JP2004266267A - 保護層を含む有機半導体電界効果トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、保護層を含む有機電界効果トランジスタ素子と上記保護層を含む有機電界効果トランジスタの製造方法を提供することも目的とする。
【解決手段】 本発明の電界効果トランジスタは、基板１と、基板１の上に形成されるゲート電極２とを備える保護層を含む有機電界効果トランジスタにおいて、ゲート絶縁層３が、基板１とゲート電極２との上に形成され、第１半導体層４が、ゲート絶縁層３の上に形成され、第２半導体層６が、第１半導体層４の上に形成され、保護層５が、第２半導体層６の上に形成され、ソース・ドレイン電極７が、保護層５のエッチング孔個所と第１半導体層４又は第２半導体層６との上に形成されることを特徴とする保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタである。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明の電界効果トランジスタは、基板１と、基板１の上に形成されるゲート電極２とを備える保護層を含む有機電界効果トランジスタにおいて、ゲート絶縁層３が、基板１とゲート電極２との上に形成され、第１半導体層４が、ゲート絶縁層３の上に形成され、第２半導体層６が、第１半導体層４の上に形成され、保護層５が、第２半導体層６の上に形成され、ソース・ドレイン電極７が、保護層５のエッチング孔個所と第１半導体層４又は第２半導体層６との上に形成されることを特徴とする保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタである。
【選択図】 図１
Description
本発明は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）及びその製造方法に関する。特に、保護層を含む有機半導体電界効果トランジスタ及びその製造方法に関する。
近年、有機半導体材料に関する研究は非常に活発になっている。有機半導体電界効果トランジスタの性能は既に水素化アモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ：Ｈ ＴＦＴ）の水準を越えている。特に一部分の有機低分子の重合体（例えば、Ｐｅｎｔａｃｅｎｅ、Ｔｅｔｒａｃｅｎｅ等）の室温でのキャリアの移動度は既に１（ｃｍ2／Ｖｓ）を超えている。
従って、有機半導体電界効果トランジスタはフレキシブル集積回路とアクティブマトリックス表示等において特に実際的な潜在応用能力を有する。中国公開特許ＣＮ１３９８００４Ａには、サンドイッチ型有機半導体電界効果トランジスタが開示され、且つ二種類又はそれ以上の有機半導体材料で新規な半導体を構成する方法も提示されている。そのような方法により効率良く有機半導体電界効果トランジスタの総合性能の向上を図ることができ、特に効率良く閾値電圧の低下も可能できる。本発明は、中国公開特許ＣＮ１３９８００４Ａに鑑みてなされ、二種類又はそれ以上の有機半導体材料で能動半導体層を構成し、保護層を添加することによりソース・ドレイン電極のパターンを精密に加工してこの加工工程において溶媒の能動半導体層に対する汚染を防ぐことができる。
中国公開特許ＣＮ１３９８００４Ａ号公報
本発明は、保護層を含む有機電界効果トランジスタ素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記保護層を含む有機電界効果トランジスタの製造方法を提供することも目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の電界効果トランジスタは、基板１と、基板１の上に形成されるゲート電極２とを備える保護層を含む有機電界効果トランジスタにおいて、ゲート絶縁層３が、基板１とゲート電極２との上に形成され、第１半導体層４が、ゲート絶縁層３の上に形成され、第２半導体層６が、第１半導体層４の上に形成され、保護層５が、第２半導体層６の上に形成され、ソース・ドレイン電極７が、保護層５のエッチング孔個所と第１半導体層４又は第２半導体層６との上に形成されることを特徴とする保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタである。
また、もう一つの前記目的を達成するために、本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、基板上に導電材料からなるゲート電極を形成する工程と、基板とゲート電極の上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層の上に第１半導体層を形成する工程と、第１半導体層の上に第２半導体層を形成する工程と、第２半導体層の上に保護層を形成する工程と、保護層のエッチング孔個所と第１半導体層又は第２半導体層との上にソース・ドレイン電極を形成する工程とを備える。
本発明では、前記第１半導体層４と前記第２半導体層６とは、それぞれ銅フタロシアニン、ニッケルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、白金フタロシアニン、遊離フタロシアニン、酸化チタンフタロシアニン、酸化バナジウムフタロシアニン、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン、ナフタセン、ペンタセン、ペリレン、ペリレンー３，４，９，１０−テトラカルボキシルクー３，４，９，１０−ジアンヒドライド（ｐｅｒｙｌｅｎｅ−３，４，９，１０−ｔｅｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ−３，４，９，１０−ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）（以下、ＰＴＣＤＡを略記する）、フラーレン、フッ化銅フタロシアニン 、フッ化亜鉛フタロシアニン、フッ化第二鉄フタロシアニン、フッ化コバルトフタロシアニンからなる群から選択された一種類又は二種以上の材料から構成される。
本発明は、二層有機半導体で構成された能動半導体層により高機能な電界効果トランジスタを実現し、保護層によりソース・ドレイン電極のパターンを精密に加工してこの加工工程における能動半導体層に対する汚染を防ぐことができる。
本発明は、二種類又はそれ以上の有機半導体材料で能動半導体層を構成し、保護層を添加するものである。この結果、ソース・ドレイン電極のパターンを精密に加工してこの加工工程において溶媒の能動半導体層に対する汚染を防ぐことができる。
（第１実施例）
図面を参照して本発明を説明する。図１は本発明の保護層を含む有機電界効果トランジスタの構造を示している。
図面を参照して本発明を説明する。図１は本発明の保護層を含む有機電界効果トランジスタの構造を示している。
まず、導電材料層を基板１の上に形成してゲート電極２を構成する。次に、絶縁材料を基板とゲート電極との上に形成してゲート絶縁層３を構成する。次に、半導体材料をゲート絶縁層の上に形成して第１半導体層４を構成する。次に、半導体材料を第１半導体層の上に形成して第２半導体層６を構成する。絶縁材料で構成された保護層５を第２半導体層６の上に形成する。そして、ソース・ドレイン電極７を、エッチングされた保護層５と第２半導体層６との上に形成する。ソース・ドレイン電極７は、第１半導体層４と接触して保護層５から露出している。即ち、保護層５と第２半導体層６の上に第１半導体層を露出させる孔をエッチングし、エッチングされた孔にソース・ドレイン電極７が形成され、保護層から露出する。
試験に用いる銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）及び亜鉛フタロシアニン（ＺｎＰｃ）は市販品で、それらを昇華し精製してから利用する。
コーニング社製の７０５９ガラス基板又は軟質プラスチック基板１に、ラジオ周波数磁気制御スパッタ法で金属Ｔａの膜をコーティングする。その厚さは約２００ナノメートル（ｎｍ）である。次に、フォトリソグラフイ法にてゲート電極２の形状になるように成形する。ゲート電極に直流磁気制御スパッタ法でＴａ2Ｏ5をスパッタしてゲート絶縁層３を形成する。その厚さは約１００ナノメートル（ｎｍ）である。その後分子気相蒸着法により、約３０ナノメートル（ｎｍ）の銅フタロシアニンを蒸着してから、銅フタロシアニンの上に１０ナノメートル（ｎｍ）の亜鉛フタロシアニンを蒸着し、亜鉛フタロシアニンの上に１０ナノメートル（ｎｍ）の感光性ポリイミド又はＰＶＡをスピンコートして保護層を形成する。そして、できた保護層に対して露光と現像を行った後、保護層と第２半導体層とをドライエッチングし、且つもう一度約６０ナノメートル（ｎｍ）のＡｕを堆積してソース電極７を形成する。
銅フタロシアニンと亜鉛フタロシアニンとの界効果トランジスタの転移特性曲線は、図面３に示されている。その飽和区域の正孔キャリアの移動度は０．０４ｃｍ2／Ｖｓで、閾値電圧はー５．５Ｖで、オンオフ電流比は４×１０4である。
図面４は、銅フタロシアニンと亜鉛フタロシアニンとの界効果トランジスタの出力特性曲線を示すグラフである。
本発明は上述した各実施例に限定されるものではない。一般的に言えば、本明細書に開示した電界効果トランジスタは、二次元又は三次元集積素子の部品に加工されることができる。これらの集積素子は、フレキシブル集積回路、アクティブマトリクス表示などの方面に応用することができる。本発明による電界効果トランジスタ部品を用いて低温加工することができる。
１ 基板
２ ゲート電極
３ ゲート絶縁層
４ 第１半導体層
５ 保護層
６ 第２半導体層
７ ソース・ドレイン電極
２ ゲート電極
３ ゲート絶縁層
４ 第１半導体層
５ 保護層
６ 第２半導体層
７ ソース・ドレイン電極
Claims (8)
- 基板１と、基板１の上に形成されるゲート電極２とを備える保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタにおいて、ゲート絶縁層３が、基板１とゲート電極２との上に形成され、第１半導体層４は、前記ゲート絶縁層３の上に形成され、第２半導体層６が、前記第１半導体層４の上に形成され、保護層５が、前記第２半導体層６の上に形成され、ソース・ドレイン電極７は、前記第１半導体層４又は前記第２半導体層６と前記保護層５のエッチング孔個所に形成されている、ことを特徴とする保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタ。
- 前記有機半導体層が、少なくとも二種類の材料から構成される、請求項１に記載の保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタ。
- 前記第１半導体層又は前記第２半導体層が、単一の半導体材料からなる請求項２に記載の保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタ。
- 前記第１半導体層又は前記第２半導体層が、少なくとも二種類の有機分子から構成され、これらの分子を、混合し、共晶反応を起させ又は層状に複合することにより構成される半導体材料である、請求項２に記載の保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタ。
- 前記有機半導体能動層のキャリア移動度が１０-3 ｃｍ2／Ｖｓ以上である、請求項２に記載の保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタ。
- 前記第１半導体層４及び前記第２半導体層６が、それぞれ銅フタロシアニン、ニッケルフタロシアニン、亜鉛フタロシアニン、コバルトフタロシアニン、白金フタロシアニン、遊離フタロシアニン、酸化チタンフタロシアニン、酸化バナジウムフタロシアニン、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン、ナフタセン、ペンタセン、ペリレン、ＰＴＣＤＡ、フラーレン、フッ化銅フタロシアニン 、フッ化亜鉛フタロシアニン、フッ化第二鉄フタロシアニン、フッ化コバルトフタロシアニンからなる群から選択された一種又は二種以上の材料から構成されることを特徴とする請求項２に記載の保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタ。
- 前記保護層は、無機材料、有機材料、ポリマー材料又はそれらの複合材料であることを特徴とする請求項１に記載の保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタ。
- 基板上に導電材料からなるゲート電極を形成する工程と、基板とゲート電極の上に絶縁層を形成する工程と、絶縁層の上に第１半導体層を形成する工程と、第１半導体層の上に第２半導体層を形成する工程と、第２半導体層の上に保護層を形成する工程と、保護層のエッチング孔個所と半導体層４又は前記第２半導体層６との上にソース・ドレイン電極を形成する工程とを備えることを特徴する保護層を含む有機半導体型電界効果トランジスタの製造方法。
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