JPH07221085A - 絶縁膜、その形成方法、その絶縁膜を用いた半導体素子および液晶ディスプレイ - Google Patents

絶縁膜、その形成方法、その絶縁膜を用いた半導体素子および液晶ディスプレイ

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JPH07221085A
JPH07221085A JP1330994A JP1330994A JPH07221085A JP H07221085 A JPH07221085 A JP H07221085A JP 1330994 A JP1330994 A JP 1330994A JP 1330994 A JP1330994 A JP 1330994A JP H07221085 A JPH07221085 A JP H07221085A
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JP
Japan
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insulating film
oxide film
substrate
silane coupling
resin composition
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JP1330994A
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Masumi Koizumi
真澄 小泉
Kazuyuki Shiyou
一超 蒋
Yoshikazu Sakata
美和 坂田
Toshio Ito
敏雄 伊東
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリシロキサン誘導体から形成された酸化膜
からなる絶縁膜であって、横方向の電気抵抗の大きな絶
縁膜の提供。 【構成】 アルコキシ基を具えたポリシロキサン誘導体
としてのポリ(ジ−t−ブトキシシロキサン)、酸発生
剤としてのトリフェニルスルホニウムトリフレートとを
モノクロロベンゼンに溶解して塗布液を調製する。次
に、この塗布液を回転塗布し、5分間全面露光し、10
0℃で2分間加熱して酸化膜を得る。次に、酸化膜の形
成された基板をHMDS(ヘキサメチルジシラザン)の
ベーパー中に2分間保持してシランカップリング処理を
行って絶縁膜を得る。この絶縁膜の横方向の抵抗率を測
定したところ1011Ω・cmとなり、処理を行わない場
合に比べて抵抗率が約2桁増大した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ICや液晶ディスプ
レイに用いられる絶縁膜およびその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルコキシ基を具えたポリシロキサン誘
導体と酸発生剤とを含む樹脂組成物を下地上にスピン塗
布し、露光、加熱することにより酸化膜を形成する方法
が知られている。露光部分の樹脂組成物では、酸発生剤
から発生した酸によってアルコキシ基の脱離、シラノー
ルの縮合が起こり酸化膜(SiO2 膜)が形成される。
この酸化膜は、露光パターンに対応した任意のパターン
を作ることができるので、レジストとして使用すること
ができる。また、この酸化膜は半導体素子の絶縁膜とし
て用いることもできる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリシ
ロキサン誘導体から形成された酸化膜は、絶縁膜として
用いた場合、酸化膜の表面に沿った方向(以下、横方向
とも称する)の電気抵抗が、酸化膜の厚み方向の電気抵
抗に比べて低くなる。酸化膜の横方向の電気抵抗が小さ
くなると、例えばこの酸化膜で隔離された電極間のリー
ク電流が無視できなくなり、電極に所望の電圧を印加す
ることが困難となる。その結果、この酸化膜を絶縁膜と
して用いた半導体素子が誤作動を起こすおそれがある。
このため、ポリシロキサン誘導体から形成された酸化膜
からなる絶縁膜であって、横方向の電気抵抗の大きな絶
縁膜の実現が望まれていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、下記
の(1)および(2)式に示す少なくとも一方のアルコ
キシ基を具えたポリシロキサン誘導体と、酸発生剤とを
含む樹脂組成物から形成された酸化膜からなる絶縁膜で
あって、シランカップリング剤により表面処理された絶
縁膜であることを特徴とする。
【0005】
【化1】
【0006】但し、R1 、R2 、R3 およびR4 はアル
キル基を表し、それぞれ互いに同一でも異なっても良
い。また、mおよびnはそれぞれ重合度を表す。
【0007】
【作用】この発明の絶縁膜およびその形成方法によれ
ば、ポリシロキサンの誘導体から形成された酸化膜をシ
ランカップリング剤によって処理して絶縁膜を得る。実
施例の欄で後述するように、この処理により、絶縁膜の
横方向の電気抵抗が酸化膜よりも増加する。このことか
ら、ポリシロキサン誘導体から形成された酸化膜の横方
向の電気抵抗の低下(リーク電流)は、酸化膜の表面の
Si−O−H結合によるものであり、酸化膜中のSi−
O−H結合の存在には強くは依存しないものと推察され
る。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の絶縁膜お
よびその形成方法について説明する。尚、図は、この発
明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状および
配置関係を概略的に示してあるにすぎない。従って、こ
の発明は図示例に限定されるものではない。
【0009】1.第1実施例 第1実施例では、先ず、アルコキシ基を具えたポリシロ
キサン誘導体として、下記の(3)式に示すポリ(ジ−
t−ブトキシシロキサン)1mol(190g)、酸発
生剤として、下記の(4)式に示すトリフェニルスルホ
ニウムトリフレート(PH3+ OTf- )0.02m
ol(8.25g)とを溶媒としてのモノクロロベンゼ
ン1780gに溶解し、0.2μm孔メンブレンフィル
ターで濾過した樹脂組成物の塗布液を調製する。
【0010】
【化2】
【0011】次に、下地としての、導電膜を形成した導
電性基板に、この塗布液を膜厚0.6μmで回転塗布
し、Xe−Hgランプ(CM250コールドミラー装
着)で5分間全面露光する。さらに、全面露光した基板
をホットプレート上で100℃の温度で2分間加熱して
酸化膜を得る。この酸化膜の厚さは、3000Å(0.
3μm)であった。
【0012】次に、この酸化膜の絶縁膜としての抵抗率
を評価するために、酸化膜上に電極を形成した。酸化膜
の厚さ方向の抵抗率は、0.5MV/cmの電界強度に
おいて1013Ω・cmであった。また、上述の酸化膜と
同条件でSi基板上に形成した他の酸化膜の赤外吸収測
定結果では、メチル基、t−ブチル基に対する吸収が完
全になくなっていた。一方、酸化膜の横方向の抵抗率
は、109 Ω・cmであった。尚、横方向の抵抗率ρを
算出するにあたっては、厚さdの酸化膜上に、距離Lだ
け隔てて、幅Wにわたって向かい合った2本の平行な電
極間に電圧Vを印加したときに、この電極間の絶縁膜に
リーク電流Iが流れるとして、下記の(I)式によって
求めた。
【0013】 ρ=(VLW)/(Id)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(I) 次に、酸化膜の形成された基板をHMDS(ヘキサメチ
ルジシラザン)のベーパー(蒸気)中に2分間保持して
シランカップリング処理(以下、表面処理とも称する)
を行って絶縁膜を得た後、この絶縁膜の横方向の抵抗率
を測定したところ1011Ω・cmとなり、処理を行わな
い場合に比べて抵抗率が約2桁増大した。従って、絶縁
膜の横方向の電気抵抗が増大したことが確認できた。
尚、この実施例では、HMDSとしてOAP(商品名、
東京応化製)を使用した。
【0014】さらに、表面処理を行った後、基板を20
0℃の温度で20分間加熱すると、絶縁膜の抵抗率は1
12Ω・cmとなり、絶縁膜の平均抵抗率がさらに増大
した。尚、表面処理後の加熱によって抵抗率が増大する
理論的な理由は明らかではない。
【0015】2.第2実施例 第2実施例では、露光後200℃の温度で2分間加熱処
理を行った他は、第1実施例と同一の材料、方法で酸化
膜を形成した。形成した酸化膜の赤外吸収測定結果で
は、メチル基、t−ブチル基に対応する吸収が完全に無
くなっていた。また、酸化膜の横方向の抵抗率は、断面
積を用いて計算した平均値で1010Ω・cmであった。
【0016】次に、この酸化膜を第1実施例と同一の条
件でシランカップリング剤による処理をして絶縁膜を得
たところ、この絶縁膜の横方向の抵抗率は1012Ω・c
mとなり、処理を行わない場合に比べて抵抗率が約2桁
増大した。従って、絶縁膜の横方向の電気抵抗が増大し
たことが確認できた。
【0017】さらに、表面処理を行った後、基板を20
0℃の温度で20分間加熱すると、絶縁膜の抵抗率は1
13Ω・cmとなり、絶縁膜の平均抵抗率がさらに増大
した。
【0018】3.第3実施例 第3実施例では、アルコキシ基を具えたポリシロキサン
誘導体として、下記の(5)式に示すポリ(t−ブトキ
シシルセスキオキサン)を使用した他は、第1実施例と
同一の材料、方法で絶縁膜を形成した。第3実施例にお
いても、第1実施例同様に、シランカップリング剤によ
る処理を行ったところ、絶縁膜の横方向の抵抗率が約2
桁増大した。
【0019】
【化3】
【0020】4.第4実施例 第4実施例では、この発明の絶縁膜を保護膜として具え
た液晶ディスプレイの薄膜トランジスタの一例について
説明する。図1は、この実施例の薄膜トランジスタの構
造説明に供する断面図である。
【0021】この薄膜トランジスタの構造は、従来周知
の構造であり、ガラス基板10上に、ゲート電極12を
具え、ゲート電極12上に、ゲートSiN膜14を介し
てゲート活性層16が、設けてある。ゲート活性層16
上には、画素電極であるオーミック層18が設けてあ
り、オーミック層18にはソース・ドレイン電極20と
接続されており、ソース・ドレイン電極20は画素電極
22と接続している。
【0022】そして、この実施例では、保護膜24とし
てこの発明の絶縁膜を用いている。絶縁膜の形成にあた
っては、先ず、第1実施例と同様の樹脂組成物を薄膜ト
ランジスタ上に塗布した後、所定のマスクパターンを介
して露光し、現像、リンス処理を行った後、200℃の
温度で1時間加熱処理をする。次に、HMDSのベーパ
ー処理を2分間行った後、さらに200℃で20分間加
熱処理をした。このようにして形成した絶縁膜を用いた
薄膜トランジスタは、従来のプラズマCVD法によって
形成されたSiN膜を具えた薄膜トランジスタと同等の
特性を持つ。
【0023】また、図2に示すように、この発明の絶縁
膜を薄膜トランジスタの画素電極間の中間絶縁膜26と
して用いても良い。
【0024】この発明の絶縁膜は、画素電極間のリーク
電流を抑制することができる。このため、この絶縁膜
は、リーク電流が大きくなり易い高精細のTFT−LC
Dの場合、特に画素電極同士が同一平面上にある場合に
用いて好適である。
【0025】上述した各実施例では、この発明を特定の
材料を使用し、また、特定の条件で形成した例について
説明したが、この発明は多くの変更および変形を行うこ
とができる。例えば、上述した実施例では、絶縁膜のシ
ランカップリング剤による表面処理を行うにあたって、
ベーパー処理を行ったが、この発明では、塗布処理を行
っても良い。また、上述した実施例では、酸発生剤とし
て、トリフェニルスルホニウムトリフレートを用いた
が、酸発生剤としては、露光により酸を発生する物質で
あるならば良く、例えば、オニウム塩として、下記の
(6)および(7)式に示すスルホニウム塩や下記の
(8)および(9)式に示すヨードニウム塩を用いるこ
とができる。
【0026】
【化4】
【0027】また、上述した実施例では、この発明の絶
縁膜を薄膜トランジスタに用いた例について説明した
が、この発明の絶縁膜の用途は、薄膜トランジスタに限
られるわけではなく、半導体素子一般に用いて好適であ
る。
【0028】
【発明の効果】この発明によれば、ポリシロキサンの誘
導体から形成された酸化膜をシランカップリング剤によ
って処理して絶縁膜を得ることにより、絶縁膜の横方向
の電気抵抗が酸化膜よりも増加する。このため、例えば
この絶縁膜で隔離された電極間のリーク電流を抑制する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の絶縁膜を保護膜として用いた薄膜ト
ランジスタの構造の説明に供する断面図である。
【図2】この発明の絶縁膜を中間絶縁膜として用いた薄
膜トランジスタの構造の説明に供する断面図である。
【符号の説明】
10:ガラス基板 12:ゲート電極 14:ゲートSiN膜 16:活性層 18:オーミック層 20:ソース・ドレイン電極 22:画素電極 24:保護膜 26:中間絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 敏雄 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の(1)および(2)式に示す少な
    くとも一方のアルコキシ基を具えたポリシロキサン誘導
    体と酸発生剤とを含む樹脂組成物から形成された酸化膜
    からなる絶縁膜であって、 シランカップリング剤により表面処理された絶縁膜であ
    ることを特徴とする絶縁膜。 【化1】 但し、R1 、R2 、R3 およびR4 はアルキル基を表
    し、それぞれ互いに同一でも異なっても良い。また、m
    およびnはそれぞれ重合度を表す。
  2. 【請求項2】 下記の(1)および(2)式に示す少な
    くとも一方のアルコキシ基を具えたポリシロキサン誘導
    体と酸発生剤とを溶剤に溶かした樹脂組成物を下地上に
    塗布する工程と、 塗布した前記樹脂組成物に対して露光および加熱処理を
    順次に行なって酸化膜を形成する工程と、 該酸化膜をシランカップリング剤により表面処理する工
    程とを含むことを特徴とする絶縁膜の形成方法。 【化1】 但し、R1 、R2 、R3 およびR4 はアルキル基を表
    し、それぞれ互いに同一でも異なっても良い。また、m
    およびnはそれぞれ重合度を表す。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の絶縁膜の形成方法にお
    いて、 前記シランカップリング剤により処理された前記絶縁膜
    をさらに加熱処理する工程を含むことを特徴とする絶縁
    膜の形成方法。
  4. 【請求項4】 基板と、該基板上に形成されたトランジ
    スタと、該トランジスタに接続された電極とを有する半
    導体素子において、 前記基板と前記電極との中間絶縁膜または前記トランジ
    スタを覆う保護絶縁膜として請求項1に記載の絶縁膜を
    設けてなることを特徴とする半導体素子。
  5. 【請求項5】 基板と、該基板上に形成された複数のト
    ランジスタと、複数の該トランジスタにそれぞれ接続さ
    れた複数の電極とを有する液晶ディスプレイにおいて、 前記電極間の中間絶縁膜または前記トランジスタを覆う
    保護絶縁膜として請求項1に記載の絶縁膜を設けてなる
    ことを特徴とする液晶ディスプレイ。
JP1330994A 1994-02-07 1994-02-07 絶縁膜、その形成方法、その絶縁膜を用いた半導体素子および液晶ディスプレイ Withdrawn JPH07221085A (ja)

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