JPWO2009098996A1 - Thin film device, manufacturing method thereof, and electronic component - Google Patents

Thin film device, manufacturing method thereof, and electronic component Download PDF

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Abstract

樹脂、硬化剤、及び溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用して、基板上に有機膜を成膜する有機膜形成工程を有する薄膜デバイスの製造方法において、該樹脂がプロトン性極性基を有する脂環式オレフィン樹脂であり、該硬化剤が脂環構造部分と3個以上のエポキシ基とを有する化合物である薄膜デバイスの製造方法である。In a method for manufacturing a thin film device having an organic film forming step of forming an organic film on a substrate using a resin composition comprising a resin, a curing agent, and a solvent, the resin has a protic polar group It is a manufacturing method of a thin film device which is an alicyclic olefin resin and the curing agent is a compound having an alicyclic structure portion and three or more epoxy groups.

Description

本発明は、薄膜トランジスタ、薄膜二次電池、薄膜太陽電池、及びこれらを複合させた複合薄膜デバイス等の薄膜デバイス、これらの製造方法、及び薄膜デバイスを用いてなる電子部品に関する。   The present invention relates to a thin film device such as a thin film transistor, a thin film secondary battery, a thin film solar cell, and a composite thin film device obtained by combining these, a manufacturing method thereof, and an electronic component using the thin film device.

なお、本明細書において、薄膜デバイスとは、半導体薄膜を用いて構成した能動素子である半導体素子、または、供給された電力を消費・蓄積・放出する受動素子を含む電子デバイスのことを指す。薄膜デバイスには、有機薄膜デバイスと無機薄膜デバイスがあり、前者の例としては有機薄膜トランジスタ、後者の例としてはリチウム薄膜二次電池などが挙げられる。   Note that in this specification, a thin film device refers to a semiconductor element that is an active element formed using a semiconductor thin film, or an electronic device that includes passive elements that consume, store, and emit supplied power. The thin film device includes an organic thin film device and an inorganic thin film device. An example of the former is an organic thin film transistor, and an example of the latter is a lithium thin film secondary battery.

薄膜トランジスタ、薄膜二次電池、薄膜太陽電池等の薄膜デバイスは、一般に、基板上に、電極層や絶縁層等を含む回路層を形成し、最上層を保護層で被覆して構成される。基板と回路層との間には下引き層が配置される場合がある。薄膜トランジスタとしては、日本国特開2005−289054号公報には、有機電界効果型トランジスタの基板上に有機樹脂層(平坦化層)を有する記載があり、その有機樹脂層の材料として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが、開示されている。   A thin film device such as a thin film transistor, a thin film secondary battery, and a thin film solar cell is generally configured by forming a circuit layer including an electrode layer and an insulating layer on a substrate and covering the uppermost layer with a protective layer. An undercoat layer may be disposed between the substrate and the circuit layer. As a thin film transistor, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-289054 has a description of having an organic resin layer (planarization layer) on a substrate of an organic field effect transistor, and a thermoplastic resin as a material of the organic resin layer, Thermosetting resins, photocurable resins, and the like are disclosed.

国際公開WO2006/129718号パンフレットには、有機薄膜トランジスタの下引き層、ゲート絶縁膜、保護膜を記載している。それぞれの材料として、下引き層はポリマー又は無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含む下引き層、ゲート絶縁膜は非共有電子対を有する官能基を持たず且つ分子構造内にπ電子結合を持たない有機高分子化合物を含んでなる膜であるゲート絶縁膜、保護膜はCVD法やスパッタリング法によって形成した酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜、あるいは、熱CVD法によって形成したポリパラキシレン膜、コーティングにより形成したポリイミド膜、脂環式オレフィンポリマー膜、紫外線硬化エポキシ樹脂膜、アクリル系樹脂膜等である保護膜を開示している。また、有機薄膜トランジスタの基板及び/又は保護膜が、脂環式オレフィンポリマーからなるものが好ましいことも、開示している。   International Publication WO 2006/129718 pamphlet describes an undercoat layer, a gate insulating film, and a protective film of an organic thin film transistor. As each material, the undercoat layer is an undercoat layer containing a compound selected from a polymer or an inorganic oxide and an inorganic nitride, and the gate insulating film does not have a functional group having an unshared electron pair and has a π electron in the molecular structure. A gate insulating film and a protective film which are films containing an organic polymer compound having no bond are formed by a silicon oxide film, a silicon nitride film or a silicon oxynitride film formed by a CVD method or a sputtering method, or a thermal CVD method. A protective film such as a polyparaxylene film, a polyimide film formed by coating, an alicyclic olefin polymer film, an ultraviolet curable epoxy resin film, an acrylic resin film, or the like is disclosed. It also discloses that the organic thin film transistor substrate and / or protective film is preferably made of an alicyclic olefin polymer.

薄膜太陽電池としては、日本国特開平5−63218号公報には、半導体層の上部に高分子樹脂からなるパッシベーション層の記載があり、高分子樹脂はポリエステル、エチレン酢酸ビニル共重合体、アクリル、エポキシ、ポリウレタンの内から選ばれた成分からなることが、開示されている。また、薄膜二次電池としては、日本国特開2002−42863号公報は、薄膜固体二次電池セルの保護膜として、SiやSiN等の窒化ケイ素系材料を開示している。As a thin film solar cell, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-63218 has a description of a passivation layer made of a polymer resin above the semiconductor layer. The polymer resin is polyester, ethylene vinyl acetate copolymer, acrylic, It is disclosed that it comprises a component selected from epoxy and polyurethane. As a thin film secondary battery, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-42863 discloses a silicon nitride material such as Si 3 N 4 or SiN as a protective film of a thin film solid secondary battery cell.

このような薄膜デバイスにおいて、下引き層、絶縁層、及び保護膜としては、製造の容易化等の観点から樹脂材料が用いられるようになってきており、樹脂材料としてはそれぞれの層の機能の観点から、それぞれ適宜な材料が選択される。これらの下引き層、絶縁層、及び保護膜には、長期間に渡って良好な性能を維持するため、表面の平滑性や接着性を向上することが必要である。また、製造プロセスを簡略化して、製造コストを低減することが求められている。   In such a thin film device, resin materials have come to be used as the undercoat layer, the insulating layer, and the protective film from the viewpoint of facilitating production, etc., and the resin material has the function of each layer. From the viewpoint, an appropriate material is selected. These undercoat layer, insulating layer, and protective film need to improve surface smoothness and adhesiveness in order to maintain good performance over a long period of time. There is also a need to simplify the manufacturing process and reduce manufacturing costs.

また、従来の有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜は、膜厚を大きく確保しておかないと、絶縁膜にトンネル現象によるゲートリーク電流が流れてしまい、絶縁性が保たれなくなってしまい、さらにゲートバイアス印加の妨げになり、高いオン/オフ比が得られないということがあった。また、ヒステリシスが出現し、キャリアトラップが多く、n型特性の発現性が不十分であった。   In addition, if the gate insulating film of the conventional organic thin film transistor is not secured to a large thickness, a gate leakage current due to a tunnel phenomenon flows through the insulating film, and the insulating property cannot be maintained. In some cases, a high on / off ratio cannot be obtained. Moreover, hysteresis appeared, there were many carrier traps, and the expression of n-type characteristics was insufficient.

よって、本発明の目的は、長期間に渡って良好な性能を維持でき、かつ安価な薄膜デバイスを製造できるようにすることにある。   Therefore, an object of the present invention is to enable the manufacture of an inexpensive thin film device that can maintain good performance over a long period of time.

また、本発明の他の目的は、ゲート絶縁膜におけるリーク電流が抑止され、高い絶縁膜容量が得られ、ヒステリシスが生じにくく、低ゲート電圧で動作可能な有機薄膜トランジスタを提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an organic thin film transistor which can suppress a leakage current in a gate insulating film, obtain a high insulating film capacity, hardly cause hysteresis, and can operate at a low gate voltage.

発明の概要Summary of the Invention

上述した目的を達成するため、本発明者らは、従来、下引き層、絶縁層(デバイス間の絶縁層、ゲート絶縁層等を含む)、及び保護層に用いられていた膜材料を種々検討した結果、特定の樹脂材料を用いることにより、その表面の平滑性や接着性が良好で、長期間に渡って良好なデバイス性能を維持できることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。また、従来は、下引き層、絶縁層、及び保護層として、それぞれの層の機能の観点から、それぞれ適宜な材料が選択されていたが、これらの層のうちのいずれにも用いることが可能な樹脂材料を見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have studied various film materials conventionally used for the undercoat layer, the insulating layer (including the insulating layer between devices, the gate insulating layer, etc.) and the protective layer. As a result, it was found that by using a specific resin material, the smoothness and adhesion of the surface are good, and good device performance can be maintained over a long period of time, and the present invention is completed based on this finding. It came. Conventionally, appropriate materials have been selected as the undercoat layer, the insulating layer, and the protective layer from the viewpoint of the functions of the respective layers, but they can be used for any of these layers. New resin materials have been found, and the present invention has been completed based on this finding.

また、本発明者らは、従来用いられていた有機ゲート絶縁膜材料を種々検討した結果、非共有電子対を有する官能基を持たず且つ分子構造内にπ電子結合を持たない有機高分子化合物を特定の溶剤で溶液化し、これを用いて低誘電体膜を形成し、この低誘電体膜と高誘電体膜とを積層してゲート絶縁膜を構成することにより、該ゲート絶縁膜は平滑性が格段に向上し、良質でピンホールができにくい膜となり、ゲート絶縁膜におけるリーク電流が抑止され、高い絶縁膜容量が得られると共に、更に電子移動度が格段に向上し、低ゲート電圧で動作可能である有機薄膜トランジスタが得られることを見出した。本発明者らはこの知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。   In addition, as a result of various studies on conventionally used organic gate insulating film materials, the present inventors have found that organic polymer compounds that do not have a functional group having an unshared electron pair and have no π-electron bond in the molecular structure Is made into a solution with a specific solvent, and a low dielectric film is formed using the solution, and the gate dielectric film is formed by stacking the low dielectric film and the high dielectric film. The film has a significantly improved performance and is a high-quality film that is difficult to pinhole, the leakage current in the gate insulating film is suppressed, a high insulating film capacity is obtained, and the electron mobility is further improved, with a low gate voltage. It has been found that an organic thin film transistor can be obtained. The present inventors have completed the present invention based on this finding.

すなわち、本発明の第1の観点によれば、樹脂、硬化剤、及び溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用して、基板上に有機膜を成膜する有機膜形成工程を有する薄膜デバイスの製造方法において、該樹脂がプロトン性極性基を有する脂環式オレフィン樹脂であり、該硬化剤が脂環構造部分と3個以上のエポキシ基とを有する化合物である薄膜デバイスの製造方法が提供される。   That is, according to the first aspect of the present invention, a thin film device having an organic film forming step of forming an organic film on a substrate using a resin composition comprising a resin, a curing agent, and a solvent. In the production method, there is provided a method for producing a thin film device in which the resin is an alicyclic olefin resin having a protic polar group, and the curing agent is a compound having an alicyclic structure portion and three or more epoxy groups. The

この場合において、前記有機膜形成工程を、電極を形成する工程の前及び後にそれぞれ1回以上実施するようにできる。また、前記有機膜形成工程の少なくとも一つは、前記基板上に前記樹脂組成物を塗布する塗布ステップと、前記塗布ステップの後に130℃以下で加熱処理する第1の加熱処理ステップと、前記第1の加熱処理ステップの後に150℃以上で加熱処理する第2の加熱処理ステップとを有することができる。また、前記有機膜形成工程がすべて、前記塗布ステップと、第1の加熱処理ステップと、第2の加熱処理ステップとを有することができる。   In this case, the organic film forming step can be performed once or more before and after the step of forming the electrode. Further, at least one of the organic film forming steps includes an application step of applying the resin composition on the substrate, a first heat treatment step of performing heat treatment at 130 ° C. or less after the application step, And a second heat treatment step in which heat treatment is performed at 150 ° C. or higher after the one heat treatment step. Moreover, all the said organic film formation processes can have the said application | coating step, a 1st heat processing step, and a 2nd heat processing step.

本発明の第2の観点によれば、電極を形成する工程、並びにその前及び後に樹脂と溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用して有機膜を成膜する有機膜形成工程をそれぞれ1回以上有する薄膜デバイスの製造方法において、前記有機膜形成工程の少なくとも一つにおいて用いる該樹脂が下記式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有する脂環式オレフィン樹脂である薄膜デバイスの製造方法が提供される。また、下記式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有する脂環式オレフィン樹脂が、前記有膜形成工程のすべてにおいて用いることができる。   According to the second aspect of the present invention, each of the step of forming the electrode and the step of forming the organic film using the resin composition containing the resin and the solvent before and after the step are performed once each. In the manufacturing method of the thin film device having the above, the resin used in at least one of the organic film forming steps is an alicyclic olefin resin having a structural unit (a) represented by the following formula (1) or formula (2). A method of manufacturing a thin film device is provided. Moreover, the alicyclic olefin resin which has the structural unit (a) represented by following formula (1) or Formula (2) can be used in all the said film formation processes.

本発明の第3の観点によれば、基板上に、第1の有機膜、第1の電極群、第2の有機膜、及び第2の電極群とをこの順に有する薄膜デバイスにおいて、前記第1の有機膜及び第2の有機膜が下記式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有する脂環式オレフィン樹脂を含んでなる薄膜デバイスが提供される。この場合において、前記第1又は第2の有機膜を、樹脂と溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用して形成される有機膜とすることができる。また、前記樹脂組成物は、更に脂環構造部分と3個以上のエポキシ基とを有する硬化剤を含むことができる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a thin film device having a first organic film, a first electrode group, a second organic film, and a second electrode group in this order on a substrate. There is provided a thin film device comprising an alicyclic olefin resin in which an organic film of 1 and a second organic film have a structural unit (a) represented by the following formula (1) or formula (2). In this case, the first or second organic film can be an organic film formed using a resin composition containing a resin and a solvent. The resin composition may further include a curing agent having an alicyclic structure portion and three or more epoxy groups.

本発明の第4の観点によれば、樹脂と溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用してゲート絶縁膜を成膜する工程を有する薄膜トランジスタの製造方法において、該樹脂が下記式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有する脂環式オレフィン樹脂であり、溶剤が沸点150℃以上の脂肪族炭化水素化合物である薄膜トランジスタの製造方法が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a thin film transistor having a step of forming a gate insulating film using a resin composition containing a resin and a solvent, the resin is represented by the following formula (1) or There is provided a method for producing a thin film transistor, which is an alicyclic olefin resin having a structural unit (a) represented by the formula (2) and whose solvent is an aliphatic hydrocarbon compound having a boiling point of 150 ° C. or higher.

Figure 2009098996
Figure 2009098996

(ただし、式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、又は極性基であり、nは0〜2の整数である。) (However, in formula, R1-R4 is respectively independently a hydrogen atom, a C1-C10 hydrocarbon group, or a polar group, and n is an integer of 0-2.)

本発明の第5の観点によれば、前記第1若しくは前記第2の観点に係る製造方法を用いて製造された薄膜デバイス、又は前記第3の観点に係る薄膜デバイスを用いてなる電子部品が提供される。ここで、電子部品としては、薄膜トランジスタ、薄膜二次電池、薄膜太陽電池等を例示できる。また、電子部品としては、薄膜トランジスタと薄膜太陽電池、薄膜二次電池と薄膜太陽電池等、異なる種類の又は同じ種類の薄膜デバイスを積層してなる複合薄膜デバイスないし積層デバイスを例示できる。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a thin film device manufactured by using the manufacturing method according to the first or second aspect, or an electronic component using the thin film device according to the third aspect. Provided. Here, examples of the electronic component include a thin film transistor, a thin film secondary battery, and a thin film solar battery. In addition, examples of the electronic component include a composite thin film device or a laminated device in which different types or the same type of thin film devices such as a thin film transistor and a thin film solar cell, a thin film secondary battery and a thin film solar cell are stacked.

本発明によれば、長期間に渡って良好な性能を維持でき、かつ安価な薄膜デバイス、これを用いる電子部品を製造することができるという効果がある。また、本発明によれば、ゲート絶縁膜におけるリーク電流が抑止され、高い絶縁膜容量が得られると共に、更に高い電子移動度が得られ、ヒステリシスが生じにくく、低ゲート電圧で動作可能な有機薄膜トランジスタを製造することができるという効果がある。   According to the present invention, there is an effect that an inexpensive thin film device and an electronic component using the same can be manufactured while maintaining good performance over a long period of time. In addition, according to the present invention, a leakage current in the gate insulating film is suppressed, a high insulating film capacity is obtained, a higher electron mobility is obtained, hysteresis is hardly generated, and an organic thin film transistor that can operate at a low gate voltage is obtained. There is an effect that can be manufactured.

第1実施形態の薄膜二次電池(下引き層あり、保護層なし)の断面図である。It is sectional drawing of the thin film secondary battery (with an undercoat layer, without a protective layer) of 1st Embodiment. 第1実施形態の薄膜二次電池(下引き層あり、保護層なし、エンボスあり)の断面図である。It is sectional drawing of the thin film secondary battery (with an undercoat layer, without a protective layer, with embossing) of 1st Embodiment. 第1実施形態の薄膜二次電池(下引き層なし、保護層あり)の断面図である。It is sectional drawing of the thin film secondary battery (without an undercoat layer and with a protective layer) of 1st Embodiment. 第1実施形態の薄膜二次電池(下引き層あり、保護層あり)の断面図である。It is sectional drawing of the thin film secondary battery (with an undercoat layer and with a protective layer) of 1st Embodiment. 実施例1−1の薄膜二次電池の充放電容量とセル電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance and cell voltage of the thin film secondary battery of Example 1-1. 実施例1−1の薄膜二次電池のサイクル数と充放電容量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cycle number and charging / discharging capacity | capacitance of the thin film secondary battery of Example 1-1. 実施例1−2の薄膜二次電池の充放電容量とセル電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance and cell voltage of the thin film secondary battery of Example 1-2. 実施例1−3の薄膜二次電池の充放電容量とセル電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance and cell voltage of the thin film secondary battery of Example 1-3. 実施例1−3の薄膜二次電池に用いたエンボス付きの基板を示す図である。It is a figure which shows the board | substrate with embossing used for the thin film secondary battery of Example 1-3. 比較例1の薄膜二次電池の充放電容量とセル電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance of the thin film secondary battery of the comparative example 1, and a cell voltage. 実施例1−4の薄膜二次電池の充放電容量とセル電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance and cell voltage of the thin film secondary battery of Example 1-4. 実施例1−5の薄膜二次電池の充放電容量とセル電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the charging / discharging capacity | capacitance and cell voltage of the thin film secondary battery of Example 1-5. 実施例1−5の薄膜二次電池のサイクル数と充放電容量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cycle number of the thin film secondary battery of Example 1-5, and charging / discharging capacity | capacitance. 実施例1−6のガラス基板上にZNX480被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming a ZNX480 film on the glass substrate of Example 1-6. 実施例1−6のガラス基板上にZOP3被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming a ZOP3 film on the glass substrate of Example 1-6. 実施例1−6のアルミ蒸着ガラス基板上にZOP3被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows the optical image at the time of forming a ZOP3 film on the aluminum vapor deposition glass substrate of Example 1-6. 実施例1−6のステンレス基板上にZOP3被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming a ZOP3 film on the stainless steel substrate of Example 1-6. 実施例1−6のステンレス基板上にZNX480被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows the optical image at the time of forming a ZNX480 film on the stainless steel substrate of Example 1-6. 第2実施形態の単層のゲート絶縁膜を有するトランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the transistor which has a single layer gate insulating film of 2nd Embodiment. 第2実施形態の二層のゲート絶縁膜を有するトランジスタの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the transistor which has the two-layer gate insulating film of 2nd Embodiment. (実施例2−1)の測定結果を示すVD−ID線図である。It is a VD-ID diagram which shows the measurement result of (Example 2-1). (実施例2−1)の測定結果を示すIDの平方根対VG線図である。It is a square root vs. VG diagram of ID which shows the measurement result of (Example 2-1). (実施例2−2)の測定結果を示すVD−ID線図である。It is a VD-ID diagram which shows the measurement result of (Example 2-2). (実施例2−2)の測定結果を示すIDの平方根対VG線図である。It is a square root vs. VG diagram of ID which shows the measurement result of (Example 2-2). (実施例2−3)の測定結果を示すVD−ID線図である。It is a VD-ID diagram which shows the measurement result of (Example 2-3). (実施例2−3)の測定結果を示すIDの平方根対VG線図である。It is a square root vs. VG diagram of ID which shows the measurement result of (Example 2-3). (実施例2−4)の測定結果を示すVD−ID線図である。It is a VD-ID diagram which shows the measurement result of (Example 2-4). (実施例2−4)の測定結果を示すIDの平方根対VG線図である。It is a square root vs. VG diagram of ID which shows the measurement result of (Example 2-4). (実施例2−5)の測定結果を示すVD−ID線図である。It is a VD-ID diagram which shows the measurement result of (Example 2-5). (実施例2−5)の測定結果を示すIDの平方根対VG線図である。It is a square root vs. VG diagram of ID which shows the measurement result of (Example 2-5). (実施例2−6)の測定結果を示すVD−ID線図である。It is a VD-ID diagram which shows the measurement result of (Example 2-6). (実施例2−6)の測定結果を示すIDの平方根対VG線図である。It is a square root vs. VG diagram of ID which shows the measurement result of (Example 2-6). (実施例2−7)の測定結果を示すVD−ID線図である。It is a VD-ID diagram which shows the measurement result of (Example 2-7). (実施例2−7)の測定結果を示すIDの平方根対VG線図である。It is a square root vs. VG diagram of ID which shows the measurement result of (Example 2-7). (実施例2−8)の基板上にCOP(溶剤:リモネン)被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows the optical image at the time of forming a COP (solvent: limonene) film on the board | substrate of (Example 2-8). (実施例2−8)の基板上にCOP(溶剤:リモネン)被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows the optical image at the time of forming a COP (solvent: limonene) film on the board | substrate of (Example 2-8). (実施例2−8)の基板上にCOP(溶剤:リモネン)被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows the optical image at the time of forming a COP (solvent: limonene) film on the board | substrate of (Example 2-8). (実施例2−8)の基板上にCOP(溶剤:シクロヘキサン)被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming a COP (solvent: cyclohexane) film on the board | substrate of (Example 2-8). (実施例2−8)の基板上にCOP(溶剤:シクロヘキサン)被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming a COP (solvent: cyclohexane) film on the board | substrate of (Example 2-8). (実施例2−8)の基板上にCOP(溶剤:シクロヘキサン)被膜を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming a COP (solvent: cyclohexane) film on the board | substrate of (Example 2-8). (実施例2−8)のCOP(溶剤:リモネン)被膜上に有機半導体層を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming an organic-semiconductor layer on the COP (solvent: limonene) film of (Example 2-8). (実施例2−8)のCOP(溶剤:シクロヘキサン)被膜上に有機半導体層を形成した場合の光学画像を示す図である。It is a figure which shows an optical image at the time of forming an organic-semiconductor layer on the COP (solvent: cyclohexane) film of (Example 2-8). (実施例2−9)の測定結果を示す誘電率の周波数依存性を示す線図である。It is a diagram which shows the frequency dependence of the dielectric constant which shows the measurement result of (Example 2-9). 第3実施形態の薄膜デバイスの製造工程(その1)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (the 1) of the thin film device of 3rd Embodiment. 第3実施形態の薄膜デバイスの製造工程(その2)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (the 2) of the thin film device of 3rd Embodiment. 第3実施形態の薄膜デバイスの製造工程(その3)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (the 3) of the thin film device of 3rd Embodiment. 第3実施形態の薄膜デバイスの製造工程(その4)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (the 4) of the thin film device of 3rd Embodiment. 第3実施形態の薄膜デバイスの製造工程(その5)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (the 5) of the thin film device of 3rd Embodiment. 第3実施形態の薄膜デバイスの製造工程(その6)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process (the 6) of the thin film device of 3rd Embodiment.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(1)第1実施形態(薄膜二次電池)
以下、薄膜デバイスの一例として、本発明が適用されたリチウムイオン薄膜二次電池に係る第1実施形態について説明する。
(1) First embodiment (thin film secondary battery)
Hereinafter, as an example of a thin film device, a first embodiment according to a lithium ion thin film secondary battery to which the present invention is applied will be described.

(1−1)リチウムイオン薄膜二次電池の全体構成
図1〜図4は本実施形態に係るリチウムイオン薄膜二次電池の全体構成を示す断面図である。まず、図1に示すように、この薄膜二次電池1は、基板2上に、下引き層(ベースコート)3、負極側の集電体層4、負極活物質層5、固体電解質層6、正極活物質層7、及び正極側の集電体層4がこの順に積層されて構成されている。なお、基板2の下引き層3上への各層の積層順序は、正極活物質層7と負極活物質層5とを入れ替えた順序、すなわち、正極側の集電体層4、正極活物質層7、固体電解質層6、負極活物質層5、負極側の集電体層4の順であってもよい。以下の説明では、簡単のため、負極側集電体層、負極活物質層、電解質層、正極活物質層、及び正極側集電体層からなる部分の全体を二次電池層ということがある。
(1-1) Overall Configuration of Lithium Ion Thin Film Secondary Battery FIGS. 1 to 4 are sectional views showing the overall configuration of the lithium ion thin film secondary battery according to this embodiment. First, as shown in FIG. 1, the thin-film secondary battery 1 includes an undercoat layer (base coat) 3, a negative electrode current collector layer 4, a negative electrode active material layer 5, a solid electrolyte layer 6, on a substrate 2. The positive electrode active material layer 7 and the positive electrode side current collector layer 4 are laminated in this order. Note that the stacking order of the layers on the undercoat layer 3 of the substrate 2 is the order in which the positive electrode active material layer 7 and the negative electrode active material layer 5 are interchanged, that is, the positive electrode side current collector layer 4 and the positive electrode active material layer. 7, the order of the solid electrolyte layer 6, the negative electrode active material layer 5, and the current collector layer 4 on the negative electrode side may be used. In the following description, for the sake of simplicity, the entire portion including the negative electrode side current collector layer, the negative electrode active material layer, the electrolyte layer, the positive electrode active material layer, and the positive electrode side current collector layer may be referred to as a secondary battery layer. .

図2は、図1と同様の構成において、基板2として、その表面(下引き層3側の面)に、エンボス加工を施すことにより、複数の凹部3aを形成したものを用いた例である。図3は、図1の構成において、下引き層3を取り除くとともに、各層の全体を保護層(オーバーコート)8で被覆した例である。図4は、図1の構成において、下引き層3を取り除かずに、各層の全体を保護層8で被覆した例である。   FIG. 2 is an example in which a substrate 2 having a plurality of recesses 3a is formed by embossing the surface (surface on the undercoat layer 3 side) of the substrate 2 in the same configuration as FIG. . FIG. 3 shows an example in which the undercoat layer 3 is removed and the entirety of each layer is covered with a protective layer (overcoat) 8 in the configuration of FIG. FIG. 4 is an example in which the entire layer is covered with the protective layer 8 without removing the undercoat layer 3 in the configuration of FIG.

このような薄膜二次電池1は、充電を行うと、正極活物質層7からリチウムがイオンとなって離脱し、固体電解質層6を介して負極活物質層5に吸蔵される。このとき、正極活物質層7から外部へ電子が放出される。また、放電時には、負極活物質層5からリチウムがイオンとなって離脱し、固体電解質層6を介して正極活物質層7に吸蔵される。このとき、負極活物質層5から外部へ電子が放出される。   When such a thin film secondary battery 1 is charged, lithium is separated from the positive electrode active material layer 7 as ions, and is inserted into the negative electrode active material layer 5 through the solid electrolyte layer 6. At this time, electrons are emitted from the positive electrode active material layer 7 to the outside. At the time of discharge, lithium is separated from the negative electrode active material layer 5 as ions, and is inserted into the positive electrode active material layer 7 through the solid electrolyte layer 6. At this time, electrons are emitted from the negative electrode active material layer 5 to the outside.

このような薄膜二次電池は、図1〜図4に示した如く、単独でもよいが、他の薄膜デバイス、例えば、有機薄膜トランジスタ(後述する第2実施形態参照)や薄膜太陽電池等を上述した薄膜二次電池に積層した複合薄膜デバイスとしてもよい。また、上述した薄膜二次電池(又はこれと異なる構成の薄膜二次電池)を複数段に積層し、あるいは上述した薄膜二次電池と他の回路を積層した積層デバイスとしてもよい。これらの場合には、有機薄膜トランジスタや薄膜太陽電池等の最上層に、下引き層(この場合には中間絶縁層となる)を介して二次電池層を形成し、あるいは二次電池の最上層に、保護膜(この場合には中間絶縁層となる)を介して他の薄膜デバイスを形成することができる。   Although such a thin film secondary battery may be independent as shown in FIGS. 1 to 4, other thin film devices such as an organic thin film transistor (refer to a second embodiment described later), a thin film solar cell, and the like have been described above. It is good also as a composite thin film device laminated | stacked on the thin film secondary battery. Alternatively, the above-described thin film secondary battery (or a thin film secondary battery having a different configuration) may be stacked in a plurality of stages, or a stacked device in which the above-described thin film secondary battery and other circuits are stacked. In these cases, a secondary battery layer is formed on the uppermost layer of an organic thin film transistor or a thin film solar cell via an undercoat layer (in this case, an intermediate insulating layer), or the uppermost layer of the secondary battery In addition, another thin film device can be formed through a protective film (in this case, an intermediate insulating layer).

(1−2)基板、集電体層、活物質層、及び電解質層
基板2は、例えば、ガラス、シリコン、セラミック、ステンレス鋼、樹脂等の物質を用いて形成されたものを用いることができる。樹脂を材料とする場合には、例えばポリイミドやPET等を用いることができる。基板2は、比較的に厚い硬質の基板、比較的に薄い柔軟性ないし可撓性を有するフィルム状の基板のいずれでもよい。その中でも、厚さが10〜200μmの柔軟性ないし可撓性を有するフィルム状の基板が、薄膜デバイスを形成する上で好ましい。
(1-2) Substrate, Current Collector Layer, Active Material Layer, and Electrolyte Layer The substrate 2 can be formed using a material such as glass, silicon, ceramic, stainless steel, or resin. . When resin is used as a material, for example, polyimide, PET, or the like can be used. The substrate 2 may be either a relatively thick hard substrate or a relatively thin film-like substrate having flexibility or flexibility. Among them, a film-like substrate having a flexibility or flexibility having a thickness of 10 to 200 μm is preferable for forming a thin film device.

集電体層4は、これに隣接する負極活物質層5、正極活物質層7、又は固体電解質層6との密着性がよい導電性材料から形成される。集電体層4としては、電気抵抗が低い金属薄膜、例えば、バナジウム、アルミニウム、銅、ニッケル、金等からなる薄膜を用いることができる。集電体層4は、できるだけ薄くて電気抵抗も低いことが好ましい。   The current collector layer 4 is formed of a conductive material having good adhesion to the negative electrode active material layer 5, the positive electrode active material layer 7, or the solid electrolyte layer 6 adjacent thereto. As the current collector layer 4, a metal thin film having a low electric resistance, for example, a thin film made of vanadium, aluminum, copper, nickel, gold, or the like can be used. The current collector layer 4 is preferably as thin as possible and has a low electrical resistance.

正極活物質層7は、リチウムイオンの離脱、挿入が可能な遷移金属であるマンガン、コバルト、ニッケルのうちのいずれか一つ以上とリチウムを含む金属酸化物薄膜を用いることができる。例えば、リチウム−マンガン酸化物(LiMn,LiMn等),リチウム−コバルト酸化物(LiCoO,LiCo等),リチウム−ニッケル酸化物(LiNiO,LiNi等),リチウム−マンガン−コバルト酸化物(LiMnCoO,LiMnCoO等)等を使用することができる。これらの中でも、リチウム−マンガン酸化物(LiMn,LiMn)を好適に用いることができる。As the positive electrode active material layer 7, a metal oxide thin film containing lithium and any one or more of manganese, cobalt, and nickel, which are transition metals capable of detaching and inserting lithium ions, can be used. For example, lithium-manganese oxide (LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4, etc.), lithium-cobalt oxide (LiCoO 2 , LiCo 2 O 4, etc.), lithium-nickel oxide (LiNiO 2 , LiNi 2 O, etc.) 4 ), lithium-manganese-cobalt oxide (LiMnCoO 4 , Li 2 MnCoO 4, etc.) and the like can be used. Among these, lithium-manganese oxide (LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 ) can be preferably used.

固体電解質層6は、リチウムイオンの伝導性が良いリン酸リチウム(LiPO)やこれに窒素を添加した物質(LiPON)等を用いることができる。For the solid electrolyte layer 6, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ) having a good lithium ion conductivity, a substance obtained by adding nitrogen to the lithium phosphate (LiPON), or the like can be used.

負極活物質層5は、シリコン−マンガン合金(Si−Mn)、シリコン−コバルト合金(Si−Co),シリコン−ニッケル合金(Si−Ni)、リチウム−チタン酸化物(LiTi,LiTi12等)、五酸化ニオブ(Nb)、酸化チタン(TiO)、酸化インジウム(In)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、酸化ニッケル(NiO)、スズが添加された酸化インジウム(ITO)、アルミニウムが添加された酸化亜鉛(AZO)、ガリウムが添加された酸化亜鉛(GZO)、アンチモンが添加された酸化スズ(ATO)、フッ素が添加された酸化スズ(FTO)、リチウムが添加された酸化ニッケル(NiO−Li)等を用いることができる。これら中でも、五酸化ニオブ(Nb)を好適に用いることができる。Negative electrode active material layer 5 is a silicon - manganese alloy (Si-Mn), silicon - cobalt alloy (Si-Co), silicon - nickel alloy (Si-Ni), lithium - titanium oxide (LiTi 2 O 4, Li 4 Ti 5 O 12 etc.), niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), nickel oxide (NiO) ), Indium oxide added with tin (ITO), zinc oxide added with aluminum (AZO), zinc oxide added with gallium (GZO), tin oxide added with antimony (ATO), fluorine added In addition, tin oxide (FTO), nickel oxide to which lithium is added (NiO-Li), or the like can be used. Among these, niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) can be preferably used.

上記の各薄膜の形成方法としては、なるべく均一に薄膜を形成することができるものであればよく、例えば、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法、加熱蒸着法等の真空成膜法、塗布法等を用いることができる。   As the method for forming each thin film, any film can be used as long as the thin film can be formed as uniformly as possible. For example, a vacuum film forming method such as a sputtering method, an electron beam vapor deposition method, a heat vapor deposition method, a coating method, etc. Can be used.

(1−3)下引き層、保護層(又は中間絶縁層)
この実施形態の下引き層3、保護層8(中間絶縁層がある場合には該中間絶縁層)は、これらのいずれにも好適な下記の樹脂組成物を用いて、同様の形成(成膜)方法によって形成される。これにより、それぞれについて、樹脂膜形成材料としての樹脂組成物を準備する必要がないとともに、同じ樹脂膜形成装置を用いて成膜することができるので、製造コストや製造工数を低減することができる。但し、下引き層3と保護層8(又は中間絶縁層)は異なる樹脂組成物を用いて形成してもよく、また、形成方法も異なるものを用いてもよい。
(1-3) Undercoat layer, protective layer (or intermediate insulating layer)
In this embodiment, the undercoat layer 3 and the protective layer 8 (in the case where there is an intermediate insulating layer, the intermediate insulating layer) are formed in the same manner (film formation) using the following resin composition suitable for both of them. ) Formed by the method. Thereby, it is not necessary to prepare a resin composition as a resin film forming material for each, and it is possible to form a film using the same resin film forming apparatus, so that manufacturing cost and manufacturing man-hour can be reduced. . However, the undercoat layer 3 and the protective layer 8 (or the intermediate insulating layer) may be formed using different resin compositions, and different formation methods may be used.

この樹脂組成物は、脂環式オレフィン樹脂(重合体)、硬化剤、及び溶剤を含んでなり、該脂環式オレフィン樹脂がプロトン性極性基を有し、該硬化剤が脂環構造部分と3個以上のエポキシ基とを有する化合物から構成される。脂環式オレフィン重合体としては、好ましくは、下記の式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有している。   This resin composition comprises an alicyclic olefin resin (polymer), a curing agent, and a solvent, the alicyclic olefin resin has a protic polar group, and the curing agent has an alicyclic structure portion. It is comprised from the compound which has 3 or more epoxy groups. The alicyclic olefin polymer preferably has a structural unit (a) represented by the following formula (1) or (2).

Figure 2009098996
Figure 2009098996

ただし、式(1)及び式(2)において、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基又は極性基であり、nは0〜2の整数である。   However, in Formula (1) and Formula (2), R1-R4 are respectively independently a hydrogen atom, a C1-C10 hydrocarbon group, or a polar group, and n is an integer of 0-2.

式(1)〜式(2)における炭素数1〜10の炭化水素基としては、例えば、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基などを挙げることができる。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、iso−プロピル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基などを挙げることができる。シクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、シクロオクチル基などを挙げることができる。アリール基としては、例えば、フェニル基、2−メチルフェニル基、ベンジル基などを挙げることができる。これらの中で、炭素数1〜10の炭化水素基が炭素数が1〜6のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましく、エチル基であることがさらに好ましい。   As a C1-C10 hydrocarbon group in Formula (1)-Formula (2), an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group etc. can be mentioned, for example. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an iso-propyl group, a tert-butyl group, a hexyl group, and a heptyl group. Examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a 2-methylcyclohexyl group, a cyclooctyl group, and the like. Examples of the aryl group include a phenyl group, a 2-methylphenyl group, and a benzyl group. Among these, the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and an ethyl group. Is more preferable.

式(1)及び式(2)における極性基は、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ヒドロキシル基、第一級アミノ基、第二級アミノ基、第一級アミド基、第二級アミド基(N−アルキルアミド基)、チオール基などのプロトン性極性基;エステル基(アルコキシカルボニル基及びアリーロキシカルボニル基を総称していう。)、エポキシ基、ハロゲン原子、ニトリル基、アルコキシル基、アクリロイル基、R3とR4とから構成されたカルボニルオキシカルボニル基(ジカルボン酸の酸無水物残基)、N−置換イミド基、カルボニル基、第三級アミノ基、スルホン基などの非プロトン性極性基;などを挙げることができる。   Examples of the polar group in the formula (1) and the formula (2) include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a hydroxyl group, a primary amino group, a secondary amino group, a primary amide group, and a secondary group. Protic polar groups such as secondary amide groups (N-alkylamide groups) and thiol groups; ester groups (referred to collectively as alkoxycarbonyl groups and aryloxycarbonyl groups), epoxy groups, halogen atoms, nitrile groups, alkoxyl groups, Aprotic polar groups such as acryloyl group, carbonyloxycarbonyl group (acid anhydride residue of dicarboxylic acid) composed of R3 and R4, N-substituted imide group, carbonyl group, tertiary amino group, sulfone group, etc. And the like.

これらの中で、プロトン性極性基は、他の材料に対する密着性が高く、耐熱性が高い重合体を得ることができるという利点がある。また、プロトン性極性基を有するものは、アルカリ可溶性であり、これらアルカリ可溶性のものは、感放射線性樹脂組成物に有用である。また、プロトン性極性基を有するものは、組成物に架橋剤を配合した場合、架橋性樹脂を与えることができる。   Among these, the protic polar group has an advantage that a polymer having high adhesion to other materials and high heat resistance can be obtained. Moreover, what has a protic polar group is alkali-soluble, and these alkali-soluble things are useful for a radiation sensitive resin composition. Moreover, what has a protic polar group can give a crosslinkable resin, when a crosslinking agent is mix | blended with a composition.

極性基が1つまたは2つの場合、硬化剤を樹脂組成物に配合した時の相溶性がよく、好ましい。この樹脂組成物により形成される樹脂膜が、基板等への高密着性と低水蒸気透過性とをバランスよく発揮するため、好ましい。極性基が1つの場合が更に好ましい。   When the number of polar groups is one or two, the compatibility when the curing agent is blended in the resin composition is good, which is preferable. A resin film formed from this resin composition is preferable because it exhibits a high balance between high adhesion to a substrate and the like and low water vapor permeability. More preferably, there is one polar group.

構造単位(a)の割合は、脂環式オレフィン重合体の全構造単位中の65モル%以上であることが好ましい。このような脂環式オレフィン重合体は、下引き層や保護層等を形成する樹脂膜を構成するための脂環式オレフィン重合体として好適である。   The proportion of the structural unit (a) is preferably 65 mol% or more in all the structural units of the alicyclic olefin polymer. Such an alicyclic olefin polymer is suitable as an alicyclic olefin polymer for constituting a resin film for forming an undercoat layer, a protective layer or the like.

構造単位(a)に対する式(2)で表される構造単位の割合、すなわち主鎖不飽和結合の水素化率は、高耐熱性を得る観点から、90モル%以上であることが好ましく、95モル%以上であることがより好ましく、98モル%以上であることがさらに好ましい。耐熱性が高いと、樹脂膜形成時の加熱によってその特性が劣化することが防止又は抑制されるという利点がある。   The ratio of the structural unit represented by the formula (2) to the structural unit (a), that is, the hydrogenation rate of the main chain unsaturated bond is preferably 90 mol% or more from the viewpoint of obtaining high heat resistance, 95 It is more preferably at least mol%, and even more preferably at least 98 mol%. High heat resistance has an advantage that its characteristics are prevented or suppressed from being deteriorated by heating during the formation of the resin film.

本明細書において、脂環式オレフィン重合体とは、脂環構造を有する重合体のことを指す。また、脂環式オレフィンとは、脂環構造とその環内に炭素―炭素二重結合を有する化合物のことを指す。   In this specification, the alicyclic olefin polymer refers to a polymer having an alicyclic structure. The alicyclic olefin refers to a compound having an alicyclic structure and a carbon-carbon double bond in the ring.

この樹脂組成物に用いる脂環式オレフィン重合体は、開環重合体、付加重合体を用いることができる。これらの中で好ましくは、開環重合体である。脂環式オレフィン重合体は、下記の式(3)で表されるプロトン性極性基を有する脂環式オレフィンを、メタセシス触媒の存在下に開環重合させることにより得ることができる。さらに重合反応後に、必要に応じて水素添加反応を行うこともできる。また、ニトリル基、エステル基、アミド基、酸無水物基などの加水分解によってカルボキシル基を生成する極性基を有する脂環式オレフィン重合体を得たのち、これを加水分解してカルボキシル基に変換することもできる。   As the alicyclic olefin polymer used in the resin composition, a ring-opening polymer or an addition polymer can be used. Among these, a ring-opening polymer is preferable. The alicyclic olefin polymer can be obtained by ring-opening polymerization of an alicyclic olefin having a protic polar group represented by the following formula (3) in the presence of a metathesis catalyst. Furthermore, after the polymerization reaction, a hydrogenation reaction can be performed as necessary. Moreover, after obtaining an alicyclic olefin polymer having a polar group that generates a carboxyl group by hydrolysis of a nitrile group, ester group, amide group, acid anhydride group, etc., this is hydrolyzed and converted to a carboxyl group You can also

Figure 2009098996
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ただし、式(3)において、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基又はプロトン性極性基であって、R3とR4のうちいずれか一方のみは極性基であり、nは0〜2の整数である。式(3)における炭素数1〜10の炭化水素基、プロトン性極性基としては、式(1)〜(2)について述べたものと同じ基を挙げることができる。   However, in Formula (3), R1 to R4 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a protic polar group, and only one of R3 and R4 is a polar group. Yes, n is an integer of 0-2. Examples of the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and the protic polar group in the formula (3) include the same groups as those described for the formulas (1) to (2).

開環重合は、メタセシス触媒の存在下に行うことができる。メタセシス触媒としては、例えば、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、オスミウム、白金などの白金族化合物;タングステン、モリブデン又はレニウムと、周期表1族、2族、4族、12族、13族又は14族元素との化合物であって、該元素−炭素結合又は該元素−水素結合を有するもの;チタン、バナジウム、ジルコニウム、タングステン、モリブデンなどのハロゲン化物又はアセチルアセトン化物と、有機アルミニウム化合物とからなる触媒;ビス(シクロペンタジエニル)ルテニウム、ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリド、[(p−シメン)(CHCN)Ru](BFなどの有機化合物を配位子として有するルテニウム化合物などを挙げることができる。これらの中で、モリブデン、ルテニウム、オスミウムなどを含有するメタセシス触媒は、酸素や空気中の水分に対して比較的安定であって、失活しにくいので、大気下でも生産が可能であるために好ましく、中でもルテニウムを含有するメタセシス触媒は、重合活性が高く特に好ましい。Ring-opening polymerization can be carried out in the presence of a metathesis catalyst. Examples of the metathesis catalyst include platinum group compounds such as ruthenium, rhodium, palladium, iridium, osmium, and platinum; tungsten, molybdenum, or rhenium, and periodic groups 1, 2, 4, 12, 13, or 14. A compound comprising an element having the element-carbon bond or the element-hydrogen bond; a catalyst comprising a halide or acetylacetonide such as titanium, vanadium, zirconium, tungsten, molybdenum, and an organoaluminum compound; Ruthenium compounds having an organic compound such as (cyclopentadienyl) ruthenium, bis (tricyclohexylphosphine) benzylidene ruthenium dichloride, [(p-cymene) (CH 3 CN) 3 Ru] (BF 4 ) 2 as a ligand, etc. Can be mentioned. Among these, metathesis catalysts containing molybdenum, ruthenium, osmium, etc. are relatively stable to oxygen and moisture in the air and are not easily deactivated, so they can be produced even in the atmosphere. Among these, a metathesis catalyst containing ruthenium is particularly preferable because of its high polymerization activity.

構造単位(a)は、式(1)又は式(2)で表される構造単位であって、式(3)で表される極性基を有する脂環式オレフィンの開環重合により得ることができる。プロトン性極性基を有する脂環式オレフィンとしては、例えば、5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチル−5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−カルボキシメチル−5−カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8−カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−カルボキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エンなどのカルボキシル基(ヒドロキシカルボニル基)を有する脂環式オレフィン;5−(4−ヒドロキシフェニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチル−5−(4−ヒドロキシフェニル)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8−(4−ヒドロキシフェニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−(4−ヒドロキシフェニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エンなどのヒドロキシ基を有する脂環式オレフィンなどを挙げることができる。これらの中で、カルボキシル基を有する脂環式オレフィンを好適に用いることができる。The structural unit (a) is a structural unit represented by the formula (1) or (2), and can be obtained by ring-opening polymerization of an alicyclic olefin having a polar group represented by the formula (3). it can. Examples of the alicyclic olefin having a protic polar group include 5-carboxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene and 5-methyl-5-carboxybicyclo [2.2.1] hept-2. -Ene, 5-carboxymethyl-5-carboxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8-carboxytetracyclo [4.4.0.1 2,5 . Alicyclic olefins having a carboxyl group (hydroxycarbonyl group) such as 17, 10 ] dodec-3-ene; 5- (4-hydroxyphenyl) bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5- Methyl-5- (4-hydroxyphenyl) bicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 8- (4-hydroxyphenyl) tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8- (4-hydroxyphenyl) tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . And alicyclic olefins having a hydroxy group, such as 17, 10 ] dodec-3-ene. In these, the alicyclic olefin which has a carboxyl group can be used conveniently.

非プロトン性極性基を有する脂環式オレフィンとしては、例えば、5−アセトキシビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1ヘプト−2−エン、5−メチル−5−メトキシカルボニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、8−アセトキシテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−メトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−イソプロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−n−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−(2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−(2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニル)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エンなどのエステル基を有する脂環式オレフィン;8−シアノテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチル−8−シアノテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、5−シアノビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エンなどのニトリル基を有する脂環式オレフィン;N−(4−フェニル)−(5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド)などのN−置換イミド基を有する環状オレフィン;などを挙げることができる。非プロトン性極性基
としてエステル基やニトリル基を有する脂環式オレフィンは、加水分解によりプロトン性の極性基を生成することができる。
Examples of the alicyclic olefin having an aprotic polar group include 5-acetoxybicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-methoxycarbonylbicyclo [2.2.1hept-2-ene, 5-methyl-5-methoxycarbonylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 8-acetoxytetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-ethoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-n-propoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-isopropoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-n-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8-methoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8-ethoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8-n-propoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8-isopropoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8-n-butoxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8- (2,2,2-trifluoroethoxycarbonyl) tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8- (2,2,2-trifluoroethoxycarbonyl) tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . Alicyclic olefin having an ester group such as 1 7,10 ] dodec-3-ene; 8-cyanotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methyl-8-cyanotetracyclo [4.4.0.1 2,5 . Alicyclic olefins having a nitrile group such as 1 7,10 ] dodec-3-ene, 5-cyanobicyclo [2.2.1] hept-2-ene; N- (4-phenyl)-(5-norbornene And cyclic olefins having an N-substituted imide group such as -2,3-dicarboximide). An alicyclic olefin having an ester group or a nitrile group as an aprotic polar group can generate a protic polar group by hydrolysis.

極性基を持たない脂環式オレフィンとしては、例えば、ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(慣用名:ノルボルネン)、5−エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ブチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−エチリデンビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−メチリデンビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、5−ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3,7−ジエン(慣用名:ジシクロペンタジエン)、テトラシクロ[8.4.0.111,14.03,7]ペンタデカ−3,5,7,11,12−ペンタエン、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]デカ−3−エン(慣用名:テトラシクロドデセン)、8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−ビニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−プロペニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカ−3,10−ジエン、シクロペンテン、シクロペンタジエン、1,4−メタノ−1,4,4a,5,10,10a−ヘキサヒドロアントラセン、8−フェニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、テトラシクロ[9.2.1.02,10.03,8]テトラデカ−3,5,7,12−テトラエン(別名:1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロ−9H−フルオレン)、ペンタシクロ[7.4.0.13,6.110,13.02,7]ペンタデカ−4,11−ジエン、ペンタシクロ[9.2.1.14,7.02,10.03,8]ペンタデカ−5,12−ジエンなどを挙げることができる。Examples of the alicyclic olefin having no polar group include bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (common name: norbornene), 5-ethylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene. 5-butylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-ethylidenebicyclo [2.2.1] hept-2-ene, 5-methylidenebicyclo [2.2.1] hept-2 -Ene, 5- vinylbicyclo [2.2.1] hept-2-ene, tricyclo [4.3.0.1 2,5 ] deca-3,7-diene (common name: dicyclopentadiene), tetracyclo [8.4.0.1 11,14. 0 3,7 ] pentadeca-3,5,7,11,12-pentaene, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dec-3-ene (common name: tetracyclododecene), 8-methyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-ethyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-methylidenetetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-ethylidenetetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-vinyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, 8-propenyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene, pentacyclo [6.5.1.1 3,6 . 0 2,7 . 0 9,13] pentadeca-3,10-diene, cyclopentene, cyclopentadiene, 1,4-methano -1,4,4a, 5,10,10a hexa hydro anthracene, 8-phenyl-tetracyclo [4.4. 0.1 2,5 . 1 7,10] dodeca-3-ene, tetracyclo [9.2.1.0 2,10. 0 3,8 ] tetradeca-3,5,7,12-tetraene (also known as 1,4-methano-1,4,4a, 9a-tetrahydro-9H-fluorene), pentacyclo [7.4.0.1 3 , 6 . 1 10,13 . 0 2,7] pentadeca-4,11-diene, pentacyclo [9.2.1.1 4,7. 0 2,10 . 0 3,8 ] pentadeca-5,12-diene and the like.

この脂環式オレフィン重合体の重量平均分子量(Mw)は、2,500以上60,000未満であり、より好ましくは3,000以上55,000未満である。脂環式オレフィン重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって、40℃のテトラヒドロフランを溶媒として測定し、ポリスチレン換算重量平均分子量として求めることができる。脂環式オレフィン重合体の重量平均分子量が2,500以上60,000未満であると、透明性、面内膜厚均一性、密着性に優れた樹脂膜を得ることができる。   The weight average molecular weight (Mw) of this alicyclic olefin polymer is 2,500 or more and less than 60,000, more preferably 3,000 or more and less than 55,000. The weight average molecular weight of the alicyclic olefin polymer can be determined as a polystyrene-converted weight average molecular weight by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran at 40 ° C. as a solvent. When the weight average molecular weight of the alicyclic olefin polymer is 2,500 or more and less than 60,000, a resin film excellent in transparency, in-plane film thickness uniformity, and adhesion can be obtained.

脂環式オレフィン重合体のガラス転移温度は、20〜250℃であることが好ましく、50〜200℃であることがより好ましく、70〜170℃であることがさらに好ましい。脂環式オレフィン重合体のガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定することができる。脂環式オレフィンの開環重合に際して、アリルクロリド、アリルアルコール、アクリルアミドなどのビニル化合物;1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエンなどのジエン化合物;1−ヘキセンなどのα−オレフィン化合物;などの分子量調整剤を、モノマー全量に対して0.1〜10モル%添加すると、開環重合体の分子量の調整が容易になる。用いる分子量調整剤の量が少ない場合は、比較的高い重量平均分子量の重合体が得られ、逆に多い場合は、比較的低い重量平均分子量の重合体が得られる。   The glass transition temperature of the alicyclic olefin polymer is preferably 20 to 250 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, and further preferably 70 to 170 ° C. The glass transition temperature of the alicyclic olefin polymer can be measured using a differential scanning calorimeter (DSC). In ring-opening polymerization of alicyclic olefins, vinyl compounds such as allyl chloride, allyl alcohol and acrylamide; diene compounds such as 1,5-hexadiene and 1,6-heptadiene; α-olefin compounds such as 1-hexene; When the molecular weight modifier is added in an amount of 0.1 to 10 mol% based on the total amount of the monomers, the molecular weight of the ring-opening polymer can be easily adjusted. When the amount of the molecular weight modifier used is small, a polymer having a relatively high weight average molecular weight is obtained, and conversely, when the amount is large, a polymer having a relatively low weight average molecular weight is obtained.

硬化剤としては、脂環式オレフィン重合体のプロトン性極性基と好適に反応し得る官能基として、脂環式構造を有し、エポキシ基を3個以上有する多官能エポキシ化合物を用いる。脂環式構造を有し、エポキシ基を3個以上有する多官能エポキシ化合物の具体例としては、ジシクロペンタジエンを骨格とする3官能性のエポキシ化合物(商品名「XD−1000」。日本化薬社製)、[2,2−ビス(ヒドロキシメチル)1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物(シクロヘキサン骨格及び末端エポキシ基を有する15官能性の脂環式エポキシ樹脂。商品名「EHPE3150」。ダイセル化学工業社製)、エポキシ化3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ビス(3−シクロヘキセニルメチル)修飾ε−カプロラクトン(脂肪族環状3官能性のエポキシ樹脂。商品名「エポリードGT301」。ダイセル化学工業社製)、エポキシ化ブタンテトラカルボン酸テトラキス(3−シクロヘキセニルメチル)修飾ε−カプロラクトン(脂肪族環状4官能性のエポキシ樹脂。商品名「エポリードGT401」。ダイセル化学工業社製)等が挙げられる。   As the curing agent, a polyfunctional epoxy compound having an alicyclic structure and having three or more epoxy groups is used as a functional group that can react suitably with the protic polar group of the alicyclic olefin polymer. As a specific example of a polyfunctional epoxy compound having an alicyclic structure and having 3 or more epoxy groups, a trifunctional epoxy compound having a dicyclopentadiene skeleton (trade name “XD-1000”. Nippon Kayaku Co., Ltd.) 1,2-epoxy-4- (2-oxiranyl) cyclohexane adduct of 2,2-bis (hydroxymethyl) 1-butanol (15-functional alicyclic having a cyclohexane skeleton and a terminal epoxy group) Epoxy resin, trade name “EHPE3150” manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., epoxidized 3-cyclohexene-1,2-dicarboxylate bis (3-cyclohexenylmethyl) modified ε-caprolactone (aliphatic cyclic trifunctional epoxy resin) Trade name “Epolide GT301” (manufactured by Daicel Chemical Industries), epoxidized butanetetracarboxylic acid tetrakis ( -.. Cyclohexenyl methyl) modified ε- caprolactone (aliphatic cyclic tetrafunctional epoxy resin trade name "EPOLEAD GT401" manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) and the like.

硬化剤の分子量は、加熱時の安定性やゲル化の効率の点から、100〜100,000であることが好ましく、500〜50,000であることがより好ましく、1,000〜10,000であることがさらに好ましい。硬化剤の配合量は、使用目的に応じて選択することができ、脂環式オレフィン重合体100重量部に対し、1〜1,000重量部であることが好ましく、5〜500重量部であることがより好ましく、10〜100重量部であることがさらに好ましい。硬化剤の配合量が脂環式オレフィン重合体100重量部に対して1〜1,000重量部であると、形成される樹脂膜の耐熱性を高度に向上することができる。   The molecular weight of the curing agent is preferably 100 to 100,000, more preferably 500 to 50,000, more preferably 1,000 to 10,000, from the viewpoint of stability during heating and gelation efficiency. More preferably. The blending amount of the curing agent can be selected according to the purpose of use, and is preferably 1 to 1,000 parts by weight, and preferably 5 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic olefin polymer. It is more preferable that the amount is 10 to 100 parts by weight. When the blending amount of the curing agent is 1 to 1,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic olefin polymer, the heat resistance of the formed resin film can be highly improved.

樹脂組成物には、必要に応じて、感放射線化合物、酸化防止剤、その他添加剤を含有させることができる。   The resin composition can contain a radiation sensitive compound, an antioxidant, and other additives as necessary.

感放射線化合物は、活性放射線を用いて樹脂膜をパターン化する場合に用いることができる。感放射線化合物は、紫外線や電子線などの活性放射線を吸収し、化学反応を引き起こすことができる化合物である。本発明において、プロトン性極性基を有する脂環式オレフィン重合体を使用する場合には、そのアルカリ溶解性を制御し得る化合物であることが好ましい。感放射線化合物としては、例えば、フォトリソグラフィ用の感放射線性樹脂組成物中の光酸発生剤として広く用いられているアセトフェノン化合物、トリアリールスルホニウム塩、キノンジアジド化合物などのアジド化合物などを挙げることができる。これらの中で、アジド化合物が好ましく、キノンジアジド化合物が特に好ましい。感放射線化合物の配合量は、脂環式オレフィン重合体100重量部に対して、1〜100重量部であることが好ましく、5〜50重量部であることがより好ましく、10〜40重量部であることがさらに好ましい。感放射線化合物の配合量が脂環式オレフィン重合体100重量部に対して1〜100重量部であると、基板上に形成させた樹脂膜をパターン化する際に、放射線照射部と放射線未照射部との溶解度差が大きくなり、現像によるパターン化が容易で、かつ、放射線感度も高くなる。   A radiation sensitive compound can be used when patterning a resin film using actinic radiation. A radiation-sensitive compound is a compound that can absorb actinic radiation such as ultraviolet rays and electron beams and cause a chemical reaction. In the present invention, when an alicyclic olefin polymer having a protic polar group is used, it is preferably a compound capable of controlling its alkali solubility. Examples of radiation sensitive compounds include azide compounds such as acetophenone compounds, triarylsulfonium salts, and quinonediazide compounds that are widely used as photoacid generators in radiation sensitive resin compositions for photolithography. . Of these, azide compounds are preferable, and quinonediazide compounds are particularly preferable. The compounding amount of the radiation sensitive compound is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 50 parts by weight, and 10 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic olefin polymer. More preferably it is. When the amount of the radiation sensitive compound is 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic olefin polymer, when the resin film formed on the substrate is patterned, the radiation irradiated part and the radiation unirradiated The difference in solubility with the part becomes large, patterning by development is easy, and radiation sensitivity is also high.

酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などを挙げることができる。フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、p−メトキシフェノール、スチレン化フェノール、n−オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2'−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、アルキル化ビスフェノールなどを挙げることができる。リン系酸化防止剤としては、例えば、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸トリス(ノニルフェニル)などを挙げることができる。イオウ系酸化防止剤としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリルなどを挙げることができる。これらの中で、加熱時の透明性維持の観点から、フェノール系酸化防止剤が好ましく、ペンタエリスリトールテトラキス(3−[3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオネート)[イルガノックス(登録商標)1010]が特に好ましい。   Examples of the antioxidant include a phenol-based antioxidant, a phosphorus-based antioxidant, and a sulfur-based antioxidant. Examples of phenolic antioxidants include 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, p-methoxyphenol, styrenated phenol, n-octadecyl-3- (3 ′, 5′-di-tert. -Butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate, 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2-tert-butyl-6- (3'-tert-butyl-5'-methyl- 2 ' -hydroxybenzyl) -4-methylphenyl acrylate, 4,4'-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol), alkyl Bisphenol and the like can be mentioned. Examples of phosphorus antioxidants include triphenyl phosphite and tris phosphite (nonylphenyl). Examples of the sulfur-based antioxidant include dilauryl thiodipropionate. Among these, from the viewpoint of maintaining transparency during heating, a phenol-based antioxidant is preferable, and pentaerythritol tetrakis (3- [3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] propionate) [Irganox] (Registered trademark) 1010] is particularly preferable.

その他添加剤としては、例えば、増感剤、界面活性剤、潜在的酸発生剤、密着助剤、帯電防止剤、消泡剤、顔料、染料などを挙げることができる。増感剤としては、例えば、2H−ピリド−(3,2−b)−1,4−オキサジン−3(4H)−オン類、10H−ピリド−(3,2−b)−1,4−ベンゾチアジン類、ウラゾール類、ヒダントイン類、バルビツール酸類、グリシン無水物類、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール類、アロキサン類、マレイミド類などを挙げることができる。   Examples of other additives include sensitizers, surfactants, latent acid generators, adhesion assistants, antistatic agents, antifoaming agents, pigments, and dyes. Examples of the sensitizer include 2H-pyrido- (3,2-b) -1,4-oxazin-3 (4H) -ones, 10H-pyrido- (3,2-b) -1,4- Examples thereof include benzothiazines, urazoles, hydantoins, barbituric acids, glycine anhydrides, 1-hydroxybenzotriazoles, alloxans, maleimides and the like.

界面活性剤は、ストリエーション(塗布筋あと)の防止、塗布性の向上などの目的で使用され、例えば、ノニオン系界面活性剤;フッ素系界面活性剤;シリコーン系界面活性剤;(メタ)アクリル酸共重合体系界面活性剤などを挙げることができる。   Surfactants are used for the purpose of preventing striations and improving coating properties. For example, nonionic surfactants; fluorosurfactants; silicone surfactants; (meth) acrylic Examples include acid copolymer surfactants.

潜在的酸発生剤は、この樹脂組成物から得られる樹脂膜の耐熱性及び耐薬品性を向上する目的で使用され、例えば、加熱により酸を発生するカチオン重合触媒であり、スルホニウム塩、ベンゾチアゾリウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩などを挙げることができる。これらの中で、スルホニウム塩及びベンゾチアゾリウム塩を好適に用いることができる。   The latent acid generator is used for the purpose of improving the heat resistance and chemical resistance of the resin film obtained from the resin composition. For example, the latent acid generator is a cationic polymerization catalyst that generates an acid by heating. Examples include zolium salts, ammonium salts, phosphonium salts, and the like. Of these, sulfonium salts and benzothiazolium salts can be suitably used.

密着助剤としては、例えば、官能性シランカップリング剤などを挙げることができ、その具体例としては、例えば、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどを挙げることができる。これらの中で、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを好適に用いることができる。   Examples of the adhesion assistant include a functional silane coupling agent, and specific examples thereof include, for example, trimethoxysilylbenzoic acid, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyl Examples thereof include trimethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, and the like. Among these, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane can be preferably used.

下引き層又は保護層は、以下のようなステップを実施することによって形成される。まず、下引き層を形成する場合には基板上に、スピンコート法又は浸漬法等を用いて、上述した樹脂組成物を塗布する塗布ステップを実施する。次いで、塗布された樹脂組成物を乾燥するために加熱処理する第1の加熱処理ステップ、及び該樹脂組成物を焼成するために加熱処理する第2の加熱ステップを実施する。下引き層及び保護層の両方とも、前記ステップを有することにより形成されることが好ましい。   The undercoat layer or the protective layer is formed by performing the following steps. First, when the undercoat layer is formed, an application step of applying the above-described resin composition is performed on the substrate by using a spin coating method or a dipping method. Next, a first heat treatment step for heat treatment for drying the applied resin composition and a second heat step for heat treatment for firing the resin composition are performed. Both the undercoat layer and the protective layer are preferably formed by having the above steps.

保護層を形成する場合には、上述した各層(集電体層、正極活物質層、固体電解質層、及び負極活物質層)の形成後に、下引き層の形成と同様のステップを実施することによって形成される。   When forming the protective layer, the same steps as the formation of the undercoat layer should be performed after the formation of each of the above-described layers (current collector layer, positive electrode active material layer, solid electrolyte layer, and negative electrode active material layer). Formed by.

また、二次電池の最上層に、保護膜(この場合には中間絶縁層となる)を介して他の薄膜デバイスを形成する場合にも、同様のステップを実施することによって形成される。   Further, when another thin film device is formed on the uppermost layer of the secondary battery via a protective film (in this case, an intermediate insulating layer), it is formed by performing the same steps.

樹脂溶液を乾燥するための第1の加熱処理工程は、好ましくは30〜150℃、より好ましくは60〜100℃の環境下に、好ましくは0.5〜90分間、より好ましくは1〜60分間、さらに好ましくは1〜30分間放置することにより行うことができる。   The first heat treatment step for drying the resin solution is preferably performed in an environment of 30 to 150 ° C., more preferably 60 to 100 ° C., preferably 0.5 to 90 minutes, more preferably 1 to 60 minutes. More preferably, it can be carried out by leaving for 1 to 30 minutes.

乾燥させた樹脂組成物を焼成するための第2の加熱処理工程は、例えば、ホットプレートやオーブンなどを用いて行うことができる。加熱温度は、150〜250℃であることが好ましく、加熱時間は、樹脂膜の大きさや厚み及び使用機器などにより適宜選択することができる。例えば、ホットプレートを用いる場合は、5〜60分間、オーブンを用いる場合は、10〜90分間であることが好ましい。加熱は、必要に応じて不活性ガス(例えば、Arガス)雰囲気下で行うことができる。   The second heat treatment step for firing the dried resin composition can be performed using, for example, a hot plate or an oven. The heating temperature is preferably 150 to 250 ° C., and the heating time can be appropriately selected depending on the size and thickness of the resin film and the equipment used. For example, when a hot plate is used, it is preferably 5 to 60 minutes, and when an oven is used, it is preferably 10 to 90 minutes. Heating can be performed in an inert gas (for example, Ar gas) atmosphere as necessary.

(実施例1)
以下に説明する実施例で用いる樹脂組成物溶液を以下のように製造した。8−ヒドロキシカルボニルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン60部、N−(4−フェニル)−(5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミド)40部、1,5−ヘキサジエン2.8部、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ベンジリデンルテニウムジクロリド0.05部及びジエチレングリコールエチルメチルエーテル400部を、窒素置換した耐圧ガラス反応器に仕込み、攪拌下に80℃で2時間の重合反応を行って開環メタセシス重合体1Aを含有する重合反応溶液を得た。重合転化率は99.9%以上であった。この重合体1Aの重量平均分子量は、3,200、分子量分布は1.68であった。
Example 1
Resin composition solutions used in the examples described below were produced as follows. 8-hydroxycarbonyltetracyclo [4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec-3-ene 60 parts, N- (4-phenyl)-(5-norbornene-2,3-dicarboximide) 40 parts, 1,5-hexadiene 2.8 parts, (1, 3-dimesitylimidazolidin-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) benzylidene ruthenium dichloride 0.05 part and diethylene glycol ethyl methyl ether 400 parts were charged into a nitrogen-substituted pressure-resistant glass reactor and stirred at 80 ° C. for 2 hours. A polymerization reaction solution containing a ring-opening metathesis polymer 1A was obtained by performing a polymerization reaction for a period of time. The polymerization conversion rate was 99.9% or more. The polymer 1A had a weight average molecular weight of 3,200 and a molecular weight distribution of 1.68.

次いで、水素添加触媒としてビス(トリシクロヘキシルホスフィン)エトキシメチレンルテニウムジクロリド0.1部を重合反応溶液に加え、水素を4MPaの圧力で、5時間溶存させて、水素添加反応を進行させた後、活性炭粉末1部を添加し、オートクレーブに入れて攪拌しつつ150℃で水素を4MPaの圧力で3時間溶存させた。次いで、溶液を取り出して孔径0.2μmのフッ素樹脂製フィルターでろ過して活性炭を分離して開環メタセシス重合体1Aの水素化物1Bを含有する水素添加反応溶液476部を得た。ろ過は滞りなく行えた。ここで得られた水素化物1Bを含有する水素添加反応溶液の固形分濃度は20.6%であり、水素化物1Bの収量は98.1部であった。得られた水素化物1Bの重量平均分子量は4,430、分子量分布は1.72であった。水素化率は99.9%であった。   Next, 0.1 part of bis (tricyclohexylphosphine) ethoxymethylene ruthenium dichloride as a hydrogenation catalyst was added to the polymerization reaction solution, and hydrogen was dissolved at a pressure of 4 MPa for 5 hours to proceed the hydrogenation reaction. 1 part of the powder was added, and the mixture was placed in an autoclave and stirred, and hydrogen was dissolved at 150 ° C. under a pressure of 4 MPa for 3 hours. Next, the solution was taken out and filtered through a fluororesin filter having a pore size of 0.2 μm to separate the activated carbon to obtain 476 parts of a hydrogenation reaction solution containing the hydride 1B of the ring-opening metathesis polymer 1A. Filtration was performed without any delay. The hydrogenation reaction solution containing hydride 1B obtained here had a solid content concentration of 20.6%, and the yield of hydride 1B was 98.1 parts. The obtained hydride 1B had a weight average molecular weight of 4,430 and a molecular weight distribution of 1.72. The hydrogenation rate was 99.9%.

こうして得られた水素化物1Bの水素添加反応溶液をロータリーエバポレーターで濃縮して固形分濃度を35.0%に調整して、水素化物1Cの溶液を得た。濃縮の前後で収量、水素化物の重量平均分子量、分子量分布、に変化はなかった。なお、上記において水素化物1Bと水素化物1Cとを区別して記載するが、かかる記載分けは便宜的なものであって、両水素化物は同一物である。   The hydrogenated reaction solution of hydride 1B thus obtained was concentrated with a rotary evaporator to adjust the solid content concentration to 35.0% to obtain a solution of hydride 1C. There was no change in yield, weight average molecular weight, molecular weight distribution of hydride before and after concentration. In the above description, the hydride 1B and the hydride 1C are distinguished from each other. However, such a division is convenient, and both hydrides are the same.

上記で得た水素化物1Cを含有する水素添加反応溶液(固形分35.0%)100部、硬化剤として脂環構造含有4官能性のエポキシ樹脂であるエポキシ化ブタンテトラカルボン酸テトラキス(3−シクロヘキセニルメチル)修飾ε−カプロラクトン(商品名「エポリードGT401」、ダイセル化学工業社製)60部、密着剤としてグリシドキシプロピルトリメトキシシラン(商品名「SH6040」、東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)1部、老化防止剤としてペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名「イルガノックス1010」、チバ・スペシャリティーケミカルズ社製)2部、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル516部、シリコーン系界面活性剤(製品名「KP341」、信越化学工業社製)0.2部を混合攪拌した。この溶液を孔径0.45μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過して樹脂組成物(1D)を調製した。なお、このように調整した樹脂組成物をZOP3溶液ということがある。   100 parts of hydrogenation reaction solution (solid content 35.0%) containing hydride 1C obtained above, epoxidized butanetetracarboxylic acid tetrakis (3- Cyclohexenylmethyl) -modified ε-caprolactone (trade name “Epolide GT401”, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.) 60 parts, glycidoxypropyltrimethoxysilane (trade name “SH6040”, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) ) 1 part, pentaerythritol tetrakis [3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate] (trade name “Irganox 1010”, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) 2 as an antioxidant Parts, diethylene glycol ethyl methyl ether 516 parts, silicone Surfactant (product name "KP341", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was 0.2 parts were mixed and stirred. This solution was filtered through a polytetrafluoroethylene filter having a pore diameter of 0.45 μm to prepare a resin composition (1D). In addition, the resin composition adjusted in this way may be called ZOP3 solution.

(実施例1−1)
図1に示した構成の薄膜二次電池を製造するため、基板上に、樹脂組成物(ZOP3溶液)を用いて下引き層を形成し、その上に、順次、負極側集電体層、負極活物質層、電解質層、正極活物質層、正極側集電体層をこの順に形成した。基板としては、ステンレス鋼からなる薄肉のステンレス基板を用いた。なお、上述の負極側集電体層に代えて、又は下引き層と負極側集電体層の間に、アルミニウム(Al)等からなる膜厚200nm程度の金属膜を例えば真空蒸着法により、形成するようにしてもよい。
(Example 1-1)
In order to manufacture the thin film secondary battery having the configuration shown in FIG. 1, an undercoat layer is formed on a substrate using a resin composition (ZOP3 solution), and a negative electrode side current collector layer, A negative electrode active material layer, an electrolyte layer, a positive electrode active material layer, and a positive electrode side current collector layer were formed in this order. As the substrate, a thin stainless steel substrate made of stainless steel was used. Instead of the negative electrode side current collector layer described above, or between the undercoat layer and the negative electrode side current collector layer, a metal film having a thickness of about 200 nm made of aluminum (Al) or the like is formed by, for example, vacuum deposition, You may make it form.

基板上に、このZOP3溶液1mlを滴下し、回転数1000rpmで30秒間のスピンコートを実施した。次いで、空気雰囲気中、90℃で5分間加熱処理し(第1の加熱処理工程)、さらに、Arガス雰囲気中、180℃で60分間加熱処理して(第2の加熱処理工程)、下引き層としての有機被膜を形成した。この下引き層の膜厚は、約500nmであった。   1 ml of this ZOP3 solution was dropped on the substrate, and spin coating was performed at a rotation speed of 1000 rpm for 30 seconds. Next, heat treatment is performed at 90 ° C. for 5 minutes in an air atmosphere (first heat treatment step), and further, heat treatment is performed at 180 ° C. for 60 minutes in an Ar gas atmosphere (second heat treatment step). An organic coating as a layer was formed. The thickness of this undercoat layer was about 500 nm.

負極側集電体層は、形成材料としてバナジウム(V)を用いて、DCマグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。DC電力は110〔W〕、スパッタリングガスはArガス、ガス圧は4〔mTorr〕とした。この負極側集電体層の膜厚は、160nmとした。   The negative electrode side current collector layer was formed by using a DC magnetron sputtering method using vanadium (V) as a forming material. The DC power was 110 [W], the sputtering gas was Ar gas, and the gas pressure was 4 [mTorr]. The film thickness of this negative electrode current collector layer was 160 nm.

負極活物質層は、形成材料として五酸化ニオブ(Nb)を用いて、RFマグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。RF電力は100〔W〕、スパッタリングガスはArとOの混合ガス(Ar:O=9:1)、ガス圧は10〔mTorr〕とした。この負極活物質層の膜厚は200nmとした。The negative electrode active material layer was formed by RF magnetron sputtering using niobium pentoxide (Nb 2 O 5 ) as a forming material. The RF power was 100 [W], the sputtering gas was a mixed gas of Ar and O 2 (Ar: O 2 = 9: 1), and the gas pressure was 10 [mTorr]. The film thickness of this negative electrode active material layer was 200 nm.

電解質層は、電解質としてLiPOを用い、RFマグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。RF電力は100〔W〕、スパッタリングガスはNガス、ガス圧は10〔mTorr〕とした。この電解質層の膜厚は400nmとした。The electrolyte layer was formed by using RF 3 magnetron sputtering method using Li 3 PO 4 as an electrolyte. The RF power was 100 [W], the sputtering gas was N 2 gas, and the gas pressure was 10 [mTorr]. The thickness of this electrolyte layer was 400 nm.

正極活物質層は、形成材料としてマンガン酸リチウム(LiMn)を用い、RFマグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。RF電力は100〔W〕、スパッタリングガスはArガス、ガス圧は10〔mTorr〕とした。この正極活物質層の膜厚は、400nmとした。The positive electrode active material layer was formed using an RF magnetron sputtering method using lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) as a forming material. The RF power was 100 [W], the sputtering gas was Ar gas, and the gas pressure was 10 [mTorr]. The film thickness of this positive electrode active material layer was 400 nm.

正極側集電体層は、形成材料としてバナジウム(V)を用いて、DCマグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。DC電力は60〔W〕、スパッタリングガスはArガス、ガス圧は50〔mTorr〕とした。この正極側集電体層の膜厚は、160nmとした。   The positive electrode side current collector layer was formed by DC magnetron sputtering using vanadium (V) as a forming material. The DC power was 60 [W], the sputtering gas was Ar gas, and the gas pressure was 50 [mTorr]. The film thickness of the positive electrode current collector layer was 160 nm.

得られた薄膜二次電池について、その電池性能を評価するために、充放電測定器を用いて充放電特性を測定した。測定条件は、充電及び放電時の電流をいずれも100μAとし、15回の充放電を繰り返し実施した。その結果を図5及び図6に示す。図5において、横軸は充放電容量(Capacity)[μAh]であり、縦軸はセル電圧(Cell Voltage)[V]である。図6において、横軸はサイクル数(Cycle Number)であり、縦軸は充放電容量(Capacity)[μAh]である。なお、図5において、右上がりの曲線が充電時の特性であり、右下がりの曲線が放電時の特性である。これらの測定結果からわかるように、安定して略一定の充放電曲線、充放電容量を示すことが確認できた。   About the obtained thin film secondary battery, in order to evaluate the battery performance, the charging / discharging characteristic was measured using the charging / discharging measuring device. Measurement conditions were such that the current during charging and discharging was 100 μA, and charging and discharging were repeated 15 times. The results are shown in FIGS. In FIG. 5, the horizontal axis represents charge / discharge capacity (Capacity) [μAh], and the vertical axis represents cell voltage (Cell Voltage) [V]. In FIG. 6, the horizontal axis represents the cycle number (Cycle Number), and the vertical axis represents the charge / discharge capacity (Capacity) [μAh]. In FIG. 5, the curve rising to the right is the characteristic during charging, and the curve falling to the right is the characteristic during discharging. As can be seen from these measurement results, it was confirmed that a stable and substantially constant charge / discharge curve and charge / discharge capacity were exhibited.

(実施例1−2)
図1に示した構成の薄膜二次電池を製造するため、基板上に、(実施例1−1)と同じ樹脂組成物を用いて下引き層を形成し、その上に、二次電池層を形成した。基板としては、ポリイミドフィルムからなる基板を用いた。基板の材質以外は、上述した(実施例1−1)と同様である。
(Example 1-2)
In order to manufacture the thin film secondary battery having the configuration shown in FIG. 1, an undercoat layer is formed on the substrate using the same resin composition as in Example 1-1, and a secondary battery layer is formed thereon. Formed. A substrate made of a polyimide film was used as the substrate. Other than the material of the substrate, it is the same as (Example 1-1) described above.

得られた薄膜二次電池について、その電池性能を評価するために、充放電測定器を用いて充放電特性を測定した。測定条件は、充電及び放電時の電流をいずれも50μAとし、15回の充放電を繰り返し実施した。その結果を図7に示す。図7において、横軸は充放電容量(Capacity)[μAh]であり、縦軸はセル電圧(Cell Voltage)[V]である。なお、図7において、右上がりの曲線が充電時の特性であり、右下がりの曲線が放電時の特性である。この測定結果からわかるように、安定して略一定の充放電曲線、充放電容量を示すことが確認できた。   About the obtained thin film secondary battery, in order to evaluate the battery performance, the charging / discharging characteristic was measured using the charging / discharging measuring device. Measurement conditions were such that the current during charging and discharging was 50 μA, and charging and discharging were repeated 15 times. The result is shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents charge / discharge capacity (Capacity) [μAh], and the vertical axis represents cell voltage (Cell Voltage) [V]. In FIG. 7, the curve that rises to the right is the characteristic during charging, and the curve that falls to the right is the characteristic during discharging. As can be seen from this measurement result, it was confirmed that a stable and substantially constant charge / discharge curve and charge / discharge capacity were exhibited.

(実施例1−3)
図2に示した構成の薄膜二次電池を製造するため、基板上に、(実施例1−1)と同じ樹脂組成物を用いて下引き層を形成し、その上に、二次電池層を形成した。基板としては、図9に示すように、その表面にエンボス加工が施された樹脂フィルム基板を用いた。基板の構成及び材質以外は、上述した実施例(1−1)と同様である。なお、この(実施例1−3)は太陽電池セル(Solar Cell)を基板として、その上に下引き層を介して薄膜二次電池を形成してなる複合薄膜デバイスを製造することを想定したものである。
(Example 1-3)
In order to manufacture the thin film secondary battery having the configuration shown in FIG. 2, an undercoat layer is formed on the substrate using the same resin composition as in Example 1-1, and a secondary battery layer is formed thereon. Formed. As the substrate, as shown in FIG. 9, a resin film substrate whose surface was embossed was used. Except for the configuration and the material of the substrate, it is the same as Example (1-1) described above. In addition, this (Example 1-3) assumed manufacturing the composite thin film device which forms a thin film secondary battery on a solar cell (Solar Cell) as a board | substrate through an undercoat layer on it. Is.

得られた薄膜二次電池1について、その電池性能を評価するために、充放電測定器を用いて充放電特性を測定した。測定条件は、充電及び放電時の電流をいずれも50μAとし、2回の充放電を実施した。その結果を図8に示す。図8において、横軸は充放電容量(Capacity)[μAh]であり、縦軸はセル電圧(Cell Voltage)[V]である。なお、図8において、右上がりの曲線が充電時の特性であり、右下がりの曲線が放電時の特性である。また、参考として、充電時の電流を100μAとした場合も示した。この測定結果からわかるように、安定して略一定の充放電曲線、充放電容量を示すことが確認できた。このように、表面に凹凸を有する基板を用いた場合であっても、下引き層の表面が平滑であり、該下引き層上に形成される薄膜二次電池の特性が良好であることがわかる。   About the obtained thin film secondary battery 1, in order to evaluate the battery performance, the charging / discharging characteristic was measured using the charging / discharging measuring device. Measurement conditions were such that the current during charging and discharging was 50 μA, and charging and discharging were performed twice. The result is shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the charge / discharge capacity (Capacity) [μAh], and the vertical axis represents the cell voltage (Cell Voltage) [V]. In FIG. 8, the curve rising to the right is a characteristic during charging, and the curve falling to the right is a characteristic during discharging. For reference, the case where the current during charging is 100 μA is also shown. As can be seen from this measurement result, it was confirmed that a stable and substantially constant charge / discharge curve and charge / discharge capacity were exhibited. Thus, even when a substrate having an uneven surface is used, the surface of the undercoat layer is smooth, and the characteristics of the thin-film secondary battery formed on the undercoat layer are good. Recognize.

(実施例1−4)
図3に示した構成の薄膜二次電池を製造するため、基板上に、下引き層を形成することなく、二次電池層を形成し、その上に、(実施例1−1)と同じ樹脂組成物を用いて保護層を形成した。基板としては、ガラス基板を用いた。保護層を形成するため、二次電池層を含む基板上に、この樹脂組成物溶液をスピンコート法により塗布した。次いで、この樹脂組成物溶液を90℃で、5分間加熱し(第1の加熱処理工程)、さらに250℃で、60分間加熱して(第2の加熱処理工程)、保護層としての有機被膜を形成した。この保護層の膜厚は、500nmであった。これら以外は、上述した(実施例1−1)と同様である。
(Example 1-4)
In order to manufacture the thin film secondary battery having the configuration shown in FIG. 3, the secondary battery layer is formed on the substrate without forming the undercoat layer, and the same as (Example 1-1) is formed thereon. A protective layer was formed using the resin composition. A glass substrate was used as the substrate. In order to form a protective layer, this resin composition solution was applied by spin coating on a substrate including a secondary battery layer. Next, this resin composition solution is heated at 90 ° C. for 5 minutes (first heat treatment step), and further heated at 250 ° C. for 60 minutes (second heat treatment step) to form an organic film as a protective layer. Formed. The thickness of this protective layer was 500 nm. Except for these, the procedure is the same as the above-described (Example 1-1).

得られた薄膜二次電池について、その電池性能を評価するために、充放電測定器を用いて充放電特性を測定した。測定条件は、充電及び放電時の電流をいずれも50μAとし、15回の充放電を実施した。その結果を図11に示す。図11において、横軸は充放電容量(Capacity)[μAh]であり、縦軸はセル電圧(Cell Voltage)[V]である。なお、図11において、右上がりの曲線が充電時の特性であり、右下がりの曲線が放電時の特性である。この測定結果からわかるように、安定して略一定の充放電曲線、充放電容量を示すことが確認できた。このように、二次電池層を保護層で被覆した場合であっても、薄膜二次電池の特性が良好であることがわかる。   About the obtained thin film secondary battery, in order to evaluate the battery performance, the charging / discharging characteristic was measured using the charging / discharging measuring device. Measurement conditions were such that current during charging and discharging was 50 μA, and charging and discharging were performed 15 times. The result is shown in FIG. In FIG. 11, the horizontal axis represents charge / discharge capacity (Capacity) [μAh], and the vertical axis represents cell voltage (Cell Voltage) [V]. In FIG. 11, a curve that rises to the right is a characteristic during charging, and a curve that falls to the right is a characteristic during discharge. As can be seen from this measurement result, it was confirmed that a stable and substantially constant charge / discharge curve and charge / discharge capacity were exhibited. Thus, even when the secondary battery layer is covered with the protective layer, it can be seen that the characteristics of the thin film secondary battery are good.

(実施例1−5)
図4に示した構成の薄膜二次電池を製造するため、基板上に、(実施例1−1)と同じ樹脂組成物を用いて下引き層を形成し、その上に、二次電池層を形成し、さらにその上に、(実施例1−1)と同じ樹脂組成物を用いて保護層を形成した。基板としては、ガラス基板を用いた。保護層を形成するための処理は、(実施例1−4)と同様である。これら以外は、上述した(実施例1−1)と同様である。
(Example 1-5)
In order to manufacture the thin film secondary battery having the configuration shown in FIG. 4, an undercoat layer is formed on the substrate using the same resin composition as in Example 1-1, and a secondary battery layer is formed thereon. Further, a protective layer was formed thereon using the same resin composition as in (Example 1-1). A glass substrate was used as the substrate. The treatment for forming the protective layer is the same as in (Example 1-4). Except for these, the procedure is the same as the above-described (Example 1-1).

得られた薄膜二次電池について、その電池性能を評価するために、充放電測定器を用いて充放電特性を測定した。測定条件は、充電及び放電時の電流をいずれも100μAとし、20回の充放電を繰り返し実施した。その結果を図12及び図13に示す。図12において、横軸は充放電容量(Capacity)[μAh]であり、縦軸はセル電圧(Cell Voltage)[V]である。図13において、横軸はサイクル数(Cycle Number)であり、縦軸は充放電容量(Capacity)[μAh]である。なお、図12において、右上がりの曲線が充電時の特性であり、右下がりの曲線が放電時の特性である。これらの測定結果からわかるように、安定して略一定の充放電曲線、充放電容量を示すことが確認できた。このように、下引き層上に形成された二次電池層を保護層で被覆した場合であっても、薄膜二次電池の特性が良好であることがわかる。特に、この(実施例1−5)では、下引き層と保護層とを同じ材料でかつ同じ成膜方法で形成するようにしているので、薄膜二次電池の特性を維持しつつ、製造工数、製造コストを低減することができた。   About the obtained thin film secondary battery, in order to evaluate the battery performance, the charging / discharging characteristic was measured using the charging / discharging measuring device. Measurement conditions were such that the current during charging and discharging was 100 μA, and charging and discharging were repeated 20 times. The results are shown in FIGS. In FIG. 12, the horizontal axis represents the charge / discharge capacity (Capacity) [μAh], and the vertical axis represents the cell voltage (Cell Voltage) [V]. In FIG. 13, the horizontal axis represents the number of cycles (Cycle Number), and the vertical axis represents the charge / discharge capacity (Capacity) [μAh]. In FIG. 12, a curve that rises to the right is a characteristic during charging, and a curve that falls to the right is a characteristic during discharge. As can be seen from these measurement results, it was confirmed that a stable and substantially constant charge / discharge curve and charge / discharge capacity were exhibited. Thus, even when the secondary battery layer formed on the undercoat layer is covered with the protective layer, it can be seen that the characteristics of the thin film secondary battery are good. In particular, in this (Example 1-5), since the undercoat layer and the protective layer are formed of the same material and by the same film forming method, the number of manufacturing steps can be maintained while maintaining the characteristics of the thin film secondary battery. The manufacturing cost could be reduced.

(比較例1)
上記の(実施例1−1)〜(実施例1−5)と比較するため、基板上に、二次電池層を形成した。基板としては、ガラス基板を用いた。下引き層及び保護層は設けなかった。これら以外は、上述した(実施例1−1)と同様である。
(Comparative Example 1)
In order to compare with the above (Example 1-1) to (Example 1-5), a secondary battery layer was formed on the substrate. A glass substrate was used as the substrate. No undercoat layer or protective layer was provided. Except for these, the procedure is the same as the above-described (Example 1-1).

得られた薄膜二次電池について、その電池性能を評価するために、充放電測定器を用いて充放電特性を測定した。測定条件は、充電及び放電時の電流をいずれも50μAとし、15回の充放電を繰り返し実施した。その結果を図10に示す。図10において、横軸は充放電容量(Capacity)[μAh]であり、縦軸はセル電圧(Cell Voltage)[V]である。なお、図10において、右上がりの曲線が充電時の特性であり、右下がりの曲線が放電時の特性である。   About the obtained thin film secondary battery, in order to evaluate the battery performance, the charging / discharging characteristic was measured using the charging / discharging measuring device. Measurement conditions were such that the current during charging and discharging was 50 μA, and charging and discharging were repeated 15 times. The result is shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents the charge / discharge capacity (Capacity) [μAh], and the vertical axis represents the cell voltage (Cell Voltage) [V]. In FIG. 10, a curve that rises to the right is a characteristic during charging, and a curve that falls to the right is a characteristic during discharge.

この(比較例1)の測定結果を、上述した(実施例1−1)〜(実施例1−5)の測定結果と比較すればわかるように、上述した樹脂組成物で下引き層及び/又は保護層を形成した場合には、得られる薄膜二次電池の特性に悪影響を与えることなく、安定して略一定の充放電曲線、充放電容量を実現できることが理解できる。   As can be seen by comparing the measurement results of (Comparative Example 1) with the measurement results of (Example 1-1) to (Example 1-5) described above, the undercoating layer and / or the resin composition described above were used. Alternatively, it can be understood that when the protective layer is formed, a substantially constant charge / discharge curve and charge / discharge capacity can be realized stably without adversely affecting the characteristics of the obtained thin film secondary battery.

(実施例1−6)
基板上に形成される上述した樹脂組成物からなる被膜の表面平滑性を評価するため、基板上に、樹脂組成物溶液をスピンコート法により塗布し、乾燥、焼成後に、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、商品名:VHX−600)を用いて450倍で観察した。
(Example 1-6)
In order to evaluate the surface smoothness of the film formed of the above-described resin composition formed on the substrate, the resin composition solution is applied onto the substrate by a spin coating method, dried, and baked. Observation was performed at 450 times using a product of KEYENCE, trade name: VHX-600).

樹脂組成物溶液としては、上述した(実施例1−1)に示したZOP3溶液、COP溶液であるZNX−480(日本ゼオン株式会社製、商品名)溶液を用いた。ZOP3溶液を用いた成膜では、当該溶液1ml(ミリリットル)を基板上に滴下し、スピンコータで、回転数1000rpmで30秒間回転させることによりスピンコートした。次いで、90℃で5分間熱処理し、さらに180℃のArガス雰囲気中で60分間焼成した。得られた樹脂被膜の膜厚は、約500nmであった。COP溶液を用いた成膜では、当該溶液1ml(ミリリットル)を基板上に滴下し、スピンコータで、回転数1000rpmで30秒間回転させることによりスピンコートした。次いで、100℃で5分間熱処理した。得られた樹脂被膜の膜厚は、約450nmであった。   As the resin composition solution, the ZOP3 solution shown in (Example 1-1) and the ZNX-480 (trade name) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., which is a COP solution, were used. In the film formation using the ZOP3 solution, 1 ml (milliliter) of the solution was dropped on the substrate, and spin coating was performed by rotating for 30 seconds at a rotation speed of 1000 rpm with a spin coater. Subsequently, it heat-processed for 5 minutes at 90 degreeC, and also baked for 60 minutes in 180 degreeC Ar gas atmosphere. The film thickness of the obtained resin film was about 500 nm. In the film formation using the COP solution, 1 ml (milliliter) of the solution was dropped on the substrate, and spin coating was performed by rotating for 30 seconds at a rotation speed of 1000 rpm with a spin coater. Subsequently, it heat-processed for 5 minutes at 100 degreeC. The film thickness of the obtained resin film was about 450 nm.

基板としては、ガラス基板、アルミニウム蒸着ガラス基板、及びステンレス基板を用いた。アルミニウム蒸着ガラス基板は、真空度が1×10−2Pa未満、基板温度がRT(室温)で、膜厚が約200nmになるように、ガラス基板上にアルミニウムを蒸着することにより形成した。As the substrate, a glass substrate, an aluminum vapor-deposited glass substrate, and a stainless steel substrate were used. The aluminum-deposited glass substrate was formed by evaporating aluminum on the glass substrate so that the degree of vacuum was less than 1 × 10 −2 Pa, the substrate temperature was RT (room temperature), and the film thickness was about 200 nm.

図14はガラス基板上にZNX480被膜が形成された光学画像を、図15はガラス基板上にZOP3被膜が形成された光学画像を、図16アルミ蒸着ガラス基板上にZOP3被膜が形成された光学画像を、図17はステンレス基板上にZOP3被膜が形成された光学画像を、図18はステンレス基板上にZNX480被膜が形成された光学画像を示している。   14 shows an optical image in which a ZNX480 film is formed on a glass substrate, FIG. 15 shows an optical image in which a ZOP3 film is formed on the glass substrate, and FIG. 16 shows an optical image in which a ZOP3 film is formed on an aluminum-deposited glass substrate. FIG. 17 shows an optical image in which a ZOP3 film is formed on a stainless steel substrate, and FIG. 18 shows an optical image in which a ZNX480 film is formed on a stainless steel substrate.

図15のガラス基板上に形成されたZOP3被膜、図16のアルミニウム蒸着ガラス基板上に形成されたZOP3被膜、及び図17のステンレス基板上に形成されたZOP3被膜は、表面平滑性に優れていることが理解できる。このことは、図14のガラス基板上に形成されたZNX480被膜、及び図18のステンレス基板上に形成されたZNX480被膜と比較することにより、より明らかである。   The ZOP3 film formed on the glass substrate of FIG. 15, the ZOP3 film formed on the aluminum-deposited glass substrate of FIG. 16, and the ZOP3 film formed on the stainless steel substrate of FIG. 17 are excellent in surface smoothness. I understand that. This is more apparent by comparing the ZNX480 film formed on the glass substrate of FIG. 14 and the ZNX480 film formed on the stainless steel substrate of FIG.

(2)第2実施形態(有機薄膜トランジスタ)
以下、薄膜デバイスの一例として、有機薄膜トランジスタに係る第2実施形態について説明する。
(2) Second embodiment (organic thin film transistor)
Hereinafter, a second embodiment according to an organic thin film transistor will be described as an example of a thin film device.

(2−1)有機薄膜トランジスタの全体構成
本実施形態の有機薄膜トランジスタは、基板上に、有機半導体膜、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、及びゲート絶縁膜を備えて構成される。有機薄膜トランジスタの構成としては、トップゲート・スタガー型(Top Gate Stagger type)、トップゲート・コプレナー型(Top Gate Coplanar type)、ボトムゲート・スタガー型(Bottom Gate Stagger type)、ボトムゲート・コプレナー型(Bottom Gate Coplanar type)等があるが、これらのいずれのタイプであってもよい。
(2-1) Overall Configuration of Organic Thin Film Transistor The organic thin film transistor of this embodiment includes an organic semiconductor film, a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and a gate insulating film on a substrate. The structure of the organic thin film transistor includes a top gate stagger type, a top gate coplanar type, a bottom gate stagger type, a bottom gate coplanar type, and a bottom gate coplanar type. Gate Coplanar type), and any of these types may be used.

図19は、一例として、ボトムゲート・スタガー型の有機薄膜トランジスタの構成を示す図である。この有機薄膜トランジスタは、基板11上に下引き層12を有している。下引き層12に接してゲート電極18及びゲート絶縁膜17が設けられている。ゲート絶縁膜17上には、有機半導体膜16、ドレイン電極14及びソース電極15が設けられている。さらに、その上には、最外層として保護膜(封止膜)23が設けられている。図20は、ゲート絶縁膜17を低誘電体層17a及び強誘電体層17bの二層構造としたものである。この場合、低誘電体膜17aは、有機半導体膜16と強誘電体膜17bとの間に介装・配置される。   FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a bottom gate / stagger type organic thin film transistor as an example. This organic thin film transistor has an undercoat layer 12 on a substrate 11. A gate electrode 18 and a gate insulating film 17 are provided in contact with the undercoat layer 12. An organic semiconductor film 16, a drain electrode 14, and a source electrode 15 are provided on the gate insulating film 17. Further, a protective film (sealing film) 23 is provided thereon as an outermost layer. In FIG. 20, the gate insulating film 17 has a two-layer structure of a low dielectric layer 17a and a ferroelectric layer 17b. In this case, the low dielectric film 17a is interposed and disposed between the organic semiconductor film 16 and the ferroelectric film 17b.

なお、図19又は図20の構成は一例であって、トップコンタクト型に限られず、ボトムコンタクト型であってもよく、ボトムゲート型にも限られず、トップゲート型であってもよい。   The configuration of FIG. 19 or FIG. 20 is an example, and is not limited to the top contact type, may be a bottom contact type, is not limited to the bottom gate type, and may be a top gate type.

このような有機薄膜トランジスタは、図19又は図20に示した如く、単独でもよいが、他の薄膜デバイス、例えば、薄膜二次電池(上述した第1実施形態参照)や薄膜太陽電池等を上述した有機薄膜トランジスタに積層した複合薄膜デバイスとしてもよい。また、上述した有機薄膜トランジスタ(又はこれと異なる構成の薄膜トランジスタ)を複数段に積層し、あるいは上述した有機薄膜トランジスタと他の回路を積層した積層デバイスとしてもよい。これらの場合には、薄膜二次電池や薄膜太陽電池等の最上層に、下引き層(この場合には中間絶縁層となる)を介して有機薄膜トランジスタを構成する各層を形成し、あるいは有機薄膜トランジスタの最上層に、保護膜(この場合には中間絶縁層となる)を介して他の薄膜デバイスを形成する。   Such an organic thin film transistor may be used alone as shown in FIG. 19 or FIG. 20, but other thin film devices such as a thin film secondary battery (see the first embodiment described above), a thin film solar cell, and the like have been described above. It is good also as a composite thin film device laminated | stacked on the organic thin-film transistor. Further, the above-described organic thin film transistor (or a thin film transistor having a different structure) may be stacked in a plurality of stages, or a stacked device in which the above-described organic thin film transistor and other circuits are stacked. In these cases, each layer constituting the organic thin film transistor is formed on the uppermost layer of the thin film secondary battery, the thin film solar battery or the like via an undercoat layer (in this case, an intermediate insulating layer), or the organic thin film transistor Another thin film device is formed on the uppermost layer via a protective film (in this case, an intermediate insulating layer).

(2−2)有機半導体膜
有機半導体膜の形成には有機半導体材料が用いられる。有機半導体材料としては、π共役系材料が挙げられる。π共役系材料としては、例えばポリピロール、ポリ(N−置換ピロール)、ポリ(3−置換ピロール)、ポリ(3,4−二置換ピロール)などのポリピロール類;ポリチオフェン、ポリ(3−置換チオフェン)、ポリ(3,4−二置換チオフェン)、ポリベンゾチオフェンなどのポリチオフェン類;ポリイソチアナフテンなどのポリイソチアナフテン類;ポリチェニレンビニレンなどのポリチェニレンビニレン類;ポリ(p−フェニレンビニレン)などのポリ(p−フェニレンビニレン)類;ポリアニリン、ポリ(N−置換アニリン)、ポリ(3−置換アニリン)、ポリ(2,3−置換アニリン)などのポリアニリン類;ポリアセチレンなどのポリアセチレン類;ポリジアセチレンなどのポリジアセチレン類;ポリアズレンなどのポリアズレン類;ポリピレンなどのポリピレン類;ポリカルバゾール、ポリ(N−置換カルバゾール)などのポリカルバゾール類;ポリセレノフェンなどのポリセレノフェン類;ポリフラン、ポリベンゾフランなどのポリフラン類;ポリ(p−フェニレン)などのポリ(p−フェニレン)類;ポリインドールなどのポリインドール類;ポリピリダジンなどのポリピリダジン類;ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのポリアセン類;及びポリアセン類の炭素の一部をN、S、Oなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体(トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−6,15−キノンなど)、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーや日本国特開平11−195790号公報に記載された多環縮合体などを挙げることができる。
(2-2) Organic Semiconductor Film An organic semiconductor material is used for forming the organic semiconductor film. Examples of the organic semiconductor material include π-conjugated materials. Examples of π-conjugated materials include polypyrroles such as polypyrrole, poly (N-substituted pyrrole), poly (3-substituted pyrrole), and poly (3,4-disubstituted pyrrole); polythiophene and poly (3-substituted thiophene) , Polythiophenes such as poly (3,4-disubstituted thiophene) and polybenzothiophene; polyisothianaphthenes such as polyisothianaphthene; polychenylene vinylenes such as polychenylene vinylene; poly (p-phenylene vinylene) Poly (p-phenylene vinylenes) such as polyaniline; polyanilines such as polyaniline, poly (N-substituted aniline), poly (3-substituted aniline), poly (2,3-substituted aniline); polyacetylenes such as polyacetylene; Polydiacetylenes such as polydiacetylene; Polyazule such as polyazulene Polypyrenes such as polypyrene; polycarbazoles such as polycarbazole and poly (N-substituted carbazole); polyselenophenes such as polyselenophene; polyfurans such as polyfuran and polybenzofuran; poly (p-phenylene) and the like Poly (p-phenylene) s; polyindoles such as polyindole; polypyridazines such as polypyridazine; naphthacene, pentacene, hexacene, heptacene, dibenzopentacene, tetrabenzopentacene, pyrene, dibenzopyrene, chrysene, perylene, coronene , Terylene, Ovalene, Quoterylene, Circumanthracene, and other polyacenes; and derivatives in which a part of carbon of the polyacenes is substituted with a functional group such as an atom such as N, S, or O, or a carbonyl group (triphenodioxazine, Riphenodithiazine, hexacene-6,15-quinone, etc.), polymers such as polyvinyl carbazole, polyphenylene sulfide, polyvinylene sulfide, and polycyclic condensates described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-195790. it can.

また、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有する、例えばチオフェン6量体であるα−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、スチリルベンゼン誘導体などのオリゴマーが挙げられる。   In addition, α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-, which are the same repeating units as those polymers, for example, which are thiophene hexamers Examples thereof include oligomers such as bis (3-butoxypropyl) -α-sexithiophene and styrylbenzene derivatives.

さらに、銅フタロシアニンや日本国特開平11−251601号公報に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類;ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N’−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド及びN,N’−ジオクチルナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、ナフタレン2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類;及びアントラセン2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類;C60、C70、C76、C78、C84等のフラーレン類、SWNTなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などが挙げられる。   Further, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and fluorine-substituted copper phthalocyanine described in JP-A-11-251601; naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N′-bis (4- Trifluoromethylbenzyl) naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N′-bis (1H, 1H-perfluorooctyl) naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N '-Bis (1H, 1H-perfluorobutyl) naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide and N, N'-dioctylnaphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, naphthalene 2,3 Naphthalenetetracarboxylic acid diimides such as 6,7-tetracarboxylic acid diimide; and anthracene 2, Condensed ring tetracarboxylic acid diimides such as anthracene tetracarboxylic acid diimides such as 1,6,7-tetracarboxylic acid diimide; fullerenes such as C60, C70, C76, C78, C84, carbon nanotubes such as SWNT, merocyanine dyes And pigments such as hemicyanine pigments.

これらのπ共役系材料のうちでも、チオフェン、チェニレンビニレン、フェニレンビニレン、p−フェニレン、及びこれらの置換体の少なくとも1種を繰返し単位とし、かつ該繰返し単位の数nが4〜10であるオリゴマー並びに該繰返し単位の数nが20以上であるポリマー;ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物;フラーレン類;縮合環テトラカルボン酸ジイミド類;並びに金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。   Among these π-conjugated materials, thiophene, chelenylene vinylene, phenylene vinylene, p-phenylene, and at least one of these substituents are used as repeating units, and the number n of the repeating units is 4 to 10. At least one selected from the group consisting of oligomers and polymers in which the number n of repeating units is 20 or more; condensed polycyclic aromatic compounds such as pentacene; fullerenes; condensed ring tetracarboxylic acid diimides; and metal phthalocyanines preferable.

また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体が挙げられる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや日本国特開2000−260999号公報に記載の有機・無機混成材料が挙げられる。   Other organic semiconductor materials include tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex. , And the like. Further examples include σ conjugated polymers such as polysilane and polygermane, and organic / inorganic hybrid materials described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-260999.

有機半導体膜には、例えば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料;ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレン及びテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料;例えばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料;フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾール及びその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させてもよい。   For the organic semiconductor film, for example, materials having functional groups such as acrylic acid, acetamide, dimethylamino group, cyano group, carboxyl group, nitro group; benzoquinone derivatives, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, and derivatives thereof A material that serves as an acceptor for accepting electrons, such as: a material having a functional group such as an amino group, a triphenyl group, an alkyl group, a hydroxyl group, an alkoxy group, or a phenyl group; a substituted amine such as phenylenediamine, anthracene, or benzoanthracene Further, a material which becomes a donor which is an electron donor, such as substituted benzoanthracenes, pyrene, substituted pyrene, carbazole and derivatives thereof, and tetrathiafulvalene and derivatives thereof may be contained.

有機半導体膜の成膜(形成)法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法及びLB法等が挙げられる。   Organic semiconductor film deposition (formation) methods include vacuum deposition, molecular beam epitaxial growth, ion cluster beam, low energy ion beam, ion plating, CVD, sputtering, plasma polymerization, electrolytic weight Examples thereof include a combination method, a chemical polymerization method, a spray coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a roll coating method, a bar coating method, a die coating method, and an LB method.

なお、後述するゲート絶縁膜の形成に、リモネンを溶剤とする脂環式オレフィンポリマーを主体とする樹脂組成物を用いる場合には、該ゲート絶縁膜上に形成する有機半導体膜は、真空蒸着法又は結晶成長法を用いることが好ましく、結晶成長により成膜する場合には、結晶粒径を1μm〜0.1μmの範囲で制御することが好ましい。   When a resin composition mainly composed of an alicyclic olefin polymer using limonene as a solvent is used for forming a gate insulating film, which will be described later, an organic semiconductor film formed on the gate insulating film is formed by a vacuum deposition method. Alternatively, it is preferable to use a crystal growth method, and when forming a film by crystal growth, it is preferable to control the crystal grain size in the range of 1 μm to 0.1 μm.

有機半導体膜の膜厚は、用いられる有機半導体材料により異なるが、通常1μm以下、好ましくは一単分子層の厚み以上400nm以下である。   The film thickness of the organic semiconductor film varies depending on the organic semiconductor material used, but is usually 1 μm or less, preferably from a monolayer thickness to 400 nm.

(2−3)電極
有機薄膜トランジスタを構成する各電極(ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極)は、導電性材料で形成される。導電性材料としては、例えば、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が挙げられる。またドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン(ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体など)が挙げられる。
(2-3) Electrodes Each electrode (gate electrode, source electrode and drain electrode) constituting the organic thin film transistor is formed of a conductive material. Examples of conductive materials include platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, and oxide. Tin antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver paste and carbon paste, lithium, beryllium, magnesium, potassium, calcium, scandium, titanium, manganese, zirconium, Gallium, Niobium, Sodium, Sodium-potassium alloy, Magnesium / copper mixture, Magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixture, Magnesium / indium mixture, Aluminum / Al oxide Bromide mixture, lithium / aluminum mixture and the like. In addition, known conductive polymers whose conductivity is improved by doping or the like, such as conductive polyaniline, conductive polypyrrole, and conductive polythiophene (polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid complex, etc.) can be mentioned.

特に、ソース電極及びドレイン電極を形成する材料は、上に挙げた中で有機半導体膜との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましく、p型半導体の場合は、特に、白金、金、銀、ITO、導電性ポリマー及び炭素が好ましい。   In particular, the material for forming the source electrode and the drain electrode is preferably a material having a low electrical resistance at the contact surface with the organic semiconductor film among the materials listed above. In the case of a p-type semiconductor, in particular, platinum, gold, silver ITO, conductive polymer and carbon are preferred.

これらのゲート電極、ソース電極及びドレイン電極としては、上記の導電性材料を含む、溶液、ペースト、インク、分散液などの流動性電極材料を用いて形成したもの、特に、導電性ポリマー、又は白金、金、銀、銅を含有する金属微粒子を含む流動性電極材料を用いて形成したものが好ましい。   These gate electrodes, source electrodes, and drain electrodes are formed using fluid electrode materials such as solutions, pastes, inks, and dispersions containing the above conductive materials, in particular, conductive polymers or platinum. It is preferable to use a fluid electrode material containing metal fine particles containing gold, silver and copper.

金属微粒子を含有する流動性電極材料としては、例えば公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、好ましくは、平均粒子径が1〜50nm、好ましくは1〜10nmの金属微粒子を、必要に応じて分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した材料を用いる。平均粒子径は光子相関法により測定することができる。   As the fluid electrode material containing metal fine particles, for example, a known conductive paste may be used. Preferably, metal fine particles having an average particle diameter of 1 to 50 nm, preferably 1 to 10 nm are used as necessary. Using a dispersion stabilizer, a material dispersed in a dispersion medium that is water or an arbitrary organic solvent is used. The average particle diameter can be measured by a photon correlation method.

金属微粒子の材料としては、前記した白金、金、銀、銅の他、ニッケル、クロム、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等であってもよい。   As the material of the metal fine particles, in addition to the above-described platinum, gold, silver, copper, nickel, chromium, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, Tungsten, zinc or the like may be used.

このような金属微粒子の分散物の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられる。これらの金属微粒子分散物を用いて電極を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて100〜300℃、好ましくは150〜200℃の範囲で加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターンを形成するものである。   As a method for producing such a dispersion of fine metal particles, metal ions are reduced in the liquid phase, such as a physical generation method such as gas evaporation method, sputtering method, metal vapor synthesis method, colloidal method, coprecipitation method, etc. And a chemical production method for producing metal fine particles. After forming an electrode using these metal fine particle dispersions and drying the solvent, the metal fine particles are thermally fused by heating in the range of 100 to 300 ° C., preferably 150 to 200 ° C. as necessary. To form an electrode pattern having a desired shape.

電極の形成方法としては、前記導電性材料を原料としてスパッタリングや蒸着などにより導電性薄膜を形成し、次いでフォトレジストでパターンを形成した後にエッチングにより不要な薄膜を除去して電極パターンを形成するフォトリソグラフ法;基板上にメタルマスクを置いて、そのままスパッタリングや蒸着を行い、電極パターンを形成するメタルマスク法;アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写やインクジェット等によりフォトレジストのパターンを形成した後にエッチングにより不要な薄膜を除去して電極パターンを形成する方法などの公知の方法が挙げられる。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、金属微粒子を含有する分散液等を直接インクジェット法によりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや金属微粒子を含有する導電性インク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。電極の厚さは特に限定されないが、通常20〜500nm、好ましくは50〜200nmである。   As a method for forming an electrode, a conductive thin film is formed by sputtering or vapor deposition using the conductive material as a raw material, then a pattern is formed with a photoresist, and then an unnecessary thin film is removed by etching to form an electrode pattern. Lithographic method; metal mask method in which a metal mask is placed on a substrate and sputtering or vapor deposition is performed to form an electrode pattern; after a photoresist pattern is formed on a metal foil such as aluminum or copper by thermal transfer or ink jet Known methods such as a method of forming an electrode pattern by removing an unnecessary thin film by etching may be used. Alternatively, a conductive polymer solution or dispersion, a dispersion containing metal fine particles, or the like may be directly patterned by an ink jet method, or may be formed from a coating film by lithography or laser ablation. Further, a method of patterning a conductive ink or conductive paste containing a conductive polymer or metal fine particles by a printing method such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing can also be used. The thickness of the electrode is not particularly limited, but is usually 20 to 500 nm, preferably 50 to 200 nm.

(2−4)ゲート絶縁膜
この実施形態のゲート絶縁膜は、有機高分子化合物を含んでなる膜である。ゲート絶縁膜に含まれる有機高分子化合物は、比誘電率が小さく、通常、3以下である。なお、本実施形態において、比誘電率はLCRメーター(アジレントテクノロジー社製、品番4284A)を用いた容量法により測定することができる。このような有機高分子化合物としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン;脂環式オレフィンポリマー;ポリアミン;ポリエーテル;などが挙げられる。これらのうち、誘電率の周波数依存性が小さいという観点から脂環式オレフィンポリマーを好適に用いることができる。
(2-4) Gate insulating film The gate insulating film of this embodiment is a film comprising an organic polymer compound. The organic polymer compound contained in the gate insulating film has a small relative dielectric constant and is usually 3 or less. In this embodiment, the relative dielectric constant can be measured by a capacitance method using an LCR meter (product number 4284A manufactured by Agilent Technologies). Examples of such organic polymer compounds include polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and polybutene; alicyclic olefin polymers; polyamines; polyethers; Of these, alicyclic olefin polymers can be suitably used from the viewpoint that the frequency dependence of the dielectric constant is small.

脂環式オレフィンポリマーとしては、上述した第1実施形態の下引き層、保護層について説明したものと同様のものを用いることができる。脂環式オレフィンポリマーを主体とする樹脂組成物をゲート絶縁膜の形成に用いる場合の樹脂組成物は、脂肪族炭化水素化合物を含有することが好ましい。この場合における脂肪族炭化水素化合物としては、沸点150℃以上の脂環式炭化水素であることが好ましく、沸点150〜250℃の脂環式炭化水素であることがより好ましく、沸点160〜230℃の脂環式炭化水素であることがさらに好ましく、沸点170〜200℃の脂環式炭化水素であることが特に好ましい。脂環式炭化水素の沸点があまりに高いと樹脂膜形成時の揮発性に劣り、そのため、揮発を充分に行おうとすると樹脂膜の酸化劣化が進行する恐れがある。   As an alicyclic olefin polymer, the thing similar to what was demonstrated about the undercoat layer and protective layer of 1st Embodiment mentioned above can be used. The resin composition in the case where the resin composition mainly composed of the alicyclic olefin polymer is used for forming the gate insulating film preferably contains an aliphatic hydrocarbon compound. In this case, the aliphatic hydrocarbon compound is preferably an alicyclic hydrocarbon having a boiling point of 150 ° C. or more, more preferably an alicyclic hydrocarbon having a boiling point of 150 to 250 ° C., and a boiling point of 160 to 230 ° C. The alicyclic hydrocarbon is more preferably, and an alicyclic hydrocarbon having a boiling point of 170 to 200 ° C. is particularly preferable. If the boiling point of the alicyclic hydrocarbon is too high, the volatility at the time of forming the resin film is inferior. For this reason, if sufficient volatilization is performed, the resin film may be oxidatively deteriorated.

沸点150℃以上の脂環式炭化水素としては、例えば、シクロオクタン(沸点151℃)、シクロノナン(沸点171℃)、シクロデカン(沸点201℃)、シクロウンデカン(沸点91℃(1.6kPa))などのシクロアルカン;シクロノネン(沸点168℃)、シクロオクタジエン、1,4,7−シクロデカトリエン、1,5,9−シクロデカトリエン(沸点231℃)、シクロオクチン(沸点157℃)などの不飽和脂環式単環炭化水素;デカヒドロナフタレン(慣用名:デカリン、沸点190℃、シス−トランス混合物)などの飽和脂環式多環炭化水素、ジシクロペンタジエン(沸点170℃)などの不飽和脂環式多環炭化水素;リモネン(沸点176℃)、m−メンタン(沸点167℃)、p−メンタン(沸点171℃)、3−p−メンテン(沸点169℃)、α−フェランドレン(沸点67℃(2.1kPa))、β−フェランドレン(沸点180℃)、α−ピネン(沸点156℃)、β−ピネン(沸点165℃)などのモノテルペン類;α−セリネン(沸点143℃(2.7kPa))、β−セリネン(沸点134℃(17.8kPa))などのセスキテルペン類などを挙げることができる。   Examples of alicyclic hydrocarbons having a boiling point of 150 ° C. or higher include cyclooctane (boiling point 151 ° C.), cyclononane (boiling point 171 ° C.), cyclodecane (boiling point 201 ° C.), cycloundecane (boiling point 91 ° C. (1.6 kPa)), etc. Such as cyclononene (boiling point 168 ° C.), cyclooctadiene, 1,4,7-cyclodecatriene, 1,5,9-cyclodecatriene (boiling point 231 ° C.), cyclooctyne (boiling point 157 ° C.), etc. Saturated alicyclic monocyclic hydrocarbons; saturated alicyclic polycyclic hydrocarbons such as decahydronaphthalene (common name: decalin, boiling point 190 ° C, cis-trans mixture), and unsaturated such as dicyclopentadiene (boiling point 170 ° C) Alicyclic polycyclic hydrocarbons; limonene (boiling point 176 ° C.), m-menthane (boiling point 167 ° C.), p-menthane (boiling point 171 ° C.), 3- -Mentene (boiling point 169 ° C.), α-ferrandolene (boiling point 67 ° C. (2.1 kPa)), β-ferrandolene (boiling point 180 ° C.), α-pinene (boiling point 156 ° C.), β-pinene (boiling point 165 ° C.) And monoterpenes such as α-serinene (boiling point 143 ° C. (2.7 kPa)), β-selinene (boiling point 134 ° C. (17.8 kPa)), and the like.

それらの中でも、リモネン(limonene)を好適に用いることができる。リモネンは単環式モノテルペンの一種であり、化学式はC1016、分子量は136.23である。脂環式オレフィンポリマーの溶剤として、このようなリモネンを用いると、この樹脂組成物を用いて形成される樹脂被膜(ゲート絶縁膜)の表面平滑性を良好に得ることができる。このようなリモネンを溶剤とする脂環式オレフィンポリマーを主体とする樹脂組成物を用いた場合、本発明者らの実験によれば、ゲート絶縁膜の表面平滑性を二乗平均粗さ(RMS)1nm以下に制御可能であることがわかった。Among these, limonene can be preferably used. Limonene is a kind of monocyclic monoterpene and has a chemical formula of C 10 H 16 and a molecular weight of 136.23. When such limonene is used as the solvent for the alicyclic olefin polymer, the surface smoothness of the resin film (gate insulating film) formed using this resin composition can be obtained satisfactorily. In the case of using such a resin composition mainly composed of an alicyclic olefin polymer containing limonene as a solvent, according to experiments by the present inventors, the surface smoothness of the gate insulating film is expressed by root mean square roughness (RMS). It was found that control was possible to 1 nm or less.

本発明においては、脂環式オレフィンの開環メタセシス重合の後、重合反応溶液から重合体を分離することなく、樹脂組成物の調製を行うので、この樹脂組成物に用いるのと同じ溶媒を重合溶媒として用いるのが好ましい。これにより、溶媒除去に起因する環境汚染を抑止でき、また、重合体の単離、乾燥及び溶媒への再溶解の各工程を省略できるため、樹脂組成物の生産性が向上する。   In the present invention, after the ring-opening metathesis polymerization of the alicyclic olefin, the resin composition is prepared without separating the polymer from the polymerization reaction solution. Therefore, the same solvent used for the resin composition is polymerized. It is preferable to use it as a solvent. Thereby, environmental pollution resulting from solvent removal can be suppressed, and since the steps of polymer isolation, drying and re-dissolution in a solvent can be omitted, the productivity of the resin composition is improved.

そのような溶媒の具体例としては、モノアルキレングリコール溶媒;ポリアルキレングリコール溶媒;モノアルキレングリコールアルキルエステル溶媒;ポリアルキレングリコールアルキルエステル溶媒;モノアルキレングリコールジエステル溶媒;ポリアルキレングリコールジエステル溶媒を示すことができる。   Specific examples of such solvents may include monoalkylene glycol solvents; polyalkylene glycol solvents; monoalkylene glycol alkyl ester solvents; polyalkylene glycol alkyl ester solvents; monoalkylene glycol diester solvents; polyalkylene glycol diester solvents. .

モノアルキレングリコール溶媒の例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等のモノアルキレングリコール;エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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等のモノアルキレングリコールモノエーテル;エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル等のモノアルキレングリコールジアルキルエーテル;等を挙げることができる。   Examples of monoalkylene glycol solvents include monoalkylene glycols such as ethylene glycol and propylene glycol; monoalkylene glycol monoethers such as ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, and propylene glycol monobutyl ether; ethylene And monoalkylene glycol dialkyl ethers such as glycol diethyl ether and propylene glycol dimethyl ether.

ポリアルキレングリコール溶媒の例としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等のポリアルキレングリコール;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールエチルメチルエーテル、トリプロピレングリコールエチルメチルエーテル等のポリアルキレングリコールジアルキルエーテル;等を挙げることができる。   Examples of polyalkylene glycol solvents include polyalkylene glycols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol; diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl Polyalkylene glycol monoalkyl ethers such as ether, triethylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monoethyl ether; diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, dipropylene glycol Polyalkylene glycol dialkyl ethers such as methyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol ethyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol ethyl methyl ether, tripropylene glycol ethyl methyl ether; Can be mentioned.

モノアルキレングリコールアルキルエステル溶媒の具体例としては、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノn−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノi−プロピルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノn−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノi−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノsec−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノt−ブチルエーテルアセテート等を挙げることができる。   Specific examples of the monoalkylene glycol alkyl ester solvent include propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol mono n-propyl ether acetate, propylene glycol mono i-propyl ether acetate, propylene glycol mono n-butyl ether acetate, propylene glycol mono i- Examples thereof include butyl ether acetate, propylene glycol mono sec-butyl ether acetate, propylene glycol mono t-butyl ether acetate and the like.

ポリアルキレングリコールアルキルエステル溶媒の具体例としては、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等を挙げることができる。   Specific examples of the polyalkylene glycol alkyl ester solvent include diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate and the like.

モノアルキレングリコールジエステル溶媒の具体例としては、エチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート等を挙げることができる。ポリアルキレングリコールジエステル溶媒の具体例としては、ジエチレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、トリエチレングリコールジアセテート等を挙げることができる。   Specific examples of the monoalkylene glycol diester solvent include ethylene glycol diacetate and propylene glycol diacetate. Specific examples of the polyalkylene glycol diester solvent include diethylene glycol diacetate, dipropylene glycol diacetate, and triethylene glycol diacetate.

これらのほか、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン等の高沸点ケトン溶媒;3−メトキシ−3−メチルブタノール、3−メトキシブタノール等の高沸点アルコール溶媒;乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸イソプロピル、酢酸3−メトキシブチル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、γ−ブチルラクトン等の高沸点エステル溶媒;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド溶媒;ジメチルスルホキシド;等を挙げることができる。   In addition to these, high-boiling ketone solvents such as 2-heptanone, cyclohexanone and 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone; high-boiling alcohol solvents such as 3-methoxy-3-methylbutanol and 3-methoxybutanol; ethyl lactate , N-propyl lactate, isopropyl lactate, 3-methoxybutyl acetate, ethyl 2-hydroxy-2-methylpropionate, ethyl ethoxyacetate, ethyl hydroxyacetate, ethyl 3-ethoxypropionate, γ-butyllactone, etc. Solvent; Amide solvent such as N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide; Dimethyl sulfoxide;

これらのうち、好ましい溶媒は、ポリアルキレングリコール溶媒、モノアルキレングリコールアルキルエステル溶媒及びポリアルキレングリコールアルキルエステル溶媒であり、中でも、150℃以上の沸点を有するものが好ましく、150〜250℃の沸点を有するものがより好ましい。   Among these, preferred solvents are polyalkylene glycol solvents, monoalkylene glycol alkyl ester solvents and polyalkylene glycol alkyl ester solvents, among which those having a boiling point of 150 ° C. or higher are preferred, and boiling points of 150 to 250 ° C. are preferred. Those are more preferred.

本発明において、脂環式オレフィンを開環メタセシス重合するに当たって、重合条件は、特に限定されない。重合温度は、特に制限されないが、通常、−50〜+150℃、好ましくは0〜100℃である。重合時間は、重合温度、触媒の使用量等に応じて適宜決定すればよいが、通常、1分から24時間である。重合雰囲気は、特に限定されず、開環メタセシス重合触媒が安定である場合は空気中等で行っても構わないが、窒素、炭酸ガス、希ガス等の不活性気体雰囲気下で行うのが好ましい。   In the present invention, the polymerization conditions are not particularly limited for ring-opening metathesis polymerization of an alicyclic olefin. The polymerization temperature is not particularly limited, but is usually −50 to + 150 ° C., preferably 0 to 100 ° C. The polymerization time may be appropriately determined according to the polymerization temperature, the amount of catalyst used, etc., but is usually from 1 minute to 24 hours. The polymerization atmosphere is not particularly limited, and may be performed in air or the like when the ring-opening metathesis polymerization catalyst is stable, but it is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen, carbon dioxide gas, or rare gas.

このようにして得られる脂環式オレフィン開環メタセシス重合体は、パターニング性や現像性の観点から、好適には、テトラヒドロフラン(THF)を溶離液としてゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が2,000〜10,000であり、数平均分子量が1,000以下のオリゴマー成分の含有量が2重量%以下である。また、開環メタセシス重合体は、好適には、重量平均分子量/数平均分子量の比率が1.80以下である。本発明においてオリゴマーの含有量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー−低角度レーザー光散乱光度(GPC−LALLS)法により測定されるピーク面積比から算出される値である。   The alicyclic olefin ring-opening metathesis polymer thus obtained is preferably a weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran (THF) as an eluent from the viewpoint of patternability and developability. The content of oligomer components having an average molecular weight of 2,000 to 10,000 and a number average molecular weight of 1,000 or less is 2% by weight or less. The ring-opening metathesis polymer preferably has a weight average molecular weight / number average molecular weight ratio of 1.80 or less. In the present invention, the oligomer content is a value calculated from a peak area ratio measured by gel permeation chromatography-low angle laser light scattering light intensity (GPC-LALLS) method.

重合工程の後、重合反応溶液から重合体の分離、乾燥、再溶解等の操作をせずに、樹脂と溶剤の混合物として、樹脂組成物の調整に使用することができる。この方法によれば、一旦、重合体を分離して、これを溶媒に再溶解する必要がなく、設備的にも環境安全上もエネルギー的にも有利である。   After the polymerization step, the polymer composition can be used as a mixture of a resin and a solvent to adjust the resin composition without performing operations such as separation, drying, and re-dissolution of the polymer from the polymerization reaction solution. According to this method, it is not necessary to separate the polymer once and redissolve it in a solvent, which is advantageous in terms of equipment, environmental safety and energy.

本発明の、樹脂組成物の調製は、開環メタセシス重合体を含有する重合反応溶液の代わりに、脂環式オレフィンの開環メタセシス重合で得られた脂環式オレフィン開環メタセシス重合体を含有する重合反応溶液に水素を導入して該脂環式オレフィン開環メタセシス重合体を水素添加して得られる開環メタセシス重合体の水素化物を含有する水素化反応溶液を用いることもできる。即ち、脂環式オレフィン開環メタセシス重合体の水素化反応を、開環重合で得られた重合反応溶液のまま行う。   The resin composition of the present invention contains an alicyclic olefin ring-opening metathesis polymer obtained by ring-opening metathesis polymerization of an alicyclic olefin instead of a polymerization reaction solution containing a ring-opening metathesis polymer. A hydrogenation reaction solution containing a hydride of a ring-opening metathesis polymer obtained by introducing hydrogen into the polymerization reaction solution and hydrogenating the alicyclic olefin ring-opening metathesis polymer can also be used. That is, the hydrogenation reaction of the alicyclic olefin ring-opening metathesis polymer is carried out with the polymerization reaction solution obtained by the ring-opening polymerization.

この水素添加によって得られる脂環式オレフィン開環メタセシス重合体水素化物は、好適には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が2,500〜15,000(更に好適には、3,000〜12,000)であり、数平均分子量が1,000以下のオリゴマー成分の含有量が2重量%以下である。また、開環メタセシス重合体水素化物は、好適には、重量平均分子量/数平均分子量の比率が1.80以下である。   The alicyclic olefin ring-opening metathesis polymer hydride obtained by this hydrogenation preferably has a weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography of 2,500 to 15,000 (more preferably , 3,000 to 12,000), and the content of the oligomer component having a number average molecular weight of 1,000 or less is 2% by weight or less. The hydride of the ring-opening metathesis polymer preferably has a weight average molecular weight / number average molecular weight ratio of 1.80 or less.

水素添加触媒としては、例えば、オレフィン化合物の水素添加に際して一般的に使用されているものを用いることができる。具体的には、チーグラータイプの均一系触媒、貴金属錯体触媒、及び担持型貴金属系触媒等が利用できる。これらの水素添加触媒のうち、プロトン性極性基等の官能基が変性する等の副反応が起こさない点から、炭素担持パラジウム触媒やロジウム、ルテニウム等の貴金属錯体触媒が好ましく、電子供与性の高い含窒素複素環式カルベン化合物又はホスフィン類が配位したルテニウム触媒が特に好ましい。   As the hydrogenation catalyst, for example, those generally used for hydrogenation of olefin compounds can be used. Specifically, a Ziegler type homogeneous catalyst, a noble metal complex catalyst, a supported noble metal catalyst, and the like can be used. Among these hydrogenation catalysts, a carbon-supported palladium catalyst and a noble metal complex catalyst such as rhodium and ruthenium are preferable because they do not cause side reactions such as modification of a functional group such as a protic polar group, and have a high electron donating property. A ruthenium catalyst coordinated with a nitrogen-containing heterocyclic carbene compound or phosphines is particularly preferred.

水素添加触媒は、水素添加反応後、活性炭等の、反応液に不溶の多孔質固形分を水素添加反応液に添加し、触媒をこれに吸着させた後、ろ過することにより除去できる。この多孔質固形分への触媒の吸着に際して、水素添加反応液に水素を溶存させると触媒の吸着が効率的に進行する。   The hydrogenation catalyst can be removed by adding a porous solid insoluble in the reaction solution, such as activated carbon, to the hydrogenation reaction solution after the hydrogenation reaction, adsorbing the catalyst to the hydrogenation reaction solution, and then filtering. When the catalyst is adsorbed to the porous solid, the catalyst adsorbs efficiently when hydrogen is dissolved in the hydrogenation reaction solution.

本発明においては、(1)脂環式オレフィンを重合して得た脂環式オレフィン重合体を含有する重合反応溶液に、硬化剤を配合することによって、樹脂組成物を得ることができ、また、(2)前記重合反応溶液に水素を導入して該重合反応溶液に含まれる脂環式オレフィン重合体を水素添加して得た脂環式オレフィン重合体水素化物を含有する水素添加反応溶液に硬化剤を配合することによって、樹脂組成物を得ることができる。   In the present invention, (1) a resin composition can be obtained by adding a curing agent to a polymerization reaction solution containing an alicyclic olefin polymer obtained by polymerizing an alicyclic olefin, (2) A hydrogenation reaction solution containing an alicyclic olefin polymer hydride obtained by introducing hydrogen into the polymerization reaction solution and hydrogenating the alicyclic olefin polymer contained in the polymerization reaction solution. A resin composition can be obtained by blending a curing agent.

この時、重合反応溶液や水素添加反応溶液から過剰な溶媒を留去したり、溶媒を新たに追加することができる。   At this time, excess solvent can be distilled off from the polymerization reaction solution or the hydrogenation reaction solution, or a new solvent can be added.

ゲート絶縁膜を形成するための樹脂組成物には、その他の公知の有機高分子化合物が含まれていてもよい。有機高分子化合物のゲート絶縁膜中の含有量としては、好ましくは70〜100重量%、より好ましくは90〜100重量%である。また、その他、顔料や染料のごとき着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐電防止剤、酸化防止剤、滑剤、溶剤などの配合剤を適宜配合したものであってもよい。   The resin composition for forming the gate insulating film may contain other known organic polymer compounds. The content of the organic polymer compound in the gate insulating film is preferably 70 to 100% by weight, more preferably 90 to 100% by weight. In addition, other colorants such as pigments and dyes, optical brighteners, dispersants, heat stabilizers, light stabilizers, UV absorbers, antistatic agents, antioxidants, lubricants, solvents, etc. are added as appropriate. It may be what you did.

ゲート絶縁膜の成膜(形成)方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法及びLB法等が挙げられる。これらのうち、湿式法が好ましい。湿式法とは、低誘電体膜を構成する前記の有機高分子化合物及び所望により前記配合剤を溶媒に溶かし溶液を得、該溶液を流延させた後、溶媒を除去し、成膜する方法である。使用する溶媒は、使用する有機高分子化合物等に応じて公知の溶媒から適宜選択すればよい。湿式法としては、例えば、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法等が挙げられる。また、マイクロコンタクトプリンティング、マイクロモルディングなどのソフトリソグラフィーと呼ばれる印刷法などを適応することもできる。これらの湿式法のうち、スピンコート法が特に好ましい。   As a method for forming (forming) a gate insulating film, a vacuum deposition method, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, a low energy ion beam method, an ion plating method, a CVD method, a sputtering method, a plasma polymerization method, an electrolytic weight Examples thereof include a combination method, a chemical polymerization method, a spray coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a roll coating method, a bar coating method, a die coating method, and an LB method. Of these, the wet method is preferred. The wet method is a method in which the organic polymer compound constituting the low dielectric film and optionally the compounding agent are dissolved in a solvent to obtain a solution, the solution is cast, and then the solvent is removed to form a film. It is. The solvent to be used may be appropriately selected from known solvents according to the organic polymer compound to be used. Examples of the wet method include spin coating, blade coating, dip coating, roll coating, bar coating, die coating, screen printing, and inkjet printing. In addition, a printing method called soft lithography such as microcontact printing or micromolding can be applied. Of these wet methods, the spin coating method is particularly preferable.

(2−4−1)二層のゲート絶縁膜
ゲート絶縁膜は、比較的に低い誘電率を有する低誘電体膜、及び比較的に高い誘電率を有する強誘電体膜(高誘電体膜)を積層した二層構造の膜であってもよい(図20参照)。また、ここでは、二層構造のゲート絶縁膜について説明するが、三層以上の多層構造の膜であってもよい。低誘電体膜としては、上述したゲート絶縁膜と同じ、リモネンを溶剤とする脂環式オレフィンポリマーを主体とする樹脂組成物を用いることができる。
(2-4-1) Two-layer gate insulating film The gate insulating film includes a low dielectric film having a relatively low dielectric constant and a ferroelectric film (high dielectric film) having a relatively high dielectric constant. May be a film having a two-layer structure (see FIG. 20). Although a two-layered gate insulating film is described here, a multilayered film having three or more layers may be used. As the low dielectric film, the same resin composition mainly composed of an alicyclic olefin polymer containing limonene as a solvent can be used as in the gate insulating film described above.

低誘電体膜の比誘電率は、通常、4以下の値に設定され、3.5以下の値で設定されることが好ましく、3以下の値で設定されることがより好ましい。比誘電率の下限としては、通常、2程度である。低誘電体膜の膜厚は、好ましくは5nm〜500nm、より好ましくは10nm〜300nmに設定される。強誘電体膜の比誘電率は、通常、5以上の値に設定され、7以上の値で設定されることが好ましく、10以上の値で設定されることがより好ましい。比誘電率の上限としては、通常、50程度である。強誘電体膜の膜厚は、好ましくは5nm〜500nm、より好ましくは10nm〜300nmに設定される。低誘電体膜の比誘電率及び膜厚と、強誘電体膜の比誘電率及び膜厚を適宜に設定することにより、ゲート絶縁膜全体としての有効誘電率を調節することができる。低誘電体膜と強誘電体膜を積層したゲート絶縁膜全体としての膜厚は、絶縁性が保たれればいかなる厚さを用いてもよいが、一般に好適に用いられるのは、10〜500nm、より好ましくは10〜300nmである。有機薄膜トランジスタ素子のサイズの微小化に従って、できるだけ薄くするのが望ましい。   The relative dielectric constant of the low dielectric film is usually set to a value of 4 or less, preferably set to a value of 3.5 or less, and more preferably set to a value of 3 or less. The lower limit of the relative dielectric constant is usually about 2. The film thickness of the low dielectric film is preferably set to 5 nm to 500 nm, more preferably 10 nm to 300 nm. The relative dielectric constant of the ferroelectric film is usually set to a value of 5 or more, preferably 7 or more, and more preferably 10 or more. The upper limit of the relative dielectric constant is usually about 50. The film thickness of the ferroelectric film is preferably set to 5 nm to 500 nm, more preferably 10 nm to 300 nm. By appropriately setting the relative dielectric constant and film thickness of the low dielectric film and the relative dielectric constant and film thickness of the ferroelectric film, the effective dielectric constant of the entire gate insulating film can be adjusted. The thickness of the gate insulating film as a whole of the low dielectric film and the ferroelectric film laminated may be any thickness as long as the insulating property is maintained, but generally 10 to 500 nm is preferably used. More preferably, it is 10 to 300 nm. It is desirable to make it as thin as possible as the size of the organic thin film transistor element is reduced.

(2−4−2)強誘電体膜
強誘電体膜の材料は、特に限定されないが、通常、絶縁性有機高分子単独、又は絶縁性有機高分子と無機金属酸化物もしくは高誘電性絶縁体のナノ粒子との混合物を用いることができる。絶縁性有機高分子の選択や、絶縁性有機高分子と前記ナノ粒子の間の質量比を調節することによって、誘電率を調節することができる。このような材料を用い、上述した低誘電体膜と同様の形成方法に従って強誘電体膜を形成することができる。この強誘電体膜の形成においても、上述した形成方法のうち、湿式法が好ましく、スピンコート法が特に好ましい。
(2-4-2) Ferroelectric film The material of the ferroelectric film is not particularly limited, but is usually an insulating organic polymer alone, or an insulating organic polymer and an inorganic metal oxide or a high dielectric insulator. A mixture of these with nanoparticles can be used. The dielectric constant can be adjusted by selecting the insulating organic polymer or adjusting the mass ratio between the insulating organic polymer and the nanoparticles. Using such a material, a ferroelectric film can be formed according to the same formation method as the low dielectric film described above. Also in the formation of the ferroelectric film, the wet method is preferable among the above-described formation methods, and the spin coating method is particularly preferable.

絶縁性有機高分子としては、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニールアルコール、ポリビニールブチラール、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホン、ポリベンズイミダゾール、ポリカルボジイミド、ポリシロキサン、ポリメチルメタクリレート、ポリメタクリルアミド、ニトリルゴム、アクリルゴム、ポリエチレンテトラフルオリド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン−ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、ブチルゴム、ポリメチルペンテン、ポリスチレン、スチレン−ブタイジエン共重合体、水添スチレン−ブタジエン共重合体、水添ポリイソプレン、水添ポリブタジエン、及びシアノエチル化セルロースからなる群より選択された1種以上の物質を用いることができる。   Examples of the insulating organic polymer include polyester, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyacetal, polyarylate, polyamide, polyamideimide, polyetherimide, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyethersulfone, and polyetherketone. , Polyphthalamide, polyether nitrile, polyether sulfone, polybenzimidazole, polycarbodiimide, polysiloxane, polymethyl methacrylate, polymethacrylamide, nitrile rubber, acrylic rubber, polyethylene tetrafluoride, epoxy resin, phenol resin, melamine resin , Urea resin, polybutene, polypentene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-diene copolymer, Butadiene, polyisoprene, ethylene-propylene-diene copolymer, butyl rubber, polymethylpentene, polystyrene, styrene-butadiene copolymer, hydrogenated styrene-butadiene copolymer, hydrogenated polyisoprene, hydrogenated polybutadiene, and cyanoethylated One or more substances selected from the group consisting of cellulose can be used.

無機金属酸化物のナノ粒子としては、特に制限はないが、例えば、Ta、Y、TiO、CeO及びZrOなどのナノ粒子が挙げられる。高誘電性絶縁体のナノ粒子としては、特に制限はないが、例えば、BaSr1−dTiO(式中、dは0<d<1を満たす。;BST)、PbZrTi1−e(式中、eは0<e<1を満たす。;PZT)、BiTi12、BaMgF、SrBi(Ta1−fNb(式中、fは0<f<1を満たす。)、Ba(Zr1−gTi)O(式中、gは0<g<1を満たす。;BZT)、BaTiO、SrTiO及びBiTi12などのナノ粒子が挙げられる。なお、BaSr1−dTiOは、Barium Strontium Titanateと呼称されるものであり、通常、BaTiOとSrTiOとを重量比(BaTiO:SrTiO)で1:9〜9:1の割合で混合して得られる。これらのナノ粒子は、それぞれ単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。前記ナノ粒子としては、誘電率が5以上のものが好ましく、かかる観点から、通常、高誘電性絶縁体のナノ粒子が好適に用いられる。ナノ粒子の平均粒子径は、通常、50nm以下、好ましくは1〜50nm、より好ましくは1〜30nmである。なお、誘電率はJIS K 6911に従って、平均粒子径は動的光散乱法により測定することができる。The inorganic metal oxide nanoparticles are not particularly limited, and examples thereof include nanoparticles such as Ta 2 O 5 , Y 2 O 3 , TiO 2 , CeO 2, and ZrO 2 . The nanoparticles of the high dielectric insulator are not particularly limited. For example, Ba d Sr 1-d TiO 3 (where d satisfies 0 <d <1; BST), PbZr e Ti 1- e O 3 (wherein e satisfies 0 <e <1; PZT), Bi 4 Ti 3 O 12 , BaMgF 4 , SrBi 2 (Ta 1-f Nb f ) 2 O 9 (where f is 0 <f <1 is satisfied), Ba (Zr 1-g Ti g ) O 3 (wherein g satisfies 0 <g <1; BZT), BaTiO 3 , SrTiO 3 and Bi 4 Ti 3 O. Nanoparticle such as 12 . Incidentally, Ba d Sr 1-d TiO 3 is what is referred to as Barium Strontium Titanate, usually, BaTiO 3 and SrTiO 3 in a weight ratio: in (BaTiO 3 SrTiO 3) 1: 9~9: 1 in It is obtained by mixing at a ratio. These nanoparticles can be used alone or in admixture of two or more. As said nanoparticle, a thing with a dielectric constant of 5 or more is preferable, From this viewpoint, the nanoparticle of a highly dielectric insulator is used suitably normally. The average particle diameter of the nanoparticles is usually 50 nm or less, preferably 1 to 50 nm, more preferably 1 to 30 nm. The dielectric constant can be measured according to JIS K 6911, and the average particle diameter can be measured by a dynamic light scattering method.

強誘電体膜の材料としては、上述したような絶縁性有機高分子に、前記ナノ粒子に代えて、チタニウム化合物、ジルコニウム化合物、ハフニウム化合物及びアルミニウム化合物からなる群より選択された少なくとも一種の有機金属化合物を混合したものを用いてもよい。この場合にも、5以上の比誘電率を有する有機金属化合物を用いるのが好ましい。   The material of the ferroelectric film is at least one organic metal selected from the group consisting of a titanium compound, a zirconium compound, a hafnium compound, and an aluminum compound in place of the above-described nanoparticle instead of the insulating organic polymer as described above. You may use what mixed the compound. Also in this case, it is preferable to use an organometallic compound having a relative dielectric constant of 5 or more.

(2−5)基板
本実施形態の有機薄膜トランジスタでは、薄膜状の有機薄膜トランジスタを支持するために基板が用いられている。基板は特に限定されず、いかなる物を用いても良い。基板として一般に好適に用いられる物は、ポリカーボネート、ポリイミドやポリエチレンテレフタレート(PET)の他、脂環式オレフィンポリマーなどの柔軟性のあるプラスチック基板であるが、石英、ソーダガラス、無機アルカリガラスなどのガラス基板やシリコンウェハー等も用いることができる。
(2-5) Substrate In the organic thin film transistor of this embodiment, a substrate is used to support the thin film organic thin film transistor. The substrate is not particularly limited, and any material may be used. Generally used as the substrate is polycarbonate, polyimide, polyethylene terephthalate (PET) or other flexible plastic substrate such as alicyclic olefin polymer, but glass such as quartz, soda glass, inorganic alkali glass, etc. A substrate, a silicon wafer, or the like can also be used.

(2−6)下引き層及び保護層
本実施形態の有機薄膜トランジスタは、基板上に下引き層の他、最外層に保護層を有している。但し、下引き層と保護層のいずれか一方を省略した構成であってもよい。
(2-6) Undercoat layer and protective layer The organic thin film transistor of the present embodiment has a protective layer as an outermost layer on the substrate in addition to the undercoat layer. However, the structure which abbreviate | omitted either the undercoat layer or the protective layer may be sufficient.

本実施形態の有機薄膜トランジスタにおける下引き層及び/又は保護層の形成は、上述した第1実施形態の薄膜二次電池における下引き層、保護層と同様の樹脂組成物を用い、同様の形成方法で行うことができる。説明が重複するため、ここでの詳細説明は省略する。   Formation of the undercoat layer and / or protective layer in the organic thin film transistor of the present embodiment uses the same resin composition as the undercoat layer and protective layer in the thin film secondary battery of the first embodiment described above, and the same formation method Can be done. Since the description is duplicated, a detailed description thereof is omitted here.

(実施例2−1)
本実施例では、図19に示したボトムゲート・スタガー型の有機薄膜トランジスタ(TFT)を備える有機電子素子を製造した。なお、下引き層は形成したが、保護膜は形成しなかった。
(Example 2-1)
In this example, an organic electronic device including the bottom gate / stagger type organic thin film transistor (TFT) shown in FIG. 19 was manufactured. Although the undercoat layer was formed, the protective film was not formed.

基板として、ガラス基板(25mm×10mm×1mmの大きさ)を用いた。基板としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム基板(25mm×10mm×0.5mmの大きさ)を用いてもよい。   A glass substrate (25 mm × 10 mm × 1 mm in size) was used as the substrate. As the substrate, a polyethylene terephthalate film substrate (25 mm × 10 mm × 0.5 mm in size) may be used.

基板上に下引き層を形成するための樹脂組成物溶液としては、薄膜二次電池についての(実施例1−1)と同様に調整したZOP3溶液を用いた。基板上に、この樹脂組成物溶液1mlを滴下し、回転数1000rpmで30秒間のスピンコートを実施した。次いで、90℃で5分間加熱処理し(第1の加熱処理工程)、さらに180℃度で60分間加熱処理して(第2の加熱処理工程)、下引き層としての有機被膜を形成した。この下引き層の膜厚は、約500nmであった。   As the resin composition solution for forming the undercoat layer on the substrate, a ZOP3 solution prepared in the same manner as in Example 1-1 for the thin film secondary battery was used. 1 ml of this resin composition solution was dropped on the substrate, and spin coating was performed at a rotation speed of 1000 rpm for 30 seconds. Next, heat treatment was performed at 90 ° C. for 5 minutes (first heat treatment step), and further heat treatment was performed at 180 ° C. for 60 minutes (second heat treatment step) to form an organic film as an undercoat layer. The thickness of this undercoat layer was about 500 nm.

下引き層上に、ゲート電極をアルミニウム蒸着により形成した。アルミニウムの蒸着は、真空度が1×10−2Pa未満、基板の温度がRT(室温)で、膜厚が約200nmになるように行った。A gate electrode was formed on the undercoat layer by aluminum vapor deposition. The aluminum was deposited such that the degree of vacuum was less than 1 × 10 −2 Pa, the temperature of the substrate was RT (room temperature), and the film thickness was about 200 nm.

ゲート電極が形成された下引き層上に、単層のゲート絶縁膜を形成した。ゲート絶縁膜は、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)の5%シクロヘキサン溶液0.5mlを回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で5分間熱処理することにより形成した。ゲート絶縁膜の膜厚は約350nmとした。   A single-layer gate insulating film was formed on the undercoat layer on which the gate electrode was formed. For the gate insulating film, 0.5 ml of a 5% cyclohexane solution of an alicyclic olefin polymer (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZNX480) was applied at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds using a spin coating method, and 5% at 100 ° C. It was formed by heat treatment for minutes. The thickness of the gate insulating film was about 350 nm.

有機半導体膜は、ゲート絶縁膜上にペンタセンを蒸着して形成した。ペンタセンの蒸着は、真空度が2×10−3Pa未満、基板温度がRT(室温)、蒸着温度が190℃、蒸着速度が0.06nm/sで膜厚が約50nmになるように行った。ソース電極及びドレイン電極(ソース・ドレイン間形状:W=80μm、L=40μm)は、有機半導体膜上にメタルマスクを覆い、そこに金を蒸着して形成した。金の蒸着は、真空度が1×10−2Pa未満、基板の温度がRT(室温)で、膜厚が約100nmになるように行った。The organic semiconductor film was formed by vapor-depositing pentacene on the gate insulating film. The vapor deposition of pentacene was performed so that the degree of vacuum was less than 2 × 10 −3 Pa, the substrate temperature was RT (room temperature), the deposition temperature was 190 ° C., the deposition rate was 0.06 nm / s, and the film thickness was about 50 nm. . The source electrode and the drain electrode (source-drain shape: W = 80 μm, L = 40 μm) were formed by covering a metal mask on the organic semiconductor film and depositing gold thereon. Gold was deposited such that the degree of vacuum was less than 1 × 10 −2 Pa, the temperature of the substrate was RT (room temperature), and the film thickness was about 100 nm.

このようにして製造した有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の電気的特性を電流―電圧曲線の測定より評価し、その結果を図21及び図22に示す。測定装置としては、Keithley製の2400(商品名)を用いた。   The electrical characteristics of the organic thin film transistor (organic TFT) manufactured in this way were evaluated by measuring a current-voltage curve, and the results are shown in FIG. 21 and FIG. As a measuring device, 2400 (trade name) manufactured by Keithley was used.

図21は、VGを一定(−60V,−50V,−40V,−30V)として、VDを0Vと−60Vとの間で変化させたときのVD−ID線図である。また、図22は、図21のVD=−60Vの場合におけるIDの平方根対VGプロット線図である。移動度は〜0.42cm/Vsであった。これらの結果から、本実施例の下引き層を有する有機薄膜トランジスタは、良好な特性をもつことがわかる。FIG. 21 is a VD-ID diagram when VG is constant (−60V, −50V, −40V, −30V) and VD is changed between 0V and −60V. FIG. 22 is a plot of ID square root versus VG in the case of VD = −60 V in FIG. The mobility was ˜0.42 cm 2 / Vs. From these results, it can be seen that the organic thin film transistor having the undercoat layer of this example has good characteristics.

(実施例2−2)
本実施例では、図19に示したボトムゲート・スタガー型の有機薄膜トランジスタ(TFT)を備える有機電子素子を製造した。なお、下引き層及び保護膜は形成しなかった。
(Example 2-2)
In this example, an organic electronic device including the bottom gate / stagger type organic thin film transistor (TFT) shown in FIG. 19 was manufactured. The undercoat layer and the protective film were not formed.

基板として、ガラス基板(25mm×10mm×1mmの大きさ)を用いた。   A glass substrate (25 mm × 10 mm × 1 mm in size) was used as the substrate.

基板上に、ゲート電極をアルミニウム蒸着により形成した。アルミニウムの蒸着は、真空度が1×10−2Pa未満、基板の温度がRT(室温)で、膜厚が約200nmになるように行った。A gate electrode was formed on the substrate by vapor deposition of aluminum. The aluminum was deposited such that the degree of vacuum was less than 1 × 10 −2 Pa, the temperature of the substrate was RT (room temperature), and the film thickness was about 200 nm.

ゲート電極が形成された基板上に、単層のゲート絶縁膜を形成した。ゲート絶縁膜は、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)の5%リモネン溶液1mlを回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で5分間熱処理することにより形成した。ゲート絶縁膜の膜厚は約130nmとした。   A single-layer gate insulating film was formed on the substrate on which the gate electrode was formed. For the gate insulating film, 1 ml of a 5% limonene solution of an alicyclic olefin polymer (manufactured by ZEON Corporation, trade name: ZNX480) is applied at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds using a spin coating method, and heat treated at 100 ° C. for 5 minutes. Was formed. The thickness of the gate insulating film was about 130 nm.

有機半導体膜は、ゲート絶縁膜上にペンタセンを蒸着して形成した。ペンタセンの蒸着は、真空度が2×10−3Pa未満、基板温度がRT(室温)、蒸着温度が190℃、蒸着速度が0.06nm/sで膜厚が約50nmになるように行った。ソース電極及びドレイン電極(ソース・ドレイン間形状:W=5000μm、L=70μm)は、有機半導体膜上にメタルマスクを覆い、そこに金を蒸着して形成した。金の蒸着は、真空度が1×10−2Pa未満、基板の温度がRT(室温)で、膜厚が約100nmになるように行った。The organic semiconductor film was formed by vapor-depositing pentacene on the gate insulating film. The vapor deposition of pentacene was performed so that the degree of vacuum was less than 2 × 10 −3 Pa, the substrate temperature was RT (room temperature), the deposition temperature was 190 ° C., the deposition rate was 0.06 nm / s, and the film thickness was about 50 nm. . The source electrode and the drain electrode (source-drain shape: W = 5000 μm, L = 70 μm) were formed by covering a metal mask on the organic semiconductor film and depositing gold thereon. Gold was deposited such that the degree of vacuum was less than 1 × 10 −2 Pa, the temperature of the substrate was RT (room temperature), and the film thickness was about 100 nm.

このようにして製造した有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の電気的特性を電流―電圧曲線の測定より評価し、その結果を図23及び図24に示す。測定装置はKeithley2400である。   The electrical characteristics of the organic thin film transistor (organic TFT) thus manufactured were evaluated by measuring current-voltage curves, and the results are shown in FIGS. The measuring device is Keithley 2400.

図23は、VGを一定(−6V,−5V,−4V,−3V)として、VDを0Vと−6Vとの間で変化させたときのVD−ID線図である。また、図24は、図23のVD=−6Vの場合におけるIDの平方根対VGプロット線図である。この実施例では、移動度は2.34×10−3cm/Vs、しきい値電圧VTは−3.2Vであった。FIG. 23 is a VD-ID diagram when VG is constant (−6V, −5V, −4V, −3V) and VD is changed between 0V and −6V. FIG. 24 is a plot of ID square root versus VG in the case of VD = −6V in FIG. In this example, the mobility was 2.34 × 10 −3 cm 2 / Vs, and the threshold voltage VT was −3.2V.

(実施例2−3)
図20に示したように、ゲート絶縁膜として、二層のものを用いたこと以外は、上述した(実施例2−2)とほぼ同様にした。なお、ソース・ドレイン間形状は、W=80μm、L=40μmとした。
(Example 2-3)
As shown in FIG. 20, the gate insulating film was almost the same as (Example 2-2) except that a two-layer gate insulating film was used. The source-drain shape was W = 80 μm and L = 40 μm.

二層構造を有するゲート絶縁膜の1層目である強誘電体膜は、ポリビニルアルコール(PVA)を高純度水に溶解させて、5重量%の濃度の溶液を製造した。この溶液を、回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で2分間、加熱処理させることにより成膜した。この強誘電体膜の膜厚は240nmであった。   As the ferroelectric film, which is the first layer of the gate insulating film having a two-layer structure, polyvinyl alcohol (PVA) was dissolved in high-purity water to produce a solution having a concentration of 5% by weight. This solution was applied by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds and subjected to heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes to form a film. The thickness of this ferroelectric film was 240 nm.

ゲート絶縁膜の2層目である低誘電体膜は、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)の2.5%リモネン溶液1mlを回転数4000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で5分間熱処理することにより形成した。低誘電体膜の膜厚は約100nmであった。   The low dielectric film which is the second layer of the gate insulating film is a spin coating method in which 1 ml of a 2.5% limonene solution of an alicyclic olefin polymer (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZNX480) is rotated at 4000 rpm for 30 seconds. Was formed by heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes. The thickness of the low dielectric film was about 100 nm.

このようにして製造した有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の電気的特性を電流―電圧曲線の測定より評価し、その結果を図25及び図26に示す。測定装置はKeithley2400である。   The electrical characteristics of the organic thin film transistor (organic TFT) manufactured in this way were evaluated by measuring a current-voltage curve, and the results are shown in FIG. 25 and FIG. The measuring device is Keithley 2400.

図25は、VGを一定(−6V,−5V,−4V)として、VDを0Vと−6Vとの間で変化させたときのVD−ID線図である。また、図26は、図25のVD=−6Vの場合におけるIDの平方根対VGプロット線図である。この実施例では、移動度は7.34×10−3cm/Vs、しきい値電圧VTは−3.34Vであった。FIG. 25 is a VD-ID diagram when VG is constant (−6V, −5V, −4V) and VD is changed between 0V and −6V. FIG. 26 is a plot of ID square root versus VG when VD = −6V in FIG. In this example, the mobility was 7.34 × 10 −3 cm 2 / Vs, and the threshold voltage VT was −3.34V.

(実施例2−4)
ゲート絶縁膜を構成する低誘電体膜及び強誘電体膜を変更したこと以外は、上述した(実施例2−3)とほぼ同様にした。なお、ソース・ドレイン間形状は、W=180μm、L=40μmとした。
(Example 2-4)
Except that the low dielectric film and the ferroelectric film constituting the gate insulating film were changed, it was almost the same as the above-mentioned (Example 2-3). The source-drain shape was W = 180 μm and L = 40 μm.

二層構造を有するゲート絶縁膜の1層目である強誘電体膜は、ポリビニルアルコール(PVA)を高純度水に溶解させて、2重量%の濃度の溶液を製造した。この溶液を、回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で2分間、加熱処理させることにより形成した。この強誘電体膜の膜厚は150nmであった。   As the ferroelectric film, which is the first layer of the gate insulating film having a two-layer structure, polyvinyl alcohol (PVA) was dissolved in high-purity water to produce a solution having a concentration of 2% by weight. This solution was applied by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds and heat-treated at 100 ° C. for 2 minutes. The thickness of this ferroelectric film was 150 nm.

ゲート絶縁膜の2層目である低誘電体膜は、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)の2.5%リモネン溶液1mlを回転数4000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で5分間熱処理することにより形成した。低誘電体膜の膜厚は約100nmであった。   The low dielectric film which is the second layer of the gate insulating film is a spin coating method in which 1 ml of a 2.5% limonene solution of an alicyclic olefin polymer (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZNX480) is rotated at 4000 rpm for 30 seconds. Was formed by heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes. The thickness of the low dielectric film was about 100 nm.

このようにして製造した有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の電気的特性を電流―電圧曲線の測定より評価し、その結果を図27及び図28に示す。測定装置はKeithley2400である。   The electrical characteristics of the organic thin film transistor (organic TFT) manufactured in this way were evaluated by measuring a current-voltage curve, and the results are shown in FIGS. The measuring device is Keithley 2400.

図27は、VGを一定(−6V,−5V,−4V)として、VDを0Vと−6Vとの間で変化させたときのVD−ID線図である。また、図28は、図27のVD=−6Vの場合におけるIDの平方根対VGプロット線図である。この実施例では、移動度は1.11×10−1cm/Vs、しきい値電圧VTは−3.83Vであった。FIG. 27 is a VD-ID diagram when VG is constant (−6V, −5V, −4V) and VD is changed between 0V and −6V. FIG. 28 is a plot of ID square root versus VG in the case of VD = −6V in FIG. In this example, the mobility was 1.11 × 10 −1 cm 2 / Vs, and the threshold voltage VT was −3.83V.

(実施例2−5)
ゲート絶縁膜を構成する低誘電体膜及び強誘電体膜を変更したこと以外は、上述した(実施例2−3)とほぼ同様にした。なお、ソース・ドレイン間形状は、W=80μm、L=40μmとした。
(Example 2-5)
Except that the low dielectric film and the ferroelectric film constituting the gate insulating film were changed, it was almost the same as the above-mentioned (Example 2-3). The source-drain shape was W = 80 μm and L = 40 μm.

二層構造を有するゲート絶縁膜の1層目である強誘電体膜は、ポリビニルアルコール(PVA)を高純度水に溶解させて、5重量%の濃度の溶液を製造した。この溶液を、回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で2分間、加熱処理させることにより成膜した。この強誘電体膜の膜厚は240nmであった。   As the ferroelectric film, which is the first layer of the gate insulating film having a two-layer structure, polyvinyl alcohol (PVA) was dissolved in high-purity water to produce a solution having a concentration of 5% by weight. This solution was applied by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds and subjected to heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes to form a film. The thickness of this ferroelectric film was 240 nm.

ゲート絶縁膜の2層目である低誘電体膜は、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)の2.5%リモネン溶液1mlを回転数4000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で5分間熱処理することにより形成した。低誘電体膜の膜厚は約100nmであった。   The low dielectric film, which is the second layer of the gate insulating film, is a spin coating method in which 1 ml of a 2.5% limonene solution of an alicyclic olefin polymer (trade name: ZNX480 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is rotated at 4000 rpm for 30 seconds. Was formed by heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes. The thickness of the low dielectric film was about 100 nm.

このようにして製造した有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の電気的特性を電流―電圧曲線の測定より評価し、その結果を図29及び図30に示す。測定装置はKeithley2400である。   The electrical characteristics of the organic thin film transistor (organic TFT) manufactured in this way were evaluated by measuring a current-voltage curve, and the results are shown in FIG. 29 and FIG. The measuring device is Keithley 2400.

図29は、VGを一定(−20V,−16V,−12V)として、VDを0Vと−20Vとの間で変化させたときのVD−ID線図である。また、図30は、図29のVD=−20Vの場合におけるIDの平方根対VGプロット線図である。この実施例では、移動度は1.04×10−2cm/Vs、しきい値電圧VTは−3.83Vであった。FIG. 29 is a VD-ID diagram when VG is constant (−20V, −16V, −12V) and VD is changed between 0V and −20V. FIG. 30 is a plot of ID square root versus VG in the case of VD = −20V in FIG. In this example, the mobility was 1.04 × 10 −2 cm 2 / Vs, and the threshold voltage VT was −3.83V.

(実施例2−6)
ゲート絶縁膜を構成する低誘電体膜及び強誘電体膜を変更したこと以外は、上述した(実施例2−3)とほぼ同様にした。なお、ソース・ドレイン間形状は、W=80μm、L=40μmとした。
(Example 2-6)
Except that the low dielectric film and the ferroelectric film constituting the gate insulating film were changed, it was almost the same as the above-mentioned (Example 2-3). The source-drain shape was W = 80 μm and L = 40 μm.

二層構造を有するゲート絶縁膜の1層目である強誘電体膜は、ポリビニルアルコール(PVA)を高純度水に溶解させて、5重量%の濃度の溶液を製造した。この溶液を、回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で2分間、加熱処理させることにより成膜した。この強誘電体膜の膜厚は240nmであった。   As the ferroelectric film, which is the first layer of the gate insulating film having a two-layer structure, polyvinyl alcohol (PVA) was dissolved in high-purity water to produce a solution having a concentration of 5% by weight. This solution was applied by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds and subjected to heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes to form a film. The thickness of this ferroelectric film was 240 nm.

ゲート絶縁膜の2層目である低誘電体膜は、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)の2.5%リモネン溶液1mlを回転数4000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で5分間熱処理することにより形成した。低誘電体膜の膜厚は約100nmであった。   The low dielectric film which is the second layer of the gate insulating film is a spin coating method in which 1 ml of a 2.5% limonene solution of an alicyclic olefin polymer (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZNX480) is rotated at 4000 rpm for 30 seconds. Was formed by heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes. The thickness of the low dielectric film was about 100 nm.

このようにして製造した有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の電気的特性を電流―電圧曲線の測定より評価し、その結果を図31及び図32に示す。測定装置はKeithley2400である。   The electrical characteristics of the organic thin film transistor (organic TFT) manufactured in this way were evaluated by measuring a current-voltage curve, and the results are shown in FIGS. The measuring device is Keithley 2400.

図31は、VGを一定(−20V,−16V,−12V)として、VDを0Vと−20Vとの間で変化させたときのVD−ID線図である。また、図32は、図31のVD=−20Vの場合におけるIDの平方根対VGプロット線図である。この実施例では、移動度は0.56cm/Vs、しきい値電圧VTは−7.45Vであった。FIG. 31 is a VD-ID diagram when VG is constant (−20V, −16V, −12V) and VD is changed between 0V and −20V. FIG. 32 is a plot of ID square root versus VG in the case of VD = −20V in FIG. In this example, the mobility was 0.56 cm 2 / Vs, and the threshold voltage VT was −7.45V.

(実施例2−7)
ゲート絶縁膜を構成する低誘電体膜及び強誘電体膜を変更したこと以外は、上述した(実施例2−3)とほぼ同様にした。なお、ソース・ドレイン間形状は、W=180μm、L=40μmとした。
(Example 2-7)
Except that the low dielectric film and the ferroelectric film constituting the gate insulating film were changed, it was almost the same as the above-mentioned (Example 2-3). The source-drain shape was W = 180 μm and L = 40 μm.

二層構造を有するゲート絶縁膜の1層目である強誘電体膜は、ポリビニルアルコール(PVA)を高純度水に溶解させて、5重量%の濃度の溶液を製造した。この溶液を、回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で2分間、加熱処理させることにより成膜した。この強誘電体膜の膜厚は240nmであった。   As the ferroelectric film, which is the first layer of the gate insulating film having a two-layer structure, polyvinyl alcohol (PVA) was dissolved in high-purity water to produce a solution having a concentration of 5% by weight. This solution was applied by spin coating at a rotational speed of 2000 rpm for 30 seconds and subjected to heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes to form a film. The thickness of this ferroelectric film was 240 nm.

ゲート絶縁膜の2層目である低誘電体膜は、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)の2.5%リモネン溶液1mlを回転数4000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて塗布し、100℃で5分間熱処理することにより形成した。低誘電体膜の膜厚は約100nmであった。   The low dielectric film which is the second layer of the gate insulating film is a spin coating method in which 1 ml of a 2.5% limonene solution of an alicyclic olefin polymer (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZNX480) is rotated at 4000 rpm for 30 seconds. Was formed by heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes. The thickness of the low dielectric film was about 100 nm.

このようにして製造した有機薄膜トランジスタ(有機TFT)の電気的特性を電流―電圧曲線の測定より評価し、その結果を図33及び図34に示す。測定装置はKeithley2400である。   The electrical characteristics of the organic thin film transistor (organic TFT) thus manufactured were evaluated by measuring a current-voltage curve, and the results are shown in FIGS. The measuring device is Keithley 2400.

図33は、VGを一定(−20V,−16V,−12V)として、VDを0Vと−20Vとの間で変化させたときのVD−ID線図である。また、図34は、図33のVD=−20Vの場合におけるIDの平方根対VGプロット線図である。この実施例では、移動度は0.929cm/Vs、しきい値電圧VTは−6.93Vであった。FIG. 33 is a VD-ID diagram when VG is constant (−20V, −16V, −12V) and VD is changed between 0V and −20V. FIG. 34 is a plot of ID square root vs. VG in the case of VD = −20V in FIG. In this example, the mobility was 0.929 cm 2 / Vs, and the threshold voltage VT was −6.93 V.

(実施例2−8)
上述したゲート絶縁膜又は低誘電体膜を形成するための樹脂組成物(溶剤としてリモネンを用いたもの)から形成される被膜の表面平滑性を評価するため、基板上に、当該樹脂組成物溶液をスピンコート法により塗布し、乾燥、焼成後に、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、商品名:VHX−600)を用いて観察した。
(Example 2-8)
In order to evaluate the surface smoothness of the film formed from the resin composition (using limonene as a solvent) for forming the gate insulating film or the low dielectric film described above, the resin composition solution is formed on the substrate. Was applied by a spin coat method, dried and fired, and then observed using a digital microscope (manufactured by Keyence Corporation, trade name: VHX-600).

樹脂組成物溶液としては、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)をリモネンに溶解させて、5重量%の濃度の溶液とし、該溶液1mlを回転数2000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて、SiO(又はSi)基板上に塗布し、100℃で5分間熱処理した。得られた有機被膜の膜厚は約130nmであった。As the resin composition solution, an alicyclic olefin polymer (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZNX480) is dissolved in limonene to obtain a solution having a concentration of 5% by weight, and 1 ml of the solution is rotated at 2000 rpm for 30 seconds. Using a spin coating method, it was applied onto a SiO 2 (or Si) substrate and heat-treated at 100 ° C. for 5 minutes. The film thickness of the obtained organic coating was about 130 nm.

図35〜図37は基板上に形成された、リモネンを溶剤とした脂環式オレフィンポリマーからなる被膜の光学画像を示している。これらの図からわかるように、得られた樹脂被膜の表面平滑性は極めて良好であり、二乗平均粗さ(RMS)は1nm以下であった。   FIG. 35 to FIG. 37 show optical images of a film formed on a substrate and made of an alicyclic olefin polymer using limonene as a solvent. As can be seen from these figures, the surface smoothness of the obtained resin coating was extremely good, and the root mean square roughness (RMS) was 1 nm or less.

上述した基板上に形成された樹脂被膜上に、さらに有機半導体膜(ペンタセン)を形成し、その表面をデジタルマイクロスコープで観察した光学画像を、図42に示す。有機半導体膜の表面平滑性も向上することがわかった。   FIG. 42 shows an optical image in which an organic semiconductor film (pentacene) is further formed on the above-described resin film formed on the substrate and the surface thereof is observed with a digital microscope. It was found that the surface smoothness of the organic semiconductor film was also improved.

(比較例2)
溶剤としてシクロヘキサンを用いた樹脂組成物から形成される被膜の表面平滑性を評価するため、基板上に、当該樹脂組成物溶液をスピンコート法により塗布し、乾燥、焼成後に、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、商品名:VHX−600)を用いて観察した。
(Comparative Example 2)
In order to evaluate the surface smoothness of a film formed from a resin composition using cyclohexane as a solvent, the resin composition solution is applied onto a substrate by a spin coating method, dried and baked, and then a digital microscope (stock) It was observed using a product of Keyence Co., Ltd. (trade name: VHX-600).

樹脂組成物溶液としては、脂環式オレフィンポリマー(日本ゼオン社製、商品名:ZNX480)をシクロヘキサンに溶解させて、5重量%の濃度の溶液とし、該溶液1mlを回転数3000rpmで30秒間、スピンコート法を用いて、SiO又はSi基板上に塗布し、60℃で5分間熱処理した。得られた有機被膜の膜厚は約450nmであった。As the resin composition solution, an alicyclic olefin polymer (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: ZNX480) is dissolved in cyclohexane to obtain a solution having a concentration of 5% by weight, and 1 ml of the solution is rotated at 3000 rpm for 30 seconds. Using a spin coating method, it was applied onto a SiO 2 or Si substrate and heat-treated at 60 ° C. for 5 minutes. The film thickness of the obtained organic coating was about 450 nm.

図38〜図40は基板上に形成された、シクロヘキサンを溶剤とした脂環式オレフィンポリマーからなる被膜の光学画像を示している。これらの図からわかるように、得られた樹脂被膜の表面平滑性は、(実施例2−8)で得られた樹脂被膜の表面平滑性と比較して、かなり劣るものであり、リモネンを溶剤とする樹脂組成物からなる被膜の優位性が確認できた。   38 to 40 show optical images of a film formed of an alicyclic olefin polymer using cyclohexane as a solvent formed on a substrate. As can be seen from these figures, the surface smoothness of the obtained resin film is considerably inferior to the surface smoothness of the resin film obtained in (Example 2-8). The superiority of the film made of the resin composition was confirmed.

上述した基板上に形成された樹脂被膜上に、さらに有機半導体膜(ペンタセン)を形成し、その表面をデジタルマイクロスコープで観察した光学画像を、図41に示す。有機半導体膜の表面平滑性は、(実施例2−8)で得られた有機半導体膜の表面平滑性と比較して、かなり劣るものであり、リモネンを溶剤とする樹脂組成物からなる被膜を用いることの優位性が確認できた。   FIG. 41 shows an optical image in which an organic semiconductor film (pentacene) is further formed on the resin film formed on the substrate described above and the surface thereof is observed with a digital microscope. The surface smoothness of the organic semiconductor film is considerably inferior to the surface smoothness of the organic semiconductor film obtained in (Example 2-8), and a film made of a resin composition containing limonene as a solvent is used. The superiority of using it was confirmed.

(実施例2−9)
図43は、絶縁膜の構成及び組成を変更した場合における、各絶縁膜の周波数に対する誘電率の変化特性(誘電率の周波数依存性)の実測値を示している。同図において、横軸は周波数f〔Hz〕であり、縦軸は誘電率Cf〔nF/cm〕である。
(Example 2-9)
FIG. 43 shows measured values of the change characteristics of dielectric constant (frequency dependence of dielectric constant) with respect to the frequency of each insulating film when the configuration and composition of the insulating film are changed. In the figure, the horizontal axis is the frequency f [Hz], and the vertical axis is the dielectric constant Cf [nF / cm 2 ].

同図中、符号aは単層のPVA5重量%溶液で形成した絶縁膜(膜厚=240nm)の特性を、符号bは単層のCOP5重量%リモネン溶液で形成した絶縁膜(膜厚=130nm)の特性をそれぞれ示している。また、符号cは強誘電体膜としてPVA5重量%溶液からなる強誘電体膜(膜厚=240nm)とCOP5重量%リモネン溶液かなる低誘電体膜(膜厚=100nm)の二層の絶縁膜の特性を、符号dは強誘電体膜としてPVA5重量%溶液からなる強誘電体膜(膜厚=240nm)とCOP2.5重量%リモネン溶液かなる低誘電体膜(膜厚=100nm)の二層の絶縁膜の特性を、符号eは強誘電体膜としてPVA2重量%溶液からなる強誘電体膜(膜厚=150nm)とCOP2.5重量%リモネン溶液かなる低誘電体膜(膜厚=100nm)の二層の絶縁膜の特性をそれぞれ示している。   In the figure, symbol a represents the characteristics of an insulating film (film thickness = 240 nm) formed of a single layer PVA 5 wt% solution, and symbol b represents an insulating film (film thickness = 130 nm) formed of a single layer COP 5 wt% limonene solution. ) Characteristics. The symbol c is a two-layer insulating film consisting of a ferroelectric film (film thickness = 240 nm) made of PVA 5 wt% solution and a low dielectric film (film thickness = 100 nm) made of COP 5 wt% limonene solution as a ferroelectric film. The symbol d is a ferroelectric film made of a PVA 5 wt% solution (film thickness = 240 nm) and a low dielectric film (film thickness = 100 nm) made of a COP 2.5 wt% limonene solution. The symbol e denotes a ferroelectric film made of a 2 wt% PVA solution (film thickness = 150 nm) and a low dielectric film made of a COP 2.5 wt% limonene solution (film thickness = The characteristics of a two-layer insulating film of 100 nm) are shown.

周波数f=1kHzにおける各絶縁膜の誘電率Cfは、符号aについては25.4nF/cmであり、符号aについては15.9nF/cmであり、符号cについては8.17nF/cmであり、符号dについては19.3nF/cmであり、符号eについては33.2nF/cmであった。Dielectric constant Cf of the insulating film at a frequency f = 1 kHz, for symbol a is 25.4nF / cm 2, for the symbol a is a 15.9nF / cm 2, for code c is 8.17nF / cm 2 The sign d was 19.3 nF / cm 2 and the sign e was 33.2 nF / cm 2 .

符号aの曲線と比較して、符号b、符号c及び符号eの曲線は周波数が変化しても誘電率がほぼ一定で安定していることがわかる。符号dの曲線については、この観点からは優位性は見られなかった。   Compared with the curve of the symbol a, it can be seen that the curves of the symbols b, c and e have a substantially constant dielectric constant even when the frequency changes. From the viewpoint of the curve with the symbol d, no superiority was found.

(3)第3実施形態(複合薄膜デバイス)
本発明の技術を用いて、基板上に作製された第1の薄膜デバイスの上面に、前述した有機膜形成工程で有機薄膜を形成し、その上面に第2の薄膜デバイスを作製してなる複合薄膜デバイスを作製することができる。ここで、例えば、第1の薄膜デバイスとして、第1実施形態の薄膜二次電池を形成し、第2の薄膜デバイスとして、第2実施形態の有機薄膜トランジスタを形成し、前記薄膜二次電池で有機薄膜トランジスタを動作させ、更にその上面に前記有機薄膜を形成して、その上面に形成した第3の薄膜デバイスを駆動することもできる。
(3) Third embodiment (composite thin film device)
Using the technique of the present invention, a composite comprising an organic thin film formed on the upper surface of a first thin film device fabricated on a substrate by the organic film forming step described above, and a second thin film device fabricated on the upper surface. Thin film devices can be fabricated. Here, for example, the thin film secondary battery of the first embodiment is formed as the first thin film device, the organic thin film transistor of the second embodiment is formed as the second thin film device, and the thin film secondary battery is organic. It is also possible to operate the thin film transistor, further form the organic thin film on the upper surface thereof, and drive the third thin film device formed on the upper surface.

以下、有機薄膜トランジスタを他の回路上に積層した複合薄膜デバイスに係る第3実施形態について説明する。他の回路としては、例えば誘電体メモリ等を例示できる。この場合には、有機薄膜トランジスタを、該誘電体メモリの駆動回路として用いることができる。   Hereinafter, a third embodiment according to a composite thin film device in which an organic thin film transistor is stacked on another circuit will be described. As another circuit, a dielectric memory etc. can be illustrated, for example. In this case, an organic thin film transistor can be used as a drive circuit for the dielectric memory.

図44a〜図44fは、コプレーナ・ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタを他の回路層(有機薄膜トランジスタ)の上に積層した積層デバイスの製造工程(その1〜その6)を示す図である。まず、図44aに示すように、脂環式オレフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、又はSiウエハ等からなる基板31上に、 有機半導体膜39’を形成し、その上に金(Au)等からなる電極32を形成し、図44bに示すように、脂環式オレフィン樹脂等からなる絶縁層33を形成する。   44a to 44f are views showing manufacturing steps (No. 1 to No. 6) of a laminated device in which a coplanar / bottom contact type organic thin film transistor is laminated on another circuit layer (organic thin film transistor). First, as shown in FIG. 44a, an organic semiconductor film 39 ′ is formed on a substrate 31 made of alicyclic olefin resin, polytetrafluoroethylene (PTFE), Si wafer or the like, and gold (Au) is formed thereon. As shown in FIG. 44b, an insulating layer 33 made of an alicyclic olefin resin or the like is formed.

次いで、図44cに示すように、アルミニウム(Al)等からなる電極34を形成し、図44dに示すように、絶縁層35を形成する。絶縁層35としては、脂環式オレフィン樹脂以外の例えばエポキシ樹脂を用いることができる。   Next, as shown in FIG. 44c, an electrode 34 made of aluminum (Al) or the like is formed, and as shown in FIG. 44d, an insulating layer 35 is formed. As the insulating layer 35, for example, an epoxy resin other than the alicyclic olefin resin can be used.

その後、図44eに示すように、Al等からなる電極(ゲート電極)を形成し、その上に、絶縁層(ゲート絶縁層)37、さらにその上に、電極(ソース電極、ドレイン電極)を形成する。その後、図44fに示すように、有機半導体層39を形成する。これにより、複合薄膜デバイスが製造される。   Thereafter, as shown in FIG. 44e, an electrode (gate electrode) made of Al or the like is formed, and an insulating layer (gate insulating layer) 37 is formed thereon, and further an electrode (source electrode, drain electrode) is formed thereon. To do. Thereafter, as shown in FIG. 44f, an organic semiconductor layer 39 is formed. Thereby, a composite thin film device is manufactured.

なお、上述した各層の材質等は一例であり、各層は、上述した第2実施形態で説明した材料や形成方法を適宜に用いて形成することができる。特に、ゲート絶縁層37として、リモネンを溶剤とする脂環式オレフィン樹脂を主成分とする樹脂組成物を用いると、その表面が平滑であるため、その上に積層される薄膜トランジスタの特性に悪影響を与えることが少なく、良好な特性を有する複合薄膜デバイスを製造することができる。また、有機薄膜トランジスタ層は、ボトムコンタクト型に限らず、トップコンタクト型であってもよい。   The material of each layer described above is an example, and each layer can be formed by appropriately using the material and the forming method described in the second embodiment. In particular, when a resin composition mainly composed of an alicyclic olefin resin containing limonene as a solvent is used as the gate insulating layer 37, the surface thereof is smooth, which adversely affects the characteristics of the thin film transistor laminated thereon. It is possible to manufacture a composite thin film device having a good characteristic with a small amount. The organic thin film transistor layer is not limited to the bottom contact type, and may be a top contact type.

なお、以上説明した各実施形態及び実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態又は実施例に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiments and examples described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Accordingly, each element disclosed in the above embodiment or example is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

本発明は、2008年2月6日に提出された日本国特許出願第2008−26419号に含まれた主題に関連し、その開示のすべては、ここに参照事項として明白に組み込まれる。   The present invention relates to the subject matter included in Japanese Patent Application No. 2008-26419 filed on Feb. 6, 2008, the entire disclosure of which is expressly incorporated herein by reference.

Claims (10)

樹脂、硬化剤、及び溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用して、基板上に有機膜を成膜する有機膜形成工程を有する薄膜デバイスの製造方法において、該樹脂がプロトン性極性基を有する脂環式オレフィン樹脂であり、該硬化剤が脂環構造部分と3個以上のエポキシ基とを有する化合物である薄膜デバイスの製造方法。   In a method for manufacturing a thin film device having an organic film forming step of forming an organic film on a substrate using a resin composition comprising a resin, a curing agent, and a solvent, the resin has a protic polar group A method for producing a thin film device, which is an alicyclic olefin resin, and wherein the curing agent is a compound having an alicyclic structure portion and three or more epoxy groups. 前記有機膜形成工程が、電極を形成する工程の前及び後にそれぞれ1回以上ある請求項1に記載の薄膜デバイスの製造方法。   The method of manufacturing a thin film device according to claim 1, wherein the organic film forming step is performed at least once before and after the step of forming an electrode. 前記有機膜形成工程の少なくとも1つは、前記基板上に前記樹脂組成物を塗布する塗布ステップと、前記塗布ステップの後に130℃以下で加熱処理する第1の加熱処理ステップと、前記第1の加熱処理ステップの後に150℃以上で加熱処理する第2の加熱処理ステップとを有する請求項1又は2に記載の薄膜デバイスの製造方法。   At least one of the organic film forming steps includes an application step of applying the resin composition on the substrate, a first heat treatment step of heat-treating at 130 ° C. or less after the application step, and the first The method for manufacturing a thin film device according to claim 1, further comprising a second heat treatment step in which heat treatment is performed at 150 ° C. or higher after the heat treatment step. 電極を形成する工程、並びにその前及び後に樹脂と溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用して有機膜を成膜する有機膜形成工程をそれぞれ1回以上有する薄膜デバイスの製造方法において、前記有機薄膜形成工程の少なくとも1つにおいて用いる該樹脂が下記式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有する脂環式オレフィン樹脂である薄膜デバイスの製造方法。
Figure 2009098996
(ただし、式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、又は極性基であり、nは0〜2の整数である。)
In the method for forming a thin film device, the method for forming an electrode, and the organic film forming step for forming an organic film by using a resin composition containing a resin and a solvent before and after the step, respectively, at least once. The manufacturing method of the thin film device whose said resin used in at least 1 of a thin film formation process is alicyclic olefin resin which has the structural unit (a) represented by following formula (1) or Formula (2).
Figure 2009098996
(However, in formula, R1-R4 is respectively independently a hydrogen atom, a C1-C10 hydrocarbon group, or a polar group, and n is an integer of 0-2.)
基板上に、第1の有機膜、第1の電極群、第2の有機膜、及び第2の電極群とをこの順に有する薄膜デバイスにおいて、前記第1の有機膜及び前記第2の有機膜が下記式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有する脂環式オレフィン樹脂を含んでなる薄膜デバイス。
Figure 2009098996
(ただし、式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、又は極性基であり、nは0〜2の整数である。)
In a thin film device having a first organic film, a first electrode group, a second organic film, and a second electrode group in this order on a substrate, the first organic film and the second organic film Is a thin film device comprising an alicyclic olefin resin having a structural unit (a) represented by the following formula (1) or formula (2).
Figure 2009098996
(However, in formula, R1-R4 is respectively independently a hydrogen atom, a C1-C10 hydrocarbon group, or a polar group, and n is an integer of 0-2.)
前記第1の有機膜又は前記第2の有機膜が、樹脂と溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用して形成される有機膜である請求項5に記載の薄膜デバイス。   The thin film device according to claim 5, wherein the first organic film or the second organic film is an organic film formed using a resin composition containing a resin and a solvent. 前記樹脂組成物が、更に脂環構造部分と3個以上のエポキシ基とを有する硬化剤を含んでなる請求項6に記載の薄膜デバイス。   The thin film device according to claim 6, wherein the resin composition further comprises a curing agent having an alicyclic structure portion and three or more epoxy groups. 樹脂と溶剤を含んでなる樹脂組成物を使用してゲート絶縁膜を成膜する工程を有する薄膜トランジスタの製造方法において、該樹脂が下記式(1)又は式(2)で表される構造単位(a)を有する脂環式オレフィン樹脂であり、溶剤が沸点150℃以上の脂肪族炭化水素化合物である薄膜トランジスタの製造方法。
Figure 2009098996
(ただし、式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、又は極性基であり、nは0〜2の整数である。)
In the method for manufacturing a thin film transistor including a step of forming a gate insulating film using a resin composition containing a resin and a solvent, the resin is a structural unit represented by the following formula (1) or formula (2) ( A method for producing a thin film transistor, wherein the solvent is an aliphatic hydrocarbon compound having a boiling point of 150 ° C. or higher.
Figure 2009098996
(However, in formula, R1-R4 is respectively independently a hydrogen atom, a C1-C10 hydrocarbon group, or a polar group, and n is an integer of 0-2.)
請求項5,6又は7に記載の薄膜デバイスを用いてなる電子部品。   An electronic component comprising the thin film device according to claim 5, 6 or 7. 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法を用いて製造された薄膜デバイスを用いてなる電子部品。   The electronic component which uses the thin film device manufactured using the manufacturing method in any one of Claims 1-4.
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