JPS62183128A - 有機半導体装置の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電解重合膜を半導体層に使った有機半導体装置
の製造法に関するものである。

従来の技術 無機半導体において、結晶の加工限界からくる半導体物
性の制御限界のために、微細化の限界がさけばれている
。そこで、有機化合物の機能に注目し、それを電子デバ
イスに応用しようとする研究がおこなわれている。その
中で、有機物を半導体層に使った電子デバイスが注目を
集めている。

特に製造が容易な電解重合膜を半導体層に使った半導体
装置が数多くの研究が行なわれている。

従来、半導体層として用いられている電解重合膜の製造
における電解重合に際しては、電解波形としては直流を
連続的に印加していた。このような電解電圧を印加する
方法では、第２図ａに示すごとく、電極１面の電流密度
が高い部分から高分子が樹枝状２に成長を開始する。さ
らに、電流を連続的に印加すると、第２図す及びＣに示
すように析出した電解重合分子の樹枝表面上の先端部分
に高分子の成長が続いておこる。その結果、単位面積の
電極における電解重合高分子鎖の成長数が少なく、比重
の小さな膜となる。すなわち、半導体界面と高分子との
接合面において接合密度が少ない半導体となる。

一例として、電界効果トランジスタを第３図に示す。こ
の製造法は次のとおりである。まずゲート電極３上に酸
化シリコン膜４を形成し、酸化シリコン膜４上にソース
電極６およびドレイ／電極６を形成する。その後に、ソ
ース電極６およびドレイン電極６を陽極として、電解液
中で、電解波形として直流を連続的に印加し、ソース電
極５とドレイン電極６の間に電解重合膜７を形成する。

このような、電解波形として直流を連続的に印加する方
法で析出した電解重合膜は、ソースおよびドレイン電極
４，５の電流密度の大きい部分から析出が開始され、析
出途中の段階においても、電解重合膜の樹枝表面上の先
端部の電流密度の大きいところから成長が進行し、ソー
ス・ドレイン電極を被覆する。

発明が解決しようとする問題点 このような、従来法の電解重合膜は、電極との接合密度
が小さく、膜自身も平滑でなく、不均一で、緻密でなく
、機械的強度も十分でない。従って、このような膜をた
とえば、電界効果トランジスタなどの半導体装置に応用
しても、トランジスタ特性は不十分であった。

問題点を解決するだめの手段 周期的に一定時間逆バイアスを印加しながら電解酸化を
行うことにより、電解重合膜からなる半導体層を形成す
る。

作用 逆バイアスを印加することにより、電流密度の大きい部
分を中心として脱ドーピングが進行し、正バイアスが印
加された時に、脱ドープされた部分における重合は抑制
されるとともに、他の部分における重合が促進され、全
体として高分子の成長が緻密なものとなる。

実施例 電解重合法により析出する導電性高分子膜は、膜自身、
陰イオンのドーピング、脱ドーピングを可逆的に行ない
得る性質を持っている。逆バイアス（負）を印加すると
、第４図＆のように、電流密度の大きい部分特に樹枝状
高分子の先端部分８を中心として、脱ドーピングが進行
し、導電性高分子が絶縁性に変化する。次に、正バイア
スがかかった状態では、同図すのように、ドーピング部
分と析出した樹枝状高分子の導体部分と絶縁部分の境界
９および電極付近１０で、存在するモノマの電子引きぬ
きが同時通合し、重合が促進する。

その結果、高分子の成長が緻密なものとなる。即ち、電
極と半導体界面での接合密度が高く、平滑で均一な、緻
密な、機械的強度の強い膜が得られる。

本発明を適用しうる有機半導体装置の範囲は、電解重合
膜と電極の接合による半導体装置すべてにわたる 本発明を適用しうるモノマとしては、ピロール。

チオフェン、Ｎ−メチルピロール、３メチルチオフエン
などの五員環化合物、アニリン、フェノールなどで代表
される芳香族化合物、ジベンゾクラウンエーテル、ビニ
ルピリジンなどのビニル基合金む化合物などを挙げるこ
とができる。

以下実施例について、図面を用いて説明する。

実施例１ 第１図に示す３ｏｏｍｌの電解浴１２に、陰極１３とし
て長さ３０．巾２ｃ！ＩＩの白金板を、陽極１４として
、長さ１α１幅１ｍのステンレス板を、参照電極１６と
して、銀線を設置した。電源１６として、パルスジェネ
レータを用いた。電解浴１２中ニ、ピロール１．Ｏｇ、
ホウフッ化リテユウム１．２９．アセトニトリル１ｏｏ
ｒａｌを入れる。正バイアスとして、参照電極１６に対
して０．６８　Ｖを２秒間印加し、逆バイアスを２秒間
印加し、２時間電解重合を行なった。アセトニ）　ＩＪ
ル、水で電解重合膜の堆積したステンレス基板を洗浄し
た。

その後、脱ドーピングを行ない電解重合膜を絶縁状態に
し、０．６ｆｌの穴が１ｏＯコあいたマスクをこの基板
におき、金を蒸着した。蒸着した金と基板との導通状態
を調べた結果、はとんどが絶縁状態を示した。比較のた
め正バイアスを連続印加し、前述の操作を行ない導通状
態を調べると９５コが導通していた。

この結果から逆バイアスを印加して得られる電解重合膜
は平滑で、均一で、緻密であることがわかった。

実施例２ 電界効果トランジスタの特性を、本発明法で製造した場
合と従来法（正バイアス連続印加）で製造した場合とに
ついて比較した。実施例１と同様の操作で電解重合膜を
得、第３図に示す構成の電界効果トランジスタを各々の
重合法で、２６コづつ製造し、トランジスタ特性を測定
した。その結果、本発明による方法では、２４コのトラ
ンジスタ動作を確認したが従来法では、２コしか確認で
きなかった。

１だ、本発明による電界効果トランジスタは、従来法の
それに比較して、スイッチング・スピードが２ケタ早く
なっていた。

この結果から、電界効果トランジスタを安定に製造でき
るとともに、電極と電解重合膜の接合密度が上がり、抵
抗が下がりトランジスタ特性が著しく改善されているこ
とがわかる。

以上の記載においては、有機半導体装置として電界効果
トランジスタを中心に説明をしたが、電極と電解重合膜
の接合を応用する半導体装置全般に適用できることは自
明である。

発明の効果 本発明に従い周期的に一定時間逆バイアスを印加して作
成した電解重合膜は、電極との接合密度が高く、平滑で
、均一で、緻密である。

このような重合膜を半導体層に使用した有機半導体装置
は、製造において高い歩留りを期待できるとともにその
性能は安定している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における電解装置の構成を示
す断面図、第２図は従来例における高分子鎖成長の様子
を示す断面図、第３図は電界効果トランジスタの断面図
、第４図は本発明の方法における高分子鎖成長の様子を
示す断面図である。 １２・・・・・・電解浴、１３・・・・・・陰極、１４
・・・・・・陽極、１５・・・・・・参照電極、１６・
・・・・・電源。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
図 第　２　図 Ｃ山）　　　　　　（ｂ）　　　　　　　　（Ｃ）第　
３　図 第４図 αＬン Ｃｂ）　　　　　　（Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周期的に一定時間逆バイアスを印加しながら電解酸化す
   ることにより電解重合膜からなる半導体層を形成するこ
   とを特徴とする有機半導体装置の製造法。