(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタ、それを備えた平板表示装置、前記薄膜トランジスタの製造方法、及び前記平板表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】ゲート電極と、ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、ゲート電極と絶縁され、ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層を含み、有機半導体層は、少なくともチャンネル領域の周囲に、他部と少なくともその結晶構造が異なって変質した変性領域を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。【選択図】図１
2006179855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、
該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、
前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、を備え、
前記有機半導体層は、少なくともチャンネル領域の周囲に、他部と少なくともその結晶構造が異なって変質した変性領域を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記変性領域の結晶のサイズは、他部の結晶のサイズより小さいことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記変性領域は、他部より電流移動度が小さいことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記変性領域は、該変性領域が形成される領域に対する光照射によって備えられてい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。
【請求項５】
前記変性領域は、該変性領域が形成される領域に対する熱処理によって備えられてい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。
【請求項６】
前記変性領域は、少なくともその境界が前記チャンネル領域を取り囲んだ閉曲線状になるように備えられてい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。
【請求項７】
前記変性領域は、少なくともその境界が、その間に前記チャンネル領域が位置した少なくとも一対の平行線状からな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。
【請求項８】
前記変性領域は、少なくともその境界が、少なくとも前記ソース領域、チャンネル領域及びドレイン領域を連結する線にほぼ平行に備えられてい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。
【請求項９】
前記ゲート電極を覆うように絶縁膜が備えられ、
前記有機半導体層は、前記絶縁膜上に形成されてい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。
【請求項１０】
前記ゲート電極を覆うように絶縁膜が備えられ、
前記ソース及びドレイン電極は前記絶縁膜上に形成され、
前記絶縁膜とソース及びドレイン電極とを覆い、前記ゲート電極に対応するように開口部を有する保護膜更に備えられ、
前記有機半導体層は、前記保護膜上に形成されてい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。
【請求項１１】
基板上に前記ソース及びドレイン電極が備えられ、
前記有機半導体層は、前記ソース及びドレイン電極を覆うように前記基板上に形成されてい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。
【請求項１２】
基板上に前記有機半導体層が備えられ、
前記ソース及びドレイン電極は、前記有機半導体層上に形成されてい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。
【請求項１３】
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有するか、または含有しないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジイミド及びそれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体のうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１４】
基板と、
該基板上に備えられたものであって、ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層を含む少なくとも一つの薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン電極のうち、何れか一方と電気的に連結された画素電極と、を含み、
前記有機半導体層は、少なくともチャンネル領域の周囲に、他部と少なくともその結晶構造が異なって変質した変性領域を有することを特徴とする平板表示装置。
【請求項１５】
前記変性領域の結晶のサイズは、他部の結晶のサイズより小さいことを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項１６】
前記変性領域は、他部より電流移動度が小さいことを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項１７】
前記変性領域は、該変性領域が形成される領域に対する光照射により備えられていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項１８】
前記変性領域は、該変性領域が形成される領域に対する熱処理により備えられていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項１９】
前記変性領域は、少なくともその境界が前記チャンネル領域を取り囲んだ閉曲線状になるように備えられていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２０】
前記変性領域は、少なくともその境界が、その間に前記チャンネル領域が位置した少なくとも一対の平行線状からなることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２１】
前記変性領域は、少なくともその境界が、少なくとも前記ソース領域、チャンネル領域、及びドレイン領域を連結する線にほぼ平行に備えられていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２２】
前記ゲート電極を覆うように絶縁膜が備えられ、
前記有機半導体層は、前記絶縁膜上に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２３】
前記ゲート電極を覆うように絶縁膜が備えられ、
前記ソース及びドレイン電極は前記絶縁膜上に形成され、
前記絶縁膜とソース及びドレイン電極とを覆い、前記ゲート電極に対応するように開口部を有する保護膜が更に備えられ、
前記有機半導体層は、前記保護膜上に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２４】
基板上に前記ソース及びドレイン電極が備えられ、
前記有機半導体層は、前記ソース及びドレイン電極を覆うように前記基板上に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２５】
基板上に前記有機半導体層が備えられ、
前記ソース及びドレイン電極は、前記有機半導体層上に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２６】
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有するか、または含有しないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジイミド及びそれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体のうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項１４に記載の平板表示装置。
【請求項２７】
ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、を含む薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有機半導体層を形成した後には、前記有機半導体層の少なくともチャンネル領域の周囲を光照射するステップを更に含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２８】
前記光照射するステップは、前記有機半導体層にレーザーを照射するステップであることを特徴とする請求項２７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２９】
前記光照射するステップは、前記有機半導体層に紫外線を照射するステップであることを特徴とする請求項２７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３０】
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有するか、または含有しないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジイミド及びそれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体のうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項２７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３１】
ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、を含む薄膜トランジスタの製造方法において、
前記有機半導体層を形成した後には、前記有機半導体層の少なくともチャンネル領域の周囲を熱処理するステップを更に含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３２】
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有するか、または含有しないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジイミド及びそれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体のうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項３１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３３】
基板上に、ゲート電極と、前記ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、を含む薄膜トランジスタを形成するステップと、
前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン電極のうち、何れか一方と電気的に連結された画素電極を形成するステップと、を含み、
前記有機半導体層を形成した後には、前記有機半導体層の少なくともチャンネル領域の周囲を光照射するステップを更に含むことを特徴とする平板表示装置の製造方法。
【請求項３４】
前記光照射するステップは、前記有機半導体層にレーザーを照射するステップであることを特徴とする請求項３３に記載の平板表示装置の製造方法。
【請求項３５】
前記光照射するステップは、前記有機半導体層にＵＶ紫外線を照射するステップであることを特徴とする請求項３３に記載の平板表示装置の製造方法。
【請求項３６】
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有するか、または含有しないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジイミド及びそれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体のうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項３３に記載の平板表示装置の製造方法。
【請求項３７】
基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、を含む薄膜トランジスタを形成するステップと、
前記薄膜トランジスタのソース及びドレイン電極のうち、何れか一方と電気的に連結された画素電極を形成するステップと、を含み、
前記有機半導体層を形成した後には、前記有機半導体層の少なくともチャンネル領域の周囲を熱処理するステップを更に含むことを特徴とする平板表示装置の製造方法。
【請求項３８】
前記有機半導体層は、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有するか、または含有しないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジイミド及びそれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体のうち、少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする請求項３７に記載の平板表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴという）、それを備えた平板表示装置、前記ＴＦＴの製造方法、及び前記平板表示装置の製造方法に係り、より詳細には、簡単に有機半導体層のパターニング効果が得られるＴＦＴとそれを備えた平板表示装置、前記ＴＦＴの製造方法、及び前記平板表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ素子や有機電界発光ディスプレイ素子または無機電界発光ディスプレイ素子などの平板表示装置に使用されるＴＦＴは、各ピクセルの動作を制御するスイッチング素子及びピクセルを駆動させる駆動素子として使用されている。
【０００３】
このようなＴＦＴは、高農度の不純物でドーピングされたソース／ドレイン領域と、そのソース／ドレイン領域の間に形成されたチャンネル領域を有する半導体層を有し、さらにその半導体層と絶縁されて前記チャンネル領域に対応する領域に位置するゲート電極と、前記ソース／ドレイン領域にそれぞれ接触されるソース／ドレイン電極とを有している。
【０００４】
一方、最近の平板ディスプレイ装置は、薄型化と共にフレキシブルな特性が要求されている。
【０００５】
このようなフレキシブルな特性を得るために、ディスプレイ装置の基板を従来のガラス基板と異なるプラスチック基板を使用する試みが多く行われているが、一方、このようにプラスチック基板を使用する場合には、高温工程を使用することができず、低温工程を使用しなければならない。したがって、従来のポリシリコン系ＴＦＴを使用し難いという問題があった。
【０００６】
それを解決するために、最近では有機半導体が紹介されている。有機半導体は、低温工程で形成することができ、低コスト型のＴＦＴを実現できるという長所を有している。
【０００７】
ところが、前記有機半導体は、従来のパターニング方法のフォトリソグラフィ方法を用いてパターニングできないという限界がある。すなわち、アクティブチャンネルの形成のためにパターニングが必要であるが、そのために、従来のような湿式または乾式エッチング工程を利用した方法を使用すれば、有機半導体に損傷を与える虞があり、これらの方法は使用できない。
【０００８】
したがって、半導体層について新たなパターニング方法が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであって、半導体層に簡単にパターニング効果が得られるＴＦＴとそれを備えた平板表示装置、前記ＴＦＴの製造方法、及び前記平板表示装置の製造方法を提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層を含み、前記有機半導体層は、少なくともチャンネル領域の周囲に、他部と少なくともその結晶構造が異なって変質した変性領域を有することを特徴とするＴＦＴを提供する。
【００１１】
また本発明は、前記した目的を達成するために、基板と、該基板上に備えられたものであって、ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層とを含む少なくとも一つのＴＦＴと、該ＴＦＴのソース及びドレイン電極のうち、何れか一つと電気的に連結された画素電極を含み、前記有機半導体層は、少なくともチャンネル領域の周囲に、他部と少なくともその結晶構造が異なって変質した変性領域を有することを特徴とする平板表示装置を提供する。
【００１２】
本発明は、また、ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層を含むＴＦＴの製造方法において、前記有機半導体層を形成した後に、前記有機半導体層の少なくともチャンネル領域の周囲を光照射するか、熱処理するステップを更に含むことを特徴とするＴＦＴの製造方法を提供する。
【００１３】
さらに、本発明は、基板上に、ゲート電極と、該ゲート電極と絶縁されたソース及びドレイン電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ソース及びドレイン電極にそれぞれ接する有機半導体層と、を含むＴＦＴを形成するステップと、前記ＴＦＴのソース及びドレイン電極のうち、何れか一つと電気的に連結された画素電極を形成するステップを含み、前記有機半導体層を形成した後には、前記有機半導体層の少なくともチャンネル領域の周囲を光照射するか、熱処理するステップと、を更に含むことを特徴とする平板表示装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００１５】
第一に、半導体層を形成するに際して別途のパターニング工程なしに、結晶サイズの差により隣接したＴＦＴと区別するパターニング効果が得られるので、複雑なパターニング工程を省略できる。
【００１６】
第二に、乾式または湿式エッチング工程が除かれて、アクティブチャンネルの特性の低下を最小化できる。
【００１７】
第三に、アクティブチャンネルを除いた部位の半導体層全体をエッチングする必要がないため、工程時間の短縮及び効率性の向上を図ることができる。そして、パターニング工程による湿式工程が除かれるため、工程単純化及び効率性を向上させることが可能である。
【００１８】
第四に、チャンネル領域を隣接したＴＦＴと区別させることで漏れ電流を減少させることができる。
【００１９】
第五に、チャンネル領域の結晶のサイズを拡大して、モビリティの特性を向上させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付された図面に示された本発明の一実施形態を参照して、本発明を更に詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の好ましい一実施形態に係るＴＦＴを示す断面図である。
【００２２】
まず、図１から分かるように、本発明に係るＴＦＴ１０、１０’は基板１１上に備えられている。前記基板１１としては、フレキシブル基板を使用することができ、例えば、プラスチック材の基板を利用することができる。しかし、必ずしもそれに限定されるものではなく、ガラス材または金属材の基板の場合にも、薄く形成されたフレキシブルなものであれば如何なるものでもよい。
【００２３】
基板１１上に形成されたＴＦＴ１０、１０’は、隣接して備えられたものであって、その構造が同一である。以下では、まず、そのうち一つのＴＦＴ１０についてその構造を説明する。
【００２４】
前記基板１１上には、所定パターンのゲート電極１２が形成され、そのゲート電極１２を覆うようにゲート絶縁膜１３が形成されている。そして、ゲート絶縁膜１３の上部には、ソース／ドレイン電極１４がそれぞれ形成されている。そのソース／ドレイン電極１４は、図１から分かるように、ゲート電極１２の一部と重畳させることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。前記ソース／ドレイン電極１４の上部には有機半導体層１５が全面に形成されている。
【００２５】
前記有機半導体層１５は、ソース／ドレイン領域１５ｂとそのソース／ドレイン領域１５ｂとを連結するチャンネル領域１５ａを備えている。前記有機半導体層１５としては、ｎ型またはｐ型有機半導体を使用してもよく、ソース／ドレイン領域１５ｂのみにｎ型またはｐ型不純物をドーピングしてももよい。
【００２６】
前記有機半導体層１５を形成する有機半導体物質としては、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ナフタレン、α−６−チオフェン、α−４−チオフェン、ペリレン及びその誘導体、ルブレン及びその誘導体、コロネン及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ナフタレンのオリゴアセン及びそれらの誘導体、α−５−チオフェンのオリゴチオフェン及びそれらの誘導体、金属を含有するか、または含有しないフタロシアニン及びそれらの誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド及びその誘導体、ナフタレンテトラカルボン酸ジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジアンヒドリド及びその誘導体、ピロメリットジイミド及びそれらの誘導体、チオフェンを含む共役系高分子及びその誘導体、及びフルオレンを含む高分子及びその誘導体などを使用することができる。
【００２７】
このように形成された有機半導体層１５は、図１から分かるように、全面蒸着されているため、別途のパターニングを行わない場合、隣接したＴＦＴ１０、１０’の間にクロストークを引き起こす。
【００２８】
このような隣接したＴＦＴ１０、１０’の間のクロストークを防止するために、本発明では、隣接したＴＦＴ１０、１０’の間に他部と少なくともその結晶構造を異ならせるために変質した変性領域１５ｃを備えている。
【００２９】
この境界領域１５ｃは、一つのＴＦＴ１０の観点から見れば、そのチャンネル領域１５ａの周囲に位置されており、有機半導体層１５をパターニングする効果を引き起こす。
【００３０】
このような変性領域１５ｃは、有機半導体層１５を分解、相変化または光酸化させてその結晶構造を異ならせて形成されており、本発明の一実施形態は、そのために有機半導体層１５に図２及び図３のように光照射を行う。
【００３１】
図２は、有機半導体層１５にレーザーを照射して変性領域１５ｃを形成する方法を示したものであり、図３は、紫外線を利用した露光方法を示したものである。
【００３２】
すなわち、図２のように、有機半導体層１５の変性領域１５ｃに対応する領域にレーザーを照射すれば、そのレーザーにより局部的に発生した熱が、前記有機半導体層１５の有機物を分解、相変化または光酸化させて、その結晶構造を他部と異なる状態に変質させる。
【００３３】
また、図３のように、遮蔽部４１と開口部４２とを有するマスク４０を介して紫外線で露光すれば、開口部４２を通じて露光された部分の有機半導体層１５が分解、相変化、または光酸化されて、その結晶構造が他部と異なった状態に変質する。
【００３４】
このように変質した変性領域１５ｃは、他部よりその結晶のサイズが小さくなるなど、その他の有機物の特性が変わる。
【００３５】
このように、有機半導体層１５に他部と結晶構造とが異なる変性領域１５ｃを形成するのは、変性領域１５ｃにおける抵抗成分を増大させて、その部分を通じてキャリアの移動を防止するためである。
【００３６】
有機半導体層１５において、有機物の結晶のサイズが小さくなるなどの有機物が変質すると有機物の抵抗が大きくなり、それにより、変性領域１５ｃがキャリア移動に対する障壁となる。したがって、隣接したＴＦＴとのパターニング効果が得られる。
【００３７】
このように有機半導体層１５に光照射を行うと、その光照射された部分での電流移動度は急激に低下する。このことは、Ｊ．Ｆｉｃｋｅｒらによって既に明らかになっている（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖｏｌ．８５（２００４）、ｐｐ．１３７７−１３７９を参照）。
【００３８】
本発明者らはこのような原理を利用して、有機半導体層１５をパターニングする効果を得て、有機半導体層１５の特定領域のみに局部的に光照射して前記した変性領域１５ｃを形成し、その変性領域１５ｃにより有機半導体層１５がパターニングされる効果を得た。
【００３９】
一方、前記のような変性領域１５ｃは、その他にも多様な方法によって得ることができる。
【００４０】
Ｒｏｎｇｂｉｎ・Ｙｅらによれば、常温で蒸着されたペンタセン膜は、温度を上げれば約６０℃で最大結晶度を示すが、８０℃以上では結晶のグレインサイズが小さくなり、表面粗度が大きく増加するという事実が明らかになっている（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．４２（２００３）、ｐｐ．４４７３−４４７５を参照）。
【００４１】
また、Ｆ．Ｄｉｎｅｌｌｉらによれば、ａｌｐｈａ−ｓｅｘｉｔｈｉｅｎｙｌ（ａ−６Ｔ）を９０℃でアニーリングすれば、モーフォロジーが変わって素子特性が低下するという事実が明らかになっており（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｍｅｔａｌｓ １４６（２００４）ｐｐ．３７３３７６を参照）、Ｂｒｉａｎ・Ａ．Ｍａｔｔｉｓらによれば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）を高温でアニーリングすれば、更に酸化されやすく、素子の特性が低下するという事実が明らかになっている（Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．Ｖｏｌ．７７１（２００３）Ｌ１０.３５.１を参照）。
【００４２】
このような事実を利用すれば、前記変性領域１５ｃに対応する有機半導体層１５の一部を局部的に熱処理すると、その部分で有機半導体層１５の変性が起こり、特性が低下した変性領域１５ｃを形成することができる。
【００４３】
このような局部的な熱処理は、前記変性領域１５ｃに対応する有機半導体層１５の一部に赤外線などの加熱可能な光照射を利用することができるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、基板１１の下部にヒーティング用の熱線パターンを配置させて、有機半導体層１５に局部的な熱処理を行うことができる。
【００４４】
このような変性領域は多様なパターンで形成することができる。
【００４５】
図４ないし図１７は、そのパターンについての実施形態を示すものであり、変性領域１５ｃのパターンは、図面に例示されたパターンに限定されず多様なパターンが考えられる。図４ないし図１７で図面符号１２ａは、ゲート電極１２にゲート信号を与えるゲート配線であり、１４ａは、ソース／ドレイン電極１４のうち、何れか一方に連結された配線である。
【００４６】
図４ないし図７は、前記変性領域１５ｃの境界が少なくてもチャンネル領域１５ａを取り囲んだ閉曲線状に形成された形態を示すものである。その時、変性領域１５ｃは、図４及び図６から分かるように、所定の厚さを有する線状に閉曲線を形成してもよく、図５及び図７から分かるように、チャンネル領域１５ａの外側の全領域に変性領域１５ｃを形成して、内側境界を閉曲線状に形成してもよい。
【００４７】
前記変性領域１５ｃの境界が、図４及び図５から分かるように、ゲート電極１２の一部が重畳するように形成されてもよく、図６及び図７から分かるように、ゲート電極１２の外側に形成されてもよい。その時、図４及び図５に係る実施形態のように、グルーブ１６をゲート配線１２ａの内側に位置させ、図６及び図７に係る実施形態のように、グルーブ１６をゲート配線１２ａの外側に位置させても良い。
【００４８】
前記変性領域１５ｃは、図８ないし図１５から分かるように、その境界が一対の平行線状に形成することができる。その時、前記平行線の間にチャンネル領域１５ａが位置している。
【００４９】
その時、変性領域１５ｃは、図８、図１０、図１２及び図１４から分かるように、所定の厚さを有する線状に形成してもよく、図９、図１１、図１３及び図１５から分かるように、チャンネル領域１５ａの外側の全領域に変性領域１５ｃを形成させて、内側境界を平行線状にしてもよい。
【００５０】
また、それらの一対の平行線は、図８ないし図１１のように、ゲート配線１２ａに平行していてもよく、図１２ないし図１５のように、ソース／ドレイン電極１４のうち、何れか一方に連結された配線１４ａに平行していてもよい。
【００５１】
そして、前記変性領域１５ｃは、その内側境界が図８及び図９から分かるように、ゲート電極１２を横切ってゲート配線１２ａの内側に位置するように形成してもよく、図１０及び図１１から分かるように、ゲート電極１２の外側にゲート配線１２ａの外側に形成されてもよい。
【００５２】
また、前記変性領域１５ｃは、その内側境界が図１２及び図１３から分かるように、ソース／ドレイン電極１４を横切って形成してもよく、図１４及び図１５から分かるように、ソース／ドレイン電極１４の外側に形成してもよい。
【００５３】
さらに、前記変性領域１５ｃは、図１６及び図１７から分かるように、ニ対の平行線状に形成することができる。その時、前記二対の平行線状の変性領域１５ｃの間にチャンネル領域１５ａが位置する。それらの二対の平行線のうち、一対はゲート配線１２ａに平行していてもよく、他の一対は、ソース／ドレイン電極１４のうち、何れか一つに連結された配線１４ａに平行していてもよい。そして、その範囲も、図１６から分かるように、ゲート電極１２及びソース／ドレイン電極１４を横切るように形成してもよく、図１７から分かるように、ゲート電極１２及びソース／ドレイン電極１４の外側に形成してもよい。
【００５４】
このように、図４ないし図１７から分かるように、前記変性領域１５ｃは、少なくとも前記ソース／ドレイン領域１５ｂとチャンネル領域１５ａとを連結する線にほぼ平行な線を更に含むことができる。これにより、ゲート電極１２に信号が入力された時に形成されるチャンネル領域１５ａの幅を設定する効果が得られ、結果的に、半導体層１５のパターニング効果を更に上げ得る。
【００５５】
一方、本発明のＴＦＴは、このように図１のような積層構造を有する形態だけではなく、多様な積層構造を有するように形成することができる。
【００５６】
その一実施形態は、図１８から分かるように、ゲート絶縁膜１３を形成した後に有機半導体層１５を形成し、その後、ソース／ドレイン電極１４を有機半導体層１５上に形成したものである。この際、有機半導体層１５に光照射して変性領域１５ｃを形成する工程は、有機半導体層１５の形成後であって、ソース／ドレイン電極１４の形成前に行う。
【００５７】
図１９は、本発明の他の一実施形態を示すものであって、有機半導体層１５を別途の保護膜１７の上部に形成したものである。図１９での保護膜１７は、ソース／ドレイン電極１４、１４’を覆うように形成されたものであって、所定の開口部１７ａ、１７ａ’が形成されており、その一部にチャンネル領域１５ａ、１５ａ’を備えている。
【００５８】
前記保護膜１７としては、無機物及び／または有機物を使用することができるが、無機物としてＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、ＢＳＴ、ＰＺＴなどが使用可能であり、有機物として一般汎用高分子（ＰＭＭＡ、ＰＳ）、フェノール基を有する高分子誘導体、アクリル系高分子、イミド系高分子、アリールエーテル系高分子、アミド系高分子、ふっ素系高分子、ｐ−キシレン系高分子、ビニルアルコール系高分子及びそれらのブレンドなどが使用可能である。また、無機−有機積層膜も利用可能である。
【００５９】
また、前記保護膜１７の有機半導体層１５と隣接した最上部には、ＯＴＳ、ＨＭＤＳなどのＳＡＭ処理が可能であり、ふっ素系高分子や一般汎用高分子の超薄膜のコーティング処理が可能である。
【００６０】
図２０は、本発明のその他の一実施形態を示すものであって、スタッガード構造のＴＦＴに適用したものである。
【００６１】
すなわち、基板上にソース／ドレイン電極１４、１４’が形成され、そのソース／ドレイン電極１４、１４’を覆うように有機半導体層１５が形成されている。そして、有機半導体層１５を覆うようにゲート絶縁膜１３が形成され、有機半導体層１５のチャンネル領域１５ａ、１５ａ’に対応するようにゲート電極１２、１２’が形成されている。
【００６２】
その時、ＴＦＴ１０、１０’の間の有機半導体層１５には、変性領域１５ｃが備えられている。
【００６３】
したがって、有機半導体層１５への局部的な変質、例えば、前記した光照射または熱処理は、基板１１上にソース／ドレイン電極１４、１４’を形成し、それを覆うように有機半導体層１５を形成した後に行われる。
【００６４】
また、図２１のように、第一に有機半導体層１５を基板１１上に形成した後、ソース／ドレイン電極１４、１４’を形成してもよい。その時にはもちろん、基板１１上に有機半導体層１５を形成した後、直ちに光照射または熱処理を行うことができる。
【００６５】
図２０及び図２１のような実施形態において、前記基板１１の有機半導体層１５と隣接した最上部には、ＯＴＳ、ＨＭＤＳなどのＳＡＭ処理が可能であり、ふっ素系高分子や一般汎用高分子の超薄膜のコーティング処理が可能である。
【００６６】
そのような変性領域１５ｃは、その外にも多様なＴＦＴ構造に適用できる。
【００６７】
前記のような構造のＴＦＴは、ＬＣＤまたは有機電界発光表示装置のような平板表示装置に用いることができる。
【００６８】
図２２は、そのうちの一例である有機電界発光表示装置に前記ＴＦＴを適用したものである。
【００６９】
図２２は、有機電界発光表示装置の一つの副画素を示すものであり、そのような各副画素には、自発光素子として有機電界発光素子（以下、“ＥＬ素子”という）を備えており、少なくても一つ以上のＴＦＴが備えられている。そして、図示されていないが、別途のキャパシタが更に備えられている。
【００７０】
そのような有機電界発光表示装置は、ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の発光色によって多様な画素パターンを有するが、好ましくは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の画素を備えている。
【００７１】
そのようなＲ、Ｇ、Ｂの各副画素は、図２２から分かるようなＴＦＴ構造と自発光素子であるＥＬ素子（ＯＬＥＤ）を有する。そして、ＴＦＴを備えているが、そのＴＦＴは、前記した実施形態に係るＴＦＴを用いることができる。しかし、必ずしもそれに限定されるものではなく、多様な構造のＴＦＴを使用することができる。
【００７２】
図２２から分かるように、絶縁基板２１上に前記したＴＦＴ２０が備えられている。
【００７３】
図２２に示すように、前記ＴＦＴ２０は、基板２１上に所定パターンのゲート電極２２が形成され、そのゲート電極２２を覆うようにゲート絶縁膜２３が形成されている。そして、ゲート絶縁膜２３の上部にはソース／ドレイン電極２４がそれぞれ形成されている。前記ソース／ドレイン電極２４の上部には有機半導体層２５が覆われている。
【００７４】
前記有機半導体層２５は、ソース／ドレイン領域２５ｂと、そのソース／ドレイン領域２５ｂとを連結するチャンネル領域２５ａを備えており、変性領域２５ｃを有している。その変性領域２５ｃについては、前記した通りであるため、その詳細な説明を省略する。
【００７５】
有機半導体層２５が形成された後には、前記ＴＦＴ２０を覆うようにパッシベーション膜２８が形成されるが、そのパッシベーション膜２８は、単層または複数層の構造として形成されており、有機物、無機物、または有／無機複合物から形成することができる。
【００７６】
前記パッシベーション膜２８の上部には、ＥＬ素子３０の一電極である画素電極３１が形成され、その上部に画素定義膜２９が形成されており、その画素定義膜２９に所定の開口部２９ａを形成した後、ＥＬ素子３０の有機発光膜３２を形成する。
【００７７】
前記ＥＬ素子３０は、電流の流れによってＲ、Ｇ、Ｂの光を発光して所定の画像情報を表示するものであって、ＴＦＴ２０のソース／ドレイン電極２４のうち、何れか一方の電極に連結された画素電極３１と、全体画素を覆うように備えられた対向電極３３、及びそれらの画素電極３１と対向電極３３の間に配置されて発光する有機発光膜３２から構成されている。
【００７８】
前記画素電極３１と対向電極３３は、前記有機発光膜３２によって互いに絶縁されており、有機発光膜３２に相異なる極性の電圧を与えて、有機発光膜３２で発光させる。
【００７９】
前記有機発光膜３２としては、低分子または高分子の有機膜が使用できるが、低分子有機膜を使用する場合、ホール注入層（Ｈｏｌｅ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＨＩＬ）、ホール輸送層（Ｈｏｌｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＨＴＬ）、発光層（Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＭＬ）、電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ：ＥＴＬ）、電子注入層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＥＩＬ）などが単一あるいは複合の構造として積層されて形成されることができ、使用できる有機材料も銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）、Ｎ,Ｎ−ジ（ナフタレン−１−イル）−Ｎ,Ｎ’−ジフェニル−ベンジジン（ＮＰＢ）、トリス−８−ヒドロキシキノリンアルミニウム（Ａｌｑ３）などをはじめとして多様に適用できる。それらの低分子有機膜は、真空蒸着の方法で形成することができる。
【００８０】
高分子有機膜の場合には、概略ホール輸送層（ＨＴＬ）及び発光層（ＥＭＬ）で形成された構造を有していてもよく、その時、前記ホール輸送層としてＰＥＤＯＴを使用し、発光層としてＰＰＶ（Ｐｏｌｙ−Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）系及びポリフルオレン（Ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）系などの高分子有機物質を使用し、それをスクリーン印刷やインクジェット印刷方法などで形成できる。
【００８１】
前記のような有機膜は、必ずしもそれに限定されるものではなく、多様な実施形態を適用することができる。
【００８２】
前記画素電極３１はアノード電極の機能を有し、前記対向電極３３はカソード電極の機能を有するが、もちろん、それらの画素電極３１と対向電極３３との極性は逆であっても構わない。
【００８３】
本発明は、必ずしも上述の構造に限定されるものではなく、多様な有機電界発光表示装置の構造をそのまま適用することができる。
【００８４】
液晶表示装置の場合には、それとは異なり、前記画素電極３１を覆う下部配向膜（図示せず）を形成することによって、液晶表示装置の下部基板の製造を完成する。
【００８５】
このように、本発明に係るＴＦＴは、図２２のように各副画素に搭載されてもよく、画像が具現されていないドライバ回路（図示せず）またはその他の電子回路にも搭載できる。
【００８６】
また、有機電界発光表示装置は、基板２１としてフレキシブルなプラスチック基板への使用に適している。
【００８７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の方法及び装置は、ＴＦＴを利用した平板表示装置の製造技術分野に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係るＴＦＴの構造を示す断面図である。
【図２】図１のＴＦＴを製造する方法の一例を示す断面図である。
【図３】図１のＴＦＴを製造する方法の他の一例を示す断面図である。
【図４】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図５】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図６】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図７】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図８】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図９】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１０】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１１】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１２】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１３】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１４】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１５】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１６】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１７】変性領域のパターンを示す平面図である。
【図１８】ＴＦＴの積層構造を示す断面図である。
【図１９】ＴＦＴの積層構造を示す断面図である。
【図２０】ＴＦＴの積層構造を示す断面図である。
【図２１】ＴＦＴの積層構造を示す断面図である。
【図２２】図１に係るＴＦＴを有機電界発光表示装置に適用した場合の断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０、１０’  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１１  基板
１２  ゲート電極
１３  ゲート絶縁膜
１４、１４’  ソース／ドレイン電極
１５  有機有機半導体層
１５ａ、１５ａ’  チャンネル領域
１５ｂ、１５ｂ’  ソース／ドレイン領域
１５ｃ  変性領域
【図１】
2006179855.tif 000003
【図２】
2006179855.tif 000004
【図３】
2006179855.tif 000005
【図４】
2006179855.tif 000006
【図５】
2006179855.tif 000007
【図６】
2006179855.tif 000008
【図７】
2006179855.tif 000009
【図８】
2006179855.tif 000010
【図９】
2006179855.tif 000011
【図１０】
2006179855.tif 000012
【図１１】
2006179855.tif 000013
【図１２】
2006179855.tif 000014
【図１３】
2006179855.tif 000015
【図１４】
2006179855.tif 000016
【図１５】
2006179855.tif 000017
【図１６】
2006179855.tif 000018
【図１７】
2006179855.tif 000019
【図１８】
2006179855.tif 000020
【図１９】
2006179855.tif 000021
【図２０】
2006179855.tif 000022
【図２１】
2006179855.tif 000023
【図２２】
2006179855.tif 000024