JP5013167B2 - Insulating film surface modification method and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、絶縁膜の表面改質方法および半導体装置の製造方法に関し、さらに詳しくは、撥水性材料からなる絶縁膜の表面改質方法およびこの絶縁膜をゲート絶縁膜として用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to an insulating film surface modification method and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly, to an insulating film surface modification method made of a water-repellent material and a semiconductor device manufacturing using the insulating film as a gate insulating film. Regarding the method.

近年、有機半導体材料を用いたトランジスタ構造(有機FET)の研究開発が注目を集めている(例えば、非特許文献1参照)。有機FETは、シリコン系の半導体材料を用いた無機のFETと比較して、塗布プロセスによってFETを作製できることが大きなメリットの1つである。また、低温での塗布成膜が可能であるため、プラスチック等の耐熱性のないフレキシブルな基板上への形成も可能であり、軽量化も図れる、というメリットもある。   In recent years, research and development of transistor structures (organic FETs) using organic semiconductor materials have attracted attention (see, for example, Non-Patent Document 1). One of the great advantages of an organic FET is that it can be manufactured by a coating process, compared to an inorganic FET using a silicon-based semiconductor material. In addition, since the coating film can be formed at a low temperature, it can be formed on a flexible substrate having no heat resistance such as plastic, and there is an advantage that the weight can be reduced.

上述したような有機FETの絶縁膜材料として、有機絶縁膜を用いることが多くある。例えば、ゲート絶縁膜材料として、非晶質のパーフルオロ樹脂(例えば旭硝子社製サイトップ)からなる有機絶縁膜が用いられている。この非晶質のパーフルオロ樹脂は、撥水性が高く、その上層に電極材料等の塗布を試みた場合でも、溶媒をはじいてしまう。このため、非晶質のパーフルオロ樹脂を成膜した後に、アッシング処理を行うことで、表面のフッ素を飛ばし、微量に含まれる水酸基等の親水基を表面に露出させることにより、表面の撥水性を低くして、上層への成膜を行っていた。   An organic insulating film is often used as the insulating film material of the organic FET as described above. For example, an organic insulating film made of an amorphous perfluoro resin (for example, Cytop manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) is used as a gate insulating film material. This amorphous perfluoro resin has high water repellency, and even when an electrode material or the like is applied to the upper layer, it repels the solvent. For this reason, after forming an amorphous perfluoro resin film, an ashing treatment is performed to remove fluorine on the surface and to expose hydrophilic groups such as hydroxyl groups contained in a trace amount on the surface, thereby making the surface water-repellent. The film was formed on the upper layer at a low value.

「Advanced Materials」(米)2002年, Vol.14, No 2, p.99-117"Advanced Materials" (USA) 2002, Vol.14, No 2, p.99-117

しかし、上述したような方法では、非晶質のパーフルオロ樹脂を成膜した後に、アッシング装置に導入し、処理を行う工程が必要であり、工程が煩雑化する。特に、有機FETの製造工程においては、全てを塗布プロセスで行うことが検討されており、工程簡略化への要望が強い。   However, in the method as described above, a process of introducing an amorphous perfluoro resin into an ashing apparatus after the film formation and processing is necessary, which complicates the process. In particular, in the manufacturing process of the organic FET, it has been studied to perform all by the coating process, and there is a strong demand for process simplification.

そこで、上述したような課題を解決するために、本発明は、アッシング処理を行わずに、撥水性材料からなる絶縁膜の表面を改質する絶縁膜の表面改質方法および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, in order to solve the above-described problems, the present invention provides an insulating film surface modification method and a semiconductor device manufacturing method that modify the surface of an insulating film made of a water-repellent material without performing an ashing process. The purpose is to provide.

上述したような目的を達成するために、本発明の絶縁膜の表面改質方法は、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、基板上に、撥水性材料からなり、表面に水酸基が存在する絶縁膜を形成する工程を行う。次に、絶縁膜の表面に、撥水性が低くなるように当該絶縁膜の表面を改質する表面処理剤を塗布する工程を行う。
ここで、表面処理剤として水酸基に変化する置換基を有すると共に、結合手の3箇所が置換基と結合したシリル基を両端に有するシリル基含有化合物または結合手の4箇所が置換基と結合したシラン化合物、からなるシリコン化合物を用いる。この表面処理剤を塗布することで、置換基から変化した水酸基と絶縁膜の表面の水酸基との反応により、シリコン化合物を絶縁膜の表面に結合させるとともに、表面処理剤の水酸基同士の反応によりシリコン化合物同士を連結させる。
In order to achieve the above-described object, the surface modification method for an insulating film of the present invention is characterized by sequentially performing the following steps. First, on a substrate, Ri Do a water repellent material, a step of forming an insulating film hydroxyl groups present on the surface. Next, a step of applying a surface treatment agent for modifying the surface of the insulating film so as to reduce water repellency is performed on the surface of the insulating film.
Here, the surface treatment agent has a substituent that changes to a hydroxyl group, and a silyl group-containing compound having four silyl groups bonded to the substituent at three positions of the bond or four positions of the bond bonded to the substituent. A silicon compound composed of a silane compound is used. By applying this surface treatment agent, the silicon compound is bonded to the surface of the insulating film by the reaction between the hydroxyl group changed from the substituent and the hydroxyl group on the surface of the insulating film, and at the same time, silicon by the reaction between the hydroxyl groups of the surface treatment agent. Connect compounds together.

このような絶縁膜の表面改質方法によれば、撥水性材料からなる絶縁膜の表面に、上記表面処理剤を塗布することで、撥水性が低くなるように当該絶縁膜の表面が改質されるため、アッシング工程を行わなくても、塗布工程を追加するだけで、この絶縁膜の上層への成膜が可能となる。   According to such a method for modifying the surface of an insulating film, the surface of the insulating film is modified so that the water repellency is lowered by applying the surface treatment agent to the surface of the insulating film made of a water-repellent material. Therefore, even if an ashing process is not performed, it is possible to form a film on this insulating film only by adding a coating process.

また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に有機半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極をこの順またはこれと逆の順に積層してなる半導体装置の製造方法において、次のような工程を順次行うことを特徴としている。まず、撥水性材料からなり表面に水酸基が存在する絶縁膜を含むゲート絶縁膜を形成する工程を行う。次に、絶縁膜の表面に、撥水性が低くなるように絶縁膜の表面を改質する表面処理剤を塗布する工程を行う。
ここで、表面処理剤として水酸基に変化する置換基を有すると共に、結合手の3箇所が置換基と結合したシリル基を両端に有するシリル基含有化合物または結合手の4箇所が置換基と結合したシラン化合物、からなるシリコン化合物を用いる。この表面処理剤を塗布することで、置換基から変化した水酸基と絶縁膜の表面の水酸基との反応により、シリコン化合物を絶縁膜の表面に結合させるとともに、表面処理剤の水酸基同士の反応によりシリコン化合物同士を連結させる。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention includes a semiconductor device manufacturing method in which an organic semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode are stacked on a substrate in this order or in the reverse order. It is characterized by performing sequentially. First, a step of forming a gate insulating film including an insulating film existing hydroxyl group to Do Ri surface water-repellent material. Next, a step of applying a surface treatment agent for modifying the surface of the insulating film so as to reduce water repellency is performed on the surface of the insulating film.
Here, the surface treatment agent has a substituent that changes to a hydroxyl group, and a silyl group-containing compound having four silyl groups bonded to the substituent at three positions of the bond or four positions of the bond bonded to the substituent. A silicon compound composed of a silane compound is used. By applying this surface treatment agent, the silicon compound is bonded to the surface of the insulating film by the reaction between the hydroxyl group changed from the substituent and the hydroxyl group on the surface of the insulating film, and at the same time, silicon by the reaction between the hydroxyl groups of the surface treatment agent. Connect compounds together.

このような半導体装置の製造方法によれば、撥水性材料からなる絶縁膜の表面に、上記表面処理剤を塗布することで、撥水性が低くなるように当該絶縁膜の表面が改質されるため、アッシング工程を行わなくても、塗布工程を追加するだけで、この絶縁膜の上層への成膜が可能となる。これにより、半導体装置の製造工程が簡略化される。   According to such a method of manufacturing a semiconductor device, the surface of the insulating film is modified so that the water repellency is lowered by applying the surface treatment agent to the surface of the insulating film made of a water repellent material. Therefore, it is possible to form the insulating film on the upper layer only by adding the coating process without performing the ashing process. Thereby, the manufacturing process of the semiconductor device is simplified.

以上、説明したように、本発明の絶縁膜の表面改質方法および半導体装置の製造方法によれば、アッシング工程を行わなくても、塗布工程を追加するだけで、この絶縁膜の上層への成膜が可能となることから、製造工程が簡略化される。これにより、半導体装置の生産性を向上させることができる。   As described above, according to the surface modification method for an insulating film and the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is possible to apply the coating process to the upper layer of the insulating film without adding the ashing process. Since the film can be formed, the manufacturing process is simplified. Thereby, the productivity of the semiconductor device can be improved.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の絶縁膜の表面改質方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法に係る実施の形態の一例を、トップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタからなる半導体装置の製造方法を例にとって説明する。   An example of an embodiment relating to a surface modification method for an insulating film and a method for manufacturing a semiconductor device using the same according to the present invention will be described by taking a method for manufacturing a semiconductor device including a top gate / bottom contact type thin film transistor as an example.

まず、図1(a)に示すように、例えばスピンコート法により、ポリエーテルスルホン(PES))からなるプラスチック製の基板11上に、銀インクを塗布し、150℃で熱処理することで、銀からなるソース・ドレイン電極膜12を成膜する。   First, as shown in FIG. 1A, silver ink is applied on a plastic substrate 11 made of polyethersulfone (PES) by, for example, spin coating, and heat-treated at 150 ° C. A source / drain electrode film 12 is formed.

なお、基板11としては、上記PESの他に、ガラスやポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)、ポリアクリレート(PAR)などの耐熱性の高いプラスチックを用いることができる。また、ソース・ドレイン電極膜12としては、銀の他に金、白金、パラジウム等の金属や、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホナート)[PEDOT/PSS]、ポリアニリン(PANI)からなる導電性有機材料を用いることもできる。   In addition to the above PES, the substrate 11 may be made of glass, polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyacrylate (PAR), or other highly heat-resistant plastic. As the source / drain electrode film 12, in addition to silver, metals such as gold, platinum and palladium, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (4-styrenesulfonate) [PEDOT / PSS] A conductive organic material made of polyaniline (PANI) can also be used.

次に、図1(b)に示すように、ソース・ドレイン電極膜12上に、ソース・ドレイン電極のパターンが設けられたレジストパターン13を形成する。   Next, as shown in FIG. 1B, a resist pattern 13 provided with a source / drain electrode pattern is formed on the source / drain electrode film 12.

続いて、図1(c)に示すように、レジストパターン13(前記図1(b)参照)をマスクとして、銀エッチング液に浸漬させることで、上記ソース・ドレイン電極膜12(前記図1(b)参照)をパターニングし、ソース・ドレイン電極12’を形成する。その後、リムーバーによりレジストパターン13を除去する。   Subsequently, as shown in FIG. 1C, the resist pattern 13 (see FIG. 1B) is used as a mask so as to be immersed in a silver etching solution, whereby the source / drain electrode film 12 (see FIG. b)) is patterned to form source / drain electrodes 12 '. Thereafter, the resist pattern 13 is removed by a remover.

次いで、図1(d)に示すように、例えばスピンコート法により、ソース・ドレイン電極12’を覆う状態で、基板11上に、ペンタセン誘導体の1wt%トルエン溶液を塗布した後、100℃で溶媒を揮発させて有機半導体層14を形成する。   Next, as shown in FIG. 1 (d), a 1 wt% toluene solution of a pentacene derivative is applied onto the substrate 11 in a state of covering the source / drain electrodes 12 ′ by, for example, spin coating, and then a solvent at 100 ° C. Then, the organic semiconductor layer 14 is formed.

ここで、有機半導体層14としては、上記ペンタセン誘導体の他に、ポリチオフェン、フルオレン−チオフェンコポリマー、ポリアリルアミン等の高分子材料、または、ルブレン、チオフェンオリゴマー、ナフタセン誘導体等の低分子材料を用いてもよい。   Here, as the organic semiconductor layer 14, in addition to the pentacene derivative, a polymer material such as polythiophene, fluorene-thiophene copolymer, polyallylamine, or a low molecular material such as rubrene, thiophene oligomer, or naphthacene derivative may be used. Good.

また、有機半導体層14の形成方法としては、上記スピンコート法の他に、インクジェット法、ディスペンサー法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法等の印刷方法により形成してもよい。なお、ここでは、有機半導体層14をベタ膜状に形成する例について説明するが、各種印刷法により有機半導体層14を各素子毎にパターンニングしてもよい。   In addition to the spin coating method, the organic semiconductor layer 14 may be formed by a printing method such as an inkjet method, a dispenser method, a flexographic printing method, a gravure printing method, or an offset printing method. Here, an example in which the organic semiconductor layer 14 is formed in a solid film shape will be described, but the organic semiconductor layer 14 may be patterned for each element by various printing methods.

次に、図2(e)に示すように、例えばスピンコート法により、有機半導体層14a上に、非晶質のパーフルオロ樹脂からなる撥水性材料を成膜することで、ゲート絶縁膜を構成する第1絶縁膜15aを形成する。これにより、有機半導体層14が撥水面と接した状態となるため、界面特性が良好になり、良好な素子特性を示す。   Next, as shown in FIG. 2E, a gate insulating film is formed by depositing a water-repellent material made of amorphous perfluoro resin on the organic semiconductor layer 14a by, eg, spin coating. A first insulating film 15a is formed. As a result, the organic semiconductor layer 14 is in contact with the water repellent surface, so that the interface characteristics are good and good device characteristics are exhibited.

ここで、撥水性材料としては、フッ素系樹脂またはパーフルオロアルキル基、アルキルシリル基等の撥水性表面処理剤を含有する樹脂からなる有機材料を用いることができる。ここでは、例えばスピンコート法により、有機半導体層14上に、フッ素系樹脂である非晶質のパーフルオロ樹脂(例えば旭硝子社製サイトップ809Mや107M)を塗布した後、100℃で溶媒を揮発させて、第1絶縁膜15aを形成する。この第1絶縁膜15aの表面には、第1絶縁膜15aの撥水性が維持される程度の微量の水酸基(OH基)からなる親水基が存在している。ここで、微量の親水基は、第1絶縁膜15a表面の水に対する接触角が70度以上となる撥水性が維持される程度に存在することとする。   Here, as the water repellent material, an organic material made of a fluororesin or a resin containing a water repellent surface treatment agent such as a perfluoroalkyl group or an alkylsilyl group can be used. Here, for example, an amorphous perfluoro resin (for example, Cytop 809M or 107M manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), which is a fluorine-based resin, is applied onto the organic semiconductor layer 14 by, for example, spin coating, and then the solvent is volatilized at 100 ° C. Thus, the first insulating film 15a is formed. On the surface of the first insulating film 15a, there are hydrophilic groups composed of a trace amount of hydroxyl groups (OH groups) to the extent that the water repellency of the first insulating film 15a is maintained. Here, the trace amount of hydrophilic groups is present to such an extent that the water repellency is maintained such that the contact angle of the surface of the first insulating film 15a with water is 70 degrees or more.

なお、ここでは、親水基としてOH基が存在することとするが、例えばカルボキシル基(COOH基)等の他の親水基が存在していてもよい。   In addition, although OH group exists as a hydrophilic group here, other hydrophilic groups, such as a carboxyl group (COOH group), may exist, for example.

続いて、図2(f)に示すように、上述した撥水性材料からなる第1絶縁膜15aの表面に、撥水性が低くなるように当該絶縁膜の表面を改質する表面処理剤を塗布することで、改質層Aを形成する。これにより、第1絶縁膜15aの撥水性を低下させることで、上層への成膜が可能となる。   Subsequently, as shown in FIG. 2F, a surface treatment agent for modifying the surface of the insulating film is applied to the surface of the first insulating film 15a made of the above-described water-repellent material so that the water repellency is lowered. As a result, the modified layer A is formed. As a result, by reducing the water repellency of the first insulating film 15a, it is possible to form an upper layer.

ここで、この表面処理剤は、親水基に変化する置換基を有するシリコン化合物で構成される。このような置換基としては、メトキシ基(OCH3)やエトキシ基(OC25)等のアルコキシ基や、塩素(Cl)やフッ素(F)等のハロゲン原子が挙げられる。これらは、例えば、空気中の水分と反応して、OH基に変化する。そして、このシリコン化合物のOH基が、上記第1絶縁膜15aの表面のOH基と反応して第1絶縁膜15aにシリコン化合物が結合するとともに、シリコン化合物のOH基同士の反応により、シリコン化合物が連結することで、改質層Aが形成される。上記OH基の反応の際には、反応生成物として水が生成されるため、この水がさらに表面処理剤の上記置換基と反応し、連鎖的に反応が促進される。 Here, the surface treatment agent is composed of a silicon compound having a substituent that changes to a hydrophilic group. Examples of such a substituent include alkoxy groups such as methoxy group (OCH 3 ) and ethoxy group (OC 2 H 5 ), and halogen atoms such as chlorine (Cl) and fluorine (F). These react with moisture in the air, for example, and change into OH groups. The OH group of the silicon compound reacts with the OH group on the surface of the first insulating film 15a to bond the silicon compound to the first insulating film 15a, and the reaction between the OH groups of the silicon compound causes the silicon compound to react. Are connected to form the modified layer A. In the reaction of the OH group, since water is generated as a reaction product, the water further reacts with the substituent of the surface treatment agent, and the reaction is promoted in a chain manner.

この際、これらの反応を促進させるため、第1絶縁膜15a上に、上記表面処理剤を塗布した後には、熱処理を行うことが好ましい。   At this time, in order to promote these reactions, it is preferable to perform heat treatment after the surface treatment agent is applied on the first insulating film 15a.

このため、第1絶縁膜15aと結合させ、かつシリコン化合物同士を結合させるために、上記表面処理剤は、結合手の2箇所以上が上記置換基と結合したシリル基で両端が構成されるシリル基含有化合物、または結合手の3箇所以上が上記置換基と結合したシラン化合物で構成されることが好ましい。特に、上記表面処理剤が、結合手の3箇所が上記置換基と結合したシリル基で両端が構成されるシリル基含有化合物、または結合手の4箇所が上記置換基と結合したシラン化合物で構成されることで、改質層Aの表面に存在するOH基を増加させることができるため、好ましい。これにより、第1絶縁膜15aの撥水性は著しく低下するため、上層への成膜を容易に行うことが可能となる。   For this reason, in order to bond with the first insulating film 15a and bond the silicon compounds together, the surface treatment agent is a silyl group in which both ends are composed of silyl groups in which two or more of the bonding hands are bonded to the substituent. It is preferable that the group-containing compound or the silane compound in which three or more bonds are bonded to the substituent. In particular, the surface treatment agent is composed of a silyl group-containing compound in which both ends are bonded with silyl groups bonded to the substituent at three positions on the bond, or a silane compound bonded to the substituent at four positions on the bond. By doing so, OH groups present on the surface of the modified layer A can be increased, which is preferable. Thereby, since the water repellency of the first insulating film 15a is remarkably lowered, it is possible to easily form the film on the upper layer.

上述したようなシリコン化合物としては、ビストリクロロシリルエタン(Bis(trichlorosilyl)ethane)、ビストリエトキシシリルエタン(Bis(triehoxysilyl)ethane)、ビストリエトキシシリルメタン(Bis(triehoxysilyl)methane)、ビストリエトキシシリルオクタン(Bis(triehoxysilyl)octhane)、ヘキサエトキシジシラン(hexaethoxydisilane)、ヘキサメトキシジシラン(hexamethoxydisilane)、テトラエトキシシラン(Tetraethoxysilane)、テトラメトキシシラン(tetramethoxysilane)、ヘキサクロロジシラン(hexachlorodisilane)、ヘキサクロロジシロキサン(hexachlorodisiloxane)、オクタクロロトリシロキサン(octachlorotrisiloxane)、テトラクロロシラン(tetrachlorosilane)、テトラフルオロシラン(tetrafluorosilane)等が挙げられる。ここでは、例えばヘキサメトキシジシランからなる表面処理剤を用いることとする。   Examples of the silicon compounds described above include bistrichlorosilylethane (Bis (trichlorosilyl) ethane), bistriethoxysilylethane (Bis (triehoxysilyl) ethane), bistriethoxysilylmethane (Bis (triehoxysilyl) methane), bistriethoxysilyloctane ( Bis (triehoxysilyl) octhane), hexaethoxydisilane, hexamethoxydisilane, tetramethoxysilane, tetramethoxysilane, hexachlorodisilane, hexachlorodisiloxane, octachlorodisiloxane Examples thereof include trichlorosilane, tetrachlorosilane, and tetrafluorosilane. Here, for example, a surface treating agent made of hexamethoxydisilane is used.

ここで、上述した図2(e)〜図2(f)に示した工程を、図3の模式図を用いて詳細に説明する。まず、図3(1)は、図2(e)を用いて説明した非晶質のパーフルオロ樹脂からなる第1絶縁膜15aが形成された状態であり、第1絶縁膜15aの表面には微量のOH基が存在している。   Here, the steps shown in FIGS. 2E to 2F will be described in detail with reference to the schematic diagram of FIG. First, FIG. 3A shows a state in which the first insulating film 15a made of the amorphous perfluoro resin described with reference to FIG. 2E is formed, and the surface of the first insulating film 15a is formed on the surface. Trace amounts of OH groups are present.

次に、図3(2)は、ヘキサメトキシジシラン(シリコン化合物)からなる表面処理剤を塗布した直後の状態である。この状態から、ヘキサメトキシジシランのOCH3基(図中OMeで表示)が空気中の水分と反応し、図3(3)に示すように、OH基となる。そして、シリコン化合物のOH基と第1絶縁膜15aの表面のOH基との反応により、シリコン化合物が第1絶縁膜15aに結合する。また、シリコン化合物のOH基同士の反応により、シリコン化合物同士が連結する。 Next, FIG. 3 (2) shows a state immediately after the surface treatment agent made of hexamethoxydisilane (silicon compound) is applied. From this state, the OCH 3 group of hexamethoxydisilane (indicated by OMe in the figure) reacts with moisture in the air to form an OH group as shown in FIG. 3 (3). The silicon compound is bonded to the first insulating film 15a by the reaction between the OH group of the silicon compound and the OH group on the surface of the first insulating film 15a. Further, the silicon compounds are linked to each other by the reaction between the OH groups of the silicon compounds.

これにより、図2(f)を用いて説明した改質層Aの表面は、複数のOH基で終端され、OH基が増加した状態となることから、第1絶縁膜15aの表面の撥水性が低下し、上層への成膜が可能となる。   As a result, the surface of the modified layer A described with reference to FIG. 2F is terminated with a plurality of OH groups, and the OH groups are increased, so that the water repellency of the surface of the first insulating film 15a is increased. Decreases, and film formation on the upper layer becomes possible.

次に、図4(g)に示すように、表面に改質層Aが形成された第1絶縁膜15a上に、例えばポリビニルフェノール(PVP)からなる架橋性高分子材料からなる第2絶縁層15bを形成する。これにより、第1絶縁膜15aと第2絶縁膜15bとを順次積層してなるゲート絶縁膜15が形成される。これにより、後述するゲート電極側が架橋性高分子材料で覆われたゲート絶縁膜15となることから、リーク電流が確実に防止される。上述したような架橋性高分子材料としては、上記PVPの他に、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリイミド、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリイソブチレン(PIB)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ベンゾシクロブテン(BCB)等を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 4G, a second insulating layer made of a crosslinkable polymer material made of, for example, polyvinylphenol (PVP) is formed on the first insulating film 15a having the modified layer A formed on the surface thereof. 15b is formed. Thereby, the gate insulating film 15 formed by sequentially laminating the first insulating film 15a and the second insulating film 15b is formed. As a result, the gate electrode side, which will be described later, becomes the gate insulating film 15 covered with the crosslinkable polymer material, so that leakage current is reliably prevented. Examples of the crosslinkable polymer material as described above include polymethyl methacrylate (PMMA), polyimide, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyisobutylene (PIB), polystyrene (PS) in addition to PVP. ), Polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), benzocyclobutene (BCB), and the like.

なお、ここでは、第1絶縁膜15aと第2絶縁膜15bとが順次積層されたゲート絶縁膜15を形成することとしたが、第1絶縁膜15aのみでゲート絶縁膜15を形成してもよく、第2絶縁膜15b上にさらに絶縁膜が積層されていてもよい。   Here, the gate insulating film 15 in which the first insulating film 15a and the second insulating film 15b are sequentially stacked is formed. However, even if the gate insulating film 15 is formed using only the first insulating film 15a. In addition, an insulating film may be further stacked on the second insulating film 15b.

次いで、図4(h)に示すように、例えばスクリーン印刷法により、第2絶縁膜15b上に、銀ペーストからなるゲート電極材料をパターン塗布する。次いで、熱処理を行うことで、上記銀ペーストを乾燥固化して、銀からなるゲート電極16を形成する。   Next, as shown in FIG. 4H, a gate electrode material made of silver paste is pattern-coated on the second insulating film 15b by, for example, screen printing. Next, heat treatment is performed to dry and solidify the silver paste, thereby forming a gate electrode 16 made of silver.

なお、ここでは、ゲート電極16が銀で構成されることとしたが、銀の他に金、白金、パラジウム等の金属や、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホナート)[PEDOT/PSS]、ポリアニリン(PANI)からなる導電性有機材料を用いることもできる。   Here, the gate electrode 16 is made of silver. However, in addition to silver, metals such as gold, platinum, and palladium, and poly (3,4-ethylenedioxythiophene) / poly (4-styrene) are used. Sulfonate) [PEDOT / PSS], a conductive organic material made of polyaniline (PANI) can also be used.

また、ここでは、スクリーン印刷法を用いて、ゲート電極材料をパターン塗布する例について説明したが、例えば、インクジェット法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、パッド印刷法を用いてもよい。   In addition, although an example in which the gate electrode material is applied in a pattern using the screen printing method has been described here, for example, an inkjet method, a flexographic printing method, an offset printing method, or a pad printing method may be used.

このような絶縁膜の表面改質方法およびこの方法を用いた半導体装置の製造方法によれば、表面処理剤を塗布することで、撥水性が低くなるように第1絶縁膜15aの表面が改質されるため、アッシング工程を行わなくても、塗布工程を追加するだけで、第1絶縁膜15aの上層への成膜が可能となる。これにより、半導体装置の製造工程が簡略化されるため、半導体装置の生産性を向上させることができる。   According to such a surface modification method for an insulating film and a method for manufacturing a semiconductor device using this method, the surface of the first insulating film 15a is modified so that the water repellency is lowered by applying a surface treatment agent. Therefore, it is possible to form a film on the upper layer of the first insulating film 15a only by adding a coating process without performing an ashing process. Thereby, the manufacturing process of the semiconductor device is simplified, so that the productivity of the semiconductor device can be improved.

さらに、本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、塗布プロセスにより、全ての成膜工程を行うことができるため、さらなる製造工程の簡略化を図ることができる。   Furthermore, according to the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment, since all the film forming steps can be performed by the coating process, the manufacturing steps can be further simplified.

なお、上記実施形態では、トップゲート・ボトムコンタクト型のトランジスタの製造方法を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トップゲート・トップコンタクト型、ボトムゲート・トップコンタクト型、トップゲート・ボトムコンタクト型のトランジスタの製造方法であっても適用可能である。   In the above embodiment, the method for manufacturing the top gate / bottom contact type transistor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the top gate / top contact type and the bottom gate / top contact type are described. Even a top gate / bottom contact type transistor manufacturing method can be applied.

本発明の半導体装置の製造方法に係る実施形態を説明するための製造工程断面図である(その1)。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 1). 本発明の半導体装置の製造方法に係る実施形態を説明するための製造工程断面図である(その2)。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 2). 本発明の絶縁膜の表面改質方法を説明するための模式工程図である。It is a schematic process diagram for explaining a surface modification method of an insulating film of the present invention. 本発明の半導体装置の製造方法に係る実施形態を説明するための製造工程断面図である(その3)。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating embodiment which concerns on the manufacturing method of the semiconductor device of this invention (the 3).

符号の説明Explanation of symbols

11…基板、14…有機半導体層、15…ゲート絶縁膜、15a…第1絶縁膜、16…ゲート電極   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Board | substrate, 14 ... Organic-semiconductor layer, 15 ... Gate insulating film, 15a ... 1st insulating film, 16 ... Gate electrode

Claims (6)

基板上に、撥水性材料からなり、表面に水酸基が存在する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面に、当該絶縁膜の表面を撥水性が低くなるように改質する表面処理剤を塗布する工程と
前記表面処理剤を塗布する工程の後に、熱処理を行う工程と
を含み、
前記表面処理剤として、水酸基に変化する置換基を有すると共に、結合手の3箇所が前記置換基と結合したシリル基を両端に有するシリル基含有化合物または結合手の4箇所が前記置換基と結合したシラン化合物、からなるシリコン化合物を用い、
前記表面処理剤を塗布することで、前記置換基から変化した水酸基と前記絶縁膜の表面の水酸基との反応により、前記シリコン化合物を前記絶縁膜の表面に結合させるとともに、前記表面処理剤の水酸基同士の反応により前記シリコン化合物同士を連結させる
絶縁膜の表面改質方法。
On a substrate, forming Ri Do a water repellent material, the insulating film existing hydroxyl groups on the surface,
Applying to the surface of the insulating film a surface treatment agent that modifies the surface of the insulating film so that water repellency is low ;
A step of performing a heat treatment after the step of applying the surface treatment agent; and
Including
As the surface treatment agent, a silyl group-containing compound having a silyl group bonded to the substituent and having three substituents that change to a hydroxyl group at both ends, or four bonds of the bond are bonded to the substituent. Using a silicon compound comprising
By applying the surface treatment agent, the silicon compound is bonded to the surface of the insulating film by a reaction between a hydroxyl group changed from the substituent and a hydroxyl group on the surface of the insulating film. A method for modifying the surface of an insulating film, wherein the silicon compounds are linked together by a reaction between them .
前記シリコン化合物として、ビストリクロロシリルエタン、ビストリエトキシシリルエタン、ビストリエトキシシリルメタン、ビストリエトキシシリルオクタン、ヘキサエトキシジシラン、ヘキサメトキシジシラン、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、ヘキサクロロジシラン、ヘキサクロロジシロキサン、オクタクロロトリシロキサン、テトラクロロシランおよびテトラフルオロシランのうちの少なくとも1種を用いるExamples of the silicon compound include bistrichlorosilylethane, bistriethoxysilylethane, bistriethoxysilylmethane, bistriethoxysilyloctane, hexaethoxydisilane, hexamethoxydisilane, tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, hexachlorodisilane, hexachlorodisiloxane, octachloro Use at least one of trisiloxane, tetrachlorosilane, and tetrafluorosilane
請求項1記載の絶縁膜の表面改質方法。The method for modifying the surface of an insulating film according to claim 1.
前記絶縁膜の水酸基は、前記絶縁膜の表面の、水に対する接触角が70度以上となる撥水性が維持される程度に存在するThe hydroxyl group of the insulating film is present to such an extent that the water repellency at which the contact angle with water on the surface of the insulating film is 70 degrees or more is maintained.
請求項1記載の絶縁膜の表面改質方法。The method for modifying the surface of an insulating film according to claim 1.
前記絶縁膜は有機材料であ
求項1記載の絶縁膜の表面改質方法。
The insulating layer Ru Der organic material
Motomeko 1 surface modification method of the insulating film according.
前記絶縁膜は、非晶質のパーフルオロ樹脂であ
求項1記載の絶縁膜の表面改質方法。
The insulating layer, Ru perfluororesin der amorphous
Motomeko 1 surface modification method of the insulating film according.
基板上に有機半導体層、ゲート絶縁膜およびゲート電極をこの順またはこれと逆の順に積層してなる半導体装置の製造方法において、
撥水性材料からなり表面に水酸基が存在する絶縁膜を含む前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜の表面に、当該絶縁膜の表面を撥水性が低くなるように改質する表面処理剤を塗布する工程と
前記表面処理剤を塗布する工程の後に、熱処理を行う工程と
を含み、
前記表面処理剤として、水酸基に変化する置換基を有すると共に、結合手の3箇所が前記置換基と結合したシリル基を両端に有するシリル基含有化合物または結合手の4箇所が前記置換基と結合したシラン化合物、からなるシリコン化合物を用い、
前記表面処理剤を塗布することで、前記置換基から変化した水酸基と前記絶縁膜の表面の水酸基との反応により、前記シリコン化合物を前記絶縁膜の表面に結合させるとともに、前記表面処理剤の水酸基同士の反応により前記シリコン化合物同士を連結させる
半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device in which an organic semiconductor layer, a gate insulating film, and a gate electrode are stacked on a substrate in this order or in the reverse order,
Forming the gate insulating film on the Do Ri surface water-repellent material includes an insulating film which hydroxyl is present,
Applying to the surface of the insulating film a surface treatment agent that modifies the surface of the insulating film so that water repellency is low ;
A step of performing a heat treatment after the step of applying the surface treatment agent; and
Including
As the surface treatment agent, a silyl group-containing compound having a silyl group bonded to the substituent and having three substituents that change to a hydroxyl group at both ends, or four bonds of the bond are bonded to the substituent. Using a silicon compound comprising
By applying the surface treatment agent, the silicon compound is bonded to the surface of the insulating film by a reaction between a hydroxyl group changed from the substituent and a hydroxyl group on the surface of the insulating film. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the silicon compounds are connected to each other by a reaction between them .
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