(57)【要約】  本発明は、下記式（１）で表される化合物を半導体材料として用いることを特徴とする電界効果トランジスタを提供する。2008047896.tif 000024（式（１）中、Ｘ1及びＸ2はそれぞれ独立に硫黄原子、セレン原子、テルル原子を表す。Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ１−Ｃ３６脂肪族炭化水素基を表す。）
2008047896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体材料として下記式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする電界効果トランジスタ。
【化１】
2008047896.tif 000021
（式（１）中、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に硫黄原子、セレン原子またはテルル原子を表す。Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ１−Ｃ３６脂肪族炭化水素基を表す。）
【請求項２】
式（１）におけるＸ１及びＸ２がそれぞれ独立に硫黄原子またはセレン原子である請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項３】
式（１）におけるＸ１及びＸ２がいずれも硫黄原子である請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項４】
式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ２−Ｃ２４脂肪族炭化水素基である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】
式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ４−Ｃ２０脂肪族炭化水素基である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項６】
式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に無置換の脂肪族炭化水素基である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項７】
式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に飽和の脂肪族炭化水素基である請求項６に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項８】
式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に直鎖の脂肪族炭化水素基である請求項７に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項９】
ゲート電極上に設けられた絶縁体層上に、式（１）で表される化合物を含む層が設けられていることを特徴とし、さらに該層の上部に接するようにソース電極及びドレイン電極がそれぞれ設けられているトップコンタクト型構造を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１０】
絶縁体層と、それにより隔離されたゲート電極及びその絶縁体層に接するように設けられたソース電極とドレイン電極を有するボトムコンタクト型構造の電極上に、式（１）で表される化合物を含む層が設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１１】
式（１）で表される化合物を含む層が、インクジェット記録方法にて設けられることを特徴とする、請求項９又は１０に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項１２】
式（１）の化合物を含有することを特徴とする半導体デバイス作製用インク。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体デバイス作製用インクを基板上に塗布し、乾燥させることにより半導体層を形成することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
塗布が、インクジェット記録方法を用いて行われることを特徴とする請求項１３に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
大気中にて半導体層を形成することを特徴とする請求項１３または１４に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
半導体層を形成後に熱処理を行うことを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
熱処理温度が４０−１２０℃であることを特徴とする請求項１６に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
下記式（２）で表される化合物。
【化２】
2008047896.tif 000022
（式（１）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノＣ１−Ｃ３６脂肪族炭化水素基を表す。）
【請求項１９】
下記式（３）で表される化合物。
【化３】
2008047896.tif 000023
（式（３）中、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノＣ１−Ｃ３４脂肪族炭化水素基を表し、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に硫黄原子、セレン原子またはテルル原子を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタに関する。更に詳しくは、本発明は特定の有機複素環化合物を半導体材料として用いる電界効果トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界効果トランジスタは、一般に、基板上の半導体材料にソース電極、ドレイン電極、及びこれらの電極と絶縁体層を介してゲート電極等を設けた構造を有しており、論理回路素子として集積回路に使用されるほか、スイッチング素子などにも幅広く用いられている。現在、電界効果トランジスタには、シリコンを中心とする無機系の半導体材料が使われており、特にアモルファスシリコンを用いて、ガラスなどの基板上に作成された薄膜トランジスタがディスプレイ等に利用されている。このような無機の半導体材料を用いた場合、電界効果トランジスタの製造時に高温や真空で処理する必要があり、高額な設備投資や、製造に多くのエネルギーを要するため、コストが非常に高いものとなる。又、これらにおいては電界効果トランジスタの製造時に高温に曝されるために基板にはフィルムやプラスチックのような耐熱性が十分でない基板を利用する事が出来ず、その応用範囲が制限されている。【０００３】
これに対して、電界効果トランジスタの製造時に高温での処理を必要としない有機の半導体材料を用いた電界効果トランジスタの研究、開発が行われている。有機材料を用いることにより、低温プロセスでの製造が可能になり、用い得る基板材料の範囲が拡大される。その結果、従来以上にフレキシブルであり、且つ軽量で、壊れにくい電界効果トランジスタの作成が実現可能となってきた。またさらに電界効果トランジスタの作成工程において、有機の半導体材料を含有する溶液を塗布したり、インクジェットなどによる印刷等の手法を採用する事により、大面積の電界効果トランジスタを低コストで製造できる可能性もある。
しかしながら、従来、有機の半導体材料として用いられた化合物は、その多くが有機溶媒に不溶、または極めて難溶性であり、上記の塗布やインクジェット印刷などの安価な手法を用いることができず、比較的コストの高い真空蒸着などの手法で半導体の基板上に薄膜を形成せざるを得ず、実用的に印刷に適する材料（化合物）は殆ど無かった。また有機溶媒に溶解する材料であっても、その半導体特性は実用的なものではなく、例えばキャリア移動度の低い材料しか無いのが現状であった。しかし塗布や印刷などによる半導体の作成を可能とするための半導体材料の開発は重要であり、いくつかの検討がなされている。
特許文献１には、ペンタセンを有機溶媒に分散後、１００℃に加熱したシリコン基板に該分散液を塗布することによりペンタセンの薄膜及びトランジスタが形成されることが開示されている。
特許文献２には、ポルフィリン系の化合物を用い、上記の塗布の手法による有機トランジスタの作成法が開示されている。
特許文献３にはベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾセレノフェン（下記式（１）において、Ｘ１及びＸ２がセレン原子であり、Ｒ１及びＲ２が水素原子で表される化合物）及びベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン（下記式（１）において、Ｘ１及びＸ２が硫黄原子であり、Ｒ１及びＲ２が水素原子で表される化合物）のアリール誘導体を用いた電界効果トランジスタが開示されている。
非特許文献１には、特定の置換基を導入し、有機溶媒に可溶なペンタセン誘導体などを用いた有機電界効果トランジスタが開示されている。
非特許文献２には、ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾセレノフェン（下記式（１）において、Ｘ１及びＸ２がセレン原子であり、Ｒ１及びＲ２が水素原子で表される化合物）のアリール誘導体を用いた電界効果トランジスタが開示されている。
非特許文献３及び４にはベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン（下記式（１）において、Ｘ１及びＸ２が硫黄原子であり、Ｒ１及びＲ２が水素原子で表される化合物）のアルキル誘導体の合成法が開示されている。
しかし、該アルキル誘導体を電界効果トランジスタに用いた例は知られていない。【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８１１８０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２８９５号公報
【特許文献３】ＷＯ２００６／０７７８８８号国際公開パンフレット
【非特許文献１】Ｊ．ＡＭ．ＣＨＥＭ．ＳＯＣ．２００５，１２７，４９８６−４９８７
【非特許文献２】Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００６，１２８，３０４４−３０５０
【非特許文献３】Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ（２００３），３０（５），６０３−６１０
【非特許文献４】Ｃｏｌｌｅｃｔ．Ｃｚｅｃｈ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ，６７（５），６４５−６６４，２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は有機溶媒に溶解し実用的な印刷適性をもち、さらに優れたキャリア移動度などの半導体特性を有する、有機半導体材料を用いた安定性に優れた電界効果トランジスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、半導体材料として特定の構造を有する化合物を用いた場合に、この化合物が有機溶媒に可溶で印刷特性を有することにより、塗布法などによる作成が可能で、かつ優れたキャリア移動度を示す電界効果トランジスタが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。【０００７】
即ち、本発明は、
［１］．半導体材料として下記式（１）で表される化合物を含有することを特徴とする電界効果トランジスタ。【０００８】
【化１】
2008047896.tif 000003
【０００９】
（式（１）中、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に硫黄原子、セレン原子またはテルル原子を表す。Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ１−Ｃ３６脂肪族炭化水素基を表す。）
［２］．式（１）におけるＸ１及びＸ２がそれぞれ独立に硫黄原子またはセレン原子である［１］に記載の電界効果トランジスタ。
［３］．式（１）におけるＸ１及びＸ２がいずれも硫黄原子である［１］に記載の電界効果トランジスタ。
［４］．式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ２−Ｃ２４脂肪族炭化水素基である［１］乃至［３］のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタ。
［５］．式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ４−Ｃ２０脂肪族炭化水素基である［１］乃至［３］のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタ。
［６］．式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に無置換の脂肪族炭化水素基である［１］乃至［３］のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタ。
［７］．式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に飽和の脂肪族炭化水素基である［６］に記載の電界効果トランジスタ。
［８］．式（１）におけるＲ１及びＲ２がそれぞれ独立に直鎖の脂肪族炭化水素基である［７］に記載の電界効果トランジスタ。
［９］．ゲート電極上に設けられた絶縁体層上に、式（１）で表される化合物を含む層が設けられていることを特徴とし、さらに該層の上部に接するようにソース電極及びドレイン電極がそれぞれ設けられているトップコンタクト型構造を有する、［１］〜［８］のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
［１０］．絶縁体層と、それにより隔離されたゲート電極及びその絶縁体層に接するように設けられたソース電極とドレイン電極を有するボトムコンタクト型構造の電極上に、式（１）で表される化合物を含む層が設けられていることを特徴とする、［１］〜［８］のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
［１１］．式（１）で表される化合物を含む層が、インクジェット記録方法にて設けられることを特徴とする、［９］又は［１０］に記載の電界効果トランジスタ。
［１２］．式（１）の化合物を含有することを特徴とする半導体デバイス作製用インク。
［１３］．［１２］に記載の半導体デバイス作製用インクを基板上に塗布し、乾燥させることにより半導体層を形成することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
［１４］．塗布が、インクジェット記録方法を用いて行われることを特徴とする［１３］に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
［１５］．大気中にて半導体層を形成することを特徴とする［１３］または［１４］に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
［１６］．半導体層を形成後に熱処理を行うことを特徴とする［１３］乃至［１５］のいずれか一項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
［１７］．熱処理温度が４０−１２０℃であることを特徴とする［１６］に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
［１８］．下記式（２）で表される化合物。【００１０】
【化２】
2008047896.tif 000004
【００１１】
（式（１）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノＣ１−Ｃ３６脂肪族炭化水素基を表す。）
［１９］．下記式（３）で表される化合物。【００１２】
【化３】
2008047896.tif 000005
【００１３】
（式（３）中、Ｒ３及びＲ４はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノＣ１−Ｃ３４脂肪族炭化水素基を表し、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に硫黄原子、セレン原子またはテルル原子を表す。）
【発明の効果】
【００１４】
上記式（１）〜（３）で表される特定の構造を有する化合物を半導体材料として用いることにより有機溶媒への溶解性が高く、印刷適性を有することにより、塗布や印刷などの方法により作成が可能で、優れたキャリア移動度を示し、かつ安定性に優れた電界効果トランジスタが得られることを見出し、優れた電界効果トランジスタを提供する事が出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を詳細に説明する。
本発明は特定の有機化合物を半導体材料として用いた有機系の電界効果トランジスタであり、該有機化合物として前記式（１）〜（３）で表される化合物を使用する。以下に上記式（１）〜（３）で示される化合物について説明する。【００１６】
上記式（１）または式（３）中、Ｘ１及びＸ２はそれぞれ独立に硫黄原子、セレン原子、テルル原子を表す。好ましくは硫黄原子、セレン原子でありさらに好ましくは硫黄原子である。
上記式（１）または式（２）中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に無置換またはハロゲノ置換Ｃ１−Ｃ３６脂肪族炭化水素基を表す。
脂肪族炭化水素基としては飽和又は不飽和の直鎖、分岐鎖又は環状の脂肪族炭化水素基が挙げられる。好ましくは直鎖、分岐鎖の脂肪族炭化水素基であり、さらに好ましくは直鎖の脂肪族炭化水素基である。
炭素数は通常Ｃ１−Ｃ３６であり、好ましくはＣ２−Ｃ２４、さらに好ましくはＣ４−Ｃ２０である。
直鎖または分岐鎖の飽和脂肪族炭化水素基の例としてはメチル、エチル、プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｉｓｏ−ペンチル、ｔ−ペンチル、ｓｅｃ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｉｓｏ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｓｅｃ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｓｅｃ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル、ｎ−トリデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ペンタデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−ヘプタデシル、ｎ−オクタデシル、ｎ−ノナデシル、ｎ−エイコシル、ドコシル、ｎ−ペンタコシル、ｎ−オクタコシル、ｎ−トリコンチル、５−（ｎ−ペンチル）デシル、ヘネイコシル、トリコシル、テトラコシル、ヘキサコシル、ヘプタコシル、ノナコシル、ｎ−トリアコンチル、スクアリル、ドトリアコンチル、ヘキサトリアコンチル等が挙げられる。
又、環状の飽和脂肪族炭化水素基の例としては、シクロヘキシル、シクロペンチル、アダマンチル、ノルボルニル等が挙げられる。
直鎖または分岐鎖の不飽和脂肪族炭化水素基の例としてはビニル、アリル、エイコサジエニル、１１，１４−エイコサジエニル、ゲラニル（トランス−３，７−ジメチル−２，６−オクタジエン−１−イル）、ファルネシル（トランス，トランス−３，７，１１−トリメチル−２，６，１０−ドデカトリエン−１−イル）、４−ペンテニル、１−プロピニル、１−ヘキシニル、１−オクチニル、１−デシニル、１−ウンデシニル、１−ドデシニル、１−テトラデシニル、１−ヘキサデシニル、１−ノナデシニル等が挙げられる。
直鎖、分岐鎖及び環状の脂肪族炭化水素基のうち、好ましいものは直鎖または分岐鎖のものであり、さらに好ましいものは直鎖のものである。
飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基とは、飽和のものを表すアルキル、炭素−炭素二重結合を含むアルケニル及び炭素−炭素三重結合を含むアルキニルが含まれる。脂肪族炭化水素残基としては、これらが組み合わされたもの、すなわち脂肪族炭化水素基中の一部に炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合を同時に含む場合なども全て含まれる。より好ましくはアルキルまたはアルキニルであり、さらに好ましくはアルキルである。
上記式（１）または式（２）で表されるＲ１またはＲ２で表される脂肪族炭化水素残基が不飽和脂肪族炭化水素基である場合、その不飽和の炭素−炭素結合は、Ｒ１またはＲ２が置換したベンゼン環と共役する位置、すなわち不飽和の炭素−炭素結合の一方の炭素原子が該ベンゼン環に直結しているものがさらに好ましい。この場合も上記と同様にアルケニルよりはアルキニルの方がより好ましい。
ハロゲノ置換脂肪族炭化水素基とは、上記の脂肪族炭化水素基の任意の位置が、任意の数かつ任意の種類のハロゲン原子で置換されているものを意味する。
ハロゲン原子の種類としてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ素が好ましく挙げられ、より好ましくはフッ素、塩素、臭素、さらに好ましくはフッ素及び臭素が挙げられる。
ハロゲノ置換脂肪族炭化水素基の具体例としては、クロロメチル、ブロモメチル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ｎ−ペルフルオロプロピル、ｎ−ペルフルオロブチル、ｎ−ペルフルオロペンチル、ｎ−ペルフルオロオクチル、ｎ−ペルフルオロデシル、ｎ−（ドデカフルオロ）−６−ヨードヘキシル、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピル、２，２，３，３−テトラフルオロピロピルなどが挙げられる。【００１７】
上記式（３）中、Ｒ３及びＲ４で表される無置換またはハロゲノ置換脂肪族炭化水素基は、上記式（１）または式（２）で表される化合物におけるＲ１及びＲ２において、ベンゼン環に結合する炭素原子、及び、該炭素原子に結合する炭素原子とが炭素−炭素三重結合を形成したものである。従って、Ｒ３及びＲ４で表される脂肪族炭化水素基の具体例は、上記Ｒ１及びＲ２として挙げた基のうち、Ｃ１−Ｃ３４のものであれば、同一の基が挙げられる。
また好ましい基としてもＣ１−Ｃ３４で構成されるものであれば同一の基をあげることができる。【００１８】
上記式（１）で表される化合物は、例えば非特許文献２に記載の公知の方法により合成することができる。また例えば、特許文献３に記載の方法に準じて得ることもできる。
すなわち下記式（４）の化合物のハロゲン化物、例えばヨウ素化物などを原料として、これにアセチレン誘導体を作用させ、カップリング反応を行うことにより、上記式（３）の化合物を得る。
さらに得られた式（３）の化合物を定法により還元（水素付加）することにより、上記式（１）において、Ｒ１またはＲ２が、不飽和の脂肪族炭化水素基（アルケニル）または飽和の脂肪族炭化水素基（アルキル）である化合物が得られる。上記式（３）で表される化合物中のＸ１及びＸ２がセレン原子であれば、同様に上記式（２）の化合物が得られる。
下記式（３）は、下記式（４）とアセチレン誘導体とのカップリング反応を示したが、エチレン誘導体とのカップリング反応も同様に進行し、この場合には下記式（３）における炭素−炭素三重結合の代わりに、この部分が炭素−炭素二重結合であるアルケニル誘導体が得られる。このアルケニル化合物も、上記式（１）の化合物に含まれる。
下記式（３）の化合物の還元反応の条件、例えば還元反応に用いる反応試薬の種類及び量、及び反応溶媒、及びこれらの組合せを適宜選択すれば、還元反応を炭素−炭素二重結合まで進行させた状態で止めることも、また飽和の脂肪族炭化水素となるまで進行させることも可能である。【００１９】
【化４】
2008047896.tif 000006
【００２０】
（上記式（４）の化合物中、Ｘ１及びＸ２は、上記式（１）におけるのと同じ意味を表す。）【００２１】
上記式（１）〜式（３）で表される化合物の精製方法は、特に限定されず、再結晶、カラムグロマトグラフィー、及び真空昇華精製等の公知の方法が採用できる。また必要に応じてこれらの方法を組合わせて用いてもよい。【００２２】
下記表１に上記式（１）〜（３）で表される化合物の具体例を示す。【００２３】
【表１】
2008047896.tif 000007
【００２４】
【表２】
2008047896.tif 000008
【００２５】
【表３】
2008047896.tif 000009
【００２６】
【表４】
2008047896.tif 000010
【００２７】
本発明の電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下ＦＥＴと略することがある）は、半導体に接して２つの電極、すなわちソース電極及びドレイン電極があり、その電極間に流れる電流を、ゲート電極と呼ばれるもう一つの電極に印加する電圧で制御するものである。【００２８】
一般に、電界効果トランジスタはゲート電極が絶縁膜で絶縁されている構造（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ＭＩＳ構造）がよく用いられる。絶縁膜に金属酸化膜を用いるものはＭＯＳ構造と呼ばれる。他には、ショットキー障壁を介してゲート電極が形成されている構造（ＭＥＳ構造）のものもあるが、有機半導体材料を用いたＦＥＴの場合、ＭＩＳ構造がよく用いられる。【００２９】
以下、図を用いて本発明の電界効果トランジスタについてより詳細に説明するが、本発明はこれらの構造には限られない。
図１に、本発明の電界効果トランジスタのいくつかの態様例を示す。各例において、１がソース電極、２が半導体層、３がドレイン電極、４が絶縁体層、５がゲート電極、６が基板をそれぞれ表す。尚、各層や電極の配置は、素子の用途により適宜選択できる。Ａ〜Ｄは基板と並行方向に電流が流れるので、横型ＦＥＴと呼ばれる。Ａはボトムコンタクト構造、Ｂはトップコンタクト構造と呼ばれる。また、Ｃは有機単結晶のＦＥＴ作成によく用いられる構造で、半導体層上にソース及びドレイン電極、絶縁体層を設け、さらにその上にゲート電極を形成している。Ｄはトップ＆ボトムコンタクト型トランジスタと呼ばれる構造である。Ｅは縦型の構造をもつＦＥＴ、すなわち静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）の模式図である。このＳＩＴ構造によれば、電流の流れが平面状に広がるので一度に大量のキャリアが移動できる。またソース電極とドレイン電極が縦に配されているので電極間距離を小さくできるため応答が高速である。従って、大電流を流す、あるいは高速のスイッチングを行うなどの用途に好ましく適用できる。なお図１中のＥには、基板を記載していないが、通常の場合、図１Ｅ中の１および３で表されるソース及びドレイン電極の外側には基板が設けられる。【００３０】
各態様例における各構成要素につき説明する。
基板６は、その上に形成される各層が剥離することなく保持できることが必要である。例えば樹脂板やフィルム、紙、ガラス、石英、セラミックなどの絶縁性材料、金属や合金などの導電性基板上にコーティング等により絶縁層を形成した物、樹脂と無機材料など各種組合せからなる材料等が使用しうる。使用しうる樹脂フィルムの例としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、ポリエーテルイミドなどが挙げられる。樹脂フィルムや紙を用いると、半導体素子に可撓性を持たせることができ、フレキシブルで、軽量となり、実用性が向上する。基板の厚さとしては、通常１μｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは５μｍ〜５ｍｍである。【００３１】
ソース電極１、ドレイン電極３、ゲート電極５には導電性を有する材料が用いられる。例えば、白金、金、銀、アルミニウム、クロム、タングステン、タンタル、ニッケル、コバルト、銅、鉄、鉛、錫、チタン、インジウム、パラジウム、モリブデン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、リチウム、カリウム、ナトリウム等の金属及びそれらを含む合金；ＩｎＯ２、ＺｎＯ２、ＳｎＯ２、ＩＴＯ等の導電性酸化物；ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアセチレン等の導電性高分子化合物；シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素等の半導体；カーボンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料等が使用できる。また、導電性高分子化合物や半導体にはドーピングが行われていても良い。その際のドーパントとしては、例えば、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＰＦ５、ＡｓＦ５、ＦｅＣｌ３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、リチウム、ナトリウム、カリウム等の金属原子等が用いられる。また、上記材料にカーボンブラックや金、白金、銀、銅などの金属粒子などを分散した導電性の複合材料も用いられる。
各電極１、３、５には配線が連結されるが、配線も電極とほぼ同様の材料により作製される。【００３２】
絶縁体層４としては絶縁性を有する材料が用いられる。例えば、ポリパラキシリレン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリビニルフェノール、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等のポリマー及びこれらを組み合わせた共重合体；二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル等の酸化物；ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３等の強誘電性酸化物；窒化珪素、窒化アルミニウム等の窒化物；硫化物；フッ化物などの誘電体、あるいは、これら誘電体の粒子を分散させたポリマー等が使用しうる。絶縁体層４の膜厚は、材料によって異なるが、通常０．１ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは０．５ｎｍ〜５０μｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１０μｍである。【００３３】
半導体層２の材料としては、前記式（１）〜（３）で表される化合物が用いられる。半導体の材料としては、上記式（１）で言えば、そのアルケニル誘導体及びアルキニル誘導体よりもアルキル誘導体が好ましい。
半導体層２の材料としては上記式（１）〜（３）で表される化合物の数種類を混合して用いても良いが、式（１）〜（３）で表される化合物を総量で５０重量％以上、好ましくは８０重量％以上、更に好ましくは９５重量％以上含むことが必要である。電界効果トランジスタの特性を改善したり他の特性を付与するために、必要に応じて他の有機半導体材料や各種添加剤が混合されていても良い。また半導体層２は複数の層から成っても良い。
半導体層２の膜厚は、必要な機能を失わない範囲で、薄いほど好ましい。Ａ、Ｂ及びＤに示すような横型の電界効果トランジスタにおいては、所定以上の膜厚があれば半導体素子の特性は膜厚に依存しない一方、膜厚が厚くなると漏れ電流が増加してくることが多いため膜厚が適当な範囲にあることが好ましい。半導体が必要な機能を示すために半導体層の膜厚は、通常、０．１ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは０．５ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは１ｎｍ〜３μｍである。【００３４】
本発明の電界効果トランジスタには上記した各層の間や、半導体素子の外面に必要に応じて他の層を設けることができる。例えば、半導体層上に直接または他の層を介して、保護層を形成すると、湿度などの外気の影響を小さくすることができ、また、デバイスのＯＮ／ＯＦＦ比を上げることが出来るなど、電気的特性を安定化できる利点もある。
保護層の材料としては特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂、ポリオレフィン等の各種樹脂からなる膜や、酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素等、無機酸化膜や窒化膜等の誘電体からなる膜が好ましく用いられ、特に、酸素や水分の透過率や吸水率の小さな樹脂（ポリマー）が好ましい。近年、有機ＥＬディスプレイ用に開発されている保護材料も使用が可能である。保護層の膜厚は、その目的に応じて任意の膜厚を採用できるが、通常１００ｎｍ〜１ｍｍである。【００３５】
また半導体層が積層される基板または絶縁体層上などに予め表面処理を行うことにより、デバイスの特性を向上させることが可能である。例えば基板表面の親水性／疎水性の度合いを調整することにより、その上に成膜される膜の膜質を改良しうる。特に、有機半導体材料は分子の配向など膜の状態によって特性が大きく変わることがある。そのため、基板などへの表面処理によって、基板などとその後に成膜される半導体層との界面部分の分子配向が制御されること、また基板や絶縁体層上のトラップ部位が低減されることにより、キャリア移動度等の特性が改良されるものと考えられる。トラップ部位とは、未処理の基板に存在する例えば水酸基のような官能基をさし、このような官能基が存在すると、電子が該官能基に引き寄せられ、この結果としてキャリア移動度が低下する。従って、トラップ部位を低減することもキャリア移動度等の特性改良には有効な場合が多い。このような基板処理としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、シクロヘキセン、オクタデシルトリクロロシラン等による疎水化処理、塩酸や硫酸、酢酸等による酸処理、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア等によるアルカリ処理、オゾン処理、フッ素化処理、酸素やアルゴン等のプラズマ処理、ラングミュア・ブロジェット膜の形成処理、その他の絶縁体や半導体の薄膜の形成処理、機械的処理、コロナ放電などの電気的処理、又繊維等を利用したラビング処理等が挙げられる。【００３６】
これらの態様において各層を設ける方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、印刷法、ゾルゲル法等が適宜採用できる。コストや手間の問題を考慮すると、塗布法や、例えばインクジェット印刷などを用いる印刷法を使用するのが好ましい。【００３７】
次に、本発明の電界効果トランジスタの製造方法について、図１の態様例Ａに示すボトムコンタクト型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を例として、図２に基づき以下に説明する。
この製造方法は前記した他の態様の電界効果トランジスタ等にも同様に適用しうるものである。【００３８】
（基板及び基板処理）
本発明の電界効果トランジスタは、基板６上に必要な各種の層や電極を設けることで作製される（図２（１）参照）。基板としては上記で説明したものが使用できる。この基板上に前述の表面処理などを行う事も可能である。基板６の厚みは、必要な機能を妨げない範囲で薄い方が好ましい。材料によっても異なるが、通常１μｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは５μｍ〜５ｍｍである。又、必要により、基板に電極の機能を持たせるようにしてもよい。【００３９】
（ゲート電極の形成）
基板６上にゲート電極５を形成する（図２（２）参照）。電極材料としては上記で説明したものが用いられる。電極膜を成膜する方法としては、各種の方法を用いることが出来、例えば真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、熱転写法、印刷法、ゾルゲル法等が採用される。成膜時又は成膜後、所望の形状になるよう必要に応じてパターニングを行うのが好ましい。パターニングの方法としても各種の方法を用いうるが、例えばフォトレジストのパターニングとエッチングを組み合わせたフォトリソグラフィー法等が挙げられる。又、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法、及びこれら手法を複数組み合わせた手法を利用し、パターニングすることも可能である。ゲート電極５の膜厚は、材料によっても異なるが、通常０．１ｎｍ〜１０μｍであり、好ましくは０．５ｎｍ〜５μｍであり、より好ましくは１ｎｍ〜３μｍである。又、ゲート電極と基板を兼ねる場合は上記の膜厚より大きくてもよい。【００４０】
（絶縁体層の形成）
ゲート電極５上に絶縁体層４を形成する（図２（３）参照）。絶縁体材料としては上記で説明したもの等が用られる。絶縁体層４を形成するにあたっては各種の方法を用いうる。例えばスピンコーティング、スプレイコーティング、ディップコーティング、キャスト、バーコート、ブレードコーティングなどの塗布法、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット等の印刷法、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、イオンプレーティング法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法、ＣＶＤ法などのドライプロセス法が挙げられる。その他、ゾルゲル法やアルミニウム上のアルマイトのように金属上に酸化物膜を形成する方法等が採用される。
尚、絶縁体層と半導体層が接する部分においては、両層の界面で半導体を構成する分子、例えば上記式（１）〜（３）で表される化合物の分子を良好に配向させるために、絶縁体層に所定の表面処理を行うこともできる。表面処理の手法は、基板の表面処理と同様のものを用いうる。絶縁体層４の膜厚は、その機能を損なわない範囲で薄い方が好ましい。通常０．１ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは０．５ｎｍ〜５０μｍであり、より好ましくは５ｎｍ〜１０μｍである。【００４１】
（ソース電極及びドレイン電極の形成）
ソース電極１及びドレイン電極３の形成方法等はゲート電極５の場合に準じて形成することが出来る（図２（４）参照）。【００４２】
（半導体層の形成）
半導体材料としては上記で説明したように、前記式（１）〜（３）で表される化合物、または数種の該化合物の混合物を総量で５０重量％以上含む有機材料が使用される。半導体層を成膜するにあたっては、各種の方法を用いることが出来る。スパッタリング法、ＣＶＤ法、分子線エピタキシャル成長法、真空蒸着法等の真空プロセスでの形成方法と、ディップコート法、ダイコーター法、ロールコーター法、バーコーター法、スピンコート法等の塗布法、インクジェット法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法などの溶液プロセスでの形成方法に大別される。以下、半導体層の形成方法について詳細に説明する。【００４３】
まず、有機材料を真空プロセスによって成膜し有機半導体層を得る方法について説明する。
前記有機材料をルツボや金属のボート中で真空下、加熱し、蒸発した有機材料を基板（絶縁体層、ソース電極及びドレイン電極の露出部）に付着（蒸着）させる方法（真空蒸着法）が好ましく採用される。この際、真空度は、通常１．０×１０−１Ｐａ以下、好ましくは１．０×１０−４Ｐａ以下である。また、蒸着時の基板温度によって有機半導体層（膜）、ひいては電界効果トランジスタの特性が変化するので、注意深く基板温度を選択するのが好ましい。蒸着時の基板温度は通常、０〜２００℃、好ましくは１０〜１５０℃である。また、蒸着速度は、通常０．００１ｎｍ／秒〜１０ｎｍ／秒であり、好ましくは０．０１ｎｍ／秒〜１ｎｍ／秒である。有機材料から形成される有機半導体層の膜厚は、通常０．１ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは０．５ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは１ｎｍ〜３μｍである。
尚、有機半導体層形成のための有機材料を加熱、蒸発させ基板に付着させる方法に代えて、加速したアルゴン等のイオンを材料ターゲットに衝突させて材料原子を叩きだし基板に付着させるスパッタリング法を用いてもよい。【００４４】
次に、有機半導体材料を溶液プロセスによって成膜し有機半導体層を得る方法について説明する。本発明における半導体材料は、有機溶媒に溶解しやすく、この溶液プロセスにより実用的な半導体特性が得られる。塗布による製造方法は製造時の環境を真空や高温状態にする必要が無い為、大面積の電界効果トランジスタを低コストで実現できるため有利であり、各種の半導体層を作製する方法の中でも好ましい。【００４５】
まず式（１）〜（３）の化合物を溶媒に溶解することで半導体デバイス作製用のインクを調製する。この時の溶媒としては化合物が溶解し、基板上に成膜することが出来れば特に限定されるものではない。溶媒としては有機溶媒が好ましく、具体的にはクロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどのハロゲノ炭化水素系溶媒；メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどのアルコール系溶媒；オクタフルオロペンタノール、ペンタフルオロプロパノールなどのフッ化アルコール系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチル、安息香酸エチル、炭酸ジエチルなどのエステル系溶媒；トルエン、キシレン、ベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒；テトラヒドロフラン、ジイソブチルエーテルなどのエーテル系溶媒などを用いることが出来る。これらは単独でも、混合して使用することも出来る。
インク中における上記式（１）〜（３）の化合物またはこれらの混合物の総量の濃度は、溶媒の種類や、作製する半導体層の膜厚によって異なるが、０．００１％から５０％程度、好ましくは０．０１％から２０％程度が挙げられる。
半導体層の成膜性の向上や、後述のドーピングなどの為に添加剤や他の半導体材料を混合することも可能である。
インクを使用する際には半導体材料などの材料を上記の溶媒に溶解させ、必要であれば加熱溶解処理を行う。さらに得られた溶液をフィルターを用いてろ過し、不純物などの固形分を除去することにより、半導体デバイス作製用のインクが得られる。このようなインクを用いると、半導体層の成膜性の向上が見られ、半導体層を作製する上で好ましい。
なお、本発明のインクを用いることにより、インクジェット記録方法を用いた半導体のパターンニング及び回路の作成も可能となる。【００４６】
上記のようにして調製した半導体デバイス作製用のインクを、基板（絶縁体層、ソース電極及びドレイン電極の露出部）に塗布する。塗布の方法としては、キャスティング、スピンコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、ワイヤバーコーティング、スプレーコーティング等のコーティング法や、インクジェット印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷、グラビア印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のソフトリソグラフィーの手法等、さらにはこれらの手法を複数組み合わせた方法を採用しうる。更に、塗布方法に類似した方法として水面上に上記のインクを滴下することにより作製した半導体層の単分子膜を基板に移し積層するラングミュアプロジェクト法、液晶や融液状態の材料を２枚の基板で挟んだり毛管現象で基板間に導入する方法等も採用出来る。この方法により作製される有機半導体層の膜厚は、機能を損なわない範囲で、薄い方が好ましい。膜厚が大きくなると漏れ電流が大きくなる懸念がある。有機半導体層の膜厚は、通常０．１ｎｍ〜１０μｍ、好ましくは０．５ｎｍ〜５μｍ、より好ましくは１ｎｍ〜３μｍである。【００４７】
このように作製された半導体層（図２（５）参照）は、後処理によりさらに特性を改良することが可能である。例えば、熱処理により、成膜時に生じた膜中の歪みが緩和されること、ピンホール等が低減されること、膜中の配列・配向が制御できると考えられていること等の理由により、半導体特性の向上や安定化を図ることができる。本発明の電界効果トランジスタの作成時にはこの熱処理を行うことが特性の向上の為には効果的である。本熱処理は半導体層を形成した後に基板を加熱することによって行う。熱処理の温度は特に制限は無いが通常、室温から１５０℃程度で、好ましくは４０℃から１２０℃、さらに好ましくは４５℃から１００℃である。この時の時間については特に制限は無いが通常１分から２４時間、好ましくは２分から３時間程度である。その時の雰囲気は大気中でも良いが、窒素やアルゴンなどの不活性雰囲気下でも良い。
熱処理は半導体層が形成されていればどの段階で行ってもよく、例えばトップコンタクト型のトランジスタの場合には、半導体層に加えて電極を形成した後に熱処理を行っても、電極の形成前に行ってもよい。
またその他の半導体層の後処理方法として、酸素や水素等の酸化性あるいは還元性の気体や、酸化性あるいは還元性の液体などと処理することにより、酸化あるいは還元による特性変化を誘起することもできる。これは例えば膜中のキャリア密度の増加あるいは減少の目的で利用するものである。【００４８】
本発明の電界効果トランジスタに使用する、上記式（１）の化合物は、Ｒ１及びＲ２で表される脂肪族炭化水素基の長さにより、それぞれ異なる融点を有し、さらに場合により２つの熱相転移点を有する。融点については、柳本製作所製、ホットプレート型融点測定器等を用い、通常の方法で目視により測定すればよい。また、熱相転移点については、セイコーインスツルメンツ製、 ＤＳＣ６２００等の機器により、示差熱分析を行うことにより測定することができる。
熱相転移点を有しない上記式（１）の化合物については、熱処理温度の上限は該化合物の融解開始温度以下であり、下限は通常室温以上、好ましくは４５℃以上、さらに好ましくは８０℃以上、特に好ましくは１００℃以上である。熱処理温度の上限は、トランジスタに用いる上記式（１）の化合物により一定ではないため、一概にいうことは困難であるが、おおよそ上記の通りである。
上記式（１）の化合物が２つの熱相転移点（熱相転移温度）を有する場合には、熱処理の温度範囲は該２つの相転移点の範囲、すなわち低温側の相転移点以上かつ高温側の相転移点以下の温度範囲で行うのがよい。この温度範囲もトランジスタに用いる上記式（１）の化合物により一定ではないため、一概にいうことは困難であるが、おおよその範囲としては通常８０℃以上１５０℃以下、好ましくは８０℃以上１３０℃以下、より好ましくは１００℃以上１３０℃以下がよい。
熱処理についてはどの段階で行うかということよりも、熱処理を行う温度の方がより重要である。上記したように、適切な温度で熱処理した場合には、適切でない温度で同様に熱処理した場合よりも半導体特性が優れる傾向があり、電荷移動度が数倍から１０倍以上も向上する場合がある。【００４９】
また、ドーピングと呼ばれる手法において、微量の元素、原子団、分子、高分子を半導体層に加えることにより、半導体層特性を変化させることができる。例えば、酸素及び水素など、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＰＦ５、ＡｓＦ５、ＦｅＣｌ３等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子等をドーピングすることが出来る。これは、半導体層に対して、これらのガスを接触させたり、溶液に浸したり、電気化学的なドーピング処理をすることにより達成できる。これらのドーピングは半導体層の作製後でなくても、半導体材料の合成時に添加したり、半導体デバイス作製用のインクを用いて半導体層を作製するプロセスでは、そのインクに添加したり、さらに例えば特許文献２に開示された前駆体薄膜を形成する工程段階などで添加することができる。また蒸着時に半導体層を形成する材料に、ドーピングに用いる材料を添加して共蒸着したり、半導体層を作製する時の周囲の雰囲気に混合したり（ドーピング材料を存在させた環境下で半導体層を作製する）、さらにはイオンを真空中で加速して膜に衝突させてドーピングすることも可能である。【００５０】
これらのドーピングの効果は、キャリア密度の増加あるいは減少による電気伝導度の変化、キャリアの極性の変化（ｐ型、ｎ型）、フェルミ準位の変化等が挙げられる。この様なドーピングは、特にシリコンなどの無機系の材料を用いた半導体素子では良く利用されているものである。【００５１】
（保護層）
半導体層上に保護層７を形成すると、外気の影響を最小限にでき、又、有機電界効果トランジスタの電気的特性を安定化できるという利点がある（図２（６）参照）。保護層材料としては前記のものが使用される。
保護層７の膜厚は、その目的に応じて任意の膜厚を採用できるが、通常１００ｎｍ〜１ｍｍである。
保護層を成膜するにあたっては各種の方法を採用しうるが、保護層が樹脂からなる場合は、例えば、樹脂を含有する溶液を塗布後、乾燥させて樹脂膜とする方法、樹脂モノマーを塗布あるいは蒸着したのち重合する方法などが挙げられる。成膜後に架橋処理を行ってもよい。保護層が無機物からなる場合は、例えば、スパッタリング法、蒸着法等の真空プロセスでの形成方法や、ゾルゲル法等の溶液プロセスでの形成方法も用いることができる。
本発明の電界効果トランジスタにおいては半導体層上の他、各層の間にも必要に応じて保護層を設けることが出来る。それらの層は有機電界効果トランジスタの電気的特性の安定化に役立つ場合がある。【００５２】
本発明は、有機材料を半導体材料として用いているため比較的低温プロセスでの製造が可能である。従って、高温にさらされる条件下では使用できなかったプラスチック板、プラスチックフィルム等フレキシブルな材質も基板として用いることができる。その結果、軽量で柔軟性に優れた壊れにくい素子の製造が可能になり、ディスプレイのアクティブマトリクスのスイッチング素子等として利用することができる。ディスプレイとしては、例えば液晶ディスプレイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、電気泳動型ディスプレイ、ＥＬディスプレイ、エレクトロクロミック型ディスプレイ、粒子回転型ディスプレイ等が挙げられる。さらに本発明の電界効果トランジスタは塗布などの溶液プロセスでの製造が可能であることから、これまでの蒸着等の真空プロセスを用いなければ製造できなかった材料に比べても、大面積ディスプレイの製造にも適しており、従来のものと比較して非常に低コストで電界効果トランジスタを得ることが出来る。【００５３】
本発明の電界効果トランジスタは、メモリー回路素子、信号ドライバー回路素子、信号処理回路素子などのデジタル素子やアナログ素子としても利用できる。さらにこれらを組み合わせることによりＩＣカードやＩＣタグの作製が可能となる。更に、本発明の電界効果トランジスタは化学物質等の外部刺激によりその特性に変化を起こすことができるので、ＦＥＴセンサーとしての利用も可能である。【００５４】
電界効果トランジスタの動作特性は、半導体層のキャリア移動度、電導度、絶縁層の静電容量、素子の構成（ソース・ドレイン電極間距離及び幅、絶縁層の膜厚等）などにより決まる。電界効果トランジスタに用いる半導体材料のうち、半導体層の材料としては、キャリア移動度の高いものほど好ましい。上記式（１）〜（３）の化合物、特に上記式（１）の化合物は半導体層材料として用いた場合に成膜性が良く、大面積への適用性がある。また該化合物は低コストで製造できる。さらにペンタセン誘導体などは、大気中においては大気に含まれる水分などにより分解を生じるなど、不安定で取扱が難しい化合物であるが、本発明の上記式（１）〜（３）で表される化合物を半導体層の材料として用いた場合には、半導体層の作製後においても安定性が高く寿命が長いという利点がある。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。実施例中、部は特に指定しない限り質量部を、また％は質量％をそれぞれ表す。
合成例にて得られた各種の化合物は、必要に応じて１Ｈ−ＮＭＲ、１３Ｃ−ＮＭＲ（ＮＭＲは核磁気共鳴スペクトル）、ＭＳ（質量分析スペクトル）、ｍｐ（融点）、及び元素分析の各種の測定を行うことによりその構造式を決定した。測定機器は以下の通りである。
ＮＭＲ  ：ＪＥＯＬ  Ｌａｍｂｄａ  ４００  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ
ＭＳ    ：Ｓｈｉｍａｄｚｕ  ＱＰ−５０５０Ａ
元素分析：Ｐａｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ２４００  ＣＨＮ型元素分析計【００５６】
合成例１
２，７−Ｄｉ（１−ｏｃｔｙｎｙｌ）［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅの合成【００５７】
【化５】
2008047896.tif 000011
【００５８】
窒素雰囲気下、２，７−ジヨードベンゾチエノベンゾチオフェン（１．０ｇ，２．０ｍｍｏｌ）を無水ジイソプロピルアミン（１５ｍｌ）と無水ベンゼン（１５ｍｌ）に溶解後、脱気を３０分行った。１０ｍｏｌ％  ＰｄＣｌ２（ＰＰｈ３）２（１４０ｍｇ）、２０ｍｏｌ％  ＣｕＩ（７６ｍｇ）、１−ｏｃｔｙｎｅ（０．８１ｍｌ，５．５ｍｍｏｌ）を加え８時間室温で攪拌した。攪拌終了後、水（３０ｍｌ）を加え、クロロホルム（３０ｍｌ×３）で抽出した。抽出液を水（１００ｍｌ×３）で洗浄後、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下で留去し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、塩化メチレン：へキサン＝１：３、Ｒｆ＝０．６）により精製し、ヘキサンから再結晶することで上記式（５）で表される目的化合物の無色板状晶を得た（収量７１０ｍｇ、収率７７％）。本化合物は上記表１における化合物Ｎｏ．８８の化合物である。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
δ７．９４（ｓ，２Ｈ）、７．７６（ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ）、７．４７（ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ）、２．４５（ｔ，Ｊ＝７．１，４Ｈ）、１．６０−１．６７（ｍ，４Ｈ）、１．４４−１．５２（ｍ，４Ｈ）、１．３２−１．３７（ｍ，８Ｈ）、０．９２（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
１４２．１、１３４．０、１３１．９，１２８．４、１２６．９、１２１．１、１２０．９、９１．５、８０．４、３１．４、２８．７、２２．６、１９．５、１４．１
ＭＳ（７０ｅｖ，ＤＩ）  ｍ／ｚ＝４５６（Ｍ＋）
ｍｐ  １１９−１２１℃
Ａｎａｌ．  Ｃａｌｃｄ  ｆｏｒ  Ｃ３０Ｈ３２Ｓ２：Ｃ，７８．９０；Ｈ，７．０６
Ｆｏｕｎｄ：Ｃ，７９．０３；Ｈ，６．９２【００５９】
合成例２
２，７−Ｄｉｏｃｔｙｌ［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅの合成【００６０】
【化６】
2008047896.tif 000012
【００６１】
合成例１で得られた上記式（５）の化合物（３００ｍｇ，０．６６ｍｍｏｌ）、Ｐｄ／Ｃ（７０ｍｇ）を無水トルエン（１０ｍＬ）に加え、アスピレーターによる減圧−水素パージを数回繰り返した後、８時間攪拌した。反応終了後溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル、へキサン、Ｒｆ＝０．６）により精製し（収量２８６ｍｇ、収率９４％）、ヘキサンから再結晶することで、上記式（６）で表される目的化合物の無色粉末固体を得た（収量２５０ｍｇ、収率８２％）。本化合物は上記表１における化合物Ｎｏ．１６の化合物である。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
δ７．７５（ｄ，Ｊ＝８．２Ｈｚ，２Ｈ）、７．６８（ｄ，Ｊ＝１．５Ｈｚ，２Ｈ）、７．２６（ｄｄ，Ｊ＝８．２，１．５Ｈｚ，２Ｈ）、２．７４（ｔ，Ｊ＝７．７，４Ｈ）、１．６９（ｑ，４Ｈ）、１．２７−１．３４（ｍ，２０Ｈ）、０．８８（ｔ，Ｊ＝６．７Ｈｚ，６Ｈ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
１４２．４、１４０．０、１３２．５、１３１．１、１２５．８、１２３．３、１２１．０、３６．１、３１．９、３１．７、２９．５、２９．３３、２９．２７、２２．６８、１４．１
ＭＳ（７０ｅｖ，ＤＩ）  ｍ／ｚ＝４６４（Ｍ＋）
ｍｐ  １１２−１１３℃
Ａｎａｌ．  Ｃａｌｃｄ  ｆｏｒ  Ｃ３０Ｈ４０Ｓ２：Ｃ，７７．５３；Ｈ，８．６７
Ｆｏｕｎｄ：Ｃ，７７．３９；Ｈ，８．６７【００６２】
合成例３
２，７−Ｄｉ（１−ｄｏｄｅｃｙｎｙｌ）［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅの合成【００６３】
【化７】
2008047896.tif 000013
【００６４】
合成例１において、１−ｏｃｔｙｎｅの代わりに１−ｄｏｄｅｃｙｎｅを用いる以外は合成例１と同様の処理を行うことにより、上記式（７）で表される目的化合物を得た（収量９６６ｍｇ、収率８５％）。本化合物は上記表１における化合物Ｎｏ．９１の化合物である。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
δ７．９３（ｄｄ，Ｊ＝１．４，０．５２，２Ｈ）、７．７４（ｄｄ，Ｊ＝０．５２，８．３Ｈｚ，２Ｈ）、７．４５（ｄ，Ｊ＝１．４，８．３Ｈｚ，２Ｈ）、２．４４（ｔ，Ｊ＝７．１，４Ｈ）、１．５９−１．６７（ｍ，４Ｈ）、δ１．４３−１．５１（ｍ，４Ｈ）、１．２８−１．３２（ｍ，２４Ｈ）、０．８８（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
１４２．２、１３４．０、１３２．０、１２８．４、１２６．９、１２１．２、１２１．０、９１．６、８０．４、３１．９、２９．６１、２９．５６、２９．３、２９．２、２９．０、２８．８、２２．７、１９．５、１４．１
ＭＳ（７０ｅｖ，ＤＩ）  ｍ／ｚ＝５６８（Ｍ＋）
ｍｐ  ９６−９７℃
Ａｎａｌ．  Ｃａｌｃｄ  ｆｏｒ  Ｃ３８Ｈ４８Ｓ２：Ｃ，８０．２２；Ｈ，８．５０
Ｆｏｕｎｄ：Ｃ，８０．１２；Ｈ，８．３４【００６５】
合成例４
２，７−Ｄｉｄｏｄｅｃｙｌ［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］［１］ｂｅｎｚｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅの合成【００６６】
【化８】
2008047896.tif 000014
【００６７】
上記の合成例２において、上記式（５）の化合物の代わりに上記式（７）の化合物を用いる以外は同様の操作を行うことにより、上記式（８）で表される目的化合物を得た（収量３７５ｍｇ、収率８８％）。本化合物は上記表１における化合物Ｎｏ．２０の化合物である。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
δ７．７７（ｄ，Ｊ＝８．３Ｈｚ，２Ｈ）、７．７０（ｄ，Ｊ＝１．２，２Ｈ）、７．２７（ｄｄ，Ｊ＝１．２，８．３Ｈｚ，２Ｈ）、２．７５（ｔ，Ｊ＝７．８，４Ｈ）、１．６５−１．７２（ｍ，４Ｈ）、１．２５−１．３４（ｍ，３６Ｈ）、０．８７（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
１４２．４、１４０．０、１３２．５、１３１．１、１２５．８、１２３．３、１２１．０、３６．１、３１．９、３１．７、２９．６５、２９．６３、２９．５８、２９．５１、２９．３５、２９．２９、２２．７、１４．１
ＭＳ（７０ｅｖ，ＤＩ）  ｍ／ｚ＝５７６（Ｍ＋）
ｍｐ  １１４−１１５℃
Ａｎａｌ．  Ｃａｌｃｄ  ｆｏｒ  Ｃ３８Ｈ５６Ｓ２：Ｃ，７９．１０；Ｈ，９．７８
Ｆｏｕｎｄ：Ｃ，７９．１９；Ｈ，９．８５【００６８】
合成例５
２，７−Ｄｉ（１−ｄｏｄｅｃｙｎｙｌ）［１］ｂｅｎｚｏｓｅｌｅｎｏｐｈｅｎｏ［２，３−ｂ］ｂｅｎｚｏｓｅｌｅｎｏｐｈｅｎｅの合成【００６９】
【化９】
2008047896.tif 000015
【００７０】
合成例１において、２，７−ジヨードベンゾチエノベンゾチオフェン（１．０ｇ，２．０ｍｍｏｌ）の代わりに２，７−ジブロモベンゾセレノベンゾセレノフェン（２９６ｍｇ，０．５ｍｍｏｌ）を、また無水ベンゼンの代わりに無水トルエンを使用して還流下に反応を行う以外は同様の操作を行うことにより、上記式（９）で表される目的化合物を得た（収量１８７ｍｇ、収率５６％）。本化合物は上記表１における化合物Ｎｏ．９７の化合物である。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
δ７．９７（ｓ，２Ｈ）、７．６８（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ）、７．４５（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ）、２．４４（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，４Ｈ）、１．６０−１．６７（ｍ，４Ｈ）、１．４２−１．５０（ｍ，２４Ｈ）、１．２０−１．３９（ｍ，２４Ｈ）、０．８７（ｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，６Ｈ）
ＭＳ（ＥＩ）  ｍ／ｚ＝６６４（Ｍ＋）
ｍｐ  ７３−７４℃【００７１】
合成例６
２，７−ｄｉｄｏｄｅｃｙｌ−［１］  ｂｅｎｚｏｓｅｌｅｎｏｐｈｅｎｏ［２，３−ｂ］ｂｅｎｚｏｓｅｌｅｎｏｐｈｅｎｅの合成【００７２】
【化１０】
2008047896.tif 000016
【００７３】
上記の合成例２において、上記式（５）の化合物の代わりに上記式（９）の化合物を用いる以外は同様の操作を行うことにより、上記式（１０）で表される目的化合物を得た（収量２２９ｍｇ、収率８２％）。本化合物は上記表１における化合物Ｎｏ．５１の化合物である。
１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）：
δ７．７５（ｓ，２Ｈ）、７．６８（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ）、７．２５（ｄ，Ｊ＝８．０Ｈｚ，２Ｈ）、２．７２（ｔ，Ｊ＝７．６Ｈｚ，４Ｈ）、１．６０−１．７０（ｍ，４Ｈ）、１．１８−１．３３（ｍ，３６Ｈ）、０．８８（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６Ｈ）
ＭＳ（ＥＩ）  ｍ／ｚ＝６７２（Ｍ＋）
ｍｐ  １１０−１１１℃【００７４】
実施例１
上記の合成例２で得た化合物Ｎｏ．１６の化合物を０．４％の濃度になるようにクロロホルムに溶解させ、半導体デバイス作製用インクを調製した。
得られたインクを２００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハー（面抵抗０．０２Ω・ｃｍ以下）上に塗布し、スピンコート法（４０００ｒｐｍ、２５秒）を用いて半導体薄膜（層）を形成し、さらにこの薄膜をアルゴン下８０℃で３０分熱処理を行った。
次いでこの基板を真空蒸着装置内に設置し、装置内の真空度が１．０×１０−３Ｐａ以下になるまで排気し、抵抗加熱蒸着法によって、金の電極（ソース及びドレイン電極）を４０ｎｍの厚さに蒸着し本発明の電界効果トランジスタを得た。本実施例における電界効果トランジスタにおいては、熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハーにおける熱酸化膜が絶縁層（４）の機能を有し、ｎドープシリコンウェハーが基板（６）及びゲート層（５）の機能を有している（図３を参照）。【００７５】
得られた電界効果トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザーを用いて半導体特性を大気下において測定した。半導体特性はゲート電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖステップで走査し、又ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで走査し、ドレイン電流−ドレイン電圧を測定した。その結果、電流飽和が観測され、得られた電圧電流曲線より、本素子はｐ型半導体を示し、キャリア移動度は０．６６ｃｍ２／Ｖｓであった。オン／オフ比は１ｘ１０７であり、閾値は−４７Ｖであった。【００７６】
実施例２
実施例１において、化合物Ｎｏ．１６の化合物を、上記の合成例４で得た化合物Ｎｏ．２０の化合物に変更した以外は実施例１と同様にして、本発明の有機電界効果トランジスタを作製した。同様に半導体特性を測定することにより、本素子はｐ型半導体を示し、そのキャリア移動度は０．６１ｃｍ２／Ｖｓ、オン／オフ比は１ｘ１０７であり、閾値は−２５Ｖであった。【００７７】
実施例３
実施例１において、化合物Ｎｏ．１６の化合物を、上記の合成例１で得た化合物Ｎｏ．８８に変更した以外は実施例１と同様にして、本発明の有機電界効果トランジスタを作製した。同様に半導体特性を測定することにより、本素子はｐ型半導体を示し、そのキャリア移動度は４ｘ１０−５ｃｍ２／Ｖｓ、オン／オフ比は１ｘ１０２であり、閾値は−３５Ｖであった。【００７８】
実施例４
実施例１において、化合物Ｎｏ．１６の化合物を、上記の合成例６で得た化合物Ｎｏ．５１に変更した以外は実施例１と同様にして、本発明の有機電界効果トランジスタを作製した。同様に半導体特性を測定することにより、本素子はｐ型半導体を示し、そのキャリア移動度は０．０１２ｃｍ２／Ｖｓ、オン／オフ比は１ｘ１０４であり、閾値は−３０Ｖであった。【００７９】
実施例５
上記の合成例２で得た化合物Ｎｏ．１６の化合物を０．４％の濃度になるようにクロロホルムに溶解させ、半導体デバイス作製用インクを調製した。
得られたインクを２００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハー（面抵抗０．０２Ω・ｃｍ以下）上に塗布し、スピンコート法（４０００ｒｐｍ、２５秒）を用いて半導体薄膜（層）を形成した。
次いでこの基板を真空蒸着装置内に設置し、装置内の真空度が１．０×１０−３Ｐａ以下になるまで排気し、抵抗加熱蒸着法によって、金の電極（ソース及びドレイン電極）を４０ｎｍの厚さに蒸着し、その後窒素下８０℃で３０分熱処理を行い、本発明の電界効果トランジスタを得た。【００８０】
得られた電界効果トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザーを用いて半導体特性を大気下において測定した。半導体特性はゲート電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖステップで走査し、又ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで走査し、ドレイン電流−ドレイン電圧を測定した。その結果、電流飽和が観測され、得られた電圧電流曲線より、本素子はｐ型半導体を示し、キャリア移動度は０．９ｃｍ２／Ｖｓであった。オン／オフ比は１ｘ１０７であり、閾値は−４７Ｖであった。【００８１】
実施例６
実施例５において、化合物Ｎｏ．１６の化合物を、上記の合成例４で得た化合物Ｎｏ．２０の化合物に変更した以外は実施例１と同様にして、本発明の有機電界効果トランジスタを作製した。同様に半導体特性を測定することにより、本素子はｐ型半導体を示し、そのキャリア移動度は１．２ｃｍ２／Ｖｓ、オン／オフ比は１ｘ１０７であり、閾値は−２５Ｖであった。【００８２】
実施例７
ヘキサメチルジシラザン処理をした３００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハー（面抵抗０．０２Ω・ｃｍ以下）上にレジスト材料を塗布、露光パターニングし、ここにクロムを１ｎｍ、さらに金を４０ｎｍ蒸着した。次いでレジストを剥離して、ソース電極（１）及びドレイン電極（３）を形成させた（チャネル長２５μｍ×チャネル幅２ｍｍ×２０個であるくし型電極）。
上記の合成例２で得た化合物Ｎｏ．１６の化合物を１％の濃度になるようにトルエンに溶解させ、半導体デバイス作製用インクを調製した。
上記のくし型電極をこの半導体デバイス作成用インクに浸し、そのまま５ｍｍ／ｓｅｃのスピードで引き上げディップコーティングすることで、半導体層膜を形成し、さらにこの薄膜を大気下８０℃で５分熱処理を行い本発明のボトムコンタクト型電界効果トランジスタを得た。本実施例における電界効果トランジスタにおいては、熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハーにおける熱酸化膜が絶縁層（４）の機能を有し、ｎドープシリコンウェハーが基板（６）及びゲート層（５）の機能を有している（図１−Ａを参照）。
得られた電界効果トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザーを用いて半導体特性を大気下において測定した。半導体特性はゲート電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖステップで走査し、又ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで走査し、ドレイン電流−ドレイン電圧を測定した。その結果、電流飽和が観測され、得られた電圧電流曲線より、本素子はｐ型半導体を示し、キャリア移動度は０．５９ｃｍ２／Ｖｓであった。オン／オフ比は１ｘ１０７であり、閾値は−５２Ｖであった。【００８３】
実施例８
上記の合成例２で得た化合物Ｎｏ．１６の化合物を１％の濃度になるようにトルエンに溶解させ、半導体デバイス作製用インクを調製した。
得られたインクを用いてピエゾ式ヘッドを有する、機種名アポロＩＩ（アポロＩＩはスペクトラ社製プリンターシステム）により３００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハー（面抵抗０．０２Ω・ｃｍ以下）上にインクジェット記録方法を用いて塗布パターンニングし、半導体薄膜（層）を形成し、さらにこの薄膜を大気下８０℃で５分熱処理を行った。
次いでこの基板を真空蒸着装置内に設置し、装置内の真空度が１．０×１０−３Ｐａ以下になるまで排気し、抵抗加熱蒸着法によって、金の電極（ソース及びドレイン電極）を４０ｎｍの厚さに蒸着し本発明のトップコンタクト型電界効果トランジスタを得た。本実施例における電界効果トランジスタにおいては、熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハーにおける熱酸化膜が絶縁層（４）の機能を有し、ｎドープシリコンウェハーが基板（６）及びゲート層（５）の機能を有している（図１−Ｂを参照）。
得られた電界効果トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザーを用いて半導体特性を大気下において測定した。半導体特性はゲート電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖステップで走査し、又ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで走査し、ドレイン電流−ドレイン電圧を測定した。その結果、電流飽和が観測され、得られた電圧電流曲線より、本素子はｐ型半導体を示し、キャリア移動度は０．０８６ｃｍ２／Ｖｓであった。オン／オフ比は１ｘ１０４であり、閾値は−５０Ｖであった。【００８４】
実施例９
上記の合成例２で得た化合物Ｎｏ．１６の化合物を１％の濃度になるようにトルエンに溶解させ、半導体デバイス作製用インクを調製した。
得られたインクを用いてピエゾ式ヘッドを有する、機種名アポロＩＩ（アポロＩＩはスペクトラ社製プリンターシステム）により、実施例７と同じくし型電極上にインクジェット記録方法を用いて塗布パターンニングし、半導体薄膜（層）を形成し、さらにこの薄膜を大気下８０℃で５分熱処理を行い、本発明のボトムコンタクト型電界効果トランジスタを得た。本実施例における電界効果トランジスタにおいては、熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハーにおける熱酸化膜が絶縁層（４）の機能を有し、ｎドープシリコンウェハーが基板（６）及びゲート層（５）の機能を有している（図１−Ａを参照）。
得られた電界効果トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザーを用いて半導体特性を大気下において測定した。半導体特性はゲート電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖステップで走査し、又ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで走査し、ドレイン電流−ドレイン電圧を測定した。その結果、電流飽和が観測され、得られた電圧電流曲線より、本素子はｐ型半導体を示し、キャリア移動度は０．０８５ｃｍ２／Ｖｓであった。オン／オフ比は１ｘ１０６であり、閾値は−５６Ｖであった。【００８５】
実施例１０
上記の合成例２で得た化合物Ｎｏ．１６の化合物を１％の濃度になるようにテトラヒドロフランに溶解させ、半導体デバイス作製用インクを調製した。
得られたインクを３００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハー（面抵抗０．０２Ω・ｃｍ以下）上に塗布し、スピンコート法（２０００ｒｐｍ、２０秒）を用いて半導体薄膜（層）を形成し、さらにこの薄膜を大気下８０℃で１０分熱処理を行った。
次いでこの基板を真空蒸着装置内に設置し、装置内の真空度が１．０×１０−３Ｐａ以下になるまで排気し、抵抗加熱蒸着法によって、金の電極（ソース及びドレイン電極）を４０ｎｍの厚さに蒸着し本発明のトップコンタクト型電界効果トランジスタを得た。本実施例における電界効果トランジスタにおいては、熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハーにおける熱酸化膜が絶縁層（４）の機能を有し、ｎドープシリコンウェハーが基板（６）及びゲート層（５）の機能を有している（図１−Ｂを参照）。
得られた電界効果トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザーを用いて半導体特性を大気下において測定した。半導体特性はゲート電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖステップで走査し、又ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで走査し、ドレイン電流−ドレイン電圧を測定した。その結果、電流飽和が観測され、得られた電圧電流曲線より、本素子はｐ型半導体を示し、キャリア移動度は２．５ｃｍ２／Ｖｓであった。オン／オフ比は１ｘ１０８であり、閾値は−５８Ｖであった。【００８６】
実施例１１
上記の合成例２で得た化合物Ｎｏ．１６の化合物を０．５％の濃度になるようにシクロペンタノンに加熱溶解させ、半導体デバイス作製用インクを調製した。
得られたインクを３００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハー（面抵抗０．０２Ω・ｃｍ以下）上に塗布し、スピンコート法（２０００ｒｐｍ、２０秒）を用いて半導体薄膜（層）を形成し、さらにこの薄膜を大気下８０℃で１０分熱処理を行った。
次いでこの基板を真空蒸着装置内に設置し、装置内の真空度が１．０×１０−３Ｐａ以下になるまで排気し、抵抗加熱蒸着法によって、金の電極（ソース及びドレイン電極）を４０ｎｍの厚さに蒸着し本発明のトップコンタクト型電界効果トランジスタを得た。本実施例における電界効果トランジスタにおいては、熱酸化膜付きｎドープシリコンウェハーにおける熱酸化膜が絶縁層（４）の機能を有し、ｎドープシリコンウェハーが基板（６）及びゲート層（５）の機能を有している（図１−Ｂを参照）。
得られた電界効果トランジスタをプローバー内に設置し、半導体パラメーターアナライザーを用いて半導体特性を大気下において測定した。半導体特性はゲート電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで２０Ｖステップで走査し、又ドレイン電圧を１０Ｖから−１００Ｖまで走査し、ドレイン電流−ドレイン電圧を測定した。その結果、電流飽和が観測され、得られた電圧電流曲線より、本素子はｐ型半導体を示し、キャリア移動度は４．５ｃｍ２／Ｖｓであった。オン／オフ比は１ｘ１０８であり、閾値は−６４Ｖであった。【００８７】
溶解性試験１
塗布型の半導体を作製する上で重要な特性の一つである溶媒溶解性を確認するため、トルエンに対する試験化合物の溶解度を測定した。溶解度は、室温下、トルエン中に試験化合物を少量ずつ加えて攪拌し、目視にて溶解したか否かを判定した。試験化合物が溶解せず、残存した際に、その直前までに加えた試験化合物の質量を合計し、トルエンへの溶解度を質量％として算出した。結果を表２に示す。
表２中の「化合物Ｎｏ．」は、上記の表１と同じ意味を表す。また比較例１は、特許文献３中に開示された実施例１５の化合物１６を使用し、上記と同様の試験方法により、トルエンへの溶解度を算出した。比較例１に用いた化合物の構造式を下記式（１０１）に示す。【００８８】
【化１１】
2008047896.tif 000017
【００８９】
【表５】
2008047896.tif 000018
【００９０】
表２の結果より明らかなように、実施例１、７〜１１及び実施例２で用いた化合物Ｎｏ．１６及び２０の化合物は、比較例１で用いたアリール誘導体と比較して、トルエンに対する溶解度が少なくとも５０倍及び２０倍以上と大きな値を示し、印刷特性が十分に付与されていることがわかる。【００９１】
溶解性試験２
さらに溶剤溶解性を確認するため、クロロホルムに対する試験化合物の溶解度を測定した。溶解度は、室温下、クロロホルム中に試験化合物を少量ずつ加えて攪拌し、目視にて溶解したか否かを判定した。試験化合物が溶解せず、残存した際に、その直前までに加えた試験化合物の質量を合計し、クロロホルムへの溶解度を質量％として算出した。結果を表３に示す。
表３中の「化合物Ｎｏ．」は、上記の表１と同じ意味を表す。
【表６】
2008047896.tif 000019
【００９２】
表３の結果より明らかなように、実施例１、７〜１１及び実施例２で用いた化合物Ｎｏ．１６及び２０の化合物を含め、本発明の化合物はクロロホルムに対しても十分な溶解性を示し、印刷特性が十分に付与されていることがわかる。【００９３】
各実施例に記載した半導体特性、及び表２並びに表３の溶解性試験の結果より、本発明の電界効果トランジスタは大気中で安定に動作し、半導体特性も高く、また半導体層を作製する際には特別な設備などを必要とする真空蒸着法を用いることなく、塗布法などにより簡便かつ安価に作製できることが確認された。
また実施例１と５、および実施例２と６との比較により、本発明のトランジスタの作製過程において行われる熱処理は、半導体膜を作製し、さらに電極を蒸着により形成した後に行う方がキャリア移動度の面からはより好ましいことが判明した。
さらにペンタセン誘導体などを用いる従来の有機電界効果トランジスタにおいては、半導体層に用いる化合物が大気中の湿気などにより分解することが知られており、大気中での安定性に問題があった。しかし各実施例にて作製した本発明のトランジスタは、１０日後に半導体特性を再測定した場合においても、最初と同等の値を示し、大気中でも十分な安定性を有することが判明した。従って、本発明の電界効果トランジスタは極めて有用なものである。【００９４】
実施例１２〜２２
（半導体層の熱処理効果試験）
上記合成例２で得た表１における化合物Ｎｏ．１６をクロロホルムに溶解させることにより、該化合物を１．０ｗｔ％含有する本発明の半導体デバイス作成用インクを調製した。得られたインク約１０マイクロリットルを、２００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜付きｎ−ドープシリコンウェハー（面抵抗０．０２Ω・ｃｍ以下）に滴下後、３０００〜４５００ｒｐｍにて２０〜３０秒のスピンコートを行い、上記の実施例１と同様に、半導体薄膜を形成した。
熱処理条件の違いがトランジスタ性能に与える効果を観測するため、半導体薄膜形成後及び金の電極蒸着後の該ｎ−ドープシリコンウェハーにそれぞれ異なる熱処理を施した後、本発明の電界効果トランジスタの電荷移動度をそれぞれ測定した。なお、本発明のトランジスタに含まれる半導体薄膜は、大気下でも十分に安定であるため、熱処理は大気下にて、該ｎ−ドープシリコンウェハーをホットプレート上に１０分間静置することで行った。結果を下記表４に示す。なお、本試験に使用した化合物Ｎｏ．１６の融点は１２９−１３１℃であり、熱相転移点は、昇温時の測定では１０９℃と１２８℃に、降温時の測定では１２７℃と９９℃にそれぞれ２つ測定された。
上記の熱相転移点の測定値を参照して、熱処理は以下の５つの温度で行うこととした。
１）熱処理を行わない。
２）熱相転移点の下限以下である８０℃とする。
３）熱相転移点の下限にほぼ相当する１００℃とする。
４）熱相転移点の範囲内である１２０℃とする。
５）融解開始温度以上である１３０℃とする。【００９５】
参考例１及び２
熱処理温度を１３０℃とする以外は実施例１６及び１４と同様にして、参考例１及び２の電界効果トランジスタを得た。該トランジスタの電荷移動度の測定結果を下記表４に示す。【００９６】
【表７】
2008047896.tif 000020
【００９７】
表４から明らかなように、熱処理を全く行わない実施例２２の電荷移動度は０．０８〜０．１７ｃｍ２／Ｖｓであるのに対して、８０℃又は１００℃以下で熱処理を施した、実施例１７〜２１の電荷移動度は０．０９〜０．２４ｃｍ２／Ｖｓであり、熱処理を行う方が電荷移動度が向上する傾向が観察された。さらに、いずれかの過程で１２０℃の熱処理を施した実施例１２〜１６の電荷移動度は０．５〜１．８ｃｍ２／Ｖｓもの非常に高い値を示し、適切な温度での熱処理がより好ましいことが明白となった。
一方、１００℃以下の熱処理を施した実施例１７〜２２の電荷移動度は、１２０℃で熱処理を施した実施例１２〜１６と比較して低い値を示した。
更に、１３０℃の熱処理を施した参考例１〜２は電界効果トランジスタ特性を示さなかった。
上記の半導体層の熱処理効果試験に用いた化合物の示差熱分析（ＤＳＣ）では、昇温時に１０９℃と１２８℃の２つの吸熱点が、降温時に１２７℃と９９℃の２種類の発熱点が観測され、これらの熱点は、同一の試料を繰り返し測定しても変化が無かった。この結果は、該化合物が２つの相転移温度を有していることを示し、低温側の相転移は固体から液晶状態への転移、高温側は液晶状態から溶融または融解状態への転移と思われる。該材料を１２０℃で熱処理することにより、分子の配列変化が起こりえる液晶状態に変化し、電荷移動に適した分子配列を採ったため電荷移動度が向上したと考えられる。一方、融解開始温度以上である１３０℃の熱処理を施した参考例１及び２では、該化合物の融解に伴い薄膜が基板上から流れ落ちてしまうことが目視からも観察され、トランジスタ特性を示さなかったと考えられる。
これらの結果からも、熱処理温度を適切に選択することが望ましいといえる。【００９８】
比較例２
比較例２として、上記式（１０１）で示される化合物の半導体特性試験を行った。
上記式（１０１）で示される化合物のトルエンに対する溶解度は上記の通り０．０１質量％以下であり、この溶液を使用しても塗膜が形成されず印刷特性がないため、塗布型電界効果トランジスタの半導体材料としては使用できなかった。このため、トルエンよりは溶解性が高く該化合物の溶解度が０．０２質量％であるクロロホルムを有機溶媒として用い、以下のように半導体の作製を試みた。
上記式（１０１）で示される化合物のクロロホルム懸濁液を調製後、不溶固体を濾別し濾液を得た。この濾液中の上記式（１０１）で示される化合物の溶解度は０．０２質量％であった。
得られた濾液を半導体デバイス作成用インクとして使用する以外は、実施例１と同様の操作により、比較用の電界効果トランジスタを得た。得られたトランジスタは、半導体層を形成しているように目視では観察されなかったが、確認のため実施例１と同様に半導体特性の測定を試みた。しかしながら、得られたトランジスタを用いた場合、電流が流れず、半導体としての性質を示さなかった。【００９９】
上記比較例２から明らかなように、上記式（１０１）の化合物は有機溶媒に対する溶解性が低すぎるため、塗布によりトランジスタを作製することが極めて困難である。これに対して、本願発明のトランジスタに使用する上記式（１）の化合物は有機溶媒への溶解性が充分に高く、塗布型の電界効果トランジスタの半導体材料として使用する上で極めて好適であるといえる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明によれば、特定の構造を有し有機溶媒への溶解度が高い化合物を半導体材料として用いることにより、塗布や印刷などの方法により作成が可能で、優れたキャリア移動度を示す電界効果トランジスタが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の電界効果トランジスタの構造態様例を示す概略図である。
【図２】本発明の電界効果トランジスタの一態様例を製造する為の工程の概略図である。
【図３】実施例１で得られた本発明の電界効果トランジスタの概略図である。
【符号の説明】
【０１０２】
図１〜図３において同じ名称には同じ番号を付すものとする。
１  ソース電極
２  半導体層
３  ドレイン電極
４  絶縁体層
５  ゲート電極
６  基板
７  保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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