JP2022132379A - トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2018年8月30日に、日本に出願された特願2018-161269号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本実施形態は、トランジスタの製造方法である。
本実施形態は、まず、対象物の上に導電性材料を用いてゲート電極を形成し、前記ゲート電極上に絶縁膜を形成する。
次に、前記絶縁膜上に光応答性ニトロベンジル基を有する化合物を含む材料を用いて光応答性膜を形成する。
次に、前記光応答性膜を選択的に露光して、露光部の前記光応答性基を解離させ、親水性の露光部と、撥水性の未露光部とからなるパターンを形成する。
次に、前記露光部に導電性材料を配置してソース電極とドレイン電極を形成する。
さらに、未露光部にプラズマ照射を施して、撥水性膜を除去し、さらに表面処理を施して改質層を形成し、前記改質層の上に半導体層を形成する。
ところで、基板表面の濡れ性を好適に改質できるため、光応答性ニトロベンジル基を有する化合物を含む材料が使用される。この化合物を用いた場合、未露光部にはニトロベンジル基が存在する。一方、露光により光分解性基が分解した部分にはアミノ基等の親水性基が存在する。
以下、本実施形態の各工程について説明する。
まず、対象物の上に親水性の露光部とからなるパターンを形成するまでの工程について説明する。
第1のパターン形成工程は、対象物の上にパターンを形成し、このパターン上に導電性材料を配置してゲート電極を作製する工程である。
第1のパターン形成工程は、対象物の上に光応答性膜を形成する工程、露光工程、導電性材料配置工程をこの順で備えることが好ましい。
まず、図2(a)に示すように、基板11の表面に、光応答性ニトロベンジル基を有する化合物を含む光応答性膜12を形成する。
光応答性膜12は、対象物の上に塗布することにより形成することが好ましい。光応答性膜が含む光応答性二トロベンジル基を有する化合物については後述する。
対象物の上に光応答性膜を形成したのち、所定のパターンの光を照射して選択的に露光する。この露光工程により、露光部の化合物は、撥水性を有する基(保護基)が脱離して親水性を有する基が生成し、露光部には親水領域が形成される。未露光部はこの脱離が起こらず、撥水領域のままとなる。
撥水性能を有する基が解離し、親水性能を有する残基(アミノ基)が生じるため、光照射後においては、親水領域及び撥水領域からなる潜像を生成させることができる。
その後、図2(c)に示すように、フォトマスク13を介して光応答性膜12にUV光を照射する。これにより、フォトマスク13の露光領域において光応答性膜12が露光され、親水領域14が形成される。
本実施形態のパターン形成工程においては、上記の範囲で任意に光を照射することができるが、特に回路パターンに対応した分布の光エネルギーを照射することが好ましい。
本実施形態においては、露光工程の後、加熱を実施してもよい。加熱方法としては、オーブン、ホットプレート、赤外線ヒーターなどが挙げられる。加熱温度は40℃~200℃としてよく、50℃~120℃としてもよい。
本実施形態においては、露光工程の後、あるいは加熱工程の後に洗浄工程を設けてもよい。洗浄方法としては、浸漬洗浄、スプレー洗浄、超音波洗浄などが挙げられる。洗浄液は水やアルコールなどの極性溶媒や、トルエンなどの非極性溶媒を用いてもよく、その混合溶液や、界面活性剤などの添加剤を含むものを用いてもよい。また、洗浄後、ガス吹付や加熱などによる乾燥工程を設けてもよい。
本工程は、前記露光工程で生成した親水領域に導電性材料を配置させる工程である。この工程により、ゲート電極が作製される。
対象物としては、特に限定されない。本実施形態において、対象物の材料は、例えば、金属、結晶質材料(例えば単結晶質、多結晶質および部分結晶質材料)、非晶質材料、導体、半導体、絶縁体、繊維、ガラス、セラミックス、ゼオライト、プラスチック、熱硬化性および熱可塑性材料(例えば、場合によってドープされた:ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、セルロースポリマー、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリフェニレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、エチレンビニル共重合体、ポリ塩化ビニルなど)が挙げられる。また、対象物は、光学素子、塗装基板、フィルム等であってよく、これらは可撓性を有していてもよい。
図3(a)に示すように、上述した無電解めっきパターン形成方法により形成した無電解めっきパターンのめっき層16を、公知の方法により覆って光応答性膜12上に絶縁体層17を形成する。絶縁体層17は、例えば、紫外線硬化型のアクリル樹脂、エポキシ樹脂、エン・チオール樹脂、シリコーン樹脂、イミド樹脂等の1つ以上の樹脂を有機溶媒に溶解させた塗布液を用い、当該塗布液を塗布することにより形成してもよい。絶縁体層17を形成する領域に対応して開口部が設けられたマスクを介して塗膜に紫外線を照射することで、絶縁体層17を所望のパターンに形成することが可能である。
ソース電極及びドレイン電極を作製する第2のパターン形成工程について説明する。
図3(b)に示すように、上述した第1のパターン形成方法と同様にして、絶縁体層17の上にソース電極及びドレイン電極が形成される部分に親水領域14を形成する。
本実施形態において、第2のパターン形成工程において形成された未露光部にプラズマ照射を施して、撥水性膜を除去し、さらに表面処理を施して改質層を形成する。
改質層形成工程では、図3(d)に示すように、撥水領域12Aにプラズマを照射する。撥水領域12Aにプラズマ照射を行うことにより、撥水領域12Aが除去される。これにより、図4(a)に示す絶縁層17の最表面17Aが露出する。プラズマ照射工程は、公知のプラズマ照射装置を用い、プラズマ化用ガスを照射することにより実施すればよい。
プラズマ照射により露出した絶縁層の最表面17Aには、水酸基が生成される。
なお、プラズマ照射工程では、プラズマ照射領域において必ずしも完全に撥水領域12Aが除去されなくともよく、プラズマ照射領域における少なくとも一部の撥水領域12Aが除去されてもよい。
本工程は、前記プラズマ照射工程により露出した水酸基を表面処理剤を用いて保護する工程である。本工程に使用する表面処理剤としては、シラザン化合物、クロロシラン化合物などの表面処理剤が使用できる。また、表面処理工程によって形成される表面処理層は、自己組織化単分子SAM膜材から形成される層であってもよい。
上記に列挙した化合物を含む表面処理剤で表面処理を行うことにより、図4(b)に示すように、表面処理部12cが形成される。
表面処理部12cを形成することにより、絶縁膜の欠陥や親水性基によるキャリアトラップの影響を抑制又は解消できる。これにより、キャリア移動度の向上と、サブスレッショルド特性の向上を実現できる。
表面処理により表面電荷が変化することに伴い、表面自由エネルギーも低くなることで、高分子・低分子有機半導体成膜時の分子再配向・結晶化が促進され、トランジスタ特性を向上させることができる。
本実施形態のパターン形成方法において、いわゆるロール・ツー・ロールプロセスに対応する可撓性の基板を用いる場合には、図1に示すような、ロール・ツー・ロール装置である基板処理装置100を用いてパターンを形成してもよい。
この基板処理装置100は、基板S上に例えば有機EL素子、液晶表示素子等の表示素子(電子デバイス)を形成する場合に好適に用いることができる。
本実施形態に用いる光応答性ニトロベンジル基を有する化合物は、下記一般式(1)で表される含フッ素化合物であることが好ましい。
R1のアルキル基としては、炭素数1~5の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
環状のアルキル基としては、モノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
本実施形態においては、R1は水素原子、メチル基又はエチル基であることが好ましい。
前記一般式(1)中、Rf1、Rf2のアルコキシ基、シロキシ基、またはフッ素化アルコキシ基は、好ましくは炭素数3以上のアルコキシ基であって、部分的にフッ素化されたものであってもよく、パーフルオロアルコキシ基であってもよい。本実施形態においては、部分的にフッ素化されたフッ素化アルコキシ基であることが好ましい。
本実施形態において、nf1は0~30であることが好ましく、0~15であることがより好ましく、0~5であることが特に好ましい。
また、本実施形態において、nf2は0~30であることが好ましく、0~15であることがより好ましく、1~8であることが特に好ましい。
Claims (11)
- 対象物の上に導電性材料を用いてゲート電極を形成することと、
前記ゲート電極上に絶縁膜を形成することと、
前記絶縁膜上に光応答性ニトロベンジル基を有する化合物を含む材料を用いて光応答性膜を形成することと、
前記光応答性膜を選択的に露光して、露光部の前記光応答性ニトロベンジル基を解離させ、親水性の露光部と、撥水性の未露光部とからなるパターンを形成することと、
前記露光部に導電性材料を配置してソース電極とドレイン電極を形成することと、
前記未露光部にプラズマを照射して撥水性膜を除去し、さらに表面処理を施すことで改質層を形成することと、
前記改質層の上に半導体層を形成することと、を含むトランジスタの製造方法。 - 前記表面処理は、シラザン化合物またはクロロシラン化合物を用いて施される、請求項1に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記パターンは、電子デバイス用の回路パターンである、請求項1又は2に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記化合物は、前記光応答性ニトロベンジル基が分解されることによりアミノ基を生じる化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記導電性材料は、液状の導電材料又は液状の半導体材料を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記露光の光は波長が200nm~450nmの範囲に含まれる光を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記対象物は樹脂材料からなる基板である、請求項1~6のいずれか1項に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記対象物は可撓性を有する基板である、請求項1~7のいずれか1項に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記パターンは、親水領域及び撥水領域からなり、前記親水領域に無電解めっき用触媒を配置し、無電解めっきを行う無電解めっき工程を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載のトランジスタの製造方法。
- 前記無電解めっき工程において、前記親水領域に前記無電解めっき用触媒を配置する、請求項9に記載のトランジスタの製造方法。
- 請求項1~10のいずれか1項に記載のトランジスタの製造方法を含む、電子デバイスの製造方法。
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