WO2007077648A1 - 薄膜電界効果トランジスタ、およびその製造方法 - Google Patents

薄膜電界効果トランジスタ、およびその製造方法 Download PDF

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WO2007077648A1
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electronic material
acid
thin film
electrode
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Takahiko Maeda
Haruo Kawakami
Hisato Kato
Nobuyuki Sekine
Kyoko Kato
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Fuji Electric Holdings Co., Ltd.
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    • H10K85/6576—Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only sulfur in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. benzothiophene

Definitions

  • the present invention relates to a thin film field effect transistor using an organic electronic material, and a method of manufacturing the same.
  • the liquid crystal display performs on-Zoff control of the backlight light by the light shutter function of the liquid crystal, and obtains color using a color filter.
  • an organic EL display or organic LED display
  • each pixel emits light individually (ie, emits self-emission), and therefore there is no need to use a powerful backlight, which has the advantage of a wide viewing angle. It has many advantages, such as being able to be made thinner and being able to be formed on a flexible substrate. For this reason, organic EL displays are expected to be the next generation displays.
  • the first drive method is called a noxious matrix type (or a duty drive type or simple matrix type).
  • a plurality of stripe electrodes are combined in rows and columns in a matrix, and light is emitted by a drive signal obtained by adding pixels located at respective intersections of row electrodes and column electrodes to row electrodes and column electrodes.
  • Signals for light emission control are usually scanned in time series for each row in the row direction, and applied simultaneously to each column of the same row. Normally, no active element is provided in each pixel, and light emission control is performed only in the duty period of each row in the scanning period of the row.
  • the second drive method is called an active matrix type having switching elements in each pixel and capable of emitting light within the scanning period of a row. For example, it is assumed that emit 100 rows X 15 0 column entire panel of the display luminance of lOOCdZm 2. In this case, since in each pixel is an active matrix type is basically always emitting, in the case of not considering the area ratio and various losses of the pixels, it is sufficient to emit light at lOOCdZm 2. However, when trying to obtain the same display luminance in the non-sinusoidal matrix type, it is necessary to drive each pixel. One tea ratio becomes IZioo, the duty period (selection period) only the emission time and an order, it is necessary to LOOOOCdZm 2 emission luminance of 100 times in the light emission time.
  • the current supplied to the light emitting element should be increased.
  • the light emission efficiency is lowered while the current is increased. Due to this decrease in efficiency, when the active matrix drive method and the non-sotropic matrix drive method are compared at the same display luminance, the power consumption is relatively large in the non-sic matrix type.
  • the current supplied to the organic EL element is increased, deterioration of the material due to heat generation or the like immediately occurs, and there is a disadvantage that the life of the display device is shortened immediately.
  • the process temperature for forming a TFT using polysilicon is a high temperature of at least 250.degree. C., which makes it difficult to use a flexible plastic substrate.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-250680 discloses that an organic thin film rectifying device is connected in series with an organic thin film light emitting unit, and WO 01 Z 15233 (Patent Document 2) Discloses that driving control of a pixel is performed by an organic thin film transistor.
  • Patent Document 2 since the driving element is made of an organic material, a low temperature manufacturing process is possible, and therefore, it is possible to use a flexible plastic substrate. In addition, cost can be reduced because inexpensive materials and processes can be selected.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-250680
  • Patent Document 2 International Publication 01Z15233 Pamphlet
  • Non Patent Literature 1 Toshiki Arai, Yoshihide Fujisaki, Tetsuo Suzuki et al., “Gate Length Dependence of Bottom Contact Organic TFT Characteristics on Plastic Substrate”, Proceedings of the 52nd Joint Conference on Applied Physics, ( 2005. 3), p. 1511 upper row
  • Non Patent Literature 2 Shinya Yoneya, Teno Kimura, Kei Hirai et al., “Organic TFT-driven QQ VGA liquid crystal display on plastic substrate”, Proceedings of the 66th Annual Conference of the Institute of Applied Physics, (2005. 9), p. Lower 1178
  • Non-Patent Document 1 As described in Non-Patent Document 1, good FET characteristics in mobility, on / off ratio, and threshold value are obtained only in long devices with a channel length. However, when fabricating a device using an organic thin film transistor, it is indispensable to develop a device with a short channel length to miniaturize the device.
  • Non-Patent Document 2 discloses a technique for improving the state of the semiconductor Z insulating film interface using a hydrophobic organic insulating film, but even in this case, the mobility is 0. . 18 cm
  • improvement is about 3 times.
  • an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor capable of preventing the deterioration of FET characteristics even in an element having a short channel length.
  • a source electrode and a drain electrode provided on the gate insulating film at predetermined intervals;
  • An organic electronic material layer including an organic electronic material, provided at least a part of an interface between the source electrode and the organic electronic material layer and an interface between the drain electrode and the organic electronic material layer; , An acid, an acid derivative, and a reaction product of Z or an acid and the organic electronic material, and an organic electronic material layer,
  • a thin film field effect transistor is provided.
  • a source electrode and a drain electrode provided on the gate insulating film at predetermined intervals;
  • a method including the step of treating at least a part of the surface of the source electrode and the drain electrode with an acid before providing the organic electronic material layer.
  • a thin film field effect transistor is provided in which FET characteristics do not deteriorate even when the channel length is short.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a thin film field effect transistor according to the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of the electrical characteristics of the thin film transistor obtained in Example 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the electrical characteristics of the thin film transistor obtained in Comparative Example 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the channel length dependence of mobility in the thin film transistor obtained in Example 1 of the present invention.
  • FIG. 5 The channel length dependence of mobility in the thin film transistor obtained in Comparative Example 1 of the present invention It is a graph which shows existence.
  • FIG. 6 is a graph showing the channel length dependency of linear region drain current in the thin film transistor obtained in Example 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing the channel length dependency of the linear region drain current in the thin film transistor obtained in Comparative Example 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of TOF-SIMS analysis on the source electrode in Example 1 of the present invention and Comparative Example 1.
  • the upper figure shows Example 1 (washing with acid), and the lower figure shows Comparative Example 1 (without washing).
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a thin film field effect transistor according to the present invention.
  • a thin film field effect transistor having a gate electrode 11, a gate insulating film 12, a source electrode 15, a drain electrode 14, and an organic electronic material layer 13.
  • a method of manufacturing a thin film field effect transistor having gate electrode 11, gate insulating film 12, source electrode 15 and drain electrode 14, and organic electronic material layer 13. Ru.
  • the thin film field effect transistor according to the present invention has a gate electrode.
  • Various metal materials and organic conductive materials are applicable to the gate electrode.
  • the material of the gate electrode can be determined in particular in consideration of the adhesion to the substrate, the ease of formation of the gate insulating film, and the like.
  • As a material of the gate electrode for example, tantalum is preferable. This is because tantalum can be easily provided with an anodic oxidation film by performing anodic oxidation treatment, and the obtained anodic oxidation film can be used as a gate insulating film.
  • the thickness of the gate electrode can be, for example, 100 m.
  • the gate electrode can be formed, for example, by photo processing and sputtering.
  • the thin film field effect transistor according to the present invention further includes a gate insulating film.
  • the gate insulating film is provided on the gate electrode.
  • “provided on” is intended to be provided in the direction in which the gate insulating film is present with respect to the gate electrode. Do. Also, providing the gate insulating film on the gate electrode includes, in addition to the case where the gate insulating film is provided directly on the gate electrode, the case where the gate insulating film is provided on the gate electrode via some member. . The same applies to the other members.
  • various metal oxides for example, silicon, aluminum, tantalum, titanium, oxides such as strontium, strontium, norium, anodic oxide films of these metals, or a mixture of these oxides can be used. It is possible to use acid products. Further, for the gate insulating film, it is possible to use polymer materials, for example, polymer materials such as polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl phenol, acrylic and the like. In particular, a metal oxide has a feature that it can drive a transistor having a material having a high dielectric constant as compared to a polymer material at a relatively low voltage.
  • the thickness of the gate insulating film can be, for example, 500 nm.
  • the gate insulating film can be formed, for example, by anodizing tantalum formed as a gate electrode.
  • the thin film field effect transistor according to the present invention further includes a source electrode and a drain electrode.
  • the source electrode and the drain electrode are provided on the gate insulating film at predetermined intervals. It is further preferable that the distance between the source electrode and the drain electrode (also referred to as channel length or gate length), or 1 to 50 / ⁇ , which is preferably 1 to 5 / ⁇ . .
  • the width of the source electrode and the drain electrode (also referred to as channel width or gate width) is more preferably 10 to 1000 / ⁇ ⁇ ⁇ , which is preferably 1 to 5000 / ⁇ .
  • the source electrode and the drain electrode can be used for the source electrode and the drain electrode.
  • the charge moving through the organic electronic material is a hole, it works as a material of the source electrode and the drain electrode to promote the injection of the hole at the source electrode and to suppress the injection of the electrons at the drain electrode.
  • Many materials such as gold and gold are used.
  • the source electrode and drain electrode may be formed of metals such as gold, platinum, noradia, silver, tungsten, titanium, or alloys containing these metal elements, conductive particles of these metals, or particles of these metals. Contains metal Preferably, they are conductive particles of an alloy. It is because these metals are excellent in acid resistance.
  • the thickness of the source electrode and the drain electrode can be set to, for example, 80 nm.
  • the source electrode and the drain electrode can be formed, for example, as follows. A negative resist is spin-coated on the gate insulating film, heated under predetermined conditions, exposed, and developed to obtain a resist pattern. Thereafter, a metal for an electrode is deposited on the resist pattern, and an unnecessary portion is removed by a lift-off method, whereby a source electrode and a drain electrode can be formed.
  • the thin film field effect transistor according to the present invention further comprises an organic electronic material layer.
  • the organic electronic material layer is provided on the gate insulating film in electrical contact with the source electrode and the drain electrode.
  • the organic electronic material layer contains an organic electronic material.
  • Materials such as pentacene, thiophen, hexthiophen polymer, fluorenophene polymer, copper phthalocyanin, fullerene and the like are suitable as the organic electronic material.
  • the organic electronic material is preferably an acene-based material represented by the following structural formula (I). These acene materials have high charge mobility, so that a transistor with high performance can be realized, and in particular, the effect of improving the characteristics when treated with a mixed solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide is remarkable.
  • R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group which may have a substituent, an alkoxy having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent Group,
  • n represents an integer of 0 to 10.
  • examples of the acene-based material include compound compounds represented by the following structural formulas (1-1) to (1-26).
  • the thickness of the organic electronic material layer can be, for example, 70 nm.
  • the organic electronic material layer can be formed, for example, by depositing an organic electronic material by vacuum evaporation.
  • an acid, an acid derivative, and Z or an acid may be formed on at least part of the interface between the source electrode and the organic electronic material layer and the interface between the drain electrode and the organic electronic material layer.
  • An acid or the like may be present at least at a part of the interface between the source electrode and the organic electronic material layer and at the interface between the drain electrode and the organic electronic material layer, even if substantially present throughout the interface. ,.
  • the inventors have found that when an acid, an acid derivative, or a reactant of an acid and an organic electronic material is present at the interface between the source electrode and the Z or drain electrode and the organic electronic material layer, the thin film transistor moves. It has been found that the degree can be significantly improved. Moreover, as a result, it was found that the dependence of mobility on channel length was not observed, and that the short channel length could be obtained with the same mobility as the case where the channel length is large. Although the technical scope of the present invention should not be bound by theory, it is believed that this is due to the following reasons.
  • the acid or the like acts as an acceptor (electron acceptor) of an electron and generates a positive charge (hole) to increase the electric conductivity of the organic electronic material, and at the same time, the Fermi level of the organic electronic material is The lowering is considered to reduce the charge injection barrier from the source electrode to the organic electronic material. As a result, the contact resistance between the source electrode and the Z or drain electrode and the organic electronic material layer is significantly reduced, and it is considered that the mobility of the thin film transistor can be remarkably improved.
  • the acid is a reaction product of sulfuric acid, sulfuric acid and hydrogen peroxide. But preferable. More specifically, it is preferable that the reaction product of sulfuric acid and hydrogen peroxide is peroxodisulfuric acid.
  • the acid may, for example, be a Lewis acid such as PF, BC1, SO, HC1,
  • acid derivatives ie in the form of ions, in the form of salts etc.
  • acid derivatives [Ma, SO, SO, SO, SO, HSO, PF, CIO, N]
  • reaction product of the acid present in the interface and the organic electronic material are included.
  • the reaction product of the acid present in the interface and the organic electronic material are included.
  • Such an acid, an acid derivative, and a reaction product of Z or an acid and an organic electronic material are provided with a source electrode and a drain electrode, and before the formation of the organic electronic material layer, the source electrode and the electrode. It can be provided by treating at least a part of the surface of the drain electrode with an acid. More specifically, the step of treating at least a portion of the surface of the source electrode and the drain electrode with an acid includes the step of immersing at least a portion of the surface of the source electrode and the drain electrode in an acid; And the step of rinsing with pure water.
  • the viscosity of the acid is 10 to 90 centipoise, which is preferably 2 to 90 centimoise.
  • viscosity shall be based on the following measuring methods. That is, as a viscosity measurement method, a viscometer measures time in which a fluid of a fixed volume flows through a capillary tube, and Poiseau's law force also determines viscosity, such as a capillary viscometer (Ostwald viscometer etc.), in a stationary fluid.
  • Falling ball viscometer for measuring the falling speed of a ball
  • bubble viscometer for measuring the rising speed of air bubbles
  • rotational viscometer for measuring the viscosity resistance received by a rotating body
  • vibration for measuring the viscosity resistance received by an object vibrating in a fluid
  • a viscometer etc. are known, in this specification, it is based on a vibrating viscometer.
  • a mixed solution containing acid, sulfuric acid and hydrogen peroxide, or a solution containing their reaction product is preferable.
  • peroxomonosulfuric acid is produced by reacting sulfuric acid and hydrogen peroxide.
  • a mixed solution containing sulfuric acid and hydrogen peroxide, or a solution containing a reaction product thereof is preferable.
  • Sulfuric acid The mixing ratio of hydrogen peroxide to hydrogen peroxide can be selected arbitrarily, but a range in which peroxodisulfuric acid is formed is preferable.
  • the mixing ratio of sulfuric acid to hydrogen peroxide is preferably about 15: 1 to 27: 1 as the weight ratio of pure substance.
  • the sulfuric acid power to 8 parts by weight per hydrogen peroxide water, or 1 volume of hydrogen peroxide water
  • the sulfuric acid is in the range of 3 to 5 volumes.
  • the acid may, for example, be a Lewis acid such as PF, BC1, SO, HC1, HNO, HC1SO, HCF
  • it can be 10 minutes.
  • ultrasonic cleaning is preferably not performed. This makes it possible to attach acid ions to the metal surface appropriately. That is, in the present invention, the surface treatment with acid remaining is performed in cleaning of the metal surface with acid.
  • the time for rinsing with pure water can be, for example, 10 minutes.
  • the thin film field effect transistor according to the present invention further comprises a substrate.
  • a substrate in addition to various glass substrates, polymer films such as polyimide, PEEK, and PET can be used.
  • the gate electrode 11 made of tantalum was formed on the glass substrate 10 by ordinary photo processing and sputtering.
  • the thickness of the gate electrode was 100 nm.
  • an anodic oxide film was formed as the gate insulating film 11 on the gate electrode 11.
  • the anodized film was formed by treatment at 70 V for 2 hours in an lwt% solution of ammonium borate.
  • the thickness of the positive oxide film was 80 nm.
  • a negative resist is spin coated to a thickness of 4 ⁇ m, subjected to 90s heating at 90 ° C, exposed to about 200 mJ and developed, and further 100 to L C. for 60 seconds at 10.degree. C. to obtain a resist pattern.
  • gold is vapor-deposited on the resist pattern to a thickness of 80 nm, and unnecessary portions are removed by the lift-off method to form the source electrode 15 and the drain electrode 14. did.
  • the length of the chianenole was 4, 5, 10 and 30 / zm, and the width of the chianenore was 1000 m.
  • the substrate is immersed in an acid solution for 10 minutes, then rinsed with pure water for 10 minutes, and further 200
  • Drying was carried out at 30 ° C. for 30 minutes.
  • the ultrasonic cleaning was not performed while rinsing with pure water.
  • As the acid solution a mixture of 97% by weight of sulfuric acid and 30% by weight of hydrogen peroxide water in a ratio of 3 to 1 was used.
  • pentacene manufactured by Aldrich
  • the substrate temperature at this time was room temperature.
  • the thickness of the organic electronic material layer was 70 nm
  • a deposition apparatus for diffusion pump exhaust was used for the film formation described above. Further, the deposition was conducted at a vacuum degree of 4 X 10 _ 4 Pa (3 X 10 _6 torr). In addition, the deposition of gold and pentacene was carried out at resistances of 2 AZsec and 0.4 AZsec, respectively, by resistance heating. The substrate temperature during film formation was room temperature.
  • Example 2 A sample of Example 2 was obtained in the same manner as Example 1 except that the mixing ratio of sulfuric acid and hydrogen peroxide water was changed to 4: 1.
  • Comparative Example 1 A sample of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as Example 1 except that no acid treatment was performed.
  • FIG. 2 shows the characteristics of the sample of Example 1 (channel length 3 m) and FIG. 3 shows the characteristics of the sample of Comparative Example 1 (channel length 3 m).
  • V indicates the gate'source voltage. Also, Table 1 shows each sample
  • Table 2 shows the mobility in each sample determined from the saturation current.
  • the mobility can be calculated as follows. That is, in general, the source / drain current of the field effect transistor is expressed by the following equation in the saturation region.
  • ⁇ is a constant depending on the shape of the transistor, ⁇ is the mobility, and Vth is the threshold of the gate 'source voltage, and in the p-type device, Ig is lower than that (in the p-type device) Ig
  • FIG. 4 shows the channel length dependence of mobility in the sample of Example 1
  • FIG. 5 shows the channel length dependence of mobility in the sample of Comparative Example 1, respectively.
  • Comparative Example 1 when the channel length is small, the mobility decreases, while in Example 2, the mobility does not depend on the channel length, and the value thereof is several times larger than that in Comparative Example 1, .
  • FIG. 8 shows a portion of the samples of Examples 1 and 2 in which pentacene is not vapor-deposited on a gold electrode, and ⁇ f — OF f f F Si Si M; 5 (Time of flight-secondary ion micro-spectroscopy) It shows the result of analysis.
  • decomposition products SO_, SO ′ ′, SO ′ ′, HSO ⁇
  • the contact resistance between the source electrode and drain electrode and the organic electronic material layer is significantly reduced, and the mobility of the thin film transistor can be remarkably improved.
  • the dependence of mobility on channel length was not observed, and even for short channel lengths, it was possible to obtain the same mobility as when the channel length was large.
  • a thin film field effect transistor is provided in which FET characteristics do not deteriorate even when the channel length is short.

Landscapes

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

　チャネル長が短い場合においてもＦＥＴ特性の低下を防止することができる薄膜トランジスタおよびその作製方法を提供する。基板１０と、ゲート電極１１と、前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜１２と、前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極１５およびドレイン電極１４と、前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層１３であって、前記ソース電極と前記有機電子材料層との界面および前記ドレイン電極と前記有機電子材料層との界面の少なくとも一部に、酸、酸誘導体、および／または酸と前記有機電子材料との反応生成物が存在する有機電子材料層とを有する薄膜電界効果トランジスタ、ならびにその製造方法が提供される。

Description

明 細 書
薄膜電界効果トランジスタ、およびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、有機電子材料を用いた薄膜電界効果トランジスタ、およびその製造方 法に関する。
背景技術
[0002] 近年、情報機器用のフラットディスプレイの普及が目覚 ヽ。このうち液晶ディスプ レイは、液晶の光シャッター機能によりバックライトの光を onZoff制御し、カラーフィ ルターを用いて色彩を得る。これに対し、有機 ELディスプレイ (あるいは有機 LEDデ イスプレイ)では各画素が個々に発光する（すなわち、自発光する）ため、視野角が広 いという利点があるば力りでなぐバックライトが不要であることから薄型化が可能にな り、かつフレキシブルな基板上に形成が可能である等、多くの利点を持っている。こ のため、有機 ELディスプレイは次世代のディスプレイとして期待されて ヽる。
[0003] これらのディスプレイパネルの駆動方式は、大別して 2つの種類に分けることができ る。第一の駆動方式は、ノ ッシブマトリックス型 (あるいは、デューティー駆動方式、単 純マトリックス方式）と呼ばれているものである。これは、複数のストライプ電極が行と 列にマトリックス状に組み合わされ、行電極と列電極のそれぞれの交点に位置する画 素を行電極と列電極に加えた駆動信号により発光させる。発光制御のための信号は 、通常、行方向には 1行毎に時系列で走査され、同一行の各列には同時に印加され る。各画素には通常はアクティブ素子を設けず、行の走査周期のうち各行のデュー ティー期間にのみ発光制御するようにした方式である。
[0004] 第二の駆動方式は、各画素にスイッチング素子を持ち、行の走査周期内にわたつ て発光が可能なアクティブマトリックス型と呼ばれるものである。例えば、 100行 X 15 0列のパネル全面を lOOCdZm2の表示輝度で発光させる場合を想定する。この場 合、アクティブマトリックス型では各画素は基本的に常時発光しているため、画素の 面積率や各種の損失を考慮しない場合には、 lOOCdZm2で発光させれば良い。し かし、ノ ッシブマトリックス型で同じ表示輝度を得ようとすると、各画素を駆動するデュ 一ティー比が ΐΖΐοοになり、そのデューティー期間（選択期間）のみが発光時間とな るため、発光時間内の発光輝度を 100倍の lOOOOCdZm2とする必要がある。
[0005] ここで、発光輝度を増すためには発光素子に流す電流を増大させればょ 、。しかし 、例えば有機 EL発光素子においては電流を増大させるとともに発光効率が低下す ることが知られている。この効率の低下により、アクティブマトリックス型の駆動方式と ノ ッシブマトリックス型の駆動方式を同じ表示輝度で比較した場合、ノ ッシブマトリク ス型では相対的に消費電力が大きくなる。また、有機 EL素子に流す電流を増すと、 発熱等による材料の劣化が生じやすぐ表示装置の寿命が短くなるという不都合があ る。一方、これらの効率および寿命の観点力 最大電流を制限すると、同じ表示輝度 を得るために発光期間を長くする必要が生じる。し力しながら、ノ ッシブマトリックス型 駆動方式での発光時間を定めるデューティー比はパネルの行数の逆数であることか ら、発光期間の延長は、表示容量 (駆動ライン数)の制限に結びつく。これらの点から 、大面積、高精細度のパネルを実現するにはアクティブマトリックス型の駆動方式を 用いる必要があった。通常のアクティブマトリックス駆動ではスイッチング素子として薄 膜トランジスタを用いた方式が知られて 、る。
[0006] 大面積、高精細度に適したアクティブマトリックス型の駆動方式では、画素のスィッチ ング素子としてポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ (TFT)が最も広く用いられて!/ヽ る。し力しながら、例えば、ポリシリコンを用いる TFTを形成するプロセス温度は少なく とも 250°C以上の高温であり、フレキシブルなプラスチック基板を用いることが困難で ある問題点がある。
[0007] こう 、つた従来のディスプレイパネルが有する種々の問題点に対処するため、従来 力も有機薄膜トランジスタ素子を用いる事が提案されて 、る。
[0008] 例えば特開 2001— 250680号公報 (特許文献 1)には、有機薄膜整流素子を有機 薄膜発光部と直列に接続する事が開示されており、また、 WO01Z15233号 (特許 文献 2)には有機薄膜トランジスタにより画素の駆動制御を行う事が開示されている。 特許文献 2の開示によれば、駆動素子が有機材料により構成されるため、低温での 製造プロセスが可能であり、従ってフレキシブルなプラスチック基板を用いることが可 能となる。また、安価な材料やプロセスを選定できるため低コスト化も可能となる。 [0009] 特許文献 1：特開 2001— 250680号公報
特許文献 2 :国際公開第 01Z15233号パンフレット
非特許文献 1 :新井俊希，藤崎好英，鈴木鉄男他， 「プラスチック基板上でのボトムコ ンタクト型有機 TFT特性のゲート長依存性」 ,第 52回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集， (2005. 3) , p. 1511上段
非特許文献 2 :米屋伸英，木村転生，平井暢ー他， 「プラスチック基板上の有機 TFT 駆動 QQVGA液晶ディスプレイ」，第 66回応用物理学会学術講演会講演予稿集， ( 2005. 9) , p. 1178下段
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] し力しながら、このような有機薄膜トランジスタにおいては以下の問題があった。
[0011] 非特許文献 1に記載のように、チャネル長の長 ヽ素子でしか移動度やオンオフ比 および閾値において良い FET特性が得られていない。しかし、有機薄膜トランジスタ を用 、たデバイスを作製する際に、デバイスの小型化にはチャネル長の短 、素子の 開発が必要不可欠である。
[0012] 一方、非特許文献 2には、疎水性有機絶縁膜を用いて半導体 Z絶縁膜界面の状 態を改善する技術が開示されているが、この場合であっても、移動度が 0. 18cm
Vs (チャネル長 = 5 m)と 3倍程度の改善に留まって 、る。
[0013] よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、チャネル長が短い素子においても FET 特性の低下を防止することができる薄膜トランジスタの作製方法を提供するものであ る。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明の一の側面によると、
ゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極およびドレイ ン電極と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接 触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層であって、前記ソース電極 と前記有機電子材料層との界面および前記ドレイン電極と前記有機電子材料層との 界面の少なくとも一部に、酸、酸誘導体、および Zまたは酸と前記有機電子材料との 反応生成物が存在する有機電子材料層と
を有する薄膜電界効果トランジスタが提供される。
[0015] 本発明の他の側面によると、
ゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極およびドレイ ン電極と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接 触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層と
を有する薄膜電界効果トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極および前記ドレイン電極を設けた後、前記有機電子材料層を設け る前に、前記ソース電極および前記ドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸で処理 するステップを含む方法が提供される。
発明の効果
[0016] 以下に詳細に説明するように、本発明によれば、チャネル長が短い場合においても FET特性が低下することがない薄膜電界効果トランジスタが提供される。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタの模式的な断面図である。
[図 2]本発明の実施例 1で得られた薄膜トランジスタの電気特性例を示すグラフであ る。
[図 3]本発明の比較例 1で得られた薄膜トランジスタの電気特性例を示すグラフであ る。
[図 4]本発明の実施例 1で得られた薄膜トランジスタにおける移動度のチャネル長依 存性を示すグラフである。
[図 5]本発明の比較例 1で得られた薄膜トランジスタにおける移動度のチャネル長依 存性を示すグラフである。
[図 6]本発明の実施例 1で得られた薄膜トランジスタにおける線型領域ドレイン電流の チャネル長依存性を示すグラフである。
[図 7]本発明の比較例 1で得られた薄膜トランジスタにおける線型領域ドレイン電流の チャネル長依存性を示すグラフである。
[図 8]本発明の実施例 1と比較例 1における、ソース電極上の TOF— SIMS分析結果 を示すグラフである。上図が実施例 1 (酸による洗浄)、下図が比較例 1 (洗浄なし)を 示す。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本 発明は、以下に説明する実施の形態によって、限定されるものではない。
[0019] 図 1に、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタの模式的な断面図を示す。本発 明の一の側面によると、ゲート電極 11と、ゲート絶縁膜 12と、ソース電極 15およびド レイン電極 14と、有機電子材料層 13とを有する薄膜電界効果トランジスタが提供さ れる。また、本発明の他の側面によると、ゲート電極 11と、ゲート絶縁膜 12と、ソース 電極 15およびドレイン電極 14と、有機電子材料層 13とを有する薄膜電界効果トラン ジスタの製造方法が提供される。
[0020] 上記したように、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、ゲート電極を有する 。ゲート電極には、各種金属材料、有機導電性材料が適用可能である。ゲート電極 の材料は、特に、基板への密着性やゲート絶縁膜の形成の容易さなどを勘案して決 定され得る。ゲート電極の材料として、例えば、タンタルが好ましい。タンタルは陽極 酸ィ匕処理を行うことにより容易に陽極酸ィ匕膜を設けることができ、得られた陽極酸ィ匕 膜をゲート絶縁膜として使用することが出来るためである。ゲート電極の厚さは、例え ば 100 mとすることができる。ゲート電極は、例えばフォトプロセスとスパッタにより 形成することができる。
[0021] また、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、ゲート絶縁膜をさらに有する。
ゲート絶縁膜は、ゲート電極の上に設けられる。本明細書において、「上に設けられ た」は、ゲート電極に対してゲート絶縁膜の存在する向きに設けられていることを意図 する。また、ゲート電極の上にゲート絶縁膜を設けるとは、ゲート電極の上にゲート絶 縁膜を直接設ける場合の他、ゲート電極の上に、何らかの部材を介してゲート絶縁 膜を設ける場合も含む。その他の部材に関しても同様である。
[0022] ゲート絶縁膜には、各種金属酸化物、例えばシリコン、アルミ、タンタル、チタン、ス トロンチウム、ノリウムなどの酸ィ匕物、これらの金属の陽極酸化膜、またはこれら酸ィ匕 物の混合酸ィ匕物を用いることが可能である。また、ゲート絶縁膜には、高分子材料、 例えばポリスチレン、ポリビニールアルコール、ポリビニールフエノール、アクリルなど のポリマー材料も用いることが可能である。特に金属酸化物は、高分子材料に比して 誘電率が高い材料が多ぐトランジスタを比較的低電圧で駆動することが可能である という特徴を有する。これに対し高分子材料は比較的誘電率が低いため、高速応答 性がよいという特徴がある。ゲート絶縁膜の厚さは、例えば 500nmとすることができる 。ゲート絶縁膜は、例えばゲート電極として形成したタンタルに対して陽極酸化処理 を行うことで形成することができる。
[0023] また、本発明に力かる薄膜電界効果トランジスタは、ソース電極およびドレイン電極 をさらに有する。ソース電極およびドレイン電極は、ゲート絶縁膜の上に、所定の間 隔を隔てて設けられる。ソース電極とドレイン電極との間の距離 (チャネル長またはゲ ート長とも記す。）、 1〜50 /ζ πιであることが好ましぐ 1〜5 /ζ πιであることがさらに好 ましい。また、ソース電極およびドレイン電極の幅（チャネル幅またはゲート幅とも記す 。）は、 1〜5000 /ζ πιであることが好ましぐ 10〜1000 /ζ πιであることがさらに好まし い。
[0024] ソース電極およびドレイン電極には、各種金属材料、有機導電性材料を用いること ができる。例えば有機電子材料を移動する電荷がホールである場合は、ソース電極 でのホールの注入を促進し、かつドレイン電極での電子の注入を抑制するため、ソー ス電極およびドレイン電極の材料として、仕事関数の大き！、金などの材料が多く用い られる。特に、ソース電極およびドレイン電極力 金、白金、パラジウム、銀、タンダス テンおよび Ζまたはチタンを含むことが好ましい。具体的には、ソース電極およびドレ イン電極は、金、白金、ノラジウム、銀、タングステン、チタン等の金属、または、これ らの金属元素を含む合金、これらの金属の導電性粒子、もしくはこれらの金属を含む 合金の導電性粒子であることが好ましい。これらの金属は、耐酸性に優れているため である。
[0025] なお、ソース電極およびドレイン電極の厚さは、例えば 80nmとすることができる。ソ ース電極およびドレイン電極は、例えば以下のように形成することができる。ゲート絶 縁膜の上にネガ型のレジストをスピンコートし、所定の条件で加熱、露光後、現像を 行い、レジストパターンを得る。その後、電極用の金属をレジストパターン上に蒸着し 、リフトオフ法によって不要部分を除去することで、ソース電極とドレイン電極を形成 することができる。
[0026] また、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、有機電子材料層をさらに有す る。有機電子材料層は、ゲート絶縁膜の上に、ソース電極およびドレイン電極に電気 的に接触して設けられる。
[0027] 有機電子材料層は、有機電子材料を含む。有機電子材料として、ペンタセン、チォ フェン、へキシチォフェン系ポリマー、フルオレンチォフェン系ポリマー、銅フタロシア ニン、フラーレン等の材料が好適である力 これらに限定されるものではなぐ多くの 有機電子材料を用いることができる。特に、有機電子材料が、下記構造式 (I)で示さ れるァセン系材料であることが好ましい。これらのァセン系材料は、電荷移動度が高 いため、性能の高いトランジスタが実現可能であるとともに、特に硫酸と過酸化水素と を含有する混合液で処理した場合の特性改善効果が著しい。
[0028] [化 1]
Figure imgf000009_0001
(Rは、置換基を有しても良い炭素数 1〜6のアルキル基、置換基を有しても良いァリ ール基、置換基を有しても良い炭素数 1〜6のアルコキシ基、
[化 2]
Figure imgf000010_0001
またはアントラセン骨格と縮合して芳香環または複素環を形成する残基を表し、 nは 0 〜 10の整数を表す。 )
[0029] より具体的には、ァセン系材料として、下記構造式 (1—1)〜 (1— 26)で示されるィ匕 合物が挙げられる。
[0030] [化 3]
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000012_0001
( I -26)
Figure imgf000012_0002
[0031] なお、有機電子材料層の厚さは、例えば 70nmとすることができる。また、有機電子 材料層は、例えば真空蒸着により有機電子材料を成膜することで形成することができ る。
[0032] また、本発明にお 、ては、ソース電極と有機電子材料層との界面およびドレイン電 極と有機電子材料層との界面の少なくとも一部に、酸、酸誘導体、および Zまたは酸 と有機電子材料との反応生成物が存在する。酸等は、ソース電極と有機電子材料層 との界面およびドレイン電極と有機電子材料層との界面の少なくとも一部に存在すれ ばよ 、が、実質的にそれらの界面の全体に存在してもよ 、。
[0033] チャネル長の短い薄膜トランジスタにおいて移動度が低下するのは、ソース電極お よびドレイン電極と半導体である有機電子材料層との接触抵抗が大きぐチャネル長 が短いほど、その接触抵抗による電圧低下の比率が大きくなり、チャネルでの電気伝 導に寄与する電圧が実効的に小さくなるためであると考えられる。このため、薄膜トラ ンジスタにおいて、移動度を改善し、さらには短チャネル長においても高い移動度を 得るためには、ソース電極および Zまたはドレイン電極と有機電子材料層の接触抵 抗を低減することが必要である。発明者らは、種々の検討の結果、ソース電極および Zまたはドレイン電極と有機電子材料層との界面に酸、酸誘導体、または酸と有機電 子材料の反応物を存在させると、薄膜トランジスタの移動度を著しく改善できることを 見出した。またこの結果、移動度のチャネル長さ依存性も見られなくなり、短チャネル 長においてもチャネル長が大きい場合と同等の移動度を得られることを見出した。本 発明の技術的範囲は理論に束縛されるべきではないが、これは以下の理由によるも のと考えられる。すなわち、それらの酸等が電子のァクセプタ (電子受容体）として作 用し、プラス電荷 (正孔)を発生させて有機電子材料の電気伝導率を高くするとともに 、有機電子材料のフェルミ準位を低下させることで、ソース電極から有機電子材料へ の電荷注入障壁を低減させると考えられる。この結果、ソース電極および Zまたはド レイン電極と有機電子材料層との接触抵抗が著しく低下し、薄膜トランジスタの移動 度を著しく改善できるものと考えられる。
[0034] なお、上記界面に存在する酸、酸誘導体、および Zまたは酸と有機電子材料との 反応生成物において、酸が、硫酸、硫酸と過酸ィ匕水素との反応生成物であることが 好ましい。より具体的には、硫酸と過酸ィ匕水素との反応生成物がペルォキソ一硫酸 であることが好ましい。また、酸は、例えば PF、 BC1、 SOなどのルイス酸や、 HC1、
5 3 3
HNO、 HC1SO、 HCF SOなどのプロトン酸であってもよい。なお、「酸」は、上記
3 3 3 3
界面において、酸誘導体の形態 (すなわちイオンの形態、塩の形態等)で存在しても よ ヽ。具体的に【ま、酸誘導体に【ま、 SO", SO ", SO ", HSO ", PF ", CIO ", N
2 3 4 6 4 o—などが含まれる。また、上記界面に存在する酸と有機電子材料との反応生成物
3
力 有機電子材料のスルホンィ匕物を含むことが好まし ヽ。
[0035] このような酸、酸誘導体、および Zまたは酸と有機電子材料との反応生成物は、ソ ース電極およびドレイン電極を設けた後、有機電子材料層を設ける前に、ソース電極 およびドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸で処理することで設けることができる 。より具体的には、ソース電極およびドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸で処理 するステップは、ソース電極およびドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸に浸漬 するステップと、酸で処理された表面を純水でリンスするステップとを含むことが好ま しい。
[0036] 酸として、粘度の高い酸を用いることが好ましい。具体的には、酸の粘度が、 2〜90 センチボイズであることが好ましぐ 10〜90センチボイズであることがさらに好ましい。 なお、本明細書において、粘度は、以下の測定法によるものとする。即ち、粘度測定 法としては、粘度計には、細管を通して一定体積の流体が流れる時間を測定し、ポア ズィュの法則力も粘度を求めるもの細管粘度計 (オストワルト粘度計など）、静止流体 中での球の落下速度を測定する落球粘度計、気泡の上昇速度を測定する気泡粘度 計、回転体の受ける粘性抵抗を測定する回転粘度計、流体中で振動する物体が受 ける粘性抵抗を測定する振動式粘度計などが知られているが、本明細書においては 、振動式粘度計によるものである。
[0037] より具体的には、例えば、酸力 硫酸と過酸化水素とを含有する混合液、またはそ れらの反応生成物を含有する溶液であることが好ましい。なお、硫酸と過酸化水素を 反応させることで、ペルォキソ一硫酸が生成することは一般に知られている。有機電 子材料との反応性やプロセスとの整合性の観点力もも、例えば、硫酸と過酸化水素と を含有する混合液、またはそれらの反応生成物を含有する溶液が好適である。硫酸 と過酸ィ匕水素との混合比は、任意に選択できるが、ペルォキソ一硫酸が生成する範 囲が好ましい。より具体的には、硫酸と過酸ィ匕水素の混合比は、純物質の重量比とし て凡そ15 : 1〜27 : 1でぁることが好ましぃ。例えば、 97重量％の硫酸と 30重量％の 過酸ィ匕水素水を用いる場合、過酸ィ匕水素水 1重量に対して硫酸力 〜 8重量、もしく は過酸ィ匕水素水 1体積に対して硫酸が 3〜5体積の範囲であることが好ましい。また 、酸は、例えば PF、 BC1、 SOなどのルイス酸や、 HC1、 HNO、 HC1SO、 HCF
5 3 3 3 3 3 soなどのプロトン酸を含有する溶液であってもよい。なお、酸に浸漬する時間は、
3
例えば 10分間とすることができる。
[0038] なお、純水でリンスする際、超音波洗浄を行わないことが好ましい。これにより、適 度に酸イオンを金属表面に付着させることが可能となる。つまり、本発明においては、 酸による金属表面の清浄ではなぐ酸が残留する表面処理が行われる。なお、純水 でリンスする時間は、例えば 10分間とすることができる。
[0039] なお、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、基板をさらに有することが好ま しい。基板として、各種のガラス基板の他、ポリイミド、 PEEK, PETなどの高分子フィ ルムを用いることができる。
実施例
[0040] 以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本発明 は、以下に説明する実施例によって限定されるものではない。
[0041] [実施例 1]
ガラス基板 10の上に通常のフォトプロセスとスパッタにより、タンタルからなるゲート 電極 11を形成した。ゲート電極の厚さは lOOnmとした。
[0042] 次にゲート電極 11の上に、ゲート絶縁膜 11として陽極酸ィ匕膜を形成した。陽極酸 化膜は、 lwt%ホウ酸アンモ-ゥム溶液中で 70V、 2時間の処理により形成した。陽 極酸化膜の厚さは 80nmとした。
[0043] 次に、ネガ型のレジストを 4 μ mの厚さでスピンコートし、 90°C〖こおいて 90sカロ熱を 行い、約 200mJで露光後、現像し、さらに、 100〜： L 10°Cにおいて 60sカロ熱を行い、 レジストパターンを得た。次に、レジストパターン上に 80nmの厚さで金を蒸着し、リフ トオフ法によって不要部分を除去することで、ソース電極 15とドレイン電極 14を形成 した。チヤネノレ長は 3、 5、 10、 30 /z mの 4条件とし、チヤネノレ幅は 1000 mとした。
[0044] この状態で、酸溶液に 10分浸漬し、その後 10分間純水でリンスを行い、さらに 200
°Cにおいて 30分乾燥処理を行った。なお、純水でリンス中、超音波洗浄は行わなか つた。酸溶液として、 97重量％の硫酸と 30重量％の過酸ィ匕水素水を 3 : 1の割合で、 混合したものを使用した。
[0045] 最後に、真空蒸着により、有機電子材料層 13としてペンタセン (アルドチツチ社製） を成膜した。この時の基板温度は室温とした。有機電子材料層の厚さは 70nmとした
[0046] 上記の成膜には、拡散ポンプ排気の蒸着装置を用いた。また、上記蒸着は 4 X 10 _4Pa (3 X 10_6torr)の真空度で行った。また、金、ペンタセンの蒸着は抵抗加熱方 式により、成膜速度をそれぞれ 2AZsec、 0. 4AZsecとして行った。なお、成膜時 の基板温度は室温とした。
[0047] [実施例 2]
硫酸と過酸ィ匕水素水の混合比を 4 : 1にした以外は実施例 1と同様にして実施例 2 の試料を得た。
[0048] [比較例 1]
酸処理を行わな ヽ以外は実施例 1と同様にして比較例 1の試料を得た。
[0049] [評価]
以上の実施例、比較例の試料における薄膜トランジスタでは、それぞれ pチャンネ ル型のトランジスタ動作が確認された。図 2に実施例 1の試料 (チャネル長 3 m)の 特性を図 3に比較例 1の試料 (チャネル長 3 m)の特性をそれぞれ示す。ここで、 I
SD
はソース'ドレイン電流、 V はゲート'ソース電圧を示す。また、表 1に、各試料 (チヤ
GS
ネル長 3 /z m)における Vg=— 10Vでの電流値 Isdを示す。実施例 1, 2と比較例 1の 特性を比較すると、同じ電圧印加条件で得られるソース'ドレイン電流が 10倍以上に 増加している。これは、本発明の方法によりソース'ドレイン電極間の電気抵抗が低減 された事を示している。
[0050] [表 1] 表 1
Figure imgf000017_0002
[0051] 表 2に、飽和電流より求めた各試料における移動度を示す。なお、移動度は、以下 のように算出できる。即ち、一般に電界効果トランジスタのソース'ドレイン電流は、そ の飽和領域にぉ 、て下記の式で表される。
Figure imgf000017_0001
ここで、 Αはトランジスタの形状に依存する定数、 μは移動度、 Vthはゲート'ソース 電圧の閾値であり、 p型素子ではそれ以下 (p型素子ではそれ以上）の Vgで I
SDが得ら れる。これにより（I ) · 5と Vgは線型関係にあるので、例えば図 2の縦軸を (I ) · 5と
SD SD
してプロットしなおすと、その勾配より移動度 を得ることが出来る。但し、上式はソー ス ·ドレイン電極と半導体の接触抵抗の影響を無視して ヽるので、この方法で得られ る移動度は、その影響を含んだ見かけの値である。
[0052] [表 2] 表 2 (cmVVs)
Figure imgf000017_0003
[0053] また、図 4に、実施例 1の試料における移動度のチャネル長依存性を、図 5に、比較 例 1の試料における移動度のチャネル長依存性をそれぞれ示す。比較例 1ではチヤ ネル長が小さいと移動度が低下するのに対し、実施例 2では移動度はチャネル長 に依存せず、その値も比較例 1に比して数倍大きくなつて 、る。
[0054] また、図 6および 7に、上記試料における、ソース電極およびドレイン電極と有機電 子材料との接触抵抗を求めるためのグラフを示す。ここで、 I は各試料のドレイン電
SD
流で、ドレイン電流 ドレイン電圧特性が線形な領域、具体的には V
SD (ソース'ドレイ ン電圧） =— 3V、V =—6Vの条件での値を用いている。この条件において（I ) " ェ—L特性のチャネル長 L→0の極限が接触抵抗値を与える。これにより、接触抵抗値 として、実施例 1、 2、および比較例 1について、それぞれ 1. 5kQ , 2. 2kQ、および 630kQを得た。本発明により、従来に比して、接触抵抗が 2桁以上減少したことが分 かる。なお、本発明の効果が移動度の改善として認められるのは、前述のように、ここ で考慮して 、る移動度がソース ·ドレイン電極と半導体の接触抵抗の影響を含んだ見 かけの値であり、接触抵抗の低減による電流の増加が見かけの移動度の改善として 表れているためである。
[0055] また、図 8に、実施例 1, 2の試料において、金電極上のペンタセンを蒸着しない部 力、【こつ ヽて _fOF— SiM;5(Time of flight-secondary ion micro— spectroscopy)で分析 した結果を示す。図 8に示すように、 TOF— SIMSにより、硫酸と過酸化水素水との 混合液に由来する分解生成物（SO_, SO ", SO ", HSO―)が観測された。すな
2 3 4
わち、これらは、硫酸（H SO )、もしくはペルォキソ
2 4 一硫酸（H SO )力 ^TOF— SIM
2 5
sでの分析の過程で分解して生成したものと推定される。この他には図示を省略する 力 微量の Au—Sの化合物が観測されている。比較例 1についても同様の分析を行 つているが、当然ながら、このような生成物は観測されていない。これらの酸が有機材 料をスルホン化することは良く知られている。また、これらの酸ゃスルホン化物は、マ ィナスに帯電する傾向を持つ。これらのことから、これらの酸ゃスルホンィ匕物は、半導 体中でァクセプタとして作用するものと推定される。
[0056] このように、本発明によると、有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極およびドレ イン電極と有機電子材料層との接触抵抗は著しく低下し、薄膜トランジスタの移動度 が著しく改善できた。また、移動度のチャネル長さ依存性も見られなくなり、短チヤネ ル長においても、チャネル長が大きい場合と同等の移動度を得るに到った。以上のよ うに、本発明によると、チャネル長が短い場合においても FET特性が低下することの な 、薄膜電界効果トランジスタが提供される。

Claims

請求の範囲
[1] ゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極およびドレイ ン電極と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接 触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層であって、前記ソース電極 と前記有機電子材料層との界面および前記ドレイン電極と前記有機電子材料層との 界面の少なくとも一部に、酸、酸誘導体、および Zまたは酸と前記有機電子材料との 反応生成物が存在する有機電子材料層と
を有する薄膜電界効果トランジスタ。
[2] 前記酸が、硫酸、硫酸と過酸ィ匕水素との反応生成物である、請求項 1に記載の薄 膜トランジスタ。
[3] 前記硫酸と過酸ィ匕水素との反応生成物がペルォキソ一硫酸である、請求項 2に記 載の薄膜トランジスタ。
[4] 前記酸と有機電子材料との反応生成物が、前記有機電子材料のスルホン化物を 含む、請求項 1〜3のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
[5] 前記有機電子材料が、下記構造式 (I)で示されるァセン系材料である、請求項 1〜
4の 、ずれかに記載の薄膜トランジスタ。
[化 1]
Figure imgf000019_0001
(Rは、置換基を有しても良い炭素数 1〜6のアルキル基、置換基を有しても良いァリ ール基、置換基を有しても良い炭素数 1〜6のアルコキシ基、
[化 2] またはアントラセン骨格と縮合して芳香環または複素環を形成する残基を表し、 nは 0 〜 10の整数を表す。 )
[6] 前記ソース電極および前記ドレイン電極が、金、白金、ノラジウム、銀、タングステン および Zまたはチタンを含む、請求項 1〜5のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
[7] ゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極およびドレイ ン電極と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接 触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層と
を有する薄膜電界効果トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極および前記ドレイン電極を設けた後、前記有機電子材料層を設け る前に、前記ソース電極および前記ドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸で処理 するステップを含む方法。
[8] 前記酸が、硫酸と過酸化水素とを含有する混合液、またはそれらの反応生成物を 含有する溶液である、請求項 7に記載の方法。
[9] 前記硫酸と過酸化水素との反応生成物が、ペルォキソ一硫酸である、請求項 8に 記載の方法。
[10] 前記有機電子材料が、下記構造式 (I)で示されるァセン系材料である、請求項 7〜 9の!、ずれかに記載の方法。
[化 3]
Figure imgf000020_0001
(Rは、置換基を有しても良い炭素数 1〜6のアルキル基、置換基を有しても良いァリ ール基、置換基を有しても良い炭素数 1〜6のアルコキシ基、
[化 4]
Figure imgf000021_0001
またはアントラセン骨格と縮合して芳香環または複素環を形成する残基を表し、 nは 0 〜 10の整数を表す。 )
前記ソース電極および前記ドレイン電極が、金、白金、ノラジウム、銀、タングステン および Zまたはチタンを含む、請求項 7〜 10のいずれかに記載の方法。
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