JP2007273938A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic semiconductor device having high durability with low cost. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device includes at least a step of providing a crystallization acceleration layer on a substrate, a step of applying an organic semiconductor precursor on the crystallization acceleration layer, and a step of simultaneously applying light energy and thermal energy to the organic semiconductor precursor to form a layer of an organic semiconductor. The thermal energy is preferably applied by heating the substrate from the outside. The crystallization acceleration layer preferably has the function of accelerating the bonding of crystal grains. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機半導体化合物の前駆体を用いた半導体素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element using a precursor of an organic semiconductor compound.

有機半導体を用いた薄膜トランジスタの開発は、1980年代後半から徐々に活発になってきている。そして、近年では、有機半導体を用いた薄膜トランジスタの基本性能は、アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタの基本性能を越えるに至っている。有機半導体材料は、薄膜FET(Field Effect Transistor)等の半導体素子が形成されるプラスチック基板と親和性が高い場合が多い。したがって、有機半導体材料は、可撓性あるいは軽量性が要求される素子内の半導体層の材料として魅力的である。また、有機半導体材料には、溶液の塗布や印刷法を用いて成膜することが可能であるものもある。そのような材料を用いた場合、大面積の素子を簡単に低コストで作製することが可能である。   The development of thin film transistors using organic semiconductors has been gradually active since the late 1980s. In recent years, the basic performance of a thin film transistor using an organic semiconductor has exceeded the basic performance of a thin film transistor using amorphous silicon. The organic semiconductor material often has a high affinity with a plastic substrate on which a semiconductor element such as a thin film FET (Field Effect Transistor) is formed. Accordingly, the organic semiconductor material is attractive as a material for a semiconductor layer in an element that requires flexibility or lightness. In addition, some organic semiconductor materials can be formed using a solution coating or printing method. When such a material is used, a large-area element can be easily manufactured at low cost.

これまでに提案された有機半導体材料としては、以下のようなものが挙げられる。まず、特許文献1に開示されているペンタセンやテトラセンといったアセン類、特許文献2に開示されている鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物が挙げられる。また、特許文献3にはα−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン6量体を代表例とする芳香族オリゴマー、さらにはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−p−フェニレンビニレンといった高分子化合物が提案されている。なお、これらの多くは非特許文献1に記載されている。   Examples of organic semiconductor materials proposed so far include the following. First, acenes such as pentacene and tetracene disclosed in Patent Document 1, phthalocyanines including lead phthalocyanine disclosed in Patent Document 2, and low-molecular compounds such as perylene and its tetracarboxylic acid derivatives. Patent Document 3 proposes an aromatic oligomer represented by a thiophene hexamer called α-thienyl or seccithiophene, and further polymer compounds such as polythiophene, polythienylene vinylene, and poly-p-phenylene vinylene. ing. Many of these are described in Non-Patent Document 1.

これらの化合物を半導体層として素子を製造する場合に要求される非線形光学特性、導電性、半導体特性などの特性は、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。   Characteristics such as nonlinear optical characteristics, conductivity, and semiconductor characteristics required when manufacturing an element using these compounds as a semiconductor layer largely depend on crystallinity and orientation as well as material purity.

ところで、π共役系が拡張された低分子化合物の多く(例えば、ペンタセン)は、結晶性が高く溶媒に不溶である。そのため、これらの化合物からなる薄膜は真空蒸着法を用いることにより形成される場合がほとんどである。ペンタセンは、高い電界効果移動度を示す事がしられているが、大気中において不安定で酸化されやすく、劣化しやすいという課題があった。また、真空蒸着法などの真空成膜を用いた場合には、低コストで製造可能という有機半導体材料のメリットが減少してしまう。   By the way, many of low molecular compounds (for example, pentacene) having an extended π-conjugated system have high crystallinity and are insoluble in a solvent. Therefore, a thin film made of these compounds is almost always formed by using a vacuum deposition method. Pentacene has been shown to exhibit high field-effect mobility, but there is a problem that it is unstable and easily oxidized in the atmosphere and easily deteriorates. In addition, when vacuum film formation such as vacuum deposition is used, the merit of the organic semiconductor material that can be manufactured at low cost is reduced.

一方、π共役系高分子を用いた有機半導体は、溶液塗布法等で容易に薄膜を形成できる場合が多い。したがって、π共役系高分子を用いた有機半導体膜は、成形性に優れる場合が多いことから、応用開発が進められている(非特許文献2)。π共役系高分子は、分子鎖の配列状態が電気伝導性に大きな影響を及ぼすことが知られている。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3)。しかし、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る。そのため、塗布条件によって電界効果移動度がばらつき、安定的な製造が困難であることが懸念される。   On the other hand, an organic semiconductor using a π-conjugated polymer can often form a thin film easily by a solution coating method or the like. Therefore, since organic semiconductor films using π-conjugated polymers are often excellent in moldability, application development has been promoted (Non-patent Document 2). In the π-conjugated polymer, it is known that the arrangement state of molecular chains has a great influence on electric conductivity. Similarly, it has been reported that the field-effect mobility of a π-conjugated polymer field-effect transistor greatly depends on the arrangement state of molecular chains in the semiconductor layer (Non-patent Document 3). However, since the molecular chains of the π-conjugated polymer are arranged between the application of the solution and the drying, the molecular chain arrangement may change greatly depending on the environment and the application method. . Therefore, the field effect mobility varies depending on the application conditions, and there is a concern that stable manufacturing is difficult.

また、近年、ペンタセンの可溶性前駆体からなる薄膜を塗布で形成し、熱処理や光照射により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4、特許文献4、特許文献5)。熱処理によって前駆体をペンタセンへと変換する場合、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いたりしなくてはならないという課題があった。一方、光処理によって前駆体をペンタセンへと変換する場合、高温処理の必要はないものの、得られたペンタセン膜の結晶化が不十分であることに起因し、十分な半導体特性が得られていなかった。
特開平5−55568号公報 特開平5−190877号公報 特開平8−264805号公報 特開2004−266157号公報 特開2004−221318号公報 アドバンスド・マテリアル(Advanced Material)誌、2002年、第2号、p.99から117 「Japanese Journal of Applied Physics」応用物理学会、1991年、第30巻、p.596から598 「Nature」Nature Publishing Group、1999年、第401巻、p.685から687 J.Appl.Phys.79巻 1996年 p.2136
In recent years, FETs using a film in which a thin film made of a soluble precursor of pentacene is formed by coating and converted to pentacene by heat treatment or light irradiation have been reported (Non-Patent Document 4, Patent Document 4, and Patent Document 5). ). When the precursor is converted to pentacene by heat treatment, there is a problem that high-temperature treatment is required for the conversion to pentacene, and a desorbed component having a large mass must be removed under reduced pressure. On the other hand, when the precursor is converted to pentacene by light treatment, high-temperature treatment is not necessary, but sufficient semiconductor characteristics are not obtained due to insufficient crystallization of the obtained pentacene film. It was.
JP-A-5-55568 Japanese Patent Laid-Open No. 5-190877 JP-A-8-264805 JP 2004-266157 A JP 2004-221318 A Advanced Material, 2002, No. 2, p. 99 to 117 “Japan Journal of Applied Physics”, Applied Physics Society, 1991, Vol. 30, p. 596 to 598 “Nature” Nature Publishing Group, 1999, vol. 401, p. 685 to 687 J. et al. Appl. Phys. 79, 1996 p. 2136

以上述べたように、従来、有機半導体化合物を用いた電界効果型トランジスタなどの半導体素子を製造する際には、真空成膜などの工程を経ることで、良好な結晶性や配向性を有する半導体層を形成してきた。しかしながら、真空成膜は高コストであるとともに、有機半導体の代表例であるアセン類は酸化を受け劣化しやすいという課題があった。また、塗布法により簡便な方法がとられたものは、十分な半導体特性を得るために優れた配向性、結晶性を備えた膜を形成させるための手法が課題となっていた。   As described above, conventionally, when manufacturing a semiconductor element such as a field effect transistor using an organic semiconductor compound, a semiconductor having good crystallinity and orientation is obtained through a process such as vacuum film formation. Layers have been formed. However, vacuum film formation is expensive, and acenes, which are representative examples of organic semiconductors, are subject to oxidation and easily deteriorate. Moreover, the method for forming a film having excellent orientation and crystallinity in order to obtain sufficient semiconductor characteristics has been a problem for those in which a simple method is applied by a coating method.

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、結晶性や配向性の高い有機半導体層を形成でき、かつ高い電界効果移動度を示す電界効果型トランジスタを提供することにある。   The present invention has been made to solve this problem, and it is an object of the present invention to provide a field effect transistor that can form an organic semiconductor layer having high crystallinity and orientation and that exhibits high field effect mobility.

本発明は、有機半導体層を有する半導体素子の製造方法であって、基体上に結晶化促進層を設ける工程と、該結晶化促進層の上に有機半導体前駆体を付与する工程と、該有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与えて有機半導体からなる層を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体素子の製造方法である。   The present invention is a method for producing a semiconductor device having an organic semiconductor layer, the step of providing a crystallization promoting layer on a substrate, the step of applying an organic semiconductor precursor on the crystallization promoting layer, and the organic And a step of forming a layer made of an organic semiconductor by simultaneously applying light energy and heat energy to the semiconductor precursor.

また本発明は、前記基体を外部から加熱することにより前記熱エネルギーを付与することを特徴とする半導体素子の製造方法である。なお、ここで、「外部から加熱する」というのは、光エネルギーを受けて有機半導体前駆体や基体が発熱することによるエネルギーとは別に熱エネルギーを付与するという意味である。   The present invention is also a method for producing a semiconductor element, characterized in that the thermal energy is applied by heating the substrate from outside. Here, “heating from the outside” means that thermal energy is applied separately from the energy generated when the organic semiconductor precursor or the substrate generates heat upon receiving light energy.

また本発明は、前記結晶化促進層が結晶粒同士の接合を促進する機能を有することを特徴とする半導体素子の製造方法である。
また本発明は、前記有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与えて有機半導体からなる層を形成する工程が、該有機半導体前駆体に脱離反応を生じさせる工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法である。
The present invention is also the method of manufacturing a semiconductor element, wherein the crystallization promoting layer has a function of promoting the bonding between crystal grains.
In the present invention, the step of forming a layer made of an organic semiconductor by simultaneously applying light energy and thermal energy to the organic semiconductor precursor includes a step of causing a desorption reaction in the organic semiconductor precursor. This is a method for manufacturing a semiconductor element.

また本発明は、前記脱離反応として逆ディールスアルダー反応を用いることを特徴とする半導体素子の製造方法である。
また本発明は、前記結晶化促進層の上に有機半導体前駆体を付与する工程が、該有機半導体前駆体を含有する溶液を該結晶化促進層の上に塗布もしくは印刷する工程であることを特徴とする半導体素子の製造方法である。
The present invention is also a method for manufacturing a semiconductor device, characterized by using a reverse Diels-Alder reaction as the elimination reaction.
In the present invention, the step of applying the organic semiconductor precursor on the crystallization promoting layer may be a step of applying or printing a solution containing the organic semiconductor precursor on the crystallization promoting layer. This is a method for manufacturing a semiconductor device.

また本発明は、前記結晶化促進層として、ポリシロキサン化合物を含有する層を設けることを特徴とする半導体素子の製造方法である。
また本発明は、前記ポリシロキサン化合物のうち少なくとも一種として、下記一般式(1)で示される構造を少なくとも有する化合物を用いることを特徴とする半導体素子の製造方法である。
The present invention is also a method for manufacturing a semiconductor element, characterized in that a layer containing a polysiloxane compound is provided as the crystallization promoting layer.
Moreover, this invention is a manufacturing method of the semiconductor element characterized by using the compound which has at least the structure shown by following General formula (1) as at least 1 type among the said polysiloxane compounds.

Figure 2007273938
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(式中、R1乃至R4は置換または非置換の炭素原子数1〜8のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基またはシロキサンユニットのいずれかである。R1乃至R4の各々は同じでも異なっていてもよい。nは1以上の整数である。) (In the formula, R 1 to R 4 are a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, .R 1 to R 4 is either a substituted or unsubstituted phenyl group, or a siloxane unit Each may be the same or different, and n is an integer of 1 or more.)

なお、本明細書及び特許請求の範囲の中で、「置換または非置換の」という場合、対象となる基中もしくはユニット中の水素原子、メチル基もしくはメチレン基が他の原子ないし基で置き換わっていてもよいということを示すものである。ここで、他の原子ないし基の例としては、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、フェニル基、ニトロ基、メルカプト基、グリシジル基を挙げることができる。なお、メチル基もしくはメチレン基が置換された場合、炭素原子数は、置換後の(すなわち現実の)炭素原子数を意味する。   In the present specification and claims, the term “substituted or unsubstituted” means that a hydrogen atom, methyl group or methylene group in the target group or unit is replaced with another atom or group. It indicates that it may be. Here, examples of other atoms or groups include a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a phenyl group, a nitro group, a mercapto group, and a glycidyl group. When a methyl group or a methylene group is substituted, the number of carbon atoms means the number of carbon atoms after substitution (that is, actual).

また本発明は、前記ポリシロキサン化合物のうち少なくとも一種として、下記一般式(2)または下記一般式(3)で示される構造を有するポリシロキサン化合物を用いることを特徴とする半導体素子の製造方法である。   Moreover, this invention is a manufacturing method of the semiconductor element characterized by using the polysiloxane compound which has a structure shown by the following general formula (2) or the following general formula (3) as at least 1 type among the said polysiloxane compounds. is there.

Figure 2007273938
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(式中、R5乃至R8は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R5乃至R8の各々は同じでも異なっていてもよい。mおよびnは0以上の整数であり、mとnの和は1以上の整数である。) (Wherein R 5 to R 8 are any of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 5 to R 8 is (M and n are integers of 0 or more, and the sum of m and n is an integer of 1 or more.)

Figure 2007273938
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(式中、R9乃至R12は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R9乃至R12の各々は同じでも異なっていてもよい。rおよびpは0以上の整数であり、rとpの和は1以上の整数である。) (Wherein R 9 to R 12 are each a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 9 to R 12 May be the same or different, r and p are integers of 0 or more, and the sum of r and p is an integer of 1 or more.)

なお、「または」は「及び」をも含む概念である。したがって、前記ポリシロキサン化合物のうち少なくとも一種が、上記一般式(2)で示される構造と上記一般式(3)で示される構造の両方を有している場合も本発明に包含されるのは当然である。   Note that “or” is a concept including “and”. Therefore, the case where at least one of the polysiloxane compounds has both the structure represented by the general formula (2) and the structure represented by the general formula (3) is also included in the present invention. Of course.

また本発明は、前記有機半導体前駆体として、下記一般式(4)及び(5)で示されるビシクロ構造の中から選ばれる少なくとも1種を部分構造として分子内に1つ以上有することを特徴とする半導体素子の製造方法である。   Further, the present invention is characterized in that the organic semiconductor precursor has at least one selected from the bicyclo structure represented by the following general formulas (4) and (5) as a partial structure in the molecule. A method for manufacturing a semiconductor device.

Figure 2007273938
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(式中、R13及びR14は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、NR15のいずれかを示す。ここでR15は炭素数1以上12以下の直鎖または分岐アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルエステル基、アリール基、水酸基より選ばれる1種を示す。) (In the formula, R 13 and R 14 each independently represents an oxygen atom, a sulfur atom, or NR 15 , where R 15 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group. , An alkoxy group, an alkylthio group, an alkyl ester group, an aryl group, and a hydroxyl group.

Figure 2007273938
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(式中、R16は酸素原子または硫黄原子を示す。)
また本発明は、前記有機半導体前駆体として、下記一般式(6)で示される化合物を用いることを特徴とする半導体素子の製造方法である。
(In the formula, R 16 represents an oxygen atom or a sulfur atom.)
Moreover, this invention is a manufacturing method of the semiconductor element characterized by using the compound shown by following General formula (6) as said organic-semiconductor precursor.

Figure 2007273938
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(式中、A環は一般式(4)または(5)で示されるビシクロ環のいずれかを示す。R17、R18は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、エステル基またはフェニル基を示す。R19からR26は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、アラルキル基、フェノキシ基、シアノ基、ニトロ基、エステル基、カルボキシル基またはハロゲン原子を示す。R17、R18、R19からR26は互いに同一であっても異なっていても良い。R20とR21、R24とR25は互いに連結し、A環あるいは5員または6員複素環を形成していても良い。t、uおよびvは0以上の整数である。tからvの和は1以上の整数である。) (In the formula, the A ring represents any of the bicyclo rings represented by the general formula (4) or (5). R 17 and R 18 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an ester group, or a phenyl group. R 19 to R 26 each represents a hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, aryl group, heterocyclic group, aralkyl group, phenoxy group, cyano group, nitro group, ester group, carboxyl group or halogen atom R 17 , R 18 R 19 to R 26 may be the same as or different from each other, and R 20 and R 21 , R 24 and R 25 are connected to each other to form an A ring or a 5- or 6-membered heterocyclic ring. T, u, and v are integers greater than or equal to 0. The sum of t to v is an integer greater than or equal to 1.)

また本発明は、前記一般式(6)で示される化合物として、A環が前記一般式(4)で示され、且つR13及びR14が酸素原子であることを特徴とする半導体素子の製造方法である。 According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising the compound represented by the general formula (6), wherein the A ring is represented by the general formula (4), and R 13 and R 14 are oxygen atoms. Is the method.

また、本発明は、有機半導体層を有する電界効果型トランジスタの製造方法において、基体上に、ポリシロキサン化合物を含有する層を設ける工程と、該ポリシロキサン化合物を含有する層の上に有機半導体前駆体を付与する工程と、該有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与えて有機半導体からなる層を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体素子の製造方法である。かかる製造方法は、「結晶化促進層」を「ポリシロキサン化合物を含有する層」と読み替えることにより、ここまでに記載した発明と組み合わせることができる。   The present invention also provides a method for producing a field effect transistor having an organic semiconductor layer, a step of providing a layer containing a polysiloxane compound on a substrate, and an organic semiconductor precursor on the layer containing the polysiloxane compound. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of applying a body; and a step of simultaneously applying light energy and heat energy to the organic semiconductor precursor to form a layer made of an organic semiconductor. Such a manufacturing method can be combined with the invention described so far by replacing “crystallization promoting layer” with “layer containing a polysiloxane compound”.

また、本発明は、前記半導体素子として電界効果型トランジスタを製造することを特徴とする半導体素子の製造方法である。
以上の特徴を適宜組み合わせることも本発明の範囲内である。
In addition, the present invention is a method for manufacturing a semiconductor element, wherein a field effect transistor is manufactured as the semiconductor element.
It is within the scope of the present invention to appropriately combine the above features.

本発明によれば、優れた配向性、結晶性を備えた半導体素子を得ることができる。
また、本発明によれば、半導体素子を簡便な方法で得ることができる。
According to the present invention, a semiconductor element having excellent orientation and crystallinity can be obtained.
Further, according to the present invention, a semiconductor element can be obtained by a simple method.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、ポリシロキサン化合物を含有する層の上に有機半導体前駆体を付与した後、該有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与える方法が、良質な有機半導体層を形成するために有効であることを見出した。なお、以下、ポリシロキサン化合物を含有する層のことを、単に「ポリシロキサン化合物層」という場合がある。有機半導体層の形成方法において、有機半導体前駆体と結晶化を促進する層(結晶化促進層)ないしポリシロキサン化合物を含有する層とを積層し薄膜を形成した後、光エネルギー及び熱エネルギーを同時に与える。このような方法によれば、その界面で連続的に均一で欠陥の少ない有機半導体結晶が基体全体に形成可能になり、高い電界効果移動度を示す有機半導体素子を作製することが可能であると考えられる。かかる方法は、有機半導体素子の一例である有機電界効果型トランジスタを作製するために、とりわけ有効であると考えられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The inventors of the present invention formed a high-quality organic semiconductor layer by applying an organic semiconductor precursor on a layer containing a polysiloxane compound and then simultaneously applying light energy and thermal energy to the organic semiconductor precursor. Found to be effective to do. Hereinafter, a layer containing a polysiloxane compound may be simply referred to as a “polysiloxane compound layer”. In the method of forming an organic semiconductor layer, after forming a thin film by laminating an organic semiconductor precursor and a layer that promotes crystallization (crystallization promoting layer) or a layer containing a polysiloxane compound, light energy and thermal energy are simultaneously applied. give. According to such a method, an organic semiconductor crystal that is continuously uniform and has few defects at the interface can be formed on the entire substrate, and an organic semiconductor element that exhibits high field-effect mobility can be manufactured. Conceivable. Such a method is considered to be particularly effective for producing an organic field effect transistor which is an example of an organic semiconductor element.

本発明者らの検討の範囲内では、ポリシロキサン化合物は、有機半導体の結晶化を促進する作用を有すると考えられる。したがって、本発明は、ポリシロキサン化合物のみならず、広く有機半導体の結晶化を促進する層(結晶化促進層)を用いた場合に妥当すると考えられる。ここで、本発明者らの観察及び考察によれば、結晶化促進層は、以下に記述するような結晶化促進機能を有する。すなわち、結晶化促進機能とは、結粒の安定化(移動や回転を伴う場合もある)及び/又は結晶粒同士の接合を促進する機能を言う。したがって、結晶化促進層とは、結晶粒の安定化(移動や回転を伴う場合もある)及び/又は結晶粒同士の接合を促進する層である。   Within the scope of the study by the present inventors, the polysiloxane compound is considered to have an action of promoting crystallization of an organic semiconductor. Therefore, the present invention is considered to be appropriate when not only a polysiloxane compound but also a layer that broadly promotes crystallization of an organic semiconductor (crystallization promoting layer) is used. Here, according to observations and considerations by the present inventors, the crystallization promoting layer has a crystallization promoting function as described below. That is, the crystallization promoting function refers to a function that promotes the stabilization of grain formation (sometimes accompanied by movement or rotation) and / or the joining of crystal grains. Therefore, the crystallization promoting layer is a layer that promotes the stabilization of crystal grains (sometimes accompanied by movement or rotation) and / or the bonding between crystal grains.

また、本発明において、結晶化促進層が形成される下地の構造体(電界効果型トランジスタの場合、一般的には、基材、ゲート電極、ゲート絶縁層からなる構造体。ただし、ゲート絶縁層は省略可能な場合もあるし、積層順によっては、基材のみの場合もある。その他の層が形成されている場合もある。)を基体と呼ぶ。   In the present invention, the underlying structure on which the crystallization promoting layer is formed (in the case of a field effect transistor, generally a structure comprising a base material, a gate electrode, and a gate insulating layer. However, the gate insulating layer May be omitted, or depending on the stacking order, it may be a base material alone, or other layers may be formed).

本発明の結晶化促進層は、ポリシロキサン化合物からなることが好ましい。
結晶化促進層であるかどうかは問わず、本発明で用いられるポリシロキサン化合物とは、シロキサン構造(−Si−O−)と有機シラン構造を有する重合体である。すなわちこれらの構造を有してさえいれば、ポリシロキサン化合物は、その他の有機高分子や無機高分子との共重合体であっても構わない。他の高分子との共重合体の場合、シロキサン構造や有機シラン構造が主鎖中に存在していてもよいし、グラフト重合などにより側鎖に存在していても構わない。なお、有機シラン構造とは、SiとCとが直接結合した構造である。
The crystallization promoting layer of the present invention is preferably made of a polysiloxane compound.
Regardless of whether it is a crystallization promoting layer, the polysiloxane compound used in the present invention is a polymer having a siloxane structure (—Si—O—) and an organosilane structure. That is, as long as it has these structures, the polysiloxane compound may be a copolymer with another organic polymer or inorganic polymer. In the case of a copolymer with another polymer, a siloxane structure or an organic silane structure may be present in the main chain, or may be present in the side chain by graft polymerization or the like. The organosilane structure is a structure in which Si and C are directly bonded.

本発明で用いられるポリシロキサン化合物としては、直鎖状や環状などの種々の構造のものが考えられる。本発明のポリシロキサン化合物は、高次に架橋もしくは分岐した構造を持つことがより好ましい。ここで述べる、高次に架橋もしくは分岐した構造とは、網状、梯子状、籠状、星状、樹状構造も含む。また、架橋もしくは分岐した構造は、必ずしもシロキサン構造を介して形成されなければならないわけではない。ビニル基、アクリロイル基、エポキシ基、シンナモイル基などの有機基同士が架橋した構造や、3官能以上の有機基を介して分岐した構造を含んでも構わない。   As the polysiloxane compound used in the present invention, those having various structures such as a straight chain and a ring can be considered. The polysiloxane compound of the present invention more preferably has a high-order crosslinked or branched structure. The higher-order bridged or branched structure described here includes a net-like, ladder-like, cage-like, star-like, and dendritic structure. In addition, a crosslinked or branched structure does not necessarily have to be formed via a siloxane structure. A structure in which organic groups such as a vinyl group, an acryloyl group, an epoxy group, and a cinnamoyl group are cross-linked with each other or a structure branched through a trifunctional or higher functional organic group may be included.

本発明で用いられるポリシロキサン化合物は、例えば、下記一般式(1)に示される構造を有する。かかる構造においては、主鎖がシロキサンユニット、側鎖(R1乃至R4)が水素原子又は炭素原子等の有機基を有する置換基である。 The polysiloxane compound used in the present invention has, for example, a structure represented by the following general formula (1). In such a structure, the main chain is a siloxane unit, and the side chain (R 1 to R 4 ) is a substituent having an organic group such as a hydrogen atom or a carbon atom.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

式中、R1乃至R4は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、置換または非置換のフェニル基またはシロキサンユニットのいずれかである。R1乃至R4の各々は同じでも異なっていてもよい。 In the formula, R 1 to R 4 are any of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenyl group, or a siloxane unit. Each of R 1 to R 4 may be the same or different.

置換のアルキル基としては、例えば、水素原子が、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、フェニル基、ニトロ基、メルカプト基、グリシジル基で置換されたアルキル基が挙げられる。また、メチル基やメチレン基がアミノ基などで置換されていてもかまわない。さらに、置換のフェニル基としては、例えば、水素原子が、ハロゲン原子、水酸基、シアノ基、ニトロ基、メルカプト基、グリシジル基で置換されたフェニル基が挙げられる。もちろん、置換基はこれらに限られるものではない。なお、これらの例示は、論理的にありえないといった例外的な場合を除き、以下に記載するシロキサン化合物中のR及びRn(nは自然数)のすべてに妥当する。 Examples of the substituted alkyl group include an alkyl group in which a hydrogen atom is substituted with a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a phenyl group, a nitro group, a mercapto group, or a glycidyl group. Further, a methyl group or a methylene group may be substituted with an amino group or the like. Furthermore, examples of the substituted phenyl group include a phenyl group in which a hydrogen atom is substituted with a halogen atom, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, a mercapto group, or a glycidyl group. Of course, a substituent is not restricted to these. These examples are applicable to all of R and R n (n is a natural number) in the siloxane compound described below, except in exceptional cases where it is not logically possible.

置換基R1乃至R4は、下記に示すようなシロキサンユニットでも良い。 The substituents R 1 to R 4 may be siloxane units as shown below.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

(式中、Rは置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、または置換または非置換のフェニル基または上記に表されているシロキサンユニットのいずれかであり、各々のRは同じ官能基であっても違う官能基であっても良い。) (In the formula, R is either a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenyl group, or a siloxane unit represented above, and each R is the same. It may be a functional group or a different functional group.)

一般式(1)中の置換基の種類によってポリシロキサンの形状には直鎖状、環状、網状、梯子状、籠状構造等が存在するが、本発明に用いるポリシロキサンはそのいずれでも構わない。   Depending on the type of the substituent in the general formula (1), the polysiloxane may have a linear, cyclic, network, ladder, or cage structure, and any of the polysiloxanes used in the present invention may be used. .

本発明で用いられるポリシロキサン化合物の別の例としては、下記一般式(3)に示すような構造を有するものも挙げられる。   Another example of the polysiloxane compound used in the present invention includes one having a structure as shown in the following general formula (3).

Figure 2007273938
Figure 2007273938

式中、R9乃至R12は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R9乃至R12の各々は同じでも異なっていてもよい。rおよびpは0以上の整数であり、rとpの和は1以上の整数である。 In the formula, each of R 9 to R 12 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 9 to R 12 may be the same or different. r and p are integers of 0 or more, and the sum of r and p is an integer of 1 or more.

本発明で用いられるポリシロキサン化合物は、少なくとも下記の一般式(2)に示すような特定のシルセスキオキサン骨格を有すると特に好ましい。   The polysiloxane compound used in the present invention particularly preferably has at least a specific silsesquioxane skeleton as shown in the following general formula (2).

Figure 2007273938
Figure 2007273938

式中、R5乃至R8は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R5乃至R8の各々は同じでも異なっていてもよい。mおよびnは0以上の整数であり、mとnの和は1以上の整数である。共重合の形態はランダム共重合であってもブロック共重合であっても良い。 In the formula, R 5 to R 8 are either a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 5 to R 8 may be the same or different. m and n are integers of 0 or more, and the sum of m and n is an integer of 1 or more. The form of copolymerization may be random copolymerization or block copolymerization.

極めて具体的にR5乃至R8の例を挙げるとすれば、メチル基、エチル基のような非置換アルキル基/非置換のフェニル基/ジメチルフェニル基やナフチル基といった置換フェニル基などが挙げられる。また、置換基R5乃至R8には炭素原子、水素原子の他に酸素原子や窒素原子や金属原子など各種の原子が含まれていても良い。 Specific examples of R 5 to R 8 include a substituted phenyl group such as an unsubstituted alkyl group such as a methyl group or an ethyl group / an unsubstituted phenyl group / a dimethylphenyl group or a naphthyl group. . Further, the substituents R 5 to R 8 may contain various atoms such as oxygen atom, nitrogen atom and metal atom in addition to carbon atom and hydrogen atom.

一般式(2)で示される構造と一般式(3)で示される構造の両方を有するシロキサン化合物も、本発明には用いられ得る。
本発明におけるシルセスキオキサン骨格を説明する。一般式(2)では、置換基R5、R6を有するシスセスキオキサンユニット(以後、第一ユニット)がm個繰り返したものと、置換基R7、R8を有するシスセスキオキサンユニット(以後、第二ユニット)がn個繰り返したものが接続した構造を示す。なお、mおよびnは0以上の整数であり、m+nは1以上の整数である。しかしながら、これは第一ユニットの繰り返しと、第二ユニットの繰り返しが分離していることを意味するのではない。両ユニットは、分離して接続していてもランダムに入り交じって接続していても良い。
A siloxane compound having both the structure represented by the general formula (2) and the structure represented by the general formula (3) can also be used in the present invention.
The silsesquioxane skeleton in the present invention will be described. In the general formula (2), m cissesquioxane units (hereinafter referred to as first units) having substituents R 5 and R 6 and cissesquioxane units having substituents R 7 and R 8 are repeated. The following shows a structure in which n (second unit) repeats are connected. Note that m and n are integers of 0 or more, and m + n is an integer of 1 or more. However, this does not mean that the repetition of the first unit and the repetition of the second unit are separated. Both units may be connected separately or may be connected randomly.

一般式(2)に示すような特定のシルセスキオキサン骨格を有する化合物を主体として、本発明における結晶化促進層を基体に形成するための方法の例としては、以下のものが挙げられる。すなわち、下記の一般式(7)および一般式(8)もしくはいずれか一方に示すポリオルガノシルセスキオキサン化合物を含む溶液を基板上に塗布して、加熱、乾燥させれば良い。   Examples of the method for forming a crystallization promoting layer in the present invention mainly using a compound having a specific silsesquioxane skeleton as shown in the general formula (2) include the following. That is, a solution containing the polyorganosilsesquioxane compound represented by the following general formula (7) and general formula (8) or one of them may be applied on a substrate, heated and dried.

その際の、好ましい加熱処理温度は140℃以上、さらに好ましくは150℃以上230℃以下である。140℃未満で加熱すると加水分解反応が不十分となるおそれがある。   At that time, a preferable heat treatment temperature is 140 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher and 230 ° C. or lower. If it is heated below 140 ° C., the hydrolysis reaction may be insufficient.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

式中、R5、R6は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかであり、R5とR6は同じ官能基であっても良い。R27乃至R30は炭素原子数1以上4以下のアルキル基または水素原子であり、zは1以上の整数である。 In the formula, R 5 and R 6 are either a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group, and R 5 and R 6 are the same functional group. Also good. R 27 to R 30 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and z is an integer of 1 or more.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

式中、R7、R8は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基または置換または非置換のフェニル基のいずれかであり、R7とR8は同じ官能基であっても良い。R31乃至R34は炭素原子数1以上4以下のアルキル基または水素原子であり、yは1以上の整数である。 In the formula, R 7 and R 8 are either a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group, and R 7 and R 8 are the same functional group. Also good. R 31 to R 34 are an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and y is an integer of 1 or more.

このような加熱、乾燥により化合物の末端で加水分解反応が誘起され、原料であるシルセスキオキサン化合物はラダー状に接続され、緻密化する。ただしこの時、加熱、乾燥温度は有機物が完全に消失するほど高くないので原料化合物は完全なシリカ構造にまでにはならずに大部分の置換基が残存しているシルセスキオキサン骨格となる。完全なシリカ構造にしないことは、良好な半導体層を得るための1つのポイントであるともいえる。   By such heating and drying, a hydrolysis reaction is induced at the end of the compound, and the silsesquioxane compound as a raw material is connected in a ladder shape and densified. However, at this time, the heating and drying temperatures are not so high that the organic substances completely disappear, so that the raw material compound does not have a complete silica structure but a silsesquioxane skeleton in which most of the substituents remain. . It can be said that not having a complete silica structure is one point for obtaining a good semiconductor layer.

また、乾燥工程に際してオリゴマーであるシルセスキオキサン化合物が互いに架橋しあう反応を補助する目的で、塗布溶液にはギ酸などの酸を少量添加してもよい。
酸の添加量は特に限定されるものではない。酸としてギ酸を用いる場合は、塗布溶液に含まれるポリオルガノシルセスキオキサン化合物の固形分重量に対して1重量%から30重量%の範囲で添加すると架橋反応が促進されるので好ましい。添加量が1重量%より少ないと架橋反応の促進効果が十分でなくなる恐れがあり、逆に添加量が30重量%より多いと乾燥後の膜性を阻害するおそれがある。
In addition, a small amount of acid such as formic acid may be added to the coating solution for the purpose of assisting the reaction in which the oligomeric silsesquioxane compounds cross-link each other during the drying step.
The amount of acid added is not particularly limited. When formic acid is used as the acid, it is preferable to add it in the range of 1 to 30% by weight with respect to the solid content weight of the polyorganosilsesquioxane compound contained in the coating solution because the crosslinking reaction is promoted. If the addition amount is less than 1% by weight, the effect of promoting the crosslinking reaction may be insufficient, and conversely if the addition amount is more than 30% by weight, the film properties after drying may be impaired.

架橋反応、溶剤除去の過程において、系内にはその温度領域で蒸発、揮発、焼失しない安定剤は溶液系から極力除去する。
塗布溶液の溶媒にはアルコール類やエステル類など任意のものを使用できる。基板への濡れ性などを考慮して溶媒を選択すればよい。
In the process of cross-linking reaction and solvent removal, the stabilizer that does not evaporate, volatilize or burn out in the temperature region is removed from the solution system as much as possible.
Arbitrary things, such as alcohol and ester, can be used for the solvent of a coating solution. A solvent may be selected in consideration of wettability to the substrate.

ポリシロキサン化合物層ないし結晶化促進層の原料溶液の塗布方法は特に限定されるものではない。塗布方法としては、慣用のコーティング方法、例えばスピンコーティング法、キャスト法、スプレー塗布法、ドクターブレード法、ダイコーティング法、ディッピング法、印刷法、インクジェット法、滴下法等を採用することができる。なお、印刷法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクトプリンティングなどが挙げられる。これらの塗布方法のうち、塗布量を制御して所望の膜厚の成膜ができるという点で好ましい方法は、スピンコーティング法、ディッピング法、スプレー塗布法、インクジェット法である。また、得られた膜の絶縁性を保つためには塗布溶液に極力ゴミなどを混入させないことが重要であり、事前に原料溶液をメンブランフィルタで濾過することが望ましい。   The method for applying the raw material solution for the polysiloxane compound layer or the crystallization promoting layer is not particularly limited. As a coating method, a conventional coating method such as a spin coating method, a casting method, a spray coating method, a doctor blade method, a die coating method, a dipping method, a printing method, an ink jet method, a dropping method and the like can be employed. Examples of printing methods include screen printing, offset printing, gravure printing, flexographic printing, and micro contact printing. Among these coating methods, a preferable method in that a film can be formed with a desired film thickness by controlling the coating amount is a spin coating method, a dipping method, a spray coating method, or an ink jet method. Further, in order to maintain the insulating properties of the obtained film, it is important that dust and the like are not mixed in the coating solution as much as possible, and it is desirable to filter the raw material solution with a membrane filter in advance.

ポリシロキサン化合物層ないし結晶化促進層の膜厚は10nm以上、好ましくは15nm以上500nm以下になるように液濃度を調整することが好ましい。10nm未満になると、均一な膜が得られにくくなる場合があるからである。   The liquid concentration is preferably adjusted so that the thickness of the polysiloxane compound layer or the crystallization promoting layer is 10 nm or more, preferably 15 nm or more and 500 nm or less. This is because if the thickness is less than 10 nm, it may be difficult to obtain a uniform film.

ポリシロキサン化合物層ないし結晶化促進層を塗布する前に、基体表面の濡れ性向上のため、アルカリ液による超音波処理やUV照射等で基体の表面改質を行ってもよい。
次に本発明で用いられる有機半導体前駆体について説明する。有機半導体前駆体は、下記一般式(4)及び(5)で示されるビシクロ構造の中から選ばれる少なくとも1種を部分構造として分子内に1つ以上有するものであることが好ましい。
Before applying the polysiloxane compound layer or the crystallization promoting layer, the surface of the substrate may be modified by ultrasonic treatment with an alkaline solution or UV irradiation to improve the wettability of the substrate surface.
Next, the organic semiconductor precursor used in the present invention will be described. The organic semiconductor precursor preferably has at least one selected from bicyclo structures represented by the following general formulas (4) and (5) as a partial structure in the molecule.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

式中、R13及びR14は酸素原子、硫黄原子、NR15のいずれかである。ここでR15は炭素数1以上12以下の直鎖または分岐アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルエステル基、アリール基、水酸基より選ばれる少なくとも1種を示す。 In the formula, R 13 and R 14 are either an oxygen atom, a sulfur atom, or NR 15 . Here, R 15 represents at least one selected from linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyl ester groups, aryl groups, and hydroxyl groups.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

(式中、R16は酸素原子または硫黄原子を示す。)
さらに、一般式(4)及び一般式(5)で示されるビシクロ構造を有する有機半導体前駆体は光によりアセン系化合物に変換するものが好ましく、中でも一般式(6)で示される構造であることがより好ましい。
(In the formula, R 16 represents an oxygen atom or a sulfur atom.)
Furthermore, it is preferable that the organic semiconductor precursor having a bicyclo structure represented by the general formula (4) and the general formula (5) is converted into an acene-based compound by light, and in particular, the structure represented by the general formula (6). Is more preferable.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

式中、A環は前記一般式(4)または(5)で示されるビシクロ環のいずれかを示す。R17、R18は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、エステル基またはフェニル基を示す。R19からR26は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、アラルキル基、フェノキシ基、シアノ基、ニトロ基、エステル基、カルボキシル基またはハロゲン原子を示す。 In formula, A ring shows either the bicyclo ring shown by the said General formula (4) or (5). R 17 and R 18 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an ester group or a phenyl group. R 19 to R 26 each represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, a heterocyclic group, an aralkyl group, a phenoxy group, a cyano group, a nitro group, an ester group, a carboxyl group, or a halogen atom.

ここで言うアリール基とは、1価の単環および多環芳香族炭化水素基のことであり、多環芳香族炭化水素とは、例えば、ナフタレン、アントラセン、アズレン、ヘプタレン、ビフェニレン、インダセン、アセナフチレン、フェナンスレン、トリフェニレン、ピレン、クリセン、ピセン、ペリレン、ペンタフェン、ルビセン、コロネン、ピランスレン、オバレンのような芳香族炭化水素環が2から15個縮環したものが挙げられる。2から15個の環の縮合位置は例に挙げたもの以外でもどこで縮環していても良い。また、複素環基とは、1価のピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、イソキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、フラザン環、セレノフェン環のような単環の複素環基や単環の複素環や芳香族炭化水素環が任意に組み合わされて縮合した形の縮合複素環基が挙げられる。なお、アリール基、複素環基は置換基を有していても良く、置換可能な位置であればどの位置で置換していても良い。さらに、アリール基同士、複素基同士、アリール基と複素環基が組み合わされオリゴマーの形体を取っても良い。   The aryl group here is a monovalent monocyclic or polycyclic aromatic hydrocarbon group, and the polycyclic aromatic hydrocarbon is, for example, naphthalene, anthracene, azulene, heptalene, biphenylene, indacene, acenaphthylene. , Phenanthrene, triphenylene, pyrene, chrysene, picene, perylene, pentaphen, rubicene, coronene, pyranthrene, ovarene and the like condensed from 2 to 15 aromatic hydrocarbon rings. The condensed positions of 2 to 15 rings may be condensed anywhere other than those exemplified in the examples. The heterocyclic group is a monovalent pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, furan ring, thiophene ring, oxazole ring, isoxazole ring, thiazole ring, isothiazole ring. And a condensed heterocyclic group in which a monocyclic heterocyclic group such as a furazane ring and a selenophene ring, a monocyclic heterocyclic ring, and an aromatic hydrocarbon ring are arbitrarily combined and condensed. The aryl group and the heterocyclic group may have a substituent, and may be substituted at any position as long as they can be substituted. Furthermore, oligomers may be formed by combining aryl groups, hetero groups, and aryl groups and heterocyclic groups.

17、R18、R19からR26は、それぞれ同一であっても異なっていても良い。R20とR21、R24とR25は互いに連結し、A環あるいは5員または6員複素環を形成していても良い。ここで、5員または6員複素環としては、例えば、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、イソキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、フラザン環、セレノフェン環が挙げられる。t、uおよびvは0以上の整数である。tからvの和は1以上の整数である。 R 17 , R 18 , R 19 to R 26 may be the same or different. R 20 and R 21 , R 24 and R 25 may be connected to each other to form an A ring or a 5-membered or 6-membered heterocyclic ring. Here, as the 5-membered or 6-membered heterocyclic ring, for example, pyridine ring, pyrazine ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyrrole ring, imidazole ring, pyrazole ring, furan ring, thiophene ring, oxazole ring, isoxazole ring, thiazole ring , Isothiazole ring, furazane ring, and selenophene ring. t, u and v are integers of 0 or more. The sum of t to v is an integer of 1 or more.

中でも、アセン系化合物へと光によって変換される構造、同種または異種の前記アセン系化合物が2から6個連結されたオリゴマーへと光によって変換される構造、前記アセン系化合物に複素環が連結された構造へと光によって変換されるものがより好ましい。なお、アセン系化合物とは、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、アクリジン、チアンスレンのように芳香族炭化水素環または複素環から選ばれる3つ以上の環が直線状に縮環した化合物である。   Among them, a structure that can be converted to an acene compound by light, a structure that can be converted by light to an oligomer in which two or six of the same or different acene compounds are connected, and a heterocyclic ring is connected to the acene compound. More preferred are those that are converted to light by light. The acene-based compound is a compound in which three or more rings selected from an aromatic hydrocarbon ring or a heterocyclic ring are linearly condensed, such as anthracene, tetracene, pentacene, acridine, and thianthrene.

ここで、一般式(4)及び一般式(5)に示されるビシクロ骨格を部分構造として有する有機半導体前駆体にエネルギーを付与した場合、該ビシクロ骨格は付与されたエネルギーを受けて逆ディールス−アルダー反応を起こす。具体的には、反応式(1)、反応式(2)に示されるように、ビシクロ骨格は芳香環へと変換される。それにともなって、有機半導体前駆体は有機半導体に変化する。   Here, when energy is imparted to the organic semiconductor precursor having the bicyclo skeleton represented by the general formula (4) and the general formula (5) as a partial structure, the bicyclo skeleton receives the imparted energy and receives a reverse Diels-Alder. Cause a reaction. Specifically, as shown in Reaction Formula (1) and Reaction Formula (2), the bicyclo skeleton is converted into an aromatic ring. Accordingly, the organic semiconductor precursor is changed to an organic semiconductor.

ここで、ディールスアルダー反応とは、共役ジエンにジエノフィルと呼ばれる二重結合が付加して環状構造を生じる有機化学反応である。逆ディールスアルダー反応とはディールスアルダー反応の逆反応で、形成された環状構造が共役ジエンとジエノフィルに変換される反応である。   Here, the Diels-Alder reaction is an organic chemical reaction in which a double bond called dienophile is added to a conjugated diene to form a cyclic structure. The reverse Diels-Alder reaction is a reverse reaction of the Diels-Alder reaction, in which the formed cyclic structure is converted into a conjugated diene and a dienophile.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

一般式(4)で示されるビシクロ骨格は反応式(1)に示すように、R13=C=C=R14のユニットがが光によって脱離し、ビシクロ骨格から芳香環へと変化する。なお、R13=C=C=R14のユニットが不安定な構造体の場合は、R13=C=C=R14がさらに安定な構造体へと変換されることもある。そのため、R13及びR14は、光によってR13=C=C=R14が脱離可能であるかどうかという観点から選ばれる。R13及びR14は好ましくは酸素原子、硫黄原子、NR15のいずれかである。ここでR15は炭素数1以上12以下の直鎖または分岐アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルエステル基、アリール基、水酸基より選ばれる少なくとも1種を示す。R15の炭素数が12を越えると脱離成分の分子量が増し、生成した有機半導体中に残存してしまう場合がある。かかる場合、十分な半導体特性が得られない。また、より好ましくはR15の炭素数は6以下である。さらに好ましくはR13、R14は共に酸素原子である。 In the bicyclo skeleton represented by the general formula (4), as shown in the reaction formula (1), a unit of R 13 = C = C = R 14 is eliminated by light, and the bicyclo skeleton changes from an aromatic ring to a bicyclo skeleton. When the unit of R 13 = C = C = R 14 is an unstable structure, R 13 = C = C = R 14 may be converted into a more stable structure. Therefore, R 13 and R 14 are selected from the viewpoint of whether R 13 = C = C = R 14 can be eliminated by light. R 13 and R 14 are preferably either an oxygen atom, a sulfur atom or NR 15 . Here, R 15 represents at least one selected from linear or branched alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, alkenyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, alkyl ester groups, aryl groups, and hydroxyl groups. When the number of carbon atoms in R 15 exceeds 12, the molecular weight of the desorbing component increases and may remain in the generated organic semiconductor. In such a case, sufficient semiconductor characteristics cannot be obtained. More preferably, R 15 has 6 or less carbon atoms. More preferably, R 13 and R 14 are both oxygen atoms.

Figure 2007273938
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一般式(5)で示すビシクロ骨格は反応式(2)に示すように、CH2=C=R16のユニットが光によって脱離し、ビシクロ骨格から芳香環へと変化する。なお、CH2=C=R16のユニットが不安定な構造体の場合は、CH2=C=R16がさらに安定な構造体へと変換されることもある。そのため、R16は、光によってCH2=C=R16が脱離可能であるかどうかという観点から選ばれる。R16は、好ましくは酸素原子または硫黄原子である。 In the bicyclo skeleton represented by the general formula (5), as shown in the reaction formula (2), the unit of CH 2 ═C═R 16 is eliminated by light and changes from the bicyclo skeleton to an aromatic ring. When the unit of CH 2 = C = R 16 is an unstable structure, CH 2 = C = R 16 may be converted into a more stable structure. Therefore, R 16 is selected from the viewpoint of whether CH 2 ═C═R 16 can be eliminated by light. R 16 is preferably an oxygen atom or a sulfur atom.

本発明で用いられる有機半導体前駆体として好ましい例を以下に示す。
なお、例ではビシクロ構造としてα−ジケトン構造を示しているが、これに限られるわけではなく、また、無置換体の構造を主体に示しているが、可能であれば置換基を有していてもよい。ここで示している化合物はあくまで一例であり、本発明の化合物はこれらに限定されない。
Preferred examples of the organic semiconductor precursor used in the present invention are shown below.
In the examples, an α-diketone structure is shown as a bicyclo structure, but the structure is not limited to this, and an unsubstituted structure is mainly shown, but if possible, it has a substituent. May be. The compound shown here is only an example, and the compound of the present invention is not limited thereto.

Figure 2007273938
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Figure 2007273938
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これらの有機半導体前駆体は、結晶化促進層が形成されている基板上に付与される。それにより、有機半導体前駆体層が形成される。このときポリシロキサン化合物層ないし結晶化促進層と有機半導体前駆体層が密着して積層されていることが望ましい。密着とは、ポリシロキサン化合物層ないし結晶化促進層の少なくとも一部と有機半導体前駆体層の少なくとも一部とが他の層を介さずに接している状態を指す。   These organic semiconductor precursors are applied on the substrate on which the crystallization promoting layer is formed. Thereby, an organic semiconductor precursor layer is formed. At this time, it is desirable that the polysiloxane compound layer or the crystallization promoting layer and the organic semiconductor precursor layer are laminated in close contact. Adhesion refers to a state in which at least a part of the polysiloxane compound layer or crystallization promoting layer and at least a part of the organic semiconductor precursor layer are in contact with each other without any other layer.

有機半導体前駆体層の形成方法としては、有機半導体前駆体を有機溶媒に溶解させてから塗布する方法が好ましい。有機半導体前駆体を溶解するために用いられる有機溶媒は有機半導体材料が反応したり、析出したり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。ここで、塗膜表面の平滑性や膜厚の均一性を考慮に入れた溶媒を選択することが望ましい。   As a method for forming the organic semiconductor precursor layer, a method of coating after dissolving the organic semiconductor precursor in an organic solvent is preferable. The organic solvent used for dissolving the organic semiconductor precursor is not particularly limited as long as the organic semiconductor material does not react or precipitate. Two or more organic solvents may be mixed and used. Here, it is desirable to select a solvent taking into consideration the smoothness of the coating film surface and the uniformity of the film thickness.

溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、トルエン、キシレン、1,2−ジメトキシエタン、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレン、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、などが挙げられる。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重量%以上5重量%以下である。   Examples of solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, hexane, heptane, cyclohexane, tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, isopropyl ether, dibutyl ether, toluene, xylene, 1,2-dimethoxyethane, chloroform, methylene chloride. Dichloroethane, 1,2-dichloroethylene, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, chlorobenzene, dichlorobenzene, trichlorobenzene, and the like. The concentration of the solution is arbitrarily adjusted depending on the desired film thickness, but is preferably 0.01% by weight or more and 5% by weight or less.

塗布方法は、特に限定されるものではない。塗布方法としては、慣用のコーティング方法、例えばスピンコーティング法、キャスト法、スプレー塗布法、ドクターブレード法、ダイコーティング法、ディッピング法、印刷法、インクジェット法、滴下法等が挙げられる。なお、印刷法としては、スクリーン印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、マイクロコンタクトプリンティングなどが挙げられる。これらの塗布方法のうち、塗布量を制御して所望の膜厚の成膜ができるという点で好ましい塗布方法は、スピンコーティング法、ディッピング法、スプレー塗布法、インクジェット法である。また、塗膜に極力ゴミなどを混入させないために事前に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は均一な配向を妨げ、オフ電流の増加やオン/オフ比の低下を引き起こす場合があるからである。有機半導体前駆体の塗膜は予備乾燥することもできる。   The application method is not particularly limited. Examples of the coating method include conventional coating methods such as spin coating, casting, spray coating, doctor blade method, die coating method, dipping method, printing method, ink jet method, and dropping method. Examples of printing methods include screen printing, offset printing, gravure printing, flexographic printing, and micro contact printing. Among these coating methods, preferred coating methods are a spin coating method, a dipping method, a spray coating method, and an ink jet method in that a film having a desired film thickness can be formed by controlling the coating amount. Further, it is desirable to filter with a filter in advance so as not to mix dust and the like into the coating film as much as possible. This is because insoluble matters and dust from the outside prevent uniform orientation and may cause an increase in off current and a decrease in on / off ratio. The organic semiconductor precursor coating can also be pre-dried.

上述のようにポリシロキサン化合物層ないし結晶化促進層上に有機半導体前駆体層が形成される。その後、光エネルギー及び熱エネルギーを同時に与えることによって、ビシクロ骨格から芳香環(前駆体から有機半導体)に変換される。芳香環への変換と同時に有機半導体同士のスタッキングによる結晶成長が同時に起こり、有機半導体結晶化膜が形成される。これによって有機半導体からなる層が形成される。   As described above, the organic semiconductor precursor layer is formed on the polysiloxane compound layer or the crystallization promoting layer. Then, by applying light energy and thermal energy simultaneously, the bicyclo skeleton is converted to an aromatic ring (precursor to organic semiconductor). Simultaneously with the conversion to the aromatic ring, crystal growth by stacking of organic semiconductors occurs simultaneously, and an organic semiconductor crystallized film is formed. Thereby, a layer made of an organic semiconductor is formed.

光エネルギーは、有機半導体前駆体層に光照射することによって与えられる。照射する光の波長は有機半導体前駆体が有する吸収波長領域であればよいが、より好ましくは、300nm以上500nm以下の波長領域である。300nmより短い波長は、周辺部へのダメージや副反応が懸念され、500nm以上の波長は得られた有機半導体に対してのダメージが懸念されるからである。光源としては、タングステンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、キセノンランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯および各種レーザー光等が選択される。光照射方法は有機半導体前駆体が有機半導体に変化すれば特に限定されないが、光反応をより効果的に行うことを考えると、有機半導体前駆体に直接照射する方法が望ましい。ただし、光照射によって発生する熱が有機半導体前駆体に加わる場合は熱吸収フィルタ等で熱をカットすることが好ましい。   Light energy is provided by irradiating the organic semiconductor precursor layer with light. Although the wavelength of the light to irradiate should just be the absorption wavelength area | region which an organic-semiconductor precursor has, More preferably, it is a wavelength area | region of 300 to 500 nm. If the wavelength is shorter than 300 nm, there is a concern about damage to the peripheral portion or side reaction, and if the wavelength is 500 nm or more, there is a concern about damage to the obtained organic semiconductor. As the light source, a tungsten lamp, a halogen lamp, a metal halide lamp, a sodium lamp, a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, various laser lights, and the like are selected. The light irradiation method is not particularly limited as long as the organic semiconductor precursor is changed to an organic semiconductor. However, in view of performing a photoreaction more effectively, a method of directly irradiating the organic semiconductor precursor is desirable. However, when heat generated by light irradiation is applied to the organic semiconductor precursor, it is preferable to cut the heat with a heat absorption filter or the like.

光照射をマスクを介して行うことにより、パターニングを行うこともできる。
熱エネルギーは基体を外部から加熱することによって与えられる。加熱方法としては、如何なる方法を用いてもよいが、好ましい方法としては、ホットプレート上、熱風循環型オーブン又は真空オーブン中で加熱する方法が挙げられる。本発明でのより好ましい方法はホットプレート上で基体を加熱する方法である。加熱温度は、有機半導体前駆体によって最適な温度は異なるが、周辺部への影響等を考えると、50℃以上180℃以下の温度領域での加熱が好ましい。
Patterning can also be performed by performing light irradiation through a mask.
Thermal energy is provided by heating the substrate from the outside. As a heating method, any method may be used, and a preferable method is a method of heating on a hot plate in a hot air circulation type oven or a vacuum oven. A more preferable method in the present invention is a method of heating the substrate on a hot plate. The optimum heating temperature differs depending on the organic semiconductor precursor, but considering the influence on the peripheral portion, etc., heating in a temperature range of 50 ° C. or higher and 180 ° C. or lower is preferable.

光エネルギー及び熱エネルギーを同時に与える時間は、膜厚、材料等によって大きく異なるものであり、一概には決めることができない。一般的には、有機半導体結晶化膜が成長するに従い、膜の深部までの光透過が難しくなる。そのため、光エネルギー及び熱エネルギーを同時に与える時間を1秒〜30分とすることが好ましい。このようにすることにより、前駆体から有機半導体への変換に光を有効利用することができる。より好ましくは、光エネルギー及び熱エネルギーを同時に与える時間は、1分乃至15分である。   The time for applying light energy and thermal energy at the same time varies greatly depending on the film thickness, material, etc., and cannot be determined in general. Generally, as the organic semiconductor crystallized film grows, light transmission to the deep part of the film becomes difficult. Therefore, it is preferable that the time for simultaneously applying light energy and heat energy is 1 second to 30 minutes. By doing in this way, light can be used effectively for conversion from a precursor to an organic semiconductor. More preferably, the time for applying light energy and heat energy simultaneously is 1 minute to 15 minutes.

本発明者らの詳細な検討によれば、光エネルギーと熱エネルギーを同時に与えることが優れた結晶化膜を得るために重要である。有機半導体前駆体膜に光エネルギーのみを与えても脱離反応自体は進行する。しかしながら、有機半導体前駆体薄膜に光エネルギーのみを与えて脱離反応を行った有機半導体膜は、アモルファス膜であり、十分な半導体特性が得られない。また、光エネルギーのみを与えて脱離反応を行った後、熱エネルギーを与えた場合は半導体特性が得られるが、結晶化に時間がかかる又は結晶化が十分でないため、十分な半導体特性が得られない場合がある。このことは有機半導体前駆体薄膜に光エネルギーのみを与えて脱離反応を行ったサンプルは大気中に放置していると変換後の有機半導体特有の色が徐々に退色して劣化していくのが観察されたのに対して、光エネルギーと熱エネルギーを同時に与えて脱離反応を行ったサンプルは、大気中に10日以上放置していても有機半導体特有の色が退色しなかったことからも指示される。これは、熱エネルギーによる加熱が、脱離反応によって生じた結晶粒中の隙間を埋める働きをし、有機半導体層の結晶状態を、酸素や水分の侵入を受けにくいより安定な結晶状態へと導いたためであると考えられる。後述する実施例では、電界効果型トランジスタを例にとって本発明の効果を検証する。しかしながら、結晶状態の安定化に起因する耐久性の向上という本発明の効果は、電界効果型トランジスタに限らず、半導体素子一般について妥当すると考えられる。   According to detailed studies by the present inventors, it is important to obtain light and thermal energy simultaneously in order to obtain an excellent crystallized film. Even if only the light energy is applied to the organic semiconductor precursor film, the elimination reaction itself proceeds. However, an organic semiconductor film that has undergone a desorption reaction by applying only light energy to the organic semiconductor precursor thin film is an amorphous film, and sufficient semiconductor characteristics cannot be obtained. In addition, semiconductor properties can be obtained when thermal energy is applied after desorption reaction with only light energy applied, but sufficient semiconductor properties are obtained because crystallization takes time or is not sufficient. It may not be possible. This means that when a sample that has been subjected to a desorption reaction by applying only light energy to the organic semiconductor precursor thin film is left in the atmosphere, the characteristic color of the organic semiconductor after conversion gradually fades and deteriorates. In contrast, the sample that had undergone a desorption reaction with simultaneous application of light energy and heat energy did not fade the color peculiar to organic semiconductors even when left in the atmosphere for more than 10 days. Is also instructed. This is because heating by thermal energy works to fill the gaps in the crystal grains generated by the elimination reaction, leading to a more stable crystal state in which the organic semiconductor layer is less susceptible to oxygen and moisture intrusion. This is probably because In the examples described later, the effect of the present invention is verified by taking a field effect transistor as an example. However, it is considered that the effect of the present invention, which is an improvement in durability due to stabilization of the crystalline state, is valid not only for field effect transistors but also for semiconductor devices in general.

これらの操作によって得られる有機半導体膜の膜厚は10nm以上500nm以下であることが好ましく、より好ましくは20nm以上300nm以下である。膜厚は表面粗さ計や段差計などで測定することができる。   The film thickness of the organic semiconductor film obtained by these operations is preferably 10 nm or more and 500 nm or less, more preferably 20 nm or more and 300 nm or less. The film thickness can be measured with a surface roughness meter or a step meter.

さらに、本発明者らの詳細な検討によれば、結晶化促進層上で有機半導体前駆体に光エネルギー及び熱エネルギーを同時に付与し、有機半導体からなる層へと変換することが結晶化促進機能を最大限に引き出すために重要であると考えられる。一般に、有機半導体前駆体を光エネルギー及び熱エネルギーを同時に付与することにより脱離反応させ、有機半導体を生じさせた際に、得られた化合物からなる結晶粒間に隙間が生ずることが観察される。一方、結晶化促進層上でかかる反応を行った場合は、有機半導体層の結晶粒間の隙間が埋まり、基板全体に渡り均一な結晶が形成されることが確認された。   Furthermore, according to the detailed examination by the present inventors, it is possible to simultaneously apply light energy and thermal energy to the organic semiconductor precursor on the crystallization promoting layer, and to convert the organic semiconductor precursor into a layer composed of the organic semiconductor. It is considered important to maximize In general, it is observed that when an organic semiconductor precursor is subjected to a desorption reaction by simultaneously applying light energy and thermal energy to form an organic semiconductor, a gap is formed between crystal grains made of the obtained compound. . On the other hand, when such a reaction was performed on the crystallization promoting layer, it was confirmed that the gap between the crystal grains of the organic semiconductor layer was filled and a uniform crystal was formed over the entire substrate.

これは、結晶化促進層が有機半導体層の結晶粒の安定化(移動や回転を伴う場合もあり得る)や結晶粒同士の接合を促すからであると考えられる。
このような結晶化促進層の作用によって、有機半導体層の結晶性が向上することが結晶化促進層として機能する所以であると、本発明者は考えている。なお、結晶粒同士の接合が生じることが、特に好ましいと考えられる。
This is presumably because the crystallization promoting layer promotes stabilization of the crystal grains of the organic semiconductor layer (which may involve movement and rotation) and bonding of the crystal grains.
The present inventor believes that the crystallinity of the organic semiconductor layer is improved by the action of the crystallization promoting layer as a function of the crystallization promoting layer. Note that it is particularly preferable that the crystal grains are bonded to each other.

本発明の有機電界効果型トランジスタの模式的な断面図を図1に示す。本発明の電界効果型トランジスタは、ゲート電極1と絶縁層2とA層3(ポリシロキサン化合物層ないし結晶化促進層)、ソース電極4とドレイン電極5とB層6(有機半導体層)から構成される。   A schematic cross-sectional view of the organic field effect transistor of the present invention is shown in FIG. The field effect transistor of the present invention comprises a gate electrode 1, an insulating layer 2, an A layer 3 (polysiloxane compound layer or crystallization promoting layer), a source electrode 4, a drain electrode 5, and a B layer 6 (organic semiconductor layer). Is done.

ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極としては、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、ディップ法などが挙げられる。また、電極材料としては、上に挙げた中でも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。   The gate electrode, source electrode, and drain electrode are not particularly limited as long as they are conductive materials. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, aluminum, zinc, magnesium , And alloys thereof, conductive metal oxides such as indium / tin oxide, or inorganic and organic semiconductors whose conductivity has been improved by doping, such as silicon single crystal, polysilicon, amorphous silicon, germanium, graphite, Examples include polyacetylene, polyparaphenylene, polythiophene, polypyrrole, polyaniline, polythienylene vinylene, polyparaphenylene vinylene, and the like. Examples of the method for producing the electrode include a sputtering method, a vapor deposition method, a printing method from a solution and a paste, an ink jet method, and a dipping method. Further, among the electrode materials mentioned above, those having low electric resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable.

絶縁層としては、A層が均一に塗布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、等が挙げられる。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。またA層自身が絶縁性に優れているので、A層の厚さを絶縁性が発現する厚さに調整することにより、A層自体をゲート絶縁層として用いてもよい。   As the insulating layer, any material can be used as long as the A layer can be applied uniformly. Examples include inorganic oxides and nitrides such as silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, titanium oxide, and tantalum oxide, polyacrylate, polymethacrylate, polyethylene terephthalate, polyimide, polyether, and the like. Among the insulating materials, those having high surface smoothness are preferable. In addition, since the A layer itself is excellent in insulation, the A layer itself may be used as the gate insulating layer by adjusting the thickness of the A layer to a thickness at which the insulation is expressed.

本発明における電界効果型トランジスタ構造はトップコンタクト電極型、ボトムコンタクト電極型、トップゲート電極型のいずれでも良い。また横型に限定されるものではなく、縦型でもよい。   The field effect transistor structure in the present invention may be any of a top contact electrode type, a bottom contact electrode type, and a top gate electrode type. Moreover, it is not limited to a horizontal type, A vertical type may be sufficient.

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
合成例1
まず、本発明で用いるビシクロ化合物の合成例を6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneを例にとって示す。
The present invention will be specifically described below with reference to examples.
Synthesis example 1
First, a synthesis example of a bicyclo compound used in the present invention will be described by taking 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione as an example.

(工程1)
反応容器に5,6,7,8−テトラメチリデンビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン(12mmo1,1.91g)と亜硝酸イソアミル(75mmo1,10.0m1)をTHF(テトラヒドロフラン)80mlに溶解させ加熱還流した。滴下漏斗にアントラニル酸(91mmo1,12.5g)をTHF100m1に溶かした溶液を入れゆっくりと滴下していった。滴下後原料がなくなるまで加熱撹拌を続けた。反応終了後、水酸化ナトリウム水溶液を加え撹拌し続け、反応溶液をヘキサンで抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥後濃縮して粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し下記一般式(9)で示される化合物を得た。収量2.66g、収率72%であった。
(Process 1)
In a reaction vessel, 5,6,7,8-tetramethylidenebicyclo [2,2,2] oct-2-ene (12 mmol, 1.91 g) and isoamyl nitrite (75 mmol, 10.0 ml) were added to THF (tetrahydrofuran). It was dissolved in 80 ml and heated to reflux. A solution prepared by dissolving anthranilic acid (91 mmol, 12.5 g) in 100 ml of THF was added to the dropping funnel and slowly dropped. After dripping, heating and stirring were continued until the raw material disappeared. After completion of the reaction, an aqueous sodium hydroxide solution was added and stirring was continued, and the reaction solution was extracted with hexane. The obtained organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate and concentrated to obtain a crude product. This was purified by silica gel column chromatography (hexane) to obtain a compound represented by the following general formula (9). The yield was 2.66 g, and the yield was 72%.

Figure 2007273938
Figure 2007273938

分子式:C2420(308.42)
形状:白色結晶
1H NMR(CDC13)δ=7.l0(4H,s),6.85(4H,〜J=3.41),4.29(2H,t,J=3.41),3.60(8H,s)[270MHz]
13C NMR(CDC13)δ=140.179,139.254,134.241,128.715,125.858,54.197,33.164
[67.8MHz]
マススペクトル(FAB)m/z:308(M+:22)
元素分析:Calcd(%)C=93.46,H=6.54
Found(%) C=93.54,H=6.68,
Molecular formula: C 24 H 20 (308.42)
Shape: white crystal 1H NMR (CDC1 3 ) δ = 7. 10 (4H, s), 6.85 (4H, ~ J = 3.41), 4.29 (2H, t, J = 3.41), 3.60 (8H, s) [270 MHz]
13C NMR (CDC1 3 ) δ = 140.179, 139.254, 134.241, 128.715, 125.858, 54.197, 33.164
[67.8MHz]
Mass spectrum (FAB) m / z: 308 (M +: 22)
Elemental analysis: Calcd (%) C = 93.46, H = 6.54
Found (%) C = 93.54, H = 6.68,

(工程2)
反応容器に工程1で得られた化合物(4.02mmo1,1.24g)を入れクロロホルム50m1に溶解させた。この溶液にDDQ(2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノ−1,4−ベンゾキノン)(8.04mmo1,1.80g)を加え、2時間撹拌した。その後、飽和重曹水でよく振り、有機層を水、飽和食塩水で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧下濃縮し粗生成物を得た。これをシリカゲルカラムクロマトグラフィー(10%酢酸エチル/ヘキサン)で精製し下記一般式(10)で示される化合物を得た。
(Process 2)
The compound obtained in Step 1 (4.02 mmol, 1.24 g) was placed in a reaction vessel and dissolved in 50 ml of chloroform. DDQ (2,3-dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoquinone) (8.04 mmol, 1.80 g) was added to this solution and stirred for 2 hours. The organic layer was washed well with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate, washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. This was purified by silica gel column chromatography (10% ethyl acetate / hexane) to obtain a compound represented by the following general formula (10).

Figure 2007273938
Figure 2007273938

収量1.20g、収率98%
分子式:C2416(304.38)
融点:277.2℃
形状:白色結晶
1H NMR(CDC13)δ=7.72(4H,s),7.69(4H,m),7.37(4H,m),7.04(2H,q,J=3.42,0.98),5.32(2H,m)
[270MHz]
13C NMR(CDC13)δ=142.13,138.24,131.68,127.42,125.52,121.23,50.15
[67.8MHz]
赤外吸収スペクトル(KBr)cm-1:3054,2973
マススペクトル(DIEI)m/z:304(M+:100),278(13)
元素分析:Calcd(%)C=94.70,H=5.30
Found(%) C=94.36,H=5.58
Yield 1.20 g, 98% yield
Molecular formula: C 24 H 16 (304.38)
Melting point: 277.2 ° C
Shape: white crystal 1H NMR (CDC1 3 ) δ = 7.72 (4H, s), 7.69 (4H, m), 7.37 (4H, m), 7.04 (2H, q, J = 3) .42, 0.98), 5.32 (2H, m)
[270 MHz]
13C NMR (CDC1 3 ) δ = 142.13, 138.24, 131.68, 127.42, 125.52, 121.23, 50.15
[67.8MHz]
Infrared absorption spectrum (KBr) cm −1 : 3054, 2973
Mass spectrum (DIEI) m / z: 304 (M +: 100), 278 (13)
Elemental analysis: Calcd (%) C = 94.70, H = 5.30
Found (%) C = 94.36, H = 5.58

(工程3)
1Lナス型フラスコに、NMO(N−メチルモルホリン−N−オキシド)・H2O(5.60mmo1,0.78g,)、回転子を入れ、アルゴン置換した。さらに、アセトン500m1を加え、OsO4(0.10mmol,5m1)を加えた。工程2で得られた化合物(4.11mmo1,1.25g)を加え平栓し、室温に保ちながら激しく32時間攪拌した。Na224(0.6g)水を加えて10分聞攪拌した後、セライト濾過し母液を酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水、飽和食塩水で洗浄し無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧下濃縮し6,13−Dihydro−15,16−dihydoxy−6,13−ethanopentaceneが白色結晶として得られた。
(Process 3)
A 1 L eggplant-shaped flask was charged with NMO (N-methylmorpholine-N-oxide) .H 2 O (5.60 mmol, 0.78 g) and a rotor, and purged with argon. Furthermore, 500 ml of acetone was added, and OsO 4 (0.10 mmol, 5 ml) was added. The compound obtained in Step 2 (4.11 mmol, 1.25 g) was added and the mixture was flat-plugged, and stirred vigorously for 32 hours while maintaining the room temperature. Na 2 S 2 O 4 (0.6 g) water was added and stirred for 10 minutes, followed by Celite filtration and extraction of the mother liquor with ethyl acetate. The obtained organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain 6,13-Dihydro-15,16-dihydroxy-6,13-ethanolpentene as white crystals.

収量1.36g、収率98%
分子式:C24182(338.40)
融点:299.8℃
形状:白色結晶
1H NMR(CDC13)δ=7.85(2H,s),7.80(8H,m),7.43(4H,m),4.66(2H,s),4.22(2H,s)
[270MHz]
13C NMR(CDC13)δ=137.349,135,876,132,722,127.574,125.876,125.813,125.220,123.324,68.411,51.187
[100.4MHz]
赤外吸収スペクトル(KBr)cm-1:3432.67,370.68(OH)
マススペクトル(FAB)m/z:339(M+:4)
元素分析:Calcd(%)C=62.15,H=4.69
Found(%) C=62.01,H=4.75
Yield 1.36 g, 98% yield
Molecular formula: C 24 H 18 O 2 (338.40)
Melting point: 299.8 ° C
Shape: white crystal 1H NMR (CDC1 3 ) δ = 7.85 (2H, s), 7.80 (8H, m), 7.43 (4H, m), 4.66 (2H, s), 4. 22 (2H, s)
[270 MHz]
13C NMR (CDC1 3 ) δ = 137.349, 135, 876, 132, 722, 127.574, 125.876, 125.813, 125.220, 123.324, 68.411, 51.187
[100.4MHz]
Infrared absorption spectrum (KBr) cm −1 : 3432.67, 370.68 (OH)
Mass spectrum (FAB) m / z: 339 (M +: 4)
Elemental analysis: Calcd (%) C = 62.15, H = 4.69
Found (%) C = 62.01, H = 4.75

(工程4)
不活性ガス雰囲気下三つ口反応容器にdry−DMSO(ジメチルスルフォキシド)(132mmo1,9.4m1)、dry−CH2C12 69m1を加え、アセトン/液体窒素バスで−60℃に冷却した。液温を−60℃に保ちながら無水トルフルオロ酢酸119mmo1(16.5m1)をゆっくり滴下し10分撹拌した。その後、最少量のdry‐DMSO(ジメチルスルフォキシド)に溶解させた6,13−Dihydro−15,16−dihydoxy−6,13−ethanopentacene(3.81mmo1,1.29g)をゆっくりと滴下し、15時間撹拌した。液温を−60℃に保ちながらトリエチルアミン(275mmo1,20.7m1)を滴下後1.5時間撹拌した。反応溶液を2MHC1(200m1)にゆっくり注ぎ、CH2C12で抽出した。得られた有機層をイオン交換水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、減圧下濃縮し粗生成物を得た。これに酢酸エチルを加えて不溶物をろ取し、6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneを得た。
(Process 4)
In a three-necked reaction vessel under an inert gas atmosphere, dry-DMSO (dimethyl sulfoxide) (132 mmol, 9.4 ml) and dry-CH 2 C1 2 69 ml were added and cooled to −60 ° C. with an acetone / liquid nitrogen bath. . While maintaining the liquid temperature at −60 ° C., 119 mmol of trifluoroacetic anhydride (16.5 ml) was slowly added dropwise and stirred for 10 minutes. Thereafter, 6,13-Dihydro-15,16-dihydroxy-6,13-ethanolpentene (3.81 mmol, 1.29 g) dissolved in a minimum amount of dry-DMSO (dimethyl sulfoxide) was slowly added dropwise, Stir for 15 hours. While maintaining the liquid temperature at −60 ° C., triethylamine (275 mmol, 10.7 ml) was added dropwise, followed by stirring for 1.5 hours. The reaction solution was slowly poured into 2M HCl (200 ml) and extracted with CH 2 C 1 2 . The obtained organic layer was washed with ion exchanged water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain a crude product. Ethyl acetate was added thereto, and the insoluble material was collected by filtration to obtain 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione.

収量0.55g,収率43%
分子式:C24142(334.37)
融点:318℃乃至323℃
形状:黄色結晶
lH NMR(CDC13)δ=7.94(4H,s),7.84(4H,m),7.52(4H,m),5.31(2H,s)
[270MHz]
13C NMR(CDC13)δ=185.165,133.585,131.851,127.862,127.017,125.364,60.603
[67.8MHz]
赤外吸収スペクトル(KBr)cm-1:1754.90,1735.62(C=O)
マススペクトル(DIEI)m/z:335(M+:4)
元素分析:Calcd(%)C=86.21,H=4.22
Found(%) C=86.41,H=4.40
Yield 0.55g, Yield 43%
Molecular formula: C 24 H 14 O 2 (334.37)
Melting point: 318 ° C to 323 ° C
Shape: yellow crystal 1H NMR (CDC1 3 ) δ = 7.94 (4H, s), 7.84 (4H, m), 7.52 (4H, m), 5.31 (2H, s)
[270 MHz]
13C NMR (CDC1 3 ) δ = 185.165, 133.585, 131.851, 127.862, 1277.017, 125.364, 60603
[67.8MHz]
Infrared absorption spectrum (KBr) cm −1 : 1754.90, 1735.62 (C═O)
Mass spectrum (DIEI) m / z: 335 (M +: 4)
Elemental analysis: Calcd (%) C = 86.21, H = 4.22
Found (%) C = 86.41, H = 4.40

合成例2
合成例1で例示した6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneの合成法において、合成例1とは別の合成法を以下に示す。
Synthesis example 2
In the synthesis method of 6,13-Dihydro-6,13-ethanepentene-15,16-dione exemplified in Synthesis Example 1, a synthesis method different from Synthesis Example 1 is shown below.

(工程1)
ペンタセン(1.39g、5.0mmol)、ビニレンカーボネート(0.32g、5.0mmol)、キシレン(95ml)をオートクレーブに入れ、180℃で72時間撹拌させた。反応後、減圧下濃縮、乾燥させることで下記一般式(11)で示される化合物が得られた(1.78g、98%)。
(Process 1)
Pentacene (1.39 g, 5.0 mmol), vinylene carbonate (0.32 g, 5.0 mmol), and xylene (95 ml) were placed in an autoclave and stirred at 180 ° C. for 72 hours. After the reaction, the compound represented by the following general formula (11) was obtained by concentration and drying under reduced pressure (1.78 g, 98%).

Figure 2007273938
Figure 2007273938

工程(2)
工程(1)で得られた化合物(1g、2.7mmol)を反応容器に入れ、1,4−ジオキサン(30ml)に溶解させた。そこへ(4M)NaOH(11.3ml)を加え、1時間還流させた。反応終了後、反応物を水に注ぎ、酢酸エチルで抽出し、有機層を水、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥させた後減圧下濃縮した。こうして、目的物である6,13−Dihydro−15,16−dihydoxy−6,13−ethanopentaceneを得た(0.91g、100%)。
Process (2)
The compound (1 g, 2.7 mmol) obtained in the step (1) was put in a reaction vessel and dissolved in 1,4-dioxane (30 ml). (4M) NaOH (11.3 ml) was added thereto, and the mixture was refluxed for 1 hour. After completion of the reaction, the reaction product was poured into water and extracted with ethyl acetate. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. Thus, 6,13-Dihydro-15,16-dihydroxy-6,13-ethanolpentene, which was the target product, was obtained (0.91 g, 100%).

工程(3)
反応容器を窒素置換し、ジメチルスルホキシド(8.6ml、93.5mmol)、塩化メチレン(48ml)を加えた。反応容器を−60℃に冷却してからトリフルオロ酢酸無水物(11.7ml、84.3mmol)を加え、10分間撹拌した。撹拌後、工程(2)で得られた6,13−Dihydro−15,16−dihydoxy−6,13−ethanopentacene(0.96g、2.7mmol)をジメチルスルホキシド(4ml)に溶解させたものを反応溶液中へゆっくりと滴下した。滴下後、−60℃のまま1.5時間撹拌してからトリエチルアミン(27.5ml)を加えた。その後さらに1.5時間撹拌してから室温に戻し、反応溶液を10%塩酸150ml中へ注ぎ、塩化メチレンで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧下濃縮した。得られた粗生成物を酢酸エチルで洗浄することで目的物である6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dione(0.45g、50%)。
Step (3)
The reaction vessel was purged with nitrogen, and dimethyl sulfoxide (8.6 ml, 93.5 mmol) and methylene chloride (48 ml) were added. The reaction vessel was cooled to −60 ° C., trifluoroacetic anhydride (11.7 ml, 84.3 mmol) was added, and the mixture was stirred for 10 minutes. After stirring, the reaction was performed by dissolving 6,13-Dihydro-15,16-dihydroxy-6,13-ethanolpentene (0.96 g, 2.7 mmol) obtained in step (2) in dimethyl sulfoxide (4 ml). Slowly dropped into the solution. After the dropwise addition, the mixture was stirred at -60 ° C. for 1.5 hours, and triethylamine (27.5 ml) was added. The mixture was further stirred for 1.5 hours and then returned to room temperature. The reaction solution was poured into 150 ml of 10% hydrochloric acid and extracted with methylene chloride. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure. The obtained crude product was washed with ethyl acetate to obtain the desired product, 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione (0.45 g, 50%).

合成例3
次に、dibromo−6,13−dihydro−6,13−ethenopentacene−15,16−dioneを例にとって示す。
Synthesis example 3
Next, dibromo-6, 13-dihydro-6, 13-ethenepentene-15, 16-dione will be described as an example.

(工程1)
2,6−Dibromoanthracene(2.41mmol,0.67g)、vinylene carbonate(3.80mmol,0.21ml)、無水キシレン(10ml)をオートクレーブに入れ、180℃で3日間反応させた。その後、室温に戻し、減圧下濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。それにより2,6−dibromo−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonateを得た(0.73g,72%)。
(Process 1)
2,6-Dibromoanthracene (2.41 mmol, 0.67 g), vinylene carbonate (3.80 mmol, 0.21 ml) and anhydrous xylene (10 ml) were placed in an autoclave and reacted at 180 ° C. for 3 days. Then, it returned to room temperature and concentrated under pressure reduction. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography. As a result, 2,6-dibromo-9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-cis-11,12-diyl carbonate was obtained (0.73 g, 72%).

(工程2)
工程1で得られた2,6−dibromo−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonate(0.58mmol,0.24g)、文献(K.Ito, T.Suzuki, Y.Sakamoto, D.Kubota, Y.Inoue, F.Sato, S.Tokito, Angew.Chem.Int.Ed. 2003,42,1159から1162.)に記載の方法によって得られたBoronic ester(1.33mmol,0.40g)、tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)(0.066mmol,0.077g)、トルエン(202ml)、1N Na2CO3(8.5ml)をフラスコに入れ、窒素置換し、18時間還流した。その後、室温に戻してからセライトろ過をし、ろ物をトルエンで洗浄した。その後、ろ液を減圧下濃縮し、得られた粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製した。それにより、目的物である2,6−(2’−Anthryl)−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonateが得られた(0.089g,25%)。
(Process 2)
2,6-dibromo-9,10-dihydro-9,10-ethananthracene-cis-11,12-diyl carbonate (0.58 mmol, 0.24 g) obtained in Step 1; literature (K. Ito, T. et al. Boronic tes obtained by the method described in Suzuki, Y. Sakamoto, D. Kubota, Y. Inoue, F. Sato, S. Tokyo, Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 1159 to 1162. 1.33mmol, 0.40g), tetrakis (triphenylphosphine ) palladium (0) (0.066mmol, 0.077g), toluene (202ml), 1N Na 2 CO 3 (8.5ml) and the flask Put, purged with nitrogen, and the mixture was refluxed for 18 hours. Then, after returning to room temperature, cerite filtration was carried out, and the residue was washed with toluene. Thereafter, the filtrate was concentrated under reduced pressure, and the resulting crude product was purified by silica gel chromatography. As a result, 2,6- (2′-Anthryl) -9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-cis-11,12-diyl carbonate, which was the target product, was obtained (0.089 g, 25%). .

(工程3)
工程4で得られた2,6−(2’−Anthryl)−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−cis−11,12−diyl carbonate(0.11mmol,0.067g)を4N NaOH(2ml)、1,4−dioxane(4ml)の混合溶液中に入れ、窒素置換した。その後、1時間還流し、室温に戻した。そこへ水を加え、クロロホルムで抽出した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥、減圧下濃縮することでジオール体が得られた。得られたジオール体を合成例1(工程4)と同様の方法でSwern酸化した。それにより、目的物である2,6−Dianthryl−9,10−dihydro−9,10−ethanoanthracene−11,12−dioneが得られた(0.046g,69%)。
(Process 3)
2,6- (2′-Anthryl) -9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-cis-11,12-diyl carbonate (0.11 mmol, 0.067 g) obtained in Step 4 was added to 4N NaOH ( 2 ml) and 1,4-dioxane (4 ml) and purged with nitrogen. Thereafter, the mixture was refluxed for 1 hour and returned to room temperature. Water was added thereto and extracted with chloroform. The organic layer was washed with water and saturated brine, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain a diol. The obtained diol was subjected to Swern oxidation in the same manner as in Synthesis Example 1 (Step 4). As a result, 2,6-Dianthryl-9,10-dihydro-9,10-ethanolanthracene-11,12-dione, which was the target product, was obtained (0.046 g, 69%).

樹脂溶液aの調製
エタノール49.5g、1−ブタノール49.5gよりなる混合溶媒に市販のフレーク状のメチルシルセスキオキサン(MSQ)(昭和電工製、商品名GR650)1.0gを溶解させることで、樹脂溶液aを調製した。
Preparation of Resin Solution a Dissolve 1.0 g of commercially available flaky methylsilsesquioxane (MSQ) (trade name GR650, manufactured by Showa Denko) in a mixed solvent consisting of 49.5 g of ethanol and 49.5 g of 1-butanol. Thus, a resin solution a was prepared.

樹脂溶液bの調製
エタノール49.5g、1−ブタノール49.5gよりなる混合溶媒にメチルトリメトキシシラン1.0gを完全に溶解させた。この溶液に蒸留水0.83gと蟻酸0.05gを加え、室温で48時間攪拌し、シリカゾルbを調製した。
Preparation of Resin Solution b 1.0 g of methyltrimethoxysilane was completely dissolved in a mixed solvent consisting of 49.5 g of ethanol and 49.5 g of 1-butanol. To this solution, 0.83 g of distilled water and 0.05 g of formic acid were added and stirred at room temperature for 48 hours to prepare silica sol b.

(実施例1)
図1に本実施例におけるトップ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1とした。このシリコン基板表層を熱酸化して得られた5000Åの酸化シリコン膜をゲート絶縁層2とした。次に絶縁層の表面に樹脂溶液aをスピンコート法(回転数5000rpm)で塗布した。次にこの塗膜をホットプレートに移して100℃で5分、220℃で30分間加熱した。このようにしてA層3(ポリシロキサン層)を形成した。
Example 1
FIG. 1 shows a structure of a top electrode type field effect transistor in this embodiment.
First, a highly doped N-type silicon substrate was used as the gate electrode 1. A 5000-inch silicon oxide film obtained by thermally oxidizing the surface layer of the silicon substrate was used as the gate insulating layer 2. Next, the resin solution a was applied to the surface of the insulating layer by spin coating (rotation speed: 5000 rpm). Next, this coating film was transferred to a hot plate and heated at 100 ° C. for 5 minutes and at 220 ° C. for 30 minutes. In this way, A layer 3 (polysiloxane layer) was formed.

次にこのようにしてA層3を形成した基板上に、合成例1で合成した6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneの1.0重量%クロロホルム溶液をスピンコート法により塗布した。回転数は1000rpmとした。それにより、塗膜を形成した。さらに、このようにして塗膜を形成した基板を120℃に設定したホットプレート上に載せ、熱吸収フィルターとブルーフィルターを通し、日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を5分間照射した。それによってB層6(有機半導体層)を形成した。   Next, a 1.0 wt% chloroform solution of 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione synthesized in Synthesis Example 1 is spin-coated on the substrate on which the A layer 3 is thus formed. It was applied by the method. The rotation speed was 1000 rpm. Thereby, a coating film was formed. Furthermore, the substrate on which the coating film is formed in this way is placed on a hot plate set at 120 ° C., passed through a heat absorption filter and a blue filter, and the light of a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P.I. Irradiated for 5 minutes. Thereby, B layer 6 (organic semiconductor layer) was formed.

B層6の上に、マスクを用いてAuを蒸着し、ソース電極4、ドレイン電極5を形成した。電極作製時の条件は、蒸着装置チャンバー内の真空度は1×10-6torr、基板の温度は室温とした。また、得られた電極の膜厚は100nmであった。 On the B layer 6, Au was evaporated using a mask to form the source electrode 4 and the drain electrode 5. The electrode was prepared under the conditions that the degree of vacuum in the vapor deposition apparatus chamber was 1 × 10 −6 torr and the substrate temperature was room temperature. Moreover, the film thickness of the obtained electrode was 100 nm.

以上の手順でチャネル長L=50μm、チャネル幅W=3mm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)を用いて測定した。 A field effect transistor having a channel length L = 50 μm and a channel width W = 3 mm was produced by the above procedure. V d -I d and V g -I d curves of the prepared transistor were measured using a parameter analyzer 4156C (trade name) manufactured by Agilent.

移動度μ(cm2/Vs)は以下の式(1)に従って算出した。 The mobility μ (cm 2 / Vs) was calculated according to the following formula (1).

Figure 2007273938
Figure 2007273938

ここで、Ciはゲート絶縁膜の単位面積あたりの静電容量(F/cm2)、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。またId、Vg、Vthはそれぞれドレイン電流(A)、ゲート電圧(V)、しきい値電圧(V)である。また、Vd=−80VにおけるVg=−80Vと0VのIdの比をon/off比とした。得られた結果から算出した電界効果移動度は、0.18cm2/Vsであった。また、on/off比は1.5×105であった。 Here, Ci is the capacitance per unit area of the gate insulating film (F / cm 2 ), and W and L are the channel width (mm) and channel length (μm) shown in the examples, respectively. I d , V g , and V th are a drain current (A), a gate voltage (V), and a threshold voltage (V), respectively. In addition, the ratio of V g = -80 V and 0V of I d in V d = -80 V as the on / off ratio. The field effect mobility calculated from the obtained results was 0.18 cm 2 / Vs. The on / off ratio was 1.5 × 10 5 .

(実施例2)
実施例1で用いた樹脂溶液aを樹脂溶液bに変えた以外は実施例1と同様の操作で4つの素子を作製し、実施例1と同様の電気特性評価を行った。得られた結果から算出した電界効果移動度は0.34cm2/Vsであった。また、on/off比は2.0×106であった。
(Example 2)
Four elements were produced in the same manner as in Example 1 except that the resin solution a used in Example 1 was changed to the resin solution b, and the same electrical characteristics evaluation as in Example 1 was performed. The field effect mobility calculated from the obtained result was 0.34 cm 2 / Vs. The on / off ratio was 2.0 × 10 6 .

(実施例3及び比較例1)
2枚の石英ガラス上に6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneの1.5重量%クロロホルム溶液を展開し成膜した。そのうちの1枚は、120℃に設定したホットプレート上で熱吸収フィルターとブルーフィルターを通し、日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を5分間照射した。もう1枚は室温で熱吸収フィルターとブルーフィルターを通し、日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を5分間照射した。このとき、2つのサンプルは共にペンタセン特有の青色に変化していた。このようにして、光と熱を同時に与えて形成した有機半導体膜と光のみを与えて形成した有機半導体膜が得られた。この2つのサンプルを大気中に10日間放置し、再び膜の色を確認したところ、光と熱を同時に与えて形成した有機半導体膜は青色が残っていた。一方、光のみを与えて形成した有機半導体膜は退色していた。
(Example 3 and Comparative Example 1)
A 1.5 wt% chloroform solution of 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione was developed on two quartz glasses to form a film. One of them passed through a heat absorption filter and a blue filter on a hot plate set at 120 ° C., and was irradiated with light from a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P.I. The other was passed through a heat absorption filter and a blue filter at room temperature, and irradiated with light from a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P.I. At this time, both of the two samples changed to the blue color peculiar to pentacene. In this way, an organic semiconductor film formed by applying light and heat simultaneously and an organic semiconductor film formed by applying only light were obtained. When these two samples were left in the atmosphere for 10 days and the color of the film was confirmed again, the organic semiconductor film formed by applying light and heat simultaneously remained blue. On the other hand, the organic semiconductor film formed by applying only light has faded.

(比較例2)
実施例1と同様の酸化シリコン膜付きハイドープN型シリコン基板上に、合成例1で合成した6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneの1.0重量%クロロホルム溶液をスピンコート法により塗布した。回転数は1000rpmとした。それにより、塗膜を形成した。さらに、このようにして塗膜を形成した基板を120℃に設定したホットプレート上に載せ、熱吸収フィルターとブルーフィルターを通し、日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を5分間照射した。それによってB層6(有機半導体層)を形成した。
(Comparative Example 2)
On a highly doped N-type silicon substrate with a silicon oxide film similar to that in Example 1, a 1.0 wt% chloroform solution of 6,13-Dihydro-6,13-ethanolpentene-15,16-dione synthesized in Synthesis Example 1 was added. The coating was performed by a spin coating method. The rotation speed was 1000 rpm. Thereby, a coating film was formed. Furthermore, the substrate on which the coating film is formed in this way is placed on a hot plate set at 120 ° C., passed through a heat absorption filter and a blue filter, and the light of a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P.I. Irradiated for 5 minutes. Thereby, B layer 6 (organic semiconductor layer) was formed.

B層6の上に、マスクを用いてAuを蒸着し、ソース電極4、ドレイン電極5を形成した。電極作製時の条件は、蒸着装置チャンバー内の真空度は1×10-6torr、基板の温度は室温とした。また、得られた電極の膜厚は100nmであった。光照射後、前駆体層である黄色い層からペンタセン層である青色の層へと変化していることを確認した。その上にマスクを用いて金の蒸着を行い、ソース電極4、ドレイン電極5を形成した。 On the B layer 6, Au was evaporated using a mask to form the source electrode 4 and the drain electrode 5. The electrode was prepared under the conditions that the degree of vacuum in the vapor deposition apparatus chamber was 1 × 10 −6 torr and the substrate temperature was room temperature. Moreover, the film thickness of the obtained electrode was 100 nm. It confirmed that it changed from the yellow layer which is a precursor layer to the blue layer which is a pentacene layer after light irradiation. On top of that, gold was deposited using a mask to form a source electrode 4 and a drain electrode 5.

以上の手順で同一基板にチャネル長L=50μm、チャネル幅W=3mmの電界効果型トランジスタを作成し、実施例1と同様の電気特性評価を行った。得られた結果から算出した電界効果移動度は0.098cm2/Vsであった。また、on/off比は1.3×104であった。 A field effect transistor having a channel length L = 50 μm and a channel width W = 3 mm was formed on the same substrate by the above procedure, and the same electrical characteristics evaluation as in Example 1 was performed. The field effect mobility calculated from the obtained result was 0.098 cm 2 / Vs. The on / off ratio was 1.3 × 10 4 .

(比較例3)
A層を形成するまでは実施例1と同様の操作で行った。この基板上に6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneの1.0重量%クロロホルム溶液からスピンコート法により塗布した。回転数は1000rpmとした。それにより、塗膜を形成した。さらに、塗膜を形成した基板に、熱吸収フィルターとブルーフィルターを通し、日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を室温で15分間照射した。ここで、前駆体層である黄色い層からペンタセン層である青色の層へと変化していることを確認した。その上にマスクを通して金の蒸着を行い、ソース電極4、ドレイン電極5を形成した。
(Comparative Example 3)
The same operation as in Example 1 was performed until the A layer was formed. On this board | substrate, it apply | coated by the spin coat method from the 1.0 weight% chloroform solution of 6,13-Dihydro-6,13-ethanepentene-15,16-dione. The rotation speed was 1000 rpm. Thereby, a coating film was formed. Further, the substrate on which the coating film was formed was irradiated with light from a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P-I Co., Ltd. for 15 minutes through a heat absorption filter and a blue filter. Here, it confirmed that it changed from the yellow layer which is a precursor layer to the blue layer which is a pentacene layer. On top of this, gold was deposited through a mask to form a source electrode 4 and a drain electrode 5.

以上の手順で同一基板にチャネル長L=50μm、チャネル幅W=3mmの電界効果型トランジスタを作成し、実施例1と同様の電気特性評価を行った。しかし、半導体特性は得られなかった。   A field effect transistor having a channel length L = 50 μm and a channel width W = 3 mm was formed on the same substrate by the above procedure, and the same electrical characteristics evaluation as in Example 1 was performed. However, no semiconductor characteristics were obtained.

(比較例4)
A層を形成するまでは実施例1と同様の操作で行った。この基板上に6,13−Dihydro−6,13−ethanopentacene−15,16−dioneの1.0重量%クロロホルム溶液からスピンコート法により塗布した。回転数は1000rpmとした。それにより、塗膜を形成した。さらに、塗膜を形成した基板に、熱吸収フィルターとブルーフィルターを通し、日本ピー・アイ株式会社製メタルハライドランプ(PCS−UMX250)の光を室温で15分間照射し、その後、120℃に設定したホットプレート上で15分間加熱した。ここで、前駆体層である黄色い層からペンタセン層である青色の層へと変化していることを確認した。その上にマスクを通して金の蒸着を行い、ソース電極4、ドレイン電極5を形成した。得られた結果から算出した電界効果移動度は3.4×10-4cm2/Vsであった。また、on/off比は5.0×102であった。
(Comparative Example 4)
The same operation as in Example 1 was performed until the A layer was formed. On this board | substrate, it apply | coated by the spin coat method from the 1.0 weight% chloroform solution of 6,13-Dihydro-6,13-ethanepentene-15,16-dione. The rotation speed was 1000 rpm. Thereby, a coating film was formed. Further, the substrate on which the coating film was formed was passed through a heat absorption filter and a blue filter, and irradiated with light from a metal halide lamp (PCS-UMX250) manufactured by Nippon P-I Co., Ltd. for 15 minutes at room temperature, and then set to 120 ° C. Heat on hot plate for 15 minutes. Here, it confirmed that it changed from the yellow layer which is a precursor layer to the blue layer which is a pentacene layer. On top of this, gold was deposited through a mask to form a source electrode 4 and a drain electrode 5. The field effect mobility calculated from the obtained results was 3.4 × 10 −4 cm 2 / Vs. The on / off ratio was 5.0 × 10 2 .

これらの結果から、本発明の実施例にかかる電界効果型トランジスタは、結晶性と配向性の優れた膜が形成されるため、移動度と膜の安定性が比較例にかかる電界効果型トランジスタと比べて優れていることがわかる。   From these results, since the field effect transistor according to the example of the present invention forms a film having excellent crystallinity and orientation, the mobility and stability of the film are different from those of the field effect transistor according to the comparative example. It turns out that it is superior.

本発明の製造方法により得られた半導体素子は、特性のばらつきが少なく、高い耐久性を備えているので、プラスチックICカード、情報タグ、ディスプレイなどの等に利用することができる。   Since the semiconductor element obtained by the manufacturing method of the present invention has little variation in characteristics and high durability, it can be used for plastic IC cards, information tags, displays, and the like.

本発明の電界効果型トランジスタの一実施態様の一部を示す模式的な概略断面図である。It is a typical schematic sectional drawing which shows a part of one embodiment of the field effect transistor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ゲート電極
2 絶縁層
3 A層(ポリシロキサン化合物を含有する層ないし結晶化促進層)
4 ソース電極
5 ドレイン電極
6 B層(有機半導体層)
1 Gate electrode 2 Insulating layer 3 A layer (layer containing polysiloxane compound or crystallization promoting layer)
4 Source electrode 5 Drain electrode 6 B layer (organic semiconductor layer)

Claims (24)

有機半導体層を有する半導体素子の製造方法において、基体上に結晶化促進層を設ける工程と、該結晶化促進層の上に有機半導体前駆体を付与する工程と、該有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与えて有機半導体からなる層を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体素子の製造方法。   In a method for manufacturing a semiconductor device having an organic semiconductor layer, a step of providing a crystallization promoting layer on a substrate, a step of applying an organic semiconductor precursor on the crystallization promoting layer, and light energy on the organic semiconductor precursor And a step of forming a layer made of an organic semiconductor by simultaneously applying heat energy and thermal energy. 前記基体を外部から加熱することにより前記熱エネルギーを付与することを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein the thermal energy is applied by heating the base from outside. 前記結晶化促進層が結晶粒同士の接合を促進する機能を有することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein the crystallization promoting layer has a function of promoting bonding between crystal grains. 前記有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与えて有機半導体からなる層を形成する工程が、該有機半導体前駆体に脱離反応を生じさせる工程を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   2. The step of forming a layer made of an organic semiconductor by simultaneously applying light energy and thermal energy to the organic semiconductor precursor includes a step of causing a desorption reaction in the organic semiconductor precursor. 4. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3. 前記脱離反応として逆ディールスアルダー反応を用いることを特徴とする請求項4に記載の半導体素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a reverse Diels-Alder reaction is used as the elimination reaction. 前記結晶化促進層の上に有機半導体前駆体を付与する工程が、該有機半導体前駆体を含有する溶液を該結晶化促進層の上に塗布もしくは印刷する工程であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   The step of applying an organic semiconductor precursor on the crystallization promoting layer is a step of applying or printing a solution containing the organic semiconductor precursor on the crystallization promoting layer. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of 1 to 5. 前記結晶化促進層として、ポリシロキサン化合物を含有する層を設けることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein a layer containing a polysiloxane compound is provided as the crystallization promoting layer. 前記ポリシロキサン化合物のうちの少なくとも一種として、下記一般式(1)で示される構造を少なくとも有する化合物を用いることを特徴とする請求項7に記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、R1乃至R4は置換または非置換の炭素原子数1〜8のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基またはシロキサンユニットのいずれかである。R1乃至R4の各々は同じでも異なっていてもよい。nは1以上の整数である。)
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein a compound having at least a structure represented by the following general formula (1) is used as at least one of the polysiloxane compounds.
Figure 2007273938
(In the formula, R 1 to R 4 are a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, .R 1 to R 4 is either a substituted or unsubstituted phenyl group, or a siloxane unit Each may be the same or different, and n is an integer of 1 or more.)
前記ポリシロキサン化合物のうちの少なくとも一種として、下記一般式(2)または下記一般式(3)で示される構造を少なくとも有するポリシロキサン化合物を用いることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、R5乃至R8は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R5乃至R8の各々は同じでも異なっていてもよい。mおよびnは0以上の整数であり、mとnの和は1以上の整数である。)
Figure 2007273938
(式中、R9乃至R12は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R9乃至R12の各々は同じでも異なっていてもよい。rおよびpは0以上の整数であり、rとpの和は1以上の整数である。)
The semiconductor according to claim 7 or 8, wherein a polysiloxane compound having at least a structure represented by the following general formula (2) or the following general formula (3) is used as at least one of the polysiloxane compounds. Device manufacturing method.
Figure 2007273938
(Wherein R 5 to R 8 are any of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 5 to R 8 is (M and n are integers of 0 or more, and the sum of m and n is an integer of 1 or more.)
Figure 2007273938
(Wherein R 9 to R 12 are each a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 9 to R 12 May be the same or different, r and p are integers of 0 or more, and the sum of r and p is an integer of 1 or more.)
前記有機半導体前駆体として、下記一般式(4)及び(5)で示されるビシクロ構造の中から選ばれる少なくとも1種を部分構造として分子内に1つ以上有する化合物を用いることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、R13及びR14は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、NR15のいずれかを示す。ここでR15は炭素数1以上12以下の直鎖または分岐アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルエステル基、アリール基、水酸基より選ばれる1種を示す。)
Figure 2007273938
(式中、R16は酸素原子または硫黄原子を示す。)
The compound having at least one selected from the bicyclo structure represented by the following general formulas (4) and (5) as a partial structure in the molecule is used as the organic semiconductor precursor. Item 10. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 1 to 9.
Figure 2007273938
(In the formula, R 13 and R 14 each independently represents an oxygen atom, a sulfur atom, or NR 15 , where R 15 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group. , An alkoxy group, an alkylthio group, an alkyl ester group, an aryl group, and a hydroxyl group.
Figure 2007273938
(In the formula, R 16 represents an oxygen atom or a sulfur atom.)
前記有機半導体前駆体として、下記一般式(6)で示される化合物を用いることを特徴とする請求項10に記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、A環は一般式(4)または(5)で示されるビシクロ環のいずれかを示す。R17、R18は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、エステル基またはフェニル基を示す。R19からR26は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、アラルキル基、フェノキシ基、シアノ基、ニトロ基、エステル基、カルボキシル基またはハロゲン原子を示す。R17、R18、R19からR26は互いに同一であっても異なっていても良い。R20とR21、R24とR25は互いに連結し、A環あるいは5員または6員複素環を形成していても良い。t、uおよびvは0以上の整数である。tからvの和は1以上の整数である。)
The method for producing a semiconductor element according to claim 10, wherein a compound represented by the following general formula (6) is used as the organic semiconductor precursor.
Figure 2007273938
(In the formula, the A ring represents any of the bicyclo rings represented by the general formula (4) or (5). R 17 and R 18 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an ester group, or a phenyl group. R 19 to R 26 each represents a hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, aryl group, heterocyclic group, aralkyl group, phenoxy group, cyano group, nitro group, ester group, carboxyl group or halogen atom R 17 , R 18 R 19 to R 26 may be the same as or different from each other, and R 20 and R 21 , R 24 and R 25 are connected to each other to form an A ring or a 5- or 6-membered heterocyclic ring. T, u, and v are integers greater than or equal to 0. The sum of t to v is an integer greater than or equal to 1.)
前記一般式(6)で示される化合物として、A環が前記一般式(4)で示され、且つR13及びR14が酸素原子である化合物を用いることを特徴とする請求項11に記載の半導体素子の製造方法。 12. The compound according to claim 11, wherein the compound represented by the general formula (6) is a compound in which the A ring is represented by the general formula (4) and R 13 and R 14 are oxygen atoms. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記半導体素子として電界効果型トランジスタを製造することを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a field effect transistor is manufactured as the semiconductor device. 有機半導体層を有する電界効果型トランジスタの製造方法において、基体上に、ポリシロキサン化合物を含有する層を設ける工程と、該ポリシロキサン化合物を含有する層の上に有機半導体前駆体を付与する工程と、該有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与えて有機半導体からなる層を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とする半導体素子の製造方法。   In the method for producing a field effect transistor having an organic semiconductor layer, a step of providing a layer containing a polysiloxane compound on a substrate, and a step of applying an organic semiconductor precursor on the layer containing the polysiloxane compound; And a step of simultaneously applying light energy and heat energy to the organic semiconductor precursor to form a layer made of an organic semiconductor. 前記ポリシロキサン化合物のうちの少なくとも一種として、下記一般式(1)で示される構造を少なくとも有する化合物を用いることを特徴とする請求項14に記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、R1乃至R4は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基またはシロキサンユニットのいずれかである。R1乃至R4の各々は同じでも異なっていてもよい。nは1以上の整数である。)
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein a compound having at least a structure represented by the following general formula (1) is used as at least one of the polysiloxane compounds.
Figure 2007273938
(In the formula, R 1 to R 4 are any of substituted or unsubstituted alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, alkenyl groups, substituted or unsubstituted phenyl groups, or siloxane units. R 1 to R 4 Each may be the same or different, and n is an integer of 1 or more.)
前記ポリシロキサン化合物のうちの少なくとも一種として、下記一般式(2)または下記一般式(3)で示される構造を少なくとも有するポリシロキサン化合物を用いることを特徴とする請求項14または15に記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、R5乃至R8は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R5乃至R8の各々は同じでも異なっていてもよい。mおよびnは0以上の整数であり、mとnの和は1以上の整数である。)
Figure 2007273938
(式中、R9乃至R12は置換または非置換の炭素原子数1以上8以下のアルキル基、アルケニル基、または置換または非置換のフェニル基のいずれかである。R9乃至R12の各々は同じでも異なっていてもよい。rおよびpは0以上の整数であり、rとpの和は1以上の整数である。)
16. The semiconductor according to claim 14, wherein a polysiloxane compound having at least a structure represented by the following general formula (2) or the following general formula (3) is used as at least one of the polysiloxane compounds. Device manufacturing method.
Figure 2007273938
(Wherein R 5 to R 8 are any of a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, and a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 5 to R 8 is (M and n are integers of 0 or more, and the sum of m and n is an integer of 1 or more.)
Figure 2007273938
(Wherein R 9 to R 12 are each a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group, or a substituted or unsubstituted phenyl group. Each of R 9 to R 12 May be the same or different, r and p are integers of 0 or more, and the sum of r and p is an integer of 1 or more.)
前記有機半導体前駆体として、下記一般式(4)及び(5)で示されるビシクロ構造の中から選ばれる少なくとも1種を部分構造として分子内に1つ以上有する化合物を用いることを特徴とする請求項14乃至16のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、R13及びR14は、それぞれ独立に、酸素原子、硫黄原子、NR15のいずれかを示す。ここでR15は炭素数1以上12以下の直鎖または分岐アルキル基、アルケニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アルキルエステル基、アリール基、水酸基より選ばれる1種を示す。)
Figure 2007273938
(式中、R16は酸素原子または硫黄原子を示す。)
The compound having at least one selected from the bicyclo structure represented by the following general formulas (4) and (5) as a partial structure in the molecule is used as the organic semiconductor precursor. Item 17. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 14 to 16.
Figure 2007273938
(In the formula, R 13 and R 14 each independently represents an oxygen atom, a sulfur atom, or NR 15 , where R 15 is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkenyl group. , An alkoxy group, an alkylthio group, an alkyl ester group, an aryl group, and a hydroxyl group.
Figure 2007273938
(In the formula, R 16 represents an oxygen atom or a sulfur atom.)
前記有機半導体前駆体として、下記一般式(6)で示される化合物を用いることを特徴とする請求項17に記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2007273938
(式中、A環は一般式(4)または(5)で示されるビシクロ環のいずれかを示す。R17、R18は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、エステル基またはフェニル基を示す。R19からR26は水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、複素環基、アラルキル基、フェノキシ基、シアノ基、ニトロ基、エステル基、カルボキシル基またはハロゲン原子を示す。R17、R18、R19からR26は互いに同一であっても異なっていても良い。R20とR21、R24とR25は互いに連結し、A環あるいは5員または6員複素環を形成していても良い。t、uおよびvは0以上の整数である。tからvの和は1以上の整数である。)
The method for producing a semiconductor element according to claim 17, wherein a compound represented by the following general formula (6) is used as the organic semiconductor precursor.
Figure 2007273938
(In the formula, the A ring represents any of the bicyclo rings represented by the general formula (4) or (5). R 17 and R 18 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an ester group, or a phenyl group. R 19 to R 26 each represents a hydrogen atom, alkyl group, alkoxy group, aryl group, heterocyclic group, aralkyl group, phenoxy group, cyano group, nitro group, ester group, carboxyl group or halogen atom R 17 , R 18 R 19 to R 26 may be the same as or different from each other, and R 20 and R 21 , R 24 and R 25 are connected to each other to form an A ring or a 5- or 6-membered heterocyclic ring. T, u, and v are integers greater than or equal to 0. The sum of t to v is an integer greater than or equal to 1.)
前記一般式(6)で示される化合物として、A環が前記一般式(4)で示され、且つR13及びR14が酸素原子である化合物を用いることを特徴とする請求項18に記載の半導体素子の製造方法。 The compound represented by the general formula (6) is a compound in which the A ring is represented by the general formula (4) and R 13 and R 14 are oxygen atoms. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記基体を外部から加熱することにより前記熱エネルギーを付与することを特徴とする請求項14乃至19のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   20. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 14, wherein the thermal energy is applied by heating the base from outside. 前記有機半導体前駆体に光エネルギーと熱エネルギーとを同時に与えて有機半導体からなる層を形成する工程が、該有機半導体前駆体に脱離反応を生じさせる工程を含むことを特徴とする請求項14乃至20のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   15. The step of forming a layer made of an organic semiconductor by simultaneously applying light energy and thermal energy to the organic semiconductor precursor includes a step of causing a desorption reaction in the organic semiconductor precursor. The manufacturing method of the semiconductor element in any one of thru | or 20. 前記脱離反応として逆ディールスアルダー反応を用いることを特徴とする請求項21に記載の半導体素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 21, wherein a reverse Diels-Alder reaction is used as the elimination reaction. 前記ポリシロキサン化合物を含有する層の上に有機半導体前駆体を付与する工程が、該有機半導体前駆体を含有する溶液を該ポリシロキサン化合物を含有する層の上に塗布もしくは印刷する工程であることを特徴とする請求項14乃至22のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   The step of providing the organic semiconductor precursor on the layer containing the polysiloxane compound is a step of applying or printing a solution containing the organic semiconductor precursor on the layer containing the polysiloxane compound. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein: 前記半導体素子として電界効果型トランジスタを製造することを特徴とする請求項14乃至23のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   24. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 14, wherein a field effect transistor is manufactured as the semiconductor element.
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