JP2008153257A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金などの微粒子6を、凝集を防ぐための保護膜分子で表面を被覆した状態で形成する。次に微粒子6と結合できる官能基を有する第1の分子を微粒子6に作用させ、保護膜分子を置換する。次に微粒子6に結合した第1の分子に第2の分子を重合させ、長鎖状の前駆体分子11を生成させる。次に前駆体分子11が結合した微粒子6を、チャネル層9の形成領域に配置した後、微粒子6に結合した前駆体分子11と、隣接する微粒子6に結合した他の前駆体分子11とを結合させ、この結果生成する有機半導体分子7によって、隣接する微粒子6間を連結する。
【選択図】 図1
Description
μ-intra ≫ μ-inter > μ-hop
の関係がある。有機半導体材料では、遅い分子間の電荷移動が全体としての移動度を制限しているため、電荷の移動度が小さくなっている。
まず、図13(a)に示すように、プラスチック基板などの基板101の上にゲート電極102、ゲート絶縁膜103、ソース電極104及びドレイン電極105を形成する。例えば、電極102、104および105は金を蒸着して形成し、ゲート絶縁膜103は、ポリメチルメタクリレート(PMMA)の溶液をスピンコーティング法で塗布した後、溶媒を蒸発させて形成する。
次に、チャネル層108を形成する領域の表面を、例えば、はんだ分子107である3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)のトルエン溶液またはヘキサン溶液に浸漬し、溶媒で洗浄して溶液を置換した後、溶媒を蒸発させ、図13(b)に示すように、金微粒子109を1層分だけ固定する下地層として分子はんだ層106を形成する。APTMSは、一方の端部にあるシラノール基によってゲート絶縁膜103と結合できるとともに、もう一方の端部にあるアミノ基によって金微粒子109と結合することができる。このように、はんだ分子107は、一方の端部でゲート絶縁膜103と結合できるとともに、もう一方の端部で微粒子109と結合でき、微粒子109をゲート絶縁膜103に固定する機能を有する分子である。
次に、金微粒子109をトルエンやクロロフォルム等の溶媒に分散させた分散液(濃度数mM)に基板101を数分間〜数時間浸漬した後、溶媒を蒸発させる。これにより、図13(c)に示すように、基板101の分子はんだ層106の表面に金微粒子109が固定され、金微粒子109からなる金微粒子層109aが分子はんだ層106の上に形成される。分子はんだ層106には、アミノ基と結合する1層分の金微粒子層109aだけが固定される。分子はんだ層106に固定されていない余剰の金微粒子109は洗浄して洗い流す。
続いて、4,4’−ビフェニルジチオール112のトルエン溶液(濃度数mM以下)に基板101を浸漬し、溶媒で洗浄して溶液を置換した後、溶媒を蒸発させる。この時、図13(d)に示すように、4,4’−ビフェニルジチオール112は、分子の末端にあるチオール基−SHによって金微粒子109と反応し、保護膜110を形成していた保護膜分子を置換して、金微粒子109の表面に結合する。1個の金微粒子109の表面には、多数の4,4’−ビフェニルジチオール分子112が金微粒子109を包み込むように結合する。それらのうちの一部が、もう一方の分子末端にあるチオール基を用いて他の金微粒子109とも結合するため、4,4’−ビフェニルジチオール分子112によって金微粒子109が二次元ネットワーク状に連結された1層目のチャネル層108aが形成される。
次に、図14(e)に示すように、工程3と同様に、金微粒子109をトルエンやクロロフォルム等の溶媒に分散させた分散液に基板101を数分間〜数時間浸漬し、その後、溶媒を蒸発させる。これにより、1層目のチャネル層108aの表面に金微粒子109が結合して固定され、2層目の金微粒子層109bが形成される。この際、2層目の金微粒子109は、4,4’−ビフェニルジチオール112によって1層目の金微粒子109と連結されるが、同一の2層目金微粒子109と連結した1層目金微粒子109同士は、この2層目金微粒子109を介して間接的に連結されることになり、金微粒子109同士の連結は三次元的なものになる。チャネル層108aに固定されていない余剰の金微粒子109は洗浄して洗い流す。
続いて、工程4と同様に、4,4’−ビフェニルジチオール112をトルエンに溶解した濃度数mM以下の溶液に基板101を浸漬し、溶媒で洗浄して溶液を置換した後、溶媒を蒸発させる。この結果、図13(f)に示すように、金微粒子109を包み込むように多数の4,4’−ビフェニルジチオール112が結合し、4,4’−ビフェニルジチオール分子112によって金微粒子109同士が連結された2層目のチャネル層108bが形成される。
(1)保護膜分子を置換した有機半導体分子112によって微粒子109同士が連結される割合が高まるように、微粒子層109aや109bにおける微粒子109同士の間隔を、少なくとも有機半導体分子112の最大長以下とし、望ましくは有機半導体分子112によって連結されやすい長さ、例えば、有機半導体分子112の自然長程度の長さに調整しておく。
(2)置換反応が効率よく進むように、有機半導体分子112に比べ微粒子109への結合力が小さい保護膜分子を用いる。
前記微粒子に結合した前駆体分子と、隣接する前記微粒子に結合した他の前駆体分子 とが結合を形成して、前記微粒子間を連結する前記有機半導体分子を構成しており、
前記前駆体分子は、前記微粒子に結合した第1の分子と、1種以上の第2の分子との 重合によって生じた分子である
ことを特徴とする、半導体装置に係わるものである。
前記微粒子を、凝集を防ぐための保護膜分子で表面を被覆した状態で形成する工程と 、
前記微粒子と結合できる官能基を有する前記第1の分子を前記微粒子に作用させ、前 記保護膜分子を置換して、前記微粒子に結合させる工程と、
前記微粒子に結合した前記第1の分子と、1種以上の前記第2の分子とを重合させ、 前記前駆体分子を生成させる工程と、
前記前駆体分子が結合した前記微粒子を、前記導電路の形成領域に配置する工程と、
前記微粒子に結合した前記前駆体分子と、隣接する前記微粒子に結合した他の前記前 駆体分子とを結合させ、前記微粒子間を連結する前記有機半導体分子を生成させる工程 と
を有する、半導体装置の製造方法に係わるものである。
前記微粒子と結合できる官能基を有する前記第1の分子を前記微粒子に作用させ、前 記保護膜分子を置換して、前記微粒子に結合させる工程と、
前記微粒子に結合した前記第1の分子と、1種以上の前記第2の分子とを重合させ、 前記前駆体分子を生成させる工程と
を有する。前記重合工程では前記第2の分子を1分子ずつ重合させていくことが可能で、しかも、前記微粒子に結合した重合体分子と、未反応の前記第2の分子の分離は容易であるため、前記前駆体分子の長さを正確に制御しながら、容易に、確実に前記前駆体分子を合成することができる。また、従来の方法では、用いる半導体分子が長くなればなるほど、あらかじめ合成した長鎖状分子を微粒子表面全面にわたって密に結合させることが困難になるという問題があったが、本発明によれば、予め短い前記第1の分子を前記微粒子表面に結合させておき、この第1の分子を前記重合工程によって前記前駆体分子に成長させるので、前記前駆体分子が非常に長い長鎖状分子であるとしても、その長さに関係なく、前記前駆体分子を前記微粒子の表面全面にわたって密に結合させることができる。
前記微粒子に結合した前記前駆体分子と、隣接する前記微粒子に結合した他の前記前 駆体分子とを結合させ、前記微粒子間を連結する前記有機半導体分子を生成させる工程 と
を有する。このため、先述した特許文献2の方法と同様、前記微粒子を前記導電路の形成領域に配置する工程の後に、前記保護膜分子を有機半導体分子で置換する工程をへることなく、既に前記微粒子に結合している前記前駆体分子間の前記結合によって前記有機半導体分子を生成させるので、前記微粒子間の距離と前記有機半導体分子の長さとの大小に関係なく、前記微粒子間を確実に連結して前記半導体装置を製造することが可能である。
Au微粒子の場合…−SH、−S−S−、−NH2、−CN、−NC
Ag微粒子の場合…−SH、−S−S−、−COOH
Pt微粒子の場合…−SH、−S−S−
Cu微粒子の場合…−SH、−S−S−
TiO2微粒子の場合…−PO(OH)2、−COOH、−NH2
図2は、微粒子6に結合した前駆体分子11の合成経路を示す説明図である。
図8および図9は、図1に示した絶縁ゲート型電界効果トランジスタの作製工程を示すフロー図である。
6…微粒子(金など)、7…有機半導体分子、8a…1層目の微粒子層、
8b…2層目の微粒子層、9…チャネル層、9a…1層目のチャネル層、
9b…2層目のチャネル層、10…導電路、11…前駆体分子、12…結合部、
13…連結部、14…導電部(好ましくは、長鎖状導電部)、15…導電部の構造単位、
16…連結基、17…下地分子、21〜23、31〜33…反応分子、101…基板、
102…ゲート電極、103…ゲート絶縁膜、104…ソース電極、
105…ドレイン電極、106…分子はんだ層、107…はんだ分子、
108…チャネル層、108a…1層目のチャネル層、108b…2層目のチャネル層、
109…金などの微粒子、109a…1層目の微粒子層、109b…2層目の微粒子層、
110…保護膜、111…保護膜分子、
112…4,4’−ビフェニルジチオールなどの有機半導体分子、a,b…反応部位
Claims (25)
- 導体又は半導体からなる微粒子と、この微粒子と結合した有機半導体分子とによって導電路が形成され、この導電路の導電性が電界によって制御されるように構成された半導体装置において、
前記微粒子に結合した前駆体分子と、隣接する前記微粒子に結合した他の前駆体分子 とが結合を形成して、前記微粒子間を連結する前記有機半導体分子を構成しており、
前記前駆体分子は、前記微粒子に結合した第1の分子と、1種以上の第2の分子との 重合によって生じた分子である
ことを特徴とする、半導体装置。 - 前記前駆体分子と前記他の前駆体分子との前記結合が、錯体形成反応、縮合反応、置換反応、カップリング反応、付加反応、水素結合形成反応、及びπ−πスタッキング形成反応からなる群より選ばれた少なくとも一種の反応によって形成されている、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記結合を形成する連結基が、前記重合において前記前駆体分子に導入されている、請求項2に記載した半導体装置。
- 前記有機半導体分子と前記微粒子とが交互に結合し、かつ、前記微粒子に単数又は複数個の前記有機半導体分子が結合することによって、ネットワーク型の前記導電路が形成されている、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記第1の分子と前記第2の分子との前記重合によって、分子骨格に共役系を有する、長鎖状の導電部が形成されている、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記導電部の主要部が同一構造単位の繰り返しからなる、請求項5に記載した半導体装置。
- 前記有機半導体分子の自然長が5nm以上である、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記微粒子は、前記導体としての金、銀又は白金、或いは前記半導体としての硫化カドミウム、セレン化カドミウム、シリコン、又は酸化チタンからなる、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記微粒子は、粒子径10nm以下の微粒子である、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記第1の分子が前記微粒子にチオール基−SH、アミノ基−NH2 、イソシアノ基−NC、チオアセトキシル基−SCOCH3 、カルボキシル基−COOH、又はホスホノ基−PO(OH)2によって結合している、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記導電路を有するチャネル領域が形成され、このチャネル領域の両側にソース電極及びドレイン電極が設けられ、これらの両電極間にゲート電極が設けられている絶縁ゲート型電界効果トランジスタとして構成された、請求項1に記載した半導体装置。
- 前記ソース電極及び/又は前記ドレイン電極の表面に、前記前駆体分子と結合して導電路を形成することのできる下地分子によって、下地分子層が形成されている、請求項11に記載した半導体装置。
- 請求項1に記載した半導体装置の製造方法であって、
前記微粒子を、凝集を防ぐための保護膜分子で表面を被覆した状態で形成する工程と 、
前記微粒子と結合できる官能基を有する前記第1の分子を前記微粒子に作用させ、前 記保護膜分子を置換して、前記微粒子に結合させる工程と、
前記微粒子に結合した前記第1の分子と、1種以上の第2の分子とを重合させ、前記 前駆体分子を生成させる工程と、
前記前駆体分子が結合した前記微粒子を、前記導電路の形成領域に配置する工程と、
前記微粒子に結合した前記前駆体分子と、隣接する前記微粒子に結合した他の前記前 駆体分子とを結合させ、前記微粒子間を連結する前記有機半導体分子を生成させる工程 と
を有する、半導体装置の製造方法。 - 前記前駆体分子と前記他の前駆体分子との前記結合を、錯体形成反応、縮合反応、置換反応、カップリング反応、付加反応、水素結合形成反応、及びπ−πスタッキング形成反応からなる群より選ばれた少なくとも一種の反応によって形成する、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記反応を、加熱、光照射、系への反応開始剤や金属イオンの導入、及び溶媒の除去からなる群より選ばれた少なくとも一つの手段によって引き起こす、請求項14に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記結合を形成する連結基を、前記重合において前記前駆体分子に導入する、請求項14に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記有機半導体分子と前記微粒子とを交互に結合し、かつ、前記微粒子に単数又は複数個の前記有機半導体分子を結合させることによって、ネットワーク型の前記導電路を形成する、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記第1の分子と前記第2の分子との前記重合によって、前記前駆体分子の分子骨格に共役系を有する、長鎖状の導電部を形成する、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 同一構造単位を有する前記第1の分子及び/又は前記第2の分子を用いて、同一構造単位の繰り返しからなる、前記導電部の主要部を形成する、請求項18に記載した半導体装置の製造方法。
- 自然長が2.5nm以上である前記前駆体分子を生成させる、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記微粒子として、前記導体としての金、銀又は白金、或いは前記半導体としての硫化カドミウム、セレン化カドミウム、シリコン、又は酸化チタンからなる微粒子を用いる、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記微粒子として、粒子径10nm以下の微粒子を用いる、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記官能基が、チオール基−SH、アミノ基−NH2 、イソシアノ基−NC、チオアセトキシル基−SCOCH3、カルボキシル基−COOH、又はホスホノ基−PO(OH)2である、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記導電路を有するチャネル領域を形成し、このチャネル領域の両側にソース及びドレイン電極を設け、これらの両電極間にゲート電極を設けた絶縁ゲート型トランジスタを製造する、請求項13に記載した半導体装置の製造方法。
- 前記ソース電極及び/又は前記ドレイン電極の表面に、前記前駆体分子と結合して導電路を形成することのできる下地分子によって、下地分子層を形成する、請求項24に記載した半導体装置の製造方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010064699A1 (ja) | 2008-12-04 | 2010-06-10 | ソニー株式会社 | 微粒子構造体/基体複合部材及びその製造方法 |
JP2012510147A (ja) * | 2008-11-26 | 2012-04-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 半導体ナノワイヤ電磁放射センサとその製造方法および動作方法 |
JP2013505565A (ja) * | 2009-09-18 | 2013-02-14 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 有機電子デバイス、並びに有機半導体マトリックス材料をドープするためのドーパント |
KR101482944B1 (ko) | 2008-08-04 | 2015-01-16 | 한국과학기술원 | 산화티타늄을 활성층으로 갖는 박막 트랜지스터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 박막 트랜지스터 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002226477A (ja) * | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Mitsuboshi Belting Ltd | フォトクロミック化合物 |
JP2004088090A (ja) * | 2002-07-02 | 2004-03-18 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2006050257A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 情報処理システム、通信方法、プログラム、記録媒体、及びアクセス中継サービスシステム |
JP2006100519A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
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2006
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002226477A (ja) * | 2001-02-05 | 2002-08-14 | Mitsuboshi Belting Ltd | フォトクロミック化合物 |
JP2004088090A (ja) * | 2002-07-02 | 2004-03-18 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2006050257A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 情報処理システム、通信方法、プログラム、記録媒体、及びアクセス中継サービスシステム |
JP2006100519A (ja) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101482944B1 (ko) | 2008-08-04 | 2015-01-16 | 한국과학기술원 | 산화티타늄을 활성층으로 갖는 박막 트랜지스터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 박막 트랜지스터 |
JP2012510147A (ja) * | 2008-11-26 | 2012-04-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 半導体ナノワイヤ電磁放射センサとその製造方法および動作方法 |
WO2010064699A1 (ja) | 2008-12-04 | 2010-06-10 | ソニー株式会社 | 微粒子構造体/基体複合部材及びその製造方法 |
JP2013505565A (ja) * | 2009-09-18 | 2013-02-14 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 有機電子デバイス、並びに有機半導体マトリックス材料をドープするためのドーパント |
US9166178B2 (en) | 2009-09-18 | 2015-10-20 | Osram Oled Gmbh | Organic electronic device and dopant for doping an organic semiconducting matrix material |
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