作製される。
Surface 22a of the base which was in contact with the self-assembled monolayer 90 second layer 22 is equivalent to the surface roughness of the surface of the self-assembled monolayer 90, the surface roughness Rms 2 is 0.3nm or less is there. Further, by sufficiently increasing the thickness of the base second layer 22, mixing of foreign matter, dust, or the like in the atmosphere does not adversely affect the smoothness of the surface of the base layer.
By using the underlayer forming method described above, an electronic circuit or an element formed over the underlayer is manufactured with high yield without a defect.

<第5の工程>
第5の工程は、図5(a)に示すように、まず、第4の積層体104の下地層20上に、ゲート電極30が積層される。
次に、図5(b)に示すように、下地層20及びゲート電極30上にゲート絶縁層40が積層される。
その後、図5(c)に示すように、ゲート絶縁層40上にソース電極50及びドレイン電極60が積層される。
そして、その後、図5(d)に示すように、ソース電極50及びドレイン電極60の間に挟まれるようにゲート絶縁層40上に半導体層70が積層される。以上、ここまでの第1乃至第5の工程によって電界効果型トランジスタ1が作製される。
<Fifth step>
In the fifth step, as shown in FIG. 5A, first, the gate electrode 30 is stacked on the base layer 20 of the fourth stacked body 104.
Next, as illustrated in FIG. 5B, the gate insulating layer 40 is stacked on the base layer 20 and the gate electrode 30.
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the source electrode 50 and the drain electrode 60 are stacked on the gate insulating layer 40.
Thereafter, as shown in FIG. 5D, the semiconductor layer 70 is stacked on the gate insulating layer 40 so as to be sandwiched between the source electrode 50 and the drain electrode 60. As described above, the field effect transistor 1 is manufactured through the first to fifth steps so far.

本発明のゲート電極30、ソース電極50、及びドレイン電極60としては、Al、Cr、Mo、Cu、Au、Pt、Pd、Fe、Mn、Agなどの金属をPVDやCVD、めっき等の方法で成膜した後にフォトリソグラフィーなどの公知の方法を用いて形成できる。また、インジウム・錫酸化物(ITO)フッ素ドープ酸化錫(FTO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)等、公知の透明導電性材料や、PEDOT:PSS、ポリアニリン、ポリチオフェン等、公知の有機導電性材料等を用いることもできるが、これらを用いた時に比較的高い配線抵抗を有する場合は金属バス電極を用いて抵抗の軽減を図ることがより好ましい。また、以上の金属、透明酸化物、有機導電性高分子等の導電性材料あるいはそれらの前駆体を、溶液、ペースト、ナノ粒子分散液等に加工した後、印刷法で塗工し、乾燥、焼成、光硬化あるいはエージング等によって形成することも出来る。用いられる印刷方法は、特に限定されることはないが、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転オフセット印刷、スクリーン印刷、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ等のパターニング可能な印刷方法を用いることが工程の簡略化、低コスト化、高速化を達成できることから、より好ましい。また、スピンコート、ダイコート、マイクログラビアコート、ディップコート等とフォトリソグラフィー等のパターニング手法を組み合わせても良い。さらに、以上の印刷法を組み合わせて用いても良い。   As the gate electrode 30, the source electrode 50, and the drain electrode 60 of the present invention, metals such as Al, Cr, Mo, Cu, Au, Pt, Pd, Fe, Mn, and Ag are formed by methods such as PVD, CVD, and plating. After film formation, it can be formed using a known method such as photolithography. In addition, known transparent conductive materials such as indium / tin oxide (ITO) fluorine doped tin oxide (FTO), aluminum doped zinc oxide (AZO), gallium doped zinc oxide (GZO), PEDOT: PSS, polyaniline, polythiophene A known organic conductive material or the like can also be used. However, when these have a relatively high wiring resistance, it is more preferable to reduce the resistance by using a metal bus electrode. In addition, after processing the above metals, transparent oxides, conductive materials such as organic conductive polymers or their precursors into solutions, pastes, nanoparticle dispersions, etc., they are coated by a printing method, dried, It can also be formed by baking, photocuring or aging. The printing method to be used is not particularly limited, but it is possible to use a patternable printing method such as letterpress printing, intaglio printing, planographic printing, reverse offset printing, screen printing, inkjet, thermal transfer printing, dispenser, etc. Since simplification, cost reduction, and high speed can be achieved, it is more preferable. Further, a spin coating, a die coating, a micro gravure coating, a dip coating, and the like may be combined with a patterning method such as photolithography. Further, a combination of the above printing methods may be used.

金属酸化物からなる半導体70は、スパッタリング法、パルスレーザ堆積法、真空蒸着法、CVD法、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、ゾルゲル法などの方法を用いて形成されるが、好ましくはスパッタリング法、パルスレーザ堆積法、真空蒸着法、CVD法である。スパッタリング法ではRFマグネトロンスパッタリング法、DCスパッタリング法、真空蒸着法では加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、CVD法ではホットワイヤCVD法、プラズマCVD法などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。   The semiconductor 70 made of a metal oxide is formed using a sputtering method, a pulse laser deposition method, a vacuum evaporation method, a CVD method, an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, a sol-gel method, etc., preferably a sputtering method, Pulse laser deposition, vacuum deposition, and CVD. Examples of the sputtering method include RF magnetron sputtering method, DC sputtering method, vacuum deposition method include heating evaporation method, electron beam evaporation method, ion plating method, and CVD method include hot wire CVD method and plasma CVD method. It is not something.

半導体70で用いられる有機半導体材料としては、半導体性を示すπ共役有機高分子、例えば、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリアリルアミン類、フルオレン類、ポリカルバゾール類、ポリインドール類、ポリ(p−フェニレンビニレン)類などや、π共役系を持つ低分子物質、例えば、ペンタセンなどの多環芳香族の誘導体、フタロシアニン誘導体、ペリレン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、フラーレン類、カーボンナノチューブ類などを用いることができるがこの限りではない。   Examples of the organic semiconductor material used for the semiconductor 70 include π-conjugated organic polymers exhibiting semiconductivity, such as polypyrroles, polythiophenes, polyanilines, polyallylamines, fluorenes, polycarbazoles, polyindoles, poly (p -Phenylene vinylene) and the like, low molecular substances having a π-conjugated system, for example, polycyclic aromatic derivatives such as pentacene, phthalocyanine derivatives, perylene derivatives, tetrathiafulvalene derivatives, tetracyanoquinodimethane derivatives, fullerenes, Carbon nanotubes and the like can be used, but this is not a limitation.

有機半導体の形成法は、真空蒸着法、CVD法、溶液を用いた印刷法等を用いることができるが、生産性、低コスト化等の観点から溶媒に可溶な半導体を用いて塗工する方法を用いることがより好ましい。印刷法を用いる場合は、特に限定されることはないが、凸版印刷、凹版印刷、平版印刷、反転オフセット印刷、スクリーン印刷法、インクジェット、熱転写印刷、ディスペンサ、スピンコート、ダイコート、マイクログラビアコート、ディップコート等を用いることができ、以上の印刷法を組み合わせて用いても良い。   The method for forming the organic semiconductor can be a vacuum deposition method, a CVD method, a printing method using a solution, or the like, but it is applied using a semiconductor soluble in a solvent from the viewpoint of productivity and cost reduction. More preferably, the method is used. When using the printing method, there is no particular limitation, but letterpress printing, intaglio printing, planographic printing, reverse offset printing, screen printing method, ink jet, thermal transfer printing, dispenser, spin coating, die coating, micro gravure coating, dip A coat or the like can be used, and the above printing methods may be used in combination.

本発明の電界効果型トランジスタは、さらに封止層、層間絶縁層、上部画素電極、保護膜、遮光層、エッチストッパ層等を形成して用いても良い。以上、一画素の構造に沿って本発明の電界効果型トランジスタの詳細を説明したが、本発明の電界効果型トランジスタは通常、画素をアレイ状に配列させることにより、画像表示装置の画素点灯装置として用いることができる。またp型、n型、あるいは両極性の半導体を組み合わせて配置した電界効果型トランジスタ、あるいはメモリ、抵抗等を電子回路に組み合わせることにより論理回路を作製することができる。   The field effect transistor of the present invention may be used after further forming a sealing layer, an interlayer insulating layer, an upper pixel electrode, a protective film, a light shielding layer, an etch stopper layer, and the like. Although the details of the field effect transistor of the present invention have been described above along the structure of one pixel, the field effect transistor of the present invention normally has a pixel lighting device of an image display device by arranging pixels in an array. Can be used as In addition, a logic circuit can be manufactured by combining a field effect transistor in which p-type, n-type, or bipolar semiconductors are combined, a memory, a resistor, or the like with an electronic circuit.

以下、具体的な実施例によって本発明を詳細に説明するが、これらの実施例は説明を目的としたもので、本発明はこれに限定されるものではない。
[実施例1]
第2の基板として、1.1mm厚のソーダライムガラスを用意し、UV/オゾン照射、洗浄液を用いたブラッシング、超音波を用いて表面を洗浄した。尚、洗浄に用いた水は全て超純水を使用した。この時、ソーダライムガラスの表面粗さRmsは0.11nmであった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of specific examples. However, these examples are for the purpose of explanation, and the present invention is not limited thereto.
[Example 1]
A 1.1 mm thick soda lime glass was prepared as the second substrate, and the surface was cleaned using UV / ozone irradiation, brushing using a cleaning liquid, and ultrasonic waves. In addition, all the water used for washing | cleaning used the ultrapure water. At this time, the surface roughness Rms 1 of the soda lime glass was 0.11 nm.

以上のソーダライムガラスを、オクタデシルトリクロロシランを10mmol/Lで添加したトリクロロエチレン溶液に乾燥窒素雰囲気下で10時間浸漬することで、ソーダライムガラス表面に自己組織化単分子膜90としてオクタデシルトリクロロシランの単分子膜を形成した。この時、ソーダライムガラスの表面粗さは0.18nmであり、表面の純水接触角は105°であった。   The above soda lime glass is immersed in a trichloroethylene solution to which octadecyltrichlorosilane is added at 10 mmol / L for 10 hours in a dry nitrogen atmosphere, so that a monolayer of octadecyltrichlorosilane is formed as a self-assembled monolayer 90 on the surface of the soda lime glass. A molecular film was formed. At this time, the surface roughness of soda lime glass was 0.18 nm, and the pure water contact angle on the surface was 105 °.

得られたソーダライムガラスにアクリル樹脂形成剤をマイクログラビアコートにより塗工し、60℃で乾燥した後、高圧水銀UVランプの紫外線を400mJ/cmの条件で照射することで、下地第二層22としてアクリル樹脂の薄膜をソーダライムガラス上に形成した。
アクリル樹脂形成剤としては、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート20g、ペンタエリスリトールトリアクリレート60g、トリメチロールプロパントリアクリレート20g、イソプロピルアルコール30gと、光重合開始剤Darocur 1173(チバ社製)4gの混合物を用いた。アクリル樹脂の膜厚は5μmであり、鉛筆硬度は3Hであった。
The soda-lime glass obtained was coated with an acrylic resin-forming agent by microgravure coating, dried at 60 ° C., and then irradiated with UV light from a high-pressure mercury UV lamp under the condition of 400 mJ / cm 2 , so An acrylic resin thin film 22 was formed on soda lime glass.
As the acrylic resin forming agent, a mixture of 20 g of dipentaerythritol hexaacrylate, 60 g of pentaerythritol triacrylate, 20 g of trimethylolpropane triacrylate, 30 g of isopropyl alcohol, and 4 g of a photopolymerization initiator Darocur 1173 (manufactured by Ciba) was used. The film thickness of the acrylic resin was 5 μm, and the pencil hardness was 3H.

続いて、第1の基板としてポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムを用い、その上にポリイミド粘着剤をマイクログラビアコートにより塗工し、150℃で硬化することにより下地第一層としてポリイミド樹脂の薄膜を形成した。ポリイミド樹脂の膜厚は1μmであり粘着性を有していた。
下地第二層の表面をUV/オゾンで10分間処理した後、得られた下地第一層の表面を下地第二層の表面に張り合わせ、ラミネート機に通すことにより下地第一層と下地第二層を粘着させた。ラミネートは圧力0.1MPa、速度1cm/s、室温で行った。
Subsequently, a polyethylene naphthalate (PEN) film is used as the first substrate, and a polyimide adhesive is applied thereon by microgravure coating, and cured at 150 ° C. to form a polyimide resin thin film as a base first layer. Formed. The film thickness of the polyimide resin was 1 μm and had adhesiveness.
After the surface of the second ground layer was treated with UV / ozone for 10 minutes, the surface of the first ground layer thus obtained was laminated to the surface of the second ground layer, and passed through a laminating machine to pass the ground first layer and the second ground layer. The layer was allowed to stick. Lamination was performed at a pressure of 0.1 MPa, a speed of 1 cm / s, and room temperature.

ラミネートの後、180℃でベークし、第1の基板と下地層(下地第一層+下地第二層)を一体にして第2の基板から剥離することにより、下地層形成基板を作製した。この時、下地層の表面粗さRmsを原子間力顕微鏡で計測したところ、0.23nmであった。 After laminating, the substrate was baked at 180 ° C., and the first substrate and the underlying layer (underlying first layer + underlying second layer) were integrally peeled from the second substrate to produce an underlying layer forming substrate. At this time, was measured surface roughness Rms 2 underlayer in an atomic force microscope, was 0.23 nm.

[実施例2]
第2の基板として、0.625mm厚の片面研磨された6インチシリコンウエハを用意し、UV/オゾン照射、超音波を用いて表面を洗浄した。尚、洗浄に用いた水は全て超純水を使用した。この時、シリコンウエハの表面粗さRmsは0.10nmであった。
以上のシリコンウエハを、3−フェノキシプロピルトリクロロシランを10mmol/Lで添加したヘキサン溶液に乾燥窒素雰囲気下で10時間浸漬することで、シリコンウエハ表面に自己組織化単分子膜90として3−フェノキシプロピルトリクロロシランの単分子膜を形成した。この時、シリコンウエハの表面粗さは0.18nmであり、表面の純水接触角は78°であった。
[Example 2]
As a second substrate, a 0.625 mm thick single-side polished 6-inch silicon wafer was prepared, and the surface was cleaned using UV / ozone irradiation and ultrasonic waves. In addition, all the water used for washing | cleaning used the ultrapure water. At this time, the surface roughness Rms 1 of the silicon wafer was 0.10 nm.
The above silicon wafer is immersed in a hexane solution to which 3-phenoxypropyltrichlorosilane is added at 10 mmol / L for 10 hours under a dry nitrogen atmosphere, so that 3-phenoxypropyl is formed as a self-assembled monolayer 90 on the silicon wafer surface. A monomolecular film of trichlorosilane was formed. At this time, the surface roughness of the silicon wafer was 0.18 nm, and the pure water contact angle on the surface was 78 °.

得られたシリコンウエハにポリシルセスキオキサン系樹脂をマイクログラビアコートにより塗工し、180℃で焼成することにより、下地第二層としてポリシルセスキオキサン薄膜をシリコンウエハ上に形成した。ポリシルセスキオキサン系樹脂は10質量%の1−メトキシ−2−アセトキシプロパン溶液を用いた。ポリシルセスキオキサン薄膜の膜厚は5μmであり、鉛筆硬度はHであった。   A polysilsesquioxane-based resin was applied to the obtained silicon wafer by microgravure coating and baked at 180 ° C. to form a polysilsesquioxane thin film on the silicon wafer as a second base layer. As the polysilsesquioxane resin, a 10% by mass 1-methoxy-2-acetoxypropane solution was used. The thickness of the polysilsesquioxane thin film was 5 μm, and the pencil hardness was H.

続いて、第1の基板としてポリイミド(PI)フィルムを用い、その上にPVPをマイクログラビアコートにより塗工し、100℃で乾燥させることにより下地第一層としてPVP薄膜を形成した。PVP膜厚は1μmであり、半硬化状態にした。
得られた下地第一層の表面を上記下地第二層の表面に張り合わせ、ラミネート機に通すことにより下地第一層と下地第二層を粘着させた。ラミネートは圧力0.1MPa、速度1cm/s、100℃で行った。
ラミネートの後、180℃でベークし、第1の基板と下地層(下地第一層+下地第二層)を一体にして第2の基板から剥離することにより、下地層形成基板を作製した。この時、下地層(下地第二層)の表面の表面粗さRmsを原子間力顕微鏡で計測したところ、0.21nmであった。
Subsequently, a polyimide (PI) film was used as the first substrate, PVP was applied thereon by microgravure coating, and dried at 100 ° C., thereby forming a PVP thin film as a base first layer. The PVP film thickness was 1 μm and was in a semi-cured state.
The surface of the obtained base first layer was bonded to the surface of the base second layer, and passed through a laminating machine to adhere the base first layer and the base second layer. Lamination was performed at a pressure of 0.1 MPa, a speed of 1 cm / s, and 100 ° C.
After laminating, the substrate was baked at 180 ° C., and the first substrate and the underlying layer (underlying first layer + underlying second layer) were integrally peeled from the second substrate to produce an underlying layer forming substrate. At this time, was measured surface roughness Rms 2 of the surface of the underlying layer (underlying the second layer) by an atomic force microscope, was 0.21 nm.

[実施例3]
図1と同様の構造を有する電界効果型トランジスタを80×60のアレイ状に作製した。具体的には、1.1mm厚のソーダライムガラスにポリイミド系微粘着樹脂を1μm厚で形成し、実施例1の方法で作製した下地層形成基板の第1の基板の面を張り合わせた。
下地層形成基板上にゲート電極として銀を、オフセット印刷法により銀ナノ粒子を100nmの膜厚でパターン状に印刷した後、180℃で焼成することで形成した。
[Example 3]
A field effect transistor having the same structure as that shown in FIG. 1 was formed in an 80 × 60 array. Specifically, a polyimide-based slightly adhesive resin was formed to a thickness of 1 μm on 1.1 mm thick soda lime glass, and the surface of the first substrate of the base layer forming substrate produced by the method of Example 1 was bonded.
Silver was formed as a gate electrode on the base layer forming substrate, and silver nanoparticles were printed in a pattern with a film thickness of 100 nm by an offset printing method, followed by baking at 180 ° C.

続いて、絶縁層としてCytop(旭硝子(株)製)をスピンコートした後、150℃で乾燥することにより膜厚500nmに形成した。
絶縁層上にシャドウマスクを被せ、チタン及び金を、電子ビームを用いた真空蒸着法によりそれぞれ膜厚5nm及び50nmで連続して形成することでソース電極及びドレイン電極としてパターン形成した。
Subsequently, Cytop (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was spin-coated as an insulating layer, and then dried at 150 ° C. to form a film thickness of 500 nm.
A shadow mask was put on the insulating layer, and titanium and gold were successively formed at a film thickness of 5 nm and 50 nm by a vacuum vapor deposition method using an electron beam to form a pattern as a source electrode and a drain electrode.

続いてシャドウマスクを被せ、ソース電極及びドレイン電極を跨るように半導体としてペンタセンを60℃で40nm蒸着することで電界効果型トランジスタを得た。
以上より得られた電界効果型トランジスタの伝達特性をゲート電圧20Vから−20V、ドレイン電圧−15Vで測定したところ、移動度は0.91cm/Vs以上1.2cm/Vs以下、on/off比は約105、閾値電圧は−2以上−1V以下であった。
80×60アレイ内のトランジスタ素子の内、特性に異常が観察されたトランジスタは無く、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極の間の電流のリーク又はショートは観察されなかった。
また、得られたトランジスタアレイは、上記ソーダライムガラスから剥離する事によりフレキシブル性を有し、基板を曲げて用いても特性に変化無く使用することができた。
Subsequently, a shadow mask was put on, and pentacene was deposited as a semiconductor at 40 ° C. to a thickness of 40 nm so as to straddle the source electrode and the drain electrode to obtain a field effect transistor.
-20V transfer characteristics of the field effect transistor obtained by the above gate voltage 20V, as measured by the drain voltage -15V, mobility 0.91cm 2 / Vs or more 1.2 cm 2 / Vs or less, on / off The ratio was about 105, and the threshold voltage was −2 to −1V.
None of the transistor elements in the 80 × 60 array were observed to have abnormal characteristics, and no leakage or short circuit of current between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode was observed.
Further, the obtained transistor array had flexibility by being peeled off from the soda lime glass, and could be used without changing its characteristics even when the substrate was bent.

[実施例4]
図5は、実施例4によって作製されたトップコンタクト構造の電界効果型トランジスタの構成を示す断面図である。
本実施例では、図5に示す構造を有する電界効果型トランジスタを80×60のアレイ状に作製した。具体的には、1.1mm厚のソーダライムガラスにポリイミド系微粘着樹脂を1μm厚で形成し、実施例2の方法で作製した下地層形成基板の第1の基板10の面を張り合わせた。下地層20上にゲート電極30としてアルミニウムを真空蒸着法により50nm形成した後、フォトリソグラフィー及びエッチングによってパターニングした。続いて絶縁層40として窒化シリコン(Si)のターゲットを用いてRFスパッタリング法でSiONを膜厚350nmに形成し、次に、半導体70として、InGaZnOのターゲットを用いて、アモルファスIn−Ga−Zn−OをRFスパッタリング法で膜厚15nmに形成し、フォトリソグラフィー及びエッチングによってパターニングした。
[Example 4]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a field effect transistor having a top contact structure manufactured according to the fourth embodiment.
In this example, field effect transistors having the structure shown in FIG. 5 were fabricated in an 80 × 60 array. Specifically, a polyimide-based slightly adhesive resin was formed to a thickness of 1 μm on 1.1 mm thick soda lime glass, and the surface of the first substrate 10 of the base layer forming substrate produced by the method of Example 2 was bonded. Aluminum having a thickness of 50 nm was formed as a gate electrode 30 on the underlayer 20 by vacuum deposition, and then patterned by photolithography and etching. Subsequently, SiON is formed to a thickness of 350 nm by RF sputtering using a silicon nitride (Si 3 N 4 ) target as the insulating layer 40, and then amorphous In − using an InGaZnO 4 target as the semiconductor 70. Ga—Zn—O was formed to a thickness of 15 nm by an RF sputtering method, and was patterned by photolithography and etching.

次に、レジストを塗布し、乾燥、現像を行った後、ITOをDCマグネトロンスパッタリング法により膜厚50nmで形成し、リフトオフを行いソース電極50及びドレイン電極60として形成した。更に得られた電界効果型トランジスタのアレイを180℃でベークした。
以上より得られた電界効果型トランジスタ1の伝達特性をゲート電圧20Vから−20V、ドレイン電圧15Vで測定したところ、移動度は4.0cm/Vs以上4.8cm/Vs以下、on/off比は約106、閾値電圧は−1以上0V以下であった。
Next, a resist was applied, dried and developed, and then ITO was formed with a film thickness of 50 nm by DC magnetron sputtering, and lift-off was performed to form the source electrode 50 and the drain electrode 60. The resulting array of field effect transistors was baked at 180 ° C.
-20V transfer characteristics of the field-effect transistor 1 obtained from the above the gate voltage 20V, as measured by the drain voltage 15V, mobility 4.0 cm 2 / Vs or more 4.8 cm 2 / Vs or less, on / off The ratio was about 106, and the threshold voltage was -1 or more and 0 V or less.

80×60アレイ内のトランジスタ素子の内、特性に異常が観察されたトランジスタは無く、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極の間の電流のリーク又はショートは観察されなかった。得られたトランジスタアレイは上記ソーダライムガラスから剥離する事によりフレキシブル性を有し、基板を曲げて用いても特性に変化無く使用することができた。   None of the transistor elements in the 80 × 60 array were observed to have abnormal characteristics, and no leakage or short circuit of current between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode was observed. The obtained transistor array had flexibility by being peeled off from the soda lime glass, and could be used without changing its characteristics even when the substrate was bent.

[実施例5]
図6は、実施例5によって作製されたトップゲート構造の電界効果型トランジスタの構成を示す断面図である。
本実施例では、図6に示す構造を有する電界効果型トランジスタを80×60のアレイ状に作製した。具体的には、1.1mm厚のソーダライムガラスにポリイミド系微粘着樹脂を1μm厚で形成し、実施例2の方法で作製した下地層20が形成された第1の基板10の面を張り合わせた。下地層20上にソース電極50及びドレイン電極60としてチタン及び金を真空蒸着法によりそれぞれ5nm及び50nmで連続して形成した後、フォトリソグラフィー及びエッチングによってパターニングした。
[Example 5]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a field effect transistor having a top gate structure manufactured according to the fifth embodiment.
In this example, field effect transistors having the structure shown in FIG. 6 were formed in an 80 × 60 array. Specifically, a polyimide slightly adhesive resin is formed with a thickness of 1 μm on a 1.1 mm thick soda lime glass, and the surface of the first substrate 10 on which the underlayer 20 produced by the method of Example 2 is bonded. It was. Titanium and gold were successively formed at 5 nm and 50 nm as the source electrode 50 and the drain electrode 60 on the underlayer 20 by vacuum vapor deposition, respectively, and then patterned by photolithography and etching.

続いて、半導体70として6,13−ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン(TIPS−ペンタセン)を凸版印刷法によりソース電極及びドレイン電極に跨るようにパターン形成した。続いて絶縁層40としてCytop(旭硝子(株)製)をスピンコートした後、150℃で乾燥することにより膜厚200nmに形成し、さらにPVPをスピンコートした後、180℃で乾燥することにより膜厚600nmで形成した。   Subsequently, 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene (TIPS-pentacene) was formed as a semiconductor 70 over the source and drain electrodes by letterpress printing. Subsequently, Cytop (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is spin-coated as the insulating layer 40, and then formed at a film thickness of 200 nm by drying at 150 ° C. Further, after spin-coating PVP, the film is dried at 180 ° C. The film was formed with a thickness of 600 nm.

次に、絶縁層40上にゲート電極30としてアルミニウムを真空蒸着法により膜厚40nmで形成した後、フォトリソグラフィー及びエッチングによってパターニングすることにより電界効果型トランジスタ1を得た。
以上より得られた電界効果型トランジスタ1の伝達特性をゲート電圧20Vから−20V、ドレイン電圧−15Vで測定したところ、移動度は0.2cm/Vs以上0.3cm/Vs以下、on/off比は約105、閾値電圧は0以上−2V以下であった。
Next, after forming aluminum with a film thickness of 40 nm as the gate electrode 30 on the insulating layer 40 by a vacuum deposition method, the field effect transistor 1 was obtained by patterning by photolithography and etching.
When the transfer characteristics of the field effect transistor 1 obtained as described above were measured at a gate voltage of 20 V to −20 V and a drain voltage of −15 V, the mobility was 0.2 cm 2 / Vs to 0.3 cm 2 / Vs, The off ratio was about 105, and the threshold voltage was 0 or more and −2 V or less.

また、80×60アレイ内のトランジスタ素子の内、特性に異常が観察されたトランジスタは無く、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極の間の電流のリーク又はショートは観察されなかった。得られたトランジスタアレイは上記ソーダライムガラスから剥離する事によりフレキシブル性を有し、基板を曲げて用いても特性に変化無く使用することができた。   In addition, no transistor was observed in the characteristics of the transistor elements in the 80 × 60 array, and current leakage or short circuit between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode was not observed. The obtained transistor array had flexibility by being peeled off from the soda lime glass, and could be used without changing its characteristics even when the substrate was bent.

[比較例1]
ポリエチレンナフタレート(PEN)上に実施例1で用いたものと同様の組成比を持つアクリル樹脂をマイクログラビアコートにより塗工し、膜厚3μmで形成することで下地層形成基板として用いた。この時、下地層の表面粗さRmsを原子間力顕微鏡で計測したところ、0.38nmであった。
次に、1.1mm厚のソーダライムガラスにポリイミド系微粘着樹脂を1μm厚で形成し、ここで作製した下地層形成基板におけるPENの面を張り合わせた。
続いて、その上に実施例3と同様に電界効果型トランジスタのアレイを作製した。
[Comparative Example 1]
An acrylic resin having the same composition ratio as that used in Example 1 was coated on polyethylene naphthalate (PEN) by microgravure coating, and formed with a film thickness of 3 μm to be used as a base layer forming substrate. At this time, the surface roughness Rms 2 of the underlayer was measured by an atomic force microscope and found to be 0.38 nm.
Next, a polyimide slightly adhesive resin was formed to a thickness of 1 μm on soda lime glass having a thickness of 1.1 mm, and the surface of the PEN in the base layer forming substrate produced here was bonded.
Subsequently, an array of field effect transistors was produced thereon as in Example 3.

以上より得られた電界効果型トランジスタの伝達特性をゲート電圧20Vから−20V、ドレイン電圧−15Vで測定したところ、移動度は0.89cm/Vs以上1.4cm/Vs以下、on/off比は約105、閾値電圧は−2以上−1V以下であり、実施例1とほぼ同等のトランジスタ特性が得られたが、80×60アレイ内のトランジスタ素子の内、3つのトランジスタでは伝達特性に異常が観察され、いずれもゲート電極とソース電極の間の電流のリークが観察された。 -20V transfer characteristics of the field effect transistor obtained by the above gate voltage 20V, as measured by the drain voltage -15V, mobility 0.89 cm 2 / Vs or more 1.4 cm 2 / Vs or less, on / off The ratio was about 105 and the threshold voltage was −2 to −1 V, and almost the same transistor characteristics as those in Example 1 were obtained. Of the transistor elements in the 80 × 60 array, three transistors had transfer characteristics. Abnormalities were observed, and in all cases, leakage of current between the gate electrode and the source electrode was observed.

以上の結果から、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法によれば、下地層の凹凸を極めて小さくすることができるので、再現性良く、高収率で電界効果型トランジスタを作製することができ、信頼性の高い電界効果型トランジスタ及び映像表示装置を得ることができるという効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
From the above results, according to the method for producing a field effect transistor of the present invention, the unevenness of the underlayer can be made extremely small, so that a field effect transistor can be produced with high reproducibility and high yield. Thus, it is possible to obtain a highly reliable field effect transistor and video display device.
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、電界効果型トランジスタ(FET)、及びそれを用いたアクティブマトリックス型のTFTアレイを背面板として有する液晶表示素子、有機EL、電子ペーパー等の表示素子に利用される。特に、耐衝撃性に優れ、軽量で曲面加工が可能なフレキシブルディスプレイに利用される。   The present invention is used for a display element such as a liquid crystal display element, organic EL, and electronic paper having a field effect transistor (FET) and an active matrix TFT array using the same as a back plate. In particular, it is used for flexible displays that are excellent in impact resistance, lightweight and capable of processing curved surfaces.

1 電界効果型トランジスタ
10 第1の基板
20 下地層
21 下地第一層
22 下地第二層
30 ゲート電極
40 ゲート絶縁層
50 ソース電極
60 ドレイン電極
70 半導体層
80 第2の基板
90 自己組織化単分子膜
101 第1の積層体
102 第2の積層体
103 第3の積層体
104 第4の積層体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Field effect transistor 10 1st board | substrate 20 foundation | substrate layer 21 foundation | substrate 1st layer 22 foundation | substrate 2nd layer 30 gate electrode 40 gate insulating layer 50 source electrode 60 drain electrode 70 semiconductor layer 80 2nd board | substrate 90 self-organization monomolecule Film 101 First laminated body 102 Second laminated body 103 Third laminated body 104 Fourth laminated body

Claims (7)

第1の基板の表面に下地第一層を形成して第1の積層体を得る第1の工程と、
第2の基板の平滑面に自己組織化単分子膜を形成し、さらに該自己組織化単分子膜上に下地第二層を形成して第2の積層体を得る第2の工程と、
前記下地第一層と前記下地第二層とを貼り合わせて前記第1の積層体と前記第2の積層体とからなる第3の積層体を得る第3の工程と、
前記第2の基板及び前記自己組織化単分子膜から、前記第1の基板と、前記下地第一層及び前記下地第二層を含む下地層とを一体にした第4の積層体を剥離する第4の工程と、
前記第4の積層体の前記下地層上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極、ドレイン電極、及び半導体層とをこの順で積層形成する第5の工程とを含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
A first step of obtaining a first laminate by forming a base first layer on a surface of a first substrate;
A second step of forming a self-assembled monolayer on the smooth surface of the second substrate, and further forming a base second layer on the self-assembled monolayer to obtain a second laminate;
A third step of obtaining a third laminate including the first laminate and the second laminate by bonding the foundation first layer and the foundation second layer;
The fourth laminate in which the first substrate and the base layer including the base first layer and the base second layer are integrated is peeled from the second substrate and the self-assembled monolayer. A fourth step;
A fifth step of stacking a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode, a drain electrode, and a semiconductor layer in this order on the base layer of the fourth stacked body; A method of manufacturing a field effect transistor.
前記第2の基板の表面粗さRms1が、0.15nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。 2. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein the second substrate has a surface roughness R ms1 of 0.15 nm or less. 前記第2の工程前に、前記第2の基板を洗浄する工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   3. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising a step of cleaning the second substrate before the second step. 前記第1の工程前に、前記第1の基板を表面処理する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   4. The method of manufacturing a field effect transistor according to claim 1, further comprising a step of surface-treating the first substrate before the first step. 5. 前記下地第二層がアクリル樹脂からなり、前記第2の工程は、(メタ)アクリルモノマーを含む化合物あるいはエポキシ基を有する化合物を塗布した後、硬化させることにより前記下地第二層を形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   The second base layer is made of an acrylic resin, and the second step forms the second base layer by applying a compound containing a (meth) acrylic monomer or a compound having an epoxy group and then curing the compound. The method for manufacturing a field effect transistor according to claim 1, wherein: 前記第3の工程に、前記第1の積層体の前記第1の基板の一方の面を第3の基板に固定する工程が含まれることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   6. The method according to claim 1, wherein the third step includes a step of fixing one surface of the first substrate of the first stacked body to a third substrate. A method for producing the field effect transistor according to 1. 前記第5の工程は、前記ゲート電極、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記半導体層の少なくともいずれかの形成が印刷法を用いることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタの製造方法。   7. The fifth step according to claim 1, wherein at least one of the gate electrode, the gate insulating layer, the source electrode, the drain electrode, and the semiconductor layer is formed by a printing method. A method for producing the field-effect transistor according to any one of the above items.
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