JP2006302925A - Semiconductor device, optical device, and sensor device - Google Patents

Semiconductor device, optical device, and sensor device Download PDF

Info

Publication number
JP2006302925A
JP2006302925A JP2005117859A JP2005117859A JP2006302925A JP 2006302925 A JP2006302925 A JP 2006302925A JP 2005117859 A JP2005117859 A JP 2005117859A JP 2005117859 A JP2005117859 A JP 2005117859A JP 2006302925 A JP2006302925 A JP 2006302925A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
semiconductor device
acid
semiconductor material
organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2005117859A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4923434B2 (en
Inventor
Nobuhide Yoneya
伸英 米屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2005117859A priority Critical patent/JP4923434B2/en
Publication of JP2006302925A publication Critical patent/JP2006302925A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4923434B2 publication Critical patent/JP4923434B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device that can reduce the contact resistance between the source and the drain electrodes and an organic semiconductor material layer by a simple manufacturing process, and to provide an optical device and a sensor device. <P>SOLUTION: An organic field effect transistor has the source electrode 5, the drain electrode 6, and the organic semiconductor material layer 7 provided at least between these electrodes; and moves charge between the source and drain electrodes 5, 6 via the organic semiconductor material layer 7. In the organic field effect transistor 1a, the source and drain electrodes 5, 6 are made of a mixture of a conductive polymeric material and charge transfer complex. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、電界効果トランジスタに好適な半導体装置、光学装置及びセンサ装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, an optical device, and a sensor device suitable for, for example, a field effect transistor.

従来の電界効果型トランジスタ(FET:Field effect transistor)においては、チャンネル領域を構成する半導体材料層として、Si等の無機半導体材料が用いられているが、これ等の無機半導体材料を用いた薄膜トランジスタの製造工程では、400℃以上の高温のプロセスが必要とされる。そのために、無機半導体材料を用いた薄膜トランジスタを、プラスチック等の柔らかく、割れにくく、かつ軽い支持体(基板)上に作製することはきわめて困難である。   In a conventional field effect transistor (FET), an inorganic semiconductor material such as Si is used as a semiconductor material layer constituting a channel region, but a thin film transistor using such an inorganic semiconductor material is used. In the manufacturing process, a high-temperature process of 400 ° C. or higher is required. Therefore, it is extremely difficult to manufacture a thin film transistor using an inorganic semiconductor material on a soft support (substrate) that is soft and difficult to break, such as plastic.

一方、チャンネル領域を有機半導体材料から構成する有機電界効果型トランジスタは、プラスチックスの耐熱温度よりも低い温度で製造が可能である。また、塗布可能な材料に基づき製造可能であることから、低コスト及び大面積の形成に向いた半導体素子として期待されている。   On the other hand, an organic field effect transistor having a channel region made of an organic semiconductor material can be manufactured at a temperature lower than the heat resistance temperature of plastics. Moreover, since it can be manufactured based on the material which can be apply | coated, it is anticipated as a semiconductor element suitable for formation of low cost and a large area.

ところで、従来の有機電界効果型トランジスタでは、有機半導体材料層と良好なオーミックコンタクトを形成するために、ソース電極及びドレイン電極は、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)といった金属材料から構成されている。   By the way, in the conventional organic field effect transistor, in order to form a good ohmic contact with the organic semiconductor material layer, the source electrode and the drain electrode are made of metal materials such as gold (Au), platinum (Pt), and palladium (Pd). It is composed of

ここで、有機電界効果型トランジスタの特性の向上(移動度及びon/off比等)には、半導体とソース電極及びドレイン電極との接触抵抗を減少させる必要がある。   Here, in order to improve the characteristics (mobility, on / off ratio, etc.) of the organic field effect transistor, it is necessary to reduce the contact resistance between the semiconductor and the source and drain electrodes.

例えば、ソース電極及びドレイン電極と半導体材料層との界面の改質には、各電極の表面に、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)等の電荷移動錯体の蒸着膜を使用した例(後述の非特許文献1を参照)がある。   For example, in order to modify the interface between the source and drain electrodes and the semiconductor material layer, an example of using a deposited film of a charge transfer complex such as TCNQ (tetracyanoquinodimethane) on the surface of each electrode (non-described later) (See Patent Document 1).

また、ソース電極及びドレイン電極の金属に金(Au)を用いた場合には、チオール基を有する自己組織化アクセプタ材料(SAM)である4−ニトロベンゼンチオールによる界面の改質の例(後述の非特許文献2を参照)がある。   In addition, when gold (Au) is used for the metal of the source electrode and the drain electrode, an example of interface modification with 4-nitrobenzenethiol, which is a self-assembled acceptor material (SAM) having a thiol group (non-described later) (See Patent Document 2).

Ref.R. hajlaoui et al, Adv. Mater. 9, 389 (1997)Ref.R.hajlaoui et al, Adv. Mater. 9, 389 (1997) Ref. D. J. Gundlach et al. IEEE Electron Device Lett. 12,571(2001)Ref. D. J. Gundlach et al. IEEE Electron Device Lett. 12,571 (2001)

これらの問題点としては、例えば、チオール基を用いた界面の改質には、Au等の、チオール基と相互作用のある特定のソース電極及びドレイン電極が必要である。   As these problems, for example, modification of the interface using a thiol group requires a specific source electrode and drain electrode that interact with the thiol group, such as Au.

また、テトラシアノキノジメタン等の電荷移動錯体を用いた界面の改質には、無機電極にしっかりとドーパント分子を成膜する必要があるため、真空蒸着法が必要である。   In addition, in order to modify the interface using a charge transfer complex such as tetracyanoquinodimethane, it is necessary to form a film of dopant molecules firmly on the inorganic electrode, so a vacuum deposition method is required.

また、これらの場合、ソース電極及びドレイン電極と半導体材料層との間に、必然的にドーパント分子層が必要になるため、これらの分子層を介した伝導になり、必ずしも接触抵抗を軽減させるための好適な構造とは言えない。   In these cases, a dopant molecular layer is inevitably required between the source and drain electrodes and the semiconductor material layer. Therefore, conduction through these molecular layers is performed, and the contact resistance is not necessarily reduced. This is not a preferable structure.

また、従来の電界効果型トランジスタを構成する無機電極は、真空蒸着法やスパッタ法等の物理的成膜法によって形成しているので、プロセスの簡便化には適していない。   Further, since the inorganic electrode constituting the conventional field effect transistor is formed by a physical film forming method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method, it is not suitable for simplification of the process.

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電極と有機半導体材料層との間の接触抵抗を低下させることができ、これを簡便な製造プロセスで実現できる、半導体装置、光学装置及びセンサ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to reduce the contact resistance between the electrode and the organic semiconductor material layer, which can be realized by a simple manufacturing process. An apparatus, an optical device, and a sensor device are provided.

即ち、本発明は、第1電極と、第2電極と、少なくともこれらの電極間に設けられた有機半導体材料層とを有し、前記有機半導体材料層を介して前記第1電極と前記第2電極との間で電荷を移動させるように構成された半導体装置において、前記第1電極及び前記第2電極が、導電性高分子材料と導電型制御用のドーパントとの混合物からなる、半導体装置に係わるものである。   That is, the present invention includes a first electrode, a second electrode, and an organic semiconductor material layer provided at least between these electrodes, and the first electrode and the second electrode are interposed through the organic semiconductor material layer. In a semiconductor device configured to move charges between electrodes, the first electrode and the second electrode are made of a mixture of a conductive polymer material and a dopant for controlling conductivity type. It is related.

本発明は又、第1電極と、第2電極と、少なくともこれらの電極間に設けられた有機半導体材料層とを有し、前記有機半導体材料層を介して前記第1電極と前記第2電極との間で電荷を移動させるように構成された半導体装置において、前記第1電極及び前記第2電極が、導電層と、この導電層のうち前記両電極間の少なくとも前記有機半導体材料層側を被覆する導電性被覆層とによって形成され、この導電性被覆層が導電性高分子材料と電荷移動錯体との混合物からなる、半導体装置に係わるものである。   The present invention also includes a first electrode, a second electrode, and an organic semiconductor material layer provided at least between these electrodes, and the first electrode and the second electrode via the organic semiconductor material layer. In the semiconductor device configured to move the charge between the first electrode and the second electrode, the first electrode and the second electrode include a conductive layer, and at least the organic semiconductor material layer side between the two electrodes of the conductive layer. The present invention relates to a semiconductor device which is formed by a conductive coating layer to be coated, and the conductive coating layer is made of a mixture of a conductive polymer material and a charge transfer complex.

本発明によれば、前記第1電極及び前記第2電極が、導電性高分子材料と導電型制御用のドーパントとの混合物からなるため、前記第1電極及び第2電極内のみならず、前記有機半導体材料層とのオーミックコンタクト(接触抵抗の低減)により前記第1電極と前記第2電極との間で前記有機半導体材料層を介しての電荷の移動が容易になり、前記混合物を用いて前記第1電極及び前記第2電極を形成する際に、真空蒸着法やスパッタ法以外のリフトオフ、塗布等の簡便な方法によってこれらの電極を容易に作製することも可能となる。   According to the present invention, since the first electrode and the second electrode are made of a mixture of a conductive polymer material and a dopant for controlling the conductivity type, not only in the first electrode and the second electrode, The ohmic contact (reduction of contact resistance) with the organic semiconductor material layer facilitates the movement of electric charges between the first electrode and the second electrode through the organic semiconductor material layer, and the mixture is used. When forming the first electrode and the second electrode, it is also possible to easily produce these electrodes by a simple method such as lift-off or coating other than the vacuum evaporation method or the sputtering method.

また、前記第1電極及び前記第2電極が、導電層と、この導電層のうち前記両電極間の少なくとも前記有機半導体材料層側を被覆する導電性被覆層とによって形成され、この導電性被覆層が導電性高分子材料と電荷移動錯体との混合物からなるために、前記有機半導体材料層に対する前記第1電極及び前記第2電極のオーミックコンタクト(接触抵抗の低減)により両電極間での電荷の移動が容易になり、またこの接触をリフトオフ、塗布等の簡便な方法によって実現することができる。   The first electrode and the second electrode are formed of a conductive layer and a conductive coating layer that covers at least the organic semiconductor material layer side between the two electrodes of the conductive layer. Since the layer is composed of a mixture of a conductive polymer material and a charge transfer complex, the charge between both electrodes is reduced by ohmic contact (reduction of contact resistance) of the first electrode and the second electrode to the organic semiconductor material layer. This contact can be realized by a simple method such as lift-off or coating.

本発明においては、前記第1及び第2電極と前記有機半導体材料層との間の電荷の移動を容易にするために、前記有機半導体材料層の導電型と、前記ドーパント又は前記電荷移動錯体の導電型とが同じであるのが望ましい。なお、前記第1電極とは、例えばソース電極であり、前記第2電極とは、例えばドレイン電極である。   In the present invention, in order to facilitate the movement of charges between the first and second electrodes and the organic semiconductor material layer, the conductivity type of the organic semiconductor material layer, the dopant or the charge transfer complex It is desirable that the conductivity type is the same. Note that the first electrode is, for example, a source electrode, and the second electrode is, for example, a drain electrode.

また、前記第1及び第2電極内の導電性を高めるために、前記第1及び第2電極を形成する前記導電性高分子材料が、
ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、 ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、 ポリフェニレンビニレン、ポリチェニレンビニレン、ポリナフタレン、ポリアントラセ ン、ポリピレン、ポリアズレン、フタロシアニン、ペンタセン、メロシアニン及びポリ エチレンジオキシチオフェンからなる群より選択された少なくとも一種の有機高分子材 料と、
ヨウ素、過塩素酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、4フッ化硼酸、5フッ化ヒ素、6フ ッ化リン酸、アルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、ポリアクリル酸 、ポリスチレンスルホン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸からなる群より選ばれた少 なくとも一種と
の混合物からなるのが望ましい。
In addition, in order to increase the conductivity in the first and second electrodes, the conductive polymer material forming the first and second electrodes is:
Polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, polyfuran, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide, polyphenylene vinylene, polychenylene vinylene, polynaphthalene, polyanthracene, polypyrene, polyazulene, phthalocyanine, pentacene, merocyanine and polyethylene At least one organic polymer material selected from the group consisting of dioxythiophenes;
Iodine, perchloric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, tetrafluoroboric acid, arsenic pentafluoride, hexafluorophosphoric acid, alkylsulfonic acid, perfluoroalkylsulfonic acid, polyacrylic acid, polystyrenesulfonic acid and Desirably, it consists of a mixture of at least one selected from the group consisting of dodecylbenzenesulfonic acid.

また、半導体に対して電荷移動を生じる材料である前記ドーパント又は前記電荷移動錯体が、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン及びテトラシアノテトラフルオロキノジメタンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるアクセプタ分子であるか、或いは、テトラチアフルバレン、ペリレン及びメチレンジチオテトラセレナフルバレンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるドナー分子であるのが望ましい。   Further, the dopant or the charge transfer complex, which is a material that causes charge transfer to the semiconductor, is composed of at least one selected from the group consisting of tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene, and tetracyanotetrafluoroquinodimethane. It is desirable that it is an acceptor molecule or a donor molecule composed of at least one selected from the group consisting of tetrathiafulvalene, perylene and methylenedithiotetraselenafulvalene.

また、前記第1及び第2電極を構成するドーパント又は電荷移動錯体と同じ導電型の前記有機半導体材料は、銅フタロシアニン、ポリ3ヘキシルチオフェン及びペンタセンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるp型半導体材料であるか、或いは、ペリレン誘導体、C60及びカーボンナノチューブからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるn型半導体材料であるのが望ましい。 The organic semiconductor material having the same conductivity type as the dopant or charge transfer complex constituting the first and second electrodes is a p-type composed of at least one selected from the group consisting of copper phthalocyanine, poly-3-hexylthiophene and pentacene. or a semiconductor material, or a perylene derivative, is preferably a n-type semiconductor material comprising at least one member selected from C 60 and the group consisting of carbon nanotubes.

また、前記第1電極及び前記第2電極と前記有機半導体材料層との間において電荷が移動し易くするために、前記第1電極及び前記第2電極の内、これら両電極間の少なくとも前記有機半導体材料層側が、前記混合物によって形成されているのが望ましい。   Further, in order to facilitate the movement of charges between the first electrode and the second electrode and the organic semiconductor material layer, at least the organic between the first electrode and the second electrode between the two electrodes. It is desirable that the semiconductor material layer side be formed of the mixture.

また、前記ドーパント又は前記電荷移動錯体が表面に付着したAu等の金属粒子が前記導電性高分子材料に混合されていてもよい。   Further, metal particles such as Au having the dopant or the charge transfer complex attached to the surface thereof may be mixed in the conductive polymer material.

また、前記半導体装置が、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極としての前記第1電極と、ドレイン電極としての前記第2電極と、チャンネル領域としての前記有機半導体材料層とからなる有機電界効果トランジスタとして構成されていてよい。   The semiconductor device includes an organic electric field including a gate electrode, a gate insulating film, the first electrode as a source electrode, the second electrode as a drain electrode, and the organic semiconductor material layer as a channel region. It may be configured as an effect transistor.

また、前記第1及び第2電極を構成する前記導電層は、金、銅、銀、アルミニウム、白金及びパラジウムからなる群より選択された少なくとも一種によって形成されているのが望ましい。   The conductive layer constituting the first and second electrodes is preferably formed of at least one selected from the group consisting of gold, copper, silver, aluminum, platinum and palladium.

また、本発明は、本発明の半導体装置を駆動素子として具備する光学装置、例えば電界発光装置、液晶表示装置又は太陽電池を提供するものであり、また、この半導体装置によって構成されたセンサ装置も提供するものである。   The present invention also provides an optical device comprising the semiconductor device of the present invention as a drive element, for example, an electroluminescent device, a liquid crystal display device, or a solar cell, and a sensor device constituted by this semiconductor device is also provided. It is to provide.

次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に詳細に説明する。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1の実施の形態
図1〜図7は、本発明の第1の実施の形態を示すものである。
First Embodiment FIGS. 1 to 7 show a first embodiment of the present invention.

図1は、本実施の形態によるボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1aを示すものである。   FIG. 1 shows an organic field effect transistor 1a having a bottom contact type bottom gate structure according to the present embodiment.

即ち、基板2上にゲート電極4が形成され、このゲート電極4上のゲート絶縁膜3上に、導電性高分子材料と電荷移動錯体(導電型制御用のドーパント)との混合物からなるソース電極5(第1電極)及びドレイン電極6(第2電極)が形成され、更に、ソース電極5、ドレイン電極6を含む表面を覆うように有機半導体材料層7(チャンネル領域8)が形成されている。また、有機半導体材料層7の導電型と、電荷移動錯体(ドーパント)の導電型とは同じである。   That is, a gate electrode 4 is formed on the substrate 2, and a source electrode made of a mixture of a conductive polymer material and a charge transfer complex (a dopant for controlling the conductivity type) is formed on the gate insulating film 3 on the gate electrode 4. 5 (first electrode) and drain electrode 6 (second electrode) are formed, and an organic semiconductor material layer 7 (channel region 8) is formed so as to cover the surface including the source electrode 5 and drain electrode 6. . The conductivity type of the organic semiconductor material layer 7 and the conductivity type of the charge transfer complex (dopant) are the same.

ここで、重要なことは、ソース電極5及びドレイン電極6が、ポリチオフェン等の導電性高分子材料と、導電型制御用のドーパントとしてのテトラシアノキノジメタン等の電荷移動錯体との混合物からなることである。従って、電荷移動錯体を特定の溶剤(例えば、導電性高分子材料の溶剤と同じか、又は、可溶な溶剤)に溶解若しくは分散させた溶液を調製し、これを導電性高分子材料の溶液(又は分散液)に添加することで、導電性高分子材料に電荷移動錯体を添加した溶液(又は分散液)を作製し、これを用いて後述の簡便な方法で各電極5及び6を所定パターンに形成することができる。   Here, what is important is that the source electrode 5 and the drain electrode 6 are made of a mixture of a conductive polymer material such as polythiophene and a charge transfer complex such as tetracyanoquinodimethane as a dopant for controlling the conductivity type. That is. Accordingly, a solution in which the charge transfer complex is dissolved or dispersed in a specific solvent (for example, the same solvent as the conductive polymer material or a soluble solvent) is prepared, and this solution is prepared as a solution of the conductive polymer material. (Or dispersion) to prepare a solution (or dispersion) in which a charge transfer complex is added to a conductive polymer material, and using this, each electrode 5 and 6 is predetermined by a simple method described later. Can be formed into a pattern.

この場合、予め、電荷移動錯体を付着させた金属粒子等を導電性高分子材料の溶液(又は分散液)に混合して用いてもよい。例えば、金のナノ粒子に4−ベンゼンチオール等を付着させたものを混合してよい。   In this case, metal particles to which a charge transfer complex is attached in advance may be mixed with a solution (or dispersion) of a conductive polymer material. For example, gold nanoparticles having 4-benzenethiol or the like attached thereto may be mixed.

ここで、導電性高分子材料と電荷移動錯体との混合比は、導電性や成膜性を考慮して決めるのがよい。   Here, the mixing ratio between the conductive polymer material and the charge transfer complex is preferably determined in consideration of conductivity and film formability.

図2について、有機電界効果トランジスタ1aの作製工程を説明する。   The manufacturing process of the organic field effect transistor 1a will be described with reference to FIG.

図2(a)に示す例えばガラスからなる基板2上に、図2(b)に示すように、例えばリソグラフィー法とリフトオフ法とにより、導電性高分子材料からなるゲート電極4を所定パターンに形成する。   A gate electrode 4 made of a conductive polymer material is formed in a predetermined pattern on a substrate 2 made of, for example, glass shown in FIG. 2A by, for example, a lithography method and a lift-off method, as shown in FIG. 2B. To do.

ここで、基板2としては、ガラス基板に留まらず、サファイア基板やプラスチックフィルム等の不導材料を使用できる。   Here, as the substrate 2, not only a glass substrate but also a nonconductive material such as a sapphire substrate or a plastic film can be used.

ゲート電極4のパターニングは、リソグラフィー法やリフトオフ法をはじめ、エッチング法やスタンプ法及び印刷法等のプリンティング法で行うことが可能である。また、ゲート電極4は、例えばPEDOT/PSS、即ち、ポリ〔3,4−(エチレンジオキシ)チオフェン〕(poly〔3,4-(ethylenedioxy)thiophene〕)/ポリスチレンスルホン酸(poly(styrenesulfonic acid))や、ポリアニリン等の導電性高分子材料で形成するが、金属で形成してもよい。   The patterning of the gate electrode 4 can be performed by a printing method such as a lithography method, a lift-off method, an etching method, a stamp method, and a printing method. In addition, the gate electrode 4 is made of, for example, PEDOT / PSS, that is, poly [3,4- (ethylenedioxy) thiophene] / poly (styrenesulfonic acid). ) Or a conductive polymer material such as polyaniline, but may be formed of metal.

次に、図2(c)に示すように、例えばポリビニルフェノール(PVP)からなるゲート絶縁膜3をスピンコート法により形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, a gate insulating film 3 made of, for example, polyvinylphenol (PVP) is formed by spin coating.

この絶縁材料としては、PVPに留まらず、ポリビニルアルコールやポリメチルメタクリレート等の絶縁性有機材料、SiO2やSiN及びAl23等の絶縁性無機材料であれば、適用できる。ゲート絶縁膜3の形成は、スピンコート法をはじめ、スタンプ法や印刷法等のプリンティング法、真空蒸着法、スパッタ法及びCVD(化学的気相成長)法等で行ってもよい。 The insulating material is not limited to PVP, and any insulating organic material such as polyvinyl alcohol or polymethyl methacrylate, or an insulating inorganic material such as SiO 2 , SiN, or Al 2 O 3 can be applied. The gate insulating film 3 may be formed by a spin coating method, a printing method such as a stamp method or a printing method, a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD (chemical vapor deposition) method, or the like.

次に、図2(d)に示すように、例えば、導電性高分子材料であるPEDOT/PSSの溶液に、エチレングリコールに溶解させたテトラシアノキノジメタン(TCNQ)を導電型制御用のドーパント(電荷移動錯体)として混合し、この導電性高分子液を用いて、例えばリソグラフィー法やリフトオフ法等により、ソース電極5及びドレイン電極6を所定パターンに形成する。このパターニングは、エッチング法やスタンプ法、印刷法等のプリンティング法によっても可能である。   Next, as shown in FIG. 2D, for example, a dopant for controlling the conductivity type is tetracyanoquinodimethane (TCNQ) dissolved in ethylene glycol in a solution of PEDOT / PSS which is a conductive polymer material. By mixing as a (charge transfer complex) and using this conductive polymer solution, the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed in a predetermined pattern by, for example, a lithography method or a lift-off method. This patterning can also be performed by a printing method such as an etching method, a stamp method, or a printing method.

なお、導電性高分子材料は、PEDOT/PSSに留まらず、上述の導電性高分子材料とドーパントとの混合により調製されたものであれば、ポリアニリンや、ポリピロール等でもよい。また、ドーパントとして用いるテトラシアノキノジメタンは、アクセプタ型の分子であり、p型の有機半導体材料層7との接触抵抗を減少させることができる。即ち、有機半導体材料層7としてp型を用いる場合にはアクセプタ型のドーパントを、n型を用いる場合にはドナー型のドーパントを用いる。   The conductive polymer material is not limited to PEDOT / PSS, and may be polyaniline, polypyrrole, or the like as long as it is prepared by mixing the above-described conductive polymer material and dopant. Further, tetracyanoquinodimethane used as a dopant is an acceptor type molecule and can reduce the contact resistance with the p-type organic semiconductor material layer 7. That is, when the p-type is used as the organic semiconductor material layer 7, an acceptor-type dopant is used, and when an n-type is used, a donor-type dopant is used.

次に、図1に示したように、ソース電極5上、ドレイン電極6上及びゲート絶縁膜3上に、スピンコート法や、スタンプ法、印刷法等のプリンティング法、真空蒸着法、スパッタ法及びCVD法等で有機半導体材料層7を形成する。例えば、ポリ3ヘキシルチオフェン(P3HT)をスピンコート法により成膜する。この有機半導体材料は、P3HT等の高分子材料に留まらず、ペンタセン、アントラセン及びフタロシアニン等の低分子材料でもよい。   Next, as shown in FIG. 1, a spin coating method, a stamping method, a printing method such as a printing method, a vacuum deposition method, a sputtering method, The organic semiconductor material layer 7 is formed by a CVD method or the like. For example, poly 3 hexylthiophene (P3HT) is formed by spin coating. The organic semiconductor material is not limited to a high molecular material such as P3HT, but may be a low molecular material such as pentacene, anthracene, and phthalocyanine.

これらの工程を経て、ボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1aの作製工程を終了する。   Through these steps, the manufacturing process of the organic field effect transistor 1a having the bottom contact type bottom gate structure is completed.

図3について、上記のソース電極5及びドレイン電極6を形成する方法を詳細に説明する。この方法としては、例えばリフトオフ法、リソグラフィー法及びエッチング法がある。   A method for forming the source electrode 5 and the drain electrode 6 will be described in detail with reference to FIG. Examples of this method include a lift-off method, a lithography method, and an etching method.

図3(a)には、リフトオフ法を示すが、ソース電極5及びドレイン電極6を形成する位置以外のゲート絶縁膜3上に常法によって(以下、同様)フォトレジスト9を所定パターンに形成し、このフォトレジスト9上及びゲート絶縁膜3上に電極材10(上記した導電性高分子液)を塗布する。この後、フォトレジスト9を溶解して、フォトレジスト9上の電極材10をゲート絶縁膜3上から除去(リフトオフ)することにより、ソース電極5及びドレイン電極6を所定パターンに形成することができる。   FIG. 3A shows a lift-off method, in which a photoresist 9 is formed in a predetermined pattern on the gate insulating film 3 other than the positions where the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed by a conventional method (hereinafter the same). Then, an electrode material 10 (the above-described conductive polymer solution) is applied on the photoresist 9 and the gate insulating film 3. Thereafter, the source electrode 5 and the drain electrode 6 can be formed in a predetermined pattern by dissolving the photoresist 9 and removing (lifting off) the electrode material 10 on the photoresist 9 from the gate insulating film 3. .

図3(b)に示すリソグラフィー法では、ゲート絶縁膜3上に電極材10を塗布し、ソース電極5及びドレイン電極6を形成する位置以外の電極材10上にフォトレジスト9を所定パターンに形成する。この後、例えば、露出している電極材10に光を照射してから、フォトレジスト9及びフォトレジスト9下の電極材10を溶解除去することにより、ソース電極5及びドレイン電極6を所定パターンに形成することができる。   In the lithography method shown in FIG. 3B, an electrode material 10 is applied on the gate insulating film 3, and a photoresist 9 is formed in a predetermined pattern on the electrode material 10 other than the position where the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed. To do. Thereafter, for example, the exposed electrode material 10 is irradiated with light, and then the photoresist 9 and the electrode material 10 under the photoresist 9 are dissolved and removed, whereby the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed into a predetermined pattern. Can be formed.

図3(c)に示すエッチング法では、ゲート絶縁膜3上の全面に電極材10を塗布し、ソース電極5及びドレイン電極6を形成する位置の電極材10上にフォトレジスト9を所定パターンに形成し、これをマスクにして、露出している電極材10を溶解除去することにより、ソース電極5及びドレイン電極6を所定パターンに形成することができる。   In the etching method shown in FIG. 3C, the electrode material 10 is applied to the entire surface of the gate insulating film 3, and the photoresist 9 is formed in a predetermined pattern on the electrode material 10 where the source electrode 5 and the drain electrode 6 are to be formed. By forming and using this as a mask, the exposed electrode material 10 is dissolved and removed, whereby the source electrode 5 and the drain electrode 6 can be formed in a predetermined pattern.

図4には、別の有機電界効果トランジスタ1bの構造を示すが、これは、図1に示したボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1aの変形例である。   FIG. 4 shows the structure of another organic field effect transistor 1b, which is a modification of the organic field effect transistor 1a having the bottom contact type bottom gate structure shown in FIG.

この構造においては、ソース電極5及びドレイン電極6が、上記の導電性高分子液を用いて上記と同様に形成した混合物層12と、Au等の金属層11とが接合されてなり、それぞれの導電性高分子混合物層12が、ゲート電極4上のチャンネル領域8側に配置される以外は、図1に示した有機電界効果トランジスタ1aと同様の構造である。   In this structure, the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed by joining a mixture layer 12 formed in the same manner as described above using the conductive polymer solution and a metal layer 11 such as Au. The structure is the same as that of the organic field effect transistor 1a shown in FIG. 1 except that the conductive polymer mixture layer 12 is disposed on the channel region 8 side on the gate electrode 4.

図5には、トップコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1cの構造を示す。これは、図1に示したボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1aと比べて、ゲート絶縁膜3上に有機半導体材料層7が形成され、有機半導体材料層7上にソース電極5及びドレイン電極6が形成されていることが異なる。   FIG. 5 shows the structure of an organic field effect transistor 1c having a top contact type bottom gate structure. This is because the organic semiconductor material layer 7 is formed on the gate insulating film 3 and the source electrode 5 and the organic semiconductor material layer 7 on the organic semiconductor material layer 7 as compared with the organic field effect transistor 1a having the bottom contact type bottom gate structure shown in FIG. The difference is that the drain electrode 6 is formed.

図6には、ボトムコンタクト型トップゲート構造の有機電界効果トランジスタ1dの構造を示す。これは、図1に示したボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1aと比べて、基板2上にソース電極5及びドレイン電極6が形成され、ソース電極5上及びドレイン電極6上に有機半導体材料層7が形成され、有機半導体材料層7上にゲート絶縁膜3が形成され、ゲート絶縁膜3上にゲート電極4が形成されていることが異なる。   FIG. 6 shows a structure of an organic field effect transistor 1d having a bottom contact type top gate structure. This is because the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed on the substrate 2 and the organic material is formed on the source electrode 5 and the drain electrode 6 as compared with the organic field effect transistor 1a having the bottom contact type bottom gate structure shown in FIG. The semiconductor material layer 7 is formed, the gate insulating film 3 is formed on the organic semiconductor material layer 7, and the gate electrode 4 is formed on the gate insulating film 3.

図7には、トップコンタクト型トップゲート構造の有機電界効果トランジスタ1eの構造を示す。これは、図1に示したボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1aと比べて、基板2上に有機半導体材料層7が形成され、有機半導体材料層7上にソース電極5及びドレイン電極6が形成され、有機半導体材料層7上、ソース電極5上及びドレイン電極6上にゲート絶縁膜3が形成され、ゲート絶縁膜3上にゲート電極4が形成されていることが異なる。   FIG. 7 shows the structure of an organic field effect transistor 1e having a top contact type top gate structure. This is because the organic semiconductor material layer 7 is formed on the substrate 2 and the source electrode 5 and the drain electrode are formed on the organic semiconductor material layer 7 as compared with the organic field effect transistor 1a having the bottom contact type bottom gate structure shown in FIG. 6, the gate insulating film 3 is formed on the organic semiconductor material layer 7, the source electrode 5 and the drain electrode 6, and the gate electrode 4 is formed on the gate insulating film 3.

本実施の形態によれば、ソース電極5及びドレイン電極6が上記の導電性高分子材料と電荷移動錯体(ドーパント)との混合液の塗布、パターニングによって形成されているので、ソース電極5及びドレイン電極6と有機半導体材料層7との接触抵抗を低減させ、両電極間の電荷の移動量(電流)を大きくすることができ、かつ、各電極の導電性も良好となる。また、これらのオーミック電極を導電性高分子混合物10の塗布、パターニングで形成するため、真空蒸着法やスパッタ法等の真空プロセスが省け、簡便なプロセスでオーミック電極を形成することができる。   According to the present embodiment, the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed by applying and patterning a mixed liquid of the above-described conductive polymer material and a charge transfer complex (dopant). The contact resistance between the electrode 6 and the organic semiconductor material layer 7 can be reduced, the amount of charge movement (current) between the two electrodes can be increased, and the conductivity of each electrode is improved. Moreover, since these ohmic electrodes are formed by applying and patterning the conductive polymer mixture 10, vacuum processes such as vacuum deposition and sputtering can be omitted, and the ohmic electrodes can be formed by a simple process.

第2の実施の形態
図8〜図12は、本発明の第2の実施の形態を示すものである。
Second Embodiment FIGS. 8 to 12 show a second embodiment of the present invention.

図8は、本実施の形態によるボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1fを示すものである。   FIG. 8 shows an organic field effect transistor 1f having a bottom contact type bottom gate structure according to the present embodiment.

即ち、ソース電極5及びドレイン電極6がAu等の金属層5a及び6aを主電極とし、これらの主電極が、上記した導電性高分子材料と電荷移動錯体との混合物からなる導電性高分子混合物層12(導電性被覆層)によって被覆され、表面が改質されていること以外は、上述の第1の実施の形態と同様である。   That is, the source electrode 5 and the drain electrode 6 have metal layers 5a and 6a such as Au as main electrodes, and these main electrodes are composed of a mixture of the above-described conductive polymer material and a charge transfer complex. It is the same as that of the above-mentioned 1st Embodiment except having been coat | covered with the layer 12 (electroconductive coating layer), and having surface-modified.

また、ソース電極5及びドレイン電極6を構成する金属層5a、6aは、金、銅、銀、アルミニウム、白金及びパラジウムからなる群より選択された少なくとも一種によって形成される。   The metal layers 5a and 6a constituting the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed of at least one selected from the group consisting of gold, copper, silver, aluminum, platinum, and palladium.

図9について、有機電界効果トランジスタ1fの作製工程を説明する。   With reference to FIG. 9, a manufacturing process of the organic field effect transistor 1f will be described.

先ず、図2(a)〜図2(c)に示した工程と同様にして、基板2上に導電性高分子ゲート電極4を形成し、更にその上にゲート絶縁膜3を形成する。   First, similarly to the steps shown in FIGS. 2A to 2C, the conductive polymer gate electrode 4 is formed on the substrate 2, and the gate insulating film 3 is further formed thereon.

次に、図9(a)に示すように、ゲート絶縁膜3上に、リソグラフィー法とリフトオフ法により、例えば金(Au)のソース電極5及びドレイン電極6を所定パターンに形成する。このパターニングは、リソグラフィー技術に留まらず、エッチング法やスタンプ法及び印刷法で行ってもよい。また、金属層5a、6aは、金に留まらず、アルミニウム(Al)やクロム(Cr)等の金属で構成してよいが、これに代えて、PEDOT/PSSやポリアニリン等の導電性高分子材料で形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 9A, a source electrode 5 and a drain electrode 6 of, for example, gold (Au) are formed in a predetermined pattern on the gate insulating film 3 by a lithography method and a lift-off method. This patterning is not limited to the lithography technique, and may be performed by an etching method, a stamp method, or a printing method. The metal layers 5a and 6a are not limited to gold but may be made of metal such as aluminum (Al) or chromium (Cr). Instead, conductive polymer materials such as PEDOT / PSS and polyaniline are used. May be formed.

次に、図9(b)に示すように、金属層5a及び6aの底面以外が露出するようにフォトレジスト9を所定パターンに形成する。   Next, as shown in FIG. 9B, a photoresist 9 is formed in a predetermined pattern so that the portions other than the bottom surfaces of the metal layers 5a and 6a are exposed.

なお、リフトオフ法ではなく、スタンプ法や印刷法等のように、レジストを必要としないパターニング方法により、ドーパントを含む導電性高分子混合物層12を形成する場合には、このプロセスを省くことができる。   Note that this process can be omitted when the conductive polymer mixture layer 12 containing the dopant is formed by a patterning method that does not require a resist, such as a stamp method or a printing method, instead of the lift-off method. .

次に、図9(c)に示すように、例えば、PEDOT/PSSに、エチレングリコールに溶解させたテトラシアノキノジメタン(TCNQ)からなる導電型制御用のドーパントを混合させた導電性高分子液を全面に塗布する。   Next, as shown in FIG. 9 (c), for example, a conductive polymer obtained by mixing PEDOT / PSS with a dopant for controlling conductivity type composed of tetracyanoquinodimethane (TCNQ) dissolved in ethylene glycol. Apply the solution to the entire surface.

次に、図9(d)に示すように、ゲート絶縁膜3上からフォトレジスト9を溶解除去(リフトオフ)することにより、金属層5a、6aの底面以外の露出面等が導電性高分子混合物層12によって覆われたソース電極5及びドレイン電極6を形成する。   Next, as shown in FIG. 9D, the photoresist 9 is dissolved and removed (lifted off) from the gate insulating film 3 so that the exposed surfaces other than the bottom surfaces of the metal layers 5a and 6a are exposed to the conductive polymer mixture. A source electrode 5 and a drain electrode 6 covered with the layer 12 are formed.

次に、図8に示したように、ゲート絶縁膜3上及び導電性高分子混合物層12上に有機半導体材料層7を形成して、有機電界効果トランジスタ1fの作製工程を終了する。   Next, as shown in FIG. 8, the organic semiconductor material layer 7 is formed on the gate insulating film 3 and the conductive polymer mixture layer 12, and the manufacturing process of the organic field effect transistor 1f is completed.

図10、図11、図12はそれぞれ別の有機電界効果トランジスタ1g、1h、1iの構造を示すが、これらは図5〜図7に示した構造からなっていることが、図8に示した有機電界効果トランジスタ1cと異なる。   10, 11, and 12 show the structures of different organic field effect transistors 1 g, 1 h, and 1 i, respectively. FIG. 8 shows that these have the structures shown in FIGS. 5 to 7. Different from the organic field effect transistor 1c.

本実施の形態によれば、ソース電極5及びドレイン電極6の主電極として金属層5a、6aを設け、これらをドーパント混合の導電性高分子混合物層12でコーティングすることにより、ソース電極5及びドレイン電極6と有機半導体材料層7との接触抵抗を低下させることができる。そして、従来のように電極表面を電荷移動錯体のみで改質する構造と異なり、電荷移動錯体を含む導電性高分子層を電極の材質に制約されることなしにリフトオフ法で容易にコーティングすることができる。   According to the present embodiment, the metal layers 5a and 6a are provided as the main electrodes of the source electrode 5 and the drain electrode 6, and these are coated with the conductive polymer mixture layer 12 mixed with the dopant, whereby the source electrode 5 and the drain electrode are formed. The contact resistance between the electrode 6 and the organic semiconductor material layer 7 can be reduced. Unlike the conventional structure in which the electrode surface is modified only by the charge transfer complex, the conductive polymer layer containing the charge transfer complex can be easily coated by the lift-off method without being restricted by the electrode material. Can do.

その他、本実施の形態においては、上述した第1の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。   In addition, in the present embodiment, the same operations and effects as described in the first embodiment described above can be obtained.

第3の実施の形態
図13〜図14は、本発明の第3の実施の形態を示すものである。
Third Embodiment FIGS. 13 to 14 show a third embodiment of the present invention.

図13は、本実施の形態によるボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1jを示す。   FIG. 13 shows an organic field effect transistor 1j having a bottom contact type bottom gate structure according to the present embodiment.

このトランジスタによれば、ソース電極5及びドレイン電極6と有機半導体材料層7とのチャンネル領域側において、ソース電極5及びドレイン電極6の側面及び上面の一部にかけて、導電性高分子混合物層12(導電性被覆層)が被覆されていること以外は、上述の第2の実施の形態と同様である。   According to this transistor, on the channel region side of the source electrode 5 and drain electrode 6 and the organic semiconductor material layer 7, the conductive polymer mixture layer 12 ( The second embodiment is the same as the second embodiment except that the conductive coating layer is coated.

図14について、この有機電界効果トランジスタ1jの作製工程を説明する。   With reference to FIG. 14, the manufacturing process of the organic field effect transistor 1j will be described.

先ず、図2(a)〜図2(c)に示した作製工程と同様にして、基板2上に導電性高分子ゲート電極4を形成し、更にその上にゲート絶縁膜3を形成する。   First, the conductive polymer gate electrode 4 is formed on the substrate 2, and the gate insulating film 3 is further formed thereon, in the same manner as the manufacturing steps shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c).

次に、図14(a)に示すように、ゲート絶縁膜3上に、ソース電極及びドレイン電極の主電極5a、6aを形成する。   Next, as shown in FIG. 14A, main electrodes 5 a and 6 a for a source electrode and a drain electrode are formed on the gate insulating film 3.

次に、図14(b)に示すように、主電極5a及び6aのうちチャンネル領域側の側面及び上面の一部が露出するように、フォトレジスト9を所定パターンに形成する。   Next, as shown in FIG. 14B, a photoresist 9 is formed in a predetermined pattern so that a part of the side surface and the upper surface on the channel region side of the main electrodes 5a and 6a is exposed.

次に、図14(c)に示すように、全面に導電性高分子混合物12aを塗布する。   Next, as shown in FIG. 14C, a conductive polymer mixture 12a is applied to the entire surface.

次に、図14(d)に示すように、ゲート絶縁膜3上からフォトレジスト9を溶解除去(リフトオフ)することにより、チャンネル領域側の側面及び上面の一部にかけて導電性高分子混合物層12によって覆われたソース電極5及びドレイン電極6を形成する。   Next, as shown in FIG. 14D, the conductive polymer mixture layer 12 is formed on the side surface and part of the upper surface on the channel region side by dissolving and removing (lifting off) the photoresist 9 from the gate insulating film 3. A source electrode 5 and a drain electrode 6 covered with are formed.

次に、図13に示したように、ゲート絶縁膜3上、ソース電極5上、ドレイン電極6上及び導電性高分子混合物層12上に有機半導体材料層7を形成して、有機電界効果トランジスタ1jの作製工程を終了する。   Next, as shown in FIG. 13, an organic semiconductor material layer 7 is formed on the gate insulating film 3, the source electrode 5, the drain electrode 6, and the conductive polymer mixture layer 12 to form an organic field effect transistor. The manufacturing process of 1j is completed.

本実施の形態によれば、導電性高分子混合物層12の形成領域をチャンネル領域側に局在化させても、ソース電極5及びドレイン電極6と有機半導体材料層7との接触抵抗を低下させることができる。   According to the present embodiment, even if the formation region of the conductive polymer mixture layer 12 is localized on the channel region side, the contact resistance between the source electrode 5 and the drain electrode 6 and the organic semiconductor material layer 7 is reduced. be able to.

その他、本実施の形態においては、上述した第1及び第2の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。   In addition, in this embodiment, the same operations and effects as described in the first and second embodiments described above can be obtained.

第4の実施の形態
図15は、本発明の第4の実施の形態を示すものである。
Fourth Embodiment Figure 15 embodiment of the shows a fourth embodiment of the present invention.

本実施の形態は、図1に示したボトムコンタクト型ボトムゲート構造の有機電界効果トランジスタ1aを駆動素子として組み込んだ液晶表示装置25に係るものである。   The present embodiment relates to a liquid crystal display device 25 in which the organic field effect transistor 1a having the bottom contact type bottom gate structure shown in FIG. 1 is incorporated as a drive element.

即ち、共通の基板2上に作製したトランジスタ1aのドレイン電極6にアノード(透明)電極を接続して画素部へ延設し、このアノード電極24上に、正孔輸送層23、発光層22、電子輸送層21及びカソード電極20を順次積層し、全体を絶縁膜16で覆うことにより、液晶表示装置25を構成している。   That is, an anode (transparent) electrode is connected to the drain electrode 6 of the transistor 1a fabricated on the common substrate 2 and extended to the pixel portion. On the anode electrode 24, a hole transport layer 23, a light emitting layer 22, The electron transport layer 21 and the cathode electrode 20 are sequentially laminated, and the whole is covered with the insulating film 16, thereby configuring the liquid crystal display device 25.

この液晶表示装置25の駆動時には、トランジスタ1aから供給されるアノード電圧により、正孔輸送層23からの正孔と電子輸送層21からの電子とが発光層22で再結合し、アノード電極24側に向って光が放射され、基板2側から取り出される。この場合に、基板2側から発光光を透過させるために、正孔輸送層23、アノード電極24、ゲート絶縁膜3及び基板2が透明の材質からなるが、カソード電極20を薄く形成してカソード側から光を導出することもできる。   When the liquid crystal display device 25 is driven, the anode voltage supplied from the transistor 1a causes the holes from the hole transport layer 23 and the electrons from the electron transport layer 21 to recombine in the light emitting layer 22, and the anode electrode 24 side. Light is emitted toward the substrate 2 and extracted from the substrate 2 side. In this case, in order to transmit emitted light from the substrate 2 side, the hole transport layer 23, the anode electrode 24, the gate insulating film 3 and the substrate 2 are made of a transparent material. Light can also be derived from the side.

第5の実施の形態
図16は、本発明の第5の実施の形態を示すものである。
Fifth Embodiment FIG. 16 shows a fifth embodiment of the present invention.

本実施の形態は、センサ、例えば光センサ15に本発明を適用したものであるが、このセンサ15においては、上述したゲート絶縁膜3及びゲート電極4は省略してよく、ゲート絶縁膜3の替わりに絶縁膜16が設けられていること以外は、上述の第1の実施の形態と同様である。   In the present embodiment, the present invention is applied to a sensor, for example, an optical sensor 15. However, in this sensor 15, the gate insulating film 3 and the gate electrode 4 described above may be omitted. Instead, the second embodiment is the same as the first embodiment except that the insulating film 16 is provided.

このセンサ15の駆動時には、外部から有機半導体材料層7に作用する作用物質30(例えば光)によって、電極5と6との間の有機半導体材料層7の電気抵抗が変化するため、端子T1及びT2を介して取り出される電極5−6間の電流値の変動(移動する電荷の量)を検出することにより、入射光30の光量や波長を判別することができる。 To drive the sensor 15, the agent 30 acting on the organic semiconductor material layer 7 from the outside (e.g. light), the electric resistance of the organic semiconductor material layer 7 between the electrodes 5 and 6 is changed, the terminal T 1 The amount of light and the wavelength of the incident light 30 can be determined by detecting the fluctuation of the current value between the electrodes 5-6 taken out via T 2 (the amount of electric charge that moves).

以上に述べた本発明の実施の形態は、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。   It goes without saying that the embodiment of the present invention described above can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

例えば、上述の各実施の形態における構造を組み合わせてよいし、図15や図16の例において、電極構造を上述の第1〜第3の実施の形態で示した構造のうちから選択することができる。なお、本発明は、例えば色素増感型の太陽電池に適用してもよいが、この場合は、太陽電池で生じた電流を外部回路へ取り出すために上述の有機電界効果トランジスタが動作する。   For example, the structures in the above-described embodiments may be combined, and in the examples of FIGS. 15 and 16, the electrode structure may be selected from the structures shown in the above-described first to third embodiments. it can. The present invention may be applied to, for example, a dye-sensitized solar cell. In this case, the organic field effect transistor described above operates in order to take out the current generated in the solar cell to an external circuit.

本発明は、有機電界効果トランジスタや、これを組み込んだ電界発光装置、液晶表示装置又は太陽電池等に適用可能である。   The present invention is applicable to an organic field effect transistor, an electroluminescent device incorporating the same, a liquid crystal display device, a solar cell, or the like.

本発明の第1の実施の形態による半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 同、半導体装置の作製工程を順次示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view sequentially showing a manufacturing process of a semiconductor device. 同、半導体装置の作製工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process of a semiconductor device equally. 同、半導体装置の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a semiconductor device equally. 同、半導体装置の他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other modification of a semiconductor device equally. 同、半導体装置の他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other modification of a semiconductor device equally. 同、半導体装置の更に他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another modification of a semiconductor device. 本発明の第2の実施の形態による半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device by the 2nd Embodiment of this invention. 同、半導体装置の作製工程を順次示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view sequentially showing a manufacturing process of a semiconductor device. 同、半導体装置の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a semiconductor device equally. 同、半導体装置の他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other modification of a semiconductor device equally. 同、半導体装置の更に他の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another modification of a semiconductor device. 本発明の第3の実施の形態による半導体装置の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor device by the 3rd Embodiment of this invention. 同、半導体装置の作製工程を順次示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view sequentially showing a manufacturing process of a semiconductor device. 本発明の第4の実施の形態による液晶表示装置の断面図である。It is sectional drawing of the liquid crystal display device by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態によるセンサの断面図である。It is sectional drawing of the sensor by the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j…有機電界効果トランジスタ、2…基板、3…ゲート絶縁膜、4…ゲート電極、5…ソース電極、
5a…金属層、6…ドレイン電極、6a…金属層、7…有機半導体材料層、
8…チャンネル領域、9…フォトレジスト、10…電極材、11…金属層、
12…導電性高分子混合物層、15…センサ、16…絶縁膜、20…カソード電極、
21…電子輸送層、22…発光層、23…正孔輸送層、24…アノード電極、
25…液晶表示装置
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j ... organic field effect transistor, 2 ... substrate, 3 ... gate insulating film, 4 ... gate electrode, 5 ... source electrode,
5a ... metal layer, 6 ... drain electrode, 6a ... metal layer, 7 ... organic semiconductor material layer,
8 ... Channel region, 9 ... Photoresist, 10 ... Electrode material, 11 ... Metal layer,
12 ... conductive polymer mixture layer, 15 ... sensor, 16 ... insulating film, 20 ... cathode electrode,
21 ... Electron transport layer, 22 ... Light emitting layer, 23 ... Hole transport layer, 24 ... Anode electrode,
25 ... Liquid crystal display device

Claims (19)

第1電極と、第2電極と、少なくともこれらの電極間に設けられた有機半導体材料層とを有し、前記有機半導体材料層を介して前記第1電極と前記第2電極との間で電荷を移動させるように構成された半導体装置において、前記第1電極及び前記第2電極が、導電性高分子材料と導電型制御用のドーパントとの混合物からなる、半導体装置。   A first electrode, a second electrode, and an organic semiconductor material layer provided at least between these electrodes, and charge between the first electrode and the second electrode through the organic semiconductor material layer In the semiconductor device configured to move the semiconductor device, the first electrode and the second electrode are made of a mixture of a conductive polymer material and a dopant for controlling the conductivity type. 前記有機半導体材料層の導電型と、前記ドーパントの導電型とが同じである、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein a conductivity type of the organic semiconductor material layer and a conductivity type of the dopant are the same. 前記導電性高分子材料が、
ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、 ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、 ポリフェニレンビニレン、ポリチェニレンビニレン、ポリナフタレン、ポリアントラセ ン、ポリピレン、ポリアズレン、フタロシアニン、ペンタセン、メロシアニン及びポリ エチレンジオキシチオフェンからなる群より選択された少なくとも一種の有機高分子材 料と、
ヨウ素、過塩素酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、4フッ化硼酸、5フッ化ヒ素、6フ ッ化リン酸、アルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、ポリアクリル酸 、ポリスチレンスルホン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸からなる群より選ばれた少 なくとも一種と
の混合物からなる、請求項1に記載の半導体装置。
The conductive polymer material is
Polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, polyfuran, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide, polyphenylene vinylene, polychenylene vinylene, polynaphthalene, polyanthracene, polypyrene, polyazulene, phthalocyanine, pentacene, merocyanine and polyethylene At least one organic polymer material selected from the group consisting of dioxythiophenes;
Iodine, perchloric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, tetrafluoroboric acid, arsenic pentafluoride, hexafluorophosphoric acid, alkylsulfonic acid, perfluoroalkylsulfonic acid, polyacrylic acid, polystyrenesulfonic acid and 2. The semiconductor device according to claim 1, comprising a mixture of at least one selected from the group consisting of dodecylbenzenesulfonic acid.
前記ドーパントが、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン及びテトラシアノテトラフルオロキノジメタンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるアクセプタ分子であるか、或いは、テトラチアフルバレン、ペリレン及びメチレンジチオテトラセレナフルバレンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるドナー分子である、請求項1に記載の半導体装置。   The dopant is an acceptor molecule consisting of at least one selected from the group consisting of tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene and tetracyanotetrafluoroquinodimethane, or tetrathiafulvalene, perylene and methylenedithiotetraselena. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is at least one donor molecule selected from the group consisting of fulvalene. 前記有機半導体材料が、銅フタロシアニン、ポリ3ヘキシルチオフェン及びペンタセンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるp型半導体材料であるか、或いは、ペリレン誘導体、C60及びカーボンナノチューブからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるn型半導体材料である、請求項1に記載の半導体装置。 The organic semiconductor material is a p-type semiconductor material made of at least one selected from the group consisting of copper phthalocyanine, poly-3-hexylthiophene and pentacene, or selected from the group consisting of perylene derivatives, C 60 and carbon nanotubes. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is at least one n-type semiconductor material. 前記第1電極及び前記第2電極の内、これら両電極間の少なくとも前記有機半導体材料層側が、前記混合物によって形成されている、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein, of the first electrode and the second electrode, at least the organic semiconductor material layer side between the two electrodes is formed of the mixture. 前記ドーパントが表面に付着した金属粒子が前記導電性高分子材料に混合されている、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein metal particles having the dopant attached to the surface are mixed with the conductive polymer material. ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極としての前記第1電極と、ドレイン電極としての前記第2電極と、チャンネル領域としての前記有機半導体材料層とからなる有機電界効果トランジスタとして構成された、請求項1に記載の半導体装置。   Configured as an organic field effect transistor comprising a gate electrode, a gate insulating film, the first electrode as a source electrode, the second electrode as a drain electrode, and the organic semiconductor material layer as a channel region; The semiconductor device according to claim 1. 第1電極と、第2電極と、少なくともこれらの電極間に設けられた有機半導体材料層とを有し、前記有機半導体材料層を介して前記第1電極と前記第2電極との間で電荷を移動させるように構成された半導体装置において、前記第1電極及び前記第2電極が、導電層と、この導電層のうち前記両電極間の少なくとも前記有機半導体材料層側を被覆する導電性被覆層とによって形成され、この導電性被覆層が導電性高分子材料と電荷移動錯体との混合物からなる、半導体装置。   A first electrode, a second electrode, and an organic semiconductor material layer provided at least between these electrodes, and charge between the first electrode and the second electrode through the organic semiconductor material layer In the semiconductor device configured to move the electrode, the first electrode and the second electrode have a conductive layer and a conductive coating that covers at least the organic semiconductor material layer side between the two electrodes of the conductive layer. And a conductive coating layer made of a mixture of a conductive polymer material and a charge transfer complex. 前記有機半導体材料層の導電型と、前記電荷移動錯体の導電型とが同じである、請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein a conductivity type of the organic semiconductor material layer and a conductivity type of the charge transfer complex are the same. 前記導電性高分子材料が、
ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、 ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、 ポリフェニレンビニレン、ポリチェニレンビニレン、ポリナフタレン、ポリアントラセ ン、ポリピレン、ポリアズレン、フタロシアニン、ペンタセン、メロシアニン及びポリ エチレンジオキシチオフェンからなる群より選択された少なくとも一種の有機高分子材 料と、
ヨウ素、過塩素酸、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、4フッ化硼酸、5フッ化ヒ素、6フ ッ化リン酸、アルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、ポリアクリル酸 、ポリスチレンスルホン酸及びドデシルベンゼンスルホン酸からなる群より選ばれた少 なくとも一種と
の混合物からなる、請求項9に記載の半導体装置。
The conductive polymer material is
Polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polyacetylene, polyphenylene, polyfuran, polyselenophene, polyisothianaphthene, polyphenylene sulfide, polyphenylene vinylene, polychenylene vinylene, polynaphthalene, polyanthracene, polypyrene, polyazulene, phthalocyanine, pentacene, merocyanine and polyethylene At least one organic polymer material selected from the group consisting of dioxythiophenes;
Iodine, perchloric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, tetrafluoroboric acid, arsenic pentafluoride, hexafluorophosphoric acid, alkylsulfonic acid, perfluoroalkylsulfonic acid, polyacrylic acid, polystyrenesulfonic acid and The semiconductor device according to claim 9, comprising a mixture of at least one selected from the group consisting of dodecylbenzenesulfonic acid.
前記電荷移動錯体が、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン及びテトラシアノテトラフルオロキノジメタンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるアクセプタ分子であるか、或いは、テトラチアフルバレン、ペリレン及びメチレンジチオテトラセレナフルバレンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるドナー分子である、請求項9に記載の半導体装置。   The charge transfer complex is an acceptor molecule consisting of at least one selected from the group consisting of tetracyanoquinodimethane, tetracyanoethylene and tetracyanotetrafluoroquinodimethane, or tetrathiafulvalene, perylene and methylenedithio The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is at least one donor molecule selected from the group consisting of tetraselenafulvalene. 前記導電層が、金、銅、銀、アルミニウム、白金及びパラジウムからなる群より選択された少なくとも一種によって形成されている、請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein the conductive layer is formed of at least one selected from the group consisting of gold, copper, silver, aluminum, platinum, and palladium. 前記有機半導体材料が、銅フタロシアニン、ポリ3ヘキシルチオフェン及びペンタセンからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるp型半導体材料であるか、或いは、ペリレン誘導体、C60及びカーボンナノチューブからなる群より選ばれた少なくとも一種からなるn型半導体材料である、請求項9に記載の半導体装置。 The organic semiconductor material is a p-type semiconductor material made of at least one selected from the group consisting of copper phthalocyanine, poly-3-hexylthiophene and pentacene, or selected from the group consisting of perylene derivatives, C 60 and carbon nanotubes. The semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor device is at least one n-type semiconductor material. 前記電荷移動錯体が表面に付着した金属粒子が前記導電性高分子材料に混合されている、請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein metal particles having the charge transfer complex attached to a surface are mixed with the conductive polymer material. ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極としての前記第1電極と、ドレイン電極としての前記第2電極と、チャンネル領域としての前記有機半導体材料層とからなる有機電界効果トランジスタとして構成された、請求項9に記載の半導体装置。   Configured as an organic field effect transistor comprising a gate electrode, a gate insulating film, the first electrode as a source electrode, the second electrode as a drain electrode, and the organic semiconductor material layer as a channel region; The semiconductor device according to claim 9. 請求項1〜請求項16の何れか1項に記載の半導体装置を駆動素子として具備する光学装置。   An optical device comprising the semiconductor device according to any one of claims 1 to 16 as a drive element. 電界発光装置、液晶表示装置又は太陽電池である、請求項17に記載の光学装置。   The optical device according to claim 17, which is an electroluminescent device, a liquid crystal display device, or a solar cell. 請求項1〜請求項16の何れか1項に記載の半導体装置によって構成されたセンサ装置。   The sensor apparatus comprised by the semiconductor device of any one of Claims 1-16.
JP2005117859A 2005-04-15 2005-04-15 Semiconductor device, optical device and sensor device Expired - Fee Related JP4923434B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005117859A JP4923434B2 (en) 2005-04-15 2005-04-15 Semiconductor device, optical device and sensor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005117859A JP4923434B2 (en) 2005-04-15 2005-04-15 Semiconductor device, optical device and sensor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011172521A Division JP5445533B2 (en) 2011-08-08 2011-08-08 Semiconductor device, optical device and sensor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006302925A true JP2006302925A (en) 2006-11-02
JP4923434B2 JP4923434B2 (en) 2012-04-25

Family

ID=37470921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005117859A Expired - Fee Related JP4923434B2 (en) 2005-04-15 2005-04-15 Semiconductor device, optical device and sensor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4923434B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011065083A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-03 シャープ株式会社 Organic thin film transistor, and process for production thereof
WO2011148436A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 パナソニック株式会社 Photoelectric conversion element and process for production thereof, and solid-state imaging element and process for production thereof
WO2014208442A1 (en) * 2013-06-26 2014-12-31 シャープ株式会社 Thin film transistor
US9864248B2 (en) 2013-12-27 2018-01-09 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device and display device
CN113809264A (en) * 2021-08-26 2021-12-17 深圳大学 Light emitting transistor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003195973A (en) * 2001-12-21 2003-07-11 Sharp Corp Semiconductor device and method of manufacture
JP2004146430A (en) * 2002-10-22 2004-05-20 Konica Minolta Holdings Inc Organic thin film transistor, organic thin film transistor device, and their manufacturing methods

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003195973A (en) * 2001-12-21 2003-07-11 Sharp Corp Semiconductor device and method of manufacture
JP2004146430A (en) * 2002-10-22 2004-05-20 Konica Minolta Holdings Inc Organic thin film transistor, organic thin film transistor device, and their manufacturing methods

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011065083A1 (en) * 2009-11-25 2011-06-03 シャープ株式会社 Organic thin film transistor, and process for production thereof
WO2011148436A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 パナソニック株式会社 Photoelectric conversion element and process for production thereof, and solid-state imaging element and process for production thereof
WO2014208442A1 (en) * 2013-06-26 2014-12-31 シャープ株式会社 Thin film transistor
US9864248B2 (en) 2013-12-27 2018-01-09 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device and display device
CN113809264A (en) * 2021-08-26 2021-12-17 深圳大学 Light emitting transistor
CN113809264B (en) * 2021-08-26 2023-01-20 深圳大学 Light emitting transistor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4923434B2 (en) 2012-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9520572B2 (en) Electronic device and method of manufacturing semiconductor device
Zaumseil et al. Electron and ambipolar transport in organic field-effect transistors
Guo et al. Functional organic field‐effect transistors
Meijer et al. Solution-processed ambipolar organic field-effect transistors and inverters
JP5638944B2 (en) Organic thin film transistor
US8476121B2 (en) Organic thin film transistors and methods of making them
US7652339B2 (en) Ambipolar transistor design
JP2007300112A (en) Phototransistor, and electronic device
US20130009161A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same, and method of manufacturing image display device
EP2797133B1 (en) A method for producing an organic field effect transistor and an organic field effect transistor
KR20100106423A (en) Organic thin film transistors and methods of making the same
CA2537198A1 (en) Vertical organic field effect transistor
JP5770104B2 (en) Method for forming source and drain electrodes of organic thin film transistor by electroless plating
JP4923434B2 (en) Semiconductor device, optical device and sensor device
Huang et al. Orthogonal ambipolar semiconductor nanostructures for complementary logic gates
JP5445533B2 (en) Semiconductor device, optical device and sensor device
WO2009115772A1 (en) Organic thin film transistor
KR101616190B1 (en) Manufacturing method of transitor using selective print of dopant
JP2005223048A (en) Semiconductor device, its fabrication process, and display
JP2012049225A (en) Electronic device and manufacturing method of the same, and semiconductor device and manufacturing method of the same
US8642379B2 (en) Thin film transistor
Lee et al. OFETs: Basic concepts and material designs
김민회 Advanced Device Architectures for Organic Logic Elements and Nonvolatile Memory Cells

Legal Events

Date Code Title Description
RD13 Notification of appointment of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7433

Effective date: 20070125

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080215

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090528

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110621

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110809

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120123

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150217

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees