KR100350817B1 - 유기반도체물질로형성된반도체장치 - Google Patents

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미켈 데 리유 다고베르트
얀 로우스 에릭
에노 하빈가 에드스코
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 유기 도너 및 유기 엑셉터 분자의 고상 혼합물로 형성된 유기 재료가 제공된 반도체 장치에 관한 것이다. 반도체 혼합물은 도너와 엑셉터 분자간의 질량비가 1.3:2 및 1.66:2 로 공지되어 있다. 공지된 반도체 혼합물은 전기 전도성이 비교적 높은 단점을 가지므로, 혼합물로부터 스위칭가능한 장치를 제조할 수가 없다. 본 발명에 따라, 반도체 장치는 그 재료가 n 형 또는 p 형 반도체 재료로 구성되는 것을 특징으로 하며, n 형 반도체 재료는 도너와 엑셉터 분자간의 질량비가 0.05 미만이며, p 형 반도체 재료는 상기 비가 20 보다 더 크다. 본 발명에 따른 반도체 혼합물은 스위칭가능한 반도체 장치를 제조하는데 사용될 수도 있다. n 형 유기 반도체 혼합물 및 p 형 유기 반도체 혼합물은 트랜지스터, 다이오드, 및 전계효과 트랜지스터를 제조하는데 유사한 방식으로 도핑된 실리콘 또는 게르마늄으로서 사용될 수 있다.

Description

유기 반도체 물질로 형성된 반도체 장치
본 발명은 유기 도너 및 유기 엑셉터 분자의 고상(solid-state) 혼합물로 형성된 유기 물질이 제공된 장치에 관한 것이다. 본원에서 "도너 분자"는 비교적 용이하게 전자를 발생시킬 수 있는 분자를 의미하며, "억셉터 분자"는 비교적 용이하게 전자를 취할 수 있는 분자를 의미함을 알 수 있다.
서두에서 언급된 종류의 고상 혼합물은 유럽 특허 출원 번호 제 423956 호로부터 공지된다. 고상 혼합물은 1.3:2 및 1.66:2인 도너와 억셉터 분자간의 질량비(molar ratio)로 반도전체화된다. 설명된 공지의 고상 혼합물은 공지된 고상 혼합물의 전기 도전성이 비교적 크기 때문에, 스위칭 가능한 장치들이 제조될 수 있는 범위까지 고상 혼합물의 도전성에 영향을 줄 수 없다라는 단점이 있다.
본 발명은 상기 단점을 제거하기 위한 것이다.
본 발명에 따라, 상기 목적을 위해 상기 장치는 그 물질이 n형 또는 p형 반도체 물질로 구성되며, 상기 n형 반도체 물질은 도너와 억셉터 분자간의 질량비가 0.05 아래이며, 상기 p형 반도체 물질은 이러한 질량비가 20 보다 더 큰 것을 특징으로 한다. 따라서, 도너/억셉터 조합으로 p형 유기 반도체뿐만 아니라 n형 유기 반도체를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 고상 혼합물들은 스위칭가능한 고상 장치들을 제조하는데 사용될 수 있다. n형 및 p형 물질은 예를들어 도핑된 실리콘 또는 게르마늄으로 트랜지스터, 다이오드, 및 전계 효과 트랜지스터등을 동일한 방식으로 제조하는데 사용될 수 있다.
공지된 고상 혼합물들은 유기 도전체를 제조하는데 사용된다. 도너와 억셉터 분자간의 질량비가 1:1 일 때, 고상 혼합물은 반금속(semi-metallic)으로 된다. 도너/억셉터비가 1.3:2 및 1.66:2, 즉, 1:1에 비교적 접근할 때, 고상 혼합물의 도전성은 순수 금속의 도전성의 경우보다 낮지만, 그 도전성은 여전히 높아서 스위칭소자들이 고상 혼합물로 제조될 수 없다. 또한, 공지된 고상 혼합물들은 n형 또는 p형 기능을 나타내지 않는다. 즉, 도전성은 비교적 자유로운(loosely) 속박(bound) 전자 또는 홀에 의해 결정되지 않는다. 한편, 본 발명에 따른 고상 혼합물은 n형 또는 p형 반도체로서 기능한다. 이것은 다른 반도체 물질들로부터 공지된 전계 효과, 전하 캐리어의 주입, 인헨스먼트(enhancement), 공핍과 같은 효과가 스위칭 소자들을 만드는데 사용될 수 있음을 의미한다. 고상 혼합물은 도너와 억셉터간의 고상 혼합물의 질량비가 0.05 아래, 즉 비교적 매우 큰 수의 억셉터 분자가 있는 경우 n형 반도체로서 기능한다. 고상 혼합물은 질량비가 20 보다 큰, 즉, 비교적 매우 큰 수의 도너 분자가 있는 경우 p형 반도체로서 기능한다. 본 발명에 따른 혼합물에 비해, 억셉터 원자의 존재는 예를 들어 실리콘과 같은 반도체 물질들내에서 p형 기능을 유도하는 반면, 도너 원자의 존재는 n형 기능을 유도한다.
비교적 낮거나 높은 도너/억셉터 질량비를 갖는 고상 혼합물의 기능은 소위 호핑(hopping) 메카니즘에 의해 야기되는 것이 의문시 된다. 이와같이, 낮은 도너/억셉터 질량비를 갖는 n형 기능의 고상 혼합물은 도전성이 도너 분자들의 전자에의해 결정된다는 사실에 의해 야기될 수 있으며, 여기서 억셉터 분자들에 대한 격자(lattice) 위치(홀)들로 이동("홉(hop)")하는 경우는 거의 없고 비교적 많은 유용한 경우가 존재한다. p형 물질에 대해서는 반대의 경우가 있을 수 있다.
양호하게, 상기 장치는 n형 물질로 제조된 n형 영역 및 p형 물질로 제조된 p형 영역으로 구성된다. 본 발명에 따른 반도체 장치내에서 사용되는 고상 혼합물은 두개의 증기 소스로부터 공동 증착(codeposition)을 통해 비교적 용이하게 제조될 수 있으며, 즉, 도너 분자에 대한 하나의 증기 소스 및 억셉터 분자에 대한 하나의 증기 소스로부터 예를 들어 1.3x10-3N/m2(10-5토르) 보다 낮은 감소된 압력으로 제조된다. 도너/억셉터 질량비는 예를 들어, 소스 온도를 적합하게함으로써 소스들의 산출이 적합하게 된다는 점에서 비교적 용이하게 변경될 수도 있다. 이와같이, 유기 반도체의 n형 및 p형 영역은 하나의 증착 공정으로 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 반도체 장치는 예를 들어 실리콘 반도체 장치들보다 더 용이하게 제조되며, 고온의 확산은 n형 및 p형 영역을 제조하는데 있어 하나의 역할을 한다. 양호하게, 장치 p형 영역과 n형 영역간의 pn 접합을 갖는다. 이러한 pn 접합은 다이오드로서 기능하며 스위칭 소자의 기본 형태이다. pn 접합은 p형 및 n형 영역을 분리할 수 있을 때, 도너 및 억셉터 분자의 증착 소스들의 산출의 변화를 통해 간단한 방식으로 또한 제조될 수 있다.
상기 장치가 유기 도너 및 유기 억셉터 분자의 고상 혼합물로부터 제조된 또다른 영역을 구비할 때 부가적인 이점이 얻어지며, 도너 분자의 억셉터 분자간의 질량비는 실질적으로 1과 같다. 이러한 영역 반금속 특성들을 가지며 접속 영역,매립된 도전체, 또는 반도체 영역들간의 상호 접속부로서 이와같이 사용될 수 있다. 반금속 영역들은 제조 동안 도너-억셉터 질량비가 약 1:1로 변경된다는 점에서, n형 및 p형 영역과 함께 하나의 공정 단계로 제조될 수 있다. 부가적인 금속화 단계는 실리콘과 같은 고상 물질들의 경우에 그러한 도전 영역의 제조시에 필수적이다.
양호하게, 상기 장치는 표면에 인접하는 영역을 구비하며 산화막 처리된 표면층이 제공된 n형 물질로부터 제조된다. 실제로, n형 물질은 감소된 압력하에서 제조된후 공기(N2및 O2의 혼합물)에 노출될 때 산화막 표면층을 형성한다. 만일, n형 물질의 영역들이 표면에 인접하도록 반도체 장치가 제조된다면, 그후에 장치는 산소를 함유하는 대기에 노출될 때 진공 상태하에서 증기 증착 후에 산화막 처리된다. 이러한 효과는 실리콘 이산화물의 형성을 통한 실리콘 표면의 산화막 처리에 비교될 수 있다.
양호하게, 장치는 소스 및 드레인 영역과, n형 재료로부터 제조된 n형 채널 영역이 상기 영역들 사이에 위치된 전계 효과 트랜지스터를 구비하며, 상기 채널 영역은 절연층에 의해 그 채널 영역으로부터 분리된 게이트 전극이 제공되어 있는 반면에, 게이트 전극으로부터 떨어져 인접하는 채널 영역측에는 표면에 인접하는 산화 처리된 표면층이 제공된다. 상기 게이트 전극으로부터 떨어져 직면하는 채널영역의 측이 공기에 노출시에 산화막 처리된다. 비교적 좁은 채널 영역이 상기로부터 기인한다. 이러한 좁은 채널 영역은 전계 효과 트랜지스터의 소위 온/오프비에 대해 양호한 영향을 주며, 상기 온/오프비는 채널을 게이트 전극을 통해 공지된 방식으로 도전시키거나 차단시킬 때 채널 영역의 도전성에 있어서의 차이다.
예를들어, 공지된 도너 분자들로는 TTF : 테트라시아풀발레인, TMTTF : 테트라메틸테트라시아풀발레인, TSF : 테트라세레나풀발레인, TMTSF : 테트라메틸테트라실레나풀발레인 등이 있다. 예를 들어 공지된 억셉터 분자들로는 TCNQ : 테트라시아노퀴노디메탄, TNA P: 테트라시아노나프토퀴노디메탄, 및 TCNDQ : 테트라시아노디퀴노디메탄 등이 있다. 이러한 모든 분자들은 본 발명에 따른 고상 혼합물내의 도너 및 억셉터 분자로서 사용될 수 있다. 유기 도너 및 억셉터 분자의 또다른 예들에 있어서, 독자는 1969년 아카데믹 프레스의 R. 포스터에 의한 문헌 "유기 전하 전송 컴플렉스(complexs)"의 5-11 페이지 표 1.1을 참조한다. 양호하게, 유기 도너 분자는 TTF : 테트라시아풀발레인으로 구성되며, 유기 억셉터 분자는 TCNQ : 테트라시아노퀴노디메탄으로 구성된다. 이들 물질들은 비교적 용이하게 사용가능하며 200℃ 아래의 온도에서 용이하게 인가될 수 있다.
장치의 표면에 그 장치를 산소에 대해 차폐시키는 표면층이 제공될 때 부가적인 이점이 얻어진다. 고상 혼합물의 안정도는 이것에 의해 증가된다. 양호하게, 표면층은 실리콘 일산화물로 구성된다. 실리콘 일산화물은 약 200℃의 비교적 저온에서 인가될 수 있어, 유기 도너 및 억셉터 분자가 충돌하지 않게 된다.
본 발명은 도면들을 참조하여 예를 들어 아래에 더 상세하게 설명될 것이다.
도1은 고상 혼합물의 도너/억셉터 질량비의 함수로서 도전율 S를 도시한 도면.
도2는 본 발명에 따른 유기 반도체 물질이 제공된 MOSFET 트랜지스터를 가진반도체 장치를 도시하는 도면.
도3은 게이트 전극 4에서 전압 Vg의 함수로서 도1의 반도체 장치의 소스 1과 드레인 2사이의 전류 Isd를 도시하는 도면.
도4는 본 발명에 따른 유기 고상 물질이 제공된 MIS 다이오드를 가진 반도체장치를 도시하는 도면.
도5는 게이트 전극4에서 전압 Vg의 함수로서, 미분 캐패시턴스 dQ/dV, 전극(4,8)에서의 전하 Q, 도4의 반도체 장치의 게이트 전극(4)에서의 전압 Vg를 도시하는 도면.
도6은 본 발명에 따른 유기 반도체 물질로 구성된 pn 접합이 제공된 다이오드를 가진 반도체 장치를 도시하는 도면.
도면들은 단순히 개략적으로 도시된 것이며 등척으로 도시되지는 않는다. 대응부분들은 도면들 내에서 동일 참조 번호들로 주어진다.
제 2 도, 4 도 및 6 도는 유기 도너(donor) 및 유기 억셉터(acceptor) 분자들의 고상 혼합물에 의해 형성된 유기 반도체 물질이 제공된 반도체 장치들을 도시한 것이다. 도너 분자는 본원에서 비교적 용이하게 전자를 방출할 수 있는 분자인 것으로 이해되며, 억셉터 분자는 비교적 용이하게 전자를 취할 수 있는 분자인 것으로 이해된다.
공지된 반도체 혼합물은 도너와 억셉터 분자사이의 질량비가 1.3:2 및 1.66:2이다. 이러한 고상 혼합물들은 전기 도전성이 비교적 커서 그 혼합물로 스위칭 가능한 장치들을 제조할 수 없는 단점을 갖는다.
본 발명에 따라, 반도체 물질은 n형 재료가 도너와 억셉터 분자들사이의 질량비가 0.05 아래가 되고 p형 물질은 20 보다 큰 질량비를 갖도록 n형 또는 p형 반도체 물질을 포함한다. 고상 혼합물은 도너들과 억셉터들사이의 질량비가 0.05 아래이고 비교적 매우 큰 억셉터 분자수를 가질 때 n형 반도체로서 기능한다. 고상 혼합물은 비교적 매우 큰 도너 분자수를 가지며 질량비가 20 보다 큰 p형 도체로서 기능한다. 제 1 도는 억셉터 분자로서의 TCNQ 및 도너 분자로서의 TTF로부터 제조된 n형 반도체 물질내의 도너/억셉터 질량비 D/A의 함수로서 도전율 S가 어떻게 변하는가를 도시한 것이다. 전기 도전율이 도너와 억셉터 분자들사이의 질량 비가 제어된다는 점에서 크기의 많은 등급에 걸쳐 변경될 수 있다. 도1은 본 발명에 따른 혼합물들이 약 1인 도너/억셉터의 질량비 D/A를 가진 공지된 고상 혼합물에 대해 발견된 바와 같은 반도체 도전율과 매우 크게 다른 전기 도전율을 가진다는 것을 도시한다.
제 2 도는 소스 영역(1), 드레인 영역(2), 및 그 사이에 위치된 n형 재료로 이루어진 n형 채널 영역(3)을 갖는 전계효과 트랜지스터를 도시한 것으로, 채널 영역(3)에는 절연층(5)에 의해 채널 영역(3)으로부터 분리된 게이트 전극(4)이 제공되며, 게이트 전극(4)으로부터 떨어져 직면하는 채널 영역(3)의 측(3')에는 표면(6)과 인접하는 산화막 처리된 표면층(7)이 제공된다. 그러한 장치는 다음과 같이 제조된다. 강하게 도핑된 p형 실리콘 슬라이드(약 0.02Ωm)는 게이트 전극(4)으로서 사용된다. 이 슬라이스사에는 50nm 두께의 실리콘 이산화물층이 절연층(5)으로서 공지된 방식으로 열적으로 성장된다. 이러한 절연층(5)상의 소스 영역(1)및 드레인 영역(2)은 약 0.1㎛ 두께의 증기 증착된 골드(gold)층으로부터 형성되며, 공지된 방식으로 포토리소그래피 및 에칭 공정에 의해 패턴화된다. 소스와 드레인 영역간의 거리, 즉, 채널 길이 L은 5㎛이며, 채널 폭 Z, 즉, 도면의 평면을 가로지르는 채널 영역(3)의 폭은 10mm이다. 소스(1)/드레인(2)과 게이트 전극(4)간의 전기 저항 여기서 1012Ω보다 크다. 고상 혼합물은 그후에 절연층(5)과 소스 및 드레인 영역(1,2)상에 제공된다. 실리콘 슬라이드는 상기 목적을 위해, 도너 및 엑셉터 분자의 고상 혼합물인 TTF 및 TCNQ 가 각각 약 1:200의 질량비로 1.3x10-4N/m2의 압력(1x10-6토르)에서 0.17㎛ 두께로 제공된 베이퍼라이징 벨 자(Vapourizing bell jar)내에 위치된다. TCNQ 및 TTF는 약 150℃의 온도로 유지된 다른 증기 소스(Vapour source)들로부터 제공된다. 인가된 고상 혼합물의 전기 도전율은 5x10-6Scm-1이다. 게이트 전극(4)으로부터 떨어져 인접하는 채널 영역(3)의 측(3')은 벨 자로부터 제거되는 동안 채널 영역(3)을 공기에 노출한 뒤 산화막 처리된다. 그후 본 발명에 따른 장치는 산화막 처리된 표면층(7)이 제공된 고상 혼합물의 n형 반도체 물질로 제조된 채널 영역(3)을 구비한다. 실질적으로, 진공에서의 제조된 후에 산소를 함유하는 대기에 노출될 때 n형 물질(3)는 약 0.15㎛의 산화막 표면층(7)을 형성한다. 산소는 n형 반도체 혼합물을 더욱 절연시킨다. 이러한 효과는 n형 혼합물과 대기 사이의 경계 표면에서 더욱 강하며 고상 혼합물쪽으로는 덜 진행하게 된다. 비교적 얕은 채널 영역(3)은 이러한 산화막 처리로 생성된다. 이러한 얕은 채널 영역(3)은 양호하게 소위 전개 효과 트랜지스터의 온/오프 비에 영향을 주며, 즉, 채널이 게이트 전극(4)을 통해 공지된 방식으로 차단되고 채널이 도전될 때 채널 영역(3)에서의 도전성이 크게 다르다. 도전 상태에서의 채널 영역의 도전성은 채널 영역(3)이 더욱 얕아지기(덜 두꺼움) 때문에 산화막 처리로 인해 감소한다. 제 3 도는 소스(1)와 드레인 (2)간의 전류 Isd가 수직적으로 도시되고 게이트전극(4)에 인가된 전압 Vg은 수평으로 도시됨을 나타내는 그래프이다. 소스(1)와 드레인(2)간의 전압은 본원에서 20V의 고정된 값으로 설정된다. 제 3 도의 곡선은 완전히 산화막 처리된 표면을 갖도록 제조된 후 47일이 경과된 후의 결과이다. 제 3 도로 부터, 온/오프 비(+20 및 -20V의 Vg에 대해 측정됨)는 크다. 즉, 3x10-7/10-9, 약 300임이 명백하다.
제 4 도는 본 발명에 따른 소위 MIS(금속 절연 고상) 다이오드를 도시한다. 이 MIS 다이오드는 선행 예의 전계 효과 트랜지스터의 방식과 유사한 방식으로 제조되지만, 소스 및 드레인 영역이 현 단계에서 제공되지 않으며, 제 2 골드 전극(8)은 표면(6)상에 제공된다. MIS 다이오드는 0.31mm2의 표면적을 갖는다. MIS 다이오드는 그 전극(8,4)에서 전하 Q를 저장할 수 있는 캐패시턴스로서 기능한다. 제 5 도는 게이트 전극(4)에 인가된 전압 Vg의 함수로서 미분 캐패시턴스 dQ/dVg를 도시한다. 제 5 도는 1kHz의 주파수 및 0.5V의 진폭으로 등록된 것이며, 전극(4,8) 양단의 전압 Vg은 20V/분의 비로 변화된다. 점선(10)은 반도체층(3)이 없는 장치의미분 캐패시턴스를 나타내며, 선(11)은 반도체층(3)을 갖는 장치의 미분 캐패시턴스를 나타낸다. 곡선(11)의 미분 캐패시턴스 값은 약 20V보다 큰 Vg에 대한 곡선(10)의 값에 접근한다. 이것은 반도체 물질(3)이 전자들로 증대되어 반도체 영역(3)이 미분 캐패시턴스 dQ/dV에 대해 도전체로서 간주되며, 이 미분 캐패시턴스는 절연층(5)에 의해 결정되며, 곡선(10)에 대한 경우와 같이, 전극(8)이 절연층 상에 직접 놓인다. 곡선(11)의 미분 캐패시턴스 같은 Vg가 약 -20V보다 낮게 될때 반도체 영역(3) 및 절연층(5)으로 이루어진 절연층에 속하는 dQ/dV인 그 값에 접근한다. 이것은 반도체 영역(3)이 전압에서 전하가 완전히 공핍됨을 나타낸다. 따라서, 제 5 도는 고상 혼합물이 n형 반도체로서 기능함을 분명하게 도시한다. MIS 다이오드는 미분 캐패시턴스 곡선에서의 히스테리시스를 나타냄을 주목하자. 이 히스테리시스의 원인은 분명하지 않지만, 경계 표면에서 홀딩된 전하, 산화물 충전, 도너 또는 억셉터 분자의 이동과 같은 여러 메카니즘에 의해 생길 수 있다.
제 6 도는 p형 영역과 n형 영역간에 형성된 pn 접합(35)과 n형 물질로 제조된 n형 영역(23) 및 p형 물질로 제조된 p형 영역(22)을 갖는 장치를 도시한 것이다. 장치는 도너와 억셉터 분자간의 질량비가 실질적으로 1과 같은 유기적 도너 분자 및 유기적 억셉터 분자의 고상 혼합물로 조성된 또다른 영역(24)을 또한 구비한다. 제 6 도의 장치는 다이오드이다. 이러한 장치는 다음과 같이 제조된다. 도너 및 억셉터 분자의 고상 혼합물들은 유리로 제조된 절연 기판(20)상에 제공된다. 실리콘 슬라이스는 이러한 목적을 위해 각각 베이퍼라이징 벨 자내에 위치되며 도너및 억셉터 물질로서 TTF 및 TCNQ의 고상 혼합물이 1.3x10-4/m2(1x10-6토르)의 압력에서 다른 증기 증발 소스들로부터 제공된다. 증기 소스들의 온도는 도너 및 억셉터 분자간의 소망의 비에 따라 설정된다. 다른 층(21 내지 24)은 즉 기판(20)이 벨 자로부터 얻어지지 않고 하나의 처리 시퀀스에서 제공된다. 먼저 약 1:1의 질량비 TTF/TCNQ를 갖는 고상 혼합물로 이루어진 반금속(semi-metallical)도전층(21)이 0.2㎛의 두께로 제공된다. 이러한 층(21)은 반도체 장치의 제 1 전극으로서 기능한다. 제공된 고상 혼합물의 전기 도전성은 약 1Scm-1이다. 그후, 0.2㎛ 두께의 p형 반도체층(22)이 제공되며, 기판(20)이 벨 자로부터 제거되지 않은채 약 200:1의 질량비 TTF/TCNQ를 갖는 고상 혼합물을 갖는다. 제공된 고상 혼합물의 전기 도전성은 5x10-6Scm-1이다. p형 층(22)상에, n형 반도체층(23)이 제공되며, 약 1:200의 질량비 TTF/TCNQ를 갖는 고상 혼합물을 갖는다. 형성된 고상 혼합물의 전기 도전성은 5x10-6cm-1이다. n형 층(23)상에, 유기 도너 및 유기 억셉터 분자의 고상 혼합물로 이루어진 반금속층(24)이 형성되며, 도너 분자와 억셉터 분자간의 질량비는 여기서 실질적으로 1과 같다. 0.2㎛ 두께의 골드 충(25)이 제 2 전극으로서 이 반금속층(24)상에 형성된다. 공지된 방식으로 골드층이 증기 증착, 포토리소그래피 처리, 및 에칭에 의해 성형된다. 그후, 유기층(21 내지 24)은 플라즈마 에칭에 의해 패턴화된다. 그후, 본 발명에 따라, 플라즈마 에칭에 의해 생성된 장치의 표면(30) 및 측벽들에 표면층(26)이 주어지며, 이 층(26)은 장치를 산소에 대해 차폐시킨다. 이러한 층은저온의 CVD(Chemical Vapour Deposition) 처리로 비교적 저온(200℃ 또는 그 보다 낮은)에서 제조된다. 이 층은 반도체 혼합물을 산소에 대해 차폐시키며, 이로써, 반도체 혼합물의 안정도가 증가한다. 양호하게, 표면층(26)은 실리콘 일산화물을 포함한다. 실리콘 일산화물은 약 200℃인 비교적 저온에서 공지된 방식으로 형성될 수 있다. 실리콘 일산화물층은 유기 도너 및 억셉터 분자들이 충돌되지 않음을 보장한다.
예를 들어, 공지된 도너 분자들로는 TTF: 테트라시아풀발레인, TMTTF : 테트라메틸테트라시아풀발레인, TSF : 테트라셀레나풀발레인, TMTSF : 테트라메틸테트라세레나풀발레인 등이 있다. 예를 들어, 공지된 억셉터 분자들로는 TCNQ : 테트라시아노퀴노디메탄, TNAP : 테트라시아노나프토퀴노디메탄, 및 TCNDQ : 테트라시아노디퀴노디메탄 등이 있다. 이러한 모든 분자는 본 발명에 따른 반도체 혼합물에서의 도너 및 억셉터 분자로서 사용될 수 있다. 상기 도너 및 억셉터 물질의 언급은 한정을 위한 것이 아니다. 유기 도너 및 억셉터 분자의 또다른 예들은 문헌, 즉 1969 년 아카데믹프레스의 R. 포스터에 의해 "유기 전하-전송 콤플렉스(Complexes)"의 5-11 페이지의 표 1.1에서 알 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 또한 상기 언급된 것들 이외의 예를 들어, 긴 카본 체인 또는 벤젠 링(메크로 분자)과 같은 그룹들로 부가적으로 제공된 도너 및 억셉터 분자가 사용가능하다. 양호하게, 유기 도너 분자는 TTF: 테트라시아풀발레인, 유기 억셉터 분자 TCNQ : 테트라시아노퀴노디메탄으로 이루어진다. 이러한 물질들은 비교적 용이하게 사용가능하며 200℃ 아래의 온도에서 쉽게 인가 될 수 있다.
본 발명은 상기 설명된 실시예들로 한정되지 않는다. 반도체 장치는 한 개의 스위칭 소자 대신에 공통 기판상의 많은 스위칭 소자들로 구성될 수 있다. 반도체 장치는 바이폴라 트랜지스터, 다이오드, 전계 효과 트랜지스터, 또는 사이리스터 등의 다른 스위칭 소자들로 또한 구성될 수 있다. 이러한 장치들은 실리콘 기술로부터 공지된 반도체 장치들의 유사성(analogy)에 따라 설계된다. 반도체 장치들은 반도체 혼합물이 예를 들어, 플라즈마에칭인 에칭 및 포토리소그래피와 같은 공지된 기술들로 패턴화되어 제조될 수 있다. 도전 p 형 및 n 형 영역이 제조되어, 그후에 본 발명에 따른 반도체 혼합물에 의해 성형될 수 있다.

Claims (9)

  1. 유기 도너 및 유기 억셉터 분자의 고상(Solid state)혼합물로 형성된 유기 물질이 제공된 반도체 장치에 있어서,
    상기 물질은 n 형 반도체 물질 또는 p 형 반도체 물질로 구성되며, 상기 n형 반도체 물질은 도너와 억셉터 분자간의 질량비가 0.05 아래이며, 상기 p 형 반도체 물질은 도너와 억셉터간의 질량비가 20 보다 큰 것을 특징으로 하는 반도체장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 n 형 물질로 제조된 n 형 영역 및 p 형 물질로 제조된 p 형 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장치는 상기 p 형 영역과 n 형 영역간에 pn 접합을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  4. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 유기 도너 분자 및 유기 억셉터 분자의 반도체 혼합물로 제조된 또다른 영역을 가지며, 상기 도너와 억셉터 분자간의 질량비는 실질적으로 1과 같은 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  5. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 표면에 인접하는 영역을 갖고 산화막 처리된 표면층이 제공된 n형 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  6. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는 소스 및 드레인 영역, 및 그 사이에 n 형 재료로 제조된 n 형 채널 영역을 갖는 전계 효과 트랜지스터를 구비하며, 상기 채널 영역에는 절연층에 의해 상기 채널 영역으로부터 분리된 게이트 전극이 제공되며, 상기 게이트 전극으로부터 떨어져 직면하는 채널 영역측에는 표면과 인접하는 산화막 처리된 표면층이제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  7. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 도너 분자는 TTF : 테트라시아풀발레인(tetrathiafulvalene)으로 구성되며 상기 유기 억셉터 분자는 TCNQ : 테트라시아노퀴노메탄(tetracyanoqui nodimethane)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  8. 제 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치의 표면에는 상기 장치를 산소에 대해 차폐시키는 표면층이 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 표면층은 실리콘 일산화물을 구비하는 특징으로 하는 반도체 장치.
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