JP2003324198A - Inverter - Google Patents

Inverter

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JP2003324198A
JP2003324198A JP2002128635A JP2002128635A JP2003324198A JP 2003324198 A JP2003324198 A JP 2003324198A JP 2002128635 A JP2002128635 A JP 2002128635A JP 2002128635 A JP2002128635 A JP 2002128635A JP 2003324198 A JP2003324198 A JP 2003324198A
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Zenichi Akiyama
善一 秋山
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that integration is difficult. <P>SOLUTION: A source electrode layer, a semiconductor layer, and a drain electrode layer are successively laminated, and a gate insulating layer and a gate electrode layer are successively disposed so as to be vertically erected in contact with one-sidewalls of the layers. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は様々な集積回路等の
基本構成素子となるインバータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverter which is a basic constituent element of various integrated circuits and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】活性層にアモルファスSi半導体材料を
用いた電界効果型トランジスタは、従来から知られてお
り、工業製品として製造されている。この電界効果型ト
ランジスタの典型的な構造では、図11及び図12に示
すように、基板に対し、横型に配置されている。図11
は、D. B. Thomasson & al., IEEE El. Dev. Lett., Vo
l. 18, p. 117; March 1997で記された水素化アモルフ
ァスSiを用いた電界効果型トランジスタの素子構造を
示す。図11において、11は基板、12はアルミニウ
ムからなるソース電極、13はアルミニウムからなるド
レイン電極、14はゲート電極、15はゲート絶縁層、
16は半導体チャンネル部である。
2. Description of the Related Art A field effect transistor using an amorphous Si semiconductor material for an active layer has been known in the past and manufactured as an industrial product. In a typical structure of this field effect transistor, as shown in FIGS. 11 and 12, it is arranged horizontally with respect to the substrate. Figure 11
Is DB Thomasson & al., IEEE El. Dev. Lett., Vo
1 shows the device structure of a field effect transistor using hydrogenated amorphous Si described in L. 18, p. 117; March 1997. In FIG. 11, 11 is a substrate, 12 is a source electrode made of aluminum, 13 is a drain electrode made of aluminum, 14 is a gate electrode, 15 is a gate insulating layer,
16 is a semiconductor channel part.

【0003】図12はA. Dodabalapur & al., Appl. Ph
ys. Lett., Vol. 69, pp. 4227-29,December 1996 で示
された有機化合物を用いた電界効果型トランジスタの構
造を示す。図12において、17は基板、18,19は
ドレイン電極及びソース電極、20はゲート電極、21
は絶縁層、22は半導体チャネル部である。これらの電
界効果型トランジスタでは、ソース領域、ドレイン領域
は電気的に中性であるチャネル領域により分離され形成
されている。また、ゲート電極はゲート絶縁膜にて電気
的に分離され、活性層中のチャネル領域上部に配置して
いる。
FIG. 12 shows A. Dodabalapur & al., Appl. Ph.
1 shows the structure of a field effect transistor using an organic compound shown in ys. Lett., Vol. 69, pp. 4227-29, December 1996. In FIG. 12, 17 is a substrate, 18 and 19 are drain and source electrodes, 20 is a gate electrode, 21
Is an insulating layer, and 22 is a semiconductor channel portion. In these field effect transistors, the source region and the drain region are separated by a channel region which is electrically neutral. In addition, the gate electrode is electrically separated by the gate insulating film and is arranged above the channel region in the active layer.

【0004】これらの電界効果型トランジスタは、活性
層を構成する半導体材料としては無機アモルファス材料
や無機多結晶材料、有機材料としてのπ共役高分子、芳
香族分子などが用いられている。これらの典型的な電界
効果型トランジスタの構造は、ゲート電極14、20よ
りゲート絶縁膜15、21を介して印加された電界が半
導体チャネル部16、22に作用してソース電極12、
18とドレイン電極13、19との間の半導体チャネル
部16、22に電流を流すことでトランジスタ動作を実
現している。
In these field effect transistors, an inorganic amorphous material, an inorganic polycrystal material, a π-conjugated polymer as an organic material, an aromatic molecule or the like is used as a semiconductor material forming an active layer. In these typical field effect transistor structures, the electric field applied from the gate electrodes 14 and 20 through the gate insulating films 15 and 21 acts on the semiconductor channel portions 16 and 22, and the source electrodes 12 and
A transistor operation is realized by passing a current through the semiconductor channel portions 16 and 22 between the drain electrode 18 and the drain electrodes 13 and 19.

【0005】有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタ
は、製造方法の簡便さから、近年、精力的に研究が成さ
れつつあり、その特徴は、Si系材料と比較して、真空
を用いない素子作製プロセス、大面積で均一な素子作
製、ソース領域/ドレイン領域の形成を行わずに電極配
線ができることなど、単純工程、単純製造方法により安
価である等の特徴を有している。一方、有機半導体材料
を用いた薄膜トランジスタは、Si系材料を用いた薄膜
トランジスタと比較して、キャリア移動度(トランジス
タ性能を示すもの)が低く、大電流、高速動作の点で問
題があった。
A thin film transistor using an organic semiconductor material has been vigorously studied in recent years because of its simple manufacturing method, and is characterized by an element manufacturing process that does not use a vacuum as compared with a Si-based material. In addition, it is characterized in that it is inexpensive due to a simple process and a simple manufacturing method, such as a large area and uniform device fabrication, and electrode wiring without forming a source region / drain region. On the other hand, a thin film transistor using an organic semiconductor material has a lower carrier mobility (showing transistor performance) than a thin film transistor using a Si-based material, and has problems in terms of large current and high speed operation.

【0006】ほとんどの公開公報に見られる、この問題
の解決法は、有機材料の開発であった。例えば、高いキ
ャリア移動度を実現させるものとして、π共役高分子の
共役状態を制御したもの、分子配向技術を用いて分子電
気伝導異方性を用いたもの、蒸着法にて、有機分子膜を
得る際に、高い結晶性を実現させるものなどである。
The solution to this problem found in most publications has been the development of organic materials. For example, in order to realize high carrier mobility, one in which the conjugated state of a π-conjugated polymer is controlled, one in which molecular electrical conduction anisotropy is used by using a molecular orientation technique, and an organic molecular film is formed by a vapor deposition method. For example, it is one that achieves high crystallinity when obtained.

【0007】図11及び図12に示す電界効果トランジ
スタの動作は、ソース電極12、18とドレイン電極1
3、19との間に電圧を印加した状態で、ゲート電極1
4、20に電圧を印加して、ゲート絶縁膜15、21と
半導体16、22の界面にチャネルを誘起させ、このチ
ャネルを通してソース電極12、18とドレイン電極1
3、19との間に電流を流すものである。ここで、ソー
ス電極12、18とドレイン電極13、19との間の電
流Idは一般に次の式(1)で表わすことができる。
The operation of the field effect transistor shown in FIGS. 11 and 12 is performed by the source electrodes 12 and 18 and the drain electrode 1.
With the voltage applied between the gate electrode 1 and the gate electrode 3,
A voltage is applied to 4 and 20 to induce a channel at the interface between the gate insulating films 15 and 21 and the semiconductors 16 and 22, and the source electrodes 12 and 18 and the drain electrode 1 are passed through this channel.
An electric current is passed between 3 and 19. Here, the current Id between the source electrodes 12 and 18 and the drain electrodes 13 and 19 can be generally expressed by the following equation (1).

【0008】[0008]

【数1】 [Equation 1]

【0009】トランジスタ性能の向上とは、限られたト
ランジスタ寸法(W:ゲート幅、L:ゲート長)内で、よ
り高いId値を実現することである。式(1)より、Idを向
上させる因子(W,L以外)として、Cox、μの増加があ
る。特開平10-270712号公報には比誘電率の高い材料を
用いて実効的なCoxを向上させた薄膜トランジスタ・デ
バイス構造が記載され、特開平10-190001号公報にはπ
共役系高分子材料の開発によりμを向上させた薄膜トラ
ンジスタが記載され、特開平2001-94107号公報には有機
分子蒸着法によりμを向上させた有機半導体装置が記載
されている。これらは全て図11及び図12に示す構造
のトランジスタであった。
The improvement of transistor performance is to realize a higher Id value within a limited transistor size (W: gate width, L: gate length). From the equation (1), there is an increase in Cox and μ as a factor (other than W and L) that improves Id. Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-270712 describes a thin film transistor device structure in which effective Cox is improved by using a material having a high relative dielectric constant.
A thin film transistor whose μ has been improved by the development of a conjugated polymer material is described, and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-94107 describes an organic semiconductor device whose μ is improved by an organic molecule vapor deposition method. These were all transistors having the structures shown in FIGS. 11 and 12.

【0010】式(1)において、特にLを減少させること
は高いIdを得るのに得策である。これはSiテクノロジ
ーにおいてゲート長の縮小化の変遷に対応している。S
iテクノロジーに於いては、当初10μm幅のゲート長
が、現在では0.1μm程まで縮小されつつある。これはC
oxやμの開発を行わなくて、Id値に於いて100倍増加
をもたらす。この短ゲート長の傾向はリソグラフィー加
工限界の向上に主に依存している。有機半導体を用いた
トランジスタではゲート長は10〜5μm幅がもっぱら
試作されている。
In the equation (1), it is a good idea to reduce L in particular in order to obtain a high Id. This corresponds to the transition of shrinking the gate length in Si technology. S
In i-technology, the gate length of 10 μm width was initially reduced to about 0.1 μm. This is C
It produces 100 times increase in Id value without development of ox and μ. This tendency of the short gate length mainly depends on the improvement of the lithography processing limit. Transistors using organic semiconductors have a prototype gate width of 10 to 5 μm.

【0011】有機半導体の特徴は低い製造コストであ
り、Siテクノロジーで開発されたリソグラフィー加工
を有機半導体製造に用いることは、有機トランジスタの
特徴である低製造コストの概念に反するものであり、有
機半導体製造に積極的なリソグラフィー加工の技術の採
用はありえない。有機トランジスタの製造法として、ソ
フトリソグラフィーなる概念の工法が提案されており、
この工法を用いた場合、上述の10μmないし5μmのゲ
ート長しか製造できないのが現状である。従って、早急
なゲート長の縮小化は困難である。
The characteristic of the organic semiconductor is low manufacturing cost, and the use of the lithographic processing developed by Si technology for manufacturing the organic semiconductor is contrary to the concept of the low manufacturing cost which is the characteristic of the organic transistor. The adoption of lithographic processing technology that is active in manufacturing is impossible. As a method for manufacturing an organic transistor, a method of concept called soft lithography has been proposed,
When this method is used, it is the current situation that only the above-mentioned gate length of 10 μm to 5 μm can be manufactured. Therefore, it is difficult to quickly reduce the gate length.

【0012】この様な背景に鑑みて本発明者等は、ソー
ス電極層、半導体層及びドレイン電極層が順次に積層さ
れ、それら層の一方の側壁に接するように垂直方向に立
てて設けたゲート絶縁層及びゲート電極層を順次に有し
てなる、所謂、縦型電界効果トランジスタを提案し、特
性の飛躍的な向上に至った。
In view of such a background, the present inventors have found that a source electrode layer, a semiconductor layer, and a drain electrode layer are sequentially stacked, and a gate is provided upright in a vertical direction so as to be in contact with one side wall of these layers. A so-called vertical type field effect transistor, which has an insulating layer and a gate electrode layer in sequence, was proposed, and the characteristics were dramatically improved.

【0013】一方、電界効果型トランジスタは、Siを
活性層に用い、半導体装置として実用に供されており、
具体的には、個別の半導体素子として用いられる上、I
C素子として組み上げられて多彩な機能を実現してい
る。しかし、有機半導体を活性層に用いたトランジスタ
は、上記個別トランジスタ以外は以下の2、3のものを
除きなされておらず、個別トランジスタでのみ実現可能
であるため、機能が限られ且つ応用が極めて限定されて
いた。
On the other hand, the field effect transistor uses Si as an active layer and is practically used as a semiconductor device.
Specifically, in addition to being used as an individual semiconductor element, I
Assembled as a C element to realize various functions. However, the transistors using the organic semiconductor in the active layer are not made up of the following two or three other than the individual transistors, and can be realized only by the individual transistors, so that the function is limited and the application is extremely difficult. It was limited.

【0014】特開平5-152560号公報、特開平9-199732号
公報には複数のトランジスタを組み合わせた素子に関す
る、唯一の提案が記載されているが、これに構成されて
いる有機トランジスタは、縦型トランジスタではない。
図13はインバータ回路を示し、図4はその動作を説明
するためのものである。インバータは入力信号に対し、
出力信号として逆の信号を発生させる素子である。イン
バータにおいて、今、電源電圧として5Vを印加し、入
力信号として5Vを入力した時には0Vを出力し、また
入力信号が0Vの時には5Vを出力する。
Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-152560 and 9-199732 disclose only proposals relating to a device in which a plurality of transistors are combined. Type transistor is not.
FIG. 13 shows an inverter circuit, and FIG. 4 is for explaining the operation thereof. The inverter responds to the input signal
It is an element that generates a reverse signal as an output signal. In the inverter, when 5V is applied as the power supply voltage and 5V is input as the input signal, 0V is output, and when the input signal is 0V, 5V is output.

【0015】このインバータは、図13に示すように、
1つのスイッチングトランジスタ23と負荷抵抗(ロー
ド素子)24を接続した構成をとる。図14(a)に示
すように入力信号が0Vの時はスイッチングトランジス
タ23がオフになって出力側に電源電圧の5Vが出力さ
れ、また図14(b)に示すように入力信号が5Vの時
は、スイッチングトランジスタ23はオン状態となり、
電源電圧の5Vにより接地に対して電流が流れ、結果と
して出力端子は0Vになる。上記説明に於いてはn型の
スイッチングトランジスタ23にて説明したが、p型の
トランジスタを用い、電源電圧として−5Vを供給した
場合に同様なインバータ動作を示すことは言うまでもな
い。
This inverter, as shown in FIG.
The configuration is such that one switching transistor 23 and a load resistor (load element) 24 are connected. As shown in FIG. 14A, when the input signal is 0V, the switching transistor 23 is turned off and the power supply voltage of 5V is output to the output side, and as shown in FIG. 14B, the input signal is 5V. At this time, the switching transistor 23 is turned on,
The power supply voltage of 5V causes a current to flow to the ground, and as a result, the output terminal becomes 0V. Although the n-type switching transistor 23 has been described in the above description, it goes without saying that the same inverter operation is exhibited when a p-type transistor is used and -5 V is supplied as the power supply voltage.

【0016】図15は特開平5-15256号公報等に記載さ
れた、従来から提案されている横型電界効果トランジス
タを用いたインバータを示す。図15に於いて、1は電
気的開閉を行うスイッチング素子、2はスイッチング素
子1に直列に接続されて電気的負荷として作用するロー
ド素子である。3はインバータの入力端子、4はインバ
ータの出力端子、5は電源VDDに接続された定電圧端
子である。6、7、8はそれぞれスイッチング素子1の
ドレイン電極、ソース電極、ゲート電極であり、ドレイ
ン電極6及びソース電極7は、相互間にギャップを有し
てゲート電極8に対向配置されている。ドレイン電極6
は出力端子4に接続され、ソース電極7はグランドに接
続され、ゲート電極8は入力端子3に接続されている。
FIG. 15 shows an inverter using a conventionally proposed lateral field effect transistor described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-15256. In FIG. 15, reference numeral 1 is a switching element that electrically opens and closes, and 2 is a load element that is connected in series to the switching element 1 and acts as an electrical load. 3 is an input terminal of the inverter, 4 is an output terminal of the inverter, and 5 is a constant voltage terminal connected to the power supply V DD . Reference numerals 6, 7, and 8 denote a drain electrode, a source electrode, and a gate electrode of the switching element 1, respectively, and the drain electrode 6 and the source electrode 7 are arranged to face the gate electrode 8 with a gap between them. Drain electrode 6
Is connected to the output terminal 4, the source electrode 7 is connected to the ground, and the gate electrode 8 is connected to the input terminal 3.

【0017】Science 290巻, 15番 (2000) 2123頁に記
載された有機半導体性能を用いてインバータを設計した
場合、トランジスタオン抵抗を40MΩとし、負荷抵抗
の値をこれに比べて十分大きな値として例えば10倍の
400MΩとすると、5μmのデザインルールで設計し
た場合、必要なトランジスタ占有面積は200μm×2
00μm、一方、負荷抵抗部はポリエチレンジオキシチ
オフェン(PEDOT)系導電性高分子を用いた場合、
この材料の抵抗率が10Ωcmと比較的高抵抗である
ために30μm×30μmと比較的小型化できる。即
ち、素子の集積化はスイッチングトランジスタの小型化
を実行すればよい。
When an inverter is designed by using the organic semiconductor performance described in Science 290, No. 15 (2000), page 2123, the transistor on resistance is set to 40 MΩ and the load resistance value is set to a value sufficiently larger than this. For example, if the value is 10 times 400 MΩ and a design rule of 5 μm is used, the required transistor occupation area is 200 μm × 2.
On the other hand, when the load resistance part uses a polyethylenedioxythiophene (PEDOT) -based conductive polymer,
Since this material has a relatively high resistivity of 10 3 Ωcm, it can be relatively downsized to 30 μm × 30 μm. That is, the integration of the elements may be achieved by downsizing the switching transistor.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】従来の有機半導体を活
性層に用いた半導体素子は、個別のトランジスタとして
しか実現できず、また集積化が困難であるので、機能が
限られ且つ応用が限定されるという問題がある。本発明
は、集積化が容易であるインバータを提供することを目
的とする。
A conventional semiconductor device using an organic semiconductor as an active layer can be realized only as an individual transistor and is difficult to integrate. Therefore, its function is limited and its application is limited. There is a problem that It is an object of the present invention to provide an inverter that is easy to integrate.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に係る発明は、スイッチング素子と、この
スイッチング素子に電気的に接続されたロード素子とを
有し、縦型電界効果トランジスタを前記スイッチング素
子として用いたインバータにおいて、ソース電極層、半
導体層及びドレイン電極層を順次に積層し、これらの層
の一方の側壁に接するように垂直方向に立ててゲート絶
縁層及びゲート電極層を順次に設けたものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a switching element and a load element electrically connected to the switching element, and is a vertical field effect transistor. In the inverter using as a switching element, a source electrode layer, a semiconductor layer, and a drain electrode layer are sequentially stacked, and the gate insulating layer and the gate electrode layer are erected vertically so as to be in contact with one side wall of these layers. They are provided in sequence.

【0020】請求項2に係る発明は、請求項1記載のイ
ンバータにおいて、前記縦型電界効果トランジスタに前
記ロード素子を負荷抵抗素子として電気的に接続したも
のである。請求項3に係る発明は、請求項1記載のイン
バータにおいて、前記縦型電界効果トランジスタは前記
半導体層が有機半導体材料からなる縦型電界効果トラン
ジスタであるものである。
According to a second aspect of the present invention, in the inverter according to the first aspect, the load element is electrically connected to the vertical field effect transistor as a load resistance element. According to a third aspect of the present invention, in the inverter according to the first aspect, the vertical field effect transistor is a vertical field effect transistor in which the semiconductor layer is made of an organic semiconductor material.

【0021】請求項4に係る発明は、請求項2記載のイ
ンバータにおいて、前記ロード素子は電気伝導特性を有
する有機化合物で構成したものである。請求項5に係る
発明は、請求項2記載のインバータにおいて、前記ロー
ド素子が下部電極膜、抵抗膜、上部電極膜のサンドイッ
チ構造からなるものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the inverter according to the second aspect, the load element is made of an organic compound having electric conduction characteristics. According to a fifth aspect of the present invention, in the inverter according to the second aspect, the load element has a sandwich structure of a lower electrode film, a resistance film, and an upper electrode film.

【0022】請求項6に係る発明は、請求項1〜5記載
のインバータであって、絶縁性基板上に形成されたもの
である。請求項7に係る発明は、請求項1〜6記載のイ
ンバータにおいて、ソース電極、ドレイン電極、ゲート
電極、負荷抵抗素子及び、スイッチング素子と負荷抵抗
素子を電気的に接続するところの配線電極の電極膜が有
機物を含めた導電性材料群からなるものである。
The invention according to claim 6 is the inverter according to any one of claims 1 to 5, which is formed on an insulating substrate. According to a seventh aspect of the present invention, in the inverter according to the first to sixth aspects, a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a load resistance element, and an electrode of a wiring electrode for electrically connecting the switching element and the load resistance element. The film is made of a conductive material group including organic substances.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、論理ゲー
ト、メモリIC、スイッチング素子、増幅素子等の基本
構成素子となるインバータであり、縦型有機トランジス
タを用いたものである。縦型トランジスタの特徴として
は、動作電流の飛躍的な向上のほか、素子1個の占有す
る面積が非常に小さく、従って、複数のトランジスタを
組み合わせて論理演算素子を構成した場合、従来のもの
と比べ飛躍的な集積化が容易になる点がある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention is an inverter which is a basic constituent element such as a logic gate, a memory IC, a switching element and an amplifying element, and uses a vertical organic transistor. The characteristics of the vertical transistor are that the operating current is dramatically improved and the area occupied by one element is very small. Therefore, when a plurality of transistors are combined to form a logical operation element, Compared with this, there is a point that it becomes easy to make a dramatic integration.

【0024】本発明の実施形態は、基板上に形成される
電界効果型トランジスタであって、ソース電極、半導体
層、ドレイン電極が積層され、且つ半導体領域とは異な
る部位に絶縁領域及びゲート電極領域が配置され、ソー
ス電極とドレイン電極との間に流れる電流が基板面に対
して略直行方向に流れる縦型電界効果トランジスタにお
いて、各々の電極が多角柱形状に形成されている。この
ため、素子の集積化が容易となる。本発明の実施形態
は、一部もしくは全てを有機物から構成することができ
る。
The embodiment of the present invention is a field-effect transistor formed on a substrate, in which a source electrode, a semiconductor layer, and a drain electrode are laminated, and an insulating region and a gate electrode region are formed in a portion different from the semiconductor region. In the vertical field effect transistor in which the current flowing between the source electrode and the drain electrode flows in a direction substantially perpendicular to the substrate surface, each electrode is formed in a polygonal prism shape. Therefore, the integration of the device becomes easy. The embodiment of the present invention can be partially or entirely made of an organic material.

【0025】図1及び図2は本発明の一例を示す。図1
及び図2では図の簡略化としてゲート絶縁膜、素子間絶
縁膜の図示を省略してあり、図2(b)はこの例の各部
34、35、37、38を分離して縦に並べて示してあ
る。この例のインバータは、ドレイン電極31、半導体
層32(この厚みがチャネル)、ソース電極33を順次
に積層した活性層部34と、これらの層31〜33の一
方の側壁に接するように垂直方向に立ててゲート絶縁層
及びゲート電極層を順次に設けたゲート部35とでスイ
ッチング素子としての有機半導体材料からなる縦型電界
効果トランジスタ36が形成される。
1 and 2 show an example of the present invention. Figure 1
2 does not show the gate insulating film and the inter-element insulating film for simplification of the drawing, and FIG. 2B shows the respective parts 34, 35, 37, 38 of this example separately and arranged vertically. There is. The inverter of this example includes an active layer portion 34 in which a drain electrode 31, a semiconductor layer 32 (having a thickness of this channel), and a source electrode 33 are sequentially stacked, and a vertical direction so as to contact one side wall of these layers 31 to 33. A vertical field effect transistor 36 made of an organic semiconductor material as a switching element is formed by a gate portion 35 in which a gate insulating layer and a gate electrode layer are sequentially provided in a vertical direction.

【0026】さらに、このインバータは、電気伝導特性
を有する有機化合物で構成した、下部電極膜、抵抗膜、
上部電極膜のサンドイッチ構造からなる負荷抵抗層(ロ
ード素子)部37と、導電性部材からなる入力部38及
び出力部39とを有し、各部36〜39が絶縁性基板4
0上に多角柱形状、例えば正六角柱状に形成され、活性
層部34、負荷抵抗層部37、入力部38、出力部39
はともに絶縁性基板40上にパターニングされた電極4
1によって接続される。
Further, this inverter is composed of a lower electrode film, a resistance film, an organic compound having an electric conduction characteristic,
A load resistance layer (load element) portion 37 having a sandwich structure of an upper electrode film, an input portion 38 and an output portion 39 made of a conductive member are provided, and each portion 36 to 39 is an insulating substrate 4.
0 is formed in a polygonal column shape, for example, a regular hexagonal column shape, and the active layer portion 34, the load resistance layer portion 37, the input portion 38, the output portion 39
Are both patterned electrodes 4 on the insulating substrate 40.
Connected by 1.

【0027】縦型電界効果トランジスタ36には負荷抵
抗層部37が電気的に接続され、活性層部34のドレイ
ン電極31はリード線を介して接地される。活性層部3
4のソース電極33は基板40上のパターニング電極4
1により負荷抵抗層部37及び出力部39に接続され
る。ゲート部35のゲート電極層は基板40上のパター
ニング電極41、入力部38、リード線を介して入力信
号源に接続され、負荷抵抗層部37はソース電極33に
接続された端部とは反対側の端部にリード線を介して電
源VDDの電圧が印加され、出力部39はソース電極3
3に接続された端部とは反対側の端部からリード線を介
して出力信号を出力する。
A load resistance layer portion 37 is electrically connected to the vertical field effect transistor 36, and a drain electrode 31 of the active layer portion 34 is grounded via a lead wire. Active layer part 3
4 is the patterning electrode 4 on the substrate 40.
1 connects to the load resistance layer section 37 and the output section 39. The gate electrode layer of the gate portion 35 is connected to the input signal source via the patterning electrode 41 on the substrate 40, the input portion 38, and the lead wire, and the load resistance layer portion 37 is opposite to the end portion connected to the source electrode 33. The voltage of the power supply V DD is applied to the end portion on the side through the lead wire, and the output portion 39 is connected to the source electrode 3
An output signal is output from the end opposite to the end connected to 3 via the lead wire.

【0028】活性層部34及びゲート部35により形成
される縦型電界効果トランジスタ36はゲート電極層に
印加される入力信号が0Vの時にはオフし、出力部39
から電源電圧が出力される。また、活性層部34及びゲ
ート部35により形成される縦型電界効果トランジスタ
36は、ゲート電極層に印加される入力信号が例えば5
Vの時にはオン状態となり、電源電圧により接地に対し
て電流が流れ、結果として出力部39の出力信号が0V
になる。
The vertical field effect transistor 36 formed by the active layer portion 34 and the gate portion 35 is turned off when the input signal applied to the gate electrode layer is 0 V, and the output portion 39.
The power supply voltage is output from. In the vertical field effect transistor 36 formed by the active layer portion 34 and the gate portion 35, the input signal applied to the gate electrode layer is, for example, 5
When it is V, it is in the ON state, and a current flows to the ground due to the power supply voltage, and as a result, the output signal of the output unit 39 is 0V.
become.

【0029】このように、縦型電界効果トランジスタ3
6を用いることにより、素子の小型化を図ることがで
き、また各々の電極が多角柱となっていることにより集
積化に好適となり、更に電極リードが上面のみで連結さ
れる(リード線が活性層部34、負荷抵抗層37、出力
部39の上面のみに接続される)ことにより電気的接続
に好適になる。
Thus, the vertical field effect transistor 3
By using No. 6, the element can be downsized, and since each electrode is a polygonal column, it is suitable for integration, and the electrode leads are connected only on the upper surface (the lead wire is active). By being connected only to the upper surfaces of the layer portion 34, the load resistance layer 37, and the output portion 39), it becomes suitable for electrical connection.

【0030】以下、本発明の実施形態のインバータを構
成する縦型電界効果トランジスタについて図面を参照し
て説明する。尚、図面では縦型電界効果トランジスタを
構成する最小ユニットのみを示している。図3は本発明
の実施形態における縦型電界効果トランジスタ素子構造
を示す。図3において、51は絶縁性基板であり、ガラ
スまたは高分子シートのような絶縁材料であることが好
ましい。活性層領域52はソース領域53、半導体領域
54、ドレイン領域55が膜状に順次に積層される構成
をとる。ゲート電極56は、活性層領域52とは異なる
領域に配置され、ゲート絶縁膜57を介して活性層領域
52に電界を印加する構造をとる。
A vertical field effect transistor that constitutes an inverter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawing, only the minimum unit that constitutes the vertical field effect transistor is shown. FIG. 3 shows a vertical field effect transistor device structure according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 51 denotes an insulating substrate, which is preferably an insulating material such as glass or a polymer sheet. The active layer region 52 has a structure in which a source region 53, a semiconductor region 54, and a drain region 55 are sequentially laminated in a film shape. The gate electrode 56 is arranged in a region different from the active layer region 52, and has a structure for applying an electric field to the active layer region 52 via the gate insulating film 57.

【0031】Si半導体素子のトランジスタ構成はソー
ス領域、チャネル領域(半導体領域)、ドレイン領域が一
般に活性層領域と定義されており、本発明の実施形態に
おける縦型電界効果トランジスタにおいてもこの区分に
したがっている。Si半導体素子では、Si材料とAl
配線における電気的導通状態を良好に確保するため(オ
ーミックコンタクトを得るため)、不純物拡散処理を行
い、この部分と電極コンタクト部さらに電極を、ソース
領域、ドレイン領域としている。
A source region, a channel region (semiconductor region), and a drain region are generally defined as an active layer region in the transistor structure of a Si semiconductor element, and the vertical field effect transistor according to the embodiment of the present invention also follows this classification. There is. For Si semiconductor elements, Si material and Al
In order to ensure good electrical continuity in the wiring (to obtain ohmic contact), impurity diffusion processing is performed, and this portion, the electrode contact portion, and the electrode are used as the source region and the drain region.

【0032】従って、本発明の実施形態における縦型電
界効果トランジスタのソース電極またはソース領域と
は、電極膜、半導体素子と良好な電気的コンタクトを得
るためのバッファー膜等を含む部位を称している。後述
の有機半導体材料においては、電荷移送を役目とする電
荷移送層と電極膜の両者を含む場合がある。一方、有機
半導体材料の一部の材料は、バッファー膜を介さずに金
属膜と良好な電気的コンタクトが形成される場合があ
り、その場合には本発明の実施形態における縦型電界効
果トランジスタのソース電極またはソース領域とは単に
電極膜を意味する。
Therefore, the source electrode or the source region of the vertical field effect transistor according to the embodiment of the present invention refers to a portion including the electrode film, the buffer film for obtaining good electrical contact with the semiconductor element, and the like. . The organic semiconductor material described later may include both the charge transfer layer and the electrode film that serve to transfer charges. On the other hand, some materials of the organic semiconductor material may form good electrical contact with the metal film without passing through the buffer film. In that case, in the vertical field effect transistor of the embodiment of the present invention, The source electrode or the source region simply means an electrode film.

【0033】図4及び図5はこれらの縦型電界効果トラ
ンジスタの分類を示す。図4に示す縦型電界効果トラン
ジスタにおいては、活性層領域52は、半導体層54、
第1の電極膜58、バッファー膜59,60、第2の電
極膜61の積層膜からなる。図5に示す縦型電界効果ト
ランジスタにおいては、活性層領域52は、半導体層5
4、第1の電極膜58、第2の電極膜61の積層膜から
なる。
4 and 5 show the classification of these vertical field effect transistors. In the vertical field effect transistor shown in FIG. 4, the active layer region 52 includes the semiconductor layer 54,
The first electrode film 58, the buffer films 59 and 60, and the second electrode film 61 are laminated. In the vertical field effect transistor shown in FIG. 5, the active layer region 52 includes the semiconductor layer 5
4, a first electrode film 58, and a second electrode film 61.

【0034】また、縦型電界効果トランジスタにおい
て、他のバッファー層機能として、電界効果トランジス
タオフ電流の低減の機能を保有させてもよい。電気伝導
に寄与する伝導キャリアには電子とホールの二者が存在
し、ホール輸送型の半導体材料のバッファー層としては
電子輸送機能を有する材料を用い、また電子輸送型半導
体材料のバッファー膜としてはホール輸送機能を有する
材料を用いてもよい。この様に構成された素子におい
て、伝導キャリアは、半導体層とバッファー層との界面
に形成された僅かな電位障壁を越えて伝導するため、特
に電界効果トランジスタのオフ電流の低減に効果的に作
用する。
Further, the vertical field effect transistor may have a function of reducing the OFF current of the field effect transistor as another buffer layer function. There are two members, electrons and holes, in the conduction carriers that contribute to electric conduction. A material having an electron transport function is used as the buffer layer of the hole transport type semiconductor material, and a buffer film of the electron transport type semiconductor material is used. A material having a hole transport function may be used. In the device configured as described above, since the conduction carriers conduct over the slight potential barrier formed at the interface between the semiconductor layer and the buffer layer, the conduction carriers particularly effectively act to reduce the off current of the field effect transistor. To do.

【0035】図6は電界効果トランジスタを動作させる
場合のゲート電圧、ソース・ドレイン間電圧を印加する
ための結線を示す。ソース領域53とドレイン領域55
との間に印加されるソース・ドレイン間電圧VDSにより
ソース領域53とドレイン領域55との間に流れる電流
dはゲート電極56にゲート電圧VGを印加したとき、
ゲート絶縁膜57を介して活性層領域52に作用する電
界により半導体領域54とゲート絶縁膜57との界面に
チャネルが形成されてIdが流れる。このIdは配置され
ているソース領域53、ドレイン領域55を流れるの
で、基板51面に直交するように電流Idが流れる。こ
の図6から、半導体層54の膜厚が(1)式中のLに相当
していることが分かり、フォトリソグラフィー加工を用
いなくて、飛躍的な短チャネル長を実現できる。
FIG. 6 shows connections for applying a gate voltage and a source-drain voltage when operating the field effect transistor. Source region 53 and drain region 55
When the current I d flowing between the source region 53 and drain region 55 by the source-drain voltage V DS that is applied to the application of a gate voltage V G to the gate electrode 56 between,
An electric field acting on the active layer region 52 via the gate insulating film 57 forms a channel at the interface between the semiconductor region 54 and the gate insulating film 57, and I d flows. This I d flows through the arranged source region 53 and drain region 55, so that the current I d flows so as to be orthogonal to the surface of the substrate 51. It can be seen from FIG. 6 that the film thickness of the semiconductor layer 54 corresponds to L in the equation (1), and a dramatic short channel length can be realized without using photolithography.

【0036】次に、好ましい電界効果トランジスタ作製
法について図7を参照して説明する。絶縁性ガラス基板
51上に第1の電極膜53としてAuを蒸着法等の周知の
薄膜形成法により成膜する。一般にガラス基板とAu膜は
密着力が乏しいので、ガラス基板53とAu膜との間に密
着層として、Cr、Ti、Ta膜等を配置するのが好ましい。
Next, a preferable method for manufacturing a field effect transistor will be described with reference to FIG. Au is deposited as the first electrode film 53 on the insulating glass substrate 51 by a well-known thin film forming method such as vapor deposition. In general, since the glass substrate and the Au film have poor adhesion, it is preferable to dispose a Cr, Ti, Ta film or the like as an adhesion layer between the glass substrate 53 and the Au film.

【0037】第1の電極膜53としてAu膜を用いた場
合、アルカンチオール系有機材料は、Au表面に自己制御
単分子吸着膜を形成するので、マイクロコンタクトプリ
ンティング法を用いて、所望する領域にアルカンチオー
ルの転写を行い、ウェットエッチングによりAuを除去
し、第1の電極パターン53を形成する。
When an Au film is used as the first electrode film 53, the alkanethiol-based organic material forms a self-regulating monomolecular adsorption film on the Au surface. Alkanethiol is transferred, Au is removed by wet etching, and the first electrode pattern 53 is formed.

【0038】マイクロコンタクトプリンティング法と
は、図8(a)〜(d)に示すように所望するパターン
形状のネガパターンをマスター(母材、主としてSi基
板が用いられる)63に形成する。この場合、ネガパタ
ーンはフォトリソグラフィ・エッチングにて作製する。
すなわち、図8(b)に示すようにマスター63上にフ
ォトレジスト64をコーティングし、図8(c)に示す
ように所望するパターン形状の露光及び現像を行った
後、図8(d)に示すようにエッチングを行ってネガパ
ターンを形成する。
In the microcontact printing method, as shown in FIGS. 8A to 8D, a negative pattern having a desired pattern shape is formed on a master (base material, mainly a Si substrate is used) 63. In this case, the negative pattern is produced by photolithography etching.
That is, as shown in FIG. 8B, a photoresist 64 is coated on the master 63, and after exposing and developing a desired pattern shape as shown in FIG. Etch as shown to form a negative pattern.

【0039】次に、図8(e)に示すようにマスター6
3にポリジメチルシロキサン65を流し込んで熱処理し
た後、これを図8(f)に示すようにマスター63から
剥すことにより版66を作製する。ポリジメチルシロキ
サンは柔軟な樹脂であり、マスターパターンからの転写
は条件の適正化の下、5μm程の解像度を持つ。この様
にして形成した版66に図8(g)に示すようにアルカ
ンチオールインク67を付け、図8(h)に示すように
Au蒸着膜基板68上のAu蒸着膜に転写することで、アル
カンチオール自己制御組織化膜が形成される。この組織
化膜は、Auとチオール基が結合し、両面にはアルキル基
が露出しているため、よう素/よう化アンモニウム水溶
液などの、極性溶媒エッチング液でAu蒸着膜基板68を
浸漬すると、アルカンチオールの無い部位のみがエッチ
ングされる(図7(a)参照)。
Next, as shown in FIG. 8 (e), the master 6
After pouring polydimethylsiloxane 65 into 3 and heat-treating it, a plate 66 is produced by peeling it off from the master 63 as shown in FIG. Polydimethylsiloxane is a flexible resin, and transfer from the master pattern has a resolution of about 5 μm under proper conditions. As shown in FIG. 8 (g), the alkanethiol ink 67 is attached to the plate 66 thus formed, and as shown in FIG. 8 (h).
By transferring to the Au vapor-deposited film on the Au vapor-deposited film substrate 68, an alkanethiol self-controlled textured film is formed. In this textured film, since Au and a thiol group are bonded and the alkyl groups are exposed on both surfaces, when the Au vapor deposition film substrate 68 is immersed in a polar solvent etching solution such as an aqueous solution of iodine / ammonium iodide, Only the site without alkanethiol is etched (see FIG. 7 (a)).

【0040】従来のフォトリソグラフィ・エッチング法
のように、その都度、レジスト塗布、露光、現像、エッ
チング、レジスト剥離にてパターン膜を得る工程と比較
し、上述の様な方法を用いれば、一度、版を作製するの
みで、多量の膜加工ができ、製造コストの低減に好適で
ある。
As compared with the conventional photolithography / etching method, each time compared with the step of obtaining a pattern film by resist coating, exposure, development, etching, and resist stripping, once using the above method, A large amount of film can be processed only by producing a plate, which is suitable for reducing the manufacturing cost.

【0041】この様にして基板51上に第1の電極パタ
ーン53を形成した後、ゲート絶縁膜57の加工を行
う。ゲート絶縁膜57の材料としては(1)式で示される
Coxを高めるため、比誘電率の高い材料が好ましい。ま
た、有機材料は各種加工性に優れているため特に好適で
ある。ノボラック樹脂にナフトキノンジアジド紫外線感
光基を導入した、所謂ポジ型フォトレジストは有機物の
中では比較的比誘電率が高いので好ましい。
After the first electrode pattern 53 is formed on the substrate 51 in this way, the gate insulating film 57 is processed. As the material of the gate insulating film 57, a material having a high relative dielectric constant is preferable in order to enhance Cox represented by the formula (1). In addition, organic materials are particularly suitable because they are excellent in various processability. A so-called positive photoresist in which a naphthoquinonediazide UV photosensitive group is introduced into a novolak resin is preferable because it has a relatively high relative dielectric constant among organic substances.

【0042】上述の基板51上に、フォトレジストを塗
布してプリベークした後、高圧水銀ランプにて露光し、
現像、ポストベーク処理を施して図7(b)に示すよう
にゲート絶縁膜57を含む構造体70を形成する。後工
程でのレジスト膜変質を防ぐためにUVキュアを行って
もよい。
A photoresist is coated on the above-mentioned substrate 51 and prebaked, and then exposed by a high pressure mercury lamp.
After development and post-baking, a structure 70 including the gate insulating film 57 is formed as shown in FIG. 7B. UV curing may be performed in order to prevent alteration of the resist film in a later step.

【0043】図7(c)に示すように第1の電極パター
ン53上に形成する半導体材料54としては、π電子共
役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料等が好まし
い。具体的には、半導体材料54としては、ペンタセ
ン、テトラセン、チオフェンオリゴマー誘導体、フェニ
レン誘導体、フタロシアニン化合物、ポリアセチレン誘
導体、ポリチオフェン誘導体、シアニン色素などが挙げ
られる。
As shown in FIG. 7C, the semiconductor material 54 formed on the first electrode pattern 53 is preferably a π-electron conjugated aromatic compound, a chain compound, an organic pigment or the like. Specifically, examples of the semiconductor material 54 include pentacene, tetracene, thiophene oligomer derivative, phenylene derivative, phthalocyanine compound, polyacetylene derivative, polythiophene derivative, cyanine dye and the like.

【0044】半導体材料54は、低分子材料では、真空
蒸着法にて成膜し、高分子材料ではキシレン、クロロホ
ルムなどの溶媒に溶解させて塗布液とし、印刷法、イン
クジェット描画法などの手法により、所望する箇所に膜
形成する。
For the semiconductor material 54, a low molecular weight material is formed into a film by a vacuum vapor deposition method, and a high molecular weight material is dissolved in a solvent such as xylene or chloroform to obtain a coating solution, which is subjected to a printing method, an ink jet drawing method or the like. Then, a film is formed at a desired location.

【0045】図7(c)において、イは活性層領域、ロ
はゲート電極領域であり、半導体材料54は選択的に活
性層領域イの部分に形成する。半導体材料54は、真空
蒸着法ではメタルマスクを配置し、ゲート電極領域ロの
部分を遮蔽し、成膜することができる。メタルマスク
は、開孔30μm程のパターンが加工できるので、好適で
ある。インクジェット法による描画では同様な解像度が
得られている。更に、グラビア印刷などにおいては10μ
m程のパターン形成が可能である。
In FIG. 7C, a is an active layer region, b is a gate electrode region, and the semiconductor material 54 is selectively formed in the active layer region a. The semiconductor material 54 can be formed by arranging a metal mask by a vacuum vapor deposition method to shield the gate electrode region B part. The metal mask is suitable because it can process a pattern with an opening of about 30 μm. Similar resolution is obtained in drawing by the inkjet method. Furthermore, 10μ for gravure printing, etc.
A pattern of about m can be formed.

【0046】真空成膜法を用いた場合、酸化亜鉛、酸化
スズなどの金属酸化物、チタン酸ストロンチウムなどの
複合酸化物等からなる無機半導体材料も成膜できる。図
7(c)に示すようにゲート電極領域ロの部位にはゲー
ト電極56を配置する。ゲート電極56の材料として
は、真空蒸着が可能な金属材料のほか印刷法、インクジ
ェット法により形成可能なポリアニリン、ポリジオキシ
チオフェンなどの導電性高分子材料が選ばれる。
When the vacuum film formation method is used, an inorganic semiconductor material made of a metal oxide such as zinc oxide or tin oxide or a composite oxide such as strontium titanate can be formed. As shown in FIG. 7C, the gate electrode 56 is arranged in the gate electrode region B. As the material of the gate electrode 56, a conductive polymer material such as polyaniline or polydioxythiophene that can be formed by a printing method or an inkjet method is selected in addition to a metal material that can be vacuum-deposited.

【0047】半導体材料54上には、図7(d)に示す
ように第2の電極膜55として、同様の方法により電極
膜を形成することで縦型電界効果トランジスタ素子が形
成される。また、第1の電極膜53と半導体膜54の中
間に電荷移送を容易にさせるためのバッファー膜とし
て、半導体材料54の仕事関数に整合した導電性材料を
膜形成することも好適な結果を与える。印刷法やインク
ジェット法にて形成可能な導電性高分子材料、ポリアニ
リンやポリジオキシチオフェンなどのほか、有機EL材
料で周知になっている電荷移送材を第1の電極膜53と
半導体膜54の中間にバッファー膜として真空蒸着法に
て形成してもよい。
As shown in FIG. 7D, a vertical field effect transistor element is formed by forming an electrode film on the semiconductor material 54 as a second electrode film 55 by the same method. Further, it is also preferable to form a conductive material matching the work function of the semiconductor material 54 as a buffer film between the first electrode film 53 and the semiconductor film 54 as a buffer film for facilitating charge transfer. . In addition to a conductive polymer material that can be formed by a printing method or an inkjet method, polyaniline, polydioxythiophene, or the like, a charge transfer material that is well known as an organic EL material is used as an intermediate between the first electrode film 53 and the semiconductor film 54. Alternatively, the buffer film may be formed by a vacuum deposition method.

【0048】この様に縦型トランジスタが作製される
が、インバータを構成する負荷抵抗部37や入力電圧V
in及び出力電圧Voutが入出力される電極部位(入力部
38、出力部39)は図7(d)にて説明したゲート電
極形成時に、上述のように他の部位に各々形成すれば良
い。
Although the vertical transistor is manufactured in this manner, the load resistance portion 37 and the input voltage V which form the inverter are formed.
The electrode parts (input part 38, output part 39) for inputting / outputting in and the output voltage V out may be respectively formed in other parts as described above at the time of forming the gate electrode described in FIG. 7D. .

【0049】次に、本発明の一実施例について説明す
る。この実施例では、ガラス基板上に真空蒸着法を用い
て、密着膜のCrを30 nm(ナノメートル)、Auを70 nm
成膜して第1の電極膜を形成した。この第1の電極膜に対
して、デカンチオールのマイクロコンタクトプリンティ
ング転写を行ってよう素とよう化アンモニウム水溶液に
よりAuをエッチングし、引き続き硝酸セリウムアンモ
ニウムを含む硝酸水溶液にてクロム膜をエッチングし、
図1(b)に示すようなT型電極41を形成した。
Next, an embodiment of the present invention will be described. In this example, a vacuum deposition method was used on a glass substrate to deposit Cr in the adhesion film to 30 nm (nanometer) and Au to 70 nm.
A film was formed to form a first electrode film. Microcontact printing transfer of decanethiol was performed on the first electrode film to etch Au with an aqueous solution of iodine and ammonium iodide, and then a chromium film was etched with an aqueous nitric acid solution containing cerium ammonium nitrate.
A T-type electrode 41 as shown in FIG. 1 (b) was formed.

【0050】次に、上記ガラス基板上に東京応化社製フ
ォトレジスト(OFPR800)を1μmの厚さでスピンコ
ーティングし、正六角形の形状を露光して現像し、ポス
トベークとUVキュアにより、ゲート絶縁膜を形成し
た。このゲート絶縁膜は、更に、酸素プラズマによる灰
化処理にて1μm厚のレジストパターンを0.5μm厚
まで等方的にエッチングすることで、リソグラフィー加
工より更に微細寸法に加工できる。ここに、トランジス
タ動作部としてのチャネル幅は20μmとした。
Next, a photoresist (OFPR800) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. was spin-coated on the glass substrate to a thickness of 1 μm, and a regular hexagonal shape was exposed and developed, and post-baking and UV curing were performed to perform gate insulation. A film was formed. This gate insulating film can be processed to a finer dimension than lithography processing by isotropically etching a resist pattern having a thickness of 1 μm to a thickness of 0.5 μm by ashing treatment with oxygen plasma. Here, the channel width as the transistor operating portion was set to 20 μm.

【0051】次に、この素子に対して、バイエル社製P
EDOT導電性高分子溶液を用い、ドレイン電極を第1
の電極膜上にインクジェット法により形成した後、p型
半導体材料として、市販品ポリヘキシルチオフェンを精
製し、クロロホルムに溶解し、半導体層をインクジェッ
ト法にて形成した。有機半導体濃度は0.5wt%以下にし、
この結果、約100 nm以下の半導体層の形成が可能になっ
た。
Next, with respect to this element, P manufactured by Bayer
EDOT Conductive polymer solution is used for the first drain electrode
After being formed on the electrode film of 1. by an inkjet method, a commercially available polyhexylthiophene as a p-type semiconductor material was purified and dissolved in chloroform to form a semiconductor layer by an inkjet method. The organic semiconductor concentration should be 0.5 wt% or less,
As a result, it became possible to form a semiconductor layer of about 100 nm or less.

【0052】引き続きソース電極層を半導体層上にイン
クジェット法にて形成し、ゲート電極をゲート絶縁膜の
側壁にインクジェット法にて形成し、図9に示すように
正六角柱形の縦型電界効果トランジスタ素子71を作製
した。また、上記ガラス基板上には縦型電界効果トラン
ジスタ素子71に隣接して正六角柱形の負荷抵抗層部7
2、正六角柱形の導電性部材からなる入力部73、正六
角柱形の導電性部材からなる出力部74を並列に形成
し、縦型電界効果トランジスタ素子71、負荷抵抗層部
72、入力部73、出力部74は上記ガラス基板上のT
型電極によって接続した。縦型電界効果トランジスタ7
1には負荷抵抗層部72が電気的に接続され、縦型電界
効果トランジスタ71のドレイン電極はリード線を介し
て接地される。縦型電界効果トランジスタ素子71のソ
ース電極はガラス基板上のT型電極により負荷抵抗層部
72及び出力部74に接続される。縦型電界効果トラン
ジスタ71のゲート電極はガラス基板上のT型電極、入
力部73、リード線を介して入力信号が印加され、負荷
抵抗層部72はソース電極に接続された端部とは反対側
の上端部にリード線を介して電源VDDの電圧が印加さ
れ、出力部74はソース電極に接続された端部とは反対
側の上端部からリード線を介して出力信号を出力する。
Subsequently, a source electrode layer is formed on the semiconductor layer by an ink jet method, and a gate electrode is formed on the side wall of the gate insulating film by an ink jet method. As shown in FIG. 9, a regular hexagonal column-shaped vertical field effect transistor is formed. Element 71 was produced. Further, on the glass substrate, adjacent to the vertical field effect transistor element 71, a regular hexagonal prism shaped load resistance layer portion 7 is provided.
2. A vertical field effect transistor element 71, a load resistance layer portion 72, and an input portion 73 are formed by forming an input portion 73 made of a regular hexagonal columnar conductive member and an output portion 74 made of a regular hexagonal columnar conductive member in parallel. , The output unit 74 is T on the glass substrate.
It was connected by a mold electrode. Vertical field effect transistor 7
1, a load resistance layer portion 72 is electrically connected, and the drain electrode of the vertical field effect transistor 71 is grounded via a lead wire. The source electrode of the vertical field effect transistor element 71 is connected to the load resistance layer portion 72 and the output portion 74 by the T-shaped electrode on the glass substrate. An input signal is applied to the gate electrode of the vertical field effect transistor 71 through the T-shaped electrode on the glass substrate, the input portion 73, and the lead wire, and the load resistance layer portion 72 is opposite to the end portion connected to the source electrode. The voltage of the power supply V DD is applied to the upper end portion on the side through the lead wire, and the output portion 74 outputs the output signal from the upper end portion on the side opposite to the end portion connected to the source electrode through the lead wire.

【0053】本発明の他の実施例では、上記実施例にお
いて、図10に示すように一辺が20μmの正三角柱の
縦型電界効果トランジスタ素子75、一辺が20μmの
正三角柱形の負荷抵抗層部76、一辺が20μmの正三
角柱形の導電性部材からなる入力部77、一辺が20μ
mの正三角柱形の導電性部材からなる出力部78を絶縁
性基板上に並列に形成してインバータを構成した。この
実施例の占有面積は40μm×60μmである。これ
は、前述の横型トランジスタでの占有面積330μm×
330μm(スイッチングトランジスタ200μm×2
00μm、負荷抵抗部30μm×30μm 、配線部1
00μm×100μm)の約35分の1に縮小された。
In another embodiment of the present invention, in the above embodiment, as shown in FIG. 10, the vertical field effect transistor element 75 is a regular triangular prism having a side of 20 μm, and the load resistance layer portion is a regular triangular prism having a side of 20 μm. 76, an input part 77 made of a regular triangular pole-shaped conductive member having a side of 20 μm, and a side of 20 μm
An output unit 78 made of a regular triangular prism-shaped conductive member of m is formed in parallel on an insulating substrate to form an inverter. The occupied area of this embodiment is 40 μm × 60 μm. This is an area occupied by the lateral transistor of 330 μm ×
330 μm (switching transistor 200 μm x 2
00 μm, load resistance part 30 μm × 30 μm, wiring part 1
The size was reduced to about 1/35 of (00 μm × 100 μm).

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、縦型電界
効果トランジスタを用いることにより、素子の小型化を
図ることができ、また各々の電極が多角柱となっている
ことにより集積化に好適となり、更に電極リードが上面
のみで連結されることにより電気的接続に好適になる。
As described above, according to the present invention, by using the vertical field effect transistor, it is possible to reduce the size of the element, and since each electrode is a polygonal column, it is integrated. It is also suitable for electrical connection because the electrode leads are connected only on the upper surface.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一例及びその一部を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the present invention and a part thereof.

【図2】同例の活性層部を示す斜視図、及び同例の各部
を縦に並べて示す平面図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an active layer portion of the same example, and a plan view showing the respective portions of the same example arranged vertically.

【図3】本発明の実施形態における縦型電界効果トラン
ジスタ素子構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a vertical field effect transistor element structure according to an embodiment of the present invention.

【図4】縦型電界効果トランジスタの分類例を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing an example of classification of vertical field effect transistors.

【図5】縦型電界効果トランジスタの他の分類例を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing another example of classification of vertical field effect transistors.

【図6】上記実施形態において電界効果トランジスタを
動作させる場合のゲート電圧、ソース・ドレイン間電圧
を印加するための結線を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing connections for applying a gate voltage and a source-drain voltage when operating the field effect transistor in the above embodiment.

【図7】上記実施形態の電界効果トランジスタ作製法の
一例を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the method for manufacturing the field effect transistor of the above embodiment.

【図8】マイクロコンタクトプリンティング法を説明す
るための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a microcontact printing method.

【図9】本発明の一実施例を示す上面図である。FIG. 9 is a top view showing an embodiment of the present invention.

【図10】本発明の他の実施例を示す上面図である。FIG. 10 is a top view showing another embodiment of the present invention.

【図11】従来の横型電界効果型トランジスタを示す断
面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional lateral field effect transistor.

【図12】従来の他の横型電界効果型トランジスタを示
す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing another conventional lateral field effect transistor.

【図13】インバータ回路の一例を示す回路図である。FIG. 13 is a circuit diagram showing an example of an inverter circuit.

【図14】同インバータ回路の動作を説明するための図
である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of the inverter circuit.

【図15】従来の横型電界効果トランジスタを用いたイ
ンバータを示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing an inverter using a conventional lateral field effect transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 ドレイン電極 32 半導体層 33 ソース電極 34 活性層部 35 ゲート部 36 縦型電界効果トランジスタ 37 負荷抵抗層部 38 入力部 39 出力部 40 絶縁性基板 41 電極 31 drain electrode 32 semiconductor layer 33 source electrode 34 Active layer 35 Gate 36 Vertical field effect transistor 37 Load resistance layer 38 Input section 39 Output section 40 Insulating substrate 41 electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 H01L 29/78 658F 653 29/28 51/00 27/06 102A 29/78 613Z Fターム(参考) 5F048 AA01 AB04 AC10 BA16 BD00 BD07 5F110 AA04 BB03 BB05 CC09 DD01 DD02 EE01 EE02 EE42 EE43 FF01 FF36 GG01 GG05 GG42 HK02 HK04 HK21 HK32 HL02 HL04 HL11 HL22 NN71 QQ02─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/78 H01L 29/78 658F 653 29/28 51/00 27/06 102A 29/78 613Z F term ( Reference) 5F048 AA01 AB04 AC10 BA16 BD00 BD07 5F110 AA04 BB03 BB05 CC09 DD01 DD02 EE01 EE02 EE42 EE43 EE43 FF01 FF36 GG01 GG05 GG42 HK02 HK04 HK21 HK32 HL02 HL04 HL11 HL22 NN71 QQ02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】スイッチング素子と、このスイッチング素
子に電気的に接続されたロード素子とを有し、縦型電界
効果トランジスタを前記スイッチング素子として用いた
インバータにおいて、ソース電極層、半導体層及びドレ
イン電極層を順次に積層し、これらの層の一方の側壁に
接するように垂直方向に立ててゲート絶縁層及びゲート
電極層を順次に設けたことを特徴とするインバータ。
1. A source electrode layer, a semiconductor layer, and a drain electrode in an inverter having a switching element and a load element electrically connected to the switching element, the vertical field effect transistor being used as the switching element. An inverter characterized in that layers are sequentially stacked, and a gate insulating layer and a gate electrode layer are sequentially provided so as to stand in a vertical direction so as to be in contact with one sidewall of these layers.
【請求項2】請求項1記載のインバータにおいて、前記
縦型電界効果トランジスタに前記ロード素子を負荷抵抗
素子として電気的に接続したことを特徴とするインバー
タ。
2. The inverter according to claim 1, wherein the load element is electrically connected to the vertical field effect transistor as a load resistance element.
【請求項3】請求項1記載のインバータにおいて、前記
縦型電界効果トランジスタは前記半導体層が有機半導体
材料からなる縦型電界効果トランジスタであることを特
徴とするインバータ。
3. The inverter according to claim 1, wherein the vertical field effect transistor is a vertical field effect transistor in which the semiconductor layer is made of an organic semiconductor material.
【請求項4】請求項2記載のインバータにおいて、前記
ロード素子は電気伝導特性を有する有機化合物で構成し
たことを特徴とするインバータ。
4. The inverter according to claim 2, wherein the load element is made of an organic compound having electric conductivity.
【請求項5】請求項2記載のインバータにおいて、前記
ロード素子が下部電極膜、抵抗膜、上部電極膜のサンド
イッチ構造からなることを特徴とするインバータ。
5. The inverter according to claim 2, wherein the load element has a sandwich structure of a lower electrode film, a resistance film and an upper electrode film.
【請求項6】請求項1〜5記載のインバータであって、
絶縁性基板上に形成されたことを特徴とするインバー
タ。
6. The inverter according to claim 1, wherein:
An inverter formed on an insulating substrate.
【請求項7】請求項1〜6記載のインバータにおいて、
ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、負荷抵抗素子
及び、スイッチング素子と負荷抵抗素子を電気的に接続
するところの配線電極の電極膜が有機物を含めた導電性
材料群からなることを特徴とするインバータ。
7. The inverter according to claim 1, wherein:
An inverter characterized in that a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, a load resistance element, and an electrode film of a wiring electrode for electrically connecting a switching element and a load resistance element is made of a conductive material group including an organic substance. .
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