專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法、電路、顯示裝置和電子機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管、薄膜晶體管的制造方法、具有該薄膜晶體管的電路、顯示裝置和電子機(jī)器。
背景技術(shù)：
近年來，一直在進(jìn)行使用了顯示半導(dǎo)體的導(dǎo)電的有機(jī)材料(有機(jī)半導(dǎo)體材料)的薄膜晶體管的開發(fā)。這種薄膜晶體管可以通過不需要高溫高真空的溶液方法形成半導(dǎo)體層，并且，具有適于薄型輕質(zhì)化，具有柔性，材料成本便宜等優(yōu)點(diǎn)，有望作為柔性顯示器等的開關(guān)元件。作為這種薄膜晶體管，已經(jīng)提出了分別采用有機(jī)材料構(gòu)成柵電極、柵絕緣層、源電極、有機(jī)半導(dǎo)體層和取向膜的方案(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。這種薄膜晶體管由如下工序制造。
即，首先，在基板上形成源極形成區(qū)域和漏極形成區(qū)域，在接下來的工序；用由取向膜形成的隔壁包圍，在該包圍的區(qū)域內(nèi)形成源電極和漏電極。接著，沿著通道方向，通過進(jìn)行摩擦處理，使上述隔壁部分形成為取向膜。接著，在取向膜上涂覆有機(jī)半導(dǎo)體材料之后，加熱到該有機(jī)半導(dǎo)體材料形成為液晶相的溫度，再進(jìn)行急冷。由此，形成在通道縱向上取向的有機(jī)半導(dǎo)體層。然后，在該有機(jī)半導(dǎo)體層上形成柵絕緣層之后，在柵絕緣層上形成柵電極。
但是，作為評(píng)價(jià)薄膜晶體管性能的一個(gè)物性值，有半導(dǎo)體層中的載波移動(dòng)度。這種半導(dǎo)體層中的載波移動(dòng)度越大，薄膜晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓越低，意味著具有越高的晶體管特性。但是，有機(jī)半導(dǎo)體層通常與由硅等構(gòu)成的無機(jī)半導(dǎo)體層相比，載波移動(dòng)度低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，在具有有機(jī)半導(dǎo)體層的薄膜晶體管中，降低驅(qū)動(dòng)電壓并使之具備高的晶體管特性非常困難。
因此，從提高載波移動(dòng)度的角度出發(fā)，對(duì)構(gòu)成有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)材料的種類進(jìn)行著大量研究。而且，載波移動(dòng)度通過柵電極與施加的柵電壓或柵絕緣層的比電容率或膜厚等有關(guān)，因此，這些構(gòu)成材料的選擇和形成條件的最佳化也很重要。而且，進(jìn)行了設(shè)置上述取向膜并使有機(jī)半導(dǎo)體層的取向一致的嘗試。
然而，對(duì)于設(shè)置取向膜的情況下的最佳層構(gòu)成沒有進(jìn)行充分的研究，實(shí)際上還存在改善的余地。例如，非專利文獻(xiàn)1中所述的薄膜晶體管中，在形成取向膜和有機(jī)半導(dǎo)體層之后，在有機(jī)半導(dǎo)體層上形成柵絕緣層和柵電極。因此，存在柵絕緣層和柵電極的形成方法局限于不損害有機(jī)半導(dǎo)體層的特性的方法的問題。
也就是說，有機(jī)半導(dǎo)體層一旦暴露在超過其構(gòu)成材料即有機(jī)半導(dǎo)體材料成為液晶相的溫度的非常高的溫度下，就會(huì)變成無取向狀態(tài)，其載波移動(dòng)度大大降低。進(jìn)而，有機(jī)半導(dǎo)體材料如果暴露于高于上述溫度的高溫下，就不會(huì)顯示出作為半導(dǎo)體本身的性質(zhì)。而且，有機(jī)半導(dǎo)體層容易受到光刻法(photolithography)中使用的硫酸等蝕刻液的損傷。
因此，柵絕緣層和柵電極的形成，不能使用例如等離子體CVD法、濺射法等在高溫下進(jìn)行的成膜方法或光刻法。因此，也不能使用能采用這些方法進(jìn)行微細(xì)加工的材料。由此，采用具有有機(jī)半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，不能充分改善有機(jī)半導(dǎo)體層中的載波移動(dòng)度，其結(jié)果，實(shí)際上驅(qū)動(dòng)電壓高，操作頻率慢。
非專利文獻(xiàn)1川瀨健夫著，“2000 International ElectronDevice Meeting technical digest”，第623-626頁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種驅(qū)動(dòng)電壓低并具有高晶體管特性的薄膜晶體管、可以容易并且可靠地制造該薄膜晶體管的薄膜晶體管制造方法、可靠性高的電路以及顯示裝置和電子機(jī)器。
通過下述的本發(fā)明可以達(dá)到該目的。本發(fā)明的薄膜晶體管的特征在于具有具有通道區(qū)域的有機(jī)半導(dǎo)體層；以夾持上述通道區(qū)域方式設(shè)置的源區(qū)域和漏極區(qū)域；與上述通道區(qū)域?qū)?yīng)的柵電極；設(shè)置在上述柵電極和上述有機(jī)半導(dǎo)體層之間的、具有用于在上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面上使上述有機(jī)半導(dǎo)體層取向的取向面的柵絕緣層。由此，能夠獲得驅(qū)動(dòng)電壓低并且具有高晶體管特性的薄膜晶體管。
這里的所謂取向面是指，例如通過將柵絕緣層在所定方向上取向而形成的柵絕緣層的有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面，有機(jī)半導(dǎo)體層被該取向面在所定方向上取向。而且，取向面也可以是通過在柵絕緣層的有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面上形成沿著所定方向的多個(gè)槽形成的、柵絕緣層的有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面。有機(jī)半導(dǎo)體層通過上述取向面在所定方向上取向。由此，能夠獲得驅(qū)動(dòng)電壓低并且具有高晶體管特性的薄膜晶體管。
而且，所定方向優(yōu)選是通過通道區(qū)域形成與從源區(qū)域和漏極區(qū)域中的一方朝向另一方的方向大致平行的方向。由此，通道區(qū)域中的載波移動(dòng)度變得更高，結(jié)果，能夠獲得驅(qū)動(dòng)電壓低并且具有高晶體管特性的薄膜晶體管。
在本發(fā)明的薄膜晶體管中，柵絕緣層優(yōu)選通過對(duì)其有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面施加取向處理形成取向面。由此能夠?qū)沤^緣層賦予更可靠的傾向性。進(jìn)而，在本發(fā)明的薄膜晶體管中，上述柵絕緣層的至少上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)優(yōu)選由主要由聚亞胺樹脂為主要成分的有機(jī)材料構(gòu)成。由此，能夠達(dá)到容易賦予柵絕緣層取向性并且提高與有機(jī)半導(dǎo)體層的粘合性的目的。
在本發(fā)明的晶體管中，上述柵絕緣層優(yōu)選具有在上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的相反側(cè)設(shè)置的主要由無機(jī)材料構(gòu)成的層。由此，可以控制柵絕緣層的特性，具體地說，可以賦予高比電容率和良好的取向性。結(jié)果，可以進(jìn)一步提高通道區(qū)域中的載波移動(dòng)度。
在本發(fā)明的薄膜晶體管中，上述無機(jī)材料優(yōu)選以氧化硅或者氮化硅為主要成分。這些材料具有特別高的比電容率。而且，在本發(fā)明的薄膜晶體管中，上述有機(jī)材料以聚亞胺樹脂為主要成分，因此，柵絕緣層在耐熱性和耐藥品性等特性方面優(yōu)良。
在本發(fā)明的薄膜晶體管中，上述聚亞胺樹脂優(yōu)選具有二烯丙基酮的結(jié)構(gòu)。由此，能夠通過光取向法容易地賦予柵絕緣層取向性。而且，在本發(fā)明的薄膜晶體管中，柵絕緣層優(yōu)選與有機(jī)半導(dǎo)體層接觸。由此，可以更可靠地賦予有機(jī)半導(dǎo)體層取向性。而且，上述有機(jī)半導(dǎo)體層優(yōu)選主要由高分子的有機(jī)半導(dǎo)體材料構(gòu)成。由此，可以以簡(jiǎn)單的方法比較容易地賦予有機(jī)半導(dǎo)體層取向性。
在本發(fā)明的薄膜晶體管中，上述源區(qū)域和上述漏極區(qū)域優(yōu)選主要由導(dǎo)電性高分子材料構(gòu)成。在此，源區(qū)域和漏極區(qū)域是例如夾持通道區(qū)域形成的源電極和漏電極。通過使用導(dǎo)電性高分子材料，不采用在高溫下進(jìn)行的成膜方法，采用涂覆法(溶液法)就可以成膜，因此，有可以在不損害柵絕緣層的取向性的情況下形成源電極和漏電極的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的薄膜晶體管中，優(yōu)選具有支撐柵電極、柵絕緣層、源電極和漏極的基板，柵電極比源電極和漏電極設(shè)置在更靠近基板側(cè)。本發(fā)明適用于這樣的構(gòu)成，即底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。
本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法的特征在于，具備形成柵電極的工序；在上述柵電極上形成柵絕緣層的工序；在上述柵絕緣層上形成具有通道區(qū)域的有機(jī)半導(dǎo)體層的工序；和，以夾持上述通道區(qū)域的方式形成源區(qū)域和漏極區(qū)域的工序，而在形成上述有機(jī)半導(dǎo)體層的工序中，使上述有機(jī)半導(dǎo)體層的至少上述柵絕緣層側(cè)的部分取向。由此，可以容易并且可靠地制造驅(qū)動(dòng)電壓低并且具有高晶體管特性的薄膜晶體管。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，形成有機(jī)半導(dǎo)體層，使其至少一部分與柵絕緣層接觸，此時(shí)，優(yōu)選使有機(jī)半導(dǎo)體層的至少上述柵絕緣層側(cè)的面附近發(fā)生取向。由此，可以容易并且可靠地制造驅(qū)動(dòng)電壓低并且具有高晶體管特性的薄膜晶體管。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，具備對(duì)上述柵絕緣層的上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面施以取向處理的工序，之后，沿著上述柵絕緣層的取向方向，以所定間隔形成上述源區(qū)域和上述漏極區(qū)域。由此，可以更加可靠地賦予柵絕緣層取向性。而且，在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，上述取向處理優(yōu)選通過摩擦法或者光取向法進(jìn)行。由此，可以更容易地賦予柵絕緣層取向性。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，在形成上述源區(qū)域和漏極區(qū)域的工序之后，優(yōu)選具有對(duì)上述柵絕緣層的至少上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面施以取向處理的工序。由此，可以更可靠地賦予柵絕緣層取向性。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，上述取向處理優(yōu)選通過光取向法進(jìn)行。由此，可以更容易地賦予柵絕緣層取向性。而且，在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，在形成上述柵絕緣層的工序中，優(yōu)選在上述柵電極上形成主要由無機(jī)材料構(gòu)成的第1層，在上述第1層上形成主要由有機(jī)材料構(gòu)成的第2層。由此，可以獲得具有高比電容率和良好取向性的柵絕緣層。
在本發(fā)明的薄膜晶體管的制造方法中，第1層優(yōu)選通過熱氧化法、CVD法、SOG法或者聚硅氨烷法形成。在形成上述有機(jī)半導(dǎo)體層的工序中，優(yōu)選在加熱到有機(jī)半導(dǎo)體材料形成液晶相的溫度以上的溫度之后進(jìn)行冷卻。由此，可以更可靠地賦予有機(jī)半導(dǎo)體層取向性。
本發(fā)明的電路的特征在于，具備上述本發(fā)明的薄膜晶體管。由此，能夠獲得可靠性高的電路。本發(fā)明的顯示裝置的特征在于，具備上述本發(fā)明的電路。由此，可以獲得可靠性高的顯示裝置。本發(fā)明的電子機(jī)器的特征在于，具備電源部和采用本發(fā)明顯示裝置的顯示部。由此，能夠獲得可靠性高的電子機(jī)器。


圖1是表示本發(fā)明薄膜晶體管的第1實(shí)施方案的縱向截面圖。
圖2是用于說明圖1表示的薄膜晶體管的第1制造方法的圖(縱向截面圖)。
圖3是用于說明圖1表示的薄膜晶體管的第1制造方法的圖(縱向截面圖)。
圖4是用于說明圖1表示的薄膜晶體管的第2制造方法的圖(縱向截面圖)。
圖5是用于說明圖1表示的薄膜晶體管的第2制造方法的圖(縱向截面圖)。
圖6是表示本發(fā)明薄膜晶體管的第2實(shí)施方案的縱向截面圖。
圖7是用于說明圖6表示的薄膜晶體管的制造方法的圖(縱向截面圖)。
圖8是表示將本發(fā)明的顯示裝置用在電泳顯示裝置時(shí)的實(shí)施方案的縱向截面圖。
圖9是表示具備圖8所示的電泳顯示裝置的有效矩陣裝置的方框圖。
圖10是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用于便攜式電話時(shí)的實(shí)施方案的立體圖。
圖11是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在數(shù)碼相機(jī)上的實(shí)施方案的立體圖。
圖12是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在電子書上的實(shí)施方案的立體圖。
圖13是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用作電子紙的實(shí)施方案的立體圖。
圖14是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在電子筆記本上的實(shí)施方案的立體圖。
圖15是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在顯示器上的實(shí)施方案的圖。圖中，1…薄膜晶體管；2…基板；3…柵電極；4…柵絕緣層；41…上面；42…無機(jī)層；43…有機(jī)層；5…源電極；6…漏電極；7…有機(jī)半導(dǎo)體層；71…通道區(qū)域；8…保護(hù)層；9…基底層；20…電泳顯示裝置；21…第1基板；22…第2基板；23…第1電極；24…第2電極；25a、25b…電泳粒子；10…電泳分散液；40…微膠囊；60…有效矩陣裝置；61…數(shù)據(jù)線；62…掃描線；64…作用電極；300…移動(dòng)電話機(jī)；301…操作盤；302…受話口；303…送話口；304…顯示板；400…數(shù)碼相機(jī)；401…外殼；402…顯示板；403…受光單元；404…快門鈕；405…電路基板；406…視頻信號(hào)輸出端子；406A…電視監(jiān)視器；407…輸入端子；407A…個(gè)人計(jì)算機(jī)；500…電子書；501…框架；502…蓋；503…顯示裝置；504…操作部；600…電子紙；601…主體；602…顯示單元；700…電子筆記本；701…蓋；800…顯示器；801…主體部；802a、802b…輸送輥對(duì)；803…孔部；804…透明玻璃板；805…插入口；806…端子部；807…插口；808…控制器；809…操作部；900…布；910…輥；920…偏振光照射裝置。
具體實(shí)施例方式
下面基于附圖中表示的最佳實(shí)施方案來詳細(xì)說明本發(fā)明的薄膜晶體管、薄膜晶體管的制造方法、電路、顯示裝置和電子機(jī)器。
第1實(shí)施方案首先，對(duì)本發(fā)明的薄膜晶體管的第1實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的薄膜晶體管的第1實(shí)施方案的縱向截面圖，圖2和圖3分別是用于說明圖1所表示的薄膜晶體管的第1制造方法的圖(縱向截面圖)，圖4和圖5分別是用于說明圖1所示的薄膜晶體管的第2制造方法的圖(縱向截面圖)。另外，在下面的說明中，將圖1～圖5中的上側(cè)成為“上”，下側(cè)成為“下”。
圖1所示的薄膜晶體管1是將基板2、基底層9、柵電極3、柵絕緣層4、源電極5和漏極6、有機(jī)半導(dǎo)體層7、保護(hù)層8按照該順序?qū)盈B而構(gòu)成的。具體地說，在薄膜晶體管1中，在基板2上通過基底層9設(shè)置柵電極3，再在基板2上設(shè)置著柵絕緣層4以覆蓋柵電極3。在柵絕緣層4上，分離設(shè)置源電極5和漏電極6，以避開柵電極3的正上部，再在柵絕緣層4上，設(shè)置著有機(jī)半導(dǎo)體層7，以分別覆蓋源電極5和漏電極6。該有機(jī)半導(dǎo)體層7的源電極5和漏電極6之間的區(qū)域(與柵電極3對(duì)應(yīng)的區(qū)域)形成為移動(dòng)載波的通道區(qū)域71。然后，在該有機(jī)半導(dǎo)體層7上設(shè)置有保護(hù)層8。這樣的薄膜晶體管1是柵電極3通過柵絕緣層4比源電極5和漏電極6更靠近基板2側(cè)設(shè)置的薄膜晶體管，即，底柵結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管。
下面對(duì)構(gòu)成薄膜晶體管1的各部分依次進(jìn)行說明?；?支撐構(gòu)成薄膜晶體管1的各層(各部分)?；?，例如可以使用玻璃基板、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、芳香族聚酯(液晶聚合物)等構(gòu)成的塑料基板(樹脂基板)、石英基板、硅基板、鎵砷玻璃基板等。在賦予薄膜晶體管1柔性的情況下，基板2可選擇塑料基板。
在該基板2上，設(shè)置有基底層9?；讓?例如基于防止離子從基板2的表面擴(kuò)散的目的，以及提高柵電極3和基板2的密接性(粘接性)的目的等而設(shè)置的。作為基底層9的構(gòu)成材料，沒有特別的限定，但是，在基板2使用玻璃基板的情況下，適合使用氧化硅、氮化硅等。
基底層9的厚度(平均)可根據(jù)目的來適當(dāng)設(shè)定，沒有特別的限定，優(yōu)選1～500nm左右，更優(yōu)選10～300nm左右。而且，基底層9只要根據(jù)需要設(shè)置就可以，也可以省略。
在基底層9上，可設(shè)置柵電極3。作為柵電極3的構(gòu)成材料，可以舉出例如Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cu或者含有它們的合金等的金屬材料、碳黑、碳納米管、富勒稀(フラ—レン)等碳材料、聚乙炔、聚吡咯、PEDOT(聚乙烯二氧噻吩)類的聚噻吩、聚苯胺、聚(對(duì)苯撐)、聚(對(duì)苯撐乙烯撐)、聚芴、聚咔唑、聚硅烷或者它們的衍生物等導(dǎo)電性高分子材料等。
柵電極3、后述的源電極5和漏電極6的厚度(平均)沒有特別的限制，分別優(yōu)選為0.1～2000nm左右，更優(yōu)選1～1000nm左右。而且，在基底層9上，設(shè)置有柵絕緣層4以覆蓋柵電極3。
該柵絕緣層4具有使源電極5和漏電極6相對(duì)于柵電極3絕緣的功能，和使設(shè)置在柵絕緣層4上的有機(jī)半導(dǎo)體層7取向的功能。也就是說，柵絕緣層4同時(shí)具有作為絕緣膜和取向膜的兩種功能。由此，可以在不導(dǎo)致薄膜晶體管1的層構(gòu)成復(fù)雜化的情況下，使有機(jī)半導(dǎo)體層7的取向方向?yàn)樗ǚ较颍⑶铱梢赃_(dá)到提高通道區(qū)域71中的載波移動(dòng)度的目的。
在本實(shí)施方案中，柵絕緣層4的至少上面(有機(jī)半導(dǎo)體層7側(cè)的面)41附近以所定方向，特別是與通道區(qū)域71的通道縱向(圖1中為左右方向)大致平行取向，有機(jī)半導(dǎo)體層7的取向方向也是沿著柵絕緣層4的取向方向，即，與通道區(qū)域71的通道縱向大致平行。這樣，通道區(qū)域71中的載波移動(dòng)度變得特別高。另外，該柵絕緣層4在其整個(gè)面方向上可以不具有取向性，在至少與有機(jī)半導(dǎo)體層7的通道區(qū)域71對(duì)應(yīng)的部分具有取向性就可以。
該柵絕緣層4優(yōu)選主要由有機(jī)材料(特別是有機(jī)高分子材料)構(gòu)成。以有機(jī)高分子材料作為主材料的柵絕緣層4，其形成容易，同時(shí)，容易賦予取向性，可以達(dá)到提高與柵絕緣層4上形成的有機(jī)半導(dǎo)體層7的粘合性的目的。作為這樣的有機(jī)高分子材料，可以舉出例如聚亞胺樹脂、聚酰胺亞胺樹脂、聚四氟乙烯等，也可以將它們中的一種或者兩種以上組合使用，特別是，以聚亞胺樹脂為主要成分是合適的。通過以聚亞胺樹脂為主要成分構(gòu)成柵絕緣層4，柵絕緣層4除了上述效果之外，在耐熱性、耐藥品性等特性方面也是優(yōu)良的。
柵絕緣層4的厚度(平均)沒有特別的限定，優(yōu)選為10～5000nm左右，更優(yōu)選為50～1000nm左右。通過使柵絕緣層4的厚度在上述范圍內(nèi)，可以可靠地使柵電極3與源電極5以及與漏電極6絕緣，并且提高晶體管特性。
在柵絕緣層4上，源電極5和漏電極6沿著柵絕緣層4的取向方向，間隔所定的距離設(shè)置。這些源電極5和漏電極6的構(gòu)成材料根據(jù)后述的薄膜晶體管1的制造方法的不同而適當(dāng)選擇。即，在對(duì)柵絕緣層4施以取向處理后，在柵絕緣層4上形成源電極5和漏電極6時(shí)(采用圖2和圖3表示的第1制造方法的情況)，源電極5和漏電極6優(yōu)選以導(dǎo)電性高分子材料為主要材料構(gòu)成。
導(dǎo)電性高分子材料與在高溫下進(jìn)行的成膜方法無關(guān)，可以采用涂覆法(溶液法)進(jìn)行成膜，具有可以在不影響柵絕緣層4的取向性的情況下形成源電極5和漏電極6的優(yōu)點(diǎn)。作為這種導(dǎo)電性高分子材料，可以采用與上述柵電極3中舉出的導(dǎo)電性高分子材料相同的材料。
另一方面，在柵絕緣層4上形成源電極5和漏電極6之后，在對(duì)柵絕緣層4施以取向處理的情況下(采用圖4和圖5表示的第2制造方法的情況)，源電極5和漏電極6除了上述導(dǎo)電性高分子材料之外，可以以金屬材料為主要材料構(gòu)成。金屬材料通過使用等離子體CVD法、濺射法等成膜方法，具有容易并且可靠地形成尺寸精度高的源電極5和漏電極6的優(yōu)點(diǎn)。從而，能夠使源電極5和漏電極6之間的距離(通道長(zhǎng)度)比較短來設(shè)定，可以降低薄膜晶體管1的驅(qū)動(dòng)電壓，使之具備高的晶體管特性，并達(dá)到薄膜晶體管1高度集成化的目的。作為這種金屬材料可以使用與上述漏電極3中舉出的金屬材料相同的材料。
而且，在柵絕緣層4上設(shè)置有機(jī)半導(dǎo)體層7，以覆蓋源電極5和漏電極6，并且與柵絕緣層4接觸。有機(jī)半導(dǎo)體層7以有機(jī)半導(dǎo)體材料(顯示半導(dǎo)體的導(dǎo)電的有機(jī)材料)為主要材料構(gòu)成的。在本實(shí)施方案中，有機(jī)半導(dǎo)體層7根據(jù)柵絕緣層4的取向性，使通道區(qū)域71與通道縱向大致平行地取向。這樣，通道區(qū)域71中的載波移動(dòng)度變高，其結(jié)果，薄膜晶體管1的驅(qū)動(dòng)電壓降低，并具有高的晶體管特性。
而且，通過與柵絕緣層4接觸設(shè)置有機(jī)半導(dǎo)體層7，適合發(fā)揮柵絕緣層4的取向性賦予功能，可以更加可靠地使有機(jī)半導(dǎo)體層7取向。作為該有機(jī)半導(dǎo)體材料，可以舉出例如萘、蒽、并四苯、戊省、己省、酞菁、苝、腙、三苯基甲烷、二苯基甲烷、均二苯乙烯、芳基乙烯、吡唑啉、三苯基胺、三芳基胺或者它們的衍生物類的低分子的有機(jī)半導(dǎo)體材料，或聚-N-乙烯基咔唑、聚乙烯芘、聚乙烯蒽、聚噻吩、聚(對(duì)苯撐乙烯撐)、芘甲醛樹脂、乙基咔唑甲醛樹脂、芴-聯(lián)二噻吩共聚物或者它們的衍生物類高分子的有機(jī)半導(dǎo)體材料，也可以將其中的一種或者兩種以上組合使用，特別是，優(yōu)選使用高分子的有機(jī)半導(dǎo)體材料。高分子的有機(jī)半導(dǎo)體材料可以采用簡(jiǎn)單的方法比較容易地取向。
而且，以高分子的有機(jī)半導(dǎo)體材料作為主要材料構(gòu)成的有機(jī)半導(dǎo)體層7能夠薄型化和輕質(zhì)化，并且，柔性優(yōu)良，因此，適合作為柔性顯示器的開關(guān)元件等使用的薄膜晶體管。有機(jī)半導(dǎo)體層7的厚度(平均)優(yōu)選為0.1～1000nm左右，更優(yōu)選1～100nm左右。有機(jī)半導(dǎo)體層7不僅可以設(shè)置得覆蓋源電極5和漏電極6，而且，也可以設(shè)置在至少源電極5和漏電極6之間的區(qū)域(通道區(qū)域71)中。
在有機(jī)半導(dǎo)體層7上，設(shè)置有保護(hù)層8。該保護(hù)層8可保護(hù)構(gòu)成薄膜晶體管1的各層。作為該保護(hù)層8的材料，可以舉出例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯基酯共聚物等聚烯烴，改性烯烴，聚酰胺(例如尼龍6、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12、尼龍6-12、尼龍6-66)，熱塑性聚亞胺，芳香族聚酯等液晶聚合物，聚氧化苯烯，聚次苯基亞硫酸酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚、聚醚醚酮、聚醚亞胺、聚縮醛、苯乙烯、聚烯烴類，聚氯乙烯類，聚氨酯類，聚酯類，聚酰胺類，聚丁二烯類，反聚異戊間二烯類，氟橡膠類，氯化聚乙烯類等各種熱塑性彈性體等，或者以它們?yōu)橹鞯墓簿畚?，混合物，聚合?合金等，可以將它們中的一種或者兩種以上組合使用。
保護(hù)層8的厚度(平均)沒有特別的限定，優(yōu)選1～500nm左右，更優(yōu)選10～300nm左右。保護(hù)層可以根據(jù)需要設(shè)置，也可以省略。上述薄膜晶體管1通過改變施加在柵電極3上的電壓，來控制通過源電極5和漏電極6之間的電流量。
也就是說，在對(duì)柵電極3不施加電壓的斷開狀態(tài)下，即使在源電極5和漏電極6之間施加電壓，有機(jī)半導(dǎo)體層7中也幾乎不存在載波，因此，只有很少的電流通過。另一方面，在對(duì)柵電極3施加電壓的接通狀態(tài)下，在面對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體層7的柵絕緣層4的部分感應(yīng)電荷，形成通道區(qū)域(載波的通路)71。在這種狀態(tài)下，如果在源電極5和漏電極6之間施加電壓，電流就通過通道區(qū)域71。這種薄膜晶體管1例如可以如下制造。
首先，對(duì)薄膜晶體管1的第1制造方法進(jìn)行說明[A1]基底層形成工序(圖2(a))首先，在基板2上，形成基底層9。該基底層9可以通過例如除CVD法、濺射法、真空蒸鍍法等薄膜形成法之外，SOG(spin.on.glass)法、濕式法等形成。
柵電極形成工序(圖2(b))接著，在基底層9上形成柵電極3。首先，在基底層9上形成金屬膜(金屬層)。其可以通過例如等離子體CVD、熱CVD、激光CVD這類化學(xué)蒸鍍法(CVD)、真空蒸鍍、濺射(低溫濺射)、離子鍍等干式電鍍、電解電鍍、浸漬電鍍、無電解電鍍等濕式電鍍法、溶射法、溶膠凝膠法、MOD法、金屬箔的粘接等而形成。
在該金屬膜上，在涂覆抗蝕劑材料之后進(jìn)行固化，形成與柵電極3的形狀相應(yīng)的抗蝕劑層。將該抗蝕劑層作為掩模使用，除去金屬膜的不要的部分。除去該金屬膜可以組合使用例如等離子體蝕刻、反應(yīng)性離子蝕刻、射束蝕刻、光助蝕刻等物理蝕刻法、濕式蝕刻等化學(xué)蝕刻法等中的一種或者兩種以上。
然后，通過除去抗蝕劑層，制成柵電極3。柵電極3可以例如使用各種涂覆法，在基底層9上涂覆(供給)含有導(dǎo)電性離子的導(dǎo)電性材料之后，根據(jù)需要，對(duì)該涂覆面施以后處理(例如加熱、紅外線照射、施加超聲波等)來形成。
這里，作為涂覆方法可以舉出例如旋涂法、澆鑄法、微凹印涂覆法、凹印涂覆法、棒涂法、輥涂法、絲棒涂法、浸涂法、噴涂法、絲網(wǎng)印刷法、快速印刷法、膠印印刷法、噴墨印刷法、微接觸印刷法等，它們中的一種或者兩種以上可以組合使用。
柵絕緣層形成工序(圖2(c))接著，在形成了柵電極3的基底層9上，形成柵絕緣層4。例如，在柵絕緣層4由有機(jī)高分子材料構(gòu)成的情況下，柵絕緣層4可以通過使用上述涂覆方法，在基底層9上涂覆含有有機(jī)高分子材料或者其前體的溶液，以涂覆柵電極3，然后，根據(jù)需要，對(duì)該涂覆膜施以后處理(例如加熱、紅外線照射、施加超聲波等)來形成。
柵絕緣層取向處理工序(圖2(d))接著，通過對(duì)在該柵絕緣層4的上面(與基板2相對(duì)側(cè)的面)41施以采用摩擦法的取向處理，使柵絕緣層4的上面41附近以所定方向(圖2中的左右方向)取向。由此，可以獲得具有絕緣性和取向性的柵絕緣層4。
這里，所謂的摩擦法是指通過對(duì)柵絕緣層4以一定加壓擠壓例如聚酰胺(尼龍)制的布900卷成的輥910，同時(shí)旋轉(zhuǎn)，以一定方向摩擦(進(jìn)行摩擦)柵絕緣層4的上面41的方法。使用這種摩擦法，能夠比較容易地進(jìn)行柵絕緣層4的取向處理。
進(jìn)行這種摩擦法時(shí)的各種條件根據(jù)柵絕緣層4的構(gòu)成材料等有些不同，沒有特別的限定，例如可以如下進(jìn)行。擠壓量?jī)?yōu)選為0.01～1mm左右，更優(yōu)選0.1～0.5mm左右。轉(zhuǎn)數(shù)優(yōu)選為10～5000rpm左右，更優(yōu)選100～1000rpm左右。送入量?jī)?yōu)選為0.01～50m/分鐘左右，更優(yōu)選0.1～10m/分鐘左右。該取向處理可以使用在后述的第2制造方法中說明的光取向法。而且，不僅在采用摩擦處理使柵絕緣層4發(fā)生取向的方法中，技術(shù)在采用摩擦處理在柵絕緣層4的薄膜上形成多個(gè)微細(xì)槽的方法中，在急冷后述的有機(jī)半導(dǎo)體層7的方法中，也能夠使有機(jī)半導(dǎo)體層7取向。在形成該槽時(shí)，優(yōu)選在柵絕緣層4的有機(jī)半導(dǎo)體層7側(cè)的面上，沿著與從源電極和漏電極的任意一方到另一方的方向大致平行的方向形成多個(gè)微細(xì)的槽。而且，在形成槽時(shí)，優(yōu)選根據(jù)所需的有機(jī)半導(dǎo)體層的取向狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以形成所需的深度和所定的間距的槽。
源電極和漏電極的形成工序(圖3(e))接著，在柵絕緣層4上，沿著柵絕緣層4的取向方向，以所定的間隔形成源電極5和漏電極6。源電極5和漏電極6分別與上述柵絕緣層4同樣形成。另外，作為涂覆法，特別合適的是使用噴墨法、微接觸印刷法等直接形成方法。這樣，在不影響采用前述工序[A4]賦予的柵絕緣層4的取向性，可以形成源電極5和漏電極6。
有機(jī)半導(dǎo)體層形成工序(圖3(f))接著，在形成了源電極5和漏電極6的柵絕緣層4上，形成有機(jī)半導(dǎo)體層7，以覆蓋源電極5和漏電極6，并且與，柵絕緣層4接觸。這時(shí)，在源電極5和漏電極6之間(與柵電極3對(duì)應(yīng)的區(qū)域)形成通道區(qū)域71。
有機(jī)半導(dǎo)體層7可以與上述柵絕緣層4同樣形成。而且，這時(shí)優(yōu)選對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料的涂覆膜在加熱到有機(jī)半導(dǎo)體材料成為液晶相的溫度以上的溫度之后進(jìn)行冷卻(特別是急冷)。這樣，可以更加可靠地使有機(jī)半導(dǎo)體層7沿著柵絕緣層4的取向方向，即通道區(qū)域71的通道縱向(圖3中的左右方向)取向。
該加熱的溫度(加熱溫度)是在使有機(jī)半導(dǎo)體材料成為液晶相的溫度為280[℃]時(shí)，優(yōu)選280～280+30℃，更優(yōu)選280～280+10℃。如果加熱溫度過高，有可能構(gòu)成薄膜晶體管1的各部分發(fā)生變質(zhì)和劣化，或有機(jī)半導(dǎo)體材料不顯示作為半導(dǎo)體的形狀。該加熱處理可以根據(jù)需要進(jìn)行，例如，在有機(jī)半導(dǎo)體材料的涂覆膜形成時(shí)，該涂覆膜沿著通道區(qū)域71的通道縱向取向的情況下，可以省略。而且，不僅該急冷處理方法，在進(jìn)行加熱處理的同時(shí)，通過使用在源電極和漏電極之間通電的方法，或者通過在加熱處理的同時(shí)沿著薄膜晶體管1的通道區(qū)域71的通道縱向施加磁場(chǎng)，可以使有機(jī)半導(dǎo)體層7沿著通道區(qū)域71的通道縱向取向。
另外，有機(jī)半導(dǎo)體層7的形成區(qū)域并不限于圖示的構(gòu)成，有機(jī)半導(dǎo)體層7可以只在源電極5和漏電極6之間的區(qū)域(通道區(qū)域7)中形成。這樣，在同一基板上，在同時(shí)設(shè)置多個(gè)薄膜晶體管1(元件)時(shí)，通過獨(dú)立形成各元件的有機(jī)半導(dǎo)體層7，可以抑制漏電流和各元件之間的交調(diào)失真。而且，可以減少有機(jī)半導(dǎo)體層材料的使用量，達(dá)到降低制造成本的目的。
保護(hù)層形成工序(圖3(g))接著，在有機(jī)半導(dǎo)體層7上形成保護(hù)層。保護(hù)層8可以與上述柵絕緣層4同樣形成。經(jīng)過以上的工序；可以制成第1實(shí)施方案的薄膜晶體管1。在該制造方法中，有機(jī)半導(dǎo)體層7在形成柵絕緣層4之后形成。也就是說，在形成柵電極3和柵絕緣層4時(shí)，不形成有機(jī)半導(dǎo)體層7。因此，可以不考慮由于柵電極3或柵絕緣層4成膜時(shí)的溫度或蝕刻液的影響，有機(jī)半導(dǎo)體層7的取向性發(fā)生損害以及有機(jī)半導(dǎo)體層7發(fā)生變質(zhì)劣化(損傷)等，以選擇柵電極3和柵絕緣層4的形成方法。這樣，能夠以最佳的尺寸和材料形成柵電極3和柵絕緣層4，達(dá)到提高通道區(qū)域71中的載波移動(dòng)度的目的。
下面對(duì)薄膜晶體管1的第2制造方法進(jìn)行說明。下面參照?qǐng)D4和圖5說明第2制造方法，著重說明與上述第1制造方法的不同點(diǎn)，對(duì)應(yīng)同樣的情況省略其說明。在第2制造方法中，在柵絕緣層4上，形成源電極5和漏電極6之后，對(duì)柵絕緣層4進(jìn)行取向處理，除此之外，與上述第1制造方法同樣。
基底層形成工序(圖4(a))進(jìn)行與上述工序[A1]同樣的工序。
柵電極形成工序(圖4(b))與上述工序[A2]進(jìn)行同樣的工序。
柵絕緣層形成工序(圖4(c))與上述工序[A3]進(jìn)行同樣的工序。
另外，在第2制造方法中，在后述工序[B5]中，在形成源電極5和漏電極6之后，對(duì)柵絕緣層4施以取向處理。因此，作為柵絕緣層4的構(gòu)成材料，在上述材料中，優(yōu)選使用在形成源電極5和漏電極6之后能夠施以取向性的材料。作為這種材料，例如具有二烯丙基酮結(jié)構(gòu)的聚亞胺樹脂是合適的。通過以這種具有二烯丙基酮結(jié)構(gòu)的聚亞胺樹脂作為主要材料來構(gòu)成柵絕緣層4，可以通過光取向法容易并且可靠地賦予柵絕緣層4取向性。
源電極和漏電極形成工序(圖4(d))進(jìn)行與上述工序[B1](工序[A1])同樣的工序。
柵絕緣層取向處理工序(圖5(e))接著，在該柵絕緣層4的上面41上通過施以采用光取向法的取向處理，使柵絕緣層4的上面41附近，在從源電極5和漏電極6的任意一方到另一方的方向(圖5中的左右方向)，即通道區(qū)域71的通道縱向上取向。這樣，能夠獲得具有絕緣性和取向性的柵絕緣層4。
這里，所謂光取向法是指通過對(duì)柵絕緣層4直接照射來自偏振光照射裝置920的偏振光，使偏振光方向的高分子鏈選擇性反應(yīng)的方法。采用這種光取向法，可以防止從柵絕緣層4產(chǎn)生粉塵和產(chǎn)生靜電，并進(jìn)行柵絕緣層4的取向處理。這樣，可以更加可靠地防止薄膜晶體管1的性能降低。
另外，在對(duì)柵絕緣層4進(jìn)行采用光取向法的取向處理時(shí)，優(yōu)選在加熱柵絕緣層4的同時(shí)進(jìn)行。這樣，可以更可靠地并且在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行柵絕緣層4的取向處理。這種加熱的溫度(加熱溫度)沒有特別的限定，但是優(yōu)選50～300℃在左右，更優(yōu)選100～200℃左右。
有機(jī)半導(dǎo)體層形成工序(圖5(f))
進(jìn)行與上述工序[A6]同樣的工序。
保護(hù)層形成工序(圖5(g))進(jìn)行與上述工序[A7]同樣的工序。
經(jīng)過上述工序；可以獲得第1實(shí)施方案的薄膜晶體管1。采用這種第2制造方法，也能夠獲得與上述第1制造方法同樣的效果。
第2實(shí)施方案接著，對(duì)本發(fā)明的薄膜晶體管的第2實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明的薄膜晶體管的第2實(shí)施方案的縱向截面圖，圖7是分別用于說明圖6表示的薄膜晶體管的制造方法的圖(縱向截面圖)。而且，在下面的說明中，圖6和圖7中的上側(cè)稱為“上”，下側(cè)稱為“下”。
下面對(duì)第2實(shí)施方案的薄膜晶體管進(jìn)行說明，但是著重說明與上述第1實(shí)施方案不同的地方，對(duì)于同樣的事項(xiàng)省略其說明。
第2實(shí)施方案的薄膜晶體管1的柵絕緣層4的構(gòu)成不同，除此之外，與上述第1實(shí)施方案相同。也就是說，圖6表示的薄膜晶體管1中，柵絕緣層4，由設(shè)置在柵電極3側(cè)的、主要由無機(jī)材料構(gòu)成的無機(jī)層(第1層)42和設(shè)置在有機(jī)半導(dǎo)體層7側(cè)的、主要由有機(jī)材料構(gòu)成的有機(jī)層(第2層)43而構(gòu)成的。
作為無機(jī)層42的構(gòu)成材料，優(yōu)選使用比電容率高的絕緣性無機(jī)材料。這樣，可以進(jìn)一步提高通道區(qū)域71中的載波移動(dòng)度。作為該無機(jī)材料，可舉出例如SiO2(氧化硅)、Si2N3(氮化硅)、Al2O3、Ta2O5、BST、PZT等，可以組合使用其中的一種或者兩種以上，特別是以SiO2或者Si2N3為主要成分的材料是合適的。這些材料具有特別高的絕緣性。有機(jī)層43的構(gòu)成可以是與上述第1實(shí)施方案中說明的柵絕緣層4相同的構(gòu)成。
在本實(shí)施方案中，通過使柵絕緣層4由無機(jī)層42和有機(jī)層43構(gòu)成，可以使柵絕緣層4獲得比無機(jī)層42高的比電容率，同時(shí)，具有通過有機(jī)層43賦予有機(jī)半導(dǎo)體層7取向性的功能。這樣，能夠獲得高質(zhì)量的柵絕緣層4，其結(jié)果，可以使載波區(qū)域71中的載波移動(dòng)度特別高。
這種薄膜晶體管1，例如可以如下地制造。
基底層形成工序(圖7(a))進(jìn)行與上述工序[A1]同樣的工序。
柵電極形成工序(圖7(b))進(jìn)行與上述工序[A2]同樣的工序。
柵絕緣層形成工序(圖7(c))首先，在形成了柵電極3的基底層9上形成無機(jī)層42。該無機(jī)層42可以通過各種成膜方法形成，可以通過熱氧化法、CVD法、SOG法或者聚硅氨烷法形成。采用這些方法，可以比較容易地形成無機(jī)層42。
接著，通過進(jìn)行與上述工序[A3]同樣的工序，形成有機(jī)層43。接著，采用與上述第1制造方法或者上述第2方法，依次進(jìn)行源電極5或者漏電極6的形成、柵絕緣層4的取向處理、有機(jī)半導(dǎo)體層7的形成、有機(jī)半導(dǎo)體層7的加熱處理、保護(hù)層8的形成(未圖示)。經(jīng)過上述工序；可以獲得第2實(shí)施方案的薄膜晶體管1。采用這樣的第2實(shí)施方案，也能獲得與上述第1實(shí)施方案同樣的效果。
接著，對(duì)于組裝了具備如上述薄膜晶體管1的有效矩陣裝置(本發(fā)明的電路)的本發(fā)明顯示裝置，以電泳裝置為代表進(jìn)行說明。圖8是表示將本發(fā)明顯示裝置用于電泳顯示裝置的情況下的實(shí)施方案的縱向截面圖，圖9是表示具備圖8所示的電泳顯示裝置的有效矩陣裝置的方框圖。
圖8表示的電泳顯示裝置20是在第2基板22上設(shè)置有效矩陣裝置60，并在該有效矩陣裝置60上按順序?qū)訅旱?電極24、微膠囊40、具有透光性的第1電極23和具有透光性的第1基板21而構(gòu)成。而且，第2電極24被分割成矩陣狀，即在縱橫上規(guī)則排列。在被分割的第2電極24上，分別接觸設(shè)置具備有效矩陣裝置60的作用電極。作用電極64以與第2電極24大致相同的排列和間距形成圖案。
如圖9所示，有效矩陣裝置60具有相互正交的多個(gè)數(shù)據(jù)線61和多個(gè)掃描線62，在這些數(shù)據(jù)線61和掃描線62的交點(diǎn)附近，分別配置薄膜晶體管(開關(guān)元件)1和作用電極64。這樣，薄膜晶體管1的柵電極3與掃描線62連接，源電極5和漏電極6的任意一方與數(shù)據(jù)線61連接，另一方與作用電極64連接著。而且，在各膠囊40內(nèi)分別封入特性不同的多種電泳粒子，在本實(shí)施方案中，封入有含有電荷和顏色(色彩)不同的兩種電泳粒子25a、25b的電泳分散液10。
在該電泳顯示裝置20中，如果向一根或者多根掃描線62提供選擇信號(hào)(選擇電壓)，與提供該選擇信號(hào)(選擇電壓)的掃描線62連接的薄膜晶體管1接通。這樣，與該薄膜晶體管1連接的數(shù)據(jù)線61和作用電極64實(shí)際上是導(dǎo)通的。這時(shí)，如果處于向數(shù)據(jù)線61提供所需數(shù)據(jù)(電壓)的狀態(tài)，該數(shù)據(jù)(電壓)通過作用電極64提供到第2電極24。
這時(shí)，在第1電極23和第2電極24之間產(chǎn)生電場(chǎng)，根據(jù)該電場(chǎng)的方向、強(qiáng)度和電泳粒子25a、25b的特性等，電泳粒子25a、25b朝著任意一個(gè)方向進(jìn)行電泳。另一方面，從該狀態(tài)開始，如果停止向掃描線62提供選擇信號(hào)(選擇電壓)，薄膜晶體管1斷開，與該薄膜晶體管1連接的數(shù)據(jù)線61和作用電極64處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
從而，通過適當(dāng)組合向掃描線62提供和停止提供選擇信號(hào)，或者向數(shù)據(jù)線61提供或者停止提供數(shù)據(jù)，在電泳顯示裝置20的顯示面一側(cè)(在本實(shí)施方案中是第1基板21一側(cè))，可以顯示所需的圖象(信息)。特別是，在本實(shí)施方案的電泳顯示裝置20中，通過改變電泳粒子25a、25b的顏色，能夠顯示多層次的圖象。
而且，本實(shí)施方案的電泳顯示裝置20由于以使具有有效矩陣裝置60，可以選擇性地接通/斷開與特定掃描線62連接的薄膜晶體管1，因此，不易產(chǎn)生交調(diào)失真的問題，而且，能夠使電路操作高速化，因此，可以獲得高品質(zhì)的圖象(信息)。而且，本實(shí)施方案的電泳顯示裝置20由于是在低驅(qū)動(dòng)電壓下驅(qū)動(dòng)，能夠省電。這種電泳顯示裝置20可以組裝到各種電子機(jī)器中。下面，對(duì)具備電泳顯示裝置20的本發(fā)明的電子機(jī)器進(jìn)行說明。
移動(dòng)電話機(jī)首先，對(duì)將本發(fā)明的電子機(jī)器用于移動(dòng)電話機(jī)的情況下的實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖10是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用于移動(dòng)電話機(jī)時(shí)的實(shí)施方案的立體圖。
圖10表示的移動(dòng)電話機(jī)300，備有多個(gè)操作鈕301、收話口302、送話口303和顯示板304。在這種移動(dòng)電話機(jī)300中，顯示板304由上述電泳顯示裝置20構(gòu)成，這樣，本發(fā)明的薄膜晶體管1就被用作驅(qū)動(dòng)電泳顯示裝置20的各像素的驅(qū)動(dòng)電路中的有源元件。
數(shù)碼相機(jī)下面對(duì)將本發(fā)明的電子機(jī)器用在數(shù)碼相機(jī)上的實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖11是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在數(shù)碼相機(jī)上的實(shí)施方案的立體圖。圖11中，以紙面里側(cè)為“前面”，紙面前側(cè)為“背面”。而且，圖11也簡(jiǎn)單地表示了與外部機(jī)器的連接狀態(tài)。
圖11表示的數(shù)碼相機(jī)400備有外殼401，在外殼401的背面形成的顯示板402，在外殼401的觀察側(cè)(圖11中紙面前側(cè))形成的受光單元403，快門鈕404和電路基板405。受光單元403，由例如光學(xué)透鏡、CCD(Charge Coupled Device)等而構(gòu)成的。
而且，顯示板402根據(jù)由CCD產(chǎn)生的攝像信號(hào)進(jìn)行顯示。電路基板405上傳輸、存儲(chǔ)按壓快門鈕404時(shí)的CCD攝像信號(hào)。而且，在本實(shí)施方案的數(shù)碼相機(jī)400中，在外殼401的側(cè)面，設(shè)置有視頻信號(hào)輸出端子406和數(shù)據(jù)通訊用輸入端子407。其中，可根據(jù)需要分別在視頻信號(hào)輸出端子406上連接例如電視監(jiān)視器406A，而在輸出端子407上連接例如個(gè)人計(jì)算機(jī)407A。
這種數(shù)碼相機(jī)400通過所定的操作，使電路基板405的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的拍攝信號(hào)可輸出到電視監(jiān)視器406A、個(gè)人計(jì)算機(jī)407A上。在這種數(shù)碼相機(jī)400中，顯示板402由上述電泳顯示裝置20構(gòu)成，這樣，本發(fā)明的薄膜晶體管1就被用作驅(qū)動(dòng)電泳顯示裝置20的各像素的驅(qū)動(dòng)電路中的有源元件。
電子書下面對(duì)將本發(fā)明的電子機(jī)器用在電子書上的實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖12是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在電子書上的實(shí)施方案的立體圖。
圖12中表示的電子書500備有書狀的框架501，對(duì)該框架501相對(duì)應(yīng)，以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置(開閉可能的)的蓋502?？蚣?01上設(shè)置有處于露出顯示面狀態(tài)的顯示裝置503和操作部分504。在這種電子書500中，顯示裝置503由如上述電泳顯示裝置20構(gòu)成，這樣，本發(fā)明的薄膜晶體管1就被用作驅(qū)動(dòng)電泳顯示裝置20的各像素的驅(qū)動(dòng)電路中的有源元件。
電子紙下面對(duì)將本發(fā)明的電子機(jī)器用作電子紙上的實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖13是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用作電子紙的實(shí)施方案的立體圖。
圖13所表示的電子紙600備有由與紙具有同樣質(zhì)感和柔軟性的可再寫入的板構(gòu)成的主體601和顯示單元602。在這種電子紙600中，顯示單元602由如上述的電泳顯示裝置20構(gòu)成，這樣，本發(fā)明的薄膜晶體管1就被用作驅(qū)動(dòng)電泳顯示裝置20的各像素的驅(qū)動(dòng)電路中的有源元件。
電子筆記本下面，對(duì)將本發(fā)明的電子機(jī)器用在電子筆記本上的實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖14是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在電子筆記本上的實(shí)施方案的立體圖。
圖14表示的電子筆記本700備有蓋701和電子紙600。這種電子紙600與如上述構(gòu)成即圖13表示的構(gòu)成同樣，以被蓋701夾持的狀態(tài)多張束集。
而且，在該701上可設(shè)置輸入顯示數(shù)據(jù)的輸入裝置，采用該裝置，可以在電子紙600束集的狀態(tài)下改變其顯示內(nèi)容。在這種電子筆記本700中，電子紙600由如上述的電泳顯示裝置20構(gòu)成，這樣，本發(fā)明的薄膜晶體管1就被用作驅(qū)動(dòng)電泳顯示裝置20的各像素的驅(qū)動(dòng)電路中的有源元件。
顯示器下面對(duì)將本發(fā)明的電子機(jī)器用在顯示器上的實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖15是表示將本發(fā)明的電子機(jī)器用在顯示器上的實(shí)施方案的圖。其中，圖15中(a)是截面圖，(b)是平面圖。
圖15表示的顯示器800備有主體部801和相對(duì)于該主體部801以能拆卸方式設(shè)置的電子紙600。這種電子紙600與如上述構(gòu)成即圖13表示的構(gòu)成同樣。主體部801在其側(cè)部(圖15中右側(cè))形成能夠插入電子紙600的插入口805，而且，在內(nèi)部設(shè)置有兩組運(yùn)送輥802a、802b。如果通過插入口805將電子紙600插入到主體部分801內(nèi)，電子紙600就會(huì)以被一對(duì)運(yùn)送輥802a、802b夾持的狀態(tài)設(shè)置在主體部801上。
而且，在主體部801的顯示面?zhèn)?圖15(b)中紙面前面)形成矩形的孔803，在該孔803中，嵌入透明玻璃板804。由此，從主體部801的外部可以看到處于設(shè)置在主體部801上狀態(tài)的電子紙600。也就是說，在該顯示器800上，通過在透明玻璃板804上看到處于設(shè)置在主體部801上的狀態(tài)下的電子紙600，構(gòu)成顯示面。
而且，在電子紙600的插入方向的頂端部分(圖15中左側(cè))上設(shè)置有端子部806，在主體部801的內(nèi)部，以在主體部801上設(shè)置電子紙600的狀態(tài)設(shè)置連接端子部806的插口807。在該插口807上電連接著控制部808和操作部809。
在這種顯示器800中，電子紙600以可以自由拆裝的方式按照在主體部801上，可以以從主體部801上取出的狀態(tài)下攜帶和使用。而且，在該顯示器800中，電子紙600由如上述的電泳顯示裝置20構(gòu)成，這樣，本發(fā)明的薄膜晶體管1就被用作驅(qū)動(dòng)電泳顯示裝置20的各像素的驅(qū)動(dòng)電路中的有源元件。
本發(fā)明的電子機(jī)器都具備電源部，本發(fā)明的電子機(jī)器并不限于上述用途，可以舉出例如電視、探視型、監(jiān)控型的磁帶錄象器、汽車駕駛導(dǎo)航裝置、尋呼機(jī)、電子記事本、電子計(jì)算器、電子報(bào)紙、文字處理機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作臺(tái)、可視電話、POS終端、具備接線板的機(jī)器等，在這些各種電子機(jī)器的顯示部，能夠使用電泳顯示裝置(本發(fā)明的顯示裝置)20。而且，在本發(fā)明的顯示裝置中，本發(fā)明的薄膜晶體管除了用在圖像驅(qū)動(dòng)之外，也可以作為驅(qū)動(dòng)電路使用。而且，本發(fā)明的顯示裝置并不局限于用在電泳顯示裝置20上，還可以用在液晶顯示裝置(透過型、反射型)、適用于有機(jī)或者無機(jī)EL材料的EL顯示裝置等。
上面基于圖示的各實(shí)施方案，對(duì)本發(fā)明的薄膜晶體管、薄膜晶體管的制造方法、電路、顯示裝置和電子機(jī)器進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明并不限于此，可以與能發(fā)揮同樣功能的任意方案進(jìn)行替換，或者可以附加任意的構(gòu)成。
實(shí)施例下面對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行說明。
1、薄膜晶體管的制造(實(shí)施例1)I-1首先，在玻璃基板上，通過CVD法覆蓋SiO<SUB>2</SUB>，形成了平均厚度為100nm的基底層。
I-2接著，在基底層上通過真空蒸鍍法形成平均厚度為50nm的Au膜，然后，通過光刻法，將柵電極和與柵電極連接的配線形成為所定的圖案。
I-3接著，通過旋涂法，在基底層上涂覆聚亞胺樹脂的前體溶液，以覆蓋柵電極，然后，通過在200℃下進(jìn)行1個(gè)小時(shí)的加熱處理，形成了平均厚度為200nm的柵絕緣層。
I-4接著，采用摩擦裝置，在擠壓量為0.4mm，轉(zhuǎn)數(shù)為600rpm、送入深度為1m/分鐘的條件下，對(duì)柵絕緣層的上面進(jìn)行取向處理(摩擦法)。這樣，將柵絕緣層的上面附近在所定的方向取向。
I-5接著，在柵絕緣層上，沿著柵絕緣層的取向方向，以所定間隔，形成源電極和漏電極。而且，形成了與這些電極連接的配線。
各電極和配線是分別通過噴墨法，在柵絕緣層上，以所定圖案涂覆PEDOT(聚乙烯二氧噻吩)的水溶液，然后，在180℃下進(jìn)行2個(gè)小時(shí)的加熱處理形成的。
I-6接著，在柵絕緣層上，通過旋涂法，涂覆有機(jī)半導(dǎo)體材料即F8T2(芴-二噻吩共聚物)的二甲苯溶液，以覆蓋源電極和漏電極，進(jìn)而，加熱到F8T2變成液晶相的溫度即300℃，然后，通過急冷到室溫，形成有機(jī)半導(dǎo)體層。這樣，得到平均厚度為50nm的、在通道區(qū)域的通道縱向取向的有機(jī)半導(dǎo)體層。
I-7接著，在有機(jī)半導(dǎo)體層上，通過旋涂法，涂覆PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的醋酸丁酯溶液，然后，通過干燥，形成平均厚度為100nm的保護(hù)層。
如上所述，制造了如圖1所示的薄膜晶體管。
(實(shí)施例2)II-1進(jìn)行與上述I-1同樣的工序。
II-2進(jìn)行與上述I-2同樣的工序。
II-3接著，在基底層上，通過旋涂法，涂覆具有二烯丙基酮結(jié)構(gòu)的聚亞胺樹脂的前體溶液，然后，在200℃下加熱處理一個(gè)小時(shí)，形成了平均厚度為200nm的柵絕緣層。
II-4接著，在柵絕緣層上，通過真空蒸鍍法，形成平均厚度為50nm的Au膜，然后，通過光刻法，以所定圖案形成源電極、漏電極和與它們連接的配線。
II-5接著，將柵絕緣層加熱到180℃，在該狀態(tài)下，通過照射來自偏振光照射裝置的偏振光，使柵絕緣層的上面附近在通道區(qū)域的通道縱向上取向。然后，將柵絕緣層放置冷卻到玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下的溫度。
II-6進(jìn)行了與上述I-6同樣的工序。
II-7進(jìn)行了與上述I-7同樣的工序。
如上所述，制造了如圖1所示的薄膜晶體管。
(實(shí)施例3)III-1進(jìn)行了與上述I-1同樣的工序。
III-2進(jìn)行了與上述I-2同樣的工序。
III-3接著，在基底層上，以TEOS(四乙氧硅烷)為原料，通過CVD法，涂覆SiO<SUB>2</SUB>，以覆蓋柵電極，形成了平均厚度為200nm的無機(jī)層。
接著，在無機(jī)層上，通過旋涂法，涂覆聚亞胺樹脂的前體溶液，然后，在200℃下加熱處理1個(gè)小時(shí)，形成了平均厚度為20nm的有機(jī)層。
III-4進(jìn)行了與上述I-4同樣的工序。
III-5進(jìn)行了與上述I-5同樣的工序。
III-6進(jìn)行了與上述I-6同樣的工序。
III-7進(jìn)行了與上述I-7同樣的工序。
如上所述，制造了如圖6所示的薄膜晶體管。
2、評(píng)價(jià)對(duì)于在實(shí)施例1～實(shí)施例3中制造的薄膜晶體管，測(cè)定了有機(jī)半導(dǎo)體層的通道區(qū)域中的載波移動(dòng)度。該載波移動(dòng)度的測(cè)定，通過アジレント制造的半導(dǎo)體參量測(cè)定器4156C進(jìn)行。其結(jié)果，實(shí)施例1～實(shí)施例3的薄膜晶體管都獲得了作為載波濃度0.007～0.02cm<SUP>2</SUP>/Vs的移動(dòng)度，在有機(jī)半導(dǎo)體單層通道區(qū)域，獲得了足夠的載波移動(dòng)度。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，其特征在于，具備具有通道區(qū)域的有機(jī)半導(dǎo)體層；以夾持上述通道區(qū)域的方式設(shè)置的源區(qū)域和漏極區(qū)域；與上述通道區(qū)域?qū)?yīng)的柵電極；和，設(shè)置在上述柵電極和上述有機(jī)半導(dǎo)體層之間的、具有用于在上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面上使上述有機(jī)半導(dǎo)體層取向的取向面的柵絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述取向面是將上述柵絕緣層以所定方向取向而形成的，上述有機(jī)半導(dǎo)體層沿著上述所定方向而取向的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述取向面沿著所定方向形成多個(gè)槽，上述有機(jī)半導(dǎo)體層沿著所定方向而取向的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述所定方向是通過上述通道區(qū)域從上述源區(qū)域到上述漏極區(qū)域的一方到另一方的方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述柵絕緣層的至少上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)，由以聚亞胺樹脂為主要成分的有機(jī)材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述柵絕緣層具有設(shè)置在上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的相對(duì)側(cè)的、主要由無機(jī)材料構(gòu)成的層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述聚亞胺樹脂具有二烯丙基酮的結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7的任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述有機(jī)半導(dǎo)體層主要由高分子的有機(jī)半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8的任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管，其特征在于，上述源區(qū)域和上述漏極區(qū)域主要由導(dǎo)電性高分子材料構(gòu)成。
10.一種電路，其特征在于，具備權(quán)利要求1到9的任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管。
11.一種顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求10所述的電路。
12.一種電子機(jī)器，其特征在于，具備電源部和使用權(quán)利要求11所述的顯示裝置的顯示部。
13.一種薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，具備形成柵電極的工序；在上述柵電極上形成柵絕緣層的工序；在上述柵絕緣層上形成具有通道區(qū)域的有機(jī)半導(dǎo)體層的工序；和，以夾持上述通道區(qū)域的方式形成源區(qū)域和漏極區(qū)域的工序；其中，在形成上述有機(jī)半導(dǎo)體層的工序中，使上述有機(jī)半導(dǎo)體層的至少上述柵絕緣層側(cè)的部分進(jìn)行取向。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，具備對(duì)上述柵絕緣層的上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面施以取向處理的工序；然后，沿著上述柵絕緣層的取向方向，以所定距離的間隔形成上述源區(qū)域和上述漏極區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，上述取向處理通過摩擦法或者光取向法進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，在形成上述源區(qū)域和漏極區(qū)域的工序之后，具備對(duì)上述柵絕緣層的至少上述有機(jī)半導(dǎo)體層側(cè)的面施以取向處理的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，上述取向處理通過光取向法進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求13到17的任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，在形成上述柵絕緣層的工序中，在上述柵電極上形成主要由無機(jī)材料構(gòu)成的第1層，在上述第1層上形成主要由有機(jī)材料構(gòu)成的第2層。
19.根據(jù)權(quán)利要求13到18的任意一項(xiàng)所述的薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，在形成上述有機(jī)半導(dǎo)體層的工序中，在加熱到有機(jī)半導(dǎo)體材料形成液晶相的溫度以上的溫度之后，進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種驅(qū)動(dòng)電壓低并具有高的晶體管特性的薄膜晶體管，該薄膜晶體管的制造方法，可靠性高的電路、顯示裝置和電子機(jī)器。本發(fā)明的薄膜晶體管(1)通過基底層(9)在基板(2)上設(shè)置柵電極(3)，再設(shè)置柵絕緣層(4)以覆蓋柵電極(3)。在該柵絕緣層(4)上分離設(shè)置源電極(5)和漏電極(6)，以避開柵電極(3)的正上部，設(shè)置有機(jī)半導(dǎo)體層(7)，以覆蓋電極(5、6)。該有機(jī)半導(dǎo)體層(7)的各電極(5、6)之間的區(qū)域形成載波移動(dòng)的通道區(qū)域(71)。在有機(jī)半導(dǎo)體層(7)上，設(shè)置保護(hù)層(8)。該薄膜晶體管(1)的特征在于，有機(jī)半導(dǎo)體層(7)在柵絕緣層(4)之后形成，柵絕緣層(4)具有使有機(jī)半導(dǎo)體層(7)取向的功能。
文檔編號(hào)H01L29/786GK1702877SQ200410071629
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月17日
發(fā)明者守谷壯一 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社