(57)【要約】      （修正有）【課題】有機半導体層を有する半導体デバイスにおいて、半導体特性の優れた半導体デバイス、特に、閾値電圧、及びＯｎ／Ｏｆｆ比の優れた電界効果トランジスタ、を与えることができる半導体デバイス作製用インク、及びそれを用いた半導体デバイスの作製方法を提供する。【解決手段】ポルフィリン化合物の濃度が０．１重量％以上である溶液を基本成分とし、表面張力が１０〜６０ｍＮ／ｍ、粘度が１〜５０ｍＰａ・ｓ、沸点が７５〜２５０℃である半導体デバイス作製用インク、及び、該半導体デバイス作製用インクを半導体層被形成面上に塗布し乾燥させることにより、半導体層を形成する半導体デバイスの作製方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式(Ia)又は(Ib)で表されるポルフィリン化合物の濃度が０．１重量％以上である溶液を基本成分とし、表面張力が１０〜１０ｍＮ／ｍ、粘度が１．０〜５０ｍＰａ・ｓ、沸点が７５〜２５０℃であることを特徴とする半導体デバイス作製用インク。
【化１】
2005328030.tif 000006
〔式(Ia)及び(Ib)中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ7 、及びＲ8 はそれぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換基を有していてもよいアミノ基、ニトロ基、１価の有機基、又はハロゲン原子を示し、Ｒ9 、Ｒ10、Ｒ11、及びＲ12はそれぞれ独立して、水素原子、１価の有機基、又はハロゲン原子を示し、Ｍは金属原子を示す。〕
【請求項２】
溶液の溶媒が、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、及びハロゲン非含有芳香族系溶媒からなる群より選択されたいずれかである請求項１に記載の半導体デバイス作製用インク。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体デバイス作製用インクを半導体層被形成面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半導体デバイスの作製方法。
【請求項４】
塗布する方法が、スピンコーティング法、ディップコーティング法、ブレードコーティング法、スプレーコーティング法、インクジェットプリント法、及びコンタクトプリンティング法からなる群より選択されたいずれかの方法である請求項３に記載の半導体デバイスの作製方法。
【請求項５】
半導体デバイスが電界効果トランジスタである請求項３又は４に記載の半導体デバイスの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体層を有する半導体デバイスの作製用インク、及びそれを用いた半導体デバイスの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体層を有する半導体デバイスは、従前のシリコン等の無機半導体を用いた蒸着等による層形成方法に比して、溶液の塗布や印刷等による形成方法で層を形成し得ることから、その層形成コスト面での優位性に加えて、プラスチック等の使用による軽量化、耐衝撃性等が付与されたデバイスの作製が可能であることから注目されている。
【０００３】
このような有機半導体層を有する半導体デバイスにおける有機半導体として、例えば、ペンタセン等の芳香族縮合炭化水素、チオフェン環が４個以上連結したオリゴチオフェン類、又、ポリチオフェンやポリフルオレン等の高分子化合物等が、例えば電界効果トランジスタに応用できる有機半導体として知られている（例えば、非特許文献１参照。）。更に、それらの有機化合物が溶液の塗布等による層形成が困難であるのに対して、溶液の塗布等による半導体層形成が容易であり、且つ、高い移動度を発現し得る有機半導体として、ポリフィリン化合物が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【非特許文献１】Ｃ．Ｒ．Ｋａｇａｎ、Ｐ．Ａｎｄｒｙ編集「Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ」（Ｍａｒｃｅｌ  Ｄｅｋｋｅｒ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ  ２００３）
【特許文献１】特開２００４−６７５０号公報
【０００４】
しかしながら、本発明者の検討によると、前記特許文献１に記載される、ポルフィリン化合物による半導体層の形成方法においては、塗布溶液（インク）の溶媒としてクロロホルムやクロロベンゼンが用いられていることから、作業環境が劣り、又、塗布装置等の周辺機器が腐食され易いばかりでなく、半導体デバイスとしての半導体特性が充分とは言えず、例えば電界効果トランジスタとして、閾値電圧の絶対値が０Ｖから外れたり、Ｏｎ／Ｏｆｆ比が小さくなるという問題を内在し、これらの点において改良の余地があることが判明した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前述の従来技術に鑑みてなされたものであって、従って、本発明は、有機半導体層を有する半導体デバイスにおいて、半導体特性の優れた半導体デバイス、特に、閾値電圧、及びＯｎ／Ｏｆｆ比の優れた電界効果トランジスタ、を与えることができる半導体デバイス作製用インク、及びそれを用いた半導体デバイスの作製方法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】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の表面張力、特定の粘度、及び特定の沸点を有するインクが、前記目的を達成できることを見出し本発明に到達したもので、従って、本発明は、下記一般式(Ia)又は(Ib)で表されるポルフィリン化合物の濃度が０．１重量％以上である溶液を基本成分とし、表面張力が１０〜６０ｍＮ／ｍ、粘度が１．０〜５０ｍＰａ・ｓ、沸点が７５〜２５０℃である半導体デバイス作製用インク、及び、該半導体デバイス作製用インクを半導体層被形成面上に塗布し乾燥させることにより、半導体層を形成する半導体デバイスの作製方法、を要旨とする。
【０００７】
【化１】
2005328030.tif 000002
【０００８】
〔式(Ia)及び(Ib)中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ7 、及びＲ8 はそれぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換基を有していてもよいアミノ基、ニトロ基、１価の有機基、又はハロゲン原子を示し、Ｒ9 、Ｒ10、Ｒ11、及びＲ12はそれぞれ独立して、水素原子、１価の有機基、又はハロゲン原子を示し、Ｍは金属原子を示す。〕
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、有機半導体層を有する半導体デバイスにおいて、半導体特性の優れた半導体デバイス、特に、閾値電圧、及びＯｎ／Ｏｆｆ比の優れた電界効果トランジスタ、を与えることができる半導体デバイス作製用インク、及びそれを用いた半導体デバイスの作製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】
【００１０】
＜半導体デバイス作製用インク＞
１．ポルフィリン化合物
本発明の半導体デバイス作製用インクにおいて、有機半導体としてのポルフィリン化合物は前記一般式(Ia)又は(Ib)で表される化合物である。前記一般式(Ia)及び(Ib)において、Ｒ1 〜Ｒ8 のアミノ基の置換基としては、例えば、炭素数１〜１０のアルキル基等が挙げられ、又、Ｒ1 〜Ｒ8 の１価の有機基としては、炭素数１〜１０のものであるのが好ましく、具体的には、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アシル基、カルボキシル基と炭素数１〜１０のアルコールとのエステル基、ホルミル基、カルバモイル基等が挙げられ、これらの有機基は置換基を有していてもよい。又、Ｒ1 〜Ｒ8 のハロゲン原子としては、例えば、弗素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等が挙げられる。
【００１１】
又、隣り合うＲ1 とＲ2 、Ｒ3 とＲ4 、Ｒ5 とＲ6 、及びＲ7 とＲ8 とは、結合して環を形成していてもよく、その場合に形成される環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環等の芳香族環；ピリジン環、キノリン環、フラン環、チオフェン環等の複素環；シクロヘキセン環等の脂環式環等が挙げられる。
【００１２】
又、Ｒ9 〜Ｒ12の１価の有機基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、カルボキシル基と炭素数１〜１０のアルコールとのエステル基、アリール基等が挙げられ、これらの有機基は置換基を有していてもよい。又、Ｒ9 〜Ｒ12のハロゲン原子としては、例えば、弗素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等が挙げられる。又、Ｍの金属原子としては、銅、ニッケル、鉄、亜鉛、アルミニウム、白金、錫、マグネシウム、コバルト、チタン、バナジウムであるのが好ましく、銅、又は亜鉛であるのが特に好ましい。
【００１３】
以上のポルフィリン化合物の具体例としては、例えば、前記特許文献１に記載されたものを挙げることができる。その中でも、テトラベンゾポルフィリン類は、塗布法で半導体層を形成することができる有機半導体として特に好ましく、又、無金属テトラベンゾポルフィリン、及び、銅、亜鉛等の二価の金属錯体が特に好ましい。
【００１４】
尚、本発明の半導体デバイス作製用インクにおいて、該インクを用いて前記ポルフィリン化合物の有機半導体層を形成する場合、前記ポルフィリン化合物自体を溶媒に溶解した溶液（インク）を塗布等する方法の他に、ポルフィリン化合物の前駆体を溶媒に溶解した前駆体溶液（インク）を調製し、この前駆体溶液（インク）を塗布等した後、該前駆体の化学構造を変化させて最終的なポルフィリン化合物として半導体層を形成する方法を採ることもできる。この方法は、特に溶媒に難溶なポルフィリン化合物の有機半導体層を形成する場合に有効である。
【００１５】
前駆体を用いてポルフィリン化合物の有機半導体層を形成する場合のその前駆体としては、即ち、本発明の半導体デバイス作製用インキにおける、前記一般式(Ia)又は(Ib)で表されるポルフィリン化合物としては、例えば、次に示すビシクロ構造を有するポルフィリン化合物は、加熱によりエチレン分子が解離して、ベンゼン環に変化することから、好ましい化合物として挙げられる。尚、下記ビシクロ構造及びそれが変化したベンゼン環の２本の結合手は、ポルフィリンに連結する結合手である。
【００１６】
【化２】
2005328030.tif 000003
【００１７】
一般に、溶液（インク）を用いた有機半導体層の形成、特に有機半導体が低分子化合物の場合には、成膜性が高くならず、結晶性の高い有機半導体層が得られにくいとされているが、上記前駆体を用いる方法によれば、溶液を用いて結晶性の高い優れた特性を有する有機半導体層を得ることができる。即ち、ビシクロ構造は立体的に嵩高いため、結晶性が低く、そのため、ビシクロ構造を有する分子は溶解性が良好であり、その溶液を塗布した際に、結晶性が低い、又は無定形な塗布膜が得られやすい。又、ビシクロ構造は、加熱工程を経ることによりベンゼン環に変化すると平面性の良好な分子構造になるために、結晶性が良好になる。従って、ビシクロ構造を有する前駆体からの化学変化を利用することにより、溶媒への溶解性が低いポルフィリン化合物でも、結晶性の良好なポルフィリン化合物よりなる有機半導体層を、塗布等により得ることができる。尚、前駆体を最終的なポルフィリン化合物に変換する際の加熱は、塗布溶媒を留去する等の他の目的を兼ねていてもよい。
【００１８】
前記ポルフィリン化合物として、ピロール環にベンゼン環が縮合しているベンゾポルフィリン化合物は、前駆体としてのビシクロ構造を有するものから得ることができるので、上記の方法を用いて塗布等により有機半導体層を形成するのに有利である。
【００１９】
２．溶媒
又、本発明の半導体デバイス作製用インクにおいて、その溶液の溶媒としては、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、及びハロゲン非含有芳香族系溶媒からなる群より選択されたいずれかであるのが好ましく、これらの２種以上が併用されていてもよい。
【００２０】
ここで、ケトン系溶媒としては、具体的には、例えば、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、３−ペンタノン、２−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、２−ヘプタノン、４−ヘプタノン、ジイソブチルケトン、アセトニルアセトン、メシチルオキシド、ホロン、イソホロン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、ショウノウ等が挙げられ、これらの中で、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンが更に好ましい。
【００２１】
又、エステル系溶媒としては、具体的には、例えば、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、酢酸３−メトキシブチル、酢酸ｓｅｃ−ヘキシル、酢酸２−エチルブチル、酢酸２−エチルヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ベンジル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソペンチル、酪酸エステル、イソ酪酸エステル、イソ吉草酸エステル、ステアリン酸エステル、安息香酸エステル、桂皮酸エチル、アビエチン酸エステル、アジピン酸ビス（２−エチルヘキシル）、γ−ブチロラクトン、シュウ酸エステル、マロン酸エステル、マレイン酸エステル、酒石酸ジブチル、クエン酸トリブチル、セバシン酸エステル、フタル酸エステル、エチレングリコールモノアセタート、二酢酸エチレン、エチレングリコールエステル、ジエチレングリコールモノアセタート、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン、モノブチリン、炭酸ジエチル、炭酸プロピレン、ホウ酸エステル、リン酸エステル等が挙げられ、これらの中で、安息香酸エステル、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールエステル、ジエチレングリコールモノアセタートが更に好ましく、安息香酸エステルが特に好ましく、安息香酸エチルが最も好ましい。
【００２２】
又、ハロゲン非含有芳香族系溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クメン、メシチレン、ｐ−シメン、シクロヘキシルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、ジペンチルベンゼン、ドデシルベンゼン、テトラリン、アニソール、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、  ペンチルフェニルエーテル、メトキシトルエン、ベンジルエチルエーテル、メトキシトルエン、アニリン、ベラトロール、ニトロベンゼン等が挙げられ、これらの中で、トルエン、キシレン、テトラリン、アニソールが更に好ましい。
【００２３】
３．その他成分
前記ポルフィリン化合物の溶液を基本成分とする本発明の半導体デバイス作製用インクは、更に、レベリング剤や増粘剤等の添加剤成分を含有していてもよい。但し、これらの成分は、溶媒除去後に有機半導体層中に残留してしまうと、不純物として半導体特性に悪影響を及ぼすおそれがあるので、溶媒除去と共に除去され易い低沸点等のものであるのが好ましい。
【００２４】
４．半導体デバイス作製用インクの物性
本発明の半導体デバイス作製用インクは、前記ポルフィリン化合物の濃度が０．１重量％以上である前記溶媒の溶液を基本成分とする。その際の前記ポルフィリン化合物の濃度は、０．５〜２重量％であるのが好ましい。
【００２５】
又、本発明の半導体デバイス作製用インクは、表面張力が１０〜６０ｍＮ／ｍであることが必須であり、１２〜５５ｍＮ／ｍであるのが好ましく、１５〜５０ｍＮ／ｍであるのが特に好ましい。インクを塗布や印刷等することにより半導体層被形成面上に溶液の層を形成する際、半導体層被形成面を充分に濡らすことができるためには、固体である半導体層被形成面の表面張力に比してインクの表面張力は小さいことが必要であり、前記範囲であることが必要となる。
【００２６】
又、本発明の半導体デバイス作製用インクは、粘度が１．０〜５０ｍＰａ・ｓであることが必須であり、１．１〜３０ｍＰａ・ｓが好ましく、１．２〜２０ｍＰａ・ｓであるのが特に好ましい。表面張力と同様に半導体層被形成面を充分に濡らすためには、インクの粘度が小さいのが効果的であるが、粘度が小さすぎると半導体デバイスに必要不可欠な微細なパターニングを行う際にパターンの型崩れを起こしてしまい、パターニングができないという問題が発生する。一方、粘度が大きすぎるとインクジェット等の使用時にノズルヘッドに詰まりが生じるという問題が発生する。
【００２７】
又、本発明の半導体デバイス作製用インクは、沸点が７５〜２５０℃であるのことが必須であり、８０〜２３０℃であるのが好ましく、１００〜２００℃であるのが特に好ましい。沸点が低いと溶媒の揮発に伴いポルフィリン化合物が吸水し結晶水を含有することとなって、半導体特性が低下し、例えば電界効果トランジスタにおいて閾値電圧の絶対値が大きくなり、一方、沸点が高いと溶媒の除去が不完全となり、半導体デバイスとして残留溶剤による欠陥が生じる等の問題を引き起こすこととなる。
【００２８】
５．半導体デバイス作製用インクの調製
本発明の前記半導体デバイス作製用インクは、前記溶媒に前記ポルフィリン化合物をその濃度が前記範囲となるように溶解し、更に必要に応じて添加剤成分を添加して作製される。その際の溶解温度としては、１０〜１４０℃の範囲とするのが好ましく、２０〜８０℃の範囲とするのが特に好ましい。溶解温度が前記範囲未満では、ポルフィリン化合物の溶解性が劣り、又、前記範囲超過では、ポルフィリン化合物が熱分解するおそれが生じる傾向となる。又、ポルフィリン化合物を溶解した溶液を、０．１〜１００μｍのフィルターで濾過し、固形物を除去するのが好ましい。
【００２９】
＜半導体デバイス＞
１．半導体層の形成
本発明において、前記半導体テバイス作製用インクを用いて半導体デバイスの半導体層被形成面上に半導体層を形成するには、半導体層被形成面上に前記インクを塗布或いは印刷等することによりインク層を形成した後、該インク層を乾燥させることにより行うことができる。そのインク層を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、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塗布法、インクジェット印刷、バブルジェット（登録商標）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法等が挙げられる。尚、これらの手法は適宜２種以上組み合わせて用いてもよい。更に、塗布に類似する手法として、水面上に形成した半導体材料の単分子膜を基板に移して積層するラングミュア・ブロジェット法、液晶や融液状態の半導体材料を２枚の基板で挟んだり毛管現象で２枚の基板間に導入したりする方法等も挙げられる。
【００３０】
又、無機半導体等で用いられているフォトリソグラフィを用いた加工は、本発明においては、インクジェットにより行うことが可能であり、その際、インクの粘度を前記の如く１．０〜５０ｍＰａ・ｓの範囲とすることにより、吐出されるインク滴がノズル内のインクから分離する際の温度やインクの粘度によって吐出量、吐出方向等にばらつきが発生するという問題をも解決し得ており、又、インク滴一つ一つに荷電し任意位置に着地させる連続式インクジェットにおいては、プリントヘッド内部にあるＴＯＦコントロールにより粘度変化に応じて圧力調整して飛翔時間をコントロールするが、本発明においては、インクの沸点を７５〜２５０℃の範囲とすることにより粘度変化を抑制することで、それらのコントロールを容易としている。
【００３１】
更に、本発明の半導体デバイス作製用インクは、前記範囲の表面張力、前記範囲の粘度、及び前記範囲の沸点とすることにより、スクリーン印刷における印刷像の縁のインクの溜まり等も解決しており、又、ダイレクト印刷とスクリーン印刷との中間の印字性を有しているパッド印刷等による層形成も可能としている。
【００３２】
尚、本発明において、前駆体を用いて半導体層を形成する場合には、前駆体のインクの塗布や印刷等の形成工程と加熱等の化学構造変化工程を繰り返せば、前駆体と有機半導体材料との溶解性が異なることを利用して、有機半導体層が前駆体のインクの溶媒に溶解しないようにしながら積層し、厚い膜を形成することもできる。
【００３３】
又、半導体層の結晶の向きを制御する方法として、エピタキシャル成長法、塗布後のラビニグ等の手法を用いることができる。これらの手法によって、チャネルの電気抵抗率を低下させること等が可能となる。
【００３４】
又、形成された半導体層には、半導体層の特性を変化させることを目的として微量の元素や原子団、分子、高分子等の不純物を含有させる、所謂、ドーピングがなされてもよい。その際のドーピング方法としては、形成しようとする半導体層の特性等に応じて公知のものを任意に用いることができる。具体例を挙げると、酸素、水素、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＰＦ6 、ＡｓＦ5 、ＦｅＣｌ3 等のルイス酸、沃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のドーパントを用いて、例えば、有機半導体材料や前駆体のインクにそれらドーパントを混合したり、前駆体層の形成の段階でそれらドーパントのガスや溶液に接触或いは浸漬させたりする、半導体層形成前に処理する方法、及び、形成した半導体層をそれらドーパントのガスや溶液に接触或いは浸漬させたり、又は電気化学的な処理をしたりする、半導体層形成後に処理する方法等が採られる。これらのドーピング処理により、キャリア密度の増加或いは減少による電気伝導度の変化、キャリアの極性（ｐ型又はｎ型）の変化、フェルミ準位の変化等の効果が得られる。
【００３５】
又、形成された半導体層を、例えば、加熱処理することにより、層形成時に生じた層中の歪みを緩和し、特性の向上や安定化を図ったり、酸素や水素等の酸化性或いは還元性の気体や液体に晒すことにより、例えば層中のキャリア密度の増加或いは減少等の酸化或いは還元による特性変化を誘起したりする等の、後処理を施すこともできる。
【００３６】
本発明の半導体デバイスにおいて、前記半導体層は、単一の層から形成されていてもよく、２以上の層から形成されていてもよい。又、半導体層の膜厚は、厚くなるほど漏れ電流が増加するおそれが大きくなることから、必要な機能を果たせる範囲で薄いほど好ましく、１０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以下であるのが更に好ましく、５００ｎｍ以下であるのが特に好ましい。又、１ｎｍ以上であるのが好ましく、５ｎｍ以上であるのが更に好ましく、１０ｎｍ以上であるのが特に好ましい。
【００３７】
２．半導体デバイスの作製
本発明において、半導体デバイスとは、前記半導体層を有すると共に、２個以上の電極を有し、その電極間に流れる電流や生じる電圧を、光以外の、例えば電気、磁気、又は化学物質等により制御するデバイスと言う。例えば、電圧や電流の印加により電流や電圧を制御するデバイス、磁場の印加による電圧や電流を制御するデバイス、化学物質を作用させて電圧や電流を制御するデバイス等が挙げられる。この制御としては、整流、スイッチング、増幅、発振等が挙げられる。又、光で制御される、或いは発光を制御するデバイスでも、本発明における半導体材料が直接光を吸収したり発光したりして動作する以外の用途、例えば、配線や上記の電圧、電流の制御に使われるデバイスも含まれる。
【００３８】
現在、シリコン等の無機半導体で実現されている対応するデバイスとしては、抵抗器、整流器（ダイオード）、スイッチング素子（トランジスタ、サイリスタ）、増幅素子（トランジスタ）、メモリー素子、化学センサー等、或いはこれらの素子の組み合わせや集積化したデバイスが挙げられる。これらのより具体的な例としては、Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ著、Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、２ｎｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ（Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  １９８１）に記載されているものを挙げることができる。
【００３９】
これらの半導体デバイスは、通常、基板上に作製されるが、その基板としては、ガラス、酸化珪素、及び珪素等の金属等の無機材料、並びに各種有機ポリマー等の有機材料等が挙げられ、これらは、例えば、無機材料の基板の表面に有機ポリマー等をコーティングして表面に絶縁層を形成した基板等の無機材料と有機材料との併用の場合も含めて２種以上を組み合わせて用いることもできる。尚、有機ポリマーとしては、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルスルフォン、エポキシ樹脂、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリパラバン酸、ポリシルセスキオキサン、ポリビニルフェノール、及びポリオレフィン等が挙げら、又、これらの有機ポリマーは、必要に応じて、充填材、添加剤等を含んでいてもよい。
【００４０】
又、これら基板の表面には、例えば、親水性と疎水性のバランスを調整すること等によりその上に形成される層の特性を変化させるための表面処理が施されていてもよい。例えば、半導体層は、分子の配向の状態等によって特性が大きく変わるので、基板の表面処理によって、基板と半導体層との界面部分における分子配向が制御され、特性を改善することができる。そのような基板の表面処理手段としては、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、弗素化処理、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等の薄膜の形成処理、コロナ放電等の電気的処理、機械的処理等が挙げられる。
【００４１】
又、半導体デバイスにおける電極や配線には、例えば、白金、金、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、チタン、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ナトリウム等の金属の他、ＩｎＯ2 、ＳｎＯ2 、 ＩＴＯ等の導電性金属酸化物、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、ポリジアセチレン等の導電性高分子、及びそれらに塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、ＰＦ6 、ＡｓＦ5 、ＦｅＣｌ3 等のルイス酸、沃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のドーパントを添加したもの、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素等の半導体材料及びそれにドーパントを添加したもの、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、並びに、カーボンブラック、グラファイト粉、金属微粒子等を分散した導電性の複合材料等が挙げられる。
【００４２】
又、これらの電極や配線は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、印刷法、ゾルゲル法等により形成された膜を、必要に応じて所望の形状にパターンニングすることにより形成される。そのパターンニング法としては、例えば、フォトレジストのパターニングと、エッチング液によるウェットエッチングや反応性のプラズマによるドライエッチング等のエッチングを組み合わせたフォトリソグラフィー法、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、及びこれらの手法を複数組み合わせた手法等が挙げられる。又、レーザーや電子線等のエネルギー線を照射して材料を除去したり、材料の導電性を変化させることにより、直接パターンを形成することも可能である。
【００４３】
又、本発明による半導体デバイスは、外気の影響を最小限にするために、最外層に保護膜を有するのが好ましい。保護層としては、エポキシ樹脂、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等のポリマー膜、酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素等の無機酸化膜や窒化膜等が挙げられる。ポリマー膜は、溶液を塗布し乾燥する方法、モノマーを塗布或いは蒸着して重合する方法等により形成され、更に架橋処理や多層膜を形成することも可能である。無機物の膜の形成には、スパッタ法、蒸着法等の真空プロセスでの形成方法や、ゾルゲル法に代表される溶液プロセスでの形成方法も用いることができる。
【００４４】
３．半導体デバイスの具体例
３−１．電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
本発明において、これらの半導体デバイスの好適な例として、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を挙げることができる。電界効果トランジスタは、基板上に、ゲート絶縁層により隔離されたゲート電極及び半導体層と、該半導体層に接して設けられたソース電極及びドレイン電極とを有してなり、ゲート電極に電圧が印加されると、ソース電極とドレイン電極との間の半導体層と隣接する層との界面には電流の流路（チャネル）が形成され、この構成により、ゲート電極から印加する入力電圧によってソース電極とドレイン電極との間を流れる電流を制御する機構となっている。
【００４５】
又、その電界効果トランジスタの構造を図面に基づいて説明すると、図１（Ａ）〜（Ｄ）は、各々、電界効果トランジスタの代表的構造を示す縦断面図であり、図１（Ａ）〜（Ｄ）において、１は基板、２はゲート電極、３はゲート絶縁層、４は半導体層、５はソース電極、６はドレイン電極であり、図１（Ａ）に示されるボトムゲート・ボトムコンタクト型、図１（Ｂ）に示されるボトムゲート・トップコンタクト型、図１（Ｃ）に示されるトップゲート・ボトムコンタクト型、及び図１（Ｄ）に示されるトップゲート・トップコンタクト型等が挙げられ、更に、図示省略するが、各電界効果トランジスタの図面上最上部には、保護層が形成されている場合もある。
【００４６】
これらの電界効果トランジスタにおいて、基板１としては、半導体デバイスの基板として前述したものの中で、従来の電界効果トランジスタにおいて用いられていると同様の基板を用いることができ、その厚みは、０．０１〜１０ｍｍの範囲であるのが好ましく、０．０５〜２ｍｍの範囲であるのが特に好ましい。又、基板は、複数の層からなる積層体であってもよい。
【００４７】
又、電界効果トランジスタにおいて、ゲート電極２としては、半導体デバイスの電極として前述したものの中で、従来の電界効果トランジスタにおいて用いられていると同様の導電性材料を用いることができ、その厚みは、１〜１００ｎｍであるのが好ましく、１０〜５０ｎｍであるのが特に好ましい。
【００４８】
又、電界効果トランジスタにおいて、ゲート絶縁層３としては、従来の電界効果トランジスタにおいて用いられている材料を用いることができる。例えば、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有機ポリマー等の有機材料、及び、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等の酸化物、窒化珪素等の窒化物、ＳｒＴｉＯ3 、ＢａＴｉＯ3 等の強誘電性酸化物等の無機材料が挙げられる。又、有機材料と無機材料との混合物も用いられ、例えば、上記酸化物や窒化物、強誘電性酸化物等の粒子を分散させた上記有機ポリマー等が挙げられる。
【００４９】
尚、ゲート絶縁層は、スピンコーティングやブレードコーティング等の塗布法、蒸着法、スパッタ法、スクリーン印刷やインクジェット等の印刷法、アルミ上のアルマイトのように金属上に酸化膜を形成する方法等、材料特性に合わせた方法で形成することができ、その厚みは、０．１〜４μｍであるのが好ましく、０．２〜２μｍであるのが特に好ましい。又、一般にゲート絶縁層の静電容量が大きくなる程、ゲート電圧を低電圧で駆動できることになるので有利になり、これには、誘電率の大きな絶縁材料を用いるか、絶縁層の厚さを薄くすることで対応できる。
【００５０】
尚、本発明において、電界効果トランジスタのゲート絶縁層としては、有機ポリマーからなるのが好ましく、その有機ポリマーのガラス転移点が８０℃以上であるのが更に好ましく、ガラス転移点が１００℃以上であるのが特に好ましい。ガラス転移点が前記範囲より低いと、流動性が大きすぎて、他の層の積層時や加熱時に軟化してゲート絶縁層としての膜厚の不均一や表面の凹凸等が発生し易く、絶縁層を維持し難い傾向となる。尚、前述の基板等の、ゲート絶縁層形成時における下層を溶解しない溶媒に可溶で、且つ、半導体層等の、上層の形成時における溶媒に浸食されない耐溶剤性を有することが好ましい。又、ゲート絶縁層としては、ゲート電極への漏れ電流、電界効果トランジスタの低ゲート電圧駆動に関係することから、室温での電気伝導度が１０-12 Ｓ／ｃｍ以下であるのが好ましく、１０-14 Ｓ／ｃｍ以下であるのが特に好ましく、又、比誘電率が２．０以上であるのが好ましく、２．５以上であるのが特に好ましい。
【００５１】
又、電界効果トランジスタにおいて、ソース電極５は、配線を通じて外部から電流が流入する電極であり、ドレイン電極６は、配線を通じて外部に電流を送り出す電極であり、前述した半導体層４に接して設けられている。本発明の電界効果トランジスタにおいて、ソース電極５及びドレイン電極６としては、半導体デバイスの電極として前述したものの中で、従来の電界効果トランジスタにおいて用いられていると同様の導電性材料を用いることができ、その厚みは、１〜１００ｎｍであるのが好ましく、１０〜５０ｎｍであるのが特に好ましい。又、ソース電極とドレイン電極間の間隔（チャネル長さＬ）は１００μｍ以下として形成するのが好ましく、５０μｍ以下として形成するのが特に好ましく、チャネル幅Ｗは２，０００μｍ以下として形成するのが好ましく、５００μｍ以下として形成するのが特に好ましく、Ｌ／Ｗは０．１以下として形成するのが好ましく、０．０５以下として形成するのが特に好ましい。
【００５２】
本発明において、電界効果トランジスタは、移動度μが１０-2ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）以上を有するのが好ましく、１０-1ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）以上を有するのが特に好ましい。又、閾値電圧Ｖt が絶対値で３０Ｖ以下であるのが好ましく、２５Ｖ以下であるのが特に好ましい。又、Ｏｎ／Ｏｆｆ比が１０2 以上を有するのが好ましく、１０3 以上を有するのが特に好ましい。
【００５３】
３−２．静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）
又、本発明において、半導体デバイスの他の例として、図２に示される静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）が挙げられる。前述の電界効果トランジスタでは、ソース電極５及びドレイン電極６が基板１上に並列に配置され、電流の流れる方向がゲート電極２により誘起される電場に垂直方向であるのに対して、静電誘導トランジスタでは、ソース電極５とドレイン電極６がその間に半導体層４を挟んで基板１上に縦列に配置され、その間の半導体層４中にゲート絶縁層３（図示せず）により絶縁されたゲート電極２が網目状、縞状、或いは格子状等に所定の間隔を保って配置しており、電流の流れる方向はゲート電極２により誘起される電場に平行である点で、前述の電界効果トランジスタとは異なる。
【００５４】
そして、静電誘導トランジスタにおいては、電界効果トランジスタに比べて、チャネル領域のソース−ドレイン方向に垂直な平面の断面積の総和であるチャネルの断面積を大きくとることができるので、一度に多数のキャリアをソース電極からドレイン電極へ、又、ドレイン電極からソース電極へ、移動させることができると共に、ソース電極とドレイン電極との縦列されているので、ソース電極とドレイン電極間の距離を小さくできるので、応答が高速となり、大電流を流したり、高速のスイッチングを行ったりする用途に用いるのに好適となる。
【００５５】
尚、静電誘導トランジスタにおいて、ゲート電極２同士間の距離は任意であるが、通常は、ソース電極５及びドレイン電極６間の距離（半導体層４の厚み）よりも小さいことが好ましい。又、ゲート電極２の厚みは、１０ｎｍ〜１０μｍであるのが好ましく、２０ｎｍ〜１μｍであるのが特に好ましい。
【００５６】
３−３．ダイオード
又、本発明において、半導体デバイスの他の例として、図３（Ａ）、及び図３（Ｂ）に示されるダイオードが挙げられる。ダイオードは、非対称な構造をした２端子素子であり、その代表例として、図３（Ａ）に示されるように、仕事関数の異なる２つの金属電極７、８で半導体層４を挟んだ構造のものが挙げられる。その少なくとも一方の金属電極７又は８は半導体層４との間でエネルギー障壁を形成する必要がある。ｐ型の半導体との間でエネルギー障壁を形成する金属としては、アルミニウムがよく用いられるが、仕事関数が半導体と電極で異なるものであればエネルギー障壁を形成する。このような素子に電圧を印加すると、極性を逆転した場合で流れる電流が異なり、整流作用を生じる。
【００５７】
又、他の代表例として、図３（Ｂ）に示されるように、本発明の半導体デバイス作製用インクから形成された半導体層４と、仕事関数の大きく異なる他の半導体層９を接触させて金属電極７、８で挟んだ構造のものが挙げられる。この場合の金属電極７、８は同じでも異なっていてもよい。他の半導体層９の半導体材料としては、例えば、ペリレン顔料やフタロシアニン材料、フラーレン、共役高分子等が挙げられる。
【００５８】
３−４．その他
対称構造の２端子素子の作製も可能である。電極間の抵抗を調整して抵抗器として用いたり、抵抗を大きくして電極間の電気容量を調整してコンデンサーとして用いることも可能である。このような抵抗素子は、本発明のインクから形成された半導体層により、抵抗値等のデバイスパラメータを広く制御できるメリットがあり、集積化に都合がよい。又、低抵抗のものは配線に用いることもできる。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
＜ビシクロポルフィリン銅錯体の合成＞
Ｓ．Ｉｔｏ，Ｎ．Ｏｃｈｉ，Ｔ．Ｍｕｒａｓｈｉｍａ，Ｈ．Ｕｎｏ，Ｎ．Ｏｎｏ，Ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｅｓ，ｖｏｌ．５２，３９９（２０００）に記載の方法に準じて、下記ルートでビシクロポルフィリンからビシクロポルフィリン銅錯体を合成した。即ち、下記構造のビシクロポルフィリン９２．８ｍｇ（０．１６ｍｍｏｌ）と酢酸銅（ＩＩ）２水和物３１３．６ｍｇ（１．６ｍｍｏｌ）をクロロホルム１５０ｍＬ／メタノール１５ｍＬの混合液に溶解し、約１時間攪拌した。アルミナＴＬＣ（展開溶媒クロロホルム／ヘキサン＝１：１）により、原料は消失して新規化合物が生成しているのが確認されたので、水を加えて反応を停止し、そのまま水で洗浄し、有機層を分離した。更に飽和食塩水で洗浄した後、無水硫酸ナトリウムにより乾燥した。乾燥剤を濾紙により濾過した後に溶媒を留去し、アルミナゲルによりクロマトグラフィー（展開溶媒クロロホルム／ヘキサン＝１：１）を行い、目的物のみを含むフラクションのみを集めて濃縮した。濃縮の途中でメタノールを加え、更に濃縮を続けると目的物の沈殿が生成した。これを、濾紙を用いて廬別し、真空乾燥した。こうして得られたビシクロポルフィリン銅錯体の収量は７６．５ｍｇ、収率は７５％であった。
【００６１】
【化３】
2005328030.tif 000004
【００６２】
得られたビシクロポルフィリン銅錯体０．８ｍｇをクロロホルム１．２５ｇに溶解して、ガラス基板上に２，０００ｒｐｍでスピンコートして膜を形成し、得られた膜を、４℃／分で加熱しながら吸収スペクトルを測定した。その結果を図４に示す。これから、下記に示すように、１２０〜１８０℃の間でビシクロポルフィリン銅錯体からベンゾポルフィリン銅錯体への変換が起こっていることが分かる。
【００６３】
【化４】
2005328030.tif 000005
【００６４】
比較例１
前記合成例で得られたビシクロポルフィリン銅錯体７ｍｇを２５℃でクロロホルム１ｇに溶解させ、０．２μｍのフィルターで濾過して半導体デバイス作製用インク１を調製した。該インク１の表面張力は２７．１ｍＮ／ｍ、粘度は０．５６ｍＰａ・ｓ、沸点は６１℃であった。このインク１を２５℃、大気中で２４時間保管し、溶媒量の変化を測定したところ、１６重量％減少していた。更に溶媒の減量に伴いビシクロポルフィリン銅錯体が若干析出していることが確認された。
【００６５】
一方、表面に厚み３００ｎｍの酸化被膜をゲート絶縁層として形成したＮ型のシリコン基板（Ｓｂドープ、抵抗率０．０２Ωｃｍ以下、住友金属工業社製）の酸化被膜上に、フォトリソグラフィーで、間隔（Ｌ）１０μｍ、幅（Ｗ）５００μｍのチャネルを有するように、ソース電極及びドレイン電極を形成した。又、この電極と異なる酸化被膜を弗酸／弗化アンモニウム液でエッチングし、剥き出しになった部分のシリコン基板上に金を蒸着し、これをシリコン基板（ゲート電極）に電圧を印加するための電極とした。
【００６６】
次いで、前記保管後の半導体デバイス作製用インク１を上記電極を形成した基板上に１、０００ｒｐｍでスピンコートした後、１２０℃に加熱したホットプレートの上に置き、その後１５分毎に１０℃ずつステップ状に２００℃まで昇温し加熱することにより、厚み１００ｎｍのベンゾポルフィリン銅錯体からなる有機半導体層を形成し、電界効果トランジスタＦＥＴ−Ａを作製した。尚、以上の製膜、及び以下の電界効果トランジスタとしての電気特性の評価は、全て窒素雰囲気下で行った。
【００６７】
得られた電界効果トランジスタＦＥＴ−Ａの移動度μ、閾値電圧Ｖt 、及びＯｎ／Ｏｆｆ比をアジレントテクノロジー社製半導体パラメーターアナライザー「４１５５Ｃ」を用いて以下に示す方法で測定したところ、移動度μは０．２５ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は３４Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は１．４×１０3 であった。
【００６８】
＜移動度μ、閾値電圧Ｖt ＞
ソース電極とドレイン電極間に印加された電圧Ｖd に対して流れる電流をＩd 、ソース電極とゲート電極に印加される電圧をＶg 、閾値電圧をＶt 、ゲート絶縁層の単位面積当たりの静電容量をＣi 、ソース電極とドレイン電極の間隔をＬ、幅をＷ、半導体層の移動度をμとすると、その動作は下記（１）又は（２）式の関係で表すことができ、異なるＶg に対するＩd の変化を測定し、Ｉd 1/2 とＶg とをプロットしたグラフにおける傾きとして移動度μを求め、又、そのグラフのＩd 切片から閾値電圧Ｖt を求めた。
Ｖd ＜Ｖg −Ｖt のとき、
Ｉd ＝μＣi （Ｗ／Ｌ）〔（Ｖg −Ｖt ）Ｖd −（Ｖd 2 ／２）〕    （１）
Ｖd ＞Ｖg のとき、                    
Ｉd ＝（１／２）μＣi （Ｗ／Ｌ）（Ｖg −Ｖt ）2     （２）
【００６９】
＜Ｏｎ／Ｏｆｆ比＞
ソース電極とドレイン電極間に印加された電圧Ｖd を−３０Ｖに固定し、ソース電極とゲート電極に印加される電圧Ｖg を、−５０Ｖ、＋３０Ｖにした時のソース電極とドレイン電極間に流れる電流Ｉd （−５０Ｖ）、Ｉd （＋３０Ｖ）をそれぞれ測定し、これらの比Ｉd （−５０Ｖ）／Ｉd （＋３０Ｖ）によってＯｎ／Ｏｆｆ比を算出した。
【００７０】
実施例１
前記合成例で得られたビシクロポルフィリン銅錯体７ｍｇを２５℃でアニソール１ｇに溶解させ、０．２μｍのフィルターで濾過して半導体デバイス作製用インク２を調製した。該インク２の表面張力は３４．２ｍＮ／ｍ、粘度は１．２０ｍＰａ・ｓ、沸点は１５３℃であった。このインク２を２５℃、大気中で２４時間保管し、溶媒量の変化を測定したところ、減少が見られなかった。又、ビシクロポルフィリン銅錯体の析出も確認されなかった。この保管後の半導体デバイス作製用インク２を用いて、比較例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｂを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．３１ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は１９Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は３．６×１０4 であった。
【００７１】
実施例２
前記合成例で得られたビシクロポルフィリン銅錯体７ｍｇを２５℃で安息香酸エチル１ｇに溶解させ、０．２μｍのフィルターで濾過して半導体デバイス作製用インク３を調製した。該インク３の表面張力は３５．４ｍＮ／ｍ、粘度は１．９６ｍＰａ・ｓ、沸点は２１３℃であった。このインク３を２５℃、大気中で２４時間保管し、溶媒量の変化を測定したところ、減少が見られなかった。又、ビシクロポルフィリン銅錯体の析出も確認されなかった。この保管後の半導体デバイス作製用インク３を用いて、比較例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｃを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．３６ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は２０Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は２．７×１０4 であった。
【００７２】
実施例３
前記合成例で得られたビシクロポルフィリン銅錯体７ｍｇを２５℃でテトラリン１ｇに溶解させ、０．２μｍのフィルターで濾過して半導体デバイス作製用インク４を調製した。該インク４の表面張力は３５．５ｍＮ／ｍ、粘度は２．０２ｍＰａ・ｓ、沸点は２０７℃であった。このインク４を２５℃、大気中で２４時間保管し、溶媒量の変化を測定したところ、減少が見られなかった。又、ビシクロポルフィリン銅錯体の析出も確認されなかった。この保管後の半導体デバイス作製用インク４を用いて、比較例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｄを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．２６ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は２６Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は７．２×１０3 であった。
【００７３】
実施例４
前記合成例で得られたビシクロポルフィリン銅錯体７ｍｇを２５℃でシクロヘキサノン１ｇに溶解させ、０．２μｍのフィルターで濾過して半導体デバイス作製用インク５を調製した。該インク５の表面張力は３４．５ｍＮ／ｍ、粘度は２．２０ｍＰａ・ｓ、沸点は１５５℃であった。このインク５を２５℃、大気中で２４時間保管し、溶媒量の変化を測定したところ、減少が見られなかった。又、ビシクロポルフィリン銅錯体の析出も確認されなかった。この保管後の半導体デバイス作製用インク５を用いて、比較例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｅを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．２９ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は１８Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は３．１×１０4 であった。
【００７４】
実施例５
前記合成例で得られたビシクロポルフィリン銅錯体７ｍｇを２５℃でフェネトール１ｇに溶解させ、０．２μｍのフィルターで濾過して半導体デバイス作製用インク６を調製した。該インク６の表面張力は３２．８ｍＮ／ｍ、粘度は１．１６ｍＰａ・ｓ、沸点は１７２℃であった。このインク６を２５℃、大気中で２４時間保管し、溶媒量の変化を測定したところ、減少が見られなかった。又、ビシクロポルフィリン銅錯体の析出も確認されなかった。この保管後の半導体デバイス作製用インク６を用いて、比較例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｆを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．３２ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は２２Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は１．６×１０4 であった。
【００７５】
実施例６
実施例１において、半導体デバイス作製用インク２の塗布方法としてスピンコーティング法に代えてディップコーティング法を用いた外は、実施例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｇを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．３７ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は２７Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は９．９×１０3 であった。尚、ディップコーティング法は、電極を形成したシリコン基板を、半導体デバイス作製用インク２を満たしたビーカーに浸した後、ドライヤーで温風を当てながら５ｍｍ／分の速度で引き上げる方法を採った。
【００７６】
実施例７
実施例１において、半導体デバイス作製用インク２の塗布方法としてスピンコーティング法に代えてブレードコーティング法を用いた外は、実施例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｈを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．２９ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は３０Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は３．０×１０3 であった。尚、ブレードコーティング法は、電極を形成したシリコン基板に対し、半導体デバイス作製用インク２をステンレス製の簡易ブレードコーターで３ｍｍ／分の速度で塗り付ける方法を採った。
【００７７】
実施例８
実施例１において、半導体デバイス作製用インク２の塗布方法としてスピンコーティング法に代えてスプレーコーティング法を用いた外は、実施例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｉを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．３９ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は２９Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は９．５×１０3 であった。尚、スプレーコーティング法は、電極を形成したシリコン基板に対し、半導体デバイス作製用インク２を、ＯＬＹＭＰＯＳ社製ピースコン（ノズル０．２ｍｍ、カップ容量０．３ｃｃ本体内部、操作方法押ボタン式）を用いて拭き付ける方法を採った。
【００７８】
実施例９
実施例１において、半導体デバイス作製用インク２の塗布方法としてスピンコーティング法に代えてインクジェットプリント法を用いた外は、実施例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｊを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．３０ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は２１Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は６．５×１０4 であった。尚、インクジェットプリント法は、電極を形成したシリコン基板に対し、ネガ型フォトレジスト（日本ゼオン社製「ＺＰＮ１１００」）を用いて電極まわりにバンクを形成した後、そのバンクを形成した電極上１ｃｍに半導体デバイス作製用インク２を満たしたマイクロシリンジを固定して２００ｐＬ滴下してインクジェットプリントする方法を採った。
【００７９】
実施例１０
実施例１において、半導体デバイス作製用インク２の塗布方法としてスピンコーティング法に代えてコンタクトプリンティング法を用いた外は、実施例１と同様にして電界効果トランジスタＦＥＴ−Ｋを作製し、電気特性の評価を行ったところ、移動度μは０．３３ｃｍ2 ／（Ｖ・ｓ）、閾値電圧Ｖt は２０Ｖ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は４．７×１０4 であった。尚、コンタクトプリンティング法は、電極を形成したシリコン基板に対し、半導体デバイス作製用インク２に浸したシリコンゴム製スタンプ（ネクスト・アイ社製）を、基板上の電極にコンタクトプリントする方法を採った。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の半導体デバイス作製用インクを用いて作製される半導体デバイスは、ディスプレーのアクティブマトリクスのスイッチング素子として利用することができる。これは、ゲート電極に印加される電圧でソース電極とドレイン電極間の電流をスイッチングできることを利用して、ある表示素子に電圧を印加或いは電流を供給する時のみスイッチを入れ、その他の時間は回路を切断することにより、高速、高コントラストな表示を行うものである。適用される表示素子としては、液晶表示素子、高分子分散型液晶表示素子、電気泳動表示素子、エレクトロルミネッセンス素子、エレクトロクロミック素子等が挙げられる。
【００８１】
特に、本発明による半導体デバイスは、低温プロセスでの素子作製が可能であり、プラスチックや紙等の高温処理に耐え難い基板を用いることができ、又、塗布或いは印刷プロセスでの素子作製が可能であることから、大面積のディスプレーへの応用にも適している。又、従来のアクディブマトリクスの代替としても、省エネルギー、低コストプロセスの可能な素子として有利である。
【００８２】
又、トランジスタを集積することにより、デジタル素子やアナログ素子が実現できる。これらの例としては、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＴ等の論理回路、メモリー素子、発振素子、増幅素子等が挙げられる。更にこれらを組み合わせることにより、ＩＣカードやＩＣタグ等を作製することもできる。
【００８３】
又、有機半導体が、ガスや化学物質、温度等の外部の刺激により、特性が大きく変化することを利用して、センサーへの応用も考えられる。例えば、気体や液体との接触により変化する量を測定することにより、定性的或いは定量的にそれに含まれている化学物質を掲出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明による半導体デバイスとしての電界効果トランジスタの代表的構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明による半導体デバイスとしての静電誘導トランジスタの代表的構造を示す縦断面図である。
【図３】本発明による半導体デバイスとしてのダイオートの代表的構造を示す縦断面図である。
【図４】実施例・比較例で用いたビシクロポルフィリン銅錯体の、１２０〜１８０℃の温度での吸収スペクトルである。
【符号の説明】
【００８５】
１  基板
２  ゲート電極
３  ゲート絶縁層
４  半導体層
５  ソース電極
６  ドレイン電極
７  金属電極
８  金属電極
９  半導体層
【図１】
2005328030.tif 000007
【図２】
2005328030.tif 000008
【図３】
2005328030.tif 000009
【図４】
2005328030.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月15日(2005.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
下記一般式(Ia)又は(Ib)で表されるポルフィリン化合物の濃度が０．１重量％以上である溶液を基本成分とし、表面張力が１０〜６０ｍＮ／ｍ、粘度が１．０〜５０ｍＰａ・ｓ、沸点が７５〜２５０℃であることを特徴とする半導体デバイス作製用インク。
【化１】
2005328030.tif 000011
〔式(Ia)及び(Ib)中、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 、Ｒ7 、及びＲ8 はそれぞれ独立して、水素原子、水酸基、置換基を有していてもよいアミノ基、ニトロ基、１価の有機基、又はハロゲン原子を示し、Ｒ9 、Ｒ10、Ｒ11、及びＲ12はそれぞれ独立して、水素原子、１価の有機基、又はハロゲン原子を示し、Ｍは金属原子を示す。〕