JPH08264863A - 薄膜フラーレンを含んでいるｎチャネル電界効果型トランジスタ - Google Patents
薄膜フラーレンを含んでいるｎチャネル電界効果型トランジスタInfo
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、薄膜フラーレンを含んでいるｎチ
ャネル電界効果トランジスタを提供する。 【解決手段】 ｎチャネル電界効果型トランジスタが、
そのアクティブ要素として薄膜のフラーレン（たとえば
Ｃ60）を使って製造される。そのフラーレン膜は、超高
真空中のデバイスのサブストレート上にデポジットさ
れ、したがって、実質的に酸素を含まない。その後、そ
のチェンバの中にまだ存在している間に、フラーレン膜
が酸素を通さない材料で封止される。
ャネル電界効果トランジスタを提供する。 【解決手段】 ｎチャネル電界効果型トランジスタが、
そのアクティブ要素として薄膜のフラーレン（たとえば
Ｃ60）を使って製造される。そのフラーレン膜は、超高
真空中のデバイスのサブストレート上にデポジットさ
れ、したがって、実質的に酸素を含まない。その後、そ
のチェンバの中にまだ存在している間に、フラーレン膜
が酸素を通さない材料で封止される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜電界効果型トラ
ンジスタ、そして特に、アクティブな要素としてフラー
レン材料の膜を含んでいるトランジスタに関する。
ンジスタ、そして特に、アクティブな要素としてフラー
レン材料の膜を含んでいるトランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】フラーレン膜を含んでいる有機半導体が
薄膜電界効果型トランジスタのアクティブな電子的要素
として提案されてきている。これに関しては、たとえ
ば、Ｈ．クゼメニーほか編集の１９９３年のＳｐｒｉｎ
ｇｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ誌の第１１３巻の５１２−５１３ペ
ージに記載されている、Ｊ．カストナ(Kastner) 他によ
る「フラーレン電界効果型トランジスタ（Ｆｕｌｌｅｒ
ｅｎｅ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒｓ）」を参照されたい。
薄膜電界効果型トランジスタのアクティブな電子的要素
として提案されてきている。これに関しては、たとえ
ば、Ｈ．クゼメニーほか編集の１９９３年のＳｐｒｉｎ
ｇｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ誌の第１１３巻の５１２−５１３ペ
ージに記載されている、Ｊ．カストナ(Kastner) 他によ
る「フラーレン電界効果型トランジスタ（Ｆｕｌｌｅｒ
ｅｎｅ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒｓ）」を参照されたい。
【０００３】これまで提案されてきたフラーレン電界効
果型トランジスタは電子の移動度が比較的低いことによ
って特性付けられている。したがって、前記のカストナ
ほかによる記事の中では、その中で記述されているデバ
イスのフラーレン薄膜の中の電子の移動度は僅かに約１
０-4ｃｍ2 ／Ｖ・秒であると指定されている。
果型トランジスタは電子の移動度が比較的低いことによ
って特性付けられている。したがって、前記のカストナ
ほかによる記事の中では、その中で記述されているデバ
イスのフラーレン薄膜の中の電子の移動度は僅かに約１
０-4ｃｍ2 ／Ｖ・秒であると指定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】電界効果型トランジス
タ・デバイスのフラーレン膜の中の電子の移動度は実効
的にそのデバイスの良さの指数である。したがって、よ
り高い電子の移動度を示すフラーレン薄膜を作るための
絶え間のない努力が続けられてきた。それに成功した場
合、各種の実際的な応用に適している有利なデバイス特
性を持つ、改善された電界効果型トランジスタを製造す
るためのベースが提供される可能性があることが認識さ
れていた。
タ・デバイスのフラーレン膜の中の電子の移動度は実効
的にそのデバイスの良さの指数である。したがって、よ
り高い電子の移動度を示すフラーレン薄膜を作るための
絶え間のない努力が続けられてきた。それに成功した場
合、各種の実際的な応用に適している有利なデバイス特
性を持つ、改善された電界効果型トランジスタを製造す
るためのベースが提供される可能性があることが認識さ
れていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の原理によると、
デバイスの要素として電界効果型トランジスタに含まれ
るフラーレン膜は実質的に酸素を含まないように形成さ
れる。その後、その膜は酸素にさらされることから保護
するために封止される。
デバイスの要素として電界効果型トランジスタに含まれ
るフラーレン膜は実質的に酸素を含まないように形成さ
れる。その後、その膜は酸素にさらされることから保護
するために封止される。
【０００６】さらに詳しく言えば、６０個以上の炭素原
子を持っている炭素クラスター分子を含んでいる、実質
的に酸素を含まない膜が超高真空中でデポジットされ
て、電界効果型トランジスタのアクティブ要素を形成す
る。その後、そのデバイスがまだ超高真空チャンバの中
にある間に、その膜が酸素を通さない封止層で覆われ
る。
子を持っている炭素クラスター分子を含んでいる、実質
的に酸素を含まない膜が超高真空中でデポジットされ
て、電界効果型トランジスタのアクティブ要素を形成す
る。その後、そのデバイスがまだ超高真空チャンバの中
にある間に、その膜が酸素を通さない封止層で覆われ
る。
【０００７】本発明の原理によって行なわれるいくつか
の製造シーケンスにおいて、アクティブなフラーレン膜
を形成する前に、電子ドナー材料の層がそのデバイス構
造の上にデポジットされる。その方法により、アクティ
ブ膜の中の電子の移動度が増加する。
の製造シーケンスにおいて、アクティブなフラーレン膜
を形成する前に、電子ドナー材料の層がそのデバイス構
造の上にデポジットされる。その方法により、アクティ
ブ膜の中の電子の移動度が増加する。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１はサブストレート層１０の上
に本発明の原理にしたがって次々に積み重ねられて作ら
れた、薄膜ｎチャネル電界効果型トランジスタを示して
いる。層１０は導電性のサブストレートを構成する。特
定の例によると、層１０は高濃度でドープされたシリコ
ンのｎチャネルの層を構成する。説明的には、層１０は
約０．０１Ωｃｍの抵抗を示すように設計されている。
１つの特定のデバイス構造においては、層１０のＹ方向
の厚さは約４００ミクロン（μｍ）であり、Ｘ方向およ
びＺ方向の寸法はそれぞれ約０．７５センチメートル
（ｃｍ）である。最終のデバイス構造においては、導電
性のサブストレート層１０は電界効果型トランジスタの
ゲート電極として動作する。
に本発明の原理にしたがって次々に積み重ねられて作ら
れた、薄膜ｎチャネル電界効果型トランジスタを示して
いる。層１０は導電性のサブストレートを構成する。特
定の例によると、層１０は高濃度でドープされたシリコ
ンのｎチャネルの層を構成する。説明的には、層１０は
約０．０１Ωｃｍの抵抗を示すように設計されている。
１つの特定のデバイス構造においては、層１０のＹ方向
の厚さは約４００ミクロン（μｍ）であり、Ｘ方向およ
びＺ方向の寸法はそれぞれ約０．７５センチメートル
（ｃｍ）である。最終のデバイス構造においては、導電
性のサブストレート層１０は電界効果型トランジスタの
ゲート電極として動作する。
【０００９】適切な絶縁材料の層１２がその後、図１の
サブストレート層１０の上面全体に形成される。たとえ
ば、層１２は二酸化シリコンから構成される。説明的な
１つの例においては、二酸化シリコンの層１２は標準の
ウエット酸化ステップでシリコンのサブストレート層１
０の上に重ねて形成され、そのＹ方向の厚さは約３００
０オングストロームである。
サブストレート層１０の上面全体に形成される。たとえ
ば、層１２は二酸化シリコンから構成される。説明的な
１つの例においては、二酸化シリコンの層１２は標準の
ウエット酸化ステップでシリコンのサブストレート層１
０の上に重ねて形成され、そのＹ方向の厚さは約３００
０オングストロームである。
【００１０】その後、図１に示されているように、導電
性のパッドが絶縁層１２の上面の指定された部分に形成
される。これは従来のリソグラフィック技法を利用して
行なわれる。説明的には、そのような各パッドは標準の
二層コンタクト構造から構成される。１つの特定のデバ
イスにおいては、パッドの底部の層１４および１６はそ
れぞれ厚さ２５０オングストロームのクロームの層から
構成され、そしてパッドの上部の層１８および２０はそ
れぞれ２５０オングストロームの厚さの金の層から構成
される。特定の例によると、そのような導電性の各パッ
ドのＸ方向の広がりは約０．２５ｃｍであり、そのＺ方
向の広がりは約０．５ｃｍである。
性のパッドが絶縁層１２の上面の指定された部分に形成
される。これは従来のリソグラフィック技法を利用して
行なわれる。説明的には、そのような各パッドは標準の
二層コンタクト構造から構成される。１つの特定のデバ
イスにおいては、パッドの底部の層１４および１６はそ
れぞれ厚さ２５０オングストロームのクロームの層から
構成され、そしてパッドの上部の層１８および２０はそ
れぞれ２５０オングストロームの厚さの金の層から構成
される。特定の例によると、そのような導電性の各パッ
ドのＸ方向の広がりは約０．２５ｃｍであり、そのＺ方
向の広がりは約０．５ｃｍである。
【００１１】最終のデバイス構造において、上記の図１
に示されている導電性のパッドはここで記述されている
電界効果型トランジスタのソースおよびドレインの電極
として動作する。導電性パッドの向き合っているエッジ
間のＸ方向の間隔によって、トランジスタのチャネル長
が決められる。説明的な１つの特殊なデバイス構造の例
では、このチャネル長は約１０μｍである。
に示されている導電性のパッドはここで記述されている
電界効果型トランジスタのソースおよびドレインの電極
として動作する。導電性パッドの向き合っているエッジ
間のＸ方向の間隔によって、トランジスタのチャネル長
が決められる。説明的な１つの特殊なデバイス構造の例
では、このチャネル長は約１０μｍである。
【００１２】その後、コンタクトの配線２２および２４
がそれぞれ図１に示されているコンタクト・パッドの上
部の層１８および２０に取り付けられる。説明的には、
配線２２はその左側のエッジの近くに層１８の上面に接
続され、配線２４は層２４の上部の面上にその右側のエ
ッジの近くに接続される。この方法で、その後、リード
２２および２４を接触させずに層１８および２０の上面
の部分を覆うための、それ以降にデポジットされるフラ
ーレン膜のために十分な面積が残っている。別のコンタ
クト配線２６はサブストレート層１０の底面に接続され
る。配線２２および２４および２６の付加は、たとえ
ば、標準の銀ペイントまたは銀エポキシを使って作られ
る。最終のデバイス構造において、配線２２、２４おお
２６は、それぞれトランジスタのソース、ドレインおよ
びゲートを構成する。
がそれぞれ図１に示されているコンタクト・パッドの上
部の層１８および２０に取り付けられる。説明的には、
配線２２はその左側のエッジの近くに層１８の上面に接
続され、配線２４は層２４の上部の面上にその右側のエ
ッジの近くに接続される。この方法で、その後、リード
２２および２４を接触させずに層１８および２０の上面
の部分を覆うための、それ以降にデポジットされるフラ
ーレン膜のために十分な面積が残っている。別のコンタ
クト配線２６はサブストレート層１０の底面に接続され
る。配線２２および２４および２６の付加は、たとえ
ば、標準の銀ペイントまたは銀エポキシを使って作られ
る。最終のデバイス構造において、配線２２、２４おお
２６は、それぞれトランジスタのソース、ドレインおよ
びゲートを構成する。
【００１３】次に、本発明の特定の機能にしたがって、
アミン材料などの従来の電子ドナー材料の層が図１のデ
バイス構造の表面全体にデポジットされる。そのような
層は図２に示されており、その中でその層は参照番号２
８で示されている。
アミン材料などの従来の電子ドナー材料の層が図１のデ
バイス構造の表面全体にデポジットされる。そのような
層は図２に示されており、その中でその層は参照番号２
８で示されている。
【００１４】図２の層２８を形成するために各種の電子
ドナー材料が適している。したがって、たとえば、層２
８はテトラキス（ディメチルアミン）エチレン（ＴＤＡ
Ｅ）またはディエチレン・トリアミンなどの既知のアミ
ンがデポジットされた層から構成することができる。
ドナー材料が適している。したがって、たとえば、層２
８はテトラキス（ディメチルアミン）エチレン（ＴＤＡ
Ｅ）またはディエチレン・トリアミンなどの既知のアミ
ンがデポジットされた層から構成することができる。
【００１５】本発明の原理にしたがって実行される１つ
の特定の説明的な製造シーケンスにおいて、図１に示さ
れているデバイス構造が直径１インチ、長さ２０インチ
のガラスのフロー・チューブの中央付近に置かれる。約
０．１〜０．２mlのＴＤＡＥを含んでいる磁器のボート
がそのチューブの内部、そしてその一端の近くに置かれ
る。その後、室温において窒素ガスがそのチューブに沿
ってボートの上に流される。その速度は約１２時間の間
に１分当たり約１リットルの窒素が流される程度であ
る。この方法で、窒素のキャリアに乗せられたＴＤＡＥ
がデバイス構造の表面上に流される。結果として、図２
に示されているＴＤＡＥの層２８が、それによって形成
される。
の特定の説明的な製造シーケンスにおいて、図１に示さ
れているデバイス構造が直径１インチ、長さ２０インチ
のガラスのフロー・チューブの中央付近に置かれる。約
０．１〜０．２mlのＴＤＡＥを含んでいる磁器のボート
がそのチューブの内部、そしてその一端の近くに置かれ
る。その後、室温において窒素ガスがそのチューブに沿
ってボートの上に流される。その速度は約１２時間の間
に１分当たり約１リットルの窒素が流される程度であ
る。この方法で、窒素のキャリアに乗せられたＴＤＡＥ
がデバイス構造の表面上に流される。結果として、図２
に示されているＴＤＡＥの層２８が、それによって形成
される。
【００１６】次に、製造中の電界効果型トランジスタの
アクティブな要素を構成することになる有機半導体膜が
図２の構造の上に形成される。本発明の特定の説明的な
一実施例において、この形成ステップは酸素が実質的に
除去されている超高真空（ＵＨＶ）チャンバにおいて実
行される。さらに、図２の構造の上に形成されるフラー
レン材料の供給源を含んでいるソースから、デポジショ
ンのステップが開始される前に気体が放出される。これ
によってそのソース材料の中に存在していた可能性のあ
るすべての酸素が実質的に取り除かれる。これらの重要
なステップは、電界効果型トランジスタの中に含めるの
に適している或る種のフラーレンがその中の酸素の存在
によって大きく影響されるという発明的な発見に基づい
ており、そのために必要となっている。特に、そのよう
なトランジスタのアクティブなフラーレン要素の中に酸
素が存在すると、その要素の電子の移動度特性が大幅に
減少することになり、それによってそのトランジスタの
電気的性能が大幅に劣化する。
アクティブな要素を構成することになる有機半導体膜が
図２の構造の上に形成される。本発明の特定の説明的な
一実施例において、この形成ステップは酸素が実質的に
除去されている超高真空（ＵＨＶ）チャンバにおいて実
行される。さらに、図２の構造の上に形成されるフラー
レン材料の供給源を含んでいるソースから、デポジショ
ンのステップが開始される前に気体が放出される。これ
によってそのソース材料の中に存在していた可能性のあ
るすべての酸素が実質的に取り除かれる。これらの重要
なステップは、電界効果型トランジスタの中に含めるの
に適している或る種のフラーレンがその中の酸素の存在
によって大きく影響されるという発明的な発見に基づい
ており、そのために必要となっている。特に、そのよう
なトランジスタのアクティブなフラーレン要素の中に酸
素が存在すると、その要素の電子の移動度特性が大幅に
減少することになり、それによってそのトランジスタの
電気的性能が大幅に劣化する。
【００１７】したがって、図２に示されているデバイス
構造が、次の本発明の原理にしたがって再処理されるた
めに標準のＵＨＶチャンバの中に置かれる。説明的に
は、その構造は約９０℃で約１２時間その中でベークさ
れる。約１０-8Ｔｏｒｒの最終圧力がそのチェンバの中
に確立される。
構造が、次の本発明の原理にしたがって再処理されるた
めに標準のＵＨＶチャンバの中に置かれる。説明的に
は、その構造は約９０℃で約１２時間その中でベークさ
れる。約１０-8Ｔｏｒｒの最終圧力がそのチェンバの中
に確立される。
【００１８】有利なことに、ＵＨＶチャンバは従来の水
晶のマイクロ天秤を備えている。そのような装置によっ
て、図２のデバイス構造の上にデポジットされるアクテ
ィブ要素を構成しているフラーレン膜の厚さを正確にモ
ニタすることができる。
晶のマイクロ天秤を備えている。そのような装置によっ
て、図２のデバイス構造の上にデポジットされるアクテ
ィブ要素を構成しているフラーレン膜の厚さを正確にモ
ニタすることができる。
【００１９】そのアクティブ要素を構成している薄膜
は、図２に示されているデバイス構造の上面の指定され
た部分だけにデッポジットされる。これを行なうには、
たとえば、テフロン樹脂ポリマなどから作られた標準の
マスクが使われる。説明的には、そのマスクは図２の構
造のＸ−Ｚの上面とほぼ同じ面積を持つ平坦なシートか
ら構成される。そのマスクの中の四角形の切り抜き部、
すなわち、開口部がその構造の上面の特定の部分を定義
し、その上にフラーレン材料がデポジットされてデバイ
スのアクティブ要素を形成する。
は、図２に示されているデバイス構造の上面の指定され
た部分だけにデッポジットされる。これを行なうには、
たとえば、テフロン樹脂ポリマなどから作られた標準の
マスクが使われる。説明的には、そのマスクは図２の構
造のＸ−Ｚの上面とほぼ同じ面積を持つ平坦なシートか
ら構成される。そのマスクの中の四角形の切り抜き部、
すなわち、開口部がその構造の上面の特定の部分を定義
し、その上にフラーレン材料がデポジットされてデバイ
スのアクティブ要素を形成する。
【００２０】また、ＵＨＶチャンバの中の図２のデバイ
ス構造を従来のプローブ・コネクタに接続すると便利で
ある。そのコネクタをソース、ドレインおよびゲートの
リード２２、２４および２６に配線することによって、
そのアクティブ要素が形成されている間に、その構造の
電気的特性をモニタをすることができる。
ス構造を従来のプローブ・コネクタに接続すると便利で
ある。そのコネクタをソース、ドレインおよびゲートの
リード２２、２４および２６に配線することによって、
そのアクティブ要素が形成されている間に、その構造の
電気的特性をモニタをすることができる。
【００２１】さらに、ＵＨＶチャンバの中にある標準の
シャッターを含めると普通は有利である。そのシャッタ
ーは前記のマスクの中の切り抜き部分を覆うように働
く。そのデポジション・プロセスが正しく進行している
ことがモニタされると、シャッターが開かれ、それによ
ってフラーレン材料が図２のデバイス構造の上面のマス
クされない部分にデポジットされる。
シャッターを含めると普通は有利である。そのシャッタ
ーは前記のマスクの中の切り抜き部分を覆うように働
く。そのデポジション・プロセスが正しく進行している
ことがモニタされると、シャッターが開かれ、それによ
ってフラーレン材料が図２のデバイス構造の上面のマス
クされない部分にデポジットされる。
【００２２】本発明にしたがって、サッカー・ボール状
の構造に配置された６０個またはそれ以上の原子をそれ
ぞれ持っている分子から構成される、既知のフラーレン
または炭素クラスタ材料が、電界効果型トランジスタの
アクティブ要素を形成するために採用される。そのよう
な既知の材料としては、Ｃ60およびそれより高位のフラ
ーレン、たとえば、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78、Ｃ82、Ｃ84およ
びＣ90などがある。
の構造に配置された６０個またはそれ以上の原子をそれ
ぞれ持っている分子から構成される、既知のフラーレン
または炭素クラスタ材料が、電界効果型トランジスタの
アクティブ要素を形成するために採用される。そのよう
な既知の材料としては、Ｃ60およびそれより高位のフラ
ーレン、たとえば、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78、Ｃ82、Ｃ84およ
びＣ90などがある。
【００２３】特定の例によって、約０．１グラムの固体
のＣ60材料を含んでいるソースが、図２のデバイス構造
を含んでいるＵＨＶチャンバの中に置かれる。そのチャ
ンバの圧力は約１０-8Ｔｏｒｒであって、そのソースが
約２５０℃で約１２時間にわたって設定され、維持され
る。これはソースの中の材料から気体を放出させるよう
に働き、それによってその中に存在していた可能性のあ
るすべての酸素が実質的に取り除かれる。
のＣ60材料を含んでいるソースが、図２のデバイス構造
を含んでいるＵＨＶチャンバの中に置かれる。そのチャ
ンバの圧力は約１０-8Ｔｏｒｒであって、そのソースが
約２５０℃で約１２時間にわたって設定され、維持され
る。これはソースの中の材料から気体を放出させるよう
に働き、それによってその中に存在していた可能性のあ
るすべての酸素が実質的に取り除かれる。
【００２４】その後、ＵＨＶチャンバの中のソースの温
度が約４００℃に上げられ、それによってフラーレン材
料を蒸発させる。そのソース材料のデポジションが正し
く進行していることが観測されると、前記のシャッター
が開かれて、デバイス構造へのＣ60のドープされていな
い膜のデポジションが開始される。この方法で作られた
膜は最大寸法が約６０オングストロームであるランダム
な粒状の多結晶を含んでいる。重要なことに、そのよう
な膜が実質的に酸素を含まず、比較的高い電子移動度を
示す電界効果型トランジスタにおけるｎ型半導体として
機能する。
度が約４００℃に上げられ、それによってフラーレン材
料を蒸発させる。そのソース材料のデポジションが正し
く進行していることが観測されると、前記のシャッター
が開かれて、デバイス構造へのＣ60のドープされていな
い膜のデポジションが開始される。この方法で作られた
膜は最大寸法が約６０オングストロームであるランダム
な粒状の多結晶を含んでいる。重要なことに、そのよう
な膜が実質的に酸素を含まず、比較的高い電子移動度を
示す電界効果型トランジスタにおけるｎ型半導体として
機能する。
【００２５】図２のデバイス構造の指定された部分に最
終的にデポジットされたフラーレン膜が、図３の中で参
照番号３０によって示されている。説明的には、膜３０
のＹ方向の厚さは約８００オングストロームである。
終的にデポジットされたフラーレン膜が、図３の中で参
照番号３０によって示されている。説明的には、膜３０
のＹ方向の厚さは約８００オングストロームである。
【００２６】膜３０は図４の上面図の中にも示されてい
る。例で示すと、図４の膜３０のＺ方向の広がりは約
０．４ｃｍであり、Ｘ方向の寸法は約０．２５ｃｍであ
る。したがって、結果の電界効果型トランジスタのチャ
ネル幅も約０．４ｃｍになる。
る。例で示すと、図４の膜３０のＺ方向の広がりは約
０．４ｃｍであり、Ｘ方向の寸法は約０．２５ｃｍであ
る。したがって、結果の電界効果型トランジスタのチャ
ネル幅も約０．４ｃｍになる。
【００２７】本発明の原理にしたがって、デポジットさ
れた膜３０を酸素の影響から保護される必要がある。し
たがって、図３および４のデバイス構造をＵＨＶチャン
バから取り除く前に、膜３０は酸素を透過させない保護
コーティングで封止される。そのような保護コーティン
グが図５に示されている。その中でコーティングは参照
番号３２で示されている。
れた膜３０を酸素の影響から保護される必要がある。し
たがって、図３および４のデバイス構造をＵＨＶチャン
バから取り除く前に、膜３０は酸素を透過させない保護
コーティングで封止される。そのような保護コーティン
グが図５に示されている。その中でコーティングは参照
番号３２で示されている。
【００２８】説明的には、封止膜３２はドープされたガ
ラス、酸化シリコン、シリコンまたはパリレンなどの標
準の材料から構成される。層３２のＹ方向の厚さは、た
とえば、約１μｍである。
ラス、酸化シリコン、シリコンまたはパリレンなどの標
準の材料から構成される。層３２のＹ方向の厚さは、た
とえば、約１μｍである。
【００２９】図５に示されている特定の説明的な電界効
果型トランジスタは、有利な電気的特性を示す。このデ
バイスの薄いアクティブ膜３０は約０．３ｃｍ2 ／Ｖ・
秒の典型的な電界効果型の電子の移動度を示す。さら
に、このデバイスのオン／オフ比（ゲート電圧が０の時
にソースからドレインへ流れる電流に対する、ゲート電
圧が＋１０Ｖの時にソースからドレインへ流れる電流の
比）は約２０である。さらに、説明されている特定のデ
バイスのしきい値電圧（チャネルをオープンするのに必
要な電圧）は、約−２．７Ｖである。
果型トランジスタは、有利な電気的特性を示す。このデ
バイスの薄いアクティブ膜３０は約０．３ｃｍ2 ／Ｖ・
秒の典型的な電界効果型の電子の移動度を示す。さら
に、このデバイスのオン／オフ比（ゲート電圧が０の時
にソースからドレインへ流れる電流に対する、ゲート電
圧が＋１０Ｖの時にソースからドレインへ流れる電流の
比）は約２０である。さらに、説明されている特定のデ
バイスのしきい値電圧（チャネルをオープンするのに必
要な電圧）は、約−２．７Ｖである。
【００３０】いくつかの実際的な応用の場合、ここで説
明された電界効果型デバイスから原子ドナー層２８を省
くことが有利な場合がある。層２８がない場合、本発明
にしたがって作られたそのような電界効果型デバイスの
アクティブ膜３０は、やや減少した標準値の約０．０８
ｃｍ2 ／Ｖ・秒の電子の移動度を示す。しかし、そのよ
うな層２８がないデバイスのオン／オフ比は約１０6 の
値にまで増加し、そのしきい値電圧は約＋１５Ｖに変化
する。
明された電界効果型デバイスから原子ドナー層２８を省
くことが有利な場合がある。層２８がない場合、本発明
にしたがって作られたそのような電界効果型デバイスの
アクティブ膜３０は、やや減少した標準値の約０．０８
ｃｍ2 ／Ｖ・秒の電子の移動度を示す。しかし、そのよ
うな層２８がないデバイスのオン／オフ比は約１０6 の
値にまで増加し、そのしきい値電圧は約＋１５Ｖに変化
する。
【００３１】本発明にしたがって作られる電界効果型ト
ランジスタの有利な電気的特性は、そのアクティブ要素
（フラーレン膜）が実質的に酸素を含まない方法で形成
され、維持されるという事実から主として生じる。その
方法で、フラーレン材料の格子の中に酸素分子によって
形成される電子のトラップはおおむね回避され、それに
よって、その膜の電子の移動度は従来から知られている
電界効果型デバイスの中のそのような膜と比べて大幅に
高められる。
ランジスタの有利な電気的特性は、そのアクティブ要素
（フラーレン膜）が実質的に酸素を含まない方法で形成
され、維持されるという事実から主として生じる。その
方法で、フラーレン材料の格子の中に酸素分子によって
形成される電子のトラップはおおむね回避され、それに
よって、その膜の電子の移動度は従来から知られている
電界効果型デバイスの中のそのような膜と比べて大幅に
高められる。
【００３２】最後に、上記の構造および製造技法は、本
発明の原理の単なる説明的なものであることが理解され
るべきである。これらの原理にしたがって本発明の精神
および適用範囲から離れることなしに、この分野の技術
に熟達した人によって数多くの修正および変形が考えら
れる。したがって、たとえば、ここではＵＨＶチャンバ
の中でのフラーレン膜の形成が強調されたが、本発明に
したがって、酸素を含まない他の既知のデポジション・
プロセスによってその膜を形成することもできる。
発明の原理の単なる説明的なものであることが理解され
るべきである。これらの原理にしたがって本発明の精神
および適用範囲から離れることなしに、この分野の技術
に熟達した人によって数多くの修正および変形が考えら
れる。したがって、たとえば、ここではＵＨＶチャンバ
の中でのフラーレン膜の形成が強調されたが、本発明に
したがって、酸素を含まない他の既知のデポジション・
プロセスによってその膜を形成することもできる。
本発明および、上記の、そして他の特徴は付属図面と組
み合わせて以下の詳細説明を考慮することによって完全
に理解される。図面は寸法比例の形では書かれていな
い。
み合わせて以下の詳細説明を考慮することによって完全
に理解される。図面は寸法比例の形では書かれていな
い。
【図１】本発明の原理にしたがって作られた、部分的に
完成している薄膜電界効果型トランジスタ・デバイスの
構造の詳細を示している断面図である。
完成している薄膜電界効果型トランジスタ・デバイスの
構造の詳細を示している断面図である。
【図２】図１の構造の上面に電子ドナーの膜がデポジッ
トされた後の構造を示している図である。
トされた後の構造を示している図である。
【図３】上面の指定された部分を覆っているフラーレン
膜が形成された後の、図２の構造を示している図であ
る。
膜が形成された後の、図２の構造を示している図であ
る。
【図４】図３の構造の上面図である。
【図５】封止層が追加された後の図３および４に示され
ている構造の断面図である。
ている構造の断面図である。
フロントページの続き (72)発明者 アーサー フォスター ヘバード アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，サマーセット，バレンタイン ロード 104 (72)発明者 トーマス テー．エム．パルストラ アメリカ合衆国 07974 ニュージャーシ ィ，ニュープロヴィデンス，スプリングフ ィールド アヴェニュー 1086
Claims (15)
- 【請求項１】 アクティブ要素としてフラーレン膜を含
んでいる薄膜電界効果型トランジスタを製造する方法で
あって、前記方法は、 実質的に酸素を含まない前記電界効果型トランジスタの
フラーレン膜を形成するステップを含んでいることを特
徴とする方法。 - 【請求項２】 前記フラーレン膜が少なくとも６０個の
炭素原子をそれぞれ持っている炭素クラスタ分子を含ん
でいることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記分子がＣ60、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78、Ｃ
82、Ｃ84およびＣ90から構成されるグループから選択さ
れることを特徴とする、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 酸素を通さない封止層で前記トランジス
タのフラーレン膜を覆うステップをさらに含んでいるこ
とを特徴とする、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 デバイスのサブストレートの上面の指定
された部分に前記フラーレン膜を形成する前に、電子ド
ナー層が前記デバイスのサブストレートの上面全体に形
成されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記電子ドナー層がアミン材料を含んで
いるを特徴する、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記アミン材料がＴＤＡＥを含んでいる
ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記フラーレン膜が超高真空チャンバの
中のデバイスのサブストレートの上面の指定された部分
に形成されることを特徴とする、請求項４に記載の方
法。 - 【請求項９】 前記チャンバの中の圧力が約１０-8Ｔｏ
ｒｒに設定されていることを特徴とする、請求項８に記
載の方法。 - 【請求項１０】 前記チャンバの中にフラーレン材料を
置くステップと、前記材料の中に存在している可能性の
ある酸素を放出させるために約１２時間、約２５０℃で
前記材料をベークするステップとをさらに含んでいる、
請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記フラーレン材料を前記チャンバの
中で約４００℃まで加熱し、前記材料を蒸発させ、前記
デバイス構造の上面の指定された部分に薄膜を形成する
ステップをさらに含んでいる、請求項１０に記載の方
法。 - 【請求項１２】 前記デバイス構造がまだ前記チャンバ
の中にある間に、酸素を通さない封止層で前記フラーレ
ン膜を覆うステップをさらに含んでいる、請求項１１に
記載の方法。 - 【請求項１３】 導電性のサブストレート層、前記サブ
ストレート層の上面全体を覆っている絶縁層、前記絶縁
層の上面に設けられた第１および第２の隔てられた導電
性コンタクト、前記絶縁層の上面の指定された部分を覆
っている実質的に酸素を含まない非ドープのフラーレン
膜とを含んでいて、前記コンタクトが前記コンタクト間
に電子の伝導経路を形成する、薄膜電界効果型トランジ
スタ・デバイス。 - 【請求項１４】 前記フラーレン膜の底面と前記コンタ
クトおよび前記絶縁層の上面との間に挿入された電子ド
ナー層をさらに含んでいる、請求項１３に記載のデバイ
ス。 - 【請求項１５】 前記サブストレート層がｎ型のドープ
されたシリコンを含み、前記絶縁層が二酸化シリコンを
含み、前記フラーレン膜がＣ60を含み、前記酸素を通さ
ない層がドープされたガラスを含み、そして前記電子ド
ナー層がアミン材料を含んでいることを特徴とする、請
求項１４に記載のデバイス。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US40422195A | 1995-03-15 | 1995-03-15 | |
| US08/404221 | 1995-03-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08264863A true JPH08264863A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=23598680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8059209A Withdrawn JPH08264863A (ja) | 1995-03-15 | 1996-03-15 | 薄膜フラーレンを含んでいるｎチャネル電界効果型トランジスタ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5693977A (ja) |
| EP (1) | EP0732757A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08264863A (ja) |
| KR (1) | KR960036147A (ja) |
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| WO1999059101A2 (en) | 1998-05-12 | 1999-11-18 | E-Ink Corporation | Microencapsulated electrophoretic electrostatically-addressed media for drawing device applications |
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