(57)【要約】【課題】電極の付着性、エッチング性、低抵抗性が向上した有機半導体素子を提供する。【解決手段】有機半導体素子は、対向する１対の電極の間に成膜されたキャリア移動性の有機半導体層を備えた有機半導体素子であって、１対の電極の少なくとも一方は、有機半導体層のイオン化ポテンシャル近傍の仕事関数を有する第１金属と、第１金属よりも低い抵抗率を有する第２金属と、を含む有機半導体層に接触する合金膜からなる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する１対の電極の間に成膜されたキャリア移動性の有機半導体層を備えた有機半導体素子であって、前記１対の電極の少なくとも一方は、前記有機半導体層のイオン化ポテンシャル近傍の仕事関数を有する第１金属と、前記第１金属よりも低い抵抗率を有する第２金属と、を含む前記有機半導体層に接触する合金膜からなることを特徴とする有機半導体素子。
【請求項２】
前記第１金属は、前記有機半導体層のイオン化ポテンシャルを中心とした−１ｅＶ〜＋１ｅＶの範囲内の仕事関数を有することを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項３】
前記第１金属は、前記有機半導体層のイオン化ポテンシャルを中心とした−０．５ｅＶ〜＋０．５ｅＶの範囲内の仕事関数を有することを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項４】
前記合金膜は１００Å以上１μｍ以下の膜厚を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１記載の有機半導体素子。
【請求項５】
前記合金膜は１００Å以上３０００Å以下の膜厚を有することを特徴とする請求項４記載の有機半導体素子。
【請求項６】
前記第１金属の前記合金膜への混入量は、０．０１ａｔ％以上、好ましくは０．１ａｔ％以上、さらに好ましくは０．５ａｔ％以上でかつ、５０ａｔ％以下、好ましくは２０ａｔ％以下、さらに好ましくは５ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載の有機半導体素子。
【請求項７】
前記１対の電極はソース電極及びドレイン電極であり、前記有機半導体層は前記ソース電極及びドレイン電極の間にチャネルを形成できるように積層され、さらに、前記ソース電極及びドレイン電極の間の前記有機半導体層に電界を印加せしめるゲート電極を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１記載の有機半導体素子。
【請求項８】
前記ゲート電極を前記ソース電極及びドレイン電極から電気的に絶縁するゲート絶縁膜を備えたことを特徴とする請求項７記載の有機半導体素子。
【請求項９】
前記ソース電極及びドレイン電極は共に前記有機半導体層の片側面に配置されたことを特徴とする請求項７記載の有機半導体素子。
【請求項１０】
前記ソース電極及びドレイン電極はそれぞれ前記有機半導体層を挟んで両側に配置されたことを特徴とする請求項７記載の有機半導体素子。
【請求項１１】
前記ゲート絶縁膜が前記合金膜に接触する場合、前記第２金属は、前記第１金属より前記ゲート絶縁膜に対して付着力が強い材料であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１記載の有機半導体素子。
【請求項１２】
前記１対の電極はソース電極及びドレイン電極であり、前記有機半導体層は前記ソース電極及びドレイン電極の間に挟持されるように膜厚方向に積層され、かつ、前記有機半導体層に包埋されたゲート電極を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１記載の有機半導体素子。
【請求項１３】
前記有機半導体層に包埋されたゲート電極は、格子状、櫛状又は簾状の形状を備えたことを特徴とする請求項１２記載の有機半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャリア移動性の有機化合物を利用し、かかる有機化合物からなる有機半導体層を備えた有機半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオードや、信号処理に必要なスイッチや増幅機能を行うトランジスタに用いられる半導体には、高いキャリア移動度や、低い暗電流や、低い駆動電圧や、複雑な素子構造など、の性能が要求されるので、シリコンに代表される無機半導体が、半導体素子の主役となっている。
【０００３】
有機半導体では、その電気−光変換特性を利用した有機エレクトロルミネセンス装置が開発されている。さらに、有機半導体薄膜に電界を加えるとキャリア密度が増加するので、有機半導体薄膜上に１対の電極を設けその間に電流を流すことが可能になる。例えば、有機半導体薄膜上にソース電極及びドレイン電極を配置し、その間のゲート電極で薄膜の厚さ方向に電圧を印加し、有機半導体薄膜に沿った方向の電流をスイッチングできる。よって、有機トランジスタの研究もなされ、電気信号を利用して、接合界面（金属−有機半導体、有機半導体−有機半導体）にて、有機半導体中のキャリア（電子及び正孔）を制御する情報の伝達、処理及び記録表示などの技術に有機半導体が利用されつつある。
【０００４】
有機半導体薄膜を用いた有機ＭＯＳ−ＴＦＴの構造には、たとえば、ボトムコンタクト型及びトップコンタクト型がある。いずれの有機ＭＯＳ−ＴＦＴも、基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極、並びに有機半導体層を備えている。ゲート電極としてはＮｉ、Ｃｒなどが、ゲート絶縁膜にはＳｉＯ２、ＳｉＮなど金属の酸化物や窒化物などの無機物やＰＭＭＡなどの樹脂が、有機半導体層にはペンタセンなどが、それぞれ用いられている。また、ソース電極及びドレイン電極にはＰｄ、Ａｕなどの単体膜が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機半導体素子のＰｄ又はＡｕ単体膜からなるソース電極及びドレイン電極においては、１）Ｐｄ、Ａｕが王水などの非常に強い酸を用いないとウエットエッチングできないので、エッチングの際にゲート電極などの下地を傷めてしまい、電極パターニングが困難である、２）Ｐｄ、Ａｕ薄膜の下地膜への付着力が弱く素子の信頼性が低い、３）Ｐｄ、Ａｕはそのクラーク数が小さく高価である、４）電極材料として一般に用いられるＡｌなどに比べＰｄの抵抗率が高い、など問題がいくつかあり、実用化の障害となっている。
【０００６】
本発明の解決しようとする課題には、電極の付着性、エッチング性、低抵抗性が向上した有機半導体素子を提供することが一例として挙げられる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の有機半導体素子の発明は、対向する１対の電極の間に成膜されたキャリア移動性の有機半導体層を備えた有機半導体素子であって、前記１対の電極の少なくとも一方は、前記有機半導体層のイオン化ポテンシャル近傍の仕事関数を有する第１金属と、前記第１金属よりも低い抵抗率を有する第２金属と、を含む前記有機半導体層に接触する合金膜からなることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明による実施形態の有機半導体素子として有機トランジスタの実施例を図面を参照しつつ説明する。
図１は実施形態のボトムコンタクト型有機トランジスタを示す。有機トランジスタは、ガラスなどの絶縁性の基板１０上に形成されたゲート電極１４上に形成されたゲート絶縁膜１２と、この上に形成されたペンタセンなどのキャリア輸送性の有機化合物からなる有機半導体層１３と、有機半導体層１３と接触するように形成されたソース電極１１及びドレイン電極１５から構成されている。ゲート電極１４は対向するソース電極１１及びドレイン電極１５の間の有機半導体層１３に電界を印加する。
【０００９】
図２は実施形態のトップコンタクト型有機トランジスタを示す。トップコンタクト型素子は、有機半導体層１３が先に成膜され、その上にソース電極１１及びドレイン電極１５が形成される以外、図１のボトムコンタクト型と同じ構成を有する。
有機半導体層１３は電界印加によって正孔又は電子の輸送能力を有する有機化合物からなる。有機半導体層１３は、それぞれキャリア輸送能力を有する有機化合物の薄膜からなる多層構造とすることもできる。有機半導体として、キャリア移動度が大きいペンタセンの他に、アントラセン、テトラセンなどの縮合環類も用いられる。
【００１０】
ゲート電極１４は、ゲート絶縁膜１２を介して電界を印加する場合、電極材料として一般に用いられるＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、及びそれらを含む合金などが用いられる。
ソース電極及びドレイン電極１１、１５の材料には、有機半導体との電荷注入障壁を低くするため、仕事関数が有機半導体のイオン化ポテンシャルに近いことが求められる。例えば、図１に示すように、ソース電極１１及びドレイン電極１５のそれぞれに、仕事関数が有機半導体のイオン化ポテンシャルに近くなる特性とすべく２種類以上の金属からなる合金膜を用いる。それぞれの合金膜は、有機半導体層１３のイオン化ポテンシャル近傍の仕事関数を有する第１金属と、第１金属よりも低い抵抗率を有する第２金属と、からなる。
【００１１】
有機半導体中のキャリア移動のために、第１金属の仕事関数が有機半導体のイオン化ポテンシャルに近い値である特性は特に重要である。よって、合金膜は、仕事関数が有機半導体のイオン化ポテンシャルに近い材料を少なくとも１つ以上含む金属膜を微量ながら第１金属とし、第２金属を、かかる第１金属の特性以外、すなわち、十分な電流が流せるように低抵抗率を有すること、微細なパターニングが行えるようエッチングが性が良いこと、その下地に対し膜の付着力が強いこと、を補完するようにを補完するような材料から選択する。２種の金属からなる合金膜で特性を十分改善できない場合は、更に特性を改善するために、３種層以上の合金膜としてもよい。
【００１２】
第１金属には仕事関数が有機半導体のイオン化ポテンシャルに近い材料を少なくとも１以上含む金属、合金などの材料を用いる。第１金属に含まれる材料の仕事関数は、使用する有機半導体のイオン化ポテンシャルを中心とした±１ｅＶ以内であることが好ましく、さらに好ましくは±０．５ｅＶ以内である。
例えば代表的な有機半導体材料であるペンタセン（イオン化ポテンシャル＝５．０６ｅＶ）を用いた場合、第１金属に含まれる材料の仕事関数は４．５６〜５．５６ｅＶが好適であり、このような特性を満たす金属の例として、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅなどが挙げられる。第１金属にはこれらの金属の単体、もしくはこれらの複数を用い得る。
【００１３】
第２金属としては、第１金属より低い比抵抗、微細なパターニング可能なエッチングが良好に行えるエッチング性、第１金属より下地（図１の場合、ゲート絶縁膜１２）に対し強く膜付着する高い付着力、のうち少なくとも一つの特性に優れる金属を用いる。
比抵抗が低い金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｇ、Ｚｎなどが挙げられる。これらの中では、特に比抵抗が低いＡｌ、Ｃｕ、Ａｇが第２金属に好適である。
【００１４】
容易にウエットエッチングが可能であるエッチング性の高い金属としては、りん酸を主成分とする酸に溶解するＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｍｏなどや、硝酸セリウムアンモニウムを主成分とする溶液に溶解するＣｒなどが第２金属に好適である。表１に電極材料、その比抵抗及びその使用可能エッチャントの例を示す。
【００１５】
【表１】
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付着性が高い金属としては、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉなどの高融点金属が第２金属に好適である。よって、第２金属にはこれらの金属の単体、もしくはこれらの金属を含む合金を用い得る。
【００１６】
第１金属の合金膜への混入量が多すぎると、合金膜の抵抗、エッチング性、付着力が損なわれてしまうため、合金全体に対する第１金属の割合は５０ａｔ％以下が好ましく、さらに好ましくは２０ａｔ％以下、最適なのは５ａｔ％以下である。一方第１金属の混入量が少なすぎると、有機半導体への注入障壁を低くする効果がなくなってしまう恐れがあるが、通常ごく微量の混入量でも効果があり、合金膜全体に対する第１金属の割合は０．０１ａｔ％以上、さらに好ましくは０．１ａｔ％以上、最適なのは０．５ａｔ％以上である。
【００１７】
このような合金を薄膜合金膜にしてソース電極及びドレイン電極として用いる。合金膜の膜厚が厚すぎると、エッチング性が損なわれてしまうため、その膜厚は１００Å以上１μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１００Å以上３０００Å以下である。
これらソース電極及びドレイン電極の成膜方法としては、複数の蒸発源を用いた共蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法など、任意の方法を用い得る。材料の使用効率、合金の組成比の安定性、装置の簡便性を考慮するとスパッタ法が好ましい。
【００１８】
成膜した合金膜は所定の形状にパターニングする。パターン方法は任意の方法で構わないが、フォトエッチング法が好ましく用いられる。フォトエッチング法では、先ず、合金膜上にフォトレジストを所定の形状にパターン形成し、溶液によるエッチング（ウエットエッチング）もしくはガスによるエッチング（ドライエッチング）を行う。その後、フォトレジストを除去すれば所望の合金膜パターンが得られる。
【００１９】
有機半導体層のペンタセンは、高い正孔移動度を示すキャリア輸送性材料である。このペンタセン有機半導体層を用いて、図１に示すボトムコンタクト型素子を作成すると、正孔輸送性（ｐ型）素子が実現できる。
有機半導体層におけるキャリアが正孔の場合には正孔が移動できる正孔輸送性材料または両性輸送性材料が有機半導体として必要になり、キャリアが電子の場合には電子が移動できる電子輸送材料または両性輸送性材料が必要になる。正孔輸送材料又は両性輸送材料としては、銅フタロシアニン（ｃｏｐｐｅｒ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）などが、電子輸送材としてはアルミニウムキノリノール錯体（ｔｒｉｓ−８−ｈｙｄｏｒｏｘｙｑｕｎｏｌｉｎｅ　ａｌｕｍｉｎｕｍ）などがある。
【００２０】
有機半導体層に接する合金膜の第１金属には、キャリア輸送性有機薄膜のイオン化ポテンシャルとほぼ同じ仕事関数を有する金属を選択する。キャリアの移動は接触する材料のエネルギー障壁が異なるとその差を埋める電圧印加の必要があり、抵抗なくキャリアが移動するにはエネルギー障壁が小さいほうがよいからである。イオン化ポテンシャルは真空準位から価電子帯上端の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）準位へと測定したエネルギーである。第１金属の仕事関数は真空準位（０ｅＶ）からフェルミ準位へと測定したエネルギーである。なお、正孔輸送性材料に電界をかけて陽イオン化するのに必要な仕事はイオン化ポテンシャルエネルギー（ｉｏｎｉｚｅｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｎｅｒｇｙ）で、電子輸送性材料に電界をかけて陰イオン化するのに必要な仕事は電子親和力（ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ａｆｆｉｎｉｔｙ　ｅｎｅｒｇｙ）である。
【００２１】
本実施形態の有機トランジスタで使用する第１金属材料で仕事関数が大きなものには、例えば、４．５１ｅＶを越える金、白金、パラジウム、セレン、ニッケル、などがある。
一方、仕事関数が小さな第１金属材料として、例えば、４．５１ｅＶ以下の銀、鉛、錫、アルミニウム、カルシウム、インジウム、クロム、リチウムなどのアルカリ金属、マグネシウムなどのアルカリ土類金属などが用いられる。表２に選択使用され得る物質の仕事関数の例を示す。表のセル中、上は元素記号、下は仕事関数を示す。
【００２２】
【表２】
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［素子の作製］−ボトムコンタクト型素子と比較のため比較素子とを作製した。
［実施例１］−以下のような手順で、図１に示すようなボトムコンタクト型の有機ＭＯＳ−ＴＦＴを作製した。
【００２３】
（１）［ゲート電極の形成］−ガラス基板上にＣｒを膜厚１０００Åでスパッタ法により成膜した。次に東京応化製フォトレジストＡＺ６１１２のマスクをＣｒ膜上にパターン形成した。この基板を硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸を含む水溶液中に浸漬し、レジストマスクに覆われていない不要な部分のＣｒを溶解除去した。最後に基板をアセトン中に浸漬しレジストマスクを除去、所定のゲート電極パターンを基板上に得た。
【００２４】
（２）［ゲート絶縁膜の形成］−得られた基板のゲート電極パターン上に、ＳｉＯ２を膜厚１０００Åでスパッタ法により成膜した。次に東京応化製フォトレジストＡＺ６１１２のマスクをＳｉＯ２膜上にパターン形成した。この基板をＣＦ４ガスによるドライエッチングにより、レジストマスクに覆われていない不要な部分のＳｉＯ２を除去した。最後にＯ２プラズマによりレジストマスクを除去して、ＳｉＯ２ゲート絶縁膜の所定パターンを基板上に得た。
【００２５】
（３）［ソース電極及びドレイン電極の形成］−得られた基板のゲート絶縁膜パターン上に、第１金属としてＰｄを０．１ａｔ％含有するＡｇ−Ｐｄ合金ターゲットを用いＡｇ−Ｐｄ合金膜を膜厚１０００Åでスパッタ法により成膜した。次に東京応化製フォトレジストＡＺ６１１２のマスクをＡｇ−Ｐｄ膜上にパターン形成した。この基板をリン酸、硝酸、酢酸からなる混酸中に浸漬し、レジストマスクに覆われていない不要な部分のＣｒを溶解除去した。最後に基板をアセトン中に浸漬しレジストを除去、ソース電極及びドレイン電極の所定パターンを得た。ソース電極及びドレイン電極のパターンにより確定されるチャネル長は２０μｍ、チャネル幅は１００μｍとした。
【００２６】
（４）［有機半導体層の形成］−得られた基板の電極パターン上に、ペンタセンを膜厚５００Åで、基板を６０℃に加熱し、マスクを用いた所定パターンで抵抗加熱蒸着法により有機半導体層を成膜し、有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
［実施例２］−実施例１の（３）でソース電極及びドレイン電極としてＰｄを１．０ａｔ％含有するＡｇ−Ｐｄ合金としたこと以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
【００２７】
［実施例３］−実施例１の（３）でソース電極及びドレイン電極としてＰｄを５．０ａｔ％含有するＡｇ−Ｐｄ合金膜としたこと以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
［比較例１］−ソース電極及びドレイン電極をＰｄとし、素子を作製した。下層のＣｒ膜を傷めずにＰｄを選択的にエッチングするのは困難であるため、Ｐｄはリフトオフ法にてパターニングを行った。具体的には、実施例１の（３）を以下のようにした以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
【００２８】
（３）［ソース電極及びドレイン電極の形成］−得られた基板のゲート絶縁膜パターン上に、日本ゼオン製フォトレジストＺＰＮ１１００のマスクをパターン形成した。次にソース電極及びドレイン電極としてＰｄを１０００Åスパッタ法により成膜した。更にアセトンでリフトオフし、ソース電極及びドレイン電極の所定パターンを得た。ソース電極及びドレイン電極のパターンにより確定されるチャネル長は２０μｍ、チャネル幅は１００μｍとした。
【００２９】
［比較例２］−実施例１の（３）ソース電極及びドレイン電極をＡｇとしたこと以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
［実施例５］−実施例１の（３）でソース電極及びドレイン電極として、第１金属であるＮｉを２ａｔ％含有するＡｌ−Ｎｉ合金膜としたこと以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
【００３０】
［実施例６］−実施例１の（３）でソース電極及びドレイン電極として、Ｎｉを５ａｔ％それぞれ含有するＡｌ−Ｎｉ合金膜としたこと以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
［比較例３］−実施例１の（３）でソース電極及びドレイン電極をＮｉとしたこと以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
【００３１】
［比較例４］−実施例１の（３）でソース電極及びドレイン電極をＡｌとしたこと以外は、実施例１と全く同様にして有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子を完成させた。
［ソース電極及びドレイン電極の付着性］−上記実施例及び比較例で素子を形成する際、ＳｉＯ２ゲート絶縁膜とソース電極及びドレイン電極とのスパッタ成膜のみを行ったサンプルを同時に作製し、下地のＳｉＯ２ゲート絶縁膜に対する膜の付着性を評価した。付着性の評価は以下のように行った。
【００３２】
カッターナイフを用いＳｉＯ２膜に１ｍｍピッチで水平垂直それぞれ１１本の切り込みを入れ、１０×１０＝１００個のマス目を作った。
マス目上に粘着テープを貼り、上から十分に押さえた。
テープを勢いよく剥がし、剥がれずに残ったマス目の数を数えた。表３に付着性評価の結果を示す。（表３中の電極材料の欄は、第２金属−（割合）第１金属を示し、付着性欄にて、１００個が満点で、数が大きいほど付着性が高いことになる。）
【００３３】
【表３】
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何れも、実施例の付着性は比較例に比べ同等以上であることがわかった。特にＰｄなど貴金属では合金化による付着性の向上が著しかった。
［ソース電極及びドレイン電極の合金膜の抵抗率］−上記実施例、比較例で素子を形成する際、ＳｉＯ２ゲート絶縁膜とソース電極及びドレイン電極のスパッタ形成のみを行ったサンプルを同時に作製し、膜の比抵抗を評価した。比抵抗測定は、厚さ１０００Åにおけるシート抵抗（Ω／□）を四探針法にて行った。表３に比抵抗の測定結果を示す。何れも、第１金属の金属単体膜に比べ、本実施形態による合金膜の方が低抵抗であることがわかった。
【００３４】
［有機ＭＯＳ−ＴＦＴ素子の電気特性］−各実施例及び比較例で作製した有機ＭＯＳ−ＴＦＴについて、ゲート電極電圧一定のもと、ソース電極及びドレイン電極間の電圧を変化させてソース電極及びドレイン電極間の電流を測定した。測定結果を表３、図３及び図４に示す。
ソース電極及びドレイン電極にＡｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金膜を用いた素子は、Ｐｄ単体膜を用いた素子に比べほぼ同等な特性を、Ａｇを用いた素子に比べた場合は良好な特性を示すことがわかった。
【００３５】
また、ソース電極及びドレイン電極にＡｌ−Ｎｉを用いた素子は、Ｎｉ単体層を用いた素子に比べほぼ同等な特性を、Ａｌを用いた素子に比べた場合は良好な特性を示すことがわかった。
本実施形態による素子は、従来の有機半導体に仕事関数が近い金属単体をソース電極及びドレイン電極に用いた素子に比べ素子特性はほぼ同等であるにもかかわらず、ソース電極及びドレイン電極の低抵抗性、エッチング性、付着性の少なくとも１つ以上の特性が向上することがわかった。また、本実施形態による素子は、Ａｇ、Ａｌなど金属単体をソース電極及びドレイン電極に用いた場合に比べ、素子の電気特性が良好であることがわかった。
【００３６】
本実施形態では、合金膜をソース電極及びドレイン電極の両電極に適用したが、ソース電極とドレイン電極の何れか一方の電極のみに適用することもでき、３極の有機トランジスタの他に２極の有機ダイオードの電極にも適応でき、さらに図１及び図２に示す以外にも、ソース電極から有機半導体、ドレイン電極の経路で電流を流す、任意の構造の有機半導体素子に適用できる。
【００３７】
例えば、上記実施例ではＴＦＴ単体の作製における実施例を示したが、本発明によるＴＦＴをＬＣＤ、ＥＬなど表示装置の画素の駆動に用いることもできる。具体的には、少なくとも本発明による有機トランジスタを１つ以上、コンデンサなど必要な素子、画素電極などを共通の基板上に作製すれば、本発明による有機ＭＯＳ−ＴＦＴを用いたアクティブ駆動型の表示装置を実現できる。例として、図５は本発明をＴＦＴ−ＬＣＤ表示装置に適用した場合の表示装置の基板構造を示す。表示装置において、第１金属及び第２金属の合金膜からなるソース電極１１がＬＣＤの画素電極２０に接続され、有機半導体層１３が保護膜２１で被覆されている。
【００３８】
さらに、図６に示すように、本発明を有機トランジスタとして縦型構造のＳＩＴ（静電誘導形トランジスタ）に適用できる。合金膜厚方向の電流をスイッチングできるＳＩＴは、各々が第１金属及び第２金属の合金膜からなるソース電極１１及びドレイン電極１５で有機半導体層１３を挟み、有機半導体層１３の厚さ方向の中間に包埋された多孔性のゲート電極１４を有した３端子構造を有する。そのゲート電極１４に電圧を印加したとき、ゲート電極周りの有機半導体に生じる空乏層によってドレイン及びソース間の電流を制御できる。
【００３９】
またさらに、図７に示すように、有機トランジスタは、互いに積層されたゲート電極１４、ソース電極１１及びドレイン電極１５から構成されていればよく、図１とは逆の順序すなわち、基板１０上に、第１金属及び第２金属の合金膜からなるソース電極１１及びドレイン電極１５を形成し、有機半導体層１３、ゲート絶縁膜１２、並びにゲート電極１４の順で積層して形成されてもよい。
【００４０】
同様に、図８に示すように、有機トランジスタは、有機半導体層１３を挟んで、第１金属及び第２金属の合金膜からなるソース電極１１及びドレイン電極１５を形成し、ゲート絶縁膜１２を介してゲート電極１４を離間させるように形成されてもよい。
このように本実施形態による有機半導体素子においては、キャリア移動にかかわる電極を、有機半導体のイオン化ポテンシャルに近い仕事関数を持つ第１金属と第１金属よりも付着性、エッチング性、抵抗の低さのうち少なくとも一つの特性が優れた少なくとも１つの第２金属とからなる合金膜で構成したことにより、有機半導体への電荷の注入は障壁の小さい第１金属から行われるので、第１金属単体層を用いた場合と同等で電気特性がよく、さらに、第１金属単体層で電極を形成した場合に比べ、付着性、エッチング性、比抵抗の低さのうち少なくとも一つの特性に優れる有機半導体が実現できる。よって、主要な電極材料の組み合わせの多様化を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態の有機トランジスタを示す断面図。
【図２】本発明による他の実施形態の有機トランジスタを示す断面図。
【図３】本発明による有機トランジスタのソースドレイン電極間電流電圧特性を示すグラフ。
【図４】本発明による有機トランジスタのソースドレイン電極間電流電圧特性を示すグラフ。
【図５】本発明による他の実施形態の有機トランジスタ発明をＴＦＴ−ＬＣＤ表示装置に適用した場合の表示装置の基板構造を示す断面図。
【図６】本発明による他の実施形態の有機トランジスタを示す断面図。
【図７】本発明による他の実施形態の有機トランジスタを示す断面図。
【図８】本発明による他の実施形態の有機トランジスタを示す断面図。
【符号の説明】
１０　基板
１１　ソース電極
１２　ゲート絶縁膜
１３　有機半導体層
１４　ゲート電極
１５　ドレイン電極
【図１】
2004055653.tif 000006
【図２】
2004055653.tif 000007
【図３】
2004055653.tif 000008
【図４】
2004055653.tif 000009
【図５】
2004055653.tif 000010
【図６】
2004055653.tif 000011
【図７】
2004055653.tif 000012
【図８】
2004055653.tif 000013