有機薄膜トランジスタ
【課題】ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極とを有する有機薄膜トランジスタを実現する。
【解決手段】本発明の有機薄膜トランジスタは、絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内である。
【解決手段】本発明の有機薄膜トランジスタは、絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体部分に有機材料を用いた有機薄膜トランジスタに関し、特に、有機半導体と電気的に接続する、密着性に優れた電極を有する有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンに代表される無機半導体に対して、有機材料からなる半導体を用いた、いわゆる有機薄膜トランジスタが注目されている。
【０００３】
有機薄膜トランジスタは、近年ではアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（以下ａ‐Ｓｉ ＴＦＴ）と同等の移動度を示す例も報告されている。また、２００℃以下の低いプロセス温度で素子を作製することが可能であることから、耐熱性の低いプラスチック基板等にトランジスタ素子を形成することが可能となり、プラスチック基板の柔軟性を活かした、フレキシブルなデバイスを実現するための技術として検討されている。
【０００４】
また、有機材料は、材料の種類によって印刷法等によるデバイス作製も可能であることから、製造コストの低減及び印刷による大面積なデバイスの製造が可能な半導体素子としても期待されている。
【０００５】
一般的に薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層及びソース電極とドレイン電極とから構成されており、その素子構造は、主に半導体層上にソース電極とドレイン電極とが形成されているトップコンタクト型と、半導体下部にソース電極とドレイン電極とが形成されているボトムコンタクト型の２種類に大別されている。
【０００６】
例えば特許文献１に示されているように、トップコンタクト型の構造では、ソース電極とドレイン電極とは、一般的なフォトリソグラフィー法やリフトオフ法、及び電極形状の開口部を有するシャドーマスクを用いたパターン成膜法等によって作製される。
【０００７】
トップコンタクト型の場合には、有機材料からなる半導体層上に直接電極が作製されることから、フォトリソグラフィー用の薬品や、電極材料のエッチング等による有機半導体層へのダメージが懸念される。このため、電極形成時の半導体層へのダメージが少ない、上記シャドーマスクやインクジェット印刷技術等によるソース電極とドレイン電極形成が行われてきた。
【０００８】
しかしながらこれら手法では、薄膜トランジスタ素子の特性に影響する、ソース電極とドレイン電極間の距離であるチャネル長を微細化することが困難である。また、形成される電極の寸法安定性、再現性などにも問題があった。
【０００９】
一方、ボトムコンタクト型の場合には、上記ソース電極とドレイン電極とを形成した後に有機半導体層を形成することから、トップコンタクト型のように有機半導体層へダメージを与えることが無い。このため、前述のチャネル長を微細に形成することが可能なフォトリソグラフィー法やリフトオフ法による、ソース電極とドレイン電極との形成方法を用いることが可能である。
【００１０】
有機半導体と電気的に接続するためのソース電極とドレイン電極とを構成する材料としては、例えば、特許文献２に示されているように、有機半導体と電気的接続が得やすい金（Ａｕ）からなる電極が用いられることが多い。金は良導体であり、電極材料としては一般的に用いられる金属であるが、その一方、金は他の材料に対する密着力が低いという問題が有った。このため、金を電極材料として用いる場合には、特許文献２に開示されているような密着層を金電極と基板との間に形成するなどの対策が一般的に行われてきた。
【００１１】
しかし、非特許文献１によれば、ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極との密着性改善のために用いられる電極と基板との間に設けられた密着層が、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との間に生じる寄生抵抗の原因となっていることが示されている。
【００１２】
非特許文献１によれば、ゲート電極に重畳されたゲート絶縁層上に形成されたボトムコンタクト構造を有する有機薄膜トランジスタでは、ゲート電極に印加されたゲート電圧により有機半導体中に形成されるチャネル層は、ゲート絶縁層／有機半導体層界面から数ナノメートル程度の厚みで形成されており、金電極下部に設けられた密着層が、該チャネル層の膜厚よりも厚い場合には、密着層が、チャネル層に直接接触することになる。このために、ソース電極とドレイン電極とを構成する金電極部分がこのチャネル層に対して直接接触することが出来ず、金電極−密着層−有機半導体の直列構造となるために寄生抵抗が生じるとしている。
【００１３】
この様な寄生抵抗の問題に対しては、非特許文献１及び特許文献３に、膜厚が数ナノメートルの自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）を極薄い密着層として形成することで寄生抵抗を抑制する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４‐２８８８３６（２００４年１０月１４日公開）
【特許文献２】特開２００５‐１７５１５７（２００５年６月３０日公開）
【特許文献３】特開２００５‐８６１４７（２００５年３月３１日公開）
【非特許文献１】Ｎ．Ｙｏｎｅｙａ ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，８５， （２００４） ４６６３−４６６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、ＳＡＭ膜は特定の表面に対して化学結合可能な官能基を有する有機分子を組み合わせることによって形成可能な有機単分子膜である。上記方法ではＳＡＭ膜を構成する有機分子が化学的に結合可能な材料が、ＳＡＭ膜を形成するための基板表面に形成されている必要が有る。このため、任意の基板表面に密着層としてのＳＡＭ膜を形成することが困難であった。
【００１５】
また、上記密着層としてのＳＡＭ膜は、基本的に絶縁体である有機分子から形成されていることから、非特許文献１に記載の構造では、上記有機半導体とゲート絶縁層との界面近傍に形成されたチャネル層には、上記ＳＡＭ膜と上記ＳＡＭ膜上に形成された金属電極とが接触することになる。このため、極薄いチャネル層のうち、ＳＡＭ膜に接している部分はソース電極とドレイン電極との電気接続に対してなんら寄与することは無いという問題も有った。
【００１６】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極とを有する有機薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、これまで密着性を向上する材料として用いられておらず、この材料を有機トランジスタに用いた場合に、素子特性および基板との密着性の双方を満足するような組成比率、特に密着性の向上に着目して組成比を検討した例がない、所定の組成比を有する金合金を、ソース電極及びドレイン電極とゲート絶縁層との間に密着層を設けることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
本発明の有機薄膜トランジスタは、上記課題を解決するために、絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、所定の組成比の上記金合金からなる密着層を設けているため、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができるという効果を奏する。
【００２０】
本発明の有機薄膜トランジスタでは、上記密着層が、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ)、及びモリブデン（Ｍｏ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属と、金との合金であることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２２】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記密着層は、上記ソース電極及びドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が変化していることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２４】
また、例えば、電極中に含まれる金以外の金属材料の比率を膜厚方向に減少するように変化させることによって、密着性の良好な合金部分と電極となるＡｕ部分とを有する金属薄膜を一回のプロセスで作製可能であり、製造コストを低減することが可能となる。
【００２５】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記密着層の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２７】
本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層をこの順で備え、トランジスタの構造が、ボトムゲート構造であり、且つボトムコンタクト構造であることが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極とを有する有機薄膜トランジスタを提供することが可能となる。
【００２９】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記密着層は、上記ソース電極若しくはドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が減少していることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００３１】
また、電極中に含まれる金以外の金属材料の比率を膜厚方向に減少するように変化させることによって、密着性の良好な合金部分と電極となるＡｕ部分とを有する金属薄膜を一回のプロセスで作製可能であり、製造コストを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の有機薄膜トランジスタは、以上のように、絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であることを特徴としている。
【００３３】
このため、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタを提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明すれば以下のとおりであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３５】
（１）有機薄膜トランジスタ
図１に有機薄膜トランジスタの要部構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタは、ゲート電極２上にゲート絶縁層３を備え、当該ゲート絶縁層３上にソース電極４とドレイン電極５とを備え、当該ソース電極４及びドレイン電極５上に、チャネル領域１１を含む有機半導体層９を備える有機薄膜トランジスタである。
【００３７】
上記有機薄膜トランジスタでは、上記ソース電極４とゲート絶縁層３との間、及び上記ドレイン電極５とゲート絶縁層３との間に、密着層７をそれぞれ備える。
【００３８】
上記ゲート電極２を構成する材料は特には限定されず、従来公知の材料を用いることができる。例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、シリコン（Ｓｉ）、銀（Ａｇ）またはこれらの合金がゲート電極２の構成材料として挙げられる。
【００３９】
上記ゲート絶縁層３を構成する材料は、絶縁性であれば特に制限は無く、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル等の無機絶縁膜や、ポリイミド、ポリビニルフェノール等の有機系材料を採用することができる。
【００４０】
上記ソース電極４及びドレイン電極５を構成する材料は金であり、上記密着層７を構成する材料は、金を主成分とした合金である。
【００４１】
上記合金を構成する、金以外の金属としては特には限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、及びＭｏが挙げられる。
【００４２】
上記密着層７を構成する上記合金における金の含有量は、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であり、７０原子％以上９７原子％以下の範囲内であることが好ましい。
【００４３】
上記合金における金の含有量が６７原子％未満であれば、密着層７を設けない場合と比べて電界効果移動度が低下してしまう。また、上記合金における金の含有量が９７原子％より高いと、ゲート絶縁層３と電極との密着性が不十分となる。
【００４４】
ここで、「原子％」とは、その物質における全原子数に対する、対象となる原子の数の百分率を意味する。
【００４５】
上記密着層７の膜厚は１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。膜厚が当該範囲内であれば、寄生抵抗を増加させることなく、上記ソース電極４及びドレイン電極５とゲート絶縁層３との密着性を向上させることができる。
【００４６】
上記有機半導体層９は、有機材料を主成分として含む層である。有機半導体層９を構成する材料としては、従来公知の有機薄膜トランジスタに用いられる有機半導体であれば特には限定されない。例えば、フラーレン、ポリチオフェン、ペンタセン等及びこれらの誘導体が挙げられる。
【００４７】
本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタでは、金合金からなる密着層７を、ソース電極４及びドレイン電極５と、ゲート絶縁層３との間に備えているため、ソース電極４及びドレイン電極５とゲート絶縁層３とを良好に密着させることができる。
【００４８】
また、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ構造において、ゲート電極２に対して電圧を印加したときに、ゲート絶縁層３と有機半導体層９との界面近傍に形成される有機薄膜トランジスタのチャネル領域１１は、ソース電極４及びドレイン電極５、並びに密着層７に接触することになる。
【００４９】
本実施の形態では、密着層７として、有機半導体層９との電気的接続性が良好な金合金を用いたことにより、ソース電極４及びドレイン電極５と、有機半導体層９との間の寄生抵抗を抑制し、優れた特性の有機薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
【００５０】
（２）有機薄膜トランジスタの製造方法
本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタは、例えば、以下のように製造することができる。図２は、本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの製造工程の一例を示す断面図である。
【００５１】
（ａ）ゲート電極の作製
図２（ａ）に示すように、まず、ゲート電極２を、基板１上に形成する。
【００５２】
尚、本実施の形態では説明の簡略化のために基板１全面がゲート電極２となる場合について説明しているが、ゲート電極２は、フォトリソグラフィー法やマスク成膜法等を用いて、パターン化してもよい。
【００５３】
上記基板１としては、例えば、ガラス基板、及び石英基板等の透明基板、酸化膜付シリコン基板、ポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及びポリイミド等の高分子からなるプラスチック基板を用いてもよい。また、上記基板の表面に必要に応じて絶縁層を形成したものを基板として用いてもよい。
【００５４】
（ｂ）ゲート絶縁層の作製
次に、ゲート電極２に重畳するようにゲート絶縁層３を形成する。ゲート絶縁層３の作製には、通常の真空蒸着やスパッタ成膜、スピンコーティング法やインクジェット法等、様々な方法を用いることが可能である。
【００５５】
（ｃ）密着層の作製
続いて、ゲート絶縁層３の上に、ソース電極４及びドレイン電極５を作製する。
【００５６】
図２（ｂ）に示すように、基板１上に形成されたゲート絶縁層３の上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー手法を用いて、ソース電極４及びドレイン電極５が形成される領域に開口を有したフォトレジスト膜６を形成する。この時、対向する２つの開口部分間の距離が図１に示す有機薄膜トランジスタのチャネル長Ｌに相当し、対向する二つの開口部分の長さがチャネル幅Ｗに相当する。
【００５７】
次に、図２（ｃ）に示すように、この開口部が形成されたフォトレジスト膜６に対して、密着層７となる金合金を成膜する。
【００５８】
上記金合金は、真空蒸着法やスパッタリング法のような一般的な金属薄膜の成膜手法で形成が可能である。例えば、金の含有量が６７原子％以上９７原子％以下の範囲内である上記合金からなる成膜材料を予め作製して、上記成膜方法により成膜を行ってもよい。また、金からなる成膜源と、金以外の金属からなる成膜源との複数の成膜源を用いて、同時に基板上に金属膜の成膜を行う、いわゆる共蒸着法やコスパッタ法のような成膜手法を用いてもよい。
【００５９】
（ｄ）ソース電極・ドレイン電極の作製
続いて、図２（ｄ）に示すように、電極（ソース電極及びドレイン電極）８となるＡｕを上記密着層７に重畳して形成する。Ａｕからなる電極８は上記蒸着法やスパッタリング法のような、いわゆる物理蒸着法を用いて作製してもよいし、上記密着層７をシード層として無電解金メッキ法等を用いて作製してもよい。
【００６０】
次に、上記フォトレジスト膜６を基板１上から除去することにより、図２（ｅ）に示しす、開口部内に形成された密着層７及び電極８が形成される。
【００６１】
尚、本実施の形態では、一例としてリフトオフ法によるソース電極とドレイン電極の作製方法を説明したが、これ以外の方法でソース電極とドレイン電極を作製してもよい。具体的には、フォトリソグラフィー法や、マスク蒸着法等の通常の製造工程を用いて作製することが可能である。このような方法を採用することにより、トランジスタ素子の特性に影響するソース電極とドレイン電極間の距離（チャネル長）などを、目的に合せて微細加工したり、簡便にマスク蒸着で作製したりすることが可能となり、素子特性の向上や寸法安定性の向上、作製工数の削減等を図ることが可能となる。
【００６２】
（ｅ）有機半導体層の作製
最後に、図２（ｆ）に示すように、有機半導体層９を、ソース電極４及びドレイン電極５に重畳するように形成する。
【００６３】
有機半導体層９は、例えば、抵抗加熱による真空蒸着法を用いて作製することができ、また、可溶性の材料であれば、塗布法や印刷法等の一般的な手法を用いて作製することが可能である。
【００６４】
有機半導体層９は基板１上全面に形成してもよいが、寄生容量等の観点からソース電極４及びドレイン電極５上に重畳するようにパターン化することが好ましい。
【００６５】
尚、有機半導体層９のパターン形成には種々の方法があるが、図２（ｆ）ではその一例として、有機半導体層９の形状に合せた開口部を有する蒸着用マスク１０を用いて、有機半導体層９を蒸着法により形成する場合を示している。
【００６６】
以上のような工程によって、本実施の形態におけるボトムゲート型で、ボトムコンタクト型の構造を有する有機薄膜トランジスタが作製される。
【００６７】
尚、上述の説明では、トランジスタの構成が、ボトムゲート構造であり、且つボトムコンタクト構造である場合について説明したが、これに限るものではない。上記トランジスタの構成は、トップゲート構造であってもよい。
【００６８】
また、以上に説明した本発明は、以下のように言い換えることもできる。即ち、
（１）絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース・ドレイン電極と、有機材料からなる半導体層を備えた有機薄膜トランジスタにおいて、該ソース・ドレイン電極は、金からなる電極部分と、金を主体とした合金からなる密着部分とを備えていることを特徴とする有機薄膜トランジスタであって、金を主体とした該合金は、金以外の金属含有量が３原子％乃至３０原子％であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００６９】
（２）前記、金を主体とした合金は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏの何れかとの合金であることを特徴とする（１）記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７０】
（３）前記密着部分の金を主体とした合金は、その膜厚方向に合金の含有率が変化していることを特徴とする（１）または（２）に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７１】
（４）前記有機薄膜トランジスタは、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース・ドレイン電極および有機半導体層をこの順で備えたボトムゲート構造、且つボトムコンタクト構造であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１つに記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７２】
（５）前記ソース・ドレイン電極は、前記密着部分と、前記電極部分とが積層して形成されていることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７３】
（６）前記積層して構成されたソース・ドレイン電極の密着部分の膜厚は１乃至３ｎｍであることを特徴とする（５）に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７４】
（７）前記ソース・ドレイン電極は、膜厚の増加方向に金以外の材料の含有率が減少する金合金からなることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７５】
また、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種種の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００７７】
〔参考例１〕
ゲート絶縁層を模した酸化シリコン（ＳｉＯ２）付シリコン基板上に、Ａｕ−Ｎｉ合金からなる密着層及び金からなる電極層をマスク蒸着法によって形成し、Ｎｉの含有量が表１に示す値である密着層をそれぞれ有する積層体を作製した。
【００７８】
尚、ソース電極及びドレイン電極は０．４ｍｍ×１．４ｍｍの矩形電極として作製し、密着層の膜厚は３ｎｍ、ソース電極及びドレイン電極の膜厚はそれぞれ２５ｎｍとして作製した。
【００７９】
次に、電極を作製した上記各積層体を、アセトン溶液中で１分間超音波洗浄することで機械的な振動を与えた後に、該電極の剥離の状況を目視及び光学顕微鏡で観察して、ソース電極及びドレイン電極と基板との密着性を確認した。密着性評価の結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、密着層として、Ｎｉを含まないＡｕとした場合、並びにＮｉの含有量を１原子％とした場合には、ゲート絶縁層であるＳｉＯ２との密着性が弱く、作製したソース電極及びドレイン電極が基板上のＳｉＯ２表面から剥離した。
【００８２】
Ｎｉの含有量を３原子％（Ａｕの含有量を９７原子％）程度まで増加した場合では、基板上のＳｉＯ２表面からソース電極及びドレイン電極の剥離は発生せず、良好な密着性を示すことが確認された。
【００８３】
更に、上記密着性の評価において、密着層におけるＮｉの含有量を１０原子％（Ａｕの含有量を９０原子％）として、Ａｕ−Ｎｉ合金からなる密着層の膜厚を表２に示す値に変化させ、密着性を評価した。結果を表２に示す。
【００８４】
【表２】
【００８５】
表２に示すように、上記密着層の膜厚を１ｎｍ以上とすることで密着性の改善に効果があることが確認された。
【００８６】
尚、密着層の膜厚を更に厚くした場合にも同様に密着性の改善効果が得られると考えられるが、密着層である金合金の電気的な抵抗率は電極部分であるＡｕの抵抗率に比較すると高く、膜厚が厚くなるに従って密着層による寄生抵抗が増加し、後述する参考例２の結果の様に寄生抵抗の増大による素子特性が低下することが予想される。
【００８７】
上記と同様の実験を、密着層のＮｉを、Ｔｉ、Ｃｒ，Ａｌ，Ｔａ及びＭｏにそれぞれ変更して行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
【００８８】
これらの結果より、上記密着層となる金を主体とした金合金において、Ａｕ以外の合金材料の含有率を３原子％以上３３原子％以下（Ａｕの含有量を６７原子％以上９７原子％以下）、及び金合金層からなる密着層の膜厚を１ｎｍから３ｎｍ程度とすることによって、良好な素子特性を有する有機薄膜トランジスタを作製できることが確認できた。
【００８９】
〔参考例２〕
図１に示すような構造の有機薄膜トランジスタとして、基板１とゲート電極２とを兼ねたｎ型シリコン基板上に、ゲート絶縁層３として膜厚３１０ｎｍのＳｉＯ２を形成し、この上に密着層７として、ＡｕとＮｉとの合金膜を膜厚３ｎｍで形成し、更に電極８としてＡｕを膜厚２５ｎｍで形成してリフトオフ法によりソース電極４とドレイン電極５を作製した。
【００９０】
この上に有機半導体層９としてフラーレンＣ６０をマスク蒸着法によって膜厚１００ｎｍで成膜することによりｎ型の有機薄膜トランジスタを作製した。尚、有機薄膜トランジスタは、密着層７におけるＮｉの含有量を０原子％から１００原子％まで変化させて、複数作製した。
【００９１】
得られたトランジスタを用いて、Ｎｉの含有量に対する薄膜トランジスタの電界効果移動度の評価を行った。尚、作製した有機薄膜トランジスタのチャネル長Ｌは１０μｍ、チャネル幅Ｗは１ｍｍとした。
【００９２】
図３に、有機薄膜トランジスタの素子特性を示す電界効果移動度と、密着層である金合金の組成比との関係を示す。
【００９３】
図３に示すように、密着層におけるＮｉの含有量が３３原子％（Ａｕの含有量が６７原子％）程度である場合には、Ｎｉを含まないＡｕのみからなる電極を有する場合（白丸）とほぼ同様の高い電界効果移動度を示した。これに対して、Ｎｉの含有量を５０原子％（Ａｕの含有量を５０原子％）程度まで増加させた場合には電界効果移動度の急激な減少が確認され、素子特性が劣化した。この原因としては、密着層に含まれるＮｉの量が増加することによって、有機半導体層９と密着層７との間の電気的な寄生抵抗が増大することにより、結果として、ソース電極４及びドレイン電極５と有機半導体層９との間の寄生抵抗が増大し、有機薄膜トランジスタの特性を示す電界効果移動度が低下したと考えられる。
【００９４】
また、密着層をＡｕのみで作製した場合や、Ｎｉの含有量を１原子％とした場合では、ゲート絶縁層であるＳｉＯ２と密着層との密着性が弱く、作製したソース電極及びドレイン電極が基板上のＳｉＯ２表面から剥離した。密着層におけるＮｉの含有量を３原子％（Ａｕの含有量を９７原子％）程度まで増加させた場合には、基板上のＳｉＯ２表面からソース電極とドレイン電極の剥離は発生せず、良好な密着性を示した。
【００９５】
〔実施例１〕
実施例１では、密着層としてＡｕとＮｉとの合金を用いて図４に示す有機薄膜トランジスタを作製した。
【００９６】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１２としてガラス基板（コーニング社、商品名：Ｅａｇｌｅ２０００）を用いた。そして、当該基板１２上に、Ｔｉに対してＳｉを１０原子％添加したＴｉＳｉ合金からなる金属ターゲットを用いて、スパッタリング法を行い、ＴｉＳｉからなる金属膜を４０ｎｍの膜厚で形成した。このＴｉＳｉからなる金属膜を、フォトリソグラフィー及びエッチング法を用いて所望のパターンに加工することでゲート電極１３を形成した。
【００９７】
続いて、ＳｉＯ２ターゲットを用いて、酸素を供給しながらスパッタリング成膜を行うことにより、ゲート電極１３上にゲート絶縁層１４としてＳｉＯ２を膜厚２００ｎｍで形成した。
【００９８】
次に、フォトレジストとしてリフトオフプロセス用のネガ型フォトレジスト（日本ゼオン社、商品名：ＺＰＮ１１５０）を用いて、スピンコート法により膜厚４μｍのレジスト膜を形成した。その後、フォトリソグラフィー法を用いて、露光及び現像工程を行うことで、図５（ｂ）に示す、ソース電極及びドレイン電極を作製するための開口部を有するフォトレジスト膜１５を形成した。
【００９９】
次に、図５（ｃ）に示すように、上記密着層におけるＮｉの組成比が３原子％（Ａｕの含有量が９７原子％）となるように調整した、Ａｕ及びＮｉの混合材料を用いて、真空蒸着法により、膜厚２ｎｍで、ソース電極及びドレイン電極の密着層１６となる、Ａｕ−Ｎｉ合金からなる金属膜を形成した。この時の真空蒸着装置の到達真空度は２×１０-5Ｐａであり、基板加熱は行わなかった。
【０１００】
続いて、図５（ｄ）に示す電極１７として、Ａｕからなる金属膜を、同様に真空蒸着法により、膜厚４０ｎｍで成膜した。
【０１０１】
密着層１６及び電極１７を順次積層した後、ゲート絶縁層１４上のフォトレジスト膜１５を除去するために、得られた積層体をアセトン等の有機溶媒中に浸漬させるリフトオフ工程を行い、フォトレジスト膜１５と、その上に積層されていた不要なＡｕ／Ａｕ−Ｎｉ積層膜とを取り除いた。
【０１０２】
この時、薄膜トランジスタのチャネル長Ｌに相当するソース電極１９とドレイン電極２０との間隔は１０μｍ、チャネル幅Ｗに相当する長さは１ｍｍであった。
【０１０３】
最後に、ｎ型の有機半導体であるフラーレンＣ６０を用いて、真空蒸着法により、基板温度１２０℃の条件で所定の開口部を有するマスク（図示せず）を介した蒸着を行い、図５（ｆ）に示すような、膜厚１００ｎｍの有機半導体層２１を作製した。
【０１０４】
図６に、実施例１で作製したｎ型有機薄膜トランジスタのゲート電圧（Ｖｇ）−ドレイン電流（Ｉｄ）特性を示す。作製した有機薄膜トランジスタの移動度は約２．２ｃｍ２／Ｖｓであった。
【０１０５】
実施例１の有機薄膜トランジスタでは、密着層として、密着性が良好で、且つ有機半導体との電気接続性が良い、Ｎｉを３原子％含有した金合金を用いたことにより、有機半導体層とソース電極及びドレイン電極との間の寄生抵抗が抑制され、図６に示すように良好なトランジスタ特性を得ることが出来た。
【０１０６】
尚、有機薄膜トランジスタの密着性の評価は以下のように行った。
【０１０７】
〔密着性の評価方法〕
密着性の評価は、レジストを取り除く工程における、ソース電極及びドレイン電極の剥離状態を観察して、レジストを取り除く工程において密着層が全く剥離していない場合に、密着性が良好であると判断した。尚、以下の実施例においても同様に評価した。
【０１０８】
〔実施例２〕
図７（ａ）に、実施例２で作製した有機薄膜トランジスタの概略断面図を示す。
【０１０９】
実施例２では、実施例１と同様に、基板３０上にゲート電極３１、ゲート絶縁層３２、ソース電極３７とドレイン電極３８，及び有機半導体３９を有するボトムゲート／ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製した。
【０１１０】
本実施例２における有機トランジスタのソース電極３７及びドレイン電極３８は、図７（ｂ）に示すようにそれぞれ一つの金属膜から形成されているが、その金属膜を構成する金属の比率は、図７（ｂ）に示す膜厚方向Ｚに対して、図７（ｃ）に示すように変化している。
【０１１１】
本実施例２の有機薄膜トランジスタの作製では、ソース電極３７及びドレイン電極３８の密着性を改善する為にＡｕとＣｒとの合金を密着層として用いた。
【０１１２】
図７（ｃ）に示すように、ソース電極３７及びドレイン電極３８を構成する金属層３６は、基板側に近い領域では密着層としてＣｒが約２０原子％（Ａｕが約８０原子％）程度含まれたＡｕ−Ｃｒ合金となっており、膜厚が増加するに従ってＣｒの含有率が減少して最終的にＡｕからなる電極部分として機能する領域が形成されている。この様に本実施例２の有機薄膜トランジスタは、ソース電極とドレイン電極となる金属膜中のＡｕとＣｒの含有比率を厚み方向に異ならせることによって、密着層と電極部分とを備えたソース電極とドレイン電極を有している。
【０１１３】
尚、上記構成では、密着層の厚さは２ｎｍであり、上記密着層における金の含有量は、約８８原子％であった。
【０１１４】
この様な有機薄膜トランジスタは以下のようにして作製される。
【０１１５】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層及びソース電極とドレイン電極を形成するためのフォトレジスト膜を形成するまでの工程は、実施例１と同様であるので、ここでは、続く密着層と電極部分とからなる金属膜の形成について図８（ａ）〜（ｅ）を用いて説明を行う。
【０１１６】
実施例１と同様の操作により、図８（ａ）に示す、基板３０上にゲート電極３１、ゲート絶縁層３２を形成し、ソース電極とドレイン電極が形成される領域に開口部を有するフォトレジスト膜３３をゲート絶縁層３２上に形成した。
【０１１７】
次に、上記基板３０に対してソース電極３７及びドレイン電極３８を形成するための金属膜を作製した。
【０１１８】
図８（ｂ）に示すように、２種類の金属材料を同時に真空蒸着法により蒸着可能な、いわゆる２元系の抵抗加熱蒸着装置を用い、Ａｕ及びＣｒの２種類の蒸着材料を用いて以下のように金属膜の形成を行った。
【０１１９】
まず、Ａｕを充填した蒸発源３４とＣｒを充填した蒸発源３５とを備えた抵抗加熱蒸着装置（図示せず）内に、上記フォトレジスト膜３３及び開口部を形成した基板３０を導入し、装置内を排気して真空引きを行った。この時の装置内の到達圧力は５×１０−5Ｐａであった。
【０１２０】
蒸着装置内には、図８（ｂ）に示すように、Ａｕの蒸発源３４及びＣｒの蒸発源３５が設置されており、各材料が充填されたルツボを電流制御等によって加熱することで、Ａｕ及びＣｒの蒸着速度を個別に制御しながら成膜を行う事が可能となっている。各蒸発源のルツボ上には、それぞれシャッターが設けられており、該シャッターの開閉を行うことで、基板に対する金属蒸気の供給を制御し、２種類の金属膜の堆積のオン・オフを個別に制御することが可能になっている。
【０１２１】
次に、密着層であるＡｕ−Ｃｒ合金膜を形成するために、それぞれ蒸着可能温度まで加熱したＡｕ蒸着源３４及びＣｒ蒸着源３５のシャッターを同時に開くことで、基板３０表面にＡｕ及びＣｒの金属蒸気の供給を同時に開始し、Ａｕ及びＣｒの合金からなる密着層を基板３０表面のゲート絶縁層３２及びフォトレジスト膜３３上に成膜した。
【０１２２】
成膜したＡｕ−Ｃｒ合金膜の組成比の制御は、それぞれの材料の蒸発速度を、蒸着源を加熱するための電流量を制御することで行った。
【０１２３】
作製したＡｕ−Ｃｒ合金膜の組成を調べた所、基板側に近い領域ではＣｒの含有量は２０原子％（Ａｕの含有量は８０原子％）程度であった。Ａｕ−Ｃｒ密着層の膜厚は蒸着装置内に設けられた水晶振動子（図示せず）でモニタしながら制御を行い、膜厚２ｎｍに達した時にＣｒ蒸着源３５側のシャッターを閉じることでＣｒ蒸気の供給を遮断してＡｕ−Ｃｒ合金からなる密着層の膜厚を制御した。
【０１２４】
この時、基板３０表面には、図８（ｃ）に示すように、引き続きＡｕ蒸着源３４からＡｕ蒸気が供給されており、これによって密着層であるＡｕ−Ｃｒ合金上に、Ａｕのみからなる電極が連続して形成されることになる。Ａｕからなる電極の膜厚は先程と同様に水晶振動子によりモニタしながら制御を行うことで、最終的に膜厚４０ｎｍのＡｕからなる電極を形成した。
【０１２５】
この様にして図７（ｂ）、（ｃ）に示したように、膜厚方向に組成が変化した、Ｃｒを含有したＡｕ−Ｃｒ合金からなる密着層と、Ａｕのみからなる電極とを含む金属層３６を形成した。
【０１２６】
本実施例２の手法によれば、密着層領域となるＡｕ−Ｃｒ合金層と電極部分領域となるＡｕ層とを真空中で連続して形成することが可能であり、各領域を個別に形成した場合に比較して蒸発源の交換や成膜装置間における基板の移動等の必要も無く製造工程の簡略化が行える。
【０１２７】
更に密着層と電極部分との間への酸化層や不純物等の異物の混入による電気特性の劣化を抑制することが可能となり、この金属膜から形成されるソース電極とドレイン電極の電気的特性を更に向上させることが可能となる。
【０１２８】
続いて、基板表面のフォトレジスト膜３３の剥離を行い、フォトレジスト開口部以外のフォトレジスト上の金属層３６を除去することで、図８（ｄ）に示すように、Ａｕ−Ｃｒ合金からなる密着層と、Ａｕからなる、ソース電極３７及びドレイン電極３８を形成した。
【０１２９】
作製したソース電極とドレイン電極の電極間隔（チャネル長）は５μｍ、向かい合う電極の長さ（チャネル幅）は１ｍｍとした。
【０１３０】
続いて、図８（ｅ）に示すように、有機半導体層３９としてフラーレンＣ６０からなる有機薄膜を抵抗加熱蒸着法により、マスクを介して膜厚６０ｎｍで蒸着することにより、有機薄膜トランジスタを完成させた。この時のＣ６０膜の成膜条件は、到達真空度４×１０５Ｐａ，基板温度１５０℃，成膜速度１．２ｎｍ／ｍｉｎであった。得られた上記有機薄膜トランジスタの移動度は約２．１ｃｍ２／Ｖｓであった。
【０１３１】
本実施例では、ソース電極とドレイン電極となる金属膜の組成をその膜厚方向に制御して作製することにより、基板側には密着性に優れ、且つ有機半導体との電気接続性の良いＡｕとＣｒの合金からなる密着層を形成した。そして、続けて、膜中のＣｒ成分を減少させることで有機半導体との電気接続性に優れる、Ａｕからなるソース電極とドレイン電極の作製を行った。これによって、優れた電気的特性を有する電極をより少ないプロセス工程によって作製することが出来た。
【０１３２】
なお、本実施例においては、密着層と電極部分とを連続して形成しているが、金の含有量が変化する金合金からなる部分が密着層であり、金からなる部分がソース電極及びドレイン電極である（図７（ｃ）参照）。
【０１３３】
〔実施例３〕
本発明の実施例３ではソース電極とドレイン電極を実施例２と同様に作製した後、有機半導体層としてｐ型の有機半導体層であるペンタセンを用いて形成することで、ｐ型の有機薄膜トランジスタを作製した。図９に本実施例３で作製したｐ型有機薄膜トランジスタの特性を示す。
【０１３４】
作製した有機薄膜トランジスタの移動度は約０．４ｃｍ２／Ｖｓであった。また、作製した有機薄膜トランジスタは、基板との密着性が良好で且つ有機半導体との電気接続性の良いＡｕ−Ｃｒ合金からなる密着層と、有機半導体であるペンタセンとの電気接続性に優れるソース電極及びドレイン電極を備えているため、寄生抵抗の影響の少ない良好な特性を有していた。
【０１３５】
〔実施例４〕
本発明の実施例４では、前述の実施例２，３で作製したｎ型及びｐ型の有機薄膜トランジスタを用いて、相補型の集積素子、いわゆるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）素子を構成した。
【０１３６】
図１０に、本実施例４のＣＭＯＳ素子の概略図及び要部断面図を示す。
【０１３７】
ＣＭＯＳ素子は図１０（ａ）及び（ｂ）に示す様に、ｎ型の有機薄膜トランジスタ５２のゲート電極４１と、ｐ型の有機薄膜トランジスタ５３のゲート電極４２と、ソース電極とドレイン電極４５〜４７とが接続されて形成されており、各種論理回路の基本素子として応用の範囲が広く、消費電力が小さいといった利点がある。
【０１３８】
図１１（ａ）に示すように、基板４０にｎ型、ｐ型それぞれのトランジスタのゲート電極４１，４２を形成した。本実施例４では、基板４０としてガラス基板（コーニング社、商品名：Ｅａｇｌｅ２０００）を用い、ゲート電極４１，４２を形成するための金属膜として、Ｔｉに対してＳｉを１０原子％添加したＴｉＳｉ合金からなる金属ターゲットを用いて、スパッタリング法を行い、ＴｉＳｉからなる金属膜を４０ｎｍの膜厚で形成した。その後、フォトリソグラフィー及びエッチング法を用いて所望のパターンに加工することでゲート電極４１，４２を作製した。
【０１３９】
ゲート電極４１，４２は図１０（ａ）の上面図に示したとおり、電気的に接続された同一の電極となっており、ｎ型、ｐ型双方のトランジスタの共通したゲート電極として作用する。
【０１４０】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ゲート電極４１，４２上にゲート絶縁層４３として、ＺｒとＳｉとの合金ターゲットを用いて酸素を供給しながらスパッタリング成膜したＺｒＳｉＯｘ膜を膜厚１００ｎｍで作製し、ゲート絶縁層４３を形成した。
【０１４１】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、ソース電極及びドレイン電極を作製するために、所定の開口部を有するフォトレジスト膜４４をゲート絶縁層４３上にフォトリソグラフィー法を用いて形成した。その後、前述の実施例２のように、ＡｕとＴｉの２種類の蒸着源を有する真空蒸着装置（図示せず）を用いて金属膜の成膜を行った。
【０１４２】
密着層となるＡｕとＴｉとの合金部分は、Ｔｉの含有率を約３０原子％（Ａｕの含有率を約７０原子％）、密着層の膜厚１ｎｍとなる成膜条件で形成を行い、更にＴｉの供給を停止後に、Ａｕからなる電極部分を蒸着して全体で膜厚４０ｎｍの金属膜を作製した。
【０１４３】
続いて、不要なフォトレジスト膜４４を剥離液等によって除去することで、図１１（ｄ）に示すようなソース電極及びドレイン電極４５〜４７を作製した。
【０１４４】
次に、図１１（ｅ）に示すように、ｎ型トランジスタの有機半導体層４８を形成するために、所定の領域に開口部を有する蒸着用マスク４９を用いて、フラーレンＣ６０の真空蒸着を行った。この時の真空蒸着装置（図示せず）の到達真空度は５×１０−5Ｐａ、フラーレンＣ６０の膜厚は６０ｎｍとした。
【０１４５】
続いて、図１１（ｆ）に示すように、ｐ型トランジスタを作製する領域にペンタセンからなる有機半導体層５０を作製するために、この領域に開口を有する蒸着用マスク５１を用いてペンタセンの真空蒸着を行い、有機半導体層５０を形成した。この時のペンタセン半導体膜の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１４６】
以上のようにして、図１１（ｇ）に示すようにフラーレンＣ６０をｎ型の有機半導体層とした有機薄膜トランジスタ５２と、ペンタセンをｐ型の有機半導体とした有機薄膜トランジスタ５３とからなる本実施例４の有機薄膜トランジスタからなるＣＭＯＳ素子を作製した。
【０１４７】
上記有機ＣＭＯＳ素子では、ｎ型、ｐ型それぞれの有機薄膜トランジスタを作製するにあたり、それぞれのトランジスタに用いられるソース電極及びドレイン電極を同一の工程で形成することが可能であり、素子作製に必要なプロセス工程数を減少させることが可能となる。また、良好な密着性を有し、且つ有機半導体との間の寄生抵抗も少ない密着層と、ｎ型、ｐ型どちらの半導体層に対しても優れた電気接続性を有する電極部分とを兼ね備えたソース電極とドレイン電極を用いていることから、各有機半導体層とソース電極及びドレイン電極との間の寄生抵抗が減少することでＣＭＯＳ素子を構成するｎ型、ｐ型それぞれの有機トランジスタの特性が向上し、良好なＣＭＯＳ素子特性を得ることが可能となる。
【０１４８】
作製したｎ型、ｐ型の有機薄膜トランジスタの移動度は、それぞれ約０．６８ｃｍ２／Ｖｓ、０．５９ｃｍ２／Ｖｓであった。ｎ型の移動度が実施例１，２と比較して低いのはゲート絶縁層を変更している影響と考えられる。
【０１４９】
図１２に本実施例４で作製した有機ＣＭＯＳ回路によるインバータ動作特性を示す。本実施例４で作製したＣＭＯＳ素子を用いて構成したインバータ回路において、０〜５Ｖの入力電圧（Ｖｉｎ）に対して、良好な反転出力（Ｖｏｕｔ）が得られており、寄生抵抗等による特性の劣化が無い、良好なインバータ特性が得られていることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極を有する。このため、各種電子部品に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの要部構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法のプロセス工程を示す断面図である。
【図３】参考例２に係る有機薄膜トランジスタの電界効果移動度と、ソース・ドレイン電極の密着層となる金合金のＮｉ含有量との相関関係を示すグラフである。
【図４】実施例１に係る有機薄膜トランジスタの腰部構成を示す断面図である。
【図５】実施例１に係る有機薄膜トランジスタの製造プロセスを示す断面図である。
【図６】実施例１に係る有機薄膜トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性の相関関係を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、実施例２に係る有機薄膜トランジスタの要部構成を示す断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）において点線で囲った電極部分の構造を拡大して示す断面図である。図７（ｃ）は、実施例２に係る電極材料の組成分布図を示すグラフである。
【図８】実施例２に係る有機薄膜トランジスタの製造方法のプロセス工程を示す断面図である。
【図９】実施例３に係る有機薄膜トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性の相関関係を示すグラフである。
【図１０】実施例４に係るＣＭＯＳ素子の要部構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図１０（ａ）におけるＣ−Ｃ’線矢視断面図である。
【図１１】実施例４に係るＣＭＯＳ素子の製造方法のプロセス工程を示す断面図である。
【図１２】実施例４に係るＣＭＯＳ素子を用いたインバータ回路の動作特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５２】
１，１２，３０，４０ 基板
２，１３，３１，４１，４２ ゲート電極
３，１４，３２，４３ ゲート絶縁層
６，１５，３３，４４ フォトレジスト膜
４，１９，３７，４５ ソース電極
５，２０，３８，４７ ドレイン電極
４６ ソース／ドレイン電極
７，１６ 密着層
８，１７ 電極（ソース電極、ドレイン電極）
９，２１，３９，４８，５０ 有機半導体層
１０，４９，５１ 蒸着用マスク
１１ チャネル領域
３４，３５ 蒸発源
３６ 金属膜
５２ ｎ型有機薄膜トランジスタ
５３ ｐ型有機薄膜トランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体部分に有機材料を用いた有機薄膜トランジスタに関し、特に、有機半導体と電気的に接続する、密着性に優れた電極を有する有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンに代表される無機半導体に対して、有機材料からなる半導体を用いた、いわゆる有機薄膜トランジスタが注目されている。
【０００３】
有機薄膜トランジスタは、近年ではアモルファスシリコン薄膜トランジスタ（以下ａ‐Ｓｉ ＴＦＴ）と同等の移動度を示す例も報告されている。また、２００℃以下の低いプロセス温度で素子を作製することが可能であることから、耐熱性の低いプラスチック基板等にトランジスタ素子を形成することが可能となり、プラスチック基板の柔軟性を活かした、フレキシブルなデバイスを実現するための技術として検討されている。
【０００４】
また、有機材料は、材料の種類によって印刷法等によるデバイス作製も可能であることから、製造コストの低減及び印刷による大面積なデバイスの製造が可能な半導体素子としても期待されている。
【０００５】
一般的に薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁層、半導体層及びソース電極とドレイン電極とから構成されており、その素子構造は、主に半導体層上にソース電極とドレイン電極とが形成されているトップコンタクト型と、半導体下部にソース電極とドレイン電極とが形成されているボトムコンタクト型の２種類に大別されている。
【０００６】
例えば特許文献１に示されているように、トップコンタクト型の構造では、ソース電極とドレイン電極とは、一般的なフォトリソグラフィー法やリフトオフ法、及び電極形状の開口部を有するシャドーマスクを用いたパターン成膜法等によって作製される。
【０００７】
トップコンタクト型の場合には、有機材料からなる半導体層上に直接電極が作製されることから、フォトリソグラフィー用の薬品や、電極材料のエッチング等による有機半導体層へのダメージが懸念される。このため、電極形成時の半導体層へのダメージが少ない、上記シャドーマスクやインクジェット印刷技術等によるソース電極とドレイン電極形成が行われてきた。
【０００８】
しかしながらこれら手法では、薄膜トランジスタ素子の特性に影響する、ソース電極とドレイン電極間の距離であるチャネル長を微細化することが困難である。また、形成される電極の寸法安定性、再現性などにも問題があった。
【０００９】
一方、ボトムコンタクト型の場合には、上記ソース電極とドレイン電極とを形成した後に有機半導体層を形成することから、トップコンタクト型のように有機半導体層へダメージを与えることが無い。このため、前述のチャネル長を微細に形成することが可能なフォトリソグラフィー法やリフトオフ法による、ソース電極とドレイン電極との形成方法を用いることが可能である。
【００１０】
有機半導体と電気的に接続するためのソース電極とドレイン電極とを構成する材料としては、例えば、特許文献２に示されているように、有機半導体と電気的接続が得やすい金（Ａｕ）からなる電極が用いられることが多い。金は良導体であり、電極材料としては一般的に用いられる金属であるが、その一方、金は他の材料に対する密着力が低いという問題が有った。このため、金を電極材料として用いる場合には、特許文献２に開示されているような密着層を金電極と基板との間に形成するなどの対策が一般的に行われてきた。
【００１１】
しかし、非特許文献１によれば、ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極との密着性改善のために用いられる電極と基板との間に設けられた密着層が、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層との間に生じる寄生抵抗の原因となっていることが示されている。
【００１２】
非特許文献１によれば、ゲート電極に重畳されたゲート絶縁層上に形成されたボトムコンタクト構造を有する有機薄膜トランジスタでは、ゲート電極に印加されたゲート電圧により有機半導体中に形成されるチャネル層は、ゲート絶縁層／有機半導体層界面から数ナノメートル程度の厚みで形成されており、金電極下部に設けられた密着層が、該チャネル層の膜厚よりも厚い場合には、密着層が、チャネル層に直接接触することになる。このために、ソース電極とドレイン電極とを構成する金電極部分がこのチャネル層に対して直接接触することが出来ず、金電極−密着層−有機半導体の直列構造となるために寄生抵抗が生じるとしている。
【００１３】
この様な寄生抵抗の問題に対しては、非特許文献１及び特許文献３に、膜厚が数ナノメートルの自己組織化単分子膜（Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒ：ＳＡＭ）を極薄い密着層として形成することで寄生抵抗を抑制する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００４‐２８８８３６（２００４年１０月１４日公開）
【特許文献２】特開２００５‐１７５１５７（２００５年６月３０日公開）
【特許文献３】特開２００５‐８６１４７（２００５年３月３１日公開）
【非特許文献１】Ｎ．Ｙｏｎｅｙａ ｅｔ ａｌ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，８５， （２００４） ４６６３−４６６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、ＳＡＭ膜は特定の表面に対して化学結合可能な官能基を有する有機分子を組み合わせることによって形成可能な有機単分子膜である。上記方法ではＳＡＭ膜を構成する有機分子が化学的に結合可能な材料が、ＳＡＭ膜を形成するための基板表面に形成されている必要が有る。このため、任意の基板表面に密着層としてのＳＡＭ膜を形成することが困難であった。
【００１５】
また、上記密着層としてのＳＡＭ膜は、基本的に絶縁体である有機分子から形成されていることから、非特許文献１に記載の構造では、上記有機半導体とゲート絶縁層との界面近傍に形成されたチャネル層には、上記ＳＡＭ膜と上記ＳＡＭ膜上に形成された金属電極とが接触することになる。このため、極薄いチャネル層のうち、ＳＡＭ膜に接している部分はソース電極とドレイン電極との電気接続に対してなんら寄与することは無いという問題も有った。
【００１６】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極とを有する有機薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、これまで密着性を向上する材料として用いられておらず、この材料を有機トランジスタに用いた場合に、素子特性および基板との密着性の双方を満足するような組成比率、特に密着性の向上に着目して組成比を検討した例がない、所定の組成比を有する金合金を、ソース電極及びドレイン電極とゲート絶縁層との間に密着層を設けることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１８】
本発明の有機薄膜トランジスタは、上記課題を解決するために、絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、所定の組成比の上記金合金からなる密着層を設けているため、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができるという効果を奏する。
【００２０】
本発明の有機薄膜トランジスタでは、上記密着層が、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ)、及びモリブデン（Ｍｏ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属と、金との合金であることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２２】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記密着層は、上記ソース電極及びドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が変化していることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２４】
また、例えば、電極中に含まれる金以外の金属材料の比率を膜厚方向に減少するように変化させることによって、密着性の良好な合金部分と電極となるＡｕ部分とを有する金属薄膜を一回のプロセスで作製可能であり、製造コストを低減することが可能となる。
【００２５】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記密着層の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００２６】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２７】
本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層をこの順で備え、トランジスタの構造が、ボトムゲート構造であり、且つボトムコンタクト構造であることが好ましい。
【００２８】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極とを有する有機薄膜トランジスタを提供することが可能となる。
【００２９】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記密着層は、上記ソース電極若しくはドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が減少していることが好ましい。
【００３０】
上記構成によれば、ゲート絶縁層に対する密着性がより良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗がより低いソース電極とドレイン電極とを備えた、優れた特性を有する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００３１】
また、電極中に含まれる金以外の金属材料の比率を膜厚方向に減少するように変化させることによって、密着性の良好な合金部分と電極となるＡｕ部分とを有する金属薄膜を一回のプロセスで作製可能であり、製造コストを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の有機薄膜トランジスタは、以上のように、絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であることを特徴としている。
【００３３】
このため、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタを提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明すれば以下のとおりであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３５】
（１）有機薄膜トランジスタ
図１に有機薄膜トランジスタの要部構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【００３６】
図１に示すように、本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタは、ゲート電極２上にゲート絶縁層３を備え、当該ゲート絶縁層３上にソース電極４とドレイン電極５とを備え、当該ソース電極４及びドレイン電極５上に、チャネル領域１１を含む有機半導体層９を備える有機薄膜トランジスタである。
【００３７】
上記有機薄膜トランジスタでは、上記ソース電極４とゲート絶縁層３との間、及び上記ドレイン電極５とゲート絶縁層３との間に、密着層７をそれぞれ備える。
【００３８】
上記ゲート電極２を構成する材料は特には限定されず、従来公知の材料を用いることができる。例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、シリコン（Ｓｉ）、銀（Ａｇ）またはこれらの合金がゲート電極２の構成材料として挙げられる。
【００３９】
上記ゲート絶縁層３を構成する材料は、絶縁性であれば特に制限は無く、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル等の無機絶縁膜や、ポリイミド、ポリビニルフェノール等の有機系材料を採用することができる。
【００４０】
上記ソース電極４及びドレイン電極５を構成する材料は金であり、上記密着層７を構成する材料は、金を主成分とした合金である。
【００４１】
上記合金を構成する、金以外の金属としては特には限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、及びＭｏが挙げられる。
【００４２】
上記密着層７を構成する上記合金における金の含有量は、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であり、７０原子％以上９７原子％以下の範囲内であることが好ましい。
【００４３】
上記合金における金の含有量が６７原子％未満であれば、密着層７を設けない場合と比べて電界効果移動度が低下してしまう。また、上記合金における金の含有量が９７原子％より高いと、ゲート絶縁層３と電極との密着性が不十分となる。
【００４４】
ここで、「原子％」とは、その物質における全原子数に対する、対象となる原子の数の百分率を意味する。
【００４５】
上記密着層７の膜厚は１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。膜厚が当該範囲内であれば、寄生抵抗を増加させることなく、上記ソース電極４及びドレイン電極５とゲート絶縁層３との密着性を向上させることができる。
【００４６】
上記有機半導体層９は、有機材料を主成分として含む層である。有機半導体層９を構成する材料としては、従来公知の有機薄膜トランジスタに用いられる有機半導体であれば特には限定されない。例えば、フラーレン、ポリチオフェン、ペンタセン等及びこれらの誘導体が挙げられる。
【００４７】
本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタでは、金合金からなる密着層７を、ソース電極４及びドレイン電極５と、ゲート絶縁層３との間に備えているため、ソース電極４及びドレイン電極５とゲート絶縁層３とを良好に密着させることができる。
【００４８】
また、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ構造において、ゲート電極２に対して電圧を印加したときに、ゲート絶縁層３と有機半導体層９との界面近傍に形成される有機薄膜トランジスタのチャネル領域１１は、ソース電極４及びドレイン電極５、並びに密着層７に接触することになる。
【００４９】
本実施の形態では、密着層７として、有機半導体層９との電気的接続性が良好な金合金を用いたことにより、ソース電極４及びドレイン電極５と、有機半導体層９との間の寄生抵抗を抑制し、優れた特性の有機薄膜トランジスタを得ることが可能となる。
【００５０】
（２）有機薄膜トランジスタの製造方法
本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタは、例えば、以下のように製造することができる。図２は、本実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの製造工程の一例を示す断面図である。
【００５１】
（ａ）ゲート電極の作製
図２（ａ）に示すように、まず、ゲート電極２を、基板１上に形成する。
【００５２】
尚、本実施の形態では説明の簡略化のために基板１全面がゲート電極２となる場合について説明しているが、ゲート電極２は、フォトリソグラフィー法やマスク成膜法等を用いて、パターン化してもよい。
【００５３】
上記基板１としては、例えば、ガラス基板、及び石英基板等の透明基板、酸化膜付シリコン基板、ポリエーテルスルホン(ＰＥＳ)、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及びポリイミド等の高分子からなるプラスチック基板を用いてもよい。また、上記基板の表面に必要に応じて絶縁層を形成したものを基板として用いてもよい。
【００５４】
（ｂ）ゲート絶縁層の作製
次に、ゲート電極２に重畳するようにゲート絶縁層３を形成する。ゲート絶縁層３の作製には、通常の真空蒸着やスパッタ成膜、スピンコーティング法やインクジェット法等、様々な方法を用いることが可能である。
【００５５】
（ｃ）密着層の作製
続いて、ゲート絶縁層３の上に、ソース電極４及びドレイン電極５を作製する。
【００５６】
図２（ｂ）に示すように、基板１上に形成されたゲート絶縁層３の上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー手法を用いて、ソース電極４及びドレイン電極５が形成される領域に開口を有したフォトレジスト膜６を形成する。この時、対向する２つの開口部分間の距離が図１に示す有機薄膜トランジスタのチャネル長Ｌに相当し、対向する二つの開口部分の長さがチャネル幅Ｗに相当する。
【００５７】
次に、図２（ｃ）に示すように、この開口部が形成されたフォトレジスト膜６に対して、密着層７となる金合金を成膜する。
【００５８】
上記金合金は、真空蒸着法やスパッタリング法のような一般的な金属薄膜の成膜手法で形成が可能である。例えば、金の含有量が６７原子％以上９７原子％以下の範囲内である上記合金からなる成膜材料を予め作製して、上記成膜方法により成膜を行ってもよい。また、金からなる成膜源と、金以外の金属からなる成膜源との複数の成膜源を用いて、同時に基板上に金属膜の成膜を行う、いわゆる共蒸着法やコスパッタ法のような成膜手法を用いてもよい。
【００５９】
（ｄ）ソース電極・ドレイン電極の作製
続いて、図２（ｄ）に示すように、電極（ソース電極及びドレイン電極）８となるＡｕを上記密着層７に重畳して形成する。Ａｕからなる電極８は上記蒸着法やスパッタリング法のような、いわゆる物理蒸着法を用いて作製してもよいし、上記密着層７をシード層として無電解金メッキ法等を用いて作製してもよい。
【００６０】
次に、上記フォトレジスト膜６を基板１上から除去することにより、図２（ｅ）に示しす、開口部内に形成された密着層７及び電極８が形成される。
【００６１】
尚、本実施の形態では、一例としてリフトオフ法によるソース電極とドレイン電極の作製方法を説明したが、これ以外の方法でソース電極とドレイン電極を作製してもよい。具体的には、フォトリソグラフィー法や、マスク蒸着法等の通常の製造工程を用いて作製することが可能である。このような方法を採用することにより、トランジスタ素子の特性に影響するソース電極とドレイン電極間の距離（チャネル長）などを、目的に合せて微細加工したり、簡便にマスク蒸着で作製したりすることが可能となり、素子特性の向上や寸法安定性の向上、作製工数の削減等を図ることが可能となる。
【００６２】
（ｅ）有機半導体層の作製
最後に、図２（ｆ）に示すように、有機半導体層９を、ソース電極４及びドレイン電極５に重畳するように形成する。
【００６３】
有機半導体層９は、例えば、抵抗加熱による真空蒸着法を用いて作製することができ、また、可溶性の材料であれば、塗布法や印刷法等の一般的な手法を用いて作製することが可能である。
【００６４】
有機半導体層９は基板１上全面に形成してもよいが、寄生容量等の観点からソース電極４及びドレイン電極５上に重畳するようにパターン化することが好ましい。
【００６５】
尚、有機半導体層９のパターン形成には種々の方法があるが、図２（ｆ）ではその一例として、有機半導体層９の形状に合せた開口部を有する蒸着用マスク１０を用いて、有機半導体層９を蒸着法により形成する場合を示している。
【００６６】
以上のような工程によって、本実施の形態におけるボトムゲート型で、ボトムコンタクト型の構造を有する有機薄膜トランジスタが作製される。
【００６７】
尚、上述の説明では、トランジスタの構成が、ボトムゲート構造であり、且つボトムコンタクト構造である場合について説明したが、これに限るものではない。上記トランジスタの構成は、トップゲート構造であってもよい。
【００６８】
また、以上に説明した本発明は、以下のように言い換えることもできる。即ち、
（１）絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース・ドレイン電極と、有機材料からなる半導体層を備えた有機薄膜トランジスタにおいて、該ソース・ドレイン電極は、金からなる電極部分と、金を主体とした合金からなる密着部分とを備えていることを特徴とする有機薄膜トランジスタであって、金を主体とした該合金は、金以外の金属含有量が３原子％乃至３０原子％であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００６９】
（２）前記、金を主体とした合金は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏの何れかとの合金であることを特徴とする（１）記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７０】
（３）前記密着部分の金を主体とした合金は、その膜厚方向に合金の含有率が変化していることを特徴とする（１）または（２）に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７１】
（４）前記有機薄膜トランジスタは、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース・ドレイン電極および有機半導体層をこの順で備えたボトムゲート構造、且つボトムコンタクト構造であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１つに記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７２】
（５）前記ソース・ドレイン電極は、前記密着部分と、前記電極部分とが積層して形成されていることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７３】
（６）前記積層して構成されたソース・ドレイン電極の密着部分の膜厚は１乃至３ｎｍであることを特徴とする（５）に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７４】
（７）前記ソース・ドレイン電極は、膜厚の増加方向に金以外の材料の含有率が減少する金合金からなることを特徴とする（１）〜（４）の何れか１つに記載の有機薄膜トランジスタ。
【００７５】
また、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種種の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００７６】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００７７】
〔参考例１〕
ゲート絶縁層を模した酸化シリコン（ＳｉＯ２）付シリコン基板上に、Ａｕ−Ｎｉ合金からなる密着層及び金からなる電極層をマスク蒸着法によって形成し、Ｎｉの含有量が表１に示す値である密着層をそれぞれ有する積層体を作製した。
【００７８】
尚、ソース電極及びドレイン電極は０．４ｍｍ×１．４ｍｍの矩形電極として作製し、密着層の膜厚は３ｎｍ、ソース電極及びドレイン電極の膜厚はそれぞれ２５ｎｍとして作製した。
【００７９】
次に、電極を作製した上記各積層体を、アセトン溶液中で１分間超音波洗浄することで機械的な振動を与えた後に、該電極の剥離の状況を目視及び光学顕微鏡で観察して、ソース電極及びドレイン電極と基板との密着性を確認した。密着性評価の結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１に示すように、密着層として、Ｎｉを含まないＡｕとした場合、並びにＮｉの含有量を１原子％とした場合には、ゲート絶縁層であるＳｉＯ２との密着性が弱く、作製したソース電極及びドレイン電極が基板上のＳｉＯ２表面から剥離した。
【００８２】
Ｎｉの含有量を３原子％（Ａｕの含有量を９７原子％）程度まで増加した場合では、基板上のＳｉＯ２表面からソース電極及びドレイン電極の剥離は発生せず、良好な密着性を示すことが確認された。
【００８３】
更に、上記密着性の評価において、密着層におけるＮｉの含有量を１０原子％（Ａｕの含有量を９０原子％）として、Ａｕ−Ｎｉ合金からなる密着層の膜厚を表２に示す値に変化させ、密着性を評価した。結果を表２に示す。
【００８４】
【表２】
【００８５】
表２に示すように、上記密着層の膜厚を１ｎｍ以上とすることで密着性の改善に効果があることが確認された。
【００８６】
尚、密着層の膜厚を更に厚くした場合にも同様に密着性の改善効果が得られると考えられるが、密着層である金合金の電気的な抵抗率は電極部分であるＡｕの抵抗率に比較すると高く、膜厚が厚くなるに従って密着層による寄生抵抗が増加し、後述する参考例２の結果の様に寄生抵抗の増大による素子特性が低下することが予想される。
【００８７】
上記と同様の実験を、密着層のＮｉを、Ｔｉ、Ｃｒ，Ａｌ，Ｔａ及びＭｏにそれぞれ変更して行ったところ、ほぼ同様の結果が得られた。
【００８８】
これらの結果より、上記密着層となる金を主体とした金合金において、Ａｕ以外の合金材料の含有率を３原子％以上３３原子％以下（Ａｕの含有量を６７原子％以上９７原子％以下）、及び金合金層からなる密着層の膜厚を１ｎｍから３ｎｍ程度とすることによって、良好な素子特性を有する有機薄膜トランジスタを作製できることが確認できた。
【００８９】
〔参考例２〕
図１に示すような構造の有機薄膜トランジスタとして、基板１とゲート電極２とを兼ねたｎ型シリコン基板上に、ゲート絶縁層３として膜厚３１０ｎｍのＳｉＯ２を形成し、この上に密着層７として、ＡｕとＮｉとの合金膜を膜厚３ｎｍで形成し、更に電極８としてＡｕを膜厚２５ｎｍで形成してリフトオフ法によりソース電極４とドレイン電極５を作製した。
【００９０】
この上に有機半導体層９としてフラーレンＣ６０をマスク蒸着法によって膜厚１００ｎｍで成膜することによりｎ型の有機薄膜トランジスタを作製した。尚、有機薄膜トランジスタは、密着層７におけるＮｉの含有量を０原子％から１００原子％まで変化させて、複数作製した。
【００９１】
得られたトランジスタを用いて、Ｎｉの含有量に対する薄膜トランジスタの電界効果移動度の評価を行った。尚、作製した有機薄膜トランジスタのチャネル長Ｌは１０μｍ、チャネル幅Ｗは１ｍｍとした。
【００９２】
図３に、有機薄膜トランジスタの素子特性を示す電界効果移動度と、密着層である金合金の組成比との関係を示す。
【００９３】
図３に示すように、密着層におけるＮｉの含有量が３３原子％（Ａｕの含有量が６７原子％）程度である場合には、Ｎｉを含まないＡｕのみからなる電極を有する場合（白丸）とほぼ同様の高い電界効果移動度を示した。これに対して、Ｎｉの含有量を５０原子％（Ａｕの含有量を５０原子％）程度まで増加させた場合には電界効果移動度の急激な減少が確認され、素子特性が劣化した。この原因としては、密着層に含まれるＮｉの量が増加することによって、有機半導体層９と密着層７との間の電気的な寄生抵抗が増大することにより、結果として、ソース電極４及びドレイン電極５と有機半導体層９との間の寄生抵抗が増大し、有機薄膜トランジスタの特性を示す電界効果移動度が低下したと考えられる。
【００９４】
また、密着層をＡｕのみで作製した場合や、Ｎｉの含有量を１原子％とした場合では、ゲート絶縁層であるＳｉＯ２と密着層との密着性が弱く、作製したソース電極及びドレイン電極が基板上のＳｉＯ２表面から剥離した。密着層におけるＮｉの含有量を３原子％（Ａｕの含有量を９７原子％）程度まで増加させた場合には、基板上のＳｉＯ２表面からソース電極とドレイン電極の剥離は発生せず、良好な密着性を示した。
【００９５】
〔実施例１〕
実施例１では、密着層としてＡｕとＮｉとの合金を用いて図４に示す有機薄膜トランジスタを作製した。
【００９６】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１２としてガラス基板（コーニング社、商品名：Ｅａｇｌｅ２０００）を用いた。そして、当該基板１２上に、Ｔｉに対してＳｉを１０原子％添加したＴｉＳｉ合金からなる金属ターゲットを用いて、スパッタリング法を行い、ＴｉＳｉからなる金属膜を４０ｎｍの膜厚で形成した。このＴｉＳｉからなる金属膜を、フォトリソグラフィー及びエッチング法を用いて所望のパターンに加工することでゲート電極１３を形成した。
【００９７】
続いて、ＳｉＯ２ターゲットを用いて、酸素を供給しながらスパッタリング成膜を行うことにより、ゲート電極１３上にゲート絶縁層１４としてＳｉＯ２を膜厚２００ｎｍで形成した。
【００９８】
次に、フォトレジストとしてリフトオフプロセス用のネガ型フォトレジスト（日本ゼオン社、商品名：ＺＰＮ１１５０）を用いて、スピンコート法により膜厚４μｍのレジスト膜を形成した。その後、フォトリソグラフィー法を用いて、露光及び現像工程を行うことで、図５（ｂ）に示す、ソース電極及びドレイン電極を作製するための開口部を有するフォトレジスト膜１５を形成した。
【００９９】
次に、図５（ｃ）に示すように、上記密着層におけるＮｉの組成比が３原子％（Ａｕの含有量が９７原子％）となるように調整した、Ａｕ及びＮｉの混合材料を用いて、真空蒸着法により、膜厚２ｎｍで、ソース電極及びドレイン電極の密着層１６となる、Ａｕ−Ｎｉ合金からなる金属膜を形成した。この時の真空蒸着装置の到達真空度は２×１０-5Ｐａであり、基板加熱は行わなかった。
【０１００】
続いて、図５（ｄ）に示す電極１７として、Ａｕからなる金属膜を、同様に真空蒸着法により、膜厚４０ｎｍで成膜した。
【０１０１】
密着層１６及び電極１７を順次積層した後、ゲート絶縁層１４上のフォトレジスト膜１５を除去するために、得られた積層体をアセトン等の有機溶媒中に浸漬させるリフトオフ工程を行い、フォトレジスト膜１５と、その上に積層されていた不要なＡｕ／Ａｕ−Ｎｉ積層膜とを取り除いた。
【０１０２】
この時、薄膜トランジスタのチャネル長Ｌに相当するソース電極１９とドレイン電極２０との間隔は１０μｍ、チャネル幅Ｗに相当する長さは１ｍｍであった。
【０１０３】
最後に、ｎ型の有機半導体であるフラーレンＣ６０を用いて、真空蒸着法により、基板温度１２０℃の条件で所定の開口部を有するマスク（図示せず）を介した蒸着を行い、図５（ｆ）に示すような、膜厚１００ｎｍの有機半導体層２１を作製した。
【０１０４】
図６に、実施例１で作製したｎ型有機薄膜トランジスタのゲート電圧（Ｖｇ）−ドレイン電流（Ｉｄ）特性を示す。作製した有機薄膜トランジスタの移動度は約２．２ｃｍ２／Ｖｓであった。
【０１０５】
実施例１の有機薄膜トランジスタでは、密着層として、密着性が良好で、且つ有機半導体との電気接続性が良い、Ｎｉを３原子％含有した金合金を用いたことにより、有機半導体層とソース電極及びドレイン電極との間の寄生抵抗が抑制され、図６に示すように良好なトランジスタ特性を得ることが出来た。
【０１０６】
尚、有機薄膜トランジスタの密着性の評価は以下のように行った。
【０１０７】
〔密着性の評価方法〕
密着性の評価は、レジストを取り除く工程における、ソース電極及びドレイン電極の剥離状態を観察して、レジストを取り除く工程において密着層が全く剥離していない場合に、密着性が良好であると判断した。尚、以下の実施例においても同様に評価した。
【０１０８】
〔実施例２〕
図７（ａ）に、実施例２で作製した有機薄膜トランジスタの概略断面図を示す。
【０１０９】
実施例２では、実施例１と同様に、基板３０上にゲート電極３１、ゲート絶縁層３２、ソース電極３７とドレイン電極３８，及び有機半導体３９を有するボトムゲート／ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタを作製した。
【０１１０】
本実施例２における有機トランジスタのソース電極３７及びドレイン電極３８は、図７（ｂ）に示すようにそれぞれ一つの金属膜から形成されているが、その金属膜を構成する金属の比率は、図７（ｂ）に示す膜厚方向Ｚに対して、図７（ｃ）に示すように変化している。
【０１１１】
本実施例２の有機薄膜トランジスタの作製では、ソース電極３７及びドレイン電極３８の密着性を改善する為にＡｕとＣｒとの合金を密着層として用いた。
【０１１２】
図７（ｃ）に示すように、ソース電極３７及びドレイン電極３８を構成する金属層３６は、基板側に近い領域では密着層としてＣｒが約２０原子％（Ａｕが約８０原子％）程度含まれたＡｕ−Ｃｒ合金となっており、膜厚が増加するに従ってＣｒの含有率が減少して最終的にＡｕからなる電極部分として機能する領域が形成されている。この様に本実施例２の有機薄膜トランジスタは、ソース電極とドレイン電極となる金属膜中のＡｕとＣｒの含有比率を厚み方向に異ならせることによって、密着層と電極部分とを備えたソース電極とドレイン電極を有している。
【０１１３】
尚、上記構成では、密着層の厚さは２ｎｍであり、上記密着層における金の含有量は、約８８原子％であった。
【０１１４】
この様な有機薄膜トランジスタは以下のようにして作製される。
【０１１５】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層及びソース電極とドレイン電極を形成するためのフォトレジスト膜を形成するまでの工程は、実施例１と同様であるので、ここでは、続く密着層と電極部分とからなる金属膜の形成について図８（ａ）〜（ｅ）を用いて説明を行う。
【０１１６】
実施例１と同様の操作により、図８（ａ）に示す、基板３０上にゲート電極３１、ゲート絶縁層３２を形成し、ソース電極とドレイン電極が形成される領域に開口部を有するフォトレジスト膜３３をゲート絶縁層３２上に形成した。
【０１１７】
次に、上記基板３０に対してソース電極３７及びドレイン電極３８を形成するための金属膜を作製した。
【０１１８】
図８（ｂ）に示すように、２種類の金属材料を同時に真空蒸着法により蒸着可能な、いわゆる２元系の抵抗加熱蒸着装置を用い、Ａｕ及びＣｒの２種類の蒸着材料を用いて以下のように金属膜の形成を行った。
【０１１９】
まず、Ａｕを充填した蒸発源３４とＣｒを充填した蒸発源３５とを備えた抵抗加熱蒸着装置（図示せず）内に、上記フォトレジスト膜３３及び開口部を形成した基板３０を導入し、装置内を排気して真空引きを行った。この時の装置内の到達圧力は５×１０−5Ｐａであった。
【０１２０】
蒸着装置内には、図８（ｂ）に示すように、Ａｕの蒸発源３４及びＣｒの蒸発源３５が設置されており、各材料が充填されたルツボを電流制御等によって加熱することで、Ａｕ及びＣｒの蒸着速度を個別に制御しながら成膜を行う事が可能となっている。各蒸発源のルツボ上には、それぞれシャッターが設けられており、該シャッターの開閉を行うことで、基板に対する金属蒸気の供給を制御し、２種類の金属膜の堆積のオン・オフを個別に制御することが可能になっている。
【０１２１】
次に、密着層であるＡｕ−Ｃｒ合金膜を形成するために、それぞれ蒸着可能温度まで加熱したＡｕ蒸着源３４及びＣｒ蒸着源３５のシャッターを同時に開くことで、基板３０表面にＡｕ及びＣｒの金属蒸気の供給を同時に開始し、Ａｕ及びＣｒの合金からなる密着層を基板３０表面のゲート絶縁層３２及びフォトレジスト膜３３上に成膜した。
【０１２２】
成膜したＡｕ−Ｃｒ合金膜の組成比の制御は、それぞれの材料の蒸発速度を、蒸着源を加熱するための電流量を制御することで行った。
【０１２３】
作製したＡｕ−Ｃｒ合金膜の組成を調べた所、基板側に近い領域ではＣｒの含有量は２０原子％（Ａｕの含有量は８０原子％）程度であった。Ａｕ−Ｃｒ密着層の膜厚は蒸着装置内に設けられた水晶振動子（図示せず）でモニタしながら制御を行い、膜厚２ｎｍに達した時にＣｒ蒸着源３５側のシャッターを閉じることでＣｒ蒸気の供給を遮断してＡｕ−Ｃｒ合金からなる密着層の膜厚を制御した。
【０１２４】
この時、基板３０表面には、図８（ｃ）に示すように、引き続きＡｕ蒸着源３４からＡｕ蒸気が供給されており、これによって密着層であるＡｕ−Ｃｒ合金上に、Ａｕのみからなる電極が連続して形成されることになる。Ａｕからなる電極の膜厚は先程と同様に水晶振動子によりモニタしながら制御を行うことで、最終的に膜厚４０ｎｍのＡｕからなる電極を形成した。
【０１２５】
この様にして図７（ｂ）、（ｃ）に示したように、膜厚方向に組成が変化した、Ｃｒを含有したＡｕ−Ｃｒ合金からなる密着層と、Ａｕのみからなる電極とを含む金属層３６を形成した。
【０１２６】
本実施例２の手法によれば、密着層領域となるＡｕ−Ｃｒ合金層と電極部分領域となるＡｕ層とを真空中で連続して形成することが可能であり、各領域を個別に形成した場合に比較して蒸発源の交換や成膜装置間における基板の移動等の必要も無く製造工程の簡略化が行える。
【０１２７】
更に密着層と電極部分との間への酸化層や不純物等の異物の混入による電気特性の劣化を抑制することが可能となり、この金属膜から形成されるソース電極とドレイン電極の電気的特性を更に向上させることが可能となる。
【０１２８】
続いて、基板表面のフォトレジスト膜３３の剥離を行い、フォトレジスト開口部以外のフォトレジスト上の金属層３６を除去することで、図８（ｄ）に示すように、Ａｕ−Ｃｒ合金からなる密着層と、Ａｕからなる、ソース電極３７及びドレイン電極３８を形成した。
【０１２９】
作製したソース電極とドレイン電極の電極間隔（チャネル長）は５μｍ、向かい合う電極の長さ（チャネル幅）は１ｍｍとした。
【０１３０】
続いて、図８（ｅ）に示すように、有機半導体層３９としてフラーレンＣ６０からなる有機薄膜を抵抗加熱蒸着法により、マスクを介して膜厚６０ｎｍで蒸着することにより、有機薄膜トランジスタを完成させた。この時のＣ６０膜の成膜条件は、到達真空度４×１０５Ｐａ，基板温度１５０℃，成膜速度１．２ｎｍ／ｍｉｎであった。得られた上記有機薄膜トランジスタの移動度は約２．１ｃｍ２／Ｖｓであった。
【０１３１】
本実施例では、ソース電極とドレイン電極となる金属膜の組成をその膜厚方向に制御して作製することにより、基板側には密着性に優れ、且つ有機半導体との電気接続性の良いＡｕとＣｒの合金からなる密着層を形成した。そして、続けて、膜中のＣｒ成分を減少させることで有機半導体との電気接続性に優れる、Ａｕからなるソース電極とドレイン電極の作製を行った。これによって、優れた電気的特性を有する電極をより少ないプロセス工程によって作製することが出来た。
【０１３２】
なお、本実施例においては、密着層と電極部分とを連続して形成しているが、金の含有量が変化する金合金からなる部分が密着層であり、金からなる部分がソース電極及びドレイン電極である（図７（ｃ）参照）。
【０１３３】
〔実施例３〕
本発明の実施例３ではソース電極とドレイン電極を実施例２と同様に作製した後、有機半導体層としてｐ型の有機半導体層であるペンタセンを用いて形成することで、ｐ型の有機薄膜トランジスタを作製した。図９に本実施例３で作製したｐ型有機薄膜トランジスタの特性を示す。
【０１３４】
作製した有機薄膜トランジスタの移動度は約０．４ｃｍ２／Ｖｓであった。また、作製した有機薄膜トランジスタは、基板との密着性が良好で且つ有機半導体との電気接続性の良いＡｕ−Ｃｒ合金からなる密着層と、有機半導体であるペンタセンとの電気接続性に優れるソース電極及びドレイン電極を備えているため、寄生抵抗の影響の少ない良好な特性を有していた。
【０１３５】
〔実施例４〕
本発明の実施例４では、前述の実施例２，３で作製したｎ型及びｐ型の有機薄膜トランジスタを用いて、相補型の集積素子、いわゆるＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）素子を構成した。
【０１３６】
図１０に、本実施例４のＣＭＯＳ素子の概略図及び要部断面図を示す。
【０１３７】
ＣＭＯＳ素子は図１０（ａ）及び（ｂ）に示す様に、ｎ型の有機薄膜トランジスタ５２のゲート電極４１と、ｐ型の有機薄膜トランジスタ５３のゲート電極４２と、ソース電極とドレイン電極４５〜４７とが接続されて形成されており、各種論理回路の基本素子として応用の範囲が広く、消費電力が小さいといった利点がある。
【０１３８】
図１１（ａ）に示すように、基板４０にｎ型、ｐ型それぞれのトランジスタのゲート電極４１，４２を形成した。本実施例４では、基板４０としてガラス基板（コーニング社、商品名：Ｅａｇｌｅ２０００）を用い、ゲート電極４１，４２を形成するための金属膜として、Ｔｉに対してＳｉを１０原子％添加したＴｉＳｉ合金からなる金属ターゲットを用いて、スパッタリング法を行い、ＴｉＳｉからなる金属膜を４０ｎｍの膜厚で形成した。その後、フォトリソグラフィー及びエッチング法を用いて所望のパターンに加工することでゲート電極４１，４２を作製した。
【０１３９】
ゲート電極４１，４２は図１０（ａ）の上面図に示したとおり、電気的に接続された同一の電極となっており、ｎ型、ｐ型双方のトランジスタの共通したゲート電極として作用する。
【０１４０】
次に、図１１（ｂ）に示すように、ゲート電極４１，４２上にゲート絶縁層４３として、ＺｒとＳｉとの合金ターゲットを用いて酸素を供給しながらスパッタリング成膜したＺｒＳｉＯｘ膜を膜厚１００ｎｍで作製し、ゲート絶縁層４３を形成した。
【０１４１】
続いて、図１１（ｃ）に示すように、ソース電極及びドレイン電極を作製するために、所定の開口部を有するフォトレジスト膜４４をゲート絶縁層４３上にフォトリソグラフィー法を用いて形成した。その後、前述の実施例２のように、ＡｕとＴｉの２種類の蒸着源を有する真空蒸着装置（図示せず）を用いて金属膜の成膜を行った。
【０１４２】
密着層となるＡｕとＴｉとの合金部分は、Ｔｉの含有率を約３０原子％（Ａｕの含有率を約７０原子％）、密着層の膜厚１ｎｍとなる成膜条件で形成を行い、更にＴｉの供給を停止後に、Ａｕからなる電極部分を蒸着して全体で膜厚４０ｎｍの金属膜を作製した。
【０１４３】
続いて、不要なフォトレジスト膜４４を剥離液等によって除去することで、図１１（ｄ）に示すようなソース電極及びドレイン電極４５〜４７を作製した。
【０１４４】
次に、図１１（ｅ）に示すように、ｎ型トランジスタの有機半導体層４８を形成するために、所定の領域に開口部を有する蒸着用マスク４９を用いて、フラーレンＣ６０の真空蒸着を行った。この時の真空蒸着装置（図示せず）の到達真空度は５×１０−5Ｐａ、フラーレンＣ６０の膜厚は６０ｎｍとした。
【０１４５】
続いて、図１１（ｆ）に示すように、ｐ型トランジスタを作製する領域にペンタセンからなる有機半導体層５０を作製するために、この領域に開口を有する蒸着用マスク５１を用いてペンタセンの真空蒸着を行い、有機半導体層５０を形成した。この時のペンタセン半導体膜の膜厚は４０ｎｍとした。
【０１４６】
以上のようにして、図１１（ｇ）に示すようにフラーレンＣ６０をｎ型の有機半導体層とした有機薄膜トランジスタ５２と、ペンタセンをｐ型の有機半導体とした有機薄膜トランジスタ５３とからなる本実施例４の有機薄膜トランジスタからなるＣＭＯＳ素子を作製した。
【０１４７】
上記有機ＣＭＯＳ素子では、ｎ型、ｐ型それぞれの有機薄膜トランジスタを作製するにあたり、それぞれのトランジスタに用いられるソース電極及びドレイン電極を同一の工程で形成することが可能であり、素子作製に必要なプロセス工程数を減少させることが可能となる。また、良好な密着性を有し、且つ有機半導体との間の寄生抵抗も少ない密着層と、ｎ型、ｐ型どちらの半導体層に対しても優れた電気接続性を有する電極部分とを兼ね備えたソース電極とドレイン電極を用いていることから、各有機半導体層とソース電極及びドレイン電極との間の寄生抵抗が減少することでＣＭＯＳ素子を構成するｎ型、ｐ型それぞれの有機トランジスタの特性が向上し、良好なＣＭＯＳ素子特性を得ることが可能となる。
【０１４８】
作製したｎ型、ｐ型の有機薄膜トランジスタの移動度は、それぞれ約０．６８ｃｍ２／Ｖｓ、０．５９ｃｍ２／Ｖｓであった。ｎ型の移動度が実施例１，２と比較して低いのはゲート絶縁層を変更している影響と考えられる。
【０１４９】
図１２に本実施例４で作製した有機ＣＭＯＳ回路によるインバータ動作特性を示す。本実施例４で作製したＣＭＯＳ素子を用いて構成したインバータ回路において、０〜５Ｖの入力電圧（Ｖｉｎ）に対して、良好な反転出力（Ｖｏｕｔ）が得られており、寄生抵抗等による特性の劣化が無い、良好なインバータ特性が得られていることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明の有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁層に対する密着性が良好で、且つ有機半導体層との間の寄生抵抗が低いソース電極とドレイン電極を有する。このため、各種電子部品に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの要部構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線矢視断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法のプロセス工程を示す断面図である。
【図３】参考例２に係る有機薄膜トランジスタの電界効果移動度と、ソース・ドレイン電極の密着層となる金合金のＮｉ含有量との相関関係を示すグラフである。
【図４】実施例１に係る有機薄膜トランジスタの腰部構成を示す断面図である。
【図５】実施例１に係る有機薄膜トランジスタの製造プロセスを示す断面図である。
【図６】実施例１に係る有機薄膜トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性の相関関係を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、実施例２に係る有機薄膜トランジスタの要部構成を示す断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）において点線で囲った電極部分の構造を拡大して示す断面図である。図７（ｃ）は、実施例２に係る電極材料の組成分布図を示すグラフである。
【図８】実施例２に係る有機薄膜トランジスタの製造方法のプロセス工程を示す断面図である。
【図９】実施例３に係る有機薄膜トランジスタのＶｇ−Ｉｄ特性の相関関係を示すグラフである。
【図１０】実施例４に係るＣＭＯＳ素子の要部構成を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は図１０（ａ）におけるＣ−Ｃ’線矢視断面図である。
【図１１】実施例４に係るＣＭＯＳ素子の製造方法のプロセス工程を示す断面図である。
【図１２】実施例４に係るＣＭＯＳ素子を用いたインバータ回路の動作特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５２】
１，１２，３０，４０ 基板
２，１３，３１，４１，４２ ゲート電極
３，１４，３２，４３ ゲート絶縁層
６，１５，３３，４４ フォトレジスト膜
４，１９，３７，４５ ソース電極
５，２０，３８，４７ ドレイン電極
４６ ソース／ドレイン電極
７，１６ 密着層
８，１７ 電極（ソース電極、ドレイン電極）
９，２１，３９，４８，５０ 有機半導体層
１０，４９，５１ 蒸着用マスク
１１ チャネル領域
３４，３５ 蒸発源
３６ 金属膜
５２ ｎ型有機薄膜トランジスタ
５３ ｐ型有機薄膜トランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、
上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、
上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、
上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
上記密着層が、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、及びモリブデン（Ｍｏ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属と、金との合金から構成されることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
上記密着層は、上記ソース電極及びドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が変化していることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
上記密着層の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層をこの順で備え、
トランジスタの構造が、ボトムゲート構造であり、且つボトムコンタクト構造であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
上記密着層は、上記ソース電極若しくはドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が減少していることを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１】
絶縁性基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを備える有機薄膜トランジスタであり、
上記ソース電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間、及び上記ドレイン電極と絶縁性基板若しくはゲート絶縁層との間に、金を主成分とした合金からなる密着層をそれぞれ備え、
上記ソース電極及びドレイン電極は金からなり、
上記密着層は、金の含有量が、６７原子％以上９７原子％以下の範囲内であることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
上記密着層が、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タンタル（Ｔａ）、及びモリブデン（Ｍｏ）からなる群から選択される少なくとも１種の金属と、金との合金から構成されることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
上記密着層は、上記ソース電極及びドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が変化していることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
上記密着層の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層をこの順で備え、
トランジスタの構造が、ボトムゲート構造であり、且つボトムコンタクト構造であることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
上記密着層は、上記ソース電極若しくはドレイン電極から、上記ゲート絶縁層へ向かって金の含有率が減少していることを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜トランジスタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１３５５４２（Ｐ２０１０−１３５５４２Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０９６１８（Ｐ２００８−３０９６１８）
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度文部科学省科学技術総合研究委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度文部科学省科学技術総合研究委託事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【Ｆターム（参考）】
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