TWI713227B - ｎ型半導體元件和互補型半導體裝置、其製造方法以及使用上述的無線通訊裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明藉由簡便的製程來提供優異的互補型半導體元件。本發明的n型半導體元件為包括基材，且於所述基材上包括源極電極、汲極電極、閘極電極、閘極絕緣層、半導體層的n型驅動半導體元件，並且於相對於所述半導體層而與所述閘極絕緣層相反的一側含有第2絕緣層，所述第2絕緣層含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物，所述半導體層含有於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體。

Description

n型半導體元件和互補型半導體裝置、其製造方法以及使用上述的無線通訊裝置
本發明是有關於一種n型半導體元件和互補型半導體裝置、其製造方法以及使用上述的無線通訊裝置。
近年來，使用無線射頻辨識系統(Radio Frequency IDentification，RFID)技術作為非接觸型標籤的無線通訊系統的開發正在進行。RFID系統中，於稱為讀取器/撰寫器的無線收發機與RFID標籤之間進行無線通訊。
RFID標籤被期待於物流管理、商品管理、防止扒竊等多種用途中的利用，於交通卡等積體電路(Integrated Circuit，IC)卡、商品標籤等一部分中開始導入。RFID標籤包括用於IC晶片與讀取器/撰寫器的無線通訊的天線。設置於標籤內的天線接收由讀取器/撰寫器發送的載波，IC晶片內的驅動電路動作。
RFID標籤被期待於所有商品中使用。為此，必須降低製造成本，研究出自使用真空或高溫的製造製程中脫離，且使用塗佈‧印刷技術的可撓性且廉價者。
例如，提出了於IC晶片內的驅動電路中使用成形性優異的有機半導體作為半導體層的場效型電晶體(Field-Effect Transistor，以下稱為FET)。藉由以墨水的形式利用有機半導體， 可利用噴墨技術或網版技術等，於可撓性基板上直接形成電路圖案。因此，正在積極研究代替現有的無機半導體而使用碳奈米管(Carbon Nanotube，CNT)或有機半導體的FET(例如參照專利文獻1)。
RFID標籤內的驅動電路為了抑制其電力消耗等，而通常由包含p型FET及n型FET的互補型電路所構成。但是已知使用CNT的FET於大氣中通常顯示出p型半導體元件的特性。另外，使用有機半導體的FET為單一通道。因此，利用同一材料無法構成互補型電路，必須於p型FET及n型FET中分別選擇材料，製造製程變得繁雜，產生生產的效率下降與製造成本的增加的問題。
因此，研究出將使用CNT的FET進行真空加熱處理或摻雜離子而轉換為n型半導體元件(例如參照專利文獻2、非專利文獻1)，或者使用兩極性有機半導體材料(例如參照專利文獻3~專利文獻4)來形成包含同一材料的互補型電路。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2009/139339號
[專利文獻2]美國專利申請公開第2003/122133號說明書
[專利文獻3]日本專利特開2008-311594號公報
[專利文獻4]日本專利特開2014-116564號公報
[非專利文獻]
[非專利文獻1]奈米快報1(Nano Letters. 1)，第453-456頁(2001)
專利文獻2中，研究出於CNT中摻雜氧或鉀離子而轉換為n型半導體元件的方法。然而，存在氧難以作為元素而分離，鉀離子難以操作的問題。
非專利文獻1中，研究出如下方法：利用光微影技術對使用CNT的FET進行圖案保護後，進行200℃、10小時的真空加熱處理而轉換為n型半導體元件的方法。然而，必須長時間進行真空狀態下的高溫處理，存在製程的長時間化或製造成本的增加等問題。
專利文獻3中，n型FET與p型FET的各電極、絕緣層以及半導體層設為同一材料，僅對n型FET，於閘極絕緣膜與源極及汲極電極上分別形成分極性薄膜，藉此形成互補型電路。然而，必須追加用以將分極性薄膜選擇性地僅形成於n型FET上的步驟，存在製造步驟數變多的問題。
專利文獻4中，研究出與將稠五苯用於半導體層中的n型FET的半導體層區域接觸，而於閘極絕緣膜側設置包含硼化鑭的層區域。然而，必須重新形成硼化鑭層，存在製造成本增加的問題。
本發明著眼於所述課題，目的在於利用簡便的製程來提 供優異的n型半導體元件、以及互補型半導體裝置。
為了解決所述課題，本發明包括以下的構成。
即，本發明為一種n型半導體元件，其包括：基材；源極電極、汲極電極及閘極電極；與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層；使所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層；以及於相對於所述半導體層而與所述閘極絕緣層相反的一側與所述半導體層接觸的第2絕緣層；並且所述半導體層含有於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體，所述第2絕緣層含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物。
本發明的其他構成為一種n型半導體元件，其包括：基材；源極電極、汲極電極及閘極電極；與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層；使所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層；以及於相對於所述半導體層而與所述閘極絕緣層相反的一側與所述半導體層接觸的第2絕緣層；並且所述半導體層含有碳奈米管， 所述第2絕緣層含有具有通式(2)的結構的有機化合物。
另外，本發明包括以下的構成。即，本發明為一種互補型半導體裝置，其包括：所述n型半導體元件、以及p型半導體元件；所述p型半導體元件包括：基材；源極電極、汲極電極及閘極電極；與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層；以及使所述半導體層與所述閘極絕緣層絕緣的閘極絕緣層；並且所述p型半導體元件的半導體層含有於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體。
依據本發明，可藉由簡便的製程來製作高功能的使用CNT的n型半導體元件、高功能的互補型半導體元件、以及使用上述元件的無線通訊裝置。
1:基材
2:閘極電極
3:閘極絕緣層
4:半導體層
5:源極電極
6:汲極電極
7:碳奈米管複合體
8:n型半導體元件的第2絕緣層
10、30、35、50、70:p型半導體元件
20、40、45、60、80:n型半導體元件
15:p型驅動半導體元件
25:n型驅動半導體元件
75:p型FET
85:n型FET
90:天線
100:金屬圓柱
101:基板
Vin:輸入信號
GND:接地電位
圖1是表示作為本發明的實施形態之一的n型半導體元件的示意剖面圖。
圖2是表示作為本發明的實施形態之一的n型半導體元件的示意剖面圖。
圖3是表示作為本發明的實施形態之一的n型半導體元件的 示意剖面圖。
圖4是表示作為本發明的實施形態之一的n型半導體元件的示意剖面圖。
圖5(a)、(b)、(c)、(d)及(e)是表示作為本發明的實施形態之一的n型半導體元件的製造步驟的剖面圖。
圖6是表示作為本發明的實施形態之一的互補型半導體裝置的示意剖面圖。
圖7是表示作為本發明的實施形態之一的互補型半導體裝置的示意剖面圖。
圖8是表示作為本發明的實施形態之一的互補型半導體裝置的示意剖面圖。
圖9是表示作為本發明的實施形態之一的互補型半導體裝置的示意剖面圖。
圖10是表示p型半導體元件與n型半導體元件不為同一結構的情況下的互補型半導體裝置的示意剖面圖。
圖11是表示p型半導體元件與n型半導體元件不為同一結構的情況下的互補型半導體裝置的示意剖面圖。
圖12是對本發明的互補型半導體裝置的功能進行說明的示意圖。
圖13(a)、(b)、(c)、(d)及(e)是表示作為本發明的實施形態之一的互補型半導體裝置的製造步驟的剖面圖。
圖14是表示使用本發明的n型半導體元件或者互補型半導體 裝置的無線通訊裝置的一例的方塊圖。
圖15(a)是對彎折時的電極的耐密合性進行評價時的示意立體圖。
圖15(b)是對彎折時的電極的耐密合性進行評價時的示意立體圖。
<n型半導體元件>
本發明的n型半導體元件包括：基材，源極電極、汲極電極及閘極電極，與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層，使所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層，以及於相對於所述半導體層而與所述閘極絕緣層相反的一側與所述半導體層接觸的第2絕緣層；並且所述半導體層含有於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體，所述第2絕緣層含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物。
另外，本發明的其他實施形態的n型半導體元件包括：基材，源極電極、汲極電極及閘極電極，與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層，使所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層，以及於相對於所述半導體層而與所述閘極絕緣層相反的一側與所述半導體層接觸的第2絕緣層；並且所述半導體層含有碳奈米管，所述第2絕緣層含有具有通式(2)的結構的有機化合物。
圖1是表示本發明的n型半導體元件的第一實施形態的 示意剖面圖。
包括：形成於絕緣性基材1上的閘極電極2、覆蓋其的閘極絕緣層3、設置於其上的源極電極5及汲極電極6、設置於該些電極之間的半導體層4、以及覆蓋半導體層的第2絕緣層8。半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體、或者碳奈米管7，第2絕緣層8含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物或者具有通式(2)的結構的有機化合物。
該結構為所謂的底部閘極‧底部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的下側，且於半導體層的下表面配置有源極電極及汲極電極。
圖2是表示本發明的n型半導體元件的第二實施形態的示意剖面圖。
包括：形成於絕緣性基材1上的源極電極5及汲極電極6、設置於該些電極之間的第2絕緣層8、與該些電極接觸的半導體層4、覆蓋半導體層4的閘極絕緣層3、以及設置於其上的閘極電極2。半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體、或者碳奈米管7，第2絕緣層8含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物或者具有通式(2)的結構的有機化合物。
該結構為所謂的頂部閘極‧底部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的上側、且於半導體層的下表面配置有源極電極及汲極電極。
圖3是表示本發明的n型半導體元件的第三實施形態的 示意剖面圖。
包括：形成於絕緣性基材1上的閘極電極2、覆蓋其的閘極絕緣層3、設置於其上的半導體層4、形成於其上的源極電極5及汲極電極6、以及設置於該些之上的第2絕緣層8。半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體、或者碳奈米管7，第2絕緣層8含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物或者具有通式(2)的結構的有機化合物。
該結構為所謂的底部閘極‧頂部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的下側、且於半導體層的上表面配置有源極電極及汲極電極。
圖4是表示本發明的n型半導體元件的第四實施形態的示意剖面圖。
包括：形成於絕緣性基材1上的第2絕緣層8、形成於其上的半導體層4、形成於其上的源極電極5及汲極電極6、覆蓋該些的閘極絕緣層3、以及設置於其上的閘極電極2。半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體、或者碳奈米管7，第2絕緣層8含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物或者具有通式(2)的結構的有機化合物。
該結構為所謂的頂部閘極‧頂部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的上側、且於半導體層的上表面配置有源極電極及汲極電極。
本發明的n型半導體元件的實施形態並不限定於該些。 另外，只要無特別說明，則以下的說明不論實施形態如何均共通。
(絕緣性基材)
絕緣性基材只要至少配置有電極系統的面為絕緣性，則可為任意材質者。例如適合使用：矽晶圓、玻璃、藍寶石、氧化鋁燒結體等無機材料，聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚矽氧烷、聚乙烯基苯酚(polyvinyl phenol，PVP)、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚乙烯、聚苯硫醚、聚對二甲苯等有機材料等。另外，例如亦可為於矽晶圓上形成有PVP膜者或於聚對苯二甲酸乙二酯上形成有聚矽氧烷膜者等積層有多種材料者。
(電極)
閘極電極、源極電極及汲極電極中使用的材料若為通常可用作電極的導電材料，則可為任意者。例如可列舉：氧化錫、氧化銦、氧化錫銦(Indium Tin Oxide，ITO)等導電性金屬氧化物；鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋅、鋁、銦、鉻、鋰、鈉、鉀、銫、鈣、鎂、鈀、鉬、非晶矽或多晶矽等金屬或該些金屬的合金；碘化銅、硫化銅等無機導電性物質；聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺；聚乙烯二氧噻吩與聚苯乙烯磺酸的錯合物等；藉由碘等的摻雜等來提高導電率的導電性聚合物等；碳材料等；以及包含有機成分及導電體的材料等，但並不限定於該些。
該些電極材料可單獨使用，亦可將多種材料積層或者混合來使用。
其中，就電極的柔軟性增加、於彎曲時密合性亦良好、電性連接變得良好的方面而言，較佳為包含有機成分及導電體。有機成分並無特別限制，可列舉：單體、寡聚物或聚合物、光聚合起始劑、塑化劑、調平劑、界面活性劑、矽烷偶合劑、消泡劑、顏料等。就電極的耐彎折性提高的觀點而言，較佳為寡聚物或聚合物。
寡聚物或聚合物並無特別限定，可使用：丙烯酸樹脂、環氧樹脂、酚醛清漆樹脂、酚樹脂、聚醯亞胺前驅物、聚醯亞胺等，但就彎曲時的耐龜裂性的觀點而言，較佳為丙烯酸樹脂。推定其原因在於：丙烯酸樹脂的玻璃轉移溫度為100℃以下，於導電膜的熱硬化時軟化，導電體粒子間的黏結提高。
所謂丙烯酸樹脂是於重複單元中至少包含由丙烯酸系單體而來的結構的樹脂。作為丙烯酸系單體的具體例，可使用具有碳-碳雙鍵的所有化合物，較佳為可列舉：
丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、異丙烷丙烯酸酯、丙烯酸縮水甘油酯、N-甲氧基甲基丙烯醯胺、N-乙氧基甲基丙烯醯胺、N-正丁氧基甲基丙烯醯胺、N-異丁氧基甲基丙烯醯胺、丁氧基三乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸二環戊酯、丙烯酸二環戊烯酯、丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸異冰片酯、丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基乙二醇丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸八氟戊酯、丙烯 酸苯氧基乙酯、丙烯酸硬脂基酯、丙烯酸三氟乙酯、丙烯醯胺、丙烯酸胺基乙酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸1-萘酯、丙烯酸2-萘酯、苯硫酚丙烯酸酯、苄基硫醇丙烯酸酯等丙烯酸系單體以及將該些的丙烯酸酯取代為甲基丙烯酸酯者；或苯乙烯、對甲基苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯甲基苯乙烯、羥基甲基苯乙烯等苯乙烯類；γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、1-乙烯基-2-吡咯啶酮等。
該些丙烯酸系單體可單獨使用或者使用兩種以上。
導電體若為通常可用作電極的導電材料，則可為任意者，較佳為金屬粒子。其原因在於：藉此於導電膜表面形成凹凸，利用藉由閘極絕緣膜進入該凹凸中而產生的定準(anchor)效應，導電膜與閘極絕緣膜的密合性進一步提高。藉由因該導電膜的凹凸而引起的導電膜與閘極絕緣膜的密合性提高，耐彎折性、或反覆施加電壓時的電特性中的元件的可靠性進一步改善。
作為金屬粒子，具體而言較佳為包含金、銀、銅、鉑、鉛、錫、鎳、鋁、鎢、鉬、釕、鉻、鈦、碳或銦的至少一種的金屬粒子。可將該些金屬粒子單獨使用，作為合金、或者混合粒子來使用。
該些中，就導電性的觀點而言，較佳為金、銀、銅或鉑的粒子。其中，就成本、穩定性的觀點而言，更佳為銀的粒子。另外，就導電膜的電阻率降低的觀點而言，尤佳為包含碳黑。
導電膜表面的凹凸的指標可列舉導電膜表面的算術平 均粗糙度(Ra)。例如，Ra較佳為5nm~200nm。藉由Ra為5nm以上，有效地表現出定準效應。另外，藉由Ra為200nm以下，可製成無針孔缺陷的閘極絕緣膜。藉由不產生針孔缺陷，可防止元件的短路。
此外，表面粗糙度可利用表面形狀測定裝置或原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)來測定。於使用表面形狀測定裝置的情況下，於導電膜上的任意5處進行Ra的測定，採用該些的平均值。於使用AFM的情況下，亦於導電膜上的任意5處進行Ra的測定，採用該些的平均值。該些測定方法根據導電膜的尺寸來分開使用。於利用任一種方法均可測定的情況下，採用以表面形狀測定裝置來測定的值。
導電膜中的金屬粒子的平均粒徑較佳為0.01μm~5μm，更佳為0.01μm~2μm。若平均粒徑為0.01μm以上，則粒子彼此的接觸概率提高，可降低所製作的電極的比電阻值、以及斷線概率。另外，若平均粒徑為5μm以下，則成為耐彎折性高的導電膜。另外，若平均粒徑為2μm以下，則電極的表面平滑度、圖案精度、尺寸精度進一步提高。
此外，本發明中，導電膜中的金屬粒子的平均粒徑例如可藉由如下方式來推算：使用掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)，以10000倍的倍率來觀察電極的剖面，對自所獲得的圖像中隨機選擇的100個粒子的粒徑測定長度，求出其平均的值。所謂粒徑，於形狀為球形的情況下，其直徑為 粒徑。於形狀為球形以外的情況下，對於某1個粒子，將利用電子顯微鏡來觀察的最大寬度與最小寬度的平均值作為該粒子的粒徑來推算。
導電膜中的導電體的量較佳為導電膜的70重量%~95重量%的範圍內，下限更佳為80質量%以上，上限更佳為90重量%以下。藉由在該範圍內，可降低導電膜的比電阻值、以及斷線概率。
另外，閘極電極、源極電極及汲極電極的寬度、厚度、源極電極5及汲極電極6的間隔為任意。電極寬度較佳為10μm~10mm，厚度較佳為0.01μm~100μm，源極電極及汲極電極的間隔較佳為1μm~1mm，但並不限定於此。
電極的形成方法可列舉：使用電阻加熱蒸鍍、電子束、濺鍍、鍍敷、化學氣相沈積(Chemical Vapor Deposition，CVD)、離子鍍塗佈、噴墨、印刷等公知技術的方法。另外，可列舉如下方法等：利用旋轉塗佈法、刀片塗佈法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗佈機法、模板法、印刷轉印法、浸漬提拉法等公知的技術，將包含所述有機成分及導電體的糊料塗佈於絕緣基板上，使用烘箱、加熱板、紅外線等進行乾燥而形成。只要可取得導通，則電極的形成方法並無特別限制。
另外，作為電極圖案的形成方法，可利用公知的光微影法等，將利用所述方法製作的電極薄膜形成為所需形狀的圖案，或者亦可於電極物質的蒸鍍或濺鍍時經由所需形狀的遮罩而形成 圖案。
(閘極絕緣層)
閘極絕緣層中使用的材料並無特別限定，可列舉：氧化矽、氧化鋁等無機材料；聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚矽氧烷、聚乙烯基苯酚(PVP)等有機高分子材料；或者無機材料粉末與有機材料的混合物。
其中，較佳為含有包含矽與碳的鍵的有機化合物者。
有機化合物可列舉：通式(9)所表示的矽烷化合物、通式(10)所表示的含環氧基的矽烷化合物、或者該些化合物的縮合物或者將該些化合物作為共聚合成分的聚矽氧烷等。該些化合物中，聚矽氧烷由於絕緣性高，可進行低溫硬化，故而更佳。
R14 mSi(OR15)4-m (9)
此處，R14表示氫、烷基、雜環基、芳基或者烯基，於R14存在多個的情況下，各個R14可相同亦可不同。R15表示氫、烷基、醯基或者芳基，於R15存在多個的情況下，各個R15可相同亦可不同。m表示1~3的整數。
R16 nR17 lSi(OR18)4-n-l (10)
此處，R16表示於鏈的一部分中具有1個以上環氧基的烷基， 於R16存在多個的情況下，各個R16可相同亦可不同。R17表示氫、烷基、雜環基、芳基或者烯基，於R17存在多個的情況下，各個R17可相同亦可不同。R18表示氫、烷基、醯基或者芳基，於R18存在多個的情況下，各個R18可相同亦可不同。l表示0~2的整數，n表示1或2。其中，l+n≦3。
R14~R18中的烷基、醯基及芳基的說明與後述R19~R24中的說明同樣。
R14及R17中的所謂雜環基，例如表示由吡喃環、哌啶環、醯胺環等在環內具有碳以外的原子的脂肪族環所衍生的基團，其可具有取代基，亦可不具有取代基。雜環基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
R14及R17中的所謂烯基，例如表示乙烯基、烯丙基、丁二烯基等包含雙鍵的不飽和脂肪族烴基，其可具有取代基，亦可不具有取代基。烯基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
R16的所謂於鏈的一部分中具有環氧基的烷基是表示於鏈的一部分中具有相鄰的2個碳原子與1個氧原子鍵結而形成的3員環醚結構的烷基。其包括以下情況的任一種：烷基中碳利用作為最長連續的部分的主鏈中所含的相鄰的2個碳原子的情況，與利用主鏈以外的部分、所謂側鏈中所含的相鄰的2個碳原子的情況。
藉由導入通式(9)所表示的矽烷化合物作為聚矽氧烷 的共聚合成分，可於可見光區域中保持高透明性，並且可提高膜的絕緣性、耐化學品性，且可形成絕緣膜內的捕集少的絕緣膜。
另外，若通式(9)中的m個R14的至少1個為芳基，則絕緣膜的柔軟性提高，可防止龜裂產生，因此較佳。
具體而言，通式(9)所表示的矽烷化合物可列舉：乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、十八烷基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、對甲苯基三甲氧基矽烷、苄基三甲氧基矽烷、α-萘基三甲氧基矽烷、β-萘基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、甲基苯基二甲氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷、甲基乙烯基二乙氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3-氯丙基甲基二乙氧基矽烷、環己基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基二甲氧基矽烷、十八烷基甲基二甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷、三氟乙基三甲氧基矽烷、三氟乙基三乙氧基矽烷、三氟乙基三異丙氧基矽烷、三氟丙基三甲氧基矽烷、三氟丙基三乙氧基矽烷、 三氟丙基三異丙氧基矽烷、十七氟癸基三甲氧基矽烷、十七氟癸基三乙氧基矽烷、十七氟癸基三異丙氧基矽烷、十三氟辛基三乙氧基矽烷、十三氟辛基三甲氧基矽烷、十三氟辛基三異丙氧基矽烷、三氟乙基甲基二甲氧基矽烷、三氟乙基甲基二乙氧基矽烷、三氟乙基甲基二異丙氧基矽烷、三氟丙基甲基二甲氧基矽烷、三氟丙基甲基二乙氧基矽烷、三氟丙基甲基二異丙氧基矽烷、十七氟癸基甲基二甲氧基矽烷、十七氟癸基甲基二乙氧基矽烷、十七氟癸基甲基二異丙氧基矽烷、十三氟辛基甲基二甲氧基矽烷、十三氟辛基甲基二乙氧基矽烷、十三氟辛基甲基二異丙氧基矽烷、三氟乙基乙基二甲氧基矽烷、三氟乙基乙基二乙氧基矽烷、三氟乙基乙基二異丙氧基矽烷、三氟丙基乙基二甲氧基矽烷、三氟丙基乙基二乙氧基矽烷、三氟丙基乙基二異丙氧基矽烷、十七氟癸基乙基二甲氧基矽烷、十七氟癸基乙基二乙氧基矽烷、十七氟癸基乙基二異丙氧基矽烷、十三氟辛基乙基二乙氧基矽烷、十三氟辛基乙基二甲氧基矽烷、十三氟辛基乙基二異丙氧基矽烷、對三氟苯基三乙氧基矽烷等。
所述矽烷化合物中，為了提昇交聯密度、提高耐化學品性與絕緣特性，較佳為使用：m=1的乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、乙基三乙氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、十八烷基三乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、對甲苯基三甲氧基矽烷、 苄基三甲氧基矽烷、α-萘基三甲氧基矽烷、β-萘基三甲氧基矽烷、三氟乙基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷、對三氟苯基三乙氧基矽烷。另外，就量產性的觀點而言，特佳為使用：R15為甲基的乙烯基三甲氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、十八烷基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、對甲苯基三甲氧基矽烷、苄基三甲氧基矽烷、α-萘基三甲氧基矽烷、β-萘基三甲氧基矽烷、三氟乙基三甲氧基矽烷、三甲氧基矽烷。
另外，更佳為將通式(9)所表示的矽烷化合物組合兩種以上。其中，藉由將具有烷基的矽烷化合物與具有芳基的矽烷化合物加以組合，可兼具高絕緣性與用以防止龜裂的柔軟性，因此特佳。
另外，通式(10)所表示的含環氧基的矽烷化合物具體而言可列舉：γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三異丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三異丙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基甲基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基甲基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基甲基二異丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基甲基二異丙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基乙基二甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基) 乙基乙基二甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基乙基二乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基乙基二乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基乙基二異丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基乙基二異丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷等。
該些化合物中，為了提昇交聯密度、提高耐化學品性與絕緣特性，較佳為使用：n=1、l=0的γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三乙氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三異丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三異丙氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷。另外，就量產性的觀點而言，特佳為使用：R18為甲基的γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧基環己基)丙基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基乙基三甲氧基矽烷。
閘極絕緣層較佳為更含有包含金屬原子與氧原子的鍵的金屬化合物。金屬化合物若為包含金屬原子與氧原子的鍵者，則並無特別限制，例如可例示金屬氧化物、金屬氫氧化物等。金屬化合物中所含的金屬原子若為形成金屬螯合物者，則並無特別限定，可列舉：鎂、鋁、鈦、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鋯、釕、鈀、銦、鉿、鉑等。其中，就獲取容易性、成本、金屬螯合物的穩定性的方面而言，較佳為鋁。
閘極絕緣層中，相對於碳原子與矽原子的合計100重量份，較佳為包含10重量份~180重量份的所述金屬原子。藉由設為該範圍，而進一步提高絕緣特性。
相對於閘極絕緣層中的碳原子與矽原子的合計100重量份而言的所述金屬原子的重量比可藉由X射線光電子光譜法(X-Ray Photoelectron Spectroscopy，XPS)來判定。
閘極絕緣層的膜厚較佳為0.05μm~5μm，更佳為0.1μm~1μm。藉由設為該範圍的膜厚，容易形成均勻的薄膜。膜厚可利用原子力顯微鏡或橢圓偏振(ellipsometry)法等來測定。
閘極絕緣層的製作方法並無特別限制，例如可列舉如下方法：對於藉由將包含形成絕緣層的材料的組成物塗佈於基板上且進行乾燥而獲得的塗佈膜，視需要進行熱處理。塗佈方法可列舉：旋轉塗佈法、刀片塗佈法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗佈機法、模板法、印刷轉印法、浸漬提拉法、噴墨法等公知的塗佈方法。塗佈膜的熱處理的溫度較佳為在100℃~300℃的範圍內。
此處，例如藉由將如下組成物，即，含有(A)鋁螯合物、(B)重量平均分子量為1000以上的聚合物、以及(C)溶媒，且相對於(A)100重量份而包含5重量份~90重量份的(B)的組成物，於基板上進行塗佈、乾燥、熱處理而形成絕緣層。所述絕緣層大致含有：包含矽與碳的鍵的有機化合物、以及包含鋁原子與氧原子的鍵的化合物，且相對於碳原子與矽原子的合計100重量份，包含10重量份~180重量份的所述鋁原子。
此外，所述的組成物與絕緣層中的原子的含有比率的關係為粗略的傾向，例如根據金屬原子的種類等，未必滿足所述的關係。
絕緣層可為單層，亦可為多層。另外，可由多種絕緣性材料來形成一層，亦可將多種絕緣性材料積層而形成多個絕緣層。
(CNT複合體)
所謂於CNT的表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的狀態，是指共軛系聚合體包覆CNT的表面的一部分、或者全部的狀態。推測共軛系聚合體可包覆CNT的原因在於：藉由由兩者的共軛系結構而來的π電子雲重疊，而產生相互作用。CNT是否由共軛系聚合體所包覆，可藉由被包覆的CNT的反射色自未被包覆的CNT的顏色而與共軛系聚合體的顏色接近來判斷。可以定量的方式，藉由X射線光電子光譜法(XPS)等的元素分析，對附著物的存在以及附著物相對於CNT的重量比進行鑑定。
另外，就對CNT的附著的容易度而言，共軛系聚合體的重量平均分子量較佳為1000以上。此處，所謂共軛系聚合體是指重複單元採取共軛結構、且聚合度為2以上的化合物。
藉由使CNT的表面的至少一部分附著共軛系聚合體，可於不損及CNT所保有的高的電特性的情況下，將CNT均勻地分散於溶液中。另外，可利用塗佈法，由均勻分散有CNT的溶液來形成均勻分散的CNT膜。藉此，可實現高的半導體特性。
使CNT上附著共軛系聚合體的方法可列舉：(I)於熔融 的共軛系聚合體中添加CNT而混合的方法；(II)使共軛系聚合體溶解於溶媒中，於其中添加CNT而混合的方法；(III)利用超音波等，使CNT預先分散於溶媒中，向其中添加共軛系聚合體而混合的方法；(IV)於溶媒中加入共軛系聚合體及CNT，對該混合體系照射超音波而混合的方法等。本發明中，可使用任一種方法，亦可將多種方法加以組合。
共軛系聚合體可列舉：聚噻吩系聚合體、聚吡咯系聚合體、聚苯胺系聚合體、聚乙炔系聚合體、聚對伸苯基系聚合體、聚對伸苯基伸乙烯系聚合體等，但並無特別限定。所述聚合體較佳為使用單一的單體單元排列而成者，亦使用將不同的單體單元進行嵌段共聚合而成者、進行無規共聚合而成者。另外，亦可使用進行接枝聚合而成者。
所述聚合體中，本發明中較佳為使用對CNT的附著容易，容易形成CNT複合體的聚噻吩系聚合體。更佳為於重複單元中包含環中具有含氮雙鍵的縮合雜芳基單元及噻吩單元者。
環中具有含氮雙鍵的縮合雜芳基單元可列舉：噻吩并吡咯、吡咯并噻唑、吡咯并噠嗪、苯并咪唑、苯并三唑、苯并噁唑、苯并噻唑、苯并噻二唑、喹啉、喹噁啉、苯并三嗪、噻吩并噁唑、噻吩并吡啶、噻吩并噻嗪、噻吩并吡嗪等單元。該些單元中特佳為苯并噻二唑單元或者喹噁啉單元。藉由包括該些單元，CNT與共軛系聚合體的密合性增加，可使CNT更良好地分散於半導體層中。
進而，所述共軛系聚合體特佳為具有以下的通式(11)所表示的結構者。
Figure 106102286-A0305-02-0026-1
此處，R19~R24可相同亦可不同，分別表示：氫、烷基、環烷基、雜環基、烯基、環烯基、炔基、烷氧基、烷硫基、芳基醚基、芳基硫醚基、芳基、雜芳基、鹵素原子、氰基、甲醯基、胺甲醯基、胺基、烷基羰基、芳基羰基、羧基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、烷基羰氧基、芳基羰氧基或者矽烷基。另外，R19~R24亦可由鄰接的基團彼此來形成環結構。A選自單鍵、伸芳基、伸噻吩基除外的伸雜芳基、伸乙烯基、伸乙炔基中。l及m分別表示0~10的整數，l+m≧1。n表示2~1000的範圍。於l、m及n為2以上的情況下，各個重複單元中，R19~R24以及A可相同亦可不同。
所謂烷基，例如表示甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基等飽和脂肪族烴基，可具有取代基，亦可不具有取代基。於具有取代基的情況下，對取代基並無特別限制，例如可列舉烷氧基、芳基、雜芳基等，該些取代基亦可更具有取代基。另外，烷基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性 或成本的方面而言，較佳為1以上、20以下，更佳為1以上、8以下。
所謂環烷基，例如表示環丙基、環己基、降冰片基、金剛烷基等飽和脂環式烴基，可具有取代基，亦可不具有取代基。於具有取代基的情況下，對取代基並無特別限制，例如可列舉：烷基、烷氧基、芳基、雜芳基等，該些取代基亦可更具有取代基。只要無特別說明，則與該些取代基相關的說明於以下的記載中亦共通。環烷基的碳數並無特別限定，較佳為3以上、20以下的範圍。
所謂雜環基，例如表示由吡喃環、哌啶環、醯胺環等在環內具有碳以外的原子的脂肪族環所衍生的基團，可具有取代基，亦可不具有取代基。雜環基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂烯基，例如表示乙烯基、芳基、丁二烯基等包含雙鍵的不飽和脂肪族烴基，可具有取代基，亦可不具有取代基。烯基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂環烯基，例如表示環戊烯基、環戊二烯基、環己烯基等包含雙鍵的不飽和脂環式烴基，可具有取代基，亦可不具有取代基。環烯基的碳數並無特別限定，較佳為3以上、20以下的範圍。
所謂炔基，例如表示乙炔基等包含三鍵的不飽和脂肪族烴基，可其有取代基，亦可不具有取代基。炔基的碳數並無特別 限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂烷氧基，例如表示甲氧基、乙氧基、丙氧基等將醚鍵的一者以脂肪族烴基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。烷氧基的碳數並無特別限定，較佳為1以上、20以下的範圍。
所謂烷硫基是烷氧基的醚鍵的氧原子經取代為硫原子者，可具有取代基，亦可不具有取代基。烷硫基的碳數並無特別限定，較佳為1以上、20以下的範圍。
所謂芳基醚基，例如表示苯氧基、萘氧基等將醚鍵的一者以芳香族烴基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基醚基的碳數並無特別限定，較佳為6以上、40以下的範圍。
所謂芳基硫醚基是芳基醚基的醚鍵的氧原子經取代為硫原子者，可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基硫醚基的碳數並無特別限定，較佳為6以上、40以下的範圍。
所謂芳基，例如表示苯基、萘基、聯苯基、蒽基、菲基、三聯苯基、芘基等芳香族烴基，可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基的碳數並無特別限定，較佳為6以上、40以下的範圍。
所謂雜芳基，例如表示呋喃基、硫苯基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、吡啶基、喹啉基等在一個或多個環內具有碳以外的原子的芳香族基，可具有取代基，亦可不具有取代基。雜芳基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、30以下的範圍。
所謂鹵素原子表示氟、氯、溴或碘。
所謂烷基羰基，例如表示乙醯基、己醯基等將羰基鍵的一者以脂肪族烴基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。烷基羰基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂芳基羰基，例如表示苯甲醯基等將羰基鍵的一者以芳香族烴基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基羰基的碳數並無特別限定，較佳為7以上、40以下的範圍。
所謂烷氧基羰基，例如表示甲氧基羰基等將羰基鍵的一者以烷氧基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。烷氧基羰基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂芳氧基羰基，例如表示苯氧基羰基等將羰基鍵的一者以芳氧基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。芳氧基羰基的碳數並無特別限定，較佳為7以上、40以下的範圍。
所謂烷基羰氧基，例如表示乙醯氧基等將醚鍵的一者以烷基羰基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。烷基羰氧基的碳數並無特別限定，較佳為2以上、20以下的範圍。
所謂芳基羰氧基，例如表示苯甲醯氧基等將醚鍵的一者以芳基羰基所取代的官能基，可具有取代基，亦可不具有取代基。芳基羰氧基的碳數並無特別限定，較佳為7以上、40以下的範圍。
胺甲醯基、胺基及矽烷基可具有取代基，亦可不具有取代基。於具有取代基的情況下，例如可列舉：烷基、環烷基、芳 基、雜芳基等，該些取代基亦可更具有取代基。
於由鄰接的基團彼此相互鍵結而形成環結構的情況下，如所述通式(11)中所說明，例如R19與R20相互鍵結而形成共軛或非共軛的縮合環。作為縮合環的構成元素，除了碳以外，亦可包含氮、氧、硫、磷、矽原子，進而亦可與其他的環縮合。
繼而，對通式(11)的A進行說明。所謂伸芳基表示二價(鍵結部位為2處)的芳香族烴基，可未經取代，亦可經取代。經取代的情況下的取代基的例子可列舉所述烷基、雜芳基、或鹵素。伸芳基的較佳具體例可列舉：伸苯基、伸萘基、伸聯苯基、伸菲基、伸蒽基、伸三聯苯基、伸芘基、伸茀基、伸苝基等。
所謂伸雜芳基表示二價的雜芳香環基，可未經取代，亦可經取代。作為伸雜芳基的較佳具體例，除了伸吡啶基、伸吡嗪基、伸喹啉基(quinolinylene)、伸異喹啉基(isoquinolylene)、伸喹噁啉基、伸吖啶基、伸吲哚基、伸咔唑基等以外，可列舉：由苯并呋喃、二苯并呋喃、苯并噻吩、二苯并噻吩、苯并二噻吩、苯并矽羅(benzosilole)及二苯并矽羅等雜芳香環所衍生的二價基團等。
通式(11)的l及m表示0~10的整數，l+m≧1。藉由在結構中含有噻吩單元，則與CNT的密合性提高，CNT的分散性提高，因此較佳為l及m分別為1以上，尤佳為l+m≧4。另外，就單體的合成、以及其後的聚合的容易度而言，較佳為l+m≦12。
n表示共軛系聚合體的聚合度，為2~1000的範圍。考 慮到對CNT的附著的容易度，n較佳為3~500的範圍。本發明中，聚合度n是由重量平均分子量來求出的值。重量平均分子量是使用凝膠滲透層析法(Gel Permeation Chromatography，GPC)來測定，且使用聚苯乙烯的標準試樣進行換算而求出。
另外，就CNT複合體的形成的容易度而言，共軛系聚合體較佳為可溶於溶媒中，較佳為R19~R24的至少一者為烷基。
共軛系聚合體可列舉具有如下所述的結構者。
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另外，共軛系聚合體可利用公知的方法來合成。例如，將噻吩彼此連結的方法可列舉：將鹵化噻吩與噻吩硼酸或者噻吩硼酸酯於鈀觸媒下進行偶合的方法、將鹵化噻吩與噻吩格任亞試劑(Grignard reagent)於鎳或鈀觸媒下進行偶合的方法。另外，於將其他單元與噻吩單元連結的情況下，亦可利用同樣的方法，將鹵化的其他單元與噻吩單元進行偶合。另外，可藉由在以所述方式獲得的單體的末端導入聚合性官能基，於鈀觸媒或鎳觸媒下進行聚合而獲得共軛系聚合體。
共軛系聚合體較佳為將合成過程中使用的原料或副產物等雜質去除。去除雜質的方法例如可使用：矽膠管柱層析法、索氏萃取法(Soxhlet extraction method)、過濾法、離子交換法、螯合物法等。亦可將該些方法組合兩種以上。
CNT可使用：1片碳膜(石墨烯片)捲繞為圓筒狀的單層CNT、2片石墨烯片捲繞為同心圓狀的2層CNT、多片石墨烯片捲繞為同心圓狀的多層CNT的任一者，但為了獲得高的半導體特性，較佳為使用單層CNT。CNT可利用電弧放電法、化學氣相成長法(CVD法)、雷射‧剝蝕法等而獲得。
另外，CNT更佳為包含80重量%以上的半導體型CNT。 尤佳為包含95重量%以上的半導體型CNT。獲得半導體型為80重量%以上的CNT的方法可使用已知的方法。例如可列舉：於密度梯度劑的共存下進行超離心的方法；使特定的化合物選擇性地附著於半導體型或金屬型CNT的表面，利用溶解性的差來進行分離的方法；利用電氣性質的差，藉由電泳等來進行分離的方法等。測定半導體型CNT的含有率的方法可列舉：根據可見-近紅外吸收光譜的吸收面積比來算出的方法；或根據拉曼光譜(raman spectrum)的強度比來算出的方法等。
本發明中，於將CNT用於半導體元件的半導體層的情況下，CNT的長度較佳為較源極電極與汲極電極間的距離更短。CNT的平均長度雖亦取決於源極電極與汲極電極間距離，但較佳為2μm以下，更佳為1μm以下。
所謂CNT的平均長度是指隨機拾取的20根CNT的長度的平均值。CNT平均長度的測定方法可列舉如下方法：自利用原子力顯微鏡、掃描型電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡等所獲得的圖像中，隨機拾取20根CNT，獲得該些的長度的平均值。
通常市售的CNT於長度上存在分佈，有時包含較電極間距離更長的CNT，因此較佳為添加使CNT較源極電極與汲極電極間距離更短的步驟。例如，藉由利用硝酸、硫酸等的酸處理、超音波處理、或者冷凍粉碎法等，將CNT切割為短纖維狀的方法有效。另外，就提高CNT的純度的方面而言，尤佳為將利用過濾器的分離併用。
另外，CNT的直徑並無特別限定，較佳為1nm以上、100nm以下，更佳為50nm以下。
本發明中，較佳為設置使CNT均勻分散於溶媒中，利用過濾器將分散液進行過濾的步驟。藉由自濾液中獲得較過濾器孔徑更小的CNT，而效率良好地獲得較一對電極間距離更短的CNT。該情況下，過濾器較佳為使用膜濾器。過濾中使用的過濾器的孔徑只要小於一對電極間距離即可，較佳為0.5μm~10μm。
除此此外，使CNT短小化的方法可列舉：酸處理、冷凍粉碎處理等。
(半導體層)
半導體層含有所述CNT複合體或者碳奈米管。半導體層若為不阻礙電特性的範圍，則亦可更包含有機半導體或絕緣材料。另外，半導體層中的每1μm2中存在的所述CNT複合體或者碳奈米管的總長度較佳為1μm~50μm。若總長度為該範圍內，則FET的電阻降低，因此較佳。所謂半導體層中的每1μm2中存在的所述CNT複合體或者碳奈米管的總長度，是指半導體層中的任意的1μm2內存在的CNT複合體或者碳奈米管的長度的總和。CNT複合體或者碳奈米管的總長度的測定方法可列舉如下方法：自利用原子力顯微鏡、掃描型電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡等而獲得的半導體層的圖像中選擇任意的1μm2，測定該區域中所含的全部CNT複合體或者碳奈米管的長度，進行合計。
半導體層的膜厚較佳為1nm以上、100nm以下。藉由 在該範圍內，容易形成均勻的薄膜。更佳為1nm以上、50nm以下，尤佳為1nm以上、20nm以下。膜厚可利用原子力顯微鏡或橢圓偏振法等來測定。
半導體層的形成方法亦可利用電阻加熱蒸鍍、電子束、濺鍍、CVD等乾式的方法，但就製造成本或對大面積的適合的觀點而言，較佳為使用塗佈法。具體而言，較佳為可使用旋轉塗佈法、刀片塗佈法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗佈機法、模板法、印刷轉印法、浸漬提拉法、噴墨法等，可根據塗膜厚度控制或配向控制等所欲獲得的塗膜特性來選擇塗佈方法。另外，對於所形成的塗膜，亦可於大氣下、減壓下或者氮或氬等惰性氣體環境下進行退火處理。
(第2絕緣層)
第2絕緣層形成於相對於半導體層而與閘極絕緣層相反的一側。所謂相對於半導體層而與閘極絕緣層相反的一側，例如於在半導體層的上側具有閘極絕緣層的情況下是指半導體層的下側。亦可藉由形成第2絕緣層來保護半導體層。
所述第2絕緣層含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物。此種有機化合物可為任意的有機化合物，例如可列舉：醯胺系化合物、醯亞胺系化合物、脲系化合物、胺系化合物、亞胺系化合物、苯胺系化合物、腈系化合物等。
醯胺系化合物可列舉：聚醯胺、甲醯胺、乙醯胺、聚-N-乙烯基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、乙醯苯胺、苯甲醯苯胺、N- 甲基苯甲醯苯胺、磺醯胺、尼龍、聚乙烯基吡咯啶酮、N-甲基吡咯啶酮、聚乙烯基聚吡咯啶酮、β-內醯胺、γ-內醯胺、δ-內醯胺、ε-己內醯胺等。
醯亞胺系化合物可列舉：聚醯亞胺、鄰苯二甲醯亞胺、順丁烯二醯亞胺、四氧嘧啶(alloxan)、丁二醯亞胺等。
脲系化合物可列舉：脲嘧啶(uracil)、胸腺嘧碇(thymine)、脲、乙醯苯磺醯環己脲(acetohexamide)等。
胺系化合物可列舉：甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、二異丙基乙基胺、環己基胺、甲基環己基胺、二甲基環己基胺、二環己基胺、二環己基甲基胺、三環己基胺、環辛基胺、環癸基胺、環十二烷基胺、1-氮雜雙環[2.2.2]辛烷([口昆]啶(quinuclidine))、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一-7-烯(1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene，DBU)、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬-5-烯(1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene，DBN)、1,5,7-三氮雜雙環[4.4.0]癸-5-烯(1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene，TBD)、7-甲基-1,5,7-三氮雜雙環[4.4.0]癸-5-烯(7-methyl-1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene，MTBD)、聚(三聚氰胺-co-甲醛)、四甲基乙二胺、二苯基胺、三苯基胺、苯基丙胺酸等。
亞胺系化合物可列舉：伸乙基亞胺、N-甲基己烷-1-亞胺、N-甲基-1-丁基-1-己烷亞胺、丙烷-2-亞胺、甲烷二亞胺、N-甲基乙烷亞胺、乙烷-1,2-二亞胺等。
苯胺系化合物可列舉：苯胺、甲基胺基苯甲酸等。
腈系化合物可列舉：乙腈、丙烯腈等。其他的化合物可列舉：聚胺基甲酸酯、尿囊素(allantoin)、2-咪唑啶酮(imidazolidinone)、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、甲脒脲(dicyandiamidine)、瓜胺酸(citrulline)、哌啶、咪唑、嘧啶、久洛尼定(Julolidine)、聚(三聚氰胺-co-甲醛)等，但並不限定於該些。
該些化合物中，就n型半導體元件的特性提高的觀點而言，第2絕緣層較佳為含有包含選自以下的通式(1)或通式(2)中的一種以上的化合物。
Figure 106102286-A0305-02-0046-69
(R1~R4分別獨立地表示包含選自氫原子、碳原子、氮原子、氧原子、矽原子、磷原子及硫原子中的一種以上原子的基團；X1及X2分別獨立地表示下述通式(3)~通式(8)所表示的任一基團)
-H (3)
Figure 106102286-A0305-02-0046-73
-O-R10 (6)
Figure 106102286-A0305-02-0047-72
-S-R13 (8)
(R5~R13分別獨立地表示包含選自氫原子、碳原子、氮原子、氧原子、矽原子、磷原子及硫原子中的一種以上原子的基團)
進而，就材料的獲取性的觀點而言，通式(1)~通式(8)的R1~R13較佳為烴基。
其中，就FET的保存穩定性的觀點而言，第2絕緣層較佳為包含含有環結構的化合物。特別是具有環結構的胺系化合物、或者通式(1)及通式(2)含有式中記載的包含氮原子作為雜原子的環結構的化合物更佳。具有環結構的胺系化合物可列舉：環己基胺、甲基環己基胺、二甲基環己基胺、二環己基胺、二環己基甲基胺、三環己基胺、環辛基胺、環癸基胺、環十二烷基胺、苯胺、二苯基胺、三苯基胺等。含有包含氮原子作為雜原子的環結構的化合物可列舉：聚乙烯基吡咯啶酮、N-甲基吡咯啶酮、聚乙烯基聚吡咯啶酮、β-內醯胺、γ-內醯胺、δ-內醯胺、ε-己內醯胺、聚醯亞胺、鄰苯二甲醯亞胺、順丁烯二醯亞胺、四氧嘧啶、丁二醯亞胺、脲嘧啶、胸腺嘧碇、2-咪唑啶酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、[口昆]啶、DBU、DBN、TBD、MTBD、哌啶、咪唑、嘧啶、久洛尼定等。
另外，第2絕緣層尤佳為含有脒化合物及胍化合物。脒化合物可列舉DBU、DBN，胍化合物可列舉TBD、MTBD等。該些化合物由於供電子性高，且使用CNT的FET的作為n型半導體元件的性能進而提高，故而較佳。
第2絕緣層的膜厚較佳為50nm以上，更佳為100nm以上。另外，較佳為10μm以下，更佳為3μm以下。藉由設為該範圍的膜厚，容易形成均勻的薄膜。膜厚可利用原子力顯微鏡或橢圓偏振法等來測定。
第2絕緣層可為單層，亦可為多層。另外，可由多種絕緣性材料來形成1層，亦可將多種絕緣性材料積層而形成。
第2絕緣層的形成方法並無特別限定，亦可使用電阻加熱蒸鍍、電子束、濺鍍、CVD等乾式的方法，但就製造成本或對大面積的適合的觀點而言，較佳為使用塗佈法。具體而言，塗佈法較佳為可使用：旋轉塗佈法、刀片塗佈法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗佈機法、模板法、印刷轉印法、浸漬提拉法、噴墨法、滴鑄法等。可根據塗膜厚度控制或配向控制等所欲獲得的塗膜特性來選擇塗佈方法。
當使用塗佈法來形成第2絕緣層時，使第2絕緣層中使用的絕緣材料溶解的溶媒並無特別限制，可列舉：乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丁醚、丙二醇單第三丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇乙基甲醚等醚類；乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單 甲醚乙酸酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、3-甲氧基乙酸丁酯、3-甲基-3-甲氧基乙酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等酯類；丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基丁基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、2-庚酮等酮類；丁醇、異丁醇、戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二丙酮醇等醇類；甲苯、二甲苯等芳香族烴類。
亦可將該些溶媒使用兩種以上。其中，較佳為包含1氣壓下的沸點為110℃~200℃的溶劑。若沸點為110℃以上，則於溶液塗佈時抑制溶劑的揮發，塗佈性變得良好。若沸點為200℃以下，則殘存於絕緣膜中的溶劑少，獲得具有更良好的耐熱性或耐化學品性的絕緣層。另外，對於所形成的塗膜，亦可於大氣下、減壓下或者氮或氬等惰性氣體環境下進行退火處理。
以所述方式形成的n型半導體元件可藉由使閘極電壓變化來控制於源極電極與汲極電極之間流通的電流(源極‧汲極間電流)，其遷移率可使用下述的(a)式來算出。
μ=(δId/δVg)L‧D/(W‧εr‧ε‧Vsd) (a)
其中，Id為源極‧汲極間電流(A)，Vsd為源極‧汲極間電壓(V)，Vg為閘極電壓(V)，D為閘極絕緣層的厚度(m)，L為通道長(m)，W為通道寬度(m)，εr為閘極絕緣層的比介電常數，ε為真空的介電常數(8.85×10-12F/m)。
另外，臨界電壓可根據Id-Vg圖表中的線形部分的延長線與Vg軸的交點來求出。
n型半導體元件的特性是藉由對閘極電極施加臨界電壓以上的正的電壓，源極-汲極間導通，藉此而動作者，例如臨界電壓的絕對值小、遷移率高者成為高功能的特性良好的n型半導體元件。
(n型半導體元件的製造方法)
n型半導體元件的製造方法並無特別限制，較佳為包含塗佈及乾燥而形成n型半導體元件的半導體層的步驟。較佳為更包括如下步驟：將含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物的組成物進行塗佈及乾燥而形成n型驅動半導體元件的第2絕緣層。
以下，以圖5(a)、(b)、(c)、(d)及(e)所示的實施形態的n型半導體元件的製造方法為例，進行具體說明。首先，如圖5(a)所述，利用所述方法於絕緣性基材1上形成閘極電極2。繼而，如圖5(b)所示，將包含矽原子與碳原子的鍵的有機化合物塗佈及乾燥，形成閘極絕緣層3。繼而如圖5(c)所示，使用同一材料，利用所述方法，於閘極絕緣層3的上部同時形成源極電極5及汲極電極6。繼而如圖5(d)所示，利用所述方法，於源極電極5與汲極電極6間形成半導體層4。繼而如圖5(e)所述，以覆蓋半導體層4的方式，利用所述方法來形成第2絕緣層8，藉此可製作n型半導體元件。
<互補型半導體裝置>
本發明的互補型半導體裝置包括所述n型半導體元件、以及p型半導體元件的兩者。p型半導體元件包括：基材、源極電極、 汲極電極及閘極電極、與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層、以及使所述半導體層與所述閘極絕緣層絕緣的閘極絕緣層，所述半導體層含有於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體。
圖6是表示本發明的互補型半導體裝置的第一實施形態的示意剖面圖。
於絕緣性基材1的表面形成有p型半導體元件10、以及本發明的n型半導體元件20。p型半導體元件包括：形成於絕緣性基材1上的閘極電極2、覆蓋其的閘極絕緣層3、設置於其上的源極電極5及汲極電極6、以及設置於該些電極之間的半導體層4。各半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體7。
該結構為所謂的底部閘極‧底部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的下側、且於半導體層的下表面配置有源極電極及汲極電極。
圖7是表示本發明的互補型半導體裝置的第二實施形態的示意剖面圖。
於絕緣性基材1的表面形成有p型半導體元件30、以及本發明的n型半導體元件40。p型半導體元件包括：形成於絕緣性基材1上的源極電極5及汲極電極6、設置於該些電極之間的半導體層4、覆蓋該些的閘極絕緣層3、以及設置於其上的閘極電極2。各半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳 奈米管複合體7。
該結構為所謂的頂部閘極‧底部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的上側、且於半導體層的下表面配置有源極電極及汲極電極。
圖8是表示本發明的互補型半導體裝置的第三實施形態的示意剖面圖。
於絕緣性基材1的表面形成有p型半導體元件50、以及本發明的n型半導體元件60。p型半導體元件包括：形成於絕緣性基材1上的閘極電極2、覆蓋其的閘極絕緣層3、設置於其上的半導體層4、以及形成於其上的源極電極5及汲極電極6。各半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體7。
該結構為所謂的底部閘極‧頂部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的下側、且於半導體層的上表面配置有源極電極及汲極電極。
圖9是表示本發明的互補型半導體裝置的第四實施形態的示意剖面圖。
於絕緣性基材1的表面形成有p型半導體元件70、以及本發明的n型半導體元件80。p型半導體元件包括：形成於絕緣性基材1上的半導體層4、形成於其上的源極電極5及汲極電極6、覆蓋該些的閘極絕緣層3、以及設置於其上的閘極電極2。各半導體層4包含於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複 合體7。
該結構為所謂的頂部閘極‧頂部接觸結構，即，閘極電極配置於半導體層的上側、且於半導體層的上表面配置有源極電極及汲極電極。
本發明的互補型半導體裝置的實施形態並不限定於該些，亦可為將圖6~圖9所例示的p型半導體元件與n型半導體元件的各一種以上適當組合來使用者。例如亦可為包括圖6中的p型半導體元件10以及圖7中的n型半導體元件40的互補型半導體裝置、或包含圖8中的p型半導體元件50以及圖9中的n型半導體元件80的互補型半導體裝置等。
另外，p型半導體元件與n型半導體元件於不損及其本質性功能的範圍內，亦可為圖6~圖9中例示的結構以外的結構者。
此外，p型半導體元件藉由若對閘極電極施加臨界電壓以下的負的電壓，則源極-汲極間導通，從而動作，與n型半導體元件的動作不同。
另外，所述p型半導體元件較佳為於相對於半導體層而與基材相反的一側形成第2絕緣層。其原因在於：藉由形成第2絕緣層，可保護半導體層不受氧或水分等外部環境的影響。
p型半導體元件的源極電極及汲極電極、以及所述n型半導體元件的源極電極及汲極電極較佳為包含同一材料。其原因在於：材料種類減少，亦可藉由同一步驟來製作該些電極。
所謂各電極包含同一材料，是指各電極中所含的元素中的含有莫耳比率最高的元素相同。電極中的元素的種類與含有比率可藉由X射線光電子光譜法(XPS)或二次離子質譜法(Secondary Ion Mass Spectrometry，SIMS)等元素分析來鑑定。
另外，p型半導體元件的閘極絕緣層與n型半導體元件的閘極絕緣層包含同一材料，由於材料種類減少，亦可於同一步驟中製作，故而較佳。
所謂該些絕緣層包含同一材料，是指於構成各絕緣層的組成物中包含1莫耳%以上的元素的種類及組成比相同。元素的種類及組成比是否相同，可藉由X射線光電子光譜法(XPS)或二次離子質譜法(SIMS)等的元素分析來鑑定。
p型半導體元件與n型半導體元件由於材料種類減少，亦可於同一步驟中製作，故而較佳為同一結構。所謂同一結構，是指本發明中形成於基材上的層以及電極的形成順序、層數相同。藉由p型半導體元件與n型半導體元件為同一結構，同時製造p型半導體元件與n型半導體元件的製程變得簡便，生產效率亦變得良好。
圖6~圖9中所示的互補型半導體裝置均為p型半導體元件與n型半導體元件為同一結構的情況的例子。相反，所謂p型半導體元件與n型半導體元件不為同一結構的情況，可列舉如以下所述者。包含圖6中的p型半導體元件10與圖7中的n型驅動半導體元件40的互補型半導體裝置：此處，各半導體元件中所 含的電極或層的構成順序不同。
僅於如圖10所示的p型驅動半導體元件15與n型驅動半導體元件25中的任一者(圖10中為n型驅動半導體元件25)上具有附加的層9a的互補型半導體元件：此處，各半導體元件中所含的電極或層的構成不同。
如圖11所示的僅於p型半導體元件35與n型半導體元件45中的任一者(圖11中為n型驅動半導體元件45)的半導體層上設置摻雜區域9b的互補型半導體裝置：此處，就半導體層的摻雜區域的有無的方面而言，兩者的構成不同。
繼而，對構成本發明的互補型半導體元件的p型半導體元件的構件進行詳細說明。只要無特別說明，則以下的說明不論實施形態如何均共通。
(絕緣性基材)
絕緣性基材只要至少配置有電極系統的面為絕緣性，則可為任意的材質者，較佳為與所述n型半導體元件包含同一材料。
(電極)
閘極電極、源極電極及汲極電極中使用的材料若為通常可用作電極的導電材料，則可為任意者，較佳為與所述n型半導體元件包含同一材料。
(閘極絕緣層)
閘極絕緣層中使用的材料並無特別限定，可列舉：氧化矽、氧化鋁等無機材料；聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚對苯二 甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚矽氧烷、聚乙烯基苯酚(PVP)等有機高材料；或者無機材料粉末與有機材料的混合物；較佳為與所述n型半導體元件包含同一材料。
(半導體層)
半導體層與所述n型半導體元件的半導體層同樣，含有CNT複合體。半導體層若為不阻礙CNT複合體的電特性的範圍，亦可更包含有機半導體或絕緣材料，較佳為與所述n型半導體元件包含同一材料。
(第2絕緣層)
本發明中，亦可於相對於p型半導體元件的半導體層而與基材相反的一側形成第2絕緣層。藉由形成第2絕緣層，可保護半導體層不受氧或水分等外部環境的影響。
第2絕緣層中使用的材料並無特別限定，具體而言可列舉：氧化矽、氧化鋁等無機材料；聚醯亞胺或其衍生物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚矽氧烷或其衍生物、聚乙烯基苯酚或其衍生物等的有機高分子材料；或者無機材料粉末與有機高分子材料的混合物或有機低分子材料與有機高分子材料的混合物。
該些材料中，較佳為使用可利用噴墨等塗佈法來製作的有機高分子材料。就絕緣層的均勻性的觀點而言，特佳為使用選自由聚氟乙烯、聚降冰片烯、聚矽氧烷、聚醯亞胺、聚苯乙烯、聚碳酸酯及該些的衍生物、聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生 物、以及包含該些的共聚物所組成的組群中的有機高分子材料。特佳為聚丙烯酸衍生物、聚甲基丙烯酸衍生物、或者包含該些的共聚物。
第2絕緣層的膜厚通常為50nm~10μm，較佳為100nm~3μm。第2絕緣層可為單層，亦可為多層。另外，可由多種絕緣性材料來形成一層，亦可將多種絕緣性材料積層而形成。
第2絕緣層的形成方法並無特別限定，亦可使用電阻加熱蒸鍍、電子束、濺鍍、CVD等乾式的方法，但就製造成本或對大面積的適合的觀點而言，較佳為使用塗佈法。作為塗佈法，具體而言較佳為可使用：旋轉塗佈法、刀片塗佈法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗佈機法、模板法、印刷轉印法、浸漬提拉法、噴墨法、滴鑄法等。可根據塗膜厚度控制或配向控制等所欲獲得的塗膜特性來選擇塗佈方法。
使第2絕緣層中使用的絕緣材料溶解的溶媒並無特別限制，可列舉：乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單正丁醚、丙二醇單第三丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚、二乙二醇乙基甲醚等醚類；乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、3-甲基-3-甲氧基丁基乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等酯類；丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基丁基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、2-庚酮等酮類；丁醇、異丁醇、戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-2-丁醇、 3-甲基-3-甲氧基丁醇、二丙酮醇等醇類；甲苯、二甲苯等芳香族烴類。亦可將該些溶媒使用兩種以上。
其中，較佳為含有1氣壓下的沸點為110℃~200℃的溶劑。若沸點為110℃以上，則於溶液塗佈時抑制溶劑的揮發，塗佈性變得良好。若沸點為200℃以下，則於絕緣膜中殘存的溶劑少，獲得具有更良好的耐熱性或耐化學品性的絕緣層。另外，對於所形成的塗膜，亦可於大氣下、減壓下或者氮或氬等惰性氣體環境下進行退火處理。
(互補型半導體裝置的特性)
圖12中示出將所述n型半導體元件、以及所述p型半導體元件組合而製作的互補型半導體裝置的等效電路。
將互補型半導體裝置的動作示於以下。
首先，輸入信號(Vin)於低「L」(接地電位GND)與高「H」(VDD)之間變化。於輸入信號為「L」的情況下，p型FET75導通，n型FET85被遮斷，藉此輸出信號成為「H」。相反，於輸入信號為「H」的情況下，n型FET85導通，p型FET75被遮斷，藉此輸出信號成為「L」。
例如，若n型FET85的臨界電壓大，則於輸入信號為「H」時，n型FET85未完全導通，輸出信號未成為「L」。
另外，互補型半導體裝置的相對於輸入信號的變化而言的輸出信號的變化(增益)與遷移率相關，增益大的互補型半導體裝置為高性能。
因此，互補型半導體裝置的特性，例如p型半導體元件以及n型半導體元件各自的臨界電壓的絕對值小、且遷移率高者成為電力消耗低且高功能的特性良好的互補型半導體裝置。
(互補型半導體裝置的製造方法)
互補型半導體裝置的製造方法並無特別限制。構成各半導體元件的電極或絕緣層的形成方法如上所述，可藉由適當選擇其順序，來製造例如圖6~圖9中所示的互補型半導體裝置。
就製造成本、製程簡便性的觀點而言，較佳為不分別形成p型半導體元件與n型半導體元件，而是同時形成。因此，較佳為p型半導體元件與n型半導體元件為同一結構。
互補型半導體裝置的製造方法較佳為包括如下步驟：將p型半導體元件的半導體層、與n型半導體元件的半導體層分別塗佈及乾燥而形成。進而，更佳為包括以下的製造步驟。
(1)利用同一步驟來形成p型半導體元件的源極電極及汲極電極、以及n型半導體元件的源極電極及汲極電極的步驟；(2)將含有包含矽原子與碳原子的鍵的化合物的組成物塗佈及乾燥，利用同一步驟來形成所述p型半導體元件的閘極絕緣層、以及所述n型半導體元件的閘極絕緣層的步驟；(3)利用同一步驟來形成所述p型半導體元件的半導體層、以及所述n型半導體元件的半導體層的步驟。
此處，所謂利用同一步驟來形成2個電極或層，是指藉由將該電極或層的形成所必需的製程進行1次，來同時形成2個 電極或層。
該些步驟均於p型半導體元件與n型半導體元件的結構不同的情況下亦可應用，但於該些為同一結構的情況下容易應用。
以下，以第一實施形態的互補型半導體裝置的製造方法為例，進行具體說明。首先，如圖13(a)所示，利用所述方法，於絕緣性基材1上的p型半導體元件區域10中形成閘極電極2，且於n型半導體元件區域20上形成閘極電極2。
繼而如圖13(b)所示，將包含矽原子與碳原子的鍵的化合物塗佈及乾燥，於p型半導體元件區域10以及n型半導體元件區域20中形成閘極絕緣層3。
繼而如圖13(c)所示，使用同一材料，利用所述方法，於p型半導體元件區域10以及n型半導體元件區域20的閘極絕緣層3的上部同時形成源極電極5及汲極電極6。
繼而如圖13(d)所示，利用所述方法，於p型半導體元件區域10以及n型半導體元件區域20的源極電極5與汲極電極6間分別形成半導體層4。
繼而如圖13(e)所示，藉由以覆蓋n型半導體元件的半導體層4的方式，利用所述方法來形成第2絕緣層8，可製作互補型半導體裝置。
此外，由於材料的使用效率提高、材料種類減少，故而p型驅動半導體元件區域10的閘極電極2與n型驅動半導體元件區域20的閘極電極2較佳為同一材料。由於同樣的原因，p型驅 動半導體元件區域10的半導體層4與n型驅動半導體元件區域20的半導體層4較佳為同一材料。
<無線通訊裝置>
繼而，對包含本發明的n型半導體元件、或者互補型半導體裝置的無線通訊裝置進行說明。該無線通訊裝置例如是如RFID般，藉由RFID標籤接收由讀取器/撰寫器中搭載的天線所發送的載波來進行電氣通訊的裝置。具體的動作為：例如RFID標籤的天線接收由讀取器/撰寫器中搭載的天線所發送的無線信號，藉由整流電路而轉變為直流電流，RFID標籤發電。繼而，發電的RFID標籤自無線信號來接收指令，進行與指令相符的動作。然後，將與指令相符的結果的回答，由RFID標籤的天線向讀取器/撰寫器的天線發送無線信號。此外，與指令相符的動作至少由公知的解調電路、動作控制邏輯電路、調變電路來進行。
本發明的無線通訊裝置至少包括：所述n型半導體元件、或者互補型半導體裝置、以及天線。更具體的構成可列舉如下的無線通訊裝置：例如圖14所示，包括：電源生成部，進行天線90所接收的來自外部的調變波信號的整流，對各部供給電源；解調電路，將所述調變波信號進行解調而向控制電路輸送；調變電路，將由控制電路輸送的資料進行調變而送出至天線；以及控制電路，將由解調電路所解調的資料向記憶電路寫入以及自記憶電路中讀出資料，對調變電路進行發送；並且各電路部電性連接。所述解調電路、控制電路、調變電路、記憶電路包括所述的n型 半導體元件、或者互補型半導體裝置，亦可更包含電容器、電阻元件、二極體。此外所述記憶電路更具有：電子可抹除可程式化唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、鐵電式隨機存取記憶體(Ferroelectric Randam Access Memory，FeRAM)等不揮發性的可重寫的記憶部。此外，所述電源生成部包括電容器、二極體。
天線、電容器、電阻元件、二極體、不揮發性的可重寫的記憶部若為通常使用者即可，所使用的材料、形狀並無特別限定。另外，將各自電性連接的材料亦若為通常可使用的導電材料，則可為任意者。連接方法亦若可電性地取得導通，則可為任意的方法，連接部的寬度、厚度為任意。
<商品標籤>
繼而，對含有本發明的無線通訊裝置的商品標籤進行說明。該商品標籤例如包括：基體、以及由該基體所包覆的所述無線通訊裝置。
基體例如是利用形成為平板狀的紙等非金屬材料所形成。例如，基體具有將2片平板狀的紙貼合的結構，且於該2片紙之間配置有所述無線通訊裝置。於所述無線記憶裝置的記憶電路中預先收納有例如對商品進行個體識別的個體識別資訊。
於該商品標籤與讀取器/撰寫器之間進行無線通訊。所謂讀取器/撰寫器是藉由無線來進行對商品標籤的資料的讀取及寫入的裝置，是於商品的流通過程或結算時進行商品標籤及資料的交 換者。例如有攜帶型者、或設置於收銀機上的固定型者。讀取器/撰寫器可利用公知者。
具體而言，該商品標籤具備識別資訊回復功能，即，根據來自要求發送個體識別資訊的既定讀取器/撰寫器的指令，藉由無線來回復所記憶的個體識別資訊。藉此，例如於商品的精算收銀機中，可不接觸而同時識別多種商品，若與利用條形碼的識別比較，則可實現結算處理的容易化或迅速化。
例如，於商品結賬時，若將讀取器/撰寫器自商品標籤上讀取的商品資訊發送至POS(Point of sale system，銷售時點資訊管理)終端，則於POS終端中，可根據該商品資訊來進行特定商品的銷售登記。
[實施例]
以下，基於實施例對本發明進一步進行具體說明。此外，本發明並不限定於下述實施例。於以下的(1)~(3)中對實施例中的各評價法進行說明。
(1)重量平均分子量測定
聚合物的重量平均分子量是利用孔徑為0.45μm的膜濾器將樣品過濾後，使用GPC(Gel Permeation Chromatography：凝膠滲透層析法，東曹(Tosoh)(股)製造的HLC-8220GPC)(展開溶劑：四氫呋喃，展開速度：0.4ml/min)，藉由聚苯乙烯換算來求出。
(2)元素分析
於超高真空中對測定對象的膜照射軟X射線，利用檢測由表面放射出的光電子的X射線光電子光譜法(PHI公司製造Quantera SXM)，對膜中的元素資訊、元素量進行分析。
(3)電極的密合性評價
參照圖15進行說明。對於形成有n型半導體元件的基板101，於形成有n型半導體元件的面上的中央部固定直徑為30mm的金屬圓柱100，沿著該圓柱，放置為圓柱的圍包角為0°(樣品為平面的狀態)的狀態(參照圖15A)，於對圓柱的圍包角成為180°(以圓柱來折回的狀態)的範圍(參照圖15B)，進行彎折動作。耐彎曲性是利用光學顯微鏡來觀察彎曲動作前後的n型半導體元件圖案，確認剝落、缺陷的有無。
半導體溶液的製作例1：半導體溶液A
於2.0mg的聚(3-己基噻吩)(P3HT)(奧德里奇(Aldrich)(股)製造)的10ml氯仿溶液中，添加1.0mg的CNT1(CNI公司製造，單層CNT，純度95%)，一邊進行冰浴冷卻，一邊使用超音波均質機(東京理化器械(股)製造的VCX-500)，以輸出20%進行4小時超音波攪拌，獲得CNT分散液A(相對於溶媒的CNT複合體濃度為0.96g/l)。
繼而，製作用以形成半導體層的半導體溶液。使用膜濾器(孔徑為10μm，直徑為25mm，密理博(Millipore)公司製造的全孔膜(omnipore membrane))將所述CNT分散液A進行過濾，去除長度為10μm以上的CNT複合體。於所獲得的濾液中添加5 ml的o-DCB(和光純藥工業(股)製造)後，使用旋轉蒸發器，將作為低沸點溶媒的氯仿蒸餾去除，以o-DCB來置換溶媒，獲得CNT分散液B。於1ml的CNT分散液B中添加3mL的o-DCB，作為半導體溶液A(相對於溶媒的CNT複合體濃度為0.03g/l)。
半導體溶液的製作例2：半導體溶液B
利用式1所示的方法來合成化合物[60]。
Figure 106102286-A0305-02-0065-74
將4.3g的化合物(1-a)(東京化成工業(股)製造)與10g的溴(和光純藥工業(股)製造)添加於150ml的48%氫溴酸中，於120℃下攪拌3小時。冷卻至室溫，將析出的固體以玻璃過濾器進行過濾，以1000ml的水與100ml的丙酮進行洗滌。將所獲得的固體於60℃下進行真空乾燥，獲得6.72g的化合物(1-b)。
將10.2g的化合物(1-c)溶解於100ml的二甲基甲醯胺中，添加9.24g的N-溴丁二醯亞胺(和光純藥工業(股)製造)，於氮氣環境下、室溫下攪拌3小時。於所獲得的溶液中添加200ml的水、200ml的正己烷以及200ml的二氯甲烷，分取有機層。將所獲得的有機層以200ml的水洗滌後，以硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液以管柱層析法(填充材：矽膠，溶離液：己烷)進行純化，獲得14.4g的化合物(1-d)。
將14.2g的化合物(1-d)溶解於200ml的四氫呋喃中，冷卻至-80℃。添加35ml的正丁基鋰(1.6M己烷溶液)(和光純藥工業(股)製造)後，升溫至-50℃，再次冷卻至-80℃。添加13.6ml的2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊環(和光純藥工業(股)製造)，升溫至室溫，於氮氣環境下攪拌4小時。於所獲得的溶液中添加200ml的1N氯化銨水溶液及200ml的乙酸乙酯，分取有機層。將所獲得的有機層以200ml的水進行洗滌後，以硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液利用管柱層析法(填充材：矽膠，溶離液：己烷/二氯甲烷)進行純化，獲得14.83g的化合 物(1-e)。
將14.83g的化合物(1-e)、以及6.78g的5,5'-二溴-2,2'-聯噻吩(東京化成工業(股)製造)添加於200ml的二甲基甲醯胺中，進而於氮氣環境下添加26.6g的磷酸鉀(和光純藥工業(股)製造)以及1.7g的[雙(二苯基膦基)二茂鐵]二氯鈀(奧德里奇(Aldrich)公司製造)，於100℃下攪拌4小時。於所獲得的溶液中添加500ml的水與300ml的乙酸乙酯，分取有機層。將所獲得的有機層以500ml水進行洗滌後，以硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液以管柱層析法(填充材：矽膠，溶離液：己烷)進行純化，獲得4.53g的化合物(1-f)。
將4.53g的化合物(1-f)溶解於40ml的四氫呋喃中，冷卻至-80℃。添加6.1ml的正丁基鋰(1.6M己烷溶液)後，升溫至-5℃，再次冷卻至-80℃。添加2.3ml的2-異丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼戊環，升溫至室溫，於氮氣環境下攪拌2小時。於所獲得的溶液中添加150ml的1N氯化銨水溶液及200ml的乙酸乙酯，分取有機層。將所獲得的有機層以200ml的水進行洗滌後，以硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液以管柱層析法(填充材：矽膠，溶離液：二氯甲烷/己烷)進行純化，獲得2.31g的化合物(1-g)。
將0.498g的化合物(1-b)、以及2.31g的所述化合物(1-g)添加於17ml的二甲基甲醯胺中，進而於氮氣環境下添加2.17g的磷酸鉀以及0.14g的[雙(二苯基膦基)二茂鐵]二氯鈀(奧 德里奇(Aldrich)公司製造)，於90℃下攪拌7小時。於所獲得的溶液中添加200ml的水及100ml的氯仿，分取有機層。將所獲得的有機層以200ml的水進行洗滌後，以硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液以管柱層析法(填充材：矽膠，溶離液：二氯甲烷/己烷)進行純化，獲得1.29g的化合物(1-h)。示出化合物(1-h)的1H-NMR分析結果。
1H-NMR(CD2Cl2,(d=ppm))：8.00(s,2H),7.84(s,2H),7.20-7.15(m,8H),7.04(d,2H),6.95(d,2H),2.88(t,4H),2.79(t,4H),1.77-1.29(m,48H),0.88(m,12H)。
將0.734g的化合物(1-h)溶解於15ml的氯仿中，添加0.23g的N-溴丁二醯亞胺/10ml的二甲基甲醯胺，於氮氣環境下、室溫下攪拌9小時。於所獲得的溶液中添加100ml的水及100ml的氯仿，分取有機層。將所獲得的有機層以200ml的水進行洗滌後，以硫酸鎂進行乾燥。將所獲得的溶液以管柱層析法(填充材：矽膠，溶離液：二氯甲烷/己烷)進行純化，獲得0.58g的化合物(1-i)。
將0.5g的化合物(1-j)、0.85g的雙(頻那醇基)二硼(巴斯夫(BASF)製造)、0.86g的乙酸鉀(和光純藥工業(股)製造)添加於7ml的1,4-二噁烷中，進而於氮氣環境下添加0.21g的[雙(二苯基膦基)二茂鐵]二氯鈀，於80℃下攪拌7小時。於所獲得的溶液中添加100ml水及100ml的乙酸乙酯，分取有機層。將所獲得的有機層以100ml的水進行洗滌後，以硫酸鎂進行乾燥。將所 獲得的溶液以管柱層析法(填充材：矽膠，溶離液：二氯甲烷)進行純化，獲得57mg的化合物(1-k)。
將93mg的化合物(1-i)、及19.3mg的所述化合物(1-k)溶解於6ml的甲苯中。於其中添加2ml的水、0.18g的碳酸鉀、7.7mg的四(三苯基膦)鈀(0)(東京化成工業(股)製造)以及1滴季銨氯化物(Aliquat)(R)336(奧德里奇(Aldrich)公司製造)，於氮氣環境下、100℃下攪拌25小時。繼而，添加40mg的苯基硼酸，於100℃下攪拌7小時。於所獲得的溶液中添加50ml的甲醇，濾取所生成的固體，以甲醇、水、甲醇、丙酮的順序進行洗滌。使所獲得的固體溶解於氯仿中，通過矽膠短管柱(溶離液：氯仿)後進行濃縮乾固，獲得30mg的化合物[60]。重量平均分子量為4367，數量平均分子量為3475，聚合度n為3.1。
除了代替P3HT而使用化合物[60]以外，以與半導體溶液A相同的方式獲得半導體溶液B(相對於溶媒的CNT複合體濃度為0.03g/l)。
半導體溶液的製作例3：半導體溶液C
添加1.0g的CNT1、50mL的氯仿，使用超音波洗滌機來分散1小時。進而分取5mL的該分散液，稀釋至100mL，進而使用超音波洗滌機來分散2小時，獲得CNT分散液C。使用膜濾器(孔徑為10μm，直徑為25mm，密理博(Millipore)公司製造的全孔膜)將所獲得的CNT分散液C進行過濾，去除長度為10μm以上的CNT，獲得半導體溶液C。
半導體溶液的製作例4：半導體溶液D
將1.5mg的CNT1、及1.5mg的十二烷基硫酸鈉(和光純藥工業(股)製造)添加於30ml的水中，一邊進行冰浴冷卻，一邊使用超音波均質機，以功率250W進行5小時超音波攪拌，獲得CNT分散液D(相對於溶媒的CNT複合體濃度為0.05g/l)。使用離心分離機(日立工機(股)製造CT15E)，將所獲得的CNT分散液D以21000G進行60分鐘離心分離，取出上清液的80%，藉此獲得半導體溶液D。
組成物的製作例1：閘極絕緣層溶液A
將61.29g(0.45莫耳)的甲基三甲氧基矽烷、12.31g(0.05莫耳)的2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、以及99.15g(0.5莫耳)的苯基三甲氧基矽烷溶解於203.36g的丙二醇單丁醚(沸點170℃)中，於其中，一邊攪拌一邊添加54.90g的水、0.864g的磷酸。將所獲得的溶液於浴溫105℃下加熱2小時，使內溫上升至90℃，使主要包含副產生的甲醇的成分餾出。繼而於浴溫130℃下加熱2.0小時，使內溫上升至118℃，使主要包含水及丙二醇單丁醚的成分餾出後，冷卻至室溫，獲得固體成分濃度為26.0重量%的聚矽氧烷溶液A。所獲得的聚矽氧烷的重量平均分子量為6000。
將所獲得的聚矽氧烷溶液A秤取10g，混合54.4g的丙二醇單乙醚乙酸酯(以下稱為PGMEA)，於室溫下攪拌2小時，獲得閘極絕緣層溶液A。
組成物的製作例2：閘極絕緣層溶液B
將聚矽氧烷溶液A秤取10g，混合0.13g的雙(乙基乙醯乙酸)單(2,4-戊二酮酸)鋁(商品名「鋁螯合物D」，川研精細化學(股)製造，以下稱為鋁螯合物D)及54.4g的丙二醇單乙醚乙酸酯(以下稱為PGMEA)，於室溫下攪拌2小時，獲得閘極絕緣層溶液B。相對於100重量份的鋁螯合物D，本溶液中的所述聚合物的含量為2000重量份。將閘極絕緣層溶液B於大氣中、室溫下保存後，即便歷經1個月，亦未觀察到析出物，為穩定。
組成物的製作例3：閘極絕緣層溶液C
除了將聚矽氧烷溶液A設為2.5g，代替鋁螯合物D而將三(2,4-戊二酮酸)銦(和光純藥工業(股)製造)設為13g，且將PGMEA設為49.8g以外，以與閘極絕緣層溶液B相同的方式，獲得閘極絕緣層溶液C。相對於100重量份的三(2,4-戊二酮酸)銦，本溶液中的所述聚合物的含量為5重量份。
組成物的製作例4：閘極絕緣層溶液D
除了代替鋁螯合物D而將四(2,4-戊二酮酸)鈦(商品名「奧佳提克斯(Orgatix)TC-401」，松本精細化學(Matsumoto Fine Chemical)(股)製造)設為5.2g，且將PGMEA設為49.8g以外，以與閘極絕緣層溶液B相同的方式，獲得閘極絕緣層溶液D。相對於100重量份的四(2,4-戊二酮酸)鈦，本溶液中的所述聚合物的含量為50重量份。
組成物的製作例5：閘極絕緣層溶液E
除了將鋁螯合物D設為13g，且將PGMEA設為42g以外，以與閘極絕緣層溶液B相同的方式，獲得閘極絕緣層溶液E。相對於100重量份的鋁螯合物D，本溶液中的所述聚合物的含量為20重量份。
組成物的製作例6：閘極絕緣層溶液F
除了將鋁螯合物D設為13g，且將PGMEA設為49.5g以外，以與閘極絕緣層溶液B相同的方式，獲得閘極絕緣層溶液F。相對於100重量份的鋁螯合物D，本溶液中的所述聚合物的含量為87重量份。
組成物的製作例7：閘極絕緣層溶液G
除了將聚矽氧烷溶液A設為2.5g，將鋁螯合物D設為13g，且將PGMEA設為49.5g以外，以與閘極絕緣層溶液B相同的方式，獲得閘極絕緣層溶液G。相對於100重量份的鋁螯合物D，本溶液中的所述聚合物的含量為5重量份。
合成例1：化合物P1(有機成分)
共聚合比率(重量基準)：丙烯酸乙酯(以下「EA」)/甲基丙烯酸2-乙基己酯(以下「2-EHMA」)/苯乙烯(以下「St」)/甲基丙烯酸縮水甘油酯(以下「GMA」)/丙烯酸(以下「AA」)=20/40/20/5/15。
於氮氣環境的反應容器中，加入150g的二乙二醇單乙醚乙酸酯(以下「DMEA」)，使用油浴來升溫至80℃。於其中，花1小時滴加包含20g的EA、40g的2-EHMA、20g的St、15g 的AA、0.8g的2,2'-偶氮雙異丁腈及10g的DMEA的混合物。滴加結束後，進而進行6小時聚合反應。然後，添加1g的對苯二酚單甲醚，停止聚合反應。接著，花0.5小時滴加包含5g的GMA、1g的三乙基苄基氯化銨及10g的DMEA的混合物。滴加結束後，進而進行2小時加成反應。藉由將所獲得的反應溶液以甲醇進行純化而去除未反應雜質，進而進行24小時真空乾燥，藉此獲得化合物P1。
合成例2：化合物P2(有機成分)
共聚合比率(重量基準)：2官能環氧丙烯酸酯單體(環氧酯3002A，共榮社化學(股)製造)/2官能環氧丙烯酸酯單體(環氧酯70PA，共榮社化學(股)製造)/GMA/St/AA=20/40/5/20/15。
於氮氣環境的反應容器中，加入150g的二乙二醇單乙醚乙酸酯(以下「DMEA」)，使用油浴來升溫至80℃。於其中，花1小時滴加包含20g的環氧酯3002A、40g的環氧酯70PA、20g的St、15g的AA、0.8g的2,2'-偶氮雙異丁腈及10g的DMEA的混合物。滴加結束後，進而進行6小時聚合反應。然後，添加1g的對苯二酚單甲醚，停止聚合反應。接著，花0.5小時滴加包含5g的GMA、1g的三乙基苄基氯化銨及10g的DMEA的混合物。滴加結束後，進而進行2小時加成反應。藉由將所獲得的反應溶液以甲醇進行純化而去除未反應雜質，進而進行24小時真空乾燥，藉此獲得化合物P2。
合成例3：化合物P3(有機成分)
化合物P2的胺基甲酸酯改質化合物
於氮氣環境的反應容器中，加入100g的二乙二醇單乙醚乙酸酯(以下「DMEA」)，使用油浴來升溫至80℃。於其中，花1小時滴加包含10g的感光性成分P2、3.5g的異氰酸正己酯及10g的DMEA的混合物。滴加結束後，進而進行3小時反應。藉由將所獲得的反應溶液以甲醇進行純化而去除未反應雜質，進而進行24小時真空乾燥，藉此獲得具有胺基甲酸酯鍵的化合物P3。
製備例1：導電糊料A
於100ml清潔瓶中加入16g的化合物P1、4g的化合物P3、4g的光聚合起始劑OXE-01(巴斯夫(BASF)日本股份有限公司製造)、0.6g的酸產生劑SI-110(三新化學工業股份有限公司製造)、10g的γ-丁內酯(三菱瓦斯化學股份有限公司製造)，利用自轉-公轉真空混合器「消泡練太郎」(註冊商標)(ARE-310，新基(Thinky)(股)製造)進行混合，獲得46.6g(固體成分為78.5重量%)的感光性樹脂溶液。將8.0g所獲得的感光性樹脂溶液與42.0g平均粒徑為0.2μm的Ag粒子混合，使用三輥機「EXAKT M-50」(商品名，EXAKT公司製造)進行混練，獲得50g的導電糊料A。
實施例1
製作圖1所示的n型半導體元件。於玻璃製的基板1(膜厚為0.7mm)上，利用電阻加熱法，通過遮罩來真空蒸鍍5nm的鉻以及50nm的金，形成n型驅動半導體元件的閘極電極2。繼而將 矽酸乙酯28(商品名，可爾可特(Colcoat)(股)製造)旋轉塗佈(2000rpm×30秒)於所述基板上，於氮氣流下進行200℃、1小時熱處理，藉此形成膜厚為600nm的閘極絕緣層3。繼而，利用電阻加熱法，通過遮罩而以膜厚成為50nm的方式真空蒸鍍金，形成n型驅動半導體元件的源極電極5及汲極電極6。繼而，於源極電極5‧汲極電極6間滴加1μL的所述半導體溶液A，於30℃下風乾10分鐘後，於加熱板上進行氮氣流下、150℃、30分鐘的熱處理，形成半導體層4。繼而以覆蓋半導體層4的方式，將以下所示的F8BT(奧德里奇(Aldrich)製造)於半導體層4上滴加50μL，於氮氣流下進行150℃、1小時熱處理，藉此形成第2絕緣層，獲得n型驅動半導體元件。
該n型驅動半導體元件的源極‧汲極電極的寬度(通道寬度)設為200μm，源極‧汲極電極的間隔(通道長)設為100μm。
繼而，測定將所述n型驅動半導體元件的閘極電壓(Vg)改變時的源極‧汲極間電流(Id)-源極‧汲極間電壓(Vsd)特性。測定中使用半導體特性評價系統4200-SCS型(吉時利儀器(Keithley Instruments)股份有限公司製造)，於大氣中測定。根據Vg=+30V~-30V的變化時的Vsd=-5V下的Id的值的變化來求出線形區域的遷移率，另外根據Id-Vg圖表中的線形部分的延長線與Vg軸的交點來求出臨界電壓。
Figure 106102286-A0305-02-0076-75
實施例2~實施例22、實施例24~實施例26、實施例28~實施例31
以表1所示的條件，以與實施例1相同的方式製作n型半導體元件。對於所獲得的n型半導體元件進行遷移率、臨界電壓的評價。將結果示於表1中。此外，第2絕緣層使用以下的任一者：聚乙烯基吡咯啶酮K-30(商品名，納卡萊依特斯克(Nacalai Tesque)製造)、聚(三聚氰胺-co-甲醛)(奧德里奇(Aldrich)製造，固體成分濃度為84重量%，1-丁醇溶液)、N,N-二甲基甲醯胺(奧德里奇(Aldrich)製造，分子生物學用，99%以上)、二異丙基乙基胺(東京化成工業製造，一級)、環十二烷基胺(東京化成工業製造，一級)、二環己基甲基胺(東京化成工業製造，一級)、[口昆]啶(東京化成工業製造，一級)、DBU(東京化成工業製造，一級)、DBN(東京化成工業製造，一級)、TBD(東京化成工業製造，一級)、MTBD(東京化成工業製造，一級)、脲(奧德里奇(Aldrich)製造，分子生物學用，99.5%以上)、聚(乙烯基聚吡咯啶酮)(奧德里奇(Aldrich)製造，分子生物學用)。
實施例23
代替玻璃製的基板1而於膜厚為50μm的PET膜上，藉由網版印刷來塗佈導電糊料A，於乾燥烘箱中進行100℃、10分鐘預 烘烤。然後，使用曝光裝置「PEM-8M」(商品名，聯合光學(股)製造)進行曝光後，於0.5%Na-2CO-3溶液中浸漬顯影30秒，以超純水淋洗後，於乾燥烘箱中進行140℃、30分鐘固化，形成n型驅動半導體元件的閘極電極2。繼而，將所述閘極絕緣層溶液E旋轉塗佈(2000rpm×30秒)於所述基板上，於氮氣流下進行200℃、1小時熱處理，藉此形成膜厚為600nm的閘極絕緣層3。繼而，藉由網版印刷來塗佈導電糊料A，於乾燥烘箱中進行100℃、10分鐘預烘烤。然後，使用曝光裝置「PEM-8M」進行曝光後，於0.5%Na-2CO-3溶液中浸漬顯影30秒，以超純水淋洗後，於乾燥烘箱中進行140℃、30分鐘固化，形成n型驅動半導體元件的源極電極5及汲極電極6。繼而，於n型驅動半導體元件的源極電極5‧汲極電極6間滴加1μL的所述半導體溶液B，於30℃下風乾10分鐘後，於加熱板上進行氮氣流下、150℃、30分鐘的熱處理，形成n型驅動半導體元件的半導體層4。繼而，以覆蓋半導體層4的方式，將聚乙烯基吡咯啶酮K-30於半導體層4上滴加50μL，於氮氣流下進行150℃、1小時熱處理，藉此形成第2絕緣層，獲得n型驅動半導體元件。
該n型驅動半導體元件的源極‧汲極電極的寬度及間隔與實施例1相同。
繼而，以與實施例1相同的方式測定將所述n型驅動半導體元件的閘極電壓(Vg)改變時的源極‧汲極間電流(Id)-源極‧汲極間電壓(Vsd)特性，求出遷移率以及臨界電壓。另外進 行電極的密合性評價，結果為即便將彎折動作重複100次，亦未看到剝落、缺陷，密合性良好。
實施例27
除了以表1所示的條件，於第2絕緣層的形成時，代替聚乙烯基吡咯啶酮K-30而使用DBU以外，以與實施例23相同的方式製作n型半導體元件。對所獲得的n型半導體元件進行遷移率、臨界電壓的評價。將結果示於表1中。另外進行電極的密合性評價，結果為，即便將彎折動作重複100次，亦未看到剝落、缺陷，密合性良好。
比較例1
除了代替半導體溶液A而使用半導體溶液C以外，以與實施例1相同的方式製作n型半導體元件。對所獲得的n型半導體元件進行遷移率以及臨界電壓的評價，但漏電流大，遷移率、臨界電壓均無法算出。
比較例2
除了代替半導體溶液A而使用半導體溶液D以外，以與實施例1相同的方式製作n型半導體元件。對所獲得的n型半導體元件進行遷移率以及臨界電壓的評價。將結果示於表1中。
實施例32
製作圖6所示的互補型半導體裝置。於玻璃製的基板1(膜厚為0.7mm)上，利用電阻加熱法，通過遮罩而真空蒸鍍5nm的鉻以及50nm的金，形成p型半導體元件的閘極電極2、n型半導 體元件的閘極電極2。進而，將所述閘極絕緣層溶液G旋轉塗佈(2000rpm×30秒)於所述基板上，於氮氣流下進行200℃、1小時熱處理，藉此形成膜厚為600nm的閘極絕緣層3。繼而，利用電阻加熱法，通過遮罩，以膜厚成為50nm的方式真空蒸鍍金，形成p型半導體元件的源極電極5及汲極電極6、n型半導體元件的源極電極5及汲極電極6。繼而，於p型半導體元件的源極電極5‧汲極電極6間以及n型半導體元件的源極電極5‧汲極電極6間滴加1μL的所述半導體溶液B，於30℃下風乾10分鐘後，於加熱板上進行氮氣流下、150℃、30分鐘的熱處理，形成p型半導體裝置的半導體層4以及n型半導體元件的半導體層4。進而，以覆蓋n型半導體元件的半導體層4的方式，將聚乙烯基吡咯啶酮K-30於n型半導體元件的半導體層4上滴加50μL，於氮氣流下進行150℃、1小時熱處理，藉此形成第2絕緣層，獲得p型半導體元件及n型半導體元件。
該些p型半導體元件以及n型半導體元件各自的源極‧汲極電極的寬度(通道寬度)設為200μm，源極‧汲極電極的間隔(通道長)設為100μm。
進行所述p型半導體元件以及n型半導體元件的遷移率、臨界電壓的評價。將結果示於表2中。
繼而，將所述p型半導體元件以及n型半導體元件接線，進行圖12所示的互補型半導體裝置的評價。此外，VDD設為10V，GND端子設為接地。測定相對於Vin的0V→10V的變化而言的 Vout的變化(增益)，結果為9。
實施例33
除了於n型半導體元件的第2絕緣層代替聚乙烯基吡咯啶酮K-30而使用DBU以外，以與實施例28相同的方式製作p型半導體元件以及n型半導體元件。對所獲得的p型半導體元件以及n型半導體元件進行遷移率、臨界電壓的評價。將結果示於表2中。繼而與實施例32同樣地進行圖12所示的互補型半導體裝置的評價。測定相對於Vin的0V→10V的變化而言的Vout的變化(增益)，結果為15。
實施例34
除了於p型半導體元件的半導體層4上，滴鑄10μL的聚苯乙烯(奧德里奇(Aldrich)公司製造，重量平均分子量(Mw)：192000，以下稱為PS)的5質量%丙二醇1-單甲醚2-乙酸酯溶液，於30℃下風乾5分鐘後，於加熱板上進行氮氣流下、120℃、30分鐘的熱處理，形成具有第2絕緣層的p型半導體元件以外，以與實施例29相同的方式製作p型半導體元件以及n型半導體元件。對所獲得的p型半導體元件以及n型半導體元件進行遷移率、臨界電壓的評價。將結果示於表2中。繼而與實施例32同樣地進行圖12所示的互補型半導體裝置的評價。測定相對於Vin的0V→10V的變化而言的Vout的變化(增益)，結果為21。
比較例4
除了代替半導體溶液B而使用半導體溶液C，代替閘極絕緣 層溶液G而使用矽酸乙酯28，於n型半導體元件的第2絕緣層代替聚乙烯基吡咯啶酮K-30而使用F8BT以外，以與實施例32相同的方式製作p型半導體元件以及n型半導體元件。對所獲得的p型半導體元件以及n型半導體元件進行遷移率以及臨界電壓的評價，但漏電流大，遷移率、臨界電壓均無法算出。
比較例5
除了代替半導體溶液B而使用半導體溶液D，代替閘極絕緣層溶液G而使用矽酸乙酯28，於n型半導體元件的第2絕緣層代替聚乙烯基吡咯啶酮K-30而使用二異丙基乙基胺以外，以與實施例32相同的方式製作p型半導體元件以及n型半導體元件。對所獲得的p型半導體元件以及n型半導體元件進行遷移率以及臨界電壓的評價。將結果示於表2中。繼而與實施例32同樣地進行圖12所示的互補型半導體裝置的評價。測定相對於Vin的0V→10V的變化而言的Vout的變化(增益)，但Vout未變化，未獲得互補型半導體裝置的動作。
Figure 106102286-A0305-02-0082-76
Figure 106102286-A0305-02-0083-77
Figure 106102286-A0305-02-0084-78
1‧‧‧基材
2‧‧‧閘極電極
3‧‧‧閘極絕緣層
4‧‧‧半導體層
5‧‧‧源極電極
6‧‧‧汲極電極
7‧‧‧碳奈米管複合體
8‧‧‧n型半導體元件的第2絕緣層

Claims (22)

  1. 一種n型半導體元件，包括：基材；源極電極、汲極電極及閘極電極；與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層；使所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層；於相對於所述半導體層而與所述閘極絕緣層相反的一側與所述半導體層接觸的第2絕緣層；並且所述半導體層含有於表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體，所述第2絕緣層含有選自下述通式(1)~通式(2)中的一種以上、包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物，
    Figure 106102286-A0305-02-0086-79
     R1~R4分別獨立地表示包含選自氫原子、碳原子、氮原子、氧原子、矽原子、磷原子及硫原子中的一種以上原子的基團；X1及X2分別獨立地表示下述通式(3)~通式(8)所表示的任一基團， -H (3)
    Figure 106102286-A0305-02-0087-80
    -O-R10 (6)
    Figure 106102286-A0305-02-0087-81
    -S-R13 (8)R5~R13分別獨立地表示包含選自氫原子、碳原子、氮原子、氧原子、矽原子、磷原子及硫原子中的一種以上原子的基團。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的n型半導體元件，其中所述共軛系聚合體於重複單元中包含環中具有含氮雙鍵的縮合雜芳基單元與噻吩單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的n型半導體元件，其中所述通式(1)~通式(8)中，R1~R13為烴基。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的n型半導體元件，其中所述第2絕緣層含有具有環結構的胺系化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的n型半導體元件，其中所述第2絕緣層為具有所述通式(1)或通式(2)的結構的有機化合物，且含有通式(1)或通式(2)中所述的包含氮原子作為雜原子的環結構。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的n型半導體元件，其中所述第2絕緣層含有選自脒化合物及胍化合物中的一種 以上化合物。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的n型半導體元件，其中所述閘極絕緣層含有包含矽原子與碳原子的鍵的有機化合物。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的n型半導體元件，其中所述閘極絕緣層更含有包含金屬原子與氧原子的鍵的金屬化合物。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的n型半導體元件，其中所述金屬原子為鋁。
  10. 一種n型半導體元件，包括：基材；源極電極、汲極電極及閘極電極；與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層；使所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層；以及於相對於所述半導體層而與所述閘極絕緣層相反的一側與所述半導體層接觸的第2絕緣層；並且所述半導體層含有碳奈米管，所述第2絕緣層含有具有下述通式(2)的結構的有機化合物，
    Figure 106102286-A0305-02-0088-82
     R4表示包含選自氫原子、碳原子、氮原子、氧原子、矽原子、磷原子及硫原子中的一種以上原子的基團；X1及X2分別獨立地表 示下述通式(3)~通式(8)所表示的任一基團，-H (3)
    Figure 106102286-A0305-02-0089-83
    -O-R10 (6)
    Figure 106102286-A0305-02-0089-84
    -S-R13 (8)R5~R13表示包含選自氫原子、碳原子、氮原子、氧原子、矽原子、磷原子及硫原子中的一種以上原子的基團。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的n型半導體元件，其中所述第2絕緣層為具有所述通式(2)的結構的有機化合物，且含有包含通式(2)中所述的氮原子作為雜原子的環結構。
  12. 如申請專利範圍第1項、第2項、第10項或第11項中任一項所述的n型半導體元件，其中每1μm2的所述半導體層中存在的所述碳奈米管複合體的總長度為1μm~50μm。
  13. 一種互補型半導體裝置，其包括如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的n型半導體元件、以及p型半導體元件；並且所述p型半導體元件為包括基材，源極電極、汲極電極及閘極電極，與所述源極電極及汲極電極接觸的半導體層，使所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層的p型半導體元件；所述p型半導體元件的半導體層含有於表面的至少一部分附 著有共軛系聚合體的碳奈米管複合體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的互補型半導體裝置，其中所述p型半導體元件包括第2絕緣層，所述第2絕緣層於相對於該p型半導體元件的半導體層而於該p型半導體元件的閘極絕緣層相反的一側與該p型半導體元件的半導體層接觸。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的互補型半導體裝置，其中所述p型半導體元件的源極電極及汲極電極、以及所述n型半導體元件的源極電極及汲極電極全部包含同一材料。
  16. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的互補型半導體裝置，其中所述p型半導體元件的半導體層與所述n型半導體元件的半導體層包含同一材料。
  17. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的互補型半導體裝置，其中所述p型半導體元件的閘極絕緣層與所述n型半導體元件的閘極絕緣層包含同一材料。
  18. 一種n型半導體元件的製造方法，製造如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的n型半導體元件，並且包括塗佈及乾燥而形成n型半導體元件的半導體層的步驟。
  19. 一種n型半導體元件的製造方法，製造如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的n型半導體元件，並且包括將含有包含碳原子與氮原子的鍵的有機化合物的組成物塗佈及乾燥而形成第2絕緣層的步驟。
  20. 一種互補型半導體裝置的製造方法，製造如申請專利 範圍第13項至第17項中任一項所述的互補型半導體裝置，其包括以下的步驟：(1)利用同一步驟來形成p型半導體元件的源極電極及汲極電極、以及n型半導體元件的源極電極及汲極電極的步驟；(2)利用同一步驟來形成所述p型半導體元件的閘極絕緣層、以及所述n型半導體元件的閘極絕緣層的步驟；以及(3)利用同一步驟來形成所述p型半導體元件的半導體層、以及所述n型半導體元件的半導體層的步驟。
  21. 一種無線通訊裝置，其至少包括如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的n型半導體元件、以及天線。
  22. 一種無線通訊裝置，其至少包括如申請專利範圍第13項至第17項中任一項所述的互補型半導體裝置、以及天線。
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