(57)【要約】  本開示は、有機電界効果トランジスタを製造する方法に関する。当該方法は、基板上に、ゲート電極（１）、および、電気的絶縁のために上記ゲート電極（１）に設けられるゲート絶縁体（２）を形成する工程と、上記ゲート絶縁体（２）の上に、第１有機半導体層（３）を堆積する工程と、第１電極（４）、および、電気的絶縁のために上記第１電極（４）に設けられる電極絶縁体（５）を形成する工程と、上記第１有機半導体層（３）および上記電極絶縁体（５）の上に、第２有機半導体層（６）を堆積する工程と、第２電極（７）を形成する工程と、を含む。そして、当該方法は、（ｉ）上記電極絶縁体（５）を有する上記第１電極（４）が、第１ドーピング材料層（１３）の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）の形成に先立ち、上記第１有機半導体層（３）の上に、上記第１ドーピング材料層（１３）を形成する工程、および、（ｉｉ）上記第２電極（７）が、第２ドーピング材料層（１４）の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第２電極（７）の形成に先立ち、上記第２有機半導体層（６）の上に、上記第２ドーピング材料層（１４）を形成する工程のうちの少なくとも１つの工程をさらに含む。さらに、有機電界効果トランジスタが提供される。
2016521458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機電界効果トランジスタを製造する方法であって、
基板上に、ゲート電極（１）、および、電気的絶縁のために上記ゲート電極（１）に設けられるゲート絶縁体（２）を形成する工程と、
上記ゲート絶縁体（２）の上に、第１有機半導体層（３）を堆積する工程と、
第１電極（４）、および、電気的絶縁のために上記第１電極（４）に設けられる電極絶縁体（５）を形成する工程と、
上記第１有機半導体層（３）および上記電極絶縁体（５）の上に、第２有機半導体層（６）を堆積する工程と、
第２電極（７）を形成する工程と、を含んでおり、
当該方法は、以下の（ｉ）および（ｉｉ）、すなわち、
（ｉ）上記電極絶縁体（５）を有する上記第１電極（４）が、第１ドーピング材料層（１３）の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）の形成に先立ち、上記第１有機半導体層（３）の上に、上記第１ドーピング材料層（１３）を形成する工程、および、
（ｉｉ）上記第２電極（７）が、第２ドーピング材料層（１４）の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第２電極（７）の形成に先立ち、上記第２有機半導体層（６）の上に、上記第２ドーピング材料層（１４）を形成する工程、
のうちの少なくとも１つの工程をさらに含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）を形成する工程、
上記第１ドーピング材料層（１３）を形成する工程、
上記第２電極（７）を形成する工程、および、
上記第２ドーピング材料層（１４）を形成する工程、のうちの少なくとも１つの工程は、
上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層（３，６）のそれぞれに対して、フォトリソグラフィによる形成を行う工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記第１ドーピング材料層（１３）および／または上記第２ドーピング材料層（１４）は、物理気相蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記第１ドーピング材料層（１３）および／または上記第２ドーピング材料層（１４）はそれぞれ、純粋な電気的なドーパント材料から成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
上記第１ドーピング材料層（１３）および／または上記第２ドーピング材料層（１４）はそれぞれ、電気的なドーパント材料を含んだマトリクス材料を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
上記マトリクス材料は、有機半導体材料であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層（３，６）は、同一の有機マトリクス材料を含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
上記第１電極（４）には第１サブ電極部（８）が設けられており、
上記第２電極（７）には第２サブ電極部（９）が設けられており、
複数のサブ電極部（８，９）は、重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループとして配置されており、
上記重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループのそれぞれには、少なくとも１つの第２サブ電極部（９）と重なり合った、少なくとも１つの第１サブ電極部（８）が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
（ｉ）上記第１サブ電極部（８）が上記第１ドーピング材料層（１３）に少なくとも部分的に直接的に接触するように、上記第１ドーピング材料層（１３）が形成され、
および／または、
（ｉｉ）上記第２サブ電極部（９）が上記第２ドーピング材料層（１４）に少なくとも部分的に直接的に接触するように、上記第２ドーピング材料層（１４）が形成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）を形成する工程は、
可能である場合に、上記第１有機半導体層（３）および／または上記第１ドーピング材料層（１３）の上に、第１フォトレジスト層を堆積する工程と、
上記第１フォトレジスト層をパターニングし、第１フォトレジストパターンを形成することにより、上記第１電極（４）に応じた電極の領域を規定する工程と、
上記第１フォトレジストパターンの上に、第１導電層を堆積する工程と、
上記第１導電層の上に、絶縁層を堆積する工程と、
リフトオフ処理を用いて、上記第１フォトレジストパターンを除去する工程と、を含んでおり、
上記第１フォトレジストパターンを除去する工程の結果として、上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）が形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
上記第２電極（７）を形成する工程は、
可能である場合に、上記第１有機半導体層（３）、上記電極絶縁体（５）、および上記第２ドーピング材料層（１４）の上に、第２フォトレジスト層を堆積する工程と、
上記第２フォトレジスト層をパターニングし、第２フォトレジストパターンを形成することにより、上記第２電極（７）に応じた電極の領域を規定する工程と、
上記第２フォトレジストパターンの上に、第２非パターン化有機半導体層を堆積する工程と、
上記第２非パターン化有機半導体層の上に、第２導電層を堆積する工程と、
リフトオフ処理を用いて、上記第２フォトレジストパターンを除去する工程と、を含んでおり、
上記第２フォトレジストパターンを除去する工程の結果として、上記第２有機半導体層（６）および上記第２電極（７）が形成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
有機電界効果トランジスタであって、
ソース電極およびドレイン電極を形成する第１電極（４）および第２電極（７）と、
ゲート電極（１）と、
上記ゲート電極（１）と上記第１電極（４）との間に設けられたゲート絶縁体（２）と、
上記第１電極と上記第２電極（４，７）との間に設けられた電極絶縁体（５）と、
上記ゲート絶縁体（２）と上記第１電極（４）との間に設けられた第１有機半導体層（３）と、
上記第１有機半導体層（３）と上記第２電極（７）との間に設けられた第２有機半導体層（６）と、を備えており、
当該有機電界効果トランジスタは、以下の（ｉ）および（ｉｉ）、すなわち、
（ｉ）上記第１電極（４）と上記第１有機半導体層（３）との間に設けられており、かつ、上記第１電極（４）に少なくとも部分的に直接的に接触する第１ドーピング材料層（１３）、および、
（ｉｉ）上記第２電極（７）と上記第２有機半導体層（６）との間に設けられており、かつ、上記第２電極（７）に少なくとも部分的に直接的に接触する第２ドーピング材料層（１４）、
のうちの少なくとも１つの層を備えていることを特徴とする有機電界効果トランジスタ。
【請求項１３】
上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層（３，６）は、同一のタイプの荷電粒子、すなわちホールまたは電子を輸送するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のトランジスタ。
【請求項１４】
上記第１電極（４）には第１サブ電極部（８）が設けられており、
上記第２電極（７）には第２サブ電極部（９）が設けられており、
複数のサブ電極部（８，９）は、重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループとして配置されており、
上記重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループのそれぞれは、少なくとも１つの第２サブ電極部（９）と重なり合った、少なくとも１つの第１サブ電極部（８）を備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のトランジスタ。
【請求項１５】
（ｉ）上記第１ドーピング材料層（１３）は、上記第１サブ電極部（８）に少なくとも部分的に直接的に接触しており、
および／または、
（ｉｉ）上記第２ドーピング材料層（１４）は、上記第２サブ電極部（９）に少なくとも部分的に直接的に接触していることを特徴とする請求項１４に記載のトランジスタ。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか１項に記載の有機電界効果トランジスタを備えることを特徴とする電子スイッチングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、有機電界効果トランジスタを製造する方法および有機電界効果トランジスタに関する。
【０００２】
〔本発明の背景〕
有機半導体素子に基づいてフレキシブルな電子部品を実現するためには、有機トランジスタの性能およびロバスト性を向上させる必要がある。有望なアプローチは、縦型有機電界効果トランジスタ（ＶＯＦＥＴｓ）によって提供される。
【０００３】
（一般的な電界効果トランジスタとしての）ＶＯＦＥＴは、３つの電極（すなわち、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極）によって形成される。ＶＯＦＥＴにおいて、ソース電極とドレイン電極とは、有機半導体によって互いに接続されている。ゲート電極は、絶縁体によってソース電極およびドレイン電極から隔離されている。ＶＯＦＥＴの各部材は、基板上に積層されて形成されている。積層の順序は、（ｉ）「基板／ゲート電極／絶縁体／ソース電極／ドレイン電極」、または（ｉｉ）「基板／ドレイン電極／ソース電極／絶縁体／ゲート電極」のうちの一方である。有機半導体は、常にソース電極とドレイン電極との間に配置される。また、有機半導体は、絶縁体とソース電極との間に配置されてもよい。ＶＯＦＥＴを製造するための２通りの方法としては、（ｉ）材料の自己組織化、および、（ｉｉ）例えばシャドーマスクを用いた形成技術が公知である。
【０００４】
文献ＷＯ２０１０／１１３１６３Ａ１は、縦型有機電界効果トランジスタおよび当該トランジスタを製造する方法を開示している。当該トランジスタは、誘電層とアクティブ素子との間に囲まれた、パターン化された電極構造を備えている。アクティブ素子は、有機半導体またはアモルファス半導体である。電極構造は、パターニングマスクとしてブロック共重合体材料を用いることによりパターン化される。従って、パターン化された層の厚さ、および横方向の形状のサイズを選択することができる。
【０００５】
パターン化された導電層を有する有機デバイスを形成する方法は、文献ＷＯ２０１１／１３９７７４に開示されている。当該方法は、基板上に有機層を堆積する工程と、光によるパターン化が可能な層を形成するために、有機層をフォトレジスト溶液によってコーティングする工程とを含んでいる。フォトレジスト溶液は、フッ化されたフォトレジスト材料と、フッ化された溶媒とを含んでいる。光によるパターン化が可能な層の選択された部分は、パターンを形成するために光照射される。導電層は、有機層に覆われている。パターン化された導電層を形成するために、導電層の一部は除去される。
【０００６】
文献K. Nakamura et al., Applied Physics Letters Vol. 89, page 103525 (2006) は、有機発光トランジスタを開示している。ゲート電極は、基板上に設けられており、かつ、ゲート絶縁層に覆われている。半導体層は、ゲート絶縁層に覆われている。ソース電極、絶縁層、およびホール輸送層は、半導体層上に設けられている。さらに、当該トランジスタは、発光層およびドレイン電極を含んでいる。
【０００７】
デバイス内の高い電流密度を許容し、容易かつ制御可能な方法によって製造することが可能なトランジスタのデザインを提供することが要求されている。
【０００８】
〔本発明の概要〕
本発明の目的は、高い電流密度を有する有機電界効果トランジスタを製造する方法、および当該有機電界効果トランジスタを提供することにある。
【０００９】
この目的は、独立請求項１に記載の方法、および独立請求項１２に記載の有機電界効果トランジスタにより実現される。本発明の有益な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１０】
本発明の一態様によれば、有機電界効果トランジスタを製造する方法が提供される。当該方法は、基板上に、ゲート電極、および、電気的絶縁のために上記ゲート電極に設けられるゲート絶縁体を形成する工程と、上記ゲート絶縁体の上に、第１有機半導体層を堆積する工程と、第１電極、および、電気的絶縁のために上記第１電極に設けられる電極絶縁体を形成する工程と、上記第１有機半導体層および上記電極絶縁体の上に、第２有機半導体層を堆積する工程と、第２電極を形成する工程と、を含んでいる。さらに、当該方法は、以下の（ｉ）および（ｉｉ）、すなわち、（ｉ）上記電極絶縁体を有する上記第１電極が、第１ドーピング材料層の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第１電極および上記電極絶縁体の形成に先立ち、上記第１有機半導体層の上に、上記第１ドーピング材料層を形成する工程、および、（ｉｉ）上記第２電極が、第２ドーピング材料層の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第２電極の形成に先立ち、上記第２有機半導体層の上に、上記第２ドーピング材料層を形成する工程、のうちの少なくとも１つの工程を含んでいる。
【００１１】
本発明の別の一態様によれば、有機電界効果トランジスタが提供される。当該有機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形成する第１電極および第２電極と、ゲート電極と、上記ゲート電極と上記第１電極との間に設けられたゲート絶縁体と、上記第１電極と上記第２電極との間に設けられた電極絶縁体と、上記ゲート絶縁体と上記第１電極との間に設けられた第１有機半導体層と、上記第１有機半導体層と上記第２電極との間に設けられた第２有機半導体層と、を備えている。そして、当該有機電界効果トランジスタは、以下の（ｉ）および（ｉｉ）、すなわち、（ｉ）上記第１電極と上記第１有機半導体層との間に設けられており、かつ、上記第１電極に少なくとも部分的に直接的に接触する第１ドーピング材料層、および、（ｉｉ）上記第２電極と上記第２有機半導体層との間に設けられており、かつ、上記第２電極に少なくとも部分的に直接的に接触する第２ドーピング材料層のうちの少なくとも１つの層を備えている。上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層は、同一のタイプの荷電粒子、すなわちホールまたは電子を輸送するように構成されている。別の実施形態または付加的な実施形態として、上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層は、両方のタイプの荷電粒子、すなわちホールおよび電子を輸送するように構成されてよい。
【００１２】
本発明は、縦型トランジスタのデザインに言及している。第１電極および第２電極のそれぞれは、トランジスタに電圧を印加するための接点を形成する。ゲート電極は、トランジスタの状態を制御するための接点を形成する。電極絶縁体によって、トランジスタの並列抵抗が減少し、ＯＮ状態時の電流とＯＦＦ状態時の電流との比率が増加する。
【００１３】
例示的な実施形態において、当該方法は、基板上に、ゲート電極、および、電気的絶縁のために上記ゲート電極に設けられるゲート絶縁体を形成する工程と、上記ゲート絶縁体の上に、第１有機半導体層を堆積する工程と、上記第１有機半導体層の上に、第１ドーピング材料層を形成する工程と、第１電極、および、電気的絶縁のために上記第１電極に設けられる電極絶縁体を、上記第１ドーピング材料層の上に少なくとも部分的に形成する工程と、上記第１有機半導体層および上記電極絶縁体の上に、第２有機半導体層を堆積する工程と、上記第２有機半導体層の上に、第２電極を形成する工程と、を含んでいる。
【００１４】
別の実施形態において、当該方法は、基板上に、ゲート電極、および、電気的絶縁のために上記ゲート電極に設けられるゲート絶縁体を形成する工程と、上記ゲート絶縁体の上に、第１有機半導体層を堆積する工程と、上記第１半導体層の上に、第１電極、および、電気的絶縁のために上記第１電極に設けられる電極絶縁体を形成する工程と、上記第１有機半導体層および上記電極絶縁体の上に、第２有機半導体層を堆積する工程と、上記第２有機半導体層の上に、第２ドーピング材料層を形成する工程と、第２電極を、上記第２ドーピング材料層の上に少なくとも部分的に形成する工程と、を含んでいる。
【００１５】
別の実施形態において、当該方法は、基板上に、ゲート電極、および、電気的絶縁のために上記ゲート電極に設けられるゲート絶縁体を形成する工程と、上記第１有機半導体層の上に、第１ドーピング材料層を形成する工程と、第１電極、および、電気的絶縁のために上記第１電極に設けられる電極絶縁体を、上記第１ドーピング材料層の上に少なくとも部分的に形成する工程と、上記第１有機半導体層および上記電極絶縁体の上に、第２有機半導体層を堆積する工程と、上記第２有機半導体層の上に、第２ドーピング材料層を形成する工程と、第２電極を、上記第２ドーピング材料層の上に少なくとも部分的に形成する工程と、を含んでいる。
【００１６】
第１電極および第２電極のそれぞれが第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層を完全に覆うように、第１電極および第２電極は形成されてよい。
【００１７】
一般的に、ＶＯＦＥＴｓは、正または負のドレイン−ソース間電圧ＶＳＤに対して、非対称的に応答する。当該非対称的な応答は、ゲート電極からソース電極およびドレイン電極に向かう異なる電界によって引き起こされる。当該異なる電界は、ソース電極およびドレイン電極の、ゲート絶縁体に対する異なる距離に起因する。ここで、（ｉ）ソース電極と第１半導体層との間の第１ドーピング材料層、および／または、（ｉｉ）ドレイン電極と第２半導体層との間の第２ドーピング材料層をそれぞれ利用することによって、非対称性を制御することが可能であることが見出された。第１ドーピング材料層、および／または第２ドーピング材料層はそれぞれ、５ｎｍ未満の厚さを有することが望ましい。
【００１８】
ホール輸送層（ＨＴＬ）において、ホールの移動度は、電子の移動度よりも高い。また、電子輸送層（ＥＴＬ）において、電子の移動度は、ホールの移動度よりも高い。
【００１９】
第１有機半導体層および第２有機半導体層は、個別の工程において形成される。第１有機半導体層および第２有機半導体層の少なくとも一方は、マトリクス材料のみから成っていてよい。第１電極および第２電極のいずれか一方と有機半導体材料との界面には、ジャンクション（すなわち、ショットキーバリア）が存在している。このジャンクションは、電極（ソース電極またドレイン電極として機能する電極）の極性に依存する。ショットキーバリアは、ゲート絶縁体からの電界によって調整される。隣接する有機半導体層の材料がドーピングされておらず、当該材料が注入層から離れている場合には、注入バリアのみが形成される。この場合、第１電極と第２電極との間の経路は、主に輸送のみを目的としたものとなる。
【００２０】
また、第１有機半導体層および第２有機半導体層の少なくとも一方がドーピングされることにより、トランジスタの非対称性が低減される。ドーピング層は、マトリクス材料および少なくとも１つのドーパントを含む。ドーピング層は、マトリクス材料および１つのドーパントから成っていてもよく、好ましくは９０％（ｍｏｌ）を超えるマトリクス材料から成り、より好ましくは９５ｍｏｌ％を超えるマトリクス材料から成る。有機半導体層のうちの一方または両方をドーピングする場合には、第１有機半導体層および第２有機半導体層は、同一のタイプの荷電粒子を輸送するためのマトリクス材料を含むことが好ましい。第１有機半導体層および第２有機半導体層の有機マトリクス材料は、同一の材料であることがさらに好ましい。
【００２１】
全ての有機半導体材料は、２ｅＶ以下、望ましくは１．８５ｅＶ未満の一重項励起エネルギーを有し、および／または、一重項遷移が制限されていることが好ましい。一重項励起エネルギーは、吸収ピーク（一重項ピークの最大値）の波長における光子のエネルギーから算出される。このことは、発光エネルギーは、結合エネルギーに１．８３ｅＶを付加した値よりも小さいこと（赤外線領域では標準的な状態である）を示唆している。このため、上述の材料は、可視光を発しない。
【００２２】
当該方法の一実施形態において、（ｉ）第１電極および電極絶縁体を形成する工程、（ｉｉ）第１ドーピング材料層を形成する工程、（ｉｉｉ）第２電極を形成する工程、および、（ｉｖ）第２ドーピング材料層を形成する工程のうちの少なくとも１つの工程は、第１有機半導体層および第２有機半導体層のそれぞれに対して、フォトリソグラフィによる形成を行う工程を含む。シャドーマスクを用いて、ＶＯＦＥＴｓを製造することは公知である。このようなＶＯＦＥＴｓは、微細な特定のエッジ長を有する。良好に制御可能な処理を用いることで、フォトリソグラフィによる形成によって、エッジ長が最大化され得る。複雑なリソグラフィ装置を必要とせずに、高性能なデバイスが提供される。解像度およびアラインメント基準が１μｍ程度である標準的な装置であれば、上述のトランジスタの製造に十分である。フォトリソグラフィのマスクを設ける工程の後、かつ、第１電極および第２電極を堆積する工程の前に、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層のそれぞれが形成されることが好ましい。これにより、ドーピングは、それぞれの接触する材料が付着された領域に制限され得る。原則的に、これはシャドーマスク処理によって実現されてよい。
【００２３】
好適な実施形態において、第１ドーピング材料層および／または第２ドーピング材料層は、物理気相蒸着（特に熱蒸着）によって形成される。ここで、第１ドーピング材料層および／または第２ドーピング材料層を形成する工程は、公知の製造プロセスを用いて簡潔に統合されてよい。
【００２４】
別の実施形態において、第１ドーピング材料層および／または第２ドーピング材料層はそれぞれ、純粋な電気的なドーパント材料から成る。第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層は、同一の純粋な電気的なドーパント材料から成っていてよい。また、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層は、異なる純粋な電気的なドーパント材料から成っていてよい。
【００２５】
別の実施形態において、第１ドーピング材料層および／または第２ドーピング材料層はそれぞれ、電気的なドーパント材料を含んだマトリクス材料を備える。第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層は、同一の電気的なドーパント材料を含んだ、同一のマトリクス材料を備えてよい。また、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層は、異なる電気的なドーパント材料を含んだ、同一のマトリクス材料を備えてよい。さらに、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層は、同一または異なる電気的なドーパント材料を含んだ、異なるマトリクス材料を備えてよい。マトリクス材料および電気的なドーパント材料を含んだ層において、ドーパント材料は、当該層中に５ｍｏｌ％（好ましくは２ｍｏｌ％）よりも低い比率で存在してよい。第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層に用いられるマトリクス材料は、第１有機半導体層および第２有機半導体層の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。これらの材料が異なる場合には、これらの材料は低い移動度を有していてよい。
【００２６】
純粋なドーパント材料として、または、マトリクス／ドーパントシステムにおいて、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層を形成するために用いられるドーパントは、低有機分子であってよい。マトリクス材料は、有機半導体材料であってよい。第１ドーピング材料層および／または第２ドーピング材料層の厚さは、好ましくは２．５ｎｍよりも小さく、より好ましくは１ｎｍ以下である。
【００２７】
好適な実施形態において、第１有機半導体層および第２有機半導体層は、同一の有機マトリクス材料を含む。第１有機半導体層および第２有機半導体層のうちの少なくとも一方は、有機マトリクス材料から成っていてよい。第１有機半導体層または第２有機半導体層は、真空処理または溶液処理によって形成されてよい。
【００２８】
別の実施形態または付加的な実施形態として、第１電極には第１サブ電極部が設けられており、第２電極には第２サブ電極部が設けられている。複数のサブ電極部は、重なり合うサブ電極部の個別のグループとなるように配置されている。重なり合うサブ電極部の個別のグループのそれぞれには、少なくとも１つの第２サブ電極部と重なり合った、少なくとも１つの第１サブ電極部が設けられている。第１電極および第２電極のサブ電極部は、対応関係を有している。すなわち、サブ電極部は、重なり領域が非重なり領域よりも大きい場合には、１対１の対応関係を有している。また、サブ電極部は、重なり領域が非重なり領域よりも小さい場合には、１対１または１対２（末端の数は、偶数であってもよいし、奇数であってもよい）の隣接関係を有している。重なり領域が非重なり領域よりも大きい場合には、第２電極のサブ電極部の幅は、第１電極のサブ電極部の幅よりも広いことが好ましい。
【００２９】
第１電極および第２電極のサブ電極部は、互いに平行に配置されていることが好ましい。これにより、直列抵抗を低く保ちつつ、最適な最小の静電容量が得られる。
【００３０】
さらに別の実施形態において、（ｉ）第１サブ電極部が第１ドーピング材料層に少なくとも部分的に直接的に接触するように、第１ドーピング材料層が形成され、および／または、（ｉｉ）第２サブ電極部が第２ドーピング材料層に少なくとも部分的に直接的に接触するように、第２ドーピング材料層が形成される。第１サブ電極部および／または第２サブ電極部はそれぞれ、第１ドーピング材料層および／または第２ドーピング材料層を覆うことが好ましい。
【００３１】
好適な実施形態において、第１電極および電極絶縁体を形成する工程は、可能である場合に、第１有機半導体層の上および／または第１ドーピング材料層の上に、第１フォトレジスト層を堆積する工程と、第１フォトレジスト層をパターニングし、第１フォトレジストパターンを形成することにより、第１電極に応じた電極の領域を規定する工程と、第１フォトレジストパターンの上に、第１導電層を堆積する工程と、第１導電層の上に、絶縁層を堆積する工程と、リフトオフ処理を用いて、第１フォトレジストパターンを除去する工程と、を含んでいる。第１フォトレジストパターンを除去する工程の結果として、第１電極および電極絶縁体が形成される。
【００３２】
さらに別の実施形態において、第２電極を形成する工程は、可能である場合に、第１有機半導体層、電極絶縁体、および第２ドーピング材料層の上に、第２フォトレジスト層を堆積する工程と、第２フォトレジスト層をパターニングし、第２フォトレジストパターンを形成することにより、第２電極に応じた電極の領域を規定する工程と、第２フォトレジストパターンの上に、第２非パターン化有機半導体層を堆積する工程と、第２非パターン化有機半導体層の上に、第２導電層を堆積する工程と、リフトオフ処理を用いて、第２フォトレジストパターンを除去する工程と、を含んでいる。第２フォトレジストパターンを除去する工程の結果として、第２有機半導体層および第２電極が形成される。なお、第２電極の堆積は、パターンニングされた第２フォトレジスト層を除去した後に行われてもよい。
【００３３】
第１電極および／または第２電極を形成するために、パターニング工程は、部分的な硬化工程および非硬化部分の除去工程を含んでいてもよい。第１フォトレジスト層および／または第２フォトレジスト層は、二重層として形成されてもよい。第１フォトレジスト層および／または第２フォトレジスト層の堆積、パターニング、および除去を含む工程は、大気圧下または不活性ガス雰囲気下において行われてもよい。第１フォトレジスト層および／または第２フォトレジスト層は、付加的なプラズマエッチング工程によって除去されてもよい。
【００３４】
本発明の好適な実施形態において、第１電極には第１サブ電極部が設けられており、第２電極には第２サブ電極部が設けられている。ここで、複数のサブ電極部は、重なり合うサブ電極部の個別のグループとなるように配置されている。重なり合うサブ電極部の個別のグループはそれぞれ、少なくとも１つの第２サブ電極部と重なり合った、少なくとも１つの第１サブ電極部を備えている。第１半導体層および第２半導体層は、同一の有機マトリクス材料を含んでいてもよいし、含んでいなくともよい。本実施形態が実現された場合には、第１半導体材料および第２半導体材料は、同一の有機マトリクス材料を含む必要がない。少なくとも１つの第１サブ電極部と少なくとも１つの第２サブ電極部とは、それぞれ隣接するサブ電極部から離間している。さらに、少なくとも１つの第１サブ電極部と少なくとも１つの第２サブ電極部とは、異なる幅を有してもよい。
【００３５】
好適な実施形態によれば、第１有機半導体層および第２有機半導体層を介して、第１電極と第２電極との間に形成される電流経路は、単極である。従って、層間を流れる電流は、１つのタイプの荷電粒子（すなわち電子またはホール）のみによって発生する。
【００３６】
好適な一実施形態において、第１有機半導体層および第２有機半導体層は、低分子材料から成る。
【００３７】
好適な一実施形態において、第１有機半導体層および第２有機半導体層は、高分子材料から成る。
【００３８】
別の好適な実施形態において、第１有機半導体層と第２有機半導体層とは、互いに直接的に接触している。
【００３９】
好適な実施形態によれば、第２有機半導体層は、電極絶縁体と第２電極との間に設けられている。
【００４０】
さらに別の実施形態において、第２電極、ならびに、ゲート電極および第１電極のうちの少なくとも一方は、光を透過させない。これにより、周辺光がトランジスタの性能に影響を及ぼさない。
【００４１】
さらに別の実施形態において、第１電極、第２電極、およびゲート電極からなるグループから選択される少なくとも１つの電極は、金属材料から成る。金属材料は、金またはアルミニウムであってよい。高い周波数を有する大電力が印加された場合に、金属材料から成る電極は、低い電気抵抗を有する。
【００４２】
ドーパント材料は、電気的なドーパントであることが望ましい。電気的なドーパントは、ｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントに分類されている。電気的なドーピングは、本分野において周知であり、参考文献としては、例えばGao et al, Appl. Phys. Lett. V.79, p.4040 (2001)、Blochwitz et al, Appl. Phys. Lett. V.73, p.729 (1998)、D’Andrade et al. App. Phys. Let. V.83, p. 3858 (2003)、Walzer et al. Chem. Rev. V. 107, p.1233 (2007)、ＵＳ２００５０４０３９０Ａ１、およびＵＳ２００９１７９１８９Ａが挙げられる。ｐ型ドーパントとしては、例えばテトラフルオロ−テトラシアノキノンジメタン（Ｆ４ＴＣＮＱ）、２，２’−（パーフルオロナフタレン−２，６−ジイリデン）ジマロンニトリル（Ｆ６ＴＣＮＮＱ）、２，２’，２’’−（シクロプロパン−１，２，３−トリイリデン）トリス（２−（ｐ−シアノテトラフルオロフェニル）アセトニトリル）が挙げられる。好適な化合物は、シアノ基を含んだ有機分子である。ｎ型ドーパントとしては、例えばアクリジンオレンジ基（ＡＯＢ）、テトラキス（１，３，４，６，７，８−ヘキサヒドロ−２Ｈ−ピリミド［１，２−ａ］ピリミジナート）ジタングステン（ＩＩ）（Ｗ２（ｈｐｐ）４）、３，６−ビス−（ジメチルアミノ）−アクリジン、ビス（エチレン−ジチオ）テトラチアフルバレン（ＢＥＤＴ−ＴＴＦ）、オキソカーボン、擬オキソカーボン誘導体が挙げられる。
【００４３】
別の実施形態によれば、有機電界効果トランジスタを備えた電子スイッチングデバイスが提供される。
【００４４】
第１電極、第２電極、および電極絶縁体は、透明でないことが好ましい。第１電極および第２電極は、電極絶縁体と同様に、密閉層の形成を可能にするために十分な厚さを有することが望ましい。第１電極および第２電極は、電極絶縁体と同様に、断続、貫通、または不規則な断続がないように、リソグラフィによりパターニングされることが好ましい。また、通常の動作条件下において、電極絶縁体は、大量の荷電粒子のトンネリングを一切許容しない。
【００４５】
本発明によって複数の利点が提供される。例えば、上述の処理により、オーバーラップの静電容量が低減する。注入の改良が容易となる。周波数がより高い場合においても、より高い電流密度が許容される。ある実施形態では、少なくとも１つの接点をドーピングすることにより、非対称なデバイスにおける高電流をさらに増加させることができる。２つのフォトレジスト層は、フッ化フォトレジストおよび／または通常（非フッ化）のフォトレジストを含む。これにより、有機半導体層材料に大きな影響を与えることなく、完全に異なるタイプの有機半導体材料に対して、フォトリソグラフィによるパターンニングを高精度かつ高いロバスト性によって行うことができる。これにより、（ｎチャネルまたはｐチャネルのトランジスタを用いて）相補的な回路を製造することが可能となる。また、１０５を超える高いＯＮ／ＯＦＦ比を有する従来の平面型電界効果トランジスタに比べて、１０倍、２０倍、またはそれよりも高いゲインを有するトランジスタを容易に製造することが可能となる。
【００４６】
第１半導体層および第２半導体層、ならびに、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層（マトリクス／ドーパントシステムとして形成されている場合）に用いられる好適なｐ型半導体は、ペンタセン、ジナフトチエノチオフェン（ＤＮＴＴ）、Ｃ１０−ＤＮＴＴ（一般的にはＣｘ−ＤＮＴＴ）等のＤＮＴＴ誘導体、メタル−フタロシアニン（ＺｎＰｃ、ＣｕＰｃ）、ジインデノペリレン（ＤＩＰ）等のペリレン、テトラプロピル−テトラフェニル−ジインデノペリレン（Ｐ４−ＰＨ４−ＤＩＰ）である。第１半導体層および第２半導体層、ならびに、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層（マトリクス／ドーパントシステムとして形成されている場合）に用いられる好適なｎ型半導体は、Ｃ６０、Ｃ７０、ＺｎＰｃ、ＣｕＰｃ、Ｆ１６ＣｕＰｃ、Ｆ４ＣｕＰｃ、ジインデノペリレン（ＤＩＰ）である。ドーピング層のマトリクス材料は、例えば、トリフェニルジアミン（ＴＰＤ）、３−（Ｎ−マレイミドプロピオニル）−ビオチシン（ＭＰＢ）、バトフェナントロリン（ＢＰＨＥＮ）、２，４，７，９−テトラフェニル−１，１０−フェナントロリン（ＴＰＨＥＮ）、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸−３，４，９，１０−二無水物（ＰＴＣＤＡ）、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物（ＮＴＣＤＡ）等であってよい。さらに、マトリクス材料は、ポリマーであってよい。ポリマーの例としては、（ｉ）ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）（Ｐ３ＨＴ）、ＤＩＰｓ−ペンタセン、ポリ［２，５−ビス（３−アルキルチオフェン−２−イル）チエノ（３，２−ｂ）チオフェン］（ＰＢＴＴＴ）等のｐ型材料、または、（ｉｉ）ポリ｛［Ｎ，Ｎ９−ビス（２−オクチルドデシル）−ナフタレンー１，４，５，８−ビス（ジカルボキシイミド）−２，６−ジイル］−オルト−５，５９−（２，２９−ビチオフェン）｝（ＰＮＤＩ２ＯＤ−Ｔ２）等のｎ型材料が挙げられる。
【００４７】
本発明の別の実施形態において、（ｉ）ｎ型材料を含む少なくとも１つのｎ型ＶＯＦＥＴと、（ｉｉ）ｐ型材料を含む少なくとも１つのｐ型ＶＯＦＥＴと、を備えた回路が提供される。
【００４８】
第１有機半導体層および第２有機半導体層はそれぞれ、一種類の半導体材料から成ることが好ましい。別の実施形態または付加的な実施形態として、電極を形成する層は、ｎ型ＶＯＦＥＴとｐ型ＶＯＦＥＴとの間において共有されていてよい。ＶＯＦＥＴの極性は、ドーパントの極性（ｐまたはｎ）のみによって選択されてよい。この場合、ｐ型ＶＯＦＥＴまたはｎ型ＶＯＦＥＴのＤＳＣの材料は、同一であってよい。
【００４９】
ペンタセン等の材料を用いて層を生成する場合には、当該層の粗さが大きいため（例えば、粗さが層自身の厚さのオーダとなる）、層を薄く保つことが好ましい。層を６０ｎｍよりも薄く保つことが好ましく、層を４０ｎｍよりも薄く保つことがさらに好ましい。これにより、良好な加工性が保証される。
【００５０】
本発明の一態様は、二重層フォトレジスト、および有機半導体材料をパターニングするための二重層フォトレジストを用いた方法を提供してよい。二重層フォトレジストは、有機半導体材料に適用される。二重層フォトレジストは、パターン化される有機半導体材料に接触するフッ素系フォトレジストと、非フッ素系フォトレジストとの層から成る。この組み合わせにより、ほとんどの異なる種類の有機半導体材料をパターニングすることが可能になる。有機半導体材料は、例えばペンタセン、Ｃ６０、ＺｎＰｃ等であるが、これらに限定されない。
【００５１】
フォトリソグラフィによるパターンニングの処理は、（ｉ）フッ素系フォトレジストを半導体層の上に堆積する工程と、（ｉｉ）フォトレジスト（非フッ素系）をフッ素系フォトレジスト層の上に堆積する工程と、（ｉｉｉ）フッ素系フォトレジスト層および非フッ素系フォトレジスト層に光を照射（露光）する工程と、（ｉｖ）非フッ素系フォトレジストのパターンを現像する工程と、（ｖ）フッ素系フォトレジストのパターンを現像する工程と、（ｖｉ）パターン化されたフォトレジスト層の上面に付加的な有機層または無機層を堆積する工程と、（ｖｉｉ）フッ素系フォトレジストおよび非フッ素系フォトレジストのリフトオフ処理を用いて、付加的な有機層または無機層をパターニングする工程と、を含んでいてよい。
【００５２】
全ての工程は、大気圧下において行われてよい。
【００５３】
〔本発明の好適な実施形態の説明〕
以下、様々な実施形態を参照して例示することによって、本発明についてさらに詳しく説明する。図面は以下の通りである。
【００５４】
図１は、縦型有機電界効果トランジスタの概略的である。
【００５５】
図２は、別の縦型有機電界効果トランジスタの概略図である。
【００５６】
図３は、さらに別の縦型有機電界効果トランジスタの概略図である。
【００５７】
図４は、電極構成の概略図である。
【００５８】
図５は、一般的な縦型有機電界効果トランジスタの輸送特性線を示す図である。
【００５９】
図６は、図１に示された実施形態に係る一般的な縦型有機電界効果トランジスタの輸送特性線を示す図である。
【００６０】
図１は、複数の層を有する縦型有機電界効果トランジスタの概略図を示す。図１のトランジスタは、ゲート電極（１）を備える。ゲート電極（１）の上には、ゲート絶縁体（２）が堆積されている。第１有機半導体層（３）は、ゲート絶縁体（２）の上に配置されている。さらに、第１電極（４）、電極絶縁体（５）、および第２有機半導体層（６）が設けられている。第１電極（４）は、第１ドーピング材料層（１３）の上に配置されている。第２電極（７）は、第２ドーピング材料層（１４）の上に配置されている。トランジスタは、基板（不図示）の上に配置されていてよい。
【００６１】
図２は、別のトランジスタのデザインの概略図を示す。同様に、トランジスタは、ゲート絶縁体（２）が設けられたゲート電極（１）を有する。第１有機半導体層（３）は、ゲート絶縁体（２）の上に配置されている。第１電極（４）は、第１ドーピング材料層（１３）の上に配置されている。さらに、電極絶縁体（５）および第２有機半導体層（６）が設けられている。トランジスタの上面において、第２電極（７）は、第２有機半導体層（６）の上に配置されている。
【００６２】
図３は、さらに別の縦型有機電界効果トランジスタの概略図を示す。当該トランジスタは、ゲート絶縁体（２）が設けられたゲート電極（１）を有する。さらに、第１有機半導体層（３）、第１電極（４）、および電極絶縁体（５）が設けられている。第２ドーピング材料層（１４）は、第２有機半導体層（６）の上に配置されている。最終的に、第２電極（７）が設けられる。
【００６３】
図４は、電極構造の概略図を示す。第１電極（４）には、第１サブ電極部（８）が設けられている。また、第２電極（７）には、第２サブ電極部（９）が設けられている。複数のサブ電極部（８，９）は、重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループとして配置されている。重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループはそれぞれ、少なくとも１つの第１サブ電極部（８）を備える。第１サブ電極部（８）は、少なくとも１つの第２サブ電極部（９）と重なり合う。ここで、（ｉ）第１電極と第２電極（４，７）との間のキャパシタンスを可能な限り最小化し、かつ、（ｉｉ）荷電粒子の移動度によって制限される電流を十分に収集できるように、第１サブ電極部（８）の幅（１１）は、できるだけ小さくなるように最適化されている。幅（１１）の好適な範囲は、（ｉ）１００μｍ〜１μｍ、（ｉｉ）５０μｍ〜１μｍ、または、（ｉｉｉ）２０μｍ〜０．５μｍである。第２サブ電極部（９）の幅（１２）は、幅（１１）よりも広い。幅（１２）は、（ｉ）キャパシタンス（ソース−ドレイン間のキャパシタンス）を最小化し、かつ、（ｉｉ）電流が制限されすぎないように十分広くなるように、最適化されている。部分（４．１）と部分（７．１）とは、互いに重ならないことが好ましい。同様に、幅（１２）の好適な範囲は、（ｉ）１００μｍ〜１μｍ、（ｉｉ）５０μｍ〜１μｍ、または、（ｉｉｉ）２０μｍ〜０．５μｍである。また、サブ電極部（８，９）は、互いに平行（電極内および電極間において平行）であることが好ましい。これにより、直列抵抗を最小化することができ、かつ、重なり合う長さ（アクティブ領域）を最大化することができる。第１サブ電極部および第２サブ電極部（８，９）はそれぞれ、第１ドーピング材料層および第２ドーピング材料層（不図示）の上に少なくとも部分的に配置されていてよい。
【００６４】
続いて、トランジスタを製造する方法が開示される。まず、シリコンから成るゲート電極（１）（同時に基板として機能する）が形成される。ゲート電極（１）は、後述する各層の基板としても機能する。代表的な基板の材料は、シリコン、ガラス、ポリエチレン、ホイル用の一般的な他のポリマー、ゲート材料としてのＩＴＯ、Ｐｅｄｏｔ：ＰＳＳ、Ａｌ、空気劣化しない金属全般（Ｍｏ，Ｔａ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｐａ，Ｐｌ等）、カーボンナノチューブ、およびグラフェンである。ゲート電極（１）は、ドーピングされていてもよい。ゲート電極（１）は、ゲート絶縁体（２）によって被覆される。ゲート絶縁体（２）は、ゲート電極（１）に形成される。ゲート絶縁体（２）は、金属酸化物（例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＨｆＯ２）によって形成されてよい。ゲート絶縁体（２）は、真空熱蒸着（ＶＴＥ）によって蒸着されてよく、原子層堆積（ＡＬＤ）を用いてスパッタまたは堆積されてよい。また、ゲート絶縁体（２）は、ＰＶＡ、ＰＶＰ、またはＣｙｔｏｐ等のポリマーによって形成されてよい。ポリマーは、印刷、被覆、浸漬、または蒸着されてよい。第１有機半導体層（３）が形成される前に、複数の工程においてゲート絶縁体（２）の表面が洗浄される。また、酸化層および他のゲート誘電層は、有機材料（例えば、ＵＳ７，２０２，５４７およびＵＳ７，２０８，７８２において説明されているＳＡＭ）によって上塗りされてよい。その後、第１フォトレジスト層は、第１有機半導体層（３）の上に堆積される。第１フォトレジスト層は、第１有機半導体層（３）の有機材料を保護するための特殊なラッカーを含んでいる。第１フォトレジスト層に対する光照射および処理（未硬化部分を除去してパターニング）の後に、例えば熱蒸着によって、第１ドーピング材料層（１３）が堆積される。そして、金の層が蒸着され、第１（ソース）電極（４）が設けられる。次の工程において、電極絶縁体（５）が堆積される。例えば、マグネトロンを用いたスパッタリングにより第１電極（４）の上に堆積させた二酸化ケイ素によって、絶縁体が設けられる。第１フォトレジスト層、第１ドーピング材料層（１３）、第１電極（４）、および電極絶縁体（５）における不必要な部分は、リフトオフ処理により除去される。第２フォトレジスト層が堆積され、第２電極（７）を形成するために光照射および処理が行われる。第２有機半導体層（６）は、第２フォトレジスト層の上に堆積される。ここで、第２有機半導体層（６）は、第１有機半導体層（３）と同一のマトリクス材料を含んでいることが好ましい。第２有機半導体層（６）の上には、第２ドーピング材料層（１４）が堆積される。続いて、第２（ドレイン）電極（７）が、第２ドーピング材料層（１４）の上に堆積される。最後に、第２フォトレジスト層、第２有機半導体層（６）、第２ドーピング材料層（１４）、および第２電極（７）における不必要な部分が、リフトオフ処理により除去される。これにより、層（６）、（７）、および（１４）が規定される。第１有機半導体層および第２有機半導体層（３，６）は、（ｉ）例えばＣ６０を含んだ電子輸送層、または、（ｉｉ）例えばペンタセンを含んだホール輸送層のいずれかであってよい。
【００６５】
一例として、厚さ２５ｎｍのＡｌ２Ｏ３の層を有するｎ型シリコンウェハが、基板、ゲート電極、およびゲート絶縁体として用いられる。当該ウェハは、イソプロパノール（ＩＰＡ）超音波浴によって５分間、さらにオゾンプラズマエッチングによって１０分間洗浄される。有機層の粘着力を向上させるために、ウェハはＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）溶液に３０分間浸漬され（この処理は任意である）、さらにＩＰＡでのスピンリンス（１０００ｒｐｍ，３０秒間）が行われる。２５ｎｍのペンタセンがＡｌ２Ｏ３側に堆積される。そして、Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ社製のＯｒｔｈｏ３１０を用いて、堆積されたペンタセンに対して、３０秒間、３０００ｒｐｍの条件でスピンコーティングを施し、当該ペンタセン上に厚さ１μｍの層が形成される。続いて、マイクロレジスト社製のＭａＰ１２１０を用いて、Ｏｒｔｈｏ３１０の層上に２回目のコーティングが行われる。これにより、二重層のフォトレジストが形成される。両方のフォトレジストは、黄色光下（リソグラフィ室内）、２２℃にて処理される。得られた試料は、黄色光下（リソグラフィ室内）、２２℃にて１０分間静置される。
【００６６】
ソース電極を形成するために、マスクアライナー（フィンガーグリッド、フィンガー長２００μｍ、横方向の寸法３０μｍおよび５０μｍ）を用いて、試料は０．６秒間に亘って露光される（例えば水銀ランプｉ線（３６５ｎｍ）下、照射量３５ｍＪ／ｃｍ２）。そして、上側のフォトレジスト層のパターニングを行うために、当該試料は、黄色光下（リソグラフィ室内）、２２℃にてＮａＯＨ水溶液（ＮａＯＨ溶液は、供給業者（マイクロレジスト社）に注文した商品名：ｍａ−Ｄ３３１）中で１７秒間に亘って現像される。
【００６７】
その後、下側のフォトレジスト層のパターンニングを行うために、当該試料は、ＨＦＥ７３００に３分３０秒間に亘って浸漬され、さらにＨＦＥ７３００を用いた後リンス処理（溶媒はＯｒｔｈｏｇｏｎａｌ社製）が３０秒間に亘って行われる。
【００６８】
厚さ１ｎｍのＦ６ＴＣＮＮＱの層が、熱蒸着によって堆積される。当該層は、荷電粒子の注入を改善するための第１ドーピング材料層として機能する。
【００６９】
厚さ５０ｎｍのＡｕの層が、ＶＴＥを用いて第１電極として堆積される。そして、厚さ２００ｎｍのＨｆＯ２の層が、ＲＦスパッタリングによって堆積される。グローブボックス中、窒素雰囲気下にて、ＨＦＥ７３００でのリフトオフ処理が１２時間に亘って行われることにより、Ａｕ／ＨｆＯ２に対するパターニングが行われる。
【００７０】
続いて、Ｏｒｔｈｏ３１０を用いて、３０秒間に亘って３０００ｒｐｍにてスピンコーティングが施され、さらにＭａ−Ｐ１２１０を用いて、３０秒間に亘って３０００ｒｐｍ（黄色光下、２２℃）にて後コーティング処理が行われた後、２回目のフォトリソグラフィ工程が行われる。得られた試料は、１０分間静置される。再び、マスクアライナーを用いて、フォトレジストが０．６秒間に亘って露光される（水銀ランプｉ線（３６５ｎｍ）下、照射量３５ｍＪ／ｃｍ２、フィンガーグリッド（フィンガーグリッド、フィンガー長２００μｍ、横方向の寸法３０μｍおよび５０μｍ））。現像は、ＮａＯＨ水溶液（ＮａＯＨ溶液は、供給業者に注文した商品名：ｍａ−Ｄ３３１；黄色光下（リソグラフィ室内）、２２℃）中にて行われる。現像されていないフォトレジスト部分は、ＨＦＥ７３００に浸漬され（３分３０秒間）、さらにＨＦＥ７３００を用いた後リンス処理（溶媒はＯｒｔｈｏｇｏｎａｌ社製）を３０秒間に亘って行うことにより除去される。
【００７１】
厚さ１ｎｍのＦ６ＴＣＮＮＱの層、および、第２電極としての厚さ５０ｎｍのＡｕの層に続いて、厚さ２５ｎｍのペンタセンの層が上部に堆積される（ＶＴＥ）。グローブボックス中、窒素雰囲気下（拡散した環境光、２２℃）にて、１２時間に亘ってＨＦＥ７３００によるリフトオフ処理を行うことにより、ペンタセンの層、Ｆ６ＴＣＮＮＱの層、およびＡｕの層に対するパターニングが行われる。
【００７２】
図５および図６は、（ｉ）一般的なＶＯＦＥＴ（図５）、および、（ｉｉ）図１に示された上述のトランジスタの特性の詳細を示している。図６において、電流は図５の場合に比べて有意に大きい。両方のトランジスタにおいて、ＯＮ電流とＯＦＦ電流との比は、１０５であった。ドーピングによってＶＯＦＥＴ内の自由な荷電粒子の量が増加し、ＯＦＦ電流が増加したにも関わらず、両方のトランジスタにおいて、ＯＮ電流およびＯＦＦ電流が同様となることは、驚くべき点である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】縦型有機電界効果トランジスタの概略的である。
【図２】別の縦型有機電界効果トランジスタの概略図である。
【図３】さらに別の縦型有機電界効果トランジスタの概略図である。
【図４】電極構成の概略図である。
【図５】一般的な縦型有機電界効果トランジスタの輸送特性線を示す図である。
【図６】図１に示された実施形態に係る一般的な縦型有機電界効果トランジスタの輸送特性線を示す図である。
【図１】
2016521458.tif 000003
【図２】
2016521458.tif 000004
【図３】
2016521458.tif 000005
【図４】
2016521458.tif 000006
【図５】
2016521458.tif 000007
【図６】
2016521458.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月23日(2015.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機電界効果トランジスタを製造する方法であって、
基板上に、ゲート電極（１）、および、電気的絶縁のために上記ゲート電極（１）に設けられるゲート絶縁体（２）を形成する工程と、
上記ゲート絶縁体（２）の上に、第１有機半導体層（３）を堆積する工程と、
第１電極（４）、および、電気的絶縁のために上記第１電極（４）の上に電極絶縁体（５）を形成する工程と、
上記第１有機半導体層（３）および上記電極絶縁体（５）の上に、第２有機半導体層（６）を堆積する工程と、
第２電極（７）を形成する工程と、
上記電極絶縁体（５）を有する上記第１電極（４）が、第１ドーピング材料層（１３）の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）の形成に先立ち、上記第１有機半導体層（３）の上に、上記第１ドーピング材料層（１３）を形成する工程と、
上記第２電極（７）が、第２ドーピング材料層（１４）の上に少なくとも部分的に形成されるように、上記第２電極（７）の形成に先立ち、上記第２有機半導体層（６）の上に、上記第２ドーピング材料層（１４）を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）を形成する工程、
上記第１ドーピング材料層（１３）を形成する工程、
上記第２電極（７）を形成する工程、および、
上記第２ドーピング材料層（１４）を形成する工程、のうちの少なくとも１つの工程は、
上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層（３，６）のそれぞれに対して、フォトリソグラフィによる形成を行う工程を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記第１ドーピング材料層（１３）および／または上記第２ドーピング材料層（１４）は、物理気相蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
上記第１ドーピング材料層（１３）および／または上記第２ドーピング材料層（１４）はそれぞれ、純粋な電気的なドーパント材料から成ることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
上記第１ドーピング材料層（１３）および／または上記第２ドーピング材料層（１４）はそれぞれ、電気的なドーパント材料を含んだマトリクス材料を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
上記マトリクス材料は、有機半導体材料であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層（３，６）は、同一の有機マトリクス材料を含んでいることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
上記第１電極（４）には第１サブ電極部（８）が設けられており、
上記第２電極（７）には第２サブ電極部（９）が設けられており、
複数のサブ電極部（８，９）は、重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループとして配置されており、
上記重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループのそれぞれには、少なくとも１つの第２サブ電極部（９）と重なり合った、少なくとも１つの第１サブ電極部（８）が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
（ｉ）上記第１サブ電極部（８）が上記第１ドーピング材料層（１３）に少なくとも部分的に直接的に接触するように、上記第１ドーピング材料層（１３）が形成され、
および／または、
（ｉｉ）上記第２サブ電極部（９）が上記第２ドーピング材料層（１４）に少なくとも部分的に直接的に接触するように、上記第２ドーピング材料層（１４）が形成されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）を形成する工程は、
可能である場合に、上記第１有機半導体層（３）および／または上記第１ドーピング材料層（１３）の上に、第１フォトレジスト層を堆積する工程と、
上記第１フォトレジスト層をパターニングし、第１フォトレジストパターンを形成することにより、上記第１電極（４）に応じた電極の領域を規定する工程と、
上記第１フォトレジストパターンの上に、第１導電層を堆積する工程と、
上記第１導電層の上に、絶縁層を堆積する工程と、
リフトオフ処理を用いて、上記第１フォトレジストパターンを除去する工程と、を含んでおり、
上記第１フォトレジストパターンを除去する工程の結果として、上記第１電極（４）および上記電極絶縁体（５）が形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
上記第２電極（７）を形成する工程は、
可能である場合に、上記第１有機半導体層（３）、上記電極絶縁体（５）、および上記第２ドーピング材料層（１４）の上に、第２フォトレジスト層を堆積する工程と、
上記第２フォトレジスト層をパターニングし、第２フォトレジストパターンを形成することにより、上記第２電極（７）に応じた電極の領域を規定する工程と、
上記第２フォトレジストパターンの上に、第２非パターン化有機半導体層を堆積する工程と、
上記第２非パターン化有機半導体層の上に、第２導電層を堆積する工程と、
リフトオフ処理を用いて、上記第２フォトレジストパターンを除去する工程と、を含んでおり、
上記第２フォトレジストパターンを除去する工程の結果として、上記第２有機半導体層（６）および上記第２電極（７）が形成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
有機電界効果トランジスタであって、
ソース電極およびドレイン電極を形成する第１電極（４）および第２電極（７）と、
ゲート電極（１）と、
上記ゲート電極（１）と上記第１電極（４）との間に設けられたゲート絶縁体（２）と、
上記第１電極と上記第２電極（４，７）との間に設けられた電極絶縁体（５）と、
上記ゲート絶縁体（２）と上記第１電極（４）との間に設けられた第１有機半導体層（３）と、
上記第１有機半導体層（３）と上記第２電極（７）との間に設けられた第２有機半導体層（６）と、
上記第１電極（４）と上記第１有機半導体層（３）との間に設けられており、かつ、上記第１電極（４）に少なくとも部分的に直接的に接触する第１ドーピング材料層（１３）と、
上記第２電極（７）と上記第２有機半導体層（６）との間に設けられており、かつ、上記第２電極（７）に少なくとも部分的に直接的に接触する第２ドーピング材料層（１４）と、を備えていることを特徴とする有機電界効果トランジスタ。
【請求項１３】
上記第１有機半導体層および上記第２有機半導体層（３，６）は、同一のタイプの荷電粒子、すなわちホールまたは電子を輸送するように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のトランジスタ。
【請求項１４】
上記第１電極（４）には第１サブ電極部（８）が設けられており、
上記第２電極（７）には第２サブ電極部（９）が設けられており、
複数のサブ電極部（８，９）は、重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループとして配置されており、
上記重なり合うサブ電極部（１０）の個別のグループのそれぞれは、少なくとも１つの第２サブ電極部（９）と重なり合った、少なくとも１つの第１サブ電極部（８）を備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載のトランジスタ。
【請求項１５】
（ｉ）上記第１ドーピング材料層（１３）は、上記第１サブ電極部（８）に少なくとも部分的に直接的に接触しており、
および／または、
（ｉｉ）上記第２ドーピング材料層（１４）は、上記第２サブ電極部（９）に少なくとも部分的に直接的に接触していることを特徴とする請求項１４に記載のトランジスタ。
【請求項１６】
請求項１２から１５のいずれか１項に記載の有機電界効果トランジスタを備えることを特徴とする電子スイッチングデバイス。
【国際調査報告】
2016521458.tif 000009
2016521458.tif 000010
2016521458.tif 000011