CN110289204A - 氧化物绝缘体膜形成用涂布液 - Google Patents
氧化物绝缘体膜形成用涂布液 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110289204A CN110289204A CN201910189165.0A CN201910189165A CN110289204A CN 110289204 A CN110289204 A CN 110289204A CN 201910189165 A CN201910189165 A CN 201910189165A CN 110289204 A CN110289204 A CN 110289204A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxide
- insulator film
- coating fluid
- mentioned
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- 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
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
-
- 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
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02172—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing at least one metal element, e.g. metal oxides, metal nitrides, metal oxynitrides or metal carbides
-
- 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
- H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明的氧化物绝缘体膜形成用涂布液含有:含硅化合物、含碱土金属化合物、以及溶剂,所述溶剂包含选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种,所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为37.8℃以上。
Description
技术领域
本发明涉及氧化物绝缘体膜形成用涂布液。
背景技术
近年来,使用了薄膜晶体管(Thin Film Transistor:TFT)的有源矩阵方式的平板薄型显示器(Flat Panel Display:FPD)已投入实际使用,例如可举出:液晶显示器(LiquidCrystal Display:LCD)、有机EL(电致发光)显示器(OLED)、电子纸等。
作为用于TFT的半导体材料,大致分为非晶硅(a-Si)、低温多晶硅(LTPS)、In-Ga-Zn-O(IGZO)系的氧化物半导体这三种,并且在任一种TFT中,均形成了用于保护TFT免受外部气体(氧、水、氮)影响的钝化层。通常,将SiO2、SiON、或SiN这样的低介电常数绝缘膜材料用作钝化层,其形成方法通常为化学气相沉积法(CVD法)、原子层沉积法(ALD法)、溅射法等真空工艺。然而,这些真空工艺需要复杂且昂贵的设备和对于原料气体的安全措施等,存在工艺成本高的问题。
另一方面,近年来,印刷电子器件的开发正在变得活跃,其使用了能够降低真空工艺成本的涂布工艺。例如,报道了:将全氢聚硅氮烷二甲苯溶液用作前体溶液,将通过涂布工艺形成的SiO2膜用作TFT的钝化层(保护层)(例如参见专利文献1)。
然而,SiO2膜具有低至5×10-7的线膨胀系数,如果将其形成在有机硅有源层、氧化物有源层、金属布线、以及氧化物布线上时,则在后续工序的加热工序中易发生开裂、剥离等,在制造过程的稳定性上存在问题。需要说明的是,从安全性的观点出发,前体溶液的溶剂优选具有较高的闪点。
因此,需要一种能够进行低成本且高稳定性的低介电常数氧化膜形成工艺的氧化物绝缘体膜形成用涂布液。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-103203号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供一种能够进行低成本且高稳定性的低介电常数氧化膜形成工艺的氧化物绝缘体膜形成用涂布液。
解决问题的方法
本发明的氧化物绝缘体膜形成用涂布液是用于形成氧化物绝缘体膜的涂布液,其含有含硅化合物、含碱土金属化合物、以及溶剂,其中,所述溶剂包含选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种,所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为37.8℃以上。
发明的效果
根据本发明所公开的技术,可以提供一种能够进行低成本且高稳定性的低介电常数氧化膜形成工艺的氧化物绝缘体膜形成用涂布液。
附图说明
图1是示例出本发明实施方式的场效应晶体管的剖面图(其1)。
图2是示例出本发明实施方式的场效应晶体管的剖面图(其2)。
图3是示例出本发明实施方式的场效应晶体管的剖面图(其3)。
图4是示例出本发明实施方式的场效应晶体管的剖面图(其4)。
符号说明
10、10A、10B、10C 场效应晶体管
11 基材
12 栅电极
13 栅极绝缘层
14 源电极
15 漏电极
16 有源层
17 钝化层
具体实施方式
以下,参考附图对用于实施发明的方式进行说明。在各附图中,对相同的构成部分赋予相同的符号,有时省略重复的说明。
(氧化物绝缘体膜形成用涂布液)
本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液至少含有含硅化合物、含碱土金属化合物、以及溶剂,优选含有含铝化合物和含硼化合物中的至少一种,另外,根据需要可含有其它成分。上述溶剂包含选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种。
上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为37.8℃(华氏100°F)以上。
上述含硅化合物形成的SiO2是由上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液形成的氧化物绝缘体膜的主成分,形成作为氧化物绝缘体膜的主骨架的网状结构(非晶形),并赋予良好的绝缘性。此外,由于上述含硅化合物形成的SiO2具有低至3.9的相对介电常数,因此,上述氧化物绝缘体膜为低介电常数氧化物绝缘体膜。
上述含碱土金属化合物构成网状改性氧化物,并对上述氧化物绝缘体膜赋予结构柔软性。即,调节上述氧化物绝缘体膜的线膨胀系数,增加上述氧化物绝缘体膜的工艺稳定性。
上述含铝化合物和含硼化合物所形成的Al2O3、B2O3与SiO2一起形成作为上述氧化物绝缘体膜的主骨架的网状结构(非晶形)。Al2O3具有提高上述氧化物绝缘体膜的机械耐久性、化学耐久性的效果。此外,B2O3具有降低上述氧化物绝缘体膜的软化点的效果。
需要说明的是,在本发明和本说明书中,除非另有说明,“膜”和“层”具有相同的含义。例如,绝缘膜和绝缘层具有相同的含义。
上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液含有上述含硅化合物、上述含碱土金属化合物,更优选含有上述含铝化合物、上述含硼化合物,它们只要可以均匀地溶解在上述溶剂中即可,可以解离为离子。
当上述含硅化合物、上述含碱土金属化合物、更优选上述含铝化合物、上述含硼化合物溶解在上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中时,不易发生上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中的浓度偏析等,因此,上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液可以长时间使用。此外,由于使用该氧化物绝缘体膜形成用涂布液制成的薄膜也具有均匀的组成,因此,将其用于场效应晶体管的钝化层时的特性均匀性也良好。
作为上述含碱土金属化合物中所含的碱土金属,可以列举:Be(铍)、Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)、Ba(钡)。其中,优选为镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)。
这些碱土金属可以单独使用,也可以组合使用两种以上。作为上述氧化物绝缘体膜中的上述Si的比例、上述Al及B的总比例、以及上述碱土金属的比例,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选为下述范围。
以换算为氧化物(SiO2)计,上述氧化物绝缘体膜中的上述Si的比例优选为30.0mol%(摩尔%)~95.0mol%,更优选为50.0mol%~90.0mol%。
以换算为氧化物(BeO、MgO、CaO、SrO、BaO)计,上述氧化物绝缘体膜中的上述碱土金属氧化物的比例优选为5.0mol%~40.0mol%,更优选为10.0mol%~30.0mol%。
以换算为氧化物(Al2O3、B2O3)计,上述氧化物绝缘体膜中的上述Al及B的总比例优选为1.0mol%~50.0mol%,更优选为5.0mol%~30.0mol%。
在上述氧化物绝缘体膜含有上述Al及上述B中至少任一者的情况下,以换算为氧化物(BeO、MgO、CaO、SrO、BaO)计,上述碱土金属氧化物的比例优选为1.0mol%~30.0mol%,更优选为5.0mol%~20.0mol%。
对于上述氧化物绝缘体膜中的氧化物(SiO2、BeO、MgO、CaO、SrO、BaO、Al2O3、B2O3)的比例而言,例如可以通过利用荧光X射线分析、电子探针显微分析(EPMA)等对氧化物的阳离子元素进行分析来计算。
作为上述氧化物绝缘体膜的相对介电常数,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,从不易发生信号延迟、可更高速操作的观点出发,优选为7.0以下,更优选为6.0以下。
上述相对介电常数例如可以通过下述方式进行测定:制备层叠有下部电极、介电层(上述保护层)、以及上述电极的电容器,使用LCR测试仪(4284A,Agilent公司制造)进行测定。
作为上述氧化物绝缘体膜的线膨胀系数,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,从不易发生剥离、可靠性更高的观点出发,优选为30.0×10-7以上,更优选为30.0×10-7~60.0×10-7。
上述线膨胀系数例如可以使用热机械分析装置(8310系列,Rigaku公司制造)进行测定。在该测定中,即使不制造场效应晶体管,也可以通过另行制备具有与上述氧化物绝缘体膜相同组成的测定用样品并进行测定,从而测定上述线膨胀系数。
本实施方式的上述氧化物绝缘体膜的体积电阻率优选为106Ωcm以上,更优选为1010Ωcm以上。上述含硅化合物、上述含碱土金属化合物、上述含铝化合物、上述含硼化合物以化合物或离子的形式溶解在上述溶剂中,在涂布后,通过给定的热处理得到氧化物绝缘体膜。
对于上述含硅化合物、上述含碱土金属化合物、上述含铝化合物、上述含硼化合物、以及溶剂而言,通过上述热处理而挥发,或者通过气体氛围中的氧等而氧化/分解成CO2、NO2、H2O等低分子,除上述氧化物以外的物质被排放出膜外。
另外,本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点优选为37.8℃(华氏100度)以上。闪点更优选为40℃以上,闪点特别优选为50℃以上。作为闪点的上限值,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,例如可以为100℃、150℃、190℃。
需要说明的是,例如考虑到运输时的温度升高,上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点特别优选为50℃以上。
当闪点为室温左右以下时,可以在常温下挥发而与空气形成可燃性的混合物,如果存在点火源,则会点燃并燃烧,是很危险的。当闪点为40℃以上时,足够高于通常的TFT制造环境,因此可以安全地进行操作。
因此,上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液含有选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂、和水中的至少一者作为上述溶剂。
本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液优选不含有闪点低于21℃的溶剂。
本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液优选不含有二乙醚等特殊引火物、丙酮、甲苯等第一石油类、碳原子数为1~3的醇类。这里,“不含二乙醚”并不排除不可避免地含有的情况。
在上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中,作为选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的溶剂的含量,优选相对于全部溶剂为85体积%~100体积%,更优选为90体积%~100体积%,特别优选为95体积%~100体积%。
另外,在上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中,作为除了闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂以外的有机溶剂的含量,优选相对于全部溶剂为15体积%以下,更优选为10体积%以下,特别优选为5体积%以下。
作为除了闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂以外的有机溶剂,可以举出:闪点低于21℃的有机溶剂、闪点为200℃以上的有机溶剂等。
在上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中,优选含有选自闪点为70℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种。
另外,在上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中,上述溶剂中闪点为70℃以上且低于200℃的有机溶剂与水的总量优选为50体积%以上。
需要说明的是,由于有机溶剂的密度约为0.75~1.15的范围内,因此,重量%的情况为上述体积%中考虑上述密度而得到的范围。
此外,在本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液中,优选含有第二石油类(闪点为21℃以上且低于70℃)、第三石油类(闪点为70℃以上且低于200℃)、以及水中的至少两种以上作为溶剂。
虽然在第二石油类中也存在闪点低于40℃的溶剂,但通过与第三石油类或水的适当混合,可以使该氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为37.8℃以上,进而为40℃以上。
另外,通过适当地选择、混合、含有第二石油类、第三石油类、以及水中的至少两种以上,可以调节氧化物绝缘体膜形成用涂布液的粘度、表面张力,在保持安全性的同时获得所需的涂膜性。
此外,对于第四石油类(闪点为200℃以上且低于250℃)而言,虽然从高闪点、安全性的观点出发是优选的,但由于沸点高(通常为350℃以上),因此在烧成后来自溶剂的烃类杂质也容易残留在膜中,并不优选作为本实施方式所使用的溶剂。
这里,上述特殊引火物、上述第一石油类、上述第二石油类、上述第三石油类及上述第四石油类是分别如下所述定义的术语。
上述特殊引火物是指,将符合日本消防法中的第四类危险物、特殊引火物的物品集合而成的类别,是在1个大气压下闪点为100℃以下的物质、或闪点为零下20℃以下且沸点为40℃以下的物质。
上述第一石油类是指将符合日本消防法中的第四类危险物、第一石油类(在1个大气压下闪点低于21℃的液体)的物品集合而成的类别。
上述第二石油类是指将符合日本消防法中的第四类危险物、第二石油类(在1个大气压下闪点为21℃以上且低于70℃的液体)的物品集合而成的类别。
上述第三石油类是指将符合日本消防法中的第四类危险物、第三石油类(在1个大气压下闪点为70℃以上且低于200℃的液体)的物品集合而成的类别。
上述第四石油类是指将符合日本消防法中的第四类危险物、第四石油类(在1个大气压下闪点为200℃以上且低于250℃的液体)的物品集合而成的类别。
而且,上述闪点通过基于ISO 3679:2004、或JIS K 2265-2:2007的SETA密闭法(快速平衡密闭法)测定。
作为上述第二石油类(在1个大气压下闪点为21℃以上且低于70℃的液体),例如可以举出以下溶剂。
·n-癸烷:闪点46℃
·乙酰丙酮:闪点34℃
·对二甲苯:闪点27℃
·均三甲苯(1,3,5-三甲基苯):闪点50℃
·十氢化萘(十氢萘):闪点58℃
·丙二醇1-单甲醚:闪点32℃
·乙二醇单甲醚:闪点42℃
·乙二醇单异丙醚:闪点46℃
·N,N-二甲基甲酰胺:闪点58℃
·N,N-二甲基乙酰胺:闪点63℃
·1-丁醇:闪点37℃
·环戊醇:闪点47℃
·1-戊醇:闪点43℃
·异戊醇:闪点46℃
·1-己醇:闪点63℃
作为上述第三石油类(在1个大气压下闪点为70℃以上且低于200℃的液体),例如可以举出以下溶剂。
·辛酸:闪点118℃
·环己基苯:闪点99℃
·γ-丁内酯:闪点98℃
·乙二醇:闪点111℃
·丙二醇:闪点99℃
·甲酰胺:闪点120℃
·1,3-二甲基-2-咪唑啉酮:闪点107℃
·1,3-二甲基-3,4,5,6-四氢-2(1H)-嘧啶酮:闪点121℃
作为上述第四石油类(在1个大气压下闪点为200℃以上且低于250℃的液体),例如可以举出以下溶剂。
·邻苯二甲酸二辛酯:闪点218℃
·邻苯二甲酸丁苄酯:闪点213℃
以下,对上述含硅化合物、上述含碱土金属化合物、上述含铝化合物、上述含硼化合物分别进行说明。
---含硅化合物---
作为上述含硅化合物,可举出例如:无机硅化合物、有机硅化合物等。
作为上述无机硅化合物,可举出例如:四氯硅烷、四溴硅烷、四碘硅烷等。
作为上述有机硅化合物,只要是具有硅和有机基团的化合物即可,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。上述硅和上述有机基团例如通过离子键、共价键或配位键而键合。
作为上述有机基团,没有特别限制,可根据目的而适当选择,可以列举例如:任选具有取代基的烷基、任选具有取代基的烷氧基、任选具有取代基的酰氧基、任选具有取代基的苯基等。作为上述烷基,可以举出例如碳原子数为1~6的烷基等。作为上述烷氧基,可以举出例如碳原子数为1~6的烷氧基等。作为上述酰氧基,可以举出例如碳原子数为1~10的酰氧基等。
上述有机硅化合物优选具有烷基、烷氧基、酰氧基及苯基中的至少任一者。
作为上述有机硅化合物,可以列举例如:四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷(HMDS)、双(三甲基甲硅烷基)乙炔、三苯基硅烷、2-乙基己酸硅、四乙酰氧基硅烷等。
作为上述含硅化合物的闪点,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为21℃以上且低于70℃,优选低于21℃。作为上述含硅化合物的闪点的下限值,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,例如,上述含硅化合物的闪点可以为10℃以上。
作为上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中的含硅化合物的含量,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。
---含碱土金属化合物---
作为上述含碱土金属化合物,可以举出例如:无机碱土金属化合物、有机碱土金属化合物等。
作为上述含碱土金属化合物中的碱土金属,可以举出例如:Be(铍)、Mg(镁)、Ca(钙)、Sr(锶)、Ba(钡)。
作为上述无机碱土金属化合物,可以举出例如:碱土金属硝酸盐、碱土金属硫酸盐、碱土金属氯化物、碱土金属氟化物、碱土金属溴化物、碱土金属碘化物、碱土金属磷化物等。作为上述碱土金属硝酸盐,可以举出例如:硝酸镁、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡等。作为上述碱土金属硫酸盐,可以举出例如:硫酸镁、硫酸钙、硫酸锶、硫酸钡等。作为上述碱土金属氯化物,可以举出例如:氯化镁、氯化钙、氯化锶、氯化钡等。作为上述碱土金属氟化物,可以举出例如:氟化镁、氟化钙、氟化锶、氟化钡等。作为上述碱土金属溴化物,可以举出例如:溴化镁、溴化钙、溴化锶、溴化钡等。作为上述碱土金属碘化物,可以举出例如:碘化镁、碘化钙、碘化锶、碘化钡等。作为上述碱土金属磷化物,可以举出例如:磷化镁、磷化钙等。
作为上述有机碱土金属化合物,没有特别限制,只要是具有碱土金属和有机基团的化合物即可,可以根据目的而适当选择。上述碱土金属和上述有机基团例如通过离子键、共价键或配位键而键合。
作为上述有机基团,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以举出例如:任选具有取代基的烷基、任选具有取代基的烷氧基、任选具有取代基的酰氧基、任选具有取代基的苯基、任选具有取代基的乙酰丙酮基、任选具有取代基的磺酸基等。作为上述烷基,可以举出例如碳原子数为1~6的烷基等。作为上述烷氧基,可以举出例如碳原子数为1~6的烷氧基等。作为上述酰氧基,可以举出例如:碳原子数为1~10的酰氧基、如苯甲酸那样一部分被苯环取代的酰氧基、如乳酸那样一部分被羟基取代的酰氧基、如草酸和柠檬酸那样具有两个以上羰基的酰氧基等。
上述有机碱土金属化合物优选具有烷基、烷氧基、酰氧基、苯基、乙酰丙酮基、以及磺酸基中的至少任一者。
作为上述有机碱土金属化合物,可以举出例如:甲醇镁、乙醇镁、二乙基镁、乙酸镁、甲酸镁、乙酰丙酮镁、2-乙基己酸镁、乳酸镁、环烷酸镁、柠檬酸镁、水杨酸镁、苯甲酸镁、草酸镁、三氟甲磺酸镁、甲醇钙、乙醇钙、乙酸钙、甲酸钙、乙酰丙酮钙、二(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮酸)钙(calcium dipivaloyl methanate)、2-乙基己酸钙、乳酸钙、环烷酸钙、柠檬酸钙、水杨酸钙、新癸酸钙、苯甲酸钙、草酸钙、异丙醇锶、乙酸锶、甲酸锶、乙酰丙酮锶、2-乙基己酸锶、乳酸锶、环烷酸锶、水杨酸锶、草酸锶、乙醇钡、异丙醇钡、乙酸钡、甲酸钡、乙酰丙酮钡、2-乙基己酸钡、乳酸钡、环烷酸钡、新癸酸钡、草酸钡、苯甲酸钡、三氟甲磺酸钡等。
作为上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中的上述含碱土金属化合物的含量,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。
---含铝化合物---
作为上述含铝化合物,可以举出例如:无机铝化合物、有机铝化合物等。
作为上述无机铝化合物,可以举出例如:氯化铝、硝酸铝、溴化铝、氢氧化铝、硼酸铝、三氟化铝、碘化铝、硫酸铝、磷酸铝、硫酸铝铵等。
作为上述有机铝化合物,只要是具有铝和有机基团的化合物即可,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。上述铝和上述有机基团例如通过离子键、共价键或配位键而键合。
作为上述有机基团,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以举出例如:任选具有取代基的烷基、任选具有取代基的烷氧基、任选具有取代基的酰氧基、任选具有取代基的乙酰丙酮基、任选具有取代基的磺酸基等。作为上述烷基,可以举出例如碳原子数为1~6的烷基等。作为上述烷氧基,可以举出例如碳原子数为1~6的烷氧基等。作为上述酰氧基,可以举出例如:碳原子数为1~10的酰氧基、如苯甲酸那样一部分被苯环取代的酰氧基、如乳酸那样一部分被羟基取代的酰氧基、如草酸和柠檬酸那样具有两个以上羰基的酰氧基等。
上述有机铝化合物优选具有烷基、烷氧基、酰氧基、乙酰丙酮基及磺酸基中的至少任一者。
作为上述有机铝化合物,可以举出例如:异丙醇铝、仲丁醇铝、三乙基铝、乙氧基二乙基铝、乙酸铝、乙酰丙酮铝、六氟乙酰丙酮酸铝、2-乙基己酸铝、乳酸铝、苯甲酸铝、二(仲丁氧基)铝乙酰乙酸酯螯合物、三氟甲磺酸铝等。
作为上述含铝化合物的闪点,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选低于70℃。作为上述含铝化合物的闪点的下限值,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,例如,上述含铝化合物的闪点可以为10℃以上。
作为上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中的含铝化合物的含量,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。
---含硼化合物---
作为上述含硼化合物,可以列举例如:无机硼化合物、有机硼化合物等。
作为上述无机硼化合物,可以列举例如:原硼酸、氧化硼、三溴化硼、四氟硼酸、硼酸铵、硼酸镁等。作为上述氧化硼,可以列举例如:二氧化二硼、三氧化二硼、三氧化四硼、五氧化四硼等。
作为上述有机硼化合物,只要是具有硼和有机基团的化合物即可,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。上述硼和上述有机基团例如通过离子键、共价键或配位键而键合。
上述有机硼化合物优选具有烷基、烷氧基、酰氧基、苯基、磺酸基、以及噻吩基中的至少任一者。
作为上述有机基团,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以列举例如:任选具有取代基的烷基、任选具有取代基的烷氧基、任选具有取代基的酰氧基、任选具有取代基的苯基、任选具有取代基的磺酸基、任选具有取代基的噻吩基等。作为上述烷基,可以列举例如碳原子数为1~6的烷基等。作为上述烷氧基,可以列举例如碳原子数为1~6的烷氧基等。上述烷氧基中也可以包含下述有机基团:具有两个以上的氧原子,上述两个以上的氧原子中的两个氧原子与硼键合且与硼一起形成环结构的有机基团。另外,还包含上述烷氧基所含有的烷基被有机甲硅烷基取代而得到的烷氧基。作为上述酰氧基,可以举出例如碳原子数为1~10的酰氧基等。
作为上述有机硼化合物,可以列举例如:三乙基硼烷、(R)-5,5-二苯基-2-甲基-3,4-丙基-1,3,2-唑硼烷((R)-5,5-diphenyl-2-methyl-3,4-propano-1,3,2-oxazaborolidine)、硼酸三异丙酯、2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷、双(乙烯基甘醇酸)二硼、4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)-1H-吡唑、N-[4-(4,4,5,5-四甲基-1,2,3-二氧杂硼杂环戊烷-2-基)苯基]氨基甲酸叔丁酯、苯基硼酸、3-乙酰基苯基硼酸、三氟化硼乙酸络合物、三氟化硼环丁砜络合物、2-噻吩硼酸、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯等。
作为上述含硼化合物的闪点,没有特别限制,可根据目的而适当选择,优选低于70℃。作为上述含硼化合物的闪点的下限值,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,例如,上述含硼化合物的闪点可以为10℃以上。
作为上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中的上述含硼化合物的含量,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。
<<溶剂>>
作为上述溶剂,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以列举例如:水、有机溶剂、无机酸等。其中,优选为有机溶剂。
<<<有机溶剂>>>
作为上述有机溶剂,可以根据目的而适当选择,优选为选自有机酸、有机酸酯、芳香族化合物、二醇、二醇醚、非质子性极性溶剂、烷烃化合物、烯烃化合物、醚化合物、以及醇中的至少一种。
-有机酸-
作为上述有机酸,可以根据目的而适当选择。例如,优选为乙酸、乳酸、丙酸、辛酸、新癸酸、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-有机酸酯-
作为上述有机酸酯,可以根据目的而适当选择。例如,优选为乳酸甲酯、丙酸丙酯、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-芳香族化合物-
作为上述芳香族化合物,可以根据目的而适当选择。例如,优选为二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-二醇-
作为上述二醇,可以根据目的而适当选择,优选为烷基二醇、二亚烷基二醇。作为上述二醇的碳原子数,优选为2~6。作为上述二醇,优选为选自二乙二醇、1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、以及1,3-丁二醇中的至少一种。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-二醇醚-
作为上述二醇醚,可以根据目的而适当选择,优选为亚烷基二醇单烷基醚。作为上述二醇醚的碳原子数,优选为3~8。
作为上述亚烷基二醇单烷基醚,优选为乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇1-单甲醚、以及丙二醇1-单丁醚中的至少一种。这些亚烷基二醇单烷基醚的沸点为120℃~180℃左右,可以实现比较低的烧成温度和短的烧成时间。此外,可以在烧成后得到碳及有机物等杂质少的氧化物绝缘体膜。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-非质子极性溶剂-
由于上述非质子极性溶剂可良好地溶解原料化合物,且溶解后的稳定性高,因此,可以通过将上述非质子极性溶剂用于氧化物绝缘体膜形成用涂布液,从而得到均匀性高且缺陷少的氧化物绝缘体膜。
作为上述非质子极性溶剂,可以根据目的而适当选择。例如,优选为异佛尔酮、碳酸丙烯酯、二氢呋喃-2(3H)-酮(γ-丁内酯)、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-烷烃化合物-
作为上述烷烃化合物,可以根据目的而适当选择。例如,优选为正壬烷、癸烷、十四烷、十氢化萘、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-烯烃化合物-
作为上述烯烃化合物,可以根据目的而适当选择。例如,优选为1-十二碳烯、1-十四碳烯、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-醚化合物-
作为上述醚化合物,可以根据目的而适当选择。例如,优选为苯并呋喃、聚乙二醇、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
-醇-
作为上述醇,只要碳原子数为4以上即可,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。例如,优选为1-丁醇、环戊醇、2-己醇、以及它们的衍生物等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
<<<无机酸>>>
作为上述无机酸,可以根据目的而适当选择。例如,优选为硫酸、硝酸、盐酸、磷酸、氢氟酸等。
它们可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
这些无机酸可以改善上述无机盐的溶解性。
在上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中,优选使上述含硅化合物、上述含碱土金属化合物、上述含铝化合物、上述含硼化合物溶解于上述溶剂中。
<氧化物绝缘体膜形成用涂布液的制备方法>
作为上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的制备方法,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:以希望的比例将含有各元素的化合物或其溶液与上述溶剂混合的方法等。
(氧化物绝缘体膜)
本实施方式的氧化物绝缘体膜的一个形态可通过下述方式得到:将本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液涂布于被涂敷物,使其干燥,然后进行烧成。
本实施方式的氧化物绝缘体膜的一个形态是本实施方式的上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的烧成物。
上述氧化物绝缘体膜例如可以通过下述的本实施方式的氧化物绝缘体膜的制造方法而得到。
(氧化物绝缘体膜的制造方法)
在本实施方式的氧化物绝缘体膜的制造方法中,将本实施方式的上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液涂布于被涂敷物,使其干燥,然后进行烧成。
作为上述被涂敷物,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以列举例如:玻璃基材、塑料基材等。
另外,在将上述氧化物绝缘体膜用于场效应晶体管的钝化层的情况下,作为上述被涂敷物,可以列举例如:基材、栅极绝缘层、有源层等。作为上述基材的形状、结构及尺寸,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。作为上述基材的材质,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:玻璃基材、塑料基材等。
作为上述涂布的方法,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以举出例如:丝网印刷法、辊涂法、浸涂法、旋涂法、模涂法、喷墨法、纳米压印法等。其中,从易于与现有的光刻技术进行组合的观点考虑,优选为旋涂法和模涂法。
上述干燥只要是能够除去上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中的挥发成分的条件即可,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。需要说明的是,在上述干燥过程中,不必完全除去挥发成分,只要将挥发成分除去至不妨碍烧成的程度即可。
作为上述烧成的温度,只要是上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液中含有的金属元素形成氧化物的温度以上、且基材(涂布对象物)的热变形温度以下即可,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为150℃~600℃。
作为上述烧成的气体氛围,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,例如优选为氧气中、空气中等含氧的气体氛围。由此,可以将金属元素的化合物、溶剂中含有的有机物、阴离子氧化,使其气化等,将其从膜中除去。另外,通过在氮气中、氨蒸气中等含氮的气体氛围中进行烧成,可以使氮进入膜中,形成氮氧化物膜,控制介电常数、热膨胀系数等膜物性。
作为上述烧成的时间,没有特别限制,可以根据目的而适当选择。
作为形成的氧化物绝缘体膜的平均厚度,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为1nm~500nm,更优选为10nm~300nm,特别优选为50nm~200nm。
由此,在使用本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液时,可以以低成本形成氧化物绝缘体膜,而不需要真空工艺这样的复杂且昂贵的装置、针对原料的安全措施等。
此外,由本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液制作的氧化物绝缘体膜不像SiO2膜那样线性膨胀低,因此,在后续工序的加热工序等中不易发生开裂、剥离等,制造工艺稳定。
另外,本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液具有下述溶剂且闪点高于室温,因此是安全的,所述溶剂含有选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种。
使用本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,例如,可以形成场效应晶体管的钝化层。以下,对具有使用氧化物绝缘体膜形成用涂布液形成的钝化层的场效应晶体管的例子进行说明。
(场效应晶体管)
本实施方式的场效应晶体管至少具有栅电极、源电极、漏电极、有源层、栅极绝缘层、以及钝化层,另外,根据需要具有层间绝缘层等其它部件。
作为上述场效应晶体管的结构,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:底栅/底接触型(图1所示的场效应晶体管10)、底栅/顶接触型(图2所示的场效应晶体管10A)、顶栅/底接触型(图3所示的场效应晶体管10B)、顶栅/顶接触型(图4所示的场效应晶体管10C)等。
需要说明的是,在图1~图4中,11表示基材、12表示栅电极、13表示栅极绝缘层、14表示源电极、15表示漏电极、16表示有源层、17表示钝化层。
本实施方式的场效应晶体管可适用于液晶显示器、有机EL显示器、电致变色显示器等的像素驱动电路及逻辑电路用的场效应晶体管。
<基材>
作为基材11的材料,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可使用例如:玻璃基材、陶瓷基材、塑料基材、膜基材等。
作为玻璃基材,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以举出例如:无碱玻璃、二氧化硅玻璃等。另外,作为塑料基材、膜基材,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以举出例如:聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。
<栅电极>
作为栅电极12的材料,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以举出例如:Mo、Al、Ag、Cu等金属及它们的合金、ITO(氧化铟锡)、ATO(锑掺杂氧化锡)等透明导电性氧化物、聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等有机导体等。
-栅电极的形成方法-
作为栅电极12的形成方法,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:(i)在通过溅射法、浸涂法等成膜后,通过光刻法进行图案化的方法;(ii)通过喷墨、纳米压印、凹版印刷等印刷工艺,直接成膜为希望的形状的方法等。
作为栅电极12的平均膜厚,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为20nm~1μm,更优选为50nm~300nm。
<栅极绝缘层>
作为栅极绝缘层13的材质,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:SiO2、SiNx、Al2O3等已经广泛用于大规模生产的材料、La2O3、HfO2等高介电常数材料、聚酰亚胺(PI)、氟树脂等有机材料等。
-栅极绝缘层的形成方法-
作为栅极绝缘层13的形成方法,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:溅射、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)等真空成膜方法、旋涂、模涂、喷墨等印刷法等。
作为栅极绝缘层13的平均膜厚,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为50nm~3μm,更优选为100nm~1μm。
<源电极和漏电极>
作为源电极14和漏电极15的材质,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:Mo、Al、Ag、Cu等金属及它们的合金、ITO(氧化铟锡)、ATO(锑掺杂氧化锡)等透明导电性氧化物、聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)、聚苯胺(PANI)等有机导体等。
-源电极和漏电极的形成方法-
作为源电极14和漏电极15的形成方法,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可举出例如:(i)在通过溅射法、浸涂法等成膜后,通过光刻法进行图案化的方法;(ii)通过喷墨、纳米压印、凹版印刷等印刷工艺直接成膜为希望的形状的方法等。
作为源电极14和漏电极15的平均膜厚,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为20nm~1μm,更优选为50nm~300nm。
<有源层>
作为有源层16的材质,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以列举例如:硅半导体、氧化物半导体等。作为上述硅半导体,可以列举例如:多晶硅(p-Si)、非晶硅(a-Si)等。作为上述氧化物半导体,可以列举例如:In-Ga-Zn-O、I-Z-O、In-Mg-O等。其中,优选为氧化物半导体。
-有源层的形成方法-
作为有源层16的形成方法,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,可以列举例如:在利用溅射法、脉冲激光沉积(PLD)法、CVD法、ALD(Atomic Layer Deposition;原子层沉积)法等真空工艺、浸涂、旋涂、模涂等溶液工艺进行成膜后,通过光刻法进行图案化的方法;通过喷墨、纳米压印、凹版印刷等印刷法直接成膜为希望的形状的方法等。
作为有源层16的平均膜厚,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为5nm~1μm,更优选为10nm~0.5μm。
<钝化层>
作为钝化层17的功能之一,其是具有至少隔离保护有源层免受大气中的水分、氧、氢等的影响的功能的层。另外,钝化层17不仅可以保护有源层,还可以保护场效应晶体管的其它构成要素(例如,栅极绝缘层、源电极、漏电极、以及栅电极)。作为钝化层17的功能之一,具有保护场效应晶体管(的至少一部分)免受场效应晶体管上形成的层的材料、其形成工艺的影响。
此外,对于钝化层17而言,无论形成的位置如何,例如,即使在隔着EL(ElectroLuminescence;电致发光)元件等与场效应晶体管的其它构成要素物理分离的情况下,该钝化层也是场效应晶体管的构成要素之一。即,例如在形成EL元件等之后形成的钝化层、接近层间绝缘层设置的钝化层也成为场效应晶体管的钝化层。即,图1~图4中所示的钝化层17是形成的位置的一例,并不限定于此。
钝化层17由具有上述功能的、涂布本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液而成的氧化物绝缘体膜形成。
作为钝化层17的平均厚度,没有特别限制,可以根据目的而适当选择,优选为10nm~1μm,更优选为30nm~300nm。
此外,钝化层有时也被称为保护层。
实施例
以下,对本发明的实施例进行说明,但本发明并不受以下实施例的任何限定。
<实施例1>
(氧化物绝缘体膜形成用涂布液的制备)
称量作为含硅化合物的四丁氧基硅烷和作为含碱土金属化合物的2-乙基己酸钙,使得各金属元素以换算成氧化物计为90mmol(毫摩尔)和10mmol的方式,并将其添加于500mL二甲苯和500mL环己基苯(CHB)的混合溶液中,在室温下进行混合并使其溶解,制备了氧化物绝缘体膜形成用涂布液。
<实施例2~49>
通过与实施例1相同的方法制备了实施例2~49的氧化物绝缘体膜形成用涂布液。将实施例1~49的原料组成示于表1~3。
<比较例1~7>
通过与实施例1相同的方法制备了比较例1~7的氧化物绝缘体膜形成用涂布液。将比较例1~7的原料组成示于表4、5。
表1
表2
表3
表4
表5
在表1~5中,含硅化合物、含碱土金属化合物、含铝化合物、以及含硼化合物中的“mmol”是换算为氧化物的量。
表1~5中使用的符号如下所示。
<溶剂A>
EGME:乙二醇单甲醚
PGME:丙二醇1-单甲醚
DMF:N,N-二甲基甲酰胺
<溶剂B>
PG:1,2-丙二醇
EG:乙二醇
CHB:环己基苯
GBL:γ-丁内酯
DMI:1,3-二甲基-2-咪唑啉酮
DMPU:N,N’-二甲基丙烯基脲
<溶剂C>
H2O:水
<溶剂E>
DOP:邻苯二甲酸二辛酯
BBP:邻苯二甲酸丁苄酯
<含硅化合物>
Si(OCH3)4:四甲氧基硅烷
Si(OC2H5)4:四乙氧基硅烷
Si(OC3H7)4:四异丙氧基硅烷
Si(OC4H9)4:四丁氧基硅烷
Si(C8H15O2)4:2-乙基己酸硅
HMDS:1,1,1,3,3,3-六甲基二硅氮烷
<含碱土金属化合物>
Ca(C8H15O2)2:2-乙基己酸钙
Sr(C8H15O2)2:2-乙基己酸锶
Ba(C8H15O2)2:2-乙基己酸钡
Ca(C10H19O2)2:新癸酸钙
Sr(C10H19O2)2:新癸酸锶
Ba(C10H19O2)2:新癸酸钡
Mg(NO3)2·6H2O:六水合硝酸镁
MgCl2·6H2O:六水合氯化镁
Ca(NO3)2·4H2O:四水合硝酸钙
CaCl2·2H2O:二水合氯化钙
Sr(NO3)2:硝酸锶
SrCl2·6H2O:六水合氯化锶
BaCl2·2H2O:二水合氯化钡
<含铝化合物>
Al(C4H9O)3:仲丁醇铝
C14H27AlO5:(仲丁氧基)乙酰乙酸铝螯合物
C15H21AlO6:乙酰丙酮铝
Al[OCH(CH3)2]3:异丙醇铝
Al(NO3)3·9H2O:九水合硝酸铝
AlCl3·6H2O:六水合氯化铝(III)
<含硼化合物>
C9H21BO3:硼酸三异丙酯
C9H19BO3:2-异丙氧基-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂环戊烷
C6H7BO2:苯基硼酸
C8H9BO3:3-乙酰基苯基硼酸
H3BO3:硼酸
(场效应晶体管的制作)
将使用实施例1~49、比较例5~7中制备的氧化物绝缘体膜形成用涂布液所形成的氧化物绝缘体膜作为钝化层17,制作了图1所示的底栅/底接触型场效应晶体管10。
<栅电极的形成>
首先,在基材11上形成了栅电极12。具体而言,通过DC溅射在玻璃制的基材11上形成了作为导电膜的Mo膜,使得平均膜厚为约100nm。然后,涂布光致抗蚀剂,进行预烘焙,利用曝光装置进行曝光,并且进行显影,由此形成了与栅电极12的图案相同的抗蚀剂图案。进而,通过RIE(Reactive Ion Etching;反应离子蚀刻)除去了未形成抗蚀剂图案的区域的Mo膜。然后,通过除去抗蚀剂图案,形成了栅电极12。
<栅极绝缘层的形成>
接下来,形成了栅极绝缘层13。具体而言,通过等离子体CVD形成了SiON膜,使得平均膜厚为300nm。然后,在SiON膜上涂布光致抗蚀剂,进行预烘焙,利用曝光装置进行曝光,并且进行显影,由此形成了与待形成的栅极绝缘层13的图案相同的抗蚀剂图案。进而,通过RIE除去了未形成抗蚀剂图案的区域的SiON膜。然后,通过除去抗蚀剂图案,形成了栅极绝缘层13。
<源电极和漏电极的形成>
接下来,形成了源电极14和漏电极15。具体而言,通过DC溅射在栅极绝缘层13上形成了作为导电膜的Mo膜,使得平均膜厚为约100nm,然后在Mo膜上涂布光致抗蚀剂,进行预烘焙,利用曝光装置进行曝光,并且进行显影,由此形成了与待形成的源电极14和漏电极15的图案相同的抗蚀剂图案。进而,通过RIE除去了未形成抗蚀剂图案的区域的Mo膜。然后,通过除去抗蚀剂图案,形成了由Mo膜制成的源电极14和漏电极15。
<有源层的形成>
接下来,形成了有源层16。具体而言,通过DC溅射形成了IGZO膜,使得平均膜厚为约100nm。然后,在IGZO膜上涂布光致抗蚀剂,进行预烘焙,利用曝光装置进行曝光,并且进行显影,由此形成了与待形成的有源层16的图案相同的抗蚀剂图案。进而,通过RIE除去了未形成抗蚀剂图案的区域的IGZO膜。然后,通过除去抗蚀剂图案,形成了有源层16。由此,形成了有源层16,使得在源电极14与漏电极15之间形成沟道。
<钝化层的形成>
接下来,分别使用实施例1~49、比较例5~7中制备的氧化物绝缘体膜形成用涂布液通过旋涂法涂布在有源层16上。将有源层16上涂布有氧化物绝缘体膜形成用涂布液的基材11在加热至120℃的热板上干燥10分钟,然后,将其在大气氛围中、400℃下、烧成1小时,得到了透明的氧化物绝缘体膜作为钝化层17。形成的氧化物绝缘体膜(钝化层17)的膜厚为约50nm。
由此,完成了底栅/底接触型场效应晶体管。
(闪点测定)
通过SETA密闭法测定了实施例1~49、比较例1~7中制备的氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点。将其结果示于表6~8。
(线膨胀系数的测定)
将实施例1~49、比较例5~7中制备的氧化物绝缘体膜形成用涂布液的溶剂除去后,放入铂坩埚中,加热至1600℃并使其熔融,然后,通过浮法制作了直径5mm、高度10mm的圆柱状物。使用热机械分析装置(8310系列,Rigaku公司制造)测定了制作的圆柱状物在20℃~300℃的温度范围的平均线膨胀系数。将其结果示于表6~8。制成的圆柱状物具有与各例的场效应晶体管的保护层相同的组成,并且线膨胀系数也为相同的值。
(场效应晶体管的外观评价)
将实施例1~49、比较例5~7中制作的场效应晶体管的外观评价结果(有无剥离)示于表6~8。
(晶体管特性评估)
计算出实施例1~49中制作的场效应晶体管的迁移率及阈值电压(Vth)。另外,在大气中(温度50℃、相对湿度50%)对实施例1~49中制作的场效应晶体管实施了100小时的BTS(Bias Temperature Stress;偏压温度应力)试验。
应力条件设为以下四个条件。
(1)Vgs=+10V、且Vds=0V
(2)Vgs=+10V、且Vds=+10V
(3)Vgs=-10V、且Vds=0V
(4)Vgs=-10V、且Vds=+10V
BTS试验中,每经过一定时间,测定Vds=+10V时Vgs与Ids之间的关系(Vgs-Ids),对100小时应力时间中的阈值电压的变化量(ΔVth)进行了评价。当100小时应力时间中的阈值电压的变化量(ΔVth)为3V以下时,表现为高可靠性。
将实施例1~49中制作的场效应晶体管的晶体管特性的评价结果示于表6~7。
(结果)
<闪点>
如表6~8所示,实施例1~49、比较例5~7中制作的氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点均为40℃以上,显示出良好的安全性。另一方面可以确认,比较例1~4中制作的氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点分别为20℃、24℃,为40℃以下。
<线膨胀系数>
如表6~8所示,实施例1~49中制作的氧化物绝缘体膜的线膨胀系数为3.0×10-6~6.0×10-6的范围,与此相对,比较例5~7中制作的氧化物绝缘体膜的线膨胀系数为5.0×10-7~2.0×10-6的范围。
<外观>
如表6~8所示,实施例1~49中制作的场效应晶体管的钝化层未观察到剥离等异常情况,与此相对,比较例3~5中制作的场效应型晶体管的钝化层确认到了剥离。
<晶体管特性>
如表6~7所示,作为实施例1~49中制作的场效应晶体管的BTS试验的结果确认了全部实施例中ΔVth为3V以内,显示出高可靠性。表6
表7
表8
在表6~表8中,“E”表示10的幂。“E-7”表示“10-7”。
如上所述可知,本实施方式的氧化物绝缘体膜形成用涂布液可以形成安全且稳定性高的钝化层,具有由上述氧化物绝缘体膜形成用涂布液形成的钝化层的场效应晶体管显示出高可靠性。
以上对优选的实施方式等进行了详细说明,但本发明并不限定于上述的实施方式等,在不脱离权利要求所记载的范围的情况下,可以对上述的实施方式等进行各种变形和替换。
例如,本发明的方式如下所述。
<1>一种氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其含有:含硅化合物、含碱土金属化合物、以及溶剂,
所述溶剂包含选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种,
所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为37.8℃以上。
<2>根据上述<1>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为40℃以上。
<3>根据上述<1>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为50℃以上。
<4>根据上述<1>~<3>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物的闪点为21℃以上且低于70℃。
<5>根据上述<1>~<3>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物的闪点低于21℃。
<6>根据上述<1>~<5>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述溶剂包含选自闪点为70℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种。
<7>根据上述<6>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述溶剂中闪点为70℃以上且低于200℃的有机溶剂和水的总量为50体积%以上。
<8>根据上述<1>~<7>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物包含有机硅化合物。
<9>根据上述<8>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机硅化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、以及苯基中的至少任一者。
<10>根据上述<1>~<9>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物包含无机硅化合物。
<11>根据上述<1>~<10>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含碱土金属化合物包含有机碱土金属化合物。
<12>根据上述<11>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机碱土金属化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、苯基、乙酰丙酮基、以及磺酸基中的至少任一者。
<13>根据上述<1>~<12>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含碱土金属化合物包含无机碱土金属化合物。
<14>根据上述<1>~<13>中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其还含有含铝化合物和含硼化合物中的至少任一者。
<15>根据上述<14>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含铝化合物和含硼化合物中的至少任一者的闪点低于70℃。
<16>根据上述<14>或<15>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含铝化合物包含有机铝化合物。
<17>根据上述<16>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机铝化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、乙酰丙酮基、以及磺酸基中的至少任一者。
<18>根据上述<14>或<15>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含铝化合物包含无机铝化合物。
<19>根据上述<14>或<15>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硼化合物包含有机硼化合物。
<20>根据上述<19>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机硼化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、苯基、磺酸基、以及噻吩基中的至少任一者。
<21>根据上述<14>或<15>所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硼化合物包含无机硼化合物。
Claims (21)
1.一种氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其含有:含硅化合物、含碱土金属化合物、以及溶剂,
所述溶剂包含选自闪点为21℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种,
所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为37.8℃以上。
2.根据权利要求1所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为40℃以上。
3.根据权利要求1所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述氧化物绝缘体膜形成用涂布液的闪点为50℃以上。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物的闪点为21℃以上且低于70℃。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物的闪点低于21℃。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述溶剂包含选自闪点为70℃以上且低于200℃的有机溶剂和水中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述溶剂中闪点为70℃以上且低于200℃的有机溶剂和水的总量为50体积%以上。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物包含有机硅化合物。
9.根据权利要求8所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机硅化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、以及苯基中的至少任一者。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硅化合物包含无机硅化合物。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含碱土金属化合物包含有机碱土金属化合物。
12.根据权利要求11所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机碱土金属化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、苯基、乙酰丙酮基、以及磺酸基中的至少任一者。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含碱土金属化合物包含无机碱土金属化合物。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其还含有含铝化合物和含硼化合物中的至少任一者。
15.根据权利要求14所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含铝化合物和含硼化合物中的至少任一者的闪点低于70℃。
16.根据权利要求14或15所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含铝化合物包含有机铝化合物。
17.根据权利要求16所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机铝化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、乙酰丙酮基、以及磺酸基中的至少任一者。
18.根据权利要求14或15所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含铝化合物包含无机铝化合物。
19.根据权利要求14或15所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硼化合物包含有机硼化合物。
20.根据权利要求19所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述有机硼化合物具有烷基、烷氧基、酰氧基、苯基、磺酸基、以及噻吩基中的至少任一者。
21.根据权利要求14或15所述的氧化物绝缘体膜形成用涂布液,其中,
所述含硼化合物包含无机硼化合物。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018050839 | 2018-03-19 | ||
JP2018-050839 | 2018-03-19 | ||
JP2019043380A JP7251223B2 (ja) | 2018-03-19 | 2019-03-11 | 酸化物絶縁体膜形成用塗布液 |
JP2019-043380 | 2019-03-11 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110289204A true CN110289204A (zh) | 2019-09-27 |
CN110289204B CN110289204B (zh) | 2023-08-15 |
Family
ID=68001168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910189165.0A Active CN110289204B (zh) | 2018-03-19 | 2019-03-13 | 氧化物绝缘体膜形成用涂布液 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110289204B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63241076A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-10-06 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | シリカ系被膜形成用塗布液 |
JPH0251568A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Nippon Paint Co Ltd | プレコート塗装用塗料組成物およびプレコート塗膜形成方法 |
DE68918124D1 (de) * | 1988-02-02 | 1994-10-20 | Hitachi Chemical Co Ltd | Beschichtungsflüssigkeit zur Herstellung einer Oxidschicht. |
JPH0797548A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-11 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 酸化ケイ素系被膜形成用塗布液 |
JP2016089024A (ja) * | 2014-11-04 | 2016-05-23 | 日本タングステン株式会社 | コーティング膜、その製造方法およびコーティング膜形成方法 |
-
2019
- 2019-03-13 CN CN201910189165.0A patent/CN110289204B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63241076A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-10-06 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | シリカ系被膜形成用塗布液 |
DE68918124D1 (de) * | 1988-02-02 | 1994-10-20 | Hitachi Chemical Co Ltd | Beschichtungsflüssigkeit zur Herstellung einer Oxidschicht. |
JPH0251568A (ja) * | 1988-08-12 | 1990-02-21 | Nippon Paint Co Ltd | プレコート塗装用塗料組成物およびプレコート塗膜形成方法 |
JPH0797548A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-11 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | 酸化ケイ素系被膜形成用塗布液 |
JP2016089024A (ja) * | 2014-11-04 | 2016-05-23 | 日本タングステン株式会社 | コーティング膜、その製造方法およびコーティング膜形成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110289204B (zh) | 2023-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105684135B (zh) | 场效应晶体管、显示元件、图像显示装置和系统 | |
JP6015389B2 (ja) | 電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステム | |
CN110024089B (zh) | 氧化物或氧氮化物绝缘体膜及其形成用涂布液,场效应晶体管及其制造方法 | |
KR20180067738A (ko) | 금속 산화물 박막 형성용 도포액, 금속 산화물 박막, 전계 효과형 트랜지스터 및 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법 | |
CN106356406A (zh) | 场效应晶体管、显示元件、图像显示装置、和系统 | |
CN106611795A (zh) | 场效应晶体管,显示元件,图像显示装置以及系统 | |
JP2021103791A (ja) | 塗布型半導体前駆体溶液、塗布型酸化物半導体、薄膜トランジスタおよびその製造方法 | |
JP7251223B2 (ja) | 酸化物絶縁体膜形成用塗布液 | |
CN110289204A (zh) | 氧化物绝缘体膜形成用涂布液 | |
TWI673327B (zh) | 用於形成金屬氧化物膜的塗佈液、氧化物膜、場效電晶體、及其製造方法 | |
TWI739021B (zh) | 場效電晶體、顯示元件、影像顯示器、糸統及組合物 | |
JP6451875B2 (ja) | 電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステム | |
JP2019054284A (ja) | 電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステム | |
Salhi et al. | Growth and Properties of Amorphous Erbium‐doped Aluminum‐yttrium Oxide Films Deposited by Aerosol‐UV‐Assisted MOCVD | |
JP6269768B2 (ja) | 絶縁膜形成用塗布液 | |
JP2018186308A (ja) | 電界効果型トランジスタ、表示素子、画像表示装置、及びシステム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |