JP2008227419A - Semiconductor device, semiconductor circuit, electro-optical device and electronic device - Google Patents

Semiconductor device, semiconductor circuit, electro-optical device and electronic device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having a high ON current, a high-performance semiconductor circuit having the semiconductor device, a high-performance electro-optical device and a highly reliable electronic device. <P>SOLUTION: The semiconductor device 1 comprises a p-n junction body 9 having a p-type organic semiconductor layer 8 and an n-type organic semiconductor layer 7 joined to each other; a source electrode 4 and a drain electrode 5 disposed near an interface between the p-type organic semiconductor layer 8 and the n-type organic semiconductor 7 of the p-n junction body 9; and a gate electrode 3 joined to at least one of the p-type organic semiconductor 8 and the n-type organic semiconductor 7 through a gate insulating layer 6, and the source electrode 4 and the drain electrode 5 are arranged so as to contact with both the p-type organic semiconductor layer 8 and the n-type organic semiconductor 7, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置、半導体回路、電気光学装置および電子機器に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, a semiconductor circuit, an electro-optical device, and an electronic apparatus.

近年、半導体的な電気伝導を示す有機材料(有機半導体材料)を使用した半導体装置の開発が進められている。この半導体装置は、薄型軽量化に適すること、可撓性を有すること、材料コストが安価であること等の長所を有しており、フレキシブルディスプレイ等のスイッチング素子として期待されている。
このような半導体装置の中でも有機電界効果トランジスタには、チャネルがp型有機半導体とn型有機半導体の積層構造からなるものがある(例えば、特許文献1)。
この構造を用いる目的は、トランジスタのON/OFF比を高めることと、ゲート電圧の正負に応じてn型特性とp型特性の両方の特性(バイポーラ特性)を引き出すことにある。
In recent years, development of a semiconductor device using an organic material (organic semiconductor material) exhibiting semiconducting electrical conduction has been promoted. This semiconductor device has advantages such as being suitable for reduction in thickness and weight, flexibility, and low material cost, and is expected as a switching element for flexible displays and the like.
Among such semiconductor devices, some organic field effect transistors have a channel having a laminated structure of a p-type organic semiconductor and an n-type organic semiconductor (for example, Patent Document 1).
The purpose of using this structure is to increase the ON / OFF ratio of the transistor and to bring out both the n-type characteristic and the p-type characteristic (bipolar characteristic) according to the positive / negative of the gate voltage.

この有機電界効果トランジスタの構造をもう少し詳しく述べると、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、そしてn型有機半導体膜、p型有機半導体膜を、この順番に積層した構造からなる。
なお、n型有機半導体膜とp型有機半導体膜との積層順序は、逆の場合もある。
このような有機電界効果トランジスタのゲート電圧を正にした場合、n型有機半導体膜のゲート絶縁膜と接する部分に開かれたチャネルが形成される。そして、ソース電極とドレイン電極の間に電子をキャリヤとする電流が流れる。これはn型駆動である。
The structure of the organic field effect transistor will be described in more detail. A structure in which a gate electrode, a gate insulating film, a source electrode and a drain electrode, and an n-type organic semiconductor film and a p-type organic semiconductor film are stacked in this order on a substrate. Consists of.
Note that the stacking order of the n-type organic semiconductor film and the p-type organic semiconductor film may be reversed.
When the gate voltage of such an organic field effect transistor is positive, an open channel is formed in a portion of the n-type organic semiconductor film that is in contact with the gate insulating film. A current using electrons as carriers flows between the source electrode and the drain electrode. This is n-type driving.

一方、ゲート電圧を負にした場合、p型有機半導体膜のn型有機半導体膜と接する部分に開かれたチャネルが形成される。そして、ソース電極とドレイン電極の間にホールをキャリヤとする電流が流れる。これはp型駆動である。この場合、n型有機半導体膜に開かれたチャネルが形成されることはなく、n型有機半導体膜はゲート絶縁膜の一部として機能する。   On the other hand, when the gate voltage is negative, an open channel is formed in a portion of the p-type organic semiconductor film that is in contact with the n-type organic semiconductor film. A current using holes as carriers flows between the source electrode and the drain electrode. This is p-type driving. In this case, an open channel is not formed in the n-type organic semiconductor film, and the n-type organic semiconductor film functions as a part of the gate insulating film.

しかしながら、上記p型駆動の場合、ソース電極およびドレイン電極と開かれたチャネルとの間にpn接合が存在する。しかも、その2つのpn接合が逆方向で直列につながっている(バックトゥバック構造)。
そのため、ソース電極とドレイン電極との間を流れる電流は、このバックトゥバック構造で遮断されてしまう。その結果、得られるON電流は極めて小さなものとなるという問題を引き起こす。
この問題は、n型有機半導体膜とp型有機半導体膜の積層順序を入れ替えても解決しない。入れ替えを行なった場合、n型駆動のときに同じ問題が生ずる。
また、ソース電極とドレイン電極をn型有機半導体膜およびp型有機半導体膜よりも上側に形成しても、p型駆動とn型駆動のどちらかにこの問題が必ず生ずる。
However, in the case of the p-type drive, a pn junction exists between the source electrode and the drain electrode and the opened channel. Moreover, the two pn junctions are connected in series in the opposite direction (back-to-back structure).
Therefore, the current flowing between the source electrode and the drain electrode is blocked by this back-to-back structure. As a result, there arises a problem that the obtained ON current is extremely small.
This problem cannot be solved even if the stacking order of the n-type organic semiconductor film and the p-type organic semiconductor film is changed. When the replacement is performed, the same problem occurs during n-type driving.
Further, even if the source electrode and the drain electrode are formed above the n-type organic semiconductor film and the p-type organic semiconductor film, this problem always occurs in either the p-type driving or the n-type driving.

特開平8-228034号公報JP-A-8-228034

本発明の目的は、ON電流が高い半導体装置、かかる半導体装置を備えた高性能の半導体回路、高性能な電気光学装置および信頼性の高い電子機器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high ON current, a high-performance semiconductor circuit including the semiconductor device, a high-performance electro-optical device, and a highly reliable electronic apparatus.

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明に係る半導体装置は、p型有機半導体層とn型有機半導体層とが互いに接合されたpn接合体と、
当該pn接合体の前記p型有機半導体層と前記n型有機半導体層との界面付近に位置するソース電極およびドレイン電極と、
前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層の少なくとも一方にゲート絶縁層を介して接合されたゲート電極とを有し、
前記ソース電極および前記ドレイン電極は、それぞれ、前記p型有機半導体層と前記n型有機半導体層の双方に接触するように配置されていることを特徴とする。
これにより、電流がいわゆるバックトゥバック構造で遮断されないので、高いON電流を得ることができる。その結果、ON/OFFを向上させることができる。
The above object is achieved by the present invention described below.
A semiconductor device according to the present invention includes a pn junction in which a p-type organic semiconductor layer and an n-type organic semiconductor layer are joined to each other;
A source electrode and a drain electrode located in the vicinity of the interface between the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer of the pn junction,
A gate electrode joined to at least one of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer via a gate insulating layer;
The source electrode and the drain electrode are respectively disposed so as to be in contact with both the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer.
Thereby, since a current is not interrupted by a so-called back-to-back structure, a high ON current can be obtained. As a result, ON / OFF can be improved.

本発明に係る半導体装置は、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート絶縁層と、p型有機半導体層とn型有機半導体層とが互いに接合されたpn接合体とを有し、
当該pn接合体は、前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層のそれぞれが前記ソース電極および前記ドレイン電極の双方に接触するように、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置され、
前記pn接合体の前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層の少なくとも一方に前記ゲート絶縁層を介して前記ゲート電極が接合されていることを特徴とする。
これにより、電流がいわゆるバックトゥバック構造で遮断されず、電子が流れる距離が短いので、より高いON電流を得ることができる。
A semiconductor device according to the present invention includes a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, a gate insulating layer, a pn junction in which a p-type organic semiconductor layer and an n-type organic semiconductor layer are bonded to each other,
The pn junction is disposed between the source electrode and the drain electrode such that each of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer is in contact with both the source electrode and the drain electrode. ,
The gate electrode is bonded to at least one of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer of the pn junction through the gate insulating layer.
As a result, the current is not interrupted by a so-called back-to-back structure, and the distance through which electrons flow is short, so that a higher ON current can be obtained.

本発明の半導体装置では、前記ゲート電極は、前記n型有機半導体層に第1のゲート絶縁層を介して接合された第1のゲート電極と、
前記p型有機半導体層に第2のゲート絶縁層を介して接合された第2のゲート電極とを有することが好ましい。
これにより、2つのゲート電極を独立に駆動することができるので、n型有機半導体とp型有機半導体とを独立制御することができる。
In the semiconductor device of the present invention, the gate electrode includes a first gate electrode joined to the n-type organic semiconductor layer via a first gate insulating layer;
It is preferable to have a second gate electrode joined to the p-type organic semiconductor layer through a second gate insulating layer.
Thereby, since two gate electrodes can be driven independently, an n-type organic semiconductor and a p-type organic semiconductor can be controlled independently.

本発明の半導体装置では、前記ソース電極および前記ドレイン電極は、それぞれ、複数の層を積層してなる積層体で構成されていることが好ましい。
これにより、各層に異なる材料を用いることができるので、該材料の選定により有機半導体への電子の注入効率、ホールの注入効率を高めることができる。
本発明の半導体装置では、前記積層体は、仕事関数の異なる材料で構成される2つの層を含むものであることが好ましい。
これにより、n型有機半導体層に電子を、p型有機半導体層にホールを効率よく注入することができるので、ON電流をより大きくすることができる。
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that each of the source electrode and the drain electrode is formed of a stacked body in which a plurality of layers are stacked.
Thereby, since different materials can be used for each layer, electron injection efficiency and hole injection efficiency into the organic semiconductor can be increased by selecting the material.
In the semiconductor device of the present invention, the stacked body preferably includes two layers made of materials having different work functions.
Thereby, electrons can be efficiently injected into the n-type organic semiconductor layer and holes can be efficiently injected into the p-type organic semiconductor layer, so that the ON current can be further increased.

本発明の半導体装置では、前記2つの層の間に、保護層を有することが好ましい。
これにより、活性の高い層を保護することができる。
本発明の半導体装置では、前記保護層は、アルミニウムまたはアルミニウムを主とする合金で構成されるものであることが好ましい。
これにより、活性の高い層を確実に保護することができるとともに、保護層に積層される層の密着性を高めることができる。
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable to have a protective layer between the two layers.
Thereby, a highly active layer can be protected.
In the semiconductor device of the present invention, the protective layer is preferably made of aluminum or an alloy mainly composed of aluminum.
Thereby, while being able to protect a highly active layer reliably, the adhesiveness of the layer laminated | stacked on a protective layer can be improved.

本発明の半導体装置では、前記積層体中の各層のうち、前記n型有機半導体層との接触面積が大きい層が、その他の層よりも仕事関数が低い材料で構成されていることが好ましい。
これにより、電子をn型有機半導体層により効率よく注入することができるので、ON電流をより一層大きくすることができる。
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a layer having a large contact area with the n-type organic semiconductor layer among the layers in the stacked body is made of a material having a work function lower than that of the other layers.
Thereby, electrons can be efficiently injected into the n-type organic semiconductor layer, so that the ON current can be further increased.

本発明の半導体装置では、前記仕事関数の低い材料は、アルミニウム、カルシウムまたはアルミニウムもしくはカルシウムを70%以上含む材料で構成されるものであることが好ましい。
これにより、電子をn型有機半導体層に確実に注入することができる。
本発明の半導体装置では、前記積層体中の各層のうち、前記p型有機半導体層との接触面積が大きい層が、その他の層よりも仕事関数が高い材料で構成されていることが好ましい。
これにより、ホールをp型有機半導体層により効率よく注入することができるので、ON電流をより一層大きくすることができる。
In the semiconductor device of the present invention, the material having a low work function is preferably composed of aluminum, calcium, or a material containing 70% or more of aluminum or calcium.
Thereby, electrons can be reliably injected into the n-type organic semiconductor layer.
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a layer having a large contact area with the p-type organic semiconductor layer among the layers in the stacked body is made of a material having a higher work function than the other layers.
Thereby, holes can be efficiently injected into the p-type organic semiconductor layer, so that the ON current can be further increased.

本発明の半導体装置では、前記仕事関数の高い材料は、金または金を主とする合金で構成されるものであることが好ましい。
これにより、ホールをp型有機半導体層に確実に注入することができる。
本発明の半導体装置では、前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層は、それぞれ、半導体特性を有する発光性の有機材料で構成されるものであることが好ましい。
これにより、発光強度の高い発光トランジスタとして機能することができる。
本発明の半導体装置では、基板を有し、
前記ゲート電極は、前記基板に内蔵されているものであることが好ましい。
これにより、ゲート電極と基板とが一体化されているので、半導体装置を小型化できるとともに、当該装置を容易に製造することができる。
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the material having a high work function is composed of gold or an alloy mainly composed of gold.
Thereby, holes can be reliably injected into the p-type organic semiconductor layer.
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that each of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer is composed of a light-emitting organic material having semiconductor characteristics.
Thereby, it can function as a light emitting transistor having high emission intensity.
The semiconductor device of the present invention has a substrate,
The gate electrode is preferably built in the substrate.
Thereby, since the gate electrode and the substrate are integrated, the semiconductor device can be miniaturized and the device can be easily manufactured.

本発明に係る半導体回路は、本発明の半導体装置を備えることを特徴とする。
これにより、設計の自由度が高く、高性能かつ小型の半導体回路が得られる。
本発明に係る電気光学装置は、本発明の半導体回路を備えることを特徴とする。
これにより、高性能な電気光学装置が得られる。
本発明に係る電子機器は、本発明の電気光学装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
A semiconductor circuit according to the present invention includes the semiconductor device of the present invention.
As a result, a high-performance and small-sized semiconductor circuit with a high degree of design freedom can be obtained.
An electro-optical device according to the present invention includes the semiconductor circuit according to the present invention.
Thereby, a high-performance electro-optical device can be obtained.
An electronic apparatus according to the present invention includes the electro-optical device according to the present invention.
As a result, a highly reliable electronic device can be obtained.

以下、本発明の半導体装置、半導体回路、電気光学装置および電子機器について、好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<半導体装置>
<第1実施形態>
まず、本発明の半導体装置の第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の半導体装置の第1実施形態を示す概略縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, a semiconductor device, a semiconductor circuit, an electro-optical device, and an electronic apparatus according to the invention will be described in detail based on preferred embodiments.
<Semiconductor device>
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

図1に示す半導体装置1は、基板2とゲート電極3とを兼ねる基板兼ゲート電極23の上面にゲート絶縁層6が形成され、その上面にn型有機半導体層7が形成されている。このn型有機半導体層7の上部には、3層の積層体で構成されたソース電極4およびドレイン電極5が互いに離間して設けられている。そして、このソース電極4およびドレイン電極5を含むn型有機半導体層7の上面を覆うようにp型有機半導体層8が形成されている。すなわち、図1に示す半導体装置1は、ボトムゲート型の半導体装置1である。   In the semiconductor device 1 shown in FIG. 1, a gate insulating layer 6 is formed on the upper surface of a substrate / gate electrode 23 that also serves as the substrate 2 and the gate electrode 3, and an n-type organic semiconductor layer 7 is formed on the upper surface. On top of the n-type organic semiconductor layer 7, a source electrode 4 and a drain electrode 5 formed of a three-layered laminate are provided apart from each other. A p-type organic semiconductor layer 8 is formed so as to cover the upper surface of the n-type organic semiconductor layer 7 including the source electrode 4 and the drain electrode 5. That is, the semiconductor device 1 illustrated in FIG. 1 is a bottom-gate semiconductor device 1.

以下、半導体装置1の各部の構成について、順次説明する。
基板兼ゲート電極23は、半導体装置1を構成する各層(各部)を支持するとともに、それ自身が導電性を有し、ゲート電極3として機能するものである。
基板兼ゲート電極23の構成材料は、導電性を有する基板2であればよく、例えば、n型またはp型のシリコン基板のように絶縁性の基板2にホウ素やリンなどをドープして導電体化したドープ基板、ガリウム砒素基板のような化合物半導体基板、金属基板等が挙げられる。これらのうち、ドープ基板が好ましい。これにより、ドープされる絶縁性の基板2が加工性に優れ、強度も高いので、半導体装置1の各層を支持しつつ、基板兼ゲート電極23を薄膜化することができる。
Hereinafter, the configuration of each part of the semiconductor device 1 will be described sequentially.
The substrate / gate electrode 23 supports each layer (each part) constituting the semiconductor device 1, and has its own conductivity, and functions as the gate electrode 3.
The constituent material of the substrate and gate electrode 23 may be the conductive substrate 2. For example, the insulating substrate 2 such as an n-type or p-type silicon substrate is doped with boron, phosphorus or the like. Examples include a doped substrate, a compound semiconductor substrate such as a gallium arsenide substrate, and a metal substrate. Of these, a doped substrate is preferred. Thereby, since the insulating substrate 2 to be doped is excellent in workability and high in strength, the substrate / gate electrode 23 can be thinned while supporting each layer of the semiconductor device 1.

なお、基板兼ゲート電極23は、基板2の全体がドープされていてもその一部がドープされていてもよい。
絶縁性の基板2としては、例えば、ガラス基板、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)ポリイミド(PI)等で構成されるプラスチック基板(樹脂基板)、石英基板、シリコン基板、金属基板、ガリウム砒素基板等を用いることができる。
The substrate / gate electrode 23 may be doped either entirely or partially.
Examples of the insulating substrate 2 include a plastic made of a glass substrate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), aromatic polyester (liquid crystal polymer) polyimide (PI), and the like. A substrate (resin substrate), a quartz substrate, a silicon substrate, a metal substrate, a gallium arsenide substrate, or the like can be used.

基板兼ゲート電極23の平均厚さは、特に限定されないが、0.5〜500μmであることが好ましく、10〜300μmであることがより好ましい。
なお、基板2とゲート電極3とは、一体的ではなく別個独立に形成されていてもよい。
基板兼ゲート電極23上には、ゲート絶縁層6が設けられている。
ゲート絶縁層6は、後述するソース電極4およびドレイン電極5に対して、ゲート電極3(基板兼ゲート電極23)を絶縁するものである。
ゲート絶縁層6の構成材料としては、絶縁性の材料であれば特に限定されず、有機材料、無機材料のいずれも使用可能である。
The average thickness of the substrate and gate electrode 23 is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 500 μm, and more preferably 10 to 300 μm.
The substrate 2 and the gate electrode 3 may be formed independently rather than integrally.
On the substrate / gate electrode 23, the gate insulating layer 6 is provided.
The gate insulating layer 6 insulates the gate electrode 3 (substrate / gate electrode 23) from a source electrode 4 and a drain electrode 5 described later.
The constituent material of the gate insulating layer 6 is not particularly limited as long as it is an insulating material, and either an organic material or an inorganic material can be used.

有機材料としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリビニルフェノール等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
無機材料としては、シリカ、窒化珪素、酸化アルミ、酸化タンタル等の金属酸化物、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウムチタン酸鉛等の金属複合酸化物が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
Examples of the organic material include polymethyl methacrylate, polyvinyl phenol, polyimide, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, and polyvinyl phenol, and one or more of these can be used in combination.
Examples of the inorganic material include metal oxides such as silica, silicon nitride, aluminum oxide, and tantalum oxide, and metal composite oxides such as barium strontium titanate and lead zirconium titanate. Can be used in combination.

ゲート絶縁層6の平均厚さは、特に限定されないが、10〜5000nmであるのが好ましく、100〜2000nmであるのがより好ましい。ゲート絶縁層6の厚さを前記範囲とすることにより、ゲート絶縁層6の厚さが寸法精度のよい厚さとなるので、ソース電極4およびドレイン電極5とゲート電極3(基板兼ゲート電極23)とを確実に絶縁することができる。その結果、半導体装置1の動作電圧を低くすることができる。
なお、ゲート絶縁層6は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。
The average thickness of the gate insulating layer 6 is not particularly limited, but is preferably 10 to 5000 nm, and more preferably 100 to 2000 nm. By setting the thickness of the gate insulating layer 6 within the above range, the thickness of the gate insulating layer 6 becomes a thickness with good dimensional accuracy. Therefore, the source electrode 4 and the drain electrode 5 and the gate electrode 3 (substrate / gate electrode 23) Can be reliably insulated. As a result, the operating voltage of the semiconductor device 1 can be lowered.
Note that the gate insulating layer 6 is not limited to a single layer structure, and may have a multilayer structure.

ゲート絶縁層6上には、n型有機半導体層7が設けられている。このn型有機半導体層7は、キャリアとして電子が流れる層である。
n型有機半導体層7の構成材料は、特に限定されず、例えば、下記一般式(I)に示すような化合物、フタロシアニンのような各種金属錯体、C60、C82、ディスプロシウム(Dy)を内包したC82のような各種フラーレン類、各種カーボンナノチューブ類、発光性の有機化合物等が挙げられる。これらの化合物は、2種以上組み合せて用いることができる。
An n-type organic semiconductor layer 7 is provided on the gate insulating layer 6. The n-type organic semiconductor layer 7 is a layer through which electrons flow as carriers.
the material of the n-type organic semiconductor layer 7 is not particularly limited, for example, compounds represented by the following formula (I), various metal complexes such as phthalocyanine, C 60, C 82, dysprosium (Dy) various fullerenes such as C 82 containing therein the various carbon nanotubes, such as a light emitting organic compounds. These compounds can be used in combination of two or more.

Figure 2008227419
(式中、Rは、ハロゲン原子などの置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルキル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子を示す。)
Figure 2008227419
(In formula, R shows halogen atoms, such as a C1-C10 alkyl group which may have a substituent, such as a halogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.)

このような材料のうち、特に一般式(I)で表される化合物が好ましく、その中でもRがベンゼン環のp位に結合したトリフルオロメチル基であることがより好ましい。
このような化合物は、発光性を有するので、発光性の半導体装置1を得ることできる。この場合、この半導体装置1はON電流が大きいので、発光強度をより大きくすることができる。
Of these materials, the compound represented by the general formula (I) is particularly preferable, and among them, R is more preferably a trifluoromethyl group bonded to the p-position of the benzene ring.
Since such a compound has a light emitting property, the light emitting semiconductor device 1 can be obtained. In this case, since the semiconductor device 1 has a large ON current, the emission intensity can be further increased.

n型有機半導体層7の平均厚さは、特に限定されないが、1〜200nmであるのが好ましく、10〜100nmであるのがより好ましい。
なお、n型有機半導体層7は、2種類以上のn型有機半導体材料で構成されていてもよいが、単一のn型有機半導体材料で構成されているのが好ましい。これにより、n型有機半導体層7の製造工程が簡素化され、半導体装置1を、容易に、かつ低コストで製造することができる。
Although the average thickness of the n-type organic-semiconductor layer 7 is not specifically limited, It is preferable that it is 1-200 nm, and it is more preferable that it is 10-100 nm.
The n-type organic semiconductor layer 7 may be composed of two or more types of n-type organic semiconductor materials, but is preferably composed of a single n-type organic semiconductor material. Thereby, the manufacturing process of the n-type organic-semiconductor layer 7 is simplified, and the semiconductor device 1 can be manufactured easily and at low cost.

n型有機半導体層7の上部には、ソース電極4およびドレイン電極5が、チャネル長L方向に沿って、所定距離離間して併設されている。このソース電極4およびドレイン電極5は、それぞれ、後述するp型有機半導体層8の形成により、n型有機半導体層7とp型有機半導体層8との界面に接触して配置されている。
これらのソース電極4およびドレイン電極5の構成材料としては、例えば、Ca、Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cu、Nb、Ag、In、Ni、Nd、Coまたはこれらを含む合金等の金属材料、それらの酸化物等、導電性有機材料等が挙げられる。これらは、2種以上組み合せて用いることができる。
On the upper part of the n-type organic semiconductor layer 7, a source electrode 4 and a drain electrode 5 are provided along the channel length L direction with a predetermined distance therebetween. The source electrode 4 and the drain electrode 5 are respectively disposed in contact with the interface between the n-type organic semiconductor layer 7 and the p-type organic semiconductor layer 8 by forming a p-type organic semiconductor layer 8 described later.
Examples of constituent materials of the source electrode 4 and the drain electrode 5 include Ca, Pd, Pt, Au, W, Ta, Mo, Al, Cr, Ti, Cu, Nb, Ag, In, Ni, Nd, and Co. Or metal materials, such as an alloy containing these, those oxides, etc., conductive organic materials, etc. are mentioned. These can be used in combination of two or more.

金属材料の酸化物としては、例えば、ITO、FTO、ATO、SnO等が挙げられる。
導電性有機材料としては、例えば、ポリアセチレン、ポリピロール、PEDOT(poly−ethylenedioxythiophene)のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられる。
Examples of the oxide of the metal material include ITO, FTO, ATO, SnO 2 and the like.
Examples of the conductive organic material include polyacetylene, polypyrrole, polythiophene such as PEDOT (poly-ethylenedioxythiophene), polyaniline, poly (p-phenylene), poly (p-phenylenevinylene), polyfluorene, polycarbazole, polysilane, or these And conductive polymer materials such as derivatives thereof.

その他、ソース電極4およびドレイン電極5の構成材料として、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料を挙げることもできる。
ソース電極4およびドレイン電極5の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、30〜300nmであることが好ましく、50〜150nmであることがより好ましい。
ソース電極4とドレイン電極5との間の距離(離間距離)、すなわち、チャネル長Lは、2〜30μmであることが好ましく、5〜20μmであることがより好ましい。
In addition, examples of the constituent material of the source electrode 4 and the drain electrode 5 include carbon materials such as carbon black, carbon nanotube, and fullerene.
Although the average thickness of the source electrode 4 and the drain electrode 5 is not specifically limited, It is preferable that it is 30-300 nm, respectively, and it is more preferable that it is 50-150 nm.
The distance (separation distance) between the source electrode 4 and the drain electrode 5, that is, the channel length L is preferably 2 to 30 μm, and more preferably 5 to 20 μm.

チャネル長Lが前記下限値より小さすぎると、得られた半導体装置1同士でチャネル長Lに誤差が生じ、半導体装置特性がばらつくおそれがある。
一方、チャネル長Lが前記上限値より大きすぎると、しきい値電圧の絶対値が大きくなるとともに、ドレイン電流の値が小さくなり、半導体装置1の特性が不十分となるおそれがある。
If the channel length L is too smaller than the lower limit value, an error occurs in the channel length L between the obtained semiconductor devices 1 and the semiconductor device characteristics may vary.
On the other hand, if the channel length L is too larger than the upper limit value, the absolute value of the threshold voltage increases, the drain current value decreases, and the characteristics of the semiconductor device 1 may be insufficient.

また、チャネル長Lに直交する方向のチャネル幅は、0.1〜5mmであることが好ましく、0.5〜3mmであることがより好ましい。
チャネル幅が前記下限値より小さすぎると、ドレイン電流の値が小さくなり、半導体装置1の特性が不十分となるおそれがある。
一方、チャネル幅が前記上限値より大きすぎると、半導体装置1が大型化してしまうおそれがある。また、寄生容量の増大や、ゲート絶縁層6を介した基板兼ゲート電極23へのリーク電流(ゲートリーク電流)の増大を招くおそれがある。
The channel width in the direction orthogonal to the channel length L is preferably 0.1 to 5 mm, and more preferably 0.5 to 3 mm.
If the channel width is too smaller than the lower limit value, the drain current value becomes small and the characteristics of the semiconductor device 1 may be insufficient.
On the other hand, if the channel width is too larger than the upper limit, the semiconductor device 1 may be increased in size. Moreover, there is a risk of increasing parasitic capacitance and increasing leakage current (gate leakage current) to the substrate / gate electrode 23 via the gate insulating layer 6.

このようなソース電極4およびドレイン電極5は、それぞれ、複数の層を積層した積層体で構成されていることが好ましい。これにより、チャネル領域を移動するキャリアに応じて、各層に異なる材料を用いることができる。その結果、n型有機半導体層7および/またはp型有機半導体層8へのキャリア(電子、ホール)の注入効率を高めることができる。   Each of the source electrode 4 and the drain electrode 5 is preferably composed of a stacked body in which a plurality of layers are stacked. Thereby, different materials can be used for each layer depending on the carriers moving in the channel region. As a result, the efficiency of carrier (electron, hole) injection into the n-type organic semiconductor layer 7 and / or the p-type organic semiconductor layer 8 can be increased.

本実施形態では、ソース電極4およびドレイン電極5は、それぞれ、仕事関数の異なる材料で構成される2つの層を含む3層の層を積層した積層体で構成されている。
すなわち、ソース電極4は、下端面がn型有機半導体層7の上面と接する第1の層41と、上端面がp型有機半導体層8と接する第2の層42と、第1の層41と第2の層42との間に位置する保護層43とを有している。
In the present embodiment, the source electrode 4 and the drain electrode 5 are each configured by a stacked body in which three layers including two layers made of materials having different work functions are stacked.
That is, the source electrode 4 includes a first layer 41 whose lower end surface is in contact with the upper surface of the n-type organic semiconductor layer 7, a second layer 42 whose upper end surface is in contact with the p-type organic semiconductor layer 8, and the first layer 41. And a protective layer 43 located between the first layer 42 and the second layer 42.

第1の層41は、ソース電極4の積層体の下端層に位置している。そのため、第1の層41は、他の層よりもn型有機半導体層7との接触面積が大きい層である。この第1の層41は、n型有機半導体層7に電子を注入する機能を有する。
第1の層41を構成する材料は、他の層、本実施形態では第2の層42および保護層43よりも仕事関数の低い材料であることが好ましい。これにより、電子を第1の層41からn型有機半導体層7に効率よく注入することができる。
第1の層41を構成する材料としては、第2の層42や保護層43を構成する材料よりも仕事関数が小さければ特に限定されず、例えば、Al、Caや、Alおよび/またはCaを70%以上含む材料などが挙げられる。
The first layer 41 is located in the lower end layer of the stacked body of the source electrodes 4. Therefore, the first layer 41 is a layer having a larger contact area with the n-type organic semiconductor layer 7 than other layers. The first layer 41 has a function of injecting electrons into the n-type organic semiconductor layer 7.
The material constituting the first layer 41 is preferably a material having a lower work function than the other layers, in this embodiment, the second layer 42 and the protective layer 43. Thereby, electrons can be efficiently injected from the first layer 41 into the n-type organic semiconductor layer 7.
The material constituting the first layer 41 is not particularly limited as long as the work function is smaller than the material constituting the second layer 42 and the protective layer 43. For example, Al, Ca, Al and / or Ca are used. Examples thereof include materials containing 70% or more.

本実施形態では、第1の層41は、例えばカルシウムで構成されていることが好ましい。カルシウムは、仕事関数が小さく、活性が高いので、電子をn型有機半導体層7により効率よく注入することができる。
第1の層41の平均厚さは、特に限定されないが、2〜100nmであることが好ましく、5〜30nmであることがより好ましい。
In the present embodiment, the first layer 41 is preferably made of calcium, for example. Since calcium has a small work function and high activity, electrons can be efficiently injected into the n-type organic semiconductor layer 7.
The average thickness of the first layer 41 is not particularly limited, but is preferably 2 to 100 nm, and more preferably 5 to 30 nm.

第2の層42は、ソース電極4の積層体の上端層に位置している。そのため、第2の層42は、他の層よりもp型有機半導体層8との接触面積が大きい層である。この第2の層42は、p型有機半導体層8にホールを注入する機能を有する。
第2の層42を構成する材料は、他の層、本実施形態では第1の層41および保護層43よりも仕事関数の高い材料であることが好ましい。これにより、ホールをp型有機半導体層8に効率よく注入することができる。
第2の層42を構成する材料としては、第1の層41や保護層43を構成する材料よりも仕事関数が大きければ特に限定されず、例えば、Pd、Pt、Au、Ni、Cuやこれらを主とする合金などが挙げられる。
The second layer 42 is located in the upper end layer of the stacked body of the source electrodes 4. Therefore, the second layer 42 is a layer having a larger contact area with the p-type organic semiconductor layer 8 than other layers. The second layer 42 has a function of injecting holes into the p-type organic semiconductor layer 8.
The material constituting the second layer 42 is preferably a material having a higher work function than the other layers, in this embodiment, the first layer 41 and the protective layer 43. Thereby, holes can be efficiently injected into the p-type organic semiconductor layer 8.
The material constituting the second layer 42 is not particularly limited as long as the work function is larger than the material constituting the first layer 41 and the protective layer 43. For example, Pd, Pt, Au, Ni, Cu, and these And alloys mainly composed of

本実施形態では、第2の層42は、例えば金で構成されていることが好ましい。金は、仕事関数が大きいので、ホールをp型有機半導体層8により効率よく注入することができる。
第2の層42の平均厚さは、特に限定されないが、2〜100nmであることが好ましく、5〜30nmであることがより好ましい。
In the present embodiment, the second layer 42 is preferably made of gold, for example. Since gold has a large work function, holes can be efficiently injected into the p-type organic semiconductor layer 8.
The average thickness of the second layer 42 is not particularly limited, but is preferably 2 to 100 nm, and more preferably 5 to 30 nm.

保護層43は、第1の層41と第2の層42とに接して設けられている。この保護層43は、第1の層41を保護する機能を有する。
保護層43を構成する材料は、第1の層41よりも仕事関数が高い材料であれば特に限定されない。例えば、Al、Pd、Pt、Au、Ni、Cuまたはこれらを主とする合金などが挙げられる。
The protective layer 43 is provided in contact with the first layer 41 and the second layer 42. The protective layer 43 has a function of protecting the first layer 41.
The material constituting the protective layer 43 is not particularly limited as long as the material has a work function higher than that of the first layer 41. For example, Al, Pd, Pt, Au, Ni, Cu, or an alloy mainly containing these can be used.

本実施形態では、保護層43は、例えばアルミニウムで構成されていることが好ましい。第1の層41を構成するカルシウムは、前述した効果を有する一方、化学的に活性であるので、不安定な物質である。そのため、半導体装置1の駆動により、第1の層41が劣化するおそれがある。そこで、保護層43をアルミニウムで構成することにより、アルミニウムはカルシウムよりも仕事関数が大きいので、第1の層41の上端面を適切に保護することができる。
また、アルミニウムは、金との密着性が高いので、保護層43と第2の層42とを強固に接合することができる。
保護層43の平均厚さは、特に限定されないが、2〜100nmであることが好ましく、5〜30nmであることがより好ましい。
In the present embodiment, the protective layer 43 is preferably made of aluminum, for example. Calcium constituting the first layer 41 is an unstable substance because it has the effects described above and is chemically active. Therefore, the first layer 41 may be deteriorated by driving the semiconductor device 1. Therefore, when the protective layer 43 is made of aluminum, the work function of aluminum is larger than that of calcium, so that the upper end surface of the first layer 41 can be appropriately protected.
In addition, since aluminum has high adhesion to gold, the protective layer 43 and the second layer 42 can be firmly bonded.
Although the average thickness of the protective layer 43 is not specifically limited, It is preferable that it is 2-100 nm, and it is more preferable that it is 5-30 nm.

ドレイン電極5は、下端面がn型有機半導体層7の上面に接する第1の層51と、上端面がp型有機半導体層8と接する第2の層52と、第1の層51と第2の層52との間に位置する保護層53とを有している。
第1の層51、第2の層52および保護層53は、それぞれソース電極4の第1の層41、第2の層42および保護層43に対応している。そのため、構成材料、膜厚などの条件は、それぞれ、ソース電極4の第1の層41、第2の層42、保護層43と同様である。
The drain electrode 5 includes a first layer 51 whose lower end surface is in contact with the upper surface of the n-type organic semiconductor layer 7, a second layer 52 whose upper end surface is in contact with the p-type organic semiconductor layer 8, the first layer 51, and the first layer 51 And a protective layer 53 positioned between the two layers 52.
The first layer 51, the second layer 52, and the protective layer 53 correspond to the first layer 41, the second layer 42, and the protective layer 43 of the source electrode 4, respectively. Therefore, conditions such as a constituent material and a film thickness are the same as those of the first layer 41, the second layer 42, and the protective layer 43 of the source electrode 4, respectively.

ソース電極4およびドレイン電極5を含むn型有機半導体層7上には、ソース電極4、ドレイン電極5およびn型有機半導体層7に接してp型有機半導体層8が形成されている。すなわち、ゲート絶縁層6上に、n型有機半導体層7とp型有機半導体層8との間にソース電極4およびドレイン電極5を含むpn接合体が形成されている。このp型有機半導体層8は、キャリアとしてホールが流れる層である。   On the n-type organic semiconductor layer 7 including the source electrode 4 and the drain electrode 5, a p-type organic semiconductor layer 8 is formed in contact with the source electrode 4, the drain electrode 5 and the n-type organic semiconductor layer 7. That is, a pn junction including the source electrode 4 and the drain electrode 5 is formed on the gate insulating layer 6 between the n-type organic semiconductor layer 7 and the p-type organic semiconductor layer 8. The p-type organic semiconductor layer 8 is a layer through which holes flow as carriers.

p型有機半導体層の構成材料は、特に限定されないが、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、下記一般式(II)で表される化合物またはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、フルオレン−ビチオフェン共重合体またはこれらの誘導体、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂のような高分子の有機半導体材料、発光性を示す低分子または高分子の有機半導体材料などが挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   The constituent material of the p-type organic semiconductor layer is not particularly limited. Low-molecular organic semiconductor materials such as triarylamine, compounds represented by the following general formula (II) or derivatives thereof, poly-N-vinylcarbazole, polyvinylpyrene, fluorene-bithiophene copolymers or derivatives thereof , Polyvinyl anthracene, polythiophene, poly (p-phenylene vinylene), high molecular organic semiconductor materials such as pyrene formaldehyde resin, ethyl carbazole formaldehyde resin, low molecular or high molecular compounds exhibiting luminescence And organic semiconductor material and the like, can be used singly or in combination of two or more of them.

Figure 2008227419
Figure 2008227419

このうち、一般式(II)で表される化合物または高分子の有機半導体材料を主材料として用いるのが好ましい。
一般式(II)で表される化合物は、発光性を有するので、発光性の半導体装置1を得ることできる。この場合、この半導体装置1はON電流が大きいので、発光強度を大きくすることができる。
Of these, the compound represented by the general formula (II) or a polymer organic semiconductor material is preferably used as the main material.
Since the compound represented by the general formula (II) has a light emitting property, the light emitting semiconductor device 1 can be obtained. In this case, since the semiconductor device 1 has a large ON current, the emission intensity can be increased.

一方、高分子の有機半導体材料は、p型有機半導体層8の薄型化・軽量化が可能であり、可撓性にも優れるため、フレキシブルディスプレイのスイッチング素子等として用いられる薄膜半導体装置に適している。
また、p型有機半導体層8は、低温で成膜可能であることが好ましい。これにより、低コストで作製することが可能になる。また、安価なフレキシブル基板であるプラスチック基板を用いることが可能になるという効果が得られる。
このようなことから、高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)としては、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体、ポリアリールアミンまたはこれらの誘導体のうちの少なくとも1種を主成分とするものを用いるのが特に好ましい。
On the other hand, the polymer organic semiconductor material can reduce the thickness and weight of the p-type organic semiconductor layer 8 and is excellent in flexibility. Therefore, it is suitable for a thin film semiconductor device used as a switching element of a flexible display. Yes.
Moreover, it is preferable that the p-type organic semiconductor layer 8 can be formed at a low temperature. This makes it possible to manufacture at a low cost. In addition, an effect is obtained that a plastic substrate which is an inexpensive flexible substrate can be used.
For this reason, as the high molecular organic semiconductor material (conjugated polymer material), at least one of a fluorene-bithiophene copolymer, a fluorene-arylamine copolymer, a polyarylamine, or a derivative thereof is used. It is particularly preferable to use a material containing as a main component.

p型有機半導体層8の平均厚さは、特に限定されないが、1〜200nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
なお、p型有機半導体層8は、2種類以上のp型有機半導体材料で構成されていてもよいが、単一のp型有機半導体材料で構成されているのが好ましい。これにより、p型有機半導体層8の製造工程が簡素化され、半導体装置1を、容易に、かつ低コストで製造することができる。
The average thickness of the p-type organic semiconductor layer 8 is not particularly limited, but is preferably about 1 to 200 nm, and more preferably about 10 to 100 nm.
The p-type organic semiconductor layer 8 may be composed of two or more types of p-type organic semiconductor materials, but is preferably composed of a single p-type organic semiconductor material. Thereby, the manufacturing process of the p-type organic semiconductor layer 8 is simplified, and the semiconductor device 1 can be manufactured easily and at low cost.

このような半導体装置1は、例えば、次のように動作する。
ソース電極4およびドレイン電極5の間を通電した状態で、基板兼ゲート電極23にゲート電圧(正または負)を印加すると、n型有機半導体層7のゲート絶縁層6との界面付近またはp型有機半導体層のn型有機半導体層7との界面付近にチャネルが形成される。そして、チャネル領域をキャリアが移動することで、ソース電極4とドレイン電極5との間に電流が流れる。
For example, such a semiconductor device 1 operates as follows.
When a gate voltage (positive or negative) is applied to the substrate / gate electrode 23 while the source electrode 4 and the drain electrode 5 are energized, near the interface between the n-type organic semiconductor layer 7 and the gate insulating layer 6 or p-type A channel is formed in the vicinity of the interface between the organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer 7. Then, current flows between the source electrode 4 and the drain electrode 5 due to carriers moving in the channel region.

すなわち、基板兼ゲート電極23に電圧が印加されていないOFF状態では、ソース電極4とドレイン電極5との間に電圧を印加しても、n型有機半導体層7およびp型有機半導体層8中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。
基板兼ゲート電極23に正の電圧が印加されているON状態では、n型有機半導体層7のゲート絶縁層6に面した部分に電荷が誘起され、チャネル(電子の流路)が形成される。この状態でソース電極4とレイン電極5との間に電圧を印加すると、チャネル領域71を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、n型駆動である。
That is, in the OFF state in which no voltage is applied to the substrate / gate electrode 23, even if a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5, the n-type organic semiconductor layer 7 and the p-type organic semiconductor layer 8 Since there are almost no carriers, only a small current flows.
In the ON state in which a positive voltage is applied to the substrate / gate electrode 23, charges are induced in the portion of the n-type organic semiconductor layer 7 facing the gate insulating layer 6, and a channel (electron flow path) is formed. . When a voltage is applied between the source electrode 4 and the rain electrode 5 in this state, a current flows through the channel region 71. Such an operation is a so-called n-type drive.

一方、基板兼ゲート電極23に負の電圧が印加されているON状態では、p型有機半導体層8のn型有機半導体層7に面した部分に電荷が誘起され、チャネル(ホールの流路)が形成される。この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域81を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、p型駆動である。
なお、以上のような半導体装置1の製造方法は、後に詳細に説明する。
On the other hand, in the ON state in which a negative voltage is applied to the substrate / gate electrode 23, charges are induced in a portion of the p-type organic semiconductor layer 8 facing the n-type organic semiconductor layer 7, and a channel (hole flow path) is induced. Is formed. When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel region 81. Such an operation is a so-called p-type drive.
The method for manufacturing the semiconductor device 1 as described above will be described in detail later.

<第2実施形態>
次に、本発明の半導体装置の第2実施形態について説明する。
図2は、本発明の半導体装置の第2実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図2中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第2実施形態にかかる半導体装置について説明するが、前記第1実施形態にかかる半導体装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic view showing a second embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 2 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the semiconductor device according to the second embodiment will be described. However, differences from the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.

図2に示す半導体装置1は、基板2と第1のゲート電極31とを兼ねる基板兼ゲート電極23の上面に第1のゲート絶縁層61が形成され、その上面にn型有機半導体層7が形成されている。このn型有機半導体層7の上部には、3層の積層体で構成されたソース電極4およびドレイン電極5が互いに離間して設けられている。このソース電極4およびドレイン電極5を含むn型有機半導体層7の上面を覆うようにp型有機半導体層8が形成されている。そして、p型有機半導体層8の上面に第2のゲート絶縁層62が形成され、その上面に第2のゲート電極32が形成されている。すなわち、図2に示す半導体装置1は、ダブルゲート型の半導体装置1である。   In the semiconductor device 1 shown in FIG. 2, a first gate insulating layer 61 is formed on the upper surface of the substrate / gate electrode 23 that also serves as the substrate 2 and the first gate electrode 31, and the n-type organic semiconductor layer 7 is formed on the upper surface. Is formed. On top of the n-type organic semiconductor layer 7, a source electrode 4 and a drain electrode 5 formed of a three-layered laminate are provided apart from each other. A p-type organic semiconductor layer 8 is formed so as to cover the upper surface of the n-type organic semiconductor layer 7 including the source electrode 4 and the drain electrode 5. A second gate insulating layer 62 is formed on the upper surface of the p-type organic semiconductor layer 8, and a second gate electrode 32 is formed on the upper surface. That is, the semiconductor device 1 shown in FIG. 2 is a double gate type semiconductor device 1.

以下、半導体装置1の各部の構成について、順次説明する。
なお、第1のゲート電極31は、第1実施形態のゲート電極3、第1の絶縁層61は、第1実施形態のゲート絶縁層6と同義である。
p型有機半導体層8上には、ソース電極4とドレイン電極5との間、および、ソース電極4およびドレイン電極5の一部を覆うように、第2のゲート絶縁層62が設けられている。この第2のゲート絶縁層62は、ソース電極4およびドレイン電極5に対して第2のゲート電極32を絶縁するものである。
Hereinafter, the configuration of each part of the semiconductor device 1 will be described sequentially.
The first gate electrode 31 is synonymous with the gate electrode 3 of the first embodiment, and the first insulating layer 61 is synonymous with the gate insulating layer 6 of the first embodiment.
A second gate insulating layer 62 is provided on the p-type organic semiconductor layer 8 so as to cover a part between the source electrode 4 and the drain electrode 5 and a part of the source electrode 4 and the drain electrode 5. . The second gate insulating layer 62 insulates the second gate electrode 32 from the source electrode 4 and the drain electrode 5.

第2のゲート絶縁層62の構成材料、平均厚さは、第1の実施形態のゲート絶縁層6の構成材料、平均厚さと同様である。
なお、第2のゲート絶縁層62は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。
第2のゲート絶縁層62の上面には、第1のゲート電極31(基板兼ゲート電極23)と互いに電気的に独立した第2のゲート電極32が設けられている。
The constituent material and average thickness of the second gate insulating layer 62 are the same as the constituent material and average thickness of the gate insulating layer 6 of the first embodiment.
Note that the second gate insulating layer 62 is not limited to a single layer structure, and may have a multilayer structure.
On the upper surface of the second gate insulating layer 62, a second gate electrode 32 that is electrically independent from the first gate electrode 31 (substrate / gate electrode 23) is provided.

第2のゲート電極32の構成材料としては、第1実施形態で説明したソース電極4およびドレイン電極5で挙げた材料と同様の材料が挙げられる。
第2のゲート電極90の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜5000nm程度であるのが好ましく、1〜5000nm程度であるのがより好ましく、10〜5000nm程度であるのがさらに好ましい。
Examples of the constituent material of the second gate electrode 32 include the same materials as those described for the source electrode 4 and the drain electrode 5 described in the first embodiment.
The average thickness of the second gate electrode 90 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 5000 nm, more preferably about 1 to 5000 nm, and still more preferably about 10 to 5000 nm. .

このような半導体装置1は、基板兼ゲート電極23を用いてn型有機半導体層7を制御し、第2のゲート電極32を用いてp型有機半導体層8を制御することができるので、n型有機半導体層7とp型有機半導体層8とを独立に制御することができる。その結果、半導体装置1を高機能化、多機能化することができる。
特に、n型有機半導体層7の構成材料およびp型有機半導体層8の構成材料に、それぞれ発光性の有機材料を用いた場合、発光に必要な電子とホールの注入量を独立制御できる。そのため、発光強度を大きくすることができるとともに、発光強度の制御を簡単に行うことができる。
In such a semiconductor device 1, the n-type organic semiconductor layer 7 can be controlled using the substrate / gate electrode 23, and the p-type organic semiconductor layer 8 can be controlled using the second gate electrode 32. The p-type organic semiconductor layer 7 and the p-type organic semiconductor layer 8 can be controlled independently. As a result, the semiconductor device 1 can be made highly functional and multifunctional.
In particular, when light-emitting organic materials are used as the constituent material of the n-type organic semiconductor layer 7 and the constituent material of the p-type organic semiconductor layer 8, the injection amounts of electrons and holes necessary for light emission can be controlled independently. Therefore, the emission intensity can be increased and the emission intensity can be easily controlled.

なお、ソース電極4、ドレイン電極5、n型有機半導体層7、p型有機半導体層8は、第1実施形態と同様である。
このような半導体装置1では、ソース電極4およびドレイン電極5の間を通電した状態で、基板兼ゲート電極23、第2のゲート電極32にゲート電圧(正または負)を印加すると、ソース電極4とドレイン電極5との間にチャネルが形成される。そして、チャネル領域をキャリアが移動することで、ソース電極4とドレイン電極5との間に電流が流れる。
The source electrode 4, the drain electrode 5, the n-type organic semiconductor layer 7, and the p-type organic semiconductor layer 8 are the same as in the first embodiment.
In such a semiconductor device 1, when a gate voltage (positive or negative) is applied to the substrate / gate electrode 23 and the second gate electrode 32 while the source electrode 4 and the drain electrode 5 are energized, the source electrode 4 A channel is formed between the drain electrode 5 and the drain electrode 5. Then, current flows between the source electrode 4 and the drain electrode 5 due to carriers moving in the channel region.

以下、本実施形態の半導体装置1の動作について、基板兼ゲート電極23および第2のゲート電極32への電圧の印加の組合せを場合分けして説明する。
[1]基板兼ゲート電極23と第2のゲート電極32とに電圧を印加しない場合
この場合、半導体装置1はOFF状態となり、ソース電極4およびドレイン電極5との間に電圧を印加しても、n型有機半導体層7およびp型有機半導体層8中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。
Hereinafter, the operation of the semiconductor device 1 according to the present embodiment will be described for each combination of voltage application to the substrate / gate electrode 23 and the second gate electrode 32.
[1] In the case where no voltage is applied to the substrate / gate electrode 23 and the second gate electrode 32 In this case, the semiconductor device 1 is in an OFF state, and even if a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5. Since there are almost no carriers in the n-type organic semiconductor layer 7 and the p-type organic semiconductor layer 8, only a very small current flows.

[2]基板兼ゲート電極23にのみ電圧を印加した場合
基板兼ゲート電極23に正の電圧を印加したON状態では、n型有機半導体層7の第1の絶縁層61に面した部分に電荷が誘起され、チャネル(電子の流路)が形成される。この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域71を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、n型駆動である。
一方、基板兼ゲート電極23に負の電圧を印加したON状態では、p型有機半導体層8のn型有機半導体層7に面した部分に電荷が誘起され、チャネル(ホールの流路)が形成される。この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域81を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、p型駆動である。
[2] When a voltage is applied only to the substrate / gate electrode 23 In the ON state where a positive voltage is applied to the substrate / gate electrode 23, a charge is applied to the portion of the n-type organic semiconductor layer 7 facing the first insulating layer 61. Is induced to form a channel (electron flow path). When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel region 71. Such an operation is a so-called n-type drive.
On the other hand, in the ON state in which a negative voltage is applied to the substrate / gate electrode 23, charges are induced in the portion of the p-type organic semiconductor layer 8 facing the n-type organic semiconductor layer 7 to form a channel (hole flow path). Is done. When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel region 81. Such an operation is a so-called p-type drive.

[3]第2のゲート電極32にのみ電圧を印加した場合
第2のゲート電極32に正の電圧を印加したON状態では、n型有機半導体層7のp型有機半導体層8に面した部分に電荷が誘起され、チャネル(電子の流路)が形成される。この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域72を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、n型駆動である。
一方、第2のゲート電極32に負の電圧を印加したON状態では、p型有機半導体層8の第2の絶縁層62に面した部分に電荷が誘起され、チャネル(ホールの流路)が形成される。この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域82を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、p型駆動である。
[3] When a voltage is applied only to the second gate electrode 32 In the ON state where a positive voltage is applied to the second gate electrode 32, a portion of the n-type organic semiconductor layer 7 facing the p-type organic semiconductor layer 8 An electric charge is induced to form a channel (electron flow path). When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel region 72. Such an operation is a so-called n-type drive.
On the other hand, in the ON state in which a negative voltage is applied to the second gate electrode 32, charges are induced in the portion of the p-type organic semiconductor layer 8 facing the second insulating layer 62, and a channel (hole flow path) is formed. It is formed. When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel region 82. Such an operation is a so-called p-type drive.

[4]基板兼ゲート電極23と第2のゲート電極32とに電圧を印加した場合
[4-1]基板兼ゲート電極23と第2のゲート電極32とに正の電圧を印加した場合
基板兼ゲート電極23の電圧印加に由来する電荷が、n型有機半導体層7の第1の絶縁層61に面した部分に誘起され、チャネル(電子の流路)が形成される。
また、第2のゲート電極32の電圧印加に由来する電荷が、n型有機半導体層7のp型有機半導体層8に面した部分に誘起され、チャネル(電子の流路)が形成される。
この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域71、72を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、n型駆動である。
[4] When a voltage is applied to the substrate / gate electrode 23 and the second gate electrode 32 [4-1] When a positive voltage is applied to the substrate / gate electrode 23 and the second gate electrode 32 A charge derived from the voltage application of the gate electrode 23 is induced in the portion of the n-type organic semiconductor layer 7 facing the first insulating layer 61, and a channel (electron flow path) is formed.
In addition, a charge derived from the voltage application of the second gate electrode 32 is induced in a portion of the n-type organic semiconductor layer 7 facing the p-type organic semiconductor layer 8 to form a channel (electron flow path).
When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel regions 71 and 72. Such an operation is a so-called n-type drive.

[4-2]基板兼ゲート電極23と第2のゲート電極32とに負の電圧を印加した場合
基板兼ゲート電極23の電圧印加に由来する電荷が、p型有機半導体層8のn型有機半導体層7に面した部分に誘起され、チャネル(ホールの流路)が形成される。
また、第2のゲート電極32の電圧印加に由来する電荷が、p型有機半導体層8の第2の絶縁層62に面した部分に誘起され、チャネル(ホールの流路)が形成される。
この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域81、82を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、p型駆動である。
[4-2] When a negative voltage is applied to the substrate / gate electrode 23 and the second gate electrode 32 The charge resulting from the voltage application of the substrate / gate electrode 23 is the n-type organic of the p-type organic semiconductor layer 8. A channel (hole flow path) is formed by being induced in the portion facing the semiconductor layer 7.
In addition, a charge derived from the voltage application of the second gate electrode 32 is induced in a portion of the p-type organic semiconductor layer 8 facing the second insulating layer 62, and a channel (hole flow path) is formed.
When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel regions 81 and 82. Such an operation is a so-called p-type drive.

[4-3]基板兼ゲート電極23に正、第2のゲート電極32に負の電圧を印加した場合
基板兼ゲート電極23の電圧印加に由来する電荷が、n型有機半導体層7の第1の絶縁層61に面した部分に誘起され、チャネル(電子の流路)が形成される。
また、第2のゲート電極32の電圧印加に由来する電荷が、p型有機半導体層8の第2の絶縁層62に面した部分に誘起され、チャネル(ホールの流路)が形成される。
この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域71、82を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、p型、n型駆動である。
[4-3] When a positive voltage is applied to the substrate / gate electrode 23 and a negative voltage is applied to the second gate electrode 32, the charge resulting from the voltage application of the substrate / gate electrode 23 is the first of the n-type organic semiconductor layer 7. A channel (electron flow path) is formed by being induced in the portion facing the insulating layer 61.
In addition, a charge derived from the voltage application of the second gate electrode 32 is induced in a portion of the p-type organic semiconductor layer 8 facing the second insulating layer 62, and a channel (hole flow path) is formed.
When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel regions 71 and 82. Such an operation is a so-called p-type or n-type drive.

[4-4]基板兼ゲート電極23に負、第2のゲート電極32に正の電圧を印加した場合
基板兼ゲート電極23の電圧印加に由来する電荷が、p型有機半導体層8のn型有機半導体層7に面した部分に誘起され、チャネル(ホールの流路)が形成される。
また、第2のゲート電極32の電圧印加に由来する電荷が、n型有機半導体層7のp型有機半導体層8に面した部分に誘起され、チャネル(電子の流路)が形成される。
[4-4] When a negative voltage is applied to the substrate / gate electrode 23 and a positive voltage is applied to the second gate electrode 32, the charge resulting from the voltage application of the substrate / gate electrode 23 is the n-type of the p-type organic semiconductor layer 8. A channel (hole flow path) is formed by being induced in the portion facing the organic semiconductor layer 7.
In addition, a charge derived from the voltage application of the second gate electrode 32 is induced in a portion of the n-type organic semiconductor layer 7 facing the p-type organic semiconductor layer 8 to form a channel (electron flow path).

この状態でソース電極4およびドレイン電極5の間に電圧を印加すると、チャネル領域81、72を通って電流が流れる。このような動作は、いわゆる、p型、n型駆動である。
このような半導体装置1は、例えば、次のようにして製造することができる。以下、本実施形態の半導体装置1を製造する方法について説明する。
When a voltage is applied between the source electrode 4 and the drain electrode 5 in this state, a current flows through the channel regions 81 and 72. Such an operation is a so-called p-type or n-type drive.
Such a semiconductor device 1 can be manufactured as follows, for example. Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described.

図3および4は、図2に示す半導体装置の製造方法を説明するための概略縦断面図である。なお、以下の説明では、図3、4中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図2に示す半導体装置1の製造方法は、[A1]基板兼ゲート電極23上に第1のゲート絶縁層61を形成する工程と、[A2]第1のゲート絶縁層61上にn型有機半導体層7を形成する工程と、[A3]n型有機半導体層7上にソース電極4およびドレイン電極5を形成する工程と、[A4]ソース電極4およびドレイン電極5を覆うように、n型有機半導体層7上にp型有機半導体層8を形成する工程と、[A5]第2のゲート電極32上に第2のゲート絶縁層62を形成する工程と、[A6]p型有機半導体層8に第2のゲート電極32が形成されれた第2のゲート絶縁層62を接合する工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
なお、[A4]工程までで、第1実施形態の半導体装置1が得られる。
3 and 4 are schematic longitudinal sectional views for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. In the following description, the upper side in FIGS. 3 and 4 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The method for manufacturing the semiconductor device 1 shown in FIG. 2 includes: [A1] forming a first gate insulating layer 61 on the substrate / gate electrode 23; [A2] n-type organic on the first gate insulating layer 61. Forming the semiconductor layer 7, [A3] forming the source electrode 4 and the drain electrode 5 on the n-type organic semiconductor layer 7, and [A4] covering the source electrode 4 and the drain electrode 5 with the n-type. A step of forming the p-type organic semiconductor layer 8 on the organic semiconductor layer 7; [A5] a step of forming the second gate insulating layer 62 on the second gate electrode 32; and [A6] a p-type organic semiconductor layer. 8 and the step of bonding the second gate insulating layer 62 on which the second gate electrode 32 is formed. Hereinafter, each process will be described sequentially.
Note that the semiconductor device 1 of the first embodiment is obtained up to the step [A4].

[A1]第1のゲート絶縁層形成工程
まず、図3(a)に示すように、例えば、基板2にホウ素がヘビードープされたシリコン基板(基板兼ゲート電極23)を用意する。
ドープの方法は、例えば、酸化ホウ素の溶液を水素でバブリングしながら、マイクロ波プラズマCVD法などにより行うことができる。
なお、ホウ素のドープは、例えば、シリコン基板全体であってもよく、一部であってもよい。
また、ドープする材料は、特に限定されず、例えば、リン、アルミニウム、アンチモンなどが挙げられる。
[A1] First Gate Insulating Layer Formation Step First, as shown in FIG. 3A, for example, a silicon substrate (substrate / gate electrode 23) in which boron is heavily doped on the substrate 2 is prepared.
The doping method can be performed by, for example, a microwave plasma CVD method while bubbling a solution of boron oxide with hydrogen.
The boron doping may be, for example, the entire silicon substrate or a part thereof.
Moreover, the material to dope is not specifically limited, For example, phosphorus, aluminum, antimony etc. are mentioned.

次に、図3(b)に示すように、得られた基板兼ゲート電極23の上面に第1のゲート絶縁層61を形成する。
例えば、基板兼ゲート電極23上がシリコン基板で構成されている場合、熱酸化法により、基板兼ゲート電極23上にシリカ(SiO)で構成されたゲート絶縁層61を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3B, a first gate insulating layer 61 is formed on the upper surface of the obtained substrate / gate electrode 23.
For example, when the substrate / gate electrode 23 is made of a silicon substrate, the gate insulating layer 61 made of silica (SiO 2 ) can be formed on the substrate / gate electrode 23 by thermal oxidation.

また、ゲート絶縁層61を無機材料で構成する場合、ゲート絶縁層61は、例えば、CVD法、SOG法により形成することができる。また、原材料にポリシラザンを用いることにより、ゲート絶縁層61として、シリカ膜、窒化珪素膜を湿式プロセスで成膜することが可能となる。
また、ゲート絶縁層61を有機高分子材料で構成する場合、ゲート絶縁層61は、有機高分子材料またはその前駆体を含む溶液を、基板兼ゲート電極23上に塗布(供給)した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理(例えば、加熱、赤外線の照射、超音波の付与等)を施すことにより形成することができる。
有機高分子材料またはその前駆体を含む溶液を、基板兼ゲート電極23上へ塗布(供給)する方法としては、例えば、スピンコート法やディップコート法のような塗布法、インクジェット印刷法(液滴吐出法)やスクリーン印刷法のような印刷法等が挙げられる。
When the gate insulating layer 61 is made of an inorganic material, the gate insulating layer 61 can be formed by, for example, a CVD method or an SOG method. Further, by using polysilazane as a raw material, a silica film and a silicon nitride film can be formed as a gate insulating layer 61 by a wet process.
When the gate insulating layer 61 is composed of an organic polymer material, the gate insulating layer 61 is necessary after applying (supplying) a solution containing the organic polymer material or a precursor thereof onto the substrate / gate electrode 23. Accordingly, the coating film can be formed by subjecting it to a post-treatment (for example, heating, irradiation with infrared rays, application of ultrasonic waves, etc.).
As a method for applying (supplying) a solution containing an organic polymer material or a precursor thereof onto the substrate / gate electrode 23, for example, a coating method such as a spin coating method or a dip coating method, an inkjet printing method (droplet) And a printing method such as a screen printing method.

[A2]n型有機半導体層形成工程
図3(c)に示すように、ゲート絶縁層61上に、n型有機半導体層7を形成する。
n型有機半導体層7は、蒸着法あるいは、前駆体を用いて可溶性にすることで、スピンコーター方式やディップ方式等を用いた塗布法、インクジェット方式やスクリーン印刷方式等を用いた印刷法等を用いて塗膜を形成した後、この塗膜に対してアニール処理を行うことで、所望のものに形成することが可能である。
[A2] n-Type Organic Semiconductor Layer Formation Step As shown in FIG. 3C, the n-type organic semiconductor layer 7 is formed on the gate insulating layer 61.
The n-type organic semiconductor layer 7 is formed by a vapor deposition method or a coating method using a spin coater method, a dip method, or a printing method using an ink jet method, a screen printing method, or the like by making it soluble using a precursor. After forming a coating film by using, it can be formed into a desired one by annealing the coating film.

[A3]ソース電極およびドレイン電極形成工程
次に、n型有機半導体層7上にソース電極4およびドレイン電極5を形成する。
まず、図3(d)に示すように、第1の層41、51を形成する。そして、図4(e)に示すように、第1の層41、51上に、保護層43、53、第2の層42、52の順で順次積層する。
[A3] Source and Drain Electrode Formation Step Next, the source electrode 4 and the drain electrode 5 are formed on the n-type organic semiconductor layer 7.
First, as shown in FIG. 3D, the first layers 41 and 51 are formed. Then, as shown in FIG. 4E, the protective layers 43 and 53 and the second layers 42 and 52 are sequentially laminated on the first layers 41 and 51 in this order.

各層の形成方法は、例えば、マスクを用いた、スパッタリング法などの真空成膜法、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、シート材の接合等により形成することができる。
なお、各層の形成においては、連続的に行うことが好ましい。これにより、各層の密着性が良好なソース電極4およびドレイン電極5を得ることができる。
The method of forming each layer is, for example, a vacuum film forming method such as sputtering using a mask, a chemical vapor deposition method (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, or laser CVD, vacuum plating, or dry plating such as ion plating. It can be formed by a wet plating method such as a method, electrolytic plating, immersion plating, electroless plating, thermal spraying method, sol-gel method, MOD method, bonding of sheet materials, or the like.
The formation of each layer is preferably performed continuously. Thereby, the source electrode 4 and the drain electrode 5 in which the adhesiveness of each layer is favorable can be obtained.

[A4]p型有機半導体層形成工程
図4(f)に示すように、ソース電極4およびドレイン電極5を覆うように、n型有機半導体層7上にp型有機半導体層8を形成する。
p型有機半導体層8を高分子の有機半導体材料で構成する場合、スピンコーター方式やディップ方式等を用いた塗布法、インクジェット方式やスクリーン印刷方式等を用いた印刷法等を用いて形成することができる。
[A4] P-type Organic Semiconductor Layer Formation Step As shown in FIG. 4F, a p-type organic semiconductor layer 8 is formed on the n-type organic semiconductor layer 7 so as to cover the source electrode 4 and the drain electrode 5.
When the p-type organic semiconductor layer 8 is composed of a polymer organic semiconductor material, it is formed using a coating method using a spin coater method, a dip method, or the like, a printing method using an ink jet method, a screen printing method, or the like. Can do.

また、p型有機半導体層8を低分子の有機半導体材料で構成する場合、蒸着法あるいは、前駆体を用いて可溶性にすることで、スピンコーター方式やディップ方式等を用いた塗布法、インクジェット方式やスクリーン印刷方式等を用いた印刷法等を用いて塗膜を形成した後、この塗膜に対してアニール処理を行うことで、所望のものに形成することが可能である。   Further, when the p-type organic semiconductor layer 8 is composed of a low-molecular organic semiconductor material, a coating method using a spin coater method, a dip method, or the like by making it soluble using a vapor deposition method or a precursor, an inkjet method After forming a coating film using a printing method using a screen printing method or the like, the coating film can be formed into a desired one by annealing the coating film.

なお、p型有機半導体層8の形成領域は、図示の構成に限定されず、ソース部4とドレイン部5との間の領域(チャネル領域)にのみ形成してもよい。これにより、同一基板上に、複数の半導体装置1を並設する場合に、各装置1のp型機半導体層8を独立して形成することにより、リーク電流、各素子間のクロストークを抑えることができる。また、有機半導体材料の使用量を削減することができ、製造コストの削減を図ることもできる。
以上のような工程により、図1に示すような第1実施形態の半導体装置1を製造することができる。
Note that the formation region of the p-type organic semiconductor layer 8 is not limited to the illustrated configuration, and may be formed only in a region (channel region) between the source unit 4 and the drain unit 5. Thereby, when a plurality of semiconductor devices 1 are arranged side by side on the same substrate, the p-type machine semiconductor layer 8 of each device 1 is formed independently, thereby suppressing leakage current and crosstalk between elements. be able to. Moreover, the usage-amount of organic-semiconductor material can be reduced and manufacturing cost can also be reduced.
Through the steps as described above, the semiconductor device 1 according to the first embodiment as shown in FIG. 1 can be manufactured.

[A5]第2のゲート絶縁層形成工程
次に、図4(g)に示すように、第2のゲート電極32に第2のゲート絶縁層62を形成する。
第2のゲート絶縁層62は、第1のゲート絶縁層61と同様の方法により形成することができる。
[A5] Second Gate Insulating Layer Forming Step Next, as shown in FIG. 4G, a second gate insulating layer 62 is formed on the second gate electrode 32.
The second gate insulating layer 62 can be formed by a method similar to that for the first gate insulating layer 61.

[A6]第2のゲート絶縁層接合工程
最後に、図4(h)に示すように、p型有機半導体層8の上面に第2のゲート電極32が形成された第2のゲート絶縁層62を接合する。
この接合は、例えば、第2のゲート絶縁層62をp型有機半導体層8上に接触させ、第2のゲート絶縁層62を第2のゲート電極32の上側から押し付けて固定することによ行うことができる。
この押し付け固定の方法は、特に限定されず、例えば、第2のゲート絶縁層62とp型有機半導体層8との界面に接着剤等を介して貼り付けるようにしてもよく、p型有機半導体層8に対して、第2のゲート絶縁層62を圧着するようにしてもよい。
以上のような工程を経て、図2に示す半導体装置1が得られる。
[A6] Second Gate Insulating Layer Joining Step Finally, as shown in FIG. 4H, the second gate insulating layer 62 in which the second gate electrode 32 is formed on the upper surface of the p-type organic semiconductor layer 8. Join.
This bonding is performed, for example, by bringing the second gate insulating layer 62 into contact with the p-type organic semiconductor layer 8 and pressing and fixing the second gate insulating layer 62 from above the second gate electrode 32. be able to.
The method of pressing and fixing is not particularly limited. For example, the pressing and fixing method may be attached to the interface between the second gate insulating layer 62 and the p-type organic semiconductor layer 8 via an adhesive or the like. The second gate insulating layer 62 may be pressure bonded to the layer 8.
Through the steps as described above, the semiconductor device 1 shown in FIG. 2 is obtained.

<第3実施形態>
次に、本発明の半導体装置の第3実施形態について説明する。
図5は、本発明の半導体装置の第3実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第3実施形態にかかる半導体装置について説明するが、前記第1実施形態にかかる半導体装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described.
FIG. 5 is a schematic view showing a third embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the semiconductor device according to the third embodiment will be described. However, differences from the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.

図5に示す半導体装置1は、ソース電極4およびドレイン電極5がそれぞれ保護層43、53を有さず、2層の積層体で構成されていること以外は第1実施形態と同様である。
ソース電極4は、下端面がn型有機半導体層7の上面に接する第1の層41と、上端面がp型有機半導体層8と接する第2の層42とを有している。
ドレイン電極5は、下端面がn型有機半導体層7の上面に接する第1の層51と、上端面がp型半導体層8と接する第2の層52とを有している。
The semiconductor device 1 shown in FIG. 5 is the same as that of the first embodiment except that the source electrode 4 and the drain electrode 5 do not have the protective layers 43 and 53, respectively, and are formed of a two-layered laminate.
The source electrode 4 has a first layer 41 whose lower end surface is in contact with the upper surface of the n-type organic semiconductor layer 7 and a second layer 42 whose upper end surface is in contact with the p-type organic semiconductor layer 8.
The drain electrode 5 has a first layer 51 whose lower end surface is in contact with the upper surface of the n-type organic semiconductor layer 7, and a second layer 52 whose upper end surface is in contact with the p-type semiconductor layer 8.

このように、第1実施形態と異なり、保護層43、53を有しないので、簡便かつ迅速にソース電極4およびドレイン電極5を形成することができる。
このような第1の層41、51は、本実施形態では、例えばアルミニウムで構成されていることが好ましい。アルミニウムは、比較的仕事関数が低い材料であるので、電子をn型有機半導体層7に効率よく注入することができる。
なお、本実施形態にかかる半導体装置1においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Thus, unlike the first embodiment, since the protective layers 43 and 53 are not provided, the source electrode 4 and the drain electrode 5 can be formed easily and quickly.
In the present embodiment, such first layers 41 and 51 are preferably made of aluminum, for example. Since aluminum is a material having a relatively low work function, electrons can be efficiently injected into the n-type organic semiconductor layer 7.
Note that, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.

<第4実施形態>
次に、本発明の半導体装置の第4実施形態について説明する。
図6は、本発明の半導体装置の第4実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第4実施形態にかかる半導体装置について説明するが、前記第1実施形態にかかる半導体装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described.
FIG. 6 is a schematic view showing a fourth embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described. However, differences from the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.

図6に示す半導体装置1は、ソース電極4およびドレイン電極5がそれぞれ積層体で構成されている代わりに、単層で構成されていること以外は第1実施形態と同様である。
ソース電極4およびドレイン電極5を構成する材料は、本実施形態では、例えば、アルミニウムであることが好ましい。アルミニウムは比較的仕事関数が低い材料であるので、電子をn型有機半導体層7に効率よく注入することができる。
また、ソース電極4およびドレイン電極5がそれぞれ単層であるので、より一層簡便かつ迅速にソース電極4およびドレイン電極5を形成することができる。
なお、本実施形態にかかる半導体装置1においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
The semiconductor device 1 shown in FIG. 6 is the same as that of the first embodiment except that the source electrode 4 and the drain electrode 5 are each formed of a single layer instead of being formed of a stacked body.
In this embodiment, the material constituting the source electrode 4 and the drain electrode 5 is preferably aluminum, for example. Since aluminum is a material having a relatively low work function, electrons can be efficiently injected into the n-type organic semiconductor layer 7.
Moreover, since the source electrode 4 and the drain electrode 5 are each a single layer, the source electrode 4 and the drain electrode 5 can be formed more easily and quickly.
Note that, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.

<第5実施形態>
次に、本発明の半導体装置の第5実施形態について説明する。
図7は、本発明の半導体装置の第5実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図7中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第5実施形態にかかる半導体装置について説明するが、前記第1実施形態にかかる半導体装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Fifth Embodiment>
Next, a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic view showing a fifth embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 7 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the semiconductor device according to the fifth embodiment will be described. However, differences from the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.

本実施形態にかかる半導体装置1は、n型有機半導体層7とp型有機半導体層8の積層順が異なることと、ソース電極4およびドレイン電極5の各層の積層順が異なること以外は、第1実施形態と同様である。
すなわち、図7に示す本実施形態の半導体装置1は、基板2とゲート電極3とを兼ねる基板兼ゲート電極23の上面にゲート絶縁層6が形成され、その上面にp型有機半導体層8が形成されている。このp型有機半導体層8の上部には、3層の積層体で構成されたソース電極4およびドレイン電極5が互いに離間して設けられている。そして、このソース電極4およびドレイン電極5を含むp型有機半導体層8の上面を覆うようにn型有機半導体層7が形成されている。
The semiconductor device 1 according to the present embodiment is the same except that the stacking order of the n-type organic semiconductor layer 7 and the p-type organic semiconductor layer 8 is different from that of the layers of the source electrode 4 and the drain electrode 5. This is the same as in the first embodiment.
That is, in the semiconductor device 1 of the present embodiment shown in FIG. 7, the gate insulating layer 6 is formed on the upper surface of the substrate / gate electrode 23 that also serves as the substrate 2 and the gate electrode 3, and the p-type organic semiconductor layer 8 is formed on the upper surface. Is formed. On top of this p-type organic semiconductor layer 8, a source electrode 4 and a drain electrode 5 formed of a three-layered laminate are provided apart from each other. An n-type organic semiconductor layer 7 is formed so as to cover the upper surface of the p-type organic semiconductor layer 8 including the source electrode 4 and the drain electrode 5.

ソース電極4は、下端面がp型有機半導体層8の上面に接する第2の層42と、上端面がn型半導体層7と接する第1の層41と、第1の層41と第2の層42との間に位置する保護層43とを有している。
ドレイン電極5は、下端面がp型有機半導体層8の上面に接する第2の層52と、上端面がn型有機半導体層7と接する第1の層51と、第1の層51と第2の層52との間に位置する保護層53とを有している。
このような半導体装置1の製造方法は、第2実施形態で説明した[A2]〜[A4]工程の順を、[A4]〜[A2]工程の順で行えばよい。
なお、本実施形態にかかる半導体装置1においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
The source electrode 4 includes a second layer 42 having a lower end surface in contact with the upper surface of the p-type organic semiconductor layer 8, a first layer 41 having an upper end surface in contact with the n-type semiconductor layer 7, a first layer 41, and a second layer. And a protective layer 43 positioned between the first layer 42 and the second layer 42.
The drain electrode 5 includes a second layer 52 whose lower end surface is in contact with the upper surface of the p-type organic semiconductor layer 8, a first layer 51 whose upper end surface is in contact with the n-type organic semiconductor layer 7, the first layer 51, and the first layer 51. And a protective layer 53 positioned between the two layers 52.
In such a manufacturing method of the semiconductor device 1, the order of the steps [A2] to [A4] described in the second embodiment may be performed in the order of the steps [A4] to [A2].
Note that, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.

<第6実施形態>
次に、本発明の半導体装置の第6実施形態について説明する。
図8は、本発明の半導体装置の第6実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図8中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第6実施形態にかかる半導体装置について説明するが、前記第1実施形態にかかる半導体装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic view showing a sixth embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 8 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the semiconductor device according to the sixth embodiment will be described. However, differences from the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.

図8に示す半導体装置1は、基板兼ゲート電極23を用いる代わりに、基板2とゲート電極3とを別個に用いていること以外は、第1実施形態と同様である。
すなわち、図8に示す本実施形態の半導体装置1は、基板2の上面にゲート電極3が形成され、このゲート電極3を含む基板2上に、ゲート電極3を覆うようにゲート絶縁層6が形成されている。このゲート絶縁層6の上面にn型有機半導体層7が形成されている。このn型有機半導体層7の上部には、3層の積層体で構成されたソース電極4およびドレイン電極5が互いに離間して設けられている。そして、このソース電極4およびドレイン電極5を含むn型有機半導体層7の上面を覆うようにp型有機半導体層8が形成されている。
The semiconductor device 1 shown in FIG. 8 is the same as that of the first embodiment except that the substrate 2 and the gate electrode 3 are used separately instead of using the substrate and gate electrode 23.
That is, in the semiconductor device 1 of this embodiment shown in FIG. 8, the gate electrode 3 is formed on the upper surface of the substrate 2, and the gate insulating layer 6 is formed on the substrate 2 including the gate electrode 3 so as to cover the gate electrode 3. Is formed. An n-type organic semiconductor layer 7 is formed on the upper surface of the gate insulating layer 6. On top of the n-type organic semiconductor layer 7, a source electrode 4 and a drain electrode 5 formed of a three-layered laminate are provided apart from each other. A p-type organic semiconductor layer 8 is formed so as to cover the upper surface of the n-type organic semiconductor layer 7 including the source electrode 4 and the drain electrode 5.

このように、基板2上にゲート電極3を形成することにより、半導体装置1内に所定の導電性材料で構成されたゲート電極3が存在するので、半導体装置1を駆動不良を起すことなく、確実に駆動することができる。
基板2の構成材料としては、第1実施形態で説明した絶縁性の基板が挙げられる。
また、基板2の平均厚さは、第1実施形態で説明した基板兼ゲート電極23と同様の厚さである。
Thus, by forming the gate electrode 3 on the substrate 2, the gate electrode 3 made of a predetermined conductive material exists in the semiconductor device 1. It can be driven reliably.
Examples of the constituent material of the substrate 2 include the insulating substrate described in the first embodiment.
The average thickness of the substrate 2 is the same as that of the substrate / gate electrode 23 described in the first embodiment.

ゲート電極3の構成材料は、第1実施形態で説明したソース電極4およびドレイン電極5と同様の材料が挙げられる。
また、ゲート電極3の平均厚さは、第2実施形態で説明した第2のゲート電極32と同様である。
なお、本実施形態にかかる半導体装置1においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Examples of the constituent material of the gate electrode 3 include the same materials as those of the source electrode 4 and the drain electrode 5 described in the first embodiment.
The average thickness of the gate electrode 3 is the same as that of the second gate electrode 32 described in the second embodiment.
Note that, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.

<第7実施形態>
次に、本発明の半導体装置の第7実施形態について説明する。
図9は、本発明の半導体装置の第7実施形態を示す概略図である。なお、以下の説明では、図9中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第7実施形態にかかる半導体装置について説明するが、前記第1実施形態にかかる半導体装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<Seventh embodiment>
Next, a seventh embodiment of the semiconductor device of the present invention will be described.
FIG. 9 is a schematic view showing a seventh embodiment of the semiconductor device of the present invention. In the following description, the upper side in FIG. 9 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the semiconductor device according to the seventh embodiment will be described. However, differences from the semiconductor device according to the first embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.

図9に示す半導体装置1は、ソース電極4とドレイン電極5との間にn型有機半導体層7とp型有機半導体層8とが互いに接合されたpn接合体が配置されていること以外は、第1実施形態と同様である。
すなわち、本実施形態の半導体装置1は、基板2とゲート電極3とを兼ねる基板兼ゲート電極23の上面にゲート絶縁層6が形成され、その上部に3層の積層体で構成されたソース電極4およびドレイン電極5が互いに離間して設けられている。そして、ソース電極4とドレイン電極5との間を埋めるようにpn接合体が形成されている。このpn接合体9は、ソース電極4とドレイン電極5とに接触して、ゲート層絶縁層6の上面に配置されている。
The semiconductor device 1 shown in FIG. 9 has a pn junction in which an n-type organic semiconductor layer 7 and a p-type organic semiconductor layer 8 are bonded to each other between a source electrode 4 and a drain electrode 5. This is the same as in the first embodiment.
That is, in the semiconductor device 1 of this embodiment, the gate insulating layer 6 is formed on the upper surface of the substrate / gate electrode 23 that also serves as the substrate 2 and the gate electrode 3, and the source electrode is formed of a three-layer laminate on the upper portion. 4 and the drain electrode 5 are provided apart from each other. A pn junction is formed so as to fill between the source electrode 4 and the drain electrode 5. The pn junction 9 is disposed on the upper surface of the gate layer insulating layer 6 in contact with the source electrode 4 and the drain electrode 5.

このように、ソース電極4とドレイン電極5との間にpn接合体が配置されることにより、n型有機半導体層7のゲート絶縁層6との界面付近(チャネル領域71)とp型有機半導体層8のn型有機半導体層7との界面付近(チャネル領域81)とが、ソース電極4とドレイン電極5との間に形成される。そのため、電子が移動する距離とホールが移動する距離とをより短くすることができる。その結果として、半導体装置1のON電流大きくすることができ、ON/OFFが向上する。
なお、本実施形態にかかる半導体装置1においても、前記第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
このような半導体装置1は、例えば、次のようにして製造することができる。
In this way, by arranging the pn junction between the source electrode 4 and the drain electrode 5, the vicinity of the interface between the n-type organic semiconductor layer 7 and the gate insulating layer 6 (channel region 71) and the p-type organic semiconductor. The vicinity of the interface between the layer 8 and the n-type organic semiconductor layer 7 (channel region 81) is formed between the source electrode 4 and the drain electrode 5. Therefore, the distance that the electrons move and the distance that the holes move can be made shorter. As a result, the ON current of the semiconductor device 1 can be increased, and ON / OFF is improved.
Note that, in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the same operations and effects as in the first embodiment can be obtained.
Such a semiconductor device 1 can be manufactured as follows, for example.

以下、本実施形態の半導体装置1を製造する方法について説明する。
図9に示す本実施形態の半導体装置1の製造方法は、[B1]基板兼ゲート電極23上にゲート絶縁層6を形成する工程と、[B2]ゲート絶縁層6上にn型有機半導体層7を形成する工程と、[B3]n型有機半導体層7上にp型有機半導体層8を形成する工程と、[B4]n型有機半導体層7とp型有機半導体層8とが積層されたpn接合体9を挟むようにソース電極4とドレイン電極5を形成する工程とを有する。以下、各工程について順次説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described.
The manufacturing method of the semiconductor device 1 of the present embodiment shown in FIG. 9 includes [B1] a step of forming the gate insulating layer 6 on the substrate / gate electrode 23, and [B2] an n-type organic semiconductor layer on the gate insulating layer 6. 7, [B3] a step of forming a p-type organic semiconductor layer 8 on the n-type organic semiconductor layer 7, and [B4] an n-type organic semiconductor layer 7 and a p-type organic semiconductor layer 8 are stacked. Forming the source electrode 4 and the drain electrode 5 so as to sandwich the pn junction 9. Hereinafter, each process will be described sequentially.

[B1]ゲート絶縁層形成工程
ゲート絶縁層の形成は、[A1]工程と同様の方法で行う。
[B2]n型有機半導体層形成工程
n型有機半導体層7の形成は、例えば、ゲート絶縁層6の上面にpn接合体9に対応する開口部を有するマスクを設置することにより、[A2]工程と同様の方法で行うことができる。
[B1] Gate Insulating Layer Formation Step The gate insulating layer is formed by the same method as in the [A1] step.
[B2] n-type Organic Semiconductor Layer Formation Step The n-type organic semiconductor layer 7 is formed by, for example, placing a mask having an opening corresponding to the pn junction 9 on the upper surface of the gate insulating layer 6 [A2] It can be performed by the same method as in the step.

[B3]p型有機半導体層形成工程
p型有機半導体層8の形成は、[B2]工程に引き続いて、前記マスクを用いて、[A4]工程と同様の方法で行うことができる。これにより、pn接合体9が得られる。
[B4]ソース電極およびドレイン電極形成工程
ゲート絶縁層6からマスクを除去する。プレート状のマスクを用いた場合、例えば、マスクをゲート絶縁層6から離反することにより除去することができる。
[B3] Step of forming p-type organic semiconductor layer The formation of the p-type organic semiconductor layer 8 can be performed by the same method as the step [A4] using the mask following the step [B2]. Thereby, the pn junction body 9 is obtained.
[B4] Source and drain electrode formation step The mask is removed from the gate insulating layer 6. When a plate-like mask is used, it can be removed by separating the mask from the gate insulating layer 6, for example.

次に、p型有機半導体層8およびゲート絶縁層6の上面にソース電極4およびドレイン電極5に対応する開口部を有するマスクを設置し、[A3]工程と同様の方法でソース電極4およびドレイン電極5を形成する。
その後、当該マスクをp型有機半導体層8およびゲート絶縁層6から除去する。
以上のような工程を経て、図9に示す半導体装置1が得られる。
なお、ゲート絶縁層6上にソース電極4およびドレイン電極5を形成([B4]工程)した後、ソース電極4とドレイン電極5との間にn型有機半導体層7([B2]工程)と、p型有機半導体層8([B3]工程)とを接合してpn接合体9を形成してもよい。
Next, a mask having openings corresponding to the source electrode 4 and the drain electrode 5 is provided on the upper surfaces of the p-type organic semiconductor layer 8 and the gate insulating layer 6, and the source electrode 4 and the drain are formed in the same manner as in the step [A3]. The electrode 5 is formed.
Thereafter, the mask is removed from the p-type organic semiconductor layer 8 and the gate insulating layer 6.
Through the steps as described above, the semiconductor device 1 shown in FIG. 9 is obtained.
In addition, after forming the source electrode 4 and the drain electrode 5 on the gate insulating layer 6 ([B4] process), between the source electrode 4 and the drain electrode 5, the n-type organic-semiconductor layer 7 ([B2] process) and The p-type organic semiconductor layer 8 ([B3] step) may be joined to form the pn junction 9.

<半導体回路および電気光学装置>
次に、前述したような半導体装置1を備えるアクティブマトリクス装置(本発明の半導体回路)が組み込まれた本発明の電気光学装置について、電気泳動表示装置を一例に説明する。
図10は、電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図、図11は、図10に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。
図10に示す電気泳動表示装置200は、基板500上に設けられたアクティブマトリクス装置と、このアクティブマトリクス装置に電気的に接続された電気泳動表示部400とで構成されている。
<Semiconductor circuit and electro-optical device>
Next, an electrophoretic display device will be described as an example of the electro-optical device of the present invention in which the active matrix device (semiconductor circuit of the present invention) including the semiconductor device 1 as described above is incorporated.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the electrophoretic display device, and FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an active matrix device included in the electrophoretic display device shown in FIG.
An electrophoretic display device 200 shown in FIG. 10 includes an active matrix device provided on a substrate 500 and an electrophoretic display unit 400 electrically connected to the active matrix device.

図11に示すように、アクティブマトリクス装置300は、互いに直交する複数のデータ線301と、複数の走査線302と、これらのデータ線301と走査線302との各交点付近に設けられた半導体装置1とを有している。
そして、半導体装置1が有するゲート電極3は走査線302に、ソース電極4はデータ線301に、ドレイン電極5は後述する画素電極(個別電極)401に、それぞれ接続されている。
As shown in FIG. 11, the active matrix device 300 includes a plurality of data lines 301 orthogonal to each other, a plurality of scanning lines 302, and a semiconductor device provided near each intersection of the data lines 301 and the scanning lines 302. 1.
The gate electrode 3 of the semiconductor device 1 is connected to the scanning line 302, the source electrode 4 is connected to the data line 301, and the drain electrode 5 is connected to a pixel electrode (individual electrode) 401 described later.

図10に示すように、電気泳動表示部400は、基板500上に、順次積層された、画素電極401と、マイクロカプセル402と、透明電極(共通電極)403および透明基板404とを有している。
そして、マイクロカプセル402がバインダ材405により、画素電極401と透明電極403との間に固定されている。
As shown in FIG. 10, the electrophoretic display unit 400 includes a pixel electrode 401, a microcapsule 402, a transparent electrode (common electrode) 403, and a transparent substrate 404 that are sequentially stacked on a substrate 500. Yes.
The microcapsule 402 is fixed between the pixel electrode 401 and the transparent electrode 403 by a binder material 405.

画素電極401は、マトリクス状に、すなわち、縦横に規則正しく配列するように分割されている。
各カプセル402内には、それぞれ、特性の異なる複数種の電気泳動粒子、本実施形態では、電荷および色(色相)の異なる2種の電気泳動粒子421、422を含む電気泳動分散液420が封入されている。
The pixel electrodes 401 are divided so as to be regularly arranged in a matrix, that is, vertically and horizontally.
In each capsule 402, an electrophoretic dispersion liquid 420 including a plurality of types of electrophoretic particles having different characteristics, and in this embodiment, two types of electrophoretic particles 421 and 422 having different charges and colors (hues) are encapsulated. Has been.

このような電気泳動表示装置200では、1本あるいは複数本の走査線302に選択信号(選択電圧)を供給すると、この選択信号(選択電圧)が供給された走査線302に接続されている半導体装置1がONとなる。
これにより、かかる半導体装置1に接続されているデータ線301と画素電極401とは、実質的に導通する。このとき、データ線301に所望のデータ(電圧)を供給した状態であれば、このデータ(電圧)は画素電極401に供給される。
In such an electrophoretic display device 200, when a selection signal (selection voltage) is supplied to one or a plurality of scanning lines 302, the semiconductor connected to the scanning line 302 to which the selection signal (selection voltage) is supplied. The device 1 is turned on.
Thereby, the data line 301 and the pixel electrode 401 connected to the semiconductor device 1 are substantially conducted. At this time, if desired data (voltage) is supplied to the data line 301, this data (voltage) is supplied to the pixel electrode 401.

これにより、画素電極401と透明電極403との間に電界が生じ、この電界の方向、強さ、電気泳動粒子421、422の特性等に応じて、電気泳動粒子421、422は、いずれかの電極に向かって電気泳動する。
一方、この状態から、走査線302への選択信号(選択電圧)の供給を停止すると、半導体装置1はOFFとなり、かかる半導体装置1に接続されているデータ線301と画素電極401とは非導通状態となる。
As a result, an electric field is generated between the pixel electrode 401 and the transparent electrode 403, and the electrophoretic particles 421 and 422 are either one of the electrophoretic particles 421 and 422 depending on the direction and strength of the electric field and the characteristics of the electrophoretic particles 421 and 422. Electrophoresis towards the electrode.
On the other hand, when the supply of the selection signal (selection voltage) to the scanning line 302 is stopped from this state, the semiconductor device 1 is turned off, and the data line 301 and the pixel electrode 401 connected to the semiconductor device 1 are not conductive. It becomes a state.

したがって、走査線302への選択信号の供給および停止、あるいは、データ線301へのデータの供給および停止を適宜組み合わせて行うことにより、電気泳動表示装置200の表示面側(透明基板404側)に、所望の画像(情報)を表示させることができる。
特に、本実施形態にかかる電気泳動表示装置200では、電気泳動粒子421、422の色を異ならせていることにより、多階調の画像を表示することが可能となっている。
Therefore, by appropriately combining the supply and stop of the selection signal to the scanning line 302 or the supply and stop of the data to the data line 301, the display surface side (transparent substrate 404 side) of the electrophoretic display device 200 is provided. A desired image (information) can be displayed.
In particular, in the electrophoretic display device 200 according to the present embodiment, it is possible to display a multi-tone image by changing the colors of the electrophoretic particles 421 and 422.

また、本実施形態にかかる電気泳動表示装置200は、アクティブマトリクス装置300を有することにより、特定の走査線302に接続された半導体装置1を選択的かつ確実にON/OFFすることができるので、クロストークの問題が生じにくく、また、回路動作の高速化が可能であることから、高品位の画像(情報)を得ることができる。
また、本実施形態にかかる電気泳動表示装置200は、低い駆動電圧で作動するため、省電力化が可能である。
In addition, since the electrophoretic display device 200 according to the present embodiment has the active matrix device 300, the semiconductor device 1 connected to the specific scanning line 302 can be selectively turned on and off. Since the problem of crosstalk hardly occurs and the speed of circuit operation can be increased, a high-quality image (information) can be obtained.
In addition, since the electrophoretic display device 200 according to the present embodiment operates with a low driving voltage, power saving can be achieved.

なお、前述したような半導体装置1を備えるアクティブマトリクス装置が組み込まれた電気光学装置は、このような電気泳動表示装置200への適用に限定されるものではなく、例えば、液晶装置、有機または無機EL装置等の表示装置、あるいは発光装置に適用することもできる。
また、前記各実施形態では、それぞれ、2つのゲート電極を備えた半導体装置について説明したが、本発明の半導体装置は、3つ以上のゲート電極を備えていてもよい。
Note that the electro-optical device in which the active matrix device including the semiconductor device 1 as described above is incorporated is not limited to the application to the electrophoretic display device 200, for example, a liquid crystal device, organic or inorganic The present invention can also be applied to a display device such as an EL device or a light emitting device.
In each of the above embodiments, the semiconductor device including two gate electrodes has been described. However, the semiconductor device of the present invention may include three or more gate electrodes.

<電子機器>
このような電気泳動表示装置200は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、電気泳動表示装置200を備える本発明の電子機器について説明する。
<<電子ペーパー>>
まず、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
<Electronic equipment>
Such an electrophoretic display device 200 can be incorporated into various electronic devices. Hereinafter, an electronic apparatus of the present invention including the electrophoretic display device 200 will be described.
<< Electronic Paper >>
First, an embodiment when the electronic apparatus of the present invention is applied to electronic paper will be described.

図12は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
この図に示す電子ペーパー600は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体601と、表示ユニット602とを備えている。
このような電子ペーパー600では、表示ユニット602が、前述したような電気泳動表示装置200で構成されている。
FIG. 12 is a perspective view showing an embodiment when the electronic apparatus of the present invention is applied to electronic paper.
An electronic paper 600 shown in this figure includes a main body 601 composed of a rewritable sheet having the same texture and flexibility as paper, and a display unit 602.
In such electronic paper 600, the display unit 602 includes the electrophoretic display device 200 as described above.

<<ディスプレイ>>
次に、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
図13は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
この図に示すディスプレイ800は、本体部801と、この本体部801に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー600とを備えている。なお、この電子ペーパー600は、前述したような構成、すなわち、図13に示す構成と同様のものである。
<< Display >>
Next, an embodiment when the electronic apparatus of the present invention is applied to a display will be described.
13A and 13B are diagrams showing an embodiment in which the electronic apparatus of the present invention is applied to a display. FIG. 13A is a cross-sectional view, and FIG. 13B is a plan view.
A display 800 shown in this figure includes a main body 801 and an electronic paper 600 that is detachably provided to the main body 801. The electronic paper 600 has the same configuration as described above, that is, the configuration shown in FIG.

本体部801は、その側部(図中、右側)に電子ペーパー600を挿入可能な挿入口805が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対802a、802bが設けられている。電子ペーパー600を、挿入口805を介して本体部801内に挿入すると、電子ペーパー600は、搬送ローラ対802a、802bにより挟持された状態で本体部801に設置される。   The main body 801 has an insertion port 805 into which the electronic paper 600 can be inserted on its side (right side in the drawing), and two pairs of conveying rollers 802a and 802b are provided inside. When the electronic paper 600 is inserted into the main body 801 through the insertion port 805, the electronic paper 600 is installed in the main body 801 in a state of being sandwiched between the transport roller pairs 802a and 802b.

また、本体部801の表示面側(下図(b)中、紙面手前側)には、矩形状の孔部803が形成され、この孔部803には、透明ガラス板804が嵌め込まれている。これにより、本体部801の外部から、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を視認することができる。すなわち、このディスプレイ800では、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を、透明ガラス板804において視認させることで表示面を構成している。   In addition, a rectangular hole 803 is formed on the display surface side of the main body 801 (the front side of the drawing in the lower diagram (b)), and a transparent glass plate 804 is fitted into the hole 803. Thereby, the electronic paper 600 installed in the main body 801 can be viewed from the outside of the main body 801. That is, in the display 800, the display surface is configured by visually recognizing the electronic paper 600 installed in the main body 801 on the transparent glass plate 804.

また、電子ペーパー600の挿入方向先端部(図中、左側)には、端子部806が設けられており、本体部801の内部には、電子ペーパー600を本体部801に設置した状態で端子部806が接続されるソケット807が設けられている。このソケット807には、コントローラー808と操作部809とが電気的に接続されている。
このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600は、本体部801に着脱自在に設置されており、本体部801から取り外した状態で携帯して使用することもできる。
また、このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600が、前述したような電気泳動表示装置200で構成されている。
In addition, a terminal portion 806 is provided at the leading end portion (left side in the drawing) of the electronic paper 600, and the terminal portion with the electronic paper 600 installed on the main body portion 801 is provided inside the main body portion 801. A socket 807 to which 806 is connected is provided. A controller 808 and an operation unit 809 are electrically connected to the socket 807.
In such a display 800, the electronic paper 600 is detachably installed on the main body 801, and can be carried and used while being detached from the main body 801.
Further, in such a display 800, the electronic paper 600 is configured by the electrophoretic display device 200 as described above.

なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、電気泳動表示装置200を適用することが可能である。   Note that the electronic apparatus of the present invention is not limited to the application to the above, and for example, a television, a viewfinder type, a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, a calculator, an electronic Examples include newspapers, word processors, personal computers, workstations, videophones, POS terminals, and devices equipped with touch panels. The electrophoretic display device 200 can be applied to the display units of these various electronic devices. is there.

以上、本発明の半導体装置、半導体回路、電気光学装置および電子機器について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の半導体装置、半導体回路、電気光学装置および電子機器の各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。
また、本発明の半導体装置の構成は、前記各実施形態のうち、2つ以上を組み合わせた構成であってもよい。
また、本発明の半導体装置は、基板2を用いないで、ゲート電極3自体に基板の強度を持たせてもよい。
Although the semiconductor device, the semiconductor circuit, the electro-optical device, and the electronic apparatus according to the invention have been described above, the invention is not limited to these.
For example, the configuration of each part of the semiconductor device, the semiconductor circuit, the electro-optical device, and the electronic apparatus of the present invention can be replaced with any component that can exhibit the same function, or can be added with any configuration. You can also.
Further, the configuration of the semiconductor device of the present invention may be a configuration in which two or more of the above embodiments are combined.
In the semiconductor device of the present invention, the strength of the substrate may be given to the gate electrode 3 itself without using the substrate 2.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.半導体装置の製造
(実施例1)
<1>ゲート絶縁層形成工程
まず、ヘビードープされたシリコン基板を用意した。
このシリコン基板の表面を、400℃で3時間熱酸化した。これにより、シリコン酸化膜(ゲート絶縁層)を形成した。
なお、シリコン酸化膜の厚さは、400nmであった。
<2>n型有機半導体層形成工程
次に、下記式(III)で表される化合物を真空蒸着(真空度2×10−4Pa)によりシリコン酸化膜上に供給して、成膜した。これにより、n型有機半導体層を得た。
なお、n型有機半導体層の厚さは、100nmであった。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Manufacturing of a semiconductor device (Example 1)
<1> Step of forming gate insulating layer First, a heavily doped silicon substrate was prepared.
The surface of this silicon substrate was thermally oxidized at 400 ° C. for 3 hours. As a result, a silicon oxide film (gate insulating layer) was formed.
Note that the thickness of the silicon oxide film was 400 nm.
<2> Step of forming n-type organic semiconductor layer Next, a compound represented by the following formula (III) was supplied onto the silicon oxide film by vacuum deposition (vacuum degree: 2 × 10 −4 Pa) to form a film. Thereby, an n-type organic semiconductor layer was obtained.
The n-type organic semiconductor layer had a thickness of 100 nm.

Figure 2008227419
Figure 2008227419

<3>ソース電極およびドレイン電極形成工程
得られたn型有機半導体層上に、ソース電極およびドレイン電極に対応する開口部を有するマスクを設置した。
そして、カルシウムをn型有機半導体層のソース電極およびドレイン電極に対応する部位に、真空蒸着(真空度2×10−4Pa)により供給した。これにより、n型有機半導体層上にソース電極の第1の層およびドレイン電極の第1の層が形成された。
<3> Source electrode and drain electrode formation process On the obtained n-type organic-semiconductor layer, the mask which has the opening part corresponding to a source electrode and a drain electrode was installed.
And calcium was supplied to the site | part corresponding to the source electrode and drain electrode of an n-type organic-semiconductor layer by vacuum evaporation (vacuum degree 2 * 10 < -4 > Pa). Thereby, the first layer of the source electrode and the first layer of the drain electrode were formed on the n-type organic semiconductor layer.

なお、ソース電極の第1の層およびドレイン電極の第1の層のいずれの膜厚も、30nmであった。
引き続き、同様の方法により、各第1の層上にアルミニウムを真空蒸着した。これにより、各第1の層上に保護層が積層された。この保護層の厚さは、30nmであった。
さらに、同様の方法により、各保護層上に金を真空蒸着した。これにより、各保護層上に第2の層が積層された。この第2の層の厚さは、30nmであった。
なお、チャネル幅は1mm、チャネル長は10μmであった。
The film thickness of each of the first layer of the source electrode and the first layer of the drain electrode was 30 nm.
Subsequently, aluminum was vacuum-deposited on each first layer by the same method. Thereby, the protective layer was laminated | stacked on each 1st layer. The thickness of this protective layer was 30 nm.
Furthermore, gold was vacuum-deposited on each protective layer by the same method. Thereby, the second layer was laminated on each protective layer. The thickness of this second layer was 30 nm.
The channel width was 1 mm and the channel length was 10 μm.

<4>p型有機半導体層形成工程
次に、ソース電極、ドレイン電極を形成したn型有機半導体層上に、下記式で表される化合物を真空蒸着(真空度2×10−4Pa)により供給し、成膜した。これにより、p型有機半導体層を形成した。
なお、p型有機半導体層の膜厚は100nmであった。
<4> p-type organic semiconductor layer formation process Next, the compound represented by the following formula is vacuum-deposited (vacuum degree 2 × 10 −4 Pa) on the n-type organic semiconductor layer on which the source electrode and the drain electrode are formed. Supply and film formation. Thereby, a p-type organic semiconductor layer was formed.
The p-type organic semiconductor layer had a thickness of 100 nm.

Figure 2008227419
Figure 2008227419

以上の工程により、図1に示すような半導体装置を得た。
(実施例2)
実施例1の<1>工程と同様に行い、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板を得た。
次に、このシリコン基板の酸化膜側の面を実施例1で得られた半導体装置のp型有機半導体層上に押し付けて固定し、接合した。これにより、図2に示すようなダブルゲート型の半導体装置を得た。
Through the above steps, a semiconductor device as shown in FIG. 1 was obtained.
(Example 2)
It carried out similarly to the <1> process of Example 1, and obtained the silicon substrate in which the silicon oxide film was formed.
Next, the surface on the oxide film side of the silicon substrate was pressed onto the p-type organic semiconductor layer of the semiconductor device obtained in Example 1 to be fixed and bonded. Thus, a double gate type semiconductor device as shown in FIG. 2 was obtained.

(実施例3)
実施例1において、ソース電極およびドレイン電極の第1の層をアルミニウムに代え、保護層を形成しない以外は、実施例1と同様に行い、図5に示すような半導体装置を得た。
(実施例4)
実施例1において、ソース電極およびドレイン電極の第1の層をアルミニウムに代え、保護層、第2の層を形成しない以外は、実施例1と同様に行い、図6に示すような半導体装置を得た。
(Example 3)
In Example 1, the same procedure as in Example 1 was performed except that the first layer of the source electrode and the drain electrode was replaced with aluminum and no protective layer was formed, and a semiconductor device as shown in FIG. 5 was obtained.
Example 4
In Example 1, except that the first layer of the source electrode and the drain electrode is replaced with aluminum and the protective layer and the second layer are not formed, the semiconductor device as shown in FIG. Obtained.

(実施例5)
実施例1において、n型有機半導体層形成、ソース電極およびドレイン電極の第1の層形成、保護層形成、第2の層形成、p型有機半導体層形成の順番を逆にした以外は、実施例1と同様に行い、図7に示すような半導体装置を得た。
(実施例6)
実施例1において、ヘビードープされたシリコン基板を用いる代わりに、シリコン基板上に金を真空蒸着(真空度2×10−4Pa)により成膜してゲート電極を形成した以外は実施例1と同様に行い、図8に示すような半導体装置を得た。
なお、ゲート電極の厚さは、30nmであった。
(Example 5)
In Example 1, except that the order of forming the n-type organic semiconductor layer, forming the first layer of the source electrode and the drain electrode, forming the protective layer, forming the second layer, and forming the p-type organic semiconductor layer was reversed. In the same manner as in Example 1, a semiconductor device as shown in FIG. 7 was obtained.
(Example 6)
In Example 1, instead of using a heavily doped silicon substrate, the same as in Example 1 except that a gate electrode was formed by depositing gold on the silicon substrate by vacuum deposition (vacuum degree 2 × 10 −4 Pa). The semiconductor device as shown in FIG. 8 was obtained.
The thickness of the gate electrode was 30 nm.

(実施例7)
<1>ゲート絶縁層形成工程
実施例1と同様にして行い、シリコン基板にゲート絶縁層を形成した。
<2>n型有機半導体層形成工程
このゲート絶縁層上に、pn接合体に対応する開口部を有するマスクを設置した。
次に、実施例1と同様にして行い、n型有機半導体層を形成した。
(Example 7)
<1> Step of forming gate insulating layer The same process as in Example 1 was performed to form a gate insulating layer on a silicon substrate.
<2> Step of forming n-type organic semiconductor layer A mask having an opening corresponding to the pn junction was placed on the gate insulating layer.
Next, an n-type organic semiconductor layer was formed in the same manner as in Example 1.

<3>p型有機半導体層形成工程
引き続き、実施例1と同様にして行い、p型有機半導体層を形成した。
<4>ソース電極およびドレイン電極形成工程
ゲート絶縁層からマスクを除去した。次に、p型有機半導体層およびゲート絶縁層の上面にソース電極およびドレイン電極に対応する開口部を有するマスクを設置した。
そして、実施例1と同様に行い、ソース電極およびドレイン電極を形成した。
以上により、図9に示すような半導体装置を得た。
<3> Step of forming p-type organic semiconductor layer Subsequently, a p-type organic semiconductor layer was formed in the same manner as in Example 1.
<4> Source and drain electrode formation process The mask was removed from the gate insulating layer. Next, a mask having openings corresponding to the source electrode and the drain electrode was provided on the upper surfaces of the p-type organic semiconductor layer and the gate insulating layer.
And it carried out similarly to Example 1 and formed the source electrode and the drain electrode.
Thus, a semiconductor device as shown in FIG. 9 was obtained.

(比較例1)
<1>ゲート絶縁層形成工程
実施例1と同様にして行い、シリコン基板にゲート絶縁層を形成した。
<2>ソース電極およびドレイン電極形成工程
このゲート絶縁層上に、ソース電極およびドレイン電極に対応する開口部を有するマスクを設置した。
次に、実施例1と同様にして行い、ソース電極およびドレイン電極を形成した。
(Comparative Example 1)
<1> Step of forming gate insulating layer The same process as in Example 1 was performed to form a gate insulating layer on a silicon substrate.
<2> Source electrode and drain electrode formation process On this gate insulating layer, the mask which has the opening part corresponding to a source electrode and a drain electrode was installed.
Next, in the same manner as in Example 1, a source electrode and a drain electrode were formed.

<3>n型有機半導体層形成工程
次に、ゲート絶縁層からマスクを除去した。
そして、実施例1と同様にして行い、ソース電極およびドレイン電極を覆うように、ゲート絶縁層上にn型有機半導体層を形成した。
<4>p型有機半導体層形成工程
実施例1と同様にして行い、p型有機半導体層を形成した。
以上により、従来型の半導体装置を得た。
<3> Step of forming n-type organic semiconductor layer Next, the mask was removed from the gate insulating layer.
And it carried out similarly to Example 1, and formed the n-type organic-semiconductor layer on the gate insulating layer so that a source electrode and a drain electrode might be covered.
<4> p-type organic semiconductor layer formation process It carried out similarly to Example 1 and formed the p-type organic-semiconductor layer.
Thus, a conventional semiconductor device was obtained.

2.評価
各実施例および比較例で製造した半導体装置について、半導体パラメータアナライザー(アジレント・テクノロジー社製:4156C)を用いて、ON電流値およびOFF電流値を測定し、ON/OFF比を求めた。具体的な測定方法は以下に示す。
<1>ON電流
ゲート電圧を−40Vとし、ソース電極とドレイン電極との電位差を30Vとして、ソース電極とドレイン電極との間に流れる電流の値を測定した。
<2>OFF電流
ゲート電圧を印加しないときに、ソース電極とドレイン電極との間に流れる電流の値を測定した。
<3>ON/OFF比
ゲート電圧が0Vのときと、ゲート電圧が−40Vのときのドレイン電流の比から求めた。
その結果、各実施例の半導体装置は、比較例の半導体装置に比較して、ON電流値が10〜20%程度高かった。そのため、ON/OFF比も10〜20%程度高かった。
以上の結果から、ソース電極およびドレイン電極がn型有機半導体層とp型有機半導体層とに接触しているので、ON電流が高い半導体装置を得ることができた。
2. Evaluation About the semiconductor device manufactured by each Example and the comparative example, using the semiconductor parameter analyzer (Agilent Technology company_made: 4156C), ON current value and OFF current value were measured, and ON / OFF ratio was calculated | required. A specific measuring method is shown below.
<1> ON Current A gate voltage was set to −40V, a potential difference between the source electrode and the drain electrode was set to 30V, and a value of a current flowing between the source electrode and the drain electrode was measured.
<2> OFF current The value of the current flowing between the source electrode and the drain electrode when no gate voltage was applied was measured.
<3> ON / OFF ratio The ON / OFF ratio was determined from the ratio of the drain current when the gate voltage was 0V and when the gate voltage was -40V.
As a result, the semiconductor device of each example had an ON current value of about 10 to 20% higher than the semiconductor device of the comparative example. Therefore, the ON / OFF ratio was also about 10 to 20% higher.
From the above results, since the source electrode and the drain electrode are in contact with the n-type organic semiconductor layer and the p-type organic semiconductor layer, a semiconductor device having a high ON current can be obtained.

本発明の半導体装置の第1実施形態を示す概略縦断面図である。1 is a schematic longitudinal sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device of the present invention. 本発明の半導体装置の第2実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 2nd Embodiment of the semiconductor device of this invention. 図1、2に示す半導体装置の製造方法を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional drawing) for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 図1、2に示す半導体装置の製造方法を説明するための図(縦断面図)である。It is a figure (longitudinal sectional drawing) for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 本発明の半導体装置の第3実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 3rd Embodiment of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の第4実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 4th Embodiment of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の第5実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 5th Embodiment of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の第6実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 6th Embodiment of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の第7実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows 7th Embodiment of the semiconductor device of this invention. 電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows embodiment of an electrophoretic display apparatus. 図10に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of an active matrix device included in the electrophoretic display device illustrated in FIG. 10. 本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows embodiment at the time of applying the electronic device of this invention to electronic paper. 本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment at the time of applying the electronic device of this invention to a display.

符号の説明Explanation of symbols

1……半導体装置 2……基板 23……基板兼ゲート電極 3……ゲート電極 31……第1のゲート電極 32……第2のゲート電極 4……ソース電極 41……第1の層 42……第2の層 43……保護層 5……ドレイン電極 51……第1の層 52……第2の層 53……保護層 6……ゲート絶縁層 61……第1のゲート絶縁層 62……第2のゲート絶縁層 7……n型有機半導体層 71、72……チャネル領域 8……p型有機半導体層 81、82……チャネル領域 9……pn接合体 200……電気泳動表示装置 300……アクティブマトリクス装置 301……データ線 302……走査線 400……電気泳動表示部 401……画素電極 402……マイクロカプセル 420……電気泳動分散液 421、422……電気泳動粒子 403……透明電極 404……透明基板 405……バインダ材 500……基板 600……電子ペーパー 601……本体 602……表示ユニット 800……ディスプレイ 801……本体部 802a、802b……搬送ローラ対 803……孔部 804……透明ガラス板 805……挿入口 806……端子部 807……ソケット 808……コントローラー 809……操作部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor device 2 ... Substrate 23 ... Substrate and gate electrode 3 ... Gate electrode 31 ... First gate electrode 32 ... Second gate electrode 4 ... Source electrode 41 ... First layer 42 ...... Second layer 43 ...... Protective layer 5 ...... Drain electrode 51 ...... First layer 52 ...... Second layer 53 ...... Protective layer 6 ...... Gate insulating layer 61 ...... First gate insulating layer 62... Second gate insulating layer 7... N-type organic semiconductor layer 71 and 72... Channel region 8... P-type organic semiconductor layer 81 and 82. Display device 300... Active matrix device 301... Data line 302... Scanning line 400... Electrophoretic display section 401. Electrophoretic particles 403 ... Transparent electrode 404 ... Transparent substrate 405 ... Binder material 500 ... Substrate 600 ... Electronic paper 601 ... Main body 602 ... Display unit 800 ... Display 801 ... Main body 802a, 802b ... Transport roller pair 803 ... Hole 804 ... Transparent glass plate 805 ... Insertion slot 806 ... Terminal part 807 ... Socket 808 ... Controller 809 ... Operation part

Claims (16)

p型有機半導体層とn型有機半導体層とが互いに接合されたpn接合体と、
当該pn接合体の前記p型有機半導体層と前記n型有機半導体層との界面付近に位置するソース電極およびドレイン電極と、
前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層の少なくとも一方にゲート絶縁層を介して接合されたゲート電極とを有し、
前記ソース電極および前記ドレイン電極は、それぞれ、前記p型有機半導体層と前記n型有機半導体層の双方に接触するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
a pn junction in which a p-type organic semiconductor layer and an n-type organic semiconductor layer are bonded to each other;
A source electrode and a drain electrode located in the vicinity of the interface between the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer of the pn junction,
A gate electrode joined to at least one of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer via a gate insulating layer;
The semiconductor device, wherein the source electrode and the drain electrode are disposed so as to be in contact with both the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer, respectively.
ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート絶縁層と、p型有機半導体層とn型有機半導体層とが互いに接合されたpn接合体とを有し、
当該pn接合体は、前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層のそれぞれが前記ソース電極および前記ドレイン電極の双方に接触するように、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置され、
前記pn接合体の前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層の少なくとも一方に前記ゲート絶縁層を介して前記ゲート電極が接合されていることを特徴とする半導体装置。
A gate electrode, a source electrode, a drain electrode, a gate insulating layer, and a pn junction in which a p-type organic semiconductor layer and an n-type organic semiconductor layer are bonded to each other;
The pn junction is disposed between the source electrode and the drain electrode such that each of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer is in contact with both the source electrode and the drain electrode. ,
The semiconductor device, wherein the gate electrode is bonded to at least one of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer of the pn junction through the gate insulating layer.
前記ゲート電極は、前記n型有機半導体層に第1のゲート絶縁層を介して接合された第1のゲート電極と、
前記p型有機半導体層に第2のゲート絶縁層を介して接合された第2のゲート電極とを有する請求項1または2に記載の半導体装置。
The gate electrode includes a first gate electrode joined to the n-type organic semiconductor layer via a first gate insulating layer;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a second gate electrode joined to the p-type organic semiconductor layer via a second gate insulating layer.
前記ソース電極および前記ドレイン電極は、それぞれ、複数の層を積層してなる積層体で構成されている請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the source electrode and the drain electrode includes a stacked body formed by stacking a plurality of layers. 前記積層体は、仕事関数の異なる材料で構成される2つの層を含むものである請求項4に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the stacked body includes two layers made of materials having different work functions. 前記2つの層の間に、保護層を有する請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, further comprising a protective layer between the two layers. 前記保護層は、アルミニウムまたはアルミニウムを主とする合金で構成されるものである請求項6に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the protective layer is made of aluminum or an alloy mainly containing aluminum. 前記積層体中の各層のうち、前記n型有機半導体層との接触面積が大きい層が、その他の層よりも仕事関数が低い材料で構成されている請求項4ないし7のいずれかに記載の半導体装置。   8. The layer according to claim 4, wherein a layer having a large contact area with the n-type organic semiconductor layer among the layers in the stacked body is made of a material having a work function lower than that of the other layers. Semiconductor device. 前記仕事関数の低い材料は、アルミニウム、カルシウムまたはアルミニウムもしくはカルシウムを70%以上含む材料で構成されるものである請求項8に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein the material having a low work function is made of aluminum, calcium, or a material containing 70% or more of aluminum or calcium. 前記積層体中の各層のうち、前記p型有機半導体層との接触面積が大きい層が、その他の層よりも仕事関数が高い材料で構成されている請求項4ないし9のいずれかに記載の半導体装置。   10. The layer according to claim 4, wherein a layer having a large contact area with the p-type organic semiconductor layer among the layers in the stacked body is made of a material having a higher work function than the other layers. Semiconductor device. 前記仕事関数の高い材料は、金または金を主とする合金で構成されるものである請求項10に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 10, wherein the material having a high work function is made of gold or an alloy mainly containing gold. 前記p型有機半導体層および前記n型有機半導体層は、それぞれ、半導体特性を有する発光性の有機材料で構成されるものである請求項1ないし11のいずれかに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the p-type organic semiconductor layer and the n-type organic semiconductor layer is composed of a light-emitting organic material having semiconductor characteristics. 基板を有し、
前記ゲート電極は、前記基板に内蔵されているものである請求項1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
Having a substrate,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the gate electrode is built in the substrate.
請求項1ないし13のいずれかに記載の半導体装置を備えることを特徴とする半導体回路。   A semiconductor circuit comprising the semiconductor device according to claim 1. 請求項14に記載の半導体回路を備えることを特徴とする電気光学装置。   An electro-optical device comprising the semiconductor circuit according to claim 14. 請求項15に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the electro-optical device according to claim 15.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013534726A (en) * 2010-06-24 2013-09-05 メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Method for modifying electrodes in organic electronic devices

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