(57)【要約】【課題】  結晶性や配向性の高い有機半導体層を有し、高い移動度を示す電界効果型トランジスタを提供する。【解決手段】  有機半導体層を有する電界効果型トランジスタであって、該有機半導体層の表面積の２５％以上を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占める電界効果型トランジスタ。該有機半導体層中に最大径が１０μｍ以上の結晶粒を０．０１ｍｍ2当り７〜２００個有するのが好ましい。該有機半導体層がポルフィリン結晶を含有するのが好ましい。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体層を有する電界効果型トランジスタであって、該有機半導体層の表面積の２５％以上を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占めることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【請求項２】
該有機半導体層中に最大径が１０μｍ以上の結晶粒を０．０１ｍｍ2当り７〜２００個有することを特徴とする請求項１記載の電界効果型トランジスタ。
【請求項３】
該有機半導体層がポルフィリン結晶を含有することを特徴とする請求項１記載の電界効果型トランジスタ。
【請求項４】
有機半導体層を有する電界効果型トランジスタの製造法であって、該有機半導体層の表面積の２５％以上を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占める有機半導体層を形成する工程を有し、該有機半導体層を形成する工程が有機半導体化合物前駆体の薄膜から有機半導体化合物の薄膜への変換を含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項５】
該有機半導体層中に最大径が１０μｍ以上の結晶粒を０．０１ｍｍ2当り７〜２００個有することを特徴とする請求項４記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記有機半導体化合物前駆体の薄膜から有機半導体化合物の薄膜への変換が、変換開始温度に対して＋２０〜＋１２０℃の温度に、１０〜９００秒間保持することによって行なわれることを特徴とする請求項４記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記有機半導体化合物前駆体が結晶性のポルフィリン化合物の前駆体であることを特徴とする請求項４または６記載の電界効果型トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は結晶粒を有する有機半導体層を用いた電界効果型トランジスタおよび該電界効果型トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体化合物の非線形光学特性、導電性、半導電性が有機エレクトロニクス、光エレクトロニクス分野において注目され、各種デバイス開発が盛んに行われてきた。
さらに近年になって半導体層に有機半導体化合物を用いた電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ；Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子が注目されるようになると、有機半導体化合物がシリコンなどの無機系の材料に比較して柔軟な膜性を示すためプラスチックを基材としたフレキシブルな素子作製に適していると考えられるようになった。
【０００３】
有機半導体化合物の代表例がフタロシアニン系化合物やポリアセン類である。それらの化合物を有機材料としてデバイス化する場合に必要となる非線形光学特性、導電性、半導電性などの特性は材料の純度のみでなく結晶性や配向性に大きく依存することが知られている。しかし、前述のフタロシアニン系化合物やポリアセン類などπ共役系が拡張された多くの化合物が溶媒不溶、大気中で酸化を受けやすいなどの理由で高純度化が困難であった。また高い配向性を有する結晶化膜を得るために真空蒸着を行うなど製膜に大規模な装置を必要とした。
例えば、有機半導体化合物の代表例であるペンタセンなどは結晶性が高く溶媒に不溶なため、真空蒸着によってのみ基板上に膜作成が可能であった。
【０００４】
一方、有機溶媒に可溶な有機半導体の溶液からスピンコートなどの塗布で薄膜を形成することでより簡便にＦＥＴが作製されている。このような例としては、π−共役系高分子を半導体層に使用するものがある（非特許文献１参照）。π−共役系高分子の場合、分子鎖の配列状態が電気伝導特性に大きな影響を及ぼすことが知られているが、同様にπ−共役系高分子電界効果型トランジスタの電界効果移動度（以下、移動度）が半導体層中における分子鎖の配列状態に大きく依存することが報告されている（非特許文献２参照）。
【０００５】
しかしながら、π−共役系高分子の分子鎖の配列は溶液を塗布して乾燥するまでの間に行われるため、環境の変化や塗布方法の違いによって分子鎖の配列状態が大きく変化する可能性があった。そこで、ペンタセンの可溶性前駆体薄膜を塗布で形成し、熱処理によってペンタセンに変換した膜を用いたＦＥＴも報告されている（非特許文献３参照）。この場合、ペンタセンへの変換に高温処理が必要であったり、質量が大きい脱離成分を減圧によって取り除かなければならなかった。
【非特許文献１】「Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ」応用物理学会、第３０巻、ｐ．５９６−５９８、１９９１年
【非特許文献２】「Ｎａｔｕｒｅ」Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ、第４０１巻、ｐ．６８５−６８７、１９９９年
【非特許文献３】「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」ＷＩＬＬＥＹ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ、第１１巻、ｐ．４８０−４８３、１９９９年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上述べたように従来、有機半導体化合物を用いたＦＥＴ素子は真空成膜などの煩雑な工程を経ることで結晶性を有する半導体層を形成してきた。
本発明は、この背景技術の課題を解決するためになされたもので、従来の方法に比べはるかに簡便な方法で結晶性の高い有機半導体層を形成でき、かつ高い移動度を示す電界効果型トランジスタ、および該電界効果型トランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、有機半導体層を有する電界効果型トランジスタであって、該有機半導体層の表面積の２５％以上を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占めることを特徴とする電界効果型トランジスタを提供する。
【０００８】
また、該有機半導体層中に最大径が１０μｍ以上の結晶粒を０．０１ｍｍ2当り７〜２００個有することを特徴とする電界効果型トランジスタを提供する。
また、該有機半導体層がポルフィリン結晶を含有することを特徴とする電界効果型トランジスタを提供する。
【０００９】
さらに、本発明では、有機半導体層を有する電界効果型トランジスタの製造法であって、該有機半導体層の表面積の２５％以上を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占める有機半導体層を形成する工程を有し、該有機半導体層を形成する工程が有機半導体化合物前駆体の薄膜から有機半導体化合物の薄膜への変換を含むことを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。
【００１０】
また、前記有機半導体化合物前駆体が結晶性のポルフィリン化合物の前駆体であることを特徴とする電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、結晶性の高い有機半導体層を有する、高い移動度を示す電界効果型トランジスタを提供することができる。
また、本発明によれば、従来の方法に比べはるかに簡便な方法で結晶性の高い有機半導体層を形成でき、かつ高い移動度を示す電界効果型トランジスタの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明の電界効果型トランジスタは、有機半導体層を有し、さらに有機半導体層の表面積の２５％以上を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占めることを特徴とするものである。さらに、該有機半導体層中に最大径１０μｍ以上の結晶粒を０．０１ｍｍ2当り７〜２００個有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の電界効果型トランジスタが高い電界効果移動度を示すためには、有機半導体層が結晶性を有することが重要になる。特に平均膜厚が１０〜２００ｎｍの有機半導体層中で結晶粒の生長が見られる。ここで言う平均膜厚とは表面粗さ計や段差計などで測定した膜厚の平均値であり、有機半導体層の膜厚が均一である必要はない。さらに好ましくは平均膜厚が２０〜１００ｎｍであり、より結晶粒が大きく生長し、高い電界効果移動度が得られる。
【００１４】
有機半導体層中に見られる結晶粒は光学顕微鏡などで基板に対して垂直方向から観察することができる。または、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などで結晶粒の表面形状を観察することもできる。光学顕微鏡で観察した際の結晶粒の形状は円形、楕円形、多角形、針状、分岐型などであり、観察された結晶粒の最大径を測長することができる。なお、結晶粒の最大径とは、有機半導体層の表面を光学顕微鏡で観察し、表面に表れている結晶粒の隣の結晶粒との粒界上、あるいは非晶部との境界上の任意の二点を結んだ線で最も長い線の長さを表わす。
【００１５】
光学顕微鏡で撮影された画像から最大径が１０μｍ以上の結晶粒のみを選び出し、その最大径を求めることができる。結晶粒の最大径は好ましくは１０〜７０μｍである。この最大径が１０μｍ以上である結晶粒が、有機半導体層中に０．０１ｍｍ2当り７〜２００個、好ましくは７〜１００個存在することで、本発明の電界効果型トランジスタは高い電界効果移動度を示す。ここで示した０．０１ｍｍ2当りの結晶粒の個数は最大径同様、光学顕微鏡などで観察することによって計測できる。光学顕微鏡などで有機半導体層の表面を観察した際、有機半導体層の表面積の２５％以上、好ましくは４０％以上を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占める時、本発明の電界効果型トランジスタは高い電界効果移動度を示す。本発明の電界効果トランジスタを光学顕微鏡で観察する際、最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占める部分と、それ以外の部分をはっきりと区別でき、さらに任意の場所を写真などの画像として残すことができる。最大径が１０μｍ以上の大きな結晶粒は画像上でも容易に判別できるため、これらを画像処理することで、最大径が１０μｍ以上の大きな結晶粒が占める部分とそれ以外の部分の面積をそれぞれ計算によって求めることができる。それらの面積を基に有機半導体層表面を最大径が１０μｍ以上の結晶粒が占める面積の割合を導き出すことができる。
【００１６】
最大径が１０μｍ未満の結晶粒、微結晶部分、非晶部分はキャリアが有機半導体層中を移動する際に障壁になる可能性が高く、有機半導体層の広い部分に存在することで本発明の電解効果型トランジスタの移動度を低下させる原因になりうる。しかしながら、前記条件を満たすことで結晶粒の最大径が１０μｍ未満の結晶粒や微結晶部分、非晶部分が混在しても本発明の電界効果型トランジスタは高い電界効果移動度を示す。
【００１７】
有機半導体層中に含有される有機半導体化合物としてはペンタセンなどのポリアセン類、フタロシアニン類、ポルフィリン類、オリゴチオフェン類、オリゴフルオレン類などの低分子化合物やポリチオフェン、ポリフルオレン、ポリフェニレンビニレンなどのπ−共役ポリマーなどであるが、これらに限定されない。好ましくはポルフィリンであり、特にポルフィリン結晶を含有した有機半導体層を用いた電界効果型トランジスタは高い電界効果移動度を示す。
【００１８】
本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、有機半導体化合物前駆体の薄膜を有機半導体化合物へ変換することで有機半導体層を形成する工程を有することを特徴とする。ここで言う、有機半導体化合物前駆体とは熱処理などにより有機半導体化合物に９９％以上変換し得る化合物である。有機半導体化合物に変換する方法としては熱処理が挙げられ、それ以外に例えばレーザーや紫外線のような放射線照射などが挙げられるが、最も簡便な方法は熱処理である。
【００１９】
有機半導体化合物前駆体は各種有機溶媒に溶解する化合物であることが好ましく、溶液を介して様々な精製法を適用することで高純度の有機半導体化合物を得ることができる。また、有機半導体化合物前駆体は、有機半導体化合物前駆体の溶液から基板に塗布が可能で、高い結晶性を有し結晶粒を形成する有機半導体化合物と対照的に、非晶質で均一な塗膜が形成できる化合物が好ましい。これにより、蒸着などと比較してより簡便なスピンコート、各種印刷、滴下法、ディッピング法などの塗布法により、大面積に短時間で有機半導体層を形成することが可能になる。
【００２０】
有機半導体化合物に変換され得る有機半導体化合物前駆体としてはペンタセンやポルフィリン、ポリフェニレンビニレンなどの前駆体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。中でも、ポルフィリン前駆体は有機溶媒に対する溶解性や、塗膜の均一性の面からより好ましい。ポルフィリン前駆体の例としては下記の一般式（１）および（２）で表されるビシクロポルフィリン化合物が挙げられる。
【００２１】
【化１】
2005079203.tif 000002
【００２２】
（式中、Ｍは金属原子あるいは金属酸化物である）
ここで挙げるビシクロポルフィリン化合物（以下、ビシクロ体）は、４つのビシクロ環の立体効果によって有機溶剤に可溶で、その溶液から塗布により形成した塗膜は膜厚均一性が高く、非晶質である。一方、ビシクロ体のビシクロ環は熱処理によって揮発性のエチレンとベンゼン環に分解され、一般式（３）および（４）で表されるテトラベンゾポルフィリン化合物（以下、ベンゾ体）に変換される。ベンゾ体はビシクロ体に比較して共役系が伸びたことと、平面性が増したことで固体である薄膜中で結晶粒を形成し、前述の結晶粒を有する有機半導体層を与え、結果として高い電界効果移動度を示す電界効果型トランジスタを得ることができる。
【００２３】
【化２】
2005079203.tif 000003
【００２４】
（式中、Ｍは金属原子あるいは金属酸化物である）
次に、本発明の電界効果型トランジスタの構成および製造方法について説明する。
図１、図２および図３は本発明の電界効果型トランジスタの一部を拡大して示す模式図である。
【００２５】
図に示す様に、本発明の電界効果型トランジスタは、基材１、ゲート電極２、ゲート絶縁層３、ソース電極４、ドレイン電極５および有機半導体層６から構成される。
基材１としてはＳｉ、ガラス、金属などの無機材料あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）などの樹脂材料を板状もしくはシート状に加工された基材を使用することができる。フレキシブルな素子を作製する場合、樹脂基材を用いることが好ましい。熱処理によって有機半導体層を形成する場合、無機基材もしくはポリイミドなどの耐熱性樹脂基材が使用される。
【００２６】
ゲート電極２としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機および有機半導体、例えばシリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン等が挙げられる。電極の作製方法としてはスパッタ法、蒸着法、溶液やペーストからの印刷法、インクジェット法などが挙げられる。
【００２７】
ゲート絶縁層３としては、均一な有機半導体層が形成できるものであれば何でもよいが、誘電率が高く、導電率が低いものが好ましい。例としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタルなどの無機酸化物や窒化物、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテル、シロキサン含有ポリマー等の有機高分子が挙げられる。また、上記絶縁材料の中でも、表面の平滑性の高いものが好ましい。
【００２８】
ソース電極４およびドレイン電極５は前期ゲート電極２と同様の導電性材料であれば特に限定されず、その電極材料としては、半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【００２９】
有機半導体層６として前述の通り、有機半導体化合物前駆体を使用することが好ましい。例に有機半導体層を作製する方法について説明する。有機半導体化合物前駆体を有機溶媒に溶解させてから基板に塗布、乾燥する。その後に熱処理を行い、有機半導体層６を形成する。
【００３０】
有機半導体化合物前駆体を溶解するために用いられる有機溶媒は溶質と反応したり、溶質が析出しなければ特に限定されない。また、２種以上の有機溶媒を混合して用いても良い。溶液の濃度は所望の膜厚によって任意に調節されるが、好ましくは０．０１〜５重量％である。
【００３１】
塗布方法としては、スピンコート法、ディッピング法、滴下法、オフセットあるいはスクリーンなどの印刷法、インクジェット法などが挙げられる。また、半導体層中に極力ゴミなどを混入させないために事前にメンブランフィルタで濾過することが望ましい。なぜならば、不溶分や外部からのゴミの混入は均一な結晶化を妨げ、オフ電流の増加やオン／オフ比の低下を引き起こすからである。また、塗膜は１２０℃以下で予備乾燥することもできる。
【００３２】
塗布形成された有機半導体化合物前駆体膜から有機半導体化合物膜への変換は熱処理によって行なわれることが好ましい。熱処理の温度は変換の際に起こる反応の種類や構造の変化によって異なるが、変換が開始される温度に対して＋２０〜＋１２０℃、好ましくは＋３０〜＋１１０℃の温度で、１０〜９００秒間保持することによって行なわれることで、速い変換速度が結晶生長を促進し、より最大径の大きい結晶粒を多く持った有機半導体層が形成される。変換開始温度は熱分析または加熱温度・時間経過に伴う紫外−可視スペクトルや赤外吸収スペクトル変化より求められる。熱処理温度が変換開始温度＋２０℃に満たない場合、変換速度は低下し、熱処理時間も長くなるため結晶粒が十分に大きくならない。また、変換開始温度＋１２０℃を越えると急激な膜収縮によってクラックが発生し、移動度の低下を引き起こすので好ましくない。
【００３３】
前述のビシクロポルフィリン化合物（以下、ビシクロ体）を有機半導体化合物前駆体に用いた場合、ビシクロ体の膜を加熱することでレトロディールスアルダー反応によるＣＨ2 ＝ＣＨ2 の脱離反応が起こり、ベンゾポルフィリン化合物（以下、ベンゾ体）へ変換する。生成したベンゾ体のポルフィリン環同士のスタッキングにより結晶生長が起こり、結晶粒を有する有機半導体層６が得られる。ビシクロ体の変換開始温度は１５０℃前後のため、より高い電界効果移動度を得るための加熱温度としては１７０〜２５０℃が好ましい。
【００３４】
熱処理の方法としてはホットプレート上、熱風循環型オーブンや真空オーブン中で加熱する方法があるが、均一でより高い配向性を持った有機半導体層を得るためにはホットプレート上で瞬時に加熱する方法が好ましい。
【００３５】
本発明における電界効果型トランジスタ構造は、図１に示すトップコンタクト電極型、図２に示すボトムコンタクト電極型、図３に示すトップゲート電極型のいずれでも良い。また薄膜型に限定されるものではなく、立体型でもよい。
【実施例１】
【００３６】
以下に合成例および実施例を示すが、本発明はそれらの実施例に限られるものではない。
（合成例１）
ビシクロ体の合成
工程（１）
１，３−シクロヘキサジエン３．１６ｇ（３９．５ｍｍｏｌ）、トランス−１，２−ビス（フェニルスルフォニル）エチレン１０．５ｇ（３４．０５ｍｍｏｌ）、トルエン２００ｍｌの混合液を７時間還流させた後、冷却、減圧下濃縮することにより反応混合物を得た。この反応粗生成物を再結晶（クロロホルム／ヘキサン）することにより５，６−ビス（フェニルスルフォニル）−ビシクロ［２，２，２］オクタ−２−エン（１３．８ｇ、３５．６ｍｍｏｌ、収率９０％）が得られた。
【００３７】
工程（２）
得られた５，６−ビス（フェニルスルフォニル）−ビシクロ［２，２，２］オクタ−２−エン７．７６ｇ（２０ｍｍｏｌ）、無水テトラヒドロフラン５０ｍｌの混合液の反応系を窒素置換し、イソシアノ酢酸エチル２．４２５ｍｌ（２２ｍｍｏｌ）を加え０℃に冷却する。カリウムｔ−ブトキシド（５０ｍｌ／１ＭＴＨＦ溶液）を２時間かけて滴下した後、室温で３時間攪拌した。反応終了後、希塩酸を加えてから反応混合物を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水、飽和食塩水の順で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）で精製し、エチル−４，７−ジヒドロ−４，７−エタノ−２Ｈ−イソインドール−１−カルボキシレートを得た（３．５ｇ、１６ｍｍｏｌ、収率８０％）。
【００３８】
工程（３）
アルゴン雰囲気下、得られたエチル−４，７−ジヒドロ−４，７−エタノ−２Ｈ−イソインドール−１−カルボキシレート０．４２ｇ（１．９２ｍｍｏｌ）、無水ＴＨＦ５０ｍｌの混合溶液を０℃まで冷却し、水素化リチウムアルミニウム粉０．２２８ｇ（６ｍｍｏｌ）を加え、２時間攪拌した。その後、ＴＨＦを除去し、クロロホルムで抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水、飽和食塩水の順で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。この反応溶液を濾過、アルゴン置換、遮光し、ｐ−トルエンスルホン酸１０ｍｇを加え１２時間室温で攪拌した。さらにｐ−クロラニル０．１１ｇを加え１２時間室温で攪拌した。飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、蒸留水、飽和食塩水の順で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮後、アルミナカラムクロマトグラフィー（クロロホルム）と再結晶（クロロホルム／メタノール）により、下記の構造式（５）で表わされる無金属ビシクロ体（ビシクロポルフィリン）を得た（０．０９５ｇ、０．０９６ｍｍｏｌ、収率２０％）。
【００３９】
【化３】
2005079203.tif 000004
【００４０】
工程（４）
ビシクロポルフィリン０．０２０ｇ（０．０３２ｍｍｏｌ）と酢酸銅（ＩＩ）一水和物０．０１９ｇ（０．１ｍｍｏｌ）のクロロホルム３０ｍｌ−メタノール３ｍｌ溶液を室温で３時間攪拌した。反応溶液を蒸留水と飽和食塩水とで洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濃縮後、クロロホルム／メタノールで再結晶し、下記の構造式（６）で表わされるビシクロポルフィリン銅錯体を得た（０．０２２ｇ，収率１００％）。
【００４１】
ビシクロポルフィリン銅錯体のベンゾ体への変換開始温度をリガク製熱重量分析装置サーモプラスＴＧ８１２０（商品名）を用いて窒素雰囲気中、毎分１０℃の昇温速度で測定したところ１４０℃であった。
【００４２】
【化４】
2005079203.tif 000005
【００４３】
実施例１
図４に本実施例におけるボトム電極型電界効果型トランジスタの構造を示す。
まず、ハイドープＮ型のシリコン基板をゲート電極２とした。シリコン基板表層を熱酸化して得られる５０００Åの酸化シリコン膜をゲート絶縁層３とした。その上にクロム、金の順に蒸着を行い、通常の光リソグラフィー技術でソース電極４、ドレイン電極５を形成した。続いて、基板をオゾンで処理することにより表面処理をした後、この基板上に合成例１で合成したビシクロポルフィリン銅錯体の１重量％クロロホルム溶液を用いてスピンコート法により塗膜を形成した。さらに基板を２２０℃のホットプレート上で加熱し、下記の構造式（７）で表されるベンゾ体からなる有機半導体層６を形成した。ベンゾ体への変換は４８０秒で完結したことを確認した。
【００４４】
【化５】
2005079203.tif 000006
【００４５】
有機半導体層の平均膜厚は５０ｎｍであった。トランジスタ表面を光学顕微鏡で観察し、楕円形の結晶粒を確認した。さらに最大径が１０μｍ以上の結晶粒の０．０１ｍｍ2当りの個数ｎ（個）とチャンネル上の占有率Ｓ（％）はそれぞれ２４個と６３％であった。
【００４６】
以上の手順でチャネル長Ｌ＝５０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１０ｍｍの電界効果型トランジスタを作成した。作成したトランジスタのＶd −Ｉd 、Ｖg −Ｉd 曲線をＡｇｉｌｅｎｔ社（製）のパラメーターアナライザー４１５６Ｃ（商品名）を用いて測定し、図５に示す結果を得た。
【００４７】
移動度は、室温、大気中の条件下で、以下の式（１）に従って算出した。
【００４８】
【数１】
2005079203.tif 000007
【００４９】
ここで、μは移動度（ｃｍ2／Ｖｓ）、Ｃｉはゲート絶縁膜の静電容量（Ｆ／ｃｍ2）である。Ｗ、Ｌはそれぞれ実施例で示したチャネル幅（ｍｍ）、チャネル長（μｍ）である。Ｖgはゲ−ト電圧（Ｖ）、Ｉdはドレイン電流（Ａ）である。
【００５０】
また、オン／オフ比は、Ｖg＝８０ＶでのＩd／Ｖg＝０ＶでのＩdにより求めた。結果を表１に示す。
【実施例２】
【００５１】
チャネル長Ｌ＝５０μｍ、チャネル幅Ｗ＝２ｍｍに変更した以外は実施例１と同様の操作で行った。結果を表１に示す。
【実施例３】
【００５２】
以下に記述するようにトップ電極型電界効果型トランジスタの構造に変更した以外は実施例１と同様の操作で行った。
図６にトップ電極型電界効果型トランジスタの構造を示す。
【００５３】
まず、ハイドープＮ型のシリコン基板をゲート電極２とした。シリコン基板表層を熱酸化して得られる５０００Åの酸化シリコン膜をゲート絶縁層３とした。続いて、基板をオゾンで処理することにより表面処理をした後、合成例１で合成したビシクロ体の１重量％クロロホルム溶液を用いてスピンコート法により塗膜を形成した。さらに基板を２２０℃のホットプレート上で加熱し、ベンゾ体からなる有機半導体層６を形成した。ベンゾ体への変換は４８０秒で完結したことを確認した。
【００５４】
この基板上に有機半導体層の平均膜厚は５０ｎｍであり、光学顕微鏡の観察から円形の結晶粒を確認した。最大径が１０μｍ以上の結晶粒の０．０１ｍｍ２  当りの個数ｎ（個）とチャンネル上の占有率Ｓ（％）はそれぞれ２１個と５７％であった。その上にクロム、金の順に蒸着を行い、通常の光リソグラフィー技術にてチャネル長Ｌ＝５０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１０ｍｍのソース電極４、ドレイン電極５を形成した。結果を表１に示す。
【実施例４】
【００５５】
加熱温度を２００℃に変更した以外は実施例１と同様の操作で行った。ベンゾ体への変換は６００秒で完結したことを確認し、光学顕微鏡観察からは楕円形の結晶粒を確認した。結果を表１に示す。
【比較例１】
【００５６】
加熱温度を１５５℃に変更した以外は実施例１と同様の操作で行った。ベンゾ体への変換は１８００秒で完結し、光学顕微鏡観察からは楕円形の結晶粒と針状の結晶粒を確認した。結果を表１に示す。
【比較例２】
【００５７】
加熱を１４０℃に変更した以外は実施例１と同様の操作で行った。ベンゾ体への変換は３６００秒で完結し、光学顕微鏡観察からは針状の結晶粒を確認した。結果を表１に示す
【００５８】
【表１】
2005079203.tif 000008
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の電界効果型トランジスタは、結晶性の高い有機半導体層を有し、高い移動度を示すために、有機エレクトロニクス、光エレクトロニクス分野における各種デバイスに利用することができる。
【００６０】
また、本発明の電界効果型トランジスタの製造方法は、従来の方法に比べはるかに簡便な方法で結晶性の高い有機半導体層を形成でき、かつ高い移動度を示す電界効果型トランジスタの製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の電界効果型トランジスタの一部を拡大して示す模式図である。
【図２】本発明の電界効果型トランジスタの一部を拡大して示す模式図である。
【図３】本発明の電界効果型トランジスタの一部を拡大して示す模式図である。
【図４】本発明の電界効果型トランジスタの一部を拡大して示す模式図である。
【図５】本発明の実施例１における電界効果トランジスタの電気特性を示す図である。
【図６】本発明の電界効果型トランジスタの一部を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  基材
２  ゲート電極
３  ゲート絶縁層
４  ソース電極
５  ドレイン電極
６  有機半導体層
【図１】
2005079203.tif 000009
【図２】
2005079203.tif 000010
【図３】
2005079203.tif 000011
【図４】
2005079203.tif 000012
【図５】
2005079203.tif 000013
【図６】
2005079203.tif 000014