JPH05110069A - 電界効果トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電極の変質を防止するとともに、生産性に優
れ、軽量で柔軟性に富む有機半導体薄膜を活性層として
用いることのできる電界効果トランジスタの製造方法を
得ることができる。 【構成】 活性化処理により半導体となる有機薄膜１１
に活性化処理を施し有機半導体薄膜１とし、有機半導体
薄膜１にソース電極２とドレイン電極３を形成し、ソー
ス電極２とドレイン電極３間の導電率を制御するように
ゲート電極７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活性層として有機化合
物を用いた電界効果トランジスタの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】有機化合物の中には、フタロシアニンに
代表される低分子化合物、ポリチオフェンに代表される
ようなπ−共役系高分子および上記π−共役系高分子と
骨格が同じであるが繰り返し単位数の小さいチオフェン
オリゴマーに代表されるようなπ−共役系オリゴマー
等、半導体的性質を示すものが多く知られている。これ
ら有機化合物は、無機半導体と同様に、価電子帯、伝導
帯およびこれらを隔てる禁制帯からなるバンド構造を形
成しているものと考えられ、化学的方法、電気化学的方
法および物理的方法等により価電子帯から電子を引き去
ったり（酸化）、または伝導帯に電子を注入したり（還
元）すること（以下、ドーピングという）によって電荷
を運ぶキャリアを生じるものと説明されている。このよ
うな半導体的性質から、これら有機化合物を様々な素子
に適用することができ、これまでにいくつかの報告がな
されている。

【０００３】具体的には、ポリアセチレンを用いたショ
ットキー接合素子｛刊行物（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
５２巻、８６９頁、１９８１年）および特開昭５６−１
４７４８６号公報等｝、ポリピロール系高分子を用いた
ショットキー接合素子｛刊行物（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．５４巻、２５１１頁、１９８３年）および特開昭５
９−６３７６０号公報等｝が知られている。また、無機
半導体であるｎ−型ＣｄＳとｐ−型ポリアセチレンとを
組み合わせたヘテロ接合素子が報告されている｛刊行物
（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５１巻、４２５２頁、１９
８０年）｝。有機半導体同士を組み合わせた接合素子と
しては、ｐ−型およびｎ−型ポリアセチレンを用いたｐ
ｎホモ接合素子が知られている｛刊行物（Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３３巻、１８頁、１９７８年）｝。
更に、ポリピロールとポリチオフェンからなるヘテロ接
合素子｛刊行物（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２
４巻、Ｌ５５３頁、１９８５年）｝、ポリアセチレンと
ポリＮ−メチルからなるヘテロ接合素子ピロール｛刊行
物（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５８巻、１２７９頁、１
９８５年）｝も知られている。

【０００４】また、最近では有機半導体を電界効果トラ
ンジスタの活性層に適用する試みがなされ、ポリアセチ
レンを用いたもの｛刊行物（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
５４巻、３２５５頁、１９８３年）｝、ポリ（Ｎ−メチ
ルピロ−ル）を用いたもの｛刊行物（Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔ
ｔ．８６３頁、１９８６年｝、ポリチオフェンを用いた
もの｛刊行物（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．４９
巻、１２１０頁、１９８６年）｝、金属フタロシアニン
類を用いたもの｛刊行物（Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔ
ｔ．１４５巻、３４３頁、１９８８年｝、チオフェンオ
リゴマーを用いたもの｛刊行物（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔ
ｅ Ｃｏｍｍ．７２巻、３８１頁、１９８９年）｝等が
知られている。

【０００５】ここで、電界効果トランジスタについて、
まずポリチオフェンを用いたものを例に説明する。図１
２にポリチオフェンを活性層に用いた従来のトランジス
タの断面図を示す。ここで、１は活性層となるポリチオ
フェン膜、２はソース電極となる金膜、３はドレイン電
極となる金膜、４はゲート絶縁膜となるシリコン酸化
膜、５はゲート電極兼基板であるｎ形シリコンウエハ、
６はシリコンウエハとオーミック接合を取るための電極
である。次に、このポリチオフェンを活性層に用いたト
ランジスタの製造方法について説明する。ｎ形シリコン
ウエハ５の表面に熱酸化膜または自然酸化膜４を従来の
方法により形成し、この上に通常の光リソグラフィー
法、エッチング法によりソース電極２およびドレイン電
極３となる金膜のパターンを形成し、その電極上２、３
および電極間に活性層となるポリチオフェン膜１を電界
重合法により形成している。シリコンウエハとオーミッ
ク接合を取るための電極６は、ソース電極、ドレイン電
極及び活性層を形成したシリコン基板面の反対側の酸化
膜を剥離し、Ｇａ−Ｉｎ合金を塗布することにより行っ
ている。従来の有機トランジスタの活性層の形成方法と
して、上記の電界重合法の他に、真空蒸着法、イオンク
ラスタービーム法（ＩＣＢ法）、スピンコート法、ラン
グミュア・ブロジェット法（ＬＢ法）などが報告されて
いる。

【０００６】次に、電界効果トランジスタについて、オ
リゴチオフェンを用いたものを例に説明する。図１３に
オリゴチオフェンを活性層に用いたトランジスタの断面
図を示す。ここで、１は活性層となるオリゴチオフェン
膜、２はソース電極となる金膜、３はドレイン電極とな
る金膜、４はゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜、５は
ゲート電極兼基板であるｎ形シリコンウエハ、６はシリ
コンウエハとオーミック接合を取るための電極である。
このオリゴチオフェンを活性層に用いたトランジスタの
製造方法について説明する。ｎ形シリコンウエハ５の表
面に熱酸化膜または自然酸化膜４を従来の方法により形
成し、この上に活性層となるオリゴチオフェン膜を真空
蒸着法で形成している。次に、この活性層の上に通常の
光リソグラフィー法、エッチング法によりソース電極２
およびドレイン電極３となる金膜のパターンを形成して
いる。シリコンウエハとオーミック接合を取るための電
極６は、ソース電極、ドレイン電極及び活性層を形成し
たシリコン基板面の反対側の酸化膜を剥離し、Ｇａ−Ｉ
ｎ合金を塗布することにより行っている。従来の有機ト
ランジスタは何れも、上記２つのうちのどちらかの方法
によって作製されている。

【０００７】次に、ポリチオフェンを活性層に用いたト
ランジスタを例にその動作について説明する。ソース電
極２とドレイン電極３の間に電圧をかけると、ポリチオ
フェン膜１を通してソース電極２とドレイン電極３の間
に電流が流れる。この時、絶縁膜４によりポリチオフェ
ン膜１と隔てられたゲート電極となるシリコン板５に電
圧を印加すると、電界効果によってポリチオフェン膜１
の電導度を変えることができ、従って、ソース・ドレイ
ン電極２、３の電流を制御することができる。これは絶
縁膜４に近接するポリチオフェン膜１内の蓄積層の幅が
シリコン板５に印加する電圧によって変化し、実効的な
正のキャリアからなるチャネル断面積が変化するためで
あると考えられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電界効果ト
ランジスタのうち、ポリ（Ｎ−メチルピロール）および
ポリチオフェンを活性層として用いたものは、電解重合
法により作製され生産性に欠ける。また、金属フタロシ
アニン類またはオリゴチオフェンを活性層として用いた
ものは、真空蒸着法により作製され、大型の真空装置を
用い生産性に欠ける。一般に、電界効果トランジスタの
活性層となり得る有機材料はほとんどが溶剤に不溶であ
る。ところが、加工性に優れた溶剤に可溶な前駆体から
得られる導電性高分子材料として、例えばポリ（２、５
−チエニレンビニレン）｛刊行物（Ｐｏｌｙｍ．Ｃｏｍ
ｍｕｎ．２８巻、２２９頁、１９８７年、）｝、ポリ
（ｐ−フェニレンビニレン）｛刊行物（Ｐｏｌｙｍ．Ｃ
ｏｍｍｕｎ．２５巻、３２７頁、１９８４年｝、ポリア
セチレン｛刊行物（Ｓｙｎｔｈ．Ｍｅｔ．１４巻、２４
５頁、１９８６年｝等が報告されている。これら溶剤に
可溶な高分子は、成形性に富み、スピンコート法などの
簡単な方法で大面積基板上に薄膜を形成できることか
ら、生産性に優れている。ところが、これら材料を電界
効果トランジスタの活性層に用いるには、まず溶剤に可
溶な前駆体を薄膜化し、次に前駆体から導電性高分子
（半導体）に変換（活性化）する必要がある。この変換
処理（活性化処理）は、一般的に前駆体薄膜を加熱する
ことにより行われるが、加熱だけでは変換が効率よく進
行しないことが多い。通常、これら変換を促進させるた
めには化学的処理、より具体的には酸処理を行うことが
有効である。しかしながら、化学的処理を行った場合、
ソース電極、ドレイン電極またはゲート電極が好ましく
ない化学変化を起こすという課題があった。また、この
ような課題は、活性層である有機薄膜の電気特性を制御
するために用いられる化学的ドーピング処理を行う場合
にも生じ、化学的ドーピング処理によりソース電極、ド
レイン電極およびゲート電極が腐食するなど好ましくな
い化学変化を起こすことがあった。

【０００９】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、電極の変質を防止するとともに、生産性
に優れ、軽量で柔軟性に富む有機半導体薄膜を活性層と
して用いることのできる電界効果トランジスタの製造方
法を得ることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電界効果トラン
ジスタの製造方法は、活性化処理により半導体となる有
機薄膜に活性化処理を施し有機半導体薄膜とする工程、
上記有機半導体薄膜にソース電極およびドレイン電極を
形成する工程、並びに上記ソース電極とドレイン電極間
の導電率を制御するように、ゲート電極を形成する工程
を施すものである。

【００１１】本発明の別の発明の電界効果トランジスタ
の製造方法は、端子を備えたゲート電極にゲート絶縁膜
を設ける工程、上記ゲート絶縁膜に活性化処理により半
導体となる有機薄膜を設ける工程、上記ゲート電極を保
護しながら上記有機薄膜を活性化処理し有機半導体薄膜
とした後上記ゲート電極の端子を露出させる工程、並び
に上記有機半導体薄膜にソース電極およびドレイン電極
を形成する工程を施すものである。

【００１２】

【作用】本発明において、有機薄膜を活性化処理により
有機半導体薄膜とする時、電極が活性化処理にさらされ
ないので、所期目的を達成することができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例による電界効果トラ
ンジスタの断面図であり、ここで、１は活性層となる有
機半導体薄膜、２はソース電極、３はドレイン電極、４
はゲート絶縁膜、７はゲート電極、８は基板である。図
２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の一実施例の電界効果トラ
ンジスタの製造方法の工程図であり、１１は活性化処理
により有機半導体となる有機薄膜ある。まず基板８上に
有機薄膜１１を形成し｛図２（ａ）｝、この有機薄膜１
１に所望の活性化処理（化学処理および化学的ドーピン
グ処理）を施し、活性層として働く有機半導体薄膜１に
変換する｛図２（ｂ）｝。その後、有機半導体薄膜１上
にソース電極およびドレイン電極２、３を形成し｛図２
（ｃ）｝、次いでその上にゲート絶縁膜４を形成し｛図
２（ｄ）｝、更にゲート電極７を形成する｛図２
（ｅ）｝。この手順により、有機薄膜１１に対して行わ
れる例えば化学処理および化学的ドーピング処理等の活
性化処理による、ソース電極２、ドレイン電極３および
ゲート電極７に対する影響が避けられる。

【００１４】図３は本発明の別の発明の一実施例による
電界効果トランジスタの断面図であり、ここで、１は活
性層となる有機半導体薄膜、２はソース電極、３はドレ
イン電極、４はゲート絶縁膜、７は端子を備えたゲート
電極、８は基板、１１は活性化処理により有機半導体と
なる有機薄膜である。図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の
別の発明の一実施例の電界効果トランジスタの製造方法
の工程図、図５（ｅ）〜（ｆ）は、本発明の別の発明の
一実施例の電界効果トランジスタの製造方法の工程図で
あり、図４（ｄ）の後の工程を示し、９は保護膜であ
る。まず基板８上に端子を備えたゲート電極７を形成し
｛図４（ａ）｝、その上にゲート絶縁膜４を形成する
｛図４（ｂ）｝。次いで、上記ゲート絶縁膜４上に活性
層として働く有機薄膜１１を形成し｛図４（ｃ）｝、ゲ
ート絶縁膜４で覆われていないゲート電極の露出部を保
護膜９で被覆する｛図４（ｄ）｝。その後、有機薄膜１
１に対し所望の化学処理および化学的ドーピング処理を
施し有機半導体薄膜１とした｛図５（ａ）｝後、保護膜
９を除去して端子を露出させ、上記有機半導体薄膜１上
にソース電極２およびドレイン電極３を形成する。この
手順により、有機薄膜１１に対して行われる化学処理お
よび化学的ドーピング処理の、ソース電極２、ドレイン
電極３およびゲート電極７に対する影響が避けられる。

【００１５】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の別の発明
の他の実施例の電界効果トランジスタの製造方法の工程
図、図７（ｅ）〜（ｆ）は、本発明の別の発明の他の実
施例の電界効果トランジスタの製造方法の工程図であ
り、図６（ｄ）の後の工程を示す。まず基板８上にゲー
ト電極７を形成し｛図６（ａ）｝、その上にゲート絶縁
膜４を形成する｛図６（ｂ）｝。次いで、上記ゲート絶
縁膜４上に有機薄膜１１を形成する｛図６（ｃ）｝。そ
の後、有機薄膜１１に対し所望の化学処理および化学的
ドーピング処理を施し、有機半導体薄膜１とした｛図６
（ｄ）｝。上記処理終了後、ゲート電極端子部上のゲー
ト絶縁膜を除去し、有機半導体薄膜１上にソース電極お
よびドレイン電極２、３を形成する。この手順により、
有機薄膜１１に対して行われる化学処理および化学的ド
ーピング処理の、ソース電極、ドレイン電極およびゲー
ト電極２、３、７に対する影響が避けられる。

【００１６】本発明に係わるゲート電極としては、金、
白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウ
ム、モリブデン、低抵抗ポリシリコン、低抵抗アモルフ
ァスシリコン等の金属や錫酸化物、酸化インジウムおよ
びインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）等を用いるのが一般
的であるが、もちろんこれらの材料に限られるわけでは
なく、また、これらの材料を２種以上使用しても差し支
えない。ここで、金属膜を設ける方法としては蒸着、ス
パッタリング、メッキ、各種ＣＶＤ成長の方法がある。
又、使用目的に応じて、ゲート電極７と基板８を兼ね、
シリコンウエハー、ステンレス板、銅版等の導電性の板
を用いることも可能である。

【００１７】本発明に係わる絶縁膜４としては、絶縁性
のものであれば無機、有機の何れの材料でも使用可能で
あり、一般的には酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ア
ルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン、ポリエチ
レン、ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンスル
フィド、ポリパラキシレン、ポリアクリロニトリルおよ
び各種絶縁性ＬＢ膜等が用いられ、これらの材料を２つ
以上併せて用いてもよい。特に、上記本発明の別の発明
の他の実施例に示したゲート絶縁膜で保護膜の役割を兼
ねるには、上記無機酸化物および窒化物が好ましい。こ
れらの絶縁膜の作製法としては特に制限はなく、例えば
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、プラズマ重合法、蒸着
法、スピンコーティング法、ディッピング法、クラスタ
イオンビーム蒸着法およびＬＢ法などが挙げられ、何れ
も使用可能である。また、シリコンウエハーをゲート電
極７と基板８を兼ねて用いる場合には、絶縁膜４として
はシリコンの熱酸化法等によって得られる酸化シリコン
膜が好適である。

【００１８】本発明に係わる例えば化学的処理および化
学的ドーピング処理等の活性化処理により有機半導体と
なる有機薄膜としては、薄膜形成後に化学的処理を行う
ことにより半導体的性質を有し活性層として有効に働く
もの、および化学的ドーピング処理により半導体的特性
を有し活性層として有効に働くものであればなんでもよ
い。薄膜形成後に化学的処理を行うことにより活性層と
して有効に働くものとして、例えばポリアセチレン、ポ
リ（２、５−チエニレンビニレン）、ポリ（２、５−チ
エニレンビニレン）誘導体、ポリ（２、５−フリレンビ
ニレン）、ポリ（２、５−フリレンビニレン）誘導体、
ポリ（２、５−フェニレンビニレン）、ポリ（２、５−
フェニレンビニレン）誘導体等の溶剤に可溶な前駆体薄
膜から化学的に変換することにより得られるπ−共役系
高分子や、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）、
ポリ（２−置換アニリン）、ポリ（３−置換アニリ
ン）、ポリ（２，３−二置換アニリン）等の化学的に変
換することにより所望の構造とすることができるポリア
ニリン類や、これら２種類以上の共重合体およびそれら
の両親媒性誘導体等のπ−共役系高分子が使用できる。
ここで、これら高分子の繰り返し単位数には制限がな
く、繰り返し単位数４以上のオリゴマーも使用できる。
なお、上記溶剤に可溶な前駆体薄膜から化学的に変換す
ることにより得られるπ−共役系高分子は、熱処理によ
っても変換される場合があるが、化学的処理または化学
的処理と熱処理の併用により変換効率を高めることが可
能である。上記π−共役系高分子の中でも、トランジス
タ特性およびその安定性から、特にポリ（２、５−チエ
ニレンビニレン）、ポリ（２、５−チエニレンビニレ
ン）誘導体、ポリ（２、５−フリレンビニレン）、ポリ
（２、５−フリレンビニレン）誘導体、ポリ（２、５−
フェニレンビニレン）、ポリ（２、５−フェニレンビニ
レン）誘導体等が好ましい。化学式（１）にポリアリレ
ンビニレンの

【００１９】

【化１】

【００２０】化学構造式を示す。化学的ドーピング処理
により、その有機薄膜の電気的物性を制御することによ
り活性層として有効に働くものとして、例えばポルフィ
リン類、金属ポルフィリン類、フタロシアニン類、金属
フタロシアニン類、メロシアニン等の低分子有機半導体
や、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）、テトラシアノキ
ノジメタン（ＴＣＮＱ）、およびその錯体（ＴＴＦ−Ｔ
ＣＮＱ）で代表される各種低分子や、高分子の電荷移動
錯体も用いることができ、これらの化合物を２種類以上
組み合わせて用いてもよい。更に、例えばポリアセチレ
ン、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ
（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−ニ置換ピロー
ル）、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、
ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフ
ェン、ポリイソチアナフテン、ポリ（ｐ−フェニレンビ
ニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）誘導体、ポ
リ（２、５−チエニレンビニレン）、ポリ（２、５−チ
エニレンビニレン）誘導体、ポリ（２、５−フリレンビ
ニレン）、ポリ（２、５−フリレンビニレン）誘導体、
ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）、ポリ（２−
置換アニリン）、ポリ（３−置換アニリン）、ポリ
（２，３−二置換アニリン）、ポリジアセチレン類、ポ
リアズレン、ポリピレン、ポリカルバゾール、ポリ（Ｎ
−置換カルバゾール）、ポリセレノフェン、ポリフラ
ン、ポリベンゾフラン、ポリパラフェニレン、ポリパラ
フェニレンビニレン、ポリインドール、ポリピリダジ
ン、ポリアセンおよびグラファイト状高分子等、並びに
これら２種類以上の共重合体及びそれらの両親媒性誘導
体等のπ−共役系高分子が使用できる。ここで、これら
高分子の繰り返し単位数には制限がなく、繰り返し単位
数４以上のオリゴマーも使用できる。

【００２１】これら有機薄膜の作製法としては、真空蒸
着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスター
ビーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレー
ティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、プラズマ重
合法、電解重合法、化学重合法、スピンコート法、キャ
スト法、ディッピング法、ロールコート法、バーコート
法およびＬＢ法等が挙げられ、材料に応じて使用でき
る。ただし、この中で生産性の点で、簡単に薄膜が形成
できるスピンコート法、キャスト法、ディッピング法、
ロールコート法、バーコート法等が好まれる。これら有
機半導体からなる薄膜の膜厚としては、特に制限はない
が、得られたトランジスタの特性は、有機半導体からな
る活性層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜
厚は、有機半導体により異なるが、一般に３０００オン
グストローム以下が好ましい。薄膜形成後に化学的処理
を行うことにより活性層として有効に働く有機薄膜も、
しばしばドーピング処理によりその電気特性が制御され
るが、他の素子構成部を化学的に変質させない限り、
（１）気相からのドーピング、（２）液相からのドーピ
ング、（３）電気化学的ドーピング、（４）光開始ドー
ピング等化学的ドーピングおよび例えば刊行物｛工業材
料、３４巻、第４号、５５頁、１９８６年｝に示された
イオン注入法等の物理的ドーピングの何れも使用可能で
ある。

【００２２】本発明の別の発明に係わる有機薄膜を活性
化処理する工程におけるゲート電極の保護は、ゲート電
極がゲート絶縁膜を設ける時に同時にゲート絶縁膜で被
覆されている時（図６、図７）は必要ないが、ゲート電
極の一部が露出している場合、その露出部に化学的処理
および化学的ドーピング処理に対し耐性があり、電極を
有効に保護する保護膜を設ける必要がある。保護膜とし
ては、例えば通常のノボラック系、クロル化ポリスチレ
ン系、ＰＭＭＡ系、ポリビニルフェノール系等のレジス
ト材料が挙げられる。

【００２３】本発明に係わる基板には絶縁性の材料であ
ればいずれも使用可能であり、具体的には、ガラス、ア
ルミナ焼結体やポリイミドフィルム、ポリエステルフィ
ルム、ポリエチレンフィルム、ポリフェニレンスルフィ
ド膜、ポリパラキシレン膜などの各種絶縁性プラスチッ
クなどが使用可能である。以下に、さらに具体的な実施
例を述べるが、もちろんこれをもって本発明を限定する
ものではない。

【００２４】実施例１．基板である直径２インチ，厚さ
０．７ｍｍの無アルカリガラスウエハー上に、化学式
（２）の構造式で表される

【００２５】

【化２】

【００２６】ポリ（２，５−チエニレンビニレン）の前
駆体ポリマーの２ｗｔ％ジメチルホルムアミド溶液を上
記素子基板上にスピンコートし有機薄膜を得た。スピン
コートは、回転数：４０００ｒｐｍ、回転時間：６０
秒、雰囲気温度：６０℃にて空気中で行った。このよう
にして形成した前駆体ポリマーからなる薄膜に対し、十
分乾燥後、赤外線ゴールドイメージ炉を用い、塩化水素
ガスを含む窒素気流下で２００℃にて６０分間、加熱す
ることにより化学処理を施し活性層となる有機半導体薄
膜を得た。塩化水素ガス供給は、ガス洗浄瓶中の塩酸試
薬原液上に窒素ガスを流し込み、このガス洗浄瓶から流
出する塩化水素ガスを含む窒素ガスを濃硫酸ならびに塩
化カルシウム乾燥管で乾燥させ、イメージ炉内に流入す
ることにより行った。上記加熱処理後、ポリ（２，５−
チエニレンビニレン）の前駆体ポリマーは、化学式
（３）の構造式で表される

【００２７】

【化３】

【００２８】ポリ（２，５−チエニレンビニレン）に変
換され、光沢を有する褐色の極めて均質な膜となった。
この前駆体ポリマーからポリ（２，５−チエニレンビニ
レン）への変換は、図８に示された本発明の一実施例に
係わる化学処理により得られた有機半導体膜の赤外線吸
収スペクトルに見られる。即ち、前駆体ポリマーの側鎖
エーテル結合に基づく１１００ｃｍ^-1のＣ−Ｏ−Ｃ伸縮
振動の吸収が消失し、ポリ（２，５−チエニレンビニレ
ン）のビニレン結合に基づく１５９０ｃｍ^-1のトランス
ビンレンＣ−Ｈ面外変角振動の吸収が現れることにより
確認された。図９に、熱処理のみ施した上記有機薄膜の
赤外線吸収スペクトルを比較のために示す。さらに、上
記前駆体ポリマーからポリ（２，５−チエニレンビニレ
ン）への変換は、電子スペクトルに見られ、上記加熱処
理後およそ５３０ｎｍに極大を持つπ−π^*に基づく吸
収が出現し、一重結合と二重結合の繰り返しによるπ−
共役結合が形成していることからも確認された。次い
で、この有機半導体膜のポリ（２，５−チエニレンビニ
レン）膜上に、通常の蒸着法、光リソグラフィー法およ
びエッチング法を用いて厚さ１０００オングストローム
のインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）薄膜パターンを形成
した。その上に通常の蒸着法ならびにマスク法を用いて
厚さ５０００オングストロームのＳｉＯ_X絶縁膜を形成
した。さらに、その上に、通常の蒸着法および光リソグ
ラフィー法およびエッチング法を用いて厚さ１０００オ
ングストロームのクロム薄膜パターンを形成し本発明の
一実施例による電界効果トランジスタを得た。この様に
して得られたトランジスタは絶縁ゲート電界効果トラン
ジスタで構成され、図１に示される断面となる。この場
合、１は活性層となるＰＴＶ膜、２はソース電極となる
ＩＴＯ膜、３はドレイン電極となるＩＴＯ膜、４はゲー
ト絶縁膜となるＳｉＯ₂蒸着膜、７はゲート電極である
クロム膜、８はガラスウエハ素子基板である。ここで、
ポリ（２，５−チエニレンビニレン）は何らドーピング
処理を施さなくても半導体特性を示し、トランジスタの
活性層として働く。上記トランジスタのチャネル幅
（Ｗ）、チャネル長（Ｌ）はそれぞれ２ｍｍ、２．５μ
ｍである。図１０は本発明の一実施例によるトランジス
タと従来のトランジスタを比較する電気特性図であり、
横軸はトランジスタのゲート電圧（Ｖ_G）、縦軸はチャ
ネル電流（Ｉ_D）で、ソース・ドレイン電圧Ｖ_DS＝−２
０ｖでの静特性を示している。図中、Ａは本発明の一実
施例によるトランジスタの電気特性である。

【００２９】比較例１．実施例１において、有機薄膜に
化学的処理を施さない他は実施例１と同様にしてトラン
ジスタを得、実施例１と同様にしてその電気特性を測定
した。図１０中Ｃにその電気特性を示す。

【００３０】図１０により、電極を損なうことなく化学
的処理を行なうことにより得られた有機半導体薄膜を活
性層とする、実施例１で得られた電界効果トランジスタ
は従来よりおよそ一桁ＯＮ電流を増加できることが判
る。キャリア移動度はおよそ１×１０^-1ｃｍ²／Ｖ・ｓ
ｅｃと求められた。

【００３１】実施例２．基板である直径２インチ，厚さ
０．７ｍｍの無アルカリガラスウエハー上に、通常の蒸
着法、光リソグラフィー法ならびにエッチング法を用い
て厚さ１０００オングストロームのクロムパターンを形
成した。その上に通常の蒸着法およびマスク法を用いて
厚さ５０００オングストロームのＳｉＯ_X絶縁膜を形成
した。実施例１と同様に、化学式（１）で表されるポリ
（２，５−チエニレンビニレン）の前駆体ポリマーの２
ｗｔ％ジメチルホルムアミド溶液を上記素子基板上にス
ピンコートした。スピンコートは、回転数：４０００ｒ
ｐｍ、回転時間：６０秒、雰囲気温度：６０℃にて空気
中で行った。電極取り出し部のような、絶縁膜に覆われ
ていないクロム電極露出部上に、クロム電極の保護膜と
して通常のノボラック系ポジ型レジストデあるＡＺ１３
５０を、１．５μｍの厚さで被覆した。

【００３２】このようにして形成した前駆体ポリマーか
らなる有機薄膜に対し、十分乾燥後、赤外線ゴールドイ
メージ炉を用い、塩化水素ガスを含む窒素気流下で２０
０℃にて６０分間、加熱することにより化学処理を施し
有機半導体薄膜を得た。塩化水素ガス供給は、ガス洗浄
瓶中の塩酸試薬原液上に窒素ガスを流し込み、このガス
洗浄瓶から流出する塩化水素ガスを含む窒素ガスを濃硫
酸および塩化カルシウム乾燥管で乾燥させ、イメージ炉
内に流入することにより行った。実施例１と同様、上記
加熱処理後、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）の前
駆体ポリマーは、化学式（２）で表されるポリ（２，５
−チエニレンビニレン）に変換され、光沢を有する褐色
の極めて均質な膜となった。

【００３３】この前駆体ポリマーからポリ（２，５−チ
エニレンビニレン）への変換は、化学処理後の膜の赤外
線吸収スペクトルにおいて、前駆体ポリマーの側鎖エー
テル結合に基づく１１００ｃｍ^-1のＣ−Ｏ−Ｃ伸縮振動
の吸収が消失し、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）
のビニレン結合に基づく１５９０ｃｍ^-1のトランスビン
レンＣ−Ｈ面外変角振動の吸収が現れることにより確認
された。また、上記前駆体ポリマーからポリ（２，５−
チエニレンビニレン）への変換は、電子スペクトルにお
いて、上記加熱処理後およそ５３０ｎｍに極大を持つπ
−π^*に基づく吸収が出現し、一重結合と二重結合の繰
り返しによるπ−共役結合が形成していることからも確
認された。

【００３４】次いで、上記電極取り出し部等の絶縁膜に
覆われていない電極上の、ノボラック系ポジ型レジスト
デあるＡＺ１３５０をアセトンで除去した。その後ポリ
（２，５−チエニレンビニレン）膜上に、通常の蒸着法
を用いて厚さ３００オングストロームのクロム薄膜を形
成し、引き続きその上に厚さ７００オングストロームの
金薄膜を形成した。ここで、下地のクロムは金電極とポ
リ（２，５−チエニレンビニレン）膜との密着性を向上
させる目的で使用した。次に、このクロムを下地とする
金電極を通常の光リソグラフィー法およびエッチング法
で目的の形状にパターニングし、本発明の別の発明の一
実施例による電界効果トランジスタを得た。この様にし
て得られたトランジスタは絶縁ゲート電界効果トランジ
スタで構成され、図３に示される断面となる。ここで、
１は活性層となるＰＴＶ膜、２はソース電極となる金
膜、３はドレイン電極となる金膜、４はゲート絶縁膜と
なるＳｉＯ₂蒸着膜、７はゲート電極であるクロム膜、
８はガラスウエハ素子基板である。ここで、ポリ（２，
５−チエニレンビニレン）は何らドーピング処理を施さ
なくても半導体特性を示し、トランジスタの活性層とし
て働く。上記トランジスタのチャネル幅（Ｗ）、チャネ
ル長（Ｌ）はそれぞれ２ｍｍ、２．５μｍである。図１
０中、Ｂに、得られたトランジスタの電気特性を示す。
それによると、実施例１と同様な特性が得られ、電極を
損なうことなく化学的処理を行なうことにより得られた
有機半導体薄膜を活性層とすることにより、従来よりお
よそ一桁ＯＮ電流を増加できることが判る。キャリア移
動度はおよそ１×１０^-1ｃｍ²／Ｖ・ｓｅｃと求められ
た。

【００３５】実施例３．基板である直径２インチ，厚さ
０．７ｍｍの無アルカリガラスウエハー上に、ポリ（３
−ヘキシルチオフェン）の５ｗｔ％クロロホルム溶液を
上記素子基板上にスピンコートし有機薄膜を得た。スピ
ンコートは、回転数：４０００ｒｐｍ、回転時間：６０
秒、雰囲気温度：２０℃、窒素雰囲気中で行った。この
ようにして形成した有機薄膜を十分乾燥後、塩化水素ガ
スを含む窒素気流下で化学ドーピング処理を施し、有機
半導体薄膜を得た。塩化水素ガス供給は、ガス洗浄瓶中
の塩酸試薬原液上に窒素ガスを流し込み、このガス洗浄
瓶から流出する塩化水素ガスを含む窒素ガスを濃硫酸な
らびに塩化カルシウム乾燥管で乾燥させ、グローボック
ス内に流入することにより行った。このドーピング処理
により電気伝導度が１０^-8Ｓ／ｃｍから１０^-6Ｓ／ｃｍ
に増加した。

【００３６】次いで、このドーピング処理を施されたポ
リ（３−ヘキシルチオフェン）上に、通常の蒸着法を用
いて厚さ３００オングストロームのクロム薄膜を形成
し、引き続きその上に厚さ７００オングストロームの金
薄膜を形成した。ここで、下地のクロムは金電極とポリ
（３−ヘキシルチオフェン）膜との密着性を向上させる
目的で使用した。次に、このクロムを下地とする金電極
を通常の光リソグラフィー法およびエッチング法で目的
の形状にパターニングした。その上に通常の蒸着法なら
びにマスク法を用いて厚さ５０００オングストロームの
ＳｉＯ_X絶縁膜を形成した。さらに、その上に、通常の
蒸着法および光リソグラフィー法およびエッチング法を
用いて厚さ１０００オングストロームのクロム薄膜パタ
ーンを形成し、本発明の他の実施例による電界効果トラ
ンジスタを得た。

【００３７】この様にして得られたトランジスタは絶縁
ゲート電界効果トランジスタで構成され、図１に示す断
面である。この場合、１は活性層となるポリ（３−ヘキ
シルチオフェン）膜、２はソース電極となる金膜、３は
ドレイン電極となる金膜、４はゲート絶縁膜となるＳｉ
Ｏ₂蒸着膜、７はゲート電極であるクロム膜、８はガラ
スウエハ素子基板である。上記トランジスタのチャネル
幅（Ｗ）、チャネル長（Ｌ）はそれぞれ２ｍｍ、２．５
μｍである。図１１は本発明の他の実施例によるトラン
ジスタと従来のトランジスタを比較する電気特性図であ
り、図中、Ｄは実施例３で得られたトランジスタの電気
特性を示す。横軸はトランジスタのゲート電圧
（Ｖ_G）、縦軸はチャネル電流（Ｉ_D）でソース・ドレイ
ン電圧Ｖ_DS＝−２０ｖでの静特性を示している。

【００３８】比較例２．実施例３において、有機薄膜に
化学的ドーピング処理を施さない他は実施例３と同様に
してトランジスタを得、実施例１と同様にしてその電気
特性を測定した。図１１中Ｅにその電気特性を示す。

【００３９】図１１により、電極を損なうことなく化学
的ドーピング処理を行なうことにより得られた有機半導
体薄膜を活性層とする、実施例３で得られた電界効果ト
ランジスタは従来よりおよそ一桁ＯＮ電流を増加できる
ことが判る。キャリア移動度はおよそ１×１０^-3ｃｍ²
／Ｖ・ｓｅｃと求められた。

【００４０】実施例．４基板である直径２インチ，厚さ
０．７ｍｍの無アルカリガラスウエハー上に、通常の蒸
着法、光リソグラフィー法ならびにエッチング法を用い
て厚さ１０００Ａのクロムパターンを形成した。その上
に通常の蒸着法ならびにマスク法を用いて厚さ５０００
ＡのＳｉＯ_X絶縁膜を基板全面に形成した。実施例１と
同様に、化学式２で表されるポリ（２，５−チエニレン
ビニレン）の前駆体ポリマーの２ｗｔ％ジメチルホルム
アミド溶液を上記素子基板上にスピンコートした。スピ
ンコートは、回転数：４０００ｒｐｍ、回転時間：６０
秒、雰囲気温度：６０℃にて空気中で行った。その後、
この前駆体ポリマーを、通常のリソグラフィー法ならび
にエッチング法でパターニングした。

【００４１】このようにして形成した前駆体ポリマーパ
ターンに対し、十分乾燥後、赤外線ゴールドイメージ炉
を用い、塩化水素ガスを含む窒素気流下で２００℃にて
６０分間、加熱することにより化学処理を施した。塩化
水素ガス供給は、ガス洗浄瓶中の塩酸試薬原液上に窒素
ガスを流し込み、このガス洗浄瓶から流出する塩化水素
ガスを含む窒素ガスを濃硫酸ならびに塩化カルシウム乾
燥管で乾燥させ、イメージ炉内に流入することにより行
った。実施例１と同様、上記加熱処理後、ポリ（２，５
−チエニレンビニレン）の前駆体ポリマーは、化学式３
で表されるポリ（２，５−チエニレンビニレン）に変換
され、光沢を有する褐色の極めて均質な膜となった。

【００４２】この前駆体ポリマーからポリ（２，５−チ
エニレンビニレン）への変換は、化学処理後の膜の赤外
線吸収スペクトルにおき、前駆体ポリマーの側鎖エーテ
ル結合に基づく１１００ｃｍ^-1のＣ−Ｏ−Ｃ伸縮振動の
吸収が消失し、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）の
ビニレン結合に基づく１５９０ｃｍ^-1のトランスビンレ
ンＣ−Ｈ面外変角振動の吸収が現れることにより確認さ
れた。また、上記前駆体ポリマーからポリ（２，５−チ
エニレンビニレン）への変換は、電子スペクトルにお
き、上記加熱処理後およそ５３０ｎｍに極大を持つπ−
π^*に基づく吸収が出現し、一重結合と二重結合の繰り
返しによるπ−共役結合が形成していることからも確認
された。

【００４３】次いで、レジスト材料を用いた光リソグラ
フィー法によって、露出が必要な上記電極取り出し部等
の電極上の絶縁膜のみをフッ化水素酸、フッ化アンモニ
ウム混液でエッチングした。その後ポリ（２，５−チエ
ニレンビニレン）膜上に、通常の蒸着法を用いて厚さ３
００Ａのクロム薄膜を形成し、引き続きその上に厚さ７
００Ａの金薄膜を形成した。ここで、下地のクロムは金
電極とポリ（２，５−チエニレンビニレン）膜との密着
性を向上させる目的で使用した。次に、このクロムを下
地とする金電極を通常の光リソグラフィー法およびエッ
チング法で目的の形状にパターニングした。

【００４４】この様にして得られたトランジスタは絶縁
ゲート電界効果トランジスタで構成される。図３にトラ
ンジスタの断面図を示す。ここで、１は活性層となるＰ
ＴＶ膜、２はソース電極となる金膜、３はドレイン電極
となる金膜、４はゲート絶縁膜となるＳｉＯ_x蒸着膜、
７はゲート電極であるクロム膜、８はガラスウエハ素子
基板である。ここで、ポリ（２，５−チエニレンビニレ
ン）は何らドーピング処理を施さなくても半導体特性を
示し、トランジスタの活性層として働く。上記トランジ
スタのチャネル幅（Ｗ）、チャネル長（Ｌ）はそれぞれ
２ｍｍ、２．５μｍである。図１１に示す実施例３で得
られたトランジスタの電気特性と同様の特性を示した。
実施例３と同様に、実施例１と同様な特性が得られ、素
子構成部を損なうことなく化学的処理を行った有機薄膜
を活性層とすることにより、従来よりおよそ一桁ＯＮ電
流を増加できることが判る。キャリア移動度はおよそ１
×１０^-1ｃｍ²／Ｖ・ｓｅｃと求められた。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は活性化処理
により半導体となる有機薄膜に活性化処理を施し有機半
導体薄膜とする工程、上記有機半導体薄膜にソース電極
およびドレイン電極を形成する工程、並びに上記ソース
電極とドレイン電極間の導電率を制御するようにゲート
電極を形成する工程を施すことにより、また、本発明の
別の発明は、端子を備えたゲート電極にゲート絶縁膜を
設ける工程、上記ゲート絶縁膜に活性化処理により半導
体となる有機薄膜を設ける工程、上記ゲート電極を保護
しながら上記有機薄膜を活性化処理し有機半導体薄膜と
した後上記ゲート電極の端子を露出させる工程、並びに
上記有機半導体薄膜にソース電極およびドレイン電極を
形成する工程を施すことにより、電極の変質を防止する
とともに、生産性に優れ、軽量で柔軟性に富む有機半導
体薄膜を活性層として用いることのできる電界効果トラ
ンジスタの製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電界効果トランジスタ
の断面図である。

【図２】本発明の一実施例の電界効果トランジスタの製
造の工程図である。

【図３】本発明の別の発明の一実施例による電界効果ト
ランジスタの断面図である。

【図４】本発明の別の発明の一実施例の電界効果トラン
ジスタの製造の工程図である。

【図５】本発明の別の発明の一実施例の電界効果トラン
ジスタの製造の工程図である。

【図６】本発明の別の発明の他の実施例の電界効果トラ
ンジスタの製造の工程図である。

【図７】本発明の別の発明の他の実施例の電界効果トラ
ンジスタの製造の工程図である。

【図８】本発明の一実施例に係わる化学処理により得ら
れた有機半導体膜の赤外線吸収スペクトル図である。

【図９】化学的処理を施さない有機薄膜の赤外線吸収ス
ペクトル図である。

【図１０】本発明によるトランジスタと従来を比較する
電気特性図である。

【図１１】本発明によるトランジスタと従来を比較する
電気特性図である。

【図１２】従来のトランジスタの断面図である。

【図１３】従来のトランジスタの断面図である。

【符号の説明】

１ 有機半導体膜 ２ ソース電極 ３ ドレイン電極 ４ ゲート絶縁膜 ７ ゲート電極 １１ 有機薄膜

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年２月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】具体的には、ポリアセチレンを用いたショ
ットキー接合素子｛刊行物（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．
５２巻、８６９頁、１９８１年）および特開昭５６−１
４７４８６号公報等｝、ポリピロール系高分子を用いた
ショットキー接合素子｛刊行物（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．５４巻、２５１１頁、１９８３年）および特開昭５
９−６３７６０号公報等｝が知られている。また、無機
半導体であるｎ−型ＣｄＳとｐ−型ポリアセチレンとを
組み合わせたヘテロ接合素子が報告されている｛刊行物
（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５１巻、４２５２頁、１９
８０年）｝。有機半導体同士を組み合わせた接合素子と
しては、ｐ−型およびｎ−型ポリアセチレンを用いたｐ
ｎホモ接合素子が知られている｛刊行物（Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３３巻、１８頁、１９７８年）｝。
更に、ポリピロールとポリチオフェンからなるヘテロ接
合素子｛刊行物（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２
４巻、Ｌ５５３頁、１９８５年）｝、ポリアセチレンと
ポリＮ−メチルピロールからなるヘテロ接合素子｛刊行
物（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５８巻、１２７９頁、１
９８５年）｝も知られている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】次に、電界効果トランジスタについて、オ
リゴチオフェンを用いたものを例に説明する。図１３に
オリゴチオフェンを活性層に用いたトランジスタの断面
図を示す。ここで、１は活性層となるオリゴチオフェン
膜、２はソース電極となる金膜、３はドレイン電極とな
る金膜、４はゲート絶縁膜となるシリコン酸化膜、５は
ゲート電極兼基板であるｎ形シリコンウエハ、６はシリ
コンウエハとオーミック接合を取るための電極である。
このオリゴチオフェンを活性層に用いたトランジスタの
製造方法について説明する。ｎ形シリコンウエハ５の表
面に熱酸化膜または自然酸化膜４を従来の方法により形
成し、この上に活性層となるオリゴチオフェン膜を真空
蒸着法で形成している。次に、この活性層の上に通常の
マスク法によりソース電極２およびドレイン電極３とな
る金膜のパターンを形成している。シリコンウエハとオ
ーミック接合を取るための電極６は、ソース電極、ドレ
イン電極及び活性層を形成したシリコン基板面の反対側
の酸化膜を剥離し、Ｇａ−Ｉｎ合金を塗布することによ
り行っている。従来の有機トランジスタは何れも、前述
の活性層の形成方法を除いて、上記２つのうちのどちら
かの方法によって作製されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】

【化１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】本発明に係わる基板には絶縁性の材料であ
ればいずれも使用可能であり、具体的には、ガラス、石
英、アルミナ焼結体やポリイミドフィルム、ポリエステ
ルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリフェニレンス
ルフィド膜、ポリパラキシレン膜などの各種絶縁性プラ
スチックなどが使用可能である。以下に、さらに具体的
な実施例を述べるが、もちろんこれをもって本発明を限
定するものではない。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】ポリ（２，５−チエニレンビニレン）に変
換され、光沢を有する褐色の極めて均質な膜となった。
この前駆体ポリマーからポリ（２，５−チエニレンビニ
レン）への変換は、図８に示された本発明の一実施例に
係わる化学処理により得られた有機半導体膜の赤外線吸
収スペクトルに見られる。即ち、前駆体ポリマーの側鎖
エーテル結合に基づく１１００ｃｍ^-1のＣ−Ｏ−Ｃ伸縮
振動の吸収が消失し、ポリ（２，５−チエニレンビニレ
ン）のビニレン結合に基づく１５９０ｃｍ^-1のトランス
ビンレンＣ−Ｈ面外変角振動の吸収が現れることにより
確認された。図９に、熱処理のみ施した上記有機薄膜の
赤外線吸収スペクトルを比較のために示す。さらに、上
記前駆体ポリマーからポリ（２，５−チエニレンビニレ
ン）への変換は、電子スペクトルに見られ、上記加熱処
理後およそ５３０ｎｍに極大を持つπ−π^*に基づく吸
収が出現し、一重結合と二重結合の繰り返しによるπ−
共役結合が形成していることからも確認された。次い
で、この有機半導体膜のポリ（２，５−チエニレンビニ
レン）膜上に、通常のスパッタ法、光リソグラフィー法
およびエッチング法を用いて厚さ１０００オングストロ
ームのインジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）薄膜パターンを
形成した。その上に通常の蒸着法ならびにマスク法を用
いて厚さ５０００オングストロームのＳｉＯ_X絶縁膜を
形成した。さらに、その上に、通常の蒸着法および光リ
ソグラフィー法およびエッチング法を用いて厚さ１００
０オングストロームのクロム薄膜パターンを形成し本発
明の一実施例による電界効果トランジスタを得た。この
様にして得られたトランジスタは絶縁ゲート電界効果ト
ランジスタで構成され、図１に示される断面となる。こ
の場合、１は活性層となるＰＴＶ膜、２はソース電極と
なるＩＴＯ膜、３はドレイン電極となるＩＴＯ膜、４は
ゲート絶縁膜となるＳｉＯ_X 蒸着膜、７はゲート電極で
あるクロム膜、８はガラスウエハ素子基板である。ここ
で、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）は何らドーピ
ング処理を施さなくても半導体特性を示し、トランジス
タの活性層として働く。上記トランジスタのチャネル幅
（Ｗ）、チャネル長（Ｌ）はそれぞれ２ｍｍ、２．５μ
ｍである。図１０は本発明の一実施例によるトランジス
タと従来のトランジスタを比較する電気特性図であり、
横軸はトランジスタのゲート電圧（Ｖ_G）、縦軸はチャ
ネル電流（Ｉ_D）で、ソース・ドレイン電圧Ｖ_DS＝−２
０ｖでの静特性を示している。図中、Ａは本発明の一実
施例によるトランジスタの電気特性である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】実施例２．基板である直径２インチ，厚さ
０．７ｍｍの無アルカリガラスウエハー上に、通常の蒸
着法、光リソグラフィー法ならびにエッチング法を用い
て厚さ１０００オングストロームのクロムパターンを形
成した。その上に通常の蒸着法およびマスク法を用いて
厚さ５０００オングストロームのＳｉＯ_X絶縁膜を形成
した。実施例１と同様に、化学式（１）で表されるポリ
（２，５−チエニレンビニレン）の前駆体ポリマーの２
ｗｔ％ジメチルホルムアミド溶液を上記素子基板上にス
ピンコートした。スピンコートは、回転数：４０００ｒ
ｐｍ、回転時間：６０秒、雰囲気温度：６０℃にて空気
中で行った。電極取り出し部のような、絶縁膜に覆われ
ていないクロム電極露出部上に、クロム電極の保護膜と
して通常のノボラック系ポジ型レジストであるＡＺ１３
５０を、１．５μｍの厚さで被覆した。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】次いで、上記電極取り出し部等の絶縁膜に
覆われていない電極上の、ノボラック系ポジ型レジスト
デあるＡＺ１３５０をアセトンで除去した。その後ポリ
（２，５−チエニレンビニレン）膜上に、通常の蒸着法
を用いて厚さ３００オングストロームのクロム薄膜を形
成し、引き続きその上に厚さ７００オングストロームの
金薄膜を形成した。ここで、下地のクロムは金電極とポ
リ（２，５−チエニレンビニレン）膜との密着性を向上
させる目的で使用した。次に、このクロムを下地とする
金電極を通常の光リソグラフィー法およびエッチング法
で目的の形状にパターニングし、本発明の別の発明の一
実施例による電界効果トランジスタを得た。この様にし
て得られたトランジスタは絶縁ゲート電界効果トランジ
スタで構成され、図３に示される断面となる。ここで、
１は活性層となるＰＴＶ膜、２はソース電極となる金
膜、３はドレイン電極となる金膜、４はゲート絶縁膜と
なるＳｉＯ _X 蒸着膜、７はゲート電極であるクロム膜、
８はガラスウエハ素子基板である。ここで、ポリ（２，
５−チエニレンビニレン）は何らドーピング処理を施さ
なくても半導体特性を示し、トランジスタの活性層とし
て働く。上記トランジスタのチャネル幅（Ｗ）、チャネ
ル長（Ｌ）はそれぞれ２ｍｍ、２．５μｍである。図１
０中、Ｂに、得られたトランジスタの電気特性を示す。
それによると、実施例１と同様な特性が得られ、電極を
損なうことなく化学的処理を行なうことにより得られた
有機半導体薄膜を活性層とすることにより、従来よりお
よそ一桁ＯＮ電流を増加できることが判る。キャリア移
動度はおよそ１×１０^-1ｃｍ²／Ｖ・ｓｅｃと求められ
た。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】この様にして得られたトランジスタは絶縁
ゲート電界効果トランジスタで構成され、図１に示す断
面である。この場合、１は活性層となるポリ（３−ヘキ
シルチオフェン）膜、２はソース電極となる金膜、３は
ドレイン電極となる金膜、４はゲート絶縁膜となるＳｉ
Ｏ_X 蒸着膜、７はゲート電極であるクロム膜、８はガラ
スウエハ素子基板である。上記トランジスタのチャネル
幅（Ｗ）、チャネル長（Ｌ）はそれぞれ２ｍｍ、２．５
μｍである。図１１は本発明の他の実施例によるトラン
ジスタと従来のトランジスタを比較する電気特性図であ
り、図中、Ｄは実施例３で得られたトランジスタの電気
特性を示す。横軸はトランジスタのゲート電圧
（Ｖ_G）、縦軸はチャネル電流（Ｉ_D）でソース・ドレイ
ン電圧Ｖ_DS＝−２０ｖでの静特性を示している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性化処理により半導体となる有機薄膜
   に活性化処理を施し有機半導体薄膜とする工程、上記有
   機半導体薄膜にソース電極およびドレイン電極を形成す
   る工程、並びに上記ソース電極とドレイン電極間の導電
   率を制御するようにゲート電極を形成する工程を施す電
   界効果トランジスタの製造方法。
2. 【請求項２】 端子を備えたゲート電極にゲート絶縁膜
   を設ける工程、上記ゲート絶縁膜に活性化処理により半
   導体となる有機薄膜を設ける工程、上記ゲート電極を保
   護しながら上記有機薄膜を活性化処理し有機半導体薄膜
   とした後上記ゲート電極の端子を露出させる工程、並び
   に上記有機半導体薄膜にソース電極およびドレイン電極
   を形成する工程を施す電界効果トランジスタの製造方
   法。