JP4269134B2 - 有機半導体装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機半導体層を用いた新規な有機半導体装置に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
半導体集積回路は近年、さらなる高集積化および高密度化が期待されている。しかしながら、近い将来、従来の素子動作原理による高集積化および高密度化が限界であることも予想され、質的に新たな技術が望まれている。
【０００３】
本発明の目的は、有機半導体層を用いた新規な有機半導体装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（第１の有機半導体装置）
本発明にかかる第１の有機半導体装置は、
基板に設けられた凹部に配置された有機半導体層と、
ドレイン電極およびソース電極と、
前記有機半導体層に対してゲート絶縁層を介して配置されたゲート電極と、
を含む。
【０００５】
本明細書において、「ソース電極」とは、電子を放出する電極をいい、「ドレイン電極」とは、電子を取り込む電極をいう。
【０００６】
本発明の第１の有機半導体装置によれば、前記ドレイン電極、前記ソース電極、前記ゲート電極、および前記有機半導体層によって、電界効果トランジスタ(FET: field Effect Transistor、以下、「トランジスタ」とする)が構成され、前記ドレイン電極と前記ソース電極との間にドレイン電流が流れる。すなわち、前記ドレイン電極と前記ソース電極との間に挟まれている前記有機半導体層中にチャネル領域が形成される。ここで、このチャネル領域におけるチャネル長は、前記有機半導体層の膜厚によって規定される。
【０００７】
本発明の第１の有機半導体装置によれば、前記凹部の幅または深さや、前記ドレイン電極または前記ソース電極の膜厚を適宜設定することにより、前記有機半導体層を所定の膜厚に形成することができる。これにより、所望のチャネル長を有する前記トランジスタを形成することができる。
【０００８】
（第２の有機半導体装置）
本発明にかかる第２の有機半導体装置は、
基板の上に配置された絶縁層と、
前記絶縁層に設けられた凹部に配置された有機半導体層と、
ドレイン電極およびソース電極と、
前記有機半導体層に対してゲート絶縁層を介して配置されたゲート電極と、
を含む。
【０００９】
ここで、「基板の上に配置された絶縁層」とは、前記基板上に前記絶縁層が直接形成された場合のみならず、前記基板上に所定の層を介して前記絶縁層が配置された場合を含む。また、後述する箇所において、「前記ドレイン電極または前記ソース電極の上に、前記絶縁層の少なくとも一部が配置され」た場合、「前記有機半導体層の上に、前記ソース電極または前記ドレイン電極が配置された」場合、「該電極の上に前記有機半導体層が配置され」た場合、「前記ドレイン電極および前記ソース電極のうち他方の電極が前記有機半導体層の上に配置された」場合、「前記第１電極部の上に前記有機半導体層が配置され」た場合、および「前記第２電極部が前記有機半導体層の上に配置された」場合においても同様である。
【００１０】
この場合、前記ドレイン電極または前記ソース電極の上に、前記絶縁層の少なくとも一部が配置され、前記有機半導体層の上に、前記ソース電極または前記ドレイン電極が配置できる。すなわち、前記ドレイン電極の上に前記絶縁層の少なくとも一部が配置でき、前記有機半導体層の上に前記ソース電極が配置できる。あるいは、前記ソース電極の上に前記絶縁層の少なくとも一部が配置でき、前記有機半導体層の上に前記ドレイン電極が配置できる。
【００１１】
本発明の第２の有機半導体装置によれば、前述した本発明の第１の有機半導体装置と同様の作用および効果を奏することができる。
【００１２】
本発明の第１および第２の有機半導体装置においては、以下に示す各種態様を取りうる。
【００１３】
（Ａ）前記ドレイン電極および前記ソース電極を、前記有機半導体層を挟むように配置できる。
【００１４】
（Ｂ）前記ドレイン電極および前記ソース電極を、前記凹部の側面に配置できる。
【００１５】
（Ｃ）前記ドレイン電極および前記ソース電極のうちいずれか一方の電極が前記凹部の底面に配置され、かつ、該電極の上に前記有機半導体層が配置され、
さらに、前記ドレイン電極および前記ソース電極のうち他方の電極が前記有機半導体層の上に配置されることができる。
【００１６】
（Ｄ）前記ゲート電極は前記凹部の側面に配置できる。
【００１７】
（Ｅ）前記ゲート電極は、第１電極部および第２電極部から構成され、
前記有機半導体層は、前記ゲート電極を構成する前記第１電極部と前記第２電極部との間に、前記ゲート絶縁層を介して挟まれた状態で配置されることができる。
【００１８】
この場合、前記ゲート電極を構成する前記第１電極部が前記凹部の底面に配置され、かつ、前記第１電極部の上に前記有機半導体層が配置され、
さらに、前記ゲート電極を構成する前記第２電極部が前記有機半導体層の上に配置されることができる。
【００１９】
（Ｆ）前記ドレイン電極および／または前記ソース電極を、前記基板に埋め込むことができる。
【００２０】
（Ｇ）前記ゲート電極を、前記基板に埋め込むことができる。
【００２１】
（Ｈ）前記ドレイン電極と前記ソース電極との間を流れる電流の方向を、前記基板の面方向と平行にすることができる。ここで、基板の面方向とは、ここで、前記基板において凹部が形成される側の面と平行な方向をいう。
【００２２】
（Ｉ）前記ドレイン電極と前記ソース電極との間を流れる電流の方向を、前記基板の面方向と垂直にすることができる。
【００２３】
本発明の有機半導体装置は、各種の電子機器に適用することができる。このような電子機器としては、例えば、電子ブック、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ディジタルスチルカメラ、電子ペーパー、電子ノート、液晶テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等が例示できる。
【００２４】
次に、本発明にかかる有機半導体装置の各部分に用いることができる材料の一部を例示する。これらの材料は、公知の材料の一部を示したにすぎず、例示したもの以外の材料を選択できることはもちろんである。
【００２５】
（有機半導体層）
本発明において、有機半導体層とは、少なくとも有機半導体材料を含む層をいう。具体的には、本発明の有機半導体層は、前記有機半導体材料を含む有機層である。この有機半導体材料は、公知の化合物から選択される。この有機半導体材料としては、例えば、公知の導電性高分子が挙げられる。前記導電性高分子としては、例えば、固体物理３６巻３号１３９−１４６頁（２００１）に開示されているポリアセチレン、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリパラフェニンビニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセン等が挙げられる。
【００２６】
また、前記有機半導体材料として、前述した刊行物に開示されているアンスラセン、テトラセン、ペンタセンのほか、特開平１０−１５３９６７号公報に開示された、アロマティックジアミン誘導体（ＴＰＤ）、オキシジアゾール誘導体（ＰＢＤ）、オキシジアゾールダイマー（ＯＸＤ−８）、ジスチルアリーレン誘導体（ＤＳＡ）、ベリリウム−ベンゾキノリノール錯体（Ｂｅｂｑ）、トリフェニルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴＡ）、ルブレン、キナクリドン、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリアルキルフルオレン、ポリアルキルチオフェン、アゾメチン亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、フェナントロリンユウロピウム錯体などが例示できる。
【００２７】
より具体的には、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３６１号公報、同２−１３５３５９号公報、同３−１５２１８４号公報、さらに、同８−２４８２７６号公報および同１０−１５３９６７号公報に記載されているものなど、公知のものが有機半導体材料として使用できる。これらの化合物は単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２８】
また、本発明の有機半導体層は、前述したように、前記有機半導体材料を含む有機層である。具体的には、本発明の有機半導体層は、前記有機半導体材料を有機材料に分散または溶解させて形成される場合がある。
【００２９】
（電極層）
ソース電極としては、仕事関数の小さい（例えば４ｅＶ以下）電子注入性金属、合金電気伝導性化合物およびこれらの混合物を用いることができる。このような電極物質としては、例えば特開平８−２４８２７６号公報に開示されたものを用いることができる。
【００３０】
ドレイン電極としては、仕事関数の大きい（例えば４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物を用いて形成ことができる。例えば、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ2，ＺｎＯなどの導電性透明材料や、金などの金属を用いることができる。
【００３１】
ゲート電極としては、例えばＡｕやＳｉ等の金属から形成することができる。また、ゲート電極の表面を酸化してゲート電極の周囲に絶縁層を形成する場合、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ等を用いることができる。
【００３２】
また、本発明の有機半導体装置が後述する電子輸送／注入層を含む場合、この電子輸送／注入層に接続されるソース電極としては、以下の関係が成立することが望ましい。
【００３３】
［ソース電極を構成する材料の仕事関数＜電子輸送／注入層を構成する材料の電子親和力］
さらに、本発明の有機半導体装置が後述するホール輸送／注入層を含む場合、このホール輸送／注入層に接続されるドレイン電極としては、以下の関係が成立することが望ましい。
【００３４】
［ホール輸送／注入層を構成する材料のイオン化ポテンシャル＜ドレイン電極を構成する材料の仕事関数］
なお、基板に複数の凹部を設け、この凹部に電極形成材料を埋め込むことにより、ドレイン電極、ソース電極、およびゲート電極を形成する場合、これらの電極を形成するために用いる電極形成材料として、例えばＡｕなどの金属を用いることもできる。
【００３５】
（ホール輸送／注入層）
本発明の有機半導体装置においては、さらに、ホール輸送／注入層を含むことができる。このホール輸送／注入層は、ホール（正孔）を前記有機半導体層へと輸送し、注入する機能を有する。このホール輸送／注入層は、前記ドレイン電極と前記有機半導体層との間に配置させる。なお、このホール輸送／注入層を有機層から形成することができる。
【００３６】
ホール輸送／注入層を形成するための材料としては、公知の光伝導材料のホール注入材料として用いられているもの、あるいは有機発光装置のホール輸送／注入層に使用されている公知のものの中から選択して用いることができる。ホール輸送／注入層の材料には、ホールの注入あるいは電子の障壁性のいずれかの機能を有するものを用いる。その具体例としては、例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示されているものを例示することができる。
【００３７】
（電子輸送／注入層）
本発明の有機半導体装置においては、さらに、電子輸送／注入層を含むことができる。この電子輸送／注入層は、電子を前記有機半導体層へと輸送し、注入する機能を有する。この電子輸送／注入層は、前記ソース電極と前記有機半導体層との間に配置させる。なお、この電子輸送／注入層を有機層から形成することができる。
【００３８】
有機層を電子輸送／注入層として機能させるためには、当該有機層がソース電極より注入された電子を前記有機半導体層に伝達する機能を有していればよく、このような有機層を形成するための材料は、公知の物質から選択することができる。その具体例としては、例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示されたものを例示することができる。
【００３９】
また、本発明の有機半導体装置の各層は、公知の方法で形成することができる。例えば、有機半導体装置の各層は、その材質によって好適な成膜方法が選択され、具体的には、蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェット法などが例示できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
（デバイスの構造）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態にかかる有機半導体装置１００を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【００４１】
有機半導体装置１００は、ドレイン電極３０、ゲート電極４０、ソース電極５０、および有機半導体層８０を含み、これらによってトランジスタとして動作する。これらの層は、課題を解決するための手段の欄で例示された材料から形成される。
【００４２】
本実施の形態においては、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、基板１０に凹部２０が設けられている。また、この凹部２０に有機半導体層８０が配置されている。すなわち、有機半導体層８０は、凹部２０に埋め込まれている。
【００４３】
基板１０は、絶縁性に優れた材料からなる。基板１０に用いる材料としては、絶縁性に優れた材料であれば、種類は限定されず、例えば、ガラスのような無機材料、あるいはポリイミドのような有機材料が例示できる。
【００４４】
また、図１（ａ）〜図１（ｃ）においては、凹部２０の平面形状が矩形である場合を示したが、凹部２０の形状は特に限定されるわけではなく、例えば、多角形、台形、円形、楕円形等の平面形状を有するものであってもよい。
【００４５】
ドレイン電極３０およびソース電極５０は、有機半導体層８０を挟むように配置されている。このドレイン電極３０およびソース電極５０は、凹部２０の側面に配置されている。このため、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と平行方向（Ｘ−Ｙ平面に平行な方向）に電流が流れる。これらの電極はそれぞれ、外部端子（図示せず）と電気的に接続するために、凹部２０の側面から基板１０の上面に引き出されている。
【００４６】
ゲート電極４０は、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層６０（６０ａ，６０ｂ）を介して配置されている。このゲート電極４０には、所定の電圧が印加される。本実施の形態の有機半導体装置１００において、このゲート電極４０は、図１（ｃ）に示すように、基板１０の側面に配置され、かつ、基板１０の上面に引き出されている。また、ゲート絶縁層６０は、基板１０の側面において、ゲート電極４０を覆うように配置されている。このゲート絶縁層６０は、ゲート電極４０と有機半導体層８０とを絶縁するために設けられている。ゲート絶縁層６０は、ゲート電極４０と有機半導体層８０とを絶縁することができるのであれば、材質は特に限定されないが、有機層にてゲート絶縁層６０を形成する場合、例えば、ポリイミドを用いることができる。
【００４７】
また、ゲート電極４０は、第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂから構成される。第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂとは所定の隔間をおいて配置され、この隔間には後述する有機半導体層８０が形成されている。具体的には、図１に示すように、この第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂが、有機半導体層８０を挟むように配置されている。また、第１電極部４０ａは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層６０ａを介して配置され、第２電極部４０ｂは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層６０ｂを介して配置されている。
【００４８】
有機半導体層８０は、前述したように、ドレイン電極３０とゲート電極５０との間に、ドレイン電極３０とゲート電極５０とによって挟まれるように配置され、かつ、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂとの間に、この第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂとによって挟まれるように配置される（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。
【００４９】
また、本実施の形態の有機半導体装置１００においては、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、凹部２０に、有機半導体層８０とともに、必要に応じて、ホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０を配置できる。この場合、より多くの電子あるいはホールを注入することが可能となる。このホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０はそれぞれ、課題を解決するための手段の欄で例示された材料から形成することができる。
【００５０】
（デバイスの動作）
本実施の形態にかかる有機半導体装置１００は、以下のメカニズムによってトランジスタとして動作する。なお、本実施の形態においては、有機半導体層８０を構成する有機半導体材料として、ペンタセンを用いた場合について説明するが、前記有機半導体材料はペンタセンに限定されるわけではなく、課題を解決するための手段の欄で例示された材料を用いた場合でも同様に動作可能である。
【００５１】
また、有機半導体装置１００は、ゲート電極４０に対して印加する電圧によって、Ｎ型トランジスタもしくはＰ型トランジスタとして動作する。
【００５２】
（１）はじめに、有機半導体装置１００がＮ型トランジスタとして動作する場合について説明する。
【００５３】
まず、ゲート電極４０に対して正電圧を印加した状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加する。ゲート電極４０に正電圧を印加することにより、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されて、有機半導体層８０中を電子が移動しやすくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間において電流（ドレイン電流）が流れやすくなる。これにより、トランジスタがＯＮした状態となる。
【００５４】
一方、この場合において、ゲート電極４０に対して電圧を印加しない状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加した場合、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されず、有機半導体層８０中を電子が移動しにくくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間においてドレイン電流が流れにくくなる。これにより、トランジスタがＯＦＦした状態となる。
【００５５】
以上のように、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加した場合において、ゲート電極４０に対して正電圧を印加するとトランジスタがＯＮし、ゲート電極４０に対して電圧を印加しないとトランジスタがＯＦＦする。この場合において、ドレイン電極３０とソース電極５０の間を電子が移動することから、有機半導体装置１００はＮ型トランジスタとして動作する。
【００５６】
（２）次に、有機半導体装置１００がＰ型トランジスタとして動作する場合について説明する。
【００５７】
まず、ゲート電極４０に対して負電圧を印加した状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加する。これにより、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されて、有機半導体層８０中をホールが移動しやすくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間においてドレイン電流が流れやすくなる。これにより、トランジスタがＯＮした状態となる。
【００５８】
一方、この場合において、ゲート電極４０に対して電圧を印加しない状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加した場合、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されず、有機半導体層８０中をホールが移動しにくくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間においてドレイン電流が流れにくくなる。これにより、トランジスタがＯＦＦした状態となる。
【００５９】
以上のように、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に電圧を印加した場合において、ゲート電極４０に対して負電圧を印加するとトランジスタがＯＮし、ゲート電極４０に対して電圧を印加しないとトランジスタがＯＦＦする。この場合において、ドレイン電極３０とソース電極５０の間をホールが移動することから、有機半導体装置１００はＰ型トランジスタとして動作する。
【００６０】
なお、有機半導体層８０を構成する有機半導体材料として、ペンタセン以外の材料を用いた場合、前述した（１）の場合にＰ型トランジスタとして機能し、前述した（２）の場合にＮ型トランジスタとして機能する場合もある。
【００６１】
（デバイスの製造方法）
次に、図２（ａ）〜図３（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置１００の製造方法について説明する。図２（ａ）および図３（ａ）は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す有機半導体装置１００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【００６２】
（１）まず、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、基板１０に凹部２０を形成する。凹部２０の形成方法は特に限定されるわけではなく、基板１０の材質に応じて適宜選択される。例えば、基板１０がポリイミド等の有機材料からなる場合、フォトリソグラフィ法またはスタンピング法などの方法を用いることができる。
【００６３】
（２）つづいて、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、凹部２０の側面に、マスクスパッタ法にて、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０（第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂ）を形成する。なお、本実施の形態においては、これらの電極を同一工程にて形成する場合について説明するが、これらの電極を別々の工程にて形成することもできる。また、上記工程において、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、ドレイン電極３０とソース電極５０、およびゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂが、それぞれ対向するように配置される。
【００６４】
次いで、図３（ｃ）に示すように、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａの上にゲート絶縁層６０ａを形成し、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂの上にゲート絶縁層６０ｂを形成する。ゲート絶縁層６０（６０ａ，６０ｂ）は、例えばポリイミド等の有機層から形成することができる。この場合、例えば、フォトリソグラフィ工程を経て、ゲート絶縁層６０を形成する。
【００６５】
なお、この工程において、ゲート電極４０がＴａ、Ｔｉ、Ａｌ等の金属からなる場合、凹部２０の側面にゲート電極４０を形成した後、ゲート電極４０の表面を酸化することにより、ゲート絶縁層６０ａ，６０ｂを形成することもできる。
【００６６】
（３）つづいて、凹部２０において、ドレイン電極３０に隣接するように、ホール輸送／注入層７０を形成する。また、凹部２０において、ソース電極５０に隣接するように、電子輸送／注入層９０を形成する。さらに、凹部２０において、ホール輸送／注入層７０と電子輸送／注入層９０との間に有機半導体材料を埋め込むことにより、有機半導体層８０を形成する。なお、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０を形成する順序については、特に限定されない。
【００６７】
凹部２０に、有機半導体層８０ならびにホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０を形成する方法としては、例えばインクジェット法を用いることができる。インクジェット法を用いて凹部２０にこれらの層を形成する場合、凹部２０がバンクとしての役割を果たすので、これらの層を簡便に形成することができる。以上の工程により、有機半導体装置１００が得られる（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。
【００６８】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置１００によれば、以下に示す作用および効果が得られる。
【００６９】
（１）本実施の形態の有機半導体装置１００においては、ドレイン電極３０、ソース電極５０、ゲート電極４０、および有機半導体層８０によってトランジスタが構成され、ドレイン電極３０とソース電極５０との間にドレイン電流が流れる。すなわち、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に挟まれている有機半導体層８０中（本実施の形態の有機半導体装置１００のように、有機半導体層８０のほかに、ホール輸送／注入層７０や電子輸送／注入層９０を含む場合は、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０中）にチャネル領域が形成される。ここで、このチャネル領域におけるチャネル長は、ホール輸送／注入層７０、電子輸送／注入層９０、および有機半導体層８０の膜厚（図１（ｂ）においては、Ｘ方向における膜厚）によって規定される。すなわち、凹部２０の幅（図１（ｂ）においては、Ｘ方向における幅）と、ドレイン電極３０およびソース電極５０の膜厚とを適宜設定することにより、所望のチャネル長を有する前記トランジスタを形成することができる。
【００７０】
（２）また、凹部２０の平面形状を所定の大きさに形成することにより、ドレイン電極３０とソース電極５０との間でドレイン電流が流れる領域を適宜設定することができる。
【００７１】
（３）加えて、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０を、マスクスパッタ法を用いて同一工程にて形成することができる。また、有機半導体層８０は、例えばインクジェット法を用いて凹部２０に有機半導体材料を埋め込むことにより形成することができる。これにより、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００７２】
（変形例）
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本実施の形態の有機半導体装置１００の一変形例（有機半導体装置１１０）を示す断面図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。この有機半導体装置１１０では主に、凹部２２０の平面形状が楕円形である点で、凹部２０の平面形状が矩形である第１の形態の有機半導体装置１００と異なる。前述したように、本実施の形態の有機半導体装置において、凹部の平面形状は適宜設定することができる。
【００７３】
また、この有機半導体装置１１０では、本実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と平行方向に電流が流れる。
【００７４】
この有機半導体装置１１０の動作、ならびに作用および効果については、本実施の形態の有機半導体装置１００とほぼ同様であるため、説明は省略する。
【００７５】
［第２の実施の形態］
（デバイスの構造）
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態にかかる有機半導体装置２００を模式的に示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
この有機半導体装置２００では主に、ドレイン電極３０が凹部２０の一側面および底面に配置されている点、ソース電極５０が有機半導体層８０上に配置されている点、およびホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０がこの順でドレイン電極３０上に配置されている点以外は、図１に示す有機半導体装置１００とほぼ同様の構造を有する。すなわち、この有機半導体装置２００では、ソース電極５０およびドレイン電極３０が、有機半導体層８０を挟むように配置されている点、およびゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂが有機半導体層８０を挟むように配置されている点で、図１に示す有機半導体装置１００と同様の構造を有する。
【００７７】
本実施の形態の有機半導体装置２００においては、ドレイン電極３０は凹部２０の底面に配置されている。さらに、このドレイン電極３０は、凹部２０の底面から一側面を経て、基板１０の上面に引き出されている。また、凹部２０においては、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０がこの順でドレイン電極３０上に積層されている。したがって、凹部２０において、ドレイン電極３０上にホール輸送／注入層７０を介して有機半導体層８０が配置されている。一方、ソース電極５０は、有機半導体層８０の上に電子輸送／注入層９０を介して配置されている。有機半導体装置２００においては、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向（Ｚ方向または−Ｚ方向）に電流が流れる。
【００７８】
（デバイスの動作）
本実施の形態の有機半導体装置２００の動作は、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向に電流が流れる点を除いて、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の動作とほぼ同一であるため、説明は省略する。
【００７９】
（デバイスの製造方法）
次に、図６（ａ）〜図７（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置２００の製造方法について説明する。図６（ａ）および図７（ａ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す有機半導体装置２００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同一の工程については、説明を省略する。
【００８０】
（１）まず、基板１０に凹部２０を形成する（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）。凹部２０の形成については、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同様であるため、説明は省略する。
【００８１】
（２）つづいて、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、凹部２０の底面および一側面にかけて、マスクスパッタ法にてドレイン電極３０を形成する。また、凹部２０の側面にゲート電極４０（第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂ）を形成する。ドレイン電極３０およびゲート電極４０の形成方法は、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法を用いる。次いで、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａ上にゲート絶縁層６０ａを形成し、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂ上にゲート絶縁層６０ｂを形成する。
【００８２】
（３）つづいて、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部２０において、ドレイン電極３０上に、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０を順に積層する。さらに、電子輸送／注入層９０上に、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、ソース電極５０を形成する。以上の工程により、有機半導体装置２００（図５（ａ）〜図５（ｃ）参照）が得られる。
【００８３】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置２００においては、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ドレイン電極３０、ソース電極５０、ゲート電極４０、および有機半導体層８０によってトランジスタが構成され、ドレイン電極３０とソース電極５０との間にドレイン電流が流れる。また、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に挟まれているホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０中にチャネル領域が形成される。ここで、このチャネル領域におけるチャネル長は、ホール輸送／注入層７０、電子輸送／注入層９０、および有機半導体層８０の膜厚（図５（ｂ）において、Ｚ方向における膜厚）によって規定される。したがって、これらの層の膜厚を適宜設定することによって、所望のチャネル長を有する前記トランジスタを形成することができる。
【００８４】
ホール輸送／注入層７０、電子輸送／注入層９０、および有機半導体層８０はそれぞれ、ドレイン電極３０上に、これらの層を積層することにより形成される。したがって、本実施の形態の有機半導体装置２００においては、有機半導体層８０と、ホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０との多層化が容易である。
【００８５】
このほかの本実施の形態の有機半導体装置２００の作用および効果は、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の作用および効果とほぼ同一であるため、説明は省略する。
【００８６】
［第３の実施の形態］
（デバイスの構造）
図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態にかかる有機半導体装置３００を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
この有機半導体装置３００では主に、ドレイン電極３０が基板１０上に配置され、基板１０およびドレイン電極３０の少なくとも一部分の上に絶縁層２２が配置されている点、この絶縁層２２に凹部１２０が設けられている点、および凹部１２０に有機半導体層８０が埋め込まれている点で、第１の実施の形態の有機半導体装置１００（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と異なる構造を有する。一方、この有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０の上に、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０がこの順に配置されている点において、有機半導体装置２００と同様の構造を有する。すなわち、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０は、図８（ｂ）においてＺ方向に積層されている。
【００８８】
また、本実施の形態の有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０が基板１０上に形成されている。また、凹部１２０において、ドレイン電極３０は、凹部１２０の底面に配置されている。凹部１２０にはホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０が配置されている。さらに、このドレイン電極３０は、基板１０の上面に引き出されている。
【００８９】
一方、ソース電極５０は、電子輸送／注入層９０上に配置されている。このため、有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向に電流が流れる。
【００９０】
（デバイスの動作）
本実施の形態の有機半導体装置３００の動作は、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向に電流が流れる点を除いて、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の動作とほぼ同一であるため、説明は省略する。すなわち、本実施の形態の有機半導体装置３００の動作は、第２の実施の形態の有機半導体装置２００とほぼ同様である。
【００９１】
（デバイスの製造方法）
次に、図９（ａ）〜図１０（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置２００の製造方法について説明する。図９（ａ）および図１０（ａ）は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す有機半導体装置３００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同一の工程については、説明を省略する。
【００９２】
（１）まず、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、基板１０上にドレイン電極３０を形成する。ドレイン電極３０の形成については、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様の方法を用いる。
【００９３】
（２）つづいて、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、基板１０およびドレイン電極３０上に、所定の凹部１２０を含む絶縁層２２を形成する。凹部１２０は、絶縁層２２の材質によって、適当な方法によって形成する。例えば、絶縁層２２が有機材料からなる場合、スタンピング法によって凹部１２０を形成することができる。
【００９４】
（３）次いで、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部１２０の側面にマスクスパッタ法でゲート電極４０（第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂ）を形成した後、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａ上にゲート絶縁層６０ａを形成し、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂ上にゲート絶縁層６０ｂを形成する。
【００９５】
（４）つづいて、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部１２０において、ドレイン電極３０上に、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０を順に積層する。さらに、電子輸送／注入層９０上にソース電極５０を形成する。以上の工程により、有機半導体装置３００（図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）が得られる。
【００９６】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置３００の作用および効果は、第２の実施の形態の有機半導体装置２００の作用および効果とほぼ同一である。加えて、本実施の形態の有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０が基板１０上に引き出されているので、特に、この有機半導体装置３００のアレイ化を図る場合には、電極の取出しが容易である。この結果、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００９７】
［第４の実施の形態］
（デバイスの構造）
図１１（ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる有機半導体装置４００を模式的に示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
この有機半導体装置４００では主に、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０（４０ａ，４０ｂ）が基板１０上に埋め込まれている点で、第１の実施の形態の有機半導体装置１００（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と異なる構造を有する。すなわち、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０は、有機半導体層８０と同様に、基板１０に設けられた凹部に所定の材料を埋め込むことによって形成される。
【００９９】
また、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ゲート電極４０が第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂから構成されている。第１電極部４０ａは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層１６０ａを介して配置される。また、第２電極部４０ｂは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層１６０ｂを介して配置されている。ゲート絶縁層１６０ａは、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａと有機半導体層８０とを絶縁する機能を有し、ゲート絶縁層１６０ｂは、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂと有機半導体層８０とを絶縁する機能を有する。このゲート絶縁層１６０（１６０ａ，１６０ｂ）は、基板１０をパターニングすることにより形成される。したがって、このゲート絶縁層１６０ａ，１６０ｂは、基板１０と同じ材質からなる。
【０１００】
また、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と平行方向に電流が流れる。
【０１０１】
（デバイスの動作）
本実施の形態の有機半導体装置４００の動作は、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の動作とほぼ同一であるため、説明は省略する。
【０１０２】
（デバイスの製造方法）
次に、図１２（ａ）〜図１３（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置４００の製造方法について説明する。図１２（ａ）および図１３（ａ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す有機半導体装置４００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図１２（ｂ）および図１３（ｂ）はそれぞれ、図１２（ａ）および図１３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図である。また、図１２（ｃ）および図１３（ｃ）はそれぞれ、図１２（ａ）および図１３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同一の工程については、説明を省略する。
【０１０３】
（１）まず、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、基板１０に凹部４２，４４，４６を形成する。これらの凹部の形成は、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法を用いることができる。また、この工程により、ゲート絶縁層１６０（１６０ａ，１６０ｂ）が形成される。このゲート絶縁層１６０は、基板１０をパターニングすることにより形成される。すなわち、このゲート絶縁層１６０は、基板１０と同じ材質からなる。
【０１０４】
ここで、凹部４２はゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａを、凹部４４はゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂを、凹部４６はドレイン電極３０、ソース電極５０、および有機半導体層８０を、それぞれ形成するために設けられる。この工程において、凹部４２と凹部４４とが対向するように設けられる。
【０１０５】
また、凹部４６は、凹部４２に対してゲート絶縁層１６０ａを介して配置され、かつ、凹部４４に対してゲート絶縁層１６０ｂを介して配置される。この凹部４６には、後述する工程において、有機半導体層８０を挟んでドレイン電極３０とゲート電極５０とが対向するように形成される。
【０１０６】
（２）次いで、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、凹部４２，４４，４６にそれぞれ電極形成材料を埋め込むことにより、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０を形成する。電極形成材料としては、例えばＡｕが例示できる。この工程において、電極形成材料の埋め込みには、例えばインクジェット法を用いることができる。なお、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、凹部４６にドレイン電極３０およびソース電極５０を形成することにより、凹部４６ａが形成される。すなわち、ドレイン電極３０およびソース電極５０は凹部４６ａを挟んで対向するように形成される。この凹部４６ａは、後述する工程において、有機半導体層８０を形成するために設けられる。
【０１０７】
（３）続いて、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部４６ａに有機半導体材料を埋め込む。これにより、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に有機半導体層８０が形成される。以上の工程により、有機半導体装置４００（図１１（ａ）〜図１１（ｃ）参照）が得られる。
【０１０８】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置４００の作用および効果は、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の作用および効果とほぼ同一である。加えて、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０が、基板１０に形成した凹部に電極形成材料を埋め込むことにより形成される。特に、これらの電極を、インクジェット法等を用いて同一の電極形成材料で形成する場合、これらの電極の形成を同一工程にて行なうことができる。これにより、製造工程のさらなる簡略化を図ることができる。
【０１０９】
また、ゲート電極４０と有機半導体層８０とを絶縁するゲート絶縁層１６０ａ，１６０ｂは、凹部４２，４４，４６の形成時に基板１０をパターニングすることにより形成される。このため、ゲート絶縁層を別途形成する工程を省略することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に有機半導体層８０のみが配置されている例について示したが、第１〜第３の実施の形態の有機半導体装置１００〜３００と同様に、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に、有機半導体層８０とともに、ホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０を配置することもできる（図１４（ａ）〜図１４（ｃ）参照）。
【０１１１】
以上、本発明の好適な実施の形態について述べたが、本発明はこれらに限定されず、発明の要旨の範囲内で各種の態様を取りうる。
【０１１２】
例えば、第２の実施の形態の有機半導体装置２００（図５参照）において、基板１０に設けられた凹部２０の底面にドレイン電極３０が配置され、ドレイン電極３０上に有機半導体層８０が配置され、さらに有機半導体層８０の上にソース電極５０が配置されている場合について説明したが、あるいは、基板１０に設けられた凹部２０の底面にソース電極（図示せず）が配置され、当該ソース電極上に有機半導体層（図示せず）が配置され、かつ、当該有機半導体層の上にドレイン電極（図示せず）が配置されていてもよい。なお、第３の実施の形態の有機半導体装置３００についても同様の構成をとることができる。
【０１１３】
あるいは、第２の実施の形態の有機半導体装置２００（図５参照）においては、凹部２０の底面にドレイン電極３０が配置され、ドレイン電極３０の上に有機半導体層８０を介してソース電極５０が配置され、かつ、凹部２０の側面にゲート電極４０が配置されている場合について説明したが、あるいは、凹部２０の底面に、ゲート電極を構成する第１電極部（図示せず）を配置し、当該第１電極部の上に有機半導体層（図示せず）を介して、ゲート電極を構成する第２電極部（図示せず）を配置し、かつ、凹部２０の側面にドレイン電極およびソース電極（図示せず）を配置することもできる。なお、第３の実施の形態の有機半導体装置３００についても同様の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態にかかる有機半導体装置の一変形例を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図６】図６（ａ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図７】図７（ａ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図９】図９（ａ）は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる有機半導体装置の一変形例を模式的に示す平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ 基板
２０，４２，４４，４６，４６ａ，１２０，２２０ 凹部
２２ 絶縁層
３０ ドレイン電極
４０ ゲート電極
４０ａ 第１電極部
４０ｂ 第２電極部
５０ ソース電極
６０，６０ａ，６０ｂ，１６０，１６０ａ，１６０ｂ ゲート絶縁層
７０ ホール輸送／注入層
８０ 有機半導体層
９０ 電子輸送／注入層
１００，１１０，２００，３００，４００，４１０ 有機半導体装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機半導体層を用いた新規な有機半導体装置に関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
半導体集積回路は近年、さらなる高集積化および高密度化が期待されている。しかしながら、近い将来、従来の素子動作原理による高集積化および高密度化が限界であることも予想され、質的に新たな技術が望まれている。
【０００３】
本発明の目的は、有機半導体層を用いた新規な有機半導体装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（第１の有機半導体装置）
本発明にかかる第１の有機半導体装置は、
基板に設けられた凹部に配置された有機半導体層と、
ドレイン電極およびソース電極と、
前記有機半導体層に対してゲート絶縁層を介して配置されたゲート電極と、
を含む。
【０００５】
本明細書において、「ソース電極」とは、電子を放出する電極をいい、「ドレイン電極」とは、電子を取り込む電極をいう。
【０００６】
本発明の第１の有機半導体装置によれば、前記ドレイン電極、前記ソース電極、前記ゲート電極、および前記有機半導体層によって、電界効果トランジスタ(FET: field Effect Transistor、以下、「トランジスタ」とする)が構成され、前記ドレイン電極と前記ソース電極との間にドレイン電流が流れる。すなわち、前記ドレイン電極と前記ソース電極との間に挟まれている前記有機半導体層中にチャネル領域が形成される。ここで、このチャネル領域におけるチャネル長は、前記有機半導体層の膜厚によって規定される。
【０００７】
本発明の第１の有機半導体装置によれば、前記凹部の幅または深さや、前記ドレイン電極または前記ソース電極の膜厚を適宜設定することにより、前記有機半導体層を所定の膜厚に形成することができる。これにより、所望のチャネル長を有する前記トランジスタを形成することができる。
【０００８】
（第２の有機半導体装置）
本発明にかかる第２の有機半導体装置は、
基板の上に配置された絶縁層と、
前記絶縁層に設けられた凹部に配置された有機半導体層と、
ドレイン電極およびソース電極と、
前記有機半導体層に対してゲート絶縁層を介して配置されたゲート電極と、
を含む。
【０００９】
ここで、「基板の上に配置された絶縁層」とは、前記基板上に前記絶縁層が直接形成された場合のみならず、前記基板上に所定の層を介して前記絶縁層が配置された場合を含む。また、後述する箇所において、「前記ドレイン電極または前記ソース電極の上に、前記絶縁層の少なくとも一部が配置され」た場合、「前記有機半導体層の上に、前記ソース電極または前記ドレイン電極が配置された」場合、「該電極の上に前記有機半導体層が配置され」た場合、「前記ドレイン電極および前記ソース電極のうち他方の電極が前記有機半導体層の上に配置された」場合、「前記第１電極部の上に前記有機半導体層が配置され」た場合、および「前記第２電極部が前記有機半導体層の上に配置された」場合においても同様である。
【００１０】
この場合、前記ドレイン電極または前記ソース電極の上に、前記絶縁層の少なくとも一部が配置され、前記有機半導体層の上に、前記ソース電極または前記ドレイン電極が配置できる。すなわち、前記ドレイン電極の上に前記絶縁層の少なくとも一部が配置でき、前記有機半導体層の上に前記ソース電極が配置できる。あるいは、前記ソース電極の上に前記絶縁層の少なくとも一部が配置でき、前記有機半導体層の上に前記ドレイン電極が配置できる。
【００１１】
本発明の第２の有機半導体装置によれば、前述した本発明の第１の有機半導体装置と同様の作用および効果を奏することができる。
【００１２】
本発明の第１および第２の有機半導体装置においては、以下に示す各種態様を取りうる。
【００１３】
（Ａ）前記ドレイン電極および前記ソース電極を、前記有機半導体層を挟むように配置できる。
【００１４】
（Ｂ）前記ドレイン電極および前記ソース電極を、前記凹部の側面に配置できる。
【００１５】
（Ｃ）前記ドレイン電極および前記ソース電極のうちいずれか一方の電極が前記凹部の底面に配置され、かつ、該電極の上に前記有機半導体層が配置され、
さらに、前記ドレイン電極および前記ソース電極のうち他方の電極が前記有機半導体層の上に配置されることができる。
【００１６】
（Ｄ）前記ゲート電極は前記凹部の側面に配置できる。
【００１７】
（Ｅ）前記ゲート電極は、第１電極部および第２電極部から構成され、
前記有機半導体層は、前記ゲート電極を構成する前記第１電極部と前記第２電極部との間に、前記ゲート絶縁層を介して挟まれた状態で配置されることができる。
【００１８】
この場合、前記ゲート電極を構成する前記第１電極部が前記凹部の底面に配置され、かつ、前記第１電極部の上に前記有機半導体層が配置され、
さらに、前記ゲート電極を構成する前記第２電極部が前記有機半導体層の上に配置されることができる。
【００１９】
（Ｆ）前記ドレイン電極および／または前記ソース電極を、前記基板に埋め込むことができる。
【００２０】
（Ｇ）前記ゲート電極を、前記基板に埋め込むことができる。
【００２１】
（Ｈ）前記ドレイン電極と前記ソース電極との間を流れる電流の方向を、前記基板の面方向と平行にすることができる。ここで、基板の面方向とは、ここで、前記基板において凹部が形成される側の面と平行な方向をいう。
【００２２】
（Ｉ）前記ドレイン電極と前記ソース電極との間を流れる電流の方向を、前記基板の面方向と垂直にすることができる。
【００２３】
本発明の有機半導体装置は、各種の電子機器に適用することができる。このような電子機器としては、例えば、電子ブック、パーソナルコンピュータ、携帯電話、ディジタルスチルカメラ、電子ペーパー、電子ノート、液晶テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ＩＣカード、ミニディスクプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等が例示できる。
【００２４】
次に、本発明にかかる有機半導体装置の各部分に用いることができる材料の一部を例示する。これらの材料は、公知の材料の一部を示したにすぎず、例示したもの以外の材料を選択できることはもちろんである。
【００２５】
（有機半導体層）
本発明において、有機半導体層とは、少なくとも有機半導体材料を含む層をいう。具体的には、本発明の有機半導体層は、前記有機半導体材料を含む有機層である。この有機半導体材料は、公知の化合物から選択される。この有機半導体材料としては、例えば、公知の導電性高分子が挙げられる。前記導電性高分子としては、例えば、固体物理３６巻３号１３９−１４６頁（２００１）に開示されているポリアセチレン、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリパラフェニンビニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセン等が挙げられる。
【００２６】
また、前記有機半導体材料として、前述した刊行物に開示されているアンスラセン、テトラセン、ペンタセンのほか、特開平１０−１５３９６７号公報に開示された、アロマティックジアミン誘導体（ＴＰＤ）、オキシジアゾール誘導体（ＰＢＤ）、オキシジアゾールダイマー（ＯＸＤ−８）、ジスチルアリーレン誘導体（ＤＳＡ）、ベリリウム−ベンゾキノリノール錯体（Ｂｅｂｑ）、トリフェニルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴＡ）、ルブレン、キナクリドン、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリアルキルフルオレン、ポリアルキルチオフェン、アゾメチン亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、フェナントロリンユウロピウム錯体などが例示できる。
【００２７】
より具体的には、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３５３６１号公報、同２−１３５３５９号公報、同３−１５２１８４号公報、さらに、同８−２４８２７６号公報および同１０−１５３９６７号公報に記載されているものなど、公知のものが有機半導体材料として使用できる。これらの化合物は単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２８】
また、本発明の有機半導体層は、前述したように、前記有機半導体材料を含む有機層である。具体的には、本発明の有機半導体層は、前記有機半導体材料を有機材料に分散または溶解させて形成される場合がある。
【００２９】
（電極層）
ソース電極としては、仕事関数の小さい（例えば４ｅＶ以下）電子注入性金属、合金電気伝導性化合物およびこれらの混合物を用いることができる。このような電極物質としては、例えば特開平８−２４８２７６号公報に開示されたものを用いることができる。
【００３０】
ドレイン電極としては、仕事関数の大きい（例えば４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物またはこれらの混合物を用いて形成ことができる。例えば、ＣｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ2，ＺｎＯなどの導電性透明材料や、金などの金属を用いることができる。
【００３１】
ゲート電極としては、例えばＡｕやＳｉ等の金属から形成することができる。また、ゲート電極の表面を酸化してゲート電極の周囲に絶縁層を形成する場合、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ等を用いることができる。
【００３２】
また、本発明の有機半導体装置が後述する電子輸送／注入層を含む場合、この電子輸送／注入層に接続されるソース電極としては、以下の関係が成立することが望ましい。
【００３３】
［ソース電極を構成する材料の仕事関数＜電子輸送／注入層を構成する材料の電子親和力］
さらに、本発明の有機半導体装置が後述するホール輸送／注入層を含む場合、このホール輸送／注入層に接続されるドレイン電極としては、以下の関係が成立することが望ましい。
【００３４】
［ホール輸送／注入層を構成する材料のイオン化ポテンシャル＜ドレイン電極を構成する材料の仕事関数］
なお、基板に複数の凹部を設け、この凹部に電極形成材料を埋め込むことにより、ドレイン電極、ソース電極、およびゲート電極を形成する場合、これらの電極を形成するために用いる電極形成材料として、例えばＡｕなどの金属を用いることもできる。
【００３５】
（ホール輸送／注入層）
本発明の有機半導体装置においては、さらに、ホール輸送／注入層を含むことができる。このホール輸送／注入層は、ホール（正孔）を前記有機半導体層へと輸送し、注入する機能を有する。このホール輸送／注入層は、前記ドレイン電極と前記有機半導体層との間に配置させる。なお、このホール輸送／注入層を有機層から形成することができる。
【００３６】
ホール輸送／注入層を形成するための材料としては、公知の光伝導材料のホール注入材料として用いられているもの、あるいは有機発光装置のホール輸送／注入層に使用されている公知のものの中から選択して用いることができる。ホール輸送／注入層の材料には、ホールの注入あるいは電子の障壁性のいずれかの機能を有するものを用いる。その具体例としては、例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示されているものを例示することができる。
【００３７】
（電子輸送／注入層）
本発明の有機半導体装置においては、さらに、電子輸送／注入層を含むことができる。この電子輸送／注入層は、電子を前記有機半導体層へと輸送し、注入する機能を有する。この電子輸送／注入層は、前記ソース電極と前記有機半導体層との間に配置させる。なお、この電子輸送／注入層を有機層から形成することができる。
【００３８】
有機層を電子輸送／注入層として機能させるためには、当該有機層がソース電極より注入された電子を前記有機半導体層に伝達する機能を有していればよく、このような有機層を形成するための材料は、公知の物質から選択することができる。その具体例としては、例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示されたものを例示することができる。
【００３９】
また、本発明の有機半導体装置の各層は、公知の方法で形成することができる。例えば、有機半導体装置の各層は、その材質によって好適な成膜方法が選択され、具体的には、蒸着法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェット法などが例示できる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
（デバイスの構造）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態にかかる有機半導体装置１００を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【００４１】
有機半導体装置１００は、ドレイン電極３０、ゲート電極４０、ソース電極５０、および有機半導体層８０を含み、これらによってトランジスタとして動作する。これらの層は、課題を解決するための手段の欄で例示された材料から形成される。
【００４２】
本実施の形態においては、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、基板１０に凹部２０が設けられている。また、この凹部２０に有機半導体層８０が配置されている。すなわち、有機半導体層８０は、凹部２０に埋め込まれている。
【００４３】
基板１０は、絶縁性に優れた材料からなる。基板１０に用いる材料としては、絶縁性に優れた材料であれば、種類は限定されず、例えば、ガラスのような無機材料、あるいはポリイミドのような有機材料が例示できる。
【００４４】
また、図１（ａ）〜図１（ｃ）においては、凹部２０の平面形状が矩形である場合を示したが、凹部２０の形状は特に限定されるわけではなく、例えば、多角形、台形、円形、楕円形等の平面形状を有するものであってもよい。
【００４５】
ドレイン電極３０およびソース電極５０は、有機半導体層８０を挟むように配置されている。このドレイン電極３０およびソース電極５０は、凹部２０の側面に配置されている。このため、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と平行方向（Ｘ−Ｙ平面に平行な方向）に電流が流れる。これらの電極はそれぞれ、外部端子（図示せず）と電気的に接続するために、凹部２０の側面から基板１０の上面に引き出されている。
【００４６】
ゲート電極４０は、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層６０（６０ａ，６０ｂ）を介して配置されている。このゲート電極４０には、所定の電圧が印加される。本実施の形態の有機半導体装置１００において、このゲート電極４０は、図１（ｃ）に示すように、基板１０の側面に配置され、かつ、基板１０の上面に引き出されている。また、ゲート絶縁層６０は、基板１０の側面において、ゲート電極４０を覆うように配置されている。このゲート絶縁層６０は、ゲート電極４０と有機半導体層８０とを絶縁するために設けられている。ゲート絶縁層６０は、ゲート電極４０と有機半導体層８０とを絶縁することができるのであれば、材質は特に限定されないが、有機層にてゲート絶縁層６０を形成する場合、例えば、ポリイミドを用いることができる。
【００４７】
また、ゲート電極４０は、第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂから構成される。第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂとは所定の隔間をおいて配置され、この隔間には後述する有機半導体層８０が形成されている。具体的には、図１に示すように、この第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂが、有機半導体層８０を挟むように配置されている。また、第１電極部４０ａは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層６０ａを介して配置され、第２電極部４０ｂは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層６０ｂを介して配置されている。
【００４８】
有機半導体層８０は、前述したように、ドレイン電極３０とゲート電極５０との間に、ドレイン電極３０とゲート電極５０とによって挟まれるように配置され、かつ、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂとの間に、この第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂとによって挟まれるように配置される（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。
【００４９】
また、本実施の形態の有機半導体装置１００においては、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、凹部２０に、有機半導体層８０とともに、必要に応じて、ホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０を配置できる。この場合、より多くの電子あるいはホールを注入することが可能となる。このホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０はそれぞれ、課題を解決するための手段の欄で例示された材料から形成することができる。
【００５０】
（デバイスの動作）
本実施の形態にかかる有機半導体装置１００は、以下のメカニズムによってトランジスタとして動作する。なお、本実施の形態においては、有機半導体層８０を構成する有機半導体材料として、ペンタセンを用いた場合について説明するが、前記有機半導体材料はペンタセンに限定されるわけではなく、課題を解決するための手段の欄で例示された材料を用いた場合でも同様に動作可能である。
【００５１】
また、有機半導体装置１００は、ゲート電極４０に対して印加する電圧によって、Ｎ型トランジスタもしくはＰ型トランジスタとして動作する。
【００５２】
（１）はじめに、有機半導体装置１００がＮ型トランジスタとして動作する場合について説明する。
【００５３】
まず、ゲート電極４０に対して正電圧を印加した状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加する。ゲート電極４０に正電圧を印加することにより、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されて、有機半導体層８０中を電子が移動しやすくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間において電流（ドレイン電流）が流れやすくなる。これにより、トランジスタがＯＮした状態となる。
【００５４】
一方、この場合において、ゲート電極４０に対して電圧を印加しない状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加した場合、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されず、有機半導体層８０中を電子が移動しにくくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間においてドレイン電流が流れにくくなる。これにより、トランジスタがＯＦＦした状態となる。
【００５５】
以上のように、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加した場合において、ゲート電極４０に対して正電圧を印加するとトランジスタがＯＮし、ゲート電極４０に対して電圧を印加しないとトランジスタがＯＦＦする。この場合において、ドレイン電極３０とソース電極５０の間を電子が移動することから、有機半導体装置１００はＮ型トランジスタとして動作する。
【００５６】
（２）次に、有機半導体装置１００がＰ型トランジスタとして動作する場合について説明する。
【００５７】
まず、ゲート電極４０に対して負電圧を印加した状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加する。これにより、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されて、有機半導体層８０中をホールが移動しやすくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間においてドレイン電流が流れやすくなる。これにより、トランジスタがＯＮした状態となる。
【００５８】
一方、この場合において、ゲート電極４０に対して電圧を印加しない状態で、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ソース電極５０とドレイン電極３０との間に電圧を印加した場合、有機半導体層８０にチャネル領域が形成されず、有機半導体層８０中をホールが移動しにくくなる。したがって、ドレイン電極３０とソース電極５０の間においてドレイン電流が流れにくくなる。これにより、トランジスタがＯＦＦした状態となる。
【００５９】
以上のように、ドレイン電極３０側がソース電極５０側より高電位になるように、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に電圧を印加した場合において、ゲート電極４０に対して負電圧を印加するとトランジスタがＯＮし、ゲート電極４０に対して電圧を印加しないとトランジスタがＯＦＦする。この場合において、ドレイン電極３０とソース電極５０の間をホールが移動することから、有機半導体装置１００はＰ型トランジスタとして動作する。
【００６０】
なお、有機半導体層８０を構成する有機半導体材料として、ペンタセン以外の材料を用いた場合、前述した（１）の場合にＰ型トランジスタとして機能し、前述した（２）の場合にＮ型トランジスタとして機能する場合もある。
【００６１】
（デバイスの製造方法）
次に、図２（ａ）〜図３（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置１００の製造方法について説明する。図２（ａ）および図３（ａ）は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す有機半導体装置１００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【００６２】
（１）まず、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、基板１０に凹部２０を形成する。凹部２０の形成方法は特に限定されるわけではなく、基板１０の材質に応じて適宜選択される。例えば、基板１０がポリイミド等の有機材料からなる場合、フォトリソグラフィ法またはスタンピング法などの方法を用いることができる。
【００６３】
（２）つづいて、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、凹部２０の側面に、マスクスパッタ法にて、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０（第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂ）を形成する。なお、本実施の形態においては、これらの電極を同一工程にて形成する場合について説明するが、これらの電極を別々の工程にて形成することもできる。また、上記工程において、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、ドレイン電極３０とソース電極５０、およびゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａと第２電極部４０ｂが、それぞれ対向するように配置される。
【００６４】
次いで、図３（ｃ）に示すように、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａの上にゲート絶縁層６０ａを形成し、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂの上にゲート絶縁層６０ｂを形成する。ゲート絶縁層６０（６０ａ，６０ｂ）は、例えばポリイミド等の有機層から形成することができる。この場合、例えば、フォトリソグラフィ工程を経て、ゲート絶縁層６０を形成する。
【００６５】
なお、この工程において、ゲート電極４０がＴａ、Ｔｉ、Ａｌ等の金属からなる場合、凹部２０の側面にゲート電極４０を形成した後、ゲート電極４０の表面を酸化することにより、ゲート絶縁層６０ａ，６０ｂを形成することもできる。
【００６６】
（３）つづいて、凹部２０において、ドレイン電極３０に隣接するように、ホール輸送／注入層７０を形成する。また、凹部２０において、ソース電極５０に隣接するように、電子輸送／注入層９０を形成する。さらに、凹部２０において、ホール輸送／注入層７０と電子輸送／注入層９０との間に有機半導体材料を埋め込むことにより、有機半導体層８０を形成する。なお、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０を形成する順序については、特に限定されない。
【００６７】
凹部２０に、有機半導体層８０ならびにホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０を形成する方法としては、例えばインクジェット法を用いることができる。インクジェット法を用いて凹部２０にこれらの層を形成する場合、凹部２０がバンクとしての役割を果たすので、これらの層を簡便に形成することができる。以上の工程により、有機半導体装置１００が得られる（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。
【００６８】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置１００によれば、以下に示す作用および効果が得られる。
【００６９】
（１）本実施の形態の有機半導体装置１００においては、ドレイン電極３０、ソース電極５０、ゲート電極４０、および有機半導体層８０によってトランジスタが構成され、ドレイン電極３０とソース電極５０との間にドレイン電流が流れる。すなわち、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に挟まれている有機半導体層８０中（本実施の形態の有機半導体装置１００のように、有機半導体層８０のほかに、ホール輸送／注入層７０や電子輸送／注入層９０を含む場合は、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０中）にチャネル領域が形成される。ここで、このチャネル領域におけるチャネル長は、ホール輸送／注入層７０、電子輸送／注入層９０、および有機半導体層８０の膜厚（図１（ｂ）においては、Ｘ方向における膜厚）によって規定される。すなわち、凹部２０の幅（図１（ｂ）においては、Ｘ方向における幅）と、ドレイン電極３０およびソース電極５０の膜厚とを適宜設定することにより、所望のチャネル長を有する前記トランジスタを形成することができる。
【００７０】
（２）また、凹部２０の平面形状を所定の大きさに形成することにより、ドレイン電極３０とソース電極５０との間でドレイン電流が流れる領域を適宜設定することができる。
【００７１】
（３）加えて、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０を、マスクスパッタ法を用いて同一工程にて形成することができる。また、有機半導体層８０は、例えばインクジェット法を用いて凹部２０に有機半導体材料を埋め込むことにより形成することができる。これにより、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００７２】
（変形例）
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本実施の形態の有機半導体装置１００の一変形例（有機半導体装置１１０）を示す断面図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。この有機半導体装置１１０では主に、凹部２２０の平面形状が楕円形である点で、凹部２０の平面形状が矩形である第１の形態の有機半導体装置１００と異なる。前述したように、本実施の形態の有機半導体装置において、凹部の平面形状は適宜設定することができる。
【００７３】
また、この有機半導体装置１１０では、本実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と平行方向に電流が流れる。
【００７４】
この有機半導体装置１１０の動作、ならびに作用および効果については、本実施の形態の有機半導体装置１００とほぼ同様であるため、説明は省略する。
【００７５】
［第２の実施の形態］
（デバイスの構造）
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態にかかる有機半導体装置２００を模式的に示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
この有機半導体装置２００では主に、ドレイン電極３０が凹部２０の一側面および底面に配置されている点、ソース電極５０が有機半導体層８０上に配置されている点、およびホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０がこの順でドレイン電極３０上に配置されている点以外は、図１に示す有機半導体装置１００とほぼ同様の構造を有する。すなわち、この有機半導体装置２００では、ソース電極５０およびドレイン電極３０が、有機半導体層８０を挟むように配置されている点、およびゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂが有機半導体層８０を挟むように配置されている点で、図１に示す有機半導体装置１００と同様の構造を有する。
【００７７】
本実施の形態の有機半導体装置２００においては、ドレイン電極３０は凹部２０の底面に配置されている。さらに、このドレイン電極３０は、凹部２０の底面から一側面を経て、基板１０の上面に引き出されている。また、凹部２０においては、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０がこの順でドレイン電極３０上に積層されている。したがって、凹部２０において、ドレイン電極３０上にホール輸送／注入層７０を介して有機半導体層８０が配置されている。一方、ソース電極５０は、有機半導体層８０の上に電子輸送／注入層９０を介して配置されている。有機半導体装置２００においては、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向（Ｚ方向または−Ｚ方向）に電流が流れる。
【００７８】
（デバイスの動作）
本実施の形態の有機半導体装置２００の動作は、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向に電流が流れる点を除いて、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の動作とほぼ同一であるため、説明は省略する。
【００７９】
（デバイスの製造方法）
次に、図６（ａ）〜図７（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置２００の製造方法について説明する。図６（ａ）および図７（ａ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す有機半導体装置２００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同一の工程については、説明を省略する。
【００８０】
（１）まず、基板１０に凹部２０を形成する（図２（ａ）〜図２（ｃ）参照）。凹部２０の形成については、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同様であるため、説明は省略する。
【００８１】
（２）つづいて、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、凹部２０の底面および一側面にかけて、マスクスパッタ法にてドレイン電極３０を形成する。また、凹部２０の側面にゲート電極４０（第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂ）を形成する。ドレイン電極３０およびゲート電極４０の形成方法は、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法を用いる。次いで、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａ上にゲート絶縁層６０ａを形成し、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂ上にゲート絶縁層６０ｂを形成する。
【００８２】
（３）つづいて、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部２０において、ドレイン電極３０上に、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０を順に積層する。さらに、電子輸送／注入層９０上に、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、ソース電極５０を形成する。以上の工程により、有機半導体装置２００（図５（ａ）〜図５（ｃ）参照）が得られる。
【００８３】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置２００においては、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ドレイン電極３０、ソース電極５０、ゲート電極４０、および有機半導体層８０によってトランジスタが構成され、ドレイン電極３０とソース電極５０との間にドレイン電流が流れる。また、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に挟まれているホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０中にチャネル領域が形成される。ここで、このチャネル領域におけるチャネル長は、ホール輸送／注入層７０、電子輸送／注入層９０、および有機半導体層８０の膜厚（図５（ｂ）において、Ｚ方向における膜厚）によって規定される。したがって、これらの層の膜厚を適宜設定することによって、所望のチャネル長を有する前記トランジスタを形成することができる。
【００８４】
ホール輸送／注入層７０、電子輸送／注入層９０、および有機半導体層８０はそれぞれ、ドレイン電極３０上に、これらの層を積層することにより形成される。したがって、本実施の形態の有機半導体装置２００においては、有機半導体層８０と、ホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０との多層化が容易である。
【００８５】
このほかの本実施の形態の有機半導体装置２００の作用および効果は、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の作用および効果とほぼ同一であるため、説明は省略する。
【００８６】
［第３の実施の形態］
（デバイスの構造）
図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態にかかる有機半導体装置３００を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
この有機半導体装置３００では主に、ドレイン電極３０が基板１０上に配置され、基板１０およびドレイン電極３０の少なくとも一部分の上に絶縁層２２が配置されている点、この絶縁層２２に凹部１２０が設けられている点、および凹部１２０に有機半導体層８０が埋め込まれている点で、第１の実施の形態の有機半導体装置１００（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と異なる構造を有する。一方、この有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０の上に、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０がこの順に配置されている点において、有機半導体装置２００と同様の構造を有する。すなわち、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０は、図８（ｂ）においてＺ方向に積層されている。
【００８８】
また、本実施の形態の有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０が基板１０上に形成されている。また、凹部１２０において、ドレイン電極３０は、凹部１２０の底面に配置されている。凹部１２０にはホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０が配置されている。さらに、このドレイン電極３０は、基板１０の上面に引き出されている。
【００８９】
一方、ソース電極５０は、電子輸送／注入層９０上に配置されている。このため、有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向に電流が流れる。
【００９０】
（デバイスの動作）
本実施の形態の有機半導体装置３００の動作は、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と垂直方向に電流が流れる点を除いて、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の動作とほぼ同一であるため、説明は省略する。すなわち、本実施の形態の有機半導体装置３００の動作は、第２の実施の形態の有機半導体装置２００とほぼ同様である。
【００９１】
（デバイスの製造方法）
次に、図９（ａ）〜図１０（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置２００の製造方法について説明する。図９（ａ）および図１０（ａ）は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す有機半導体装置３００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同一の工程については、説明を省略する。
【００９２】
（１）まず、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、基板１０上にドレイン電極３０を形成する。ドレイン電極３０の形成については、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様の方法を用いる。
【００９３】
（２）つづいて、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、基板１０およびドレイン電極３０上に、所定の凹部１２０を含む絶縁層２２を形成する。凹部１２０は、絶縁層２２の材質によって、適当な方法によって形成する。例えば、絶縁層２２が有機材料からなる場合、スタンピング法によって凹部１２０を形成することができる。
【００９４】
（３）次いで、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部１２０の側面にマスクスパッタ法でゲート電極４０（第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂ）を形成した後、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａ上にゲート絶縁層６０ａを形成し、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂ上にゲート絶縁層６０ｂを形成する。
【００９５】
（４）つづいて、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部１２０において、ドレイン電極３０上に、ホール輸送／注入層７０、有機半導体層８０、および電子輸送／注入層９０を順に積層する。さらに、電子輸送／注入層９０上にソース電極５０を形成する。以上の工程により、有機半導体装置３００（図８（ａ）〜図８（ｃ）参照）が得られる。
【００９６】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置３００の作用および効果は、第２の実施の形態の有機半導体装置２００の作用および効果とほぼ同一である。加えて、本実施の形態の有機半導体装置３００においては、ドレイン電極３０が基板１０上に引き出されているので、特に、この有機半導体装置３００のアレイ化を図る場合には、電極の取出しが容易である。この結果、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００９７】
［第４の実施の形態］
（デバイスの構造）
図１１（ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる有機半導体装置４００を模式的に示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。図１で示す部材と実質的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
この有機半導体装置４００では主に、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０（４０ａ，４０ｂ）が基板１０上に埋め込まれている点で、第１の実施の形態の有機半導体装置１００（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）と異なる構造を有する。すなわち、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０は、有機半導体層８０と同様に、基板１０に設けられた凹部に所定の材料を埋め込むことによって形成される。
【００９９】
また、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ゲート電極４０が第１電極部４０ａおよび第２電極部４０ｂから構成されている。第１電極部４０ａは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層１６０ａを介して配置される。また、第２電極部４０ｂは、有機半導体層８０に対してゲート絶縁層１６０ｂを介して配置されている。ゲート絶縁層１６０ａは、ゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａと有機半導体層８０とを絶縁する機能を有し、ゲート絶縁層１６０ｂは、ゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂと有機半導体層８０とを絶縁する機能を有する。このゲート絶縁層１６０（１６０ａ，１６０ｂ）は、基板１０をパターニングすることにより形成される。したがって、このゲート絶縁層１６０ａ，１６０ｂは、基板１０と同じ材質からなる。
【０１００】
また、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、第１の実施の形態の有機半導体装置１００と同様に、ドレイン電極３０とソース電極５０との間において、基板１０の面方向と平行方向に電流が流れる。
【０１０１】
（デバイスの動作）
本実施の形態の有機半導体装置４００の動作は、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の動作とほぼ同一であるため、説明は省略する。
【０１０２】
（デバイスの製造方法）
次に、図１２（ａ）〜図１３（ｃ）を参照して、本実施の形態の有機半導体装置４００の製造方法について説明する。図１２（ａ）および図１３（ａ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す有機半導体装置４００の一製造工程を模式的に示す平面図である。図１２（ｂ）および図１３（ｂ）はそれぞれ、図１２（ａ）および図１３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図である。また、図１２（ｃ）および図１３（ｃ）はそれぞれ、図１２（ａ）および図１３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。なお、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の製造工程と同一の工程については、説明を省略する。
【０１０３】
（１）まず、図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示すように、基板１０に凹部４２，４４，４６を形成する。これらの凹部の形成は、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法を用いることができる。また、この工程により、ゲート絶縁層１６０（１６０ａ，１６０ｂ）が形成される。このゲート絶縁層１６０は、基板１０をパターニングすることにより形成される。すなわち、このゲート絶縁層１６０は、基板１０と同じ材質からなる。
【０１０４】
ここで、凹部４２はゲート電極４０を構成する第１電極部４０ａを、凹部４４はゲート電極４０を構成する第２電極部４０ｂを、凹部４６はドレイン電極３０、ソース電極５０、および有機半導体層８０を、それぞれ形成するために設けられる。この工程において、凹部４２と凹部４４とが対向するように設けられる。
【０１０５】
また、凹部４６は、凹部４２に対してゲート絶縁層１６０ａを介して配置され、かつ、凹部４４に対してゲート絶縁層１６０ｂを介して配置される。この凹部４６には、後述する工程において、有機半導体層８０を挟んでドレイン電極３０とゲート電極５０とが対向するように形成される。
【０１０６】
（２）次いで、図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示すように、凹部４２，４４，４６にそれぞれ電極形成材料を埋め込むことにより、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０を形成する。電極形成材料としては、例えばＡｕが例示できる。この工程において、電極形成材料の埋め込みには、例えばインクジェット法を用いることができる。なお、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、凹部４６にドレイン電極３０およびソース電極５０を形成することにより、凹部４６ａが形成される。すなわち、ドレイン電極３０およびソース電極５０は凹部４６ａを挟んで対向するように形成される。この凹部４６ａは、後述する工程において、有機半導体層８０を形成するために設けられる。
【０１０７】
（３）続いて、第１の実施の形態で示した方法と同様の方法にて、凹部４６ａに有機半導体材料を埋め込む。これにより、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に有機半導体層８０が形成される。以上の工程により、有機半導体装置４００（図１１（ａ）〜図１１（ｃ）参照）が得られる。
【０１０８】
（作用および効果）
本実施の形態の有機半導体装置４００の作用および効果は、第１の実施の形態の有機半導体装置１００の作用および効果とほぼ同一である。加えて、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、ドレイン電極３０、ソース電極５０、およびゲート電極４０が、基板１０に形成した凹部に電極形成材料を埋め込むことにより形成される。特に、これらの電極を、インクジェット法等を用いて同一の電極形成材料で形成する場合、これらの電極の形成を同一工程にて行なうことができる。これにより、製造工程のさらなる簡略化を図ることができる。
【０１０９】
また、ゲート電極４０と有機半導体層８０とを絶縁するゲート絶縁層１６０ａ，１６０ｂは、凹部４２，４４，４６の形成時に基板１０をパターニングすることにより形成される。このため、ゲート絶縁層を別途形成する工程を省略することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態の有機半導体装置４００においては、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に有機半導体層８０のみが配置されている例について示したが、第１〜第３の実施の形態の有機半導体装置１００〜３００と同様に、ドレイン電極３０とソース電極５０との間に、有機半導体層８０とともに、ホール輸送／注入層７０および電子輸送／注入層９０を配置することもできる（図１４（ａ）〜図１４（ｃ）参照）。
【０１１１】
以上、本発明の好適な実施の形態について述べたが、本発明はこれらに限定されず、発明の要旨の範囲内で各種の態様を取りうる。
【０１１２】
例えば、第２の実施の形態の有機半導体装置２００（図５参照）において、基板１０に設けられた凹部２０の底面にドレイン電極３０が配置され、ドレイン電極３０上に有機半導体層８０が配置され、さらに有機半導体層８０の上にソース電極５０が配置されている場合について説明したが、あるいは、基板１０に設けられた凹部２０の底面にソース電極（図示せず）が配置され、当該ソース電極上に有機半導体層（図示せず）が配置され、かつ、当該有機半導体層の上にドレイン電極（図示せず）が配置されていてもよい。なお、第３の実施の形態の有機半導体装置３００についても同様の構成をとることができる。
【０１１３】
あるいは、第２の実施の形態の有機半導体装置２００（図５参照）においては、凹部２０の底面にドレイン電極３０が配置され、ドレイン電極３０の上に有機半導体層８０を介してソース電極５０が配置され、かつ、凹部２０の側面にゲート電極４０が配置されている場合について説明したが、あるいは、凹部２０の底面に、ゲート電極を構成する第１電極部（図示せず）を配置し、当該第１電極部の上に有機半導体層（図示せず）を介して、ゲート電極を構成する第２電極部（図示せず）を配置し、かつ、凹部２０の側面にドレイン電極およびソース電極（図示せず）を配置することもできる。なお、第３の実施の形態の有機半導体装置３００についても同様の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図３】図３（ａ）は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態にかかる有機半導体装置の一変形例を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図６】図６（ａ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図７】図７（ａ）は、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図９】図９（ａ）は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図８（ａ）〜図８（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる有機半導体装置を模式的に示す平面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示す有機半導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の第４の実施の形態にかかる有機半導体装置の一変形例を模式的に示す平面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ線における断面を模式的に示す図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＢ−Ｂ線における断面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０ 基板
２０，４２，４４，４６，４６ａ，１２０，２２０ 凹部
２２ 絶縁層
３０ ドレイン電極
４０ ゲート電極
４０ａ 第１電極部
４０ｂ 第２電極部
５０ ソース電極
６０，６０ａ，６０ｂ，１６０，１６０ａ，１６０ｂ ゲート絶縁層
７０ ホール輸送／注入層
８０ 有機半導体層
９０ 電子輸送／注入層
１００，１１０，２００，３００，４００，４１０ 有機半導体装置
Claims (15)
- 凹部を有する基板と、
前記凹部に位置する有機半導体層と、
第１絶縁部および第２絶縁部を含むゲート絶縁層と、
第１電極部および第２電極部を含むゲート電極と、
ソース電極またはドレイン電極である第１の電極と、
ドレイン電極またはソース電極である第２の電極と、を含み、
前記凹部は、第１の側面、第２の側面、第３の側面および第４の側面を有し、
前記第１の側面および第２の側面は、前記有機半導体層を挟むように位置し、
前記第３の側面および第４の側面は、前記有機半導体層を挟むように位置し、
前記第１絶縁部は、前記第１の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第１電極部は、前記第１の側面と前記第１絶縁部との間に位置し、
前記第２絶縁部は、前記有機半導体層を前記第１絶縁部と挟むように前記第２の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２電極部は、前記有機半導体層を前記第１電極部と挟むように前記第２の側面と前記第２絶縁部との間に位置し、
前記第１の電極は、前記第３の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２の電極は、前記有機半導体層を前記第１の電極と挟むように前記第４の側面と前記有機半導体層との間に位置することを特徴とする有機半導体装置。 - 凹部を有する基板と、
前記凹部に位置する有機半導体層と、
第１絶縁部および第２絶縁部を含むゲート絶縁層と、
第１電極部および第２電極部を含むゲート電極と、
ソース電極またはドレイン電極である第１の電極と、
ドレイン電極またはソース電極である第２の電極と、を含み、
前記凹部は、第１の側面および第２の側面を有し、
前記第１の側面および第２の側面は、前記有機半導体層を挟むように位置し、
前記第１絶縁部は、前記第１の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第１電極部は、前記第１の側面と前記第１絶縁部との間に位置し、
前記第２絶縁部は、前記有機半導体層を前記第１絶縁部と挟むように前記第２の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２電極部は、前記有機半導体層を前記第１電極部と挟むように前記第２の側面と前記第２絶縁部との間に位置し、
前記第１の電極は、前記凹部の底面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２の電極は、前記有機半導体層を前記第１の電極と挟むように前記有機半導体層上に位置することを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項１または２に記載の有機半導体装置において、
前記第１の電極の一部が前記凹部の外に延在するものであることを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の有機半導体装置において、
前記ゲート絶縁層の一部が前記凹部の外に延在するものであることを特徴とする有機半導体装置。 - 凹部を有する基板と、
前記凹部に位置する有機半導体層と、
第１絶縁部および第２絶縁部を含むゲート絶縁層と、
第１電極部および第２電極部を含むゲート電極と、
ソース電極またはドレイン電極である第１の電極と、
ドレイン電極またはソース電極である第２の電極と、を含み、
前記凹部は、第１の側面および第２の側面を有し、
前記第１の側面および第２の側面は、前記有機半導体層を挟むように位置し、
前記第１絶縁部は、前記凹部の底面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第１電極部は、前記凹部の底面と前記第１絶縁部との間に位置し、
前記第２絶縁部は、前記有機半導体層を前記第１絶縁部と挟むように前記有機半導体層上に位置し、
前記第２電極部は、前記有機半導体層を前記第１電極部と挟むように前記第２絶縁部上に位置し、
前記第１の電極は、前記第１の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２の電極は、前記有機半導体層を前記第１の電極と挟むように前記第２の側面と前記有機半導体層との間に位置することを特徴とする有機半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に位置し、凹部を有する絶縁層と、
前記凹部に位置する有機半導体層と、
第１絶縁部および第２絶縁部を含むゲート絶縁層と、
第１電極部および第２電極部を含むゲート電極と、
ソース電極またはドレイン電極である第１の電極と、
ドレイン電極またはソース電極である第２の電極と、を含み、
前記凹部は、第１の側面および第２の側面を有し、
前記第１の側面および第２の側面は、前記有機半導体層を挟むように位置し、
前記第１絶縁部は、前記第１の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第１電極部は、前記第１の側面と前記第１絶縁部との間に位置し、
前記第２絶縁部は、前記有機半導体層を前記第１絶縁部と挟むように前記第２の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２電極部は、前記有機半導体層を前記第１電極部と挟むように前記第２の側面と前記第２絶縁部との間に位置し、
前記第１の電極は、前記基板と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２の電極は、前記有機半導体層を前記第１の電極と挟むように前記有機半導体層上に位置することを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項６に記載の有機半導体装置において、
前記第１の電極の一部が前記絶縁層の上に延在するものであることを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項６または７に記載の有機半導体装置において、
前記ゲート絶縁層の一部が前記絶縁層の上に延在するものであることを特徴とする有機半導体装置。 - 基板と、
前記基板上に位置し、凹部を有する絶縁層と、
前記凹部に位置する有機半導体層と、
第１絶縁部および第２絶縁部を含むゲート絶縁層と、
第１電極部および第２電極部を含むゲート電極と、
ソース電極またはドレイン電極である第１の電極と、
ドレイン電極またはソース電極である第２の電極と、を含み、
前記凹部は、第１の側面および第２の側面を有し、
前記第１の側面および第２の側面は、前記有機半導体層を挟むように位置し、
前記第１絶縁部は、前記基板と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第１電極部は、前記基板と前記第１絶縁部との間に位置し、
前記第２絶縁部は、前記有機半導体層を前記第１絶縁部と挟むように前記有機半導体層上に位置し、
前記第２電極部は、前記有機半導体層を前記第１電極部と挟むように前記第２絶縁部上に位置し、
前記第１の電極は、前記第１の側面と前記有機半導体層との間に位置し、
前記第２の電極は、前記有機半導体層を前記第１の電極と挟むように前記第２の側面と前記有機半導体層との間に位置することを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項８または９に記載の有機半導体装置において、
前記絶縁層が前記有機半導体層を囲むものであることを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の有機半導体装置において、
前記有機半導体層と前記第１の電極との間に電子輸送／注入層が位置することを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の有機半導体装置において、
前記有機半導体層と前記第２の電極との間にホール輸送／注入層が位置することを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の有機半導体装置において、
前記第１の電極がソース電極であり、前記第２の電極がドレイン電極であることを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の有機半導体装置において、
前記ゲート電極の表面に酸化絶縁層が形成されていることを特徴とする有機半導体装置。 - 請求項１ないし１４のいずれかに記載の有機半導体装置を用いた、電子機器。
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