JPWO2014007231A1 - ポジ型感光性組成物、薄膜トランジスタ及び化合物 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、永久レジストとして用いるポジ型感光性組成物としては、ポジ型感光性組成物の硬化物(薄膜)がパターニング後もデバイスに機能膜として残ることから、より耐久性を有する樹脂であるポリイミド系ポリマー(特許文献1)、シリコン系ポリマー(特許文献2)等の材料をベースとするポジ型感光性組成物が提案されている。
また、本発明は、パターニング性及び硬化物(薄膜)の電気的絶縁信頼性に優れるポジ型感光性組成物を得るために好適に用いることのできる化合物を提供することを目的とする。
(A)酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有する、一分子中にアルケニル基又はSiH基を含有する化合物、
(B)一分子中にSiH基又はアルケニル基を含有する化合物、
(C)ヒドロシリル化触媒、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とする。
第1の本発明のポジ型感光性組成物において、(A)成分及び(B)成分に代えて、
(E)(A)成分と(B)成分とをヒドロシリル化反応させて得た化合物
を含有することを特徴とする。
(F)フェノール性水酸基がトリアルキルシリル基で官能基保護されたビスフェノール構造を有する化合物、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とする。
(G)下記式(X1)又は(X2)で表される構造を有する化合物、
(H)酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有する化合物、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とする。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を硬化して得られる薄膜を、ゲート絶縁膜として備えることを特徴とする。
また、第6の本発明の薄膜トランジスタは、
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を硬化して得られる薄膜を、パッシベーション膜として備えることを特徴とする。
第5、第6の本発明の薄膜トランジスタは、第1〜第4のポジ型感光性組成物を硬化して得られる薄膜を、ゲート絶縁膜又はパッシベーション膜として備えるため、トランジスタとしての性能、信頼性に優れる。
第7の本発明の化合物は、パターニング性及び硬化物(薄膜)の電気的絶縁信頼性に優れるポジ型感光性組成物に好適に用いられる。
まず、第1の本発明のポジ型感光性組成物について説明する。
第1の本発明のポジ型感光性組成物は、
(A)酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有する、一分子中にアルケニル基又はSiH基を含有する化合物、
(B)一分子中にSiH基又はアルケニル基を含有する化合物、
(C)ヒドロシリル化触媒、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とする。
上記(A)成分は、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有し、一分子中にアルケニル基又はSiH基を含有する化合物である。上記(A)成分は、(D)光酸発生剤から発生する酸により分解し酸性基又は水酸基が発現することで現像液に可溶となるため、このような(A)成分を(D)成分と併せて用いることによりポジ型のパターンを形成することができる。
上記官能基保護されたフェノール構造は、パターニング性及び硬化物(薄膜)の絶縁性に優れるとの効果をより顕著に享受できることから、官能基保護されたビスフェノール構造であることが好ましく、トリアルキルシリル基又はブトキシカルボニル基で官能基保護されたビスフェノール構造であることがより好ましい。
また、上記化合物残基は、炭素数1〜50の有機基又は有機ケイ素基であることが好ましい。
上記化合物残基として炭素数1〜50の有機基又は有機ケイ素基を有する官能基保護されたビスフェノール構造は、下記一般式(IV)で示される。
これらの方法において、効率良く目的の化合物を得るために、適宜、溶剤や触媒を使用してもよい。
上記活性水素と反応性に富む化合物としては、例えば、ハロゲン化物、カルボン酸、シリル化剤等を挙げることができる。
上記活性水素と反応性に富む化合物を用いる方法としては、(D)光酸発生剤による脱保護のしやすさの観点から、シリル化剤を用いてトリアルキルシリル基により官能基を保護する方法が好ましい。
上記トリアルキルシリル基に含有されるアルキル基としては、特に限定されないが、(D)光酸発生剤による脱保護のしやすさの観点から、不飽和結合を持たない炭素数1〜6のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
これらのシリル化剤は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
上記官能基保護されたカルボン酸構造としては、パターニング性及び硬化物(薄膜)の絶縁性に優れるという効果をより顕著に享受できることから、アセタール結合を含有する構造、カルボン酸3級エステル結合を含有する構造であることが好ましい。
また、上記アセタール結合を含有する構造を有する(A)成分と、SiH基を有するシロキサン化合物とをあらかじめヒドロシリル化反応させて得た化合物を用いても良い。
上記カルボン酸3級エステル構造を含有する構造と、アルケニル基とを含有する(A)成分としては、特に限定されないが、例えば、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリレート、t−ブチル3−ブテノエート、アクリル酸2−メチル2−アダマンチル、アクリル酸2−エチル2−アダマンチル、メタクリル酸2−メチル2−アダマンチル、メタクリル酸2−エチル2−アダマンチル、1,3−アダマンタンジオールジアクリレート、1,3−アダマンタンジオールジメタクリレート等が挙げられる。これらの中でも、特に耐熱性に優れる観点より2つ以上の(メタ)アクリル基を含有する化合物が好ましく、1,3−アダマンタンジオールジアクリレート、1,3−アダマンタンジオールジメタクリレートが好ましい。
また、上記カルボン酸3級エステル構造を含有する構造と、アルケニル基とを含有する(A)成分と、SiH基を有するシロキサン化合物とをあらかじめヒドロシリル化反応させて得た化合物を用いても良い。
上記脂肪族環構造は、現像コントラスト、露光感度の点から、アダマンタン構造であることが好ましい。
また、上記(A)成分としては、後述する(E)成分((A)成分と(B)成分とのヒドロシリル化反応物)を用いても良く、特に、(A)成分と(B)成分とを予めヒドロシリル化反応させて得た、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有し、アルケニル基とSiH基とを含有する化合物を上記(A)成分として用いても良い。
これらの中では、特に絶縁性に優れる薄膜を得られる観点より、側鎖にSiH基を有する環状シロキサン化合物が好ましい。
上記側鎖にSiH基を有する環状シロキサン化合物としては、例えば、1,3,5,7−テトラハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1−メチル−3,5,7−トリハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3−ジメチルー5,7−ジハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1−プロピル−3,5,7−トリハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3−ジプロピル−5,7−ジハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5−トリハイドロジェン−7−ヘキシル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,5−ジハイドロジェン−3,7−ジヘキシル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5−トリハイドロジェン−トリメチルシクロシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタハイドロジェン−1,3,5,7,9−ペンタメチルシクロシロキサン、1,3,5,7,9,11−ヘキサハイドロジェン−1,3,5,7,9,11−ヘキサメチルシクロシロキサン等が挙げられる。これらの中では、特に入手性の観点より、1,3,5,7−テトラハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンが好ましい。これらの化合物は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
これらのヒドロシリル化触媒は単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
上記ビスフェノール構造としては、例えば、ビスフェノールA構造、ビスフェノールAP構造、ビスフェノールAF構造、ビスフェノールB構造、ビスフェノールBP構造、ビスフェノールE構造、ビスフェノールM構造、ビスフェノールF構造、ビスフェノールS構造、ビスフェノールPH構造、ビスフェノールC構造、ビスフェノールG構造、ビスフェノールTMC構造、ビスフェノールZ構造等が挙げられる。
これらの中でも、アルカリ現像液への溶解性に優れ、コントラストに優れるパターンを得ることができるという観点からは、ビスフェノールA構造、ビスフェノールB構造、ビスフェノールC構造、ビスフェノールE構造、ビスフェノールF構造、ビスフェノールAF構造、ビスフェノールS構造、ビスフェノールAP構造、ビスフェノールPH構造が好ましい。また、特に入手性の観点からはビスフェノールA構造、ビスフェノールS構造が好ましく、光酸発生剤による脱保護のしやすさの観点からは、ビスフェノールS構造、ビスフェノールF構造が好ましい。
上記(B)成分は、一分子中にSiH基又はアルケニル基を含有する化合物である。
上記(B)成分としては、特に限定されず公知の化合物を使用することができるが、上記(A)成分がアルケニル基を有する化合物である場合は、上記(B)成分がSiH基を含有する化合物である必要があり、また、上記(A)成分がSiH基を含有する化合物である場合には、上記(B)成分はアルケニル基を含有する化合物であることが必要である。
また、上記(B)成分は、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有していてもよいし、有していなくてもよい。
上述した(A)成分の説明において、アルケニル基を含有する化合物として説明した化合物は、(A)成分との組み合わせによっては、(B)成分として用いることができる。
上記アルケニル基を有するシロキサン化合物としては、化合物入手性の観点からは、ケイ素基に結合したビニル基(Si−CH=CH2基)を2つ以上有するシロキサン化合物であることが好ましく、ケイ素基に結合したビニル基を2〜6つ有するシロキサン化合物であることがより好ましい。
上記ケイ素基に結合したビニル基(Si−CH=CH2基)を2つ以上有するシロキサン化合物としては、例えば、1,3,5,7−テトラビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1−プロピル−3,5,7−トリビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,5−ジビニル−3,7−ジヘキシル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5−トリビニル−トリメチルシクロシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタビニル−1,3,5,7,9−ペンタメチルシクロシロキサン、1,3,5,7,9,11−ヘキサビニル−1,3,5,7,9,11−ヘキサメチルシクロシロキサン等が挙げられる。
上記(B)成分は、強靭な薄膜が得られるという観点からは、あらかじめポリシロキサン化合物同士又は有機化合物とポリシロキサン化合物との部分的反応により得たオリゴマーであることが好ましい。
上記部分的反応としては、特に限定されないが、加水分解縮合と比較して反応後に電気的及び熱的に安定なC−Si結合を形成し、また、反応制御が容易で未架橋基が残りにくいという観点からは、ヒドロシリル化反応を適用することが好ましい。上記部分的反応に用いるモノマーとしては、特に限定されず、SiH基を有するポリシロキサン化合物と、アルケニル基を有するポリシロキサン化合物又は有機化合物とを、適宜組み合わせて用いることができる。
上記6〜24個のSi原子から形成される多面体骨格を有するポリシロキサン構造としては、例えば、下記式(VI)で示される多面体骨格を有するポリシロキサン構造が挙げられる(なお、ここでは、8個のSi原子から形成される多面体骨格を有するポリシロキサン構造を代表例として例示する)。
上記SiH基を有するシロキサン化合物としては、例えば、鎖状シロキサン、環状シロキサン等が挙げられる。具体的には、上記(A)成分についての説明で記載した、SiH基を一分子中に2つ以上有する化合物(但し、籠状シロキサンを除く)等を用いることができる。また、網目状シロキサンも用いることができる。これらの中では、SiH基を一分子中に2つ以上有する環状シロキサンを用いることが、強靭で耐熱性に優れた膜を得ることができることから好ましい。
また、テトラアルコキシシランの代わりに、シリカや、稲籾殻等のシリカを含有する物質からも、同様の多面体骨格を有するポリシロキサン化合物を得ることが可能である。
上記4級アンモニウムヒドロキシドとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等が挙げられる。これらの4級アンモニウムヒドロキシドは、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
なお、上記一般式(I)で表される多面体骨格を有するポリシロキサン化合物がアルケニル基を有する化合物である場合は、上記一般式(II)で表される環状シロキサン化合物がSiH基を有する化合物である必要があり、また、上記一般式(I)で表される多面体骨格を有するポリシロキサン化合物がSiH基を有する化合物である場合は、上記一般式(II)で表される環状シロキサン化合物がアルケニル基を有する化合物である必要がある。
上記(C)成分はヒドロシリル化触媒である。
上記(C)成分としては、特に限定されず公知のヒドロシリル化触媒を用いることができるが、触媒活性の点からは、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体等を用いることが好ましい。
第1、第2の本発明のポジ型感光性組成物において、上記(C)成分は、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
上記(D)成分は光酸発生剤である。第1の本発明のポジ型感光性組成物においては、上記(D)成分が露光されることによって酸が発生し、この酸により上記(A)成分が分解し酸性基又は水酸基が発現することで現像液に可溶となるため、ポジ型パターンの形成が可能となる。
特に、少ない露光量で高感度のポジ型感光性組成物を得ることができるという観点からはヨードニウム塩が好ましく、ポジ型感光性組成物の貯蔵安定性の観点からはスルホニウム塩が好ましい。
上記(D)成分に含まれるアニオンとしては、特に限定されないが、例えば、B(C6F5)4 −、PF6 −、SbF6 −、CF3SO3 −等が挙げられる。
次に、第2の本発明のポジ型感光性組成物について説明する。
第2の本発明のポジ型感光性組成物は、
第1の本発明のポジ型感光性組成物において、(A)成分及び(B)成分に代えて、
(E)(A)成分と(B)成分とをヒドロシリル化反応させて得た化合物
を含有することを特徴とする。
上記(E)成分は、(A)成分と(B)成分とをヒドロシリル化反応させて得た化合物である。
上記(E)成分は、(D)光酸発生剤から発生する酸により分解し酸性基又は水酸基が発現することで現像液に可溶となるため、このような(E)成分を(D)成分と併せて用いることによりポジ型のパターンを形成することができる。
次に、第3の本発明のポジ型感光性組成物について説明する。
第3の本発明のポジ型感光性組成物は、
(F)フェノール性水酸基がトリアルキルシリル基で官能基保護されたビスフェノール構造を有する化合物、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とする。
上記(F)成分は、フェノール性水酸基がトリアルキルシリル基で官能基保護されたビスフェノール構造を含有する化合物である。上記(F)成分は、(D)光酸発生剤から発生する酸により、トリアルキルシリル基が脱保護し、酸性基又は水酸基が発現することでアルカリ可溶性になるため、このような(F)成分を(D)成分と併せて用いることによりポジ型のパターンを形成することができる。
これらの中でも、アルカリ現像液への溶解性に優れ、コントラストに優れるパターンを得ることができるという観点からは、ビスフェノールA構造、ビスフェノールB構造、ビスフェノールC構造、ビスフェノールE構造、ビスフェノールF構造、ビスフェノールAF構造、ビスフェノールS構造、ビスフェノールAP構造、ビスフェノールPH構造が好ましい。また、特に入手性の観点からはビスフェノールA構造、ビスフェノールS構造が好ましく、光酸発生剤による脱保護のしやすさの観点からは、ビスフェノールS構造、ビスフェノールF構造が好ましい。
上記シロキサン構造としては、特に限定されず、例えば、鎖状シロキサン、環状シロキサン、網目状シロキサン、籠状シロキサン等が挙げられる。
上記ポストベイクにより硬化可能な反応性官能基としては、例えば、エポキシ基、アクリル基、オキセタニル基、アルケニル基、SiH基、アルコキシシリル基等が挙げられる。これらの中では、透明性、耐熱性及び耐光性が高い硬化物(薄膜)を形成することができるという観点から、SiH基及び/又はアルケニル基を含有することが好ましい。
上記ヒドロシリル化触媒は、第1の本発明のポジ型感光性組成物に用いる(C)成分と同様である。
次に、第4の本発明のポジ型感光性組成物について説明する。
第4の本発明のポジ型感光性組成物は、
(G)下記式(X1)又は(X2)で表される構造を有する化合物、
(H)酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有する化合物、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とする。
上記(G)成分は、上記式(X1)又は(X2)で表される構造を有する化合物である。
上記(G)としては、特に限定されないが、例えば、ジアリルイソシアヌル酸、モノアリルイソシアヌル酸等を挙げることができる。
第4の本発明のポジ型感光性組成物において、上記(G)成分は、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
上記(H)成分は、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有する化合物である。上記(H)成分は、(D)光酸発生剤から発生する酸により分解し酸性基又は水酸基が発現することで現像液に可溶となるため、このような(H)成分を(D)成分と併せて用いることによりポジ型のパターンを形成することができる。
上記ヒドロシリル化触媒は、第1の本発明のポジ型感光性組成物に用いる(C)成分と同様である。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物は、それぞれ、上述した必須成分に加えて、任意に他の成分を含有していても良い。
上記他の成分としては、例えば、(I)アルカリ可溶性成分、(J)アルケニル基を含有し、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有しない化合物、(K)増感剤、ヒドロシリル化反応抑制剤、溶剤等が挙げられる。以下、各成分について説明する。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物は、さらに(I)アルカリ可溶性成分を含有することが、ポジ型感光性組成物のアルカリ現像液への溶解性が向上し、高感度なポジ型感光性組成物となることから好ましい。
上記(I)成分としては、例えば、下記式(X1)又は(X2)で表される構造を有する化合物、フェノール基を有するフェノール樹脂や、カルボキシル基を有するアクリル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂等が挙げられる。
これらの(I)成分は、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
なお、第4の本発明のポジ型感光性組成物は、下記式(X1)又は(X2)で表される構造を有する化合物を必須成分として含有するため、第4の本発明のポジ型感光性組成物が上記(I)アルカリ可溶性成分を含有する場合には、下記式(X1)又は(X2)で表される構造を有する化合物以外のアルカリ可溶性成分を含有する。
上記SiH基を有するシロキサン化合物としては、例えば、上記(A)成分の説明で、SiH基を一分子中に2つ以上有する化合物として説明した化合物等が挙げられる。
また、上記(I)成分が、フェノール性水酸基がトリアルキルシリル基で官能基保護されたビスフェノール構造を含有する場合、当該(I)成分を第3の本発明のポジ型感光性組成物に含有させる場合には、第3の本発明のポジ型感光性組成物の(F)成分として用いることができる。
第2〜第4の本発明のポジ型感光性組成物は、さらに(J)アルケニル基を含有し、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有しない化合物を含有することが好ましい。上記(J)成分を用いることにより、第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物のパターニング性、及び、硬化物(薄膜)の絶縁性、耐熱性を向上させることができるためである。
これらの(J)成分は、単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
第3の本発明のポジ型感光性組成物が上記(J)成分を含有する場合、上記(J)成分の含有量は、上記(F)成分100重量部に対し、3〜40重量部であることが好ましく、5〜30重量部であることがより好ましい。
第4の本発明のポジ型感光性組成物が上記(J)成分を含有する場合、上記(J)成分の含有量は、上記(G)成分と上記(H)成分との合計100重量部に対し、3〜40重量部であることが好ましく、5〜30重量部であることがより好ましい。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物は、光に対する感度、特に、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)といった短波長の光に対する感度が向上することから、(K)増感剤を添加することが好ましい。上記(K)成分を上記(D)成分と併用することにより、硬化性の調整を行うことができる。
上記アントラセン系化合物としては、例えば、アントラセン、2−エチル−9,10−ジメトキシアントラセン、9,10−ジメチルアントラセン、9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、1,4−ジメトキシアントラセン、9−メチルアントラセン、2−エチルアントラセン、2−tert−ブチルアントラセン、2,6−ジ−tert−ブチルアントラセン、9,10−ジフェニル−2,6−ジ−tert−ブチルアントラセン等が挙げられる。
また、硬化物の透明性に優れる観点からはアントラセンが好ましく、他の成分との相溶性に優れる観点からは9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジプロポキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセンが好ましい。
上記チオキサントン系化合物としては、例えば、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,5−ジエチルジオキサントン、イソプロピルチオキサントン等が挙げられる。
これらの中で、入手性の観点からは、2,5−ジエチルジオキサントン、イソプロピルチオキサントンが好ましい。
第2の本発明のポジ型感光性組成物が(K)成分を含有する場合、その含有量は、上記(E)成分100重量部あたり、3〜50重量部であることが好ましく、5〜40重量部であることがより好ましく、7〜35重量部であることがさらに好ましい。
第3の本発明のポジ型感光性組成物が(K)成分を含有する場合、その含有量は、上記(F)成分100重量部あたり、3〜50重量部であることが好ましく、5〜40重量部であることがより好ましく、7〜35重量部であることがさらに好ましい。
第4の本発明のポジ型感光性組成物が(K)成分を含有する場合、その含有量は、上記(G)成分と(H)成分との合計100重量部あたり、3〜50重量部であることが好ましく、5〜40重量部であることがより好ましく、7〜35重量部であることがさらに好ましい。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物においては、貯蔵安定性確保のため、ヒドロシリル化反応抑制剤を使用してもよい。
上記ヒドロシリル化反応抑制剤としては、例えば、脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機イオウ化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物等が挙げられる。
上記有機リン化合物としては、例えば、トリフェニルホスフィン等のトリオルガノホスフィン類、ジオルガノホスフィン類、オルガノホスフォン類、トリオルガノホスファイト類等が挙げられる。
上記有機イオウ化合物としては、例えば、オルガノメルカプタン類、ジオルガノスルフィド類、硫化水素、ベンゾチアゾール、チアゾール、ベンゾチアゾールジサルファイド等が挙げられる。
上記スズ系化合物としては、例えば、ハロゲン化第一スズ2水和物、カルボン酸第一スズ等が挙げられる。
上記有機過酸化物としては、例えば、ジ−t−ブチルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、過安息香酸t−ブチル等が挙げられる。
これらのヒドロシリル化反応抑制剤は、単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても良い。
上述の第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物は、溶剤を含有することが好ましい。溶剤を含有することにより、ポジ型感光性組成物を硬化させて薄膜を得る際、ポジ型感光性組成物の粘度を下げることができ、その結果、均一に塗布することが可能となるためである。
上記溶剤としては、特に限定されないが、例えば、エチルシクロヘキサン、トリメチルペンタン等の炭化水素系溶剤、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン等のエーテル系溶剤、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、イソ酪酸イソブチル、酪酸イソブチル等のエステル系溶剤、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(PGMEA)、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル等のグリコール系溶剤、トリフルオロトルエン等のハロゲン系溶剤等が挙げられる。
これらの溶剤は、単独で使用しても良いし、2種類以上の混合溶剤として用いても良い。
上記溶剤の含有量が10重量部未満であると、溶剤による低粘度化等の効果が得られないことがあり、一方、含有量が800重量部を超えると、硬化物とした際に溶剤が残留して熱クラック等の原因となることがあり、またコスト的にも不利になり工業的利用価値が低下する。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物は、後述する第5、第6の本発明の薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜やパッシベーション膜等の絶縁膜の材料として用いられる。
次に、第5、第6の本発明の薄膜トランジスタについて説明する。
第5の本発明の薄膜トランジスタは、
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を硬化して得られる薄膜を、ゲート絶縁膜として備える薄膜トランジスタである。
第6の本発明の薄膜トランジスタは、
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を硬化して得られる薄膜を、パッシベーション膜として備える薄膜トランジスタである。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を各種基材にコーティングする方法としては、均一に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般によく使用されるコーティング方法を使用することができ、例えば、スピンコーティング、スリットコーティング、ディップコーティング、ロールコーティング、スクリーンコーティング、スプレーコーティング、スピンキャスティング、フローコーティング、スクリーン印刷、インクジェット、ドロップキャスティング等の方法を用いることができる。
また、各種基材の状態により、適宜、溶剤による粘度調整、界面活性剤による表面張力調整等を行っても良い。
なお、真空脱揮プロセスとプリベークとは同時に行っても良い。
このとき、露光量としては、特に限定されないが、1〜5000mJ/cm2であることが好ましく、1〜1000mJ/cm2であることがより好ましい。
加熱温度としては、50℃以上120℃以下であることが好ましく、コントラストがより明確となることから、60℃以上100℃以下であることがより好ましい。
このとき、現像液としては、一般に使用するものであれば特に限定されず使用することができ、具体例としては、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、コリン水溶液等の有機アルカリ水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸リチウム水溶液等の無機アルカリ水溶液、これらの水溶液に溶解速度等の調整のためにアルコールや界面活性剤等を添加したもの、各種有機溶剤等を挙げることができる。
また、露光部を溶解・除去した後、薄膜の強度、信頼性向上のため、ポストベイクを行っても良い。
ポストベイクの温度としては、100〜300℃であることが好ましく、150〜250℃であることがより好ましい。
なお、基材としてプラスチック基板を用いる場合には、できるだけ低い温度でポストベイクすることが好ましいが、第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物は150℃〜200℃でポストベイクが可能であるため、このような場合であっても基板に悪影響を与えることなくポストベイクを行うことができる。
上記硬化反応としては、例えば、ゾルゲル反応、ヒドロシリル化反応等が挙げられ、より低温で特に絶縁性に優れる薄膜を得られる観点からは、上記硬化反応はヒドロシリル化反応であることが好ましい。上記ヒドロシリル化反応は、第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物中に、アルケニル基を含有する化合物、SiH基を含有する化合物及びヒドロシリル化触媒が存在することにより進行する。
以上の方法により、第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物からなる、パターン状に形成された薄膜を得ることができる。
上述の方法により得られた薄膜は、優れた絶縁膜として機能する。
LSI、TFT、タッチパネル等に用いる絶縁膜には、リーク電流が小さい事が要求される。上記薄膜の膜厚が1ミクロンである場合、リーク電流は、10nA/cm2以下であることが好ましく、5nA/cm2以下であることがより好ましい。
本明細書において、薄膜トランジスタとは、薄膜型の電界効果トランジスタ(FET)をいう。即ち、ソース、ドレイン、ゲート電極から構成される3端子型、及び、ソース、ドレイン、ゲート電極とバックゲートとから構成される4端子型のトランジスタであって、ゲート電極に電圧印加することで発生するチャネルの電界によりソース/ドレイン間の電流を制御する薄膜型のトランジスタを示す。
第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を硬化して得られた薄膜は、第5、第6の本発明の薄膜トランジスタにおいて、半導体層とゲート電極とを隔てるゲート絶縁膜、又は、半導体層を保護し、ソース/ドレイン電極と画素電極とを絶縁するパッシベーション膜として用いることができる。
図1は、第5の本発明の薄膜トランジスタの一例を模式的に示す断面図である。図1に示すように、第5の本発明の薄膜トランジスタ100は、基板(ゲート電極)11、第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を硬化して得られた薄膜からなるゲート絶縁膜12、及び、半導体層13が順に積層され、さらに、ソース/ドレイン電極14、15がゲート絶縁膜12と半導体層13とに接するように形成された構造を有する。
図2は、第6の本発明の薄膜トランジスタの一例を模式的に示す断面図である。図2に示すように、第6の本発明の薄膜トランジスタ200は、基板(ゲート電極)21、ゲート絶縁膜22、及び、半導体層23が順に積層され、ソース/ドレイン電極24、25がゲート絶縁膜22と半導体層23とに接するように形成され、さらに、第1〜第4の本発明のポジ型感光性組成物を硬化して得られた薄膜からなるパッシベーション膜26が半導体層23とソース/ドレイン電極24、25とを覆うように形成された構造を有する。
また、半導体層の材料としては、例えば、ペンタセン系化合物、オリゴチオフェン系化合物、フタロシアニン系化合物等の有機半導体化合物、Si系化合物、ZnO系化合物、IGZO系化合物等の無機半導体化合物等が挙げられる。これらの中で、低温で半導体層を形成できるため、全て低温プロセス化できるという観点からは、有機半導体化合物が好ましい。また、半導体層形成を塗布プロセス化することにより製膜のタクトタイム短縮等が見込めるという観点からは、Si系化合物やZnO系化合物等の無機半導体化合物が好ましい。
また、半導体層の厚みは、半導体層の材料が無機半導体化合物であるか有機半導体化合物であるかに関わらず、10〜500nmであることが好ましい。
これらの中でも、抵抗が小さく、高い導電性を得られることからは、Al、Mo、Ti、Cr、Ni、Cuが好ましく、透明性が必要な箇所に適用できる観点からは、ITO、PEDOT/PSSが好ましく、電極表面が酸化されにくく安定性に優れるという観点からは、Au、Ptが好ましく、印刷プロセスにより電極を形成できることからは、PEDOT/PSS等の導電性高分子、導電ペースト、メタルインクが好ましい。
キャリア移動度は、TFTデバイスの良し悪しを示す重要な指標であり、値が大きいほどTFT素子として優れている事を示す。上記キャリア移動度は、0.5以上であることが好ましい。
ON/OFF電流比とは、トランジスタの電流伝達特性においてソース/ドレイン間に流れる電流Idの最大電流値と最小電流値との比(Ion/Ioff)で表され、大きければ大きいほどスイッチとしての機能に優れることを示す。上記ON/OFF電流比は、駆動に大電流を要する方式の駆動も可能となることから、104以上であることが好ましい。
トランジスタを実際のデバイスに用いる場合、上記特性をひとつでも満足しないものは致命的であり、全ての特性を満足する事が必要となる。
第7の本発明の化合物は、下記一般式(III)で表される化合物である。
上記一般式(III)で表される化合物は、ポジ型感光性組成物に用いた際に、パターニング性に優れ、かつ、電気的絶縁信頼性に優れるポジ型感光性組成物を提供することができる。
(薄膜形成及びフォトリソグラフィー性評価方法:パターニング性)
厚さ2000Åのモリブデン薄膜が付いたガラス基板(50×50mm)上に、下記実施例1〜8、11〜14及び比較例1、2で得られたポジ型感光性組成物をスピンコートにより1μm厚で製膜し、ホットプレートにて70℃で1分間乾燥し、マスクアライナーMA−10(ミカサ社製)にて20ミクロンホールパターンのフォトマスク越しに100mJ/cm2で露光し、70℃で1分間加熱後、アルカリ現像液(TMAH2.38%水溶液、多摩化学工業社製)を用いて現像処理を行った。さらに200℃で30分間ポストベイクを行い、薄膜を形成した。パターン形状を顕微鏡で観察し、ホール形成できているものを○、ホール形成ができていないものを×とした。
上記方法でモリブデン薄膜付きガラス基板上に形成した薄膜上に、真空蒸着機を用いてアルミ電極(3mmΦ)を形成しコンデンサを作製し、上下電極間のリーク電流を測定した。
ON時の電流Ionは、電流伝達特性の曲線における飽和領域での最大電流値とし、OFF時の電流Ioffは、OFF状態の最小電流値から求めた。ON/OFF電流比Ion/Ioffを、ON状態の最大電流値とOFF状態の最小電流値との比から算出した。
電流伝達特性における飽和領域間(ゲート電圧Vg=30〜40V)における接線のX切片電圧値を閾値電圧Vthとした。
キャリア移動度μは、下記計算式を用いて、電流伝達特性でのゲート電圧Vg=40VにおけるId値を代入して算出した。
μ=2(L×Id)/(W×(ε/d)×(Vg−Vth)2)
L:チャネル長(80μm)
Id:ソースドレイン間電流
W:チャネル幅(2mm)
ε:誘電率(2.57E−11)
d:膜厚
Vg:ゲート電圧
Vth:閾値電圧
下記実施例9、10、比較例3、4に記載の方法で薄膜トランジスタの電極上にフォトリソグラフィーにより形成した100μm×100μmのスルーホールにプローブを接触させ、電気的なコンタクトが取れているものを○、ポジ型感光性組成物が残り電極からコンタクトが取れないもの(電流が流れないもの)を×とした。
100mLナスフラスコにジオキサン20g、ジアリルビスフェノールS5gを入れ、室温で攪拌した。均一溶液となったところにヘキサメチルジシラザン2.5gを添加し、2時間で反応を終了させた。溶剤、反応残渣を除去し、1H−NMRでトリメチルシリル基由来のピークの確認と水酸基由来のピークの消失の確認を行い、ジアリルビスフェノールSの水酸基がトリメチルシリル基で保護されたジアリルビスフェノールS(反応物(1))6.5gを得た。なお、反応物(1)の化学式を以下に示す。
100mLナスフラスコにジオキサン20g、ジアリルビスフェノールA5gを入れ、室温で攪拌した。均一溶液となったところにヘキサメチルジシラザン2.5gを添加し、2時間で反応を終了させた。溶剤、反応残渣を除去し、1H−NMRでトリメチルシリル基由来のピークの確認と水酸基由来のピークの消失の確認を行い、ジアリルビスフェノールAの水酸基がトリメチルシリル基で保護されたジアリルビスフェノールA(反応物(2))6.5gを得た。なお、反応物(2)の化学式を以下に示す。
100mLナスフラスコにジオキサン20g、ジアリルビスフェノールS5gを入れ、室温で攪拌した。均一溶液となったところに二炭酸ジtert−ブチル5gを添加し、4時間で反応を終了させた。溶剤、反応残渣を除去し、1H−NMRでブトキシカルボニル基由来のピークの確認と水酸基由来のピークの消失の確認を行い、ジアリルビスフェノールSの水酸基がブトキシカルボニル基で保護されたジアリルビスフェノールS(反応物(3))6.5gを得た。なお、反応物(3)の化学式を以下に示す。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン3gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を100℃に加熱し攪拌した。上記方法で合成した反応物(1)5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.7mg、トルエン5gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物A」を得た。1H−NMRの測定により、トリメチルシリル基で保護されたビスフェノールS構造を有し、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基6.0mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン3gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を100℃に加熱し攪拌した。上記方法で合成した反応物(1)5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.7mg、トルエン5gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、内温を80℃としてビニルシクロヘキセンを1g添加した。添加後1H−NMRでビニル基由来のピーク消失を確認した後、トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物B」を得た。1H−NMRの測定により、トリメチルシリル基で保護されたビスフェノールS構造を有し、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基4.0mmol/g、シクロヘキセン基2mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン3gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を100℃に加熱し攪拌した。上記方法で合成した反応物(2)5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.7mg、トルエン5gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物C」を得た。1H−NMRの測定により、トリメチルシリル基で保護されたビスフェノールA構造を有し、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基6.0mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン4gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を100℃に加熱し攪拌した。上記方法で合成した反応物(1)2g、モノアリルイソシアヌル酸1g、トリアリルイソシアヌレート2g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.7mg、トルエン5gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物D」を得た。1H−NMRの測定により、トリメチルシリル基で保護されたビスフェノールS構造を有し、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基3.0mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン6gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を100℃に加熱し攪拌した。上記方法で合成した反応物(1)2g、ジアリルイソシアヌル酸1.5g、トリアリルイソシアヌレート1.5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.7mg、トルエン5gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、内温を80℃としてビニルシクロヘキセンを0.5g添加した。添加後1H−NMRでビニル基由来のピーク消失を確認した後、トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物E」を得た。1H−NMRの測定により、トリメチルシリル基で保護されたビスフェノールS構造を有し、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基1.8mmol/g、シクロヘキセン基1mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン4gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を105℃に加熱し攪拌した。上記方法で合成した反応物(1)2g、ジアリルイソシアヌル酸3.7g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)6.5mg、ジオキサン25gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、溶剤を減圧留去し、無色透明の液体「反応物F」を得た。1H−NMRの測定により、トリメチルシリル基で保護されたビスフェノールS構造を有し、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基3.2mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
500mL四つ口フラスコにトルエン100g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン20gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を105℃に加熱し攪拌した。ビスフェノールSジアリルエーテル10g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.0017g、トルエン10gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認し、反応を終了した。トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物G」を得た。1H−NMRの測定により、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算で、SiH基4.0mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
500mL四つ口フラスコにトルエン100g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン36gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を105℃に加熱し攪拌した。トリアリルイソシアヌレート5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.0039g、トルエン10gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認し、反応を終了した。トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物H」を得た。1H−NMRの測定により、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算で、SiH基9.0mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
合成実施例1〜6、合成比較例1、2で得られた反応物A〜H、上記方法で合成した反応物(1)、ヨードニウム塩光酸発生剤(みどり化学社製、BBI−103)、スルホニウム塩光酸発生剤(みどり化学社製、DTS−103)、(K)増感剤(ジブトキシアントラセン、川崎化成工業株式会社製、商品名:DBA)、D4V(1,3,5,7−テトラビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン)、TAIC(トリアリルイソシアヌレート)、溶剤(イソ酪酸イソブチル)を表1に記載の重量比で調合し、ポジ型感光性組成物を得た。得られたポジ型感光性組成物について、パターニング性及びリーク電流を上述の方法により評価した。結果を表2に示す。
p型高ドープSi基板を導電層とし、ゲート電極とした。その上に実施例1及び比較例2で得たポジ型感光性組成物を1000rpm、30secの条件でスピンコートにより塗布し、ホットプレートにて70℃で1分間乾燥し、マスクアライナーMA−10(ミカサ社製)にて100ミクロンホールパターンのフォトマスク越しに100mJ/cm2で露光し、70℃で1分間加熱後、アルカリ現像液(TMAH2.38%水溶液、多摩化学工業社製)にて現像処理を行いコンタクトホールを形成し、180℃で1時間ポストベイクしゲート絶縁膜を形成した。
さらにスパッタリング装置(島津エミット社製、SENTRON)にて圧力1.0Pa、Ar40sccm、O25sccmの条件で、500Åの厚さにIGZOの酸化物半導体層を形成し、その上にチャネル長さ80μm、チャネル幅2mmのマスクを用いて蒸着によって厚さ300Åのソース/ドレインTi電極を形成し薄膜トランジスタを作製した。
厚さ3000Åの熱酸化膜付きp型高ドープSi基板を導電層とし、ゲート電極、ゲート絶縁膜とした。その上に実施例9、比較例3と同様にしてIGZOの酸化物半導体層とソース/ドレインTi電極とを形成した。さらに、実施例1及び比較例2で得たポジ型感光性組成物を用いて、実施例9、比較例3においてゲート絶縁膜を形成した方法と同様の方法により、パッシベーション膜を形成し、薄膜トランジスタを作製した。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、上記方法で合成した反応物(1)5gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を100℃に加熱し攪拌した。テトラアリルオキシエタン0.5g、トルエン5gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物I」を得た。1H−NMRの測定により、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基2.9mmol/g、アセタール結合0.4mmol/gを有する(G)成分に該当するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
100mL四つ口フラスコにトルエン20g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン3gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を100℃に加熱し攪拌した。1,3−アダマンタンジオールジアクリレート5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.7mg、トルエン5gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、トルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物J」を得た。1H−NMRの測定により、標準物質をジブロモエタンとした時の当量換算でSiH基4.5mmol/gを有するポリシロキサン系化合物であることを確認した。
48%コリン水溶液(トリメチル−2ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液)1262gにテトラエトキシシラン1083gを加え、室温で2時間激しく攪拌した。反応系内が発熱し、均一溶液になった段階で、攪拌を緩め、さらに12時間反応させた。次に、反応系内に生成した固形物に、メタノール1000mLを加え、均一溶液とした。
ジメチルビニルクロロシラン716g、トリメチルシリクロリド516g及びヘキサン1942mLの溶液を激しく攪拌しながら、メタノール溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、1時間反応させた後、有機層を抽出、濃縮することにより、固形物を得た。次に、生成した固形物をメタノール中で激しく攪拌することにより洗浄し、ろ別することにより、Si原子16個と、ビニル基4個とを有する多面体骨格を有するポリシロキサン構造を有する化合物であるテトラキス(ビニルジメチルシロキシ)テトラキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン601g(反応物(4))を得た。
300mL四つ口フラスコにトルエン52.8g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン18gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を105℃に加熱し攪拌した。上記方法で合成した反応物(4)7.5g、ジアリルイソシアヌレート7.5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)6mg、ジオキサン45g、トルエン15gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、ジオキサン及びトルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物K」を得た。1H−NMRでSiH基を含有することが確認された。反応物Kは(B)成分及びアルカリ可溶性成分に該当し、かつ多面体骨格を有するポリシロキサン構造を有する。1H−NMRの測定により、標準物質をp−キシレンとした時の当量換算でSiH基4.3mmol/gを有する化合物であることを確認した。
300mL四つ口フラスコにトルエン52.8g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン18gを入れ、気相部を窒素置換した後、内温を105℃に加熱し攪拌した。ジアリルイソシアヌレート12g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)6mg、ジオキサン45g、トルエン15gの混合液を滴下した。
滴下後1H−NMRでアリル基由来のピーク消失を確認した後、ジオキサン及びトルエンを減圧留去し、無色透明の液体「反応物L」を得た。1H−NMRでSiH基を含有することが確認された。反応物Lは(B)成分及びアルカリ可溶性成分に該当する。1H−NMRの測定により、標準物質をp−キシレンとした時の当量換算でSiH基3.8mmol/gを有する化合物であることを確認した。
合成実施例1、6〜10で得た反応物A、F、I〜L、上記方法で合成した反応物(1)、(3)、スルホニウム塩光酸発生剤(みどり化学社製、DTS−103)、(K)増感剤(ジブトキシアントラセン、川崎化成工業株式会社製、商品名:DBA)、TAIC(トリアリルイソシアヌレート)、溶剤(イソ酪酸イソブチル)を表4に記載の重量比で調合しポジ型感光性組成物を得た。得られたポジ型感光性組成物について、パターニング性及びリーク電流を上述の方法により評価した。結果を表5に示す。
11、21 基板(ゲート電極)
12、22 ゲート絶縁膜
13、23 半導体層
14、15、24、25 ソース/ドレイン電極
26 パッシベーション膜
Claims (30)
- (A)酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有する、一分子中にアルケニル基又はSiH基を含有する化合物、
(B)一分子中にSiH基又はアルケニル基を含有する化合物、
(C)ヒドロシリル化触媒、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。 - 前記(B)成分は、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有しない化合物である、請求項1に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記(A)成分は、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有する、一分子中にSiH基を含有する化合物であり、
前記(B)成分は、一分子中にアルケニル基を含有する化合物である、請求項1又は2に記載のポジ型感光性組成物。 - 前記(A)成分において、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造は、官能基保護されたフェノール構造、又は、官能基保護されたカルボン酸構造である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記官能基保護されたフェノール構造は、官能基保護されたビスフェノール構造である、請求項4に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記官能基保護されたビスフェノール構造は、トリアルキルシリル基又はブトキシカルボニル基で官能基保護されたビスフェノール構造である、請求項5に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記(A)成分は、ビスフェノール構造を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記ビスフェノール構造は、ビスフェノールS構造又はビスフェノールF構造である、請求項7に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記官能基保護されたカルボン酸構造は、アセタール結合を含有する構造、又は、カルボン酸3級エステル結合を含有する構造である、請求項4に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記カルボン酸3級エステル結合を含有する構造は、脂肪族環構造で保護されたカルボン酸3級エステル構造である、請求項9に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記脂肪族環構造は、アダマンタン構造である請求項10に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記(A)成分及び前記(B)成分のうち、少なくとも一方はシロキサン系化合物である請求項1〜11のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記(A)成分及び前記(B)成分のうち、少なくとも前記(A)成分はシロキサン系化合物であって、前記(A)成分は、環状シロキサン構造を有する請求項12に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記シロキサン系化合物は、6〜24個のSi原子から形成される多面体骨格を有するポリシロキサン構造を含有する請求項12に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記多面体骨格を有するポリシロキサン構造は、6〜24個のSi原子から形成される多面体骨格及びアルケニル基を有するポリシロキサン化合物と、SiH基を有するシロキサン化合物とをヒドロシリル化反応させて得られたものである、請求項14に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記多面体骨格を有するポリシロキサン構造は、下記一般式(I)
- 前記(A)成分は、酸存在下で分解しアルカリ可溶性となる化合物である請求項1〜16のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- 請求項1〜17のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物において、(A)成分及び(B)成分に代えて、
(E)(A)成分と(B)成分とをヒドロシリル化反応させて得た化合物
を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。 - (F)フェノール性水酸基がトリアルキルシリル基で官能基保護されたビスフェノール構造を有する化合物、及び、
(D)光酸発生剤
を含有することを特徴とするポジ型感光性組成物。 - 前記(F)成分のビスフェノール構造は、ビスフェノールS構造又はビスフェノールF構造である請求項19に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記(D)成分は、ヨードニウム塩又はスルホニウム塩である請求項1〜21のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- さらに(I)アルカリ可溶性成分を含有する請求項1〜22のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- 前記(I)成分は、SiH基又はアルケニル基を含有する化合物である請求項23に記載のポジ型感光性組成物。
- さらに(J)アルケニル基を含有し、酸存在下で分解し酸性基又は水酸基が発現する構造を有しない化合物を含有する請求項18〜25のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- さらに(K)増感剤を含有する請求項1〜26のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物。
- 請求項1〜27のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物を硬化して得られる薄膜を、ゲート絶縁膜として備えることを特徴とする薄膜トランジスタ。
- 請求項1〜27のいずれか1項に記載のポジ型感光性組成物を硬化して得られる薄膜を、パッシベーション膜として備えることを特徴とする薄膜トランジスタ。
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