(57)【要約】　　　（修正有）【課題】簡単な構成の有機半導体素子を提供する。【解決手段】第１の電極２の面上に有機半導体層３を設け、第１の電極２の面上であって有機半導体層３が設けられていない第１の電極２のはみ出し部に接続して第１の取り出し電極６を設け、有機半導体層３の面上の一部に第２の電極４と、第２の電極４に接続した第２の取り出し電極８を設け、第２の電極が設けられていない有機半導体層３のはみ出し部に有機半導体層３と接続した第３の取り出し電極７を形成する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上で対向する一対の電極と、前記一対の電極の間の有機半導体層とを有し、
前記一対の電極の第１の電極に接続する第１の取り出し電極と、
前記一対の電極の第２の電極に接続する第２の取り出し電極と、
前記有機半導体層に接続する第３の取り出し電極とを有することを特徴とする有機半導体素子。
【請求項２】
前記第１の電極、前記有機半導体層、前記第２の電極は、前記基材上で前記第１の電極、前記有機半導体層、前記第２の電極の順で実質的に積層されていることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体素子。
【請求項３】
前記第１の電極の前記有機半導体層が設けられる側の面は、前記有機半導体層が設けられる部分と、前記有機半導体層が設けられていないはみ出た部分とを有することを特徴とする請求項２に記載の有機半導体素子。
【請求項４】
前記有機半導体層が設けられていないはみ出た部分は、前記有機半導体層が設けられている部分の周囲部分であることを特徴とする請求項３に記載の有機半導体素子。
【請求項５】
前記有機半導体層の前記第２の電極が設けられる側の面は、前記第２の電極が設けられる部分と、前記第２の電極が設けられていないはみ出た部分とを有することを特徴とする請求項２に記載の有機半導体素子。
【請求項６】
前記第２の電極が設けられていないはみ出た部分は、前記第２の電極が設けられている部分の周囲部分であることを特徴とする請求項５に記載の有機半導体素子。
【請求項７】
前記基材上で前記第１の電極と前記有機半導体層と前記第２の電極とを覆う絶縁部材を有し、前記第１の取り出し電極と前記第２の取り出し電極と前記第３の取り出し電極のそれぞれが前記絶縁部材は上面から取り出されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の有機半導体素子。
【請求項８】
前記有機半導体層の膜厚が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の有機半導体素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の有機半導体素子を有することを特徴とするＲＦ変調回路。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の有機半導体素子を有することを特徴とするＩＣカード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機半導体素子、および有機半導体素子を有するＲＦ変調回路および有機半導体素子を有するＩＣカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機物半導体材料を用いた、電子デバイスの開発が広く行なわれており、発光素子である有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、有機半導体レーザー等の開発が報告されている。中でも、有機トランジスタの一種である、有機ＴＦＴは、ローコストでガラスやプラスチック基板上に集積回路を形成する技術として有望視されている。
【０００３】
有機ＴＦＴの構造に関し、特開平０８−２２８０３４号公報、特開平０９−２３２５８９号公報、特開平１０−２７０７１２号公報など、ソース、ドレイン電極とゲート絶縁膜、ゲート電極を有する素子が提案されている。
【０００４】
また有機半導体は、Ｓｉ系半導体などに比べ移動度が小さく、高い周波数では、追従しない点がこれまでに指摘されている。この点を改善するため、有機半導体の結晶性を改善することで移動度を向上させる（Ｃ．Ｄｉｍｉｔｒａｋｏｐｏｕｌｏｓ　ｅｔ．ａｌ．　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｖｏｌ．２８３（１９９９）Ｐ．８２２）、ゲート長を極端に短くする（Ｊ．Ｈ．Ｓｃｈｏｎ　ｅｔ．ａｌ．　Ｎａｔｕｒｅ　Ｖｏｌ．４１３（２００１）Ｐ．７１３）　、などの試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれも複雑な工程を経る必要があるなど、ローコスト化への課題が残る。
【０００６】
本発明の目的は簡素な構成の有機半導体を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
よって本発明は、
基材上で対向する一対の電極と、前記一対の電極の間の有機半導体層とを有し、
前記一対の電極の第１の電極に接続する第１の取り出し電極と、
前記一対の電極の第２の電極に接続する第２の取り出し電極と、
前記有機半導体層に接続する第３の取り出し電極とを有することを特徴とする有機半導体素子を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の有機半導体素子の一例を実施の形態として以下に説明する。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る有機半導体素子は、一対の電極のそれぞれとその間の有機半導体層とが個別に取り出し電極を有することを特徴とする有機半導体素子である。
【００１０】
図１は本実施形態の有機半導体素子の層構成を示す断面模式図である。
【００１１】
１は基材、２は第１の電極、３は有機半導体層、４は第２の電極、５は保護層、６は第１の取り出し電極、７は第３の取り出し電極、８は第２の取り出し電極である。
【００１２】
基材の上に第１の電極２が設けられており、その上に有機半導体層３が設けられており、そしてその有機半導体層３の上に第２の電極４が設けられている、すなわちこの構成は積層構成であり一対の対向電極（第１の電極２、第２の電極４）とその間に有機半導体層４が設けられている構成である。
【００１３】
第１、第２、そして第３の取り出し電極６、８、７はそれぞれ第１の電極２、第２の電極４そして有機半導体層３と接続している。
【００１４】
このように本実施の形態においてきわめて簡便な構成の有機半導体素子を提供することができる。
【００１５】
また本実施の形態の有機半導体素子は、図示されるように有機半導体層３が第１の電極２の面上の一部に設けられている。また第１の電極２の面のその他の部分には有機半導体層が設けられていない。そして有機半導体層３からはみ出て第１の電極２が設けられている。このような形態にすることで、はみ出ている第１の電極部分において第１の取り出し電極６が第１の電極２と接続することができる。
【００１６】
また本実施の形態の有機半導体素子は、図示されるように第２の電極４が有機半導体層３の面上の一部に設けられている。また有機半導体層３の面のその他の部分には第２の電極４が設けられていない。そして第２の電極４からはみ出て有機半導体層３が設けられている。このような形態にすることで、はみ出ている有機半導体層において第３の取り出し電極７が有機半導体層３と接続することができる。
【００１７】
また本実施の形態の有機半導体素子は、第２の取り出し電極８が第２の電極４と接続している。このように第２の電極４が有機半導体層３からはみ出ており、また有機半導体層３が第１の電極２からはみ出ているので各第１乃至第３の取り出し電極６、７、８が配線される方向を一方向にそろえることができる。
【００１８】
本実施形態の有機半導体素子では保護層５が第１の電極２、有機半導体層３、第２の電極４を覆って配置されている。第１乃至第３の取り出し電極６、７、８はその保護層５の同じ側から（この場合一つの面側から）取り出されるように配置される。
【００１９】
また本実施形態の有機半導体素子は、不図示であるがそれぞれの層が互いに接触する面の大小関係が第２の電極の面＜有機半導体層の面＜第１の電極の面であるということができる。つまり紙面上下方向からこの有機半導体素子を眺めた場合、有機半導体層３は第１の電極２が有機半導体層３と接触する面においてその面の内側に配置されている。すなわち有機半導体層３は第１の電極２が有機半導体層３と接触する面において第１の電極の面のうちはみ出ている部分によってその輪郭がすべて取り囲まれている。また第２の電極４は有機半導体層３が第２の電極４と接触する面においてその面の内側に配置されている。すなわち第２の電極４は有機半導体層３が第２の電極４と接触する面において有機半導体層の面のうちはみ出ている部分によってその輪郭がすべて取り囲まれている。この構成により、第２の電極４が確実に有機半導体層３の面内部に配置されることになり、第２の電極４と第１の電極とが直接接触することを防ぐことができる。
【００２０】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、ジャンクション型のトランジスタとしてもよい。有機半導体層３と接続する第３の取り出し電極７をベース電極として、第１、第２取り出し電極６、８の一方をエミッタ電極とし他方をコレクタ電極とすることができる。この場合、コレクタ電極としては幅広の（面積が大きい）第１の電極２と接続する第１の取り出し電極６の方が好ましい。もちろんコレクタ電極として第２の電極４と接続する第２の取り出し電極８であってもよい。面状に設けられる有機半導体層３の膜厚を最適に調整することは例えば真空蒸着等の成膜技術で簡便に精度良く達成できる。またジャンクション型のトランジスタとして良好な増幅現象を得ることができる。たとえば５００ＫＨｚの矩形波を入力すれば利得が数十から百程度の増幅現象を認めることができる。あるいは良好な遮断周波数に基づく特性（高い周波数で十分な利得を維持できる特性）を得ることができ（例えば約６００ＫＨｚの遮断周波数を測定できる）、ＲＦ変調回路の構成要素として本実施形態の有機半導体素子を提供することができる。
【００２１】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層３が例えばペンタセン等の有機化合物から構成されてもよい。有機化合物は例えばその配向性が良好なものがよく、結晶性の高いものを用いてよい。
【００２２】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、第１の電極との第２の電極のフェルミ準位が有機半導体層の伝導帯準位と価電子帯準位の間にあるようにしてもよい。
【００２３】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、第１の電極と第２の電極のフェルミ準位が互いに異なっていてもよく、例えばコレクタ側の電極のフェルミ準位のほうがより低い位置にあるようにすることでエミッタ電流をより多くとることができる。
【００２４】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層の膜厚を１００ｎｍ以下とすることでエミッタ電流を多くとることができ且つ増幅率を大きくすることができる。
【００２５】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層がｐ型伝導特性を持つものでもｎ型伝導特性をもつものでもよい。
【００２６】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層がｐ型である場合、第３の取り出し電極として例えばＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｃｏ、Ｓｅのいずれかの金属、またはその金属を含む例えば合金、または、酸化物、例えばＩＴＯ（Ｚｎ、Ｓｎ酸化物）を挙げることができる。
【００２７】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層がｐ型である場合、第１の電極と第２の電極が、互いに同じ材料でも異なる材料でも良い。例えばそれぞれＢａ、Ｃａ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｓｃ、Ｓｒ、Ｙのいずれかの金属、またはその金属を含む例えば合金を挙げることができる。
【００２８】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層がｎ型である場合、第３の取り出し電極として例えばＢａ、Ｃａ、Ｌａ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｓｃ、Ｓｒ、Ｙのいずれかの金属、またはその金属を含む例えば合金を挙げることができる。
【００２９】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層がｎ型である場合、第１の電極と第２の電極が、互いに同じ材料でも異なる材料でも良い。例えばそれぞれＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｔｅ、Ｃｏ、Ｓｅのいずれかの金属、またはその金属を含む例えば合金を挙げることができる。
【００３０】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、基材として絶縁部材を用いるが例えばポリイミド樹脂を用いても良い。また本実施の形態に係る有機半導体素子は、基材として撓まない材料を用いてもよくあるいはフレキシブルな材料を用いても良い。
【００３１】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、保護層として絶縁部材を用いるが、例えば酸化シリコンを挙げることができる。
【００３２】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、第１の電極と有機半導体層に関して、あるいは有機半導体層と第２の電極とに関してそれぞれが互いに直接接して設けられているが、その他に第１の電極と有機半導体層に関して互いに実質的に電気的に接続されていれば良く、両者の間に極めて薄い別の層が設けられていても良い。あるいは両者のうち少なくともいずれか一方が多層構成になっていてもよい。そして有機半導体層と第２の電極に関しても同様で、互いに実質的に電気的に接続されていれば良く、両者の間に極めて薄い別の層が設けられていても良い。あるいは両者のうち少なくともいずれか一方が多層構成になっていても良い。
【００３３】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、基材上に第１の電極を形成し（工程１）、有機半導体膜を第１の電極上に形成し（工程２）、有機半導体層の上に第２の電極を形成し（工程３）、そして保護層をそれらを覆うように形成し（工程４）、取り出し電極を第１の電極と有機半導体層と第２の電極のそれぞれに接続できるところまで保護層を掘り（工程５）、掘られた個所（コンタクト穴）のそれぞれに取り出し電極を形成する（工程６）ことで得ることができる。
【００３４】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、有機半導体層を上述の真空蒸着により得ることができるが、その他に印刷技術（例えば転写、インクジェット技術）により得ても良い。
【００３５】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、第１あるいは第２の電極を例えばＤＣスパッタリング等の真空成膜技術を用いて得ても良い。
【００３６】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、保護膜をプラズマＣＶＤ等の真空成膜技術を用いて得ても良い。
【００３７】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、トレンチ穴をレジストを用いて必要部分のみを掘るドライエッチング技術を持ちてもよい。
【００３８】
本実施の形態に係る有機半導体素子は、取り出し電極をメタルマスク技術を用いて得ても良い。
【００３９】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例１ではトランジスタ素子である有機半導体素子の製造方法について述べる。
【００４０】
図２〜７は、トランジスタ部分のみの断面図である。
【００４１】
図２に示すように、まず、ポリイミド樹脂からなる絶縁体基板９表面に、不図示のメタルマスクを通し、ＤＣスパッタリング法によって、ランタンからなる第１の導体層１０を形成する。
【００４２】
次に、図３に示すように、ペンタセンからなる有機物半導体層１１を、不図示のメタルマスクを通して、真空蒸着により形成する。このとき、前記有機物半導体層の膜厚は２０ｎｍである。さらに、図４のようにランタンからなる第２の導体層１２をＤＣスパッタリング法によって形成する。前記第１の導体層および第２の導体層の膜厚は、ともに約２００ｎｍである。
【００４３】
次に、図５のように、酸化シリコンからなる保護絶縁層１３をプラズマＣＶＤによって形成した。膜厚は、約５００ｎｍである。この表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー工程により露光した後、４フッ化メタンをエッチャントとするドライエッチングを行ない、コンタクト穴を形成する。この結果、図６のように、開口することができる。
【００４４】
次に、不図示のメタルマスクを通し、白金からなるコレクタ電極１４、ベース電極１５、エミッタ電極１６を形成し、図７のようなトランジスタ素子を得る。
【００４５】
このトランジスタ素子に、図８のように電源を接続し、エミッタ接地回路を作製する。このトランジスタ素子は図９のように利得百程度の良好なトランジスタ特性を得ることがでる。
【００４６】
また、このトランジスタ素子について、エミッタ設置回路にて利得の周波数依存性から、遮断周波数を測定したところ、約６００ｋＨｚである。
【００４７】
また試作した素子のベース電極に５００ｋＨｚの矩形波を入力すると、ベース電流に対して大きなコレクタ電流を得ることができ、トランジスタの増幅現象を観測することができる。
【００４８】
（実施例２）
本実施例は実施形態で説明したトランジスタ素子である有機半導体素子をＩＣカードに用いたものである。
【００４９】
図１０は実施例２に係るＩＣカード２０の面内の各機能領域を模式的に表した図である。
【００５０】
１７は磁気記録領域、１８はＲＯＭアレイ領域、１９はフューズアレイ領域、そして２１はデータ入出力端子Ｉ／Ｏである。
【００５１】
ＲＯＭアレイ領域１８は例えばカード発光時にシリアル番号などを書き込むことができる領域である。この領域はオンデマンド印刷により得られるがインクジェット技術によりこの領域を形成することができる。
【００５２】
またフューズアレイ領域１９は、使用度数ごとにヒューズを切ることができる領域であり、セキュリティーの強化を目的とする領域である。
【００５３】
なお磁気記録領域１７は記録情報の安定保持のため併用されるためにもうける領域である。
【００５４】
このように各領域がＩＣカード全体面に設けられており、本実施例に係るトランジスタ素子は各領域のスイッチング素子、増幅回路、シフトレジスタ回路などに複数設けられている。
【００５５】
また本実施例のトランジスタ素子はベースエミッタコレクタ各電極がどれも一面側から素子外に取り出すことができるので、このような面内においても引き出し電極であるベースエミッタコレクタ各電極がＩＣカードの一面側にすべて取り出すことができる。したがって互いのトランジスタ素子と接続しあったりあるいは別の領域の半導体素子と接続するにあたりＩＣカードの一面側において配線接続することができる。
【００５６】
そして非接触ＩＣカードを構築する上で、ＲＦ帯域（１ＭＨｚ以上）で十分な利得を持つトランジスタが必要であり、これを本実施例の有機半導体素子は簡単な構造で成し遂げることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明により簡単な構成の有機半導体素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機半導体素子の層構成を表す断面模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図６】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程を示す模式図である。
【図７】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の製造工程により得られたトランジスタ素子を示す模式図である。
【図８】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子に電源を接続した様子を表した模式図である。
【図９】本発明の実施例１に係るトランジスタ素子の電流電圧特性を表したグラフである。
【図１０】本発明の実施例２に係るトランジスタ素子を面内に有するＩＣカードの各機能領域を表した模式図である。
【符号の説明】
１　基材
２　第１の電極
３　有機半導体層
４　第２の電極
５　保護層
６　コレクタ電極
７　ベース電極
８　エミッタ電極
９　絶縁体基板
１０　第１の導体層
１１　有機物半導体層
１２　第２の導体層
１３　保護絶縁層
１４　コレクタ電極
１５　ベース電極
１６　エミッタ電極
１７　磁気記録領域
１８　ＲＯＭアレイ領域
１９　フューズアレイ領域
２０　データ入出力端子
２１　ＩＣカード
【図１】
2004006806.tif 000003
【図２】
2004006806.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004006806.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004006806.tif 000009
【図８】
2004006806.tif 000010
【図９】
2004006806.tif 000011
【図１０】
2004006806.tif 000012