(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層と
を有する薄膜電界効果トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極および前記ドレイン電極を設けた後、前記有機電子材料層を設ける前に、前記ソース電極および前記ドレイン電極の少なくともいずれかの表面の全部を、硫酸と過酸化水素との混合物、または硫酸と過酸化水素との反応生成物である酸であって、前記有機電子材料に対するアクセプタとして作用する酸により処理し、当該酸を残留させるステップを含む方法。
【請求項２】
前記硫酸と過酸化水素との反応生成物が、ペルオキソ一硫酸である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記有機電子材料が、下記構造式（Ｉ）で示されるアセン系材料である、請求項１または請求項２に記載の方法。
【化１】
0005228491.tif 000008
（Ｒは、置換基を有しても良い炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有しても良いアリール基、置換基を有しても良い炭素数１〜６のアルコキシ基、
【化２】
0005228491.tif 000009
またはアントラセン骨格と縮合して芳香環または複素環を形成する残基を表し、ｎは０〜１０の整数を表す。）
【請求項４】
前記ソース電極および前記ドレイン電極が、金、白金、パラジウム、銀、タングステンおよび／またはチタンを含む、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電子材料を用いた薄膜電界効果トランジスタ、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器用のフラットディスプレイの普及が目覚しい。このうち液晶ディスプレイは、液晶の光シャッター機能によりバックライトの光をｏｎ／ｏｆｆ制御し、カラーフィルターを用いて色彩を得る。これに対し、有機ＥＬディスプレイ（あるいは有機ＬＥＤディスプレイ）では各画素が個々に発光する（すなわち、自発光する）ため、視野角が広いという利点があるばかりでなく、バックライトが不要であることから薄型化が可能になり、かつフレキシブルな基板上に形成が可能である等、多くの利点を持っている。このため、有機ＥＬディスプレイは次世代のディスプレイとして期待されている。【０００３】
これらのディスプレイパネルの駆動方式は、大別して２つの種類に分けることができる。第一の駆動方式は、パッシブマトリックス型（あるいは、デューティー駆動方式、単純マトリックス方式）と呼ばれているものである。これは、複数のストライプ電極が行と列にマトリックス状に組み合わされ、行電極と列電極のそれぞれの交点に位置する画素を行電極と列電極に加えた駆動信号により発光させる。発光制御のための信号は、通常、行方向には１行毎に時系列で走査され、同一行の各列には同時に印加される。各画素には通常はアクティブ素子を設けず、行の走査周期のうち各行のデューティー期間にのみ発光制御するようにした方式である。【０００４】
第二の駆動方式は、各画素にスイッチング素子を持ち、行の走査周期内にわたって発光が可能なアクティブマトリックス型と呼ばれるものである。例えば、１００行×１５０列のパネル全面を１００Ｃｄ／ｍ２の表示輝度で発光させる場合を想定する。この場合、アクティブマトリックス型では各画素は基本的に常時発光しているため、画素の面積率や各種の損失を考慮しない場合には、１００Ｃｄ／ｍ２で発光させれば良い。しかし、パッシブマトリックス型で同じ表示輝度を得ようとすると、各画素を駆動するデューティー比が１／１００になり、そのデューティー期間（選択期間）のみが発光時間となるため、発光時間内の発光輝度を１００倍の１００００Ｃｄ／ｍ２とする必要がある。【０００５】
ここで、発光輝度を増すためには発光素子に流す電流を増大させればよい。しかし、例えば有機ＥＬ発光素子においては電流を増大させるとともに発光効率が低下することが知られている。この効率の低下により、アクティブマトリックス型の駆動方式とパッシブマトリックス型の駆動方式を同じ表示輝度で比較した場合、パッシブマトリクス型では相対的に消費電力が大きくなる。また、有機ＥＬ素子に流す電流を増すと、発熱等による材料の劣化が生じやすく、表示装置の寿命が短くなるという不都合がある。一方、これらの効率および寿命の観点から最大電流を制限すると、同じ表示輝度を得るために発光期間を長くする必要が生じる。しかしながら、パッシブマトリックス型駆動方式での発光時間を定めるデューティー比はパネルの行数の逆数であることから、発光期間の延長は、表示容量（駆動ライン数）の制限に結びつく。これらの点から、大面積、高精細度のパネルを実現するにはアクティブマトリックス型の駆動方式を用いる必要があった。通常のアクティブマトリックス駆動ではスイッチング素子として薄膜トランジスタを用いた方式が知られている。【０００６】
大面積、高精細度に適したアクティブマトリックス型の駆動方式では、画素のスイッチング素子としてポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が最も広く用いられている。しかしながら、例えば、ポリシリコンを用いるＴＦＴを形成するプロセス温度は少なくとも２５０℃以上の高温であり、フレキシブルなプラスチック基板を用いることが困難である問題点がある。【０００７】
こういった従来のディスプレイパネルが有する種々の問題点に対処するため、従来から有機薄膜トランジスタ素子を用いる事が提案されている。【０００８】
例えば特開２００１−２５０６８０号公報（特許文献１）には、有機薄膜整流素子を有機薄膜発光部と直列に接続する事が開示されており、また、ＷＯ０１／１５２３３号（特許文献２）には有機薄膜トランジスタにより画素の駆動制御を行う事が開示されている。特許文献２の開示によれば、駆動素子が有機材料により構成されるため、低温での製造プロセスが可能であり、従ってフレキシブルなプラスチック基板を用いることが可能となる。また、安価な材料やプロセスを選定できるため低コスト化も可能となる。【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２５０６８０号公報
【特許文献２】国際公開第０１／１５２３３号パンフレット
【非特許文献１】新井俊希，藤崎好英，鈴木鉄男他，「プラスチック基板上でのボトムコンタクト型有機ＴＦＴ特性のゲート長依存性」，第５２回応用物理学関係連合講演会講演予稿集，（２００５．３），ｐ．１５１１上段
【非特許文献２】米屋伸英，木村転生，平井暢一他，「プラスチック基板上の有機ＴＦＴ駆動ＱＱＶＧＡ液晶ディスプレイ」，第６６回応用物理学会学術講演会講演予稿集，（２００５．９），ｐ．１１７８下段
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような有機薄膜トランジスタにおいては以下の問題があった。【００１１】
非特許文献１に記載のように、チャネル長の長い素子でしか移動度やオンオフ比および閾値において良いＦＥＴ特性が得られていない。しかし、有機薄膜トランジスタを用いたデバイスを作製する際に、デバイスの小型化にはチャネル長の短い素子の開発が必要不可欠である。【００１２】
一方、非特許文献２には、疎水性有機絶縁膜を用いて半導体／絶縁膜界面の状態を改善する技術が開示されているが、この場合であっても、移動度が０．１８ｃｍ２／Ｖｓ（チャネル長＝５μｍ）と３倍程度の改善に留まっている。【００１３】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、チャネル長が短い素子においてもＦＥＴ特性の低下を防止することができる薄膜トランジスタの作製方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一の側面によると、
ゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層であって、前記ソース電極と前記有機電子材料層との界面および前記ドレイン電極と前記有機電子材料層との界面の少なくとも一部に、酸、酸誘導体、および／または酸と前記有機電子材料との反応生成物が存在する有機電子材料層と
を有する薄膜電界効果トランジスタが提供される。【００１５】
本発明の他の側面によると、
ゲート電極と、
前記ゲート電極の上に設けられたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ゲート絶縁膜の上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極に電気的に接触して設けられた、有機電子材料を含む有機電子材料層と
を有する薄膜電界効果トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極および前記ドレイン電極を設けた後、前記有機電子材料層を設ける前に、前記ソース電極および前記ドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸で処理するステップを含む方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
以下に詳細に説明するように、本発明によれば、チャネル長が短い場合においてもＦＥＴ特性が低下することがない薄膜電界効果トランジスタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタの模式的な断面図である。
【図２】本発明の実施例１で得られた薄膜トランジスタの電気特性例を示すグラフである。
【図３】本発明の比較例１で得られた薄膜トランジスタの電気特性例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１で得られた薄膜トランジスタにおける移動度のチャネル長依存性を示すグラフである。
【図５】本発明の比較例１で得られた薄膜トランジスタにおける移動度のチャネル長依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例１で得られた薄膜トランジスタにおける線型領域ドレイン電流のチャネル長依存性を示すグラフである。
【図７】本発明の比較例１で得られた薄膜トランジスタにおける線型領域ドレイン電流のチャネル長依存性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１と比較例１における、ソース電極上のＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析結果を示すグラフである。上図が実施例１（酸による洗浄）、下図が比較例１（洗浄なし）を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本発明は、以下に説明する実施の形態によって、限定されるものではない。【００１９】
図１に、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタの模式的な断面図を示す。本発明の一の側面によると、ゲート電極１１と、ゲート絶縁膜１２と、ソース電極１５およびドレイン電極１４と、有機電子材料層１３とを有する薄膜電界効果トランジスタが提供される。また、本発明の他の側面によると、ゲート電極１１と、ゲート絶縁膜１２と、ソース電極１５およびドレイン電極１４と、有機電子材料層１３とを有する薄膜電界効果トランジスタの製造方法が提供される。【００２０】
上記したように、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、ゲート電極を有する。ゲート電極には、各種金属材料、有機導電性材料が適用可能である。ゲート電極の材料は、特に、基板への密着性やゲート絶縁膜の形成の容易さなどを勘案して決定され得る。ゲート電極の材料として、例えば、タンタルが好ましい。タンタルは陽極酸化処理を行うことにより容易に陽極酸化膜を設けることができ、得られた陽極酸化膜をゲート絶縁膜として使用することが出来るためである。ゲート電極の厚さは、例えば１００μｍとすることができる。ゲート電極は、例えばフォトプロセスとスパッタにより形成することができる。【００２１】
また、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、ゲート絶縁膜をさらに有する。ゲート絶縁膜は、ゲート電極の上に設けられる。本明細書において、「上に設けられた」は、ゲート電極に対してゲート絶縁膜の存在する向きに設けられていることを意図する。また、ゲート電極の上にゲート絶縁膜を設けるとは、ゲート電極の上にゲート絶縁膜を直接設ける場合の他、ゲート電極の上に、何らかの部材を介してゲート絶縁膜を設ける場合も含む。その他の部材に関しても同様である。【００２２】
ゲート絶縁膜には、各種金属酸化物、例えばシリコン、アルミ、タンタル、チタン、ストロンチウム、バリウムなどの酸化物、これらの金属の陽極酸化膜、またはこれら酸化物の混合酸化物を用いることが可能である。また、ゲート絶縁膜には、高分子材料、例えばポリスチレン、ポリビニールアルコール、ポリビニールフェノール、アクリルなどのポリマー材料も用いることが可能である。特に金属酸化物は、高分子材料に比して誘電率が高い材料が多く、トランジスタを比較的低電圧で駆動することが可能であるという特徴を有する。これに対し高分子材料は比較的誘電率が低いため、高速応答性がよいという特徴がある。ゲート絶縁膜の厚さは、例えば５００ｎｍとすることができる。ゲート絶縁膜は、例えばゲート電極として形成したタンタルに対して陽極酸化処理を行うことで形成することができる。【００２３】
また、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、ソース電極およびドレイン電極をさらに有する。ソース電極およびドレイン電極は、ゲート絶縁膜の上に、所定の間隔を隔てて設けられる。ソース電極とドレイン電極との間の距離（チャネル長またはゲート長とも記す。）、１〜５０μｍであることが好ましく、１〜５μｍであることがさらに好ましい。また、ソース電極およびドレイン電極の幅（チャネル幅またはゲート幅とも記す。）は、１〜５０００μｍであることが好ましく、１０〜１０００μｍであることがさらに好ましい。【００２４】
ソース電極およびドレイン電極には、各種金属材料、有機導電性材料を用いることができる。例えば有機電子材料を移動する電荷がホールである場合は、ソース電極でのホールの注入を促進し、かつドレイン電極での電子の注入を抑制するため、ソース電極およびドレイン電極の材料として、仕事関数の大きい金などの材料が多く用いられる。特に、ソース電極およびドレイン電極が、金、白金、パラジウム、銀、タングステンおよび／またはチタンを含むことが好ましい。具体的には、ソース電極およびドレイン電極は、金、白金、パラジウム、銀、タングステン、チタン等の金属、または、これらの金属元素を含む合金、これらの金属の導電性粒子、もしくはこれらの金属を含む合金の導電性粒子であることが好ましい。これらの金属は、耐酸性に優れているためである。【００２５】
なお、ソース電極およびドレイン電極の厚さは、例えば８０ｎｍとすることができる。ソース電極およびドレイン電極は、例えば以下のように形成することができる。ゲート絶縁膜の上にネガ型のレジストをスピンコートし、所定の条件で加熱、露光後、現像を行い、レジストパターンを得る。その後、電極用の金属をレジストパターン上に蒸着し、リフトオフ法によって不要部分を除去することで、ソース電極とドレイン電極を形成することができる。【００２６】
また、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、有機電子材料層をさらに有する。有機電子材料層は、ゲート絶縁膜の上に、ソース電極およびドレイン電極に電気的に接触して設けられる。【００２７】
有機電子材料層は、有機電子材料を含む。有機電子材料として、ペンタセン、チオフェン、へキシチオフェン系ポリマー、フルオレンチオフェン系ポリマー、銅フタロシアニン、フラーレン等の材料が好適であるが、これらに限定されるものではなく、多くの有機電子材料を用いることができる。特に、有機電子材料が、下記構造式（Ｉ）で示されるアセン系材料であることが好ましい。これらのアセン系材料は、電荷移動度が高いため、性能の高いトランジスタが実現可能であるとともに、特に硫酸と過酸化水素とを含有する混合液で処理した場合の特性改善効果が著しい。【００２８】
【化１】
0005228491.tif 000002
（Ｒは、置換基を有しても良い炭素数１〜６のアルキル基、置換基を有しても良いアリール基、置換基を有しても良い炭素数１〜６のアルコキシ基、
【化２】
0005228491.tif 000003
またはアントラセン骨格と縮合して芳香環または複素環を形成する残基を表し、ｎは０〜１０の整数を表す。）【００２９】
より具体的には、アセン系材料として、下記構造式（Ｉ−１）〜（Ｉ−２６）で示される化合物が挙げられる。【００３０】
【化３】
0005228491.tif 000004
【化４】
0005228491.tif 000005
【００３１】
なお、有機電子材料層の厚さは、例えば７０ｎｍとすることができる。また、有機電子材料層は、例えば真空蒸着により有機電子材料を成膜することで形成することができる。【００３２】
また、本発明においては、ソース電極と有機電子材料層との界面およびドレイン電極と有機電子材料層との界面の少なくとも一部に、酸、酸誘導体、および／または酸と有機電子材料との反応生成物が存在する。酸等は、ソース電極と有機電子材料層との界面およびドレイン電極と有機電子材料層との界面の少なくとも一部に存在すればよいが、実質的にそれらの界面の全体に存在してもよい。【００３３】
チャネル長の短い薄膜トランジスタにおいて移動度が低下するのは、ソース電極およびドレイン電極と半導体である有機電子材料層との接触抵抗が大きく、チャネル長が短いほど、その接触抵抗による電圧低下の比率が大きくなり、チャネルでの電気伝導に寄与する電圧が実効的に小さくなるためであると考えられる。このため、薄膜トランジスタにおいて、移動度を改善し、さらには短チャネル長においても高い移動度を得るためには、ソース電極および／またはドレイン電極と有機電子材料層の接触抵抗を低減することが必要である。発明者らは、種々の検討の結果、ソース電極および／またはドレイン電極と有機電子材料層との界面に酸、酸誘導体、または酸と有機電子材料の反応物を存在させると、薄膜トランジスタの移動度を著しく改善できることを見出した。またこの結果、移動度のチャネル長さ依存性も見られなくなり、短チャネル長においてもチャネル長が大きい場合と同等の移動度を得られることを見出した。本発明の技術的範囲は理論に束縛されるべきではないが、これは以下の理由によるものと考えられる。すなわち、それらの酸等が電子のアクセプタ（電子受容体）として作用し、プラス電荷（正孔）を発生させて有機電子材料の電気伝導率を高くするとともに、有機電子材料のフェルミ準位を低下させることで、ソース電極から有機電子材料への電荷注入障壁を低減させると考えられる。この結果、ソース電極および／またはドレイン電極と有機電子材料層との接触抵抗が著しく低下し、薄膜トランジスタの移動度を著しく改善できるものと考えられる。【００３４】
なお、上記界面に存在する酸、酸誘導体、および／または酸と有機電子材料との反応生成物において、酸が、硫酸、または硫酸と過酸化水素との反応生成物であることが好ましい。より具体的には、硫酸と過酸化水素との反応生成物がペルオキソ一硫酸であることが好ましい。また、酸は、例えばＰＦ５、ＢＣｌ３、ＳＯ３などのルイス酸や、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、ＨＣｌＳＯ３、ＨＣＦ３ＳＯ３などのプロトン酸であってもよい。なお、「酸」は、上記界面において、酸誘導体の形態（すなわちイオンの形態、塩の形態等）で存在してもよい。具体的には、酸誘導体には、ＳＯ−，ＳＯ２−，ＳＯ３−，ＨＳＯ４−，ＰＦ６−，ＣｌＯ４−，ＮＯ３−などが含まれる。また、上記界面に存在する酸と有機電子材料との反応生成物が、有機電子材料のスルホン化物を含むことが好ましい。
【００３５】
このような酸、酸誘導体、および／または酸と有機電子材料との反応生成物は、ソース電極およびドレイン電極を設けた後、有機電子材料層を設ける前に、ソース電極およびドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸で処理することで設けることができる。より具体的には、ソース電極およびドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸で処理するステップは、ソース電極およびドレイン電極の表面の少なくとも一部を酸に浸漬するステップと、酸で処理された表面を純水でリンスするステップとを含むことが好ましい。【００３６】
酸として、粘度の高い酸を用いることが好ましい。具体的には、酸の粘度が、２〜９０センチポイズであることが好ましく、１０〜９０センチポイズであることがさらに好ましい。なお、本明細書において、粘度は、以下の測定法によるものとする。即ち、粘度測定法としては、粘度計には、細管を通して一定体積の流体が流れる時間を測定し、ポアズイユの法則から粘度を求めるもの細管粘度計（オストワルト粘度計など）、静止流体中での球の落下速度を測定する落球粘度計、気泡の上昇速度を測定する気泡粘度計、回転体の受ける粘性抵抗を測定する回転粘度計、流体中で振動する物体が受ける粘性抵抗を測定する振動式粘度計などが知られているが、本明細書においては、振動式粘度計によるものである。【００３７】
より具体的には、例えば、酸が、硫酸と過酸化水素とを含有する混合液、またはそれらの反応生成物を含有する溶液であることが好ましい。なお、硫酸と過酸化水素を反応させることで、ペルオキソ一硫酸が生成することは一般に知られている。有機電子材料との反応性やプロセスとの整合性の観点からも、例えば、硫酸と過酸化水素とを含有する混合液、またはそれらの反応生成物を含有する溶液が好適である。硫酸と過酸化水素との混合比は、任意に選択できるが、ペルオキソ一硫酸が生成する範囲が好ましい。より具体的には、硫酸と過酸化水素の混合比は、純物質の重量比として凡そ１５：１〜２７：１であることが好ましい。例えば、９７重量％の硫酸と３０重量％の過酸化水素水を用いる場合、過酸化水素水１重量に対して硫酸が４〜８重量、もしくは過酸化水素水１体積に対して硫酸が３〜５体積の範囲であることが好ましい。また、酸は、例えばＰＦ５、ＢＣｌ３、ＳＯ３などのルイス酸や、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、ＨＣｌＳＯ３、ＨＣＦ３ＳＯ３などのプロトン酸を含有する溶液であってもよい。なお、酸に浸漬する時間は、例えば１０分間とすることができる。【００３８】
なお、純水でリンスする際、超音波洗浄を行わないことが好ましい。これにより、適度に酸イオンを金属表面に付着させることが可能となる。つまり、本発明においては、酸による金属表面の清浄ではなく、酸が残留する表面処理が行われる。なお、純水でリンスする時間は、例えば１０分間とすることができる。【００３９】
なお、本発明にかかる薄膜電界効果トランジスタは、基板をさらに有することが好ましい。基板として、各種のガラス基板の他、ポリイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＴなどの高分子フィルムを用いることができる。
【実施例】
【００４０】
以下に、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら説明する。もっとも、本発明は、以下に説明する実施例によって限定されるものではない。【００４１】
［実施例１］
ガラス基板１０の上に通常のフォトプロセスとスパッタにより、タンタルからなるゲート電極１１を形成した。ゲート電極の厚さは１００ｎｍとした。【００４２】
次にゲート電極１１の上に、ゲート絶縁膜１２として陽極酸化膜を形成した。陽極酸化膜は、１ｗｔ％ホウ酸アンモニウム溶液中で７０Ｖ、２時間の処理により形成した。陽極酸化膜の厚さは８０ｎｍとした。
【００４３】
次に、ネガ型のレジストを４μｍの厚さでスピンコートし、９０℃において９０ｓ加熱を行い、約２００ｍＪで露光後、現像し、さらに、１００〜１１０℃において６０ｓ加熱を行い、レジストパターンを得た。次に、レジストパターン上に８０ｎｍの厚さで金を蒸着し、リフトオフ法によって不要部分を除去することで、ソース電極１５とドレイン電極１４を形成した。チャネル長は３、５、１０、３０μｍの４条件とし、チャネル幅は１０００μｍとした。【００４４】
この状態で、酸溶液に１０分浸漬し、その後１０分間純水でリンスを行い、さらに２００℃において３０分乾燥処理を行った。なお、純水でリンス中、超音波洗浄は行わなかった。酸溶液として、９７重量％の硫酸と３０重量％の過酸化水素水を３：１の割合で、混合したものを使用した。【００４５】
最後に、真空蒸着により、有機電子材料層１３としてペンタセン（アルドチッチ社製）を成膜した。この時の基板温度は室温とした。有機電子材料層の厚さは７０ｎｍとした。【００４６】
上記の成膜には、拡散ポンプ排気の蒸着装置を用いた。また、上記蒸着は４×１０−４Ｐａ（３×１０−６ｔｏｒｒ）の真空度で行った。また、金、ペンタセンの蒸着は抵抗加熱方式により、成膜速度をそれぞれ２Å／ｓｅｃ、０．４Å／ｓｅｃとして行った。なお、成膜時の基板温度は室温とした。【００４７】
［実施例２］
硫酸と過酸化水素水の混合比を４：１にした以外は実施例１と同様にして実施例２の試料を得た。【００４８】
［比較例１］
酸処理を行わない以外は実施例１と同様にして比較例１の試料を得た。【００４９】
［評価］
以上の実施例、比較例の試料における薄膜トランジスタでは、それぞれｐチャンネル型のトランジスタ動作が確認された。図２に実施例１の試料（チャネル長３μｍ）の特性を図３に比較例１の試料（チャネル長３μｍ）の特性をそれぞれ示す。ここで、ＩＳＤはソース・ドレイン電流、ＶＧＳはゲート・ソース電圧を示す。また、表１に、各試料（チャネル長３μｍ）におけるＶｇ＝−１０Ｖでの電流値Ｉｓｄを示す。実施例１，２と比較例１の特性を比較すると、同じ電圧印加条件で得られるソース・ドレイン電流が１０倍以上に増加している。これは、本発明の方法によりソース・ドレイン電極間の電気抵抗が低減された事を示している。【００５０】
【表１】
0005228491.tif 000006
【００５１】
表２に、飽和電流より求めた各試料における移動度を示す。なお、移動度は、以下のように算出できる。即ち、一般に電界効果トランジスタのソース・ドレイン電流は、その飽和領域において下記の式で表される。
ＩＳＤ＝Ａ＊μ＊（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２
ここで、Ａはトランジスタの形状に依存する定数、μは移動度、Ｖｔｈはゲート・ソース電圧の閾値であり、ｐ型素子ではそれ以下（ｎ型素子ではそれ以上）のＶｇでＩＳＤが得られる。これにより（ＩＳＤ）０．５とＶｇは線型関係にあるので、例えば図２の縦軸を（ＩＳＤ）０．５としてプロットしなおすと、その勾配より移動度μを得ることが出来る。但し、上式はソース・ドレイン電極と半導体の接触抵抗の影響を無視しているので、この方法で得られる移動度は、その影響を含んだ見かけの値である。
【００５２】
【表２】
0005228491.tif 000007
【００５３】
また、図４に、実施例１の試料における移動度のチャネル長依存性を、図５に、比較例１の試料における移動度のチャネル長依存性をそれぞれ示す。比較例１ではチャネル長が小さいと移動度が低下するのに対し、実施例１、２では移動度はチャネル長に依存せず、その値も比較例１に比して数倍大きくなっている。【００５４】
また、図６および７に、上記試料における、ソース電極およびドレイン電極と有機電子材料との接触抵抗を求めるためのグラフを示す。ここで、ＩＳＤは各試料のドレイン電流で、ドレイン電流−ドレイン電圧特性が線形な領域、具体的にはＶＳＤ（ソース・ドレイン電圧）＝−３Ｖ、ＶＧＳ＝−６Ｖの条件での値を用いている。この条件において（ＩＳＤ）−１−Ｌ特性のチャネル長Ｌ→０の極限が接触抵抗値を与える。これにより、接触抵抗値として、実施例１、２、および比較例１について、それぞれ１．５ｋΩ、２．２ｋΩ、および６３０ｋΩを得た。本発明により、従来に比して、接触抵抗が２桁以上減少したことが分かる。なお、本発明の効果が移動度の改善として認められるのは、前述のように、ここで考慮している移動度がソース・ドレイン電極と半導体の接触抵抗の影響を含んだ見かけの値であり、接触抵抗の低減による電流の増加が見かけの移動度の改善として表れているためである。【００５５】
また、図８に、実施例１，２の試料において、金電極上のペンタセンを蒸着しない部分についてＴＯＦ−ＳＩＭＳ(Time of flight-secondary ion micro-spectroscopy)で分析した結果を示す。図８に示すように、ＴＯＦ−ＳＩＭＳにより、硫酸と過酸化水素水との混合液に由来する分解生成物（ＳＯ−，ＳＯ２−，ＳＯ３−，ＨＳＯ４−）が観測された。すなわち、これらは、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、もしくはペルオキソ一硫酸（Ｈ２ＳＯ５）がＴＯＦ−ＳＩＭＳでの分析の過程で分解して生成したものと推定される。この他には図示を省略するが、微量のＡｕ−Ｓの化合物が観測されている。比較例１についても同様の分析を行っているが、当然ながら、このような生成物は観測されていない。これらの酸が有機材料をスルホン化することは良く知られている。また、これらの酸やスルホン化物は、マイナスに帯電する傾向を持つ。これらのことから、これらの酸やスルホン化物は、半導体中でアクセプタとして作用するものと推定される。【００５６】
このように、本発明によると、有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極およびドレイン電極と有機電子材料層との接触抵抗は著しく低下し、薄膜トランジスタの移動度が著しく改善できた。また、移動度のチャネル長さ依存性も見られなくなり、短チャネル長においても、チャネル長が大きい場合と同等の移動度を得るに到った。以上のように、本発明によると、チャネル長が短い場合においてもＦＥＴ特性が低下することのない薄膜電界効果トランジスタが提供される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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