專利名稱：場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場效應(yīng)晶體管。更具體地，本發(fā)明涉及一種場效應(yīng)晶體管，其特征在于具有由特定的有機(jī)雜環(huán)化合物形成的半導(dǎo)體層。
背景技術(shù)：
場效應(yīng)晶體管是通常在襯底上具有半導(dǎo)體層(半導(dǎo)體膜)、源極、漏極、通過絕緣層與這些電極相對的柵極等的器件。已經(jīng)不僅廣泛地將場效應(yīng)晶體管用作集成電路中的邏輯電路元件，而且將其用作開關(guān)元件等。半導(dǎo)體層通常由半導(dǎo)體材料形成。目前，已經(jīng)將主要包含硅的無機(jī)半導(dǎo)體材料用于場效應(yīng)晶體管中。特別地，已經(jīng)將在玻璃等的襯底上具有由無定形硅形成的半導(dǎo)體層的薄膜晶體管用于顯示器等中。在使用這種無機(jī)半導(dǎo)體材料的情況中，在場效應(yīng)晶體管的制造期間，需要在高溫或真空中進(jìn)行處理。因此，制造需要昂貴的設(shè)備投資且能耗高，從而導(dǎo)致成本極高。另外，由于在場效應(yīng)晶體管的制造期間將這些材料暴露于高溫下，所以不能將耐熱性不足的材料如薄膜或塑料用作襯底。因此，不能將具有彎曲性等的柔性材料用作襯底，從而導(dǎo)致其應(yīng)用受限。同時，已經(jīng)積極研究并開發(fā)具有有機(jī)半導(dǎo)體材料的場效應(yīng)晶體管。使用有機(jī)材料使得能夠通過不需要高溫處理的低溫法進(jìn)行制造，從而擴(kuò)展了能夠用于襯底的材料范圍。 結(jié)果，與之前相比，制造更柔、更輕且更不易破壞的場效應(yīng)晶體管是可行的。此外，在場效應(yīng)晶體管的制造方法中，在某些情況中能夠采用使用半導(dǎo)體材料溶液的涂布法和利用噴墨的印刷法等。因此，可在低成本下制造大面積場效應(yīng)晶體管。此外，因為能夠為有機(jī)半導(dǎo)體材料選擇各種化合物，所以預(yù)期可基于其特性而開發(fā)新功能。到目前為止，已經(jīng)對將有機(jī)化合物用作半導(dǎo)體材料進(jìn)行了各種研究。例如，已經(jīng)將源自并五苯、噻吩、或其低聚物或聚合物的半導(dǎo)體材料稱作具有空穴輸送特性的半導(dǎo)體材料(參見專利文獻(xiàn)1和幻。并五苯是具有5個線性稠和苯環(huán)的并苯型芳族烴。已經(jīng)報道， 使用并五苯作為半導(dǎo)體材料的場效應(yīng)晶體管具有與實際使用中的無定形硅相當(dāng)?shù)碾姾蛇w移率(載流子遷移率)。然而，具有并五苯的場效應(yīng)晶體管是環(huán)境可降解的且在穩(wěn)定性方面存在問題。當(dāng)使用噻吩化合物時，也造成相同的問題。因此，兩種化合物實用性都不高。在所述狀況下，開發(fā)了在空氣中具有高穩(wěn)定性的二萘并[2，3-b:2'，3' -f]噻吩并[3，2-b] 噻吩(DNTT)并引起了關(guān)注(參見專利文獻(xiàn)3和非專利文獻(xiàn)1)。然而，需要更高的載流子遷移率以將這些化合物用于顯示器應(yīng)用如有機(jī)EL中，并還需要提高溶解度以通過應(yīng)用方法如印刷來制造場效應(yīng)晶體管，這也反映了強(qiáng)烈的市場需求。此外，從耐久性考慮，需要開發(fā)具有高品質(zhì)和高性能的有機(jī)半導(dǎo)體材料。根據(jù)關(guān)于具有取代基的DNTT衍生物的現(xiàn)有技術(shù)如專利文獻(xiàn)3、4和5，具體取代基的實例包括甲基、己基、 烷氧基和取代的乙炔基，且在實施例中僅公開了甲基和取代的乙炔基以作為DNTT衍生物的取代基，在本環(huán)境下各種物質(zhì)僅顯示了與不具有取代基的DNTT相同或更差的半導(dǎo)體特性。先前技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-94107號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平6-177380號公報專利文獻(xiàn)3 =WO 2008/050726號公報專利文獻(xiàn)4 日本特開2008-10541號公報專利文獻(xiàn)5 =KR 2008100982 公報非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 J. Am. Chem. Soc.，Vol. 129，2224-2225 (2007)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題本發(fā)明的目的是提供具有實用半導(dǎo)體特性如優(yōu)異的載流子遷移率的有機(jī)化合物； 包含所述化合物的半導(dǎo)體材料；以及具有由所述化合物形成的半導(dǎo)體層的場效應(yīng)晶體管及其制造方法。解決問題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了研究并發(fā)現(xiàn)，與涉及上述問題的常規(guī)有機(jī)半導(dǎo)體材料相比，具有C5 C16烷基的二萘并[2，3-b:2' ,3' -f]噻吩并[3，2_b]噻吩 (DNTT)具有更優(yōu)異的特性。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用該雜環(huán)化合物時，在不受在器件制造期間襯底或絕緣膜的狀況影響的情況下(或與是否對襯底進(jìn)行處理無關(guān))制造了具有明顯提高的半導(dǎo)體特性的場效應(yīng)晶體管器件，另外還發(fā)現(xiàn)，通過在器件制造期間進(jìn)行熱處理可明顯提高所述效果。基于這些發(fā)現(xiàn)而完成了本發(fā)明。由此，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提供了(1)由下式(1)表示的雜環(huán)化合物
權(quán)利要求
1.種由下式(1)表示的雜環(huán)化合物
2.如權(quán)利要求1所述的雜環(huán)化合物，其中式(1)的R1和R2各自獨(dú)立地表示直鏈的C5 C16烷基。
3.如權(quán)利要求1所述的雜環(huán)化合物，其中式(1)的R1和R2各自獨(dú)立地表示支化的C5 C16烷基。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的雜環(huán)化合物，其中式(1)的R1和R2各自獨(dú)立地表示C6 C14烷基。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的雜環(huán)化合物，其中式(1)的X1和X2各自表示硫原子。
6.一種在制造由下式(1)表示的雜環(huán)化合物時制造由式(B)表示的中間體化合物的方法，所述方法包括如下步驟
7. —種制造權(quán)利要求1所述的由下式(1)表示的雜環(huán)化合物的方法，所述方法包括如下步驟使由式(B)表示的中間體相互反應(yīng)以制造由式(C)表示的化合物；以及隨后使由式(C)表示的化合物與碘進(jìn)行反應(yīng)
8.一種有機(jī)半導(dǎo)體材料，其包含至少一種權(quán)利要求1 5中任一項所述的雜環(huán)化合物。
9.一種用于制造半導(dǎo)體器件的油墨，所述油墨包含權(quán)利要求1 5中任一項所述的雜環(huán)化合物。
10.一種具有半導(dǎo)體層的場效應(yīng)晶體管，所述半導(dǎo)體層包含至少一種由下式(1)表示的雜環(huán)化合物
11.如權(quán)利要求10所述的場效應(yīng)晶體管，其中所述場效應(yīng)晶體管為底接觸型。
12.如權(quán)利要求10所述的場效應(yīng)晶體管，其中所述場效應(yīng)晶體管為頂接觸型。
13.如權(quán)利要求10 12中任一項所述的場效應(yīng)晶體管，還包含柵極、柵極絕緣膜、源極和漏極，其中所述柵極絕緣膜是有機(jī)絕緣膜。
14.一種制造場效應(yīng)晶體管的方法，所述方法包括在襯底上形成包含至少一種由下式 (1)表示的雜環(huán)化合物的半導(dǎo)體層的步驟
15.如權(quán)利要求14所述的制造場效應(yīng)晶體管的方法，其中通過氣相沉積法形成所述半導(dǎo)體層。
16.如權(quán)利要求14所述的制造場效應(yīng)晶體管的方法，其中通過涂布溶于有機(jī)溶劑中的權(quán)利要求1所述的由式(1)表示的雜環(huán)化合物來形成所述半導(dǎo)體層。
17.如權(quán)利要求14 16中任一項所述的制造場效應(yīng)晶體管的方法，其中在形成所述半導(dǎo)體層之后，對所述半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理。
18.權(quán)利要求1所述的由式(1)表示的雜環(huán)化合物的細(xì)粒子。
19.如權(quán)利要求18所述的細(xì)粒子，其中平均粒徑為5nm以上、50μ m以下。
20.一種制造權(quán)利要求18或19所述的細(xì)粒子的方法，其中通過對所述雜環(huán)化合物溶于有機(jī)溶劑中的溶液進(jìn)行冷卻或通過將所述溶液與溶劑進(jìn)行混合來析出所述細(xì)粒子。
21.一種制造權(quán)利要求18或19所述的細(xì)粒子的方法，其中通過將所述雜環(huán)化合物溶于有機(jī)溶劑中的溶液與極性溶劑進(jìn)行混合來析出所述細(xì)粒子。
22.如權(quán)利要求20所述的制造細(xì)粒子的方法，其中用于溶解所述雜環(huán)化合物的有機(jī)溶劑具有100°C以上的沸點。
23.—種雜環(huán)化合物細(xì)粒子的分散液，其中權(quán)利要求18或19所述的細(xì)粒子分散于溶劑中。
24.一種制造權(quán)利要求23所述的分散液的方法，其中所述方法包括通過機(jī)械應(yīng)力將權(quán)利要求18或19所述的細(xì)粒子分散在溶劑中的步驟。
25.一種用于制造半導(dǎo)體器件的油墨，所述油墨包含權(quán)利要求18或19所述的細(xì)粒子或者權(quán)利要求23所述的分散液。
26.如權(quán)利要求14所述的制造場效應(yīng)晶體管的方法，其中通過涂布權(quán)利要求25所述的用于制造半導(dǎo)體器件的油墨來形成所述半導(dǎo)體層。
27.如權(quán)利要求沈所述的制造場效應(yīng)晶體管的方法，其中在形成所述半導(dǎo)體層之后， 對所述半導(dǎo)體層進(jìn)行熱處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由下式(1)表示的雜化化合物和具有包含所述化合物的半導(dǎo)體層的場效應(yīng)晶體管。(在所述式中，X1和X2各自獨(dú)立地表示硫原子或硒原子，且R1和R2各自獨(dú)立地表示C5～C16烷基。)
文檔編號H01L21/336GK102333780SQ20108000979
公開日2012年1月25日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者桑原博一, 池田征明, 瀧宮和男 申請人:國立大學(xué)法人廣島大學(xué), 日本化藥株式會社