JP5811640B2 - 電子デバイス及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

電子デバイス及び半導体装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5811640B2
JP5811640B2 JP2011148018A JP2011148018A JP5811640B2 JP 5811640 B2 JP5811640 B2 JP 5811640B2 JP 2011148018 A JP2011148018 A JP 2011148018A JP 2011148018 A JP2011148018 A JP 2011148018A JP 5811640 B2 JP5811640 B2 JP 5811640B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
layer
charge injection
forming
injection layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011148018A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013016613A (ja
Inventor
真央 勝原
真央 勝原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2011148018A priority Critical patent/JP5811640B2/ja
Priority to US13/488,835 priority patent/US8823105B2/en
Priority to CN201210235274.XA priority patent/CN102867914B/zh
Publication of JP2013016613A publication Critical patent/JP2013016613A/ja
Priority to US13/914,968 priority patent/US8802491B2/en
Priority to US14/338,477 priority patent/US9601596B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5811640B2 publication Critical patent/JP5811640B2/ja
Priority to US15/051,655 priority patent/US9520572B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66742Thin film unipolar transistors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • H10K10/486Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions the channel region comprising two or more active layers, e.g. forming pn heterojunctions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K10/00Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
    • H10K10/40Organic transistors
    • H10K10/46Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/484Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
    • H10K10/488Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions the channel region comprising a layer of composite material having interpenetrating or embedded materials, e.g. a mixture of donor and acceptor moieties, that form a bulk heterojunction
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/611Charge transfer complexes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/653Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only oxygen as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/655Aromatic compounds comprising a hetero atom comprising only sulfur as heteroatom
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/649Aromatic compounds comprising a hetero atom
    • H10K85/657Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons
    • H10K85/6576Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

本開示は、電子デバイス及び半導体装置の製造方法に関する。
現在、多くの電子機器に用いられている薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor,TFT)を含む電界効果トランジスタ(FET)は、例えば、シリコン半導体基板あるいはシリコン半導体材料層といった基材に形成されたチャネル形成領域及びソース/ドレイン電極、基材の表面に形成されたSiO2から成るゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層を介してチャネル形成領域に対向して設けられたゲート電極から構成されている。尚、このような構成のFETを、便宜上、トップゲート型FETと呼ぶ。あるいは又、支持体上に形成されたゲート電極、ゲート電極上を含む支持体上に形成されたSiO2から成るゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びソース/ドレイン電極から構成されている。尚、このような構成のFETを、便宜上、ボトムゲート型FETと呼ぶ。そして、これらの構造を有する電界効果トランジスタの作製には、非常に高価な半導体製造装置が使用されており、製造コストの低減が強く要望されている。
そうした中、最近、有機半導体材料から成る能動層を備えた電子デバイスの開発が精力的に行われており、その中でも、有機トランジスタ、有機発光素子、有機太陽電池といった有機エレクトロニクスデバイス(以下、単に、有機デバイスと略称する場合がある)が注目を浴びている。これらの有機デバイスの最終的な目標として、低コスト、軽量、可撓性、高性能を挙げることができる。有機半導体材料は、シリコンを中心とする無機材料と比較して、
(1)低温で、簡易なプロセスにて、大面積の有機デバイスを低コストで製造することができる。
(2)可撓性を有する有機デバイスを製造することが可能である。
(3)有機半導体材料を構成する分子を所望の形態に修飾することで、有機デバイスの性能や物性を制御することができる。
といった種々の利点を有している。
そして、有機半導体材料として高信頼性を有する高性能の材料が多く開発されている。しかしながら、ソース/ドレイン電極等の電極を構成する金属材料からの能動層への電荷注入効率が、一般に、余り高くないといった問題を有する。
このような問題を解決するために、ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域との間に電荷注入層を形成する技術が、例えば、特開2006−253675や特開2005−327797から周知である。
特開2006−253675 特開2005−327797
ところで、特開2006−253675に開示された技術にあっては、電荷注入層を、ソース/ドレイン電極を構成する金属材料の有する仕事関数と有機半導体材料のイオン化ポテンシャルとの間に仕事関数を有する材料から構成する。即ち、この技術は、所謂ポッピング伝導を前提とした電荷注入である。それ故、ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域との間のコンタクト抵抗の低減に対する本質的な解決策とはなり難い。また、特開2005−327797に開示された技術にあっては、無機材料から電荷注入層を形成するが、複数の原材料を用いて薄膜を高精度に成膜する必要があり、成膜装置が大掛かりとなるだけでなく、成膜に長時間を要するといった問題がある。
従って、本開示の目的は、簡素な装置で、短時間にて形成することができ、しかも、電極と能動層との間のコンタクト抵抗の低減を確実に図ることができる電荷注入層を備えた電子デバイス及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイスは、
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されている。そして、電荷注入層は、
酸化されることで電気伝導度の値が増加した有機材料から成り(本開示の第1の態様に係る電子デバイス)、あるいは又、
ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物の酸化物から成り(本開示の第2の態様に係る電子デバイス)、あるいは又、
π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物の酸化物から成り(本開示の第3の態様に係る電子デバイス)、あるいは又、
ジカルコゲン五員環を含む有機化合物の酸化物から成り(本開示の第4の態様に係る電子デバイス)、あるいは又、
モノカルコゲン六員環を含む有機化合物の酸化物から成り(本開示の第5の態様に係る電子デバイス)、あるいは又、
テトラチアフルバレン及びその誘導体、テトラチアペンタレン及びその誘導体、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセン、ピラニリデン及びその誘導体、並びに、ビチアピリニリデン(ピラニリデンの酸素(O)が硫黄(S)に置換された材料)及びその誘導体から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物の酸化物から成る(本開示の第6の態様に係る電子デバイス)。
上記の目的を達成するための本開示の第1の態様あるいは第2の態様に係る半導体装置の製造方法は、所謂ボトムゲート・ボトムコンタクト型の半導体装置の製造方法であって、
(A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
(B)ゲート絶縁層上に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
(C)一対のソース/ドレイン電極の間に位置するゲート絶縁層上に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(B)と工程(C)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えており(本開示の第1の態様に係る半導体装置の製造方法)、あるいは又、
前記工程(B)と工程(C)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る(本開示の第2の態様に係る半導体装置の製造方法)。
上記の目的を達成するための本開示の第3の態様あるいは第4の態様に係る半導体装置の製造方法は、所謂ボトムゲート・トップコンタクト型の半導体装置の製造方法であって、
(A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
(B)ゲート絶縁層上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成した後、
(C)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(B)と工程(C)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えており(本開示の第3の態様に係る半導体装置の製造方法)、あるいは又、
前記工程(B)と工程(C)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る(本開示の第4の態様に係る半導体装置の製造方法)。
上記の目的を達成するための本開示の第5の態様あるいは第6の態様に係る半導体装置の製造方法は、所謂トップゲート・ボトムコンタクト型の半導体装置の製造方法であって、
(A)基体上に一対のソース/ドレイン電極を形成し、次いで、
(B)一対のソース/ドレイン電極の間に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成した後、
(C)チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(A)と工程(B)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えており(本開示の第5の態様に係る半導体装置の製造方法)、あるいは又、
前記工程(A)と工程(B)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る(本開示の第6の態様に係る半導体装置の製造方法)。
上記の目的を達成するための本開示の第7の態様あるいは第8の態様に係る半導体装置の製造方法は、所謂トップゲート・トップコンタクト型の半導体装置の製造方法であって、
(A)基体上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成し、次いで、
(B)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
(C)チャネル形成領域及び一対のソース/ドレイン電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(A)と工程(B)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えており(本開示の第7の態様に係る半導体装置の製造方法)、あるいは又、
前記工程(A)と工程(B)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る(本開示の第8の態様に係る半導体装置の製造方法)。
本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイスにあっては、第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、しかも、電荷注入層を構成する有機化合物が規定されているので、簡素な装置で、短時間にて形成することができ、しかも、電極と能動層との間のコンタクト抵抗の低減を確実に図ることができる。また、本開示の第1の態様〜第8の態様に係る半導体装置の製造方法にあっては、電荷注入層を構成する有機化合物が規定されており、しかも、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を得ることができるので、簡素な装置で、短時間にて電荷注入層を形成することができる。
図1の(A)〜(D)は、実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図2の(A)〜(D)は、実施例2の半導体装置の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図3の(A)〜(D)は、実施例3の半導体装置の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図4の(A)〜(D)は、実施例4の半導体装置の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図5の(A)〜(D)は、実施例5の半導体装置の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図6の(A)〜(D)は、実施例6の半導体装置の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図7の(A)〜(C)は、実施例7の半導体装置の製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。 図8の(A)及び(B)は、実施例8における2端子型の電子デバイスの模式的な一部端面図である。 図9は、テトラチアフルバレン(TTF)が酸化される状態を説明するための図である。 図10は、実施例1及び比較例におけるコンタクト抵抗の値を測定した結果を示すグラフである。 図11は、実施例1及び比較例における実効移動度の測定結果を示すグラフである。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本開示を説明するが、本開示は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、本開示の第1の態様〜第8の態様に係る半導体装置の製造方法、全般に関する説明
2.実施例1(本開示の第1の態様〜第6の態様に係る本開示の電子デバイス、本開示の第1の態様〜第2の態様に係る半導体装置の製造方法)
3.実施例2(本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、本開示の第3の態様〜第4の態様に係る半導体装置の製造方法)
4.実施例3(実施例2の変形)
5.実施例4(実施例2の別の変形)
6.実施例5(本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、本開示の第5の態様〜第6の態様に係る半導体装置の製造方法)
7.実施例6(本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、本開示の第7の態様〜第8の態様に係る半導体装置の製造方法)
8.実施例7(実施例6の変形)
9.実施例8(実施例5あるいは実施例6の変形)、その他
[本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、本開示の第1の態様〜第8の態様に係る半導体装置の製造方法、全般に関する説明]
本開示の第1の態様〜第8の態様に係る半導体装置の製造方法において、電荷注入層・前駆体層に施す酸化処理は、大気雰囲気下における自然酸化(電荷注入層・前駆体層の加熱処理を含む)である形態とすることができるし、あるいは又、酸素ガス雰囲気下(あるいは酸化雰囲気下)における酸化処理(電荷注入層・前駆体層の加熱処理を含む)である形態とすることができる。
本開示の電子デバイスは、所謂3端子構造を有していてもよいし、2端子構造を有していてもよい。前者の場合にあっては、電子デバイスは、絶縁層、及び、絶縁層を介して、第1電極と第2電極との間に位置する能動層の部分に対向して設けられた制御電極を更に備えている。そして、このような3端子構造を有する電子デバイスによって、例えば、電界効果トランジスタ、より具体的には、薄膜トランジスタ(TFT)が構成され、あるいは又、発光素子が構成される。即ち、制御電極、第1電極及び第2電極への電圧の印加によって能動層が発光する発光素子(有機発光素子、有機発光トランジスタ)を構成することができる。これらの電子デバイスにおいては、制御電極に印加される電圧によって、第1電極から第2電極に向かって能動層に流れる電流が制御される。ここで、発光素子において、能動層を構成する有機半導体材料は、制御電極に印加される電圧に基づく変調による電荷の蓄積や、注入された電子と正孔(ホール)との再結合に基づく発光機能を有し、発光強度は、第1電極から第2電極に流れる電流の絶対値に比例し、制御電極に印加する電圧と、第1電極及び第2電極の間に印加する電圧とによって変調することができる。尚、電子デバイスが、電界効果トランジスタとしての機能を発揮するか、発光素子として機能するかは、第1電極及び第2電極への電圧印加状態(バイアス)に依存する。先ず、第2電極からの電子注入が起こらない範囲のバイアスを加えた上で制御電極を変調することにより、第1電極から第2電極へ電流が流れる。これがトランジスタ動作である。一方、正孔が十分に蓄積された上で第1電極及び第2電極へのバイアスが増加されると電子注入が始まり、正孔との再結合によって発光が起こる。また、2端子構造を有する電子デバイスとして、能動層への光の照射によって第1電極と第2電極との間に電流が流れる光電変換素子を挙げることができる。電子デバイスから光電変換素子を構成する場合、光電変換素子によって、具体的には、太陽電池やイメージセンサーを構成することができる。尚、3端子構造を有する電子デバイスからも光電変換素子を構成することができ、この場合、制御電極への電圧の印加は行わなくともよいし、行ってもよく、後者の場合、制御電極への電圧の印加によって、流れる電流の変調を行うことが可能となる。
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイスにあっては、電子デバイスを、ボトムゲート・ボトムコンタクト型のTFTとすることができるし、ボトムゲート・トップコンタクト型のTFTとすることができるし、トップゲート・ボトムコンタクト型のTFTとすることができるし、トップゲート・トップコンタクト型のTFTとすることができる。
具体的には、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイスを、3端子構造を有するボトムゲート・ボトムコンタクト型のTFTとする場合、
制御電極によって、基体上に形成されたゲート電極が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極上及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
第1電極及び第2電極によって、ゲート絶縁層上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
能動層によって、一対のソース/ドレイン電極の間であってゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン電極の上方に形成されたチャネル形成領域延在部が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている。
また、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイスを、3端子構造を有するボトムゲート・トップコンタクト型のTFTとする場合、
制御電極によって、基体上に形成されたゲート電極が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
能動層によって、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部の上方に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている。
更には、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイスを、3端子構造を有するトップゲート・ボトムコンタクト型のTFTとする場合、
第1電極及び第2電極によって、基体上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
能動層によって、一対のソース/ドレイン電極の間の基体上に形成されたチャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン電極の上方に形成されたチャネル形成領域延在部が構成され、
絶縁層によって、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
制御電極によって、チャネル形成領域に対向してゲート絶縁層上に形成されたゲート電極が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている。
また、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイスを、3端子構造を有するトップゲート・トップコンタクト型のTFTとする場合、
能動層によって、基体上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部の上方に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
絶縁層によって、一対のソース/ドレイン電極及びチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
制御電極によって、ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている。
本開示の第6の態様に係る電子デバイスにおいて、電荷注入層は、テトラチアフルバレン及びその誘導体、テトラチアペンタレン及びその誘導体、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセン、ピラニリデン及びその誘導体、並びに、ビチアピリニリデン及びその誘導体から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物の酸化物から成るが、ここで、テトラチアフルバレン(TTF)の誘導体として、具体的には、MDT−TTF、TMSF、BMDT−TTF、BEDO−TTF、BEDT−TTF、DMBEDT−TTF,TM−TTF、BEDT−TSF、DMET等を挙げることができるし、テトラチアフルバレンの誘導体として、具体的には、TTM−TTP、BEDT−TTP、CnTTM−TTP等を挙げることができるし、テトラチアペンタレンの誘導体として、具体的には、ヂチアピラニリデン等を挙げることができる。また、本開示の第2の態様に係る電子デバイスにおけるヴァイツ(Weitz)型酸化還元系の有機化合物の具体例として、本開示の第6の態様に係る電子デバイスにおける電荷注入層を構成する上記の有機化合物を挙げることができる。更には、本開示の第3の態様に係る電子デバイスにおけるπ電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物の具体例として、本開示の第6の態様に係る電子デバイスにおける電荷注入層を構成する上記の有機化合物を挙げることができる。また、本開示の第4の態様に係る電子デバイスにおけるジカルコゲン五員環を含む有機化合物の具体例として、テトラチアフルバレン及びその誘導体、テトラチアペンタレン及びその誘導体、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセンを挙げることができる。更には、本開示の第5の態様に係る電子デバイスにおけるモノカルコゲン六員環を含む有機化合物の具体例として、ピラニリデン及びその誘導体、ビチアピリニリデン及びその誘導体を挙げることができる。
電荷注入層・前駆体層の形成方法として、塗布法を挙げることができる。ここで、塗布法として、スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、反転オフセット印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、凸版印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクト法といった各種印刷法;スピンコート法;エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、キャスティング法、キャピラリーコーター法、バーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法;スプレー法;ディスペンサーを用いる方法:スタンプ法といった、液状材料を塗布する方法を挙げることができる。尚、電荷注入層・前駆体層の形成方法は、塗布法に限定されず、抵抗加熱蒸着法やスパッタリング法、真空蒸着法といった物理的気相成長法(PVD法)とすることもできる。電荷注入層・前駆体層あるいは電荷注入層を、必要に応じて、例えば、ウェットエッチング法やドライエッチング法、レーザアブレーション法等の周知の方法に基づきパターニングしてもよい。
本開示の第1の態様に係る電子デバイス、本開示の第1の態様、第3の態様、第5の態様、第7の態様に係る半導体装置の製造方法において、電荷注入層・前駆体層を構成する有機化合物の電気伝導度(電気伝導率、導電率とも呼ばれる)の値σ1と、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで得られた電荷注入層を構成する有機化合物の電気伝導度の値σ2との間の関係として、例えば、
σ2/σ1≧100/1
を挙げることができる。電気伝導度の測定は、2端子のIV測定や4端子のシート抵抗測定法といった方法に基づき行うことができる。
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、本開示の第1の態様〜第8の態様に係る半導体装置の製造方法(以下、これらを総称して、単に、『本開示』と呼ぶ)において、有機半導体材料として、例えば、ポリピロール及びその置換体、ポリチオフェン及びその誘導体、ポリイソチアナフテン等のイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のチェニレンビニレン類、ポリ(p−フェニレンビニレン)等のポリ(p−フェニレンビニレン)類、ポリアニリン及びその誘導体、ポリアセチレン類、ポリジアセチレン類、ポリアズレン類、ポリピレン類、ポリカルバゾール類、ポリセレノフェン類、ポリフラン類、ポリ(p−フェニレン)類、ポリインドール類、ポリピリダジン類、ナフタセン、ペンタセン[2,3,6,7−ジベンゾアントラセン]、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ベンゾピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセン等のアセン類及びアセン類の炭素の一部をN、S、O等の原子、カルボニル基等の官能基で置換した誘導体(ペリキサンテノキサンテン及びその誘導体を含むジオキサアンタントレン系化合物、トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−6,15−キノン等)、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィド等のポリマー及び多環縮合体等を挙げることができる。あるいは又、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有するオリゴマー類を挙げることもできる。更には、銅フタロシアニンで代表される金属フタロシアニン類、ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N'−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N'−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチル)、N,N'−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)、N,N'−ジオクチルナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン2,3,6,7テトラカルボン酸ジイミド等のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、アントラセン2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミド等のアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類等の縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン類、SWNT等のカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類等の色素等を挙げることもできる。あるいは又、有機半導体材料として、ポリチオフェンにヘキシル基を導入したポリ−3−ヘキシルチオフェン[P3HT]、ポリアントラセン、トリフェニレン、ポリテルロフェン、ポリナフタレン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸[PEDOT/PSS]、キナクリドンを挙げることができる。あるいは又、有機半導体材料として、縮合多環芳香族化合物、ポルフィリン系誘導体、フェニルビニリデン系の共役系オリゴマー、及び、チオフェン系の共役系オリゴマーから成る群から選択された化合物を挙げることができる。具体的には、例えば、アセン系分子(ペンタセン、テトラセン等)といった縮合多環芳香族化合物、ポルフィリン系分子、共役系オリゴマー(フェニルビニリデン系やチオフェン系)を挙げることができる。あるいは又、有機半導体材料として、例えば、ポルフィリン、4,4’−ビフェニルジチオール(BPDT)、4,4’−ジイソシアノビフェニル、4,4’−ジイソシアノ−p−テルフェニル、2,5−ビス(5’−チオアセチル−2’−チオフェニル)チオフェン、2,5−ビス(5’−チオアセトキシル−2’−チオフェニル)チオフェン、4,4’−ジイソシアノフェニル、ベンジジン(ビフェニル−4,4’−ジアミン)、TCNQ(テトラシアノキノジメタン)、テトラチアフルバレン(TTF)−TCNQ錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体に代表される電荷移動錯体、ビフェニル−4,4’−ジカルボン酸、1,4−ジ(4−チオフェニルアセチリニル)−2−エチルベンゼン、1,4−ジ(4−イソシアノフェニルアセチリニル)−2−エチルベンゼン、デンドリマー、1,4−ジ(4−チオフェニルエチニル)−2−エチルベンゼン、2,2”−ジヒドロキシ−1,1’:4’,1”−テルフェニル、4,4’−ビフェニルジエタナール、4,4’−ビフェニルジオール、4,4’−ビフェニルジイソシアネート、1,4−ジアセチニルベンゼン、ジエチルビフェニル−4,4’−ジカルボキシレート、ベンゾ[1,2−c;3,4−c’;5,6−c”]トリス[1,2]ジチオール−1,4,7−トリチオン、アルファ−セキシチオフェン、テトラチアテトラセン、テトラセレノテトラセン、テトラテルルテトラセン、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリ(3−チオフェン−β−エタンスルホン酸)、ポリ(N−アルキルピロール)ポリ(3−アルキルピロール)、ポリ(3,4−ジアルキルピロール)、ポリ(2,2’−チエニルピロール)、ポリ(ジベンゾチオフェンスルフィド)を例示することができる。
尚、(有機半導体材料,電荷注入層・前駆体層を構成する材料)の好ましい組合せとして、(ペリキサンテノキサンテン誘導体,テトラチアフルバレン誘導体)、(ペンタセン,テトラチアフルバレン誘導体)等を例示することができる。
能動層やチャネル形成領域、チャネル形成領域延在部(有機半導体材料層)には、必要に応じてポリマーが含まれていてもよい。ポリマーは有機溶剤に溶解すればよい。具体的には、ポリマー(有機結合剤、バインダー)として、ポリスチレン、ポリアルファメチルスチレン、ポリオレフィンを例示することができる。更には、場合によっては、添加物(例えば、n型不純物やp型不純物といった、所謂ドーピング材料)を加えることもできる。
有機半導体材料溶液を調製するための溶媒として、トルエン、キシレン、メシチレン、テトラリン等の芳香族類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類、デカリン等の炭化水素類等を例示することができる。なかでも、メシチレン、テトラリン、デカリン等の沸点が比較的高い溶媒を用いることが、トランジスタ特性の観点から、また、有機半導体材料層の成膜時に有機半導体材料層が急激に乾燥することを防止するといった観点から、好ましい。
能動層、あるいは、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の形成方法として、塗布法を挙げることができるが、これに限定するものではなく、各種PVD法やCVD法に基づき形成することもできる。ここで、塗布法は、一般的な塗布法をいずれも問題なく使用することができ、具体的には、例えば、上述した各種の塗布法を挙げることができる。チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を、必要に応じて、ウェットエッチング法やドライエッチング法、レーザアブレーション法等の周知の方法に基づきパターニングしてもよい。また、チャネル形成領域延在部の上に電荷注入層・前駆体層を形成する場合、所望に応じて、チャネル形成領域の上に保護層を形成した後、チャネル形成領域延在部及び保護層上に電荷注入層・前駆体層を形成してもよい。尚、保護層上の電荷注入層・前駆体層あるいは電荷注入層の部分は最終的に除去されるが、この電荷注入層・前駆体層あるいは電荷注入層の除去の際、保護層が存在しているが故に、チャネル形成領域に損傷が生じることを確実に防止することができる。
制御電極や第1電極、第2電極、ゲート電極、ソース/ドレイン電極を構成する材料として、白金(Pt)、金(Au)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、銅(Cu)、チタン(Ti)、インジウム(In)、錫(Sn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)、ルテニウム(Rh)、ルビジウム(Rb)等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン等の導電性物質を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、制御電極や第1電極、第2電極、ゲート電極、ソース/ドレイン電極を構成する材料として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリスチレンスルホン酸[PEDOT/PSS]やTTF−TCNQ、ポリアニリンといった有機材料(導電性高分子)を挙げることもできる。制御電極や第1電極、第2電極、ゲート電極、ソース/ドレイン電極を構成する材料は、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
制御電極や第1電極、第2電極、ゲート電極、ソース/ドレイン電極の形成方法として、これらを構成する材料にも依るが、上述した各種の塗布法、物理的気相成長法(PVD法)、パルスレーザ堆積法(PLD)、アーク放電法、MOCVD法を含む各種の化学的気相成長法(CVD法)、リフト・オフ法、シャドウマスク法、及び、電解メッキ法や無電解メッキ法あるいはこれらの組合せといったメッキ法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。尚、PVD法として、(a)電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着、ルツボを加熱する方法等の各種真空蒸着法、(b)プラズマ蒸着法、(c)2極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法、(d)DC(direct current)法、RF法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法を挙げることができる。レジストパターンを形成する場合、例えば、レジスト材料を塗布してレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィ技術、レーザ描画技術、電子線描画技術あるいはX線描画技術等を用いてレジスト層をパターニングする。レジスト転写法等を用いてレジストパターンを形成してもよい。制御電極や第1電極、第2電極、ゲート電極、ソース/ドレイン電極をエッチング方法に基づき形成する場合、ドライエッチング法やウェットエッチング法を採用すればよく、ドライエッチング法として、例えば、イオンミリングや反応性イオンエッチング(RIE)を挙げることができる。また、制御電極や第1電極、第2電極、ゲート電極、ソース/ドレイン電極を、レーザアブレーション法、マスク蒸着法、レーザ転写法等に基づき形成することもできる。
絶縁層あるいはゲート絶縁層(以下、これらを総称して、『ゲート絶縁層等』と呼ぶ場合がある)は、単層であってもよいし、多層であってもよい。ゲート絶縁層等を構成する材料として、酸化ケイ素系材料、窒化ケイ素(SiNY)、酸化アルミニウム(Al23)やHfO2等の金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート(PMMA)やポリビニルフェノール(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン(AEAPTMS)、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(MPTMS)、オクタデシルトリクロロシラン(OTS)等のシラノール誘導体(シランカップリング剤)、オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の一端に制御電極やゲート電極と結合可能な官能基を有する直鎖炭化水素類にて例示される有機系絶縁材料(有機ポリマー)にて例示される有機系絶縁材料を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。ここで、酸化ケイ素系材料として、酸化シリコン(SiOX)、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、酸化窒化シリコン(SiON)、SOG(スピンオングラス)、低誘電率SiO2系材料(例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機SOG)を例示することができる。
ゲート絶縁層等の形成方法として、上述した塗布法以外にも、リフト・オフ法、ゾル−ゲル法、電着法、及び、シャドウマスク法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。
あるいは又、ゲート絶縁層は、制御電極やゲート電極の表面を酸化あるいは窒化することによって形成することができるし、制御電極やゲート電極の表面に酸化膜や窒化膜を成膜することで得ることもできる。制御電極やゲート電極の表面を酸化する方法として、制御電極やゲート電極を構成する材料にも依るが、O2プラズマを用いた酸化法、陽極酸化法を例示することができる。また、制御電極やゲート電極の表面を窒化する方法として、制御電極やゲート電極を構成する材料にも依るが、N2プラズマを用いた窒化法を例示することができる。あるいは又、例えば、Au電極に対しては、一端をメルカプト基で修飾された直鎖状炭化水素のように、制御電極やゲート電極と化学的に結合を形成し得る官能基を有する絶縁性分子によって、浸漬法等の方法で自己組織的に制御電極やゲート電極表面を被覆することで、制御電極やゲート電極の表面にゲート絶縁層を形成することもできる。あるいは又、制御電極やゲート電極の表面をシラノール誘導体(シランカップリング剤)により修飾することで、ゲート絶縁層を形成することもできる。
本開示において、基体は、酸化ケイ素系材料(例えば、SiOXやスピンオンガラス(SOG));窒化ケイ素(SiNY);酸化アルミニウム(Al23)やHfO2等の金属酸化物高誘電絶縁膜から構成することができる。基体をこれらの材料から構成する場合、基体を、以下に挙げる材料から適宜選択された支持体上に(あるいは支持体の上方に)形成すればよい。即ち、支持体として、あるいは又、上述した基体以外の基体として、ポリメチルメタクリレート(ポリメタクリル酸メチル,PMMA)やポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、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)に例示される有機ポリマーから構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板を挙げることができ、あるいは又、雲母を挙げることができる。このような可撓性を有する有機ポリマー、高分子材料から構成された基体を使用すれば、例えば曲面形状を有するディスプレイ装置や電子機器への電子デバイスや半導体装置の組込みあるいは一体化が可能となる。あるいは又、基体として、各種ガラス基板や、表面に絶縁膜が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成されたシリコン基板、サファイヤ基板、ステンレス鋼等の各種合金や各種金属から成る金属基板を挙げることができる。電気絶縁性の支持体としては、以上に説明した材料から適切な材料を選択すればよい。支持体として、その他、導電性基板(金やアルミニウム等の金属から成る基板、高配向性グラファイトから成る基板、ステンレス鋼基板等)を挙げることができる。また、半導体装置の構成、構造によっては、半導体装置が支持体上に設けられているが、この支持体も上述した材料から構成することができる。
本開示は、例えば、画像表示装置あるいはその製造方法に適用することができる。ここで、画像表示装置として、所謂デスクトップ型のパーソナルコンピュータ、ノートブック型のパーソナルコンピュータ、モバイル型のパーソナルコンピュータ、PDA(パーソナル・デジタル・アシスト)、携帯電話、ゲーム機、電子ブック、電子新聞等の電子ペーパー、看板、ポスター、黒板等の掲示板、コピー機、プリンター用紙代替のリライタブルペーパー、電卓、家電製品の表示部、ポイントカード等のカード表示部、電子広告、電子POP等の各種画像表示装置を挙げることができる。また、各種照明装置を挙げることもできる。
本開示の電子デバイスや半導体装置を、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、支持体に多数の電子デバイスや半導体装置を集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイスや半導体装置を切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。また、電子デバイスや半導体装置を樹脂にて封止してもよい。
実施例1は、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、より具体的には、3端子構造を有するボトムゲート・ボトムコンタクト型のTFT、及び、本開示の第1の態様〜第2の態様に係る半導体装置の製造方法に関する。
実施例1あるいは後述する実施例2〜実施例8における電子デバイスは、
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されている。
ここで、実施例1の3端子構造を有するボトムゲート・ボトムコンタクト型のTFTにあっては、模式的な一部断面図を図1の(D)に示すように、
制御電極によって、基体11上に形成されたゲート電極12が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極12上及び基体11上に形成されたゲート絶縁層13が構成され、
第1電極及び第2電極によって、ゲート絶縁層13上に形成された一対のソース/ドレイン電極15が構成され、
能動層によって、一対のソース/ドレイン電極15の間であってゲート絶縁層13上に形成されたチャネル形成領域14、及び、ソース/ドレイン電極15の上方に形成されたチャネル形成領域延在部14Aが構成され、
ソース/ドレイン電極15とチャネル形成領域延在部14Aとの間に電荷注入層16が形成されている。
ここで、基体11はシリコン基板から成り、ゲート電極(制御電極)12は金(Au)から成り、ゲート絶縁層(絶縁層)13はSiO2から成り、ソース/ドレイン電極(第1電極及び第2電極)15は金(Au)から成り、チャネル形成領域14及びチャネル形成領域延在部14A(能動層)はペンタセンから成る。後述する実施例2〜実施例8においても同様である。
また、実施例1にあっては、電荷注入層16は、酸化されることで電気伝導度の値が増加した有機材料から成る。尚、電荷注入層・前駆体層を構成する有機化合物の電気伝導度(電気伝導率、導電率)の値をσ1、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで得られた電荷注入層を構成する有機化合物の電気伝導度の値をσ2としたとき、
σ2/σ1=0.06Ω-1・m-1/1×10-5Ω-1・m-1
=6000
であった。あるいは又、電荷注入層16は、ヴァイツ型酸化還元系(分子構造の末端に酸化状態で6π系を生成する酸化還元系)の有機化合物の酸化物から成る。あるいは又、電荷注入層16は、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物の酸化物から成る。あるいは又、電荷注入層16は、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物の酸化物から成る。あるいは又、電荷注入層16はテトラチアフルバレン(TTF)の酸化物から成る。後述する実施例2〜実施例8においても同様である。ここで、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、あるいは、4n+3個のπ電子を有する環状物質は、電子が1つ、引き抜かれることにより(即ち、酸化されることにより)、6π系を生成し、あるいは又、4n+2個のπ電子を有する安定な芳香環を形成するため、大気中で容易に酸化される。つまり、大気中に置くことで、自発的に正孔がドーピングされ,電気伝導度が向上する。このような有機化合物を電極と有機半導体材料の界面に配置することにより、電荷注入のためのドーピング層を、制御性良く、容易に導入することが可能となる。その結果、電子デバイスあるいは半導体装置の高性能化及びコンタクト部の劣化によって生じ得る素子劣化が抑制され、電子デバイスあるいは半導体装置の高信頼化を達成することができる。
以下、実施例1の半導体装置の製造方法を、基体等の模式的な一部端面図である図1の(A)〜(D)を参照して説明する。
[工程−100]
先ず、基体11上にゲート電極12を形成する。具体的には、基体11上に、レジスト層に基づきゲート電極形成用のパターンを形成する。次いで、密着層としてのTi層、及び、ゲート電極12としてのAu層を、順次、基体11及びレジスト層上に真空蒸着法によって形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。蒸着を行う際、基体11は温度を調整することができる基体ホルダー(図示せず)に載置されており、蒸着中の基体温度の上昇を抑制することができるので、基体11の変形を最小限に抑えた成膜を行うことができる。その後、リフト・オフ法によりレジスト層を除去することで、Au層から成るゲート電極12を得ることができる。
[工程−110]
次に、基体11及びゲート電極12の上にゲート絶縁層13を形成する。即ち、全面にゲート絶縁層13を形成する。より具体的には、SiO2から成るゲート絶縁層13を、スパッタリング法に基づきゲート電極12及び基体11上に形成する(図1の(A)参照)。ゲート絶縁層13の成膜を行う際、ゲート電極12の一部をハードマスクで覆うことによって、ゲート電極12の取出部(図示せず)をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
[工程−120]
その後、ゲート絶縁層13上に一対のソース/ドレイン電極15を形成する。具体的には、密着層としての厚さ約0.5nmのチタン(Ti)層(図示せず)、及び、ソース/ドレイン電極15として厚さ約25nmの金(Au)層を、順次、真空蒸着法に基づき形成する。これらの層の成膜を行う際、ゲート絶縁層13の一部をハードマスクで覆うことによって、ソース/ドレイン電極15をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
[工程−130]
次いで、各ソース/ドレイン電極15上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を、インクジェット印刷法に基づき形成する。尚、有機化合物は、上述したとおり、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、あるいは、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物から成り、あるいは又、後述するモノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る。その後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、厚さ5nmの電荷注入層16を得ることができる(図1の(C)参照)。図面においては、ソース/ドレイン電極15の頂面にのみ電荷注入層16が形成されているように図示しているが、電荷注入層16は、ソース/ドレイン電極15の頂面だけでなく、ソース/ドレイン電極15の側面に形成されていてもよい。以下における実施例においても同様である。電荷注入層・前駆体層に施す酸化処理を、大気雰囲気下における自然酸化としたが、これに限定するものではなく、酸素ガス雰囲気下(あるいは酸化雰囲気下)における酸化処理(電荷注入層・前駆体層の加熱処理を含む)とすることもできる。酸化処理を、具体的には、大気雰囲気下、60゜C、30分間の条件にて行った。こうして、図9に示すように、テトラチアフルバレン(TTF)が酸化された。
[工程−140]
その後、一対のソース/ドレイン電極15の間に位置するゲート絶縁層13上に有機半導体材料から成るチャネル形成領域14を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極15の上方に、具体的には、電荷注入層16の上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部14Aを形成する(図1の(D)参照)。より具体的には、スピンコート法に基づき、有機半導体材料層を全面に形成し、乾燥する。その後、必要に応じて、有機半導体材料層のパターニングを行うことで、チャネル形成領域14及びチャネル形成領域延在部14Aを得ることができる。
例えば、画像表示装置の製造にあっては、この工程に引き続き、半導体装置の上あるいは上方に、画像表示部(具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子あるいは電気泳動ディスプレイ素子、半導体発光素子から成る画像表示部)を、周知の方法に基づき形成すればよい。以下に説明する各実施例においても、電子デバイスあるいは半導体装置の製造の完了後、同様の工程を経ることで画像表示部を得ることができる。
実施例1にあっては、電荷注入層16を形成することで、ソース/ドレイン電極15とチャネル形成領域延在部14Aとの間のコンタクト抵抗の値を、電荷注入層16を形成しない比較例と比べて約85%低減させることができた。また、実効移動度の向上を図ることができた。図10及び図11に、実施例1及び比較例のコンタクト抵抗値の測定結果、及び、実効移動度の測定結果を示す。ここで、図10及び図11の曲線「A」及び「B」は、実施例1及び比較例の測定結果を表す。図10の横軸はチャネル長(単位:10-3cm)であり、縦軸はコンタクト抵抗値(単位:106Ω・cm)であり、y切片の値がコンタクト抵抗値である。また、図11の横軸はゲート−ソース間電圧[VGS](単位:ボルト)であり、縦軸はドレイン電流[ID](単位:10-6アンペア)である。尚、ドレイン電圧[Vd]は−30ボルト、一定とした。
尚、テトラチアフルバレンの代わりに、テトラチアフルバレンの誘導体(具体的には、厚さ5nmのMDT−TTF)から電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例1と同様の方法で半導体装置を製造したところ、実施例1と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。同様に、テトラチアペンタレン、テトラチアペンタレンの誘導体(具体的には、TTM−TTP、CnTTM−TTP)、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセンから電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例1と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例1と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
また、電荷注入層16を、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物の酸化物から構成したところ、より具体的には、ピラニリデン、ビチアピリニリデンから電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例1と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例1と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
実施例2は、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、より具体的には、3端子構造を有するボトムゲート・トップコンタクト型のTFT、及び、本開示の第3の態様〜第4の態様に係る半導体装置の製造方法に関する。
実施例2の3端子構造を有するボトムゲート・トップコンタクト型のTFTにあっては、模式的な一部断面図を図2の(D)に示すように、
制御電極によって、基体21上に形成されたゲート電極22が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極22及び基体21上に形成されたゲート絶縁層23が構成され、
能動層によって、ゲート絶縁層23上に形成されたチャネル形成領域24及びチャネル形成領域延在部24Aが構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部24Aの上方に形成された一対のソース/ドレイン電極25が構成され、
ソース/ドレイン電極25とチャネル形成領域延在部24Aとの間に電荷注入層26が形成されている。
以下、実施例2の半導体装置の製造方法を、基体等の模式的な一部端面図である図2の(A)〜(D)を参照して説明する。
[工程−200]
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体21上にゲート電極22を形成した後、実施例1の[工程−110]と同様にして、基体21及びゲート電極22の上にゲート絶縁層23を形成する(図2の(A)参照)。
[工程−210]
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、ゲート絶縁層23上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域24及びチャネル形成領域延在部24Aを形成する(図2の(B)参照)。尚、必要に応じて、有機半導体材料層のパターニングを行うことで、チャネル形成領域24及びチャネル形成領域延在部24Aを得ることができるが、この有機半導体材料層のパターニングは、後述する[工程−220]の後に行ってもよいし、[工程−230]の後に行ってもよい。
[工程−220]
次いで、実施例1の[工程−130]と同様にして、チャネル形成領域延在部24A上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施す。こうして、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層26を形成することができる(図2の(C)参照)。尚、有機化合物は、上述したとおり、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る。
[工程−230]
その後、チャネル形成領域延在部24Aの上方に、具体的には、電荷注入層26の上に、実施例1の[工程−120]と同様にして、一対のソース/ドレイン電極25を形成する(図2の(D)参照)。
実施例2にあっても、電荷注入層26を形成することで、ソース/ドレイン電極25とチャネル形成領域延在部24Aとの間のコンタクト抵抗の値を、電荷注入層26を形成しない比較例と比べて、実施例1と同程度に低減することができた。
尚、テトラチアフルバレンの代わりに、テトラチアフルバレンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したテトラチアフルバレンの誘導体)から電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例2と同様の方法で半導体装置を製造したところ、実施例2と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。同様に、テトラチアペンタレン、テトラチアペンタレンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したテトラチアペンタレンの誘導体)、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセンから電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例2と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例2と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
また、電荷注入層を、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物の酸化物から構成したところ、より具体的には、ピラニリデン、ピラニリデンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したピラニリデンの誘導体)、ビチアピリニリデン、ビチアピリニリデンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したビチアピリニリデンの誘導体)から電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例2と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例2と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
実施例3は、実施例2において説明した半導体装置の製造方法の変形である。
以下、実施例3の半導体装置の製造方法を、基体等の模式的な一部端面図である図3の(A)〜(D)を参照して説明する。
[工程−300]
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体21上にゲート電極22を形成した後、実施例1の[工程−110]と同様にして、基体21及びゲート電極22の上にゲート絶縁層23を形成する。
[工程−310]
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、ゲート絶縁層23上に、有機半導体材料から成る有機半導体材料層24Bを形成した後、有機半導体材料層24B上に、スピンコート法に基づき有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成する。そして、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施す。こうして、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層26を形成することができる(図3の(A)参照)。その後、電荷注入層26及び有機半導体材料層24Bをパターニングすることで、チャネル形成領域24及びチャネル形成領域延在部24A、並びに、チャネル形成領域24及びチャネル形成領域延在部24Aの上に形成された電荷注入層26といった構造を得ることができる(図3の(B)参照)。
[工程−320]
その後、チャネル形成領域延在部24Aの上方に、具体的には、電荷注入層26の上に、実施例1の[工程−120]と同様にして、一対のソース/ドレイン電極25を形成する(図3の(C)参照)。尚、場合によっては、チャネル形成領域延在部24A及び電荷注入層26の側面にもソース/ドレイン電極25が形成される。
[工程−330]
次いで、ソース/ドレイン電極25をエッチング用マスクとして、チャネル形成領域24上の電荷注入層26の部分をエッチングして除去する(図3の(D)参照)。エッチングとして、例えば、エタノール等の有機半導体材料に対して貧溶媒を用いたウェットエッチング法や、ドライエッチング法を採用すればよい。以下の実施例4あるいは実施例7においても同様である。
実施例4も、実施例2の変形である。
以下、実施例4の半導体装置の製造方法を、基体等の模式的な一部端面図である図4の(A)〜(D)を参照して説明する。
[工程−400]
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基体21上にゲート電極22を形成した後、実施例1の[工程−110]と同様にして、基体21及びゲート電極22の上にゲート絶縁層23を形成する。
[工程−410]
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、ゲート絶縁層23上に、有機半導体材料から成る有機半導体材料層24Bを形成した後、チャネル形成領域を形成すべきチャネル形成領域・予定領域の部分の有機半導体材料層24B上に、感光性のフッ素系絶縁材料層を形成し、露光、現像を行うことで、保護層27を得る。
[工程−420]
次に、有機半導体材料層24B及び保護層27上にスピンコート法に基づき、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成する。そして、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施す。こうして、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層26を形成することができる(図4の(A)参照)。その後、電荷注入層26及び有機半導体材料層24Bをパターニングすることで、チャネル形成領域24及びチャネル形成領域延在部24A、並びに、保護層27及びチャネル形成領域延在部24Aの上に形成された電荷注入層26といった構造を得ることができる(図4の(B)参照)。
[工程−430]
その後、チャネル形成領域延在部24Aの上方に、具体的には、電荷注入層26の上に、実施例1の[工程−120]と同様にして、一対のソース/ドレイン電極25を形成する(図4の(C)参照)。尚、場合によっては、チャネル形成領域延在部24A及び電荷注入層26の側面にもソース/ドレイン電極25が形成される。
[工程−440]
次いで、ソース/ドレイン電極25をエッチング用マスクとして、チャネル形成領域24上の電荷注入層26の部分を、例えば、酸素ガスを用いたドライエッチング法に基づき除去する(図4の(D)参照)。電荷注入層26の部分をエッチングして除去する際、チャネル形成領域24は保護層27によって保護されており、チャネル形成領域24に損傷が発生することを確実に防ぐことができる。
実施例5は、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、より具体的には、3端子構造を有するトップゲート・ボトムコンタクト型のTFT、及び、本開示の第5の態様〜第6の態様に係る半導体装置の製造方法に関する。
実施例5の3端子構造を有するトップゲート・ボトムコンタクト型のTFTにあっては、模式的な一部断面図を図5の(D)に示すように、
第1電極及び第2電極によって、基体31上に形成された一対のソース/ドレイン電極35が構成され、
能動層によって、一対のソース/ドレイン電極35の間の基体31上に形成されたチャネル形成領域34、及び、ソース/ドレイン電極35の上方に形成されたチャネル形成領域延在部34Aが構成され、
絶縁層によって、チャネル形成領域34及びチャネル形成領域延在部34A上に形成されたゲート絶縁層33が構成され、
制御電極によって、チャネル形成領域34に対向してゲート絶縁層33上に形成されたゲート電極32が構成され、
ソース/ドレイン電極35とチャネル形成領域延在部34Aとの間に電荷注入層36が形成されている。
以下、実施例5の半導体装置の製造方法を、基体等の模式的な一部端面図である図5の(A)〜(D)を参照して説明する。
[工程−500]
先ず、実施例1の[工程−120]と同様にして、基体31上に一対のソース/ドレイン電極35を形成する(図5の(A)参照)。
[工程−510]
次いで、実施例1の[工程−130]と同様にして、各ソース/ドレイン電極35上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施す。こうして、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層36を形成することができる(図5の(B)参照)。尚、有機化合物は、上述したとおり、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る。
[工程−520]
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、一対のソース/ドレイン電極35の間に有機半導体材料から成るチャネル形成領域34を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極35の上方に、具体的には、電荷注入層36上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部34Aを形成する(図5の(C)参照)。
[工程−530]
次いで、実施例1の[工程−110]と同様にして、チャネル形成領域34及びチャネル形成領域延在部34Aの上にゲート絶縁層33を形成し、その後、実施例1の[工程−100]と同様にして、チャネル形成領域34上のゲート絶縁層33の部分の上にゲート電極32を形成する(図5の(D)参照)。
実施例5にあっても、電荷注入層36を形成することで、ソース/ドレイン電極35とチャネル形成領域延在部34Aとの間のコンタクト抵抗の値を、電荷注入層36を形成しない比較例と比べて、実施例1と同程度に低減することができた。
尚、テトラチアフルバレンの代わりに、テトラチアフルバレンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したテトラチアフルバレンの誘導体)から電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例5と同様の方法で半導体装置を製造したところ、実施例5と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。同様に、テトラチアペンタレン、テトラチアペンタレンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したテトラチアペンタレンの誘導体)、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセンから電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例5と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例5と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
また、電荷注入層を、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物の酸化物から構成したところ、より具体的には、ピラニリデン、ピラニリデンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したピラニリデンの誘導体)、ビチアピリニリデン、ビチアピリニリデンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したビチアピリニリデンの誘導体)から電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例5と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例5と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
実施例6は、本開示の第1の態様〜第6の態様に係る電子デバイス、より具体的には、3端子構造を有するトップゲート・トップコンタクト型のTFT、及び、本開示の第7の態様〜第8の態様に係る半導体装置の製造方法に関する。
実施例6の3端子構造を有するトップゲート・トップコンタクト型のTFTにあっては、模式的な一部断面図を図6の(D)に示すように、
能動層によって、基体41上に形成されたチャネル形成領域44及びチャネル形成領域延在部44Aが構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部44Aの上方に形成された一対のソース/ドレイン電極45が構成され、
絶縁層によって、一対のソース/ドレイン電極45及びチャネル形成領域44上に形成されたゲート絶縁層43が構成され、
制御電極によって、ゲート絶縁層43上に形成されたゲート電極42が構成され、
ソース/ドレイン電極45とチャネル形成領域延在部44Aとの間に電荷注入層46が形成されている。
以下、実施例6の半導体装置の製造方法を、基体等の模式的な一部端面図である図6の(A)〜(D)を参照して説明する。
[工程−600]
先ず、実施例1の[工程−140]と同様にして、基体41上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域44及びチャネル形成領域延在部44Aを形成する(図6の(A)参照)。
[工程−610]
次いで、実施例1の[工程−130]と同様にして、チャネル形成領域延在部44A上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施す。こうして、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層46を形成することができる(図6の(B)参照)。尚、有機化合物は、上述したとおり、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る。
[工程−620]
その後、実施例1の[工程−120]と同様にして、チャネル形成領域延在部44Aの上方に、具体的には、電荷注入層46の上に、一対のソース/ドレイン電極45を形成する(図6の(C)参照)。
[工程−630]
次に、実施例1の[工程−110]と同様にして、チャネル形成領域44及び一対のソース/ドレイン電極45の上にゲート絶縁層43を形成し、その後、実施例1の[工程−100]と同様にして、チャネル形成領域44上のゲート絶縁層43の部分の上にゲート電極42を形成する(図6の(D)参照)。
実施例6にあっても、電荷注入層46を形成することで、ソース/ドレイン電極45とチャネル形成領域延在部44Aとの間のコンタクト抵抗の値を、電荷注入層46を形成しない比較例と比べて、実施例1と同程度に低減することができた。
尚、テトラチアフルバレンの代わりに、テトラチアフルバレンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したテトラチアフルバレンの誘導体)から電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例6と同様の方法で半導体装置を製造したところ、実施例6と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。同様に、テトラチアペンタレン、テトラチアペンタレンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したテトラチアペンタレンの誘導体)、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセンから電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例6と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例6と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
また、電荷注入層を、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物の酸化物から構成したところ、より具体的には、ピラニリデン、ピラニリデンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したピラニリデンの誘導体)、ビチアピリニリデン、ビチアピリニリデンの誘導体(具体的には、実施例1にて示したビチアピリニリデンの誘導体)から電荷注入層・前駆体層を構成し、実施例6と同様の方法で半導体装置を製造したところ、やはり、実施例6と同程度にコンタクト抵抗の低減を図ることができた。
実施例7は、実施例6において説明した半導体装置の製造方法の変形である。
以下、実施例7の半導体装置の製造方法を、基体等の模式的な一部端面図である図7の(A)〜(C)を参照して説明する。
[工程−700]
先ず、実施例1の[工程−140]と同様にして、基体41上に、有機半導体材料から成る有機半導体材料層を形成する。
[工程−710]
次いで、有機半導体材料層上に、スピンコート法に基づき、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成する。そして、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施す。こうして、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層46を形成することができる。その後、電荷注入層46及び有機半導体材料層をパターニングすることで、チャネル形成領域44及びチャネル形成領域延在部44A、並びに、チャネル形成領域44及びチャネル形成領域延在部44Aの上に形成された電荷注入層46といった構造を得ることができる(図7の(A)参照)。
[工程−720]
その後、実施例1の[工程−120]と同様にして、チャネル形成領域延在部44Aの上方に、具体的には、電荷注入層46の上に、一対のソース/ドレイン電極45を形成する(図7の(B)参照)。場合によっては、チャネル形成領域延在部44A及び電荷注入層46の側面にもソース/ドレイン電極45が形成される。
[工程−730]
次いで、ソース/ドレイン電極45をエッチング用マスクとして、チャネル形成領域44上の電荷注入層46の部分をエッチングして除去する(図7の(C)参照)。
[工程−740]
次に、実施例1の[工程−110]と同様にして、チャネル形成領域44及び一対のソース/ドレイン電極45の上にゲート絶縁層43を形成し、その後、実施例1の[工程−100]と同様にして、チャネル形成領域44上のゲート絶縁層43の部分の上にゲート電極42を形成する。こうして、図6の(D)に示したと同様の構成、構造を有する半導体装置を得ることができる。
実施例8は、実施例5あるいは実施例6の変形であるが、実施例8において、電子デバイスは、具体的には2端子型の電子デバイスから成り、より具体的には、模式的な一部断面図を図8の(A)及び(B)に示すように、
第1電極51及び第2電極52、並びに、
第1電極51と第2電極52との間に形成された能動層53、
を備えている。尚、能動層53は有機半導体材料から成る。そして、能動層53への光の照射によって電力が生成する。即ち、実施例8の電子デバイスは、光電変換素子あるいは太陽電池として機能する。あるいは又、第1電極51及び第2電極52への電圧の印加によって能動層53が発光する発光素子として機能する。ここで、第1電極51と能動層の延在部53Aとの間、第2電極52と能動層の延在部53Aとの間に、電荷注入層54が形成されている。尚、参照番号50は基体を指す。
以上の点を除き、実施例8の電子デバイスの構成、構造は、基本的に、制御電極及び絶縁層を設けない点を除き、実施例5あるいは実施例6において説明した電子デバイスの構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。実施例8の電子デバイスは、実施例5の[工程−500]〜[工程−520]と同様の工程を実行し、あるいは又、実施例6の[工程−600]〜[工程−620]と同様の工程を実行することで得ることができる。また、場合によっては、基体上に、第1電極、電荷注入層、能動層、電荷注入層、第2電極が、順に積層された構造、構成とすることもできる。
以上、本開示を好ましい実施例に基づき説明したが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。電子デバイスや半導体装置の構造や構成、形成条件、製造条件は例示であり、適宜変更することができる。本開示によって得られた電子デバイス(半導体装置)を、例えば、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、基体や支持体、支持体に多数の電子デバイス(半導体装置)を集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各電子デバイス(半導体装置)を切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。
尚、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
[1]《電子デバイス:第1の態様》
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
電荷注入層は、酸化されることで電気伝導度の値が増加した有機材料から成る電子デバイス。
[2]《電子デバイス:第2の態様》
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
電荷注入層は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
[3]《電子デバイス:第3の態様》
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
電荷注入層は、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
[4]《電子デバイス:第4の態様》
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
電荷注入層は、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
[5]《電子デバイス:第5の態様》
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
電荷注入層は、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
[6]《電子デバイス:第6の態様》
第1電極、
第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
を少なくとも備えており、
第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
電荷注入層は、テトラチアフルバレン及びその誘導体、テトラチアペンタレン及びその誘導体、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセン、ピラニリデン及びその誘導体、並びに、ビチアピリニリデン及びその誘導体から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
[7]絶縁層、及び、絶縁層を介して、第1電極と第2電極との間に位置する能動層の部分に対向して設けられた制御電極を更に備えている[1]乃至[6]のいずれか1項に記載の電子デバイス。
[8]《ボトムゲート・ボトムコンタクト型》
制御電極によって、基体上に形成されたゲート電極が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極上及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
第1電極及び第2電極によって、ゲート絶縁層上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
能動層によって、一対のソース/ドレイン電極の間であってゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン電極の上方に形成されたチャネル形成領域延在部が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている[7]に記載の電子デバイス。
[9]《ボトムゲート・トップコンタクト型》
制御電極によって、基体上に形成されたゲート電極が構成され、
絶縁層によって、ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
能動層によって、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部の上方に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている[7]に記載の電子デバイス。
[10]《トップゲート・ボトムコンタクト型》
第1電極及び第2電極によって、基体上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
能動層によって、一対のソース/ドレイン電極の間の基体上に形成されたチャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン電極の上方に形成されたチャネル形成領域延在部が構成され、
絶縁層によって、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
制御電極によって、チャネル形成領域に対向してゲート絶縁層上に形成されたゲート電極が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている[7]に記載の電子デバイス。
[11]《トップゲート・トップコンタクト型》
能動層によって、基体上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部の上方に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
絶縁層によって、一対のソース/ドレイン電極及びチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
制御電極によって、ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極が構成され、
ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている[7]に記載の電子デバイス。
[12]《半導体装置の製造方法:第1の態様:ボトムゲート・ボトムコンタクト型》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
(B)ゲート絶縁層上に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
(C)一対のソース/ドレイン電極の間に位置するゲート絶縁層上に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(B)と工程(C)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
[13]《半導体装置の製造方法:第2の態様:ボトムゲート・ボトムコンタクト型》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
(B)ゲート絶縁層上に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
(C)一対のソース/ドレイン電極の間に位置するゲート絶縁層上に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(B)と工程(C)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
[14]《半導体装置の製造方法:第3の態様:ボトムゲート・トップコンタクト型》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
(B)ゲート絶縁層上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成した後、
(C)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(B)と工程(C)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
[15]《半導体装置の製造方法:第4の態様:ボトムゲート・トップコンタクト型》
(A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
(B)ゲート絶縁層上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成した後、
(C)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(B)と工程(C)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
[16]《半導体装置の製造方法:第5の態様:トップゲート・ボトムコンタクト型》
(A)基体上に一対のソース/ドレイン電極を形成し、次いで、
(B)一対のソース/ドレイン電極の間に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成した後、
(C)チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(A)と工程(B)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
[17]《半導体装置の製造方法:第6の態様:トップゲート・ボトムコンタクト型》
(A)基体上に一対のソース/ドレイン電極を形成し、次いで、
(B)一対のソース/ドレイン電極の間に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成した後、
(C)チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(A)と工程(B)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
[18]《半導体装置の製造方法:第7の態様:トップゲート・トップコンタクト型》
(A)基体上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成し、次いで、
(B)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
(C)チャネル形成領域及び一対のソース/ドレイン電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(A)と工程(B)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
[19]《半導体装置の製造方法:第8の態様:トップゲート・トップコンタクト型》
(A)基体上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成し、次いで、
(B)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
(C)チャネル形成領域及び一対のソース/ドレイン電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記工程(A)と工程(B)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
[20]電荷注入層・前駆体層に施す酸化処理は、大気雰囲気下における自然酸化である[12]乃至[19]のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
11,21,31,41,50・・・基体、12,22,32,42・・・ゲート電極(制御電極)、13,23,33,44・・・ゲート絶縁層(絶縁層)、14,24,34,44・・・チャネル形成領域、14A,24A,34A,44A・・・チャネル形成領域延在部、24B・・・有機半導体材料層、15,25,35,45・・・ソース/ドレイン電極(第1電極、第2電極)、16,26,36,46,54・・・電荷注入層、27・・・保護層、51・・・第1電極、52・・・第2電極、53・・・能動層、53A・・・能動層の延在部

Claims (19)

  1. 第1電極、
    第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
    第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
    を少なくとも備えており、
    第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
    電荷注入層は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
  2. 第1電極、
    第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
    第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
    を少なくとも備えており、
    第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
    電荷注入層は、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
  3. 第1電極、
    第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
    第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
    を少なくとも備えており、
    第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
    電荷注入層は、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
  4. 第1電極、
    第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
    第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
    を少なくとも備えており、
    第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
    電荷注入層は、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
  5. 第1電極、
    第1電極と離間して設けられた第2電極、及び、
    第1電極の上から第2電極の上に亙り設けられた、有機半導体材料から成る能動層、
    を少なくとも備えており、
    第1電極と能動層との間、及び、第2電極と能動層との間には、電荷注入層が形成されており、
    電荷注入層は、テトラチアフルバレン及びその誘導体、テトラチアペンタレン及びその誘導体、テトラチアテトラセン、ヘキサチオペンタセン、ピラニリデン及びその誘導体、並びに、ビチアピリニリデン及びその誘導体から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物の酸化物から成る電子デバイス。
  6. 絶縁層、及び、絶縁層を介して、第1電極と第2電極との間に位置する能動層の部分に対向して設けられた制御電極を更に備えている請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の電子デバイス。
  7. 制御電極によって、基体上に形成されたゲート電極が構成され、
    絶縁層によって、ゲート電極上及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
    第1電極及び第2電極によって、ゲート絶縁層上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
    能動層によって、一対のソース/ドレイン電極の間であってゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン電極の上方に形成されたチャネル形成領域延在部が構成され、
    ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている請求項6に記載の電子デバイス。
  8. 制御電極によって、基体上に形成されたゲート電極が構成され、
    絶縁層によって、ゲート電極及び基体上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
    能動層によって、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
    第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部の上方に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
    ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている請求項6に記載の電子デバイス。
  9. 第1電極及び第2電極によって、基体上に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
    能動層によって、一対のソース/ドレイン電極の間の基体上に形成されたチャネル形成領域、及び、ソース/ドレイン電極の上方に形成されたチャネル形成領域延在部が構成され、
    絶縁層によって、チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
    制御電極によって、チャネル形成領域に対向してゲート絶縁層上に形成されたゲート電極が構成され、
    ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている請求項6に記載の電子デバイス。
  10. 能動層によって、基体上に形成されたチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部が構成され、
    第1電極及び第2電極によって、チャネル形成領域延在部の上方に形成された一対のソース/ドレイン電極が構成され、
    絶縁層によって、一対のソース/ドレイン電極及びチャネル形成領域上に形成されたゲート絶縁層が構成され、
    制御電極によって、ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極が構成され、
    ソース/ドレイン電極とチャネル形成領域延在部との間に電荷注入層が形成されている請求項6に記載の電子デバイス。
  11. (A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
    (B)ゲート絶縁層上に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
    (C)一対のソース/ドレイン電極の間に位置するゲート絶縁層上に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(B)と工程(C)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
  12. (A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
    (B)ゲート絶縁層上に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
    (C)一対のソース/ドレイン電極の間に位置するゲート絶縁層上に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(B)と工程(C)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
    有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
  13. (A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
    (B)ゲート絶縁層上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成した後、
    (C)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(B)と工程(C)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
  14. (A)基体上にゲート電極を形成した後、基体及びゲート電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
    (B)ゲート絶縁層上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成した後、
    (C)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(B)と工程(C)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
    有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
  15. (A)基体上に一対のソース/ドレイン電極を形成し、次いで、
    (B)一対のソース/ドレイン電極の間に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成した後、
    (C)チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(A)と工程(B)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
  16. (A)基体上に一対のソース/ドレイン電極を形成し、次いで、
    (B)一対のソース/ドレイン電極の間に有機半導体材料から成るチャネル形成領域を形成し、併せて、各ソース/ドレイン電極の上方に有機半導体材料から成るチャネル形成領域延在部を形成した後、
    (C)チャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(A)と工程(B)の間において、各ソース/ドレイン電極上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
    有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
  17. (A)基体上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成し、次いで、
    (B)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
    (C)チャネル形成領域及び一対のソース/ドレイン電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(A)と工程(B)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで、電荷注入層・前駆体層の電気伝導度の値よりも高い電気伝導度の値を有する電荷注入層を形成する工程を更に備えている半導体装置の製造方法。
  18. (A)基体上に、有機半導体材料から成るチャネル形成領域及びチャネル形成領域延在部を形成し、次いで、
    (B)チャネル形成領域延在部の上方に一対のソース/ドレイン電極を形成した後、
    (C)チャネル形成領域及び一対のソース/ドレイン電極の上にゲート絶縁層を形成し、次いで、チャネル形成領域上のゲート絶縁層の部分の上にゲート電極を形成する、
    各工程を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記工程(A)と工程(B)の間において、チャネル形成領域延在部上に、有機化合物から成る電荷注入層・前駆体層を形成した後、電荷注入層・前駆体層に酸化処理を施すことで電荷注入層を形成する工程を更に備えており、
    有機化合物は、ヴァイツ型酸化還元系の有機化合物、π電子の数が4n+3(nは正の整数)である環状構造を有する有機化合物、ジカルコゲン五員環を含む有機化合物、及び、モノカルコゲン六員環を含む有機化合物から成る群から選択された少なくとも1種類の有機化合物から成る半導体装置の製造方法。
  19. 電荷注入層・前駆体層に施す酸化処理は、大気雰囲気下における自然酸化である請求項11乃至請求項18のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
JP2011148018A 2011-07-04 2011-07-04 電子デバイス及び半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP5811640B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011148018A JP5811640B2 (ja) 2011-07-04 2011-07-04 電子デバイス及び半導体装置の製造方法
US13/488,835 US8823105B2 (en) 2011-07-04 2012-06-05 Electronic device and method of manufacturing semiconductor device
CN201210235274.XA CN102867914B (zh) 2011-07-04 2012-06-27 电子器件和半导体器件的制造方法
US13/914,968 US8802491B2 (en) 2011-07-04 2013-06-11 Electronic device and method of manufacturing semiconductor device
US14/338,477 US9601596B2 (en) 2011-07-04 2014-07-23 Electronic device and method of manufacturing semiconductor device
US15/051,655 US9520572B2 (en) 2011-07-04 2016-02-23 Electronic device and method of manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011148018A JP5811640B2 (ja) 2011-07-04 2011-07-04 電子デバイス及び半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013016613A JP2013016613A (ja) 2013-01-24
JP5811640B2 true JP5811640B2 (ja) 2015-11-11

Family

ID=47438089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011148018A Expired - Fee Related JP5811640B2 (ja) 2011-07-04 2011-07-04 電子デバイス及び半導体装置の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (4) US8823105B2 (ja)
JP (1) JP5811640B2 (ja)
CN (1) CN102867914B (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5811640B2 (ja) 2011-07-04 2015-11-11 ソニー株式会社 電子デバイス及び半導体装置の製造方法
CN103123912A (zh) * 2013-02-26 2013-05-29 上海大学 一种顶栅tft阵列基板制造方法
EP2784839B1 (en) 2013-03-26 2017-10-25 Novaled GmbH Method of manufacturing an organic field effect transistor
IL229837A0 (en) * 2013-12-08 2014-03-31 Technion Res & Dev Foundation electronic means
WO2015098192A1 (ja) * 2013-12-27 2015-07-02 シャープ株式会社 半導体装置及び表示装置
CN103887393B (zh) * 2014-03-06 2016-07-06 清华大学 一种发光晶体管及一种发光显示装置
US20170018726A1 (en) * 2014-03-14 2017-01-19 Sony Corporation Electronic device and manufacturing method thereof
CN105374938B (zh) * 2014-08-12 2018-01-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种场效应有机太阳能电池及其制备方法
JP6505857B2 (ja) * 2015-09-24 2019-04-24 富士フイルム株式会社 有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法
WO2017139335A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Sabic Global Technologies B.V. Photosensitive laminate, method of manufacture and image sensor devices
KR102476776B1 (ko) * 2016-03-25 2022-12-13 에스케이하이닉스 주식회사 트랜지스터 및 이를 구비하는 이미지 센서
DE102017100929A1 (de) * 2017-01-18 2018-07-19 Osram Oled Gmbh Verfahren zur Herstellung eines organischen elektronischen Bauelements
CN109859629A (zh) * 2018-12-28 2019-06-07 清华大学深圳研究生院 一种柔性led显示薄膜
CN114823916A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 北海惠科光电技术有限公司 薄膜晶体管、显示面板及薄膜晶体管的制作方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0638491B2 (ja) * 1986-07-04 1994-05-18 三菱電機株式会社 電界効果型トランジスタ
US5107308A (en) * 1986-07-04 1992-04-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Field-effect transistor
DE10153563A1 (de) * 2001-10-30 2003-05-15 Infineon Technologies Ag Verringerung des Kontaktwiderstandes in organischen Feldeffekttransistoren durch Einbettung von Nanopartikeln zur Erzeugung von Feldüberhöhungen
WO2005055309A1 (en) * 2003-12-02 2005-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin film transistor, display device and liquid crystal display device and method for manufacturing the same
JP2005327797A (ja) 2004-05-12 2005-11-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 有機電界効果トランジスタおよびその製造方法
WO2005122293A2 (en) * 2004-06-08 2005-12-22 Princeton University Formation of ordered thin films of organics on metal oxide surfaces
US8026510B2 (en) * 2004-10-20 2011-09-27 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Organic electronic device and method for producing the same
KR100647683B1 (ko) 2005-03-08 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 유기 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판 디스플레이 장치
US7560735B2 (en) * 2005-04-22 2009-07-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor element, organic transistor, light-emitting device, and electronic device
JP5121162B2 (ja) * 2005-04-22 2013-01-16 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体素子、発光装置及び電気機器
US7691666B2 (en) * 2005-06-16 2010-04-06 Eastman Kodak Company Methods of making thin film transistors comprising zinc-oxide-based semiconductor materials and transistors made thereby
KR101508893B1 (ko) * 2008-04-28 2015-04-07 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 정공 주입 수송층을 갖는 디바이스, 및 그 제조 방법, 및 정공 주입 수송층 형성용 잉크
CN102017216B (zh) 2008-04-28 2013-03-27 大日本印刷株式会社 具有空穴注入传输层的器件及其制造方法、以及用于形成空穴注入传输层的墨液
WO2010061823A1 (ja) * 2008-11-28 2010-06-03 ソニー株式会社 薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタおよび電子機器
JP2010171165A (ja) * 2009-01-22 2010-08-05 Sony Corp 有機半導体装置およびその製造方法
JP5429454B2 (ja) * 2009-04-17 2014-02-26 ソニー株式会社 薄膜トランジスタの製造方法および薄膜トランジスタ
WO2011036866A1 (ja) * 2009-09-25 2011-03-31 出光興産株式会社 有機薄膜トランジスタ
EP2506292A4 (en) * 2009-11-26 2013-12-04 Nat Inst For Materials Science METHOD FOR PRODUCING A CONTACT STRUCTURE FOR AN ORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICE AND CONTACT STRUCTURE FOR AN ORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICE
JP5811640B2 (ja) 2011-07-04 2015-11-11 ソニー株式会社 電子デバイス及び半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9520572B2 (en) 2016-12-13
JP2013016613A (ja) 2013-01-24
US20130009135A1 (en) 2013-01-10
US9601596B2 (en) 2017-03-21
CN102867914B (zh) 2017-09-12
US20150017766A1 (en) 2015-01-15
US20160172609A1 (en) 2016-06-16
US8802491B2 (en) 2014-08-12
CN102867914A (zh) 2013-01-09
US8823105B2 (en) 2014-09-02
US20130273689A1 (en) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5811640B2 (ja) 電子デバイス及び半導体装置の製造方法
JP5790095B2 (ja) 薄膜素子及びその製造方法、並びに、画像表示装置の製造方法
JP2008535218A (ja) 薄膜トランジスタのためのポリマー製ゲート誘電体
US20130009161A1 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same, and method of manufacturing image display device
US10134812B2 (en) Electronic device, image display device, and sensor to improve charge injection efficiency
JP2009152355A (ja) 有機薄膜トランジスタの製造方法、及び有機薄膜トランジスタ
US20120288685A1 (en) Thin-film element assembly
Sung et al. Radical polymers improve the metal-semiconductor interface in organic field-effect transistors
US20140291659A1 (en) Dioxaanthanthrene compound, laminated structure and formation method thereof, and electronic device and manufacturing method thereof
US20170018726A1 (en) Electronic device and manufacturing method thereof
WO2011065083A1 (ja) 有機薄膜トランジスタ、およびその製造方法
WO2015004847A1 (en) Electronic device and manufacturing method therefor and image display apparatus and substrate for constituting image display apparatus
JP2010010525A (ja) 電子デバイス及びその製造方法、並びに、半導体装置及びその製造方法
WO2013153998A1 (ja) 電子デバイス及びその製造方法並びに画像表示装置
JP2013197229A (ja) 積層構造体及びその形成方法、並びに、電子デバイス及びその製造方法
JP2014056876A (ja) 電子デバイス、画像表示装置及びセンサー、並びに、電子デバイスの製造方法
JP2013016612A (ja) 半導体装置及びその製造方法、画像表示装置、並びに、画像表示装置を構成する基板
JP2004095874A (ja) 有機半導体素子及びその製造方法
JP2013045836A (ja) 半導体装置及びその製造方法、画像表示装置、並びに、画像表示装置を構成する基板

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140616

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150527

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150602

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150629

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150825

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150907

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5811640

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees