JP2015146332A - 保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタを被覆する感光性シロキサン組成物の硬化物からなる保護膜とを含んでなる薄膜トランジスタ基板であって、薄膜トランジスタが酸化物半導体からなる半導体層を有し、感光性シロキサン組成物が、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、感光剤と、溶剤とを含有することを特徴とする、薄膜トランジスタ基板である。
【選択図】図1
Description
薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを被覆する感光性シロキサン組成物の硬化物からなる保護膜と
を含んでなる薄膜トランジスタ基板であって、
前記薄膜トランジスタが酸化物半導体からなる半導体層を有し、
前記感光性シロキサン組成物が、
アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、
感光剤と、
溶剤と
を含有する
ことを特徴とする、薄膜トランジスタ基板が提供される。
前記ポリシロキサンが、
下記式(1)で表わされるシラン化合物と、下記式(2)で表わされるシラン化合物とを塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が1000Å/秒以下であるポリシロキサン(I)と、
RSi(OR1 )3 ・・・(1)
Si(OR1 )4 ・・・(2)
(式中、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、若しくは少なくとも1つのメチレンが酸素で置換されてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、若しくは少なくとも1つの水素がフッ素で置換されてもよい炭素数6〜20のアリール基を表し、R1 は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
少なくとも前記一般式(1)のシラン化合物を酸性若しくは塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン(II)と
を含んでなる感光性シロキサン組成物から形成される、上記の薄膜トランジスタ基板が提供される。
アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、
感光剤と、
溶剤と
を含有する感光性シロキサン組成物を用意する工程と、
前記感光性シロキサン組成物を薄膜トランジスタに塗布し、前記溶剤を乾燥して保護膜前駆体層を形成する工程と、
前記保護膜前駆体層を露光する工程と、
露光した前記保護膜前駆体層を現像する工程と、
現像した前記保護膜前駆体層を加熱硬化させて保護膜を形成する工程と、
加熱硬化させた前記保護膜を具備する薄膜トランジスタを少なくとも1回アニーリングする工程と
を含んでなる製造方法が提供される。
本発明による薄膜トランジスタ基板は、薄膜トランジスタと、その薄膜トランジスタを被覆するシロキサン組成物の硬化物からなる保護膜とを含む。本発明による薄膜トランジスタ基板は、保護膜を複数具備していてもよく、薄膜トランジスタを被覆する保護膜の上に、第二の保護膜を有していてもよい。本明細書において、薄膜トランジスタとは、たとえば表面に電極、電気回路、半導体層及び絶縁層などを具備した基板など、薄膜トランジスタ基板を構成する素子全般をいう。また、基板上に配置される配線としては、ゲート配線、データ配線、2種類以上の配線層接続のためのビア配線等が挙げられる。半導体層としてはアモルファスシリコン半導体、多結晶シリコン半導体、および酸化物半導体が一般的である。本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板は、特に酸化物半導体とアニーリングプロセスによって高い保護特性を得ることができる点で好ましい。従来は、高温アニーリングを可能にするために、保護膜としてPE−CVD法で形成されたシリコン酸化膜や窒化シリコンなどの無機膜が適用されてきたが、これら無機膜にコンタクトホールを形成するためには反応性イオンエッチング等が必要であった。しかし、反応性イオンエッチングは酸化物半導体への劣化を著しく促進させるため、加工後に半導体の性能を回復させるためには後述のアニーリング温度を高くする必要があった。本発明では、保護膜が半導体の劣化を抑え、比較的緩やかなアニーリングで薄膜トランジスタに高い駆動安定性を付与することができる。
感光性シロキサン組成物は、感光剤の種類によってポジ型感光性シロキサン組成物と、ネガ型感光性シロキサン組成物とに分類される。本発明による薄膜トランジスタ基板における保護膜を形成するのに用いる好ましいポジ型感光性シロキサン組成物は、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン(I)および(II)、感光剤としてのジアゾナフトキノン誘導体、ならびに溶剤を含有する。このようなポジ型感光性シロキサン組成物は、露光部が、アルカリ現像液に可溶になることにより現像によって除去されるポジ型感光層を形成する。一方、本発明による薄膜トランジスタ基板における保護膜を形成するのに用いる好ましいネガ型感光性シロキサン組成物は、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン(I)および(II)、光で酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、ならびに溶剤を含んでなることを特徴とする。このようなネガ型感光性シロキサン組成物は、露光部が、アルカリ現像液に不溶になることにより現像後に残るネガ型感光層を形成する。
ポリシロキサンとは、Si−O−Si結合(シロキサン結合)を主鎖とするポリマーのことを言う。また本明細書において、ポリシロキサンには、一般式(RSiO1.5)nで表わされるシルセスキオキサンポリマーも含まれるものとする。
RSi(OR1 )3 ・・・(1)
Si(OR1 )4 ・・・(2)
(式中、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、若しくは少なくとも1つのメチレンが酸素で置換されてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、若しくは少なくとも1つの水素がフッ素で置換されてもよい炭素数6〜20のアリール基を表し、R1 は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
ポリシロキサン(I)および(II)のTMAH水溶液に対する溶解速度は、次のようにして測定し、算出する。
本発明における、光によってパターンを形成する感光性シロキサン組成物は、その成分として種々の感光剤を含む。ポジ型感光性シロキサン組成物に用いられる感光剤としては、ジアゾナフトキノン誘導体が挙げられ、ネガ型感光性シロキサン組成物に用いられる感光剤としては、光を照射すると分解してシラノール基の縮合を促進させる硬化助剤が挙げられる。以下、それぞれの感光剤について説明する。
本発明におけるジアゾナフトキノン誘導体は、フェノール性水酸基を有する化合物にナフトキノンジアジドスルホン酸がエステル結合した化合物であり、特に構造について制限されないが、好ましくはフェノール性水酸基を1つ以上有する化合物とのエステル化合物であることが好ましい。ナフトキノンジアジドスルホン酸としては、4−ナフトキノンジアジドスルホン酸、あるいは5−ナフトキノンジアジドスルホン酸を用いることができる。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物はi線(波長365nm)領域に吸収を持つため、i線露光に適している。また、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物は広範囲の波長領域に吸収が存在するため、広範囲の波長での露光に適している。露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を選択することが好ましい。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を混合して用いることもできる。
本発明に用いられる硬化助剤としては、光を照射すると分解してシラノール基の縮合を促進させるものがある。組成物を光硬化させる活性物質である酸を放出する光酸発生剤、塩基を放出する光塩基発生剤等があげられる。ここで、光としては、可視光、紫外線、または赤外線等を挙げることができる。特に、薄膜トランジスタの製造に用いられる紫外線によって、酸あるいは塩基を発生させるものが好ましい。
R+X− (A)
ここで、R+は水素、炭素原子もしくはその他ヘテロ原子で修飾されたアルキル基、アリール基、アルケニル基、アシル基、およびアルコキシル基からなる群から選択される有機イオン、例えばジフェニルヨードニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオンを表す。
SbY6 −
AsY6 −
Ra pPY6−p −
Ra qBY4−q −
Ra qGaY4−q −
RaSO3 −
(RaSO2)3C−
(RaSO2)2N−
RbCOO−
SCN−
(式中、Yはハロゲン原子であり、Raは、フッ素、ニトロ基、およびシアノ基から選択された置換基で置換された、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基であり、Rbは、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、pは0〜6の数であり、qは0〜4の数である。)
溶剤としては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、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プロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、PGMEA、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類などが挙げられる。これらの溶剤は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。溶剤の配合比は、塗布方法や塗布後の膜厚の要求によって異なる。例えば、スプレーコートの場合は、ポリシロキサンと任意の成分との総重量を基準として、90重量%以上になったりするが、ディスプレイの製造で使用される大型ガラス基板のスリット塗布では、通常50重量%以上、好ましくは60重量%以上、通常90重量%以下、好ましくは85重量%以下とされる。
また、本発明による感光性シロキサン組成物は必要に応じてその他の任意の成分を含んでいてもよい。そのような成分としては、界面活性剤などが挙げられる。
感光性シロキサン組成物を、薄膜トランジスタに塗布し、加熱することによって保護膜(硬化膜)を具備する薄膜トランジスタ基板が得られる。その際、所望のマスクを介して露光、現像を行うことによりコンタクトホールなどのパターンが形成される。
本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板の製造方法において、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、感光剤と、溶剤とを含有する感光性シロキサン組成物を用意する。感光性シロキサン組成物の各構成成分の詳細については、上述の通りである。
本発明における塗布工程は、上記の感光性シロキサン組成物を薄膜トランジスタ表面に塗布することで行われる。この塗布工程は、一般的な塗布方法、即ち、浸漬塗布、ロールコート、バーコート、刷毛塗り、スプレーコート、ドクターコート、フローコート、スピンコート、スリット塗布等、従来感光性組成物の塗布方法として知られた任意の方法により行うことができる。必要に応じて1回又は2回以上繰り返して塗布することにより、保護膜前駆体層を所望の膜厚とすることができる。
保護膜前駆体層を形成した後、該層をさらに乾燥させ、且つ溶剤残存量を減少させるため、該層をプリベーク(加熱処理)することが好ましい。プリベーク工程は、一般に70〜150℃、好ましくは90〜130℃の温度で、ホットプレートによる場合には10〜180秒間、好ましくは30〜90秒間、クリーンオーブンによる場合には1〜5分間実施することができる。プリベークの前にスピンや真空による溶剤除去工程が含まれることが好ましい。
保護膜前駆体層を形成させた後、その表面に光照射を行う。光照射に用いる光源は、パターン形成方法に従来使用されている任意のものを用いることができる。このような光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライド、キセノン等のランプやレーザーダイオード、LED等を挙げることができる。照射光としてはg線、h線、i線などの紫外線が通常用いられる。半導体のような超微細加工を除き、数μmから数十μmのパターニングでは360〜430nmの光(高圧水銀灯)を使用することが一般的である。中でも、液晶表示装置の場合には430nmの光を使用することが多い。照射光のエネルギーは、光源や保護膜前駆体層の膜厚にもよるが、一般にジアゾナフトキノン誘導体のポジ型の場合、20〜2000mJ/cm2、好ましくは50〜1000mJ/cm2とする。照射光エネルギーが20mJ/cm2よりも低いと十分な解像度が得られないことがあり、反対に2000mJ/cm2よりも高いと、露光過多となり、ハレーションの発生を招く場合がある。また、ネガ型の場合、1〜500mJ/cm2、好ましくは10〜100mJ/cm2とする。照射光エネルギーが1mJ/cm2よりも低いと膜べりが大きく、反対に500mJ/cm2よりも高いと、露光過多となり、解像度が得られなくなることがある。
露光後、露光個所に発生した反応開始剤により膜内のポリマー間反応を促進させるため、必要に応じて露光後加熱(Post Exposure Baking)を行うことができる。この加熱処理は、保護膜前駆体層を完全に硬化させるために行うものではなく、現像後に所望のパターンだけが基板上に残し、それ以外の部分が現像により除去することが可能となるように行うものである。
露光後、必要に応じて露光後加熱を行ったあと、保護膜前駆体層を現像処理する。現像の際に用いられる現像液としては、従来知感光性シロキサン組成物の現像に用いられている任意の現像液を用いることができる。本発明においてはポリシロキサンの溶解速度を特定するために水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液を用いるが、硬化膜を形成させるときに用いる現像液はこれに限定されない。好ましい現像液としては、水酸化テトラアルキルアンモニウム、コリン、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属メタ珪酸塩(水和物)、アルカリ金属燐酸塩(水和物)、アンモニア、アルキルアミン、アルカノールアミン、複素環式アミンなどのアルカリ性化合物の水溶液であるアルカリ現像液が挙げられ、特に好ましいアルカリ現像液は、TMAH水溶液である。これらアルカリ現像液には、必要に応じ更にメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶剤、あるいは界面活性剤が含まれていてもよい。現像方法も従来知られている方法から任意に選択することができる。具体的には、現像液への浸漬(ディップ)、パドル、シャワー、スリット、キャップコート、スプレーなどの方法挙げられる。この現像によって、パターンを得ることができる。現像液により現像が行われた後には、水洗がなされることが好ましい。なお、本発明による製造方法においては、図3に示すように、現像によって形成したコンタクトホール9を介して、ドレイン電極6と保護膜7の上に形成した透明電極(画素電極8)とを導通させることもできる。
ポジ型の組成物を使用し、形成される保護膜を透明膜として使用する場合は、ブリーチング露光と呼ばれる光照射を行うことが好ましい。ブリーチング露光を行うことによって、膜中に残存する未反応のジアゾナフトキノン誘導体が光分解して、膜の光透明性がさらに向上する。ブリーチング露光の方法としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯などを用い、膜厚によって100〜2,000mJ/cm2程度(波長365nm露光量換算)を全面に露光する。また、ネガ型の場合光照射によって、現像後残膜中の硬化助剤を活性化させることにより、後の加熱硬化をより容易に行うことができる。膜厚によって100〜2,000mJ/cm2程度(波長365nm露光量換算)を全面に露光する。
保護膜前駆体層硬化時の焼成温度は、保護膜が硬化する温度であれば任意に選択できる。しかし、焼成温度が低すぎると反応が十分に進行せず十分に硬化しないことがある。このために焼成温度は200℃以上であることが好ましく、250℃以上がより好ましい。また、温度が過度に高いと製造コストが上昇すること、ポリマーが分解することがあることなどから500℃以下であることが好ましく。400℃以下がより好ましい。また、焼成時間は特に限定されないが、一般に10分以上、好ましくは20分以上である。焼成は不活性ガスまたは大気中において行われる。
さらに、保護膜を具備する薄膜トランジスタの形成後に、薄膜トランジスタのアニーリングを行う。特に、酸化物半導体を用いた素子は、PVDやCVDによる膜形成、ドライエッチングやウエットエッチングのパターン加工、レジストの剥離工程などにより、薄膜トランジスタ性能の劣化が発生するため、アニーリングによって性能を回復することが望ましい。本発明における保護膜形成後に250℃以上でアニーリングを行うことにより、加工時に一旦低下した薄膜トランジスタの性能が回復する。特に、本発明においては、大きく劣化した酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタが、酸素存在下でのアニーリングによって大幅な性能回復が起こるという特徴がある。酸化物半導体の劣化の度合いによっては、アニーリング温度を上げたり、アニーリング時間を長くすることによる薄膜トランジスタの性能回復と素子の信頼性を向上させることができる。アニーリング温度は、250℃以上450℃以下、好ましくは300℃以上400℃以下である。アニーリング時間は、30分以上好ましくは60分以上であるが、コスト及び生産効率の観点から60分以上120分未満とするのがより好ましい。アニーリングは、酸素の存在下で行うことが好ましい。従来の有機系塗布膜により形成される保護膜を具備した薄膜トランジスタ基板の場合には、このような高温でのアニーリングが行えなかったため、アニーリングによる大幅な性能回復は達成できなかった。ただし、酸素存在下でのアニーリングでは、電極の酸化や本発明の保護膜の酸化による着色等の影響を考慮して、400℃以下で行うのが好ましい。また、本発明における感光性シロキサン組成物によって形成される保護膜は、感光性を有するため、ドライエッチング等でパターン加工を行わずに済むため、薄膜トランジスタ性能へのダメージが比較的小さく、アニーリング時間が短くて済むという利点がある。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液36.5g、イソプロピルアルコール(IPA)300ml、水1.5gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン44.6g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン3.8gの混合溶液を調整した。その混合溶液を60℃にて滴下し、同温で3時間撹拌した後、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン200ml、水300mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を添加調整した。得られたポリシロキサン(I)の分子量(ポリスチレン換算)は重量平均分子量(Mw)=1,420であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、950Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液36.5g、IPA800ml、水2.0gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を10℃にて滴下し、同温で24時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン400ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン(II)の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=2,200であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、490Å/秒であった。
ポリシロキサン(I):(II)=(80重量%):(20重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整し、4−4’−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェノール)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノールのジアゾナフトキノン2.0モル変性体(以下「PAC」と略す。)を、ポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物Aを得た。
nドープしたシリコンウエハ上に、100nmのシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として設置した。ゲート絶縁膜上にアモルファスInGaZnOをRFスパッタリング法により成膜した(70nm)。アモルファスInGaZnO膜のパターン形成後、ソース・ドレイン電極をパターン形成した。ソース・ドレイン電極材料としては、モリブデンを利用した。その後、300℃、1時間、該薄膜トランジスタのアニーリングを行った。次に、保護膜として、ポジ型感光性シロキサン組成物Aをスピンコート法により塗布した。100℃、90秒のプリベーク後、露光および現像によりコンタクトホールを形成した。
ポリシロキサン(II)を35%のPGMEA溶液に調整し、4−4’−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェノール)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノールのジアゾナフトキノン2.0モル変性体(以下「PAC」と略す。)を、ポリシロキサン(II)に対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物Bを得た。実施例1と同様に、保護膜として感光性シロキサン組成物Bをスピンコート法により塗布した。100℃、90秒のプリベーク後、露光および現像によりコンタクトホールを形成した。次いで、250℃、60分の窒素雰囲気下で硬化させたところ、現像によって形成したコンタクトホールが熱フローにより消失し、トランジスタ特性を測定することができなかった。
ゲート電極の上に、100nmのシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として設置した。ゲート絶縁膜上にアモルファスInGaZnOをRFスパッタリング法により成膜した。アモルファスInGaZnO膜をパターン形成をした後、ソース・ドレイン電極をパターン形成した。ソース・ドレイン電極材料としては、モリブデンを利用した。保護膜は設置せず、該保護膜を有しない薄膜トランジスタをアニーリングした。アニーリングは、300℃、2時間行った。図5に示すように、アニーリングによる性能回復が不十分であった。図6に薄膜トランジスタの伝達特性を示す。正電圧印加ストレスに対して大きく特性が変化し、不安定な薄膜トランジスタの伝達特性が得られた。
メチルフェニルシルセスキオキサン(メチル基:フェニル基=60モル:40モル)を塩基性触媒の存在下で合成した。分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,800であった。5%TMAH水溶液に対してほとんど溶解せず、溶解速度はほぼ0Å/秒であった。得られたポリマーを35%のPGMEA溶液に調整し、界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53をポリシロキサンに対して0.3重量%加え、シロキサン組成物Cを得た。実施例1と同様にして作成したアモルファスInGaZnO上に、シロキサン組成物Cをスピンコートで塗布した後、100℃、90秒のプリベーク、硬化(300℃、1時間、窒素中)させて保護膜を形成した。ドライエッチングでコンタクトホールを形成した後、酸素雰囲気下、300℃で1時間、薄膜トランジスタのアニーリングを行った。図7に薄膜トランジスタの伝達特性を示す。保護膜塗布後のドライエッチングにより特性劣化が見られた。また、アニーリングにより初期特性に近い特性を示した。ストレス印加による特性変化を検証したところ、図8に示すように大きな特性変化が確認された。
メタクリル酸2-ヒドロキシエチルとビニル基含有シランモノマー(信越化学 KBM-5103)の重合体からなるアクリル樹脂と、比較例3で合成したメチルフェニルシルセスキオキサンからなる組成物を調整した。アクリル樹脂は、メチルフェニルシルセスキオキサン100重量%に対して、30重量%添加した。実施例と同様に、界面活性剤を添加して35%の溶液を調整した。比較例3と同様にしてアモルファスInGaZnO上に保護膜を形成し、ドライエッチでコンタクトホールを形成した後酸素雰囲気下、300℃で1時間、薄膜トランジスタのアニーリングを行った。図9に薄膜トランジスタのアニーリング前後での伝達特性を示す。アニーリング後でもマイナス電圧領域で高い電流が流れてしまうなど良好なトランジスタ特性は得られなかった。
2 ゲート層
3 ゲート絶縁層
4 金属酸化物半導体層
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 保護膜
8 画素電極
9 コンタクトホール
Claims (9)
- 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを被覆する感光性シロキサン組成物の硬化物からなる保護膜と
を含んでなる薄膜トランジスタ基板であって、
前記薄膜トランジスタが酸化物半導体からなる半導体層を有し、
前記感光性シロキサン組成物が、
アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、
感光剤と、
溶剤と
を含有する
ことを特徴とする、薄膜トランジスタ基板。 - 前記ポリシロキサンが、
下記式(1)で表わされるシラン化合物と、下記式(2)で表わされるシラン化合物とを塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が1000Å/秒以下であるポリシロキサン(I)と、
RSi(OR1 )3 ・・・(1)
Si(OR1 )4 ・・・(2)
(式中、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、若しくは少なくとも1つのメチレンが酸素で置換されてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、若しくは少なくとも1つの水素がフッ素で置換されてもよい炭素数6〜20のアリール基を表し、R1 は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
少なくとも前記一般式(1)のシラン化合物を酸性若しくは塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン(II)と、
を含んでなる、請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記感光性シロキサン組成物が、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン、ジアゾナフトキノン誘導体、及び溶剤を含有するポジ型感光性シロキサン組成物である、請求項1または2に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記感光性シロキサン組成物が、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン、光によって酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、及び溶剤を含有するネガ型感光性シロキサン組成物である、請求項1または2に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記ポリシロキサン(I)およびポリシロキサン(II)における、前記一般式(2)のシラン化合物の含有量が、それぞれのポリシロキサン化合物中、3モル%から40モル%である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記保護膜上に第二の保護膜を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法において、
アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、
感光剤と、
溶剤と
を含有する感光性シロキサン組成物を用意する工程と、
前記感光性シロキサン組成物を薄膜トランジスタに塗布し、前記溶剤を乾燥して保護膜前駆体層を形成する工程と、
前記保護膜前駆体層を露光する工程と、
露光した前記保護膜前駆体層を現像する工程と、
現像した前記保護膜前駆体層を加熱硬化させて保護膜を形成する工程と、
加熱硬化させた前記保護膜を具備する薄膜トランジスタを少なくとも1回アニーリングする工程と
を含んでなる製造方法。 - 前記アニーリングが、250℃以上450℃以下で行われることを特徴とする、請求項7に記載の製造方法。
- 前記アニーリングが、酸素雰囲気下で250℃以上400℃以下の温度で行われることを特徴とする、請求項7に記載の製造方法。
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