(57)【要約】【課題】本発明は、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）および前記ＯＦＥＴを製造する方法を提供すること。【解決手段】ｐ型半導体として機能するように構成されたＯＦＥＴは、上表面を有する基板および前記上表面の上に位置する半導体層を含む。前記半導体層は、有機半導体分子を含む。有機半導体分子のそれぞれが、共役π結合を有するコア、フッ素化アルキル基、および２個以上の炭素原子の鎖を有するアルキルスペーサ基を含む。前記鎖の一端末はフッ素化アルキル基と結合し、鎖の別の末端はコアと結合している。炭素原子と結合した置換基は、約４未満の電気陰性度を有する。【選択図】図１
2005268751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上表面を有する基板および前記上表面上に設置された半導体層を含む、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）であって、
前記半導体層は、有機半導体分子を含み、有機半導体分子のそれぞれが、共役π結合を持つコア、フッ素化アルキル基、および２個以上の炭素原子の鎖を持つアルキルスペーサ基を含み、
前記鎖の一末端は前記フッ素化アルキル基と結合し、前記鎖の別の末端は前記コアと結合し、前記炭素原子と結合した置換基は、約４より小さい電気陰性度を有し、
前記ＯＦＥＴがｐ型ＯＦＥＴとして機能するように構成されるトランジスタ。
【請求項２】
前記電気陰性度が、約３．５より小さい、請求項１に記載のｐ型ＯＦＥＴ。
【請求項３】
前記鎖が、２〜１８個の炭素原子を有する、請求項１に記載のｐ型ＯＦＥＴ。
【請求項４】
前記コアが１０個またはそれより少ない芳香環を有する、請求項１に記載のｐ型ＯＦＥＴ。
【請求項５】
前記コアが１０〜１００個の芳香環を有し、前記フッ素化アルキル基および前記スペーサ基が、前記芳香環のすべてでまたは１つおきに置換されている、請求項１に記載のｐ型ＯＦＥＴ。
【請求項６】
基板を提供するステップ、
前記基板上にゲートを形成するステップ、
前記基板上に半導体層を形成するステップを含む、
有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）を製造する方法であって、
前記半導体層は、有機半導体分子を含み、有機半導体分子のそれぞれが、共役π結合を持つコア、フッ素化アルキル基、および２個以上の炭素原子の鎖を持つアルキルスペーサ基を含み、
前記鎖の一末端は前記フッ素化アルキル基と結合し、前記鎖の別の末端は前記コアと結合し、前記炭素原子と結合した置換基は、約４より小さい電気陰性度を有し、
前記ＯＦＥＴがｐ型ＯＦＥＴとして機能するように構成される方法。
【請求項７】
さらに、前記ゲート上にソースおよびドレイン電極を形成するステップを含み、前記半導体層が前記ソースおよびドレインの間にあり、前記半導体層の少なくとも一部分が前記ソースおよびドレイン電極と前記基板との間に挿入される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ゲートを形成するステップが、さらに、前記基板上にゲート電極を形成するステップと、前記ゲート電極上にゲート絶縁体を形成するステップとを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
チャネルの少なくとも一部分がソース電極およびドレイン電極の間に挿入されるように、前記半導体層を形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記半導体層が前記ソースおよびドレイン電極を覆うように、前記チャネルが形成される、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタのチャネルが有機半導体材料から作製されているＯＦＥＴの使用に関する関心は、高まりつつある。有機半導体材料は、デバイスのスイッチが入ったときに、正孔または電子のチャネルを、広範囲な環境条件下で、支持できなければならない。理想的には、チャネル内のキャリアの移動度が、高湿度の環境の影響に対して抵抗力があることである。
【０００３】
遺憾ながら、従来のｐ型有機半導体材料の性能は、湿気に対して大きな影響を受ける。したがって、従来のｐ型ＯＦＥＴの正孔の移動度は、湿度の上昇と共に、急激に低下する。湿気感受性を低下させるこれまでの試みのうちには、半導体分子の上に封止障壁層を設置することが含まれる。しかし、障壁層を用いると、ＯＦＥＴを製造するための費用がかさみ、複雑さが増す。さらに、空気または溶液媒質中の目標とする有機種を検出するためのセンサとして有機半導体材料が使用できる分野では、障壁層は好ましくないことがある。
【特許文献１】米国出願第１０／７００，６５１号
【非特許文献１】Ｌｉｎｕｓ  Ｐａｕｌｉｎｇ、「Ｔｈｅ  Ｎａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂｏｎｄ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、湿気に対する感受性を低下させたフッ素化有機半導体分子からなるｐ型チャネルを有するＯＦＥＴおよびそうしたデバイスを製造する方法を提供することにより、従来技術に関連する不具合を克服する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、フッ素化有機半導体分子を有する半導体層を用いることにより、ＯＦＥＴの湿気感受性を低減できるとの認識の恩恵を受けている。この分子は、有機半導体分子を通る正孔の移動度が、フッ素原子の存在によって影響を受けないように、構成されている。フッ素原子と有機半導体分子の共役π結合のコア（ｃｏｒｅ）との間にスペーサ基を含むことによって、正孔の移動度が保護される。これによって、より高い耐湿性を有するＯＦＥＴの製造が可能になる。
【０００６】
本発明の一実施形態では、ＯＦＥＴが提供される。このＯＦＥＴは、ｐ型ＯＦＥＴとして機能するように構成されている。ＯＦＥＴは、上表面および上表面上に設置された半導体層を有する基板を備えている。この半導体層は、有機半導体分子を含む。この有機半導体分子のいずれも、共役π結合を有するコア、フッ素化アルキル基、および２個以上の炭素原子の鎖を有するスペーサ基を含む。鎖の１つの末端はフッ素化アルキル基に結合され、その鎖の別の末端は、コアに結合している。炭素原子に結合された置換基は、約４未満の電気陰性度を有する。
【０００７】
別の実施形態では、本発明は、さらに、ｐ型半導体として機能するように構成されたＯＦＥＴを製造する方法を提供する。この方法は、基板を提供すること、基板上にゲートを形成することを含む。上記有機半導体分子を含む半導体層は、基板の上に形成される。
【０００８】
本発明は、以下に述べる詳細な説明を添付図と併せ読むと、最もよく理解される。さまざまな特徴が、議論を明確にするために、一定の縮尺で描かず任意に拡大または縮小されていることがある。次に、以下の説明を添付図と共に参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、ＯＦＥＴ中に耐湿性を有するｐ型チャネルを形成するために、フッ素化有機半導体を有利に使用できることを、始めて認識したものである。この認識は、広範な異なるｐ型およびｎ型半導体材料からなるチャネルを有するＯＦＥＴの湿気感受性に関する広範な研究の恩恵を受けている。ｎ型有機半導体分子からなる一定のチャネルの耐湿性は、これらの分子にフッ素置換基が存在することによることがわかった。
【００１０】
フッ素置換基があると、通常、そうでなければｐ型有機半導体分子であるものが、ｎ型半導体に変わってしまうので、ｐ型チャネルにおいてフッ素置換した有機半導体分子を使用することは、直感に反する。フッ素の電子吸引性によって、半導体分子におけるπ結合共役系の最低空軌道（ＬＵＭＯ）および最高被占軌道（ＨＯＭＯ）のエネルギー準位が低下すると考えられる。この結果、ＬＵＭＯ準位は電子の受け入れが容易になり、したがって、正孔が多数キャリアになる代わりに電子が多数キャリアになりやすくなる。したがって、有機半導体分子のフッ素置換によって与えられた有益な耐湿性効果が、ｐ型特性を失う分子の有害な影響で相殺されることが予想される。
【００１１】
本発明は、新規なフッ素置換ｐ型有機半導体分子を設計することにより、この障害を解決する。分子中のスペーサ基が、π結合共役系を含むコアからフッ素化アルキル基を分離する。スペーサ基は、炭素原子に直接結合した、電気陰性度の大きな置換基を持っていない、２個以上の炭素原子を有するアルキル鎖から成る。本発明の範囲を限定するものではないが、フッ素化アルキル基およびコアの間にスペーサ基のアルキル鎖を設置することにより、有機半導体分子のｐ型特性が維持されると考えられる。つまり、スペーサ基は、それがければ、フッ素原子がコアに及ぼす筈の電子吸引誘導効果を低下させる。しかし、やはり、フッ素化アルキル基は、有機半導体分子からなるチャネルに耐湿性を与える。
【００１２】
図１は、本発明の原理を具体化した例示的なＯＦＥＴ１００の一部分の横断面図を示す。ＦＥＴ１００は、ｐ型半導体として機能するように構成されているが、バイオセンサ、集積回路、表示装置および記憶装置などいくつかの応用分野で、これを使用することができる。
【００１３】
ＯＦＥＴ１００は、上表面１１０を有する基板１０５を含む。シリコンなどの他の従来材料を使用することもできるが、好ましくは、その基板１０５は、プラスチックを含む。適切なプラスチックの例には、ポリエステル、ポリイミド、またはポリアミドが含まれる。
【００１４】
さらに、ＯＦＥＴ１００は、基板１０５の上表面１１０の上に半導体層１１５を含む。半導体層１１５は、有機半導体分子を含む。それぞれの有機半導体分子は、共役π結合を有するコアおよび少なくとも１つのフッ素化アルキル基を有する。有機半導体分子はまた、２個以上の炭素原子を有する、少なくとも１つのアルキルスペーサ基を有する。鎖の１つの末端は、フッ素化アルキル基と結合しており、鎖の別の末端はコアと結合している。
【００１５】
アルキルスペーサ基は、置換基が約４未満の電気陰性度を有するという条件付きで、鎖の炭素原子と結合することができる。電気陰性度は、参照によりその全部が本明細書に組み込まれる、Ｌｉｎｕｓ  Ｐａｕｌｉｎｇ、「Ｔｈｅ  Ｎａｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂｏｎｄ」に、定義されている。電気陰性度の値は、ここではポーリングの尺度を用いて表されているが、他の類似の尺度も使用することができる。原子および有機置換基の電気陰性度の求め方または計算の仕方は、当業者なら理解できるはずである。
【００１６】
上記の電気陰性度を有する置換基は、コアを通る多数キャリア、たとえば、正孔の移動度を実質的に減少させることはない。炭素原子上に強力な電子吸引性置換基が存在しないことで、コアへの電子吸引誘導効果が実質的に存在しないことが確実になる。不適切な置換基の一例は、フッ素であり、約４の電気陰性度を有する。しかし、そのような基は、やはり、半導体中に電子を注入することができるほど大きな電子吸引能力を持っていることがあるので、場合によっては、約３．５未満の電気陰性度を有する置換基を使用することが好ましい。この範疇の不適切な例としては、シアノ（−ＣＮ）および酸素（炭素と共に−Ｃ＝Ｏを形成する）が含まれる。さらに別の場合には、キャリア移動度の低下を避けるために、約３未満の電気陰性度を有する置換基を使用することが好ましい。この範疇の不適切な置換基の例には、塩素が含まれる。
【００１７】
適切なフッ素化アルキル基の１つの分類は、式：ＣｎＨ２ｎ＋１−ｍＦｍで表されるような、直鎖アルキル基である。好ましくは、炭素原子の数ｎは、１〜１８の間である。炭素原子に結合したフッ素原子の数ｍは１〜２ｎ＋１の間である（たとえば、アルキル鎖は、ｍ＝１の場合のモノフッ素化からｍ＝２ｎ＋１のペルフッ素化までの間で変わる）。好ましいフッ素化直鎖アルキル基の例には、ペルフルオロヘプチル（Ｃ７Ｆ１５）およびペルフルオロプロピル（Ｃ３Ｆ７）が含まれる。別法としては、側鎖アルキルやシクロアルキルなどの他の分類のフッ素化アルキル基を使用することができる。
【００１８】
上記のように、スペーサ基は、２個以上の炭素原子の鎖を有するアルキル基であり、フッ素化アルキル基がコアに対して有害な電子吸引誘導効果を及ぼすことを防止する。好ましくは、スペーサ基の炭素原子数は、２〜１８である。直鎖、側鎖またはシクロアルキル基の上記分類のいずれも、上記で考察したように、アルキル基が実質的に電子吸引性を有する基を含有しないという条件付きで、スペーサ基として適切である。たとえば、いくつかの好ましい実施形態では、スペーサ基は、非フッ素化物、または非ハロゲン化物である。
【００１９】
コアは、α−セキシチオフェンなどのオリゴチオフェンによって例示されるように、共役π系である。好ましくは、半導体層１１５の有機半導体分子は、秩序化された結晶または多結晶構造を有する。本発明において、オリゴチオフェンは、２〜１００個のチオフェンの繰り返し構成単位を有する。しかし、他の化合物も、本発明の範囲に含まれる。非限定的な例には、オリゴフェニル化合物、または共役構造内で互いに結合したベンゼン、ナフタレンまたはアントラセン芳香環に類似の、異なるベンゾイド（ｂｅｎｚｏｉｄ）芳香環構造の組合せが含まれる。追加の例には、ペンタセン、非ベンゾイド芳香環、チオフェンなどの複素環、またはコオリゴ（ビチオフェンフルオレン）、コオリゴ（ビチオフェンアントラセン）など、これらの構造のコオリゴマーが含まれる。他の例は、フタロシアニンである。
【００２０】
分子がより密に、より均一に充填することが容易になるので、半導体層１１５のいくつかの好ましい有機半導体分子は、実質的に共面的な芳香族基を備えたコアを有する。密で均一な充填により、半導体層１１５内のチャネルのキャリア移動度が向上する。実質的に共面的な芳香族基という語句は、芳香族基間のねじれ角が約２３°未満である、有機半導体分子内の隣接芳香族基を指す。たとえば、α−セキシチオフェンは約１０°のねじれ角を有し、したがって、チオフェン環は、実質的に共面的であると見なされる。対照的に、ビフェニル構造における２つの結合したベンゼン環は、約２３°のねじれ角を有し、したがって、ベンゼン環は共面的ではない。
【００２１】
有機半導体分子のより密でより均一な充填が容易になるので、いくつかの好ましい実施形態では、半導体層１１５の有機半導体分子は、直鎖有機基を含むコアを有する。直鎖有機基の例には、次に示すような、α−セキシチオフェンなどのオリゴチオフェンが含まれる。
【化１】
2005268751.tif 000003
【００２２】
直鎖有機基の他の例には、次に示すような、コオリゴ（ビチオフェンフルオレン）などのチオフェン誘導体が含まれる。
【化２】
2005268751.tif 000004
【００２３】
他の実施形態では、コアの有機基が、次に示すような、１つまたは複数のチオフェンの３の位置で置換されたアルキル鎖を有するオリゴチオフェンなどの側鎖を有することができる。
【化３】
2005268751.tif 000005
【００２４】
いくつかの実施形態では、有機半導体分子が、コアの末端と結合した非フッ素化アルキルスペーサ基を少なくとも２つ持つことが有利である。そのような配置では、スペーサ基の鎖の１つの末端は、フッ素化アルキル基と結合し、鎖の他の末端はコアと結合している。そのような有機半導体分子の例は、次に示す式により、表すことができる。
【化４】
2005268751.tif 000006
【００２５】
ＣＲはコアに対応し、ＦＡＧ１およびＦＡＧ２はそれぞれ第１および第２フッ素化アルキル基に対応し、ＳＧ１およびＳＧ２はそれぞれ第１および第２スペーサ基に対応する。ＳＧ１がＳＧ２と同じでも異なっていてもよく、ＦＡＧ１はＦＡＧ２と同じでも異なっていてもよい。適切な有機半導体分子の例には、５，５’’’’’’−ビス（４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８ウンデカフルオロ−オクチル）α−セクシチオフェンおよび５，５’’’’’’−ビス（４，４，５，５，６，６，６ヘプタフルオロヘキシル）α−セキシチオフェンが含まれる。
【００２６】
２個を超えるフッ素化アルキル基−スペーサ基の対が、コアに結合することができる。コア、フッ素化アルキル基、およびスペーサ基を表すために、上で用いたのと類似の省略語を使用して、そのような有機半導体分子の例を以下に示す。
【化５】
2005268751.tif 000007
【００２７】
さらに、以下に示すように、フッ素化アルキル基は、コアに直接結合している炭素原子ではなく、スペーサ基の内部炭素原子と結合することができる。
【化６】
2005268751.tif 000008
【００２８】
同様に、以下に示すように、スペーサ基およびフッ素化アルキル基の１つまたは複数が、コアの内部芳香族環と結合することができる。
【化７】
2005268751.tif 000009
【００２９】
コアに関するフルオロ−アルキル置換の好ましい位置は、有機半導体分子の大きさと配向に依存する。たとえば、コアと半導体層１１５を取り巻く環境との間に、多くのフルオロ−アルキル基が存在するような形で有機半導体分子を構成することが好ましい。約２〜約１０個の繰返し構成単位を有する、より短いオリゴマーに関しては、好ましくは、フルオロ−アルキル置換基は、最初または最後のチオフェン環上にある。短いオリゴマー中ではコアの長い方の軸が、基板表面１１５に対して垂直になる傾向があるので、そのような基は末端置換することが好ましい。したがって、より短いオリゴマーの１つの末端にあるフッ素原子は、半導体層の上表面１１７またはその近くに存在することになる。さらに、そのような実施形態では、有利にも、フルオロ−アルキル置換した有機半導体分子は、有害な湿気が水を透過する基板１０５を通り抜けて有機半導体分子のコアに入り込むことを防止することができる。
【００３０】
対照的に、長いオリゴマーではコアの長い方の軸は、基板表面１１５に対して平行になる傾向がある。したがって、コアの芳香族環のすべてまたは１つおきに位置するフルオロ−アルキル置換基によって、よりよい湿気防護ができる。たとえば、約１０個を超える繰返し構成単位を有するより長いオリゴマーでは、フルオロ−アルキル基の好ましい置換は、チオフェン環の３の位置であり、チオフェン環はすべてまたは１つおきに置換される。
【００３１】
以下でさらに考察するように、低分子量の有機半導体分子を使用すると、半導体層１１５を形成するために真空蒸着法を有利に使用する助けとなる。いくつかの好ましい有機半導体分子の分子量は、２０００グラム／モル以下である。有機半導体分子の分子量を低く保つためには、好ましくは、コアは１０個以下の芳香族環を有する。
【００３２】
ＯＦＥＴ１００が動作中、半導体層１１５は、チャネル領域１２０を支持する。一般に、チャネル領域１２０が半導体層１１５中でゲート構造１４０の近くに位置していることを、当業者であれば理解するであろう。異なる大きさのチャネル領域１２０を形成するために、半導体層１１５の厚み１２２を変えることができる。たとえば、半導体層１１５は、単層または多層の有機半導体分子であってよい。したがって、半導体層の厚み１２２は、約１０オングストローム以上である。いくつかの好ましい実施形態では、半導体層１１５は、約５０〜約１０００オングストロームの厚み１２２を有する。ゲート構造１４０に最も近い、半導体層１１５の表面１２２の５０オングストローム以内に存在するチャネル領域１２０内に、キャリアはほとんど閉じ込められるので、一定の実施形態では、約５００オングストローム未満の厚み１２２が好ましい。
【００３３】
半導体層１１５内でフッ素化有機半導体分子を使用することにより、耐湿性が向上し、湿った環境でも高い電気伝導率を有するチャネル領域１２０が得られる。例として、チャネル領域１２０は、実質的に相対湿度がゼロの環境における半導体層１１５の電気伝導率の、少なくとも約７０パーセントという高電気伝導率を、相対湿度約８０パーセントの環境で有することができる。
【００３４】
さらに、ＯＦＥＴ１００は、上表面１１０上にソースおよびドレイン電極１２８と１３０を有し、半導体層１１５の一部分１３２はソースおよびドレイン電極１２８と１３０との間にある。好ましい実施形態では、ソースおよびドレイン電極１２８と１３０は、銀、白金または金などの金属、あるいは導電性有機ポリマー材料から作製される。ソースおよびドレイン電極１２８と１３０の間のギャップ１３５は、約１〜約４００ミクロンの間で変わることができる。いくつかのＯＦＥＴ１００では、約２００〜３００ミクロンの大きなギャップ１３５が使用され、他のＯＦＥＴ１００では、約４ミクロン〜約１２ミクロンの小さなギャップ１３５が使用されている。フォトリソグラフィによって作製した小さなギャップを有するＯＦＥＴは、有利にも高速のスイッチング速度および高い電流出力を有する。別法としては、シャドウマスクまたは印刷技術を用いて、大きなギャップを有するＯＦＥＴを、小さなギャップのＯＦＥＴより、容易に作製することができる。
【００３５】
ＯＦＥＴ１００の基板１０５はさらに、ゲート電極１４５、並びにゲート電極１４５とソースおよびドレイン電極１２８、１３０との間に挿入されたゲート絶縁体１５０を備えた、ゲート構造１４０を含む。ゲート電極１４５は、金など、ソースおよびドレイン電極１２８と１３０に使用したのと同じ材料から作製することができる。ゲート絶縁体１５０は、酸化ケイ素または酸化アルミニウムを含む多数の誘電材料から構成することができる。
【００３６】
図１は、トップコンタクト型ＯＦＥＴとして当業者に知られている、ＯＦＥＴ１００の特定の配置を示す。この配置により、ソースおよびドレイン電極１２８と１３０の電気的コンタクトの形成が容易になるので、このような配置が望ましい。そのような配置では、半導体層１１５の少なくとも一部分１５５が、基板１０５とソースおよびドレイン電極１２８、１３０との間に挿入される。
【００３７】
ここで図２を参照すると、ボトムコンタクト型ＯＦＥＴ２００が示されている。図１で使用したのと同じ参照番号を用いて、同じ構造を説明する。ソースおよびドレイン電極１２８と１３０の間のギャップ１３５が小さいことが所望されるときは、ボトムコンタクト型ＯＦＥＴ２００の配置が有利である。こうなるのは、半導体層１１５の有機半導体分子を劣化させる心配をすることなく、より広範囲のさまざまな方法を使用してソースおよびドレイン電極１２８、１３０を形成できるからである。ソースおよびドレイン電極１２８、１３０を形成した後、半導体層１１５の有機半導体分子を堆積するので、劣化の危険は減少する。そのような配置では、半導体層１１５の少なくとも一部分２０５が、ソースおよびドレイン電極１２８と１３０の間に挿入される。いくつかの実施形態では、半導体層１１５の別の部分２１０が、ソースおよびドレイン電極１２８、１３０を覆う。
【００３８】
ここで図３を参照すると、本発明によるＯＦＥＴ３００の別の配置が示されている。図１で用いたのと同じ参照番号を使用して、同じ構造を説明する。ここでは、半導体層１１５の上表面１１７の上にソースおよびドレイン電極１２８、１３０を載せた基板１０５の上表面１１０の上に、半導体層１１５が載っている。ゲート絶縁層１５０およびゲート電極１４５は、半導体層１１５の上部、並びにソースおよびドレイン電極１２８と１３０の間にある。
【００３９】
図４Ａ〜４Ｆは、ＯＦＥＴ４００を形成するための、本発明の例示的な一方法における選択されたステップを示す。このＯＦＥＴ４００は、ｐ型半導体として機能するように構成されている。最初に図４Ａを参照すると、この方法は、たとえば、ポリイミドまたは上述のその他の材料を含む基板４０５を提供することを含む。図４Ｂは、基板４０５の上にゲート電極４１５およびゲート絶縁体４２０を備えたゲート構造４１０を形成した後の、ＯＦＥＴ４００を示す。
【００４０】
ゲート電極４１５は、金、銀、白金、パラジウムなどの金属を含むことができる。これらの材料は、真空蒸着、熱蒸着または電子ビーム蒸着のような従来技術によって堆積することができ、その後で、ゲート構造を画定するために従来のリソグラフィ法により、パターニングを行う。別法としては、電気伝導率を高めるためにドーピングすることができる、ポリアニリンまたはポリチオフェンなどの導電性高分子、あるいは黒鉛および導電性高分子からなる導電性インキから、ゲート電極４１５を作製することができる。インクジェット印刷、スクリーン印刷、モールディングなどの従来技術を使用してゲート電極４１５を形成することができる。
【００４１】
基板４０５の上にスパッタリングされた酸化ケイ素や酸化アルミニウムなどの無機層を、好ましくはゲート電極４１５上に、堆積することによって、ゲート絶縁体４２０を形成することができる。別法としては、ゲート電極４１５上に、絶縁性の有機ポリマーまたは有機および／または無機複合材料をスピンコーティングするか、あるいはパリレンのようなポリパラキシレンなどのモノマーまたは有機ポリマーを化学的気相成長させることにより、ゲート絶縁体４２０を形成することができる。例としては、ポリイミドまたはポリメタクリル酸メチルなどのポリマーを、単独でまたはゲート絶縁体４２０の誘電率を上げるのに役立つチタンのナノ粒子と組み合わせて、堆積させることができる。たとえば、本明細書にその全体が組み込まれている、２００３年１１月４日出願の、Ｈｏｗａｒｄ  Ｅ．Ｋａｔｚらの米国出願第１０／７００，６５１号を参照されたい。
【００４２】
本発明の半導体層を基板４０５上に形成することのできるいくつかの方法がある。たとえば、トップコンタクト型ＯＦＥＴ４００の製造には、図４Ｃおよび４Ｄに示した工程が含まれる。図４Ｃで示したように、半導体層４２５は、基板４０５の上に、好ましくはゲート絶縁体４２０上に形成される。次いで、図４Ｄで示したように、ソースおよびドレイン電極４３０、４３５が、ゲート４１０の上および半導体層４２５上に形成される。
【００４３】
好ましくは、半導体層４２５は、ソースおよびドレイン電極４３０と４３５の間に形成される。そのようなＯＦＥＴ４００では、半導体層４２５の少なくとも一部分４４０を、ソースおよびドレイン電極４３０、４３５と基板４０５との間に挿入することができる。勿論、ソースおよびドレイン電極４３０、４３５を、同じまたは異なる材料から構成することができ、ゲート電極４１５について上述したのと同じまたは異なる方法を用いて、これらを形成することができる。
【００４４】
あるいは、図４Ｅおよび４Ｆに示した順序を用いて、ボトムコンタクト型ＯＦＥＴ４００を製造することもできる。図４Ｂで部分的に完成したデバイスの基板４０５の上、好ましくはゲート絶縁体４２０上に、ソースおよびドレイン電極４３０、４３５を形成し、図４Ｅに示したＯＦＥＴ４００の構造を作る。次いで、半導体層４２５を基板４０５の上に形成し、図４Ｆに示したＯＦＥＴ４００の構造を作る。そのようなＯＦＥＴ４００では、半導体層４２５の少なくとも一部分４４５が、ソース電極４３０とドレイン電極４３５との間に挿入される。いくつかの実施形態では、図４Ｆに示したように、半導体層４２５が、ソースおよびドレイン電極４３０、４３５を覆う。
【００４５】
半導体層４２５は、数多くある従来技術を用いて形成することができる。たとえば、半導体層４２５の有機半導体分子が、２０００グラム／モルまたはそれより小さな分子量であるときは、真空昇華法を使用することができる。真空昇華法は、高度な再現性を有する半導体分子の均一な結晶性薄膜を形成することに寄与するので、有利である。勿論、スピンコーティングまたは浸漬被覆などの他の方法を使用して、半導体層４２５を形成することもできる。
【００４６】
本発明を詳細に説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書中で、さまざまな変更、置換および改変を加えることができることが当業者には理解されるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の原理を具体的に例示する、トップコンタクト型有機電界効果トランジスタの詳細断面図である。
【図２】本発明の原理を具体的に例示する、ボトムコンタクト型有機電界効果トランジスタの詳細断面図である。
【図３】本発明の原理を具体的に例示する、別の有機電界効果トランジスタの詳細断面図である。
【図４Ａ】選択された製造段階における、有機電界効果トランジスタを製造する方法の概略詳細断面図である。
【図４Ｂ】選択された製造段階における、有機電界効果トランジスタを製造する方法の概略詳細断面図である。
【図４Ｃ】選択された製造段階における、有機電界効果トランジスタを製造する方法の概略詳細断面図である。
【図４Ｄ】選択された製造段階における、有機電界効果トランジスタを製造する方法の概略詳細断面図である。
【図４Ｅ】選択された製造段階における、有機電界効果トランジスタを製造する方法の概略詳細断面図である。
【図４Ｆ】選択された製造段階における、有機電界効果トランジスタを製造する方法の概略詳細断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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