KR102121960B1 - 전계 효과형 트랜지스터, 그의 제조 방법, 그것을 사용한 무선 통신 장치 및 상품 태그 - Google Patents

전계 효과형 트랜지스터, 그의 제조 방법, 그것을 사용한 무선 통신 장치 및 상품 태그 Download PDF

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Abstract

반도체 용액의 균일 도포가 가능해지고, 히스테리시스가 저감되며, 게이트 절연층의 내균열성이 향상된 전계 효과형 트랜지스터와, 그의 생산성이 우수한 제조 방법을 제공한다. 본 발명은, 적어도, 기판과, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극과, 상기 소스 전극 및 드레인 전극에 접하는 반도체층과, 상기 반도체층을 상기 게이트 전극과 절연시키는 게이트 절연층을 구비한 전계 효과형 트랜지스터로서, 상기 게이트 절연층이, 적어도 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 효과형 트랜지스터이다.
Figure 112019046079112-pct00012

(일반식 (1)에 있어서, A1은 카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를, 적어도 2개, 또는 그들의 기가 A1 내에서 환상으로 축합된 관능기 또는 그들의 유도체를 적어도 하나 갖는 유기기를 나타낸다.)

Description

전계 효과형 트랜지스터, 그의 제조 방법, 그것을 사용한 무선 통신 장치 및 상품 태그
본 발명은, 전계 효과형 트랜지스터, 그의 제조 방법, 그것을 사용한 무선 통신 장치 및 상품 태그에 관한 것이다.
근년, 반도체층에 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 사용한 전계 효과형 트랜지스터(Field effect transistor: FET)가 왕성하게 검토되고 있다. 이들 반도체 재료는 유기 용매에 가용이므로, 잉크젯 인쇄 등의 도포법에 의한 저비용의 박막 형성이 가능하다. 이 때, FET가 안정된 전기 특성을 얻기 위해서는, 평활하게 도포된 균일한 반도체층을 형성할 필요가 있다.
FET의 중요한 부재로서 게이트 절연층이 있다. 통상, 게이트 절연층에 접하여 반도체층이 형성되지만, 반도체층 중에 있어서, 게이트 절연층과의 계면 근방에 전류의 통과로인 채널이 형성되기 때문에, 게이트 절연층의 표면의 성질이 FET 특성에 큰 영향을 준다.
게이트 절연층용 재료로서, 유기 중합체 등 유기 용매에 가용인 유기 재료도 또한 정력적인 연구가 이루어지고 있다. 이들은 슬릿 코팅 등의 도포법에 의한 저비용의 박막 형성이 가능하며, 또한 저온 프로세스로 플렉시블 기판 상에 제작할 수 있다.
유기 용매에 가용인 도포형 게이트 절연층 재료의 예로서는, 에폭시기를 도입한 폴리실록산이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에는, 에폭시기가 반도체 용액의 크레이터링을 억제하고, 게이트 절연층 상에 대한 반도체 도액의 양호한 도포성이 얻어지며, 게다가 히스테리시스를 저감시킬 수 있는 것이 개시되어 있다.
게이트 절연층에는, 하부 전극과 도통을 취하기 위해서, 콘택트 홀을 열 필요가 있다. 그 홀 패턴을 형성하기 위해서는, 통상적으로 포토레지스트를 사용한 포토리소그래피에 의한 가공이 행해진다. 이에 비해, 에폭시기를 도입한 폴리실록산에서는, 추가로 광산 발생제를 함유함으로써, 포토레지스트를 사용하지 않고 포토리소그래피에 의해 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 헤테로환기를 갖는 폴리실록산을 포함하는 광경화성 조성물을 이용한 게이트 절연층 재료도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조). 특허문헌 2에는, 헤테로환을 도입한 폴리실록산이, 게이트 절연층 상에 도포되는 유기 반도체의 도포성을 개선하는 것이 나타나 있다.
한편, 산성기를 갖는 오르가노실란 단위를 포함하는 폴리실록산을 이용한 감광성 수지 조성물이, 박막 트랜지스터의 평탄화막에 사용할 수 있는 것도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조). 특허문헌 3에는, 산성기를 갖는 오르가노실란 단위를 포함하는 폴리실록산이, 알칼리 현상에 의한 패턴 가공 시의 해상도를 향상시키는 것이 나타나 있다.
국제 공개 제2009/116373호 일본 특허 공개 제2015-198115호 공보 일본 특허 공개 제2014-197171호 공보
특허문헌 1에서는, 에폭시기를 도입한 폴리실록산에 의해, 반도체 용액의 도포성 개선 및 히스테리시스의 저감에 효과가 있기는 하지만, 폴리실록산끼리의 상호 작용이 부족하고, 내균열성이 낮기 때문에, 누설 전류가 커진다는 과제가 있었다. 또한, 포토리소그래피에 의한 게이트 절연층의 패턴 가공에는, 해상도가 불충분하여, 미세 패턴의 형성이 곤란하다는 과제가 있었다.
특허문헌 2에서는, 헤테로환기를 갖는 폴리실록산에 의해, 반도체 용액의 도포성 개선에 효과가 있기는 하지만, 히스테리시스 저감의 관점에서 불충분하였다.
특허문헌 3에서는, 산성기를 갖는 오르가노실란 단위를 포함하는 폴리실록산의, 박막 트랜지스터의 평탄화막에의 이용과 해상도 향상의 효과가 나타나 있기는 하지만, 반도체 용액의 도포성이나, 히스테리시스 등 트랜지스터 특성에 대한 영향에 대해서는 검토되어 있지 않았다.
그래서 본 발명은, 반도체 용액의 균일 도포가 가능해지고, 히스테리시스가 저감되며, 게이트 절연층의 내균열성이 향상된 전계 효과형 트랜지스터와, 그의 생산성이 우수한 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 적어도 기판과, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극과, 상기 소스 전극 및 드레인 전극에 접하는 반도체층과, 상기 반도체층을 상기 게이트 전극과 절연시키는 게이트 절연층을 구비한 전계 효과형 트랜지스터로서, 상기 반도체층이, 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 함유하고, 상기 게이트 절연층이, 적어도 하기 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 효과형 트랜지스터이다.
Figure 112019046079112-pct00001
(일반식 (1)에 있어서, R1은 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 알케닐기를 나타낸다. R2는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기 또는 실릴기를 나타낸다. m은 0 또는 1을 나타낸다. A1은 카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 적어도 2개 포함하는 유기기를 나타낸다. 단, 상기 유도체가 상기 카르복실기, 술포기, 티올기 및 페놀성 수산기 중 2개에 의한 환상 축합 구조인 경우에는, A1은 당해 환상 축합 구조를 적어도 하나 갖는 유기기를 나타낸다.)
본 발명의 전계 효과형 트랜지스터에 의하면, 반도체 용액의 균일 도포가 가능해지고, 히스테리시스가 저감되며, 게이트 절연층의 내균열성이 향상된 전계 효과형 트랜지스터와, 그의 생산성이 우수한 제조 방법을 얻는 것이 가능하다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 전계 효과형 트랜지스터의 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 전계 효과형 트랜지스터의 다른 일례를 나타내는 모식 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 전계 효과형 트랜지스터를 사용한 무선 통신 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 전계 효과형 트랜지스터(FET), 그의 제조 방법, 그것을 사용한 무선 통신 장치 및 상품 태그의 적합한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 목적이나 용도에 따라서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명의 FET는, 적어도 기판과, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극과, 상기 소스 전극 및 드레인 전극에 접하는 반도체층과, 상기 반도체층을 상기 게이트 전극과 절연시키는 게이트 절연층을 구비한 전계 효과형 트랜지스터로서, 상기 반도체층이, 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 함유하고, 상기 게이트 절연층이, 적어도 하기 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 함유한다.
Figure 112019046079112-pct00002
일반식 (1)에 있어서, R1은 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 알케닐기를 나타낸다. R2는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기 또는 실릴기를 나타낸다. m은 0 또는 1을 나타낸다. A1은 카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 적어도 2개 포함하는 유기기를 나타낸다. 단, 상기 유도체가 상기 카르복실기, 술포기, 티올기 및 페놀성 수산기 중 2개에 의한 환상 축합 구조인 경우에는, A1은 당해 환상 축합 구조를 적어도 하나 갖는 유기기를 나타낸다. 카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 2개 이상 포함하는 경우에는, 동일한 종류의 기를 2개 포함하는 경우(예를 들어, 카르복실기를 2개 포함하는 경우)와, 상이한 종류의 기를 각각 하나씩 포함하는 경우(예를 들어, 카르복실기와 티올기를 각각 하나씩 포함하는 경우)의 양쪽을 포함한다.
<게이트 절연층>
(폴리실록산)
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은 폴리실록산을 함유하고, 적어도 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는다.
일반식 (1)에 있어서, R1은 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 알케닐기를 나타낸다. R2는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기 또는 실릴기를 나타낸다. m은 0 또는 1을 나타낸다. A1은 카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 적어도 2개 포함하는 유기기를 나타낸다. 단, 상기 유도체가 상기 카르복실기, 술포기, 티올기 및 페놀성 수산기 중 2개에 의한 환상 축합 구조인 경우에는, A1은 당해 환상 축합 구조를 적어도 하나 갖는 유기기를 나타낸다.
알킬기란, 예를 들어 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기 등의 포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 가지고 있어도 가지지 않아도 된다. 치환기를 가지고 있는 경우의 추가 치환기에는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 알콕시기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이들은 추가로 치환기를 가지고 있어도 된다. 또한, 알킬기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 입수의 용이성이나 비용의 관점에서, 1 이상 20 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 이상 8 이하이다.
시클로알킬기란, 예를 들어 시클로프로필기, 시클로헥실기, 노르보르닐기, 아다만틸기 등의 포화 지환식 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 가지고 있어도 가지지 않아도 된다. 치환기를 갖는 경우, 치환기에는 특별히 제한은 없고, 예를 들어 알킬기, 알콕시기, 아릴기, 헤테로아릴기 등을 들 수 있고, 이들 치환기는 추가로 치환기를 가지고 있어도 된다. 이들 치환기에 관한 설명은 이하의 기재에도 공통된다. 시클로알킬기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 3 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
복소환기란, 예를 들어 피란환, 피페리딘환, 아미드환 등의 탄소 이외의 원자를 환 내에 갖는 지방족 환으로부터 유도되는 기를 나타내고, 이것은 치환기를 가지고 있어도 가지지 않아도 된다. 복소환기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 2 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
아릴기란, 예를 들어 페닐기, 나프틸기, 비페닐기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 터페닐기, 피레닐기 등의 방향족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 가지고 있어도 가지지 않아도 된다. 아릴기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 6 내지 40의 범위가 바람직하다.
헤테로아릴기란, 예를 들어 푸라닐기, 티오페닐기, 벤조푸라닐기, 디벤조푸라닐기, 피리딜기, 퀴놀리닐기 등, 탄소 이외의 원자를 1개 또는 복수개의 환 내에 갖는 방향족기를 나타내고, 이것은 치환기를 가지고 있어도 가지지 않아도 된다. 헤테로아릴기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 2 내지 30의 범위가 바람직하다.
알케닐기란, 예를 들어 비닐기, 알릴기, 부타디에닐기 등의 이중 결합을 포함하는 불포화 지방족 탄화수소기를 나타내고, 이것은 치환기를 가지고 있어도 가지지 않아도 된다. 알케닐기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 2 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
또한 상기에서 치환기로서 예시된 알콕시기란, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 등, 에테르 결합의 한쪽을 지방족 탄화수소기로 치환한 관능기를 나타내고, 이 지방족 탄화수소기는 치환기를 가지고 있어도 가지지 않아도 된다. 알콕시기의 탄소수는 특별히 한정되지 않지만, 1 이상 20 이하의 범위가 바람직하다.
일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산이, A1로서 카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 적어도 2개 포함하는 유기기를 함유함으로써, 유기 반도체 및/또는 카본 재료가 평활하게 도포된 균일한 반도체층을 형성하는 것이 가능해진다. 이것은, 절연층 표면에 존재하는 이들 극성 관능기가, 반도체 용액의 습윤성을 제어하고, 크레이터링이 없는 도포를 가능하게 할 수 있기 때문이라고 추측된다.
또한, 상기 유도체가 상기 카르복실기, 술포기, 티올기 및 페놀성 수산기 중 2개에 의한 환상 축합 구조인 경우에는, A1로서 당해 환상 축합 구조를 적어도 하나 갖는 유기기를 함유함으로써, 동일한 효과가 얻어진다.
게이트 절연층 상에 대한 반도체 용액의 도포성은, 게이트 절연층에 대한 반도체 용액의 접촉각을, 액적법에 의해 측정함으로써 평가할 수 있다. 크레이터링이 없이 균일하게 도포하는 관점에서, 접촉각은 15° 미만이 바람직하고, 12° 미만이 보다 바람직하고, 10° 미만이 더욱 바람직하다. 한편, FET의 안정 동작을 위해 일정한 막 두께가 필요한 점에서, 접촉각은 4° 이상이 바람직하고, 5° 이상이 보다 바람직하고, 6° 이상이 더욱 바람직하다.
또한, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산이, A1을 가짐으로써, 히스테리시스의 저감, 내균열성의 증대가 이루어진다.
히스테리시스란, 전압 이력에 대한 전류값의 변동폭을 나타내고 있으며, FET의 안정 구동을 위해서는, 히스테리시스의 값을 작게 할 필요가 있다. 히스테리시스는 20V 이하가 바람직하고, 10V 이하가 보다 바람직하고, 5V 이하가 더욱 바람직하다.
균열은 게이트 절연층 중에 발생하는 깨짐을 가리킨다. 절연층에 균열이 발생하고 있는지 여부는 광학 현미경 등으로 관찰할 수 있다. 균열의 발생은 누설 전류의 증가나 배선의 단선 등을 초래하기 때문에, 최소한으로 하는 것이 바람직하다. 전체 소자수에 대한, 절연층에 균열이 발생하고 있는 소자의 전체 소자수에 대한 비율을 「균열 발생률(％)」이라 한 경우, 「100-균열 발생률(％)」을 내균열성의 지표로 할 수 있다. 이 때, 내균열성은 95％ 이상이 바람직하고, 98％ 이상이 보다 바람직하고, 100％인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산이, A1을 가짐으로써, 게이트 절연층의 리소그래피 시에, 알칼리 현상액에 대한 우수한 용해성을 나타낸다. 이에 의해, 패턴을 설계 치수 그대로 고정밀도로 가공하는 것이 가능해지는 점에서, 해상도가 우수하다. 해상도는 30㎛ 이하가 바람직하고, 15㎛ 이하가 보다 바람직하고, 5㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기의 각 유도체 중, 비환상의 축합 구조로서는, 탄화수소기 또는 실릴기와의 카르복실산에스테르, 술폰산에스테르, 티오에스테르, 티오에테르 및 페닐에테르 등을 들 수 있고, 부가적으로 카르복실산 무수물 및 카르복실산 무수물과 아민 화합물의 반응에 의해 발생하는 아미드 화합물 또는 이미드 화합물 등을 들 수 있다.
카르복실기, 술포기, 티올기 및 페놀성 수산기 중 2개에 의한 환상 축합 구조로서는, 환상 산무수물 구조, 환상 에스테르 구조, 환상 티오에스테르 구조, 환상 에테르 구조 및 환상 티오에테르 구조 등을 들 수 있다.
축합은 폴리실록산끼리 및 다른 구성 재료 유래와의 것의 양쪽을 포함한다. 또한, 폴리실록산끼리에서는, 자체 분자 내 및 다른 분자간 양쪽의 축합을 포함한다.
본 발명에 있어서 유기기란, 앞서 예시된 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 알케닐기를 나타낸다. 이들 중, 저히스테리시스의 관점에서, 알킬기, 시클로알킬기, 아릴기 및 알케닐기가 바람직하고, 알킬기 및 아릴기가 보다 바람직하고, 알킬기가 더욱 바람직하다.
실릴기란, Si 원자를 결합점으로 하는 관능기라면 특별히 제한은 되지 않고, 수소 원자, 유기기 및 추가로 실릴기를 가져도 되고, 산소 원자를 개재해도 된다. 폴리실록산도 또한 가능하다.
일반식 (1)에 있어서의 A1은, 반도체 용액의 도포성 향상, 저히스테리시스 및 게이트 절연층의 내균열성 양립의 관점에서, 카르복실기 또는 그의 유도체를 적어도 2개, 또는 환상의 산무수물기를 적어도 하나 갖는 유기기가 바람직하고, 하기 일반식 (2) 또는 (3)으로 표시되는 기가 더욱 바람직하다.
Figure 112019046079112-pct00003
일반식 (2)에 있어서, X1은 단결합, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기를 나타낸다. R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 유기기 또는 실릴기를 나타낸다. 일반식 (3)에 있어서, X2는 단결합, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기를 나타낸다.
일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산에 있어서, 전체 실란 구조 단위에서 차지하는 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위의 함유 비율은, 반도체 용액의 도포성 향상, 저히스테리시스 및 게이트 절연층의 내균열성 양립, 및 게이트 절연층의 리소그래피 시에 있어서의 해상도 향상의 관점에서, 0.5mol％ 이상이 바람직하고, 1.0mol％ 이상이 보다 바람직하고, 1.5mol％ 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 흡습에 의한 누설 전류의 증가를 방지하는 관점에서, 20mol％ 이하가 바람직하고, 15mol％ 이하가 보다 바람직하고, 10mol％ 이하가 더욱 바람직하다.
누설 전류란, 회로 상에서 의도하지 않은 개소로 흘려 누출되는 전류이며, FET를 저소비 전력으로 구동시키기 위해서는, 누설 전류의 값을 작게 할 필요가 있다. 누설 전류값은 30pA 이하가 바람직하고, 20pA 이하가 보다 바람직하고, 10pA 이하가 더욱 바람직하다.
일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산에 있어서의, 전체 실란 구조 단위에서 차지하는 상기 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위의 함유 비율은, 13C-NMR에 의해 구할 수 있다. 카르복실기 및 그의 유도체에서는, 카르보닐의 탄소 원자가 화학 시프트 170 내지 180ppm 부근에, 술포기 및 그의 유도체에서는, S 원자와 결합하는 탄소 원자가 화학 시프트 30 내지 40ppm 부근에, 티올기 및 그의 유도체에서는, S 원자와 결합하는 탄소 원자가 화학 시프트 10 내지 20ppm 부근에, 페놀성 수산기 및 그의 유도체에서는, 페놀성 수산기 유래의 O 원자와 결합하는 방향환 내의 탄소 원자가 화학 시프트 140 내지 170ppm 부근에, 각각 특징적으로 출현한다. 이들 및 다른 구조 단위에 있어서의 탄소 원자와의 피크 면적비로부터, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위의 함유 비율이 구해진다.
본 발명에 사용되는 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위는, 실란 화합물로서 구체적으로 하기에 나타내는 구조 단위를 예시할 수 있다. 카르복실기 또는 그들의 유도체를 갖는 구조 단위로서, 디메톡시메틸실릴메틸숙신산, 디에톡시메틸실릴메틸숙신산, 디메톡시페닐실릴메틸숙신산, 디에톡시페닐실릴메틸숙신산, 트리메톡시실릴메틸숙신산, 트리에톡시실릴메틸숙신산, 2-[디메톡시(메틸)실릴]에틸숙신산, 2-[디에톡시(메틸)실릴]에틸숙신산, 2-[디메톡시(페닐)실릴]에틸숙신산, 2-[디에톡시(페닐)실릴]에틸숙신산, 2-(트리메톡시실릴)에틸숙신산, 2-(트리에톡시실릴)에틸숙신산, 3-[디메톡시(메틸)실릴]프로필숙신산, 3-[디에톡시(메틸)실릴]프로필숙신산, 3-[디메톡시(페닐)실릴]프로필숙신산, 3-[디에톡시(페닐)실릴]프로필숙신산, 3-(트리메톡시실릴)프로필숙신산, 3-(트리에톡시실릴)프로필숙신산, 4-[디메톡시(메틸)실릴]부틸숙신산, 4-[디에톡시(메틸)실릴]부틸숙신산, 4-[디메톡시(페닐)실릴]부틸숙신산, 4-[디에톡시(페닐)실릴]부틸숙신산, 4-(트리메톡시실릴)부틸숙신산, 4-(트리에톡시실릴)부틸숙신산, 5-[디메톡시(메틸)실릴]펜틸숙신산, 5-[디에톡시(메틸)실릴]펜틸숙신산, 5-[디메톡시(페닐)실릴]펜틸숙신산, 5-[디에톡시(페닐)실릴]펜틸숙신산, 5-(트리메톡시실릴)펜틸숙신산, 5-(트리에톡시실릴)펜틸숙신산, 6-[디메톡시(메틸)실릴]헥실숙신산, 6-[디에톡시(메틸)실릴]헥실숙신산, 6-[디메톡시(페닐)실릴]헥실숙신산, 6-[디에톡시(페닐)실릴]헥실숙신산, 6-(트리메톡시실릴)헥실숙신산, 6-(트리에톡시실릴)헥실숙신산, 이들 숙신산 구조를 갖는 화합물의 무수물, 및 이들 숙신산이 글루타르산으로 된 화합물 유래의 구조 단위를 들 수 있다.
술포기 또는 그들의 유도체를 갖는 구조 단위로서, 5-[디메톡시(메틸)실릴]펜탄-1,2-디술폰산, 5-[디에톡시(메틸)실릴]펜탄-1,2-디술폰산, 5-[디메톡시(페닐)실릴]펜탄-1,2-디술폰산, 5-[디에톡시(페닐)실릴]펜탄-1,2-디술폰산, 5-(트리메톡시실릴)펜탄-1,2-디술폰산, 5-(트리에톡시실릴)펜탄-1,2-디술폰산 및 이들의 메틸에스테르, 에틸에스테르, n-프로필에스테르, 이소프로필에스테르, n-부틸에스테르, sec-부틸에스테르 및 t-부틸에스테르 유래의 구조 단위를 들 수 있다.
티올기 또는 그들의 유도체를 갖는 구조 단위로서, 3-[3-[디메톡시(메틸)실릴]프로필옥시]프로판-1,2-디티올, 3-[3-[디에톡시(메틸)실릴]프로필옥시]프로판-1,2-디티올, 3-[3-[디메톡시(페닐)실릴]프로필옥시]프로판-1,2-디티올, 3-[3-[디에톡시(페닐)실릴]프로필옥시]프로판-1,2-디티올, 3-[3-(트리메톡시실릴)프로필옥시]프로판-1,2-디티올, 3-[3-(트리에톡시실릴)프로필옥시]프로판-1,2-디티올 및 이들의 메틸티오에테르, 에틸티오에테르, n-프로필티오에테르, 이소프로필티오에테르, n-부틸티오에테르, sec-부틸티오에테르 및 t-부틸티오에테르 유래의 구조 단위를 들 수 있다.
페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 갖는 구조 단위로서, 3-[디메톡시(메틸)실릴]프로필기, 3-[디에톡시(메틸)실릴]프로필기, 3-[디메톡시(페닐)실릴]프로필기, 3-[디에톡시(페닐)실릴]프로필기, 3-(트리메톡시실릴)프로필기 또는 3-(트리에톡시실릴)프로필기를 갖는 카테콜, 레소르시놀, 히드로퀴논 또는 플로로글루시놀, 및 이들의 메틸에테르, 에틸에테르, n-프로필에테르, 이소프로필에테르, n-부틸에테르, sec-부틸에테르 및 t-부틸에테르 유래의 구조 단위를 들 수 있다.
카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 갖는 구조 단위 중, 상이한 종류의 기를 각각 하나씩 포함하는 것으로서, 1-카르복실-2-술포-5-(트리메톡시실릴)펜탄, 1-카르복실-2-머캅토-5-(트리메톡시실릴)펜탄, 1-술포-2-머캅토-5-(트리메톡시실릴)펜탄, 1-카르복실-2-히드록시-4-(트리메톡시실릴)벤젠, 1-술포-2-히드록시-4-(트리메톡시실릴)벤젠, 1-머캅토-2-히드록시-4-(트리메톡시실릴)벤젠 및 이들 치환기의 위치가 다른 위치 이성체, 부가적으로 이들의 메틸(티오)에스테르, 에틸(티오)에스테르, n-프로필(티오)에스테르, 이소프로필(티오)에스테르, n-부틸(티오)에스테르, sec-부틸(티오)에스테르, t-부틸(티오)에스테르, 메틸(티오)에테르, 에틸(티오)에테르, n-프로필(티오)에테르, 이소프로필(티오)에테르, n-부틸(티오)에테르, sec-부틸(티오)에테르, t-부틸(티오)에테르, 환상 (티오)에스테르 및 환상 (티오)에테르 유래의 구조 단위를 들 수 있다.
그 중에서도, 반도체 용액의 도포성 향상, 저히스테리시스 및 게이트 절연층의 내균열성 양립의 관점에서, 카르복실기 또는 그의 유도체를 적어도 2개, 또는 환상의 산무수물기를 적어도 하나 갖는 실란 화합물 유래의 구조 단위가 바람직하고, 숙신산, 숙신산 무수물 구조 또는 그들의 유도체를 갖는 실란 화합물 유래의 구조 단위가 보다 바람직하고, 숙신산 또는 숙신산 무수물 구조를 갖는 실란 화합물 유래의 구조 단위가 더욱 바람직하고, 3-[디메톡시(메틸)실릴]프로필숙신산, 3-[디에톡시(메틸)실릴]프로필숙신산, 3-[디메톡시(페닐)실릴]프로필숙신산, 3-[디에톡시(페닐)실릴]프로필숙신산, 3-(트리메톡시실릴)프로필숙신산, 3-(트리에톡시실릴)프로필숙신산 및 이들의 무수물 유래의 구조 단위가 더욱 바람직하고, 3-(트리메톡시실릴)프로필숙신산, 3-(트리에톡시실릴)프로필숙신산 및 이들의 무수물 유래의 구조 단위가 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산은, 추가로, 가교 구조의 도입에 의한 내균열성 향상의 관점에서, 하기 일반식 (4)로 표시되는 구조 단위를 갖는 것이 바람직하다.
Figure 112019046079112-pct00004
일반식 (4)에 있어서, R5는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 알케닐기를 나타낸다. R6은 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기 또는 실릴기를 나타낸다. n은 0 또는 1을 나타낸다. B1은 아크릴기 및/또는 메타크릴기끼리의 부가 반응 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다.
아크릴기 및/또는 메타크릴기끼리의 부가 반응 구조를 포함하는 유기기란, 일반식 (4)로 표시되는 구조 단위를 부여하는 실란 화합물인, 아크릴기 및/또는 메타크릴기를 갖는 실란 화합물에 포함되는 아크릴기 및/또는 메타크릴기가, 그들끼리 및/또는 후술하는 라디칼 중합성 화합물에 포함되는 아크릴기 및/또는 메타크릴기와 부가 반응한 것이다. 부가 반응은 광 또는 열에 의한 라디칼 중합에 수반하는 가교 반응이다.
일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산에 있어서, 전체 실란 구조 단위에서 차지하는 상기 일반식 (4)로 표시되는 구조 단위의 함유 비율은, 내균열성 향상의 관점에서, 5mol％ 이상이 바람직하고, 15mol％ 이상이 보다 바람직하고, 25mol％ 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 가교 밀도가 과잉으로 높은 경우, 포토리소그래피 공정에서의 현상 등의 웨트 프로세스에서 막이 팽윤되어, 패턴의 해상도가 저하된다. 이것을 방지하는 관점에서, 50mol％ 이하가 바람직하고, 45mol％ 이하가 보다 바람직하고, 40mol％ 이하가 더욱 바람직하다.
본 발명에 사용되는 일반식 (4)로 표시되는 구조 단위는, 실란 화합물로서 구체적으로 (3-아크릴옥시프로필)디메톡시메틸실란, (3-메타크릴옥시프로필)디메톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)디에톡시메틸실란, (3-메타크릴옥시프로필)디에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)디메톡시페닐실란, (3-메타크릴옥시프로필)디메톡시페닐실란, (3-아크릴옥시프로필)디에톡시페닐실란, (3-메타크릴옥시프로필)디에톡시페닐실란, (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)트리에톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리에톡시실란, (4-아크릴옥시부틸)디메톡시메틸실란, (4-메타크릴옥시부틸)디메톡시메틸실란, (4-아크릴옥시부틸)디에톡시메틸실란, (4-메타크릴옥시부틸)디에톡시메틸실란, (4-아크릴옥시부틸)디메톡시페닐실란, (4-메타크릴옥시부틸)디메톡시페닐실란, (4-아크릴옥시부틸)디에톡시페닐실란, (4-메타크릴옥시부틸)디에톡시페닐실란, (4-아크릴옥시부틸)트리메톡시실란, (4-메타크릴옥시부틸)트리메톡시실란, (4-아크릴옥시부틸)트리에톡시실란, (4-메타크릴옥시부틸)트리에톡시실란, (5-아크릴옥시펜틸)디메톡시메틸실란, (5-메타크릴옥시펜틸)디메톡시메틸실란, (5-아크릴옥시펜틸)디에톡시메틸실란, (5-메타크릴옥시펜틸)디에톡시메틸실란, (5-아크릴옥시펜틸)디메톡시페닐실란, (5-메타크릴옥시펜틸)디메톡시페닐실란, (5-아크릴옥시펜틸)디에톡시페닐실란, (5-메타크릴옥시펜틸)디에톡시페닐실란, (5-아크릴옥시펜틸)트리메톡시실란, (5-메타크릴옥시펜틸)트리메톡시실란, (5-아크릴옥시펜틸)트리에톡시실란, (5-메타크릴옥시펜틸)트리에톡시실란, (6-아크릴옥시헥실)디메톡시메틸실란, (6-메타크릴옥시헥실)디메톡시메틸실란, (6-아크릴옥시헥실)디에톡시메틸실란, (6-메타크릴옥시헥실)디에톡시메틸실란, (6-아크릴옥시헥실)디메톡시페닐실란, (6-메타크릴옥시헥실)디메톡시페닐실란, (6-아크릴옥시헥실)디에톡시페닐실란, (6-메타크릴옥시헥실)디에톡시페닐실란, (6-아크릴옥시헥실)트리메톡시실란, (6-메타크릴옥시헥실)트리메톡시실란, (6-아크릴옥시헥실)트리에톡시실란, (6-메타크릴옥시헥실)트리에톡시실란 유래의 구조가 아크릴기 및/또는 메타크릴기끼리 부가 반응한 구조 단위를 들 수 있다.
그 중에서도, 부가 반응의 반응성 관점에서, (3-아크릴옥시프로필)디메톡시메틸실란, (3-메타크릴옥시프로필)디메톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)디에톡시메틸실란, (3-메타크릴옥시프로필)디에톡시메틸실란, (3-아크릴옥시프로필)디메톡시페닐실란, (3-메타크릴옥시프로필)디메톡시페닐실란, (3-아크릴옥시프로필)디에톡시페닐실란, (3-메타크릴옥시프로필)디에톡시페닐실란, (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)트리에톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리에톡시실란 유래의 구조가 부가 반응한 구조 단위가 바람직하고, (3-아크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란, (3-아크릴옥시프로필)트리에톡시실란, (3-메타크릴옥시프로필)트리에톡시실란 유래의 구조가 부가 반응한 구조 단위가 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산은, 추가로 높은 절연성과 내균열성을 양립시키는 관점에서, 일반식 (1) 및 (4) 이외의 실란 화합물 유래의 구조 단위를 1종 이상 조합하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 말하는 절연성이란, 전기의 통과 어려움에 대한 지표이며, 체적 저항률이 108Ω·cm 이상인 막을 가리킨다.
일반식 (1) 및 (4) 이외의 실란 화합물로서 구체적으로, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 헥실트리메톡시실란, 헥실트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 옥타데실트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, p-톨릴트리메톡시실란, p-톨릴트리에톡시실란, 벤질트리메톡시실란, 벤질트리에톡시실란, α-나프틸트리메톡시실란, β-나프틸트리메톡시실란, α-나프틸트리에톡시실란, β-나프틸트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-클로로프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-클로로프로필트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 메틸페닐디메톡시실란, 메틸비닐디메톡시실란, 메틸비닐디에톡시실란, 3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-클로로프로필메틸디메톡시실란, 3-클로로프로필메틸디에톡시실란, 시클로헥실메틸디메톡시실란, 시클로헥실메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필디에톡시실란, 옥타데실메틸디메톡시실란, 옥타데실메틸디에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리플루오로에틸트리메톡시실란, 트리플루오로에틸트리에톡시실란, 트리플루오로에틸트리이소프로폭시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리이소프로폭시실란, 헵타데카플루오로데실트리메톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리에톡시실란, 헵타데카플루오로데실트리이소프로폭시실란, 트리데카플루오로옥틸트리에톡시실란, 트리데카플루오로옥틸트리메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸트리이소프로폭시실란, 트리플루오로에틸메틸디메톡시실란, 트리플루오로에틸메틸디에톡시실란, 트리플루오로에틸메틸디이소프로폭시실란, 트리플루오로프로필메틸디메톡시실란, 트리플루오로프로필메틸디에톡시실란, 트리플루오로프로필메틸디이소프로폭시실란, 헵타데카플루오로데실메틸디메톡시실란, 헵타데카플루오로데실메틸디에톡시실란, 헵타데카플루오로데실메틸디이소프로폭시실란, 트리데카플루오로옥틸메틸디메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸메틸디에톡시실란, 트리데카플루오로옥틸메틸디이소프로폭시실란, 트리플루오로에틸에틸디메톡시실란, 트리플루오로에틸에틸디에톡시실란, 트리플루오로에틸에틸디이소프로폭시실란, 트리플루오로프로필에틸디메톡시실란, 트리루오로프로필에틸디에톡시실란, 트리플루오로프로필에틸디이소프로폭시실란, 헵타데카플루오로데실에틸디메톡시실란, 헵타데카플루오로데실에틸디에톡시실란, 헵타데카플루오로데실에틸디이소프로폭시실란, 트리데카플루오로옥틸에틸디에톡시실란, 트리데카플루오로옥틸에틸디메톡시실란, 트리데카플루오로옥틸에틸디이소프로폭시실란, p-트리플루오로페닐트리에톡시실란, p-트리플루오로페닐트리메톡시실란 등에서 유래되는 구조 단위를 들 수 있다.
(폴리실록산의 제조 방법)
본 발명에 사용되는 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산은, 예를 들어 다음 방법으로 얻을 수 있다. 용매 중에 전체 실란 화합물을 용해시키고, 여기에 산 촉매 및 물을 1 내지 180분에 걸쳐 첨가한 후, 15 내지 80℃에서 1 내지 180분 가수 분해 반응시킨다. 가수 분해 반응 시의 온도는 15 내지 55℃가 보다 바람직하다. 이 반응액을 50℃ 이상, 용매의 비점 이하에서 1 내지 100시간 가열하고, 축합 반응을 행함으로써, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 얻을 수 있다.
또한, 가수 분해에 있어서의 각종 조건은, 반응 스케일, 반응 용기의 크기, 형상 등을 고려하여, 예를 들어 산 농도, 반응 온도, 반응 시간 등을 설정함으로써, 목적으로 하는 용도에 적합한 물성을 얻을 수 있다.
실란 화합물의 가수 분해 반응에 이용되는 산 촉매로서는, 포름산, 옥살산, 염산, 황산, 아세트산, 트리플루오로아세트산, 인산, 폴리인산, 다가 카르복실산 또는 그의 무수물, 이온 교환 수지 등의 산 촉매를 들 수 있다. 산 촉매의 함유량은, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산의 공중합 성분인 전체 실란 화합물 100질량부에 대하여 0.05질량부 이상이 바람직하고, 0.1질량부 이상이 보다 바람직하다. 또한, 10질량부 이하가 바람직하고, 5질량부 이하가 보다 바람직하다. 산 촉매의 함유량이 0.05질량부 이상이면, 가수 분해 반응이 충분히 진행되고, 또한 10질량부 이하이면, 급격한 반응을 억제할 수 있다.
가수 분해 반응에 사용되는 용매로서는, 유기 용매가 바람직하고, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 3-메틸-3-메톡시-1-부탄올 등의 알코올류, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸에테르 등의 에테르류, 메틸이소부틸케톤, 디이소부틸케톤 등의 케톤류, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류, 에틸아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부탄올아세테이트 등의 아세테이트류, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 시클로헥산 등의 방향족 또는 지방족 탄화수소 이외에도, γ-부티로락톤, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭시드 등을 들 수 있다. 용매의 양은, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산의 공중합 성분인 전체 실란 화합물 100질량부에 대하여, 50질량부 이상 500질량부 이하의 범위가 바람직하다. 50질량부 이상이면, 급격한 반응을 억제할 수 있고, 500질량부 이하이면, 가수 분해를 충분히 진행시킬 수 있다.
또한, 가수 분해에 사용되는 물로서는, 이온 교환수가 바람직하다. 물의 양은 임의로 선택 가능하지만, 실란 화합물 중의 알콕시기와 당량 몰의 물에 더하여, 산무수물기나 에폭시기 등이 가수 분해되는 구조를 갖는 실란 화합물을 사용하는 경우에는, 가수 분해되는 관능기와 당량 몰 이상의 물을 더 첨가하는 것이 좋다. 폴리실록산의 중합도를 높이기 위해서, 재가열 또는 염기 촉매의 첨가를 행하는 것도 가능하다.
일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산이 일반식 (1) 및/또는 (4)로 표시되는 구조 단위를 포함하는 것은, 원소 분석, 핵자기 공명 분석, 적외 분광 분석 등의 각종 유기 분석 방법을 단독 또는 복수 조합함으로써 판정할 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 1종 또는 2종 이상 포함해도 된다. 또한, 1종 이상의 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산과 1종 이상의 상기 실란 화합물을 혼합하여 사용해도 된다.
(그 밖의 성분)
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, FET의 역치 전압과 히스테리시스 저감의 관점에서, 금속 원자와 산소 원자의 결합을 포함하는 금속 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 금속 화합물은, 금속 원자와 산소 원자의 결합을 포함하는 것이면 특별히 제한은 없고, 예를 들어 금속 산화물, 금속 수산화물 등이 예시된다. 금속 화합물에 포함되는 금속 원자는, 금속 킬레이트를 형성하는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 마그네슘, 알루미늄, 티타늄, 크롬, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 갈륨, 지르코늄, 루테늄, 팔라듐, 인듐, 하프늄, 백금 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 입수 용이성, 비용, 금속 킬레이트의 안정성의 점으로부터 알루미늄이 바람직하다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층에 있어서, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 주체로 하는 탄소 원자와 규소 원자의 합계 100질량부에 대하여, 상기 금속 원자를 0.5질량부 이상 180질량부 이하 포함하는 것이 바람직하다. 이 범위임으로써, FET의 저역치 전압과 저히스테리시스를 양립시킬 수 있다. 더 바람직한 범위는, 탄소 원자와 규소 원자의 합계 100질량부에 대하여 상기 금속 원자가 1질량부 이상 60질량부 이하의 범위이다. 더욱 바람직하게는, 탄소 원자와 규소 원자의 합계 100질량부에 대하여 상기 금속 원자가 2질량부 이상 30질량부 이하의 범위이다. 이 범위로 함으로써, 역치 전압과 히스테리시스의 저감 효과가 보다 커진다.
게이트 절연층 중의 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 주체로 하는 탄소 원자와 규소 원자의 합계 100질량부에 대한 상기 금속 원자의 질량비는, X선 광전자 분광(XPS)에 의해 판정할 수 있다.
또한, 게이트 절연층에 있어서의 원자(탄소 원자, 규소 원자, 금속 원자)의 함유 비율의 관계는 대략적인 경향이며, 예를 들어 금속 원자의 종류 등에 따라서는 반드시 상술한 관계가 만족되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 추가로 감광성 유기 성분으로서 라디칼 중합성 화합물의 부가 반응체를 포함할 수 있다.
라디칼 중합성 화합물이란, 분자 중에 복수의 에틸렌성 불포화 이중 결합기를 갖는 화합물을 말한다. UV광의 조사에 의해, 후술하는 광중합 개시제로부터 발생하는 라디칼에 의해, 라디칼 중합성 화합물의 라디칼 중합이 진행되고, 게이트 절연층의 가교 밀도가 향상되어, 경도를 향상시킬 수 있다.
라디칼 중합성 화합물로서는, 라디칼 중합이 진행되기 쉬운, (메트)아크릴기를 갖는 화합물이 바람직하다. UV광의 조사 시의 감도 향상 및 게이트 절연층의 경도 향상의 관점에서, (메트)아크릴기를 분자 내에 2개 이상 갖는 화합물이 보다 바람직하다.
라디칼 중합성 화합물로서는, 예를 들어 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판디(메트)아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트, 1,3-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트, 1,10-데칸디올디(메트)아크릴레이트, 디메틸올-트리시클로데칸디(메트)아크릴레이트, 에톡시화 글리세린트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 에톡시화 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨헵타(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨옥타(메트)아크릴레이트, 테트라펜타에리트리톨노나(메트)아크릴레이트, 테트라펜타에리트리톨데카(메트)아크릴레이트, 펜타펜타에리스리톨운데카(메트)아크릴레이트, 펜타펜타에리스리톨도데카(메트)아크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디(메트)아크릴레이트, 2,2-비스[4-(3-(메트)아크릴옥시-2-히드록시프로폭시)페닐]프로판, 1,3,5-트리스((메트)아크릴옥시에틸)이소시아누르산, 1,3-비스((메트)아크릴옥시에틸)이소시아누르산, 9,9-비스[4-(2-(메트)아크릴옥시에톡시)페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(3-(메트)아크릴옥시프로폭시)페닐]플루오렌 혹은 9,9-비스(4-(메트)아크릴옥시페닐)플루오렌 또는 그들의 산 변성체, 에틸렌옥시드 변성체 또는 프로필렌옥시드 변성체를 들 수 있다. UV광의 조사 시의 감도 향상 및 경화막의 경도 향상의 관점에서, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨헵타(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨옥타(메트)아크릴레이트, 2,2-비스[4-(3-(메트)아크릴옥시-2-히드록시프로폭시)페닐]프로판, 1,3,5-트리스((메트)아크릴옥시에틸)이소시아누르산, 1,3-비스((메트)아크릴옥시에틸)이소시아누르산, 9,9-비스[4-(2-(메트)아크릴옥시에톡시)페닐]플루오렌, 9,9-비스[4-(3-(메트)아크릴옥시프로폭시)페닐]플루오렌 혹은 9,9-비스(4-(메트)아크릴옥시페닐)플루오렌 또는 그들의 산 변성체, 에틸렌옥시드 변성체 혹은 프로필렌옥시드 변성체가 바람직하다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 추가로 감광성 유기 성분으로서, UV광의 조사에 의해 결합 개열 및/또는 반응하여 라디칼을 발생하는 화합물(이하, 「광중합 개시제」라고 함)을 포함할 수 있다.
광중합 개시제를 포함함으로써, 전술한 라디칼 중합성 화합물의 라디칼 중합이 진행되고, UV광의 조사 시의 부가 반응을 촉진시킬 수 있다.
광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤질케탈계 광중합 개시제, α-히드록시케톤계 광중합 개시제, α-아미노케톤계 광중합 개시제, 아실포스핀옥시드계 광중합 개시제, 옥심에스테르계 광중합 개시제, 아크리딘계 광중합 개시제, 티타노센계 광중합 개시제, 벤조페논계 광중합 개시제, 아세토페논계 광중합 개시제, 방향족 케토에스테르계 광중합 개시제 또는 벤조산에스테르계 광중합 개시제가 바람직하고, UV광의 조사 시의 감도 향상의 관점에서, α-히드록시케톤계 광중합 개시제, α-아미노케톤계 광중합 개시제, 아실포스핀옥시드계 광중합 개시제, 옥심에스테르계 광중합 개시제, 아크리딘계 광중합 개시제 또는 벤조페논계 광중합 개시제가 보다 바람직하고, α-아미노케톤계 광중합 개시제, 아실포스핀옥시드계 광중합 개시제, 옥심에스테르계 광중합 개시제가 더욱 바람직하다.
벤질케탈계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온을 들 수 있다.
α-히드록시케톤계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 1-[4-(2-히드록시에톡시)페닐]-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온 또는 2-히드록시-1-[4-[4-(2-히드록시-2-메틸프로피오닐)벤질]페닐]-2-메틸프로판-1-온을 들 수 있다.
α-아미노케톤계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온, 2-디메틸아미노-2-(4-메틸벤질)-1-(4-모르폴리노페닐)-부탄-1-온 또는 3,6-비스(2-메틸-2-모르폴리노프로피오닐)-9-옥틸-9H-카르바졸을 들 수 있다.
아실포스핀옥시드계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐포스핀옥시드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥시드 또는 비스(2,6-디메톡시벤조일)-(2,4,4-트리메틸펜틸)포스핀옥시드를 들 수 있다.
옥심에스테르계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 1-페닐프로판-1,2-디온-2-(O-에톡시카르보닐)옥심, 1-페닐부탄-1,2-디온-2-(O-메톡시카르보닐)옥심, 1,3-디페닐프로판-1,2,3-트리온-2-(O-에톡시카르보닐)옥심, 1-[4-(페닐티오)페닐]옥탄-1,2-디온-2-(O-벤조일)옥심, 1-[4-[4-(카르복시페닐)티오]페닐]프로판-1,2-디온-2-(O-아세틸)옥심, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]에타논-1-(O-아세틸)옥심, 1-[9-에틸-6-[2-메틸-4-[1-(2,2-디메틸-1,3-디옥솔란-4-일)메틸옥시]벤조일]-9H-카르바졸-3-일]에타논-1-(O-아세틸)옥심 또는 1-(9-에틸-6-니트로-9H-카르바졸-3-일)-1-[2-메틸-4-(1-메톡시프로판-2-일옥시)페닐]메타논-1-(O-아세틸)옥심을 들 수 있다.
아크리딘계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 1,7-비스(아크리딘-9-일)-n-헵탄을 들 수 있다.
티타노센계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 비스(η5-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스[2,6-디플루오로)-3-(1H-피롤-1-일)페닐]티타늄(IV) 또는 비스(η5-3-메틸-2,4-시클로펜타디엔-1-일)-비스(2,6-디플루오로페닐)티타늄(IV)을 들 수 있다.
벤조페논계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 4-페닐벤조페논, 4,4-디클로로벤조페논, 4-히드록시벤조페논, 알킬화 벤조페논, 3,3',4,4'-테트라키스(t-부틸퍼옥시카르보닐)벤조페논, 4-메틸벤조페논, 디벤질케톤 또는 플루오레논을 들 수 있다.
아세토페논계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2,2-디에톡시아세토페논, 2,3-디에톡시아세토페논, 4-t-부틸디클로로아세토페논, 벤잘아세토페논 또는 4-아지도벤잘아세토페논을 들 수 있다.
방향족 케토에스테르계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 2-페닐-2-옥시아세트산메틸을 들 수 있다.
벤조산에스테르계 광중합 개시제로서는, 예를 들어 4-디메틸아미노벤조산에틸, 4-디메틸아미노벤조산(2-에틸)헥실, 4-디에틸아미노벤조산에틸 또는 2-벤조일벤조산메틸을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 추가로 감광성 유기 성분으로서, 광에 의해 산을 발생하는 화합물(이하, 「광산 발생제」라고 함)을 함유해도 된다. 광산 발생제로서는, 오늄염 화합물, 할로겐 함유 화합물, 디아조케톤 화합물, 디아조메탄 화합물, 술폰 화합물, 술폰산에스테르 화합물, 술폰이미드 화합물 등을 예로서 들 수 있다.
광산 발생제로서 사용하는 오늄염 화합물의 구체적인 예로서는, 디아조늄염, 암모늄염, 요오도늄염, 술포늄염, 포스포늄염, 옥소늄염 등을 들 수 있다. 바람직한 오늄염으로서는 디페닐요오도늄트리플레이트, 디페닐요오도늄피렌술포네이트, 디페닐요오도늄도데실벤젠술포네이트, 트리페닐술포늄트리플레이트(상품명 「TPS-105」 미도리 가가꾸(주)제), 4-t-부틸페닐디페닐술포늄트리플레이트(상품명 「WPAG-339」 와코 쥰야꾸 고교(주)제), 4-메톡시페닐디페닐술포늄트리플레이트(상품명 「WPAG-370」 와코 쥰야꾸 고교(주)제), 트리페닐술포늄노나플레이트(상품명 「TPS-109」 미도리 가가꾸(주)제), 트리페닐술포늄헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술포늄나프탈렌술포네이트, (히드록시페닐)벤질메틸술포늄톨루엔술포네이트 등을 들 수 있다.
광산 발생제로서 사용하는 할로겐 함유 화합물의 구체적인 예로서는, 할로알킬기 함유 탄화수소 화합물, 할로알킬기 함유 헤테로 환상 화합물 등을 들 수 있다. 바람직한 할로겐 함유 화합물로서는 1,1-비스(4-클로로페닐)-2,2,2-트리클로로에탄, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-나프틸-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진 등을 들 수 있다.
광산 발생제로서 사용하는 디아조케톤 화합물의 구체적인 예로서는, 1,3-디케토-2-디아조 화합물, 디아조벤조퀴논 화합물, 디아조나프토퀴논 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 디아조나프토퀴논 화합물이, 패턴 가공 정밀도나 얻어지는 게이트 절연층의 내균열성의 관점에서 바람직하다. 바람직한 디아조케톤 화합물은 1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산과 2,2,3,4,4'-펜타히드록시벤조페논의 에스테르, 1,2-나프토퀴논디아지드-4-술폰산과 1,1,1-트리스(4-히드록시페닐)에탄의 에스테르 등을 들 수 있다.
광산 발생제로서 사용하는 디아조메탄 화합물의 구체적인 예로서는, 비스(트리플루오로메틸술포닐)디아조메탄, 비스(시클로헥실술포닐)디아조메탄, 비스(페닐술포닐)디아조메탄, 비스(p-톨릴술포닐)디아조메탄, 비스(2,4-크실릴술포닐)디아조메탄, 비스(p-클로로페닐술포닐)디아조메탄, 메틸술포닐-p-톨루엔술포닐디아조메탄, 시클로헥실술포닐(1,1-디메틸에틸술포닐)디아조메탄, 비스(1,1-디메틸에틸술포닐)디아조메탄, 페닐술포닐(벤조일)디아조메탄 등을 들 수 있다.
광산 발생제로서 사용하는 술폰 화합물의 구체적인 예로서는, β-케토술폰 화합물, β-술포닐술폰 화합물 등을 들 수 있다. 바람직한 술폰 화합물로서는, 4-트리스페나실술폰, 메시틸페나실술폰, 비스(페닐술포닐)메탄 등을 들 수 있다.
광산 발생제로서 사용하는 술폰산에스테르 화합물의 예로서는, 알킬술폰산에스테르, 할로알킬술폰산에스테르, 아릴술폰산에스테르, 이미노술포네이트 등을 들 수 있다. 구체적인 예로서는 벤조인토실레이트, 피로갈롤트리메실레이트, 니트로벤질-9,10-디에톡시안트라센-2-술포네이트 등을 들 수 있다.
광산 발생제로서 사용하는 술폰이미드 화합물의 구체적인 예로서는, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)숙신이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)프탈이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)디페닐말레이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)-7-옥사비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵탄-5,6-옥시-2,3-디카르복실이미드, N-(트리플루오로메틸술포닐옥시)나프틸디카르복실이미드, N-(캄포술포닐옥시)숙신이미드, N-(캄포술포닐옥시)프탈이미드, N-(캄포술포닐옥시)디페닐말레이미드, N-(캄포술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(캄포술포닐옥시)-7-옥사비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(캄포술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵탄-5,6-옥시-2,3-디카르복실이미드, N-(캄포술포닐옥시)나프틸디카르복실이미드, N-(4-메틸페닐술포닐옥시)숙신이미드, N-(4-메틸페닐술포닐옥시)프탈이미드, N-(4-메틸페닐술포닐옥시)디페닐말레이미드, N-(4-메틸페닐술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(4-메틸페닐술포닐옥시)-7-옥사비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(4-메틸페닐술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵탄-5,6-옥시-2,3-디카르복실이미드, N-(4-메틸페닐술포닐옥시)나프틸디카르복실이미드, N-(2-트리플루오로메틸페닐술포닐옥시)숙신이미드, N-(2-트리플루오로메틸페닐술포닐옥시)프탈이미드, N-(2-트리플루오로메틸페닐술포닐옥시)디페닐말레이미드, N-(2-트리플루오로메틸페닐술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(2-트리플루오로메틸페닐술포닐옥시)-7-옥사비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(2-트리플루오로메틸페닐술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵탄-5,6-옥시-2,3-디카르복실이미드, N-(2-트리플루오로메틸페닐술포닐옥시)나프틸디카르복실이미드, N-(4-플루오로페닐술포닐옥시)숙신이미드, N-(2-플루오로페닐술포닐옥시)프탈이미드, N-(4-플루오로페닐술포닐옥시)디페닐말레이미드, N-(4-플루오로페닐술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(4-플루오로페닐술포닐옥시)-7-옥사비시클로[2.2.1]헵트-5-엔-2,3-디카르복실이미드, N-(4-플루오로페닐술포닐옥시)비시클로[2.2.1]헵탄-5,6-옥시-2,3-디카르복실이미드, N-(4-플루오로페닐술포닐옥시)나프틸디카르복실이미드 등을 들 수 있다.
상기 이외에도 광산 발생제로서, 5-노르보르넨-2,3-디카르복시이미딜트리플레이트(상품명 「NDI-105」, 미도리 가가꾸(주)제), 5-노르보르넨-2,3-디카르복시이미딜토실레이트(상품명 「NDI-101」, 미도리 가가꾸(주)제), 4-메틸페닐술포닐옥시이미노-α-(4-메톡시페닐)아세토니트릴(상품명 「PAI-101」, 미도리 가가꾸(주)제), 트리플루오로메틸술포닐옥시이미노-α-(4-메톡시페닐)아세토니트릴(상품명 「PAI-105」, 미도리 가가꾸(주)제), 9-캄파술포닐옥시이미노-α-4-메톡시페닐아세토니트릴(상품명 「PAI-106」, 미도리 가가꾸(주)제), 1,8-나프탈이미딜부탄술포네이트(상품명 「NAI-1004」, 미도리 가가꾸(주)제), 1,8-나프탈이미딜토실레이트(상품명 「NAI-101」, 미도리 가가꾸(주)제), 1,8-나프탈이미딜트리플레이트(상품명 「NAI-105」, 미도리 가가꾸(주)제), 1,8-나프탈이미딜노나플루오로부탄술포네이트(상품명 「NAI-109」, 미도리 가가꾸(주)제), 디페닐(4-메톡시페닐)술포늄트리플루오로메탄술포네이트(상품명 「WPAG-370」, 와코 쥰야쿠(주)제), 상품명 「WPAG-339」(와코 쥰야쿠(주)제), 상품명 「TPS-105」, 「TPS-109」(미도리 가가꾸(주)제), 디페닐요오도늄피렌술포네이트 등을 들 수 있다. 이들 중, 특히 바람직하게는 TPS-105, WPAG-339, WPAG-370, TPS-109, 디페닐요오도늄피렌술포네이트, NDI-105, PAI-101, NAI-105이다.
또한, 광중합 개시제 및 광산 발생제는, 감광성 유기 성분인 증감제와 조합하여 사용되는 것이 바람직하다. 증감제는, 광퇴색 반응에서 착색을 발생하지 않기 때문에, 게이트 절연층 중에서도 높은 투명성을 유지하면서, 고감도화를 달성할 수 있다. 증감제로서는 특별히 제한은 없으며 공지된 재료를 사용할 수 있지만, 9,10-이치환 안트라센계 화합물이 특히 바람직하다.
9,10-이치환 안트라센계 화합물로서는, 9,10-디페닐안트라센, 9,10-비스(4-메톡시페닐)안트라센, 9,10-비스(트리페닐실릴)안트라센, 9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 9,10-디프로폭시안트라센, 9,10-디부톡시안트라센, 9,10-디펜틸옥시안트라센, 2-t-부틸-9,10-디부톡시안트라센, 9,10-비스(트리메틸실릴에티닐)안트라센 등을 들 수 있다. 이들 중에서 특히 바람직한 화합물은, 9,10-디메톡시안트라센, 9,10-디에톡시안트라센, 9,10-디프로폭시안트라센, 9,10-디부톡시안트라센이다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 추가로 감광성 유기 성분으로서, 연쇄 이동제의 부가 반응체를 포함할 수 있다.
연쇄 이동제란, UV광의 조사 시의 라디칼 중합에 의해 얻어지는 중합체쇄의, 중합체 성장 말단으로부터 라디칼을 수취하고, 다른 중합체쇄로의 라디칼 이동을 개재하는 것이 가능한 화합물을 말한다.
연쇄 이동제를 포함함으로써, UV광의 조사 시의 감도를 향상시킬 수 있다. 이것은, UV광의 조사에 의해 발생한 라디칼이, 연쇄 이동제에 의해 다른 중합체쇄로 라디칼 이동함으로써, 막의 심부까지 라디칼 가교를 행하기 때문이라고 추측된다.
연쇄 이동제로서는, 티올계 연쇄 이동제가 바람직하다. 티올계 연쇄 이동제로서는, 예를 들어 β-머캅토프로피온산, β-머캅토프로피온산메틸, β-머캅토프로피온산에틸, β-머캅토프로피온산2-에틸헥실, β-머캅토프로피온산n-옥틸, β-머캅토프로피온산메톡시부틸, β-머캅토프로피온산스테아릴, β-머캅토프로피온산이소노닐, β-머캅토부탄산, β-머캅토부탄산메틸, β-머캅토부탄산에틸, β-머캅토부탄산2-에틸헥실, β-머캅토부탄산n-옥틸, β-머캅토부탄산메톡시부틸, β-머캅토부탄산스테아릴, β-머캅토부탄산이소노닐, 티오글리콜산메틸, 티오글리콜산n-옥틸, 티오글리콜산메톡시부틸, 1,4-비스(3-머캅토부타노일옥시)부탄, 1,4-비스(3-머캅토프로피오닐옥시)부탄, 1,4-비스(티오글리콜로일옥시)부탄, 에틸렌글리콜비스(티오글리콜레이트), 트리메틸올에탄트리스(3-머캅토프로피오네이트), 트리메틸올에탄트리스(3-머캅토부티레이트), 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토프로피오네이트), 트리메틸올프로판트리스(3-머캅토부티레이트), 트리메틸올프로판트리스(티오글리콜레이트), 1,3,5-트리스[(3-머캅토프로피오닐옥시)에틸]이소시아누르산, 1,3,5-트리스[(3-머캅토부타노일옥시)에틸]이소시아누르산, 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토프로피오네이트), 펜타에리트리톨테트라키스(3-머캅토부티레이트), 펜타에리트리톨테트라키스(티오글리콜레이트), 디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토프로피오네이트) 또는 디펜타에리트리톨헥사키스(3-머캅토부티레이트)를 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 추가로 감광성 유기 성분으로서, 중합 금지제를 포함할 수 있다.
중합 금지제란, UV광의 조사 시에 발생한 라디칼, 또는 UV광 조사 시의 라디칼 중합에 의해 얻어지는 중합체쇄의, 중합체 성장 말단의 라디칼을 포착하고, 안정 라디칼로서 유지함으로써, 라디칼 중합을 정지시키는 것이 가능한 화합물을 말한다.
중합 금지제를 적량 함유시킴으로써, UV광 조사 시에 발생하는 과잉량의 라디칼을 억제하여, 라디칼 중합을 제어할 수 있다.
중합 금지제로서는, 페놀계 중합 금지제가 바람직하다. 페놀계 중합 금지제로서는, 예를 들어 4-메톡시페놀, 1,4-히드로퀴논, 1,4-벤조퀴논, 2-t-부틸-4-메톡시페놀, 3-t-부틸-4-메톡시페놀, 4-t-부틸카테콜, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 2,5-디-t-부틸-1,4-히드로퀴논 혹은 2,5-디-t-아밀-1,4-히드로퀴논 또는 "IRGANOX"(등록 상표) 1010, 동 1035, 동 1076, 동 1098, 동 1135, 동 1330, 동 1726, 동 1425, 동 1520, 동 245, 동 259, 동 3114, 동 565 또는 동 295(이상, 모두 BASF 재팬(주)제)를 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 추가로 입자를 함유해도 된다. 입자는 게이트 절연층의 평탄성의 관점에서, 입자 직경 100nm 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50nm 이하이다. 입자 직경이란, 수 평균으로서의 평균 입자 직경을 나타내고, 입자를 건조 후, 소성시키고, 얻어진 입자의 비표면적을 측정한 후에, 입자를 구라고 가정하여 비표면적으로부터 평균 입자 직경을 구한다. 사용하는 기기는 특별히 한정되지 않지만, 아삽 2020(마이크로매트릭스사제) 등을 사용할 수 있다. 입자의 구체예로서, 실리카 입자, 티타니아 입자, 티타늄산바륨 입자, 지르코니아 입자, 황산바륨 입자 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 필요에 따라서 점도 조정제, 계면 활성제, 안정화제 등을 함유할 수 있다. 또한, 잔류 용매를 함유하고 있어도 상관없다.
계면 활성제로서는, 예를 들어 불소계 계면 활성제, 실리콘계 계면 활성제, 폴리알킬렌옥시드계 계면 활성제, 아크릴계 계면 활성제 등을 들 수 있다.
불소계 계면 활성제의 구체적인 예로서는, 메가팍 F142D, 동 F172, 동 F173, 동 F183(이상, 다이닛본 잉크 가가꾸 고교(주)제), NBX-15, FTX-218, DFX-18((주) 네오스제) 등을 들 수 있다. 또한, 실리콘계 계면 활성제로서는, BYK-333(빅케미·재팬(주)제) 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층의 막 두께는 0.01㎛ 이상 5㎛ 이하가 바람직하고, 0.05㎛ 이상 1㎛ 이하가 보다 바람직하다. 이 범위의 막 두께로 함으로써, 균일한 박막 형성이 용이해지고, 또한 게이트 전압에 의해 제어할 수 없는 소스·드레인간 전류를 억제하고, FET의 온/오프비를 보다 높일 수 있다. 막 두께는, 광간섭식 막 두께 측정 장치에 의해 기판 상의 면 내 10점 이상을 측정하고, 그의 산술 평균으로부터 구할 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 비유전율이 3 이상 100 이하인 것이 바람직하다. 비유전율이 클수록 FET의 역치 전압을 작게 할 수 있다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은, 알칼리 금속이나 알칼리 토금속, 할로겐 이온의 농도가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는 중금속, 할로겐 이온이 모두 게이트 절연층 전체의 100ppm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1ppm 이하, 더욱 바람직하게는 0.1ppm 이하이다.
본 발명에 있어서의 게이트 절연층은 단층 또는 복수층으로 구성된다. 복수층의 경우에는, 본 발명에 있어서의 게이트 절연층을 복수 적층해도 되고, 본 발명에 있어서의 게이트 절연층과 공지된 게이트 절연층을 적층해도 된다.
또한, 게이트 절연층과 후술하는 반도체층 사이에 배향성층을 마련할 수도 있다. 배향성층에는, 실란 화합물, 티타늄 화합물, 유기산, 헤테로 유기산 등, 공지된 재료를 사용할 수 있고, 특히 유기 실란 화합물이 바람직하다.
<제2 절연층>
본 발명의 실시 형태에 따른 FET는, 후술하는 반도체층에 대하여 게이트 절연층과 반대측에 제2 절연층을 가져도 된다. 여기서, 반도체층에 대하여 게이트 절연층과 반대측은, 예를 들어 반도체층의 상측에 게이트 절연층을 갖는 경우에는 반도체층의 하측을 가리킨다. 이에 의해, 역치 전압이나 히스테리시스를 저감시킬 수 있어, 고성능 FET가 얻어진다. 제2 절연층에 사용되는 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 산화실리콘, 알루미나 등의 무기 재료, 폴리이미드나 그의 유도체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리불화비닐리덴, 폴리실록산이나 그의 유도체, 폴리비닐페놀이나 그의 유도체 등 등의 중합체 재료, 또는 무기 재료 분말과 중합체 재료의 혼합물이나 유기 저분자 재료와 중합체 재료의 혼합물을 들 수 있다. 폴리실록산을 포함하는 절연층으로서는, 본 발명에 있어서의 게이트 절연층도 포함된다. 이들 중에서도, 잉크젯 등의 도포법으로 제작할 수 있는 중합체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 폴리플루오로에틸렌, 폴리노르보르넨, 폴리실록산, 폴리이미드, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트 또는 이들의 유도체, 폴리아크릴산 유도체, 폴리메타크릴산 유도체, 또는 이들을 포함하는 공중합체를 사용하면, 역치 전압 및 히스테리시스 저감 효과가 보다 커지기 때문에 바람직하고, 폴리아크릴산 유도체, 폴리메타크릴산 유도체, 또는 이들을 포함하는 공중합체가 특히 바람직하다.
제2 절연층의 막 두께는 일반적으로는 50nm 내지 10㎛, 바람직하게는 100nm 내지 3㎛이다. 제2 절연층은 단층이어도 복수층이어도 된다. 또한, 하나의 층을 복수의 절연성 재료로 형성해도 되고, 복수의 절연성 재료를 적층하여 형성해도 상관없다.
상기 제2 절연층의 형성 방법으로서는, 특별히 한정되지 않고, 저항 가열 증착, 전자선, 스퍼터링, CVD 등 건식 방법을 사용하는 것도 가능하지만, 제조 비용이나 대면적에 대한 적합의 관점에서 도포법을 사용하는 것이 바람직하다. 도포법으로서, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바 코팅법, 주형법, 인쇄 전사법, 침지 인상법, 잉크젯법 등의 공지된 도포 방법을 들 수 있다.
<반도체층>
반도체층에 사용되는 재료는 유기 반도체 및/또는 카본 재료이다. 이들은, 캐리어 이동도가 높은 재료가 바람직하게 사용되고, 또한 저비용이며 간편한 도포 프로세스를 적용할 수 있는 점에서 바람직하다.
유기 반도체로서는, 구체적으로 폴리-3-헥실티오펜, 폴리벤조티오펜 등의 폴리티오펜류, 폴리(2,5-비스(2-티에닐)-3,6-디펜타데실티에노[3,2-b]티오펜), 폴리(4,8-디헥실-2,6-비스(3-헥실티오펜-2-일)벤조[1,2-b:4,5-b']디티오펜), 폴리(4-옥틸-2-(3-옥틸티오펜-2-일)티아졸), 폴리(5,5'-비스(4-옥틸티아졸-2-일)-2,2'-비티오펜) 등의 티오펜 유닛을 주쇄 중에 포함하는 화합물; 폴리피롤류; 폴리(p-페닐렌비닐렌) 등의 폴리(p-페닐렌비닐렌)류; 폴리아닐린류; 폴리아세틸렌류; 폴리디아세틸렌류; 폴리카르바졸류; 폴리푸란, 폴리벤조푸란 등의 폴리푸란류; 피리딘, 퀴놀린, 페난트롤린, 옥사졸, 옥사디아졸 등의 질소 함유 방향환을 구성 단위로 하는 폴리헤테로아릴류; 안트라센, 피렌, 나프타센, 펜타센, 헥사센, 루브렌 등의 축합 다환 방향족 화합물; 푸란, 티오펜, 벤조티오펜, 디벤조푸란, 피리딘, 퀴놀린, 페난트롤린, 옥사졸, 옥사디아졸 등의 복소 방향족 화합물; 4,4'-비스(N-(3-메틸페닐)-N-페닐아미노)비페닐로 대표되는 방향족 아민 유도체; 비스(N-알릴카르바졸) 또는 비스(N-알킬카르바졸) 등의 비스카르바졸 유도체; 피라졸린 유도체; 스틸벤계 화합물; 히드라존계 화합물; 구리프탈로시아닌 등의 금속 프탈로시아닌류; 구리포르피린 등의 금속 포르피린류; 디스티릴벤젠 유도체; 아미노스티릴 유도체; 방향족 아세틸렌 유도체; 나프탈렌-1,4,5,8-테트라카르복실산디이미드, 페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실산디이미드 등의 축합환 테트라카르복실산디이미드류; 멜로시아닌, 페녹사진, 로다민 등의 유기 색소; 등을 들 수 있다. 이들을 2종 이상 함유해도 된다.
카본 재료로서는, 카본 나노튜브(CNT), 그래핀, 풀러렌 등을 들 수 있지만, 도포 프로세스에 대한 적성이나 저히스테리시스의 점에서 CNT가 바람직하다.
CNT로서는, 1매의 탄소막(그래핀·시트)이 원통상으로 감긴 단층 CNT, 2매의 그래핀·시트가 동심원상으로 감긴 2층 CNT, 복수의 그래핀·시트가 동심원상으로 감긴 다층 CNT 중 어느 것을 사용해도 되고, 이들을 2종 이상 사용해도 된다. 반도체의 특성을 나타낸다는 관점에서 단층 CNT를 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 단층 CNT가 반도체형 단층 CNT를 90질량％ 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 단층 CNT가 반도체형 단층 CNT를 95질량％ 이상 포함하는 것이다.
반도체형 단층 CNT의 함유 비율은, 가시-근적외 흡수 스펙트럼의 흡수 면적비에 의해 산출할 수 있다. CNT는 아크 방전법, 화학 기상 성장법(CVD법), 레이저·어블레이션법 등의 방법에 의해 얻을 수 있다.
또한, CNT 표면의 적어도 일부에 공액계 중합체가 부착된 CNT 복합체는, 용액 중에서의 분산 안정성이 우수하고, 저히스테리시스가 얻어지기 때문에, 특히 바람직하다.
공액계 중합체가 CNT의 표면의 적어도 일부에 부착된 상태란, CNT 표면의 일부, 또는 전부를 공액계 중합체가 피복한 상태를 의미한다. 공액계 중합체가 CNT를 피복할 수 있는 것은 각각의 공액계 구조에서 유래되는 π 전자 구름이 겹침으로써 상호 작용이 발생하기 때문이라고 추측된다. CNT가 공액계 중합체로 피복되어 있는지 여부는, 피복된 CNT의 반사색이 피복되어 있지 않은 CNT의 색으로부터 공액계 중합체의 색에 가까워짐으로써 판별할 수 있다. 정량적으로는 원소 분석이나 X선 광전자 분광법 등에 의해 부착물의 존재와 CNT에 대한 부착물의 질량비를 동정할 수 있다. 또한, CNT에 부착시키는 공액계 중합체는, 분자량, 분자량 분포나 구조에 관계없이 사용할 수 있다.
공액계 중합체를 CNT에 부착시키는 방법은, (I) 용융된 공액계 중합체 중에 CNT를 첨가하여 혼합하는 방법, (II) 공액계 중합체를 용매 중에 용해시키고, 이 중에 CNT를 첨가하여 혼합하는 방법, (III) CNT를 용매 중에서 미리 초음파 등으로 예비 분산해둔 것에 공액계 중합체를 첨가하여 혼합하는 방법, (IV) 용매 중에 공액계 중합체와 CNT를 넣고, 이 혼합계에 초음파를 조사하여 혼합하는 방법 등을 들 수 있다. 본 발명에서는, 복수의 방법을 조합해도 된다.
본 발명에 있어서 CNT의 길이는, 소스 전극과 드레인 전극간의 거리(채널 길이)보다도 짧은 것이 바람직하다. CNT의 평균 길이는 채널 길이에 의존하지만, 바람직하게는 2㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다. 일반적으로 시판되고 있는 CNT는 길이에 분포가 있고, 채널 길이보다도 긴 CNT가 포함되는 경우가 있기 때문에, CNT를 채널 길이보다도 짧게 하는 공정을 부가하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 질산, 황산 등에 의한 산 처리, 초음파 처리 또는 동결 분쇄법 등에 의해 단섬유상으로 커트하는 방법이 유효하다. 또한 필터에 의한 분리를 병용하는 것은, 순도를 향상시키는 점에서 더욱 바람직하다.
또한, CNT의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 1nm 이상 100nm 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 50nm 이하이다.
본 발명에서는, CNT를 용매 중에 균일 분산시키고, 분산액을 필터에 의해 여과하는 공정을 마련하는 것이 바람직하다. 필터 구멍 직경보다도 작은 CNT를 여과액으로부터 얻음으로써, 채널 길이보다도 짧은 CNT를 효율적으로 얻을 수 있다. 이 경우, 필터로서는 멤브레인 필터가 바람직하게 사용된다. 여과에 사용하는 필터의 구멍 직경은, 채널 길이보다도 작으면 되고, 0.5 내지 10㎛가 바람직하다.
상기 CNT를 피복하는 공액계 중합체로서는, 폴리티오펜계 중합체, 폴리피롤계 중합체, 폴리아닐린계 중합체, 폴리아세틸렌계 중합체, 폴리-p-페닐렌계 중합체, 폴리-p-페닐렌비닐렌계 중합체, 티오펜 유닛과 헤테로아릴 유닛을 반복 단위 중에 갖는 티오펜-헤테로아릴렌계 중합체 등을 들 수 있고, 이들을 2종 이상 사용해도 된다. 상기 중합체는, 단일 단량체 유닛이 배열된 것, 다른 단량체 유닛을 블록 공중합한 것, 랜덤 공중합한 것, 또한 그래프트 중합한 것 등을 사용할 수 있다.
또한, 반도체층은 CNT 복합체와 유기 반도체를 혼합하여 사용해도 된다. 유기 반도체 중에 CNT 복합체를 균일하게 분산시킴으로써, 유기 반도체 자체의 특성을 유지하면서, 저히스테리시스를 실현하는 것이 가능해진다.
CNT 복합체와 유기 반도체를 포함하는 반도체층 중의 CNT 복합체의 함유량은, 유기 반도체 100질량부에 대하여 0.01질량부 이상 3질량부 이하가 바람직하고, 1질량부 이하가 보다 바람직하다.
또한 반도체층은, 추가로 절연성 재료를 포함해도 된다. 여기에서 사용되는 절연성 재료로서는, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 중합체 재료를 들 수 있지만, 특히 이들에 한정되지 않는다.
반도체층은 단층이어도 복수층이어도 되고, 막 두께는 1nm 이상 200nm 이하가 바람직하고, 100nm 이하가 더욱 바람직하다. 이 범위의 막 두께로 함으로써, 균일한 박막 형성이 용이해지고, 또한 게이트 전압에 의해 제어할 수 없는 소스·드레인간 전류를 억제하고, FET의 온/오프비를 보다 높일 수 있다. 막 두께는 원자간력 현미경이나 엘립소메트리법 등에 의해 측정할 수 있다.
<기판>
기판에 사용하는 재료로서는, 적어도 전극계가 배치되는 면이 절연성이면 어떠한 재질의 것이어도 된다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼, 유리, 사파이어, 알루미나 소결체 등의 무기 재료, 폴리이미드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리불화비닐리덴, 폴리실록산, 폴리비닐페놀(PVP), 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌술피드, 폴리파라크실렌 등의 유기 재료 등이 적합하게 사용된다.
또한, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 상에 PVP막을 형성한 것이나, 폴리에틸렌테레프탈레이트 상에 폴리실록산막을 형성한 것 등, 복수의 재료가 적층된 것이어도 된다.
<전극>
게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극에 사용하는 재료로서는, 예를 들어 산화주석, 산화인듐, 산화주석인듐(ITO) 등의 도전성 금속 산화물; 백금, 금, 은, 구리, 철, 주석, 아연, 알루미늄, 인듐, 크롬, 리튬, 나트륨, 칼륨, 세슘, 칼슘, 마그네슘, 팔라듐, 몰리브덴, 아몰퍼스 실리콘이나 폴리실리콘 등의 금속이나 이들의 합금; 요오드화구리, 황화구리 등의 무기 도전성 물질; 폴리티오펜, 폴리피롤, 폴리아닐린; 폴리에틸렌디옥시티오펜과 폴리스티렌술폰산의 착체; 요오드 등의 도핑 등으로 도전율을 향상시킨 도전성 중합체 등; 탄소 재료 등의 도전체 등을 들 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용해도 되지만, 복수의 재료를 적층 또는 혼합하여 사용해도 된다.
그 중에서도 은, 구리, 금, 백금, 납, 주석, 니켈, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴, 산화루테늄, 크롬, 티타늄, 카본 또는 인듐 중 적어도 1종을 포함하는 도전성 분말의 소결체가 바람직하고, 이들 도전성 분말은 단독, 합금, 또는 혼합 분말로서 사용할 수 있다.
이들 중에서도 도전성의 관점에서 은, 구리 및 금이 바람직하고, 비용, 안정성의 관점에서 은인 것이 보다 바람직하다. 덧붙여, 도포막의 저온 큐어 시의 저항률 저감의 관점에서는, 은과 카본 블랙을 병용하는 것이 더욱 바람직하다.
전극에 사용하는 도전성 분말의 체적 평균 입자 직경은 0.02㎛ 이상 10㎛ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.02㎛ 이상 5㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.02㎛ 이상 2㎛ 이하이다.
체적 평균 입자 직경이 0.1㎛ 이상이면, 도전성 분말끼리의 접촉 확률이 향상되고, 제작되는 도전 패턴의 비저항값 및 단선 확률을 낮출 수 있다. 또한, 노광 시의 활성 광선이 막 내를 원활하게 투과할 수 있기 때문에, 미세한 패터닝이 용이해진다.
또한 체적 평균 입자 직경이 10㎛ 이하이면, 인쇄 후의 회로 패턴의 표면 평활도, 패턴 정밀도, 치수 정밀도가 향상된다. 또한, 패턴의 박막화에는, 입자 직경의 저감이 필요하다. 예를 들어 막 두께 2㎛의 안테나를 형성하는 경우, 입자 직경도 2㎛ 이하여야만 한다.
또한, 체적 평균 입자 직경은, 전극 단면에 3D-주사형 전자 현미경(SEM)이나 3D-투과형 전자 현미경(TEM)상으로부터 산출할 수 있다.
도전체는, 전극 재료의 전체 질량부에 대하여 70질량％ 이상 95질량％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80질량％ 이상 90질량％ 이하이다. 70질량％ 이상임으로써, 도전체로서 도전성 분말을 사용한 경우에 도전성 분말끼리의 접촉 면적이 증대되고, 제작되는 도전 패턴의 비저항값 및 단선 확률을 낮출 수 있다. 또한, 95질량％ 이하임으로써, 특히 노광 시의 활성 광선이 막 내를 원활하게 투과할 수 있어, 미세한 패터닝이 용이해진다.
또한, 각 전극은 도전체에 더하여 유기 바인더를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 바인더는 감광성 유기 성분을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
유기 바인더를 가짐으로써, 전극 상에 있어서의 반도체 용액의 도포성이 향상되고, 유기 반도체 및 카본 재료가 평활하게 도포된 균일한 반도체층을 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 유기 바인더가 감광성 유기 성분을 포함함으로써, 레지스트를 사용하지 않고 포토리소그래피에 의한 전극의 패턴 가공을 할 수 있고, 보다 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
감광성 유기 성분은, 분자 내에 중합성 불포화기를 갖는 단량체, 올리고머, 중합체 및/또는 이들의 부가 반응체를 포함하는 것이다.
분자 내에 중합성 불포화기를 갖는 단량체로서는, 활성 탄소-탄소 불포화 이중 결합을 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 관능기로서, 비닐기, 알릴기, 아크릴레이트기, 메타크릴레이트기, 아크릴아미드기를 갖는 단관능 및 다관능 화합물을 응용할 수 있다.
본 발명의 전극 재료에서는, 상기 감광성 유기 성분을 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 감광성 유기 성분은, 전극 재료의 전체 질량부에 대하여 1질량％ 내지 15질량％의 범위에서 포함하고, 보다 바람직하게는 2질량％ 내지 10질량％의 범위 내이다. 감광성 유기 성분이 1질량％ 미만인 경우, 감도가 저하되고, 양호한 패턴 형성이 곤란해진다. 한편, 감광성 유기 성분이 15질량％를 초과하면, 건조막에 균열이 발생하고, 노광 시에 포토마스크가 접촉되어, 포토마스크가 더럽혀지는 문제나 도막 표면이 흐트러지는 문제를 발생한다.
분자 내에 중합성 불포화기를 갖는 올리고머 또는 중합체로서는, 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 화합물로부터 선택된 성분의 중합 또는 공중합에 의해 얻어진다. 이러한 올리고머 또는 중합체에 대하여, 광반응성기를 측쇄 또는 분자 말단에 부가시킴으로써, 분자 내에 중합성 불포화기를 갖는 올리고머 또는 중합체를 얻을 수 있다.
바람직한 중합성 불포화기는 에틸렌성 불포화기를 갖는 것이다. 에틸렌성 불포화기로서는 비닐기, 알릴기, 아크릴기, 메타크릴기 등을 들 수 있다.
이러한 측쇄를 올리고머 또는 중합체에 부가시키는 방법은, 올리고머 또는 중합체 중의 머캅토기, 아미노기, 수산기나 카르복실기에 대하여, 글리시딜기나 이소시아네이트기를 갖는 에틸렌성 불포화 화합물이나 아크릴산클로라이드, 메타크릴산클로라이드 또는 알릴클로라이드를 부가 반응시켜 만드는 방법이 있다. 또한, 글리시딜기나 이소시아네이트기를 갖는 에틸렌성 불포화 화합물이나 아크릴산클로라이드, 메타크릴산클로라이드 또는 알릴클로라이드는, 올리고머 또는 중합체 중의 머캅토기, 아미노기, 수산기나 카르복실기에 대하여 0.05몰 등량 내지 1몰 등량 부가시키는 것이 바람직하다.
전극을 구비한 기판을 절곡시켰을 때의 패턴 박리를 억제하는 효과를 보다 높이는 관점에서, 감광성 유기 성분은 우레탄기를 갖는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 올리고머 또는 중합체는, 수산기를 측쇄에 갖는 올리고머 또는 중합체에 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 반응시킨 우레탄 변성 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 분자 내에 중합성 불포화기를 갖는 올리고머 또는 중합체는, 중량 평균 분자량(Mw)이 2000 내지 200000의 범위 내, 수 평균 분자량(Mn)이 1000 내지 50000의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Mw가 5000 내지 100000의 범위 내, Mn이 1000 내지 30000의 범위 내이다. Mw, Mn이 상기 범위 내임으로써, 취급성이 양호하고, 광경화 시에 균일한 경화성을 얻을 수 있다.
본 발명의 전극 재료는, 분자 내에 중합성 불포화기를 갖는 단량체, 올리고머 또는 중합체를 함유하지만, 이들 성분은 모두 활성 광선의 에너지 흡수 능력은 없기 때문에, 광경화를 행하게 하기 위해서는 광중합 개시제를 사용할 필요가 있다. 광중합 개시제는 광경화에 사용되는 광원에 의해 선택되고, 광 라디칼 중합 개시제나 광 양이온 중합 개시제 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 전극 재료는 광중합 개시제를 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 광중합 개시제는, 전극 재료의 전체 질량부에 대하여 0.05질량％ 내지 10질량％의 범위 내에서 포함하고, 보다 바람직하게는 0.1질량％ 내지 10질량％이다. 광중합 개시제의 양이 너무 적으면, 광경화 부족이 되고, 광중합 개시제의 양이 너무 많은 경우에는, 상용성이 불량해질 우려가 있다.
광중합 개시제와 함께 증감제를 사용함으로써 감도를 향상시켜, 반응에 유효한 파장 범위를 확대할 수 있다.
본 발명의 전극 재료는 증감제를 1종 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 본 전극 재료가 증감제를 포함하는 경우, 그의 함유량은 감광성 유기 성분에 대하여 통상 0.05질량％ 내지 10질량％, 보다 바람직하게는 0.1질량％ 내지 10질량％이다. 증감제의 양이 너무 적으면, 광경화를 향상시키는 효과가 발휘되지 않고, 증감제의 양이 너무 많으면, 상용성이 불량해질 우려가 있다.
본 발명의 전극 재료는 페이스트를 사용하여 도포 형성할 수 있다. 페이스트 형성을 위해서, 유기 용제를 함유해도 상관없다. 유기 용제를 사용함으로써 페이스트의 점도 조정을 행할 수 있고, 도포막의 표면 평활성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 전극 재료는, 전극에 소망되는 특성을 손상시키지 않는 범위에서, 유기 바인더로서, 분자 내에 불포화 이중 결합을 가지지 않는 비감광성 중합체, 가소제, 레벨링제, 계면 활성제, 실란 커플링제, 소포제, 안료 등의 첨가제를 포함할 수도 있다. 비감광성 중합체의 구체예로서는 에폭시 수지, 노볼락 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 전구체, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
전극의 형성 방법으로서는, 저항 가열 증착, 전자선 빔, 스퍼터링, 도금, CVD, 이온 플레이팅 코팅, 잉크젯, 인쇄 등의 공지 기술을 사용한 방법이나, 상기 유기 성분 및 도전체를 포함하는 페이스트를 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바 코터법, 주형법, 인쇄 전사법, 침지 인상법 등의 공지된 기술로 절연 기판 상에 도포하고, 오븐, 핫 플레이트, 적외선 등을 사용하여 건조를 행하여 형성하는 방법 등을 들 수 있지만, 도통을 취할 수 있으면 특별히 제한되지 않는다.
전극의 폭, 두께, 제1 전극 및 제2 전극 간격은 임의이다. 전극 폭은 5㎛ 내지 1mm, 두께는 0.01㎛ 내지 100㎛, 제1 전극 및 제2 전극의 간격은 1㎛ 내지 500㎛가 바람직하지만, 이들에 한정되지 않는다.
전극을 패턴 형상으로 형성하는 방법으로서는, 상기 방법으로 제작한 전극 박막을 공지된 포토리소그래피법 등으로 원하는 형상으로 패턴 형성해도 되고, 또는 전극, 배선 및 접속부 물질의 증착이나 스퍼터링 시에 원하는 형상의 마스크를 통해 패턴 형성해도 된다. 또한, 잉크젯이나 인쇄법을 사용하여 직접 패턴을 형성해도 된다.
게이트 전극, 소스 전극 및 드레인 전극의 각 패턴은, 각각 따로따로 가공하여 형성해도 되고, 그들 중 적어도 2개를 일괄해서 가공하여 형성해도 된다. 가공 공정의 저감 및 패턴의 접속의 관점에서는, 각 전극의 패턴을 일괄적으로 가공하는 것이 바람직하다.
<전계 효과형 트랜지스터>
도 1 및 도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 FET의 예를 나타내는 모식 단면도이다. 도 1에서는, 게이트 절연층(3)으로 덮인 게이트 전극(2)을 갖는 기판(1) 상에, 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 형성된 후, 추가로 그 위에 반도체층(4)이 형성되어 있다. 도 2에서는, 게이트 절연층(3)으로 덮인 게이트 전극(2)을 갖는 기판(1) 상에 반도체층(4)이 형성된 후, 추가로 그 위에 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 형성되어 있다.
형성된 FET는, 소스 전극(5)과 드레인 전극(6) 사이에 흘러드는 전류를 게이트 전압을 변화시킴으로써 제어할 수 있다. FET의 이동도는 하기 (a) 식을 사용하여 산출할 수 있다.
μ=(δId/δVg)L·D/(W·εr·ε·Vsd) (a)
단, Id(A)는 소스 전극(5)과 드레인 전극(6) 사이의 전류, Vsd(V)는 소스 전극(5)과 드레인 전극(6) 사이의 전압, Vg(V)는 게이트 전압(게이트 전극(2)의 전압), D(m)는 게이트 절연층(3)의 두께, L(m)은 채널 길이(소스 전극(5)과 드레인 전극(6)의 거리), W(m)는 채널 폭(소스 전극(5), 드레인 전극(6)의 폭), εr은 게이트 절연층(3)의 비유전율, ε은 진공의 유전율(8.85×10-12F/m)이다.
또한, 어느 마이너스의 게이트 전압에 있어서의 Id(온 전류)의 값과, 어떤 플러스의 게이트 전압에 있어서의 Id(오프 전류)의 값의 비로부터 온/오프비를 구할 수 있다.
히스테리시스는, Vg를 정으로부터 부로 인가하였을 때의 Id=10- 8A에 있어서의 게이트 전압 Vg1과, Vg를 부로부터 정으로 인가하였을 때의 Id=10- 8A에 있어서의 게이트 전압 Vg2의 차의 절댓값 |Vg1-Vg2|로부터 구할 수 있다.
역치 전압은, Id-Vg 그래프에 있어서의 선형 부분의 연장선과 Vg축의 교점으로부터 구할 수 있다. 또한, Vg=-20V에 있어서의 게이트 전류값을 누설 전류라 하였다.
<FET의 제조 방법>
본 발명의 실시 형태에 따른 FET의 제조 방법은,
(I) 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정,
(II) 적어도 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 포함하는 용액을, 상기 도전성 패턴이 형성된 기판 상에 도포 및 건조시키는 공정,
(III) 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 포함하는 용액을, 도전성 패턴에 접하도록 도포 및 건조시키는 공정
을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 FET의 제조 방법은,
(I) 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정,
(II-A) 적어도 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산, 및 감광성 유기 성분을 포함하는 용액을, 상기 도전성 패턴이 형성된 기판 상에 도포 및 건조시켜 얻어진 막에, 포토마스크를 통해 활성 화학선을 조사한 후, 알칼리 용액을 사용하여, 상기 도전성 패턴 상에 개구부가 되는 패턴을 형성하는 공정,
(II-B) 상기 패턴을 가열하여, 경화 패턴을 형성하는 공정,
(III) 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 포함하는 용액을, 도전성 패턴에 접하도록 도포 및 건조시키는 공정
을 포함하는 것이 바람직하다.
도 1의 구성으로 나타나는 FET의 제조 방법을 설명한다. 또한, 제조 방법은 하기에 한정되는 것은 아니다. 먼저, 기판(1) 상에 게이트 전극(2)이 되는 도전성 패턴을 형성한다. 형성 방법은, 예를 들어 금속 증착이나 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바 코팅법, 주형법, 인쇄 전사법, 침지 인상법, 잉크젯법 등의 공지된 방법을 들 수 있다. 또한, 마스크 등을 사용하여 직접 패턴 형성해도 되고, 형성한 게이트 전극 상에 레지스트를 도포하고, 레지스트막을 원하는 패턴에 노광·현상 후, 에칭함으로써 게이트 전극(2)을 패터닝하는 것도 가능하다. 또한, 감광성 유기 성분을 갖는 도전성 페이스트를 사용하는 경우, 레지스트를 사용하지 않고 도전성 페이스트만으로부터, 포토리소그래피에 의해 게이트 전극(2)을 패터닝하는 것도 또한 가능하다.
다음으로 게이트 전극(2)이 형성된 기판(1) 상에 게이트 절연층(3)을 형성한다. 게이트 절연층(3)의 형성 방법으로서는, 적어도 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 포함하는 용액을, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바 코팅법, 주형법, 인쇄 전사법, 침지 인상법, 잉크젯법 등의 공지된 도포 방법을 들 수 있다.
도포 공정을 위해서, 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 포함하는 용액은 용매를 포함할 수 있다. 용매는 특별히 한정되지 않지만, 구체적으로는 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노n-부틸에테르, 프로필렌글리콜모노t-부틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸메틸에테르 등의 에테르류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸아세테이트, 락트산에틸 등의 아세테이트류, 아세틸아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜타논 등의 케톤류, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 디아세톤알코올 등의 알코올류, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류를 들 수 있다. 이들 용매는 단독 또는 2종 이상 포함되어도 상관없다.
코팅막을 얻기 위한, 도포 용액의 건조 온도는 50 내지 150℃가 바람직하다. 또한, 게이트 절연층(3)을 얻기 위한, 코팅막의 열처리 온도는 100 내지 300℃의 범위에 있는 것이 바람직하다. 플라스틱 기판 상에의 게이트 절연층(3)의 형성이라는 관점에서, 200℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기와 같이 하여 게이트 절연층(3)을 얻는 과정에서, 코팅막 또는 게이트 절연층(3)에 패터닝을 실시할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 따른 FET를 조합한 회로를 형성할 때는, 게이트 절연층(3) 하부에 존재하는 게이트 전극(2)으로부터 도통을 취하기 위해서, 개구부가 되는 패턴(콘택트 홀)을 형성할 필요가 있다.
감광성 유기 성분에 광 라디칼 발생제와 라디칼 중합성 화합물을 함유하는 조성물을 사용한 코팅막의 네가티브형 패턴 형성에 대하여 설명한다. 코팅막의 상방으로부터 원하는 패턴을 갖는 네가티브형 마스크를 통하여 화학선을 조사(노광)한다. 노광에 사용되는 화학선으로서는 자외선, 가시광선, 전자선, X선 등이 있지만, 본 발명에서는 수은등의 i선(365nm), h선(405nm), g선(436nm)을 이용하는 것이 바람직하다. 이어서, 노광한 코팅막을 현상한다. 네가티브형 패턴 형성에서는, 노광부가 불용부, 미노광부가 가용부로서 패턴 형성된다. 현상액으로서는, 수산화테트라메틸암모늄, 디에탄올아민, 디에틸아미노에탄올, 트리에틸아민, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 탄산나트륨, 탄산칼륨 등 알칼리성을 나타내는 화합물의 수용액이 바람직하고, 1종 또는 2종 이상 함유해도 된다. 또한, 이들 알칼리 수용액에, N-메틸-2-피롤리돈, γ-부티로락톤 등의 극성 용매, 이소프로판올 등의 알코올류, 락트산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 에스테르류, 시클로펜타논, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류 등을 혼합하여 사용하는 것도 가능하다. 현상 후에는 통상, 물로 린스 처리하지만, 에탄올, 이소프로필알코올 등의 알코올류, 락트산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 에스테르류 등을 물에 첨가하여 린스 처리해도 된다.
감광성 유기 성분에 광산 발생제로서 디아조케톤 화합물을 함유하는 조성물을 사용한 코팅막의 포지티브형 패턴 형성에서는, 코팅막의 상방으로부터 원하는 패턴을 갖는 포지티브형 마스크를 통하여 화학선을 조사한다. 바람직한 화학선종과, 코팅막의 현상과 린스 처리에 대해서는, 감광성 유기 성분에 광 라디칼 발생제와 라디칼 중합성 화합물을 사용하는 경우와 동일하다. 포지티브형 패턴 형성에서는, 노광부가 가용부, 미노광부가 불용부로서 패턴 형성된다.
또한 게이트 절연층(3) 상에 레지스트를 도포하고, 레지스트막을 원하는 패턴에 노광·현상 후, 불산 등의 에칭액으로 처리함으로써 게이트 절연층(3)을 패터닝하는 것도 가능하다. 이 방법이면 감광성 유기 성분을 함유하지 않는 조성물이어도 패터닝이 가능하지만, 공정수가 증가한다. 감광성 유기 성분을 갖는 게이트 절연층 재료를 사용하는 패터닝이, 생산성이 우수한 관점에서 바람직하다. 또한, 얻어지는 게이트 절연층(3)의 내균열성 향상의 관점에서, 감광성 유기 성분은 라디칼을 발생하는 화합물 및 라디칼 중합성 화합물, 및/또는 광산 발생제를 포함하는 것이 바람직하다.
다음으로 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 되는 도전성 패턴을 형성한다. 게이트 전극(2)과 동일하게, 예를 들어 금속 증착, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바 코팅법, 주형법, 인쇄 전사법, 침지 인상법, 잉크젯법 등의 공지된 방법을 들 수 있다. 또한, 마스크 등을 사용하여 직접 패턴 형성해도 되고, 형성한 전극 상에 레지스트를 도포하고, 레지스트막을 원하는 패턴으로 노광·현상 후, 에칭함으로써 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)을 패터닝하는 것도 가능하다. 또한, 감광성 유기 성분을 갖는 도전성 페이스트를 사용하는 경우, 레지스트를 사용하지 않고, 도전성 페이스트만으로 포토리소그래피에 의해 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)을 패터닝하는 것도 또한 가능하다.
다음으로 반도체층(4)를 형성하고, FET를 제조한다. 반도체층(4)의 형성 방법으로서는, 저항 가열 증착, 전자선, 스퍼터링, CVD 등 건식 방법을 사용하는 것도 가능하지만, 제조 비용이나 대면적에 대한 적합의 관점에서 도포법을 사용하는 것이 바람직하다. 도포법으로서는, 스핀 코팅법, 블레이드 코팅법, 슬릿 다이 코팅법, 스크린 인쇄법, 바 코팅법, 주형법, 인쇄 전사법, 침지 인상법, 잉크젯법 등의 공지된 도포 방법을 들 수 있다. 도막 두께 제어나 배향 제어 등, 얻고자 하는 도막 특성에 따라서 도포 방법을 선택할 수 있다. 이들 방법에 의해, 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 되는 도전성 패턴에 접하도록 도포를 행한다. 또한, 형성한 도막에 대하여, 대기 하, 감압 하 또는 불활성 가스 분위기 하(질소나 아르곤 분위기 하)에서 건조 처리를 행한다. 건조 온도는 50 내지 150℃가 바람직하다.
게이트 절연층(3)과 반도체층(4) 사이에 배향성층을 배치할 수도 있다. 배향성층은, 게이트 절연층 재료의 코팅막을 형성하는 방법과 동일한 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 반도체층(4)에 대하여 게이트 절연층(3)과 반대측에 제2 절연층을 배치할 수도 있다. 제2 절연층은 반도체층(4)와 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
도 2의 구성에서 나타나는 FET의 제조 방법은, 도 1의 구성에서 나타나는 FET의 제조 방법에 있어서, 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 되는 도전성 패턴의 형성 공정과, 반도체층(4)의 형성 공정을, 반대 순서로 실시함으로써 할 수 있다. 단, 제조 방법은 상기에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시 형태에 따른 FET는, 박막의 FET, 광기전력 소자, 스위칭 소자, 이들을 사용한 디스플레이, 무선 통신 장치, 상품 태그 등의 각종 디바이스에 유리하게 사용할 수 있다.
<무선 통신 장치>
본 발명의 실시 형태에 따른 FET를 함유하는 무선 통신 장치에 대하여 설명한다. 이 무선 통신 장치는, 예를 들어 비접촉형 태그인 RFID(Radio Frequency IDentification)와 같은, 리더/라이터에 탑재된 안테나로부터 송신되는 반송파를 수신함으로써 전기 통신을 행하는 장치이다. 구체적인 동작은, 예를 들어 리더/라이터에 탑재된 안테나로부터 송신된 무선 신호를, RFID 태그의 안테나가 수신하고, 정류 회로에 의해 직류 전류로 변환되어 RFID 태그가 기전한다. 이어서, 발전된 RFID 태그는, 무선 신호로부터 커맨드를 수신하고, 커맨드에 따른 동작을 행한다. 그 후, 커맨드에 따른 결과의 회답을 RFID 태그의 안테나로부터 리더/라이터의 안테나에 무선 신호를 송신한다. 또한, 커맨드에 따른 동작은 적어도 공지된 복조 회로, 동작 제어 로직 회로, 변조 회로에서 행해진다.
본 발명의 실시 형태에 따른 무선 통신 장치는, 상술한 FET와 안테나를 적어도 갖는 것이다. 보다 구체적인 구성으로서는, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 안테나(10)에서 수신한 외부로부터의 변조파 신호의 정류를 행하고, 각 부에 전원을 공급하는 전원 생성부, 상기 변조파 신호를 복조하여 제어 회로에 보내는 복조 회로, 제어 회로로부터 보내진 데이터를 변조하여 안테나에 송출하는 변조 회로, 복조 회로에서 복조된 데이터의 기억 회로로의 기입 및 기억 회로로부터 데이터를 판독하여 변조 회로로의 송신을 행하는 제어 회로로 구성되고, 각 회로부가 전기적으로 접속된 무선 통신 장치를 들 수 있다. 상기 복조 회로, 제어 회로, 변조 회로, 기억 회로는 상보형 반도체 장치로 구성되고, 추가로 콘덴서, 저항 소자, 다이오드를 포함하고 있어도 된다. 또한 상기 기억 회로는, 또한 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), FeRAM(Ferroelectric Randam Access Memory) 등의 불휘발성의 재기입 가능한 기억부를 가지고 있다. 또한, 상기 전원 생성부는 콘덴서, 다이오드로 구성된다.
안테나, 콘덴서, 저항 소자, 다이오드, 불휘발성의 재기입 가능한 기억부는 일반적으로 사용되는 것이면 되고, 사용되는 재료, 형상은 특별히 제한은 되지 않다. 또한 각각을 전기적으로 접속시키는 재료도, 일반적으로 사용될 수 있는 도전 재료라면 어떠한 것이어도 된다. 접속 방법도 전기적으로 도통을 취할 수 있으면, 어떠한 방법이어도 되고, 접속부의 폭, 두께는 임의이다.
<상품 태그>
본 발명의 실시 형태에 따른 무선 통신 장치를 함유하는 상품 태그에 대하여 설명한다. 이 상품 태그는, 예를 들어 기체와, 이 기체에 의해 피복된 상기 무선 통신 장치를 가지고 있다.
기체는, 예를 들어 평판 형상으로 형성된 종이 등의 비금속 재료에 의해 형성되어 있다. 예를 들어, 기체는 2매의 평판 형상의 종이를 접합시킨 구조를 이루고 있고, 이 2매의 종이 사이에 상기 무선 통신 장치가 배치되어 있다. 상기 무선 통신 장치의 기억 회로에, 예를 들어 상품을 개체 식별하는 개체 식별 정보가 미리 저장되어 있다.
이 상품 태그와 리더/라이터 사이에서, 무선 통신을 행한다. 리더/라이터는, 무선에 의해 상품 태그에 대한 데이터의 판독 및 기입을 행하는 장치이며, 상품의 유통 과정이나 결제 시에, 상품 태그와 데이터의 교환을 행하는 것이다. 예를 들어, 휴대형의 것이나, 계산대에 설치되는 고정형의 것이 있다. 리더/라이터는 공지된 것을 이용할 수 있다.
구체적으로는, 이 상품 태그는 개체 식별 정보의 송신을 요구하는 소정의 리더/라이터로부터의 커맨드에 따라서, 기억하고 있는 개체 식별 정보를 무선에 의해 회신하는 식별 정보 회신 기능을 구비하고 있다. 이에 의해, 예를 들어 상품의 정산 계산대에 있어서, 비접촉으로 다수의 상품을 동시에 식별하는 것이 가능해져, 바코드에 의한 식별과 비교하면 결제 처리의 용이화나 신속화를 도모할 수 있다.
예를 들어, 상품의 회계 시에는, 리더/라이터가 상품 태그로부터 판독한 상품 정보를 POS(Point of sale system, 판매 시점 정보 관리) 단말기에 송신하면, POS 단말기에 있어서 그 상품 정보에 의해 특정되는 상품의 판매 등록이 이루어진다는 것이 가능해진다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다. 또한, 실시예 중에 있어서의 각 평가법을 이하의 (1) 내지 (8)에서 설명한다.
(1) 코팅막의 제작
6인치 실리콘 웨이퍼 및 6인치 유리 기판 상에, 게이트 절연층 재료를 스핀 코터를 사용하여, 건조 후의 막 두께가 0.5㎛가 되도록 도포하고, 이어서 핫 플레이트(다이닛폰 스크린 세이조(주)제 SCW-636)를 사용하여, 120℃에서 3분 건조시키고, 코팅막을 얻었다.
(2)-1 게이트 절연층의 제작 (a)
감광성을 갖는 재료를 포함하지 않는 게이트 절연층 재료에 대하여, 이하의 방법으로 게이트 절연층을 제작하였다. 상기 (1)에서 제작한 6인치 실리콘 웨이퍼 및 6인치 유리 기판 상의 코팅막을, 소정의 온도, 시간에서 가열 처리함으로써, 게이트 절연층을 얻었다.
(2)-2 게이트 절연층의 제작 (b)
감광성을 갖는 재료를 포함하는 게이트 절연층 재료 중, 광 라디칼 발생제와 라디칼 중합성 화합물을 함유하는 재료에 대하여, 이하의 방법으로 게이트 절연층을 제작하였다. 상기 (1)에 기재된 방법으로 제작한 6인치 실리콘 웨이퍼 및 6인치 유리 기판 상에 형성된 코팅막을, i선 스테퍼(GCA제 DSW-8000)에 세팅하고, 100 내지 800mJ/cm2의 노광량으로 코팅막의 상방으로부터 원하는 패턴을 갖는 네가티브형 마스크를 통하여 노광하였다. 노광 후, 90℃의 핫 플레이트에서 1분간 PEB를 행하고, 2.38질량％의 수산화테트라메틸암모늄(TMAH) 수용액(미쯔비시 가스 가가꾸(주)제, ELM-D)으로 60초 현상하고, 이어서 순수로 린스하였다. 이 막을 소정의 온도, 시간에서 가열 처리함으로써, 게이트 절연층을 얻었다.
(2)-3 게이트 절연층의 제작 (c)
감광성을 갖는 재료를 포함하는 게이트 절연층 재료 중, 광산 발생제로서 디아조케톤 화합물을 함유하는 재료에 대하여, 이하의 방법으로 게이트 절연층을 제작하였다. 상기 (1)에 기재된 방법으로 제작한 6인치 실리콘 웨이퍼 및 6인치 유리 기판 상에 형성된 코팅막을, i선 스테퍼에 세팅하고, 100 내지 800mJ/cm2의 노광량으로 코팅막의 상방으로부터 원하는 패턴을 갖는 포지티브형 마스크를 통해 노광하였다. 노광 후, 2.38질량％의 TMAH 수용액으로 60초 현상하고, 이어서 순수로 린스하였다. 이 막을 소정의 온도, 시간으로 가열 처리함으로써, 게이트 절연층을 얻었다.
(3) 게이트 절연층의 막 두께의 측정
광간섭식 막 두께 측정 장치인 람다에이스 STM-602(다이닛폰 스크린 세이조(주)제)를 사용하고, 굴절률 1.55로 기판 상의 면 내 10점을 측정하고, 그의 산술 평균을 게이트 절연층의 두께로서 구하였다.
(4) 원소 분석
측정하고자 하는 막에 초고진공 중에 있어서 연X선을 조사하고, 표면으로부터 방출되는 광전자를 검출하는 X선 광전자 분광(PHI사제 Quantera SXM)에 의해 막 내의 원소 정보, 원소량을 분석하였다.
(5) 반도체 용액 도포성의 평가
접촉각계(교와 가이멘 가가꾸(주)제, CA-D형)를 사용하여, 실온 하에서 직경 1.5mm의 반도체 용액의 액적을 바늘끝에 만들고, 이것을, 상기 (2)-1, (2)-2, (2)-3에 기재된 방법으로 제작한 6인치 실리콘 웨이퍼 상의 게이트 절연층에 접촉시켜, 액적을 만들었다. 이 때에 발생하는 액적과 면의 각도를 측정하고, 접촉각으로 하였다. 이것을 하기와 같이 판정하고, A, B 및 C를 반도체 용액의 도포성 양호에 대하여 합격이라고 하였다.
A: 접촉각이 6° 이상 10° 미만
B: 접촉각이 5° 이상 6° 미만 또는 10° 이상 12° 미만
C: 접촉각이 4° 이상 5° 미만 또는 12° 이상 15° 미만
D: 접촉각이 3° 이상 4° 미만 또는 15° 이상 20° 미만
E: 접촉각이 3° 미만 또는 20° 이상.
(6) 게이트 절연층의 내균열성 평가
후술하는 막 두께 50nm이고 선 폭 20㎛의 게이트 전극 패턴 상에 도포 형성한 후에, 질소 기류 하 200℃에서 30분간 가열 처리를 실시하여 얻어진 게이트 절연층을 광학 현미경으로 관찰하고, 전극 근방에서 발생하는 균열의 발생률을 소자마다의 관찰 결과의 총계로부터 산출하고, 「100-(균열 발생률％)」을 내균열성의 지표로 하였다. 이것을 하기와 같이 판정하고, A, B 및 C를 게이트 절연층의 내균열성 양호에 대하여 합격이라고 하였다.
A: 내균열성이 100％
B: 내균열성이 98％ 이상 100％ 미만
C: 내균열성이 94％ 이상 98％ 미만
D: 내균열성이 91％ 이상 94％ 미만
E: 내균열성이 91％ 미만.
(7) FET 특성의 평가
FET를 얻은 후에, 게이트 전압(Vg)을 바꾸었을 때의 소스·드레인간 전류(Id)-소스·드레인간 전압(Vsd) 특성을 측정하였다. 측정에는 반도체 특성 평가 시스템 4200-SCS형(케이슬리 인스트루먼츠(주)제)을 사용하고, 대기 중(기온 20℃, 습도 35％)에서 측정하였다. Vg를 정으로부터 부로 인가하였을 때의 Id=10- 8A에 있어서의 게이트 전압 Vg1과, Vg를 부로부터 정으로 인가하였을 때의 Id=10-8A에 있어서의 게이트 전압 Vg2와의 차의 절댓값 |Vg1-Vg2|로부터, 히스테리시스를 구하였다. 이것을 하기와 같이 판정하고, A, B 및 C를 저히스테리시스에 대하여 합격이라고 하였다.
A: 히스테리시스가 5V 이하
B: 히스테리시스가 5V보다 크고, 10V 이하
C: 히스테리시스가 10V보다 크고, 20V 이하
D: 히스테리시스가 20V보다 크고, 30V 이하
E: 히스테리시스가 30V보다 크다.
또한, Vg=-20V에 있어서의 게이트 전류값으로부터 누설 전류를 구하였다. 이것을 하기와 같이 판정하고, A, B 및 C를 저누설 전류에 대하여 합격이라고 하였다.
A: 누설 전류가 10pA 이하
B+: 누설 전류가 10pA보다 크고, 15pA 이하
B: 누설 전류가 15pA보다 크고, 20pA 이하
C+: 누설 전류가 20pA보다 크고, 25pA 이하
C: 누설 전류가 25pA보다 크고, 30pA 이하
D: 누설 전류가 30pA보다 크고, 50pA 이하
E: 누설 전류가 50pA보다 크다.
(8) 감광 특성의 평가
상기 (2)-2, (2)-3에 기재된 방법에 의해 제작한 6인치 실리콘 웨이퍼 상의 코팅막에 대하여, 광학 현미경의 람다에이스 STM-602를 사용하여, 감도 및 해상도를 평가하였다. 또한, 100㎛의 라인 앤 스페이스 패턴을 일대일의 폭으로 형성하는 노광량(이하, 최적 노광량이라 함)을 감도라 하고, 최적 노광량에 있어서의 현상 후에 얻어진 최소 패턴 치수를 해상도라 하였다. 이것을 하기와 같이 판정하고, A, B 및 C를 패턴 해상성 양호에 대하여 합격이라고 하였다.
A: 해상도가 5㎛ 이하
B: 해상도가 5㎛보다 크고, 15㎛ 이하
C: 해상도가 15㎛보다 크고, 30㎛ 이하
D: 해상도가 30㎛보다 크고, 45㎛ 이하
E: 해상도가 45㎛보다 크다.
실시예 1
(1) 반도체 용액 A의 제작
폴리-3-헥실티오펜(알드리치사제, 위치규칙성, 수 평균 분자량(Mn): 13000, 이하 P3HT라고 함) 0.10g을 클로로포름 5ml가 들어간 플라스크 내에 첨가하고, 초음파 세정기(이우찌하네이도(주)제 US-2, 출력 120W) 중에서 초음파 교반함으로써 P3HT의 클로로포름 용액을 얻었다. 이어서 이 용액을 스포이트에 취하여, 메탄올 20ml와 0.1N 염산 10ml의 혼합 용액 중에 0.5ml씩 적하하고, 재침전을 행하였다. 고체가 된 P3HT를 0.1㎛ 구멍 직경의 멤브레인 필터(PTFE사제: 사불화에틸렌)에 의해 여과 분리 포집하고, 메탄올로 잘 헹군 후, 진공 건조에 의해 용매를 제거하였다. 추가로 한번 더 용해와 재침전을 행하여, 90mg의 재침전 P3HT를 얻었다.
이어서, CNT(CNI사제, 단층 CNT, 순도 95％) 1.5mg과, 재침전 P3HT 1.5mg을 15ml의 클로로포름 중에 첨가하고, 빙냉하면서 초음파 균질기(도쿄 리카 기카이(주)제 VCX-500)를 사용하여 출력 250W에서 30분간 초음파 교반하였다. 초음파 조사를 30분 행한 시점에서 한번 조사를 정지하고, 재침전 P3HT를 1.5mg 추가하고, 또한 1분간 초음파 조사함으로써, CNT 표면의 적어도 일부에 P3HT가 부착된 CNT 복합체를 포함하는 CNT 분산액 A(용매에 대한 CNT 복합체 농도 0.1g/l)를 얻었다.
이어서, 반도체층(4)를 형성하기 위한 반도체 용액의 제작을 행하였다. 상기 CNT 분산액 A를 멤브레인 필터(구멍 직경 10㎛, 직경 25mm, 밀리포어사제 옴니포어 멤브레인)를 사용하여 여과를 행하고, 길이 10㎛ 이상의 CNT 복합체를 제거하였다. 얻어진 여과액 5ml에 디클로로벤젠 45ml를 첨가하고, 반도체 용액 A(용매에 대한 CNT 복합체 농도 0.01g/l)라 하였다.
(2) 절연층 재료 용액 A의 제작
3-트리메톡시실릴프로필숙신산 무수물(SucSi) 13.12g(0.05몰), 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란(AcrSi) 93.73g(0.40몰) 및 페닐트리메톡시실란(PheSi) 109.06g(0.55몰)을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA, 비점 146℃) 215.91g에 용해시키고, 이것에, 물 54.90g, 인산 0.864g을 교반하면서 첨가하였다. 얻어진 용액을 배스 온도 105℃에서 2시간 가열하고, 내온을 90℃까지 높이고, 주로 부생하는 메탄올을 포함하는 성분을 유출시켰다. 이어서 배스 온도 130℃에서 2시간 가열하고, 내온을 118℃까지 높여, 주로 물과 메탄올을 포함하는 성분을 유출시킨 후, 실온까지 냉각시키고, 고형분 농도 26.0질량％의 폴리실록산 용액 A를 얻었다. 얻어진 폴리실록산 용액 A를 10g 칭량하고, PGMEA 0.83g을 혼합하고, 실온에서 2시간 교반하고, 절연층 재료 용액 A(고형분 농도 24질량％)를 얻었다.
(3) FET의 제작
도 1에 나타내는 FET를 제작하였다. 유리제 기판(1)(막 두께 0.7mm) 상에, 저항 가열법에 의해 마스크를 통하여 금을 50nm 진공 증착시키고, 게이트 전극(2)을 형성하였다. 다음으로 제작한 절연층 재료 용액 A를 게이트 전극(2)이 형성된 기판(1) 상에 스핀 코팅 도포(800rpm×20초)하고, 120℃에서 3분간 열처리 후, 질소 기류 하 200℃에서 30분간 열처리함으로써, 막 두께 400nm의 게이트 절연층(3)을 형성하였다. 이어서, 저항 가열법에 의해, 금을 막 두께 50nm가 되도록 진공 증착하고, 그 위에 포토레지스트(상품명 「LC100-10cP」, 롬 앤드 하스(주)제)를 스핀 코팅 도포(1000rpm×20초)하고, 100℃에서 10분 가열 건조시켰다. 제작한 포토레지스트막을 패러렐 라이트 마스크 얼라이너(캐논(주)제 PLA-501F)를 사용하여, 마스크를 통해 패턴 노광한 후, 자동 현상 장치(다키자와 산교(주)제 AD-2000)를 사용하여 2.38질량％ 수산화테트라메틸암모늄 수용액인 ELM-D(상품명, 미쯔비시 가스 가가꾸(주)제)로 70초간 샤워 현상하고, 이어서 물로 30초간 세정하였다. 그 후, AURUM-302(상품명, 간또 가가꾸(주)제)로 5분간 에칭 처리한 후, 물로 30초간 세정하였다. AZ 리무버 100(상품명, 머크 퍼포먼스 마테리알즈(주)제)에 5분간 침지시켜 레지스트를 박리하고, 물로 30초간 세정 후, 120℃에서 20분간 가열 건조시킴으로써 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)을 형성하였다.
게이트 전극(2)의 선 폭은 20㎛로 하였다. 또한, 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)의 폭(채널 폭)은 100㎛, 소스 전극(5)과 드레인 전극(6)의 간격(채널 길이)은 10㎛로 하였다. 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)이 형성된 기판(1) 상에, 제작한 반도체 용액 A를 잉크젯 장치(클러스터 테크놀로지(주)제)를 사용하여 400pl 적하하고, 핫 플레이트 상에서 질소 기류 하, 150℃에서 30분의 열처리를 행하여, 반도체층(4)를 형성하고, FET를 얻었다. 얻어진 FET를 사용하고, 상기 평가법 (3) 내지 (8)에 따라서 평가를 행하였다.
실시예 2
실시예 1에서 제작한 폴리실록산 용액 A를 10g 칭량하고, DPHA(상품명 「KAYARAD」, 닛폰 가야쿠(주)제; 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트)를 1.04g, OXE-01(상품명 「이르가큐어」, BASF 재팬(주)제)을 0.15g과 PGMEA 4.60g을 혼합하여, 실온에서 2시간 교반하고, 절연층 재료 용액 B(고형분 농도 24질량％)를 얻었다. 절연층 재료 용액 B 중의 DPHA의 함유량은, 폴리실록산 60질량부에 대하여 40질량부였다. 또한, 절연층 재료 용액 B 중의 OXE-01의 함유량은, 폴리실록산 60질량부에 대하여 3.5질량부였다. 감광성 유기 성분을 포함하는 절연층 재료 용액 B를 사용하고, 상기 「(2)-2 게이트 절연층의 제작 (b)」에 따르고, 그 이외에는 실시예 1과 동일하게 게이트 절연층(3) 및 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 3 내지 15
표 1에 나타내는 절연층 재료 용액 C 내지 O, 반도체 용액 A 및 전극 재료(Au)를 사용하고, 실시예 2와 동일하게 하여 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 16
SucSi를 대신하여, 3-트리메톡시실릴프로필글루타르산 무수물(GltSi)을 사용한 절연층 재료 용액 P를 사용하는 것 이외에는, 실시예 10과 동일하게 하여 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 17
GltSi를 대신하여, 3-(3-트리메톡시실릴프로필옥시)프로판-1,2-디티올(DMrcSi)을 사용한 절연층 재료 용액 Q를 사용하는 것 이외에는, 실시예 16과 동일하게 하여 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 18
DPHA와 OXE-01을 첨가하지 않고, 고형분 농도 24질량％의 절연층 재료 용액 R을 사용한 점 이외에는, 실시예 17과 동일하게 하여 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 19
폴리실록산 용액 A를 사용하고, 이것을 10g 칭량하고, DPHA를 1.04g, OXE-01을 0.15g, 알루미늄트리스(2,4-펜탄디오네이트)(상품명 「알루미늄 킬레이트 A(W)」, 가와켄 파인 케미컬(주)제, 이하, AlA(W)라고 함)를 1.35g과 PGMEA 7.53g을 혼합하여, 실온에서 2시간 교반하고, 절연층 재료 용액 S(고형분 농도 24질량％)를 얻었다. 절연층 재료 용액 S 중의 상기 AlA(W)의 함유량은, 폴리실록산 및 DPHA의 합계 100질량부에 대하여 28질량부였다. 절연층 재료 용액 S를 사용하고, 실시예 2와 동일하게 게이트 절연층(3) 및 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 20
반도체 용액의 조제 시, P3HT를 사용하지 않고 CNT만의 용액을 준비하고, 이것을 반도체 용액 B로서 반도체층(4)의 형성에 사용하는 것 이외에는, 실시예 19와 동일하게 게이트 절연층(3) 및 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 21
반도체 용액의 조제 시, CNT를 사용하지 않고 P3HT만의 용액을 준비하고, 이것을 반도체 용액 C로서 반도체층(4)의 형성에 사용하는 것 이외에는, 실시예 19와 동일하게 게이트 절연층(3) 및 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 22
전극의 제작을, 감광성 유기 성분을 포함하는 도전성 페이스트로 하여, 이하와 같이 행하였다.
100ml 클린 보틀에 아크릴 중합체 SPCR-69X(상품명, 쇼와 덴코(주)제, 중량 평균 분자량 15000)를 20g, 광중합 개시제 OXE-01(BASF 재팬(주)제) 4g, 산 발생제 SI-110(산신 가가꾸 고교(주)제)를 0.6g, γ-부티로락톤(미쯔비시 가스 가가꾸(주)제)을 10g 넣고, 자전-공전 진공 믹서 "아와토리렌타로"(등록 상표)(ARE-310; (주)신키제)에서 혼합하고, 감광성 수지 용액 46.6g(고형분 78.5질량％)을 얻었다. 얻어진 감광성 수지 용액 8.0g과 평균 입자 직경 2㎛의 Ag 입자를 42.0g 혼합하고, 3개 롤러 "EXAKT M-50"(상품명, EXAKT사제)을 사용하여 혼련하고, 50g의 감광성 Ag 페이스트를 얻었다.
감광성 Ag 페이스트를 스크린 인쇄로 유리제 기판(1) 상에 도포하고, 건조 오븐에서 100℃, 10분으로 프리베이크를 행하였다. 그 후, 노광 장치 "PEM-8M"(상품명, 유니온 고가쿠(주)제)을 사용하여, 전극에 대응하는 마스크 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 노광량 70mJ/cm2(파장 365nm 환산)로 전선(全線) 노광을 행하고, 0.5％ Na2CO3 용액으로 30초간 침지 현상을 행하고, 초순수로 린스 후, 건조 오븐에서 140℃, 30분간 큐어를 행하여, 게이트 전극(2)을 제작하였다. 동일한 수순으로, 소스 전극(5) 및 드레인 전극(6)도 제작하였다. 이들 외에는 실시예 19와 동일하게 게이트 절연층(3) 및 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 23
먼저, 광산 발생제의 합성을 이하와 같이 행하였다.
건조 질소 기류 하, Ph-cc-AP-MF(상품명, 혼슈 가가꾸 고교(주)제) 15.32g(0.05mol)과 5-나프토퀴논디아지드술포닐산클로라이드 37.62g(0.14mol)을 1,4-디옥산(450g)에 용해시키고, 실온으로 하였다. 여기에, 1,4-디옥산 50g과 혼합시킨 트리에틸아민 15.58g(0.154mol)을 계 내가 35℃ 이상이 되지 않도록 적하하였다. 적하 후 30℃에서 2시간 교반하였다. 트리에틸아민염을 여과하고, 여과액을 물에 투입하였다. 그 후, 석출된 침전을 여과로 모았다. 이 침전을 진공 건조기에서 건조시켜, 디아조나프토퀴논 화합물(QD-01,4-[1-(4-히드록시페닐)-1-페닐에틸]-1,2-벤젠디올과 6-디아조-5,6-디히드로-5-옥소-나프탈렌-1-술폰산의 (모노 내지 트리)에스테르)를 얻었다.
다음으로 폴리실록산 용액 A를 사용하고, 이것을 10g 칭량하고, QD-01을 1.19g, AlA(W)를 1.38g과 PGMEA 7.53g을 혼합하여, 실온에서 2시간 교반하고, 절연층 재료 용액 Z(고형분 농도 24질량％)를 얻었다. 절연층 재료 용액 Z 중의 상기 AlA(W)의 함유량은, 폴리실록산 및 QD-01의 합계 100질량부에 대하여 28질량부였다. 절연층 재료 용액 Z를 사용하고, 상기 「(2)-3 게이트 절연층의 제작 (c)」에 따라서 게이트 절연층(3)을 제작한 후, 실시예 22와 동일하게 FET를 제작하고, 평가하였다.
비교예 1
SucSi 및 AcrSi를 대신하여, 3-트리메톡시실릴프로필티올(MrcSi) 0.45몰을 사용한 절연층 재료 용액 T를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 FET를 제작하고, 평가하였다.
비교예 2
SucSi 및 AcrSi를 대신하여, MrcSi를 0.45몰 사용한 절연층 재료 용액 U를 사용하는 것 이외에는, 실시예 2와 동일하게 하여 FET를 제작하고, 평가하였다.
실시예 1 내지 23 및 비교예 1 내지 2의 FET 제작 시에 사용한 재료를 표 1 내지 2에, 각종 평가 결과를 표 3 내지 4에 나타내었다.
Figure 112019046079112-pct00005
Figure 112019046079112-pct00006
Figure 112019046079112-pct00007
Figure 112019046079112-pct00008
1 기판
2 게이트 전극
3 게이트 절연층
4 반도체층
5 소스 전극
6 드레인 전극
10 안테나

Claims (16)

  1. 적어도, 기판과, 소스 전극, 드레인 전극 및 게이트 전극과, 상기 소스 전극 및 드레인 전극에 접하는 반도체층과, 상기 반도체층을 상기 게이트 전극과 절연시키는 게이트 절연층을 구비한 전계 효과형 트랜지스터로서,
    상기 반도체층이, 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 함유하고,
    상기 게이트 절연층이, 적어도 하기 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 함유하는 것을 특징으로 하는 전계 효과형 트랜지스터.
    Figure 112019046079112-pct00009

    (일반식 (1)에 있어서, R1은 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 알케닐기를 나타낸다. R2는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기 또는 실릴기를 나타낸다. m은 0 또는 1을 나타낸다. A1은 카르복실기, 술포기, 티올기, 페놀성 수산기 또는 그들의 유도체를 적어도 2개 포함하는 유기기를 나타낸다. 단, 상기 유도체가 상기 카르복실기, 술포기, 티올기 및 페놀성 수산기 중 2개에 의한 환상 축합 구조인 경우에는, A1은 당해 환상 축합 구조를 적어도 하나 갖는 유기기를 나타낸다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서의 A1이 카르복실기 또는 그의 유도체를 적어도 2개, 또는 환상의 산무수물기를 적어도 하나 갖는 유기기인 전계 효과형 트랜지스터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 일반식 (1)에 있어서의 A1이 하기 일반식 (2) 또는 (3)으로 표시되는 기인 전계 효과형 트랜지스터.
    Figure 112019064745808-pct00010

    (일반식 (2)에 있어서, X1은 단결합, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기를 나타낸다. R3 및 R4는 각각 독립적으로 수소 원자, 유기기 또는 실릴기를 나타낸다. 일반식 (3)에 있어서, X2는 단결합, 탄소수 1 내지 10의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 15의 아릴렌기를 나타낸다.)
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리실록산은, 전체 실란 구조 단위에 대하여 상기 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 0.5mol％ 이상 20mol％ 이하의 비율로 함유하는 전계 효과형 트랜지스터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폴리실록산이 추가로 하기 일반식 (4)로 표시되는 구조 단위를 갖는 전계 효과형 트랜지스터.
    Figure 112019064745808-pct00011

    (일반식 (4)에 있어서, R5는 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 복소환기, 아릴기, 헤테로아릴기 또는 알케닐기를 나타낸다. R6은 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기 또는 실릴기를 나타낸다. n은 0 또는 1을 나타낸다. B1은 아크릴기 및/또는 메타크릴기끼리의 부가 반응 구조를 포함하는 유기기를 나타낸다.)
  6. 제5항에 있어서, 상기 폴리실록산은, 전체 실란 구조 단위에 대하여 상기 일반식 (4)로 표시되는 구조 단위를 5mol％ 이상 50mol％ 이하의 비율로 함유하는 전계 효과형 트랜지스터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반도체층이 카본 나노튜브를 포함하는 전계 효과형 트랜지스터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 카본 나노튜브가, 카본 나노튜브 표면의 적어도 일부에 공액계 중합체가 부착된 카본 나노튜브 복합체를 포함하는 전계 효과형 트랜지스터.
  9. 제1항에 있어서, 상기 소스 전극, 드레인 전극 및/또는 게이트 전극이 유기 바인더 및 도전체를 포함하는 전계 효과형 트랜지스터.
  10. 제1항에 있어서, 상기 게이트 절연층이, 금속 원자와 산소 원자의 결합을 포함하는 금속 화합물을 함유하는 전계 효과형 트랜지스터.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법으로서,
    (I) 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정,
    (II) 적어도 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산을 포함하는 용액을, 상기 도전성 패턴이 형성된 기판 상에 도포 및 건조시키는 공정,
    (III) 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 포함하는 용액을, 도전성 패턴에 접하도록 도포 및 건조시키는 공정
    을 포함하는, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, (I) 기판 상에 도전성 패턴을 형성하는 공정,
    (II-A) 적어도 일반식 (1)로 표시되는 구조 단위를 갖는 폴리실록산, 및 감광성 유기 성분을 포함하는 용액을, 상기 도전성 패턴이 형성된 기판 상에 도포 및 건조시켜 얻어진 막에, 포토마스크를 통해 활성 화학선을 조사한 후, 알칼리 용액을 사용하여, 상기 도전성 패턴 상에 개구부가 되는 패턴을 형성하는 공정,
    (II-B) 상기 패턴을 가열하여, 경화 패턴을 형성하는 공정,
    (III) 유기 반도체 및/또는 카본 재료를 포함하는 용액을, 도전성 패턴에 접하도록 도포 및 건조시키는 공정
    을 포함하는, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 감광성 유기 성분이, 광에 의해 라디칼을 발생하는 화합물 및 라디칼 중합성 화합물을 포함하는, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 감광성 유기 성분이 광에 의해 산을 발생하는 화합물을 포함하는, 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 전계 효과형 트랜지스터를 갖는 무선 통신 장치.
  16. 제15항에 기재된 무선 통신 장치를 사용한 상품 태그.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111095566B (zh) 2017-09-29 2023-05-23 东丽株式会社 场效应晶体管、其制造方法和使用它的无线通信装置和商品标签
WO2019148170A2 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Back-gate field-effect transistors and methods for making the same
CN112585457A (zh) 2018-06-08 2021-03-30 麻省理工学院 用于气体感测的系统、装置和方法
CN113544688B (zh) 2018-09-10 2022-08-26 麻省理工学院 用于设计集成电路的系统和方法
CN112840448A (zh) 2018-09-24 2021-05-25 麻省理工学院 通过工程化原子层沉积对碳纳米管的可调掺杂
US11908893B2 (en) * 2021-08-30 2024-02-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device and method of forming the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139339A1 (ja) * 2008-05-12 2009-11-19 東レ株式会社 カーボンナノチューブ複合体、有機半導体コンポジットならびに電界効果型トランジスタ
JP2012107113A (ja) * 2010-11-17 2012-06-07 Kaneka Corp 硬化性組成物およびそれを用いた薄膜トランジスタ
JP2013028724A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Kaneka Corp 硬化性組成物および該組成物を用いた絶縁膜

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100505169C (zh) * 2006-01-26 2009-06-24 财团法人工业技术研究院 介电层以及形成此介电层的组合物及方法
JP4853228B2 (ja) * 2006-10-25 2012-01-11 東レ株式会社 感光性シロキサン組成物、それから形成された硬化膜、および硬化膜を有する素子、並びにパターン形成方法
KR20100126407A (ko) 2008-03-18 2010-12-01 도레이 카부시키가이샤 게이트 절연 재료, 게이트 절연막 및 유기 전계 효과형 트랜지스터
WO2012028246A1 (en) * 2010-09-04 2012-03-08 Merck Patent Gmbh Conjugated polymers
JP6417669B2 (ja) * 2013-03-05 2018-11-07 東レ株式会社 感光性樹脂組成物、保護膜及び絶縁膜並びにタッチパネルの製造方法
JP5874819B2 (ja) * 2013-03-14 2016-03-02 東レ株式会社 電界効果型トランジスタ
JP6096704B2 (ja) 2014-03-31 2017-03-15 富士フイルム株式会社 熱もしくは光硬化性組成物、並びに、それを用いた絶縁膜及び薄膜トランジスタ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139339A1 (ja) * 2008-05-12 2009-11-19 東レ株式会社 カーボンナノチューブ複合体、有機半導体コンポジットならびに電界効果型トランジスタ
JP2012107113A (ja) * 2010-11-17 2012-06-07 Kaneka Corp 硬化性組成物およびそれを用いた薄膜トランジスタ
JP2013028724A (ja) * 2011-07-28 2013-02-07 Kaneka Corp 硬化性組成物および該組成物を用いた絶縁膜

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JP6332573B1 (ja) 2018-05-30
TW201834291A (zh) 2018-09-16
US10790461B2 (en) 2020-09-29
US20190378998A1 (en) 2019-12-12

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