(57)【要約】    【課題】  本発明は、有機半導体装置における、簡易且つ効果的な閾値電圧特性の制御方法を提供することを目的とする。    【解決手段】  本発明は、ゲート電極（１２）、ゲート絶縁膜（１４）、ソース電極（１６）、ドレイン電極（１８）、および有機半導体膜（２０）を備える有機半導体装置の閾値電圧を制御する方法であって、ソース電極（１６）およびドレイン電極（１８）上に、シラン化合物からなる吸着物（２４）を形成することを含む、閾値電圧の制御方法を提供するものである。【選択図】    図１
2007080848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、および有機半導体膜を備える有機半導体装置の閾値電圧を制御する方法であって、
前記ソース電極および前記ドレイン電極上に、シラン化合物から形成される化合物を吸着させることを含む、閾値電圧の制御方法。
【請求項２】
前記シラン化合物が、下記式（Ｉ）に示すシラン化合物であることを特徴とする、請求項１に記載の閾値電圧の制御方法。
Ｒ1−ＳｉＸnＹ3-n      （Ｉ）
［式中、ｎは０、１または２を表し；Ｒ1は、アルキル基、フェニル基、またはそれらの誘導体を表し、Ｘは、アルキル基またはその誘導体を表し、ｎが２の時、各Ｘは互いに同一でも異なっていてもよい。；Ｙは、ハロゲンまたはアルコキシ基を表し、ｎが０または１の時、各Ｙは互いに同一でも異なっていてもよい。］
【請求項３】
前記シラン化合物から形成される化合物の、前記ソース電極および前記ドレイン電極上への吸着する量がより多くなるように、前記Ｒ1、Ｘ、および／またはＹを選択することによって、前記閾値電圧がより高くなるように制御することを特徴とする、請求項２に記載の閾値電圧の制御方法。
【請求項４】
前記シラン化合物から形成される化合物の、前記ソース電極および前記ドレイン電極上への吸着する量がより少なくなるように、前記Ｒ1、Ｘ、および／またはＹを選択することによって、前記閾値電圧がより低くなるように制御することを特徴とする、請求項２に記載の閾値電圧の制御方法。
【請求項５】
前記シラン化合物において、Ｒ1の一部分がフッ素化されたアルキル基とすることによって、前記閾値電圧がより高くなるように制御することを特徴とする、請求項２に記載の閾値電圧の制御方法。
【請求項６】
さらに、前記ゲート絶縁膜と前記有機半導体薄膜との間に、シラン化合物からなる膜を形成することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の閾値電圧の制御方法。
【請求項７】
前記ゲート絶縁膜と前記有機半導体薄膜との間に形成される膜に含まれるシラン化合物が、下記式（ＩＩ）に示す化合物である、請求項６に記載の閾値電圧の制御方法。
Ｒ2−ＳｉＡnＢ3-n      （ＩＩ）
［式中、ｎは０、１または２を表し；Ｒ2は、アルキル基、フェニル基、またはそれらの誘導体を表し；Ａは、アルキル基またはその誘導体を表し、ｎが２の時、各Ａは互いに同一でも異なっていてもよい。；Ｂは、ハロゲンまたはアルコキシ基を表し、ｎが０または１の時、各Ｂは互いに同一でも異なっていてもよい。］
【請求項８】
前記ソース電極および前記ドレイン電極上に吸着する化合物と、前記ゲート絶縁膜と前記有機半導体薄膜との間に形成される膜が、同一のシラン化合物から形成される、請求項７に記載の閾値電圧の制御方法。
【請求項９】
前記ソース電極およびドレイン電極上にシラン化合物から形成される化合物を吸着させた後、洗浄することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の閾値電圧の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体装置の閾値電圧特性を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置として例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ等のスイッチング素子として実用化されており、アモルファスまたは多結晶シリコンを半導体として用いることにより作製されている。
【０００３】
また、近年、ＴＦＴ用の半導体材料として、有機半導体材料が注目を集めている。有機半導体は、スピンコーティング法や真空蒸着法といった簡便な技術を用いることによって容易に薄膜形成が可能であることに加え、アモルファスまたは多結晶シリコンを用いた従来のＴＦＴに比べて、製造プロセス温度を低温化できるという利点がある。プロセス温度の低温化は、一般に耐熱性の低いプラスティック基板の使用を可能にし、ディスプレイの軽量化や低コスト化、さらにはプラスティック基板のフレキシビリティを生かしたことによる用途の多様化等、多くの効果が期待される。
【０００４】
しかしながら、これまでの有機半導体材料を用いたＴＦＴの開発では、アモルファスまたは多結晶シリコンを用いたＴＦＴにおいて行なわれているような、不純物のドーピングによる極性の制御が困難であり、これが実用化を妨げる要因の一つとなっている。
【０００５】
本発明者らは、ゲート絶縁膜表面と有機半導体薄膜との間に、有機シラン化合物を用いた薄膜を形成することにより、閾値電圧特性を制御する方法を見出した（例えば、非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】Nature Materials, 3, 317
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、さらに細かな制御を行う方法が求められている。そこで、本発明は、かかる閾値電圧の制御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】
従来、シラン化合物で処理を行った場合、酸化物を形成し難い金属（例えば、金、白金など）からなるゲート電極やソース電極上には、そのシラン化合物由来の化合物は吸着しない、あるいは、吸着しても簡便な洗浄処理により容易に除去されると考えられてきた。しかし、本発明者らは、シラン化合物を選択することにより、シラン化合から形成される化合物の電極上への吸着状態を制御できること、また、当該吸着状態により有機薄膜トランジスタの閾値電圧が変化することを見出した。
【０００８】
そこで、本発明に係る閾値電圧の制御方法は、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、および有機半導体膜を備える有機半導体装置の閾値電圧を制御する方法であって、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に、シラン化合物から形成される化合物を吸着させることを特徴とする。
【０００９】
ここで、シラン化合物は、下記式（Ｉ）に示す化合物であることが好ましい。
【００１０】
Ｒ1−ＳｉＸnＹ3-n      （Ｉ）
式中、ｎは０、１または２を表し；Ｒ1は、アルキル基、フェニル基またはそれらの誘導体を表し、Ｘは、アルキル基またはその誘導体を表し、ｎが２の時、各Ｘは互いに同一でも異なっていてもよい。；Ｙは、ハロゲンまたはアルコキシ基を表し、ｎが０または１の時、各Ｙは互いに同一でも異なっていてもよい。
【００１１】
このようなシラン化合物は、上記Ｒ1、ＸおよびＹを適宜選択することにより、金属で形成されたソース電極やドレイン電極表面にシラン化合物からなる吸着物を形成する。そして、その吸着状態の違いにより有機薄膜トランジスタの閾値電圧を制御することが可能である。
【００１２】
例えば、上記シラン化合物から形成される化合物の、前記ソース電極および前記ドレイン電極上への吸着する量がより多くなるように、前記Ｒ1、Ｘ、および／またはＹを選択することによって、閾値電圧がより高くなるように制御することが可能である。
【００１３】
一方、上記シラン化合物から形成される化合物の、前記ソース電極および前記ドレイン電極上への吸着する量がより少なくなるように、前記Ｒ1、Ｘ、および／またはＹを選択することによって、閾値電圧がより低くなるように制御することが可能である。
【００１４】
また、Ｒ1の一部分がフッ素化されたアルキル基とすることによって、閾値電圧がより高くなるように制御することも可能である。
【００１５】
本発明に係る閾値電圧特性の制御方法においては、さらに、ゲート絶縁膜と有機半導体薄膜との間にも、シラン化合物からなる膜が形成されていてもよい。ゲート絶縁膜と有機半導体薄膜との間にシラン化合物からなる膜を形成することによっても、有機薄膜トランジスタの閾値電圧を制御することができる。
【００１６】
ゲート絶縁膜と有機半導体薄膜との間に形成される膜に含まれるシラン化合物は、例えば、下記式（ＩＩ）に示す化合物であることが好ましい。
【００１７】
Ｒ2−ＳｉＡnＢ3-n      （ＩＩ）
式中、ｎは０、１または２を表し；Ｒ2は、アルキル基、フェニル基またはそれらの誘導体を表し、Ａは、アルキル基またはその誘導体を表し、ｎが１または２の時、各Ａは互いに同一でも異なっていてもよい。；Ｂは、ハロゲンまたはアルコキシ基を表し、ｎが０または１の時、各Ｂは互いに同一でも異なっていてもよい。
【００１８】
式（ＩＩ）で表される化合物を用いることにより、ゲート絶縁膜と有機半導体薄膜との間に、閾値電圧特性を制御可能な薄膜を形成することができる。
【００１９】
また、ソース電極およびドレイン電極上に吸着する化合物と、ゲート絶縁膜と有機半導体薄膜との間に形成される膜が、同一のシラン化合物から形成されても良い。同一のシラン化合物により形成することにより、工程を簡略化できる。
【００２０】
本発明に係る閾値電圧特性の制御方法においては、ソース電極およびドレイン電極上にシラン化合物から形成される化合物を吸着させた後、洗浄することも好ましい。適当な溶液で洗浄することによって、安定に吸着または結合したシラン化合物のみによって薄膜が構成されることになり、再現性のある制御方法とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係る閾値電圧の制御方法によって閾値電圧が制御される有機薄膜トランジスタ１の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【００２３】
本発明の有機薄膜トランジスタ１は、ゲート電極１２、ゲート絶縁膜１４、ソース電極１６、ドレイン電極１８、および有機半導体膜２０を基板１０上に備え、ソース電極１６およびドレイン電極１８上に、第１のシラン化合物からなるシラン吸着物２４が吸着しており、ゲート絶縁膜１４と有機半導体膜２０との間には、第２のシラン化合物からなるシラン化合物膜２２が形成されている。
【００２４】
シラン吸着物２４、およびシラン化合物膜２２により、有機半導体膜２０を構成する材料を変更することなく、有機薄膜トランジスタ１の閾値電圧（Ｖth）を制御することができる。尚、第１のシラン化合物と、第２のシラン化合物とは、同一でも異なっていてもよい。
【００２５】
図２に、薄膜トランジスタ１の製造方法を模式的に説明する工程図を示す。基板１０の材料は、特に限定されず、例えば、ホウ素（Ｂ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）等を不純物として添加したＰ型またはＮ型の単結晶シリコン基板、ガラス基板、石英基板、ポリメチルメタクリレートやポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート等の樹脂基板を用いることができる。本実施の形態では、基板１０として不純物によりドーピングされた単結晶シリコン基板を用い、これをゲート電極１２とした。
【００２６】
まず、図２（Ａ）に示すように、基板１０上に、ゲート絶縁膜１４を形成する。ゲート絶縁膜１４の形成方法は、特に限定されず、例えば、熱酸化法により基板表面を酸化させて二酸化シリコン（ＳｉＯ2）を形成してもよいし、スパッタリングや化学的気相成長法（ＣＶＤ法）等の真空成膜法によりＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁性の膜を形成してもよい。ゲート絶縁膜１４の厚さは、例えば、１００〜８００ｎｍである。
【００２７】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ソース電極１６及びドレイン電極１８を形成する。ソース電極１６及びドレイン電極１８の材質は、特に限定されず、例えば、有機半導体膜２０としてフラーレン（Ｃ60）を用いた場合、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）等が好適である。
【００２８】
ソース電極１６及びドレイン電極１８の厚さは、例えば、５０〜３００ｎｍである。ソース電極１６及びドレイン電極１８を形成方法は、例えば、真空成膜法によりゲート絶縁膜１４上に導電性の薄膜を形成し、リソグラフィ技術を利用して、ソース電極１６及びドレイン電極１８の所定のパターンを形成する。
【００２９】
次に、図２（Ｃ）に示すように、ソース電極１６およびドレイン電極１８上にシラン吸着物２４を、ゲート絶縁膜１４上にはシラン化合物膜２２を形成する。
【００３０】
シラン吸着物２４は、例えば、下記式（Ｉ）に示す第１のシラン化合物を用いることによって形成することができる。
【００３１】
Ｒ1−ＳｉＸnＹ3-n      （Ｉ）
式中、ｎは０、１または２を表し；Ｒ1は、アルキル基、フェニル基またはそれらの誘導体を表し；Ｘは、アルキル基またはその誘導体を表し、ｎが２の時、各Ｘは互いに同一でも異なっていてもよい。；Ｙは、ハロゲンまたはアルコキシ基を表し、ｎが０または１の時、各Ｙは互いに同一でも異なっていてもよい。
【００３２】
このような化合物としては、例えば、下記式（ＩＩＩ）〜下記式（ＶＩＩ）に示す化合物が挙げられるがこれらに限定されない。
【００３３】
【化１】
2007080848.tif 000003
【００３４】
【化２】
2007080848.tif 000004
【００３５】
【化３】
2007080848.tif 000005
【００３６】
【化４】
2007080848.tif 000006
【００３７】
【化５】
2007080848.tif 000007
【００３８】
このようなシラン化合物からなる吸着物の形成には、公知の方法またはそれに準ずる方法を用いることができ、例えば、ＣＶＤ法などの気相法や、スピンコート法、ディッピング法等の液相を用いる方法を利用することができる。
【００３９】
シラン吸着物２４は、所望の閾値電圧特性に制御できる限り、ソース電極１６およびドレイン電極１８表面の一部の領域のみに形成されていても、全領域に形成されていてもよい。
【００４０】
ここで、本発明に係る閾値電圧特性の制御方法においては、上記式（Ｉ）で示される化合物のＲ1、Ｘ、およびＹを適宜選択することによって、有機薄膜トランジスタに、
異なる閾値電圧特性を与えることができる。
【００４１】
例えば、シラン吸着物２４において、吸着量がより高くなるようなＲ1、Ｘ、Ｙを有
するシラン化合物を選択することにより、閾値電圧をより高くすることが可能である。このような化合物としては、例えば、上記式（Ｉ）で表される化合物のうち、ｎ＝０で、３つのＹがすべてアルコキシ基またはハロゲンである場合（例えば、上記式（ＩＩＩ）、（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）で表されるシラン化合物を用いる場合）が挙げられる。
【００４２】
３つのＹのいずれもがアルコキシ基である場合、図３に示すように加水分解反応の後、脱水縮合反応がおこり、シラン化合物同士が結合する。このように結合したシラン化合物（シラン重合体）は、ソース電極１６およびドレイン電極１８上に吸着すると、容易に除去できない。
【００４３】
尚、シラン重合体は、Ｙのいずれかが、金等により形成されたソース電極１６およびドレイン電極１８表面の、比較的活性な領域に物理的に吸着または化学的に結合するものと考えられる。また、Ｒ1、Ｘ、およびＹの組合せや処理条件によって、シラン化合
物は単分子状の膜を形成する場合と、シラン重合体を複数層含む膜を形成する場合があり、このように膜厚を変化させることによっても、有機薄膜トランジスタ１の閾値電圧特性を制御することができる。
【００４４】
一方、シラン吸着物２４において、その吸着量がより低くなるようなＲ1、Ｘ、Ｙを
有するシラン化合物を選択することにより、閾値電圧がより低くなるように制御することが可能である。このような化合物としては、例えば、上記式（ＩＶ）で表されるような化合物が挙げられる。
【００４５】
式（ＩＶ）で表される化合物は、図４に示すように、加水分解によってハロゲンが水酸基に変換されシラノールとなった後、ソース電極１６およびドレイン電極１８に吸着または結合する。このとき、シラン化合物同士は結合せず、また、Ｓｉに結合したメチル基が立体的障害となるので、シラン化合物は、比較的低い密度で電極表面に配置される。
【００４６】
次に、図２（Ｃ）に示されるようにゲート絶縁膜１４上に形成される第２のシラン化合物を用いてシラン化合物膜２２を形成する方法について説明する。シラン化合物膜２２は、例えば、下記式（ＩＩ）に示す第２のシラン化合物を用いることによって形成することができる。
【００４７】
Ｒ2−ＳｉＡnＢ3-n      （ＩＩ）
式中、ｎは０、１または２を表し；Ｒ2は、アルキル基、フェニル基またはそれらの誘導体を表し、Ａは、アルキル基、またはその誘導体を表し、ｎが２の時、各Ａは互いに同一でも異なっていてもよい。；Ｂは、ハロゲンまたはアルコキシ基を表し、ｎが０または１の時、各Ｂは互いに同一でも異なっていてもよい。
【００４８】
このような化合物としては、例えば、上記式（ＩＩＩ）、（Ｖ）、（ＶＩ）、（ＶＩＩ）に示す化合物が挙げられるがこれらに限定されない。これらの化合物は、図５に示すように、まず、加水分解によってエトキシ基が水酸基に変換された後、当該水酸基が、ゲート絶縁膜１４表面の水酸基と脱水縮合反応することによって、ゲート絶縁膜１４上に自己組織化単分子膜（Self-Assembled Monolayers; ＳＡＭｓ）を形成する。このＳＡＭｓが、シラン化合物膜２２となる。
【００４９】
シラン化合物膜２２の形成には、公知の方法またはそれに準ずる方法を用いることができ、例えば、ＣＶＤ法などの気相法や、スピンコート法、ディッピング法等の液相を用いる方法を利用することができる。尚、シラン化合物膜２２は、所望の閾値電圧特性が得られる限り、ゲート絶縁膜１４と有機半導体膜２０との間の一部の領域にのみ形成されていればよく、全領域に形成されていなくてもよい。
【００５０】
また、シラン化合物膜２２を形成する前に、少なくともその下地（ここでは、ゲート絶縁膜１４）となる表面を親水化処理し、シラン化合物膜２２を形成する材料が下地表面に容易に化学的に吸着するようにしてもよい。親水化処理方法としては、例えば、波長１５０〜２００ｎｍの真空紫外光や、酸素（Ｏ2）プラズマを利用することができる。
【００５１】
また、シラン吸着物２４、およびシラン化合物膜２２の形成後、必要に応じてエタノールや２−プロパノール等のアルコール類、超純水等を用いてリンスを行なうことにより、不要な吸着物を除去してもよい。リンスには、熱や超音波洗浄を組み合わせてもよく、これによって、安定に吸着または結合したシラン化合物のみを基板１０表面に残すことができる。
【００５２】
シラン吸着物２４、およびシラン化合物膜２２を、同一のシラン化合物を用いて形成する場合は、同時に形成することが可能である。
【００５３】
次に、図２（Ｄ）に示すように、有機半導体膜２０を基板上に形成する。
【００５４】
有機半導体膜２０は、例えば、ペンタセンやオリゴチオフェン等の有機低分子、ポリチオフェン等の有機高分子、フタロシアニン等の金属錯体、Ｃ60、Ｃ70、金属内包フラーレン等のフラーレン類、及びカーボンナノチューブ類の群から選択される少なくとも１種を利用することできる。
【００５５】
有機半導体膜２０の形成方法としては、蒸着法、スピンコート法、キャスト法等が利用できる。また、有機半導体膜２０のパターニングは、例えば、リソグラフィ法や、マスク成膜法、インクジェット法等を用いることができる。
【実施例１】
【００５６】
＜金属表面におけるシラン化合物膜の形成＞
シラン化合物として、下記式（ＩＩＩ）で表されるＦ１７Ｃ１０−ＴＥＳ、および下記式（ＩＶ）で表されるＦ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳを用い、金（Ａｕ）表面、および酸化シリコン（ＳｉＯ2）表面に、ＣＶＤ法によって薄膜を形成した。
【００５７】
【化６】
2007080848.tif 000008
【００５８】
【化７】
2007080848.tif 000009
【００５９】
また、比較例として、アルキル鎖部分がＦ１７Ｃ１０−ＴＥＳおよびＦ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳと同一で、金表面でＳＡＭｓを形成することが知られるチオール基（−ＳＨ）を有するＦ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌ（下記式（ＶＩＩＩ）で表される）を用いて、薄膜
を形成した。また、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌはディッピング法により処理した。
【００６０】
【化８】
2007080848.tif 000010
【００６１】
フッ化アルキル基を含むシラン化合物により処理を行うと、金表面または酸化シリコン表面に疎水性が付与されることを利用し、表面の接触角の変化を測定することによって、薄膜の形成の有無を確認した。
【００６２】
接触角の測定結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
2007080848.tif 000011
【００６４】
この結果、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳもＡｕ表面に疎水性を付与することが確認され、従来Ａｕ表面には吸着物を形成しないと考えられていたシラン化合物であるＦ１７Ｃ１０−ＴＥＳも、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌと同程度かそれ以上の吸着物を形成することが確認された。また、Ｆ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳもわずかではあるが、接触角を増大させ、Ａｕ表面に吸着物を形成することが確認された。
【００６５】
図６（Ａ）および（Ｂ）に、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳおよびＦ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳで表面処理した場合の、接触角の経時変化をそれぞれ示す。Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳは、Ａｕ表面に徐々に吸着物を形成し、１２０分後程度でＳｉＯ2と同程度の吸着物が形成されることがわかった。Ｆ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳは、短時間でわずかに吸着物を形成し、それ以降、Ａｕ表面に吸着するＦ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳ量はほとんど増加しないことが観察された。
【００６６】
また、表２に、吸着物が形成されたＡｕ表面およびＳｉＯ2表面をＸ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）によって測定した結果を示す。Ａｕ表面においては、Ａｕ４ｆ軌道を基準としてＦ１ｓ軌道を測定し、ＳｉＯ2表面においては、Ｓｉ２ｐ軌道を参照として、Ｆ１ｓ軌道を測定した。
【００６７】
【表２】
2007080848.tif 000012
【００６８】
この結果から、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳ分子は、ＳＡＭｓを形成するＦ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌ分子よりもはるかに多く、Ａｕ表面に固定されていることが確認された。また、Ｆ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳ分子は、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳ分子の１００分の１程度しか固定されていないことが確認された。
【００６９】
また、表３に、ケルビンプローブ法（ＫＰ法）により、仕事関数を測定した結果を示す。
【表３】
2007080848.tif 000013
【００７０】
一般に、表面の仕事関数（ｅＶ）は、フッ素原子が吸着すると増大することが知られている。Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳの仕事関数が、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌの仕事関数よりも大きいことから、本測定結果からも、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳ分子がＦ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌ分子よりも、Ａｕ表面に多く固定されることが確認された。一方、Ｆ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳで処理したＡｕ表面の仕事関数は、薄膜が形成されていないＡｕ表面の仕事関数とほとんど変化せず（５．１ｅＶ）、Ａｕ表面には、わずかしか固定されていないことが確認された。
【００７１】
以上の結果より、従来、Ａｕ等の金属表面には吸着物を形成しないものと考えられていたシラン化合物も吸着物を形成することが示された。また、Ａｕ表面に固定される量は、シラン化合物の種類によることが確認され、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳの場合は、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌによる単分子膜以上の量の分子が、Ａｕ表面に固定されることが示された。
【実施例２】
【００７２】
シラン化合物として、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳ、およびＦ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳを用い、有機薄膜トランジスタの有機半導体膜形成前の基板を処理して、閾値電圧特性の変化を測定した。また、比較例としては、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌを用い、ソース電極およびドレイン電極上に薄膜（単分子膜）を形成した。
【００７３】
有機薄膜トランジスタは、以下の通り作成した。まず、基板にＮ型の単結晶基板を用い、これをゲート電極とした。この基板上に熱酸化膜を３００ｎｍの厚さで形成し、その上に、ソース電極、ドレイン電極を、金（Ａｕ）を用いて形成した。Ａｕの厚みは１００ｎｍとした。次に、ゲート絶縁膜、ソース電極、およびドレイン電極上に、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳ、Ｆ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳ、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌ、およびＨＭＤＳを含む薄膜を、それぞれＣＶＤ法により形成した。ここで、ＨＭＤＳは、［（ＣＨ3）3Ｓｉ］2ＮＨで表される化合物であり、本実施例においては比較例として用いられた。また、薄膜を形成しない比較例も作製した。
【００７４】
最後に、各有機薄膜トランジスタに、フラーレンを用いて蒸着法により有機半導体膜を形成し、真空状態を維持したままで、ソース、ドレイン間電圧ＶDを８０Ｖとして、トランジスタ特性を測定した。Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳ、Ｆ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳ、およびＨＭＤＳの測定結果を図７（Ａ）に、それぞれ順に実線、点線、一点鎖線で表す。また、同図（Ｂ）に、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌの測定結果を実線で、薄膜を形成せずに有機半導体膜を形成した比較例を点線で示す。また、測定結果から求めた閾値電圧Ｖth
、および移動度μを表４に示す。
【００７５】
【表４】
2007080848.tif 000014
【００７６】
この結果から、ソース電極およびドレイン電極にＦ１７Ｃ１０−ＴＥＳ、および、Ｆ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳにより処理した有機薄膜トランジスタは、未処理（ｕｎｔｒｅａｔｅｄ）のものに比較して、閾値電圧が高くなっていることが確認された。
【００７７】
Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳとＦ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳでは、アルキル鎖部分が同じでも、異なる閾値電圧の変化量が得られた。これは、Ｆ１７Ｃ１０−ＴＥＳとＦ１７Ｃ１０−ＤＭＣＳでＡｕ電極上での吸着物の吸着量の違いの効果が出ていると考えられる。
【００７８】
一方、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌにより、ゲート電極およびドレイン電極上に単分子膜を形成しても、閾値電圧にはほとんど変化が見られないことが示された。これは、Ｆ１７Ｃ１０−Ｔｈｉｏｌを用いて処理した場合、ゲート絶縁膜上にはほとんど吸着物を形成しないためである。
【００７９】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の閾値電圧の制御方法が用いられる有機ＴＦＴの概略断面図である。
【図２】図１に示される有機ＴＦＴの製造方法を模式的に説明する工程図である。
【図３】シラン化合物同士の加水分解・脱水縮合反応を説明する図である。
【図４】シラン化合物同士の加水分解・脱水縮合反応が生じない例の説明図である。
【図５】シラン化合物と基板表面の水酸基との脱水縮合反応を説明する図である。
【図６】シラン化合物で金表面を処理した場合の接触角の変化を示す図である。
【図７】シラン化合物膜の形成によるトランジスタ特性の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…基板、１２…ゲート電極、１４…ゲート絶縁膜、１６…ソース電極、１８…ドレイン電極、２０…有機半導体膜、２２…シラン化合物膜、２４…シラン吸着物
【図１】
2007080848.tif 000015
【図２】
2007080848.tif 000016
【図３】
2007080848.tif 000017
【図４】
2007080848.tif 000018
【図５】
2007080848.tif 000019
【図６】
2007080848.tif 000020
【図７】
2007080848.tif 000021