(57)【要約】【課題】良好な歩留まりで製造することが可能な有機薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供する。【解決手段】有機薄膜トランジスタの製造方法においては、基板上に第１電極を形成し、０．２〜１．０Ｐａの圧力下において酸素を含む雰囲気でプラズマ処理を行い、第１電極の表面を酸化して第１電極上に第１電極酸化層を形成し、第１電極酸化層を覆う様に有機機能層を形成し、有機機能層上に第２電極及び第３電極を形成する。有機薄膜トランジスタは、上記有機薄膜トランジスタの製造方法によって製造された有機薄膜トランジスタであり、第１電極酸化層の膜厚は２０ｎｍ以上であり、上記基板の、第１電極が形成された部分と、第１電極が形成されていない部分との高低差が１μｍ以下である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１電極を形成し、
０．２〜１．０Ｐａの圧力下において酸素を含む雰囲気でプラズマ処理を行い、前記第１電極の表面を酸化して前記第１電極上に第１電極酸化層を形成し、
前記第１電極酸化層を覆う様に有機機能層を形成し、
前記有機機能層上に第２電極及び第３電極を形成する
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法によって製造された有機薄膜トランジスタであって、
前記第１電極酸化層の膜厚は２０ｎｍ以上であり、
前記基板の、前記第１電極が形成された部分と、前記第１電極が形成されていない部分との高低差が１μｍ以下である
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体層に有機材料を使用した有機薄膜トランジスタは、低温で形成できると言う特徴があるため、ガラスなど硬質な基板だけでなく、ＰＥＴやＰＥＮ等の樹脂基板上にも形成することができる。また、その形成方法も印刷など安価な手法が利用できるので、曲がるディスプレイや体にフィットする皮膚感覚のセンサーなど、種々のフレキシブルデバイスを低コストで実現することが期待されている。
【０００３】
有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を低電圧で動作させるには、そのゲート絶縁層を高誘電率に、且つ出来るだけ薄く形成する必要がある。この為の技術として、ゲート電極の表面にプラズマによる酸化を行い、更に酸化されたゲート電極表面に自己組織化単分子層（ＳＡＭ：Ｓｅｌｆ  Ａｓｓｅｍｂｌｅ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ）を形成してゲート絶縁層を生成する方法が知られている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Hagen Klauk et al., Nature Vol 445, 2007, p. 745.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機薄膜トランジスタをトランジスタアレイとして使用する場合、トランジスタの作成には高い歩留まりが求められる。ここで、上記非特許文献１補足資料（Supplementary Information）記載の方法においては、基板上に形成したアルミ層にプラズマ処理を行い、これによって酸化アルミ層を生成している。ここでは、酸素の圧力を１０Ｐａ，プラズマの出力を１５０Ｗ，基板をプラズマにさらす時間（以下、プロセス時間と呼ぶ）を１５ｓｅｃに設定して、基板上に形成したアルミ層の酸化を行っている。しかしながら、この様な方法においては得られる酸化アルミ層の膜厚が薄くなってしまい、リーク電流を生じてしまう場合がある。また、アルミ層をプラズマにさらす時間を長くすれば酸化アルミ層を厚膜化することが可能であるが、これに応じてアルミ層を形成した基板に生じるダメージも増加してしまい、配線の断線等の問題を生じてしまう。
【０００６】
本発明は、この様な課題に鑑みなされたものであって、基板のダメージを増大させること無く酸化アルミ層の厚膜化を行い、これによって良好な歩留まりで製造することが可能な有機薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る有機薄膜トランジスタの製造方法においては、基板上に第１電極を形成し、０．２〜１．０Ｐａの圧力下において酸素を含む雰囲気でプラズマ処理を行い、第１電極の表面を酸化して第１電極上に第１電極酸化層を形成し、第１電極酸化層を覆う様に有機機能層を形成し、有機機能層上に第２電極及び第３電極を形成する。
【０００８】
本発明に係る有機薄膜トランジスタは、上記本発明に係る有機薄膜トランジスタの製造方法によって製造された有機薄膜トランジスタであり、第１電極酸化層の膜厚は２０ｎｍ以上であり、上記基板の、第１電極が形成された部分と、第１電極が形成されていない部分との高低差が１μｍ以下である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板のダメージを増大させること無く酸化アルミ層の厚膜化を行い、これによって良好な歩留まりで有機薄膜トランジスタを製造することが可能な有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】発明者らが行った実験の、実験試料の一部の構成を示す側断面図である。
【図２】同実験における歩留まりの評価について説明する為の図である。
【図３】同実験におけるリーク電流の評価について説明する為の図である。
【図４】同実験における膜厚の評価について説明する為の図である。
【図５】同実験における基板エッチング量の評価について説明する為の図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成を示す側断面図である。
【図７】ｎ−オクタデシルホスホン酸の構造を示す図である。
【図８】同実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。
【図９】同実施形態に係る有機薄膜トランジスタの動作特性を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成を示す側断面図である。
【図１１】同有機薄膜トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成を示す側断面図である。
【図１３】同有機薄膜トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［１．プラズマを用いた酸化膜の生成方法について］
［１−１．実験試料について］
発明者らは、プラズマプロセス中における酸素の圧力と、これによって生成される酸化膜の膜厚との関係についての実験（以下、本実験と呼ぶ。）を行った。図１は、本実験に用いた実験試料の一部の構成を示す側断面図である。本実験においては、１００μｍの膜厚を有するＰＥＴ製の基板１０１上に、スパッタリングによってアルミニウム（Ａｌ）電極１０２を形成した。尚、アルミニウム電極１０２の面積は、０．０１ｃｍ２とした。次に、この基板１０１に６通りの条件下においてプラズマ処理を行い、酸化アルミニウム層１０３を形成した。続いて、この酸化アルミニウム層１０３上に、スパッタリングによって金（Ａｕ）電極層１０５を形成した。尚、実際には同一の基板１０１上に、この様なキャパシタを複数製造した。
【００１２】
プラズマ処理の条件は、以下の通りである。即ち、条件１においては酸素の圧力（以下、プロセス圧力と呼ぶ。）を０．２Ｐａ、条件２においては０．５Ｐａ、条件３においては１．０Ｐａ、条件４においては６Ｐａ、条件５においては３０Ｐａ、条件６については１００Ｐａとした。また条件１〜６の何れについても、プラズマの出力を５００Ｗに、プロセス時間を１０分に設定した。
【００１３】
［１−２．歩留まりの評価］
次に、この様に作製した実験試料の歩留まりを評価した。歩留まりの評価においては、実験試料に対してＬＣＲメータを接続し、アルミニウム電極１０２、酸化アルミニウム層１０３及び金電極１０５からなるキャパシタの静電容量を測定し、測定値が得られなかったものを不良と分類し、測定値が得られたものの数と比較した。図２は、各実験試料のプロセス圧力と歩留まりの関係を示すグラフである。各ポイントは、同一基板１０１上における歩留まりを示している。例えば、図２においては、２つの基板１０１上に条件３（プロセス圧力１．０Ｐａ）において複数のキャパシタが製造し、それぞれの基板について歩留まりを測定した所、一方の基板１０１上においては約９０％のキャパシタにおいて静電容量が測定され、他方の基板１０１上においては約８０％のキャパシタにおいて静電容量が測定された、と言う事を示している。図２より、プロセス圧力を０．２〜１．０Ｐａに設定してプラズマ処理を行った実験試料は、いずれも歩留まりが８０％以上であり、良好な結果を示した。これに対し、プロセス圧力を６Ｐａに設定した場合には、ロットによって歩留まりが安定せず、また、いずれの実験試料においても歩留まりは８０％以下であった。更に、プロセス圧力を３０Ｐａまたは１００Ｐａに設定した場合、歩留まりは０％であった。
【００１４】
［１−３．リーク電流の評価］
次に、図１に示すようにアルミニウム電極１０２と金電極１０５との間に０〜−１０Ｖの電圧を印加して、電流を測定することにより、リーク電流の評価を行った。上記歩留まりの評価においては条件１〜４において作製した実験試料において静電容量値が得られたため、これらの実験試料についてリーク電流の評価を行った。図３は、印加電圧と、各実験試料に流れる電流との関係を、プロセス圧力毎に示したグラフである。図３に示す通り、プロセス圧力を０．２〜１．０Ｐａに設定した実験試料においては、プロセス圧力を６Ｐａに設定した実験試料と比較してリーク電流が低く抑えられていた。また、リーク電流の評価を行った範囲においては、プロセス圧力を大きく設定するほどリーク電流を低減させることが可能であった。
【００１５】
［１−４．膜厚の評価］
次に、実験試料の断面をＴＥＭによって観察し、膜厚の評価を行った。図４（ａ）はプロセス圧力を６Ｐａに設定した実験試料の断面を観察したものであり、図４（ｂ）はプロセス圧力を０．５Ｐａに設定した実験試料の断面を観察したものである。図４（ａ）より、プロセス圧力を６Ｐａに設定した実験試料においては、酸化アルミニウム層１０３の膜厚が４．５ｎｍであるのに対し、プロセス圧力を０．５Ｐａに設定した実験試料においては、酸化アルミニウム層の膜厚が２１．８ｎｍであった。また、得られた膜厚及びキャパシタンス測定により得られた容量値から酸化アルミの誘電率を計算すると、プロセス圧力を６Ｐａに設定した実験試料においては９．８９、０．５Ｐａに設定した実験試料においては６．７２となり、ほぼ等しい膜質が得られたものと考えられる。酸化アルミの誘電率の理論値は８．５程度であり、妥当な結果であると言える。
【００１６】
以上より、プラズマの出力及びプロセス時間を同じ条件に揃えていたのにも関わらず、プロセス圧力の違いによって、生成される酸化アルミニウム層の膜厚が著しく変化し、且つ得られる膜質はほぼ変化しないことが判明した。プロセス圧力を０．２Ｐａに設定した実験試料及び１．０Ｐａに設定した実験試料においても歩留まりが良好であり、且つリーク電流が低く抑えられていたことから、これらの実験試料においても酸化アルミニウム層の膜厚が充分厚膜化されていたものと考えられる。以上より、プロセス圧力を０．２〜１．０Ｐａに設定することにより、プロセス圧力をそれ以上の値に設定した場合と比較して、酸化アルミニウムを厚膜化することができ、それによって、リーク電流を低減して、高い歩留まりを実現可能であると考えられる。
【００１７】
［１−５．基板エッチング量の評価］
次に、プロセス時間を６Ｐａに設定した実験試料及び０．５Ｐａに設定した実験試料における、プラズマ処理において生じた基板１０１のエッチング量についての評価を行った。基板エッチング量の評価は、以下の手順に従って行った。即ち、図５（ａ）に示す通り、まずは基板１０１上にアルミニウム電極１０２を形成し、触針式段差計によってアルミニウム電極１０２の膜厚ｄ１を測定した。次に、条件２（プロセス圧力０．５Ｐａ）及び条件４（プロセス圧力６Ｐａ）においてプラズマ酸化を行ってアルミニウム電極１０２上に酸化アルミニウム層１０３を生成し、基板１０１表面と酸化アルミニウム層１０３表面との高低差ｄ２を測定した。次に、ｄ２−ｄ１を算出し、これを基板エッチング量とした。その結果、プロセス時間を６Ｐａに設定した実験試料においては、基板エッチング量が７２９．２５ｎｍとなり、プロセス時間を０．５Ｐａに設定した実験試料においては基板エッチング量が５４６．３５ｎｍとなった。ここで、実験試料に使用した基板１０１は１００μｍの厚みを有する為、２００ｎｍ程度のエッチング量の差は無視することが可能である。従って、基板のエッチング量はほぼプロセス圧力の影響を受けないものと考えることが出来る。
【００１８】
以上より、当該方法によれば、基板へのダメージを増加させること無く酸化アルミニウムを厚膜化することが可能であると考えられる。この様な現象が生じる原因はまだ解明されてはいないが、例えば次のように考えることも可能である。即ち、酸素プラズマにおいては、酸素ラジカルが生成され、この酸素ラジカルがアルミニウムの酸化に大きく関わっていると考えられる。ここで、プロセス圧力が大きい場合にはこの酸素ラジカル同士が衝突し、酸素分子（Ｏ２）を形成してしまうため、アルミニウムの酸化に寄与できる酸素ラジカルの数が減少してしまうのである。一方、プロセス圧力が小さい場合にはこの様な酸素ラジカルの消滅が生じにくくなり、アルミニウムの酸化に寄与できる酸素ラジカルの数が多くなるものと考えられる。また、酸素ラジカルの平均自由行程も大きくなるため、より高いエネルギーでアルミニウムに衝突することも考えられる。
【００１９】
尚、上記実験においてはプロセス圧力を０．２Ｐａ以上とする範囲についてのみの検討を行ったが、プロセス圧力を減少させ過ぎた場合には、酸素ラジカルを形成する酸素分子の数が少なくなってしまい、酸化アルミニウムの膜厚は再び減少することが考えられる。本実験において、少なくともプロセス圧力が０．２Ｐａ以上であればこの様な現象が生じず、酸化アルミニウムを好適に生成可能であることが分かった。
【００２０】
［２．第１の実施形態］
［２−１．第１の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成］
次に、本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成について説明する。図６は、本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの構成を示す側断面図である。本発明の第１の実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、基板１と、基板１上に形成されたゲート電極（第１電極）２と、ゲート電極２を覆う様に形成されたゲート絶縁層３と、ゲート絶縁層３を覆う様に形成された半導体層（有機機能層）４と、この半導体層４上に形成されたソース電極（第２電極）５及びドレイン電極（第３電極）６を有する。本実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、プロセス圧力を０．２〜１．０Ｐａに設定したプラズマ処理によってゲート絶縁層３を形成した為、ゲート絶縁膜３の膜厚は２０ｎｍ以上であり、かつ基板１の、ゲート電極２が形成された部分と、ゲート電極２が形成されていない部分との高低差が１μｍ以下である。
【００２１】
本実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、ゲート電極２が半導体層４よりも下に位置する、いわゆるボトムゲート型の構造を有し、ソース電極５及びドレイン電極６が半導体層４よりも上に位置する、いわゆるトップコンタクト型の構造を有する。更に、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、フローティングゲートを有しない、いわゆるシングルゲート型の構造を有する。尚、半導体層４よりも上の構造は適宜変更可能である。
【００２２】
本実施形態においては基板１の材料としてＰＥＴを採用している。この他、基板１として、例えばＰＥＮ、ポリイミド、ガラス、酸化膜を形成したシリコン基板など、用途と目的に応じて任意に選択可能である。また、本実施形態においてはゲート電極２の材料としてアルミニウムを採用している。
【００２３】
本実施形態において、ゲート絶縁層３は、ゲート電極２を酸化してなるゲート電極酸化層３１と、このゲート電極酸化層３１上に形成された自己組織化単分子層３２からなる。尚、本実施形態においてはゲート電極２の材料としてアルミニウムを採用している為、ゲート電極酸化層３１は酸化アルミニウムからなる。また、自己組織化単分子層３２の材料として、本実施形態においては図７に示すｎ−オクタデシルホスホン酸（Ｃ１８Ｈ３９Ｏ３Ｐ）を採用している。この他、自己組織化単分子層３２は、例えばｎ−ヘキサデシルホスホン酸（Ｃ１６Ｈ３５Ｏ３Ｐ）、ｎ−ブタデシルホスホン酸（Ｃ１４Ｈ３１Ｏ３Ｐ）、ｎ−ドデシルホスホン酸（Ｃ１２Ｈ２７Ｏ３Ｐ）、ｎ−オクチルホスホン酸（Ｃ８Ｈ１９Ｏ３Ｐ）等であっても良い。また、自己組織化単分子層３２は、半導体層４を形成する為に表面エネルギーを下げる事と、ゲート絶縁層３の物理的な膜厚を厚くしてリーク電流を低減することを主目的として形成される。従って、上記材料以外でも表面エネルギーを下げる事が可能であり、かつ絶縁性をしめすものであれば採用可能である。また、必要でない場合、例えばゲート電極酸化層３１の絶縁性が充分である場合には、この自己組織化単分子層３２を省略しても良い場合がある。
【００２４】
また、本実施形態においては、半導体層４の材料としてペンタセン（Ｃ２２Ｈ１４）を採用している。しかし、例えばアントラセン（Ｃ１４Ｈ１０）やルブレン（Ｃ４２Ｈ２８）、ポリアセチレン等、半導体としての性質を有する有機物であれば、半導体層４として採用可能である。尚、半導体層４の材料としては、ゲート電極２の材料として採用される金属との関係において、最適な材料を選択することも考えられる。更に、本実施形態においてはソース電極５及びドレイン電極６として金（Ａｕ）を採用している。しかし、これらの電極に、他の金属や合金等を採用することも可能であり、更に、導電性高分子や銀インク等の導電性のインクを採用することも可能である。
【００２５】
［２−２．第１の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法］
次に、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法について説明する。図８は、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法においては、まず基板１上にゲート電極２を形成し（ステップＳ１）、ゲート電極２表面にゲート絶縁層３を形成し（ステップＳ２，Ｓ３）、ゲート絶縁層３を覆う様に更に半導体層（有機機能層）４を形成し（ステップＳ４）、有機機能層４上にソース電極５及びドレイン電極６を形成する（ステップＳ５）。また、本実施形態において、ゲート絶縁層３の形成は、酸素プラズマによるゲート電極２表面の酸化と（ステップＳ２）、ゲート電極酸化層３１上への自己組織化単分子層３２の形成（ステップＳ３）によって行われる。
【００２６】
ステップＳ１においては、基板１上にゲート電極２を形成する。ゲート電極２の形成としては種々の方法が適用可能であり、例えばマスクを用いてスパッタや蒸着を行ってもよいし、フォトリソグラフィーとエッチングを組み合わせて行っても良い。
【００２７】
ステップＳ２においては、ゲート電極２の表面に酸素プラズマによる酸化を行い、ゲート電極酸化層３１を形成する。酸素プラズマによる酸化の条件としては、上記プロセス圧力（酸素の圧力）を０．２Ｐａ〜１．０Ｐａに設定し、プラズマの出力を５００Ｗに、プロセス時間（ゲート電極２が形成された基板１を、酸素プラズマにさらす時間）を１０分に設定することが考えられる。但し、プラズマの出力及びプロセス時間は、目的とするゲート電極酸化層３１の膜圧や、基板１のエッチング量の許容範囲に応じて、変更してもよい。
【００２８】
ステップＳ３においては、ゲート電極酸化層３１上に自己組織化単分子層３２を形成する。本実施形態においては、自己組織化単分子層３２の形成は、上記ゲート電極酸化層３１の形成された基板１を、ｎ−オクタデシルホスホン酸の２−プロパノール溶液に、常温下にて浸漬することにより、行う。尚、溶液や浸漬時間等は適宜調整可能であり、例えばゲート電極酸化層３１の形成された基板１を一昼夜又は数日間ｎ−オクタデシルホスホン酸の溶液に浸漬しておくことも可能である。
【００２９】
尚、自己組織化単分子層３２の形成は、必ずしも２−プロパノール溶液への浸漬によって行う必要は無く、異なる方法によっても実現可能である。例えば、気相成長法によって自己組織化単分子層３２を生成することも可能である。
【００３０】
ｎ−オクタデシルホスホン酸の分子端部にはＯＨ基が存在し、このＯＨ基と、ＡｌＯｘ表面を覆っているＯＨ基が脱水縮合することによって、自己組織化単分子層３２とゲート電極酸化層３１とが結合する。また、ｎ−オクタデシルホスホン酸はＡｌＯｘ表面に一分子のみ結合して、２−４ｎｍの厚さを有する自己組織化単分子層３２を形成する。
【００３１】
次に、上記溶液から基板１を取り出し、例えば２−プロパノール（Ｃ３Ｈ８Ｏ）によるリンスを行う。次に、例えば１００℃〜１２０℃程度の温度で５〜３０分程度ベイクを行い、残留溶媒を除去する。本実施形態においては、１００℃の温度で１０分間ベイクを行う。
【００３２】
ステップＳ４においては、半導体層４を形成する。本実施形態においては、真空蒸着によって半導体層４を形成した。尚、半導体４の形成方法としては種々の方法が適用可能であり、例えば半導体溶液のスピン塗布等、既知の方法を使用することが可能である。更に、パターニングについても既知の方法を使用することが可能であり、例えば印刷や、フォトリソグラフィーとエッチングの組合せを用いる事等が考えられる。
【００３３】
ステップＳ５においては、ソース電極５及びドレイン電極６を作成する。ソース電極５及びドレイン電極６の作成にも公知の方法が採用可能であり、本実施例で用いたＡｕの真空蒸着の他にも、例えばフォトリソグラフィーとエッチングの組合せ、導電性高分子のペースト、銀インク等、導電性インクの印刷法による塗布等が考えられる。
【００３４】
図９は、本実施形態に係る方法によって製造した有機薄膜トランジスタの動作特性を示すグラフである。横軸にゲート電極２とソース電極５との電位差を、縦軸にドレイン電流を示している。但し、縦軸は対数軸とした。本実施形態においては、プロセス圧力を０．５Ｐａに設定して２４個の有機薄膜ランジスタを製造した。その結果、図９に示す通り、２４個全ての有機薄膜トランジスタについて、良好な動作特性を得ることが出来た。即ち、ゲート電極２の膜厚が十分確保されていることから、好適にリーク電流を低減することが出来た。また、全ての有機薄膜トランジスタについてこの様な動作特性が得られたことから、プロセス圧力を０．５Ｐａに設定することにより、良好な歩留まりで有機薄膜トランジスタを製造することが可能であると言える。
【００３５】
［３．第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る有機薄膜トランジスタ及びその製造方法について説明する。第１の実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、いわゆるトップコンタクト型の構造を有していたが、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、図１０に示す通り、ソース電極５及びドレイン電極６が半導体層４よりも下に位置する、いわゆるボトムコンタクト型の構造を有する。尚、各部分の材料等は第１の実施形態と同様である。
【００３６】
本実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法は、第１の実施形態とほぼ同様であるが、図１１に示す通り、ステップＳ３において自己組織化単分子層３２を形成した後、ステップＳ６においてソース電極５及びドレイン電極６を形成し、その後でステップＳ７において半導体層４を形成する点において異なる。第１の実施形態においては半導体層４を形成した後でソース電極５及びドレイン電極を形成する為、例えばソース電極５及びドレイン電極６の形成にエッチング等を用いた場合に半導体層４にダメージを与える恐れがあった。本実施形態においてはソース電極５及びドレイン電極６を形成した後で半導体層４を形成する為、この様な問題を生じず、ソース電極５及びドレイン電極６の形成方法の自由度が上がる。
【００３７】
本実施形態に係る有機薄膜トランジスタでは、ソース電極５及びドレイン電極６の形成に、エッチングなどの微細プロセスを利用することが可能である。両電極間の間隔を短くすると、同じ駆動電圧でもソース−ドレイン間に流れる電流が増加し、より高特性のトランジスタとすることができる。
【００３８】
［４．第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態に係る有機薄膜トランジスタ及びその製造方法について説明する。上記第１及び第２の実施形態に係る有機薄膜トランジスタにおいては、フローティングゲートを有しない、いわゆるシングルゲート型の構造を採用していたが、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、図１２に示す通りダブルゲート型の構造を採用しており、ゲート電極２の上に、ゲート絶縁層３を介してフローティングゲート１２が形成されている。従って、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタは、メモリ素子として使用することが可能である。またフローティングゲート電極に電荷を溜めることによってトランジスタの閾値を制御することも可能である。尚、図１２においては第１の実施形態と同様にトップコンタクト型の構造を採用しているが、第２の実施形態と同様にボトムコンタクト型の構造を採用することも可能である。
【００３９】
フローティングゲート１２には種々の材料が適用可能であるが、例えばゲート電極２と同様の材料を適用することが考えられる。従って、本実施形態においてはフローティングゲート１２の材料としてアルミを適用する。フローティングゲート１２の表面には、フローティングゲート絶縁層１３が形成される。フローティングゲート絶縁層１３は、フローティングゲート１２表面に酸素プラズマによる酸化によって形成されるフローティングゲート酸化層１３１と、自己組織化単分子層１３２からなる。尚、本実施形態に係る自己組織化単分子層１３２は、自己組織化単分子層３２と同様の材料から形成することが可能である。
【００４０】
次に、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法について説明する。図１３は、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法は第１の実施形態とほぼ同様であるが、本実施形態に係る有機薄膜トランジスタはダブルゲート構造を採用している為、ステップＳ３において自己組織化単分子層３２を形成した後、ステップＳ８においてフローティングゲート１２を形成し、更にステップＳ９及びステップＳ１０においてフローティングゲート絶縁層１３を形成する。
【００４１】
ステップＳ９における酸素プラズマによる酸化の条件は適宜調整可能であるが、本実施形態においては第１の実施形態と同様の方法を採用している。ステップＳ１０においては自己組織化単分子膜１３２を形成するが、この工程はステップＳ３とほぼ同様に行う事が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１０１…基板、  ２…ゲート配線、  ３…ゲート絶縁層、  ４…半導体層（有機機能層）、  ５…ソース電極、  ６…ドレイン電極、  １２…フローティングゲート、  １３…フローティングゲート絶縁層、  ３１…ゲート電極酸化層、  ３２，１３２…自己組織化単分子層、  １０２…アルミニウム電極、  １０３…酸化アルミニウム層、  １０５…電極層、１３１…フローティングゲート酸化層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図９】
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