JPS62183181A - 電界効果トランジスタおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電界効果トランジスタおよびその製造方法に
関するものである。

従来の技術 従来、電界効果トランジスタは、半導体としてシリコン
、ゲルマニュウムなどの単結晶基板を用いていた。この
単結晶基板を用いる方法では、半導体製造装置の制約か
ら、大面積化は困難である。

また、アモルファスシリコン、ポリシリコンを半導体に
使って電界効果トランジスタを製造する方法力する。ア
モルファスシリコンやポリシリコンはプラズマ堆積法を
使って作られている。電界効果トランジスタなどの能動
素子を均一に、大面積に製造することに、前述のシリコ
ンと同様に半導体製造装置の制約や、プラズマ制御の困
難さなどの欠点を有していた。無機半導体では前述の欠
点を有するので、有機高分子を半導体として使った技術
が提案（例えば特開昭５８−１１４４６５号公報など）
されている。しかし、この提案されている有機高分子半
導体の製造方法は、大面積の基板に触媒を塗布しその後
原料ガスを基板上に導入する方法である。しかし、触媒
を大面積に均一に塗布することが困難であり、さらに、
原料ガスを大面積に均一に導入することも困難である。

発明が解決しようとする問題点 本発明は電界効果トランジスタを大面積基板に高密度お
よび均一に形成しようとするものである。

問題点を解決するための手段 絶縁基板上に形成したゲート電極と、前記ゲート電極を
被覆する絶縁膜と、前記絶縁膜上に電解重合法で形成し
た有機高分子からなる半導体層と、前記半導体層上に形
成したソース電極およびドレーン電極とをそなえた電界
効果トランジスタを構成する。

作用 電解重合法によシ形成される有機高分子膜は、大面積の
場合であっても、均一に作成することが容易である。

実施例 発明者らは、電解重合法において、絶縁膜に被覆された
電極に電解重合膜を形成する方法を見いだした。すなわ
ち、電解中に周期的に一定時間逆バイアスを電極に印加
するものである。

この方法によシミ解重合膜を得ることができる理由は以
下のように推測される。

絶縁膜として例えば酸化タングステン（以下ＷＯ，）　
　を用いた場合を例示し説明する。

モノマを溶解した極性溶媒の電解液中で、陰極として白
金電極、陽極としてＷＯ３を被覆した電極を用いて、周
期的に一定時間の逆バイアスを印加し電解酸化を行なう
。逆バイアス印加時Ｗ０３は式１に示すように還元され
る（式中Ｍ　は水素。

リチウム、ナトリウムなど一価の陽イオンを示す）。

生成したＭＷＯ３は電子伝導性となる。

ＷＯ＋Ｍ”＋ａ　　−Ｑ　ＭＷＯ・旧−・１次に正バイ
アス時にＭＷＯ，は式２に示すように酸化される。

ＭＷＯ３−＋　　Ｎｏ、＋Ｍ　　＋ｅ　　＝−・−２正
バイアス時にＭＷＯ３から電子の引き抜きがおこり、該
膜は電子伝導性から絶縁性へと変化する。

この際反応に時間的な遅れがあり、電子伝導性を保持し
ている間に該膜表面で会合し重合する。

本発明を適用しうる絶縁膜としては、ＷＯ３のほかに、
酸化モリブデン（ＭＯＯ３）＋酸化チタン（Ｔｉｅ）、
酸化タンタル（Ｔａ、Ｏ，）、酸化ニオブ（Ｗｂ２０５
）ｌ酸化シリコン（Ｓ１０□）、酸化スズ（ＳｎＯ□）
、五酸化バナジウム（ｖ２０５）など陽イオンのインタ
カレション可能な酸化物は全て挙げることができる。ま
た、酸化膜としては熱酸化法、抵抗加熱蒸着法、スパッ
タ蒸着法、電子ビーム蒸着法、プラズマ堆積法、光分解
気相堆積法、熱分解気相堆積法および電解酸化法などに
よって得られる膜が有効に作用することは自明である。

さらに、本発明は電解重合しうるモノマすべてに適用可
能であるが、とくに例示すると以下のとおりである。す
なわち、ピロール、チオフェン、Ｎ−メチルピロール、
３メチルチオフエン。

ナフトチオフェンなどの五員環化合物、アニリン。

フェノールなどで代表される芳香族化合物、ジペンゾク
ラウンエーテル、ビニルピリジンなどのビニル基を含む
化合物などを挙げることができる。

この様に絶縁膜上に、電解重合膜を形成できることによ
り、電界効果トランジスタの製造を容易にするとともに
、従来の欠点である大面積基板に、高密度に電解効果ト
ランジスタを集積できるものである。

以下、図面を用いて本発明の電界効果トランジスタにつ
いて説明する。

第１図は本発明の一実施例である電界効果トランジスタ
の素子断面図であシ、１は絶縁基板、２はゲート電極、
３は絶縁膜、４は半導体層を構成する電解重合膜、６，
６はソース電極およびドレイン電極である。

絶縁基板１上にグー１１極２を形成し、ゲート電極２上
に電子ビーム蒸着法で絶縁膜３を形成し、ゲート電極２
を陽極として、周期的に一定時間逆バイアス印加する方
法で電解重合膜４を形成し、電解重合膜４上にソース電
極５およびドレーン電極６を形成する。

以上の如くにして、電界効果トランジスタを形成する事
が可能となることが判明した。

以下、実施例をもとにして本発明の詳細な説明する。

実施例１ 絶縁基板１としてガラス基板を用い、アルミニュウムを
蒸着し、次に公知のホトリソグラフ法でパターニングし
、ゲート長６０μｍ、ゲート幅６顛のゲート電極を形成
した。次に、ゲート電極２上に絶縁膜３として、電子ビ
ーム蒸着法で酸化タングステン膜を２０００人形成した
。次に、電解液トしてピロール１．０ｇ、ホウフッ化リ
テユウム１．２ｇ、アセトニトリル１ｏｏｒｎｌを入れ
た電解浴を準備し、陰極として白金板、参照電極として
銀線を設置した。陽極に前述の基板を設置し、正バイア
スとして、参照電極に対して０・ＳＳＶを２秒、逆バイ
アスとして−０，６ｖを２秒間印加し、２時間電解重合
を行なった。次に、アセトニトリルついで、水で基板を
洗浄し、未反応モノマおよび電解質をのぞいた。次に、
金からなるソース電極５およびドレーン電極６を形成し
た。

このようにして製造した電界効果トランジスタの出力特
性を第２図に示す。

実施例２ 実施例１における電界効果トランジスタに用いた絶縁膜
３として、酸化タングステンのかわりに酸化チタンを用
いた以外は実施例１と全く同様に構成した。但し、電解
重合膜の形成条件は、酸化タングステンの時とは異なり
、逆バイアスを−１、ＯＶとし、他は全く同一条件とし
た。こうして得られたトランジスタの出力特性は実施例
１とほとんど同一のものが得られた。

なお絶縁基板としては、ガラス、プラスチックフィルム
など、どのようなものも使用可能である。

発明の効果 本発明によれば、有機高分子膜を電解重合法を用いて絶
縁膜上に簡単にそして均一に形成することができる。

その結果、容易に電界効果トランジスタを大面積基板に
、高密度に得ることができる。

また、電解重合法を用いたため、素子の特性上のバラツ
キを制御することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電界効果トランジスタの素
子断面図、第２図は同実施例の電界効果トランジスタの
出力特性を示す図である。 １・・・・・・絶縁基板、２・・・・・・ゲ°−ト電極
、３・・・・・・絶縁膜、４・・・・・・電解重合膜、
６・・・・・・ソース電極、６・・・・・・トレー７電
極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ｏｚ４　　　乙　　１３　　　ｔ。 ＶＤＣボルト）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に形成したゲート電極と、前記ゲート
   電極を被覆する絶縁膜と、前記絶縁膜上に直接電解重合
   法で形成した有機高分子膜からなる半導体層と、前記半
   導体層に接して設けたソース電極およびドレーン電極と
   を備えたことを特徴とする電界効果トランジスタ。
2. （２）絶縁基板上にゲートとなる電極を形成する工程と
   、絶縁膜を前記ゲート電極上に形成する工程と、有機高
   分子膜を前記絶縁膜上に電解重合法で形成する工程と、
   ソース電極・ドレーン電極を前記有機高分子膜上に形成
   する工程とを含むことを特徴とする電界効果トランジス
   タ製造方法。
3. （３）有機高分子膜を前記絶縁膜上に電解重合法で形成
   する工程において、周期的に一定時間逆バイアスを印加
   することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電界
   効果トランジスタ製造方法。