유기 전계효과 트랜지스터 및 반도체장치 document_id A220623052632

전계효과 트랜지스터는, 소스 전극과 드레인 전극의 2개의 전극 사이에 설치되어 있는 반도체층의 전기전도도를 게이트 전극에 인가하는 전압으로 제어하는 것으로, 기본적으로는, ｐ형 혹은 ｎ형의 어느 한쪽의 캐리어(정공 혹은 전자)가 전하를 수송한다, 유니폴라 소자의 대표적인 것이다. 이들 전계효과 트랜지스터는, 그것의 조합에 의해 여러 가지의 스위칭소자나 증폭 소자를 형성할 수 있으므로, 여러가지 분야에서 응용되고 있다. 예를 들면 액티브 매트릭스형 디스플레이에 있어서의 화소의 스위칭소자 등이 그 응용예로서 들 수 있다. 지금까지, 전계효과 트랜지스터에 사용하는 반도체 재료로서는, 실리콘으로 대표되는 무기 반도체 재료가 널리 사용되어 왔다. 그러나, 무기 반도체 재료를 반도체층으로서 성막하기 위해서는 고온에서 처리할 필요가 있기 때문에, 기판에 플라스틱 기판이나 필름을 사용하는 것이 어렵다. 이에 대하여 유기 반도체 재료를 반도체층으로서 사용하면, 비교적 저온에서도 성막이 가능하다. 따라서, 유리 기판 뿐만 아니라 플라스틱 등의 열내구성이 작은 기판 위에도 원리적으로 전계효과 트랜지스터를 제조하는 것이 가능해 진다. 이렇게, 유기 반도체 재료를 반도체층으로 한 전계효과 트랜지스터(이하, "유기 전계효과 트랜지스터"라고 기재한다)의 예로서, 이산화규소(ＳｉＯ2)를 게이트 절연층으로 하고, 펜타센을 반도체층으로 한 것(하기 비특허문헌 1 참조)을 들 수 있다. 이 보고에서는 전계 효과 이동도가 1cm2/Ｖｓ로 보고되어 있어, 유기 반도체 재료를 반도체층으로 하여도, 아모퍼스 실리콘에 필적하는 트랜지스터 성능이 얻어지는 것이 보고되어 있다. 그런데, 유기 전계효과 트랜지스터에서는, 소스 전극 및 드레인 전극과 반도체층의 사이에서 캐리어의 교환이 행해지지만, 그것의 계면에 에너지 장벽이 존재하면 전계 효과 이동도 등의 트랜지스터 특성이 저하해 버린다. 이것을 개선하기 위해서, 소스 전극 또는 드레인 전극과 반도체층의 계면에 불화 리튬층을 사용하는 것(하기 특허문헌 1 참조)이 제안되어 있지만, n채널형의 유기 전계효과 트랜지스터에밖에 적용할 수 없기 때문에, 유기 반도체 재료의 종류는 ｎ형의 것에 한정된다. 또한 도전성 부여제를 반도체층에 도프하는 것(하기 특허문헌 2 참조)도 제안되어 있지만, 도전성 부여제는 화학적 안정성이 부족하다고 하는 문제가 있다. 더욱이, 이들 전극재료와 유기 반도체 재료의 밀착성도, 내구성이 우수한 트랜지스터를 얻기 위해서는 중요하다. 따라서, 각종의 유기 반도체 재료를 사용한 유기 전계효과 트랜지스터에 대하여 사용할 수 있고, 화학적으로 안정하며, 유기 반도체 재료와의 밀착성이 우수한 소스 전극 및 드레인 전극이 요망되고 있다. 이러한 소스 전극 및 드레인 전극을 적용함으로써 전계 효과 이동도가 양호하고, 내구성이 우수한 유기 전계효과 트랜지스터가 얻어지기 때문이다. 또한 유기 전계효과 트랜지스터에 있어서는, 소스 전극 및 드레인 전극은 배선으로서도 겸용되기 때문에, 높은 도전성이 필요하게 된다. 그렇지만, 전술한 바와 같은 특성과 높은 도전성을 겸비한 소스 전극 및 드레인 전극은 보고되지 않고 있다. [비특허문헌 1] Ｙ．Ｙ．Ｌｉｎ, Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌａｃｈ, Ｓ．Ｆ．Ｎｅｌｓｏｎ, Ｔ．Ｎ．Ｊａｃｋｓｏｎ， ＩＥＥＥ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ Ｌｅｔｔｅｒｓ, Ｖｏｌ． 18, 606-608(1997) [특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 특개 2003-298056 [특허문헌 2] 일본국 공개특허공보 특개 2004-228371