專利名稱：：場效應晶體管的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種場效應晶體管。更具體地，本發(fā)明涉及一種使用特定有機雜環(huán)化合物作為半導體材料的場效應晶體管，以及制造該場效應晶體管的方法。
背景技術：
：場效應晶體管通常具有這樣的結構其中源電極和漏電極形成在襯底上的半導體材料上，并且柵電極等以絕緣層為媒介形成在這些電極上，并且不僅廣泛地在集成電路中用作邏輯元件而且還用于開關元件等。目前，在場效應晶體管中使用主要由硅形成的無機半導體材料。特別地，利用3N晶硅并形成在襯底如玻璃上的薄膜晶體管被應用于顯示器等中。當這種無機半導體材料用于制造場效應晶體管時，必須在高溫和真空下進行處理。因此，由于設備需要高額投資并且生產(chǎn)需要大量的能量，結果成本顯著增加。另外，這些材料在場效應晶體管的制造工藝期間暴露于高溫。因此，不能使用耐熱性不足的襯底，例如膜或塑料襯底。其應用領域受到限制。與此相對應地，已經(jīng)研究和開發(fā)了這樣的場效應晶體管，其使用在場效應晶體管的制造工藝期間無需高溫處理的有機半導體材料。有機材料的使用使得能夠在低溫工藝中進行制造并且擴大了可以用作襯底的材料范圍。結果，可以實現(xiàn)比常規(guī)的場效應晶體管更柔韌、更輕便并且更不容易破壞的場效應晶體管的制造。此外，有可能通過以下歩驟以低成本制造大面積的場效應晶體管在場效應晶體管的制造步驟中進一歩涂布包含有機半導體材料的溶液并且采用例如印刷如噴墨印刷技術。然而，大部分通常用作有機半導體材料的化合物是不溶或極難溶于有機溶劑的。因此，不能使用上述的低成本技術如涂布和噴墨印刷。不可避免地要通過相對昂貴的技術如真空沉積而在半導體襯底上形成膜。適合于實用印刷的材料(化合物)幾乎不存在。即使是可溶于有機溶劑的材料，其半導體特性也遠離實用的水平。實際上，僅存在具有低載流子遷移率的材料。然而，重要的是開發(fā)出可以通過涂布和印刷制造半導體的半導體材料。目前已經(jīng)創(chuàng)造了幾種方法。專利文獻1公開了一種并五苯薄膜以及晶體管的形成，所述并五苯薄膜通過將并五苯分散到有機溶劑中并將所得分散溶液涂布到在IO(TC下加熱的硅襯底上而形成。專利文獻2公開了一種使用卟啉化合物通過上述涂布方法制造有機晶體管的方法。專利文獻3公開了使用苯并噻吩并[3,2-b][l]苯并硒吩(由下式(l)表示的化合物，其中X'和乂2均為硒原子；以及W和W均為氫原子)并且使用苯并噻吩并[3,2-b][l]苯并噻吩的芳基衍生物(由下式(l)表示的化合物，其中X'和乂2均為硫原子；以及W和W均為氫原子)的場效應晶體管。非專利文獻1公開了一種使用例如并五苯衍生物的有機場效應晶體管，所述并五苯衍生物具有引入其中的特定取代基并且可溶于有機溶劑。非專利文獻2公開了一種使用苯并噻吩并[3,2-b][l]苯并硒吩的芳基衍生物(由下式(l)表示的化合物，其中Xi和xZ均為硒原子；以及R1和W均為氫原子)的場效應晶體管。非專利文獻3和4公開了一種苯并噻吩并[3，2-b][l]苯并噻吩的垸基衍生物(由下式(l)表示的化合物，其中Xi和X^勻為硫原子；以及R1和W均為氫原子)的合成方法。然而，并不知道使用上述垸基衍生物的場效應晶體管的情況。專利文獻l:JP-A-2005-281180專利文獻2:JP-A-2005-322895專利文獻3:WO2006/077888非專利文獻1:J.AM.CHEM.SOC.2005，127，4986-4987非專利文獻2:J.Am.Chem.Soc.2006，128，3044-3050非專利文獻3:LiquidCrystals(2003)，30(5)，603-610非專利文獻4:Collect.Czech.Chem.Commun，67(5)，645-664，200
發(fā)明內(nèi)容木發(fā)明解決的問題本發(fā)明的目的是提供一種使用有機半導體材料的穩(wěn)定性優(yōu)異的場效應晶體管，所述有機半導體材料可溶于有機溶劑并具有適合于實際印屈U的性能，并且進一步具有諸如優(yōu)異的載流子遷移率的半導體特性。解決問題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明人已進行了研究。結果，他們發(fā)現(xiàn)通過使用具有特定結構的化合物作為半導體材料，所述化合物可溶于有機溶劑并且具有適合于印刷的性能，則可實現(xiàn)通過涂布方法的制造，并且發(fā)現(xiàn)可以獲得顯示出優(yōu)異的載流子遷移率的場效應晶體管。基于該發(fā)現(xiàn)，完成本發(fā)明。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，提供.一種場效應晶體管，其特征在于包含由下式(l)表示的化合物作為半導體材料(在式(l)中，乂〗和乂2各自獨立地為硫原子、硒原子或碲原子；以及R1和W各自獨立地為未取代的或鹵素取代的C廣C36脂族烴基)；.根據(jù)[i]所述的場效應晶體管，其中式(i)中的x^nxz各自獨立地為硫原子或硒原子；.根據(jù)[i]所述的場效應晶體管，其中式(i)中的x^nxn勻為硫原子；.根據(jù)[1]至[3]中任一項所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R1和R2各自獨立地為未取代的或鹵素取代的C2-C24脂族烴基；.根據(jù)[1]至[3]中任一項所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R1和W各自獨立地為未取代的或鹵素取代的CVC2(J旨族烴基；.根據(jù)[1]至[3]中任一項所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R1和R"各自獨立地為未取代的脂族烴基；.根據(jù)[6]所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R'和R2各自獨立地為飽和的脂族烴基；.根據(jù)[7]所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R1和W各自獨立地為直鏈脂族烴基；.根據(jù)[1]至[8]中任一項所述的場效應晶體管，其具有頂接觸型結構，其特征在于在設置于柵電極上的絕緣層上設置包含式(l)所示化合物的層，并且進一步把源電極和漏電極各自設置成與所述層的上部接觸；.根據(jù)[1]至[8]中任一項所述的場效應晶體管，其特征在于在底接觸型結構的電極上設置包含式(l)所示化合物的層，所述底接觸型結構具有絕緣層、由該絕緣層隔離的柵電極以及設置成與所述絕緣層接觸的源電極和漏電極；[11].根據(jù)[9]或[10]所述的場效應晶體管，其特征在于所述包含由式(l)所示化合物的層通過噴墨記錄方法來設置；.—種用于制造半導體器件的油墨，其特征在于包含由式(l)表示的化合物；.—種制造場效應晶體管的方法，其特征在于通過將根據(jù)[12〗的用于制造半導體器件的油墨涂布到襯底上并干燥所述油墨而形成半導體層；.根據(jù)[13]所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于所述油墨的涂布通過噴墨記錄方法進行；.根據(jù)[13]或[14]所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于在大氣中形成所述半導體層；.根據(jù)[13]至[15]中任一項所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于在所述半導體層形成后進行熱處理；.根據(jù)[16]所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于所述熱處理的溫度為40-120°C;.…種由下式(2)表示的化合物(在式(2)中，R'和W各自獨立地為未取代的或鹵代C,-C36脂族烴基)；以及.一種由下式(3)表示的化合物-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>(在式(3)中，R和W各自獨立地為未取代的或鹵代Q-C34脂族烴基；以及Xi和XS各自獨立地為硫原子、硒原子或碲原子)。本發(fā)明的優(yōu)點發(fā)現(xiàn)通過使用由上式(l)-(3)中任一個表示的具有特定結構的化合物作為半導體材料，由于所述化合物可溶于有機溶劑并且具有適合于印刷的性能，使得可通過諸如涂布和印刷的方法進行制造，所以可獲得顯示出優(yōu)異的載流子遷移率和優(yōu)異穩(wěn)定性的場效應晶體管。結果，成功地提供了這種優(yōu)異的場效應晶體管。圖1示出了本發(fā)明場效應晶體管的結構實施方式的示意圖；圖2示出了例示本發(fā)明場效應晶體管的實施方式的制造步驟的示意圖；以及圖3示出了在實施例1中獲得的本發(fā)明場效應晶體管的示意圖。附圖標記的說明在圖1-3中，相同的附圖標記指相同的結構要素。1.源電極2.半導體層3.漏電極4.絕緣層5.柵電極6.襯底7.保護層具體實施例方式將對本發(fā)明進行更具體描述。本發(fā)明涉及使用特定的有機化合物作為半導體材料的有機場效應晶體管。作為所述有機化合物，使用由上式(l)-(3)表示的化合物的任何一種。將在下面描述由上式(l)-(3)表示的化合物。在上式(1)或(3)中，Xi和乂2各自獨立地為硫原子、硒原子或碲原子，優(yōu)選為硫原子或硒原子且進一步優(yōu)選為硫原子。在上式(1)或(2)中，Ri和W各自獨立地為未取代的或鹵素取代的C,-C36脂族烴基。作為脂族烴基，可以提及飽和或不飽和的直鏈、支鏈或環(huán)狀的脂族烴基。優(yōu)選地，可以提及直鏈或支鏈脂族烴基，并且進一步優(yōu)選直鏈脂族經(jīng)基。碳原子數(shù)通常為CrC36、優(yōu)選為CVC24且進一步優(yōu)選為C4-C20。直鏈或支鏈的飽和脂族烴基的實例包括甲基、乙基、丙基、異-丙基、正-丁基、異-丁基、叔-丁基、正-戊基、異-戊基、叔-戊基、仲-戊基、正-己基、異-己基、正-庚基、仲-庚基、正-辛基、正-壬基、仲-壬基、正-癸基、正-十一烷基、正-十二烷基、正-十三垸基、正-十四烷基、正-十五垸基、正-十六垸基、正-十七烷基、正-十八烷基、正-十九垸基、正-二十烷基、二十二烷基、正-二十五烷基、正-二十八烷基、正-三十烷基、5-(正-戊基)癸基、二十一垸基、二十王烷基、二十四垸基、二十六垸基、二十七垸基、二十九烷基、正-三十基、方基(squaryl)、三十一丄&甘{n一」一丄-W甘—..》兀泰yfU二I/、阮泰。此外，環(huán)狀的飽和脂族烴基的實例包括環(huán)己基、環(huán)戊基、金剛烷基和降冰片基。直鏈或支鏈的不飽和脂族烴基的實例包括乙烯基、烯丙基、二十碳二烯基、11,14-二十碳二烯基、香葉基(反式-3,7-二甲基-2,6-辛二烯-1-基)、法呢基(反式,反式-3,7,ll-三甲基-2,6,10-十二碳三烯-l-基)、4-戊烯基、l-丙炔基、l-己炔基、l-辛炔基、l-癸炔基、l-十一炔基、1-十二炔基、l-十四炔基、1-十六炔基和l-十九炔基。直鏈、支鏈和環(huán)狀的脂族烴基中，優(yōu)選直鏈或支鏈基團且進一步優(yōu)選直鏈基團。飽和或不飽和脂族烴基包括表示飽和基團的垸基、含有碳-碳雙鍵的烯基和含有碳-碳三鍵的炔基。作為脂族烴基的殘基，即包括部分同吋含有碳-碳雙鍵和碳-碳三鍵的脂族烴基的這些基團的組合全部被包括在內(nèi)。更優(yōu)選地，可以提及烷基或炔基，并且進一步優(yōu)選烷基。在由上式(1)或(2)中的R'或W表示的脂族烴基的殘基為不飽和脂族烴基的情況下，進一歩優(yōu)選不飽和碳-碳鍵存在于與具有W或W取代基的苯環(huán)共軛的位置，換句話說，不飽和碳-碳鍵的一個碳原子被直接鍵合到苯環(huán)。也在這種情況下，類似于上述情況，炔基比烯基更優(yōu)選。鹵素取代的脂族烴基指在任意位置用任意數(shù)量和類型的鹵素原子取代的如上所述的脂族烴基。作為鹵素原子的類型，優(yōu)選提及氟、氯、溴和碘?？梢蕴峒案鼉?yōu)選氣、氯和溴，并且進一步優(yōu)選氟或溴。鹵素取代的脂族烴基的具體實例包括氯甲基、溴甲基、三氟甲基、五氟乙基、正-全氟丙基、正-全氟丁基、正-全氟戊基、正-全氟辛基、正-全氟癸基、正-(十二氟)-6-碘代己基、2,2,3，3,3-五氟丙基和2,2,3,3-四氟丙基。在上式(3)中，由各W和W表示的未取代或鹵素取代的脂族烴基是這樣的基團，其中在由上式(1)或(2)表示的化合物的W和W處，鍵合至苯環(huán)的碳原子與鍵合至該碳原子的碳原子形成碳-碳三鍵。因此，作為由各W和W表示的脂族烴基的具體實例，可以提及與作為W和R2所示例的相同的基團，只要它們具有C!-C34即可。同樣，作為其優(yōu)選基團，可以提及相同的基團，只要它們由d-C34構成即可。由上式(l)表示的化合物可以通過例如在非專利文獻2中描述的已知方法合成，并且也可以根據(jù)例如在專利文獻3中描述的方法而獲得。更具體地描述，使用作為原料的鹵代化合物如由下式(4)表示的化合物、例如碘化合物，與乙炔衍生物反應以進行偶聯(lián)反應，從而獲得上式(3)的化合物。此外，根據(jù)常規(guī)方法還原(氫化)由此獲得的式(3)化合物以獲得由上式(l)表示的化合物，其中W或W為不飽和脂族烴基(烯基)或飽和脂族烴基(垸基)。如果使用其中Xt和X4勾為硒原子的由上式(3)表示的化合物，則能夠以相同的方法獲得上式(2)的化合物。下式(3)示出了下式(4)的化合物與乙炔衍生物之間的偶聯(lián)反應。然而，與乙烯衍生物的偶聯(lián)反應也類似地進行。在這種情況下，可獲得烯基衍生物，其具有碳-碳雙鍵代替下式(3)的碳-碳三鍵。所述烯基化合物包括在上式(l)的化合物內(nèi)。如果合適地選擇下式(3)的化合物的還原反應條件，更具體地，如果合適地選擇用于所述還原反應的反應試劑的類型和量、反應溶劑、及其組合，則會使還原反應進行直到獲得碳-碳雙鍵并在該狀態(tài)下停止，或者使其進行直到獲得飽和脂族烴。(1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>(在由式(4)表示的化合物中，X'和乂2與上式(1)中定義的相同)。用于純化由.匕式(l)-(3)表示的化合物的方法不受特別限制?？刹捎靡阎椒ǎ缭俳Y品、柱層析和真空升華純化。如果需要，這些方法可以組合使用。下面的表1中示出了由上式(l)-(3)表示的化合物的具體實例。[表1]表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>[表4]表l(續(xù))<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>本發(fā)明的場效應晶體管(以下有時稱為"FET")具有與半導體接觸的兩個i乜極，即源電極和漏電極。在這些電極之間流動的電流受待施加至稱為柵電極的另一電極上的電壓控制。一般來講，作為場效應晶體管，常使用稱為金屬-絕緣體-半導體(MIS)結構的結構，在該結構中，柵電極被絕緣膜隔離。其中使用金屬氧化物膜作為絕緣膜的結構被稱為MOS結構。除了這些，還有其中柵電極通過肖特基勢壘形成的結構(MES結構)。然而，MIS結構常用于使用有機半導體材料的FET中。參見附圖，本發(fā)明的場效應晶體管將在下面進行更具體地描述；然而，本發(fā)明的結構并不限于這些結構。圖1示出說明了本發(fā)明場效應晶體管的幾個實施方式的實施例。在每個實施例中，分別地，附圖標記l表示源電極，2表示半導體層，3表示漏電極，4表示絕緣層，5表示柵電極，6表示襯底。需要指出，各個層和電極的排列可根據(jù)器件的用途進行合適地選擇。實施方式A至D被稱為橫向(horizontal)FET，因為電流平行于襯底流動。實施方式A被稱為底接觸型結構，實施方式B被稱為頂接觸型結構。實施方式C示出了常用于形成有機單晶的FET的結構，該結構具有形成在半導體層上的源電極和漏電極及絕緣層以及形成在絕緣層上的柵電極。實施方式D被稱為頂&底型晶體管。實施方式E示出了具有縱向結構的FET，換句話說，靜電感應晶體管(SIT)的示意圖。根據(jù)SIT結構，由于電流以平面狀散布，因此每次可以移動大量載流子。另外，由于源電極和漏電極被縱向排列，因此可以減少電極之間的距離，從而可以實現(xiàn)高速應答。因此，這可優(yōu)選應用于提供大量電流或進行高速開關的用途。需要指出，圖1的實施方式E中并未示出襯底，通常，襯底被設置在由圖1E中的附閣標記1和3表示的源電極和漏電極的外側。下文將描述每個實施方式的各個構成要素。對于襯底6，能夠保持在其上形成的各個層而不被剝離是必要的。例如，可以使用諸如樹脂板、膜、紙、玻璃、石英和陶瓷的絕緣材料；在金屬、合金等的導電層上通過涂布形成絕緣層后的所得物；以及由樹脂和無機材料以各種組合形成的材料。可以使用的樹脂膜的實例包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯、三乙酸纖維素和聚醚酰亞胺。當使用樹脂膜或紙時，可以獲得柔性半導體器件。半導體器件變得柔韌、輕便并且適用性提高。襯底的厚度通常為lpm-10mm且優(yōu)選5pm-5mm。在源電極1、漏電極3和柵電極5中使用具有導電性的材料。例如，可以使用金屬如鉑、金、銀、鋁、鉻、鎢、鉭、鎳、鈷、銅、鐵、鉛、錫、鈦、銦、鈀、鉬、鎂、鈣、鋇、鋰、鉀和鈉，以及包含這些金屬的合金；導電氧化物，例如In02、Zn02、Sn02和ITO;導電聚合物，例如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚(對苯撐乙炔)和聚二乙炔；半導體，例如硅、鍺、鎵和砷；以及碳材料，例如碳黑、富勒烯、碳納米管和石墨。另外，導電聚合物和半導體可以具有摻雜劑。作為本文使用的摻雜劑，可以使用諸如鹽酸、硫酸和磺酸的酸；諸如PF5、AsF5和FeCl3的路易斯酸；諸如碘的鹵素原子；以及諸如鋰、鈉和鉀的金屬原子。此外，可以使用具有分散在上述材料中的碳黑和金屬粒子如金、鉑、銀和銅的導電復合材料。配線被連接到各電極l、3和5。配線可由與電極中使用的相同的材料形成。作為絕緣層4，可以使用具有絕緣性能的材料。例如，可以使用聚合物，例如聚對二甲苯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯基苯酚、聚酰胺、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氨酯、聚砜、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂，以及由這些組合形成的共聚物；氧化物，例如二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦和氧化鉭；諸如SrTi03和BaTi03的鐵電氧化物；諸如氮化硅和氮化鋁的氮化物；硫化物；以及諸如氟化物的介電物質(zhì)，或具有這些分散在其中的介電物質(zhì)粒子的聚合物。絕緣層4的膜厚度隨著材料而改變；然而，其通常為0.1nm-100pm、優(yōu)選為0.5nm-50jam且更優(yōu)選為5nm-10pm。作為用于半導體層2的材料，可以使用由上式(l)-(3)表示的化合物。由例如式(l)表示的化合物中，與烯基衍生物和炔基衍生物相比，更優(yōu)選烷基衍生物作為用于半導體的材料。作為用于半導體層2的材料，可以組合使用由上式(l)-(3)表示的幾種類型的化合物；然而，必需以50重量％以上、優(yōu)選80重量％以上、進一步優(yōu)選95重量％以上的總量包含由式(1)-(3)表示的化合物。為了改善場效應晶體管的性能并賦予晶體管以另外的性能，如果需要，可以添加另一種有機半導體材料和各種類型的添加劑。作為選擇，半導體層2可由多個層形成。在不失去必要功能的范圍內(nèi)，半導體層2的膜厚度越薄越優(yōu)選。在A、B和D中示出的橫向場效應晶體管中，只要膜厚度為指定值以上，半導體器件的性能就不會隨著膜厚度而改變。另一方面，當膜的厚度增加時，電流泄漏在大多數(shù)情況下也增加。因此，膜厚度優(yōu)選落在合適的范圍內(nèi)。為了使半導體顯示出必要的功能，半導體層的膜厚度通常為0.1nm-10pm、優(yōu)選0.5nm-5pm且更優(yōu)選lnm-3|Lim。如果需要，本發(fā)明的場效應晶體管可在上述各個層之間以及在半導體器件的外表面上設置其他層。例如，如果在半導體層上直接形成或以其他層為媒介來形成保護層，則可以減少外部空氣如水分的影響。除此之外，還可以增加器件的開/關比。同樣，也可以有利地穩(wěn)定電性保護層的材料不受特別限制。例如，優(yōu)選使用由諸如環(huán)氧樹脂、包括聚甲基丙烯酸甲酯的丙烯酸樹脂、聚氨酯、聚酰亞胺、聚乙烯醇、氟樹脂和聚烯烴的各種類型的樹脂形成的膜，諸如由二氧化硅、氧化鋁和氮化硅形成的無機氧化物膜的介電膜，以及氮化物膜。特別地，對氧氣和水分具有低滲透率以及具有低吸水率的樹脂(聚合物)是優(yōu)選的。可以使用近來開發(fā)用于有機EL顯示器的保護材料。保護層的膜厚度可以根據(jù)目的任意設定并且通常為100nm-lmm。此外，可以通過預先對其上待層積半導體層的襯底或絕緣層施加表面處理來改善器件的特性。例如，當襯底表面的親水性/疏水性程度得到控制時，待形成在襯底上的膜的質(zhì)量可以得到改善。特別地，有機半導體材料的特性有時可以通過膜的狀態(tài)如分子取向而顯著改變。因此，當例如襯底與隨后待形成的半導體層之間的界面部分的分子取向得到控制，并且通過施加到例如襯底上的表面處理而使存在于襯底和絕緣層上的捕獲位點的數(shù)量減少時，可以想象諸如載流子遷移率的特性改善。捕獲位點是指存在于未經(jīng)處理的襯底中的官能團如羥基。當這種官能團存在時，電子被吸引到該官能團，結果載流子遷移率下降。因此，減少捕獲位點的數(shù)量在改善諸如載流子遷移率的特性方面多半是有效的。這種襯底處理的實例包括使用六甲基二硅氮垸、環(huán)己烯或十八烷基三氯硅烷的疏水處理；使用例如鹽酸、硫酸或乙酸的酸處理；使用例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化l丐或氨的堿處理；臭氧處理；氟化處理；使用例如氧或氬的等離子體處理；通過朗謬爾-布羅吉(Langmuir-Blodgett)膜的形成處理；通過例如其他絕緣膜或半導體膜的薄膜形成處理；機械處理；諸如電暈放電的電學處理；以及使用例如纖維的摩擦處理。作為在這些實施方式中用于設置各層的方法，例如，可以合適地釆ffl真空沉積方法、濺射方法、涂布方法、印刷方法和溶膠-凝膠方法?？紤]到諸如成本和勞動力的問題，優(yōu)選涂布方法和使用噴墨印刷的印刷方法。其次，將通過圖1實施方式A中示出的底接觸型場效應晶體管(FET)并參考圖2描述本發(fā)明的制造場效應晶體管的方法。該制造方法可同樣應用于其它實施方式的場效應晶體管。(襯底和襯底處理)本發(fā)明的場效應晶體管通過將必要的各種層和電極設置在襯底6上而形成(參見圖2(1))。作為襯底，可以使用上述襯底。上述的表面處理也可施加到該襯底上。襯底6的厚度優(yōu)選盡可能地薄，只要不抑制必要的功能即可。雖然厚度依材料而改變，但其通常為lpm-10mm、優(yōu)選為5pm-5mm。此外，如必耍的話，襯底可以具有電極的功能。(柵電極的形成)柵電極5形成在襯底6上(參見圖2(2))。作為用于電極的材料，可以使用上述材料。作為用于形成電極膜的方法，可以使用各種類型的方法。例如，可以采用真空沉積方法、濺射方法、涂布方法、熱傳遞方法、印刷方法和溶膠-凝膠方法。如果需要，優(yōu)選在成膜工藝期間和之后進行圖案化以獲得所需形狀?？梢允褂酶鞣N類型的圖案化方法。例如，可以提及光刻方法，其為光致抗蝕劑的圖案化和蝕刻的組合。作為選擇，圖案化也可以通過以下方法進行印刷方法，例如噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷(off-setprinting)或凸版印刷；諸如微接觸印刷的軟刻蝕；以及多個這些方法組合使用的方法。柵電極5的厚度隨著材料而改變；然而，其通常為0.1nm-10fim、優(yōu)選為0.5nm-5pm且更優(yōu)選為lnm-3pm。當柵電極也用作襯底時，柵電極的厚度可以大于上述值。(絕緣層的形成)絕緣層4形成在柵電極5上(參見圖2(3))。作為絕緣材料，可以使用上述絕緣材料?？梢允褂酶鞣N類型的方法形成絕緣層4。例如，可以提及涂布方法，例如旋涂、噴涂、浸涂、澆注、條涂和刮涂；印刷方法，例如絲網(wǎng)印刷、膠版印刷和噴墨印刷；以及干加工方法，例如真空沉積方法、分子束外延生長方法、離子團簇束方法、離子鍍方法、濺射方法、大氣等離子體方法和CVD方法。除了這些，還可以采用溶膠-凝膠方法和在金屬上形成氧化物膜如形成在鋁上的耐酸鋁的方法。需要指出，在絕緣層與半導體層接觸的部分中，為了在兩個層之間的界面處對構成半導體的分子進行合適地取向，所述分子例如由上式(l)-(3)中的任一個表示的化合物分子，也可將特定的表面處理施加到絕緣層上。作為表面處理，可以使用與將要施加到襯底表面上的相同的表面處理。絕緣層4的膜厚度可以盡可能地薄，只要不損害其功能即可。所述厚度通常為O.lnm-lOOpm、優(yōu)選為0.5nm-50^m且更優(yōu)選為5nm-10(im。(源電極和漏電極的形成)源電極1和漏電極3可以與用于形成柵電極5相同的方式形成(參見圖2(4))。(半導體層的形成)作為用于半導體的材料，可以使用包含式(l)-(3)所示化合物或數(shù)種該化合物的混合物、且所述化合物的總含量不小于50重量％的有機材料。半導體層可以通過各種成膜方法形成，所述成膜方法可以大致分為通過真空工藝的形成方法例如濺射方法、CVD方法、分子束外延生長方法或真空沉積方法，及通過溶液工藝的形成方法例如包括浸涂方法、模涂方法、輥涂方法、棒涂方法或旋涂方法的涂布方法，噴墨方法、絲網(wǎng)印刷方法、膠版印刷方法或微接觸印刷方法。下面將對用于半導體層的形成方法進行更具體地描述。首先描述一種通過真空工藝將有機材料成膜而獲得有機半導體層的方法。在坩鍋或金屬舟皿中于真空下加熱上述有機材料，并且使蒸發(fā)的有機材料粘附(沉積)到襯底(絕緣層、源電極和漏電極的暴露部分)上。優(yōu)選采用該方法(氣相沉積方法)。在這種情況下的真空度通常為i.ox10"Pa以下且優(yōu)選為1.0X10—4Pa以下。此外，由于有機半導體層(膜)的特性、進而場效應晶體管特性的隨著在沉積工藝期間的襯底溫度而改變，因此優(yōu)選仔細地選擇襯底溫度。在沉積工藝期間的襯底溫度通常為0-200。C且優(yōu)選為10-150°C，沉積速率通常為0.001nm/秒-10nm/秒且優(yōu)選為0.01nm/秒-lnm/秒。由有機材料形成的有機半導體層的膜厚度通常為O.lnm-10pm、優(yōu)選為0.5nm-5pm且更優(yōu)選為lnm-3(im。需要指出，可以使用濺射方法代替沉積方法，在所述濺射方法中，使用加速離子如氬離子轟擊靶材料并使由此發(fā)射的靶材料的原子沉積到襯底上，而在所述沉積方法中，則是將用于形成有機半導體層的有機材料加熱以蒸發(fā)并沉積到襯底上。其次描述一種通過溶液工藝形成有機半導體材料的膜而獲得有機半導體層的方法。由于根據(jù)本發(fā)明的半導體材料易于溶于有機溶劑中，因此可通過溶液工藝獲得實用的半導體特性。在通過涂布的制造方法中，由于將環(huán)境條件設定為真空或高溫狀態(tài)并不是必要的，因此能夠以低成本制造大面積的場效應晶體管。因此，在用于半導體層的各種制造方法中，該方法是有利且優(yōu)選的。首先，將由式(l)-(3)表示的化合物溶于溶劑中以制備用于制造半導體器件的油墨。在此使用的溶劑不受特別限制，只要化合物可以溶解并且可以在襯底上成膜即可。作為溶劑，優(yōu)選有機溶劑。其可以使用的具體實例包括諸如氯仿、二氯甲烷和二氯乙烷的鹵代烴溶劑；諸如甲醇、乙醇、異丙醇和丁醇的醇溶劑；諸如八氟戊醇和五氟丙醇的氟代醇；諸如乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯甲酸乙酯和碳酸二乙酯的酯溶劑；諸如甲苯、二甲苯、苯、氯苯和二氯苯的芳烴溶劑；諸如丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環(huán)戊酮和環(huán)己酮的酮溶劑；諸如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮的酰胺溶劑；以及諸如四氫呋喃和二異丁基醚的醚溶劑。這些有機溶劑可單獨使用或以混合物形式使用。由上式(l)-(3)表示的化合物或其混合物在油墨中的總濃度隨著溶劑的類型和待制造的半導體層的膜厚度而改變；然而，其為約0.001%-50%且優(yōu)選為約0.01%-20%。為了改善半導體層的成膜性或為了摻雜(稍后說明)，可以共混添加劑和其它類型的半導體材料。在使用油墨的情況下，將包括半導體材料的材料溶于上述溶劑中，并且如果必要的話，使其經(jīng)受熱溶解過程。此外，通過過濾器過濾所得溶液以除去包括雜質(zhì)的固體物質(zhì)。這樣，可以獲得用于形成半導體器件的油墨。使用這種油墨在制造半導體層中是優(yōu)選的，因為半導體層的成膜性得到改善。需要指出，如果使用本發(fā)明的油墨，則半導體的圖案化和電路形成可以通過噴墨記錄方法進行。將上述制備的用于制造半導體器件的油墨涂布到襯底(絕緣層、源電極和漏電極的暴露部分)上?？梢栽诖耸褂玫耐坎挤椒òㄖT如澆注、旋涂、浸涂、刮涂、環(huán)棒涂和噴涂的涂布方法；諸如噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷、凸版印刷和凹版印刷的印刷方法；以及諸如微接觸印刷方法的軟刻蝕方法。除了這些，還可采用這些方法組合使用的方法。此外，作為類似于涂布方法的方法，例如，可以采用朗謬爾-布羅吉方法，其中通過將上述油墨逐滴地添加到水表面上形成半導體層的單分子膜并將其傳送和堆疊到襯底上；以及將液晶材料和熔融狀材料夾在兩個襯底之間或通過毛細現(xiàn)象在襯底之間引入這種材料的方法。通過上述方法制備的有機半導體層的膜厚度優(yōu)選盡可能地薄，只要不損害其功能即可。當膜厚度增加時，電流漏泄可能會增加。有機半導體層的膜厚度通常為0.1nm-l(^m、優(yōu)選為0.5nm-5pm且更優(yōu)選為lnm-3(xm。由此制造的半導體層(參見圖2(5))可以通過后處理進一步改善特性。例如，認為熱處理可以使在成膜工藝期間制備的膜的變形緩和，減少針孔等的數(shù)量，并且控制膜的排列/取向。依靠這些，半導體的特性可以得到改善和穩(wěn)定。當本發(fā)明的場效應晶體管形成時，進行熱處理以改善其特性是有效的。熱處理在半導體層形成后通過加熱襯底而進行。熱處理的溫度不受特別限制；然而，其通常為室溫-約150°C、優(yōu)選為4(TC-12(TC且進一步優(yōu)選為45°C-100°C。用于該處理的時間不受特別限制；然而，其通常為1分鐘-24小時且優(yōu)選為2分鐘-約3小時。該處理可以在諸如空氣的氣氛或者諸如氮或氬的惰性氣氛中進行。熱處理可以在任何階段施加，只要半導體層已經(jīng)形成。例如，在頂接觸型晶體管的情況下，熱處理可以在半導體層形成后于電極形成后或在電極形成前進行。作為另一種用于半導體層的后處理方法，可以提及使用氧化或還原氣體例如氧或氫或者使用氧化或還原液體的處理。氧化或還原可能會誘導特性改變。這被用來增加或減少膜的載流子密度。待用于本發(fā)明場效應晶體管的由上式(l)表示的化合物，取決于由R1和W表示的脂族烴基的長度而具有不同的熔點并且還任選具有兩個熱相變點。熔點可以根據(jù)通常方法通過使用例如由柳本工業(yè)有限公司(YanagimotoMfg.Co.,Ltd.)制造的熱板型熔點測量儀進行目測。此外，熱相變點可以使用諸如由精工儀器有限公司(SeikoInstrumentsInc.)制造的DSC6200的機器通過差示熱分析進行測定。在由上式(l)表示并且不具有熱相變點的化合物中，熱處理溫度的上限為化合物的熔化開始溫度以下，其下限通常為室溫以上、優(yōu)選為45X:以上、進一歩優(yōu)選為8(TC以上且特別優(yōu)選IO(TC以上。由于熱處理溫度的上限隨著待用于晶體管的式(l)所示化合物而改變，因此難以概括；但大致適用上述范圍。在由上式(l)表示的化合物具有兩個熱相變點(熱相變溫度)的情況下，令人滿意的是熱處理在這兩個熱相變點之間的溫度范圍內(nèi)，即在較低的熱相變點以上與較高的熱相變點以下之間的溫度范圍內(nèi)進行。由于溫度范圍隨著待用于晶體管的式(l)所示化合物而改變，因此難以概括；然而，大致范圍為8(TC以上-15(TC以下、優(yōu)選為80°C以上-130i:以下且更優(yōu)選為10(TC以上-13(TC以下。更重要的是確定熱處理進行的溫度，而不是熱處理進行的階段。如上所述，與在不合適的溫度下進行類似的熱處理相比，在合適的溫度下進行的熱處理往往獲得更優(yōu)異的半導體特性。在一些情況下，電荷遷移率提高幾倍至io倍以上。半導體特性可以通過所謂的摻雜技術添加微量的元素、原子團、分子和/或聚合物而改變。例如，可以摻雜氧和氫等，諸如鹽酸、硫酸和磺酸的酸，諸如PF5、AsFs和FeCl3的路易斯酸，諸如碘的鹵素原子，以及諸如鈉和鉀的金屬原子。該摻雜可通過以下方式達到使半導體層暴露于這些物質(zhì)的氣體、將半導體層浸入這些物質(zhì)的溶液中或?qū)㈦娀瘜W摻雜處理施加到半導體層上。摻雜這些物質(zhì)不一定要在半導體層形成后進行。也可以在半導體材料合成期間添加這些物質(zhì)。當半導體層通過使用用于制造半導體器件的油墨的工藝制造時，這些物質(zhì)可以添加到油墨中?；蛘呷鐚＠墨I2中所公開，這些物質(zhì)可以在前體薄膜形成步驟階段添加。此外，待用于摻雜的材料可以在沉積工藝期間添加到用于形成半導體層的材料中并且同時沉積，或者與用于形成半導體層時的周圍氣氛混合(半導體層在包含摻雜材料的氣氛下制造)。此外，摻雜還可以通過在真空下加速離子并用加速后的離子轟擊膜而進行。作為由此進行的摻雜的效果，例如，可以提及電導率由于載流子密度增加或減少的變化、載流子極性的變化(p型，n型)和費米能級的變化。這種摻雜常用于使用無機材料特別是硅等的半導體器件。(保護層)保護層7形成在半導體層上。這是有利的，因為外部空氣的影響可以降至最小并且有機場效應晶體管的電性能可以得到穩(wěn)定(參見圖2(6))。作為保護材料，可以使用上述材料。保護層7的膜厚度可以根據(jù)其目的任意設定；然而其通常為lOOnm-lmm?？梢葬娪酶鞣N方法形成保護層。當保護層由樹脂制成時，可以提及涂布包含樹脂的溶液并將其干燥以獲得樹脂膜的方法，以及涂布或沉積樹脂的單體然后聚合單體的方法。在成膜后，可以進行交聯(lián)處理。當保護層由無機材料形成時，例如，也可以采用在真空工藝中進行的形成方法如濺射方法或沉積方法，以及在溶液工藝中進行的形成方法如溶膠-凝膠方法。在本發(fā)明的場效應晶體管中，保護層不僅可以設置在半導體層上，而且如果需要，可以設置在各個層之間。這種保護層有時可以起到穩(wěn)定有機場效應晶體管的電性能的作用。在本發(fā)明中，由于有機材料用作半導體材料，因此可在相對低的溫度下進行制造。因此，不能在暴露于高溫的條件下使用的諸如塑料板和塑料膜的柔性材料也可以用作襯底。其結果，可以制造出輕便、柔性優(yōu)異且很少破裂的器件，并且其可以用作用于顯示器有源矩陣的開關器件等。作為顯示器，例如，可以提及液晶顯示器、聚合物分散液晶顯示器、電泳顯示器、EL顯示器、電鉻顯示器和粒子旋轉(zhuǎn)顯示器。另外，由于本發(fā)明的場效應晶體管可以通過諸如涂布的溶液工藝制造，因此與如果不使用諸如沉積的真空工藝就不能制造的材料相比，其適于制造大面積的顯示器。與常規(guī)的場效應晶體管相比，所述場效應晶體管能夠以極低的成本獲得。本發(fā)明的場效應晶體管也可以用作數(shù)字器件如存儲電路器件、信號驅(qū)動電路器件和信號處理電路器件，及模擬器件。此外，這些器件組合使用以制造IC卡和IC標簽。另外，當本發(fā)明的場效應晶體管受到外部刺激物如化學物質(zhì)刺激時，晶體管的特性可以改變。因此，場效應晶體管也可以用作FET傳感器。場效應晶體管的操作特性通過半導體層的載流子遷移率和電導率、絕緣層的靜電容量和器件的結構(源電極與漏電極之間的距離和寬度、絕緣層的膜厚度等)確定。用于場效應晶體管的半導體材料中，優(yōu)選使用載流子遷移率盡可能高的半導體材料作為用于半導體層的材料。由上式(l)-(3)表示的化合物，特別是上式(l)的化合物在作為用于半導體層的材料使用時具有良好的成膜性，因此可適用于大面積的場效應晶體管。另外，上述化合物能夠以低成本制造。此外，例如并五苯衍生物在空氣中被空氣中含有的水分分解。同樣，并五苯衍生物是不穩(wěn)定的并且難以處理。然而，當本發(fā)明的由上式(l)-(3)表示的化合物各自作為用于半導體層的材料使用時，制成后的半導體層非常穩(wěn)定并且具有長壽命，因此很具有優(yōu)勢。實施例下文將通過實施例對本發(fā)明進行更具體的描述；然而，本發(fā)明并不限于這些實施例。在實施例中除非另外指明，否則分別地，術語"份"表示"質(zhì)量份"，表示"質(zhì)量％"。如果需要，對在合成例中獲得的各種化合物進行'H-NMR、13C-NMR(NMR:核磁共振譜)、MS(質(zhì)譜)、mp(熔點)分析和元素分析，以確定其結構式。測量儀器如下NMR:JEOLLambda400波譜儀MS:ShimadzuQP-5050A元素分析ParkinElmer2400CHN型元素分析儀合成例12,7-二(l-辛炔基)[l]苯并噻吩并[3,2-b][l]苯并噻吩的合成[式5](5)在氮氣氣氛下，將2,7-二碘苯并噻吩并苯并噻吩(1.0g，2.0mmo1)溶于無水二異丙胺(15ml)和無水苯(15ml)后，進行30分鐘的脫氣。向其中添加10摩爾。/。PdCl2(PPh3)2(140mg)、20mol。/。CuI(76mg)和1-辛炔(0.81ml，5.5mmol)并在室溫下攪拌8小時。在完成攪拌后，添加水(30ml)并用氯仿(30mlX3)進行萃取。用水(100mlX3)洗滌萃取溶液并用無水硫酸鎂干燥。在減壓下將溶劑蒸餾掉并通過柱層析(硅膠，二氯甲垸己烷=1:3，Rf二0.6)進行純化。從己烷中進行再結晶以獲得無色片狀晶體形式的由上式(5)表示的目的化合物(產(chǎn)量710mg，收率77%)。該化合物為上表1的化合物序號88的化合物。'H-NMR(400MHz，CDC13):S7.94(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，CDC13):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、14.1MS(70ev，DI)mZz=456(M+)mp119隱121。CC3oH32S2的分析計算(Ana1.Calcd):C，78.卯；H，7,06實領U(found):C，79.03;H，6.92合成例22,7-二辛基[l]苯并噻吩并[3,2-b][l]苯并噻吩的合成[式6]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage32</formula>(6)將由上式(5)表示并且在合成例1中獲得的化合物(300mg，0.66mmol)和Pd/C(70mg)添加到無水甲苯(10mL)中。通過吸氣器對反應混合物減壓并用氫吹掃。將該操作重復幾次，然后攪拌反應混合物8小時。完成反應后，將溶劑蒸餾掉。通過柱層析(硅膠，己垸，Rf=0.6)進行純化(產(chǎn)量286mg，收率94%)，并且從己烷中進行再結晶以獲得無色粉狀固體物質(zhì)形式的由上式(6)表示的目的化合物(產(chǎn)量250mg，收率82%)。該化合物為上表1的化合物序號16的化合物。'H陽NMR(400MHz，CDC13):57.75(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，CDC13):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、14.1MS(70ev，DI)m/z=464(M+)mp112-113°CC3()H4oS2的分析計算C，77.53;H，8.67實湖U:C，77,39;H，8.672，7-二(]-十二炔基)[l]苯并噻吩并[3，2-b][l]苯并噻吩的合成成例3<formula>formulaseeoriginaldocumentpage32</formula>重復與合成例1中相同的過程，不同的是使用1-十二炔代替合成例1的l-辛炔，從而獲得由上式(7)表示的目的化合物(產(chǎn)量966mg，收率85%)。該化合物為上表1的化合物序號91的化合物。^-NMR(400MHz，CDC13):S7.93(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)、S1.43-1.51(m，4H)、1.28陽1.32(m，24H)、0.88(t，J=6.8Hz，6H)13C-NMR(400MHz，CDC13):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、14.1MS(70ev，DI)m/z=568(M+)mp96-97°CC38H48S2的分析計算C，80.22;H，8.50實湖U:C，80.12;H，8.342，7-二(十二垸基)[l]苯并噻吩并[3,2-b][l]苯并噻吩的合成[式8]Cl2H25重復與合成例2中相同的過程，不同的是使用上式(7)的化合物代替上式(5)的化合物，從而獲得由上式(8)表示的目的化合物(產(chǎn)量375mg，收率88%)。該化合物為上表1的化合物序號20的化合物。'H-NMR(400MHz，CDC13):57.77(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陽l,72(m，4H)、1.25-1.34(m，36H)、0,87(t，J=6,8Hz，6H)"C-麗R(400MHz，CDC13):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、14.1MS(70ev，DI)m/z=576(M+)mp114-115°C(:38115682的分析計算C，79.10;H，9.78實湖"C，79.19;H，9.85合成例52,7-二(l-十二炔基)[l]苯并硒吩并[2,3-b]苯并硒吩的合成重復與合成例1中相同的過程，不同的是在回流下使用2,7-二溴苯并硒吩并苯并硒吩(296mg，0.5mmol)代替2，7-二碘苯并噻吩并苯并噻吩(1.0g，2.0mmol)以及使用無水甲苯代替無水苯進行反應，從而獲得山上式(9)表示的目的化合物(:產(chǎn)量187mg，收率56%)。該化合物為上表1的化合物序號97的化合物。'H-雇R(400MHz，CDC13):57,97(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+)mp73-74°C合成例62,7-二(十二烷基)-[l]苯并硒吩并[2,3-b]苯并硒吩的合成[式10]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage35</formula>(10)重復與合成例2中相同的過程，不同的是使用上式(9)的化合物代替上式(5)的化合物，從而獲得由上式(10)表示的目的化合物(產(chǎn)量229mg，收率82%)。該化合物為上表1的化合物序號51的化合物。^-NMR(400MHz，CDC13):57.75(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國1.70(m，4H)、1.18隱1.33(m，36H)、0.88(t，J=6.8Hz，6H)MS(EI)m/z=672(M+)mpiio-iirc實施例1將在合成例2中獲得的化合物序號16的化合物溶于氯仿以獲得0.4%的濃度，從而制備用于制造半導體器件的汕墨。根據(jù)旋涂方法(4000rpm，25秒)，將由此獲得的油墨涂布到具有200nmSi02熱氧化膜的n摻雜硅晶片(表面電阻0.02Q.cm以下)上，以形成半導體薄膜(層)，在80。C下于氬氣中對該半導體薄膜進一步進行30分鐘的熱處理。隨后，將襯底放置到真空沉積裝置中，然后進行抽真空直到裝置的真空度變?yōu)?.0X10—3Pa以下。根據(jù)電阻加熱沉積方法，通過沉積形成40nm厚的金電極(源電極和漏電極)，以獲得本發(fā)明的場效應晶體管。在該實施例的場效應晶體管中，設置在n摻雜硅晶片上的熱氧化膜用作絕緣層(4)，n摻雜硅晶片用作襯底(6)和柵層(5)(參見圖3)。將由此獲得的場效應晶體管放置到探測器中，并在大氣下通過半導體參數(shù)分析儀測量半導體特性。作為半導體特性，從iov到-100V每隔20V掃描柵電壓，從IOV到-IOOV掃描漏電壓，以測量漏電流-漏電壓。結果，觀察到電流飽和?；讷@得的電壓電流曲線，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為0.66cm2/Vs、開/關比為1x107和閾值為-47V的p型半導體。實施例2重復與實施例1中相同的過程，不同的是實施例1的化合物序號16的化合物被上面合成例4中獲得的化合物序號20的化合物代替，從而獲得本發(fā)明的有機場效應晶體管。以相同方式測量其半導體特性。結果，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為0.61cm2/Vs、開/關比為1x1(^和閾值為-25V的p型半導體。實施例3重復與實施例1中相同的過程，不同的是實施例1的化合物序號16的化合物被上面合成例1中獲得的化合物序號88的化合物代替，從而獲得本發(fā)明的有機場效應晶體管。以相同方式測量其半導體特性。結果，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為4X10-5cm2/Vs、開/關比為1Xl(^和閾值為-35V的p型半導體。實施例4重復與實施例1中相同的過程，不同的是化合物序號16的化合物被上面合成例6中獲得的化合物序號51的化合物代替，從而獲得本發(fā)明的有機場效應晶體管。以相同方式測量其半導體特性。結果，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為0.012cm2/Vs、開/關比為1乂104和閾值為-30V的p型半導體。實施例5將在上面合成例2中獲得的化合物序號16的化合物溶于氯仿以獲得0.4%的濃度，從而制備用于制造半導體器件的油墨。根據(jù)旋涂方法(4000rpm，25秒)，將由此獲得的油墨涂布到具有200nmSi02熱氧化膜的n慘雜硅晶片(表面電阻0.02Q.cm以下)上，以形成半導體薄膜(層)。隨后，將襯底放置到真空沉積裝置中，然后進行抽真空直到裝置的真空度變?yōu)?.0Xl(T3Pa以下。通過電阻加熱沉積方法形成40nm厚的金電極(源電極和漏電極)，然后將其在8(TC下于氮氣中進行30分鐘的熱處理，從而獲得根據(jù)本發(fā)明的場效應晶體管。將由此獲得的場效應晶體管放置到探測器中，并在大氣中通過半導體參數(shù)分析儀測量半導體特性。作為半導體特性，從10V到-100V每隔20V掃描柵電壓，從10V到-100V掃描漏電壓，以測量漏電流-漏電壓。結果，觀察到電流飽和。基于獲得的電壓電流曲線，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為0.9cm2/Vs、開/關比為lx107和閾值為-47V的p型半導體。實施例6重復與實施例1中相同的過程，不同的是實施例5的化合物序號16的化合物被上面合成例4中獲得的化合物序號20的化合物代替，從而獲得本發(fā)明的有機場效應晶體管。以相同方式測量其半導體特性。結果，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為1.2cm2/Vs、開/關比為1x107和閾值為-25V的p型半導體。實施例7將抗蝕劑材料施加到用六甲基二硅氮烷處理過的具有300nmSi02熱氧化膜的n摻雜硅晶片(表面電阻0.02Q.cm以下)上，曝光以使圖案化，在該圖案上，鉻以lnm的厚度沉積并且進一歩金以40nm的厚度沉積。隨后，除去抗蝕劑以形成源電極(1)和漏電極(3)(梳型電極25pm的溝道長度X2mm的溝道寬度X20)。將在上面合成例2中獲得的化合物序號16的化合物溶于甲苯以獲得1%的濃度，從而制備用于制造半導體器件的油墨。將上述梳型電極浸入上述用于制造半導體器件的油墨中并以5mm/秒的速度直接拔起。由此進行浸涂以形成半導體層(膜)。將所得膜在80。C下于大氣中進行5分鐘的熱處理，從而獲得本發(fā)明的底接觸型場效應晶體管。在該實施例的場效應晶體管中，設置在n摻雜硅晶片上的熱氧化膜用作絕緣層(4)，n摻雜硅晶片用作襯底(6)和柵層(5)(參見圖l-A)。將由此獲得的場效應晶體管放置到探測器中，并在大氣中通過半導體參數(shù)分析儀測量半導體特性。作為半導體特性，從10V到-100V每隔20V掃描柵電壓，從10V到-100V掃描漏電壓，以測量漏電流-漏電壓。結果，觀察到電流飽和?；讷@得的電壓電流曲線，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為0.59cm2/Vs、開/關比為1x107和閾值為-52￥的？型半導體。實施例8將在上面合成例2中獲得的化合物序號16的化合物溶于甲苯以獲得1%的濃度，從而制備用于制造半導體器件的油墨。通過具有壓電頭的打印機系統(tǒng)(機器名稱由Spectra制造的Apollo11)，將由此獲得的油墨涂布到具有300nmSi02熱氧化膜的n摻雜硅晶片(表面電阻0.02。.cm以下)上。由此進行噴墨記錄方法以獲得涂布且圖案化的半導體薄膜(層)。將所得薄膜在8(TC下于大氣中進一步進行5分鐘的熱處理。隨后，將襯底放置到真空沉積裝置中，然后進行抽真空直到裝置的真空度變?yōu)?.0X10—3Pa以下。根據(jù)電阻加熱沉積方法，通過沉積形成40nm厚的金電極(源電極和漏電極)，以獲得本發(fā)明的頂接觸型場效應晶體管。在該實施例的場效應晶體管中，設置在n摻雜硅晶片上的熱氧化膜用作絕緣層(4)，n摻雜硅晶片用作襯底(6)和柵層(5)(參見圖l-B)。將由此獲得的場效應晶體管放置到探測器中，并在大氣中通過半導體參數(shù)分析儀測量半導體特性。作為半導體特性，從10V到-100V每隔20V掃描柵電壓，從10V到-100V掃描漏電壓，以測量漏電流-漏電壓。結果，觀察到電流飽和?；讷@得的電壓電流曲線，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為0.086cm2/Vs、開/關比為1乂104和閾值為-50V的p型半導體。實施例9將在上面合成例2中獲得的化合物序號16的化合物溶于甲苯以獲得1%的濃度，從而制備用于制造半導體器件的油墨。使用由此獲得的油墨，根據(jù)噴墨記錄方法通過具有壓電頭的打印衫L系統(tǒng)(機器名稱由Spectra制造的ApolloII)在與實施例7中相同的梳型電極上進行涂布-圖案化，以形成半導體薄膜(層)。將所得薄膜在8(TC下于大氣中進行5分鐘的熱處理，從而獲得本發(fā)明的底接觸型場效應晶體管。在該實施例的場效應品體管中，設置在n摻雜硅晶片上的熱氧化膜用作絕緣層(4)，n摻雜硅晶片用作襯底(6)和柵層(5)(參見圖l-A)。將由此獲得的場效應晶體管放置到探測器中，并在大氣中通過半導體參數(shù)分析儀測量半導體特性。作為半導體特性，從10V到-100V每隔20V掃描柵電壓，從10V到-100V掃描漏電壓，以測量漏電流-漏電壓。結果，觀察到電流飽和?；讷@得的電壓電流曲線，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為0.085cm2/Vs、開/關比為1乂106和閾值為-56V的p型半導體。實施例10將在上面合成例2中獲得的化合物序號16的化合物溶于四氫呋喃以獲得1%的濃度，從而制備用于制造半導體器件的油墨。根據(jù)旋涂方法(2000rpm，20秒)，將由此獲得的油墨涂布到具有300nmSi02熱氧化膜的n摻雜硅晶片(表面電阻0.02Q.cm以下)上以形成半導體薄膜，將該半導體薄膜在8(TC下于大氣中進一步進行10分鐘熱處理。隨后，將襯底放置到真空沉積裝置中，然后進行抽真空直到裝置的真空度變?yōu)?.0Xl(T3Pa以下。根據(jù)電阻加熱沉積方法，通過沉積形成40nm厚的金電極(源電極和漏電極)，以獲得本發(fā)明的頂接觸型場效應品體管。在該實施例的場效應晶體管中，設置在n摻雜硅晶片上的熱氧化膜用作絕緣層(4)，n摻雜硅晶片用作襯底(6)和柵層(5)(參見圖l-B)。將由此獲得的場效應晶體管放置到探測器中，并在大氣中通過半導體參數(shù)分析儀測量半導體特性。作為半導體特性，從iov到-100V每隔20V掃描柵電壓，從IOV到-IOOV掃描漏電壓，以測量漏電流-漏電壓。結果，觀察到電流飽和?；讷@得的電壓電流曲線，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為2.5cm2/Vs、開/關比為1X1()S和閾值為-58￥的？型半導體。實施例11將在上面合成例2中獲得的化合物序號16的化合物溶于環(huán)戊酮中以獲得0.5%的濃度，從而制備用于制造半導體器件的油墨。根據(jù)旋涂方法(2000rpm，20秒)，將由此獲得的油墨涂布到具有300nmSi02熱氧化膜的n摻雜硅晶片(表面電阻0.02Q.cm以下)上以形成半導體薄膜(層)，將該半導體薄膜在8(TC下于大氣中進一步進行IO分鐘熱處理。隨后，將襯底放置到真空沉積裝置中，然后進行抽真空直到裝置的真空度變?yōu)閕.oxio—3pa以下。根據(jù)電阻加熱沉積方法，通過沉積形成40nm厚的金電極(源電極和漏電極)，以獲得本發(fā)明的頂接觸型場效應晶體管。在該實施例的場效應晶體管中，設置在n摻雜硅晶片上的熱氧化膜用作絕緣層(4)，n摻雜硅晶片用作襯底(6)和柵層(5)(參見圖l-B)。將由此獲得的場效應晶體管放置到探測器中，并在大氣中通過半導體參數(shù)分析儀測量半導體特性。作為半導體特性，從10V到-100V每隔20V掃描柵電壓，從IOV到-IOOV掃描漏電壓，以測量漏電流-漏電壓。結果，觀察到電流飽和?；讷@得的電壓電流曲線，發(fā)現(xiàn)該實施例的器件是載流子遷移率為4.5cm2/Vs、開/關比為X1()S和閾值為-64V的p型半導體。溶解性試驗1為了確認對溶劑的溶解性(其是通過涂布制造的半導體的重要特性之一)，測量試驗化合物對甲苯的溶解度。在室溫下，將試驗化合物逐漸添加到甲苯中并攪拌。通過肉眼檢查其是否溶解來確定溶解度。當試驗化合物保持不溶解時，計算緊挨著在此刻前添加的試驗化合物以質(zhì)量計的總量，并且以質(zhì)量％算出對甲苯的溶解度。結果在表2中示出。表2的"化合物序號"與在表1中定義的相同。此外，在比較例1中，通過與上述相同的試驗方法計算在專利文獻3中公開的實施例15的化合物16對甲苯的溶解度。用于比較例1的化合物的結構式在下式(101)中示出。[式11]《101)表2溶解性試驗結果化合物序號溶解度(質(zhì)量％)161.5200.2比較例10.01以下從表2的結果顯而易見，用于實施例1、7-11和實施例2的化合物序號16和20對甲苯顯示出的溶解度，是用于比較例1的芳基衍生物的溶解度的至少50倍和20倍大。發(fā)現(xiàn)所述化合物具有非常適合于印刷的性能。溶解性試驗2為了確認對溶劑的溶解性，測量試驗化合物對氯仿的溶解度。在室溫下，將試驗化合物逐漸添加到氯仿中并攪拌。通過肉眼檢査其是否溶解來確定溶解度。當試驗化合物保持不溶解時，計算緊挨著在此刻前添加的試驗化合物以質(zhì)量計的總量，并且以質(zhì)量％算出對氯仿的溶解度。結果在表3屮示出。表3的"化合物序號"與在表1中定義的相同。42[表6]表3溶解性試驗結果<table>tableseeoriginaldocumentpage43</column></row><table>從表3的結果顯而易見，包括用于實施例1、7-11和實施例2的化合物序號16和20的化合物的本發(fā)明化合物也顯示出對氯仿足夠的溶解性。發(fā)現(xiàn)所述化合物具有非常適合于印刷的性能?；诟鲗嵤├忻枋龅陌雽w性能與表2和3中示出的溶解度試驗結果，確認本發(fā)明的場效應晶體管可以在大氣中穩(wěn)定地工作，以及具有高的半導體特性。還確認半導體層可以通過例如涂布方法以低成本簡單地制造，而無需使用需要專用設備的真空沉積方法。此外，基于實施例1和5與實施例2和6之間的比較發(fā)現(xiàn)，對于本發(fā)明的晶體管制造過程中進行的熱處理來說，從載流子遷移率來考慮的話，在半導體膜己形成、進一步通過沉積形成電極之后進行該熱處理是優(yōu)選的。在使用并五苯衍生物等的常規(guī)有機場效應晶體管中，已知用于半導體層的化合物由于大氣中含有的水分而分解，因此大氣中的穩(wěn)定性是個問題。然而，發(fā)現(xiàn)在各實施例中制造的本發(fā)明晶體管在大氣中具有足夠的穩(wěn)定性，因為IO天后再次測量的半導體特性的值與最初測量的值相同。因此，本發(fā)明的場效應晶體管非常有用。實施例12-22(半導體層的熱處理效果的試驗)將在表1中示出并且在上面合成例2中獲得的化合物序號16溶于氯仿以制備用于制造本發(fā)明半導體器件的包含1.0重量％所述化合物的油墨。將獲得的油墨(約10jiL)逐滴添加至具有200nmSiO2熱氧化膜的n摻雜硅晶片(表面電阻0.02Q.cm以下)，并以3000-4500rpm進行20-30秒的旋涂，從而以與實施例1中相同的方式形成半導體薄膜。為了觀察不同的熱處理條件對晶體管性能的影響，將其上形成有半導體薄膜和通過沉積形成的金電極的n摻雜硅晶片經(jīng)受不同的熱處理，然后分別測量本發(fā)明場效應晶體管的電荷遷移率值。需要指出，包含在本發(fā)明晶體管中的半導體薄膜即使在大氣中也非常穩(wěn)定。因此，熱處理通過在大氣中將n摻雜硅晶片放置到熱板上10分鐘而進行。結果在表4中示出。用于該試驗的化合物序號16的熔點為129-131°C，并且當在升高溫度的同時測量時具有109"和128t:兩個熱相變點，以及當在降低溫度的同時測量時具有127"C和99"C兩個熱相變點。參考上述熱相變點的測量值，在下列五個溫度下進行熱處理1)熱處理未進行2)熱處理在8(TC下進行，該溫度低于熱相變點的下限3)熱處理在IO(TC下進行，該溫度幾乎對應于熱相變點的下限4)熱處理在12(TC下進行，該溫度在熱相變點的范圍內(nèi)5)熱處理在13(TC下進行，該溫度高于熔化開始溫度。參考例1和2以與實施例16和14中相同的方式獲得參考例1和2的場效應晶體管，不同的是熱處理溫度設定為13(TC。測量晶體管的電荷遷移率值，結果在下表4中示出。[表7]表4<table>tableseeoriginaldocumentpage45</column></row><table>從表4顯而易見，未進行熱處理的實施例22的電荷遷移率為0.08-0.17cm2/Vs，而在80。C或100°C以下進行熱處理的實施例17-21的電荷遷移率的范圍為0.09-0.24cm2/Vs。觀察到電荷遷移率在施加了熱處理的樣品中傾向于增加。此外，在任一過程中于12(TC下進行熱處理的實施例12-16的電荷遷移率均極高，達到0.5-1.8cm2/Vs。從這一點，說明更優(yōu)選在合適的溫度下進行熱處理。另一方面，在IO(TC以下進行熱處理的實施例17-22的電荷遷移率低于在12(TC下進行熱處理的實施例12-16的電荷遷移率。此外，在13(TC下進行熱處理的參考例1和2中，未觀察到場效應晶體管特性。根據(jù)在上述用于半導體層的熱處理效果的試驗中使用的化合物的差示熱分析(DSC)，在升溫過程期間于109"C和128"C下觀察到兩個吸熱點，并且在降溫過程期間于127X:和99'C下觀察到兩個放熱點。即使重復測量相同的樣品，也獲得相同的熱點。結果表明所述化合物具有兩個相變溫度。在較低溫度側的相變似乎是從固態(tài)到液晶態(tài)的轉(zhuǎn)變；而在較高溫度側的相變似乎是從液晶態(tài)到熔融狀態(tài)或熔化狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。當在12(TC下熱處理材料時，材料的狀態(tài)變成可能發(fā)生分子排列的液晶狀態(tài)。由于使分子排列得適合電荷移動，因此可以想象電荷遷移率可以得到改善。另一方面在參考例1和2中，在高于熔化開始溫度的13(TC下施加熱處理，肉眼觀察到隨著化合物熔化，薄膜從襯底流下。因此，認為未觀察到晶體管特性。從這些結果，同樣希望合適地選擇熱處理溫度。比較例2在比較例2中，檢查由上式(101)表示的化合物的半導體特性。如上所述，由式(101)表示的化合物對于甲苯的溶解度為0.01質(zhì)量%以下。即使使用該溶液，也不會形成涂膜，這意味著所述化合物不具有適合于印刷的性能。因此，該化合物不能用作用于涂布型場效應晶體管的半導體材料。因此，使用該化合物顯示出比對于甲苯更高而達到0.02質(zhì)量％溶解度的氯仿作為有機溶劑，如下制造半導體。在制備由上式(101)表示的化合物的氯仿懸浮液后，濾出不溶性固體物質(zhì)以獲得濾液。濾液中由上式(101)表示的化合物的溶解度為0.02質(zhì)量％。重復與實施例1中相同的操作，不同的是將由此獲得的濾液用作用于制造半導體器件的油墨，從而獲得用于比較的場效應晶體管。在46獲得的晶體管中，肉眼未觀察到半導體層的形成。為了確認這一點，以與實施例1中相同的方式測量半導體特性。然而，當使用該獲得的晶體管時沒有電流流過。所述化合物不具有作為半導體的性質(zhì)。從上面比較例2顯而易見，由上式(101)表示的化合物具有對有機溶劑的極低溶解性。因此，很難通過涂布制造晶體管。相反，用于本發(fā)明晶體管的由上式(l)表示的化合物具有對有機溶劑的足夠高溶解性，因此被認為非常適合用作涂布型場效應晶體管用半導體材料。工業(yè)實用性根據(jù)本發(fā)明，使用具有特定結構并且對有機溶劑的高溶解度的化合物，使得提供可以通過諸如涂布或印刷的方法制造并且顯示出優(yōu)異載流子遷移率的場效應晶體管成為可能。權利要求1.一種場效應晶體管，其特征在于包含由下式(1)表示的化合物作為半導體材料[式1]其中，X1和X2各自獨立地為硫原子、硒原子或碲原子；R1和R2各自獨立地為未取代的或鹵素取代的C1-C36脂族烴基。2.根據(jù)權利要求1所述的場效應晶體管，其中式(l)中的Xi和X2各自獨立地為硫原子或硒原子。3.根據(jù)權利要求1所述的場效應品體管，其中式(l)中的X'和X2各自均為硫原子。4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R1和W各自獨立地為未取代的或鹵素取代的CVC24脂族烴基。5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R'和W各自獨立地為未取代的或鹵素取代的CVC2o脂族烴基。6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R1和Fe各自獨立地為未取代的脂族烴基。7.根據(jù)權利要求6所述的場效應晶體管，其中式(l)中的R'和R2各自獨立地為飽和的脂族烴基。[式1]8.根據(jù)權利要求7所述的場效應晶體管，其中式(l)中的W和R2各自獨立地為直鏈脂族烴基。9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的場效應晶體管，其具有頂接觸型結構，其特征在于在設置于柵電極上的絕緣層上設置包含式(l)所示化合物的層，并且進一步把源電極和漏電極各自設置成與所述層的上部接觸。10.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的場效應晶體管，其特征在于在底接觸型結構的電極上設置包含式(l)所示化合物的層，所述底接觸型結構具有絕緣層、由該絕緣層隔離的柵電極以及設置成與所述絕緣層接觸的源電極和漏電極。11.根據(jù)權利要求9或IO所述的場效應晶體管，其特征在于所述包含式(l)所示化合物的層通過噴墨記錄方法來設置。12.—種用于制造半導體器件的汕墨，其特征在于包含由式(l)表示的化合物。13.—種制造場效應晶體管的方法，其特征在于通過將根據(jù)權利要求12的用于制造半導體器件的油墨涂布到襯底上并干燥所述油墨來形成半導體層。14.根據(jù)權利要求13所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于所述油墨的涂布通過噴墨記錄方法來進行。15.根據(jù)權利要求13或14所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于在大氣中形成所述半導體層。16.根據(jù)權利要求13至]5中任一項所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于在所述半導體層形成后進行熱處理。17.根據(jù)權利要求16所述的制造場效應晶體管的方法，其特征在于所述熱處理的溫度為40-120°C。18.—種由下式(2)表示的化合物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中W和Fe各自獨立地為未取代的或鹵素取代的Q-C36脂族烴基。19.一種由下式(3)表示的化合物:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>其中，R3和W各自獨立地為未取代的或鹵素取代的C,-C34脂族烴基；Xi和乂2各自獨立地為硫原子、硒原子或碲原子。全文摘要本發(fā)明公開了一種場效應晶體管，其特征在于使用由下式(1)表示的化合物作為半導體材料(在式(1)中，X¹和X²獨立地表示硫原子、硒原子或碲原子；以及R¹和R²獨立地表示未取代的或鹵素取代的C₁-C₃₆脂族烴基)。文檔編號H01L51/30GK101529609SQ20078003898公開日2009年9月9日申請日期2007年10月19日優(yōu)先權日2006年10月20日發(fā)明者桑原博一,江端英昭,池田征明,瀧宮和男,由井樹人申請人:日本化藥株式會社;國立大學法人廣島大學