(57)【要約】【課題】リーク電流の増加を抑制することができ、かつトランジスタのオンオフ特性を向上させることができる有機電界効果トランジスタを得る。【解決手段】  絶縁性の基板９と、基板９上に凸部形状を形成する第１の電極１と、第１の電極１の上面１ａ及び側面１ｂ，１ｃを覆う絶縁膜７と、絶縁膜７を介して少なくとも第１の電極１の上面１ａ上に設けられる第２の電極２と、第１の電極１の側面１ｂ，１ｃ上の絶縁膜７に沿う領域が、第２の電極２との間で形成するチャネル領域となるように、基板９上に設けられる第３の電極３，４と、第２の電極と第３の電極の間を覆い、チャネル領域を形成するように設けられる有機半導体層８とを備える有機電界効果トランジスタ１０であって、第１の電極１の側面１ｂの上部１ｄと第２の電極２との間の絶縁膜６の厚みｔ１が、第１の電極１の上面１ａ上の絶縁膜７の平均的厚みよりも薄くなるように形成されていることを特徴としている。【選択図】図１
2010040582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基板と、
前記基板上に凸部形状を形成する第１の電極と、
前記第１の電極の上面及び側面を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を介して少なくとも前記第１の電極の上面上に設けられる第２の電極と、
前記第１の電極の側面上の前記絶縁膜に沿う領域が、前記第２の電極との間で形成するチャネル領域となるように、前記基板上に設けられる第３の電極と、
前記第２の電極と前記第３の電極の間を覆い、前記チャネル領域を形成するように設けられる有機半導体層とを備える有機電界効果トランジスタであって、
前記第１の電極の前記側面の上部と前記第２の電極との間の前記絶縁膜の厚みが、前記第１の電極の上面と前記第２の電極との間に挟まれる前記絶縁膜の平均的厚みよりも薄くなるように形成されていることを特徴とする有機電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記絶縁膜が、少なくとも一部において複数の絶縁層を積層することにより形成されており、前記第１の電極の前記側面の上部と前記第２の電極との間の前記絶縁膜の層数を相対的に少なくすることにより、前記絶縁膜の厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機電界効果トランジスタ。
【請求項３】
前記第１の電極が、対向する一対の側面を有しており、前記第３の電極が前記第１の電極の両側の前記基板上にそれぞれ設けられており、前記第２の電極との間で、前記一対の側面に対応してそれぞれチャネル領域が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界効果トランジスタ。
【請求項４】
前記一対の電極が、対向する一対の側面を有してしおり、前記第３の電極が前記第１の電極の一方側の前記基板上に設けられており、前記第２の電極が前記第１の電極の他方側の前記基板上にまで延びるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機電界効果トランジスタ。
【請求項５】
絶縁性の基板と、
前記基板上に凸部形状を形成する第１の電極と、
前記第１の電極の上面及び側面を覆う絶縁膜と、
前記絶縁膜を介して少なくとも前記第１の電極の上面上に設けられる第２の電極と、
前記第１の電極の側面上の前記絶縁膜に沿う領域が、前記第２の電極との間で形成するチャネル領域となるように、前記基板上に設けられる第３の電極と、
前記第２の電極と前記第３の電極の間を覆い、前記チャネル領域を形成するように設けられる有機半導体層とを備え、
前記第１の電極と前記第２の電極の間でキャパシタを構成した有機電界効果トランジスタであって、
前記第１の電極の前記側面の上部と前記第２の電極との間の前記絶縁膜の厚みよりも、前記第１の電極の上面と前記第２の電極との間に挟まれる前記絶縁膜の平均的厚みを薄くしたことを特徴とする有機電界効果トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料から半導体層を形成した有機電界効果トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機材料を半導体層に使用した電界効果トランジスタ（有機電界効果トランジスタ）は、単結晶シリコンまたは多結晶シリコンを使用するトランジスタに比べて低い温度で形成できることが特徴である。そのため、樹脂材料等を使用したフレキシブル基板上の形成が可能となり、薄型、軽量、及び柔軟性を有するディスプレイや電子ペーパーとしての応用、並びにセンサへの応用が期待されている。
【０００３】
有機半導体材料を使用するトランジスタにおいては、多結晶シリコンや非晶質シリコンなどの無機半導体材料を用いるトランジスタに比べて、移動度、及び素子抵抗などの電気特性が低くなる。このため、特性を向上する効果的な手段の１つとして、チャネル長を短くする方法が考えられる。しかしながら、チャネル領域が横方向に形成されるプレーナ構造のトランジスタでは、チャネル長を短くするのに高度な微細加工技術が必要となるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、非特許文献１においては、チャネル長を短くすることができるトランジスタとして、縦型のトランジスタ構造が提案されている。また、特許文献１及び特許文献２においては、ゲート電極の側面を用いてチャネルを形成する縦型のトランジスタ構造が提案されている。
【０００５】
図９は、ゲート電極の側面を利用して縦方向にチャネル領域を形成する従来の縦型電界効果トランジスタを示す断面図である。
【０００６】
図９に示すように、基板９の上には、基板９上に凸部形状を形成する第１の電極１が設けられている。第１の電極１の上面１ａ、及び側面１ｂ及び１ｃを覆うように、絶縁膜７が形成されている。第１の電極１の上面１ａの上には、絶縁膜７を介して、第２の電極２が設けられている。また、第１の電極１の側面１ｂ及び１ｃ上の絶縁膜７に沿う領域に、チャネル領域が形成されるように第３の電極３及び４が設けられている。
【０００７】
第２の電極２と第３の電極３との間、及び第２の電極２と第３の電極４との間を覆うように、有機半導体材料からなる有機半導体層８が形成されている。
【０００８】
上記の構造において、第１の電極１をゲート電極、第３の電極３及び４をソース／ドレイン電極、第２の電極２をフローティング電極とすることにより、第２の電極２と第３の電極３との間、及び第２の電極２と第３の電極４との間をそれぞれチャネル領域とした縦型の電界効果トランジスタを構成することができる。
【０００９】
上記のような縦型電界効果トランジスタにおいては、ゲート電極である第１の電極１の膜厚を利用して、その側面にチャネル領域を形成しているので、第１の電極１の膜厚を調整することにより、チャネル長を調整することができる。従って、第１の電極１の膜厚を薄くすることにより、チャネル長を短くすることができる。
【００１０】
しかしながら、第１の電極１の膜厚を薄くすると、第２の電極２と、第３の電極３及び４との間の距離を短くし、チャネル長Ｌを短くすることができるが、第１の電極１の上面１ａと第２の電極２との間の絶縁膜７の厚さｔ１が占める、チャネル長Ｌに対する割合が大きくなる。第１の電極１の上面１ａと第２の電極２との間の部分は、第１の電極１が存在しておらず、絶縁膜７のみが存在する部分であるので、ゲート電極からの電界がかかりにくい部分となる。このため、チャネル長Ｌにおける厚さｔ１の占める割合が大きくなると、キャリアの生成及び移動が制限され、素子抵抗の上昇、ドレイン電流の制限などの素子特性を低下させる原因となる。
【００１１】
非特許文献２においては、第１の電極１の上面１ａ上の絶縁膜７の厚みを薄くすることにより、オンオフ特性が向上できることが開示されている。
【００１２】
上記のように、絶縁膜の厚みを薄くすることにより、オンオフ特性を向上することができるが、絶縁膜の厚みを薄くすると、リーク電流が増加するという問題を生じる。また、絶縁膜の厚みを薄くすると、絶縁膜の耐電圧量も小さくなるという問題がある。
【００１３】
また、縦型の電界効果トランジスタにおいては、第１の電極１と第２の電極２との間でキャパシタを構成させ、キャパシタ機能を付与した有機電界効果トランジスタとすることができる。このようなキャパシタ機能を付与した有機電界効果トランジスタにおいては、キャパシタ容量を高めることが求められる場合がある。
【特許文献１】特開２００４−３４９２９２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９４４６号公報
【非特許文献１】Thin Solid Films,331,51(1998)
【非特許文献２】第68回応用物理学会学術講演会講演予稿集No.3  p1336  4a-D-17（2007秋）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の第１の目的は、リーク電流の増加を抑制することができ、かつオンオフ特性を向上させることができる有機電界効果トランジスタを提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、キャパシタ機能を付与した有機電界効果トランジスタにおいて、キャパシタ容量を高めることができる有機電界効果トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の局面に従う有機電界効果トランジスタは、絶縁性の基板と、基板上に凸部形状を形成する第１の電極と、第１の電極の上面及び側面を覆う絶縁膜と、絶縁膜を介して少なくとも第１の電極の上面上に設けられる第２の電極と、第１の電極の側面上の絶縁膜に沿う領域が、第２の電極との間で形成するチャネル領域となるように、基板上に設けられる第３の電極と、第２の電極と第３の電極の間を覆い、チャネル領域を形成するように設けられる有機半導体層とを備える有機電界効果トランジスタであって、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みが、第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜の平均的厚みよりも薄くなるように形成されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第１の局面においては、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みが、第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜全体の平均的厚みよりも薄くなるように形成されている。第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みが薄いので、チャネル長に占める絶縁膜の厚みの割合を少なくすることができ、トランジスタのオンオフ特性を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の第１の局面によれば、第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜の平均的厚みを、相対的に厚くすることができるので、リーク電流の増加を抑制することができる。
【００１９】
従って、本発明の第１の局面によれば、リーク電流の増加を抑制しつつ、オンオフ特性を向上させることができる。
【００２０】
本発明の第１の局面においては、少なくとも一部において複数の絶縁層を積層することにより形成された絶縁膜を用いることができる。このような絶縁膜を用いる場合、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁層の層数を相対的に少なくすることにより、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みを薄くすることができる。例えば、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜を、１層の絶縁層から形成し、第１の電極の上面上の中央部分の領域における絶縁膜を２つの絶縁膜層を積層した絶縁膜から形成する実施形態を挙げることができる。このような場合、絶縁膜を構成する各絶縁層の材料は、異なる種類のものを用いることができる。例えば、第１の電極の上面上の中央部分の領域における絶縁膜を、無機絶縁膜と有機絶縁膜の積層構造から形成し、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜を、有機絶縁膜のみから形成することができる。
【００２１】
本発明の第１の局面の有機電界効果トランジスタにおいては、対向する一対の側面を有している第１の電極を用いることができる。この場合、一対の側面の片側にのみチャネル領域を形成してもよいし、両側にチャネル領域を形成してもよい。
【００２２】
両側にチャネル領域を形成する場合、第３の電極を、第１の電極の両側の基板上にそれぞれ設け、第２の電極と第３の電極との間で、一対の側面にそれぞれ対応してチャネル領域を形成する。
【００２３】
第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みは、５０〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜の平均的厚みは、５０〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。絶縁膜の平均的厚みは、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みの１．５倍以上であることが好ましい。
【００２４】
また、片側にのみチャネル領域を形成する場合、第３の電極を、第１の電極の一方側の基板上にのみ設け、一方側にのみチャネル領域を形成する。他方側においては、第２の電極が基板上にまで延びるように形成することができる。
【００２５】
本発明の第２の局面に従う有機電界効果トランジスタは、絶縁性の基板と、基板上に凸部形状を形成する第１の電極と、第１の電極の上面及び側面を覆う絶縁膜と、絶縁膜を介して少なくとも第１の電極の上面上に設けられる第２の電極と、第１の電極の側面上の絶縁膜に沿う領域が、第２の電極との間で形成するチャネル領域となるように、基板上に設けられる第３の電極と、第２の電極と第３の電極の間を覆い、チャネル領域を形成するように設けられる有機半導体層とを備え、第１の電極と第２の電極の間でキャパシタを構成した有機電界効果トランジスタであって、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みよりも、第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜の平均的厚みを薄くしたことを特徴としている。
【００２６】
本発明の第２の局面に従えば、キャパシタ機能を付与した有機電界効果トランジスタにおいて、キャパシタ容量を高めることができる。
【００２７】
本発明の第２の局面においても、少なくとも一部において複数の絶縁層を積層することにより形成された絶縁膜を用いることができる。第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜の層数を、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の層数よりも相対的に少なくすることにより、第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜の平均的厚みを薄くすることができる。
【００２８】
本発明の第２の局面においても、第１の電極が、対向する一対の側面を有していてもよい。この場合、第１の電極の両側にそれぞれ第３の電極を設けてもよいし、一方側にのみ第３の電極を設けてもよい。
【００２９】
第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みは、５０〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、第１の電極の上面と第２の電極との間に挟まれる絶縁膜の平均的厚みは５０〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましい。絶縁膜の平均的厚みは、第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚みの０．７倍以下であることが好ましい。
【００３０】
なお、本発明における絶縁膜の平均的厚みは、面積比を基準にして算出することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の第１の局面によれば、リーク電流の増加を抑制することができ、かつオンオフ特性を向上させることができる。
【００３２】
本発明の第２の局面によれば、キャパシタ機能を付与した有機電界効果トランジスタにおいて、キャパシタ容量を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を具体的な実施形態により説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の局面に従う第１の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す断面図であり、図２は平面図である。
【００３５】
図１に示すように、ガラス基板などからなる基板９の上には、基板９上に凸部形状を形成する第１の電極１が形成されている。第１の電極１は幅９μｍとなるように形成されている。第１の電極１の上面１ａの上には、第１の絶縁層５が形成されている。第１の絶縁層５は、第１の電極１の上面１ａの端から０．５μｍの範囲には形成されず、上面１ａの中央部にのみ形成されている。
【００３６】
第１の絶縁層５が形成された第１の電極の上面１ａ並びに側面１ｂ及び１ｃを覆うように、第２の絶縁層６が形成されている。第２の絶縁層６は、第１の電極１の両側の基板９の上にも形成されている。絶縁膜７は、第１の絶縁層５と第２の絶縁層６から形成されている。
【００３７】
第１の絶縁層５の厚みは、１００ｎｍであり、第２の絶縁層６の厚みは８０ｎｍである。第１の電極１の上面１ａの端部近傍並びに側面１ｂ及び１ｃの上には、第２の絶縁層６のみが設けられているので、これらの部分における絶縁膜７の厚みは８０ｎｍである。また、第１の電極１の上面１ａ上の中央部では、第１の絶縁層５と第２の絶縁層６が積層されているので、この部分における絶縁膜７の厚みは１８０ｎｍである。第１の電極１の幅は９μｍであり、第１の絶縁層５の幅は８μｍであるので、（厚みが１８０ｎｍである部分の幅）：（厚みが８０ｎｍである部分の幅）＝８：１となる。従って、第１の電極１の上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みは、（８×１８０＋１×８０）÷９で計算することができ、約１７０ｎｍである。従って、第１の電極１の上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みは、第１の電極１の上面１ａの端部近傍並びに側面１ｂ及び１ｃの上の絶縁膜７の厚みの２．１倍程度となっている。
【００３８】
第１の電極１の上面１ａ上には、絶縁膜７を介して、第２の電極２が設けられている。また、第１の電極１の両側の基板９の絶縁膜７の上には、第３の電極３及び４がそれぞれ形成されている。
【００３９】
第１の電極の側面１ｂ及び１ｃに対応する絶縁膜７の上には、電極は設けられていない。従って、側面１ｂに沿う絶縁膜７上の第２の電極２と第３の電極３との間の領域がチャネル領域となり、側面１ｃに沿う絶縁膜７上の第２の電極２と第３の電極４との間の領域がチャネル領域となる。
【００４０】
第２の電極２と第３の電極３との間、並びに第２の電極２と第３の電極４との間を覆うように、有機半導体材料からなる有機半導体層８が形成されている。
【００４１】
上記のような構造において、第１の電極１をゲート電極とし、第２の電極２をフローティング電極とし、第３の電極３及び４をソース／ドレイン電極とすることにより、電界効果トランジスタとすることができる。上述のように、第２の電極２と第３の電極３との間、及び第２の電極２と第３の電極４との間を、それぞれチャネル領域とすることができる。このチャネル領域の長さ、すなわちチャネル長は、第１の電極１の厚みにより調整することができる。
【００４２】
本実施形態において、第１の電極１の側面１ｂの上部１ｄと第２の電極２との間には、第２の絶縁層６が介在しており、その厚みはｔ１である。従って、この部分における絶縁膜７の厚みは、第２の絶縁層６の厚みであり、８０ｎｍである。また、上述のように、第１の電極の上面１ａ上の絶縁膜７の平均的厚みは、約１７０ｎｍである。従って、本実施形態においては、第１の電極１の側面１ｂの上部１ｄと第２の電極２との間の絶縁膜７の厚みｔ１が、第１の電極の上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みよりも薄くなるように形成されている。
【００４３】
同様に、第１の電極１の側面１ｃ側においても、第１の電極の側面１ｃの上部と第２の電極２との間の絶縁膜７の厚みが、第１の電極の上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みよりも薄くなるように形成されている。
【００４４】
従って、本実施形態において、ゲート電極（第１の電極）１が存在していない絶縁膜７の領域は、第１の絶縁層５の厚みである８０ｎｍであり、チャネル領域に占める割合が小さくなるように制限されている。このため、電界効果トランジスタのオンオフ特性を向上させることができる。
【００４５】
一方、第１の電極１の上面１ａにおいては、そのほとんどの領域において、第１の絶縁層５が形成されており、絶縁膜７の平均的厚みは約１７０ｎｍである。このため、第１の電極１の側面１ｂ及び１ｃの上部上の絶縁膜７よりも厚い膜厚を有しており、リーク電流の増加を抑制することができ、耐電圧性を高めることができる。
【００４６】
図３は、図１及び図２に示す第１の実施形態の有機電界効果トランジスタを製造する工程を示す断面図である。
【００４７】
図３（ａ）に示すように、基板９の上に、ＲＦスパッタリング法または蒸着法により、厚さ１μｍ〜１．５μｍのＡｌ／Ｎｄ膜などのＡｌ合金膜１１を形成する。次に、スパッタリング法を用いて、Ｓｉ酸化膜１２を、厚さ１００ｎｍとなるように形成する。
【００４８】
次に、図３（ｂ）に示すように、Ｓｉ酸化膜を、幅８μｍ、長さ３３０μｍの矩形状にフォトリソグラフィ法を用いてパターニングする。
【００４９】
次に、図３（ｂ）に示すように、パターニング用マスクとなるレジストパターン１３をフォトリソグラフィ法により形成する。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、エッチング液を用いて、Ａｌ合金膜１１をパターニングし、レジストパターン１３を除去して、第１の電極１を形成する。
【００５１】
第１の絶縁層５として、Ｓｉ酸化膜を形成しているが、このような材質に限定されるものではなく、その他の金属の酸化膜や窒化膜などを用いて形成してもよい。また、シリケート溶液などから形成してもよい。さらには、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ポリイミドなどの高分子材料を用いて形成してもよい。また、形成方法はスパッタリング法に限定されるものではなく、使用する材質に応じて適宜種々の形成方法を選択することができる。
【００５２】
次に、図３（ｄ）に示すように、第２の絶縁層６を、第１の電極１の上面１ａ、及び側面１ｂ及び１ｃの上、さらには第１の電極１の両側の基板９の上に形成する。第２の絶縁層６は、ＣＶＤ法により、パラキシリレン樹脂膜から形成した。しかしながら、第２の絶縁層６の材質は、これに限定されるものではなく、上記の第１の絶縁層５と同様に、種々の材料及び種々の形成方法で形成することができる。
【００５３】
本実施形態においては、第１の絶縁層５をＳｉＯ２膜から形成し、第２の絶縁層６をパラキシリレン樹脂膜から形成しているが、本発明はこのような組み合わせに限定されるものではなく、第１の絶縁層５及び第２の絶縁層６を同じ材料から形成してもよいし、異なる材質から形成してもよい。第１の絶縁層５は、第１の電極１の上面１ａ上にのみ形成されるものであるので、比誘電率の小さい材料を用いることが好ましい。
【００５４】
次に、図３（ｅ）に示すように、第２の絶縁層６の上に、蒸着法によりＡｕ膜を形成する。Ａｕ膜は、第１の電極の側面１ｂ及び１ｃ上の第２の絶縁層６の上にも形成されるが、これらの部分の上に堆積されたＡｕ膜は、ウエットエッチングにより除去する。このウエットエッチングにより、第１の電極１の上面１ｂ上に形成された第２の電極２と、基板９の上に第２の絶縁層６を介して形成された第３の電極３及び４とを分離することができる。従って、第１の電極１の側面１ｂ及び側面１ｃに対応した領域において、第２の絶縁層６が露出した状態とすることができる。
【００５５】
次に、図３（ｆ）に示すように、第２の電極２と第３の電極３との間、並びに第２の電極２と第３の電極４との間を覆うように、有機半導体材料（例えばペンタセン）からなる有機半導体層８を形成する。例えば、厚み５０〜１００ｎｍとなるように有機半導体層８を形成する。
【００５６】
以上のようにして作製した有機電界効果トランジスタにおいて、第１の電極１をゲート電極とし、第２の電極２をフローティング電極とし、第３の電極３及び４をそれぞれソース／ドレイン電極とすることにより、トランジスタとして機能させることができる。チャネル領域は、第２の電極２の端部２ａと第３の電極の端部３ａとの間、並びに第２の電極の端部２ｂと第３の電極４の端部４ａとの間にそれぞれ形成され、これらのチャネル領域の合計の距離がチャネル長となる。
【００５７】
図１を参照して説明したように、本実施形態の有機電界効果トランジスタは、リーク電流の増加を抑制することができるとともに、トランジスタのオンオフ特性を向上させることができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第１の局面に従う第２の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す断面図であり、図５は平面図である。
【００５９】
本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、ガラス基板などからなる基板９の上に、第１の電極１が形成されている。第１の電極１の上面１ａ、側面１ｃ、及び側面１ｃ側の基板９の上を覆うように、第１の絶縁層５が形成されている。図４に示すように、第１の電極１の上面１ａにおいて、側面１ｂの上部１ｄから０．５μｍまでの領域においては、第１の絶縁層５が形成されていない。
【００６０】
第１の絶縁層５及び第１の電極１の上面１ａ及び側面１ｂ、並びにこれら以外の領域の基板９の上に、第２の絶縁層６が形成されている。絶縁膜７は、第１の絶縁層５と第２の絶縁層６から構成されている。従って、第１の絶縁層５と第２の絶縁層６が積層された部分においては、相対的に厚い膜厚を有しており、第２の絶縁層６のみの部分については相対的に薄い膜厚となっている。
【００６１】
第１の絶縁層５は、第１の実施形態と同様に、その厚みが１００ｎｍとなるように形成されている。第２の絶縁層６も、第１の実施形態と同様に、その厚みが８０ｎｍとなるように形成されている。従って、第１の絶縁層５と第２の絶縁層６とが積層された部分においては、１８０ｎｍの厚さを有しており、第２の絶縁層６のみの部分においては、８０ｎｍの厚みを有している。
【００６２】
第１の電極１の上面１ａの上、側面１ｃの上、側面１ｃ側の基板９の上には、絶縁膜７を介して、第２の電極２が設けられている。従って、第２の電極２は、第１の電極１の上面１ａから側面１ｃを通り、側面１ｃ側の基板９上に延びるように形成されている。
【００６３】
側面１ｂ側の基板９の上には、絶縁膜７を介して、第３の電極３が設けられている。
【００６４】
第２の電極２と第３の電極３の間を覆うように、有機半導体材料からなる有機半導体層８が形成されている。
【００６５】
本実施形態においては、第１の電極１の側面１ｂ上の絶縁膜７に沿う領域において、第２の電極２と第３の電極３との間にチャネル領域が形成されている。側面１ｃ側には、チャネル領域が形成されていない。従って、本実施形態においては、片側にのみチャネル領域が形成されている。
【００６６】
本実施形態において、第１の電極１の側面１ｂの上部１ｄと第２の電極２との間の絶縁膜７の厚みは、上述のように、第２の絶縁層６のみから構成されているため、８０ｎｍである。また、第１の電極１の上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みは、上面１ａ上の第１の絶縁層５の幅が８．５μｍであるので（８．５×１８０＋０．５×８０）÷９で計算することができ、約１７５ｎｍである。従って、第１の電極１の側面１ｂの上部１ｄと第２の電極２との間の絶縁膜７の厚みｔ１（８０ｎｍ）は、第１の電極１上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みよりも薄くなるように形成されている。
【００６７】
従って、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、絶縁膜７の厚みｔ１が、チャネル領域に占める割合を小さくすることができるので、ゲート電極が存在しない部分の割合を少なくでき、ゲート電極からの電界を均一に印加させることができる。このため、トランジスタにおけるオンオフ特性を向上させることができる。
【００６８】
また、第１の電極１と第２の電極２の間における絶縁膜７の厚みが相対的に厚くなっているので、第１の電極１と第２の電極２との間におけるリーク電流を低減することができ、耐電圧性を高めることができる。
【００６９】
図６は、図４及び図５に示す第２の実施形態の有機電界効果トランジスタの製造工程を示す断面図である。
【００７０】
図６（ａ）に示すように、ガラス基板などの基板９の上に、ＲＦスパッタリング法または蒸着法を用いて、第１の電極１を形成する。第１の電極１は、第１の実施形態と同様に、Ａｌ合金膜から形成し、厚さを１μｍ〜１．５μｍの範囲とする。第１の電極１の幅は、９μｍとなるように形成する。
【００７１】
次に、図６（ｂ）に示すように、Ｓｉ酸化膜からなる第１の絶縁層５を、スパッタリング法により形成する。第１の絶縁層５の厚さは１００ｎｍとなるように形成する。第１の絶縁層５の上に、レジストパターン１４を形成し、エッチング液を用いて図６（ｃ）に示すように、第１の絶縁層５をパターニングする。第１の絶縁層５は、幅１４μｍとなるようにパターニングする。
【００７２】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１の絶縁層５の上、第１の絶縁層５で覆われていない第１の電極１の上面１ａ及び側面１ｂの上、及び側面１ｂ側の基板９の上に、第２の絶縁層６を形成する。第２の絶縁層６は、第１の実施形態と同様に、パラキシリレン樹脂膜から形成する。厚みは８０ｎｍとなるように形成する。
【００７３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第１の絶縁層５及び第２の絶縁層６の材質及び形成方法は限定されるものではなく、適宜選択して形成することができるものである。
【００７４】
次に、図６（ｅ）に示すように、第２の電極２と、第３の電極３を形成する。第１の電極１の側面１ｂ上に対応する第２の絶縁層６上に堆積したＡｕ膜は、第１の実施形態と同様に、ウエットエッチングにより除去し、第２の電極２と、第３の電極３とを分離する。
【００７５】
次に、第２の電極２と第３の電極３との間を覆うように、第１の実施形態と同様にして、ペンタセンなどの有機半導体材料からなる有機半導体層８を厚み５０〜１００ｎｍとなるように蒸着法により形成する。
【００７６】
上記のようにして作製した有機電界効果トランジスタは、第１の電極１をゲート電極とし、第２の電極２及び第３の電極３をソース／ドレイン電極とすることにより、電界効果トランジスタとして機能させることができる。第２の電極２の端部２ａと、第３の電極３の端部３ａとの間にチャネル領域が形成される。
【００７７】
本実施形態の有機電界効果トランジスタは、図４を参照して説明したように、第１の電極１の側面１ｂの上面１ａと第２の電極２との間の絶縁膜の厚みｔ１が、第１の電極の上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みよりも薄くなるように形成されているので、リーク電流の増加を抑制することができるとともに、トランジスタのオンオフ特性を向上させることができる。
【００７８】
（第３の実施形態）
図７は、本発明の第２の局面に従う第３の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す断面図であり、図８は平面図である。
【００７９】
図７に示すように、ガラス基板などからなる基板９の上には、第１の電極１が形成されている。本実施形態における第１の電極１の幅は２００μｍである。第１の実施形態及び第２の実施形態に比べ、その幅が広くなっている。これは、第２の電極２との間でキャパシタを構成するので、容量を高めるため広い面積が付与されている。
【００８０】
第１の絶縁層５が、第１の電極１の側面１ｂの上方の上面１ａから、側面１ｂを通り基板９上まで延びるように形成されている。第１の電極１の上面１ａにおいて、第１の絶縁層５は、上面１ａの端から０．５μｍ内側の領域に形成されている。本実施形態において、第１の絶縁層５は、第１の実施形態と同様にスパッタリング法により、Ｓｉ酸化膜から形成されている。なお、厚みは４０ｎｍとなるように形成されている。
【００８１】
第１の電極１の上面１ａ、側面１ｃ、側面１ｃ側の基板９の上、並びに第１の絶縁層５の上を覆うように、第２の絶縁層６が形成されている。第２の絶縁層６は、第１の実施形態と同様に、パラキシリレン樹脂膜から形成されている。第２の絶縁層６の厚みは、８０ｎｍとなるように形成されている。
【００８２】
第１の電極１の上面１ａ、側面１ｃ、側面１ｃ側の基板９の上を、第２の絶縁層６を介して被覆するようにＡｕ膜からなる第２の電極２が形成されている。また、第１の電極１の側面１ｂ側の基板９の上には、第１の絶縁層５及び第２の絶縁層６を介して、第３の電極３が形成されている。
【００８３】
第２の電極２と第３の電極３との間を覆うように、有機半導体材料からなる有機半導体層８が、第１の実施形態と同様にして形成されている。
【００８４】
本実施形態において、第１の電極１をゲート電極とし、第２の電極２及び第３の電極３をソース／ドレイン電極とすることにより、電界効果トランジスタを構成することができる。第１の電極１の側面１ｂ上の第１の絶縁層５及び第２の絶縁層６の上に沿う、第２の電極２と第３の電極３の間の領域に、チャネル領域が形成される。側面１ｃ側にはチャネル領域が形成されていない。従って、本実施形態は、第１の電極１の片側にのみチャネル領域が形成された縦型の電界効果トランジスタである。
【００８５】
本実施形態において、第１の電極１の側面１ｂの上部１ｄと第２の電極２との間の絶縁膜７の厚みｔ１は、第１の絶縁層５と第２の絶縁層６の合計の膜厚である。従って、１２０ｎｍである。
【００８６】
一方、第１の電極１の上面１ａと第２の電極２ａとの間の絶縁膜７の平均的厚みは、そのほとんどが第２の絶縁層６のみであるので、約８０ｎｍである。従って、この部分における絶縁膜７の平均的厚みは、厚みｔ１の０．６７倍程度となっている。従って、第１の電極１と第２の電極２との間に形成されるキャパシタの容量は、絶縁膜７の平均的厚みが１２０ｎｍである場合に比べ、約１．５倍にすることができる。従って、本発明の第２の局面に従えば、キャパシタ容量を高めることができる。
【００８７】
本発明の第２の局面においても、第１の絶縁層５及び第２の絶縁層６は、本実施形態のものに限定されるものではなく、上述のように、種々の材質及び形成方法を用いることができる。
【００８８】
または、本実施形態のように片側にのみチャネル領域を有するものに限定されるものではなく、第１の実施形態に示すような両側にチャネル領域を有するような縦型電界効果トランジスタにも適用され得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の局面に従う第１の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す断面図。
【図２】本発明の第１の局面に従う第１の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す平面図。
【図３】図１及び図２に示す有機電界効果トランジスタの製造工程を示す断面図。
【図４】本発明の第１の局面に従う第２の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す断面図。
【図５】本発明の第１の局面に従う第２の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す平面図。
【図６】図４及び図５に示す第２の実施形態の有機電界効果トランジスタの製造工程を示す断面図。
【図７】本発明の第２の局面に従う第３の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す断面図。
【図８】本発明の第２の局面に従う第３の実施形態の有機電界効果トランジスタを示す平面図。
【図９】従来の縦型の有機電界効果トランジスタの一例を示す断面図。
【符号の説明】
【００９０】
１…第１の電極
１ａ…第１の電極の上面
１ｂ，１ｃ…第１の電極の側面
１ｄ…第１の電極の側面の上部
２…第２の電極
３，４…第３の電極
５…第１の絶縁層
６…第２の絶縁層
７…絶縁膜
８…有機半導体層
９…基板
１０…有機電界効果トランジスタ
ｔ１…第１の電極の側面の上部と第２の電極との間の絶縁膜の厚み
Ｌ…チャネル長
【図１】
2010040582.tif 000003
【図２】
2010040582.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2010040582.tif 000007
【図６】
2010040582.tif 000008
【図７】
2010040582.tif 000009
【図８】
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【図９】
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