薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、表示装置、および電子機器
【課題】エッチング耐性良好なゲート絶縁膜によってトランジスタ特性を維持しながらも微細化が可能な薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】薄膜トランジスタ１は、表面層を構成するポリパラキシリレン層７ｂとこれとは異なる材料からなる有機絶縁層７ａとを積層してなるゲート絶縁膜７を備えている。ゲート絶縁膜７のポリパラキシリレン層７ｂ上にはソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄがパターン形成されている。またソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７のポリパラキシリレン層７ｂ上には有機半導体層１１が設けられている。
【解決手段】薄膜トランジスタ１は、表面層を構成するポリパラキシリレン層７ｂとこれとは異なる材料からなる有機絶縁層７ａとを積層してなるゲート絶縁膜７を備えている。ゲート絶縁膜７のポリパラキシリレン層７ｂ上にはソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄがパターン形成されている。またソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７のポリパラキシリレン層７ｂ上には有機半導体層１１が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体層をチャネル層として用いた構成に好適な薄膜トランジスタ、さらには薄膜トランジスタの製造方法、この薄膜トランジスタとを用いた表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、チャネル層として有機半導体を利用した薄膜トランジスタ、（thin film transistor：ＴＦＴ）、いわゆる有機ＴＦＴが注目されている。有機ＴＦＴは、有機半導体からなるチャネル層を低温で塗布成膜することが可能であるため、低コスト化に有利であると共に、プラスチック等の耐熱性のないフレキシブルな基板上への形成も可能である。
【０００３】
このような有機ＴＦＴにおいて、チャネル領域を構成する有機半導体薄膜の膜質を良好に維持するためには、ボトムゲート・ボトムコンタクト型とすることが有利である。ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴは、基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、さらには有機半導体薄膜がこの順に積層された構成である。このため、最上部に形成される有機半導体薄膜に対して、電極層などの多層の形成工程が影響を及ぼすことがない。
【０００４】
また、有機ＴＦＴの微細化を目的として、フォトリソグラフィー法を適用して微細なレジストパターンを形成し、これをマスクにしたパターンエッチングによってゲート電極やソース／ドレイン電極の形成が行われている。また、レジストパターンを用いる他の例として、レジストパターン上から電極層を成膜し、その後レジストパターンと共に電極層をリフトオフする方法も行なわれている（下記特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２３０４９号公報（例えば図５，図６および関連箇所参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、以上のような有機ＴＦＴにおいては、フレキシブル性およびトランジスタ特性を考慮すると、ゲート絶縁膜を有機材料で形成することが望ましい。しかしながら、有機材料で構成されたゲート絶縁膜上において、レジストパターンをマスクにしてソース電／ドレイン電極材料層を酸系のエッチャントでエッチングすると、ゲート絶縁膜にダメージが入りトランジスタ特性が劣化することが分かっている。
【０００７】
このようなトランジスタ特性の劣化は、ゲート絶縁膜上においてリフトオフ法を適用してソース／ドレイン電極を形成した場合には発生しない。しかしながら、リフトオフ法によるソース／ドレイン電極の形成は、大面積には対応せず、電極材料パーティクル等によって歩留まりが低下する。
【０００８】
そこで本発明は、エッチング耐性良好なゲート絶縁膜によってトランジスタ特性を維持しながらも微細化が可能な薄膜トランジスタ、およびこの薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、このような薄膜トランジスタを用いた表示装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成すための本発明の薄膜トランジスタは、表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜を備えている。そしてこのゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極が設けられ、さらに、ソース電極−ドレイン電極間にわたるゲート絶縁膜上に半導体層が設けられた構成である。また本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、このような構成の薄膜トランジスタの製造方法でもあり、次の工程を行なうことを特徴としている。先ず、基板上に有機絶縁層とポリパラキシリレン層とをこの順に成膜することで、当該有機絶縁層上にポリパラキシリレン層を設けてなるゲート絶縁膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極をパターン形成し、これらのソース電極−ドレイン電極間にわたるゲート絶縁膜上に半導体層を形成する。
【００１０】
そして本発明の表示装置は、上述した構成の薄膜トランジスタに画素電極を接続させた構成であり、また本発明の電子機器は上述した構成の薄膜トランジスタに導電性パターンを接続させた構成である。
【００１１】
以上のような本発明では、有機材料でありながらも耐酸性を有するポリパラキシリレン層でゲート絶縁膜の表面層が構成されている。このため、このゲート絶縁膜上において、レジストパターンをマスクとしたエッチングによる微細加工によってソース電極およびドレイン電極を形成した場合であっても、このパターン形成に影響されないゲート絶縁膜とすることができる。そして、ポリパラキシリレン層の下層に設けられた有機絶縁層の構成材料を適宜選択することにより、所望の特性を有するゲート絶縁膜とすることができる。したがって、このソース電極−ドレイン電極間にわたるゲート絶縁膜上に設けられた半導体層と、ゲート絶縁膜との界面が良好な状態が維持されるため、トランジスタ特性が良好に保たれる。
【発明の効果】
【００１２】
以上より本発明によれば、ポリパラキシリレン層を表面層としたことでエッチング耐性良好なゲート絶縁膜としたことにより、薄膜トランジスタの微細化とトランジスタ特性の向上とを両立可能な薄膜トランジスタを得ることが可能になる。このような薄膜トランジスタを用いることにより、構成能な表示装置および電子機器を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて、次に示す順に実施の形態を説明する。
１．＜薄膜トランジスタの構成＞
２．＜薄膜トランジスタの製造方法＞
３．＜表示装置＞
４．＜電子機器＞
【００１４】
１．＜薄膜トランジスタの構成＞
図１は本発明を適用した実施形態の薄膜トランジスタ１の概略断面図である。この図に示すように、薄膜トランジスタ１は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）である。
【００１５】
この薄膜トランジスタ１において、基板３上にはゲート電極５がパターン形成されている。このゲート電極５を覆う状態で、積層構造のゲート絶縁膜７が設けられている。このゲート絶縁膜７は、有機絶縁層７ａと、その上部のポリパラキシリレン層７ｂとの積層構造であることとする。このようなゲート絶縁膜７上には、ゲート電極５を挟んで対向する位置にソース電極９ｓとドレイン電極９ｄとがパターン形成されている。そして、これらのソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に有機半導体層１１が設けられている。
【００１６】
以上の構成において、基板３は、表面が絶縁性に保たれていれば特に構成が限定されることはない。このような基板３の一例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、さらにはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチック基板、あるいはガラス基板、あるいはステンレス基板が用いられる。このうち、プラスチック基板を用いることにより、この薄膜トランジスタ１が配列形成された装置にフレキシブル性を得ることができる。
【００１７】
またゲート電極５は、金属膜などの電極材料層をパターニングしてなるもの、またはＡｕ，Ａｇ等の金属ナノ粒子を用いたものであって良い。またゲート電極５は、基板３側や表面側に密着層を設けた積層構造であっても良い。このようなゲート電極５は、製造方法によって適する構成を適用することができる。
【００１８】
ゲート絶縁膜７を構成する有機絶縁層７ａは、ポリパラキシリレン層７ｂとは異なる材料で構成され、特にゲート絶縁膜７として必要な特性を備えた有機絶縁材料を用いて構成されている。また有機絶縁層７ａは、この有機絶縁層７ａによって、ゲート絶縁膜７の特性が特徴付けられるように、ポリパラキシリレン層７ｂより十分な厚膜として構成されていることが好ましく、膜厚３００ｎｍ〜４００ｎｍで構成されていることとする。
【００１９】
このような有機絶縁膜７ａを構成する材料としては、例えばポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフロライド等から適宜選択した材料が用いられる。中でも塗布性膜可能な材料が好ましく用いられる。例えば、薄膜トランジスタにおけるオン電流の増加を目的として、高誘電率のゲート絶縁膜７としたい場合には、有機絶縁層７ａとしてポリパラキシリレン（誘電率２．６〜３．０Ｆ／ｍ程度）よりも誘電率が高い有機絶縁材料を用いることとする。このような有機材料としては、ポリビニルフェノール（誘電率４．０Ｆ／ｍ程度）が好適に用いられる。
【００２０】
一方、ポリパラキシリレン層７ｂは、有機絶縁層７ａを保護可能な膜状であって、膜厚１０ｎｍ以上で形成されることによって一連の膜状に保たれていることとする。またゲート絶縁膜７全体の薄膜化を目的として、膜厚５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
ソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄは、ゲート電極５と同様の構成で有って良く、金属膜などの電極材料層をパターニングしてなるもの、またはＡｕ，Ａｇ等の金属ナノ粒子を用いたものであって良い。また基板３側や表面側に密着層を設けた積層構造であっても良い。このようなソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄは、製造方法によって適する構成を適用することができる。
【００２２】
有機半導体層１１は、例えば端部をソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄに積層させた状態で、ソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に連続的に設けられている。このような有機半導体層１１は、有機半導体材料からなり、例えばアセン,アセン誘導体,ポリフィリン，ポルフィリン誘導体,オリゴチオフェン，チオフェンポリマー等で構成される。中でも、スピンコート法や、インクジェット法を含む各種印刷法等の、塗布法による形成が可能な材料が好ましく用いられる。特に、複数の薄膜トランジスタ１が基板３上に配列形成される場合には、有機半導体層１１のパターニングによって素子分離がなされるため、インクジェット法を含む各種印刷法によってパターン印刷可能な材料が好ましく用いられる。
【００２３】
２．＜薄膜トランジスタの製造方法＞
次に、以上のような構成の薄膜トランジスタ１の製造手順を図２の断面工程図に基づいて説明する。
【００２４】
先ず、図２（１）に示すように、上述した材料構成の基板３を用意し、この上部にゲート電極５を形成する。ゲート電極５の形成は、例えば金属膜等の電極材料層の成膜と、フォトリソグラフィー技術によって形成したレジストパターンをマスクに用いた電極材料層のエッチングとによって行う。電極材料層の成膜は、材料によって適する成膜方法を適用して行えば良い。Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ,Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ等の金属からなる電極材料層であれば、スパッタリング成膜を適用することができる。さらにＡｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｃｒ等の金属からなる電極材料層であれば、メッキ成膜や蒸着成膜を適用することができる。また、レジストパターン上から電極材料層をパターンエッチングした後には、レジストパターンの除去を行う。以上のようなリソグラフィー技術を適用することで、より微細なゲート電極５の形成が行われる。
【００２５】
またゲート電極５の形成は、Ａｕ，Ａｇ等のナノ粒子分散液，金属錯体溶液、さらには導電性分子溶液を用いたインクジェット法，マイクロコンタクト法，スクリーン印刷法等の印刷法を適用して行っても良い。
【００２６】
次に、図２（２）に示すように、基板３上のゲート電極５を覆う状態で、有機絶縁層７ａを成膜する。有機絶縁層７ａの成膜は、ここでは例えば有機溶媒に有機絶縁膜材料を溶かした有機絶縁膜溶液を、スピンコート、スリットコート等の方法で、膜厚３００ｎｍ〜４００ｎｍで塗布成膜する。例えばＮ-メチルピロリドン(ＮＭＰ)に溶かしたポリイミド、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート(ＰＥＧＭＥＡ)に溶かしたポリビニルフェノール(ＰＶＰ)、さらにはポリ(α-メチルスチレン)等の有機絶縁膜溶液と用いることが可能である。以上により有機材料からなる有機絶縁層７ａを成膜する。
【００２７】
次に、有機絶縁層７ａ上にポリパラキシリレン層７ｂを成膜する。有機絶縁層７ａの成膜は、ＣＶＤ法によって行うことし、ポリパラキシリレン層７ｂが確実に連続した膜状となるように膜厚１０ｎｍ以上となるように成膜する。またこのポリパラキシリレン層７ｂと下層の有機絶縁層７ａとで構成されるゲート絶縁膜７全体の薄膜化を目的として、ポリパラキシリレン層７ｂは膜厚５０ｎｍ以下となるように成膜する。尚、特に、ポリパラキシリレン層７ｂは、ＣＶＤ法によって成膜されるため、薄膜であってもピンホールができ難くゲート絶縁膜７の特性を損なうことのない程度の薄膜化が可能である。
【００２８】
次いで、図２（３）に示すように、有機絶縁層７ａ上のゲート電極５を挟む位置に、一対のソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄを形成する。ここでは、より微細な薄膜トランジスタを得るため、リソグラフィー技術を適用して微細な間隔に保たれたソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄの形成を行う。
【００２９】
この場合、先ずゲート絶縁膜７上に、電極材料層９を成膜する。ここでは、先ず下地のゲート絶縁膜７との密着層としてチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等を成膜する。次にこの密着層上にオーミックコンタクトメタルとして金（Ａｕ）,銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）,パラジウム（Ｐｄ）,銅（Ｃｕ）等を成膜し、積層構造の電極材料層９を得る。尚、密着層は必要に応じて成膜すれば良い。このような電極材料層９の成膜は、材料によってスパッタリング成膜、メッキ成膜、または蒸着成膜等の成膜方法のうち、適する成膜方法を適用して行えば良い。
【００３０】
次に、この電極材料層９上に、リソグラフィー技術によって微細なレジストパターン２０を形成する。このレジストパターン２０は、ソース電極およびドレイン電極のパターン形状となっていることとする。
【００３１】
次に、レジストパターン２０をマスクにして電極材料層９をエッチングすることにより、レジストパターン２０と略同一形状に電極材料層９をパターニングしてなるソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄを形成する。この際、金属からなる電極材料層９を、硫酸、硝酸、塩酸等を用いた酸性のエッチャントを用いてエッチングする。この際、ゲート絶縁膜７の本体を構成する有機絶縁層７ａに対して、ポリパラキシリレン層７ｂが保護膜となる。
【００３２】
そして、レジストパターン２０をマスクにして電極材料層９をパターンエッチングした後には、レジストパターン２０の除去を行う。以上のようなリソグラフィー技術を適用することで、より微細な間隔に保たれたソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄの形成を行う。
【００３３】
尚、ソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄの形成は、Ａｕ，Ａｇ等のナノ粒子分散液，金属錯体溶液、さらには導電性分子溶液を用いたインクジェット法，マイクロコンタクト法，スクリーン印刷法等の印刷法を適用して行っても良い。
【００３４】
以上の後、図２（４）に示すように、ソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に有機半導体層１１を形成する。ここでは有機半導体（ペンタセン等のアセン,アセン誘導体,ポリフィリン，ポルフィリン誘導体,オリゴチオフェン，チオフェンポリマー等）材料を用い、蒸着法、またはスピンコートおよびインクジェット印刷等などの塗布法によって形成する。尚、素子分離を行なう場合には、インクジョット法や他の印刷法によって有機半導体層１１をパターン形成する。
【００３５】
以上によって図１に示すような、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ１が得られる。
【００３６】
また以上の後には、用途に応じて層間絶縁膜は配線を形成して薄膜半導体装置の集積化および多層配線化を図り、さらに封止膜を形成する。封止膜は、例えば、ポリパラクロロキシリレン（parylene-C）などのアルキレン-フェニレン系樹脂をＣＶＤ法によって数μｍの膜厚で形成する。尚、封止膜としては、アルキレン-フェニレン系樹脂に限らず、ガラスやアクリル系あるいはエポキシ系樹脂、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）など、封止効果があるものであれば良い。
【００３７】
このようにして得られた薄膜トランジスタ１では、ゲート絶縁膜７の表面層が、有機材料でありながらも耐酸性に優れたポリパラキシリレン層７ｂで構成されている。このため、ゲート絶縁膜７自体のフレキシブル性を維持しつつも、ゲート絶縁膜７上においてレジストパターンをマスクとしたエッチングによってソース電極９ｓおよびドレイン電極７ｄを微細に形成した場合にゲート絶縁膜７がダメージを受けることがない。したがって、このソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に設けられた半導体層１１と、ゲート絶縁膜７との界面が良好な状態が維持される。
【００３８】
また、ポリパラキシリレン層７ｂの下層に設けられた有機絶縁層７ａの構成材料を適宜選択することにより、ゲート絶縁膜７に所望の特性を持たせることができる。これは、実施形態でも述べたように、例えば、薄膜トランジスタにおけるオン電流の増加を目的として、高誘電率のゲート絶縁膜７としたい場合には、有機絶縁層７ａとしてポリパラキシリレンよりも誘電率が高い有機絶縁材料を用いる。この場合、ゲート電極５に近い有機絶縁膜７ａの特性が、ゲート絶縁膜７として顕著に発揮される。特にこの有機絶縁７ａは、ポリパラキシリレン層７ｂによって保護されるため、成膜時の膜質すなわち特性を維持することができる。これにより、ポリパラキシリレン層７ｂの低誘電率が、有機絶縁層７ａの高誘電率で補われ、全体として高誘電率なゲート絶縁膜７を得ることができるのである。
【００３９】
以上の結果、レジストパターンをマスクとしたエッチングによって微細なソース電極９ｓおよびドレイン電極７ｄを形成することで素子構造の微細化を図りつつ、トランジスタ特性の向上をも達成可能な薄膜トランジスタ１を得ることが可能になる。
【００４０】
３．＜表示装置＞
次に、上述の実施形態で説明した本発明の薄膜トランジスタ１を用いた表示装置の一例として、有機電界発光素子ＥＬを用いたアクティブマトリックス型の表示装置を説明する。
【００４１】
図３には、表示装置３０の回路構成図を示す。
【００４２】
この図に示すように、表示装置３０の基板３上には、表示領域３ａとその周辺領域３ｂとが設定されている。表示領域３ａには、複数の走査線３１と複数の信号線３３とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。また周辺領域３ｂには、走査線３１を走査駆動する走査線駆動回路３５と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線３３に供給する信号線駆動回路３７とが配置されている。
【００４３】
走査線３１と信号線３３との各交差部に設けられる画素回路は、例えばスイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２、保持容量Ｃｓ、および有機電界発光素子ＥＬで構成されている。尚、これらの薄膜トランジスタＴｒ１,Ｔｒ２として、上述した薄膜トランジスタ１が用いられる。
【００４４】
そして、走査線駆動回路３５による駆動により、スイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１を介して信号線３３から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持される。また保持された信号量に応じた電流が駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２から有機電界発光素子ＥＬに供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子ＥＬが発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２は、共通の電源供給線（Ｖｃｃ）３９に接続されている。
【００４５】
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１１ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
【００４６】
図４には、以上のような回路構成の表示装置３０における１画素分の断面図として、薄膜トランジスタＴｒ２，Ｔｒ１および容量素子Ｃｓと、有機電界発光素子ＥＬとが積層された部分の断面図を示す。
【００４７】
この図に示すように、各画素には薄膜トランジスタＴｒ２，Ｔｒ１として、図１で示したボトムゲート・ボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタ（１）が設けられている。
【００４８】
薄膜トランジスタＴｒ１のソース電極９ｓと、薄膜トランジスタＴｒ２のゲート電極５とは、ゲート絶縁膜７に設けられた接続孔７ａを介して接続されている。また、薄膜トランジスタＴｒ２のゲート電極５を延設した部分と、ソース電極９ｓを延設した部分との間にゲート絶縁膜７を挟持させて容量素子Ｃｓが構成されている。また、図３の回路図にも示したように、薄膜トランジスタＴｒ１のゲート電極５は走査線（３１）に、薄膜トランジスタＴｒ１のドレイン電極９ｄは信号線（３３）に、薄膜トランジスタＴｒ２のソース電極９ｓは電源供給線（３９）にそれぞれ延設される。
【００４９】
以上の薄膜トランジスタＴｒ１,Ｔｒ２および容量素子Ｃｓは、例えば保護膜を介して層間絶縁膜４１で覆われている。この層間絶縁膜４１は、平坦化膜として構成されることが好ましい。この層間絶縁膜４１には、薄膜トランジスタＴｒ２のドレイン電極９ｄに達する接続孔４１ａが設けられている。
【００５０】
そして、層間絶縁膜４１上の各画素に、接続孔４１ａを介して薄膜トランジスタＴｒ２に接続された有機電界発光素子ＥＬが設けられている。この有機電界発光素子ＥＬは、層間絶縁膜４１上に設けられた絶縁性パターン４３で素子分離されている。
【００５１】
この有機電界発光素子ＥＬは、層間絶縁膜４１上に設けられた画素電極４５を備えている。この画素電極４５は、各画素毎に導電性パターンとして形成され、層間絶縁膜４１に設けられた接続孔４１ａを介して薄膜トランジスタＴｒ２のドレイン電極９ｄに接続されている。このような画素電極４５は、例えば陽極として用いられるものであり、光反射性を有して構成されていることとする。
【００５２】
そして、この画素電極４５の周縁が、有機電界発光素子ＥＬを素子分離するための絶縁性パターン４３で覆われている。この絶縁性パターン４３は、画素電極４５を広く露出させる開口窓４３ａを備えており、この開口窓４３ａが有機電界発光素子ＥＬの画素開口となる。このような絶縁性パターン４３は、例えば感光性樹脂を用いて構成され、リソグラフィー法を適用してパターニングされたものであることとする。
【００５３】
そして、このような絶縁性パターン４３から露出する画素電極４５上を覆う状態で、有機層４７が設けられている。この有機層４７は、少なくとも有機発光層を備えた積層構造からなり、必要に応じて陽極（ここでは画素電極４５）側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、さらには他の層を積層してなる。また有機層５７は、例えば各有機電界発光素子ＥＬで発生させる発光光の波長毎に、少なくとも有機発光層を含む層が画素毎に異なる構成でパターン形成されていることとする。また、各波長の画素で共通の層を有していても良い。さらに、この有機電界発光素子ＥＬが、微小共振器構造として構成されている場合、各有機電界発光素子ＥＬから取り出す波長に合わせて有機層５７の膜厚が調整されていることとする。
【００５４】
以上のような有機層４７を覆い、画素電極４５との間に有機層４７を狭持する状態で、共通電極４９が設けられている。この共通電極４９は、有機電界発光素子ＥＬの有機発光層で発生させた光を取り出す側の電極であり、光透過性を有する材料で構成されていることとする。またここでは、画素電極４５が陽極として機能するものであるため、この共通電極４９は、少なくとも有機層４７に接する側が陰極として機能する材料を用いて構成されていることとする。さらに、この有機電界発光素子ＥＬが、微小共振器構造として構成されている場合、この共通電極４９は、半透過半反射性を有する構成であることとする。尚、図１１の回路図にも示したように、この共通電極４９はＧＮＤに設置されている。
【００５５】
そして、以上のような画素電極４５と共通電極４９との間に有機層４７が挟持された各画素部分が、有機電界発光素子ＥＬとして機能する部分となる。
【００５６】
またここでの図示は省略したが、各有機電界発光素子ＥＬの形成面側は、光透過性材料からなる封止樹脂で覆われ、さらにこの封止樹脂を介して光透過性材料からなる対向基板が張り合わされた状態で表示装置３０が構成されている。
【００５７】
以上のような構成の表示装置３０によれば、微細でかつ特性の良好な薄膜トランジスタ（１）を用いて画素回路を構成している。このため、画素電極４５を安定して駆動することができると共に画素の微細化を達成できるため、表示特性の向上を図ることが可能になる。
【００５８】
尚、上述した実施形態においては、薄膜トランジスタを備えた表示装置の一例として、有機電界発光素子ＥＬを用いたアクティブマトリックス型の表示装置を例示した。しかしながら本発明の表示装置は、薄膜トランジスタを搭載した表示装置に広く適用可能であり、例えば液晶表示装置や電気泳動型ディスプレイに適用できる。
【００５９】
４．＜電子機器＞
本発明の電子機器の実施形態としては、上述した薄膜トランジスタ１を搭載し、これに導電性パターン（例えば画素電極であっても良い）を接続させた電子機器に広く適用可能である。例えば、ＩＤタグ、センサー等の電子機器への適用が可能である。このような電子機器では、微細でかつ特性の良好な薄膜トランジスタ（１）を用いることにより、微細化された機器を安定駆動することが可能になる。
【００６０】
尚、本発明の電子機器の実施形態としては、上記表示装置を搭載した電子機器に広く適用化能である。例えば、電子ペーパー、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなどの電子機器に適用することができる。つまり、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の表示装置を搭載した電子機器に適用することが可能である。また、薄膜トランジスタ１に接続された画素電極４５が導電性パターンの１つであることから、表示装置３０自体も本発明の電子機器の１つとされる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施形態の薄膜トランジスタの断面図である。
【図２】実施形態の薄膜トランジスタの製造工程図である。
【図３】実施形態の表示装置の回路図である。
【図４】実施形態の表示装置（電子機器）の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…薄膜トランジスタ、７…ゲート絶縁膜、７ａ…有機絶縁層、７ｂ…ポリパラキシリレン層、９…電極材料層、９ｓ…ソース電極、９ｄ…ドレイン電極、１１…有機半導体層、２０…マスクパターン、３０…表示装置（電子機器）、４５…画素電極（導電性パターン）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体層をチャネル層として用いた構成に好適な薄膜トランジスタ、さらには薄膜トランジスタの製造方法、この薄膜トランジスタとを用いた表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、チャネル層として有機半導体を利用した薄膜トランジスタ、（thin film transistor：ＴＦＴ）、いわゆる有機ＴＦＴが注目されている。有機ＴＦＴは、有機半導体からなるチャネル層を低温で塗布成膜することが可能であるため、低コスト化に有利であると共に、プラスチック等の耐熱性のないフレキシブルな基板上への形成も可能である。
【０００３】
このような有機ＴＦＴにおいて、チャネル領域を構成する有機半導体薄膜の膜質を良好に維持するためには、ボトムゲート・ボトムコンタクト型とすることが有利である。ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴは、基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、さらには有機半導体薄膜がこの順に積層された構成である。このため、最上部に形成される有機半導体薄膜に対して、電極層などの多層の形成工程が影響を及ぼすことがない。
【０００４】
また、有機ＴＦＴの微細化を目的として、フォトリソグラフィー法を適用して微細なレジストパターンを形成し、これをマスクにしたパターンエッチングによってゲート電極やソース／ドレイン電極の形成が行われている。また、レジストパターンを用いる他の例として、レジストパターン上から電極層を成膜し、その後レジストパターンと共に電極層をリフトオフする方法も行なわれている（下記特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２２３０４９号公報（例えば図５，図６および関連箇所参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、以上のような有機ＴＦＴにおいては、フレキシブル性およびトランジスタ特性を考慮すると、ゲート絶縁膜を有機材料で形成することが望ましい。しかしながら、有機材料で構成されたゲート絶縁膜上において、レジストパターンをマスクにしてソース電／ドレイン電極材料層を酸系のエッチャントでエッチングすると、ゲート絶縁膜にダメージが入りトランジスタ特性が劣化することが分かっている。
【０００７】
このようなトランジスタ特性の劣化は、ゲート絶縁膜上においてリフトオフ法を適用してソース／ドレイン電極を形成した場合には発生しない。しかしながら、リフトオフ法によるソース／ドレイン電極の形成は、大面積には対応せず、電極材料パーティクル等によって歩留まりが低下する。
【０００８】
そこで本発明は、エッチング耐性良好なゲート絶縁膜によってトランジスタ特性を維持しながらも微細化が可能な薄膜トランジスタ、およびこの薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、このような薄膜トランジスタを用いた表示装置および電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成すための本発明の薄膜トランジスタは、表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜を備えている。そしてこのゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極が設けられ、さらに、ソース電極−ドレイン電極間にわたるゲート絶縁膜上に半導体層が設けられた構成である。また本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、このような構成の薄膜トランジスタの製造方法でもあり、次の工程を行なうことを特徴としている。先ず、基板上に有機絶縁層とポリパラキシリレン層とをこの順に成膜することで、当該有機絶縁層上にポリパラキシリレン層を設けてなるゲート絶縁膜を形成する。次に、ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極をパターン形成し、これらのソース電極−ドレイン電極間にわたるゲート絶縁膜上に半導体層を形成する。
【００１０】
そして本発明の表示装置は、上述した構成の薄膜トランジスタに画素電極を接続させた構成であり、また本発明の電子機器は上述した構成の薄膜トランジスタに導電性パターンを接続させた構成である。
【００１１】
以上のような本発明では、有機材料でありながらも耐酸性を有するポリパラキシリレン層でゲート絶縁膜の表面層が構成されている。このため、このゲート絶縁膜上において、レジストパターンをマスクとしたエッチングによる微細加工によってソース電極およびドレイン電極を形成した場合であっても、このパターン形成に影響されないゲート絶縁膜とすることができる。そして、ポリパラキシリレン層の下層に設けられた有機絶縁層の構成材料を適宜選択することにより、所望の特性を有するゲート絶縁膜とすることができる。したがって、このソース電極−ドレイン電極間にわたるゲート絶縁膜上に設けられた半導体層と、ゲート絶縁膜との界面が良好な状態が維持されるため、トランジスタ特性が良好に保たれる。
【発明の効果】
【００１２】
以上より本発明によれば、ポリパラキシリレン層を表面層としたことでエッチング耐性良好なゲート絶縁膜としたことにより、薄膜トランジスタの微細化とトランジスタ特性の向上とを両立可能な薄膜トランジスタを得ることが可能になる。このような薄膜トランジスタを用いることにより、構成能な表示装置および電子機器を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて、次に示す順に実施の形態を説明する。
１．＜薄膜トランジスタの構成＞
２．＜薄膜トランジスタの製造方法＞
３．＜表示装置＞
４．＜電子機器＞
【００１４】
１．＜薄膜トランジスタの構成＞
図１は本発明を適用した実施形態の薄膜トランジスタ１の概略断面図である。この図に示すように、薄膜トランジスタ１は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）である。
【００１５】
この薄膜トランジスタ１において、基板３上にはゲート電極５がパターン形成されている。このゲート電極５を覆う状態で、積層構造のゲート絶縁膜７が設けられている。このゲート絶縁膜７は、有機絶縁層７ａと、その上部のポリパラキシリレン層７ｂとの積層構造であることとする。このようなゲート絶縁膜７上には、ゲート電極５を挟んで対向する位置にソース電極９ｓとドレイン電極９ｄとがパターン形成されている。そして、これらのソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に有機半導体層１１が設けられている。
【００１６】
以上の構成において、基板３は、表面が絶縁性に保たれていれば特に構成が限定されることはない。このような基板３の一例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、さらにはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のプラスチック基板、あるいはガラス基板、あるいはステンレス基板が用いられる。このうち、プラスチック基板を用いることにより、この薄膜トランジスタ１が配列形成された装置にフレキシブル性を得ることができる。
【００１７】
またゲート電極５は、金属膜などの電極材料層をパターニングしてなるもの、またはＡｕ，Ａｇ等の金属ナノ粒子を用いたものであって良い。またゲート電極５は、基板３側や表面側に密着層を設けた積層構造であっても良い。このようなゲート電極５は、製造方法によって適する構成を適用することができる。
【００１８】
ゲート絶縁膜７を構成する有機絶縁層７ａは、ポリパラキシリレン層７ｂとは異なる材料で構成され、特にゲート絶縁膜７として必要な特性を備えた有機絶縁材料を用いて構成されている。また有機絶縁層７ａは、この有機絶縁層７ａによって、ゲート絶縁膜７の特性が特徴付けられるように、ポリパラキシリレン層７ｂより十分な厚膜として構成されていることが好ましく、膜厚３００ｎｍ〜４００ｎｍで構成されていることとする。
【００１９】
このような有機絶縁膜７ａを構成する材料としては、例えばポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフロライド等から適宜選択した材料が用いられる。中でも塗布性膜可能な材料が好ましく用いられる。例えば、薄膜トランジスタにおけるオン電流の増加を目的として、高誘電率のゲート絶縁膜７としたい場合には、有機絶縁層７ａとしてポリパラキシリレン（誘電率２．６〜３．０Ｆ／ｍ程度）よりも誘電率が高い有機絶縁材料を用いることとする。このような有機材料としては、ポリビニルフェノール（誘電率４．０Ｆ／ｍ程度）が好適に用いられる。
【００２０】
一方、ポリパラキシリレン層７ｂは、有機絶縁層７ａを保護可能な膜状であって、膜厚１０ｎｍ以上で形成されることによって一連の膜状に保たれていることとする。またゲート絶縁膜７全体の薄膜化を目的として、膜厚５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
ソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄは、ゲート電極５と同様の構成で有って良く、金属膜などの電極材料層をパターニングしてなるもの、またはＡｕ，Ａｇ等の金属ナノ粒子を用いたものであって良い。また基板３側や表面側に密着層を設けた積層構造であっても良い。このようなソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄは、製造方法によって適する構成を適用することができる。
【００２２】
有機半導体層１１は、例えば端部をソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄに積層させた状態で、ソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に連続的に設けられている。このような有機半導体層１１は、有機半導体材料からなり、例えばアセン,アセン誘導体,ポリフィリン，ポルフィリン誘導体,オリゴチオフェン，チオフェンポリマー等で構成される。中でも、スピンコート法や、インクジェット法を含む各種印刷法等の、塗布法による形成が可能な材料が好ましく用いられる。特に、複数の薄膜トランジスタ１が基板３上に配列形成される場合には、有機半導体層１１のパターニングによって素子分離がなされるため、インクジェット法を含む各種印刷法によってパターン印刷可能な材料が好ましく用いられる。
【００２３】
２．＜薄膜トランジスタの製造方法＞
次に、以上のような構成の薄膜トランジスタ１の製造手順を図２の断面工程図に基づいて説明する。
【００２４】
先ず、図２（１）に示すように、上述した材料構成の基板３を用意し、この上部にゲート電極５を形成する。ゲート電極５の形成は、例えば金属膜等の電極材料層の成膜と、フォトリソグラフィー技術によって形成したレジストパターンをマスクに用いた電極材料層のエッチングとによって行う。電極材料層の成膜は、材料によって適する成膜方法を適用して行えば良い。Ａｌ，Ｃｕ，Ａｕ,Ｎｉ，Ｗ，Ｍｏ等の金属からなる電極材料層であれば、スパッタリング成膜を適用することができる。さらにＡｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｃｒ等の金属からなる電極材料層であれば、メッキ成膜や蒸着成膜を適用することができる。また、レジストパターン上から電極材料層をパターンエッチングした後には、レジストパターンの除去を行う。以上のようなリソグラフィー技術を適用することで、より微細なゲート電極５の形成が行われる。
【００２５】
またゲート電極５の形成は、Ａｕ，Ａｇ等のナノ粒子分散液，金属錯体溶液、さらには導電性分子溶液を用いたインクジェット法，マイクロコンタクト法，スクリーン印刷法等の印刷法を適用して行っても良い。
【００２６】
次に、図２（２）に示すように、基板３上のゲート電極５を覆う状態で、有機絶縁層７ａを成膜する。有機絶縁層７ａの成膜は、ここでは例えば有機溶媒に有機絶縁膜材料を溶かした有機絶縁膜溶液を、スピンコート、スリットコート等の方法で、膜厚３００ｎｍ〜４００ｎｍで塗布成膜する。例えばＮ-メチルピロリドン(ＮＭＰ)に溶かしたポリイミド、ポリエチレングリコールメチルエーテルアクリレート(ＰＥＧＭＥＡ)に溶かしたポリビニルフェノール(ＰＶＰ)、さらにはポリ(α-メチルスチレン)等の有機絶縁膜溶液と用いることが可能である。以上により有機材料からなる有機絶縁層７ａを成膜する。
【００２７】
次に、有機絶縁層７ａ上にポリパラキシリレン層７ｂを成膜する。有機絶縁層７ａの成膜は、ＣＶＤ法によって行うことし、ポリパラキシリレン層７ｂが確実に連続した膜状となるように膜厚１０ｎｍ以上となるように成膜する。またこのポリパラキシリレン層７ｂと下層の有機絶縁層７ａとで構成されるゲート絶縁膜７全体の薄膜化を目的として、ポリパラキシリレン層７ｂは膜厚５０ｎｍ以下となるように成膜する。尚、特に、ポリパラキシリレン層７ｂは、ＣＶＤ法によって成膜されるため、薄膜であってもピンホールができ難くゲート絶縁膜７の特性を損なうことのない程度の薄膜化が可能である。
【００２８】
次いで、図２（３）に示すように、有機絶縁層７ａ上のゲート電極５を挟む位置に、一対のソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄを形成する。ここでは、より微細な薄膜トランジスタを得るため、リソグラフィー技術を適用して微細な間隔に保たれたソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄの形成を行う。
【００２９】
この場合、先ずゲート絶縁膜７上に、電極材料層９を成膜する。ここでは、先ず下地のゲート絶縁膜７との密着層としてチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等を成膜する。次にこの密着層上にオーミックコンタクトメタルとして金（Ａｕ）,銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）,パラジウム（Ｐｄ）,銅（Ｃｕ）等を成膜し、積層構造の電極材料層９を得る。尚、密着層は必要に応じて成膜すれば良い。このような電極材料層９の成膜は、材料によってスパッタリング成膜、メッキ成膜、または蒸着成膜等の成膜方法のうち、適する成膜方法を適用して行えば良い。
【００３０】
次に、この電極材料層９上に、リソグラフィー技術によって微細なレジストパターン２０を形成する。このレジストパターン２０は、ソース電極およびドレイン電極のパターン形状となっていることとする。
【００３１】
次に、レジストパターン２０をマスクにして電極材料層９をエッチングすることにより、レジストパターン２０と略同一形状に電極材料層９をパターニングしてなるソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄを形成する。この際、金属からなる電極材料層９を、硫酸、硝酸、塩酸等を用いた酸性のエッチャントを用いてエッチングする。この際、ゲート絶縁膜７の本体を構成する有機絶縁層７ａに対して、ポリパラキシリレン層７ｂが保護膜となる。
【００３２】
そして、レジストパターン２０をマスクにして電極材料層９をパターンエッチングした後には、レジストパターン２０の除去を行う。以上のようなリソグラフィー技術を適用することで、より微細な間隔に保たれたソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄの形成を行う。
【００３３】
尚、ソース電極９ｓおよびドレイン電極９ｄの形成は、Ａｕ，Ａｇ等のナノ粒子分散液，金属錯体溶液、さらには導電性分子溶液を用いたインクジェット法，マイクロコンタクト法，スクリーン印刷法等の印刷法を適用して行っても良い。
【００３４】
以上の後、図２（４）に示すように、ソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に有機半導体層１１を形成する。ここでは有機半導体（ペンタセン等のアセン,アセン誘導体,ポリフィリン，ポルフィリン誘導体,オリゴチオフェン，チオフェンポリマー等）材料を用い、蒸着法、またはスピンコートおよびインクジェット印刷等などの塗布法によって形成する。尚、素子分離を行なう場合には、インクジョット法や他の印刷法によって有機半導体層１１をパターン形成する。
【００３５】
以上によって図１に示すような、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ１が得られる。
【００３６】
また以上の後には、用途に応じて層間絶縁膜は配線を形成して薄膜半導体装置の集積化および多層配線化を図り、さらに封止膜を形成する。封止膜は、例えば、ポリパラクロロキシリレン（parylene-C）などのアルキレン-フェニレン系樹脂をＣＶＤ法によって数μｍの膜厚で形成する。尚、封止膜としては、アルキレン-フェニレン系樹脂に限らず、ガラスやアクリル系あるいはエポキシ系樹脂、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）など、封止効果があるものであれば良い。
【００３７】
このようにして得られた薄膜トランジスタ１では、ゲート絶縁膜７の表面層が、有機材料でありながらも耐酸性に優れたポリパラキシリレン層７ｂで構成されている。このため、ゲート絶縁膜７自体のフレキシブル性を維持しつつも、ゲート絶縁膜７上においてレジストパターンをマスクとしたエッチングによってソース電極９ｓおよびドレイン電極７ｄを微細に形成した場合にゲート絶縁膜７がダメージを受けることがない。したがって、このソース電極９ｓ−ドレイン電極９ｄ間にわたるゲート絶縁膜７上に設けられた半導体層１１と、ゲート絶縁膜７との界面が良好な状態が維持される。
【００３８】
また、ポリパラキシリレン層７ｂの下層に設けられた有機絶縁層７ａの構成材料を適宜選択することにより、ゲート絶縁膜７に所望の特性を持たせることができる。これは、実施形態でも述べたように、例えば、薄膜トランジスタにおけるオン電流の増加を目的として、高誘電率のゲート絶縁膜７としたい場合には、有機絶縁層７ａとしてポリパラキシリレンよりも誘電率が高い有機絶縁材料を用いる。この場合、ゲート電極５に近い有機絶縁膜７ａの特性が、ゲート絶縁膜７として顕著に発揮される。特にこの有機絶縁７ａは、ポリパラキシリレン層７ｂによって保護されるため、成膜時の膜質すなわち特性を維持することができる。これにより、ポリパラキシリレン層７ｂの低誘電率が、有機絶縁層７ａの高誘電率で補われ、全体として高誘電率なゲート絶縁膜７を得ることができるのである。
【００３９】
以上の結果、レジストパターンをマスクとしたエッチングによって微細なソース電極９ｓおよびドレイン電極７ｄを形成することで素子構造の微細化を図りつつ、トランジスタ特性の向上をも達成可能な薄膜トランジスタ１を得ることが可能になる。
【００４０】
３．＜表示装置＞
次に、上述の実施形態で説明した本発明の薄膜トランジスタ１を用いた表示装置の一例として、有機電界発光素子ＥＬを用いたアクティブマトリックス型の表示装置を説明する。
【００４１】
図３には、表示装置３０の回路構成図を示す。
【００４２】
この図に示すように、表示装置３０の基板３上には、表示領域３ａとその周辺領域３ｂとが設定されている。表示領域３ａには、複数の走査線３１と複数の信号線３３とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して１つの画素ａが設けられた画素アレイ部として構成されている。また周辺領域３ｂには、走査線３１を走査駆動する走査線駆動回路３５と、輝度情報に応じた映像信号（すなわち入力信号）を信号線３３に供給する信号線駆動回路３７とが配置されている。
【００４３】
走査線３１と信号線３３との各交差部に設けられる画素回路は、例えばスイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２、保持容量Ｃｓ、および有機電界発光素子ＥＬで構成されている。尚、これらの薄膜トランジスタＴｒ１,Ｔｒ２として、上述した薄膜トランジスタ１が用いられる。
【００４４】
そして、走査線駆動回路３５による駆動により、スイッチング用の薄膜トランジスタＴｒ１を介して信号線３３から書き込まれた映像信号が保持容量Ｃｓに保持される。また保持された信号量に応じた電流が駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２から有機電界発光素子ＥＬに供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子ＥＬが発光する。尚、駆動用の薄膜トランジスタＴｒ２は、共通の電源供給線（Ｖｃｃ）３９に接続されている。
【００４５】
尚、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成しても良い。また、周辺領域１１ｂには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
【００４６】
図４には、以上のような回路構成の表示装置３０における１画素分の断面図として、薄膜トランジスタＴｒ２，Ｔｒ１および容量素子Ｃｓと、有機電界発光素子ＥＬとが積層された部分の断面図を示す。
【００４７】
この図に示すように、各画素には薄膜トランジスタＴｒ２，Ｔｒ１として、図１で示したボトムゲート・ボトムコンタクト構造の薄膜トランジスタ（１）が設けられている。
【００４８】
薄膜トランジスタＴｒ１のソース電極９ｓと、薄膜トランジスタＴｒ２のゲート電極５とは、ゲート絶縁膜７に設けられた接続孔７ａを介して接続されている。また、薄膜トランジスタＴｒ２のゲート電極５を延設した部分と、ソース電極９ｓを延設した部分との間にゲート絶縁膜７を挟持させて容量素子Ｃｓが構成されている。また、図３の回路図にも示したように、薄膜トランジスタＴｒ１のゲート電極５は走査線（３１）に、薄膜トランジスタＴｒ１のドレイン電極９ｄは信号線（３３）に、薄膜トランジスタＴｒ２のソース電極９ｓは電源供給線（３９）にそれぞれ延設される。
【００４９】
以上の薄膜トランジスタＴｒ１,Ｔｒ２および容量素子Ｃｓは、例えば保護膜を介して層間絶縁膜４１で覆われている。この層間絶縁膜４１は、平坦化膜として構成されることが好ましい。この層間絶縁膜４１には、薄膜トランジスタＴｒ２のドレイン電極９ｄに達する接続孔４１ａが設けられている。
【００５０】
そして、層間絶縁膜４１上の各画素に、接続孔４１ａを介して薄膜トランジスタＴｒ２に接続された有機電界発光素子ＥＬが設けられている。この有機電界発光素子ＥＬは、層間絶縁膜４１上に設けられた絶縁性パターン４３で素子分離されている。
【００５１】
この有機電界発光素子ＥＬは、層間絶縁膜４１上に設けられた画素電極４５を備えている。この画素電極４５は、各画素毎に導電性パターンとして形成され、層間絶縁膜４１に設けられた接続孔４１ａを介して薄膜トランジスタＴｒ２のドレイン電極９ｄに接続されている。このような画素電極４５は、例えば陽極として用いられるものであり、光反射性を有して構成されていることとする。
【００５２】
そして、この画素電極４５の周縁が、有機電界発光素子ＥＬを素子分離するための絶縁性パターン４３で覆われている。この絶縁性パターン４３は、画素電極４５を広く露出させる開口窓４３ａを備えており、この開口窓４３ａが有機電界発光素子ＥＬの画素開口となる。このような絶縁性パターン４３は、例えば感光性樹脂を用いて構成され、リソグラフィー法を適用してパターニングされたものであることとする。
【００５３】
そして、このような絶縁性パターン４３から露出する画素電極４５上を覆う状態で、有機層４７が設けられている。この有機層４７は、少なくとも有機発光層を備えた積層構造からなり、必要に応じて陽極（ここでは画素電極４５）側から順に、正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層、さらには他の層を積層してなる。また有機層５７は、例えば各有機電界発光素子ＥＬで発生させる発光光の波長毎に、少なくとも有機発光層を含む層が画素毎に異なる構成でパターン形成されていることとする。また、各波長の画素で共通の層を有していても良い。さらに、この有機電界発光素子ＥＬが、微小共振器構造として構成されている場合、各有機電界発光素子ＥＬから取り出す波長に合わせて有機層５７の膜厚が調整されていることとする。
【００５４】
以上のような有機層４７を覆い、画素電極４５との間に有機層４７を狭持する状態で、共通電極４９が設けられている。この共通電極４９は、有機電界発光素子ＥＬの有機発光層で発生させた光を取り出す側の電極であり、光透過性を有する材料で構成されていることとする。またここでは、画素電極４５が陽極として機能するものであるため、この共通電極４９は、少なくとも有機層４７に接する側が陰極として機能する材料を用いて構成されていることとする。さらに、この有機電界発光素子ＥＬが、微小共振器構造として構成されている場合、この共通電極４９は、半透過半反射性を有する構成であることとする。尚、図１１の回路図にも示したように、この共通電極４９はＧＮＤに設置されている。
【００５５】
そして、以上のような画素電極４５と共通電極４９との間に有機層４７が挟持された各画素部分が、有機電界発光素子ＥＬとして機能する部分となる。
【００５６】
またここでの図示は省略したが、各有機電界発光素子ＥＬの形成面側は、光透過性材料からなる封止樹脂で覆われ、さらにこの封止樹脂を介して光透過性材料からなる対向基板が張り合わされた状態で表示装置３０が構成されている。
【００５７】
以上のような構成の表示装置３０によれば、微細でかつ特性の良好な薄膜トランジスタ（１）を用いて画素回路を構成している。このため、画素電極４５を安定して駆動することができると共に画素の微細化を達成できるため、表示特性の向上を図ることが可能になる。
【００５８】
尚、上述した実施形態においては、薄膜トランジスタを備えた表示装置の一例として、有機電界発光素子ＥＬを用いたアクティブマトリックス型の表示装置を例示した。しかしながら本発明の表示装置は、薄膜トランジスタを搭載した表示装置に広く適用可能であり、例えば液晶表示装置や電気泳動型ディスプレイに適用できる。
【００５９】
４．＜電子機器＞
本発明の電子機器の実施形態としては、上述した薄膜トランジスタ１を搭載し、これに導電性パターン（例えば画素電極であっても良い）を接続させた電子機器に広く適用可能である。例えば、ＩＤタグ、センサー等の電子機器への適用が可能である。このような電子機器では、微細でかつ特性の良好な薄膜トランジスタ（１）を用いることにより、微細化された機器を安定駆動することが可能になる。
【００６０】
尚、本発明の電子機器の実施形態としては、上記表示装置を搭載した電子機器に広く適用化能である。例えば、電子ペーパー、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなどの電子機器に適用することができる。つまり、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の表示装置を搭載した電子機器に適用することが可能である。また、薄膜トランジスタ１に接続された画素電極４５が導電性パターンの１つであることから、表示装置３０自体も本発明の電子機器の１つとされる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施形態の薄膜トランジスタの断面図である。
【図２】実施形態の薄膜トランジスタの製造工程図である。
【図３】実施形態の表示装置の回路図である。
【図４】実施形態の表示装置（電子機器）の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…薄膜トランジスタ、７…ゲート絶縁膜、７ａ…有機絶縁層、７ｂ…ポリパラキシリレン層、９…電極材料層、９ｓ…ソース電極、９ｄ…ドレイン電極、１１…有機半導体層、２０…マスクパターン、３０…表示装置（電子機器）、４５…画素電極（導電性パターン）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上にパターン形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上に設けられた半導体層とを備えた
薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記有機絶縁層は、ポリパラキシリレンよりも誘電率が高い有機材料からなる
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記ポリパラキシリレン層は、膜厚１０ｎｍで構成されている
請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記半導体層は有機半導体層である
請求項１〜３の何れかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜を基板上に形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上にソース電極およびドレイン電極をパターン形成する工程と、
前記ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程とを行う
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記ソース電極およびドレイン電極をパターン形成する工程では、電極材料層を成膜し、当該電極材料層上に形成したレジストパターン上から当該電極材料層をパターンエッチングする
請求項５記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記半導体層として有機半導体層を形成する
請求項５または６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜上に、ソース電極およびドレイン電極がパターン形成され、当該ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上に半導体層を設けた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とを備えた
表示装置。
【請求項９】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜上に、ソース電極およびドレイン電極がパターン形成され、当該ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上に半導体層を設けた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続された導電性パターンとを備えた
電子機器。
【請求項１】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上にパターン形成されたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上に設けられた半導体層とを備えた
薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記有機絶縁層は、ポリパラキシリレンよりも誘電率が高い有機材料からなる
請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記ポリパラキシリレン層は、膜厚１０ｎｍで構成されている
請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記半導体層は有機半導体層である
請求項１〜３の何れかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜を基板上に形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上にソース電極およびドレイン電極をパターン形成する工程と、
前記ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程とを行う
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記ソース電極およびドレイン電極をパターン形成する工程では、電極材料層を成膜し、当該電極材料層上に形成したレジストパターン上から当該電極材料層をパターンエッチングする
請求項５記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記半導体層として有機半導体層を形成する
請求項５または６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜上に、ソース電極およびドレイン電極がパターン形成され、当該ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上に半導体層を設けた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続された画素電極とを備えた
表示装置。
【請求項９】
表面層を構成するポリパラキシリレン層とこれとは異なる材料からなる有機絶縁層とを積層してなるゲート絶縁膜上に、ソース電極およびドレイン電極がパターン形成され、当該ソース電極−ドレイン電極間にわたる前記ゲート絶縁膜のポリパラキシリレン層上に半導体層を設けた薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタに接続された導電性パターンとを備えた
電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１３５５８４（Ｐ２０１０−１３５５８４Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１０６６６（Ｐ２００８−３１０６６６）
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月５日（２００８．１２．５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]