KR20120060154A - Dielectric composition for thin-film transistors - Google Patents
Dielectric composition for thin-film transistors Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120060154A KR20120060154A KR1020110126060A KR20110126060A KR20120060154A KR 20120060154 A KR20120060154 A KR 20120060154A KR 1020110126060 A KR1020110126060 A KR 1020110126060A KR 20110126060 A KR20110126060 A KR 20110126060A KR 20120060154 A KR20120060154 A KR 20120060154A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dielectric
- layer
- dielectric material
- composition
- gate
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title abstract description 19
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 59
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 103
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 108
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 21
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000010408 film Substances 0.000 description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 9
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 5
- 229920003217 poly(methylsilsesquioxane) Polymers 0.000 description 5
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 4
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001665 Poly-4-vinylphenol Polymers 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical class C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N Para-Xylene Chemical group CC1=CC=C(C)C=C1 URLKBWYHVLBVBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000002355 dual-layer Substances 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000001282 organosilanes Chemical group 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 229920000734 polysilsesquioxane polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IGGDKDTUCAWDAN-UHFFFAOYSA-N 1-vinylnaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(C=C)=CC=CC2=C1 IGGDKDTUCAWDAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 2-Oxazoline Chemical compound C1CN=CO1 IMSODMZESSGVBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 2-dodecylbenzenesulfonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O WBIQQQGBSDOWNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 2-vinylpyridine Chemical compound C=CC1=CC=CC=N1 KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002367 Polyisobutene Polymers 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N Tetrahydroanthracene Natural products C1=CC=C2C=C(CCCC3)C3=CC2=C1 XBDYBAVJXHJMNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N alpha-Methylstyrene Chemical compound CC(=C)C1=CC=CC=C1 XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229940092714 benzenesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 150000008107 benzenesulfonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229940060296 dodecylbenzenesulfonic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 1
- WGXGKXTZIQFQFO-CMDGGOBGSA-N ethenyl (e)-3-phenylprop-2-enoate Chemical compound C=COC(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 WGXGKXTZIQFQFO-CMDGGOBGSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 229920002457 flexible plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000007647 flexography Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Substances O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000000813 microcontact printing Methods 0.000 description 1
- PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N naphthalene-1-sulfonic acid Chemical class C1=CC=C2C(S(=O)(=O)O)=CC=CC2=C1 PSZYNBSKGUBXEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- 231100000989 no adverse effect Toxicity 0.000 description 1
- 238000007645 offset printing Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N pentacene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC5=CC=CC=C5C=C4C=C3C=C21 SLIUAWYAILUBJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002964 pentacenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000002979 perylenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001596 poly (chlorostyrenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920000314 poly p-methyl styrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002587 poly(1,3-butadiene) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920003205 poly(diphenylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920003255 poly(phenylsilsesquioxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000548 poly(silane) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920002776 polycyclohexyl methacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 1
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 150000003459 sulfonic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N tetracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C21 IFLREYGFSNHWGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/4908—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET for thin film semiconductor, e.g. gate of TFT
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
Abstract
Description
본 발명은 다양한 구현예에 있어서 유전체층을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT) 및/또는 기타 전기 장치에 관한 것이다. 상기 유전체층은 본 명세서에 기재된 바와 같이 열산 발생제를 포함하는 유전체 조성물로부터 형성된다. 이는 유전체 조성물이 보다 낮은 온도에서 보다 짧은 시간 동안에 경화되도록 함으로써, 롤-투-롤(roll-to-roll) 제조 및 기타 공정들의 사용을 가능하게 한다.
The present invention relates to thin film transistors (TFTs) and / or other electrical devices including dielectric layers in various embodiments. The dielectric layer is formed from a dielectric composition comprising a thermal acid generator as described herein. This allows the dielectric composition to cure at a lower temperature for a shorter time, thereby enabling the use of roll-to-roll manufacturing and other processes.
TFT는 일반적으로 기재 상에서 전기 전도성 게이트 전극, 소오스 및 드레인 전극, 소오스 및 드레인 전극으로부터 게이트 전극을 분리하는 전기 절연 게이트 유전체층, 및 게이트 유전체층과 접촉하여 소오스 및 드레인 전극에 다리를 형성하는 반도전성 층으로 구성된다. 이들의 성능은 전계 효과 이동도 및 전체 트랜지스터의 전류 온/오프비에 의해 결정될 수 있다. 높은 이동도 및 높은 온/오프비가 요망된다.TFTs are generally electrically conductive gate electrodes, source and drain electrodes on the substrate, electrically insulating gate dielectric layers that separate the gate electrodes from the source and drain electrodes, and semiconductive layers that contact the gate dielectric layers to form bridges to the source and drain electrodes. It is composed. Their performance can be determined by the field effect mobility and the current on / off ratio of the entire transistor. High mobility and high on / off ratios are desired.
유기 박막 트랜지스터(OTFT)는 전파 식별(RFID) 태그 및 디스플레이용 백플레인 전환(switching) 회로, 예컨대 신호체계, 판독기 및 액정 디스플레이와 같은 적용 분야에서 사용될 수 있으며, 이때 높은 전환 속도 및/또는 높은 밀도는 필수적인 것은 아니다. 이것들은 또한 물리적으로 조밀하고, 경량이며, 유연성인 것과 같은 매력적인 기계적 특성도 가지고 있다.Organic thin film transistors (OTFTs) can be used in applications such as radio frequency identification (RFID) tags and backplane switching circuits for displays such as signaling systems, readers and liquid crystal displays, where high switching speeds and / or high densities It is not essential. They also have attractive mechanical properties such as physically compact, lightweight and flexible.
유기 박막 트랜지스터는 저비용 용액 기반의 패턴화 및 증착 기법, 예컨대 스핀 코팅, 용액 캐스팅, 딥 코팅, 스텐실/스크린 인쇄, 플렉소그래피, 그라비아, 오프셋 인쇄, 잉크젯 인쇄, 미세 접촉 인쇄 등, 또는 이들 공정의 조합을 이용하여 제작될 수 있다. 이러한 공정들은 일반적으로 전기 장치용의 실리콘계 박막 트랜지스터 회로 제작에 이용되는 복합 포토리소그래피 공정에 비해 보다 간단하고 좀더 비용면에서 효과적이다. 박막 트랜지스터 회로 제작에 있어서 이들 용액 기반의 공정의 사용을 가능하게 하기 위해, 따라서 용액 가공 가능한 물질이 요구된다.Organic thin film transistors may be used in low cost solution based patterning and deposition techniques such as spin coating, solution casting, dip coating, stencil / screen printing, flexography, gravure, offset printing, inkjet printing, micro contact printing, or the like. It can be made using a combination. These processes are generally simpler and more cost effective than the composite photolithography process used to fabricate silicon based thin film transistor circuits for electrical devices. In order to enable the use of these solution based processes in the fabrication of thin film transistor circuits, a solution processable material is therefore required.
이와 관련하여, 게이트 유전체층은 이들 용액 기반의 공정에 의해 형성될 수 있다. 하지만, 이렇게 형성된 게이트 유전체층은 핀홀이 없어야 하고, 낮은 표면 거칠기(또는 높은 표면 평활도), 낮은 누설 전류, 높은 유전 상수, 높은 파괴 전압을 갖고, 게이트 전극에 잘 부착되며, 그 밖에 기능을 제공해야 한다. 또한, 유전체층과 유기 반도전성 층 사이의 계면은 TFT의 성능에 중요한 영향을 끼치기 때문에 게이트 유전체층은 반도전성 물질과 상용성이 있어야 한다.In this regard, the gate dielectric layer can be formed by these solution based processes. However, the gate dielectric layer thus formed should be free of pinholes, have low surface roughness (or high surface smoothness), low leakage current, high dielectric constant, high breakdown voltage, and should be well attached to the gate electrode and otherwise provide functionality. . In addition, since the interface between the dielectric layer and the organic semiconducting layer has a significant effect on the performance of the TFT, the gate dielectric layer must be compatible with the semiconducting material.
롤-투-롤 제조는 종이와 함께 사용되는 그라비아, 오프셋 및 플렉소그래픽 인쇄 공정과 유사하게, 유연성 플라스틱 또는 금속 호일 상에 전기 장치를 만드는 다소 개발된 공정을 일컫는다. 박막 트랜지스터로 제조된 큰 회로 및 기타 장치들은 이들 큰 기재 상으로 용이하게 패터닝될 수 있어 수 미터 폭 및 50㎞ 길이까지 될 수 있다는 것이 고려된다. 이러한 유형의 제조는 특히 인치-크기 실리콘 웨이퍼 상에서 포토리소그라피 기법을 사용하는 일반적인 반도체 제조 공정과 비교하였을 때 큰 스케일의 저비용 장치를 가능하게 할 것이다.Roll-to-roll manufacturing refers to a somewhat developed process for making electrical devices on flexible plastic or metal foil, similar to the gravure, offset and flexographic printing processes used with paper. It is contemplated that large circuits and other devices made of thin film transistors can be easily patterned onto these large substrates to be several meters wide and up to 50 km long. This type of fabrication will enable large scale low cost devices, especially when compared to conventional semiconductor fabrication processes using photolithography techniques on inch-sized silicon wafers.
낮은 온도 및 증가된 가공 속도는 롤-투-롤 제조에 있어 중요하다. 더 낮아진 온도 및/또는 더 짧아진 시간에 가공될 수 있는 유전체층 및/또는 유전체 조성물을 제공함으로써, 롤-투-롤 제조 및 기타 공정들을 이용하는 전기 장치의 제조를 가능하게 하는 것이 바람직할 것이다.Low temperature and Increased processing speed is important for roll-to-roll manufacturing. By providing a dielectric layer and / or dielectric composition that can be processed at lower temperatures and / or shorter times, it would be desirable to enable the manufacture of electrical devices using roll-to-roll manufacturing and other processes.
실온에서 우수한 보관 수명을 갖고, 상승 온도에서 신속히 경화되거나 가교되는 유전체 조성물 또한 바람직할 것이다.
It would also be desirable to have a dielectric composition that has good shelf life at room temperature and that quickly cures or crosslinks at elevated temperatures.
본 발명의 목적은 유전체 조성물이 보다 낮은 온도에서 보다 짧은 시간 동안에 경화되도록 함으로써, 롤-투-롤(roll-to-roll) 제조 및 기타 공정들의 사용을 가능하게 하는 유전체층을 포함하는 박막 트랜지스터(TFT) 및/또는 기타 전기 장치를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a thin film transistor (TFT) comprising a dielectric layer that allows the dielectric composition to cure at a lower temperature for a shorter time, thereby enabling roll-to-roll manufacturing and other processes. ) And / or other electrical devices.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유전체 물질, 가교제 및 열산 발생제를 포함하는 유전체 조성물을 기재 상에 증착하는 단계; 및 상기 유전체 조성물을 가열하여 유전체 조성물을 경화시킴으로써, 기재 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 전기 장치 제작 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of depositing a dielectric composition comprising a dielectric material, a crosslinking agent and a thermal acid generator on a substrate; And heating the dielectric composition to cure the dielectric composition, thereby forming a dielectric layer on the substrate.
또한, 본 발명은 유전체 물질, 가교제, 열산 발생제 및 선택적 용매를 포함하는 유전체 조성물을 제공한다.The present invention also provides a dielectric composition comprising a dielectric material, a crosslinking agent, a thermal acid generator and an optional solvent.
아울러, 본 발명은 산 민감성 유전체 물질, 열산 발생제 및 선택적 용매를 포함하는 유전체 조성물을 제공한다.
In addition, the present invention provides a dielectric composition comprising an acid sensitive dielectric material, a thermal acid generator, and an optional solvent.
도 1은 본 발명에 따른 TFT의 제 1 구현예를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 TFT의 제 2 구현예를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 TFT의 제 3 구현예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 TFT의 제 4 구현예를 나타낸다.1 shows a first embodiment of a TFT according to the present invention.
2 shows a second embodiment of a TFT according to the present invention.
3 shows a third embodiment of a TFT according to the present invention.
4 shows a fourth embodiment of the TFT according to the present invention.
구현예에서, 전기 장치 및 이러한 전기 장치를 제조하는 방법이 개시된다. 일반적으로, 유전체층은 본 명세서에 기재된 바와 같이 열산 발생제를 포함하는 유전체 조성물로 형성된다. 이러한 조성물은 비교적 낮은 온도 및 비교적 짧은 시간에 유전체 조성물의 경화를 가능하게 한다. 상기 전기 장치는 유전체층을 포함하며, 상기 유전체층은 가교 유전체 물질 및 열산 발생제를 포함한다. 구현예에서, 전기 장치는 박막 트랜지스터이며, 특히 저비용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 플렉시블 기재 상의 박막 트랜지스터이다.In an embodiment, an electrical device and a method of manufacturing such an electrical device are disclosed. In general, the dielectric layer is formed of a dielectric composition comprising a thermal acid generator as described herein. Such compositions enable curing of dielectric compositions at relatively low temperatures and relatively short times. The electrical device comprises a dielectric layer, the dielectric layer comprising a crosslinked dielectric material and a thermal acid generator. In an embodiment, the electrical device is a thin film transistor, in particular a thin film transistor on a flexible substrate, such as low cost polyethylene terephthalate (PET).
다양한 구현예에서, 기재 상에 유전체 물질, 가교제 및 열산 발생제를 포함하는 유전체 조성물을 증착하는 단계; 및 유전체 조성물을 가열하여 유전체 조성물을 경화시킴으로써 기재 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 전기 장치를 제작하는 방법 또한 개시된다. 다양한 적용 분야에 따라서는 기재 상에 반도전성 층이 형성될 수도 있다.In various embodiments, depositing a dielectric composition comprising a dielectric material, a crosslinking agent and a thermal acid generator on a substrate; And forming a dielectric layer on the substrate by heating the dielectric composition to cure the dielectric composition. Depending on various applications, a semiconductive layer may be formed on the substrate.
상기 열산 발생제는 블로킹되거나, 또는 아민으로 중화된 하이드로카르빌설폰산일 수 있다. 상기 열산 발생제는 유전체 물질의 약 0.001 내지 약 3중량%의 양으로 존재할 수 있다.The thermal acid generator may be blocked or hydrocarbylsulfonic acid neutralized with an amine. The thermal acid generator may be present in an amount from about 0.001% to about 3% by weight of the dielectric material.
어떤 구현예에서, 유전체 물질은 저(lower-k) 유전체 물질 및 고(higher-k) 유전체 물질을 포함한다. 저유전체 물질은 4.0 미만의 유전 상수를 가질 수 있다. 고유전체 물질은 4.0 이상의 유전 상수를 가질 수 있다. 유전체 조성물은 80℃ 내지 약 140℃의 온도에서 가열될 수 있다. 유전체 조성물은 약 0.5분 내지 약 10분 동안 가열될 수 있다.In some embodiments, the dielectric material includes a lower-k dielectric material and a higher-k dielectric material. The low dielectric material may have a dielectric constant of less than 4.0. The high dielectric material may have a dielectric constant of 4.0 or more. The dielectric composition may be heated at a temperature of 80 ° C. to about 140 ° C. The dielectric composition may be heated for about 0.5 minutes to about 10 minutes.
특정 구현예에서, 유전체 조성물은 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도에서 약 0.5분 내지 약 5분 동안 가열된다. In certain embodiments, the dielectric composition is heated at a temperature of about 80 ° C. to about 120 ° C. for about 0.5 minutes to about 5 minutes.
유전체 물질, 가교제, 열산 발생제 및 선택적 용매를 포함하는 유전체 조성물 또한 개시된다. Also disclosed are dielectric compositions comprising dielectric materials, crosslinkers, thermal acid generators, and optional solvents.
상기 유전체 물질은 산 민감성 유전체 물질을 포함할 수 있다. 어떤 구현예에서, 유전체 물질은 저유전체 물질 및 고유전체 물질을 포함하며, 이때 저유전체 물질 및 고유전체 물질 둘다 용매 내에서 혼화성이 있다.The dielectric material may comprise an acid sensitive dielectric material. In certain embodiments, the dielectric material comprises a low dielectric material and a high dielectric material, wherein both the low dielectric material and the high dielectric material are miscible in the solvent.
상기 열산 발생제는 폴리머성의 블로킹된 설폰산 에스테르, 아민으로 중화된 치환 나트탈렌설폰산, 아민으로 중화된 치환 벤젠설폰산 또는 아민으로 중화된 산 포스페이트일 수 있다.The thermal acid generator may be a polymeric blocked sulfonic acid ester, substituted naphthalenesulfonic acid neutralized with amine, substituted benzenesulfonic acid neutralized with amine or acid phosphate neutralized with amine.
상기 열산 발생제는 유전체 조성물의 약 0.001 내지 약 3중량%의 양으로 존재할 수 있다.The thermal acid generator may be present in an amount from about 0.001% to about 3% by weight of the dielectric composition.
유전체 조성물은 산 민감성 유전체 물질, 열산 발생제 및 선택적 용매를 포함할 수 있다. 구현예에서, 산 민감성 유전체 물질은 유기 실란기를 포함한다.The dielectric composition may comprise an acid sensitive dielectric material, a thermal acid generator, and an optional solvent. In an embodiment, the acid sensitive dielectric material comprises an organosilane group.
유전체 조성물을 포함하는 조성물로부터 생기는 유전체층을 포함하는 전기 장치 또한 개시된다.Also disclosed is an electrical device comprising a dielectric layer resulting from a composition comprising the dielectric composition.
도 1은 본 발명에 따른 하부 게이트 하부 콘택 TFT 구성을 도시한다. TFT(10)는 게이트 전극(18) 및 게이트 유전체층(14)과 접촉하는 기재(16)를 포함한다. 게이트 전극(18)은 기재(16)의 맨 위에 그려지지만, 게이트 전극은 기재 내의 오목한 곳에 위치할 수도 있다. 게이트 유전체층(14)이 소오스 전극(20), 드레인 전극(22) 및 반도전성 층(12)으로부터 게이트 전극(18)을 분리하는 것은 중요하다. 반도전성 층(12)은 소오스 전극(20)과 드레인 전극(22)의 사이와 그 위에 형성된다. 반도체는 소오스 전극(20)과 드레인 전극(22) 사이에서 채널 길이를 갖는다.1 illustrates a bottom gate bottom contact TFT configuration in accordance with the present invention. The TFT 10 includes a
도 2는 본 발명에 따른 다른 하부 게이트 상부 콘택 TFT 구성을 도시한다. TFT(30)는 게이트 전극(38) 및 게이트 유전체층(34)과 접촉하는 기재(36)를 포함한다. 반도전성 층(32)은 게이트 유전체층(34)의 상부에 위치하고, 소오스 전극(40) 및 드레인 전극(42)으로부터 게이트 유전체층(34)을 분리한다.2 shows another bottom gate top contact TFT configuration in accordance with the present invention. The TFT 30 includes a
도 3은 본 발명에 따른 하부 게이트 하부 콘택 TFT 구성을 도시한다. TFT(50)는 게이트 전극으로도 작용하고, 게이트 유전체층(54)과 접촉하는 기재(56)를 포함한다. 소오스 전극(60), 드레인 전극(62) 및 반도전성 층(52)은 게이트 유전체층(54)의 맨 위에 위치한다.3 shows a bottom gate bottom contact TFT configuration in accordance with the present invention. The TFT 50 also serves as a gate electrode and includes a
도 4는 본 발명에 따른 상부 게이트 상부 콘택 TFT 구성을 도시한다. TFT(70)는 소오스 전극(80), 드레인 전극(82) 및 반도전성 층(72)과 접촉하는 기재(76)를 포함한다. 반도전성 층(72)은 소오스 전극(80)과 드레인 전극(82)의 사이와 그 위에 형성된다. 게이트 유전체층(74)은 반도전성 층(72)의 상부에 있다. 게이트 전극(78)은 게이트 유전체층(74)의 상부에 있고, 반도전성 층(72)과는 접촉하지 않는다.4 shows a top gate top contact TFT configuration in accordance with the present invention. The
본 발명의 측면은 열산 발생제를 포함하는 유전체층을 포함하는 전기 장치(예를 들어, 박막 트랜지스터)에 관한 것이다. 어떤 구현예에서, 유전체층은 단일 균질 층으로, 즉 달리 말하면 다수의 상 분리된 물질로 구성되지 않는다. 본 발명의 추가의 측면은 열산 발생제를 포함하는 상 분리된 유전체 구조물을 포함하는 전기 장치에 관한 것이다. 박막 트랜지스터의 맥락에서, 균질 유전체층, 즉 상 분리된 유전체 구조물은 "게이트 유전체"를 의미할 수도 있다. 유전체 구조물(상 분리되고, 균질인 층)은 임의의 적합한 전기 장치에서 사용될 수 있다. 박막 트랜지스터 외에 다른 유형의 적합한 전기 장치는 예를 들어 내장형 캐피시터 및 전기발광 램프를 포함한다.Aspects of the present invention relate to electrical devices (eg, thin film transistors) comprising a dielectric layer comprising a thermal acid generator. In some embodiments, the dielectric layer does not consist of a single homogeneous layer, ie, a plurality of phase separated materials. A further aspect of the invention relates to an electrical device comprising a phase separated dielectric structure comprising a thermal acid generator. In the context of thin film transistors, a homogeneous dielectric layer, ie, a phase separated dielectric structure, may mean a "gate dielectric." Dielectric structures (phase separated, homogeneous layers) can be used in any suitable electrical device. Other types of suitable electrical devices besides thin film transistors include, for example, embedded capacitors and electroluminescent lamps.
본 발명의 유전체 구조를 제작함에 있어서, 유전체 물질, 가교제, 열산 발생제, 및 선택적으로 용매 또는 액체를 포함하는 유전체 조성물을 제조한다. 유전체 조성물은 실온에서 3개월 이상 또는 6개월 이상의 보관 수명을 포함하여 약 1개월 이상의 보관 수명을 가질 수 있다.In making the dielectric structures of the present invention, a dielectric composition is prepared comprising a dielectric material, a crosslinking agent, a thermal acid generator, and optionally a solvent or liquid. The dielectric composition may have a shelf life of at least about 1 month, including a shelf life of at least 3 months or at least 6 months at room temperature.
어떤 구현예에서, 유전체 조성물은 산 민감성 유전체 물질, 열산 발생제 및 선택적 용매를 포함한다. 상기 산 민감성 유전체 물질은 유기 실란기를 포함할 수 있다. 유전체 조성물로 형성된 유전체층을 포함하는 전기 장치 또한 개시된다.In certain embodiments, the dielectric composition comprises an acid sensitive dielectric material, a thermal acid generator, and an optional solvent. The acid sensitive dielectric material may comprise an organosilane group. An electrical device is also disclosed that includes a dielectric layer formed from a dielectric composition.
구현예에서, 임의의 적합한 절연 물질을 유전체 물질로서 사용할 수 있다. 추가의 구현예에서, 유전체 물질은 열 가교 유전체 물질이다. "열 가교"란 용어는 유전체 물질이 별도의 가교제 또는 유전체 물질 자체 내의 다른 작용기와 반응하여 가열시 가교 네트워크를 형성할 수 있는 작용기를 포함하는 것을 의미한다. 유전체 물질은 상이한 유전 상수를 갖는 둘 이상의 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 유전체 물질은 저유전체 물질 및 고유전체 물질을 포함할 수 있다.In an embodiment, any suitable insulating material may be used as the dielectric material. In further embodiments, the dielectric material is a thermally crosslinked dielectric material. The term "thermal crosslinking" means that the dielectric material includes a functional group capable of reacting with a separate crosslinking agent or other functional groups in the dielectric material itself to form a crosslinking network upon heating. The dielectric material may comprise two or more different materials with different dielectric constants. For example, the dielectric material may include a low dielectric material and a high dielectric material.
"저(lower-k) 유전체" 및 "고(higher-k) 유전체"란 용어는 유전체 조성물 내 및 상 분리된 유전체 구조 내에서 2가지 유형의 물질을 구분(유전체 상수에 근거함)하는데 사용된다.The terms "lower-k dielectric" and "higher-k dielectric" are used to distinguish two types of materials (based on dielectric constants) in the dielectric composition and in the phase separated dielectric structure. .
구현예에서, 저유전체 물질은 전기적으로 절연이고, 상용성이 있거나 또는 장치 내 반도전성 층과의 상용성을 갖는다. "상용성 있는(compatible)" 및 "상용성(compatibility)"은 반도전성 층이 저유전체 물질 내의 풍부한 표면과 근접하거나 또는 접촉하였을 때에 전기적으로 얼마나 잘 수행하는지를 의미한다.In an embodiment, the low dielectric material is electrically insulating, compatible, or compatible with the semiconductive layer in the device. "Compatible" and "compatibility" refer to how well the semiconducting layer performs electrically when in proximity to or in contact with the rich surface in the low dielectric material.
구현예에서, 저유전체 물질은 소수성 표면을 갖고, 따라서 폴리티오펜 반도전성 폴리머와의 우수한 상용성에 만족스러운 결과를 나타낼 수 있다. 구현예에서, 저유전체 물질은 예를 들어, 4.0 미만, 또는 약 3.5 미만, 또는 특히 약 3.0 미만의 유전 상수(유전율)을 갖는다. 저유전체 물질은 메틸기, 페닐렌기, 에틸렌기, Si--C, Si--O--Si 등과 같은 비극성 또는 약한 극성기를 가질 수 있다. 저유전체 물질은 실세스퀴옥산 또는 다면체의 올리고머성 실세스퀴옥산(POSS)일 수 있다. 특정 구현예에서, 저유전체 물질은 폴리머이다. 대표적인 저유전체 폴리머는 폴리스티렌, 폴리(4-메틸스티렌), 폴리(클로로스티렌), 폴리(a-메틸스티렌)과 같은 호모폴리머, 폴리(디메틸 실록산) 및 폴리(디페닐 실록산)과 같은 폴리실록산, 폴리(에틸 실세스퀴옥산), 폴리(메틸 실세스퀴옥산) 및 폴리(페닐 실세스퀴옥산)과 같은 폴리실세스퀴옥산, 폴리페닐렌, 폴리(1,3-부타디엔), 폴리(α-비닐나프탈렌), 폴리프로필렌, 폴리이소프렌, 폴리이소부틸렌, 폴리에틸렌, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리(p-크실렌), 폴리(시클로헥실 메타크릴레이트), 폴리(프로필메타크릴POSS-코-메틸메타크릴레이트), 폴리(프로필메타크릴POSS-코-스티렌), 폴리(스티릴POSS-코-스티렌), 폴리(비닐신나메이트) 등을 포함하지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다. 특정 구현예에서, 저유전체 폴리머는 폴리실세스퀴옥산이고, 구체적으로는 폴리(메틸 실세스퀴옥산)이다. 상기 유전 상수는 실온에서 1kHz의 주파수로 측정된다. 다른 구현예에서, 저유전체 물질은 분자 유리 화합물과 같은 분자 화합물이다.In an embodiment, the low dielectric material has a hydrophobic surface and thus can exhibit satisfactory results with good compatibility with polythiophene semiconducting polymers. In an embodiment, the low dielectric material has a dielectric constant (dielectric constant) of, for example, less than 4.0, or less than about 3.5, or in particular less than about 3.0. The low dielectric material may have a nonpolar or weak polar group such as methyl group, phenylene group, ethylene group, Si--C, Si--O--Si and the like. The low dielectric material may be silsesquioxane or polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS). In certain embodiments, the low dielectric material is a polymer. Representative low-dielectric polymers include polystyrene, poly (4-methylstyrene), poly (chlorostyrene), homopolymers such as poly (a-methylstyrene), polysiloxanes such as poly (dimethyl siloxane) and poly (diphenyl siloxane), poly Polysilsesquioxanes such as (ethyl silsesquioxane), poly (methyl silsesquioxane) and poly (phenyl silsesquioxane), polyphenylene, poly (1,3-butadiene), poly (α- Vinyl naphthalene), polypropylene, polyisoprene, polyisobutylene, polyethylene, poly (4-methyl-1-pentene), poly (p-xylene), poly (cyclohexyl methacrylate), poly (propylmethacrylPOSS -Co-methylmethacrylate), poly (propylmethacrylPOSS-co-styrene), poly (styrylPOSS-co-styrene), poly (vinylcinnamate) and the like, but are not limited to these. In certain embodiments, the low dielectric polymer is polysilsesquioxane, specifically poly (methyl silsesquioxane). The dielectric constant is measured at a frequency of 1 kHz at room temperature. In other embodiments, the low dielectric material is a molecular compound, such as a molecular free compound.
구현예에서, 저유전체 폴리머의 표면은 필름으로 캐스팅하면 낮은 표면 에너지를 갖는다. 표면 에너지를 특징짓기 위해, 전진하는 물의 접촉 각이 사용될 수 있다. 높은 접촉 각은 낮은 표면 에너지를 나타낸다. 구현예에서, 접촉각은 80도 이상이고, 또는 약 90도보다 크거나, 또는 특히 약 95도보다 크다.In an embodiment, the surface of the low dielectric polymer has low surface energy when cast into a film. To characterize surface energy, the contact angle of advancing water can be used. High contact angles indicate low surface energy. In an embodiment, the contact angle is at least 80 degrees, or greater than about 90 degrees, or especially greater than about 95 degrees.
구현예에서, 고유전체 물질은 전기적으로 절연이고, 히드록실기, 아미노기, 시아노기, 니트로기, C=O기 등과 같은 극성 기를 함유한다. 구현예에서, 고유전체 물질은 4.0 이상, 5.0 이상 또는 특히 6.0 이상의 유전 상수를 갖는다. 특정 구현예에서, 고유전체 물질은 폴리머이다. 일반적인 유형의 고유전체 폴리머는 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐, 폴리케톤 및 폴리술폰을 포함할 수 있다. 특정의 대표적인 고유전체 폴리머는 폴리(4-비닐페놀)(PVP), 폴리(비닐알코올) 및 폴리(2-히드록실에틸 메타크릴레이트)(PHEMA), 시아노에틸화된 폴리(비닐알코올)(PVA), 시아노에틸화된 셀룰로오스, 폴리(비닐리덴 플루오라이드)(PVDF), 폴리(비닐피리딘)과 같은 호모폴리머, 이들의 코폴리머를 포함하지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다. 구현예에서, 고유전체 물질은 PVP, PVA 또는 PHEMA이다. 다른 구현예에서, 고유전체 물질은 분자 유리 화합물과 같은 분자 화합물이다. In an embodiment, the high dielectric material is electrically insulating and contains polar groups such as hydroxyl groups, amino groups, cyano groups, nitro groups, C═O groups, and the like. In an embodiment, the high dielectric material has a dielectric constant of at least 4.0, at least 5.0 or in particular at least 6.0. In certain embodiments, the high dielectric material is a polymer. Common types of high dielectric polymers may include polyimides, polyesters, polyethers, polyacrylates, polyvinyls, polyketones, and polysulfones. Certain representative high dielectric polymers include poly (4-vinylphenol) (PVP), poly (vinyl alcohol) and poly (2-hydroxylethyl methacrylate) (PHEMA), cyanoethylated poly (vinyl alcohol) ( PVA), cyanoethylated cellulose, poly (vinylidene fluoride) (PVDF), homopolymers such as poly (vinylpyridine), copolymers thereof, but are not limited to these. In an embodiment, the high dielectric material is PVP, PVA or PHEMA. In other embodiments, the high dielectric material is a molecular compound, such as a molecular free compound.
구현예에서, 고유전체 폴리머는 필름으로 캐스팅하였을 때 높은 표면 에너지를 갖는다. 전진하는 물의 접촉 각의 관점에서, 상기 각은 예를 들어 80도보다 작거나, 또는 약 60도보다 작거나, 또는 약 50도보다 작다.In an embodiment, the high dielectric polymer has a high surface energy when cast into a film. In view of the contact angle of the advancing water, the angle is for example less than 80 degrees, or less than about 60 degrees, or less than about 50 degrees.
구현예에서, 고유전체 물질 대(vs) 저유전체 물질의 유전 상수의 크기 차이는 적어도 약 0.5, 또는 적어도 약 1.0, 또는 적어도 약 2.0이고, 예를 들어 약 0.5 내지 약 200이다.In an embodiment, the size difference of the dielectric constant of the high dielectric material vs. low dielectric material is at least about 0.5, or at least about 1.0, or at least about 2.0, for example from about 0.5 to about 200.
구현예에서, 유전체 구조물은 전체 유전 상수가 약 4.0 이상, 또는 약 5.0 이상, 특히 약 6.0 이상이다. 상기 전체 유전 상수는 금속/유전체 구조물/금속 캐패시터로 특징지워질 수 있다. 특히, 박막 트랜지스터 적용을 위해서는 구현예에서 전체 유전 상수는 높은 것이 바람직하고, 그 결과 장치는 비교적 낮은 전압에서 작동될 수 있다.In an embodiment, the dielectric structure has an overall dielectric constant of at least about 4.0, or at least about 5.0, in particular at least about 6.0. The overall dielectric constant can be characterized as a metal / dielectric structure / metal capacitor. In particular, for thin film transistor applications, the overall dielectric constant in the embodiment is preferably high, as a result of which the device can be operated at a relatively low voltage.
유전체 물질은 산 민감성일 수 있다. 특정 구현예에서, 저유전체 물질은 산 민감성이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "산 민감성"이란 용어는 유전체 물질이 실온에서 산과 접촉하였을 때 안정하지 않은 것을 의미한다. 예를 들어, 상기 산은 유전체 물질을 촉진시켜 H2O, O2 또는 그 자신과 반응시킴으로써 분자량, 용해도 등과 같은 유전체 물질의 특성을 변화시킬 수 있다. 상기 산 민감성 유전체 물질은 소분자 유기 실란, 올리고머성 실란, 폴리실록산, 실세스퀴옥산, 다면체 올리고머성 실세스퀴옥산, 폴리(실세스퀴옥산) 또는 이들의 조합일 수 있다. 소분자 유기 실란은 식 Si(R)4를 가지며, 상기 식에서 각각의 R은 독립적으로 알킬 또는 알콕시로부터 선택된다. 올리고머성 실란은 식 R'-[-Si(R)2-]m-R"를 가지며, 상기 식에서 R, R' 및 R"은 독립적으로 수소, 알킬 또는 알콕시로부터 선택되고, m은 1 내지 4이다. The dielectric material may be acid sensitive. In certain embodiments, the low dielectric material is acid sensitive. As used herein, the term “acid sensitive” means that the dielectric material is not stable when contacted with acid at room temperature. For example, the acid can change the properties of the dielectric material, such as molecular weight, solubility, etc. by promoting the dielectric material and reacting with H 2 O, O 2 or itself. The acid sensitive dielectric material may be a small molecule organic silane, oligomeric silane, polysiloxane, silsesquioxane, polyhedral oligomeric silsesquioxane, poly (silsesquioxane) or a combination thereof. Small molecule organic silanes have the formula Si (R) 4 , wherein each R is independently selected from alkyl or alkoxy. The oligomeric silane has the formula R '-[-Si (R) 2- ] m -R "wherein R, R' and R" are independently selected from hydrogen, alkyl or alkoxy, m is 1-4 to be.
다른 구현예에서, 산 민감성 저유전체 물질은 실란기를 포함하는 폴리머이다. 대표적인 폴리머는 실란기를 포함하는 폴리아크릴레이트, 폴리비닐, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리케톤 또는 폴리술폰을 포함한다. 열산 발생제를 사용함으로써, 산 민감성 유전체 물질을 포함하는 유전체 조성물은 실온에서 긴 보관 수명을 가지면서, 동시에 열산 발생제로부터의 산의 방출로 인해 상승 온도에서 계속해서 빠르게 가교할 수 있다.In another embodiment, the acid sensitive low dielectric material is a polymer comprising silane groups. Representative polymers include polyacrylates including polysilanes, polyvinyl, polyimides, polyesters, polyethers, polyketones or polysulfones. By using a thermal acid generator, a dielectric composition comprising an acid sensitive dielectric material can have a long shelf life at room temperature and at the same time continue to crosslink rapidly at elevated temperatures due to the release of acid from the thermal acid generator.
가교제는 유전체 조성물 내에 존재한다. 유전체 조성물이 가교되는 동안에 둘 또는 그 이상의 상으로 분리될 수 있는 고유전체 물질 및 저유전체 물질과 같이 둘 또는 그 이상의 물질을 포함하는 경우, 상기 가교제는 상들을 통해 고유전체 물질과 저유전체 물질의 사이에서 일어나는 가교를 유발시킨다. 다른 물질이 유전체 조성물에 첨가될 수 있다. 대표적인 가교제는 폴리(멜라민-코-포름알데히드) 수지, 옥사졸린 작용성 가교제, 블록화된 폴리이소시아네이트, 임의의 디아민 화합물, 디티올 화합물, 디이소시아네이트 등을 포함한다.The crosslinking agent is present in the dielectric composition. If the dielectric composition comprises two or more materials, such as a high dielectric material and a low dielectric material that can separate into two or more phases during crosslinking, the crosslinking agent is provided between the high dielectric material and the low dielectric material through the phases. Cause crosslinking that occurs at Other materials can be added to the dielectric composition. Representative crosslinkers include poly (melamine-co-formaldehyde) resins, oxazoline functional crosslinkers, blocked polyisocyanates, optional diamine compounds, dithiol compounds, diisocyanates, and the like.
열산 발생제 또한 유전체 조성물 내에 존재한다. 열산 발생제는 가열되면 산을 발생시켜, 유전체 물질의 가교를 촉진하여 우수한 기계적 및 전기적 특성을 갖는 가교된 유전체층을 형성한다. 상기 열산 발생제는 또한 일반적으로 유전체 조성물 내에서 우수한 보관 수명을 가져야 한다.Thermal acid generators are also present in the dielectric composition. The thermal acid generator generates an acid when heated to promote crosslinking of the dielectric material to form a crosslinked dielectric layer having good mechanical and electrical properties. The thermal acid generator should also generally have good shelf life in the dielectric composition.
특정 구현예에서, 열산 발생제는 하이드로카르빌 술폰산이다. "하이드로카르빌"이란 용어는 수소 및 탄소를 함유하는 라디칼을 의미하고, 이는 치환될 수 있다. 대표적인 하이드로카르빌 술폰산은 도데실벤젠 술폰산, p-톨루엔 술폰산 및 알킬나프탈렌 디술폰산을 포함한다. 상기 열산 발생제는 블록화되거나 또는 아민으로 중화된 하이드로카르빌 술폰산일 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 열산 발생제는 NACURE® 5225, NACURE® 2501, NACURE® 2107 및 NACURE® 3483을 포함하고, 이것들은 모두 킹 인더스트리(King Industries)로부터 입수 가능하다.In certain embodiments, the thermal acid generator is hydrocarbyl sulfonic acid. The term "hydrocarbyl" means a radical containing hydrogen and carbon, which may be substituted. Representative hydrocarbyl sulfonic acids include dodecylbenzene sulfonic acid, p-toluene sulfonic acid and alkylnaphthalene disulfonic acid. The thermal acid generator may be a hydrocarbyl sulfonic acid that is blocked or neutralized with an amine. Commercially available thermal acid generators include NACURE® 5225, NACURE® 2501, NACURE® 2107 and NACURE® 3483, all of which are available from King Industries.
상기 열산 발생제는 유전체층 또는 유전체 조성물에 유전체 물질 중량의 약 0.1 내지 2wt%를 포함하여 약 0.001 내지 3wt%의 양으로 존재할 수 있다.The thermal acid generator may be present in the dielectric layer or dielectric composition in an amount of about 0.001 to 3 wt%, including about 0.1 to 2 wt% of the weight of the dielectric material.
하나, 둘 또는 그 이상의 적합한 유체가 유전체 조성물 내에 사용되는 (액체 증착을 용이하게 하는) 액체 또는 용매에 대해 사용될 수 있다. 구현예에서, 액체/용매는 저유전체 폴리머 및 고유전체 폴리머를 용해할 수 있다. 상기 액체/용매는 유전체 조성물의 약 50wt% 내지 약 90wt%를 포함하여 약 0 내지 약 98wt%일 수 있다.One, two or more suitable fluids may be used for the liquid or solvent (which facilitates liquid deposition) used in the dielectric composition. In an embodiment, the liquid / solvent can dissolve the low dielectric polymer and the high dielectric polymer. The liquid / solvent may be about 0 to about 98 wt%, including about 50 wt% to about 90 wt% of the dielectric composition.
무기 나노입자 또한 유전체층의 전체 유전 상수를 신장시키기 위해 선택적으로 포함될 수 있다. 이들 나노입자는 유전체 폴리머와 반응하지 않으며, 일반적으로 유전체층을 통해 분산된다. 상기 나노입자는 약 3㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 3㎚ 내지 약 100㎚의 입자 크기를 갖는다. 임의의 적합한 무기 나노입자가 사용될 수 있다. 대표적인 나노입자는 Au, Ag, Cu, Cr, Ni, Pt 및 Pd와 같은 금속 나노입자; Al2O3, TiO2, ZrO2, La2O3, Y2O3, Ta2O5, ZrSiO4, SrO, SiO, SiO2, MgO, CaO, HfSiO4, BaTiO3 및 HfO2와 같은 금속 산화물 나노입자; 및 ZnS 및 Si3N4와 같은 다른 무기 나노입자를 포함한다. 무기 나노입자를 첨가함으로써 몇 가지 이점을 갖는다. 첫째, 전체 게이트 유전체층의 유전 상수가 증가할 수 있다. 둘째, 금속 나노입자가 첨가되는 경우, 상기 입자는 전자 트랩으로서 기능하여 게이트 유전체층의 게이트 누설을 낮출 수 있다.Inorganic nanoparticles may also optionally be included to extend the overall dielectric constant of the dielectric layer. These nanoparticles do not react with the dielectric polymer and are generally dispersed through the dielectric layer. The nanoparticles have a particle size of about 3 nm to about 500 nm, or about 3 nm to about 100 nm. Any suitable inorganic nanoparticles can be used. Representative nanoparticles include metal nanoparticles such as Au, Ag, Cu, Cr, Ni, Pt and Pd; Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , La 2 O 3 , Y 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZrSiO 4 , SrO, SiO, SiO 2 , MgO, CaO, HfSiO 4 , BaTiO 3 And metal oxide nanoparticles such as HfO 2 ; And other inorganic nanoparticles such as ZnS and Si 3 N 4 . The addition of inorganic nanoparticles has several advantages. First, the dielectric constant of the entire gate dielectric layer may increase. Second, when metal nanoparticles are added, the particles can function as electron traps to lower the gate leakage of the gate dielectric layer.
유전체 조성물 내에서 상기에 나열된 성분들 각각의 농도는 조성물 중량의 약 0.001 내지 약 99%로 달라진다. 저유전체 물질의 농도는 예를 들어 약 0.1 내지 약 30wt%, 또는 약 1 내지 약 20wt%이다. 고유전체 물질의 농도는 예를 들어, 약 0.1 내지 약 50wt%, 또는 약 5 내지 약 30wt%이다. 가교제의 농도는 유전체 조성물의 농도에 따라 달라질 것이다. 유전체 폴리머에 대한 가교제의 비는 예를 들어, 중량으로 약 1:99 내지 약 50:50, 또는 약 5:95 내지 약 30:70이다. 유전체 폴리머에 대한 촉매의 비는 예를 들어, 중량으로 약 1:9999 내지 약 5:95, 또는 약 1:999 내지 약 1:99이다. 무기 나노입자는 예를 들어, 약 0.5 내지 약 30wt%, 또는 약 1 내지 약 10wt%일 수 있다.The concentration of each of the components listed above in the dielectric composition varies from about 0.001 to about 99% of the weight of the composition. The concentration of low dielectric material is for example about 0.1 to about 30 wt%, or about 1 to about 20 wt%. The concentration of the high dielectric material is, for example, about 0.1 to about 50 wt%, or about 5 to about 30 wt%. The concentration of the crosslinker will depend on the concentration of the dielectric composition. The ratio of crosslinking agent to dielectric polymer is, for example, about 1:99 to about 50:50, or about 5:95 to about 30:70 by weight. The ratio of catalyst to dielectric polymer is, for example, from about 1: 9999 to about 5:95, or from about 1: 999 to about 1:99 by weight. The inorganic nanoparticles can be, for example, about 0.5 to about 30 wt%, or about 1 to about 10 wt%.
구현예에서, 저유전체 물질 및 고유전체 물질은 유전체 조성물 내에서 분리되는 상이 아니다. "분리되지 않는 상"이란 어구는 저유전체 물질 및 고유전체 물질이 액체 중에 용해되는 것을 의미한다. "용해된"이란 용어는 저유전체 물질 및 고유전체 물질의 액체 내에서의 완전한 용해 또는 부분적 용해를 나타낸다. 저유전체 폴리머, 고유전체 폴리머 및 액체는 혼합되어서 임의의 범위의 온도, 압력 및 조성에 걸쳐 단일 상을 형성할 수 있다. 온도 범위는 예를 들어, 0 내지 150℃, 특히 대략 실온이다. 압력은 일반적으로 약 1atm이다. 액체 증착에 앞서, 유전체 조성물 내에 저유전체 물질 및 고유전체 물질은 예를 들어 저유전체 폴리머, 고유전체 폴리머 및 액체의 총 중량에 기초하여 약 0.1 내지 약 98wt%, 또는 약 0.5 내지 약 50wt%로 존재할 수 있다. 고유전체 물질에 대한 저유전체 물질의 비는 예를 들어, 약 1:99 내지 99:1, 또는 약 5:95 내지 약 95:5, 특히 약 10:90 내지 약 40:60일 수 있다(각 비에서 첫번째 언급된 값은 저유전체 폴리머를 나타낸다). In an embodiment, the low dielectric material and the high dielectric material are not separate phases in the dielectric composition. The phrase "indivisible phase" means that the low dielectric material and the high dielectric material are dissolved in the liquid. The term "dissolved" refers to complete dissolution or partial dissolution of low and high dielectric materials in a liquid. Low dielectric polymers, high dielectric polymers, and liquids may be mixed to form a single phase over any range of temperatures, pressures, and compositions. The temperature range is for example 0 to 150 ° C., in particular approximately room temperature. The pressure is generally about 1 atm. Prior to liquid deposition, low dielectric and high dielectric materials are present in the dielectric composition, for example, from about 0.1 to about 98 wt%, or from about 0.5 to about 50 wt%, based on the total weight of the low dielectric polymer, the high dielectric polymer and the liquid. Can be. The ratio of the low dielectric material to the high dielectric material may be, for example, about 1:99 to 99: 1, or about 5:95 to about 95: 5, especially about 10:90 to about 40:60 (each The first mentioned value in the ratio indicates a low dielectric polymer).
액체 증착에 앞서, 저유전체 폴리머, 고유전체 물질 및 액체가 혼합되어 단일 상(전형적으로 투명 용액)을 형성하는 구현예에서, 상기 단일 상은 광 산란 기법에 의해 확인되거나, 또는 임의의 도구의 도움없이 인간의 눈으로 시각적으로 감지될 수 있다.In embodiments where low dielectric polymer, high dielectric material and liquid are mixed to form a single phase (typically a clear solution) prior to liquid deposition, the single phase is identified by light scattering techniques or without the aid of any tools It can be visually perceived by the human eye.
구현예에서, 액체 증착에 앞서 유전체 조성물은 저유전체 물질 및/또는 고유전체 폴리머의 응집물을 함유할 수 있다. 이들 응집물은 예를 들어 가시광의 파장 보다 적은 스케일, 또는 100㎚ 미만, 특히 50㎚ 미만일 수 있다.In embodiments, the dielectric composition may contain aggregates of low dielectric material and / or high dielectric polymer prior to liquid deposition. These aggregates may for example be on a scale smaller than the wavelength of visible light, or below 100 nm, in particular below 50 nm.
상기 유전체 조성물은 기재 상으로 증착되는 액체이다. 임의의 적합한 액체 증착 기법이 이용될 수 있다.The dielectric composition is a liquid that is deposited onto a substrate. Any suitable liquid deposition technique can be used.
구현예에서, 액체 증착은 단일 단계로 수행될 수 있다. "단일 단계"란 용어는 하나의 조성물로부터 동시에 제 1 유전체 물질과 제 2 유전체 물질 모두를 액체 증착하는 것을 의미한다.In an embodiment, liquid deposition can be performed in a single step. The term "single step" means the liquid deposition of both the first dielectric material and the second dielectric material simultaneously from one composition.
유전체 구조물을 제작함에 있어서, 본 발명의 방법은 저유전체 물질과 고유전체 물질의 상 분리를 유발시켜 두가지 상을 포함하는 유전체 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. "유발시키는"이란 용어는 액체가 증발할 때, 액체 증착 동안 상 분리가 자발적으로 일어나는 것을 포함한다. "유발시키는"이란 용어는 또한 액체 증착 동안 또는 액체 증착 후에 상 분리를 용이하게 하기 위한 외부의 도움을 포함한다. 유전체 조성물은 가열됨으로써 유전체 조성물이 경화되고, 그 결과 유전체층이 형성되는 것이다.In fabricating the dielectric structure, the method of the present invention includes causing a phase separation of the low dielectric material and the high dielectric material to form a dielectric structure comprising two phases. The term "causing" includes spontaneous phase separation during liquid deposition as the liquid evaporates. The term "causing" also includes external help to facilitate phase separation during or after liquid deposition. The dielectric composition is heated to cure the dielectric composition, resulting in the formation of a dielectric layer.
"제 1 상" 및 "제 2 상"에서 "상"이란 용어는 화학적 조성과 같은 특성이 비교적 균일한 물질의 도메인 또는 도메인들을 의미한다. 따라서, "상간(interphase)"이란 용어는 조성물의 구배가 존재하는 상 분리된 유전체 구조물 중의 제 1 상과 제 2 상 사이의 영역을 의미한다. 구현예에서, 유전체 구조물은 제 1 상, 선택적 상간 및 제 2 상의 순서로 포함한다. The term "phase" in "first phase" and "second phase" means a domain or domains of a material having relatively uniform properties such as chemical composition. Thus, the term "interphase" refers to the region between the first and second phases of a phase separated dielectric structure in which a gradient of the composition is present. In an embodiment, the dielectric structure comprises a first phase, an optional interphase, and a second phase.
구현예에서, 본 발명의 상 분리된 유전체 구조물의 "상 분리된" 성질은 제 1 상과 제 2 상의 다음과 같이 가능한 대표적인 모폴로지 중 어느 하나에 의해 분명해진다: (1) 제 1 상(층의 형태)과 제 2 상(층의 형태)의 사이에 상간(층의 형태)이 존재한다; (2) 하나의 상은 다른 상의 연속 매트릭스 내에서 복수의 "도트(dot)"를 형성한다; (3) 하나의 상은 다른 상의 연속 매트릭스 내에서 복수의 막대(rod) 모양의 소자(예를 들어, 실린더)를 형성한다; 및 (4) 하나의 상은 다른 상으로 완전히 퍼져서 이중 연속 도메인을 형성한다. 구현예에서, 모폴로지 (2), (3) 또는 (4)가 존재할 수 있고, (1)은 아니다.In an embodiment, the "phase separated" nature of the phase separated dielectric structure of the present invention is evident by any of the following possible morphologies of the first and second phases: (1) The first phase (layer of Between phases (in the form of layers) and the second phase (in the form of layers); (2) one phase forms a plurality of “dots” in a continuous matrix of another phase; (3) one phase forms a plurality of rod-shaped elements (eg, cylinders) in a continuous matrix of another phase; And (4) one phase spreads out completely to another to form a double continuous domain. In an embodiment, morphology (2), (3) or (4) can be present, but not (1).
제 1 상과 제 2 상의 모폴로지에 관한 본 발명의 상 분리된 유전체 구조물의 "상 분리" 성질은 예를 들어 다음과 같은 다양한 분석에 의해 결정될 수 있다: 유전체 구조물의 표면 및 단면을 주사 전자 현미경(SEM) 및 원자력 현미경(AFM)으로 분석; 및 유전체 구조물의 단면을 투과 전자 현미경(TEM)으로 분석. 광 산란 및 X-레이(넓은 각 및 좁은 각 X-레이) 산란과 같은 다른 도구가 사용될 수도 있다.The "phase separation" properties of the phase separated dielectric structures of the present invention with respect to the morphology of the first and second phases can be determined, for example, by various analyzes such as: Scanning electron microscopy (surface and cross section of the dielectric structures); SEM) and atomic force microscopy (AFM); And analyzing the cross section of the dielectric structure with transmission electron microscopy (TEM). Other tools may be used, such as light scattering and X-ray (wide and narrow angle X-ray) scattering.
구현예에서, 상간을 포함하는 모폴로지 (1)은, 상간이 조성물의 구배 변화를 포함한다는 점에서 계면층을 갖는 종래의 듀얼-층 게이트와는 상이하고; 이에 반해 계면층은 비연속 조성 변화를 포함하지만 조성물의 구배 변화를 포함하지는 않는다. 구현예에서, 다른 차이점은 본 발명의 상간은 약 10㎚ 내지 약 50㎚ 범위의 두께를 포함하는 바와 같이 비교적 두껍다는 것이며, 이는 전형적으로 약 5㎚ 미만, 특히 약 3㎚ 미만의 계면층 두께를 가질 수 있는 종래의 듀얼-층 게이트 유전체 내에서 발견되는 임의의 계면층보다 현저하게 더 크다.In an embodiment, the morphology 1 comprising the phases differs from conventional dual-layer gates having an interfacial layer in that the phases comprise a gradient change of the composition; In contrast, the interfacial layer comprises a discontinuous composition change but not a gradient change of the composition. In an embodiment, the other difference is that the phases of the present invention are relatively thick, including a thickness ranging from about 10 nm to about 50 nm, which typically results in an interfacial layer thickness of less than about 5 nm, in particular less than about 3 nm. It is significantly larger than any interfacial layer found in conventional dual-layer gate dielectrics that may have.
구현예에서, 제 1 상의 대부분은 저유전체 물질이고, 제 2 상의 대부분은 고유전체 물질이다. 마찬가지로 제 1 상의 소수는 고유전체 물질이고, 제 2 상의 소수는 저유전체 물질이다. "대부분"이란 용어는 상 분리된 유전체 구조물 내에서 저유전체 물질과 고유전체 물질의 전체 중량의 50wt% 이상을 의미한다. "소수"란 용어는 상 분리된 유전체 구조물 내의 저유전체 물질과 고유전체 물질의 전체 중량의 50wt% 미만을 의미한다In an embodiment, most of the first phase is a low dielectric material and most of the second phase is a high dielectric material. Likewise, the minority of the first phase is a high dielectric material and the minority of the second phase is a low dielectric material. The term “mostly” means at least 50 wt% of the total weight of the low dielectric material and the high dielectric material in the phase separated dielectric structure. The term "minority" means less than 50 wt% of the total weight of the low dielectric and high dielectric materials in the phase separated dielectric structure.
구현예에서, 저유전체 물질은 반도전성 층과 가장 가까운 유전체 구조물의 영역 내에서 고유전체 상보다 더 큰 농도를 갖는다. 바꿔 말하면, 제 1 상은 제 2 상보다 반도전성 층에 더 가까이 있다. In an embodiment, the low dielectric material has a greater concentration than the high dielectric phase in the region of the dielectric structure closest to the semiconducting layer. In other words, the first phase is closer to the semiconductive layer than the second phase.
"영역"이란 용어는 반도전성 층에 가장 가까운 상 분리된 유전체 구조물의 얇은 슬라이스를 의미한다. 상기 영역은 저유전체 물질과 고유전체 물질의 농도를 결정하기 위해 관찰된다.The term "region" refers to a thin slice of phase separated dielectric structure closest to the semiconductive layer. This area is observed to determine the concentration of the low dielectric material and the high dielectric material.
2가지 유전체 폴리머의 농도를 결정하기 위해 다양한 방법들이 사용될 수 있다.Various methods can be used to determine the concentration of the two dielectric polymers.
"영역"의 구현예에서, 저유전체 물질은 예를 들어, 약 60% 내지 100%, 또는 약 80% 내지 100% 범위의 농도를 갖고, 고유전체 물질은 약 40% 내지 0%, 또는 약 20% 내지 0% 범위의 농도를 갖는다.In embodiments of the “region”, the low dielectric material has a concentration ranging from, for example, about 60% to 100%, or about 80% to 100%, and the high dielectric material is about 40% to 0%, or about 20 Have a concentration ranging from% to 0%.
구현예에서, 상 분리를 달성하기 위해 저유전체 물질 및 고유전체 물질은 고체 상태로 혼합되지 않거나, 또는 부분적으로 혼합되는 것으로 의도적으로 선택된다. 2가지 유전체 폴리머의 혼화성(단일 상을 형성하는 혼합물의 능력)은 이들의 상호작용 파라미터 X를 검토함으로써 에측될 수 있다. 일반적으로 말하자면 물질은 그것과 유사한 다른 물질과 혼합된다.In an embodiment, the low-dielectric material and the high-dielectric material are intentionally selected to be mixed or partially mixed in order to achieve phase separation. The miscibility of the two dielectric polymers (the ability of the mixture to form a single phase) can be estimated by examining their interaction parameter X. Generally speaking, a substance is mixed with other similar substances.
구현예에서, 상 분리된 유전체 구조물이 층상(모폴로지 (1))인 경우, 제 1 상은 예를 들어, 약 1㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 5㎚ 내지 약 200㎚, 또는 약 5㎚ 내지 약 50㎚의 두께를 갖는다. 제 2 상은 예를 들어, 약 5㎚ 내지 약 2㎛, 또는 약 10㎚ 내지 약 500㎚, 또는 약 100㎚ 내지 약 500㎚의 두께를 갖는다. 상기 유전체 구조물은 전체 두께가 예를 들어, 10㎚ 내지 약 2㎛, 또는 약 200㎚ 내지 약 1㎛, 또는 약 300 내지 약 800㎚이다.In an embodiment, where the phase separated dielectric structure is layered (morphology (1)), the first phase is, for example, about 1 nm to about 500 nm, or about 5 nm to about 200 nm, or about 5 nm to about It has a thickness of 50 nm. The second phase has a thickness of, for example, about 5 nm to about 2 μm, or about 10 nm to about 500 nm, or about 100 nm to about 500 nm. The dielectric structure has a total thickness of, for example, 10 nm to about 2 μm, or about 200 nm to about 1 μm, or about 300 to about 800 nm.
구현예에서, 상 분리된 유전체 구조물은 물질의 블렌드를 포함한다. 구현예에서, 상 분리된 물질 블렌드는 2원(binary) 블렌드이다. 다른 구현예에서, 제 3 유전체 물질과 제 4 유전체 물질이 각각 첨가되는 경우, 상 분리된 물질 블렌드는 3원(ternary) 블렌드 또는 4원(quaternary) 블렌드이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "블렌드"라는 용어는 단지 2가지 이상의 폴리머가 존재하는 것을 나타낼 뿐, 제 1 상과 제 2 상 내에서 저유전체 물질과 고유전체 물질의 농도 및 분포는 암시하지 않는다. 본 발명의 추가의 측면은 상 분리된 물질 블렌드인 게이트 유전체를 포함하는 박막 트랜지스터에 관한 것이다.In an embodiment, the phase separated dielectric structure comprises a blend of materials. In an embodiment, the phase separated material blend is a binary blend. In another embodiment, when the third dielectric material and the fourth dielectric material are added, respectively, the phase separated material blend is a ternary blend or a quaternary blend. As used herein, the term "blend" only indicates the presence of two or more polymers, and does not imply the concentration and distribution of the low dielectric and high dielectric materials in the first and second phases. . A further aspect of the invention relates to thin film transistors comprising a gate dielectric that is a phase separated material blend.
구현예에서, 본 발명의 상 분리된 유전체 구조물은 예를 들어, Lopatin 등의 미국 특허 제6,528,409호; Foster 등의 제6,706,464호; 및 Carter 등의 제5,883,219호에 기재된 것들과 동일한 방법 및 물질을 이용하여 만들어진 것들과 같은 의도적으로 만들어진 구멍(보이드 및 어퍼쳐(aperture)를 의미하기도 함)을 함유한다. 다른 구현예에서, 본 발명의 상 분리된 유전체 구조물은 이러한 의도적으로 만들어진 구멍을 함유하지 않는다(그러나, 본 공정의 원하지 않는 부생물이라기보다는 의도적으로 만들어지지 않은 핀홀의 경우 어떤 구현예에서는 존재할 수 있다). 구현예에서 핀홀의 밀도는 예를 들어, 50/㎟ 미만, 또는 10/㎟ 미만, 또는 5/㎟ 미만이다. 추가의 구현예에서, 본 발명의 상 분리된 유전체 구조물은 핀홀이 없다. 구현예에서, 유전체 구조물의 구멍을 만들기 위한 단계는 없다.In an embodiment, the phase separated dielectric structures of the present invention are described, for example, in US Pat. No. 6,528,409 to Lopatin et al .; 6,706,464 to Foster et al .; And intentionally made holes (also referred to as voids and apertures) such as those made using the same methods and materials as those described in Carter et al. 5,883,219. In other embodiments, the phase separated dielectric structures of the present invention do not contain such intentionally made holes (but may be present in some embodiments in the case of pinholes that are not intentionally made rather than unwanted by-products of the process). ). In an embodiment the density of the pinholes is for example less than 50 / mm 2, or less than 10 / mm 2, or less than 5 / mm 2. In further embodiments, the phase separated dielectric structures of the present invention are free of pinholes. In an embodiment, there is no step for making holes in the dielectric structure.
선택적 계면층이 반도전성 층과 상 분리된 유전체 구조물의 사이에 존재할 수 있다. 상기 계면층은 예를 들어 미국 특허 제7,282,735호에 개시된 물질과 순서를 이용하여 제조될 수 있으며, 상기 특허에 개시된 내용은 전부 본 발명에 참조로서 포함된다.An optional interfacial layer can be present between the semiconductive layer and the phase separated dielectric structure. The interfacial layer can be prepared, for example, using the materials and sequences disclosed in US Pat. No. 7,282,735, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
본 발명의 유전체 조성물은 몇 가지 이점을 갖는다. 첫째, 이 조성물은 실온에서 저장되었을 때 긴 보관 수명을 갖는다. 다시 말해, 상기 조성물은 시간의 경과에 따라 점도와 같이 실질적으로 동일한 화학적 및 물리적 특성을 갖는다. 이는 재생 가능한 유전체층의 제작을 가능하게 한다. 둘째, 상승 온도에서 열산 발생제로부터 방출되는 산 촉매는 경화 또는 가교 공정을 가속화시킴으로써, 그에 따라 온도 및 시간을 감소시킬 것이다. 이는 저 비용의 플렉시블 기재 상에서 롤-투-롤 제조에 대해 특별한 이점을 갖는다. 고유전체 물질 및 저유전체 물질 모두를 포함하는 유전체 조성물의 경우, 단일 단계 특징을 사용함으로써 상이한 유전체 물질을 다단계 증착하는 것이 방지된다. 상 분리된 블렌드된 유전체 물질은 상이한 폴리머의 이점을 조합함으로써 우수한 특성을 제공할 수 있다.The dielectric composition of the present invention has several advantages. First, the composition has a long shelf life when stored at room temperature. In other words, the composition has substantially the same chemical and physical properties as viscosity over time. This makes possible the fabrication of renewable dielectric layers. Second, the acid catalyst released from the thermal acid generator at elevated temperatures will speed up the curing or crosslinking process, thereby reducing the temperature and time. This has particular advantages for roll-to-roll manufacturing on low cost flexible substrates. In the case of dielectric compositions comprising both high dielectric and low dielectric materials, the use of a single step feature prevents multiple step deposition of different dielectric materials. Phase-separated blended dielectric materials can provide excellent properties by combining the advantages of different polymers.
유전체 조성물 내에 열산 발생제를 포함시킴으로써 경화 시간을 낮추고, 기재가 겪게 되는 가공 온도의 감소를 가능하게 한다. 종래의 유전체 조성물이 140℃ 내지 160℃의 온도에서 열 경화되어야 할 필요성이 있는 반면, 본 발명의 유전체 조성물은 약 80℃ 내지 약 140℃, 또는 약 80℃ 내지 약 120℃의 온도에서 열 경화될 수 있다. 종래의 유전체 조성물이 약 30분 동안 경화될 필요성이 있는 반면, 본 발명의 유전체 조성물은 약 0.5분 내지 약 10분, 또는 약 0.5분 내지 약 5분 동안 열 경화될 수 있다. 원한다면, 상기 유전체 조성물은 경화가 개시되기 전에 일단 건조될 수 있다. "건조"란 용어는 용매를 제거하는 것을 의미하고, "경화"란 용어는 유전체 조성물의 가교를 의미한다. 건조 및 경화는 동시에 일어날 수 있다.The inclusion of a thermal acid generator in the dielectric composition lowers the curing time and allows for a reduction in the processing temperature experienced by the substrate. While conventional dielectric compositions need to be thermally cured at temperatures of 140 ° C to 160 ° C, dielectric compositions of the present invention are heat curable at temperatures of about 80 ° C to about 140 ° C, or about 80 ° C to about 120 ° C. Can be. While conventional dielectric compositions need to cure for about 30 minutes, the dielectric compositions of the present invention may be thermally cured for about 0.5 to about 10 minutes, or about 0.5 to about 5 minutes. If desired, the dielectric composition may be dried once before curing is initiated. The term "dry" means removing the solvent, and the term "curing" refers to the crosslinking of the dielectric composition. Drying and curing can occur simultaneously.
특정 구현예에서, 유전체층은 폴리(메틸 실세스퀴옥산), 폴리(4-비닐페놀), 가교제 및 열산 발생제를 포함하는 유전체 조성물로 형성된다. 이 유전체 조성물은 PET 기재 상에 증착된다.In certain embodiments, the dielectric layer is formed of a dielectric composition comprising poly (methyl silsesquioxane), poly (4-vinylphenol), a crosslinking agent, and a thermal acid generator. This dielectric composition is deposited on a PET substrate.
전극electrode
게이트 전극은 얇은 금속막, 도전성 폴리머막, 도전성 잉크 또는 페이스트로부터 제조된 도전성막일 수 있고, 또는 기재 그 자체, 예를 들어 고농도로 주입된 실리콘이 게이트 전극일 수 있다. 게이트 전극 물질의 예는 알루미늄, 금, 크롬, 인듐 주석 산화물, 폴리스티렌 설포네이트가 도핑된 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(PSS-PEDOT)과 같은 도전성 폴리머, Acheson Colloids Company로부터 입수 가능한 ELECTRODAG™과 같은 폴리머 바인더 내에서 카본블랙/그래파이트 또는 콜로이드성 은 분산물로 구성된 도전성 잉크/페이스트를 포함하지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다. 상기 게이트 전극층은 진공 증착, 금속 또는 도전성 금속 산화물의 스퍼터링, 스핀 코팅에 의한 도전성 폴리머 용액 또는 도전성 잉크로 코팅, 캐스팅 또는 인쇄에 의해 제조될 수 있다. 게이트 전극층의 두께의 범위는 예를 들어, 금속막의 경우 약 10 내지 약 200㎚이고, 폴리머 도전체의 경우 약 1 내지 약 10㎛이다.The gate electrode may be a conductive film made from a thin metal film, a conductive polymer film, a conductive ink or a paste, or the substrate itself, for example, silicon implanted at a high concentration, may be a gate electrode. Examples of gate electrode materials are aluminum, gold, chromium, indium tin oxide, conductive polymers such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PSS-PEDOT) doped with polystyrene sulfonate, ELECTRODAG available from Acheson Colloids Company Containing, but not limited to, conductive inks / pastes composed of carbon black / graphite or colloidal silver dispersions in polymer binders such as ™. The gate electrode layer may be prepared by vacuum deposition, sputtering of a metal or conductive metal oxide, coating, casting or printing with a conductive polymer solution or conductive ink by spin coating. The thickness of the gate electrode layer is, for example, about 10 to about 200 nm for a metal film and about 1 to about 10 μm for a polymer conductor.
반도전성Semiconductivity 층 layer
유기 반도전성 층으로 사용하기 적합한 물질은 안트라센, 테트라센, 펜타센 및 치환된 펜타센과 같은 아센, 페릴렌, 풀러렌, 프탈로시아닌, 올리고티오펜, 폴리티오펜 및 이들의 치환된 유도체를 포함한다. 구현예에서, 유기 반도전성 층은 액체 가공 가능한 물질로 형성된다. 적합한 반도전성 물질의 예는 폴리티오펜, 올리고티오펜 및 미국 특허 제6,621,099호, 제6,774,393호, 제6,770,904호 및 제6,949,762호에 기재된 반도전성 폴리머를 포함하며, 상기 특허에 개시된 내용은 전부 본 명세서에 참조로서 포함된다. 아울러, 적합한 물질은 C. D. Dimitrakopoulos 및 P. R. L. Malenfant, Adv. Mater.의 "대면적 전자부품용 유기 박막 트랜지스터", Vol. 12, No. 2, pp. 99-117(2002)에 개시된 반도전성 폴리머를 포함하며, 상기 문헌에 개시된 내용 또한 본 명세서에 참조로서 포함된다.Suitable materials for use as the organic semiconducting layer include acenes, perylenes, fullerenes, phthalocyanines, oligothiophenes, polythiophenes and substituted derivatives thereof such as anthracene, tetracene, pentacene and substituted pentacene. In an embodiment, the organic semiconductive layer is formed of a liquid processable material. Examples of suitable semiconductive materials include polythiophenes, oligothiophenes, and semiconductive polymers described in US Pat. Nos. 6,621,099, 6,774,393, 6,770,904, and 6,949,762, all of which are disclosed herein. It is included by reference. In addition, suitable materials include C. D. Dimitrakopoulos and P. R. L. Malenfant, Adv. Mater. "Organic Thin Film Transistors for Large Area Electronic Components", Vol. 12, No. 2, pp. Semiconductive polymers disclosed in 99-117 (2002), the disclosures of which are also incorporated herein by reference.
게이트 유전체Gate dielectric
게이트 유전체의 조성 및 형성은 본 명세서에 기재되어 있다. 구현예에서, 유전체는 고도로 가교된 강고한 층이다. 상기 유전체층은 열산 발생제 또는 열산 발생제의 분해 생성물을 포함한다. 어떤 구현예에서, 유전체는 상 분리가 되지 않는 균일 층이다. 다른 구현예에서, 유전체는 상 분리된 게이트 유전체이고, 게이트 유전체의 제 1 상과 제 2 상은 서로 접촉한다. 다른 구현예에서, 상간은 제 1 상과 제 2 상의 사이에 존재한다. 구현예에서, 게이트 유전체의 제 1 상은 반도전성 층과 접촉하고; 다른 구현예에서, 계면층은 제 1 상과 반도전성 층의 사이에 존재한다. 구현예에서, 게이트 유전체의 제 1 상과 제 2 상 모두 반도전성 층과 접촉한다. 다른 구현예에서, 게이트 유전체의 제 1 상과 제 2 상 모두 반도전성 층과 접촉하며, 이때 반도전성 층과 제 1 상 사이의 접촉 면적은 박막 트랜지스터의 채널 영역(소오스 전극과 드레인 전극의 사이 영역)의 제 2 상과 반도전성 층의 사이의 면적보다 크다.The composition and formation of the gate dielectric is described herein. In an embodiment, the dielectric is a highly crosslinked firm layer. The dielectric layer comprises a thermal acid generator or a decomposition product of the thermal acid generator. In some embodiments, the dielectric is a homogeneous layer that is not phase separated. In another embodiment, the dielectric is a phase separated gate dielectric and the first and second phases of the gate dielectric are in contact with each other. In other embodiments, the phases are between the first phase and the second phase. In an embodiment, the first phase of the gate dielectric is in contact with the semiconductive layer; In another embodiment, the interfacial layer is between the first phase and the semiconductive layer. In an embodiment, both the first and second phases of the gate dielectric are in contact with the semiconducting layer. In another embodiment, both the first and second phases of the gate dielectric are in contact with the semiconducting layer, wherein the contact area between the semiconducting layer and the first phase is in the channel region of the thin film transistor (the region between the source electrode and the drain electrode). Larger than the area between the second phase and the semiconducting layer.
게이트 유전체, 게이트 전극, 반도전성 층, 소오스 전극 및 드레인 전극이 기재 상에 임의의 순서대로 형성된다. 구현예에서, 게이트 전극 및 반도전성 층은 게이트 유전체층의 반대 측에 있고, 소오스 전극 및 드레인 전극은 모두 반도전성 층과 접촉한다. "임의의 순서"란 어구는 순차 및 동시 형성을 포함한다. 예를 들어, 소오스 전극과 드레인 전극은 동시에 또는 순차적으로 형성될 수 있다. 전기장 효과 트랜지스터의 조성, 제작 및 작동은 Bao 등의 미국 특허 제6,107,117호에 기재되어 있으며, 상기 특허의 모든 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다. "기재 상에"란 용어는 그 위에 있는 층과 성분에 대해 하부 또는 지지체가 되는 기재와 관련된 다양한 층과 성분을 의미한다. 다시 말하면, 모든 성분들이 기재와 직접 접촉하지 않더라도 모든 성분들은 기재 상에 있는 것이다. 예를 들어, 유전체층과 반도전성 층 중 하나의 층이 다른 층보다 기재에 더 가깝더라도, 유전체층과 반도전성 층 모두 기재 상에 있는 것이다.
Gate dielectrics, gate electrodes, semiconductive layers, source electrodes and drain electrodes are formed on the substrate in any order. In an embodiment, the gate electrode and the semiconductive layer are on opposite sides of the gate dielectric layer, and the source electrode and the drain electrode are both in contact with the semiconducting layer. The phrase "random order" includes sequential and simultaneous formation. For example, the source electrode and the drain electrode may be formed simultaneously or sequentially. The composition, fabrication and operation of the field effect transistors are described in US Pat. No. 6,107,117 to Bao et al., The entire contents of which are incorporated herein by reference. The term "on a substrate" refers to the various layers and components associated with the substrate that are underlying or support for the layers and components thereon. In other words, all components are on the substrate even if all components are not in direct contact with the substrate. For example, even if one of the dielectric and semiconductive layers is closer to the substrate than the other, both the dielectric and semiconductive layers are on the substrate.
비교예Comparative example 1 One
폴리(4-비닐페놀)(PVP, Aldrich, Mw=25,000) 0.08g 및 멜라민-포름알데히드 수지(Aldrich, 부탄올 중 84wt%) 0.08g을 n-부탄올 1.0g에 용해했다. 이어서, 폴리(메틸실세스퀴옥산)(PMSSQ) 용액(부탄올 중 ~26wt%) 0.1g을 상기 혼합물에 첨가했다. 결과 유전체 조성물을 0.2㎛ 시린지 필터를 통해 여과하고, 유리 기재의 상부로 2000rpm으로 60초 동안 스핀 코팅했다. 80℃에서 대략 5분 동안 건조한 다음, 유전체층을 140℃에서 30분 동안 경화시켰다. 경화 후, 유전체층의 두께는 530㎚로 측정되었다. 그런 다음, 상기 유전체층을 n-부탄올로 철저히 세정한 다음, 유전체층의 두께를 다시 측정하였다. 필름 두께의 감소가 없었고, 강고한 유전체층을 나타낸다는 것을 알아냈다.
0.08 g of poly (4-vinylphenol) (PVP, Aldrich, Mw = 25,000) and 0.08 g of melamine-formaldehyde resin (Aldrich, 84 wt% in butanol) were dissolved in 1.0 g of n-butanol. Subsequently, 0.1 g of a poly (methylsilsesquioxane) (PMSSQ) solution (˜26 wt% in butanol) was added to the mixture. The resulting dielectric composition was filtered through a 0.2 μm syringe filter and spin coated onto the top of the glass substrate at 2000 rpm for 60 seconds. After drying at 80 ° C. for approximately 5 minutes, the dielectric layer was cured at 140 ° C. for 30 minutes. After curing, the thickness of the dielectric layer was measured at 530 nm. Then, the dielectric layer was thoroughly washed with n-butanol, and the thickness of the dielectric layer was measured again. It was found that there was no decrease in film thickness, indicating a firm dielectric layer.
비교예Comparative example 2 2
비교예 1의 배합을 유리 기재 상으로 스핀 코팅했다. 80℃에서 대략 5분 동안 건조한 후에, 유전체층을 120℃에서 10분 동안 경화시켰다. n-부탄올로 세정한 다음, 기재 상에는 막이 남아 있지 않았다. 이는 120℃에서 10분 동안 경화한 후, 유전체층이 제대로 가교되지 않았음을 나타낸다.
The formulation of Comparative Example 1 was spin coated onto a glass substrate. After drying at 80 ° C. for approximately 5 minutes, the dielectric layer was cured at 120 ° C. for 10 minutes. After washing with n-butanol, no film remained on the substrate. This indicates that after curing at 120 ° C. for 10 minutes, the dielectric layer was not crosslinked properly.
비교예Comparative example 3 3
비교예 1의 배합을 유리 기재 상으로 스핀 코팅했다. 80℃에서 대략 5분 동안 건조한 후에, 유전체층을 140℃에서 2분 동안 경화시켰다. n-부탄올로 세정한 다음, 기재 상에는 막이 남아 있지 않았다. 이는 140℃에서 2분 동안 경화한 후, 유전체층이 제대로 가교되지 않았음을 나타낸다.
The formulation of Comparative Example 1 was spin coated onto a glass substrate. After drying at 80 ° C. for approximately 5 minutes, the dielectric layer was cured at 140 ° C. for 2 minutes. After washing with n-butanol, no film remained on the substrate. This indicates that after curing at 140 ° C. for 2 minutes, the dielectric layer was not crosslinked properly.
실시예Example 1 One
열산 발생제인 NACURE 5225®(이소프로판올 중 25% 활성 성분) 0.012g을 비교예 1의 배합에 첨가했다. 스핀 코팅 및 건조 후에, 유전체층을 120℃에서 10분 동안 경화시켰다. 그런 다음, 결과 유전체층을 n-부탄올로 철저히 세정하였다. n-부탄올로 세정 전 및 세정 후의 유전체의 두께를 측정하였다. 세정 후 필름 두께의 감소는 없었으며, 이는 유전체층이 제대로 가교되었다는 것을 나타낸다.
0.012 g of NACURE 5225® (25% active ingredient in isopropanol), a thermal acid generator, was added to the formulation of Comparative Example 1. After spin coating and drying, the dielectric layer was cured at 120 ° C. for 10 minutes. The resulting dielectric layer was then thoroughly washed with n-butanol. The thickness of the dielectric before and after washing with n-butanol was measured. There was no decrease in film thickness after cleaning, indicating that the dielectric layer was properly crosslinked.
실시예Example 2 2
실시예 2는 경화를 140℃에서 2분 동안 수행한 것 이외에는 실시예 1에 기재된 대로 수행했다. n-부탄올로 세정 후, 필름 두께의 감소는 관찰되지 않았다.
Example 2 was carried out as described in Example 1 except that curing was performed at 140 ° C. for 2 minutes. After washing with n-butanol, no decrease in film thickness was observed.
실시예Example 3 3
실시예 3은 경화를 120℃에서 2분 동안 수행한 것 이외에는 실시예 1에 기재된 대로 수행했다. n-부탄올로 세정 후, 필름은 세정 전으로부터의 두께의 97%였다.Example 3 was carried out as described in Example 1 except that curing was carried out at 120 ° C. for 2 minutes. After washing with n-butanol, the film was 97 % of the thickness from before washing.
요약summary
표 1은 실시예들의 결과를 요약한다. 표 1은 열산 발생제를 첨가함으로써, 여전히 강고하게 가교된 유전체층이 되면서도 경화 온도 및 경화 시간 모두 감소되는 것을 가능하게 함을 보여준다.
Table 1 summarizes the results of the examples. Table 1 shows that by adding a thermal acid generator, it is possible to reduce both the curing temperature and curing time while still being a strongly crosslinked dielectric layer.
실시예Example 4 4
알루미늄 게이트 전극을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재 상에 박막 트랜지스터를 제작하였다. 열산 발생제를 함유하는 실시예 1의 배합물을 알루미늄 게이트 전극의 상부에 2000rpm으로 스핀 코팅한 다음, 120℃에서 10분 동안 경화시켰다. 경화 후, 폴리티오펜인 PQT를 유전체층 상으로 1000rpm으로 120초 동안 스핀 코팅하여 유전체층 상부에 반도전성 층을 형성한 다음, 진공 오븐 내에서 140℃에서 10분 동안 어닐링하였다. 이어서, 금 소오스/드레인 전극을 PQT 반도전성 층의 상부에 증발시켜서 장치를 완성시켰다.A thin film transistor was fabricated on a polyethylene terephthalate substrate having an aluminum gate electrode. The blend of Example 1 containing a thermal acid generator was spin coated on top of an aluminum gate electrode at 2000 rpm and then cured at 120 ° C. for 10 minutes. After curing, PQT, a polythiophene, was spin coated onto the dielectric layer at 1000 rpm for 120 seconds to form a semiconductive layer on top of the dielectric layer, and then annealed at 140 ° C. for 10 minutes in a vacuum oven. The gold source / drain electrodes were then evaporated on top of the PQT semiconducting layer to complete the device.
90㎛의 채널 길이 및 1000㎛의 채널 폭을 갖는 트랜지스터는 Keithley SCS-4200 시스템인 것을 특징으로 한다. 상기 장치는 105의 높은 온/오프 비를 가지며 0.06㎠/V·초까지의 이동도를 나타냈으며, 이는 140℃에서 30분 동안 가교된 유전체층을 갖는 장치와 유사하다. 따라서, 실시예 4는 유전체층/조성물에 열산 발생제를 첨가함으로써 트랜지스터의 실행에 불리한 효과를 주지 않는다는 것을 보여준다.The transistor with a channel length of 90 μm and a channel width of 1000 μm is characterized by a Keithley SCS-4200 system. The device had a high on / off ratio of 10 5 and exhibited mobility up to 0.06 cm 2 / V · sec, which is similar to a device having a dielectric layer crosslinked at 140 ° C. for 30 minutes. Thus, Example 4 shows that adding a thermal acid generator to the dielectric layer / composition has no adverse effect on the performance of the transistor.
Claims (3)
상기 유전체 조성물을 가열하여 유전체 조성물을 경화시킴으로써, 기재 상에 유전체층을 형성하는 단계를 포함하는 전기 장치 제작 방법.Depositing a dielectric composition on the substrate, the dielectric composition comprising a dielectric material, a crosslinking agent and a thermal acid generator; And
Heating the dielectric composition to cure the dielectric composition, thereby forming a dielectric layer on the substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110126060A KR20120060154A (en) | 2010-12-01 | 2011-11-29 | Dielectric composition for thin-film transistors |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/957,445 | 2010-12-01 | ||
| KR1020110126060A KR20120060154A (en) | 2010-12-01 | 2011-11-29 | Dielectric composition for thin-film transistors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120060154A true KR20120060154A (en) | 2012-06-11 |
Family
ID=46611146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110126060A KR20120060154A (en) | 2010-12-01 | 2011-11-29 | Dielectric composition for thin-film transistors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20120060154A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021096243A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 주식회사 동진쎄미켐 | Organic thin film encapsulation composition, method for manufacturing multilayer thin film encapsulation, and device using same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20080090329A (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-08 | 제록스 코포레이션 | Phase-separated dielectric structure fabrication process |
| KR20090128386A (en) * | 2007-02-20 | 2009-12-15 | 에이제트 일렉트로닉 머트리얼즈 유에스에이 코프. | Silicone coating composition |
-
2011
- 2011-11-29 KR KR1020110126060A patent/KR20120060154A/en active Search and Examination
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090128386A (en) * | 2007-02-20 | 2009-12-15 | 에이제트 일렉트로닉 머트리얼즈 유에스에이 코프. | Silicone coating composition |
| KR20080090329A (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-08 | 제록스 코포레이션 | Phase-separated dielectric structure fabrication process |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021096243A1 (en) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 주식회사 동진쎄미켐 | Organic thin film encapsulation composition, method for manufacturing multilayer thin film encapsulation, and device using same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7829625B2 (en) | Phase-separated dielectric structure fabrication process | |
| US9076975B2 (en) | Dielectric composition for thin-film transistors | |
| JP2006295166A (en) | Electronic device, thin film transistor, and thin film transistor manufacturing method | |
| EP1978573B1 (en) | Fabrication process of thin film transistor with phase-separated dielectric structure | |
| US8821962B2 (en) | Method of forming dielectric layer with a dielectric composition | |
| US8154080B2 (en) | Dielectric structure having lower-k and higher-k materials | |
| US9058981B2 (en) | Dielectric composition for thin-film transistors | |
| JP2005507180A (en) | Insulators for organic electronic devices | |
| KR20120060154A (en) | Dielectric composition for thin-film transistors | |
| KR101702600B1 (en) | Semiconducting ink formulation | |
| KR101720626B1 (en) | Bilayer organic insulator containing polyimide and polyvinyl alcohol and thin-film transistor using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment |