JP2006059896A - 電界効果型トランジスタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電界効果型トランジスタは、ゲート電極12、ゲート絶縁層13、ソース/ドレイン電極21、並びに、ゲート電極12へのゲート電圧への印加によって誘起されるチャネル領域15をその一部分に有する有機半導体材料層14を備えており、ソース/ドレイン電極21は、(a)ゲート絶縁層13及びチャネル領域15を構成する有機半導体材料層14の部分に接しており、チャネル領域15に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層22、並びに、(b)チャネル領域15を構成しない有機半導体材料層14の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層14への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層23から成る。
【選択図】 図1
Description
(A)ゲート電極、
(B)ゲート絶縁層、
(C)ソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接しており、チャネル領域に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層、
から成ることを特徴とする。
(A)ゲート電極、
(B)ゲート絶縁層、
(C)ソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接する第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接する第2導電材料層、
から成り、
第1導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値は、第2導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値よりも低いことを特徴とする。
(A)支持体上に形成されたゲート電極、
(B)ゲート電極の上及び支持体の上に形成されたゲート絶縁層、
(C)ゲート絶縁層上に形成されたソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁層の部分の上に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接しており、チャネル領域に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層、
から成ることを特徴とする。
(A)支持体上に形成されたゲート電極、
(B)ゲート電極の上及び支持体の上に形成されたゲート絶縁層、
(C)ゲート絶縁層上に形成されたソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁層の部分の上に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接する第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接する第2導電材料層、
から成り、
第1導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値は、第2導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値よりも低いことを特徴とする。
(A)支持体上に形成されたソース/ドレイン電極、
(B)ソース/ドレイン電極間に位置する支持体の部分の上に形成された有機半導体材料層、
(C)有機半導体材料層の上に形成されたゲート絶縁層、並びに、
(D)ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
有機半導体材料層は、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有し、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接しており、チャネル領域に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層、
から成ることを特徴とする。
(A)支持体上に形成されたソース/ドレイン電極、
(B)ソース/ドレイン電極間に位置する支持体の部分の上に形成された有機半導体材料層、
(C)有機半導体材料層の上に形成されたゲート絶縁層、並びに、
(D)ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
有機半導体材料層は、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有し、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接する第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接する第2導電材料層、
から成り、
第1導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値は、第2導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値よりも低いことを特徴とする。
ρ/t2>R・tC/t1
を満足することが望ましい。
ポリピロール[図4の構造式(3)参照]
ポリフラン[図4の構造式(4)参照]
ポリチオフェン[図4の構造式(5)参照]
ポリセレノフェン[図4の構造式(6)参照]
ポリテルロフェン[図4の構造式(7)参照]
ポリ(3−アルキルチオフェン)[図4の構造式(8)参照]
ポリ(3−チオフェン−β−エタンスルホン酸)[図4の構造式(9)参照]
ポリ(N−アルキルピロール)[図5の構造式(10)参照]
ポリ(3−アルキルピロール)[図5の構造式(11)参照]
ポリ(3,4−ジアルキルピロール)[図5の構造式(12)参照]
ポリ(2,2’−チエニルピロール)[図5の構造式(13)参照]
ポリアニリン[図5の構造式(14)参照]
ポリ(ジベンゾチオフェンスルフィド)[図5の構造式(15)参照]
4,4’−ジイソシアノビフェニル[図6の構造式(17)参照]
4,4’−ジイソシアノ−p−テルフェニル[図6の構造式(18)参照]
2,5−ビス(5’−チオアセトキシル−2’−チオフェニル)チオフェン[図6の構造式(19)参照]
(A)ゲート電極12、
(B)ゲート絶縁層13、
(C)ソース/ドレイン電極21、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極21間に位置し、ゲート絶縁層13を介してゲート電極12と対向し、ゲート電極12へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域15をその一部分に有する有機半導体材料層14、
を備えている。
(A)支持体11上に形成されたゲート電極12、
(B)ゲート電極12の上及び支持体11の上に形成されたゲート絶縁層13、
(C)ゲート絶縁層13上に形成されたソース/ドレイン電極21、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極21間のゲート絶縁層13の部分の上に位置し、ゲート絶縁層13を介してゲート電極12と対向し、ゲート電極12へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域15をその一部分に有する有機半導体材料層14、
を備えている。
(a)ゲート絶縁層13及びチャネル領域15を構成する有機半導体材料層14の部分に接しており、チャネル領域15に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層22、並びに、
(b)チャネル領域15を構成しない有機半導体材料層14の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層23、
から成る。
(a)ゲート絶縁層13及びチャネル領域15を構成する有機半導体材料層14の部分に接する第1導電材料層22、並びに、
(b)チャネル領域15を構成しない有機半導体材料層14の部分に接する第2導電材料層23、
から成り、
第1導電材料層22と有機半導体材料層14との間の接触抵抗値RC1は、第2導電材料層23と有機半導体材料層14との間の接触抵抗値RC2よりも低い。
先ず、表面にSiO2層(図示せず)が形成されたガラス基板から成る支持体11上に、銅ペーストを用いたスクリーン印刷法に基づきゲート電極12を形成する。
次いで、ゲート電極12の上及び支持体11の上に、SiO2から成るゲート絶縁層13をスパッタリング法に基づき形成する。
その後、真空蒸着法に基づき、ゲート絶縁層13上に、第1導電材料層22及び第2導電材料層23を順次、形成する。尚、ゲート絶縁層13の一部をハードマスクで覆うことによって、第1導電材料層22及び第2導電材料層23をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
次いで、全面に、有機半導体材料層14を形成する。具体的には、ペンタセンから成る有機半導体材料層14を以下の表1に例示する真空蒸着法に基づき、ソース/ドレイン電極21の上及びゲート絶縁層13の上に形成する。有機半導体材料層14の成膜を行う際、ソース/ドレイン電極21及びゲート絶縁層13の一部をハードマスクで覆うことによって、フォトリソグラフィ・プロセス無しで有機半導体材料層14を形成することができる。
支持体温度:60゜C
成膜速度 :3nm/分
圧力 :5×10-4Pa
最後に、全面にパッシベーション膜である絶縁層(図示せず)を形成し、ソース/ドレイン電極21の上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部内を含む全面に配線材料層を形成した後、配線材料層をパターニングすることによって、ソース/ドレイン電極21に接続された配線(図示せず)が絶縁層上に形成された実施例1の電界効果型トランジスタを完成させることができる。
(A)ゲート電極12、
(B)ゲート絶縁層13、
(C)ソース/ドレイン電極21、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極21間に位置し、ゲート絶縁層13を介してゲート電極12と対向し、ゲート電極12へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域15をその一部分に有する有機半導体材料層14、
を備えている。
(A)支持体上に形成されたソース/ドレイン電極21、
(B)ソース/ドレイン電極21間に位置する支持体の部分の上に形成された有機半導体材料層14、
(C)有機半導体材料層14の上に形成されたゲート絶縁層13、並びに、
(D)ゲート絶縁層13上に形成されたゲート電極、
を備えており、
有機半導体材料層14は、ゲート絶縁層13を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域15をその一部分に有している。
(a)ゲート絶縁層13及びチャネル領域15を構成する有機半導体材料層14の部分に接しており、チャネル領域15に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層22、並びに、
(b)チャネル領域15を構成しない有機半導体材料層14の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層23、
から成る。
(a)ゲート絶縁層13及びチャネル領域15を構成する有機半導体材料層14の部分に接する第1導電材料層22、並びに、
(b)チャネル領域15を構成しない有機半導体材料層14の部分に接する第2導電材料層23、
から成り、
第1導電材料層22と有機半導体材料層14との間の接触抵抗値RC1は、第2導電材料層23と有機半導体材料層14との間の接触抵抗値RC2よりも低い。
先ず、表面にSiO2層(図示せず)が形成されたガラス基板から成る支持体11上に、リフトオフ法に基づき、第2導電材料層23及び第1導電材料層22を順次、形成する。即ち、第2導電材料層23及び第1導電材料層22を形成すべき領域が露出し、その他の領域がレジスト層で覆われた状態を、レジスト材料を用いてリソグラフィ技術にて得た後、スパッタリング法にて全面に第2導電材料層23及び第1導電材料層22を順次、成膜する。次いで、レジスト層並びにその上の第2導電材料層23及び第1導電材料層22を除去することで、第2導電材料層23及び第1導電材料層22が積層された構造を有するソース/ドレイン電極21を支持体11上に形成することができる。尚、第2導電材料層23及び第1導電材料層22が積層された構造を有するソース/ドレイン電極21を形成する方法として、その他、実施例1の[工程−120]において説明した方法(但し、第1導電材料層22及び第2導電材料層23の成膜順序等は逆とする)を採用してもよい。
その後、例えば、ポリチオフェンやポリフルオレンから成る有機半導体材料層14を、スクリーン印刷法に基づき、ソース/ドレイン電極21間の支持体11の部分の上に形成する。
次いで、全面にゲート絶縁層13を形成する。具体的には、SiO2から成るゲート絶縁層13を、スパッタリング法に基づき全面に(具体的には、有機半導体材料層14の上及びソース/ドレイン電極21上に)形成する。
その後、銅ペーストを用いたスクリーン印刷法に基づき、ゲート絶縁層13上にゲート電極12を形成する。
最後に、全面にパッシベーション膜である絶縁層(図示せず)を形成し、ソース/ドレイン電極21の上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部内を含む全面に配線材料層を形成した後、配線材料層をパターニングすることによって、ソース/ドレイン電極21に接続された配線(図示せず)が絶縁層上に形成された実施例2の電界効果型トランジスタを完成させることができる。
Claims (20)
- (A)ゲート電極、
(B)ゲート絶縁層、
(C)ソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接しており、チャネル領域に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層、
から成ることを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 第1導電材料層と第2導電材料層とが積層されていることを特徴とする請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。
- 第2導電材料層は、第1導電材料層よりもチャネル領域から離れた所に、第1導電材料層と並置して配されていることを特徴とする請求項1に記載の電界効果型トランジスタ。
- (A)ゲート電極、
(B)ゲート絶縁層、
(C)ソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接する第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接する第2導電材料層、
から成り、
第1導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値は、第2導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値よりも低いことを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 第1導電材料層と第2導電材料層とが積層されていることを特徴とする請求項4に記載の電界効果型トランジスタ。
- 第2導電材料層は、第1導電材料層よりもチャネル領域から離れた所に、第1導電材料層と並置して配されていることを特徴とする請求項4に記載の電界効果型トランジスタ。
- (A)支持体上に形成されたゲート電極、
(B)ゲート電極の上及び支持体の上に形成されたゲート絶縁層、
(C)ゲート絶縁層上に形成されたソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁層の部分の上に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接しており、チャネル領域に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層、
から成ることを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 第1導電材料層と第2導電材料層とが積層されていることを特徴とする請求項7に記載の電界効果型トランジスタ。
- 第2導電材料層は、第1導電材料層よりもチャネル領域から離れた所に、第1導電材料層と並置して配されていることを特徴とする請求項7に記載の電界効果型トランジスタ。
- (A)支持体上に形成されたゲート電極、
(B)ゲート電極の上及び支持体の上に形成されたゲート絶縁層、
(C)ゲート絶縁層上に形成されたソース/ドレイン電極、並びに、
(D)ソース/ドレイン電極間のゲート絶縁層の部分の上に位置し、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有する有機半導体材料層、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接する第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接する第2導電材料層、
から成り、
第1導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値は、第2導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値よりも低いことを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 第1導電材料層と第2導電材料層とが積層されていることを特徴とする請求項10に記載の電界効果型トランジスタ。
- 第2導電材料層は、第1導電材料層よりもチャネル領域から離れた所に、第1導電材料層と並置して配されていることを特徴とする請求項10に記載の電界効果型トランジスタ。
- ゲート絶縁層と第1導電材料層との間に密着層が形成されていることを特徴とする請求項7又は請求項10に記載の電界効果型トランジスタ。
- 密着層の厚さは1nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項13に記載の電界効果型トランジスタ。
- (A)支持体上に形成されたソース/ドレイン電極、
(B)ソース/ドレイン電極間に位置する支持体の部分の上に形成された有機半導体材料層、
(C)有機半導体材料層の上に形成されたゲート絶縁層、並びに、
(D)ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
有機半導体材料層は、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有し、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接しており、チャネル領域に電荷注入可能な第1の導電材料から成る第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接しており、第1の導電材料よりも有機半導体材料層への電荷注入効率の悪い第2の導電材料から成る第2導電材料層、
から成ることを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 第1導電材料層と第2導電材料層とが積層されていることを特徴とする請求項15に記載の電界効果型トランジスタ。
- (A)支持体上に形成されたソース/ドレイン電極、
(B)ソース/ドレイン電極間に位置する支持体の部分の上に形成された有機半導体材料層、
(C)有機半導体材料層の上に形成されたゲート絶縁層、並びに、
(D)ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極、
を備えた電界効果型トランジスタであって、
有機半導体材料層は、ゲート絶縁層を介してゲート電極と対向し、ゲート電極へのゲート電圧の印加によって誘起されるチャネル領域をその一部分に有し、
ソース/ドレイン電極は、
(a)ゲート絶縁層及びチャネル領域を構成する有機半導体材料層の部分に接する第1導電材料層、並びに、
(b)チャネル領域を構成しない有機半導体材料層の部分に接する第2導電材料層、
から成り、
第1導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値は、第2導電材料層と有機半導体材料層との間の接触抵抗値よりも低いことを特徴とする電界効果型トランジスタ。 - 第1導電材料層と第2導電材料層とが積層されていることを特徴とする請求項17に記載の電界効果型トランジスタ。
- チャネル領域の平均厚さをtC、第1導電材料層の厚さをt1としたとき、1≦t1/tC≦10 を満足することを特徴とする請求項1、請求項4、請求項7、請求項10、請求項15及び請求項17のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタ。
- 第1導電材料層の厚さは1nm以上10nm以下であることを特徴とする請求項1、請求項4、請求項7、請求項10、請求項15及び請求項17のいずれか1項に記載の電界効果型トランジスタ。
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