JP2018142598A - Organic insulation thin film, organic transistor, capacitor, and manufacturing method of organic insulation thin film - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic insulation thin film having an nm-order film thickness and an excellent insulation property, an organic transistor and a thin film capacitor using the thin film, and a manufacturing method of the organic insulation thin film.SOLUTION: An organic insulation thin film is made of a bride body of an ion resin, and has a thickness of 5nm or more and less than 1 μm and a leak current density at an electric field intensity of 2.5MV/cm of 10A/cmor less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、有機絶縁性薄膜、有機トランジスタ、キャパシタおよび有機絶縁性薄膜の製造方法に関する。   The present invention relates to an organic insulating thin film, an organic transistor, a capacitor, and a method for manufacturing an organic insulating thin film.

有機トランジスタは、軽量性、柔軟性といったユニークな特徴を有することから、次世代のフレキシブルエレクトロニクスを実現するためのキーデバイスとして期待されており、例えば、液晶ディスプレイ等のディスプレイを構成する画素のスイッチング素子や、信号ドライバー回路素子や、メモリ回路素子等に使用することができる。しかし、実用化にあたっては、低コストプロセスで作製でき、かつ、低消費電力・低電圧駆動が可能なトランジスタを、高い歩留まりで作製する必要がある。このような素子を実現するためには、薄くても絶縁性に優れ、ゲート容量が大きいゲート絶縁膜を、有機材料を用いて簡便なウェットプロセスで製膜できる技術が必要とされている。   Since organic transistors have unique features such as light weight and flexibility, they are expected as key devices for realizing next-generation flexible electronics. For example, pixel switching elements constituting displays such as liquid crystal displays It can also be used for signal driver circuit elements, memory circuit elements, and the like. However, in practical use, it is necessary to manufacture a transistor that can be manufactured by a low-cost process and can be driven with low power consumption and low voltage with a high yield. In order to realize such an element, there is a need for a technique capable of forming a gate insulating film that is thin but excellent in insulation properties and has a large gate capacity by a simple wet process using an organic material.

ウェットプロセスとしては、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、キャスト法、バーコート法の塗布法や、スクリーン印刷法やインクジェット法等の印刷法が知られている。例えば、有機電界効果トランジスタのゲート絶縁膜として、スピンコート法を用いて形成したフッ素系ポリマーの絶縁層を用いることが提案されている(非特許文献1)。   Known wet processes include spin coating, spray coating, dip coating, casting, bar coating, and other printing methods such as screen printing and ink jet. For example, it has been proposed to use a fluorine-based polymer insulating layer formed by spin coating as a gate insulating film of an organic field effect transistor (Non-patent Document 1).

Xiaoyang Cheng et al., Chem. Mater. , 2010, 22, 1559-1566Xiaoyang Cheng et al., Chem. Mater., 2010, 22, 1559-1566

しかしながら、従来の塗布法や印刷法では、ピンホールのないnmオーダーの薄膜を作製することは困難である。また、従来の塗布法や印刷法では、付き回り性が悪く、被塗布体の形状に合わせて均一な厚みの薄膜を形成するのが困難であり、例えばエッジ部分では膜の厚みが薄くなり易い。これらピンホールやエッジ部分が、絶縁不良の原因となるという問題がある。   However, it is difficult to produce a thin film on the order of nm with no pinholes by a conventional coating method or printing method. In addition, the conventional coating method and printing method have poor throwing power, and it is difficult to form a thin film having a uniform thickness according to the shape of the object to be coated. For example, the film thickness tends to be thin at the edge portion. . There is a problem that these pinholes and edge portions cause insulation failure.

そこで、本発明は、上記の課題を解決し、nmオーダーの膜厚を有し、絶縁性に優れた有機絶縁性薄膜、それを用いた有機トランジスタとキャパシタ、および有機絶縁性薄膜の製造方法を提供することを目的とした。   Accordingly, the present invention solves the above-mentioned problems, and provides an organic insulating thin film having a film thickness on the order of nm and excellent in insulating properties, an organic transistor and a capacitor using the same, and a method for manufacturing the organic insulating thin film The purpose was to provide.

本発明者らは、電着法により形成した有機樹脂膜の特性を研究する過程で、nmオーダーの膜厚を有する有機樹脂膜が優れた絶縁性を有することを見出して本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の有機絶縁性薄膜は、イオン性樹脂の架橋体からなり、厚さが5nm以上1μm未満であり、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である、ことを特徴とする。
In the course of studying the characteristics of an organic resin film formed by electrodeposition, the present inventors have found that an organic resin film having a thickness on the order of nm has excellent insulating properties, and completed the present invention. Is.
That is, the organic insulating thin film of the present invention is made of a crosslinked ionic resin, has a thickness of 5 nm or more and less than 1 μm, and has a leak current density of 10 −8 A / cm 2 or less at an electric field strength of 2.5 MV / cm. It is characterized by being.

また、本発明の有機トランジスタは、絶縁基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体層を有する有機トランジスタであって、前記ゲート絶縁層がイオン性樹脂の架橋体からなる有機絶縁性薄膜からなり、該有機絶縁性薄膜の厚さが5nm以上1μm未満であり、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である、ことを特徴とする。 The organic transistor of the present invention is an organic transistor having a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode and a drain electrode, and an organic semiconductor layer on an insulating substrate, wherein the gate insulating layer is made of an ionic resin. It consists of an organic insulating thin film made of a crosslinked body, the thickness of the organic insulating thin film is 5 nm or more and less than 1 μm, and the leakage current density at an electric field strength of 2.5 MV / cm is 10 −8 A / cm 2 or less. It is characterized by that.

また、本発明のキャパシタは、第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に形成された絶縁層とを有するキャパシタであって、前記絶縁層がイオン性樹脂の架橋体からなる有機絶縁性薄膜からなり、該有機絶縁性薄膜の厚さが5nm以上1μm未満であり、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である、ことを特徴とする。 The capacitor of the present invention is a capacitor having a first electrode, a second electrode, and an insulating layer formed between the first electrode and the second electrode, wherein the insulating layer is ionic. It consists of an organic insulating thin film made of a crosslinked resin, the thickness of the organic insulating thin film is 5 nm or more and less than 1 μm, and the leakage current density at an electric field strength of 2.5 MV / cm is 10 −8 A / cm 2 or less. It is characterized by that.

また、本発明の有機絶縁性薄膜は、以下の製造方法を用いて製造することができる。すなわち、本発明の有機絶縁性薄膜の製造方法は、少なくとも表面が導電性を有する被電着体上に電着法により前記イオン性樹脂と架橋剤とを含む前記有機絶縁性薄膜の前駆体を析出させる工程と、前記の前駆体を熱処理する工程とを含む、ことを特徴とする。   Moreover, the organic insulating thin film of this invention can be manufactured using the following manufacturing methods. That is, in the method for producing an organic insulating thin film of the present invention, the precursor of the organic insulating thin film containing the ionic resin and the cross-linking agent by an electrodeposition method on an electrodeposit having at least a surface conductive. And a step of heat-treating the precursor.

本発明によれば、nmオーダーの膜厚を有し、絶縁性に優れた有機絶縁性薄膜、それを用いた有機トランジスタとキャパシタ、および有機絶縁性薄膜の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic insulating thin film which has the film thickness of nm order and was excellent in insulation, the organic transistor and capacitor using the same, and the manufacturing method of an organic insulating thin film can be provided.

本発明の有機絶縁性薄膜を用いたキャパシタの構造の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the structure of the capacitor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの構造の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the structure of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの製造工程の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the manufacturing process of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の一実施例であり、印加電圧と本発明の有機絶縁性薄膜の膜厚との関係を示すグラフである。It is one Example of this invention, and is a graph which shows the relationship between an applied voltage and the film thickness of the organic insulating thin film of this invention. 本発明の一実施例であり、本発明の有機絶縁性薄膜の誘電率と周波数との関係を示すグラフである。It is one Example of this invention, and is a graph which shows the relationship between the dielectric constant and frequency of the organic insulating thin film of this invention. 本発明の一実施例であり、印加電圧とリーク電流密度との関係を示すグラフである。It is one Example of this invention and is a graph which shows the relationship between an applied voltage and leakage current density. 本発明の一実施例であり、本発明の有機絶縁性薄膜の断面プロファイルを示す図である。It is an Example of this invention and is a figure which shows the cross-sectional profile of the organic insulating thin film of this invention. 図7の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of FIG. 本発明の一実施例であり、本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタアレイの構造を示す写真である。It is an Example of this invention, and is a photograph which shows the structure of the organic transistor array using the organic insulating thin film of this invention. 本発明の一実施例であり、本発明の有機絶縁性薄膜を用いた有機トランジスタの伝達特性を示すグラフである。It is an Example of this invention, and is a graph which shows the transfer characteristic of the organic transistor using the organic insulating thin film of this invention.

以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の有機絶縁性薄膜は、イオン性樹脂の架橋体からなり、厚さが5nm以上1μm未満であり、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である、ことを特徴とするものである。 The organic insulating thin film of the present invention comprises a crosslinked ionic resin, has a thickness of 5 nm or more and less than 1 μm, and has a leak current density of 10 −8 A / cm 2 or less at an electric field strength of 2.5 MV / cm. It is characterized by that.

本発明で用いるイオン性樹脂とは、水溶液中で少なくとも部分的に解離して、正または負に荷電するイオン性基を有する樹脂であり、正に荷電するカチオン性基を含む樹脂(以下、カチオン性樹脂という)、または負に荷電するアニオン性基を含む樹脂(以下、アニオン性樹脂という)である。   The ionic resin used in the present invention is a resin having a positively or negatively charged ionic group that is at least partially dissociated in an aqueous solution, and includes a positively charged cationic group (hereinafter referred to as a cation). A resin having a negatively charged anionic group (hereinafter referred to as an anionic resin).

また、イオン性樹脂の架橋体とは、アニオン性樹脂またはカチオン性樹脂の反応性基と架橋剤との間の反応により生成する化学結合を介して架橋された構造体である。   Moreover, the crosslinked body of an ionic resin is a structure crosslinked through a chemical bond generated by a reaction between a reactive group of an anionic resin or a cationic resin and a crosslinking agent.

アニオン性樹脂は、少なくとも、アニオン性基としてのカルボキシル基を含み、さらに架橋剤と反応する反応性基としての水酸基を含む樹脂である。具体例としては、(メタ)アクリル酸系樹脂やマレイン酸系樹脂等のカルボキシル基含有ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、またはそれらの複数の混合物を挙げることができる。好ましくは、カルボキシル基含有ビニル系樹脂である。   An anionic resin is resin which contains the carboxyl group as an anionic group at least, and also contains the hydroxyl group as a reactive group which reacts with a crosslinking agent. Specific examples include carboxyl group-containing vinyl resins such as (meth) acrylic acid resins and maleic acid resins, polyester resins, polybutadiene resins, urethane resins, polyamide resins, polyimide resins, or a plurality thereof. Can be mentioned. Preferably, it is a carboxyl group-containing vinyl resin.

カルボキシル基含有ビニル系樹脂としては、カルボキシル基含有ビニル単量体と水酸基含有ビニル単量体との共重合体が好ましい。カルボキシル基含有ビニル単量体としては、アクリル酸、α−クロロアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、シトラコン酸、メサコン酸等を1種または複数種組み合わせて用いることができる。好ましくは、アクリル酸またはメタクリル酸である。また、水酸基含有ビニル単量体としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート等を1種または複数種組み合わせて用いることができる。好ましくは、2−ヒドロキシエチルアクリレートまたは2−ヒドロキシエチルメタクリレートである。カルボキシル基含有ビニル系樹脂は、酸価が15〜160、水酸価が20〜250の範囲となるように、上記のカルボキシル基含有ビニル単量体と上記の水酸基含有ビニル単量体との共重合させたものを用いることができる。また、カルボキシル基含有ビニル系樹脂は、必要に応じて、カルボキシル基含有ビニル単量体と水酸基含有ビニル単量体以外に、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ヘプチルアクリレート、ヘプチルメタクリレート、スチレン、α−アルキルスチレン、α−クロロスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル、酢酸ビニル等の単量体を1種以上含んでもよい。   As the carboxyl group-containing vinyl resin, a copolymer of a carboxyl group-containing vinyl monomer and a hydroxyl group-containing vinyl monomer is preferable. As the carboxyl group-containing vinyl monomer, one or more of acrylic acid, α-chloroacrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic anhydride, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, citraconic acid, mesaconic acid, etc. They can be used in combination. Acrylic acid or methacrylic acid is preferred. Examples of the hydroxyl group-containing vinyl monomer include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxy Butyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate and the like can be used singly or in combination. 2-hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxyethyl methacrylate is preferred. The carboxyl group-containing vinyl resin is a copolymer of the carboxyl group-containing vinyl monomer and the hydroxyl group-containing vinyl monomer so that the acid value is in the range of 15 to 160 and the hydroxyl value is in the range of 20 to 250. A polymerized product can be used. In addition to the carboxyl group-containing vinyl monomer and the hydroxyl group-containing vinyl monomer, the carboxyl group-containing vinyl resin may be methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, n -Propyl methacrylate, isopropyl acrylate, isopropyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, lauryl acrylate, lauryl methacrylate, stearyl acrylate, stearyl methacrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, heptyl acrylate, heptyl methacrylate, styrene, α -Alkyl styrene, α-chlorostyrene, vinyl toluene, acrylonitrile, vinegar One or more monomers such as vinyl acid may be included.

一方、カチオン性樹脂は、少なくとも、カチオン性基として第1級アミノ基、第2級アミノ基、および第3級アミノ基等のアミノ基、または第4級アンモニウム塩基を含み、さらに架橋剤成分と反応する反応性基としての水酸基を含む樹脂である。具体例としては、カチオン性(メタ)アクリル系樹脂等のアミノ基含有ビニル系樹脂、アミン付加エポキシ樹脂等を挙げることができる。好ましくは、カチオン性(メタ)アクリル系樹脂である。   On the other hand, the cationic resin contains at least an amino group such as a primary amino group, a secondary amino group, and a tertiary amino group as a cationic group, or a quaternary ammonium base, and further includes a crosslinking agent component. It is a resin containing a hydroxyl group as a reactive group to react. Specific examples include amino group-containing vinyl resins such as cationic (meth) acrylic resins, amine-added epoxy resins, and the like. Preferably, it is a cationic (meth) acrylic resin.

アミノ基含有ビニル系樹脂としては、アミノ基含有ビニル単量体と水酸基含有ビニル単量体との共重合体が好ましい。アミノ基含有ビニル単量体としては、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等を1種または複数種組み合わせて用いることができる。好ましくは、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートまたはN,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートである。また、水酸基含有ビニル単量体としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエチレングリコールモノメタクリレート等を1種または複数種組み合わせて用いることができる。好ましくは、2−ヒドロキシエチルアクリレートまたは2−ヒドロキシエチルメタクリレートである。また、アミノ基含有ビニル系樹脂は、必要に応じて、アミノ基含有ビニル単量体と水酸基含有ビニル単量体以外に、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ヘプチルアクリレート、ヘプチルメタクリレート、スチレン、α−アルキルスチレン、α−クロロスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル、酢酸ビニル等の単量体を1種以上含んでもよい。   As the amino group-containing vinyl resin, a copolymer of an amino group-containing vinyl monomer and a hydroxyl group-containing vinyl monomer is preferable. Examples of amino group-containing vinyl monomers include N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, Nt-butylaminoethyl (meth) acrylate, and N, N-dimethyl. Aminopropyl (meth) acrylate or the like can be used alone or in combination. N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate or N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate is preferable. Examples of the hydroxyl group-containing vinyl monomer include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxy Butyl methacrylate, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate and the like can be used singly or in combination. 2-hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxyethyl methacrylate is preferred. In addition to the amino group-containing vinyl monomer and the hydroxyl group-containing vinyl monomer, the amino group-containing vinyl resin may be methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, n -Propyl methacrylate, isopropyl acrylate, isopropyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, lauryl acrylate, lauryl methacrylate, stearyl acrylate, stearyl methacrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, heptyl acrylate, heptyl methacrylate, styrene, α -Alkyl styrene, α-chlorostyrene, vinyl toluene, acrylonitrile, vinyl acetate, etc. One or more monomers may be included.

また、アミン付加エポキシ樹脂は、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン、ポリアミン等のアミン化合物をエポキシ樹脂と反応させて、カチオン性基をエポキシ樹脂に導入したものである。第1級アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、モノエタノールアミン、n−プロパノールアミン、イソプロパノールアミン等を挙げることができる。第2級アミンとしては、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、ジn−プロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン等を挙げることができる。第3級アミンとしては、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン等を挙げることができる。ポリアミンとしては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ヒドロキシエチルアミノエチルアミン、エチルアミノエチルアミン、メチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン等を挙げることができる。好ましいアミン化合物は、第2級アミンまたは第3級アミンである。   The amine-added epoxy resin is obtained by reacting an amine compound such as a primary amine, secondary amine, tertiary amine, or polyamine with an epoxy resin to introduce a cationic group into the epoxy resin. Examples of the primary amine include methylamine, ethylamine, n-propylamine, isopropylamine, monoethanolamine, n-propanolamine, and isopropanolamine. Examples of secondary amines include diethylamine, diethanolamine, di-n-propanolamine, diisopropanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine and the like. Examples of the tertiary amine include triethylamine, triethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N-ethyldiethanolamine and the like. Examples of the polyamine include ethylenediamine, diethylenetriamine, hydroxyethylaminoethylamine, ethylaminoethylamine, methylaminopropylamine, dimethylaminoethylamine, dimethylaminopropylamine and the like. Preferred amine compounds are secondary amines or tertiary amines.

アニオン性樹脂またはカチオン性樹脂に用いる架橋剤としては、アニオン性樹脂またはカチオン性樹脂が含む水酸基と反応可能な反応性基を複数含む化合物を用いることができる。具体的には、アミノ樹脂やブロックイソシアネート化合物を挙げることができる。   As a crosslinking agent used for an anionic resin or a cationic resin, a compound containing a plurality of reactive groups capable of reacting with a hydroxyl group contained in an anionic resin or a cationic resin can be used. Specific examples include amino resins and blocked isocyanate compounds.

アミノ樹脂としては、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を用いることができる。アミノ樹脂のアミノ基とアニオン性樹脂に含まれる水酸基との間の縮合反応により、架橋反応が進行するからである。アミノ樹脂としては、メラミン樹脂が好ましい。メラミン樹脂としては、メラミンをホルムアルデヒドでメチロール化したメチロールメラミン樹脂や、そのメチロール基をモノアルコールでアルコキシ化したアルコキシメチロールメラミン樹脂や、イミノ基を有する上記のメチロールメラミン樹脂又は上記のアルコキシメチロールメラミン樹脂を挙げることができる。上記のアルコキシ化において用いるモノアルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、t−ブタノール等の1種または複数種を挙げることができる。好ましいメラミン樹脂としては、メトキシメチロールメラミン樹脂、ブトキシメチロールメラミン樹脂、メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂、イミノ基含有メトキシメチロールメラミン樹脂、およびイミノ基含有ブトキシメチロールメラミン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を挙げることができる。   As the amino resin, at least one selected from the group consisting of melamine resin, benzoguanamine resin, and urea resin can be used. This is because the crosslinking reaction proceeds by a condensation reaction between the amino group of the amino resin and the hydroxyl group contained in the anionic resin. As the amino resin, a melamine resin is preferable. Examples of the melamine resin include a methylol melamine resin obtained by methylolating melamine with formaldehyde, an alkoxy methylol melamine resin obtained by alkoxylating the methylol group with a monoalcohol, the above methylol melamine resin having an imino group, or the above alkoxy methylol melamine resin. Can be mentioned. Examples of the monoalcohol used in the alkoxylation include one or more of methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, t-butanol and the like. Preferred melamine resins include at least one selected from the group consisting of methoxymethylol melamine resins, butoxymethylol melamine resins, methoxybutoxy mixed methylol melamine resins, imino group-containing methoxymethylol melamine resins, and imino group-containing butoxymethylol melamine resins. Can be mentioned.

また、ブロックイソシアネート化合物とは、ブロック剤により、遊離のイソシアネート基が封鎖されたイソシアネート化合物である。ブロックイソシアネート化合物は、加熱により、ブロック剤が解離することで、イソシアネート基と、アニオン性樹脂の水酸基とが反応して架橋反応が進行する。この時、イソシアネート基と水酸基との反応により、ウレタン結合が形成される。イソシアネート化合物は、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4'−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の芳香族、脂肪族又は脂環族イソシアネート化合物や、これらのビウレット体、これらのイソシアヌレート体、トリメチロールプロパンと上記のイソシアネート化合物との反応物であるアダクト体等を挙げることができる。好ましいイソシアネート化合物は、脂肪族又は脂環族イソシアネート化合物と、これらのビウレット体、これらのイソシアヌレート体、トリメチロールプロパンとこれらのイソシアネート化合物との反応物であるアダクト体である。また、好ましい脂肪族又は脂環族イソシアネート化合物は、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、またはイソホロンジイソシアネートである。   The blocked isocyanate compound is an isocyanate compound in which free isocyanate groups are blocked with a blocking agent. In the blocked isocyanate compound, when the blocking agent is dissociated by heating, the isocyanate group reacts with the hydroxyl group of the anionic resin, so that a crosslinking reaction proceeds. At this time, a urethane bond is formed by the reaction between the isocyanate group and the hydroxyl group. Isocyanate compounds are compounds having two or more isocyanate groups in one molecule, such as tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, diphenylmethane-2,4′-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate. Aromatic, aliphatic or alicyclic isocyanate compounds such as bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, biurets, these isocyanurates, trimethylolpropane and the above An adduct that is a reaction product with the isocyanate compound may be used. Preferred isocyanate compounds are aliphatic or alicyclic isocyanate compounds, biurets, these isocyanurates, and adducts that are a reaction product of trimethylolpropane and these isocyanate compounds. A preferred aliphatic or alicyclic isocyanate compound is tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, or isophorone diisocyanate.

また、ブロックイソシアネート化合物に用いるブロック剤としては、例えば、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタム等のラクタム系化合物や、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム系化合物、フェノール、パラ−t−ブチルフェノール、クレゾールなどのフェノール系化合物、3,5−ジメチルピラゾール、3,5−ジイソプロピルピラゾール等のピラゾール系化合物、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等の活性メチレン化合物、n−ブタノール、2−エチルヘキサノール等の脂肪族アルコール類、フェニルカルビノール、メチルフェニルカルビノール等の芳香族アルキルアルコール類、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテルアルコール系化合物を挙げることができる。好ましいブロック剤は、ラクタム系化合物、オキシム系化合物、またはピラゾール系化合物、より好ましくはε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム、または3,5−ジメチルピラゾールである。   Examples of the blocking agent used for the blocked isocyanate compound include lactam compounds such as ε-caprolactam and γ-butyrolactam, oxime compounds such as methyl ethyl ketoxime and cyclohexanone oxime, phenol, para-t-butylphenol, cresol and the like. Phenol compounds, pyrazole compounds such as 3,5-dimethylpyrazole and 3,5-diisopropylpyrazole, active methylene compounds such as diethyl malonate, ethyl acetoacetate and acetylacetone, aliphatics such as n-butanol and 2-ethylhexanol Ethers such as alcohols, aromatic alkyl alcohols such as phenyl carbinol and methyl phenyl carbinol, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, etc. Specific examples include alcoholic compounds. Preferred blocking agents are lactam compounds, oxime compounds, or pyrazole compounds, more preferably ε-caprolactam, γ-butyrolactam, methyl ethyl ketoxime, cyclohexanone oxime, or 3,5-dimethylpyrazole.

本発明において、より高い絶縁性を確保する観点から、イオン性樹脂と架橋剤の好ましい組み合わせとしては、より優れた絶縁性を確保する観点から、アニオン電着の場合、(メタ)アクリル酸系樹脂とメラミン樹脂である。(メタ)アクリル酸系樹脂は、カルボキシル基含有ビニル単量体としてアクリル酸またはメタクリル酸を含むものであり、水酸基含有ビニル単量体としては、2−ヒドロキシエチルアクリレートまたは2−ヒドロキシエチルメタクリレートが好ましい。メラミン樹脂としては、メトキシメチロールメラミン樹脂、ブトキシメチロールメラミン樹脂、メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂、イミノ基含有メトキシメチロールメラミン樹脂、イミノ基含有ブトキシメチロールメラミン樹脂、およびイミノ基含有メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種、さらに好ましくはメトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂である。また、カチオン電着の場合は、より優れた絶縁性を確保する観点から、カチオン性(メタ)アクリル系樹脂とメラミン樹脂である。カチオン性(メタ)アクリル系樹脂は、アミノ基含有ビニル単量体として、好ましくはN,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートまたはN,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートを含み、水酸基含有ビニル単量体としては、好ましくは2−ヒドロキシエチルアクリレートまたは2−ヒドロキシエチルメタクリレートを含む。メラミン樹脂としては、メトキシメチロールメラミン樹脂、ブトキシメチロールメラミン樹脂、メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂、イミノ基含有メトキシメチロールメラミン樹脂、イミノ基含有ブトキシメチロールメラミン樹脂、およびイミノ基含有メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種、さらに好ましくはイミノ基含有メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂である。   In the present invention, from the viewpoint of securing higher insulation, as a preferred combination of an ionic resin and a crosslinking agent, in the case of anion electrodeposition, from the viewpoint of securing better insulation, a (meth) acrylic acid resin And melamine resin. The (meth) acrylic acid resin contains acrylic acid or methacrylic acid as the carboxyl group-containing vinyl monomer, and 2-hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxyethyl methacrylate is preferred as the hydroxyl group-containing vinyl monomer. . The melamine resin includes methoxymethylol melamine resin, butoxymethylol melamine resin, methoxybutoxy mixed methylol melamine resin, imino group-containing methoxymethylol melamine resin, imino group-containing butoxymethylol melamine resin, and imino group-containing methoxybutoxy mixed methylol melamine resin. At least one selected from the group, more preferably a methoxybutoxy mixed methylolmelamine resin. In the case of cationic electrodeposition, from the viewpoint of ensuring better insulation, a cationic (meth) acrylic resin and a melamine resin. The cationic (meth) acrylic resin preferably contains N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate or N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate as the amino group-containing vinyl monomer. The monomer preferably contains 2-hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxyethyl methacrylate. The melamine resin includes methoxymethylol melamine resin, butoxymethylol melamine resin, methoxybutoxy mixed methylol melamine resin, imino group-containing methoxymethylol melamine resin, imino group-containing butoxymethylol melamine resin, and imino group-containing methoxybutoxy mixed methylol melamine resin. At least one selected from the group, more preferably an imino group-containing methoxybutoxy mixed methylolmelamine resin.

(製造方法)
次に、本発明の有機絶縁性薄膜の製造方法について説明する。本発明の有機絶縁性薄膜の製造方法は、電着法を用いる製造方法であって、少なくとも表面が導電性を有する被電着体上に電着法により前記イオン性樹脂と架橋剤とを含む前記有機絶縁性薄膜の前駆体を析出させる工程(以下、電着工程という)と、前記の前駆体を熱処理する工程(以下、熱処理工程という)とを含むものである。
(Production method)
Next, the manufacturing method of the organic insulating thin film of this invention is demonstrated. The method for producing an organic insulating thin film of the present invention is a production method using an electrodeposition method, and includes the ionic resin and a cross-linking agent by an electrodeposition method on an electrodeposit having at least a surface having conductivity. The method includes a step of depositing a precursor of the organic insulating thin film (hereinafter referred to as an electrodeposition step) and a step of heat treating the precursor (hereinafter referred to as a heat treatment step).

電着工程では、被電着体である作用極と対極とを、電着槽内の電着液に浸漬し、所定時間、電圧を印加することで、電着液中のイオン性樹脂と架橋剤とを作用極の表面に析出させる。なお、アニオン電着の場合には作用極は陽極となり、カチオン電着の場合には作用極は陰極となる。   In the electrodeposition process, the working electrode and the counter electrode, which are electrodeposition bodies, are immersed in the electrodeposition liquid in the electrodeposition tank, and a voltage is applied for a predetermined time to crosslink the ionic resin in the electrodeposition liquid. An agent is deposited on the surface of the working electrode. In the case of anion electrodeposition, the working electrode is an anode, and in the case of cationic electrodeposition, the working electrode is a cathode.

電着液は、水系溶媒中に、イオン性樹脂と架橋剤を溶解またはコロイド状に分散させたものである。水系溶媒は、水を主溶媒として、イソプロピルアルコール、ノルマルブタノール、イソブタノール、2−エチルへキシルアルコール、ベンジルアルコール等のアルコール類や、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル等のエチレングリコールエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等のプロピレングリコールエーテル類またはそれらの混合物を0.1重量部から10重量部含むことができる。   The electrodeposition liquid is obtained by dissolving or colloidally dispersing an ionic resin and a crosslinking agent in an aqueous solvent. Aqueous solvents include water as the main solvent, alcohols such as isopropyl alcohol, normal butanol, isobutanol, 2-ethylhexyl alcohol, benzyl alcohol, ethylene glycol isopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monotertiary butyl ether 0.1 to 10 parts by weight of propylene glycol ethers such as ethylene glycol ethers, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monophenyl ether, or mixtures thereof Can do.

アニオン電着を行う場合には、上記のアニオン性樹脂を用いる。また、カチオン電着を行う場合、上記のカチオン性樹脂を用いる。また、架橋剤には、上記のアミノ樹脂やブロックイソシアネート化合物を用いることができる。電着液中のイオン性樹脂と架橋剤の配合割合は、イオン性樹脂と架橋剤の全固形分に対して、イオン性樹脂は、40〜90重量%、好ましくは50〜80重量%である。また、架橋剤は、60〜10重量%、好ましくは50〜20重量%である。   When anion electrodeposition is performed, the above anionic resin is used. Moreover, when performing cationic electrodeposition, said cationic resin is used. Moreover, said amino resin and block isocyanate compound can be used for a crosslinking agent. The mixing ratio of the ionic resin and the crosslinking agent in the electrodeposition liquid is 40 to 90% by weight, preferably 50 to 80% by weight, based on the total solid content of the ionic resin and the crosslinking agent. . Moreover, a crosslinking agent is 60 to 10 weight%, Preferably it is 50 to 20 weight%.

上記のアニオン性樹脂を水系溶媒中に溶解または分散させるためには、アニオン性樹脂のアニオン性基であるカルボキシル基の少なくとも一部を塩基で中和する必要がある。その塩基としては、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン等のアルキルアミン類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、ジ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、トリ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、などのアルカノールアミン類、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのアルキレンポリアミン類、エチレンイミン、プロピレンイミン等のアルキレンイミン類、ピペラジン、モルホリン、ピラジン、ピリジン等の有機アミンや水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基を用いることができる。これらの塩基は、カルボキシル基に対して、中和率が30〜90%となるように添加すればよい。   In order to dissolve or disperse the anionic resin in an aqueous solvent, it is necessary to neutralize at least a part of the carboxyl group that is an anionic group of the anionic resin with a base. The bases include monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, monoethylamine, diethylamine, triethylamine, monoisopropylamine, diisopropylamine, triisopropylamine, monobutylamine, dibutylamine, tributylamine and other alkylamines, monoethanolamine, diethanolamine , Alkanolamines such as triethanolamine, mono (2-hydroxypropyl) amine, di (2-hydroxypropyl) amine, tri (2-hydroxypropyl) amine, dimethylaminoethanol, diethylaminoethanol, ethylenediamine, propylenediamine, Alkylene polyamines such as diethylenetriamine and triethylenetetramine, ethyleneimine, propyleneimine, etc. Alkylene imines, piperazine, morpholine, pyrazine, organic amine and sodium hydroxide such as pyridine, or an inorganic base such as potassium hydroxide. These bases may be added so that the neutralization rate is 30 to 90% with respect to the carboxyl group.

また、カチオン性樹脂の場合、カチオン性基の中和には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、酪酸、2−エチルブタン酸、オクチル酸等の有機酸や、硫酸、リン酸等の無機酸を用いることができる。好ましくは、酢酸または乳酸である。これらの酸は、カチオン性基に対して、中和率が30〜90%となるように添加すればよい。   In the case of a cationic resin, for neutralization of the cationic group, organic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, butyric acid, 2-ethylbutanoic acid and octylic acid, and inorganic acids such as sulfuric acid and phosphoric acid are used. Can be used. Preferably, it is acetic acid or lactic acid. These acids may be added so that the neutralization rate is 30 to 90% with respect to the cationic group.

アニオン性樹脂およびカチオン性樹脂の分子量は、析出後の樹脂成分の流動を防止し、かつ電着液の分散安定性を向上させる観点から、10,000〜100,000、好ましくは15,000〜60,000の重量平均分子量を有することが好ましい。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーション(GPC)法による測定から得られる、ポリスチレン換算の分子量である。   The molecular weights of the anionic resin and the cationic resin are 10,000 to 100,000, preferably 15,000 to prevent the flow of the resin component after the precipitation and improve the dispersion stability of the electrodeposition liquid. Preferably it has a weight average molecular weight of 60,000. Here, the weight average molecular weight is a molecular weight in terms of polystyrene obtained from measurement by gel permeation (GPC) method.

なお、必要に応じて、粘度調整剤、分散剤、析出物の表面平滑性を保持するための表面調整剤等の添加剤、架橋反応を促進させるための硬化触媒等を、電着液に加えてもよい。   In addition, a viscosity modifier, a dispersant, an additive such as a surface modifier for maintaining the surface smoothness of the precipitate, a curing catalyst for accelerating the crosslinking reaction, etc. are added to the electrodeposition liquid as necessary. May be.

アニオン電着用の電着液としては、上述したように、イオン性樹脂として(メタ)アクリル酸系樹脂を含み、架橋剤としてメラミン樹脂を含むものが好ましい。このような電着液の例として、ハニー化成社から入手できる電着液SR−A−303、SR−A−304、SR−A−309等を挙げることができる。電着液SR−A−303は、アニオン性樹脂が、カルボキシル基含有ビニル単量体と水酸基含有ビニル単量体との共重合体である(メタ)アクリル酸系樹脂であり、メラミン樹脂が、メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂である。アニオン性樹脂とメラミン樹脂の濃度は、電着液中の全固形分に対し、それぞれ、70重量%、30重量%である。なお、SR−A−304は、メラミン樹脂としてイミノ基含有メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂を用いた点が異なり、SR−A−309は、SR−A−303の塩基による中和率が80%に対して中和率が30%である点が異なる。   As described above, the electrodeposition liquid for anion electrodeposition preferably includes a (meth) acrylic acid resin as an ionic resin and a melamine resin as a crosslinking agent. Examples of such electrodeposition liquids include electrodeposition liquids SR-A-303, SR-A-304, SR-A-309 and the like available from Honey Kasei. The electrodeposition liquid SR-A-303 is a (meth) acrylic acid resin in which the anionic resin is a copolymer of a carboxyl group-containing vinyl monomer and a hydroxyl group-containing vinyl monomer, and the melamine resin is It is a methoxybutoxy mixed methylol melamine resin. The concentrations of the anionic resin and melamine resin are 70% by weight and 30% by weight, respectively, with respect to the total solid content in the electrodeposition solution. SR-A-304 is different in that an imino group-containing methoxybutoxy mixed methylol melamine resin is used as a melamine resin, and SR-A-309 has a neutralization rate of SR-A-303 with a base of 80%. In contrast, the neutralization rate is 30%.

また、カチオン電着用の電着液としては、上述したように、イオン性樹脂としてカチオン性アクリル樹脂を含み、架橋剤としてメラミン樹脂を含むものが好ましい。このような電着液の例として、ハニー化成社から入手できる電着液SR−C−200を挙げることができる。電着液SR−C−200は、カチオン性樹脂が、アミノ基含有ビニル単量体と水酸基含有ビニル単量体との共重合体であるカチオン性アクリル樹脂であり、メラミン樹脂が、イミノ基含有メトキシブトキシ混合メチロールメラミン樹脂である。カチオン性樹脂とメラミン樹脂の濃度は、電着液中の全固形分に対し、それぞれ、70重量%、30重量%である。   Moreover, as an electrodeposition liquid for cationic electrodeposition, as described above, a liquid containing a cationic acrylic resin as an ionic resin and a melamine resin as a crosslinking agent is preferable. As an example of such an electrodeposition liquid, there can be mentioned an electrodeposition liquid SR-C-200 available from Honey Chemicals. The electrodeposition liquid SR-C-200 is a cationic acrylic resin in which the cationic resin is a copolymer of an amino group-containing vinyl monomer and a hydroxyl group-containing vinyl monomer, and the melamine resin contains an imino group. It is a methoxybutoxy mixed methylol melamine resin. The concentrations of the cationic resin and melamine resin are 70% by weight and 30% by weight, respectively, with respect to the total solid content in the electrodeposition solution.

電着時の電着液の温度は、0℃〜28℃、好ましくは5℃〜28℃、より好ましくは10℃〜26℃である。温度を0℃〜28℃の範囲内に保持することにより、有機絶縁性薄膜の前駆体の粘度低下を防止して、有機絶縁性薄膜の前駆体の電着液中への再溶解または再分散を抑制することができる。   The temperature of the electrodeposition liquid during electrodeposition is 0 ° C to 28 ° C, preferably 5 ° C to 28 ° C, more preferably 10 ° C to 26 ° C. By maintaining the temperature within the range of 0 ° C. to 28 ° C., the viscosity of the organic insulating thin film precursor is prevented from decreasing, and the organic insulating thin film precursor is redissolved or redispersed in the electrodeposition liquid. Can be suppressed.

電着時の印加電圧と印加時間は、被着体の大きさや形状、対極との間の距離(電極間距離)、電着液の種類等に応じて適宜設定することができるが、nmオーダーの膜厚の有機絶縁性薄膜を得るという観点から、アニオン電着の場合、電着時の印加電圧は1〜100V、より好ましくは1〜50V、さらに好ましくは1〜10Vであり、印加時間は1〜900秒、好ましくは1〜200秒である。また、カチオン電着の場合、電着時の印加電圧は1〜50V、好ましくは1〜10Vであり、印加時間は1〜900秒、好ましくは1〜200秒である。   The applied voltage and application time during electrodeposition can be appropriately set according to the size and shape of the adherend, the distance between the counter electrodes (distance between electrodes), the type of electrodeposition liquid, etc. In the case of anion electrodeposition, from the viewpoint of obtaining an organic insulating thin film having a thickness of 1 to 100 V, more preferably 1 to 50 V, more preferably 1 to 10 V, and more preferably 1 to 10 V, and the application time is 1 to 900 seconds, preferably 1 to 200 seconds. In the case of cationic electrodeposition, the applied voltage during electrodeposition is 1 to 50 V, preferably 1 to 10 V, and the application time is 1 to 900 seconds, preferably 1 to 200 seconds.

電着終了後、有機絶縁性薄膜の前駆体を含む被電着体を水洗し、熱処理工程に供する。熱処理工程は、大気雰囲気下、100℃〜200℃、好ましくは120℃〜190℃で、1〜60分間、加熱する。この熱処理により、架橋反応が進行して、有機絶縁性薄膜が生成する。この有機絶縁性薄膜の膜厚は、5nm以上1μm未満である。   After the electrodeposition, the electrodeposit including the organic insulating thin film precursor is washed with water and subjected to a heat treatment step. In the heat treatment step, heating is performed at 100 ° C. to 200 ° C., preferably 120 ° C. to 190 ° C. for 1 to 60 minutes in an air atmosphere. By this heat treatment, the crosslinking reaction proceeds and an organic insulating thin film is formed. The thickness of the organic insulating thin film is 5 nm or more and less than 1 μm.

本発明の有機絶縁性薄膜は電着法を用いて作製することで、スピンコート法等の他のウェットプロセスを用いた場合に比べ、より薄膜化が可能となるとともに、表面の平滑性や付き回り性に優れた薄膜を作製することが可能となる。さらに、本発明の有機絶縁性薄膜は、優れた絶縁性を有しており、室温(20±5℃)で、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が1×10−8A/cm以下、好ましくは3×10−9A/cm以下である。なお、「付き回り性が優れている」とは、被電着体の各部位の膜厚差が少なく、膜厚が均一であることをいう。 The organic insulating thin film of the present invention can be made thinner by using an electrodeposition method, compared to the case where other wet processes such as a spin coating method are used, and the surface smoothness and adhesion can be reduced. It becomes possible to produce a thin film having excellent turning ability. Furthermore, the organic insulating thin film of the present invention has excellent insulating properties, and the leakage current density at an electric field strength of 2.5 MV / cm is 1 × 10 −8 A / cm at room temperature (20 ± 5 ° C.). 2 or less, preferably 3 × 10 −9 A / cm 2 or less. Note that “the throwing power is excellent” means that the difference in film thickness at each part of the electrodeposit is small and the film thickness is uniform.

以上の通り、本発明の有機絶縁性薄膜は、高い絶縁性を有しているので、電子デバイスにおける絶縁膜として使用できる。例えば、以下に説明するように、キャパシタの絶縁膜、有機トランジスタのゲート絶縁膜、LSIの層間絶縁膜等に用いることができる。   As described above, since the organic insulating thin film of the present invention has high insulating properties, it can be used as an insulating film in an electronic device. For example, as described below, it can be used for capacitor insulating films, organic transistor gate insulating films, LSI interlayer insulating films, and the like.

(キャパシタ)
本発明の有機絶縁性薄膜をキャパシタの絶縁膜として用いることができる。図1は、そのキャパシタの構造の一例を示す模式断面図である。キャパシタ1は、絶縁性基板2と、絶縁性基板2上に形成された下部電極3と、下部電極3上に形成された絶縁膜4と、絶縁膜4上に形成された一対の上部電極5,6を有している。上部電極と下部電極には、金、銀、銅、アルミ等の金属を用いることができる。
(Capacitor)
The organic insulating thin film of the present invention can be used as an insulating film of a capacitor. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of the capacitor. The capacitor 1 includes an insulating substrate 2, a lower electrode 3 formed on the insulating substrate 2, an insulating film 4 formed on the lower electrode 3, and a pair of upper electrodes 5 formed on the insulating film 4. , 6. Metals such as gold, silver, copper, and aluminum can be used for the upper electrode and the lower electrode.

本発明の有機絶縁性薄膜は、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下であり、nmオーダーまで膜厚を薄くすることが可能である。静電容量は膜厚に反比例することから、キャパシタの絶縁膜に用いた場合でも、十分な絶縁性を確保しながら、高い静電容量を得ることが可能となる。 The organic insulating thin film of the present invention has a leak current density of 10 −8 A / cm 2 or less at an electric field strength of 2.5 MV / cm, and can be thinned to the order of nm. Since the capacitance is inversely proportional to the film thickness, a high capacitance can be obtained while ensuring sufficient insulation even when used for an insulating film of a capacitor.

本発明のキャパシタは、例えば、電子回路の中にトランジスタと同じように作製されるオンチップコンデンサの絶縁膜として用いることができ、メモリ回路、ディスプレイ用マトリクス、静電容量型センサアレイ等に利用できる。特に材料のもつ透過率の高さからディスプレイ用の容量素子として適している。   The capacitor of the present invention can be used, for example, as an insulating film of an on-chip capacitor manufactured in the same manner as a transistor in an electronic circuit, and can be used for a memory circuit, a display matrix, a capacitive sensor array, and the like. . In particular, it is suitable as a capacitive element for display because of the high transmittance of the material.

(有機トランジスタ)
本発明の有機絶縁性薄膜を有機トランジスタのゲート絶縁膜として用いることができる。有機トランジスタの構造としては、基板上に、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の3電極と、ゲート絶縁層と有機半導体層とが少なくとも形成されている薄膜トランジスタであれば、特にその構造は限定されない。図2は、本発明の有機絶縁性薄膜をゲート絶縁膜として用いた有機トランジスタの構造の一例を示す模式断面図である。有機トランジスタ10は、基板11と、基板11上に形成されたゲート電極12と、ゲート電極12上に形成されたゲート絶縁膜13と、ゲート絶縁膜13上に形成された有機半導体層14と、有機半導体層14上に離間して形成されたソース電極15とドレイン電極16を有している。有機半導体層14がチャンネル領域を形成しており、ゲート電極12に印加される電圧により、ソース電極15とドレイン電極16の間を流れる電流を制御することができる。本発明の有機絶縁性薄膜は、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である。そのため、ゲート絶縁膜に用いた場合、薄くても十分な絶縁性を確保することが可能となる。さらに、スピンコート法等の塗布法で形成した場合よりも膜厚を薄くできることから、ゲート容量を大きくすることが可能である。
(Organic transistor)
The organic insulating thin film of the present invention can be used as a gate insulating film of an organic transistor. The structure of the organic transistor is not particularly limited as long as it is a thin film transistor in which at least three electrodes of a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, a gate insulating layer, and an organic semiconductor layer are formed on a substrate. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the structure of an organic transistor using the organic insulating thin film of the present invention as a gate insulating film. The organic transistor 10 includes a substrate 11, a gate electrode 12 formed on the substrate 11, a gate insulating film 13 formed on the gate electrode 12, an organic semiconductor layer 14 formed on the gate insulating film 13, A source electrode 15 and a drain electrode 16 are formed separately on the organic semiconductor layer 14. The organic semiconductor layer 14 forms a channel region, and the current flowing between the source electrode 15 and the drain electrode 16 can be controlled by the voltage applied to the gate electrode 12. The organic insulating thin film of the present invention has a leak current density of 10 −8 A / cm 2 or less at an electric field strength of 2.5 MV / cm. Therefore, when used as a gate insulating film, it is possible to ensure sufficient insulation even if it is thin. Furthermore, since the film thickness can be made thinner than when formed by a coating method such as a spin coating method, the gate capacitance can be increased.

以下、本発明の有機トランジスタの製造方法について図3A〜図3Lを参照して説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the organic transistor of this invention is demonstrated with reference to FIG. 3A-FIG. 3L.

(ゲート電極形成工程)
フォトリソグラフィー法およびリフトオフプロセスを用い、基板11上に金属膜を成膜し、さらにパターニングすることで、ゲート電極12を形成する(図3A)。基板には、ガラス、プラスチックフィルム等を用いることができる。ゲート電極に用いる導電材料には、金、銀、白金、ニッケル、クロム、アルミニウム等の金属材料や、銀ペースト等の導電性ペーストを用いることができる。ゲート電極は、金属膜を蒸着し、パターニングする方法だけでなく、印刷法で形成する方法を用いることもできる。なお、後述のソース電極とドレイン電極にも、ゲート電極の場合と同様の導電材料を用いることができる。
(Gate electrode formation process)
Using a photolithography method and a lift-off process, a metal film is formed on the substrate 11, and further patterned to form the gate electrode 12 (FIG. 3A). Glass, plastic film, or the like can be used for the substrate. As the conductive material used for the gate electrode, a metal material such as gold, silver, platinum, nickel, chromium, or aluminum, or a conductive paste such as a silver paste can be used. For the gate electrode, not only a method of depositing and patterning a metal film, but also a method of forming by a printing method can be used. Note that the same conductive material as that of the gate electrode can be used for a source electrode and a drain electrode described later.

(ゲート絶縁膜形成工程)
ゲート電極を被電着体として、電着と熱処理を行い、電着膜からなるゲート絶縁膜13を形成する(図3B)。電着は、上述の電着液と電着方法を用いて行うことができる。
(Gate insulation film formation process)
Electrodeposition and heat treatment are performed using the gate electrode as an electrodeposit, and a gate insulating film 13 made of an electrodeposition film is formed (FIG. 3B). Electrodeposition can be performed using the above-described electrodeposition liquid and electrodeposition method.

(有機半導体層形成工程)
ゲート絶縁膜13の全面を覆うように有機半導体層14を形成する(図3C)。有機半導体としては公知の材料を用いることができる。例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ルブレン等のアセン誘導体や、ジナフト[2,3-b:2´,3´-f]チエノ[3,2-b]チオフェン等のチエノアセン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチェニレン誘導体等を挙げることができる。有機半導体層は、真空蒸着法等の気相法や、スピンコート法等の液相法を用いて形成することができる。
(Organic semiconductor layer formation process)
An organic semiconductor layer 14 is formed so as to cover the entire surface of the gate insulating film 13 (FIG. 3C). A known material can be used as the organic semiconductor. For example, acene derivatives such as naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, rubrene, and thienoacene derivatives such as dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thiophene , Polythiophene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polychenylene derivatives and the like. The organic semiconductor layer can be formed using a vapor phase method such as a vacuum evaporation method or a liquid phase method such as a spin coating method.

(ソース電極およびドレイン電極形成工程)
有機半導体層は基板全面に形成されているが、トランジスタの素子分離を行うために、ゲート絶縁膜上のみに有機半導体層を残すパターニングを行う必要がある。そのパターニングを行って、ソース電極およびドレイン電極を形成する(図3D〜図3L)。具体的には、まず、有機半導体層14の保護膜となるAu膜17を真空蒸着法により製膜する(図3D)。次に、フォトレジスト18を塗布し、フォトリソグラフィーを行う(図3E)。次に、Au膜17のウエットエッチングと、有機半導体層14の酸素アッシングを行う(図3F、図3G)。次に、フォトレジスト18を除去する(図3H)。次に、ソース電極用とドレイン電極用のAu膜19を真空蒸着法により製膜する(図3I)。次に、フォトレジスト20を塗布し、フォトリソグラフィーを行う(図3J)。次に、Au膜19のウエットエッチングを行う(図3K)。次に、フォトレジスト20を除去して、有機トランジスタ10を得る(図3L)。
(Source electrode and drain electrode formation process)
Although the organic semiconductor layer is formed on the entire surface of the substrate, it is necessary to perform patterning that leaves the organic semiconductor layer only on the gate insulating film in order to perform element isolation of the transistor. The patterning is performed to form a source electrode and a drain electrode (FIGS. 3D to 3L). Specifically, first, an Au film 17 serving as a protective film for the organic semiconductor layer 14 is formed by vacuum deposition (FIG. 3D). Next, a photoresist 18 is applied and photolithography is performed (FIG. 3E). Next, wet etching of the Au film 17 and oxygen ashing of the organic semiconductor layer 14 are performed (FIGS. 3F and 3G). Next, the photoresist 18 is removed (FIG. 3H). Next, the Au film 19 for the source electrode and the drain electrode is formed by vacuum deposition (FIG. 3I). Next, a photoresist 20 is applied and photolithography is performed (FIG. 3J). Next, wet etching of the Au film 19 is performed (FIG. 3K). Next, the photoresist 20 is removed to obtain the organic transistor 10 (FIG. 3L).

なお、上記の製造方法は一例であり、電着法と熱処理を用いてゲート絶縁膜を形成する以外は、有機トランジスタの製造に用いられる公知の種々の方法を用いることができる。   In addition, said manufacturing method is an example, The well-known various method used for manufacture of an organic transistor can be used except forming a gate insulating film using an electrodeposition method and heat processing.

以下の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(電着膜の作製I)
十分に洗浄したガラス基板(17mm×14mm)に厚さ100nmのAl膜を電子線蒸着により成膜し、これを陽極とした。次に、この陽極とPtからなる対極を、電着槽中の電着液(ハニー化成社製SR−A−303)の中に浸漬した。陽極と対極との間に5〜40Vの範囲の電圧を印加して、アニオン電着を行い、陽極のAl膜の表面に電着膜を生成させた。電着液の温度は23℃、通電時間は100秒間とし、電源にはケースレー社製2450ソースメータを用いた。純水により電着膜を流水洗浄した後、熱処理(180℃、30分)を行って架橋させ、有機絶縁性膜を得た。印加電圧のみを変化させた以外は同様の条件で電着と熱処理を行い、膜厚の異なる複数の有機絶縁性膜を得た。
(Preparation of electrodeposition film I)
An Al film having a thickness of 100 nm was formed by electron beam evaporation on a sufficiently cleaned glass substrate (17 mm × 14 mm), and this was used as an anode. Next, the counter electrode composed of the anode and Pt was immersed in an electrodeposition solution (SR-A-303 manufactured by Honey Chemical Industries) in an electrodeposition bath. An anion electrodeposition was performed by applying a voltage in the range of 5 to 40 V between the anode and the counter electrode, and an electrodeposition film was formed on the surface of the Al film of the anode. The temperature of the electrodeposition solution was 23 ° C., the energization time was 100 seconds, and a 2450 source meter manufactured by Keithley was used as the power source. The electrodeposition film was washed with running water with pure water and then subjected to heat treatment (180 ° C., 30 minutes) to crosslink to obtain an organic insulating film. Electrodeposition and heat treatment were performed under the same conditions except that only the applied voltage was changed to obtain a plurality of organic insulating films having different film thicknesses.

得られた有機絶縁性膜の膜厚を、触針式段差計(ケーエルエー・テンコール社製P−15)を用いて測定した。図4は、印加電圧と有機絶縁性膜の膜厚との関係を示すグラフである。10V以下の印加電圧で、サブミクロンの膜厚を有する有機絶縁性膜を作製できることを確認した。   The film thickness of the obtained organic insulating film was measured using a stylus type step gauge (P-15 manufactured by KLA-Tencor Corporation). FIG. 4 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the film thickness of the organic insulating film. It was confirmed that an organic insulating film having a submicron thickness can be produced with an applied voltage of 10 V or less.

(キャパシタの作製)
上記の電着膜作製Iで作製した厚さ73nmの有機絶縁性膜に対し、上部電極として、メタルマスクを用いた電子線蒸着によって厚さ100nmのAl膜を形成して、図1と同様の構造を有するキャパシタを作製した。上部電極の形状は、平面視で直径1mmと直径2mmの円形である。
(Capacitor production)
An Al film having a thickness of 100 nm is formed as an upper electrode by electron beam evaporation using a metal mask on the organic insulating film having a thickness of 73 nm prepared in the above-described electrodeposition film preparation I. A capacitor having a structure was produced. The shape of the upper electrode is a circle having a diameter of 1 mm and a diameter of 2 mm in plan view.

(キャパシタの電気特性)
1.誘電率
作製したキャパシタの電極間のインピーダンスを、日置電機社製ケミカルインピーダンスメータ3532−80を用い、室温(23℃)において、周波数範囲100Hz〜1MHzで測定した。有機絶縁性膜の誘電率の周波数依存性(誘電分散)を図5に示す。100Hz〜1MHzの周波数範囲で誘電率は3.2〜3.5の範囲であり、誘電分散は比較的小さく、広い周波数域で絶縁性に優れていることを確認した。
(Electric characteristics of capacitors)
1. Dielectric constant The impedance between the electrodes of the produced capacitor was measured in a frequency range of 100 Hz to 1 MHz at room temperature (23 ° C.) using a chemical impedance meter 3532-80 manufactured by Hioki Electric Co., Ltd. FIG. 5 shows the frequency dependence (dielectric dispersion) of the dielectric constant of the organic insulating film. It was confirmed that the dielectric constant was in the range of 3.2 to 3.5 in the frequency range of 100 Hz to 1 MHz, the dielectric dispersion was relatively small, and the insulation was excellent in a wide frequency range.

2.絶縁性
次に、上部電極と下部電極との間に、0〜200Vの電圧を印加し、リーク電流密度を測定した。結果を図6に示す。電界強度が2.5MV/cm程度まで絶縁破壊を起こさず、高い絶縁破壊電界強度を有していた。またリーク電流密度も10−9A/cm以下と小さく絶縁膜として優れた特性を示していた。
2. Insulation Next, a voltage of 0 to 200 V was applied between the upper electrode and the lower electrode, and the leakage current density was measured. The results are shown in FIG. The electric field strength did not cause breakdown until about 2.5 MV / cm, and had high breakdown electric field strength. Further, the leakage current density was as small as 10 −9 A / cm 2 or less, and excellent characteristics as an insulating film were exhibited.

また、比較として、絶縁層にスピンコート法で形成した樹脂膜を用いたキャパシタを作製した。樹脂膜には、シグマアルドリッチジャパン合同社製のポリメタクリル酸メチル(PMMA)を用いた。膜厚は56μmである。電界強度が2.5MV/cmにおけるリーク電流密度を測定したところ、1μA/cm以上であった。 For comparison, a capacitor using a resin film formed by spin coating as an insulating layer was manufactured. As the resin film, polymethyl methacrylate (PMMA) manufactured by Sigma-Aldrich Japan was used. The film thickness is 56 μm. When the leakage current density at an electric field strength of 2.5 MV / cm was measured, it was 1 μA / cm 2 or more.

(電着膜の作製II)
フォトリソグラフィー法およびリフトオフプロセスを用い、ガラス基板上に電子線蒸着によって厚さが60nmで幅が30μmのAl膜を形成した。これを陽極として用い、電着膜の作製Iの場合と同様の条件で、電着と熱処理を行い、有機絶縁性薄膜を得た。
(Preparation of electrodeposition film II)
An Al film having a thickness of 60 nm and a width of 30 μm was formed on a glass substrate by electron beam evaporation using a photolithography method and a lift-off process. Using this as an anode, electrodeposition and heat treatment were carried out under the same conditions as in the case of electrodeposition film preparation I to obtain an organic insulating thin film.

得られた有機絶縁性膜の膜厚を、上記の触針式段差計を用いて測定した。図7に、得られた有機絶縁性膜の断面プロファイルを示す。さらに、図7におけるAl膜の段部の部分拡大図を図8に示す。Al膜の側壁部分の有機絶縁性膜の厚さがほぼ均一であり、優れた付き回り性を有していた。なお、図中、「Polymer」は析出した電着膜を示し、「Al」はAl膜を示す。   The film thickness of the obtained organic insulating film was measured using the stylus type step meter. FIG. 7 shows a cross-sectional profile of the obtained organic insulating film. Further, a partially enlarged view of the step portion of the Al film in FIG. 7 is shown in FIG. The thickness of the organic insulating film on the side wall portion of the Al film was almost uniform and had excellent throwing power. In the figure, “Polymer” indicates a deposited electrodeposition film, and “Al” indicates an Al film.

(有機トランジスタの作製)
フォトリソグラフィー法およびリフトオフプロセスを用い、大きさが30mm×25mmのガラス基板上に真空蒸着法によって成膜したAl膜をパターニングすることで、ゲート電極を作製した。このゲート電極を被電着体として用い、電着膜の作製Iの場合と同様の条件で、アニオン電着と熱処理を行い、有機絶縁性薄膜からなるゲート絶縁膜(膜厚40nm)を得た。次に、有機半導体層としてジナフト[2,3-b:2´,3´-f]チエノ[3,2-b]チオフェン(DNTT)を真空蒸着法により製膜した。ここで、有機半導体層は基板全面に形成されているが、トランジスタの素子分離を行うために、ゲート絶縁膜上のみに有機半導体層を残すパターニングを行う必要がある。そのため、有機半導体層の保護膜となるAuを真空蒸着法により製膜した後、フッ素系フォトフォトレジストを用いたフォトリソグラフィーとこれに続くAuのウェットエッチおよび有機半導体層の酸素アッシングを行った。フッ素系フォトレジストにはOrthogonal社製OScOR2312を、Auのウェットエッチには関東化学社製AURUM S-50790をそれぞれ用いた。その後、同様に、フッ素系フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー法およびウェットエッチングプロセスを用い、有機半導体層上に真空蒸着法によって製膜したAu膜をパターニングすることで、チャネル長が10μm、チャネル幅が200μmとなるように、ソース電極とドレイン電極を作製した。これにより、有機トランジスタアレイ(50×18)を作製した。
(Production of organic transistors)
A gate electrode was produced by patterning an Al film formed by vacuum deposition on a glass substrate having a size of 30 mm × 25 mm using a photolithography method and a lift-off process. Using this gate electrode as an electrodeposition body, anion electrodeposition and heat treatment were performed under the same conditions as in the case of electrodeposition film preparation I to obtain a gate insulating film (film thickness: 40 nm) made of an organic insulating thin film. . Next, dinaphtho [2,3-b: 2 ′, 3′-f] thieno [3,2-b] thiophene (DNTT) was formed as an organic semiconductor layer by vacuum deposition. Here, the organic semiconductor layer is formed over the entire surface of the substrate. However, in order to perform element isolation of the transistor, it is necessary to perform patterning that leaves the organic semiconductor layer only on the gate insulating film. Therefore, after forming Au as a protective film for the organic semiconductor layer by vacuum deposition, photolithography using a fluorine-based photoresist, followed by wet etching of Au and oxygen ashing of the organic semiconductor layer were performed. OScOR2312 manufactured by Orthogonal was used for the fluorine-based photoresist, and AURUM S-50790 manufactured by Kanto Chemical Co. was used for the wet etching of Au. Thereafter, similarly, by using a photolithography method using a fluorine-based photoresist and a wet etching process, an Au film formed on the organic semiconductor layer by a vacuum deposition method is patterned, so that the channel length is 10 μm and the channel width is A source electrode and a drain electrode were prepared so as to be 200 μm. Thereby, an organic transistor array (50 × 18) was produced.

図9は、作製した有機トランジスタアレイの写真を示し、図10のグラフは、得られた有機トランジスタの伝達特性を示す。伝達特性の測定は、ドレイン電圧Vを−2Vとし、ゲート電圧Vを−2Vから1Vまで走査し、ゲート電圧V−ドレイン電流Iを測定することにより行った。また、(I1/2とゲート電圧Vの間のグラフにおいて、直線部分の延長線とV軸との交点から閾値電圧を求めた。図10中、●印はドレイン電流Iを示し、■印はゲート電流Iを示し、▲印は(I1/2を示す。 FIG. 9 shows a photograph of the produced organic transistor array, and the graph of FIG. 10 shows the transfer characteristics of the obtained organic transistor. Measurements of the transmission characteristic, the drain voltage V D and -2V, the gate voltage V G was scanned from -2V to 1V, the gate voltage V G - was carried out by measuring the drain current I D. Further, in the graph between the (I D) 1/2 and the gate voltage V G, was determined threshold voltage from the intersection of the extension line and the V G axis of the straight section. In Figure 10, ● mark indicates the drain current I D, ■ mark denotes the gate current I G, ▲ mark indicates the (I D) 1/2.

ゲート電流Iは数pA程度であり、膜厚の極めて薄い絶縁膜ながら、十分に絶縁性が確保できていることがわかった。また、閾値電圧は−1Vであり、低電圧での駆動が可能である。また、同様の有機トランジスタを合計886個作製したが、いずれもゲート電流Iは数百pA以下であり、高い歩留まりを示した。 Gate current I G is about several pA, while extremely thin insulating film with a thickness sufficiently insulation was found to be secured. Further, the threshold voltage is −1V, and driving with a low voltage is possible. Although it produced a total of 886 pieces of similar organic transistor, both the gate current I G is not more than several hundred pA, showed high yield.

従来の電子デバイス製造プロセスでは、シリコン等の無機材料を高温や真空で処理するための大規模な設備が必要である。これに対し、本発明の有機絶縁性薄膜は、ウェットプロセスの一つである電着法を用いて作製できるので、高温や真空で処理するための大型設備を用いる必要がない、また耐熱性の乏しいプラスチック材料にも適用できることから、基板材料の選択の自由度が大きい、また付き回り性も良好である、という利点を有している。そのため、電子デバイスの製造プロセスにおいて、大面積の基板にも均一な絶縁性薄膜を成膜できる技術として有用である。   In the conventional electronic device manufacturing process, a large-scale facility for processing inorganic materials such as silicon at a high temperature or in vacuum is required. On the other hand, since the organic insulating thin film of the present invention can be produced by using an electrodeposition method which is one of wet processes, it is not necessary to use a large facility for processing at high temperature or in vacuum, and heat resistance Since it can be applied to a poor plastic material, it has an advantage that the degree of freedom of selection of the substrate material is large and the throwing power is also good. Therefore, it is useful as a technique capable of forming a uniform insulating thin film on a large-area substrate in a manufacturing process of an electronic device.

1 キャパシタ
2 絶縁性基板
3 下部電極
4 絶縁膜
5,6 上部電極
10 有機トランジスタ
11 基板
12 ゲート電極
13 ゲート絶縁膜
14 有機半導体層
15 ソース電極
16 ドレイン電極
17 Au膜
18 フォトレジスト
19 Au膜
20 フォトレジスト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitor 2 Insulating substrate 3 Lower electrode 4 Insulating film 5, 6 Upper electrode 10 Organic transistor 11 Substrate 12 Gate electrode 13 Gate insulating film 14 Organic semiconductor layer 15 Source electrode 16 Drain electrode 17 Au film 18 Photoresist 19 Au film 20 Photo Resist

Claims (6)

イオン性樹脂の架橋体からなり、厚さが5nm以上1μm未満であり、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である、有機絶縁性薄膜。 An organic insulating thin film comprising a cross-linked ionic resin, having a thickness of 5 nm or more and less than 1 μm, and a leakage current density of 10 −8 A / cm 2 or less at an electric field strength of 2.5 MV / cm. 前記イオン性樹脂が、カルボキシル基含有ビニル単量体と水酸基含有ビニル単量体との共重合体である、請求項1記載の有機絶縁性薄膜。   The organic insulating thin film according to claim 1, wherein the ionic resin is a copolymer of a carboxyl group-containing vinyl monomer and a hydroxyl group-containing vinyl monomer. 前記架橋体が架橋剤を含み、該架橋剤が、メラミン樹脂またはブロックイソシアネート化合物である請求項1または2に記載の有機絶縁性薄膜。   The organic insulating thin film according to claim 1 or 2, wherein the crosslinked body contains a crosslinking agent, and the crosslinking agent is a melamine resin or a blocked isocyanate compound. 絶縁基板上に、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体層を有する有機トランジスタであって、
前記ゲート絶縁層がイオン性樹脂の架橋体からなる有機絶縁性薄膜からなり、該有機絶縁性薄膜の厚さが5nm以上1μm未満であり、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である、有機トランジスタ。
An organic transistor having a gate electrode, a gate insulating layer, a source electrode and a drain electrode, and an organic semiconductor layer on an insulating substrate,
The gate insulating layer is made of an organic insulating thin film made of a crosslinked ionic resin, the thickness of the organic insulating thin film is 5 nm or more and less than 1 μm, and the leakage current density at an electric field strength of 2.5 MV / cm is 10 −. The organic transistor which is 8 A / cm 2 or less.
第1電極と、第2電極と、前記第1電極と前記第2電極との間に形成された絶縁層とを有するキャパシタであって、
前記絶縁層がイオン性樹脂の架橋体からなる有機絶縁性薄膜からなり、該有機絶縁性薄膜の厚さが5nm以上1μm未満であり、電界強度2.5MV/cmにおけるリーク電流密度が10−8A/cm以下である、キャパシタ。
A capacitor having a first electrode, a second electrode, and an insulating layer formed between the first electrode and the second electrode;
The insulating layer is made of an organic insulating thin film made of a cross-linked ionic resin, the thickness of the organic insulating thin film is 5 nm or more and less than 1 μm, and the leakage current density at an electric field strength of 2.5 MV / cm is 10 −8. A capacitor that is A / cm 2 or less.
請求項1記載の有機絶縁性薄膜の製造方法であって、少なくとも表面が導電性を有する被電着体上に電着法により前記イオン性樹脂と架橋剤とを含む前記有機絶縁性薄膜の前駆体を析出させる工程と、前記の前駆体を熱処理する工程とを含む、有機絶縁性薄膜の製造方法。   The method for producing an organic insulating thin film according to claim 1, wherein the precursor of the organic insulating thin film contains the ionic resin and a crosslinking agent by an electrodeposition method on an electrodeposited surface having conductivity at least on the surface. The manufacturing method of an organic insulating thin film including the process of depositing a body, and the process of heat-processing the said precursor.
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