JP2007043055A - Thin film transistor and gate insulating film - Google Patents

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Kenichi Azuma
賢一 東
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film transistor with excellent performance of a high mobility and a high ON/OFF current ratio wherein the cost of a gate insulating film is reduced and the manufacturing process are simplified. <P>SOLUTION: In the thin film transistor wherein a gate electrode and the gate insulating film are formed on a substrate, the gate insulating film has a structure represented by the formula (1), and is formed by using: at least one of a silicon-containing polymer (A1) wherein at least one of R<SB>11</SB>to R<SB>1n</SB>is H; and a silicon-containing photosensitive composition which generates an acid or a base when irradiated with an active ray or radiation ray. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電界効果型の薄膜トランジスタ及び電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜に関し、より詳細には、シリコン含有感光性組成物に光を照射して架橋構造を導入してなる無機−有機ハイブリッド材料を用いて少なくともゲート絶縁膜が構成されている薄膜トランジスタ及びゲート絶縁膜に関する。   The present invention relates to a field effect thin film transistor and a gate insulating film of a field effect transistor, and more specifically, an inorganic-organic hybrid material obtained by irradiating a silicon-containing photosensitive composition with light to introduce a crosslinked structure. The present invention relates to a thin film transistor and a gate insulating film in which at least a gate insulating film is formed.

従来、液晶表示装置などの様々な電子機器において、薄型化を図るために、スイッチング素子等に電界効果型の薄膜トランジスタが広く用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, field effect thin film transistors have been widely used as switching elements and the like in various electronic devices such as liquid crystal display devices in order to reduce the thickness.

電界効果型の薄膜トランジスタでは、半導体層に接するように、ソース電極及びドレイン電極が形成されており、該半導体層とゲート絶縁膜を介して隔てられて、ゲート電極が形成されている。   In a field-effect thin film transistor, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be in contact with a semiconductor layer, and a gate electrode is formed so as to be separated from the semiconductor layer via a gate insulating film.

上記ゲート絶縁膜は、半導体層とゲート電極と電気的に絶縁する機能を有するものであるが、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンなどの無機材料により構成されていた。すなわち、これらの無機材料を、CVDなどに成膜することにより、ゲート絶縁膜が形成されていた。しかしながら、無機材料をCVDなどで成膜する場合、真空系の装置が必要であり、製造コストが高くつかざるを得ず、印刷法などを用いることができないため、プロセスが煩雑になりがちであった。   The gate insulating film has a function of electrically insulating the semiconductor layer and the gate electrode, but is made of an inorganic material such as silicon carbide, silicon nitride, aluminum oxide, tantalum oxide, or titanium oxide. That is, a gate insulating film is formed by depositing these inorganic materials on CVD or the like. However, when an inorganic material is formed by CVD or the like, a vacuum system is required, the manufacturing cost must be high, and a printing method or the like cannot be used, so that the process tends to be complicated. It was.

これに対して、ゲート絶縁膜が有機系材料により構成されている電界効果型トランジスタが近年種々提案されている。例えば、下記の特許文献1や非特許文献1には、ゲート絶縁膜として、ポリイミドやポリメチル(メタ)アクリレート、ポリビニルアルコールなどの有機材料からなるゲート絶縁膜が示されている。   On the other hand, various field effect transistors in which the gate insulating film is made of an organic material have been recently proposed. For example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 listed below show a gate insulating film made of an organic material such as polyimide, polymethyl (meth) acrylate, and polyvinyl alcohol as the gate insulating film.

これらの有機材料により、ゲート絶縁膜を形成する場合、塗布法や印刷法を用いることができ、大型の真空装置を必要とすることなく、ゲート絶縁膜を形成することができる。従って、ゲート絶縁膜の製造コストを低減することができ、かつ工程を簡略化することが可能となる。他方、電界効果型トランジスタでは、上記半導体層などを含む中央部分を保護するために、パッシベーション膜が設けられることが多い。このパッシベーション膜については、従来、ポリビニルアルコールなどの有機材料やSiNなどの無機材料により形成されていた。
特開2004−349319号公報 SID05 DiGEST.「3.2:Invited Paper: High−Performance OTFTs on Flexible Substrate」
When the gate insulating film is formed using these organic materials, a coating method or a printing method can be used, and the gate insulating film can be formed without requiring a large vacuum device. Therefore, the manufacturing cost of the gate insulating film can be reduced, and the process can be simplified. On the other hand, in a field effect transistor, a passivation film is often provided to protect the central portion including the semiconductor layer and the like. The passivation film is conventionally formed of an organic material such as polyvinyl alcohol or an inorganic material such as SiN.
JP 2004-349319 A SID05 DiGEST. “3.2: Invited Paper: High-Performance OTFTs on Flexible Substrate”

上記のように、近年、生産性を高めるために、ゲート絶縁膜をポリビニルアルコールやポリイミドなどの有機材料で形成することが試みられている。しかしながら、これらの有機材料を用いたゲート絶縁膜では、無機材料からなるゲート絶縁膜に比べて絶縁性が劣るという問題があった。すなわち、無機材料をCVDにより成膜した場合、得られた膜は緻密であり、絶縁性が優れているのに対し、有機材料を成膜して得られたゲート絶縁膜では、膜構造の緻密さが劣り、従って絶縁性が十分でないという問題があった。また、有機材料中のイオン導電性の不純物の存在によって、絶縁性が損なわれることもあった。   As described above, in recent years, in order to increase productivity, it has been attempted to form the gate insulating film with an organic material such as polyvinyl alcohol or polyimide. However, the gate insulating film using these organic materials has a problem that the insulating property is inferior to the gate insulating film made of an inorganic material. That is, when an inorganic material is formed by CVD, the obtained film is dense and excellent in insulation, whereas a gate insulating film obtained by forming an organic material has a dense film structure. Therefore, there is a problem that the insulation is not sufficient. In addition, the insulating property may be impaired due to the presence of ion conductive impurities in the organic material.

ゲート絶縁膜の絶縁性が十分でないと、電界効果型トランジスタにおける移動度が低下したり、オンオフ電流比ION/IOFFが低下し、トランジスタの性能を高めることが困難となる。特に、スイッチング素子として用いられる場合には、トランジスタがオン状態にある際のソース−ドレイン電極間を流れる電流をIONと、オフ状態にあるときにソース電極−ドレイン電極間を流れる電流IOFFとの比である上記オンオフ比ION/IOFFが大きいことが強く求められる。また、上記パッシベーション膜についても、有機材料により安価に形成することができるだけでなく、薄膜トランジスタの半導体層や中央部分を確実に保護し得ることが強く求められており、従来の有機材料では高温高湿下に配置された場合に、耐湿性を十分に高めることは困難であった。 If the insulating property of the gate insulating film is not sufficient, the mobility in the field effect transistor is lowered, and the on / off current ratio I ON / I OFF is lowered, making it difficult to improve the performance of the transistor. In particular, when used as a switching element, the current flowing between the source and drain electrodes when the transistor is in the on state is I ON, and the current I OFF flowing between the source electrode and the drain electrode when the transistor is in the off state It is strongly required that the on / off ratio I ON / I OFF which is the ratio of In addition, the passivation film is not only formed inexpensively with an organic material, but also strongly demands that the semiconductor layer and the central portion of the thin film transistor can be reliably protected. When placed below, it has been difficult to sufficiently improve moisture resistance.

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、高価な真空装置を必要とすることなく、ゲート絶縁膜を形成することができ、しかも移動度が高くかつオンオフ電流比を高めることが可能とされている薄膜トランジスタ、並びにそのような薄膜トランジスタを得ることを可能とするゲート絶縁膜を提供することにある。   The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art, to form a gate insulating film without requiring an expensive vacuum device, and to increase the mobility and the on / off current ratio. It is an object of the present invention to provide a thin film transistor which can be obtained and a gate insulating film which makes it possible to obtain such a thin film transistor.

本願の第1の発明は、半導体層と、半導体層に接するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極と、ゲート電極と半導体層との間に配置されたゲート絶縁膜とを備える電界効果型の薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜がシリコン含有感光性組成物を用いて形成されてなる薄膜により構成されており、前記シリコン含有感光性組成物が、下記の一般式(1)で表わされる構造を有し、R11〜R1nの内少なくとも1つがHである少なくとも1種のシリコン含有ポリマー(A1)と、活性光線もしくは放射線の照射により、酸または塩基を発生する化合物(B)とを含むことを特徴とする。 A first invention of the present application includes a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode provided so as to be in contact with the semiconductor layer, a gate electrode, and a gate insulating film disposed between the gate electrode and the semiconductor layer. It is a field effect type thin film transistor, wherein the gate insulating film is composed of a thin film formed using a silicon-containing photosensitive composition, and the silicon-containing photosensitive composition is represented by the following general formula (1) And at least one silicon-containing polymer (A1) in which at least one of R 11 to R 1n is H, and a compound that generates an acid or a base upon irradiation with actinic rays or radiation (B ).

Figure 2007043055
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(式中、R11〜R1nの少なくとも1つはHであり、nは1以上の整数。)
なお、ここで、「シリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜」とは、熱や光などのエネルギーをシリコン含有感光性組成物に与えて架橋構造を導入して得られた薄膜であることを意味する。
(In the formula, at least one of R 11 to R 1n is H, and n is an integer of 1 or more.)
Here, the “thin film formed using the silicon-containing photosensitive composition” is a thin film obtained by introducing energy such as heat or light to the silicon-containing photosensitive composition and introducing a crosslinked structure. It means that there is.

本発明に係る薄膜トランジスタのある特定の局面では、パッシベーション膜をさらに備え、該パッシベーション膜が、前記シリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜により形成されている。   In a specific aspect of the thin film transistor according to the present invention, the thin film transistor further includes a passivation film, and the passivation film is formed by a thin film formed using the silicon-containing photosensitive composition.

本発明に係る薄膜トランジスタの他の特定の局面では、前記シリコン含有ポリマー(A1)の重量平均分子量をMwとし、前記シリコン含有ポリマー(A1)における置換基R11〜R1nの合計を100モル%としたとき、Hである置換基の割合が、重量平均分子量Mwに応じて後述の図4の破線Aで囲まれている範囲内とされている。 In another specific aspect of the thin film transistor according to the present invention, the weight average molecular weight of the silicon-containing polymer (A1) is Mw, and the total of substituents R 11 to R 1n in the silicon-containing polymer (A1) is 100 mol%. In this case, the ratio of the substituent that is H is set within the range surrounded by a broken line A in FIG. 4 described later according to the weight average molecular weight Mw.

本発明に係る薄膜トランジスタのさらに他の特定の局面では、前記シリコン含有感光性組成物が下記の一般式(2)で示され、R21〜R2nがH以外の原子または官能基である少なくとも1種のポリマー(A2)がさらに含まれている。 In still another specific aspect of the thin film transistor according to the present invention, the silicon-containing photosensitive composition is represented by the following general formula (2), and at least R 21 to R 2n are atoms or functional groups other than H. A seed polymer (A2) is further included.

Figure 2007043055
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(式中、R21〜R2nはH以外の原子または官能基であり、nは1以上の整数。)
本発明に係る薄膜トランジスタのさらに別の特定の局面では、前記シリコン含有ポリマー(A1)及びシリコン含有ポリマー(A2)の重量平均分子量Mwとし、Hである置換基の割合が前記シリコン含有ポリマー(A1)及び(A2)における置換基R11〜R1n及び置換基R21〜R2nの総合計を100モル%としたとき、重量平均分子量Mwに応じて図4の破線Aで囲まれている範囲内とされている。
(In the formula, R 21 to R 2n are atoms or functional groups other than H, and n is an integer of 1 or more.)
In still another specific aspect of the thin film transistor according to the present invention, the weight-average molecular weight Mw of the silicon-containing polymer (A1) and the silicon-containing polymer (A2) is set, and the ratio of substituents that are H is the silicon-containing polymer (A1). And (A2), the total amount of substituents R 11 to R 1n and substituents R 21 to R 2n is 100 mol%. It is said that.

本発明に係る薄膜トランジスタのさらに別の特定の局面では、前記化合物(B)が、オニウム塩、ジアゾニウム塩及びスルホン酸エステルからなる群から選択した少なくとも1種の化合物である。   In still another specific aspect of the thin film transistor according to the present invention, the compound (B) is at least one compound selected from the group consisting of an onium salt, a diazonium salt, and a sulfonate ester.

本発明に係る薄膜トランジスタのさらに他の特定の局面では、前記化合物(B)が、活性光線もしくは放射線の照射により塩基を発生するアミンイミド化合物である。   In still another specific aspect of the thin film transistor according to the present invention, the compound (B) is an amine imide compound that generates a base upon irradiation with actinic rays or radiation.

本願の第2の発明は、電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜であって、上記一般式(1)で表わされる構造を有し、R11〜R1nの内少なくとも1つがHである少なくとも1種のシリコン含有ポリマー(A1)と、活性光線もしくは放射線の放射により、酸または塩基を発生する化合物(B)とを含むことを特徴とする、シリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜からなることを特徴とする。 A second invention of the present application is a gate insulating film of a field effect transistor, which has a structure represented by the general formula (1), and at least one of R 11 to R 1n is H. A thin film formed by using a silicon-containing photosensitive composition comprising: a silicon-containing polymer (A1); and a compound (B) that generates an acid or a base upon irradiation with actinic rays or radiation. It is characterized by becoming.

第2の発明のある特定の局面では、前記シリコン含有感光性組成物が上記一般式(2)で示され、R21〜R2nがH以外の原子または官能基である少なくとも1種のポリマー(A2)がさらに含まれている。 In a specific aspect of the second invention, the silicon-containing photosensitive composition is represented by the general formula (2), and at least one polymer (R 21 to R 2n is an atom or a functional group other than H) ( A2) is further included.

以下、本発明の詳細を説明する。   Details of the present invention will be described below.

本願発明者らは、上記課題を達成するために鋭意検討した結果、特定の有機−無機ハイブリッド材料を用いてすなわち上記特定のシリコン含有感光性組成物の架橋物からなるゲート絶縁膜を用いれば、薄膜トランジスタの移動度を高めることができ、かつオンオフ電流比を高めることができることを見出し、本発明をなすに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have used a specific organic-inorganic hybrid material, that is, a gate insulating film made of a crosslinked product of the specific silicon-containing photosensitive composition. It has been found that the mobility of the thin film transistor can be increased and the on / off current ratio can be increased, and the present invention has been made.

すなわち、上記シリコン含有感光性組成物は、上記特定のシリコン含有ポリマーと、活性光線もしくは放射線の放射により、酸または塩基を発生させる化合物(B)とを含む。シリコン含有ポリマーは、少なくとも1種の上記シリコン含有ポリマー(A1)を含む。   That is, the said silicon-containing photosensitive composition contains the said specific silicon-containing polymer and the compound (B) which generate | occur | produces an acid or a base by radiation | emission of actinic light or a radiation. The silicon-containing polymer includes at least one silicon-containing polymer (A1).

シリコン含有ポリマー(A1)は、下記の一般式(1)において、R11〜R1nの内、少なくとも1つがHであり、残りは、H以外の原子または官能基である。 In the following general formula (1), at least one of R 11 to R 1n is H, and the rest of the silicon-containing polymer (A1) is an atom or functional group other than H.

Figure 2007043055
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よって、シリコン含有ポリマー(A1)において、R11〜R1nが全てHである場合には、シリコン含有ポリマー(A1)は、 Therefore, in the silicon-containing polymer (A1), when all of R 11 to R 1n are H, the silicon-containing polymer (A1) is

Figure 2007043055
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からなる骨格を有するポリマーである。 A polymer having a skeleton consisting of

また、シリコン含有ポリマー(A1)において、置換基R11〜R1nは同一であってもよく、異なっていてもよい。 In the silicon-containing polymer (A1), the substituents R 11 to R 1n may be the same or different.

そして、本発明では、このシリコン含有ポリマー(A1)は、少なくとも1種配合されており、従って2種以上のシリコン含有ポリマー(A1)が含まれていてもよい。   In the present invention, at least one silicon-containing polymer (A1) is blended, and therefore two or more silicon-containing polymers (A1) may be contained.

上記のように、シリコン含有ポリマー(A1)では、置換基R11〜R1nの内少なくとも1つがHであるため、シリコン含有ポリマー(A1)は、−SiH基を有する。−SiH基は、活性光線もしくは放射線の照射により化合物(B)から生じた酸または塩基の作用により、空気中の水分と容易に反応する。その結果、シリコン含有ポリマー(A1)の−SiH基と、隣接するシリコン含有ポリマー(A1)の−SiH基とが空気中のH2Oと容易に反応し、Si−O−Si結合が生じて架橋が進行し、現像液に不溶となる。すなわち、R1及び/またはR2が−SiH基を有するため、架橋剤を用いずとも、−SiH基が空気中の水分と反応して架橋が進行し、不溶部分が形成されることになる。従って、本発明によれば、架橋剤の使用を省略することができる。 As described above, in the silicon-containing polymer (A1), since at least one of the substituents R 11 to R 1n is H, the silicon-containing polymer (A1) has a —SiH group. The —SiH group easily reacts with moisture in the air by the action of an acid or base generated from the compound (B) upon irradiation with actinic rays or radiation. As a result, the —SiH group of the silicon-containing polymer (A1) and the —SiH group of the adjacent silicon-containing polymer (A1) easily react with H 2 O in the air to form Si—O—Si bonds. Crosslinking proceeds and becomes insoluble in the developer. That is, since R 1 and / or R 2 has a —SiH group, even if a cross-linking agent is not used, the —SiH group reacts with moisture in the air to promote cross-linking, and an insoluble portion is formed. . Therefore, according to the present invention, the use of a crosslinking agent can be omitted.

上記シリコン含有ポリマー(A1)において、HではないR11〜R1nは特に限定されないが、置換もしくは無置換の脂肪族炭化水素基、置換もしくは無置換の脂環式炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の極性基含有有機基などの有機基が挙げられる。このような有機基の例としては、より具体的には、メチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、フェニルメチル基、トリフルオロプロピル基、及びノナフルオロヘキシル基のような置換もしくは無置換の脂肪族炭化水素基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基のような置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、p−トリル基、ビフェニル基、及びフェニル基のような置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、及び水酸基含有基、カルボキシル基、フェノール性水酸基含有基のような置換もしくは無置換の極性基含有有機基が挙げられる。 In the silicon-containing polymer (A1), R 11 to R 1n that are not H are not particularly limited, but are substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted alicyclic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted. And an organic group such as a substituted or unsubstituted polar group-containing organic group. More specifically, examples of such an organic group include a methyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-hexyl group, a phenylmethyl group, a trifluoropropyl group, and a nonafluorohexyl group. Substituted or unsubstituted aliphatic hydrocarbon groups, cyclohexyl groups, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups such as methylcyclohexyl groups, p-tolyl groups, biphenyl groups, and substituted or unsubstituted groups such as phenyl groups And a substituted or unsubstituted polar group-containing organic group such as a hydroxyl group-containing group, a carboxyl group, and a phenolic hydroxyl group-containing group.

11〜R1nは、有機基以外の官能基や原子であってもよい。このような原子や官能基としては、フッ素もしくは塩素などのハロゲン、ハロゲン化物基、水酸基、アルコキシド基、アミノ基、ニトロ基、スルホキシド基、ニトリル基などが挙げられる。R11〜R1nについては、有機基やこれらの原子や官能基が混在していてもよい。 R 11 to R 1n may be functional groups or atoms other than organic groups. Examples of such atoms and functional groups include halogens such as fluorine or chlorine, halide groups, hydroxyl groups, alkoxide groups, amino groups, nitro groups, sulfoxide groups, and nitrile groups. About R < 11 > -R <1n> , an organic group or these atoms and functional groups may be mixed.

さらに、一般式(1)において、シロキサン基を有する骨格の構造については特に限定されず、ランダム型、ラダー型または籠型などのいずれであってもよい。さらに、このようなランダム型、ラダー型または籠型などの様々な構造のポリマーを複数種用いてもよい。   Further, in the general formula (1), the structure of the skeleton having a siloxane group is not particularly limited, and may be any of a random type, a ladder type, a cage type, and the like. Further, a plurality of polymers having various structures such as a random type, a ladder type, or a saddle type may be used.

また、本発明においては、上記シリコン含有ポリマー(A1)だけでなく、下記の一般式(2)で示される少なくとも1種のシリコン含有ポリマー(A2)をさらに含んでいてもよい。   In the present invention, not only the silicon-containing polymer (A1) but also at least one silicon-containing polymer (A2) represented by the following general formula (2) may be further included.

Figure 2007043055
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シリコン含有ポリマー(A2)において、R21〜R2nは、いずれもH以外の原子または官能基であり、nは1以上の整数である。この、H以外の原子及び官能基としては、シリコン含有ポリマー(A1)における前述のH以外の原子及び有機基などの官能基と同じものが挙げられる。シリコン含有ポリマー(A2)において、R21〜R2nは同一であってもよく、異なっていてもよい。また、本発明においては、上記シリコン含有ポリマー(A2)は2種以上が含まれていてもよい。 In the silicon-containing polymer (A2), R 21 to R 2n are all atoms or functional groups other than H, and n is an integer of 1 or more. Examples of the atoms and functional groups other than H include the same functional groups as the atoms and organic groups other than H described above in the silicon-containing polymer (A1). In the silicon-containing polymer (A2), R 21 to R 2n may be the same or different. Moreover, in this invention, 2 or more types may be contained for the said silicon-containing polymer (A2).

シリコン含有ポリマー(A1)を製造する際には、通常、シリコン含有ポリマー(A2)も副生成物として生じることが多い。従って、本発明では、シリコン含有ポリマー(A1)に加えて、シリコン含有ポリマー(A2)がさらに含まれることが多い。もっとも、シリコン含有ポリマー(A2)は、必ずしも含まれていなくともよい。   When the silicon-containing polymer (A1) is produced, the silicon-containing polymer (A2) is usually often generated as a by-product. Therefore, in the present invention, in addition to the silicon-containing polymer (A1), the silicon-containing polymer (A2) is often further included. But silicon-containing polymer (A2) does not necessarily need to be contained.

シリコン含有ポリマー(A2)がシリコン含有ポリマー(A1)に加えて含まれている場合、シリコン含有ポリマー(A2)は、−SiH基を有せず、架橋剤なしに架橋し難いため、その含有割合は少ない方が望ましい。より具体的には、シリコン含有ポリマー(A1)とシリコン含有ポリマー(A2)とが含有されている場合、シリコン含有ポリマー(A1)100重量部に対し、シリコン含有ポリマー(A2)の配合割合は、400重量部以下であることが望ましい。   When the silicon-containing polymer (A2) is contained in addition to the silicon-containing polymer (A1), the silicon-containing polymer (A2) does not have a —SiH group and is difficult to crosslink without a crosslinking agent. It is better to have less. More specifically, when the silicon-containing polymer (A1) and the silicon-containing polymer (A2) are contained, the blending ratio of the silicon-containing polymer (A2) is 100 parts by weight of the silicon-containing polymer (A1). The amount is desirably 400 parts by weight or less.

また、本発明においては、上記シリコン含有ポリマー(A1)に加えて、シリコン含有ポリマー(A2)が含まれている場合には、好ましくは、置換基R11〜R1n及び置換基R21〜R2nにおけるHである置換基の割合は、置換基R11〜R1n及び置換基R21〜R2nの合計を100モル%とし、シリコン含有ポリマー(A1)とシリコン含有ポリマー(A2)との混合物の重量平均分子量Mwとしたときに、図4の破線Aで囲まれている範囲内とされる。この範囲外では、Si−O−Si結合の生成による架橋が進行し難くなったりする。 In the present invention, when the silicon-containing polymer (A2) is contained in addition to the silicon-containing polymer (A1), the substituents R 11 to R 1n and the substituents R 21 to R are preferable. the proportion of substituent is H in 2n is the sum of the substituents R 11 to R 1n and substituents R 21 to R 2n is 100 mole%, a mixture of silicon-containing polymer (A1) and the silicon-containing polymer (A2) When the weight average molecular weight Mw is, it is within the range surrounded by the broken line A in FIG. Outside this range, crosslinking due to the generation of Si—O—Si bonds may not proceed easily.

いずれの場合においても、図4の破線Aで囲まれている範囲内である場合には、本発明に従って、Si−O−Si結合が速やかに形成され、架橋が進行する。   In any case, in the range surrounded by the broken line A in FIG. 4, according to the present invention, Si—O—Si bonds are rapidly formed and crosslinking proceeds.

なお、上記混合物の重量平均分子量とは、例えば、シリコン含有ポリマー(A1)の100分率をx(%)、シリコン含有ポリマー(A2)の重量含有率をY(%)とし、シリコン含有ポリマー(A1)の重量平均分子量MA1、シリコン含有ポリマー(A2)の重量平均分子量MA2とした場合、(x・MA1+Y・MA2)/100で表されることになる。   The weight average molecular weight of the above mixture is, for example, 100% fraction of the silicon-containing polymer (A1) as x (%), and the weight content of the silicon-containing polymer (A2) as Y (%). When the weight average molecular weight MA1 of A1) and the weight average molecular weight MA2 of the silicon-containing polymer (A2) are represented, (x · MA1 + Y · MA2) / 100.

本発明において用いられる化合物(B)は、活性光線もしくは放射線の照射により酸または塩基を発生する化合物である。このような化合物については、特に限定されないが、酸を発生させる化合物としては、例えば、オニウム塩などが挙げられる。より具体的には、ジアゾニウム、ホスホニウム、及びヨードニウムのBF4 -、PF6 -、SBF6 -、ClO4 -などの塩や、その他、有機ハロゲン化合物、有機金属、及び有機ハロゲン化物などが挙げられる。さらに具体的には、酸を発生させる化合物としては、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンアンチモナート、トリフェニルスルホニウムベンゾスルホナート、シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジシクロヘキシル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジシクロヘキシルスルホニルシクロヘキサノン、ジメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート等のスルホニウム塩化合物、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート等のヨードニウム塩、N−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホナート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The compound (B) used in the present invention is a compound that generates an acid or a base upon irradiation with actinic rays or radiation. Such a compound is not particularly limited, and examples of the compound that generates an acid include onium salts. More specifically, salts of diazonium, phosphonium, and iodonium such as BF 4 , PF 6 , SBF 6 , and ClO 4 , and other organic halogen compounds, organic metals, and organic halides can be used. . More specifically, the acid generating compound includes triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonate, triphenylsulfonium trifluoromethaneantimonate, triphenylsulfonium benzosulfonate, cyclohexylmethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate. Sulfonium salt compounds such as dicyclohexyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, dicyclohexylsulfonylcyclohexanone, dimethyl (2-oxocyclohexyl) sulfonium trifluoromethanesulfonate, iodonium salts such as diphenyliodonium trifluoromethanesulfonate, N-hydroxy Succinimide trifluoromethanesulfonate, etc. Including but not limited to.

上記活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生させる化合物(B)は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。   Only 1 type may be used for the compound (B) which generate | occur | produces the acid by irradiation of the said actinic light or a radiation, and 2 or more types may be used together.

上記活性光線もしくは放射線の照射により酸を発生させる化合物としては特に限定されないが、好ましくは、より反応性の高いオニウム塩、ジアゾニウム塩、及びスルホン酸エステルからなる群から選択した少なくとも1種の化合物が用いられる。   The compound that generates an acid upon irradiation with actinic rays or radiation is not particularly limited, but preferably, at least one compound selected from the group consisting of a more reactive onium salt, diazonium salt, and sulfonate ester is used. Used.

上記酸を発生させる化合物の含有割合は、上記シリコン含有ポリマー(A1)及び必要に応じて追加されるシリコン含有ポリマー(A2)の合計である樹脂分100重量部に対し、0.05〜50重量部の範囲であることが望ましい。すなわち、樹脂分100重量部に対し、0.5〜30重量部の割合とすることが望ましい。0.05重量部未満では、感度が十分でないことがあり、薄膜パターンの形成が困難となることがあり、50重量部を超えると、均一に感光性組成物を塗布することが困難となり、さらに現像後に残渣が生じ易くなることがある。   The content ratio of the compound that generates the acid is 0.05 to 50 weights with respect to 100 parts by weight of the resin component that is the total of the silicon-containing polymer (A1) and the silicon-containing polymer (A2) added as necessary. It is desirable to be in the range of parts. That is, it is desirable to set it as the ratio of 0.5-30 weight part with respect to 100 weight part of resin parts. If it is less than 0.05 parts by weight, the sensitivity may not be sufficient, and it may be difficult to form a thin film pattern. If it exceeds 50 parts by weight, it is difficult to uniformly apply the photosensitive composition. Residues may easily occur after development.

これらの感光剤に加え、より感度を高めるために、さらに増感剤を加えてもよい。好適な増感剤としては、具体的には、ベンゾフェノン、p,p′−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、p,p′−テトラエチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、アントロン、9−エトキシアントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−T、9,10−ジフェニルアントラセン、9−フルオレノン、アセトフェノン、フェナントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミド、アントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1,2−ベンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフトキノン、3,3′−カルボニル−ビス(5,7−ジメトキシカルボニルクマリン)及びコロネン等であるがこれらに限定されるものではない。   In addition to these photosensitizers, a sensitizer may be further added to increase sensitivity. Specific examples of suitable sensitizers include benzophenone, p, p′-tetramethyldiaminobenzophenone, p, p′-tetraethylaminobenzophenone, 2-chlorothioxanthone, anthrone, 9-ethoxyanthracene, anthracene, pyrene, Perylene, phenothiazine, benzyl, acridine orange, benzoflavin, cetoflavin-T, 9,10-diphenylanthracene, 9-fluorenone, acetophenone, phenanthrene, 2-nitrofluorene, 5-nitroacenaphthene, benzoquinone, 2-chloro-4- Nitroaniline, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitroaniline, N-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, picramide, anthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-tert-butylant Laquinone, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9-benzanthrone, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 3,3′-carbonyl-bis (5,7 -Dimethoxycarbonylcoumarin) and coronene, but are not limited thereto.

本発明においては、活性光線もしくは放射線の照射により塩基を発生させる化合物を化合物(B)として用いてもよい。このような塩基を発生させる化合物としては、コバルトアミン錯体、o-アシルオキシム、カルバミン酸誘導体、ホルムアミド誘導体、第4級アンモニウム塩、トシルアミン、カルバメート、アミンイミド化合物などを挙げることができる。具体的には、2−ニトロベンジルカルバメート、2,5−ジニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、N−シクロヘキシル−4−メチルフェニルスルホンアミド、1,1−ジメチル−2−フェニルエチル−N−イソプロピルカルバメート等が好適に用いることができる。   In the present invention, a compound that generates a base upon irradiation with actinic rays or radiation may be used as the compound (B). Examples of the compound that generates such a base include cobalt amine complexes, o-acyl oximes, carbamic acid derivatives, formamide derivatives, quaternary ammonium salts, tosyl amines, carbamates, amine imide compounds, and the like. Specifically, 2-nitrobenzylcarbamate, 2,5-dinitrobenzylcyclohexylcarbamate, N-cyclohexyl-4-methylphenylsulfonamide, 1,1-dimethyl-2-phenylethyl-N-isopropylcarbamate and the like are preferable. Can be used.

上記塩基を発生させる化合物(B)として、好ましくは、活性光線もしくは放射線の照射により塩基を発生させるアミンイミド化合物が好適に用いられる。このようなアミンイミド化合物については、活性光線もしくは放射線が照射された際に塩基を発生する限り特に限定されない。このようなアミンイミド化合物としては、例えば、下記の一般式(3)または(4)で表される化合物が挙げられる。   As the compound (B) that generates a base, an amine imide compound that generates a base by irradiation with actinic rays or radiation is preferably used. Such an amine imide compound is not particularly limited as long as it generates a base when irradiated with actinic rays or radiation. Examples of such amine imide compounds include compounds represented by the following general formula (3) or (4).

Figure 2007043055
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Figure 2007043055
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なお、一般式(3)及び(4)において、R1、R2、R3は独立に水素、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、炭素数1〜8のアルキリデン基、炭素数4〜8のシクロアルキル基、炭素数4〜8のシクロアルケニル基、炭素数1〜6のフェノキシアルキル基、フェニル基、電子供与性基及び/または電子吸引性基が置換したフェニル基、ベンジル基、電子供与性基及び/または電子吸引性基が置換したベンジル基等が挙げられる。炭素数1〜8のアルキル基としては、直鎖上のアルキル基の他に、置換基を有するアルキル基、例えばイソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基等も含む。これらの置換基の中で、合成の簡便性、アミンイミドの溶解性等の点から、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜6のフェノキシアルキル基が好ましい。また、R4は独立に炭素数1〜5のアルキル基、水酸基、炭素数4〜8のシクロアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フェニル基を表す。上記一般式(3)中のAr1は芳香族基であり、このようなアミンイミド化合物は、例えば特開2003−35949号に開示されているように、本願出願前において知られており、かつ一般的に入手可能である。上記一般式(4)中のAr2は芳香族基である。 In the general formulas (3) and (4), R 1 , R 2 and R 3 are independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. An alkylidene group, a cycloalkyl group having 4 to 8 carbon atoms, a cycloalkenyl group having 4 to 8 carbon atoms, a phenoxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, an electron donating group and / or an electron withdrawing group substituted. Examples thereof include a benzyl group substituted with a phenyl group, a benzyl group, an electron donating group and / or an electron withdrawing group. As a C1-C8 alkyl group, the alkyl group which has a substituent other than a linear alkyl group, for example, an isopropyl group, an isobutyl group, t-butyl group etc. are included. Among these substituents, from the viewpoint of ease of synthesis, solubility of amine imide, etc., an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a cycloalkyl group having 6 to 8 carbon atoms, and a phenoxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Is preferred. R 4 independently represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group, a cycloalkyl group having 4 to 8 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group. Ar 1 in the general formula (3) is an aromatic group, and such an amine imide compound is known prior to the filing of the present application as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-35949. Are available. Ar 2 in the general formula (4) is an aromatic group.

上記アミンイミド化合物は、活性光線もしくは放射線が照射されると、1級もしくは2級アミンを発生させる化合物に比べて、塩基発生効率が高い。従って、露光時間の短縮、ひいては製造工程の短縮を図ることができ、望ましい。   The amine imide compound has higher base generation efficiency than a compound that generates a primary or secondary amine when irradiated with actinic rays or radiation. Therefore, it is possible to shorten the exposure time and hence the manufacturing process, which is desirable.

上記塩基を発生させる化合物(B)は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なお、塩基を発生させる化合物(B)の含有割合は、上記樹脂分100重量部に対し通常、0.05〜50重量部の範囲とすることが望ましい。0.05重量部未満では、感度が低下し、薄膜パターンの形成が困難となることがある。50重量部を超えると、感光性組成物を均一に塗布することが困難となり、現象後に残渣が生じやすくなるおそれがある。   As for the said compound (B) which generate | occur | produces the base, only 1 type may be used and 2 or more types may be used together. In addition, it is desirable that the content ratio of the compound (B) that generates a base is usually in the range of 0.05 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin. If it is less than 0.05 part by weight, the sensitivity may be lowered, and it may be difficult to form a thin film pattern. When the amount exceeds 50 parts by weight, it is difficult to uniformly apply the photosensitive composition, and a residue may be easily generated after the phenomenon.

なお、光酸発生剤と光塩基発生剤は、最適なレジスト形状を得るために、それぞれを2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   In addition, in order to obtain an optimal resist shape, you may use a photoacid generator and a photobase generator in combination of 2 or more types, respectively.

本発明においては、上記シリコン含有ポリマー(A1)、任意に添加されるシリコン含有ポリマー(A2)と、上記化合物(B)とに加えて適宜の溶剤が添加され得る。溶剤の添加により、塗布が容易な感光性組成物を容易に提供することができる。使用する溶剤については、上記シリコン含有ポリマー(A1)を溶解し得る限り、特に限定されないが、ベンゼン、キシレン、トルエン、エチルベンゼン、スチレン、トリメチルベンゼン、ジエチルベンゼンなどの芳香族炭化水素化合物;シクロヘキサン、シクロヘキセン、ジペンテン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサン、n−ヘプタン、イソヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、n−ノナン、イソノナン、n−デカン、イソデカン、テトラヒドロナフタレン、スクワランなどの飽和または不飽和炭化水素化合物;ジエチルエーテル、ジ−n−プロピルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、ジフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、p−メンタン、o−メンタン、m−メンタン;ジプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどのエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルアミルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルセロソルブ、酢酸エチルセロソルブ、酢酸ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、乳酸イソアミル、ステアリン酸ブチルなどのエステル類などが挙げられる。これらの溶剤は、単独あるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。   In the present invention, an appropriate solvent may be added in addition to the silicon-containing polymer (A1), the optionally added silicon-containing polymer (A2), and the compound (B). By adding a solvent, a photosensitive composition that can be easily applied can be easily provided. The solvent to be used is not particularly limited as long as it can dissolve the silicon-containing polymer (A1). However, aromatic hydrocarbon compounds such as benzene, xylene, toluene, ethylbenzene, styrene, trimethylbenzene, and diethylbenzene; cyclohexane, cyclohexene, Saturated or unsaturated hydrocarbons such as dipentene, n-pentane, isopentane, n-hexane, isohexane, n-heptane, isoheptane, n-octane, isooctane, n-nonane, isononane, n-decane, isodecane, tetrahydronaphthalene, squalane Compound: diethyl ether, di-n-propyl ether, di-isopropyl ether, dibutyl ether, ethyl propyl ether, diphenyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethyl Glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol di Propyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl Cyclohexane, methylcyclohexane, p-menthane, o-menthane, m-menthane; ethers such as dipropyl ether, dibutyl ether; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, methyl amyl ketone, cyclopentanone Ketones such as cyclohexanone and cycloheptanone; ethyl acetate, methyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isoamyl lactate, stearin And esters such as butyl acid. These solvents can be used alone or in combination of two or more.

本発明に係る薄膜トランジスタにおいて用いられる上記シリコン含有感光性組成物における上記溶剤の使用割合は、感光性組成物を塗工し、感光性組成物層を形成する際に、均一に塗工されるように適宜選択すればよい。好ましくは、感光性組成物の濃度は、固形分濃度で、0.5〜60重量%、より好ましくは、2〜40重量%程度とされる。   The usage ratio of the solvent in the silicon-containing photosensitive composition used in the thin film transistor according to the present invention is such that it is uniformly applied when the photosensitive composition is applied to form the photosensitive composition layer. May be selected as appropriate. Preferably, the concentration of the photosensitive composition is 0.5 to 60% by weight, more preferably about 2 to 40% by weight in terms of solid content.

上記感光性組成物には、必要に応じて、さらに、他の添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、充填剤、顔料、染料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、pH調整剤、分散剤、分散助剤、表面改質剤、可塑剤、可塑促進剤、タレ防止剤などが挙げられる。   You may add another additive to the said photosensitive composition further as needed. Such additives include fillers, pigments, dyes, leveling agents, antifoaming agents, antistatic agents, UV absorbers, pH adjusters, dispersants, dispersion aids, surface modifiers, plasticizers, plasticizers. Examples include accelerators and sagging inhibitors.

上記シリコン含有感光性組成物によるゲート絶縁膜やパッシベーション膜を形成するための薄膜パターンの形成方法を次に説明する。この薄膜パターンの形成方法は、例えば図1(a)に示すように、本発明に係る感光性組成物からなる感光性組成物層1を形成する工程と、次に、感光性組成物層1をパターンに応じたフォトマスク3を用いて選択的に露光してパターン状の潜像1Aを形成する工程(図1(b))と、潜像が形成された感光層1Bをアルカリ水溶液にて現像する工程(図1(c))とを備える。ここで、現像とは、アルカリ水溶液に、潜像が形成された感光層1Bを浸漬する操作の他、該感光層1Bの表面をアルカリ水溶液で洗い流す操作、あるいはアルカリ水溶液を上記感光層1B表面に噴射する操作など、アルカリ水溶液で感光層1Bを処理する様々な操作を含むものとする。   Next, a method for forming a thin film pattern for forming a gate insulating film or a passivation film using the above-mentioned silicon-containing photosensitive composition will be described. For example, as shown in FIG. 1A, the thin film pattern is formed by a step of forming a photosensitive composition layer 1 made of the photosensitive composition according to the present invention, and then a photosensitive composition layer 1. Are selectively exposed using a photomask 3 corresponding to the pattern to form a patterned latent image 1A (FIG. 1B), and the photosensitive layer 1B on which the latent image is formed is washed with an alkaline aqueous solution. And a developing step (FIG. 1C). Here, development means an operation of immersing the photosensitive layer 1B on which a latent image is formed in an alkaline aqueous solution, an operation of washing the surface of the photosensitive layer 1B with an alkaline aqueous solution, or an alkaline aqueous solution on the surface of the photosensitive layer 1B. It includes various operations for treating the photosensitive layer 1B with an alkaline aqueous solution, such as a spraying operation.

なお、現像液としては、アルカリ水溶液に限らず、酸性水溶液や各種溶媒を用いてもよい。溶媒としては、前述した各種溶剤が挙げられる。酸性水溶液としては、シュウ酸、ギ酸、酢酸等が挙げられる。   The developing solution is not limited to an alkaline aqueous solution, and an acidic aqueous solution or various solvents may be used. Examples of the solvent include the various solvents described above. Examples of the acidic aqueous solution include oxalic acid, formic acid, acetic acid and the like.

上記感光性組成物層を形成する工程は、特に限定されないが、例えば本発明に係る感光性組成物を図1に示す基板2上に付与し、感光性組成物層1を形成する方法が挙げられる。この場合の具体的な方法としては、一般的な塗工方法を用いることができ、例えば、浸漬塗工、ロール塗工、バー塗工、刷毛塗工、スプレー塗工、スピン塗工、押出塗工、グラビア塗工などを使用することができる。感光性組成物が塗工される基板としては、シリコン基板、ガラス基板、金属板、プラスチックス板などが用途に応じて用いられる。感光性組成物層の厚さは、用途によって異なるが、10nm〜10μmが目安となる。基板上に塗工された感光性組成物層は、感光性樹脂を溶解させるために溶剤を用いた場合、その溶剤を乾燥させるために加熱処理することが望ましい。加熱処理温度は、一般には40℃〜200℃であり、溶剤の沸点や蒸気圧に応じて適宜選択される。   Although the process of forming the said photosensitive composition layer is not specifically limited, For example, the method of providing the photosensitive composition which concerns on this invention on the board | substrate 2 shown in FIG. 1, and forming the photosensitive composition layer 1 is mentioned. It is done. As a specific method in this case, a general coating method can be used, for example, dip coating, roll coating, bar coating, brush coating, spray coating, spin coating, extrusion coating. Work, gravure coating, etc. can be used. As a substrate to which the photosensitive composition is applied, a silicon substrate, a glass substrate, a metal plate, a plastics plate, or the like is used depending on the application. The thickness of the photosensitive composition layer varies depending on the use, but 10 nm to 10 μm is a standard. When the photosensitive composition layer coated on the substrate uses a solvent to dissolve the photosensitive resin, it is desirable to heat-treat the solvent to dry the solvent. The heat treatment temperature is generally 40 ° C. to 200 ° C., and is appropriately selected according to the boiling point and vapor pressure of the solvent.

感光性組成物層を基板上に形成し、必要に応じて加熱処理した後、該感光性組成物層をフォトマスクで被覆して光をパターン状に照射する。これにより、必要なパターン形状の潜像を形成することができる。フォトマスクとしては、市販されている一般的なものを用いればよい。   A photosensitive composition layer is formed on a substrate, heat-treated as necessary, and then the photosensitive composition layer is covered with a photomask and irradiated with light in a pattern. Thereby, a latent image having a necessary pattern shape can be formed. What is necessary is just to use the common thing marketed as a photomask.

光源としては、超高圧水銀灯、Deep UV ランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。これらの光源は、光酸発生剤、光塩基発生剤及び増感剤の感光波長に応じて適宜選択される。光の照射エネルギーは、所望の薄膜の厚みや光酸発生剤、光塩基発生剤及び増感剤の種類にもよるが、一般に、10〜1000mJ/cm2が用いられる。10mJ/cm2よりも小さいと、シリコン含有ポリマーが十分に感光しない。また、1000mJ/cm2より大きいと露光時間が長くなるおそれがあり、薄膜パターンの時間あたりの製造効率が低下するおそれがある。 As the light source, an ultrahigh pressure mercury lamp, a deep UV lamp, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an excimer laser, or the like can be used. These light sources are appropriately selected according to the photosensitive wavelength of the photoacid generator, photobase generator and sensitizer. The light irradiation energy is generally 10 to 1000 mJ / cm 2 , although it depends on the desired thickness of the thin film and the type of photoacid generator, photobase generator and sensitizer. When it is less than 10 mJ / cm 2 , the silicon-containing polymer is not sufficiently exposed. On the other hand, if it is larger than 1000 mJ / cm 2 , the exposure time may be prolonged, and the production efficiency per time of the thin film pattern may be lowered.

パターン形状に光照射された感光性組成物層の露光部分では、上記のようにシリコン含有ポリマー(A1)の−SiH基が露光により化合物(B)から生じた酸または塩基の作用により空気中の水分と反応し、隣接するポリマーの−SiH基と反応する。その結果、Si−O−Si結合が生成し、架橋が進行した結果、現像液に不溶となる。そのため、露光部分では架橋が進行した結果、アルカリ現像液に不溶となる。露光後の感光性組成物層を現像液を用いて現像することにより、感光性組成物層の未露光部分が現像液に溶解して除去され、露光部分が基板上に残る。その結果、パターンが形成される。このパターンは、未露光部分が除去されることから、ネガ型パターンといわれるものである。   In the exposed portion of the photosensitive composition layer irradiated with light in the pattern shape, as described above, the —SiH group of the silicon-containing polymer (A1) is exposed in the air by the action of the acid or base generated from the compound (B) upon exposure. Reacts with moisture and reacts with -SiH groups of adjacent polymers. As a result, Si—O—Si bonds are generated and crosslinking proceeds, resulting in insolubility in the developer. Therefore, as a result of the progress of crosslinking in the exposed portion, it becomes insoluble in the alkaline developer. By developing the photosensitive composition layer after exposure using a developer, the unexposed portion of the photosensitive composition layer is dissolved and removed in the developer, and the exposed portion remains on the substrate. As a result, a pattern is formed. This pattern is called a negative pattern because unexposed portions are removed.

現像液としては、防爆設備が不要であり、腐蝕等による設備負担も少ないので、アルカリ水溶液が好ましく用いられる。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、珪酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液が挙げられる。現像に要する時間は、感光性組成物層の厚みや溶剤の種類にもよるが、一般には、10秒〜5分である。現像後に用いられた薄膜パターンは、蒸留水で洗浄され、薄膜上に残留しているアルカリ水溶液を除去することが好ましい。   As the developer, an explosion-proof facility is unnecessary, and the burden on the facility due to corrosion or the like is small, so an alkaline aqueous solution is preferably used. For example, alkaline aqueous solutions, such as tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, sodium silicate aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, are mentioned. The time required for development depends on the thickness of the photosensitive composition layer and the type of solvent, but is generally 10 seconds to 5 minutes. The thin film pattern used after development is preferably washed with distilled water to remove the aqueous alkali solution remaining on the thin film.

本発明に係る薄膜トランジスタでは、上記のようにして形成される薄膜パターンによりゲート絶縁膜が形成される。この場合、上記のように、ゲート絶縁膜の形成に際し、大がかりな真空装置を必要としない。従って、ゲート絶縁膜を安価にかつ効率良く形成することができる。   In the thin film transistor according to the present invention, the gate insulating film is formed by the thin film pattern formed as described above. In this case, as described above, a large-scale vacuum apparatus is not required for forming the gate insulating film. Therefore, the gate insulating film can be formed inexpensively and efficiently.

加えて、ゲート絶縁膜が上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜により形成されているので、後述する実験例から明らかなように、移動度を高めることができ、かつオンオフ電流値を高めることができる。   In addition, since the gate insulating film is formed of the crosslinked film of the above-mentioned silicon-containing photosensitive composition, as can be seen from the experimental examples described later, the mobility can be increased and the on / off current value can be increased. it can.

また、本発明に係る薄膜トランジスタでは、好ましくは、パッシベーション膜がさらに備えられ、このパッシベーション膜もまた上記シリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜からなる。この場合においても、従来のPVAフィルムからなるパッシベーション膜を用いた場合に比べて、高温高湿度下における保護性能を高めることができる。   In the thin film transistor according to the present invention, preferably, a passivation film is further provided, and this passivation film is also a thin film formed using the above-mentioned silicon-containing photosensitive composition. Even in this case, the protection performance under high temperature and high humidity can be improved as compared with the case where a passivation film made of a conventional PVA film is used.

本発明に係る薄膜トランジスタは、上記のように、ゲート絶縁膜が上記特定のシリコン含有感光性組成物の架橋膜により構成されていることにより、その他の構造については特に限定されるものではない。すなわち、半導体層と、半導体層に接するように設けられたソース電極及びドレイン電極及びゲート電極と、ゲート電極と半導体層との間に配置された上記ゲート絶縁膜とを備える電界効果型の薄膜トランジスタである限り、その物理的な構造は特に限定されるものではない。このような電界効果型の薄膜トランジスタの具体的な構造例を、図2及び図3に例示的に示す。   In the thin film transistor according to the present invention, as described above, the gate insulating film is constituted by the crosslinked film of the specific silicon-containing photosensitive composition, and therefore other structures are not particularly limited. That is, a field effect thin film transistor including a semiconductor layer, a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode provided in contact with the semiconductor layer, and the gate insulating film disposed between the gate electrode and the semiconductor layer. As long as there is a physical structure, it is not particularly limited. Specific examples of the structure of such a field effect thin film transistor are illustrated in FIGS.

図2に示す薄膜トランジスタ11では、基板12上に、ゲート電極13が形成されている。ゲート電極13を覆うように、ゲート絶縁膜14が形成されている。このゲート絶縁膜14が、上記特定のシリコン含有感光性組成物の架橋膜により構成されている。そして、ゲート絶縁膜14上に、半導体層15が積層されている。半導体層15に接するように、ソース電極16及びドレイン17電極が形成されている。また、半導体層15、ソース電極16及びドレイン電極17を覆うようにパッシベーション膜18が形成されている。その上に、ドレイン電極17に連なるITO電極19が形成されている。   In the thin film transistor 11 shown in FIG. 2, the gate electrode 13 is formed on the substrate 12. A gate insulating film 14 is formed so as to cover the gate electrode 13. The gate insulating film 14 is constituted by a crosslinked film of the specific silicon-containing photosensitive composition. A semiconductor layer 15 is stacked on the gate insulating film 14. A source electrode 16 and a drain 17 electrode are formed in contact with the semiconductor layer 15. Further, a passivation film 18 is formed so as to cover the semiconductor layer 15, the source electrode 16 and the drain electrode 17. An ITO electrode 19 connected to the drain electrode 17 is formed thereon.

他方、図3に示す薄膜トランジスタ21では、基板22上に、半導体層23が形成されている。半導体層23上に、ゲート絶縁膜24が形成されている。このゲート絶縁膜24が、上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜により形成されている。上記ゲート絶縁膜24上に、ゲート電極25が形成されている。他方、ソース電極26及びドレイン電極27が、上記ゲート絶縁膜24を貫通し、半導体層23に接合されている。   On the other hand, in the thin film transistor 21 shown in FIG. 3, the semiconductor layer 23 is formed on the substrate 22. A gate insulating film 24 is formed on the semiconductor layer 23. The gate insulating film 24 is formed of a crosslinked film of the silicon-containing photosensitive composition. A gate electrode 25 is formed on the gate insulating film 24. On the other hand, the source electrode 26 and the drain electrode 27 penetrate the gate insulating film 24 and are joined to the semiconductor layer 23.

また、パッシベーション膜28がゲート絶縁膜24及びゲート電極25上に形成されている。さらに、上面を平坦化するために、パッシベーション膜29が積層されており、該パッシベーション膜29上に、ドレイン電極27に連なるITO電極30が形成されている。   A passivation film 28 is formed on the gate insulating film 24 and the gate electrode 25. Further, a passivation film 29 is laminated to flatten the upper surface, and an ITO electrode 30 connected to the drain electrode 27 is formed on the passivation film 29.

上記薄膜トランジスタ11,21に示すように、本発明が適用される薄膜トランジスタの構造は特に限定されるものではない。また、本発明に係る薄膜トランジスタにおける半導体層を構成する材料についても特に限定されず、アモルファスシリコン、ポリシリコン、有機半導体などの様々な半導体を用いることができる。ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極についても、適宜の金属からなる電極材料により構成することができる。   As shown in the thin film transistors 11 and 21, the structure of the thin film transistor to which the present invention is applied is not particularly limited. Further, there is no particular limitation on the material forming the semiconductor layer in the thin film transistor according to the present invention, and various semiconductors such as amorphous silicon, polysilicon, and organic semiconductor can be used. The source electrode, the drain electrode, and the gate electrode can also be made of an electrode material made of an appropriate metal.

また、パッシベーション膜18,28,29については、必須ではないが、好ましくは、上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜により構成される。もっとも、パッシベーション膜18,28,29は、SiNなどの無機材料で構成されてもよく、PVAなどの有機材料により構成されてもよい。また、上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜とSiNなどの無機材料やPVAなどの有機材料とを組み合わせて使用し、パッシベーション膜18,28,29が構成されてもよい。   In addition, the passivation films 18, 28, and 29 are not essential, but are preferably formed of a crosslinked film of the silicon-containing photosensitive composition. However, the passivation films 18, 28, and 29 may be made of an inorganic material such as SiN or may be made of an organic material such as PVA. Further, the passivation films 18, 28, and 29 may be configured using a combination of a crosslinked film of the silicon-containing photosensitive composition and an inorganic material such as SiN or an organic material such as PVA.

本発明に係る薄膜トランジスタでは、ゲート絶縁膜が、上記特定のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜からなる。この薄膜は、有機−無機ハイブリッド材料であり、有機材料からなる薄膜と同様に、大がかりな真空装置を必要とすることなく、容易に成膜することができ、しかも緻密な膜構造を有する。従って、安価にゲート絶縁膜を形成し得るだけでなく、得られた薄膜トランジスタにおける移動度及びオンオフ電流比を高めることが可能となる。従って、安価に、高性能の薄膜トランジスタを提供することが可能となる。   In the thin film transistor according to the present invention, the gate insulating film is a thin film formed using the specific silicon-containing photosensitive composition. This thin film is an organic-inorganic hybrid material, and like a thin film made of an organic material, it can be easily formed without requiring a large vacuum device, and has a dense film structure. Therefore, not only can the gate insulating film be formed at low cost, but also the mobility and on / off current ratio in the obtained thin film transistor can be increased. Accordingly, a high-performance thin film transistor can be provided at a low cost.

本発明において、パッシベーション膜が、上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜からなる場合には、パッシベーション膜の耐湿性が高められ、高温高湿下における性能の劣化を抑制することが可能となる。   In the present invention, when the passivation film is made of a crosslinked film of the above-mentioned silicon-containing photosensitive composition, the moisture resistance of the passivation film is enhanced, and it is possible to suppress deterioration of performance under high temperature and high humidity.

本発明に係るゲート絶縁膜では、上記シリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜により構成されているので、本発明に従って安価に成膜でき、しかも性能に優れた薄膜トランジスタを提供することが可能となる。   Since the gate insulating film according to the present invention is composed of a thin film formed using the above-mentioned silicon-containing photosensitive composition, it is possible to provide a thin film transistor that can be formed at low cost and has excellent performance according to the present invention. It becomes possible.

以下、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の辞せ実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention. The present invention is not limited to the following examples.

〔実験例1〕
図1に示した薄膜トランジスタ11を作製した。シリコン基板上に、N型にドープされたシリコンからなるゲート電極13を形成した。しかる後、ゲート絶縁膜以下を、下記の要領で作製した。
[Experimental Example 1]
The thin film transistor 11 shown in FIG. 1 was produced. On the silicon substrate, the gate electrode 13 made of N-type doped silicon was formed. After that, the gate insulating film and below were fabricated in the following manner.

(実施例1)
(ポリマーの調製)
冷却管をつけた100mlのフラスコに、フェニルトリエトキシシラン5g、トリエトキシシラン10g、シュウ酸0.5g、水5ml、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50mlを加え、溶液を得た。半円形型のメカニカルスターラーを用いて溶液を撹拌し、マントルヒーターで70℃・6時間反応させた。次いでエバポレーターを用いて水と縮合反応で生成したエタノールとを除去した。反応終了後、フラスコを室温になるまで放置し、シリコン含有ポリマー混合物を調製した。
Example 1
(Preparation of polymer)
To a 100 ml flask equipped with a condenser, 5 g of phenyltriethoxysilane, 10 g of triethoxysilane, 0.5 g of oxalic acid, 5 ml of water, and 50 ml of propylene glycol monomethyl ether acetate were added to obtain a solution. The solution was stirred using a semicircular type mechanical stirrer and reacted at 70 ° C. for 6 hours with a mantle heater. Next, water and ethanol produced by the condensation reaction were removed using an evaporator. After completion of the reaction, the flask was left to reach room temperature to prepare a silicon-containing polymer mixture.

上記シリコン含有ポリマー混合物100重量部と、化合物(B)としてスルホニウム塩系光酸発生剤(Naphtalimide camphorsulfonate(CAS No.83697−56−7)、ミドリ化学社製、商品名:NAI−106)を5重量部とを、溶剤としてのテトラヒドロフラン1000重量部に溶解し、感光性組成物を調製した。   5 parts of 100 parts by weight of the above silicon-containing polymer mixture and a sulfonium salt photoacid generator (Naphtalide camphorsulfate (CAS No. 83697-56-7) as a compound (B), trade name: NAI-106) Part by weight was dissolved in 1000 parts by weight of tetrahydrofuran as a solvent to prepare a photosensitive composition.

ゲート絶縁膜については、この感光性組成物を、回転数1500rpmでスピン塗工した。塗工後、80℃の熱風オーブンで乾燥させ、膜厚200nmの塗膜を形成した。次に、所定のパターンを有するフォトマスクを介して、塗膜に365nmの波長の紫外線を、照射エネルギーが300mJ/cm2となるように100mW/cm2の紫外線照度で3秒間照射した。照射後、塗膜を80℃の熱風オーブンで2分間加熱した。その後、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38%水溶液により現像を行い、パターニングした後、150℃で1時間加熱し、ゲート絶縁膜を得た。 For the gate insulating film, this photosensitive composition was spin-coated at a rotation speed of 1500 rpm. After coating, it was dried in a hot air oven at 80 ° C. to form a coating film having a thickness of 200 nm. Next, the coating film was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm for 3 seconds at an ultraviolet illuminance of 100 mW / cm 2 so that the irradiation energy was 300 mJ / cm 2 through a photomask having a predetermined pattern. After irradiation, the coating film was heated in a hot air oven at 80 ° C. for 2 minutes. Thereafter, development was performed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide, patterning was performed, and heating was performed at 150 ° C. for 1 hour to obtain a gate insulating film.

上記ゲート絶縁膜を作製した後、Auからなるソース電極及びドレイン電極を、蒸着により形成した。次に、ペンタセンからなる有機半導体層を形成した。有機半導体層の形成に際しては、ペンタセンを1x10-5torrの出力下で、上記ゲート絶縁膜上にペンタセンを昇華させ堆積し、厚み100nmの半導体層を形成した。 After producing the gate insulating film, a source electrode and a drain electrode made of Au were formed by vapor deposition. Next, an organic semiconductor layer made of pentacene was formed. In forming the organic semiconductor layer, pentacene was sublimated and deposited on the gate insulating film under an output of 1 × 10 −5 torr to form a semiconductor layer having a thickness of 100 nm.

このようにして、チャネル長100μm及びチャネル幅10μmの実施例1の薄膜トランジスタを作製した。   Thus, the thin film transistor of Example 1 having a channel length of 100 μm and a channel width of 10 μm was produced.

(比較例1)
ゲート絶縁膜として、SiO2膜を熱酸化により200nmの厚みとなるように形成したことを除いては、実施例1と同様にして薄膜トランジスタを得た。
(Comparative Example 1)
A thin film transistor was obtained in the same manner as in Example 1 except that a SiO 2 film having a thickness of 200 nm was formed by thermal oxidation as the gate insulating film.

(比較例2)
ゲート絶縁膜を、PVA膜を以下のようにして成膜することにより形成したことを除いては実施例1と同様にして薄膜トランジスタを得た。
(Comparative Example 2)
A thin film transistor was obtained in the same manner as in Example 1 except that the gate insulating film was formed by forming a PVA film as follows.

PVA膜の形成は、シリコン基板上において、ポリビニルアルコール溶液(ポリビニルアルコール(日本合成化学製N−300)の2重量%溶液(溶媒は水:メタノール=4:1))をスピンコート法により塗布(2000rpm)し、110℃で加熱することにより硬化させ、厚み200nmのポリビニルアルコール膜をゲート絶縁膜として形成した。   The PVA film is formed by applying a polyvinyl alcohol solution (polyvinyl alcohol (N-300 manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., 2% by weight solution) on a silicon substrate by a spin coating method (solvent: water: methanol = 4: 1)). 2000 rpm) and cured by heating at 110 ° C. to form a 200 nm thick polyvinyl alcohol film as a gate insulating film.

(比較例3)
比較例1で得た薄膜トランジスタの最上部に、比較例2と同じポリビニルアルコールの4重量%溶液をスピンコート法(2000rpm)により成膜、加熱することにより、500nmのパッシベーション膜を形成した。
(Comparative Example 3)
A passivation film of 500 nm was formed on the uppermost portion of the thin film transistor obtained in Comparative Example 1 by depositing and heating the same 4% by weight solution of polyvinyl alcohol as in Comparative Example 2 by spin coating (2000 rpm).

(実施例2)
実施例1でソース電極及びドレイン電極を形成した後、さらに、実施例1のゲート絶縁膜を成膜した工程と同様にして、溶剤としてのテトラヒドロフランの配合量を500重量部とし、スピン塗工時の回転数を1000rpmとし、その他の工程は同様にすることにより、500nmの厚みのパッシベーション膜を形成した。このようにして、パッシベーション膜が上部に積層された薄膜トランジスタを得た。
(Example 2)
After forming the source electrode and the drain electrode in Example 1, the amount of tetrahydrofuran as a solvent is 500 parts by weight in the same manner as in the step of forming the gate insulating film in Example 1, and the spin coating is performed. A passivation film having a thickness of 500 nm was formed by setting the number of rotations to 1000 rpm and performing the other steps in the same manner. In this way, a thin film transistor having a passivation film laminated thereon was obtained.

(実施例3)
実施例1で得た薄膜トランジスタの最上部に、比較例2と同じポリビニルアルコールの4重量%溶液をスピンコート法(2000rpm)により成膜、加熱することにより、500nmのパッシベーション膜を形成した。
(Example 3)
A passivation film of 500 nm was formed on the top of the thin film transistor obtained in Example 1 by depositing and heating the same 4 wt% solution of polyvinyl alcohol as in Comparative Example 2 by spin coating (2000 rpm).

(実施例4)
ゲート絶縁膜をSiOを熱酸化により200nmの厚みとするように形成したことを除いては、実施例2と同様にして薄膜トランジスタを得た。
Example 4
A thin film transistor was obtained in the same manner as in Example 2 except that the gate insulating film was formed to have a thickness of 200 nm by thermal oxidation of SiO 2 .

(評価)
1、初期特性
初期特性として、オンオフ電流比ION/IOFFと、移動度μとを測定した。結果を下記の表1に示す。
(Evaluation)
1. Initial characteristics As initial characteristics, an on / off current ratio I ON / I OFF and mobility μ were measured. The results are shown in Table 1 below.

2、高温促進試験
80℃の温度で15Vの直流電圧をゲート電極とソース電極との間に240時間通電し、高温促進試験を行った。この高温促進試験後のオンオフ電流比及び移動度を実施例2,3において評価した。
2. High temperature acceleration test A 15 V DC voltage was applied between the gate electrode and the source electrode at a temperature of 80 ° C for 240 hours to perform a high temperature acceleration test. The on / off current ratio and mobility after this high temperature acceleration test were evaluated in Examples 2 and 3.

結果を下記の表1に示す。   The results are shown in Table 1 below.

Figure 2007043055
Figure 2007043055

表1から明らかなように、比較例1ではゲート絶縁膜が、緻密なSiO2膜で形成されているため、オンオフ電流比が106と高く、移動度も0.82と高かった。これに対して、比較例2では、ゲート絶縁膜がPVA膜からなるため、オンオフ電流比が105と低く、移動度も0.65(cm2/Vs)と低かった。 As is apparent from Table 1, in Comparative Example 1, the gate insulating film was formed of a dense SiO 2 film, and thus the on / off current ratio was as high as 10 6 and the mobility was as high as 0.82. On the other hand, in Comparative Example 2, since the gate insulating film was made of a PVA film, the on / off current ratio was as low as 10 5 and the mobility was as low as 0.65 (cm 2 / Vs).

これに対して、実施例1〜3では、初期状態において、いずれも、絶縁膜が上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜からなるため、オンオフ電流比が106と高く、移動度についても比較例1と同等であることがわかる。 On the other hand, in Examples 1 to 3, since the insulating film is made of a crosslinked film of the above-mentioned silicon-containing photosensitive composition in the initial state, the on / off current ratio is as high as 10 6 and the mobility is also compared. It turns out that it is equivalent to Example 1.

他方、比較例1では、上記のように、SiO2のCVDによる成膜によりゲート絶縁膜が形成されていたため、高価な真空装置を必要とし、ゲート絶縁膜の製造に長時間を要し、かつコストが高くついた。これに対し、実施例1〜3では、上記のように、シリコン含有感光性溶液を塗工し、光を照射するだけで、容易にゲート絶縁膜を形成することができたので、ゲート絶縁膜の製造コストの低減及び工程の簡略化を図ることが可能であった。 On the other hand, in Comparative Example 1, since the gate insulating film was formed by CVD of SiO 2 as described above, an expensive vacuum device was required, and it took a long time to manufacture the gate insulating film, and Cost was high. On the other hand, in Examples 1 to 3, as described above, the gate insulating film could be easily formed simply by coating the silicon-containing photosensitive solution and irradiating light. The manufacturing cost can be reduced and the process can be simplified.

また、実施例2と実施例3との比較及び実施例4と比較例2との比較から明らかなように、パッシベーション膜が、本発明のシリコン含有感光性組成物により構成されている場合、高温通電促進試験後においても、オンオフ電流比が106と高く、かつ移動度μも初期状態と同等であることがわかる。 Further, as is clear from the comparison between Example 2 and Example 3 and the comparison between Example 4 and Comparative Example 2, when the passivation film is composed of the silicon-containing photosensitive composition of the present invention, the high temperature It can be seen that even after the energization promotion test, the on / off current ratio is as high as 10 6 and the mobility μ is equal to that in the initial state.

〔実験例2〕
下記の表2に示すように、使用したモノマー及び材料を変更し、その他は実施例1と同様にして、種々のシリコン含有ポリマーA−a〜A−aaを実施例1のシリコン含有ポリマーと同様にして作製した。また、表2には、モノマー成分と、シュウ酸またはギ酸と、水と、溶媒としてのプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートとからなる溶液中におけるモノマー成分の濃度(重量%)と、重合条件としての重合温度及び重合時間を併せて示す。さらに、表2に、得られたシリコン含有ポリマーの重量平均分子量Mwと、各シリコン含有ポリマーにおける置換基Hの割合を示す。
[Experimental example 2]
As shown in Table 2 below, the monomers and materials used were changed, and the others were the same as in Example 1, and various silicon-containing polymers Aa to A-aa were the same as the silicon-containing polymer of Example 1. It was made. Table 2 shows the concentration (% by weight) of the monomer component in a solution composed of the monomer component, oxalic acid or formic acid, water, and propylene glycol monoethyl ether acetate as a solvent, and polymerization as a polymerization condition. The temperature and polymerization time are also shown. Furthermore, Table 2 shows the weight average molecular weight Mw of the obtained silicon-containing polymer and the ratio of the substituent H in each silicon-containing polymer.

上記のようにして得られたシリコン含有ポリマーA−f〜A−aaのいずれかを用い、実施例1と同様にしてシリコン含有感光性組成物を用意した。   A silicon-containing photosensitive composition was prepared in the same manner as in Example 1 using any of the silicon-containing polymers Af to A-aa obtained as described above.

上記のようにして用意した各シリコン含有感光性組成物を用い、実施例1と同様にしてウェハ上に塗膜を形成した。その後、実施例1と同様に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38重量%水溶液に塗膜を2分間浸漬し、塗膜の残存性を評価した。また、さらに、各シリコン含有感光性組成物において、上記と同様にして塗膜を形成した後、1週間後に、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドの2.38重量%水溶液に塗膜を2分間浸漬し、残存性を評価した。   A coating film was formed on the wafer in the same manner as in Example 1 using each of the silicon-containing photosensitive compositions prepared as described above. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the coating film was immersed in a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 2 minutes, and the remaining property of the coating film was evaluated. Furthermore, in each silicon-containing photosensitive composition, after forming a coating film in the same manner as described above, one week later, the coating film was immersed in a 2.38 wt% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 2 minutes, Survival was evaluated.

結果を図4に示す。   The results are shown in FIG.

なお、図4の横軸は、上記シリコン含有ポリマーの重量平均分子量Mwを示す。2種以上のシリコン含有ポリマーが用いられている場合には、2種以上のシリコン含有ポリマーの混合物の重量平均分子量が図4のMwに相当する。   In addition, the horizontal axis | shaft of FIG. 4 shows the weight average molecular weight Mw of the said silicon containing polymer. When two or more types of silicon-containing polymers are used, the weight average molecular weight of the mixture of two or more types of silicon-containing polymers corresponds to Mw in FIG.

また、縦軸は、置換基におけるHである置換基の割合(モル%)を示すが、対数グラフとして縦軸は示されている。また、図4では、Hの割合が0である場合をHの割合が0.1モル%である部分の下方に略図的に示した。   The vertical axis shows the ratio (mol%) of the substituent that is H in the substituent, and the vertical axis is shown as a logarithmic graph. In FIG. 4, the case where the ratio of H is 0 is schematically shown below the portion where the ratio of H is 0.1 mol%.

図4において、◎は、塗膜を形成した直後及び1週間後のいずれにおいても、紫外線が照射されていない部分で塗膜が溶解し、フォトマスクに由来するパターンが正確に形成されたことを示す。すなわち、現像性が良好であったことを示す。他方、△は、塗膜形成直後では現像性は良好であったが、1週間後に現像した場合には、現像性が良好でないことを示す。   In FIG. 4, ◎ indicates that the film was dissolved in the part not irradiated with ultraviolet rays immediately after forming the coating film and after 1 week, and the pattern derived from the photomask was accurately formed. Show. That is, the developability was good. On the other hand, Δ indicates that the developability was good immediately after the coating film was formed, but the developability was not good when developed after one week.

他方、図4における×は、塗膜形成直後及び1週間後のいずれにおいても現像が良好に行なわれなかったこと、例えば塗膜が剥離したり、紫外線が照射されている部分においても塗膜が溶解したりしていることを示す。   On the other hand, X in FIG. 4 indicates that the development was not performed well immediately after the formation of the coating film and after one week, for example, the coating film was peeled off or the coating film was exposed even in the portion irradiated with ultraviolet rays. It is dissolved.

図4から明らかなように、破線Aで囲まれている範囲内であれば、塗膜形成直後及び1週間経過後のいずれにおいても現像性が良好であり、かつ塗膜のシリコンウェハからの剥離も生じ難いことがわかる。   As is clear from FIG. 4, if it is within the range surrounded by the broken line A, the developability is good both immediately after the formation of the coating film and after one week has elapsed, and the coating film is peeled off from the silicon wafer. It turns out that it is hard to occur.

Figure 2007043055
Figure 2007043055

(a)〜(c)は、本発明に係る薄膜パターン形成方法を説明するための各工程の断面図。(A)-(c) is sectional drawing of each process for demonstrating the thin film pattern formation method which concerns on this invention. 本発明の薄膜トランジスタの一構造例を示す模式的正面断面図。FIG. 2 is a schematic front cross-sectional view showing a structural example of a thin film transistor of the present invention. 本発明の薄膜トランジスタの他の構造例を示す模式的正面断面図。The typical front sectional view showing other examples of the structure of the thin-film transistor of the present invention. シリコン含有ポリマーの重量平均分子量と、置換基におけるHである置換基の割合(モル%)の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the weight average molecular weight of a silicon containing polymer, and the ratio (mol%) of the substituent which is H in a substituent.

符号の説明Explanation of symbols

1…感光性組成物層
1A…潜像
1B…感光層
1C…薄膜パターン
2…基板
3…フォトマスク
11…薄膜トランジスタ
12…基板
13…ゲート電極
14…ゲート絶縁膜
15…半導体層
16,17…ソースまたはドレイン電極
18…パッシベーション膜
19…ITO電極
21…薄膜トランジスタ
22…基板
23…半導体層
24…ゲート絶縁膜
25…ゲート電極
26,27…ソースまたはドレイン電極
28,29…パッシベーション膜
30…ITO電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive composition layer 1A ... Latent image 1B ... Photosensitive layer 1C ... Thin film pattern 2 ... Substrate 3 ... Photomask 11 ... Thin film transistor 12 ... Substrate 13 ... Gate electrode 14 ... Gate insulating film 15 ... Semiconductor layer 16, 17 ... Source Or drain electrode 18 ... passivation film 19 ... ITO electrode 21 ... thin film transistor 22 ... substrate 23 ... semiconductor layer 24 ... gate insulating film 25 ... gate electrode 26, 27 ... source or drain electrode 28, 29 ... passivation film 30 ... ITO electrode

Claims (9)

半導体層と、半導体層に接するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極と、ゲート電極と半導体層との間に配置されたゲート絶縁膜とを備える電界効果型の薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜がシリコン含有感光性組成物を用いて形成されてなる薄膜により構成されており、前記シリコン含有感光性組成物が、下記の一般式(1)で表わされる構造を有し、R11〜R1nの内少なくとも1つがHである少なくとも1種のシリコン含有ポリマー(A1)と、
活性光線もしくは放射線の照射により、酸または塩基を発生する化合物(B)とを含むことを特徴とする、薄膜トランジスタ。
Figure 2007043055
(式中、R11〜R1nの少なくとも1つはHであり、nは1以上の整数。)
A field-effect thin film transistor comprising a semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode provided in contact with the semiconductor layer, a gate electrode, and a gate insulating film disposed between the gate electrode and the semiconductor layer. The gate insulating film is composed of a thin film formed using a silicon-containing photosensitive composition, and the silicon-containing photosensitive composition has a structure represented by the following general formula (1): At least one silicon-containing polymer (A1) in which at least one of R 11 to R 1n is H;
A thin film transistor comprising: a compound (B) that generates an acid or a base upon irradiation with an actinic ray or radiation.
Figure 2007043055
(In the formula, at least one of R 11 to R 1n is H, and n is an integer of 1 or more.)
パッシベーション膜をさらに備え、該パッシベーション膜が、前記シリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜により形成されている、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。   The thin film transistor according to claim 1, further comprising a passivation film, wherein the passivation film is formed of a thin film formed using the silicon-containing photosensitive composition. 前記シリコン含有ポリマー(A1)の重量平均分子量をMwとし、前記シリコン含有ポリマー(A1)における置換基R11〜R1nの合計を100モル%としたとき、Hである置換基の割合が、重量平均分子量Mwに応じて後述の図4の破線Aで囲まれている範囲内とされている、請求項1または2に記載の薄膜トランジスタ。 When the weight average molecular weight of the silicon-containing polymer (A1) is Mw and the total of substituents R 11 to R 1n in the silicon-containing polymer (A1) is 100 mol%, the ratio of the substituents that are H is weight 3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor is in a range surrounded by a broken line A in FIG. 4 described later according to the average molecular weight Mw. 前記シリコン含有感光性組成物が下記の一般式(2)で示され、R21〜R2nがH以外の原子または官能基である少なくとも1種のポリマー(A2)をさらに含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
Figure 2007043055
(式中、R21〜R2nはH以外の原子または官能基であり、nは1以上の整数。)
The silicon-containing photosensitive composition is represented by the following general formula (2), and further includes at least one polymer (A2) in which R 21 to R 2n are atoms or functional groups other than H. The thin-film transistor of any one of Claims 1-3.
Figure 2007043055
(In the formula, R 21 to R 2n are atoms or functional groups other than H, and n is an integer of 1 or more.)
前記シリコン含有ポリマー(A1)及びシリコン含有ポリマー(A2)の重量平均分子量Mwとし、Hである置換基の割合が前記シリコン含有ポリマー(A1)及び(A2)における置換基R11〜R1n及び置換基R21〜R2nの総合計を100モル%としたとき、重量平均分子量Mwに応じて図4の破線Aで囲まれている範囲内とされている、請求項4に記載の薄膜トランジスタ。 The weight-average molecular weight Mw of the silicon-containing polymer (A1) and the silicon-containing polymer (A2) is set, and the ratio of substituents that are H is the substituents R 11 to R 1n and substitution in the silicon-containing polymers (A1) and (A2). The thin film transistor according to claim 4, wherein the total amount of the groups R 21 to R 2n is 100 mol%, and is in a range surrounded by a broken line A in FIG. 4 according to the weight average molecular weight Mw. 前記化合物(B)が、オニウム塩、ジアゾニウム塩及びスルホン酸エステルからなる群から選択した少なくとも1種の化合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。   The thin film transistor according to claim 1, wherein the compound (B) is at least one compound selected from the group consisting of an onium salt, a diazonium salt, and a sulfonic acid ester. 前記化合物(B)が、活性光線もしくは放射線の照射により塩基を発生するアミンイミド化合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。   The thin-film transistor of any one of Claims 1-5 whose said compound (B) is an amine imide compound which generate | occur | produces a base by irradiation of actinic light or a radiation. 電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜であって、下記の一般式(1)で表わされる構造を有し、R11〜R1nの内少なくとも1つがHである少なくとも1種のシリコン含有ポリマー(A1)と、
活性光線もしくは放射線の放射により、酸または塩基を発生する化合物(B)とを含むことを特徴とする、シリコン含有感光性組成物を用いて形成されている薄膜からなることを特徴とする、ゲート絶縁膜。
Figure 2007043055
(式中、R11〜R1nの少なくとも1つはHであり、nは1以上の整数。)
A gate insulating film of a field effect transistor, which has a structure represented by the following general formula (1), and at least one silicon-containing polymer (A1) in which at least one of R 11 to R 1n is H When,
A gate characterized by comprising a thin film formed using a silicon-containing photosensitive composition, comprising a compound (B) that generates an acid or a base upon irradiation with actinic rays or radiation Insulating film.
Figure 2007043055
(In the formula, at least one of R 11 to R 1n is H, and n is an integer of 1 or more.)
前記シリコン含有感光性組成物が下記の一般式(2)で示され、R21〜R2nがH以外の原子または官能基である少なくとも1種のポリマー(A2)をさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載のゲート絶縁膜。
Figure 2007043055
(式中、R21〜R2nはH以外の原子または官能基であり、nは1以上の整数。)
The silicon-containing photosensitive composition is represented by the following general formula (2), and further includes at least one polymer (A2) in which R 21 to R 2n are atoms or functional groups other than H. The gate insulating film according to claim 8.
Figure 2007043055
(In the formula, R 21 to R 2n are atoms or functional groups other than H, and n is an integer of 1 or more.)
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