(57)【要約】【課題】リーク電流の流れにくい耐電圧性に優れた薄膜デバイスを提供することを課題とする。【解決手段】第一の電極と、絶縁膜もしくは誘電膜と、第二の電極との積層構造を含み、前記第一の電極と絶縁膜もしくは誘電膜との間に、前記第一の電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を備えたことを特徴とする薄膜デバイスにより上記課題を解決する。【選択図】図１
2007115986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電極と、絶縁膜もしくは誘電膜と、第二の電極との積層構造を含み、前記第一の電極と絶縁膜もしくは誘電膜との間に、前記第一の電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を備えたことを特徴とする薄膜デバイス。
【請求項２】
前記有機ケイ素化合物が、直鎖状アルキル基を含む有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜デバイス。
【請求項３】
前記有機ケイ素化合物が、式（１）
Ｒ1−ＳｉＺ1Ｚ2Ｚ3・・・（１）
（Ｒ1は、ベンゼンを２〜８個繰り返した１価の基、チオフェンを２〜８個繰り返した１価の基、２〜６個のベンゼン環を縮合させたアセンからなる１価の基、及びそれらの組み合わせから選択されたπ電子共役系分子を含み、Ｚ1〜Ｚ3は、同一又は異なって、ハロゲン原子もしくは炭素数１〜５のアルコキシ基である）
にて表されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜デバイス。
【請求項４】
前記有機ケイ素化合物が、式（１）
Ｒ1−ＳｉＺ1Ｚ2Ｚ3・・・（１）
（Ｒ1は、チオフェンを２〜８個繰り返した１価の基からなるπ電子共役系分子を含み、Ｚ1〜Ｚ3は同一又は異なってハロゲン原子もしくは炭素数１〜５のアルコキシ基である）
にて表されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜デバイス。
【請求項５】
前記有機ケイ素化合物が、式（１）
Ｒ1−ＳｉＺ1Ｚ2Ｚ3・・・（１）
（Ｒ1は、２〜６個のベンゼン環を縮合させたアセンからなる１価の基からなるπ電子共役系分子を含み、Ｚ1〜Ｚ3は、同一又は異なって、ハロゲン原子もしくは炭素数１〜５のアルコキシ基である）
にて表されることを特徴とする請求項３に記載の薄膜デバイス。
【請求項６】
有機薄膜と、該有機薄膜の一表面に前記絶縁膜としてのゲート絶縁膜を介して形成された前記第一の電極としてのゲート電極と、該ゲート電極の両側にあって、前記有機薄膜の一表面又は他表面に接触して形成されたソース・ドレイン電極と、前記ゲート電極とゲート絶縁膜の間に、前記ゲート電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を備えた有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜デバイス。
【請求項７】
前記ゲート電極が、表面に酸化膜形成が可能な金属からなることを特徴とする請求項６に記載の薄膜デバイス。
【請求項８】
前記絶縁膜が、有機ケイ素化合物からなる緩衝膜との接触性に優れた材料からなる請求項６に記載の薄膜デバイス。
【請求項９】
更に、前記ソース・ドレイン電極とゲート絶縁膜との間に、前記ソース・ドレイン電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる第二の緩衝膜を備えたことを特徴とする請求項６に記載の薄膜デバイス。
【請求項１０】
前記第一の電極、誘電膜及び第二の電極とからなり、前記第一の電極と誘電膜との間に、前記第一の電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を備えた薄膜コンデンサであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜デバイス。
【請求項１１】
更に、前記誘電膜と第二の電極の間に、前記第二の電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる第二の緩衝膜を備えたことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜デバイス。
【請求項１２】
前記第一の電極が、表面に酸化膜形成が可能な金属からなることを特徴とする請求項１０に記載の薄膜デバイス。
【請求項１３】
請求項１に記載の薄膜デバイスの製造方法であって、前記緩衝膜が、ＣＶＤ法、ＬＢ法あるいは浸漬法により形成されることを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
【請求項１４】
請求項６に記載の薄膜デバイスの製造方法であって、ゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極上に有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を形成する工程と、該緩衝膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に有機薄膜を形成する工程と、該有機薄膜を形成する前に前記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン電極を形成するか又は前記有機薄膜上にソース・ドレイン電極を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜デバイスの製造方法。
【請求項１５】
前記有機薄膜が、溶液塗布法により形成されることを特徴とする請求項１４に記載の有機デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜デバイス及びその製造方法に関する。更に詳しくは、電極と絶縁膜もしくは誘電膜との間に、電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を備えた薄膜デバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイス分野における有機材料による貢献度は急激に増してきている。現在、半導体デバイスの膜材料としては無機材料、中でもシリコン系材料が中心であるが、近年のデバイス分野において更なる高機能化、小型化、高集積化等の高い技術的要素が求められている。その中で、シリコン系材料デバイスでは小型化、薄膜化によるリーク電流の増加、高機能化に伴って要求される微細加工技術の難しさ等重大な問題を抱えている。また製造工程においても真空プロセスを必須とするので、近年の液晶ディスプレイに代表されるような基板サイズの大型化により設備投資が増大し、製造コストが高くなるという事態が深刻化している。こういったシリコン系材料デバイスの問題点の改善に当たり、機能設計性に優れ、なお且つ脱真空条件でもデバイス作製が可能な有機材料が大きな脚光を浴びている。
【０００３】
有機材料を使用した有機薄膜デバイスにおける有機薄膜の形成方法としては、真空蒸着法や溶液塗布法等が広く知られている。これらの製膜方法は、比較的温和な温度条件で行なうことができるので、材料による制限も少なく、なおかつ低コストの生産プロセスを実現できる。
【０００４】
有機薄膜デバイスの１つである有機薄膜トランジスタの例が、特開２００３−２５８２６５号公報（特許文献１）等に記載されている。この公報に記載された有機薄膜トランジスタの構造を図１に示す。図１は、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、ソース・ドレイン電極（５、６）及び半導体層（有機薄膜）７を有するＴＦＴが記載されている。このＴＦＴは、基板１上の一部にゲート電極２を設け、ゲート電極２及び基板１をゲート絶縁膜３により覆い、ゲート絶縁膜３上であってゲート電極２に対応する領域を挟むようにソース・ドレイン電極（５、６）を設け、ソース・ドレイン電極（５、６）及びゲート絶縁膜３を半導体層７により覆うことで得られている。
【０００５】
一般的に有機薄膜トランジスタの動作は次のように考えられている。ゲート電極に電圧を印加した場合、その電圧はゲート電極のフェルミ準位変化を通じて、ゲート絶縁膜の界面側の半導体層にバンドの曲がりを引き起こす。このバンドの曲がりは、ソース・ドレイン電極から多数のキャリアである正電荷の注入を引き起こし、ゲート絶縁膜界面側の半導体層に高い表面電荷密度領域、すなわちキャリアの蓄積層を形成させる。このキャリア蓄積層は、ゲート絶縁膜界面から１０数ｎｍまでの領域に形成されると言われている。一方、ゲート電極への逆バイアス印加によって、ゲート絶縁膜界面側の半導体層に電荷を排除した空乏層が形成される。有機薄膜トランジスタは、こうしたゲート電極への電圧の印加によるチャネルのコンダクタンス制御によって、ソース電極とドレイン電極間を流れる電流値を変化させることにより動作させる。
【０００６】
このように、有機薄膜トランジスタのキャリア移動は、ゲート絶縁膜と有機薄膜の界面付近、特に界面から１０ｎｍ程までの領域が重要な役割を担っている。しかしながら、一般的な有機薄膜トランジスタの例では、ＳｉＯ2のような無機酸化物をゲート絶縁膜として用いて、そのゲート絶縁膜上にペンタセンのような有機半導体材料を蒸着することで、半導体層を形成している場合が多い。このときに、ゲート絶縁膜と半導体層との界面の不均一性や密着不良等のために有機半導体材料の特性を十分に発揮ができないということがある。
【０００７】
上記問題を解決するための方法として、ゲート絶縁膜と半導体層との間にオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）からなる緩衝膜を挟んだとの報告がある（ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔ．，１８，６０６，１９９７：非特許文献１）。半導体層側のゲート絶縁膜の表面を有機材料の緩衝膜で処理することで、有機半導体材料の均一性や界面との接合性を高めて、効率よく電界をかけることができ、また余分なリーク電流が流れるのを防ぐことができる。また、ソース・ドレイン電極と半導体層との界面に有機ケイ素化合物の単分子膜を挟むことで該界面のエネルギー障壁を緩和し、特性を改善する方法が提案されている（２００４  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｌｉｄ-Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ７１５〜７１８：非特許文献２）。
【０００８】
また、コンデンサにおいて、モバイル電子機器等への搭載のために小型化や薄膜化を実現しながらも大容量で高周波領域でのインピーダンスの劣化や容量の劣化が少ない安定した性能が求められている。コンデンサ特性を高めるために誘電膜と電極との間に有機薄膜を挟むことにより、誘電膜内部の酸素が電極へ透過することを阻止する試みがなされた例が、特開２００５−２６４０２号公報（特許文献２）で報告されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５８２６５号公報
【特許文献２】特開２００５−２６４０２号公報
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔ．，１８，６０６，１９９７
【非特許文献２】２００４  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｌｉｄ-Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ７１５〜７１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
有機デバイスの薄膜化、特性向上のためには、電圧印加に対する絶縁膜及び誘電膜の耐圧性が要求される。効果的に電界を与えるためには電極間の膜をできる限り薄層化することが必要だが、薄くすると絶縁性の確保が難しくなってくる。特に絶縁膜表面が不均一で凹凸が激しいと電界を均一に効率的にかけることができず、部分的に強い電界がかかり絶縁膜や有機薄膜に損傷を与え、リーク電流を増加させる原因となる。
【００１１】
有機薄膜トランジスタにおいては、ゲート絶縁膜上部に当たるソース・ドレイン電極とゲート絶縁膜との界面に有機緩衝膜を挿入する試みは上記に述べたようにすでに行なわれている。一方で、ゲート電極とゲート絶縁膜とは通常直接的に接しており、界面を均一にする処理は何も施されていない。その結果、ゲート電極とゲート絶縁膜との接触状態の不整合性や界面の不均一性により、リーク電流が増加したり、電界効果の効率低下によって低電圧駆動が妨げられたりする。
【００１２】
コンデンサにおいては、酸素による腐食を防ぐために電極と誘電膜の界面にエチレン重合膜等の有機膜を導入している。この有機膜は、誘電膜内部の酸素透過防止においては効果を発揮するが、電極と直接結合しているわけではなく、有機膜を構成する分子の配向は期待できない。また、この有機膜は、与えられている電界の影響を低下させていると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かくして本発明によれば、第一の電極と、絶縁膜もしくは誘電膜と、第二の電極との積層構造を含み、前記第一の電極と絶縁膜もしくは誘電膜との間に、前記第一の電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を備えたことを特徴とする薄膜デバイスが提供される。
更に、本発明によれば、上記薄膜デバイスの製造方法であって、前記緩衝膜が、ＣＶＤ法、ＬＢ法あるいは浸漬法により形成されることを特徴とする薄膜デバイスの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によって、例えば、図２のゲート電極２とゲート絶縁膜４、そして図３の下部電極８と誘電膜１０の界面の接触性がよくなり、効率よく薄膜デバイスに電界を伝えることが可能になる。それにより均一に電界の影響を与えることができ、変調しやすい薄膜デバイスを実現することができる。
また、第一の電極と絶縁膜又は誘電体との界面の凹凸粗さが緩和されることにより、部分的に強い電界がかかって絶縁膜及び誘電体が損傷しにくく、リーク電流の流れにくい耐電圧性に優れた薄膜デバイスを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（薄膜デバイス構成と駆動原理）
本発明は、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）に適用できる。図２は有機ＴＦＴの一例の概略図である。図２の有機ＴＦＴはボトムゲート及びボトムコンタクト型の構造である。図２に示すように、ゲート電極２とゲート絶縁膜４とが緩衝膜３を介して形成されることが本発明の有機ＴＦＴの特徴である。図２中、１は基板、５、６はソース・ドレイン電極、７は有機薄膜を意味する。なお、有機ＴＦＴの構造は図２に限定されるものではなく、ゲート電極とゲート絶縁膜との界面を平滑化し、電界が効率よくかかるようにする目的で挿入された有機化合物による緩衝膜を有してさえいればよい。
【００１６】
図２以外の構造としては、例えば、
（１）基板上に有機薄膜、ソース・ドレイン電極をこの順で備え、ソース・ドレイン電極間の有機薄膜上にゲート絶縁膜、緩衝膜及びゲート電極をこの順で備えた構成（有機薄膜の上面を一表面とし、一表面側にソース・ドレイン電極が形成された例）
（２）基板上にゲート電極、緩衝膜、ゲート絶縁膜、有機薄膜及びソース・ドレイン電極をこの順で備えた構成（有機薄膜の下面を一表面とし、有機薄膜の上面である他表面側にソース・ドレイン電極が形成された例）
（３）基板上にソース・ドレイン電極を備え、ソース・ドレイン電極を覆うように有機薄膜及びゲート絶縁膜をこの順で備え、ゲート絶縁膜上に緩衝膜を介してゲート電極を備えた構成（有機薄膜の上面を一表面とし、有機薄膜の下面である他表面側にソース・ドレイン電極が形成された例）
が挙げられる。
【００１７】
これらすべての構成において、ゲート電極とゲート絶縁膜との間に有機ケイ素化合物からなる緩衝膜を挟み込むことでゲート電極からの電界作用を有効に与えることができる。
また、ゲート絶縁膜と有機薄膜との間にも有機ケイ素化合物からなる第二の緩衝膜を同時にとりつけることで、各界面部分の絶縁性をより一層高めて、リーク電流の低減や電界印加効率向上による低電圧駆動を実現することができる。
【００１８】
有機ＴＦＴの特性に大きく関わるキャリア移動が生じる領域は、絶縁膜と有機薄膜の界面十数ｎｍであることを考えると、この領域でいかにスムーズなキャリアの流れを実現するかが、キャリア移動度の向上、しいてはデバイス全体の特性向上につながる。そのためには、ゲート絶縁膜と有機薄膜の間の界面処理は言うまでもなく、ゲート電極とゲート絶縁膜の間の界面の平滑化、安定化も有機薄膜にかかる電界を安定化しキャリアを効率的に移動する同様の効果を有するものである。
【００１９】
以下、本発明の有機ＴＦＴの構成要素を具体的に説明する。
（ゲート、ソース・ドレイン電極）
ゲート、ソース・ドレイン電極材料は、特に限定されず、当該分野で公知の材料をいずれも使用できる。具体的には、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の金属；チタン、タンタル、タングステン等の高融点金属；高融点金属とのシリサイド、ポリサイド等；ｐ型又はｎ型ハイドープシリコン；ＩＴＯ、ＮＥＳＡ等の導電性金属酸化物；ＰＥＤＯＴのような導電性高分子が挙げられる。この内、表面に酸化膜を形成可能な材料が好ましく、そのような材料して、チタン、タンタルが挙げられる。
【００２０】
膜厚は、特に限定されるものではなく、通常トランジスタに使用される膜厚（例えば３０〜６０ｎｍ）に適宜調整することができる。
これら電極の製造方法は、電極材料に応じて適宜選択できる。例えば、蒸着、スパッタ、塗布等が挙げられる。
【００２１】
（ゲート絶縁膜）
ゲート絶縁膜は、特に限定されず、当該分野で公知の膜をいずれも使用できる。具体的には、シリコン酸化膜（熱酸化膜、低温酸化膜：ＬＴＯ膜等、高温酸化膜：ＨＴＯ膜）、シリコン窒化膜、ＳＯＧ膜、ＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜、ＢＰＳＧ膜等の絶縁膜；ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、強誘電体又は反強誘電体膜；ＳｉＯＦ系膜、ＳｉＯＣ系膜もしくはＣＦ系膜又は塗布で形成するＨＳＱ（ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）系膜（無機系）、ＭＳＱ（ｍｅｔｈｙｌ  ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）系膜、ＰＡＥ（ｐｏｌｙａｒｙｌｅｎｅ  ｅｔｈｅｒ）系膜、ＢＣＢ系膜、ポーラス系膜もしくはＣＦ系膜又は多孔質膜等の低誘電体膜等が挙げられる。この内、緩衝膜との接触性に優れた膜が好ましく、そのような膜として、シリコン酸化膜や窒化膜が挙げられる。
【００２２】
膜厚は、特に限定されるものではなく、通常トランジスタに使用される膜厚（例えば１００〜５００ｎｍ）に適宜調整することができる。
ゲート絶縁膜の製造方法は、その種類に応じて適宜選択できる。例えば、蒸着、スパッタ、塗布等が挙げられる。
【００２３】
（緩衝膜）
緩衝膜材料としては、絶縁性を確保し、効率よく電界効果を与えるために高配向性を実現でき、第一の電極と直接結合を形成できる有機ケイ素化合物であればよい。ここで、直接結合とは、親水化した電極表面上の酸素原子とのＳｉ−Ｏ結合等を意味する。
【００２４】
有機ケイ素化合物としては、例えば、式（１）
Ｒ1−ＳｉＺ1Ｚ2Ｚ3・・・（１）
（Ｒ1は、ベンゼンを２〜８個繰り返した１価の基、チオフェンを２〜８個繰り返した１価の基、２〜６個のベンゼン環を縮合させたアセンからなる１価の基、及びそれらの組み合わせから選択されたπ電子共役系分子を含み、Ｚ1〜Ｚ3は、同一又は異なって、ハロゲン原子もしくは炭素数１〜５のアルコキシ基である）
にて表される化合物が使用できる。
【００２５】
Ｚ1〜Ｚ3中、ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、好ましくは塩素原子である。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基（構造異性体を含む）、ブトキシ基（構造異性体を含む）、ペントキシ基（構造異性体を含む）が挙げられる。
【００２６】
有機基Ｒ1に対するシリル基（ＳｉＺ1Ｚ2Ｚ3）の結合位置は、特に限定されず、結合することができる限りどこの位置でもよい。
Ｒ1としては、直鎖アルキル基又はπ電子共役系分子を含む基が挙げられる。
【００２７】
直鎖アルキル基としては、配向性を持たせるためには炭素数６〜３０のものが好ましく、間に多重結合部位、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基等があっても構わない。また、水素原子が一部ハロゲン原子、ヒドロキシル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等に置換してもよい。また、これら置換基の内、立体障害による分子間の配向性を阻害しないものであることが好ましい。
【００２８】
直鎖アルキル基を有する有機ケイ素化合物で好適なものとしては、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）、オクタデシルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）、ヘキサメチルジシラサン（ＨＭＤＳ）等が挙げられる。
【００２９】
π電子共役系分子を含む基は、導電性を制御可能な基（ユニット）を少なくとも１つ含むことが好ましい。例えば、単環の芳香族化合物、縮合芳香族化合物、単環の複素環化合物、縮合複素環化合物に由来する基から選択された基が挙げられる。
【００３０】
単環の芳香族化合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン等が挙げられる。縮合芳香族化合物としては、ナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、オクタセン、ノナセン、アズレン、フルオレン、ピレン、アセナフテン、ペリレン、アントラキノン等が挙げられる。単環の複素環化合物としては、フラン、チオフェン、ピリジン、ピリミジン等が挙げられる。縮合複素環化合物としては、インドール、キノリン、アクリジン、ベンゾフラン等が挙げられる。
【００３１】
まず、単環の芳香族化合物、単環の複素環化合物としては、ベンゼン及び／又はチオフェンに由来するユニットからなる化合物が好ましい。このユニットは、２〜８個結合して化合物を構成することが好ましい。上記ユニットは、結合している場合、収率、経済性、量産化を考慮すると、２〜６個結合していることがより好ましい。
【００３２】
これらユニットは、複数個、分岐状に結合していてもよいが、直線状に結合していることが好ましい。また、化合物は、同じユニットが結合していてもよいし、すべて異なるユニットが結合していてもよいし、複数種類のユニットが規則的に又はランダムな順序で結合していてもよい。また、結合の位置は、ユニットの構成分子がチオフェンの場合には、２，５−位、３，４−位、２，３−位、２，４−位等のいずれでもよいが、なかでも、２，５−位が好ましい。ベンゼンの場合には、１，４−位、１，２−位、１，３−位等のいずれでもよいが、なかでも、１，４−位が好ましい。
例えば、非縮合系芳香族化合物として、下記一般式（２）；
【００３３】
【化１】
2007115986.tif 000003
【００３４】
（式中、ｍは１〜８、好ましくは１〜６の整数である）で表されるベンゼン化合物が挙げられる。フェニレン基は、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子等の置換基を有していてもよい。
また、非縮合系芳香族複素環式化合物として、下記一般式（３）；
【００３５】
【化２】
2007115986.tif 000004
【００３６】
（式中、ｎは１〜８、好ましくは１〜６の整数である）で表されるチオフェン化合物が挙げられる。チオフェンジイル基は、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子等の置換基を有していてもよい。
【００３７】
より具体的には、単環の芳香族化合物及び／又は単環の複素環化合物が２個以上結合した化合物の具体例として、式２、式３で表されるビフェニル、ビチオフェニル、ターフェニル、ターチエニル、クォーターフェニル、クォーターチオフェン、クインケフェニル、クインケチオフェン、ヘキシフェニル、ヘキシチオフェンの化合物、チエニル−オリゴフェニレン（式４の化合物参照）、フェニル−オリゴチエニレン（式５の化合物参照）、ブロックコオリゴマー（式６又は７の化合物参照）、ビス（ジチオフェニルビニル）フェニル（式８の化合物参照）に由来の基が挙げられる。
【００３８】
【化３】
2007115986.tif 000005
【００３９】
（式中、ｎは１〜６、ｍは１〜３、ａ＋ｂは２〜６であり、ａ及びｂはａ＋ｂ＝２〜６を満たす０より大きい整数である。）
更に、縮合芳香族化合物としては、下記式９〜１１
【００４０】
【化４】
2007115986.tif 000006
【００４１】
から選択される化合物（ｎは０〜４）が挙げられる。式９は、アセン骨格を含む化合物であり、式１０は、アセナフテン骨格を含む化合物であり、式１１は、ペリレン骨格を含む化合物である。
上記式９のアセン骨格を含む化合物を構成するベンゼン環の数は２〜８個であることが好ましい。特に、合成の工程数や生成物の収率を考慮すると、ベンゼン環の数が２〜６であるナフタレン、アントラセン、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセンが特に好ましい。
【００４２】
なお、上記式９では、ベンゼン環が直線状に縮合している化合物を形式上示しているが、例えば、フェナントレン、クリセン、ピセン、ペンタフェン、ヘキサフェン、ヘプタフェン、ベンゾアントラセン、ジベンゾフェナントレン、アントラナフタセン等のように非直線状に縮合している分子も式９の化合物に含まれる。
また、縮合複素環化合物としては、下記式１２〜１７
【００４３】
【化５】
2007115986.tif 000007
【００４４】
から選択される化合物が挙げられる。
式１２中、Ｘ1は炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子であり、Ｘ2は炭素原子又は窒素原子である（ただし、Ｘ1及びＸ2が同時に炭素原子の場合は除く）；ｎ１は０〜４の整数である。
【００４５】
式１３中、Ｘ3は窒素原子、酸素原子又は硫黄原子である；ｎ２及びｎ３は０≦ｎ２+ｎ３≦２を満たす整数である。
式１４中、Ｘ4及びＸ5はそれぞれ独立して炭素原子又は窒素原子である（ただし、Ｘ4及びＸ5が同時に炭素原子の場合は除く）；ｎ４は０〜４の整数である。
【００４６】
式１５中、Ｘ6及びＸ7はそれぞれ独立して炭素原子又は窒素原子である（ただし、Ｘ6及びＸ7が同時に炭素原子の場合は除く）；ｎ５は０〜４の整数である。
式１６中、Ｘ8及びＸ9はそれぞれ独立して炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子である（ただし、Ｘ8及びＸ9が同時に炭素原子の場合は除く）；ｎ６及びｎ７は０≦ｎ６+ｎ７≦２を満たす整数である。
【００４７】
式１７中、Ｘ10及びＸ11はそれぞれ独立して炭素原子又は窒素原子である（ただし、Ｘ10及びＸ11が同時に炭素原子の場合は除く）；ｎ８及びｎ９は０≦ｎ８+ｎ９≦２を満たす整数である。
特に好ましい有機基Ｒ1は、単環の芳香族化合物及び／又は単環の複素環化合物が２個以上結合した化合物又はアセン骨格を含む化合物に由来する基である。
【００４８】
更に、ユニット間には、ビニレン基が位置していてもよい。ビニレン基を与える炭化水素としては、アルケン、アルカジエン、アルカトリエン等が挙げられる。アルケンとしては、炭素数２〜４の化合物、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン等が挙げられる。なかでも、エチレンが好ましい。アルカジエンとしては、炭素数４〜６の化合物、ブタジエン、ペンタジエン、ヘキサジエン等が挙げられる。アルカトリエンとしては、炭素数６〜８の化合物、例えば、ヘキサトリエン、ヘプタトリエン、オクタトリエン等が挙げられる。
【００４９】
更に、有機基Ｒ1を得るための化合物は、縮合芳香族化合物に由来するユニットが２以上結合した化合物であってもよく、縮合芳香族化合物に由来するユニットと単環の芳香族化合物及び／又は単環の複素環式化合物に由来するユニットとが結合した化合物であってもよい。
【００５０】
これら有機基は、末端に官能基を有していてもよい。この官能基の役割は材料の溶解性の向上、電極上に薄膜として形成したときに絶縁膜を介した上部半導体層への電子吸引性あるいは電子供与性の付与が挙げられる。具体的な官能基としては、ヒドロキシル基、置換もしくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のシクロアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基、置換もしくは無置換のアラルキル基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のアルコキシカルボニル基、又は、カルボキシル基、エステル基、トリアルコキシシリル基等が挙げられる。
【００５１】
また、官能基は、５員環及び／又は６員環で構成される縮合環数２〜８の縮合複素環化合物に由来する１価の基であってもよい。縮合複素環化合物としては、以下の一般式（ａ）〜（ｆ）の化合物が挙げられる。
一般式（ａ）；
【００５２】
【化６】
2007115986.tif 000008
【００５３】
（式中、Ｘ1、Ｘ2、ｎ１は同上）
一般式（ｂ）；
【００５４】
【化７】
2007115986.tif 000009
【００５５】
（式中、Ｘ3、ｎ２、ｎ３は同上）
一般式（ｃ）；
【００５６】
【化８】
2007115986.tif 000010
【００５７】
（式中、Ｘ4、Ｘ5、ｎ４は同上）
一般式（ｄ）；
【００５８】
【化９】
2007115986.tif 000011
【００５９】
（式中、Ｘ6、Ｘ7、ｎ５は同上）
一般式（ｅ）；
【００６０】
【化１０】
2007115986.tif 000012
【００６１】
（式中、Ｘ8、Ｘ9、ｎ６、ｎ７は同上）
一般式（ｆ）；
【００６２】
【化１１】
2007115986.tif 000013
【００６３】
（式中、Ｘ10、Ｘ11、ｎ８、ｎ９は同上）
また、有機基Ｒ1は、側鎖を有していてもよい。ここで側鎖としては、隣接分子と反応しない基であることが好ましい。側鎖としては、置換又は無置換のアルキル基、ハロゲン化アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ジアリールアミノ基、ジ又はトリアリールアルキル基、アルコキシ基、オキシアリール基、ニトリル基、ニトロ基、エステル基、トリアルキルシリル基、トリアリールシリル基、フェニル基、アセン基が挙げられる。中でも、有機薄膜材料として使用することを考え、隣接分子との分子間相互作用を大きく作用させることを考慮すると、炭素数１〜４のアルキル基、炭素数１〜４のアルキル基でシリル基を置換したトリアルキルシリル基、炭素数１〜４のアルキル基を有する２級及び３級炭化水素、ベンゼン環数が１〜４のフェニル基、ナフタレン及びアントラセン、炭素数１〜４のアルキル基を含む３級アミノ基等が好ましい。
有機ケイ素化合物の特に好適な例を下記する。
【００６４】
【化１２】
2007115986.tif 000014
【００６５】
【化１３】
2007115986.tif 000015
【００６６】
【化１４】
2007115986.tif 000016
【００６７】
【化１５】
2007115986.tif 000017
【００６８】
【化１６】
2007115986.tif 000018
【００６９】
【化１７】
2007115986.tif 000019
【００７０】
【化１８】
2007115986.tif 000020
【００７１】
【化１９】
2007115986.tif 000021
【００７２】
【化２０】
2007115986.tif 000022
【００７３】
【化２１】
2007115986.tif 000023
【００７４】
【化２２】
2007115986.tif 000024
【００７５】
【化２３】
2007115986.tif 000025
【００７６】
【化２４】
2007115986.tif 000026
【００７７】
【化２５】
2007115986.tif 000027
【００７８】
【化２６】
2007115986.tif 000028
【００７９】
【化２７】
2007115986.tif 000029
【００８０】
以下に有機ケイ素化合物の合成方法を説明する。
有機ケイ素化合物は上記の有機基Ｒ1を含有する分子にシリル基を導入することによって合成可能である。
【００８１】
有機基Ｒ1含有分子のシリル化は、種々の公知の手法によって達成可能である。例えば、（１）対応する臭素や、塩素、又はヨウ素等のハロゲン原子を有する化合物から得られるグリニヤール試薬やリチウム試薬とハロゲンやアルコキシを有する有機ケイ素化合物との反応、（２）対応する炭素−炭素多重結合を有する化合物と少なくとも一つの水素をケイ素原子上に有する有機ケイ素化合物とを塩化白金酸等の触媒存在下で加熱攪拌することによるハイドロサイレーション反応、（３）パラジウム触媒を用い、対応するビニルホウ素化合物と有機ハロゲン化シラン化合物をクロスカップリングさせて、置換オレフィンを合成する反応を利用できる。
【００８２】
より具体的には（１）の方法としての以下の方法を利用できる。
（式）  Ｒ1−ＭｇＸ    （ｉ）
（式中、Ｒ1は上記参照、Ｘはハロゲン原子である）で示される化合物と、
（式）  Ｙ1−ＳｉＺ1Ｚ2Ｚ3  （ii）
（式中、Ｙ1はハロゲン原子であり、Ｚ1〜Ｚ3は上記と同じ）で示される化合物（例えば、テトラクロロシラン、トリエトキシハロゲノシラン）とを反応させて、
（式）  Ｒ1−ＳｉＺ1Ｚ2Ｚ3（iii）
有機ケイ素化合物を得る方法が挙げられる。上記方法中、ハロゲン原子とは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
【００８３】
上記合成時の反応温度は、例えば、−１００〜１５０℃が好ましく、より好ましくは−２０〜１００℃である。反応時間は、工程毎に、例えば、０．１〜４８時間程度である。反応は、通常、無水条件下、反応に影響のない有機溶媒中で行われる。反応に悪影響のない有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ペンタン、ベンゼン、トルエン等脂肪族又は芳香族炭化水素、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等のエーテル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の塩素系炭化水素等が挙げられ、これらは単独で又は混合液として用いることができる。なかでも、ジエチルエーテルとＴＨＦが好適である。反応は、任意に触媒を用いてもよい。触媒としては、白金触媒、パラジウム触媒、ニッケル触媒等、触媒として公知のものを用いることができる。
【００８４】
次に、有機基Ｒ1の前駆体として好適な、単環の芳香族化合物及び／又は単環の複素環化合物が２個以上結合した化合物又はアセン骨格を含む化合物の合成方法の一例を記載する。
【００８５】
（１）単環の芳香族化合物及び／又は単環の複素環化合物が２個以上結合した化合物
単環の芳香族化合物であるベンゼン又は複素環化合物であるチオフェンに由来するユニットから構成される化合物の合成方法としては、まず、ベンゼン又はチオフェンの反応部位をハロゲン化させた後に、グリニヤール反応を利用する方法が有効である。この方法を使用すれば、ベンゼン又はチオフェンの数を制御した化合物を合成することができる。また、グリニヤール試薬を適用する方法以外にも、適当な金属触媒（Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｓｎ等）を利用したカップリングによっても合成することができる。
【００８６】
更に、チオフェンについては、グリニヤール試薬を利用する方法以外に、下記合成方法を利用することができる。
すなわち、まず、チオフェンの２位又は５位をハロゲン化（例えば、ブロモ化、クロロ化）させる。ハロゲン化させる方法としては、例えば、１当量のＮ−クロロスクシンイミド（Ｎ−Ｃｈｌｏｒｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ：ＮＣＳ）又はＮ−ブロモスクシンイミド（Ｎ−Ｂｒｏｍｏｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ：ＮＢＳ）処理や、オキシ塩化燐（ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  ｏｘｙｃｈｌｏｒｉｄｅ：ＰＯＣｌ3）処理が挙げられる。このときの溶媒としては、例えばクロロホルム・酢酸（ＡｃＯＨ）混合液、ＤＭＦ、四塩化炭素が使用できる。又はハロゲン化したチオフェン同士を、ＤＭＦ溶媒中でトリス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（ｔｒｉｓ（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）Ｎｉｃｋｅｌ：（ＰＰｈ3）３Ｎｉ）を触媒として反応させることによって、結果的にハロゲン化させた部分でチオフェン同士を直接結合できる。
【００８７】
更に、ハロゲン化したチオフェンに対して、ジビニルスルホンを加え、カップリングさせることにより１，４−ジケトン体を形成させる。続いて、乾燥トルエン溶液中で、ローウェッソン剤（Ｌａｗｅｓｓｏｎ  Ｒｅａｇｅｎｔ：ＬＲ）又はＰ4Ｓ10を加え、前者の場合一晩、後者の場合３時間程度還流させることによって、閉環反応を起こさせる。その結果、カップリングしたチオフェンの合計数よりもひとつチオフェンの数が多い化合物を合成できる。
チオフェンの上記反応を利用して、チオフェン環の数を増加させることができる。
【００８８】
なお、上記化合物は、その合成に使用した原料と同じく、末端をハロゲン化させることができる。そのため、化合物をハロゲン化させた後、例えばＳｉＣｌ4と反応させることによって、末端にシリル基を有し、かつベンゼン又はチオフェンに由来するユニットのみからなる有機残基を備えたシラン化合物（単純ベンゼン又は単純チオフェン化合物）を得ることができる。
【００８９】
更に、ベンゼン又はチオフェンのみからなる化合物（Ａ）〜（Ｃ）の合成例を以下に示す。なお、下記チオフェンのみからなる化合物（Ａ）と（Ｂ）の合成例では、チオフェンの３量体から６又は７量体への反応のみを示した。しかし、ユニット数の異なるチオフェンと反応させれば、前記６又は７量体以外の化合物を形成できる。例えば、２−クロロチオフェンをカップリングした後にＮＣＳによりクロロ化させた２−クロロビチオフェンに下記と同様の反応をさせることによって、チオフェン４又は５量体を形成できる。更に、チオフェン４量体をＮＣＳによりクロロ化させれば更にチオフェン８又は９量体も形成することができる。
【００９０】
【化２８】
2007115986.tif 000030
【００９１】
所定数のチオフェンとベンゼン由来のユニットがそれぞれ結合した単位を直接結合することにより、ブロック型の化合物を得る方法としては、例えば、グリニヤール反応を使用する方法がある。この場合の合成例としては、以下の方法が適用できる。
まず、単純ベンゼン又は単純チオフェン化合物の所定位置をハロゲン化（例えば、ブロモ化）した後に、ｎ−ＢｕＬｉ、Ｂ（Ｏ−ｉＰｒ）3を付与することによって脱ブロモ化及びホウ素化できる。このときの溶媒は、エーテルが好ましい。また、ホウ素化させる場合の反応は、２段階であり、初期は反応を安定化させるために、１段階目は−７８℃で行い、２段階目は−７８℃から室温に徐々に温度を上昇させることが好ましい。一方で、両端にハロゲン基（例えば、ブロモ基）を有するベンゼン又はチオフェンを用いてグリニヤール反応からブロック型化合物の中間体を作製しておく。
【００９２】
この状態で、未反応のブロモ基と上記のホウ素化された化合物を、例えばトルエン溶媒中に展開させ、Ｐｄ（ＰＰｈ3）4、Ｎａ2ＣＯ3の存在下、８５℃の反応温度にて、反応を完全に進行させれば、カップリングを起こさせることが可能である。結果的に、ブロック型の化合物を合成することができる。
このような反応を用いた化合物（Ｄ）及び（Ｅ）の合成例を以下に示す。
【００９３】
【化２９】
2007115986.tif 000031
【００９４】
ベンゼン又はチオフェンに由来するユニットとビニル基が交互に結合される化合物の合成方法としては、例えば以下の方法が適用できる。すなわち、ベンゼン又はチオフェンの反応部位にメチル基を有する原料を準備した後に、その両端を２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）及びＮＢＳを用いてブロモ化させる。この後、ブロモ体にＰＯ（ＯＥｔ）3を反応させ、中間体を形成させる。つづいて、末端にアルデヒド基を有する化合物と、中間体とを、例えばＤＭＦ溶媒中でＮａＨを用いて反応させることによって、上記の化合物は形成できる。なお、得られた化合物は、末端にメチル基を有するため、例えばこのメチル基を更にブロモ化させ、上記合成ルートを再度適用すれば、更にユニット数の多い化合物を形成できる。
このような反応を用いて長さの異なる化合物（Ｆ）〜（Ｈ）の合成例を以下に示す。
【００９５】
【化３０】
2007115986.tif 000032
【００９６】
いずれの化合物についても、所定の位置に側鎖（例えばアルキル基）を有する原料を用いることもできる。すなわち、例えば、原料として２−オクタデシルターチオフェンを用いれば、上記の合成ルートにより化合物（Ａ）として２−オクタデシルセクシチオフェンを得ることができる。同様に、所定の位置にあらかじめ可能基や側鎖を有する原料を用いれば、上記（Ａ）〜（Ｈ）のいずれの化合物でかつ、官能基や側鎖を有する化合物を得ることができる。
また、上記合成例で使用した原料は、汎用の試薬であり、試薬メーカーより入手、利用できる。以下の表１に原料のＣＡＳナンバー、及び、試薬メーカーとして例えばキシダ化学より入手した場合の試薬の純度を示しておく。
【００９７】
【表１】
2007115986.tif 000033
【００９８】
なお、上記単環の芳香族化合物及び／又は単環の複素環化合物が２個以上結合した化合物の合成方法に準じて、縮合芳香族化合物及び縮合複素環化合物も、単環の芳香族化合物、単環の複素環化合物、縮合芳香族化合物及び縮合複素環化合物と結合させることができる。
【００９９】
（２）アセン骨格、アセナフテン骨格、ペリレン骨格を含む化合物
アセン骨格を含む化合物の合成方法としては、例えば（１）原料化合物の所定位置の２つの炭素原子に結合する水素原子をエチニル基で置換した後に、エチニル基同士を閉環反応させ工程を繰り返す方法、（２）原料化合物の所定位置の炭素原子に結合する水素原子をトリフラート基で置換し、フラン又はその誘導体と反応させ、続いて酸化させる工程を繰り返す方法等が挙げられる。これらの方法を用いたアセン骨格を有する化合物（Ｉ）〜（Ｊ）の合成例を以下に示す。
方法（１）
【０１００】
【化３１】
2007115986.tif 000034
【０１０１】
方法（２）
【０１０２】
【化３２】
2007115986.tif 000035
【０１０３】
また、上記方法（２）では、アセン骨格のベンゼン環を一つずつ増やす方法であるため、例えば原料化合物の所定部分に反応性の小さな側鎖又は保護基が含まれていても同様にアセン骨格を含む化合物（Ｋ）を合成できる。この場合の合成例を以下に示す。
【０１０４】
【化３３】
2007115986.tif 000036
【０１０５】
また、上記方法（２）の反応式中、２つのアセトニトリル基及びトリメチルシリル基を有する出発化合物を、これら基が全てトリメチルシリル基である化合物に変更してもよい。また、上記反応式中、フラン誘導体を使用した反応後、反応物をヨウ化リチウム及びＤＢＵ（１，８−ｄｉａｚａｂｉｃｙｃｌｏ［５．４．０］ｕｎｄｅｃ−７−ｅｎｅ）下で、還流させることで、出発化合物よりベンゼン環数が１つ多く、かつヒドロキシル基が２つ置換した化合物を得ることができる。
アセナフテン骨格及びペリレン骨格を有する化合物（Ｌ)〜（Ｍ）は、例えば以下のように合成できる。
【０１０６】
【化３４】
2007115986.tif 000037
【０１０７】
また、側鎖として、窒素原子が２個の芳香族環基で置換された２級アミノ基をペリレン骨格に挿入する手法としては、あらかじめ側鎖の挿入部分をハロゲン化させた後に、金属触媒存在下で上記２級アミノ基をカップリングさせる手法が挙げられる。例えば上記ペリレン分子の場合、例えば以下の手法により２級アミノ基を挿入できる。
【０１０８】
【化３５】
2007115986.tif 000038
【０１０９】
また、上記合成例で使用した原料は、汎用の試薬であり、試薬メーカーより入手、利用できる。例えばテトラセンは東京化成より純度９７％以上で入手できる。
有機ケイ素化合物は、公知の手段、例えば転溶、濃縮、溶媒抽出、分留、結晶化、再結晶、クロマトグラフィー等により反応溶液から単離、精製することができる。
【０１１０】
π電子共役系分子を含む有機ケイ素化合物のうちで特に好適な例は、クオーターチオフェントリクロロシラン、クインケチオフェントリエトキシシラン、アントラセントリエトキシシラン、２−メチルヘプタチオフェントリクロロシラン等が挙げられる。
【０１１１】
緩衝膜の形成方法は、特に限定されないが、分子間配向した薄膜を形成することができる方法であることが好ましい。緩衝膜表面の均一性を考慮すると、ＬＢ法、浸漬法、ＣＶＤ法の順に均一性の高い膜を形成することができる。また、蒸着法を用いてもよい。なお、上記のＬＢ法、浸漬法、ＣＶＤ法、蒸着法の定義を下記する。
【０１１２】
ＬＢ法は、Ｌａｎｇｍｕｉｒ−Ｂｌｏｄｇｅｔｔ法の略であり、水面上に疎水基と親水基のバランスのとれた両親媒性の物質を水面上に展開し、単分子膜といわれる分子一層の膜を作製、更にそれを基板に転写する手法である。
浸漬法（ディップ法）は、ある溶液に対して、基板を漬け、次いで引上げることで膜を形成する方法であり、結晶性を有する材料の場合、特有の構造の結晶を成長させることができる。
【０１１３】
ＣＶＤ法は、密閉容器や密閉空間内で、溶液を加熱／蒸発させ、気化された分子を基板表面に気相で吸着させる方法を意味する。
蒸着法は、原料を加熱することにより蒸気とし、それを所望の領域に堆積させる方法であり、例えば有機半導体材料の場合には、抵抗加熱による蒸着法が使用できる。
【０１１４】
緩衝膜の形成方法として、例えば、有機ケイ素化合物をヘキサン、クロロホルム、四塩化炭素等の無水の有機溶媒に溶解する。得られた溶液（例えば、１ｍＭ〜１００ｍＭ程度の濃度）中に、ゲート電極を取り付けた基板を浸漬して、引き上げる。得られた溶液を基板表面に塗布してもよい。その後、非水系有機溶媒で洗浄し、水洗し、放置するか加熱することにより乾燥して、ゲート絶縁膜、ソース・ドレイン電極、有機薄膜を取り付けることにより有機ＴＦＴを作製する。該有機薄膜は、そのまま有機薄膜として用いてもよいし、更に電解重合等の処理を施して用いてもよい。
【０１１５】
また、隣り合う式（１）におけるＳｉがそのまま、又は酸素原子を介して架橋する場合には、例えば、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉネットワークに制御されて、隣り合うユニット間距離が小さく、かつより高度に結晶化される。特に、ユニットが、直線状に配置されている場合には、隣り合うユニット同士は結合せずに、隣り合うユニット間距離を最小限にして、高度に結晶化された材料を得ることができる。このようなユニットの配向により、特定の方向にキャリア移動機能を示す緩衝膜を得ることができる。言い換えると、ユニットの配置方向に対して、垂直方向と表面方向で、電気特性が異なる電気的異方性を有する緩衝膜を得ることができる。
【０１１６】
緩衝膜を形成した後は、非水系溶媒を用いて緩衝膜から未反応の有機ケイ素化合物を洗浄除去することが好ましい。
緩衝膜の厚さは、０．５〜３ｎｍが好ましい。
【０１１７】
(有機薄膜)
有機薄膜の材料は、当該分野で公知の材料や上記有機ケイ素化合物からシリル基を除いた化合物を使用できる。有機薄膜材料としては、トランジスタ駆動又は材料供給を考慮すると以下の低分子化合物ならびに高分子化合物が好ましい。
【０１１８】
低分子化合物としては、分子量１,０００未満の化合物が好ましく、具体的には、３〜１０個のベンゼン環を縮合させたアセン、チオフェンを３〜１０個繰り返したオリゴチオフェン、ベンゼンを３〜１０個繰り返したオリゴフェニレン、ベンゼン及びビニレンを１〜１０個繰り返したオリゴフェニレンビニレン、ベンゼン及びチオフェンを１〜１０個繰り返したオリゴフェニレンチオフェンが挙げられる。
【０１１９】
高分子化合物としては、数平均分子量１,０００以上の化合物が好ましく、繰り返しユニットが、チオフェン系、フェニレンビニレン系、アセン系である化合物が挙げられる。中でもナフタセン、ペンタセン、ペリレン、ルブレン、クインケチオフェン（α−５Ｔ）、セクシチオフェン（α−６Ｔ）、セクシフェニレン、ユニット数３のオリゴフェニレンビニレン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリフェニレンビニレン（ＰＰＶ）及びそれらの誘導体が特に好ましい。
【０１２０】
更に、フラーレン（Ｃ６０）、Ｃ６０−フューズド  ピロリジン−メタ−Ｃ１２フェニル（Ｃ６０ＭＣ１２）、［６、６］−フェニルＣ６１−ブタン酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）等のフラーレン系化合物も使用できる。
有機薄膜の製造方法としては、ＳＡＭ法（例えば、ＬＢ法、蒸着、浸漬、キャスト、ＣＶＤ法等）のような有機薄膜を形成しうる一般的な手法がすべて適用できるが、材料・量産のコストを勘案して適宜設定される。
【０１２１】
なお、ＳＡＭ法とは、Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ  Ｍｏｎｏｌａｙｅｒの略であり、自己組織化可能な材料を用いて膜を形成する手法を指しており、ＬＢ法／浸漬法（ディップ法）／キャスト法／ＣＶＤ法いずれの方法も含まれる。キャスト法は、所望の領域に対して原料を含む溶液を滴下、乾燥することにより膜を形成する方法を意味し、インクジェットも含まれる。
【０１２２】
なお、有機ＴＦＴの製造方法としては、ゲート電極を緩衝膜で覆い、該緩衝膜上にゲート絶縁膜を形成する工程を含みさえすれば特に限定されない。一例として、基板上にゲート電極を形成する工程、該ゲート電極に親水化処理を施した後に有機ケイ素化合物の緩衝膜を形成する工程、該緩衝膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に有機ケイ素化合物から形成されキャリア移動機能を有する単分子膜からなる第二の緩衝膜を形成する工程と、該第二の緩衝膜上にソース・ドレイン電極を形成する工程と、該ソース・ドレイン電極間の前記第二の緩衝膜上に有機薄膜を形成する工程とを含む製造方法が挙げられる。
第二の緩衝膜は、上記緩衝膜と同じ材料、形成方法及び膜厚を適用できる。
【０１２３】
(コンデンサ)
本発明は薄膜コンデンサにも適用できる。
図３は薄膜コンデンサの一例の概略図である。図３に示すように、基板上の下部電極８と誘電膜１０との間に有機化合物からなる緩衝膜９を介していることが本発明の特徴である。図３中、１は基板、１１は上部電極を意味する。なお、薄膜コンデンサの構造について、図３はあくまでその一例であり、電極と誘電膜との界面の均一性を高め、効率よく電界がかかることと合わせリーク電流を低減できる目的で有機化合物の緩衝膜を備えたものであればよい。
【０１２４】
薄膜コンデンサにおいて電極の材料及び製膜方法や緩衝膜の材料及び製膜方法については、上記有機薄膜トランジスタで記述した内容と同様の材料及び成膜方法を適用できる。
【０１２５】
薄膜コンデンサの製造方法としては、第一の電極を形成する工程の次工程として緩衝膜を形成する工程を含みさえすれば、特に限定されない。また、第二の電極を形成する前工程に緩衝膜を形成する工程を含ませてもよい。一例として、第一の電極を形成する工程と、該電極に緩衝膜を形成する工程、誘電膜を形成する工程、第二の電極を形成する工程を含む製造工程が挙げられる。また、誘電膜と第二の電極との間に第二の緩衝膜を介在させてもよい。
緩衝膜及び第二の緩衝膜の厚さは、０．５〜３ｎｍが好ましい。
【０１２６】
（誘電膜）
誘電膜は、特に限定されず、当該分野で公知の膜をいずれも使用できる。具体的には、シリコン酸化膜（熱酸化膜、低温酸化膜：ＬＴＯ膜等、高温酸化膜：ＨＴＯ膜）、ＡＬ3Ｏ4、ＳｒＳｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3からなる金属酸化膜、ポリピロールからなる有機膜等高誘電体膜等が挙げられる。これにより誘電率が大きく、しかもリーク電流の小さな絶縁耐圧に優れたコンデンサを提供することが可能である。
【０１２７】
膜厚は、特に限定されるものではなく、通常コンデンサに使用される膜厚（例えば１００〜５００ｎｍ）に適宜調整することができる。
誘電膜の製造方法は、その種類に応じて適宜選択できる。例えば、蒸着、スパッタ、塗布等が挙げられる。
具合的な有機ＴＦＴの製造方法やその特性、及び薄膜コンデンサの製造方法やその特性については以下の実施例にて示す。
【実施例】
【０１２８】
実施例１
図２に示す有機ＴＦＴを作製するために、まず、シリコンからなる基板１上にタンタルを厚さ５０ｎｍで蒸着することでゲート電極２を形成した。
有機溶剤で基板１をリンスしてからゲート電極２表面を酸素・プラズマアッシングを印加出力１００Ｗ、約５分間の条件で親水化処理した後、得られた基板とオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）を耐圧容器内に入れて、１００℃で１時間密閉加熱することで基板をＯＴＳ雰囲気にさらし、厚さ約２ｎｍの緩衝膜３を形成した。
【０１２９】
次に、プラズマＣＶＤ法によりチッ化シリコン膜からなる厚さ２００ｎｍのゲート絶縁膜４を堆積した後、クロム（厚さ１０ｎｍ）、金（厚さ５０ｎｍ）の順に蒸着を行い、通常のリソグラフィー技術によりソース・ドレイン電極（５、６）を形成した。
続いて、得られた基板を、過酸化水素と濃硫酸の混合溶液（混合比３：７）中において１時間浸漬し、ゲート絶縁膜４表面を親水化処理した。
【０１３０】
そして、上記基板を真空中に導入し、真空度１×１０-6Ｔｏｒｒ、蒸着速度１０Å／ｍｉｎの条件でペンタセン薄膜を１００ｎｍ蒸着して有機薄膜７を形成することで、有機ＴＦＴを形成した。
上記で得られた有機ＴＦＴは、電界効果移動度が１．６×１０-1ｃｍ2／Ｖｓで、オン／オフ比が約６桁であり、このときのゲートリークの最大電流値は５５０ｐＡで、良好な性能が得られた。
【０１３１】
実施例２
実施例１と同様に、基板１上にタンタルからなるゲート電極２を形成後、得られた基板を嫌気条件（酸素非含有雰囲気下）において、以下の合成法により得られたクインケチオフェントリエトキシシランを非水系溶媒（例えば、ｎ−ヘキサデカン）に溶解した２０ｍＭ溶液に５分間浸漬させ、ゆっくりと引き上げ、溶媒洗浄を行って、厚さ約３ｎｍの緩衝膜３を形成した。
【０１３２】
次に、プラズマＣＶＤ法により厚さ２００ｎｍのチッ化シリコン膜からなるゲート絶縁膜４を堆積した後、クロム（厚さ１０ｎｍ）、金（厚さ５０ｎｍ）の順に蒸着を行い、通常のリソグラフィー技術によりソース・ドレイン電極（５、６）を形成した。
【０１３３】
続いて、得られた基板を、過酸化水素と濃硫酸の混合溶液（混合比３：７）中において１時間浸漬し、ゲート絶縁膜４の表面を親水化処理した。
続いて、上記基板を真空中に導入し、真空度１×１０-6Ｔｏｒｒ、蒸着速度１０Å／ｍｉｎの条件でペンタセン薄膜を１００ｎｍ蒸着して有機薄膜７を形成することで、有機ＴＦＴを形成した。
また、上記で得られた有機ＴＦＴは、電界効果移動度が１．５×１０-1ｃｍ2／Ｖｓで、オン／オフ比が約６桁であり、このときのゲートリークの最大電流値は２６０ｐＡで、良好な性能が得られた。
【０１３４】
比較例１
緩衝膜３を製造しないこと以外は実施例１と同様にして薄膜ＴＦＴを得た。
上記で得られた有機ＴＦＴは電界効果移動度が８．７×１０-2ｃｍ2／Ｖｓで、オン／オフ比が約５桁で、このときのゲートリークの最大電流値は４．６ｎＡであった。
【０１３５】
実施例３
図３に示すコンデンサを作製するために、シリコン基板１上にタンタルを厚さ５０ｎｍで蒸着することで下部電極８を形成した。下部電極形成後、有機溶剤による表面洗浄、及び実施例１と同様の酸素・プラズマアッシングによる親水化処理を施してから、処理した基板とオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）を耐圧容器内に入れて、１００℃で１時間密閉加熱することで基板をＯＴＳ雰囲気にさらし、厚さ約２ｎｍの緩衝膜９を形成した。そして、ＳｉＯ2誘電膜１０をスパッタにより３００ｎｍ堆積した後に、クロム（厚さ１０ｎｍ）、金（厚さ５０ｎｍ）の順に蒸着を行ない、上部電極１１を形成することで図３の構造のコンデンサを作成した。
【０１３６】
上記で得られたコンデンサに対して特性評価を行った。なお、測定周波数は１ｋＨｚで、電極面積は１ｍｍ2である。その結果、比誘電率εrは３．７で、１０Ｖ電圧印加時のリーク電流は１．２ｎＡであり、緩衝膜を挟まない構造のコンデンサよりも誘電率が大きく、なおかつリーク電流の小さな絶縁性に優れた性能が得られた。
【０１３７】
実施例４
図３に示すコンデンサに更に誘電膜４と上部電極１１の間に第二の緩衝膜を備えたコンデンサを以下のようにして作製した。
まず、ＳｉＯ2誘電膜１０の形成までは実施例３と同様にした。次に、下部電極８上の緩衝膜９と同様の方法で、厚さ約２ｎｍのＯＴＳからなる第二の緩衝膜を形成した。その後、実施例３と同様にして上部電極１１を形成することで誘電膜の両側にＯＴＳからなる緩衝膜を備えたコンデンサを作成した。
【０１３８】
上記で得られたコンデンサに対して特性評価を行った。なお、測定周波数は１ｋＨｚで、電極面積は１ｍｍ2である。その結果、比誘電率εrは４．１で、１０Ｖ電圧印加時のリーク電流は８６０ｐＡであり、誘電膜の両側に緩衝膜を付与したコンデンサにおいて誘電率が大きく、なおかつリーク電流の小さな絶縁性に優れた性能が得られた。
【０１３９】
比較例２
緩衝膜９を製造しないことを以外は実施例３と同様にしてコンデンサを得た。
上記で得られたコンデンサに対して特性評価を行った。なお、測定周波数は１ｋＨｚで、電極面積は１ｍｍ2である。その結果、比誘電率εrは３．４で、１０Ｖ電圧印加時のリーク電流は３．１ｎＡであった。
【０１４０】
合成例１クインケチオフェントリエトキシシランの合成
まず、攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下ロートを備えた５００ｍｌガラスフラスコに、ビチオフェン１．０モルを四塩化炭素に溶解させた後、ＮＢＳ、ＡＩＢＮを加え、２．５時間攪拌した後に減圧濾過することによって、ブロモビチオフェンを得た。
続いて、同様の合成工程で、ビチオフェンをターチオフェンに代えることによって、ブロモターチオフェンを得た。
【０１４１】
得られたブロモターチオフェン０．５モルを、攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下ロートを備えた５００ｍｌガラスフラスコに、金属マグネシウム０．５モル、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）３００ｍｌを仕込み、前記ブロモターチオフェン０．５モルを５０〜６０℃にて滴下ロートから２時間かけて滴下し、滴下終了後６５℃にて２時間成熟させ、グリニヤール試薬を調製した。更に前記ブロモビチオフェン０．５モルを加え、５０℃４時間反応させることで、クインケチオフェンを合成した。続いて、前記クインケチオフェン０．２モルをＡＩＢＮ存在下でＮＢＳと反応させることでブロモクインケチオフェンを合成した。この後、金属マグネシウムと反応させ、グリニヤール試薬を合成し、更に、攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下ロートを備えた１リットルガラスフラスコにトリエトキシクロロシラン１．５モル、トルエン３００ｍｌを仕込み、氷冷し、内温２０℃以下にて、前記グリニヤール試薬を２時間かけて加え、滴下終了後３０℃にて１時間成熟を行った。
【０１４２】
次いで、反応液を減圧にてろ過し、塩化マグネシウムを除いた後、ろ液よりトルエン及び未反応物をストリップし、この溶液を蒸留して、標題化合物を４５％の収率で得た。
得られた化合物について、赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、１０５０ｃｍ-1にＳｉＣ由来の吸収が観測され、化合物がＳｉＣ結合を有することが確認できた。
【０１４３】
更に化合物の核磁気共鳴（ＮＭＲ）測定を行った。
７．３ｐｐｍ（ｍ）  （２Ｈ  チオフェン環由来）
６．６ｐｐｍ（ｍ）  （８Ｈ  チオフェン環由来）
３．８ｐｐｍ（ｍ）  （６Ｈ  エトキシ基メチレン由来）
１．２ｐｐｍ（ｍ）（９Ｈ  エトキシ基メチル基由来）
これらの結果から、この化合物が標記の化合物であることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】従来の有機ＴＦＴの構成概略図である。
【図２】本発明の有機ＴＦＴの構成概略図である。
【図３】本発明のコンデンサの構成概略図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１  基板
２  ゲート電極
３、９  緩衝膜
４  ゲート絶縁膜
５、６  ソース・ドレイン電極
７  半導体層（有機薄膜）
８  下部電極
１０  誘電膜
１１  上部電極
【図１】
2007115986.tif 000039
【図２】
2007115986.tif 000040
【図３】
2007115986.tif 000041