WO2015016164A1 - 樹脂組成物及びゲート絶縁膜 - Google Patents

樹脂組成物及びゲート絶縁膜 Download PDF

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    • C08L2312/00Crosslinking
    • C08L2312/04Crosslinking with phenolic resin

Definitions

  • the present invention relates to a resin composition and a gate insulating film. More specifically, the present invention relates to a high dielectric constant, excellent chemical resistance and adhesiveness, and appropriate reduction in adhesiveness even after high-temperature treatment after film formation.
  • the present invention relates to a resin composition that provides a resin film that can be easily prevented, and a gate insulating film obtained using the resin composition.
  • a thin film transistor is a transistor having a semiconductor layer, a gate electrode, a source electrode, a drain electrode, and a gate insulating film on a substrate, and is roughly classified into a bottom gate type and a top gate type.
  • the bottom gate type includes a gate electrode on a substrate and a source electrode and a drain electrode connected to each other by a semiconductor layer with a gate insulating film interposed therebetween.
  • the top gate type has a source electrode and a drain electrode in contact with a semiconductor layer on a substrate, and a gate electrode on the gate electrode via a gate insulating film.
  • the gate insulating film constituting such a thin film transistor is required to have excellent insulating properties and electrical characteristics.
  • the high dielectric constant gate insulating film enables the transistor to be driven at a low voltage, and contributes to low power consumption of the device.
  • a photolithography method and an etching method may be used to form the semiconductor layer, the gate electrode, and the source electrode on the insulating film in a predetermined shape.
  • the insulating film is required to have chemical resistance.
  • a semiconductor layer, a gate electrode, and a source electrode are formed on the gate insulating film formed in this manner. When forming these semiconductor layers, the gate electrode, and the source electrode, Since the processing at high temperature is performed, the gate insulating film is required to maintain high adhesion even after such high temperature processing is performed.
  • Patent Document 1 discloses a technique for forming a gate insulating film using polyvinyl phenol (PVP) as a resin for forming such a gate insulating film.
  • PVP polyvinyl phenol
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique for forming a gate insulating film composed of cyanoethyl pullulan and a crosslinking agent having a triazine ring.
  • a gate insulating film is exposed to a high temperature after film formation, it is disclosed. Adhesion with the material is significantly reduced.
  • the present invention provides a resin composition that provides a resin film having a high dielectric constant, excellent chemical resistance and adhesion, and capable of appropriately preventing a decrease in adhesion when subjected to high-temperature treatment after film formation, Another object of the present invention is to provide a gate insulating film obtained using the resin composition.
  • the present inventors have used a resin containing a hydroxyl group and a cyanoalkyl group as a base resin, and a specific epoxy compound, a specific curing agent, The inventors have found that the above object can be achieved by a resin composition obtained by blending a crosslinking agent having a specific alkoxymethyl group-containing structure, and have completed the present invention.
  • R 1 and R 2 are alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms, and R 1 and R 2 may be the same or different from each other.
  • the ratio of the hydroxyl group and the cyanoalkyl group contained in the resin (A) is 30:70 to 2:98 in terms of a molar ratio of “hydroxyl group: cyanoalkyl group”.
  • the resin composition which gives the resin film which has a high dielectric constant is excellent in chemical resistance and adhesiveness, and can prevent the fall of adhesiveness at the time of performing a high temperature process after film formation And a gate insulating film obtained using the resin composition.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a thin film transistor provided with a gate insulating film made of the resin composition according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a method for manufacturing the thin film transistor shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example (second example) of a thin film transistor provided with a gate insulating film made of the resin composition according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example (third example) of a thin film transistor including a gate insulating film made of the resin composition according to the present invention.
  • the resin composition of the present invention comprises a resin (A) containing a hydroxyl group and a cyanoalkyl group, an epoxy compound (B) having two or more epoxy groups in the molecule, two or more hydroxyl groups in the molecule, A curing agent (C) having a value of 150 to 300 mgKOH / g, and a crosslinking agent (D) having a structure represented by the following general formula (1).
  • the resin (A) containing a hydroxyl group and a cyanoalkyl group may be any resin containing a hydroxyl group and a cyanoalkyl group.
  • hydroxyl group-cyanoalkyl group-containing resin (A) may be any resin containing a hydroxyl group and a cyanoalkyl group.
  • a hydroxyl group-containing organic compound having a plurality of hydroxyl groups as a starting material and reacting it with acrylonitrile, a part of the hydroxyl groups contained in the hydroxyl group-containing organic compound is obtained by cyanoalkylation. And the like.
  • hydroxyl group-containing organic compound examples include monosaccharides such as glucose, fructose and galactose; disaccharides such as maltose, sucrose and lactose; sugar alcohols such as sorbitol and xylitol; polysaccharides such as cellulose, starch and pullulan; Alkyl celluloses such as carboxymethyl cellulose, hydroxyalkyl celluloses such as hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and dihydroxypropyl cellulose; hydroxyalkylalkyl celluloses such as hydroxypropyl methylcellulose and hydroxyethyl methylcellulose; polysaccharide derivatives such as dihydroxypropyl pullulan; Polyvinylphenol; novolac resin; polyvinylphenol; and the like.
  • monosaccharides such as glucose, fructose and galactose
  • disaccharides such as maltose, sucrose and lactose
  • sugar alcohols such as
  • pullulan and polyvinyl alcohol are preferable from the viewpoint that the effect of improving the dielectric constant when the gate insulating film is used is high.
  • the cyanoalkyl group for substituting the hydroxyl group-containing organic compound is not particularly limited, but includes a group represented by the general formula: —R—CN (where R is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms).
  • R is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms.
  • examples include cyanoethyl group, 1-cyanopropyl group, 1-cyanobutyl group, 1-cyanohexyl group and the like.
  • a cyanoethyl group is preferable from the viewpoint that introduction into a hydroxyl group-containing organic compound is relatively easy and versatility is high.
  • the hydroxyl group-cyanoalkyl group-containing resin (A) used in the present invention may have two or more kinds of cyanoalkyl groups.
  • Such a cyanoalkyl group can be introduced by using a corresponding cyano group-containing compound and reacting it with a hydroxyl group-containing organic compound.
  • the cyanoalkylation rate can be calculated from the nitrogen content by NMR or elemental analysis.
  • the ratio of the hydroxyl group to the cyanoalkyl group in the hydroxyl group-cyanoalkyl group-containing resin (A) used in the present invention is preferably a molar ratio of “hydroxyl group: cyanoalkyl group”, preferably 50:50 to 2:98. More preferably 30:70 to 2:98, and still more preferably 15:85 to 2:98. If the ratio of the hydroxyl group is too low (the cyanoalkylation rate is too high), the chemical resistance of the resulting gate insulating film tends to decrease. On the other hand, if the proportion of hydroxyl groups is too high (the cyanoalkylation rate is too low), the dielectric constant of the resulting gate insulating film tends to decrease.
  • epoxy compound (B) (Epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule (B))
  • the epoxy compound (B) having two or more epoxy groups in the molecule (hereinafter simply referred to as “epoxy compound (B)”) is not particularly limited as long as it is a compound having two or more epoxy groups.
  • epoxy compound either a terminal epoxy group or an alicyclic epoxy group may be sufficient.
  • Examples of such epoxy compounds (B) include bisphenol A type epoxy compounds, bisphenol F type epoxy compounds, phenol novolac type epoxy compounds, cresol novolac type epoxy compounds, polyphenol type epoxy compounds, cyclic aliphatic epoxy compounds, glycidyl ethers. Examples thereof include a compound and an epoxy group-containing acrylate polymer. Among these, an epoxy compound having an aromatic hydrocarbon structure is preferable from the viewpoint that the dry etching resistance of the obtained gate insulating film can be further improved, and 2- [4- (2,3-epoxypropoxy) is preferable.
  • the epoxy compound which has is more preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • epoxy compound (B) examples include bisphenol A type epoxy compounds (trade names “jER828, jER828, jER828EL, jER828XA, jER834, jER1001, jER1002, jER1003, jER1007, jER1009, jER1010, jERYL980U” (and above, Mitsubishi Chemical Corporation).
  • Trifunctional epoxy compound having a dicyclopentadiene skeleton (trade name “XD-1000”, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 1,2-epoxy-4- of 2,2-bis (hydroxymethyl) 1-butanol (2-oxiranyl) cyclohexane adduct
  • EHPE3150 2,2-bis (hydroxymethyl) 1-butanol (2-oxiranyl) cyclohexane adduct
  • EHPE3150 epoxidized 3-cyclohexene-1,2- Dicarboxylate bis (3-cyclohexenylmethyl) -modified ⁇ -caprolactone
  • aliphatic cyclic trifunctional epoxy resin trade name “Epolide GT301”, manufactured by Daicel Chemical Industries
  • epoxidized butanetetracarboxylic acid tetrakis (3-cyclo Hexenylmethyl) -modified ⁇ -caprolactone (aliphatic ring having an alicyclic epoxy group) Te
  • the content of the epoxy compound (B) in the resin composition of the present invention is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 5 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydroxyl-cyanoalkyl group-containing resin (A). Part, more preferably 10 to 50 parts by weight.
  • the curing agent (C) having two or more hydroxyl groups in the molecule and having a hydroxyl value of 150 to 300 mgKOH / g (hereinafter simply referred to as “curing agent (C)”) used in the present invention.
  • the compound may be any compound having two or more, and is not particularly limited, but a compound having a phenolic hydroxyl group as a hydroxyl group is preferable.
  • the dry etching resistance of the resulting gate insulating film can be improved.
  • the curing agent (C) acts as a curing agent for the epoxy compound (B) by reacting with the epoxy group contained in the above-described epoxy compound (B) due to its hydroxyl group, and the crosslinking agent (D) described later. It reacts with the alkoxymethyl group contained in the resin to act as a curing agent for the crosslinking agent (D).
  • the curing agent (C) is not particularly limited as long as it is a compound having two or more hydroxyl groups in the molecule and a hydroxyl value in the range of 150 to 300 mgKOH / g.
  • phenol, cresol, resorcin, catechol, and the like are examples of phenol, cresol, resorcin, catechol, and the like.
  • Acids such as phenols such as bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol and aminophenol and / or naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene and compounds having an aldehyde group such as formaldehyde, benzaldehyde and salicylaldehyde Novolac-type phenolic resin obtained by condensation or cocondensation under a catalyst, phenol / aralkyl resin synthesized from phenol and / or naphthol and dimethoxyparaxylene or bis (methoxymethyl) biphenyl, biphenyl Rhenic phenol aralkyl resins, aralkyl phenolic resins such as naphthol aralkyl resins, etc., synthesized by copolymerization of phenols and / or naphthols with dicyclopentadiene, dicyclopentadiene type phenol novolak
  • the curing agent (C) may be any compound having a hydroxyl value in the range of 150 to 300 mgKOH / g, but the hydroxyl value is preferably 160 to 250 mgKOH / g, more preferably 175 to 220 mgKOH / g. It is.
  • the content of the curing agent (C) in the resin composition of the present invention is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 3 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydroxyl group-cyanoalkyl group-containing resin (A). Part, more preferably 5 to 50 parts by weight.
  • Crosslinking agent (D) having a structure represented by the general formula (1)
  • the resin composition of the present invention has a structure represented by the following general formula (1) in addition to the above-mentioned hydroxyl-cyanoalkyl group-containing resin (A), epoxy compound (B), and curing agent (C).
  • Contains a crosslinking agent (D) hereinafter referred to as “crosslinking agent (D)”.
  • R 1 and R 2 are alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms. From the viewpoint of solubility in the above-described hydroxyl-cyanoalkyl group-containing resin (A), 1 to 10 carbon atoms are used. Are preferred, and alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms are more preferred. R 1 and R 2 may be the same as or different from each other.
  • the crosslinking agent (D) used in the present invention is not particularly limited as long as it has a structure represented by the above general formula (1).
  • it is represented by the following general formulas (2) to (4).
  • R 1 and R 2 are the same as in the general formula (1).
  • R 3 and R 4 And an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and in the general formula (3), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 may be all or any of the same, or all may be different.
  • crosslinking agent (D) used in the present invention include compounds represented by the following formulas (5) to (10), and among these, the effects of the present invention become even more remarkable. Therefore, compounds represented by the following formulas (7) and (9) are preferable, and compounds represented by the following formula (9) are more preferable.
  • the content of the crosslinking agent (D) in the resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 100 parts by weight, more preferably 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydroxyl group-cyanoalkyl group-containing resin (A).
  • the amount is 50 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight.
  • the resin composition of the present invention has a phenolic compound (E) (hereinafter simply referred to as “phenolic compound”) having a phenolic hydroxyl group in the molecule and a hydroxyl value of less than 150 mgKOH / g in addition to the above-described components. (E)) ”. ) May be contained.
  • phenol compound (E) having a hydroxyl value of less than 150 mgKOH / g, chemical resistance can be further improved while suppressing a decrease in adhesion due to baking after film formation.
  • the phenol compound (E) used in the present invention is not particularly limited as long as it has a hydroxyl value of less than 150 mgKOH / g and has a phenolic hydroxyl group, and examples thereof include phenol, cresol, resorcin, catechol.
  • Acids such as phenols such as bisphenol A, bisphenol F, phenylphenol and aminophenol and / or naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene and compounds having an aldehyde group such as formaldehyde, benzaldehyde and salicylaldehyde
  • phenolic aralate synthesized from a novolak-type phenolic resin, phenols and / or naphthols and dimethoxyparaxylene or bis (methoxymethyl) biphenyl obtained by condensation or cocondensation under a catalyst.
  • Dicyclopentadiene-type phenol novolac resin dicyclopentadiene-type phenol resin, dicyclopentadiene synthesized by copolymerization from aralkyl-type phenol resins such as rualkyl resin, biphenylene-type phenol-aralkyl resin, naphthol-aralkyl resin, etc., phenols and / or naphthols
  • Dicyclopentadiene type phenolic resin such as pentadiene type naphthol novolak resin, triphenylmethane type phenolic resin, terpene modified phenolic resin, paraxylylene and / or metaxylylene modified phenolic resin, melamine modified phenolic resin, cyclopentadiene modified phenolic resin, biphenyl type phenolic resin And phenol resins obtained by copolymerizing two or more of these. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the phenol compound (E) may be a compound having a hydroxyl value of less than 150 mgKOH / g, but the hydroxyl value is preferably 50 to 140 mgKOH / g, more preferably 80 to 120 mgKOH / g.
  • the content of the phenol compound (E) in the resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 100 parts by weight, more preferably 1 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the hydroxyl group-cyanoalkyl group-containing resin (A).
  • the amount is 50 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight.
  • the content of the phenol compound (E) is the total amount of the curing agent (C) described above (that is, the total amount of the phenol compound (E) and the curing agent (C)), and the hydroxyl group-cyanoalkyl group is contained.
  • the amount is preferably in the range of 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin (A), more preferably 5 to 50 parts by weight, still more preferably 10 to 40 parts by weight. .
  • the phenol compound (E) acts as a curing agent for the epoxy compound (B) by reacting with the epoxy group contained in the above-described epoxy compound (B) by its hydroxyl group, similarly to the curing agent (C). At the same time, it reacts with an alkoxymethyl group contained in the crosslinking agent (D) described later, thereby acting as a curing agent for the crosslinking agent (D).
  • the resin composition of this invention may contain the curing catalyst (F).
  • the curing catalyst (F) include a compound having an acidic group or a latent acidic group, and a compound having a basic group or a latent basic group.
  • the compound having an acidic group or a latent acidic group is not particularly limited as long as it has an acidic group or a latent acidic group that generates an acid by heating or light, but is preferably an aliphatic compound, an aromatic compound, a complex compound.
  • the compound having a basic group or a latent basic group is not particularly limited as long as it has a basic group or a latent basic group that generates a basic group by heating, but is preferably an aliphatic compound, aromatic Group compounds and heterocyclic compounds, more preferably aromatic compounds and heterocyclic compounds.
  • the number of acidic groups in the compound having an acidic group is not particularly limited, but those having a total of two or more acidic groups are preferable.
  • the acidic groups may be the same as or different from each other.
  • the acidic group may be an acidic functional group, and specific examples thereof include strong acidic groups such as sulfonic acid group and phosphoric acid group; weak acidic groups such as carboxy group, thiol group and carboxymethylenethio group; Can be mentioned.
  • a carboxy group, a thiol group or a carboxymethylenethio group is preferable, and a carboxy group is particularly preferable.
  • these acidic groups those having an acid dissociation constant pKa in the range of 3.5 to 5.0 are preferred.
  • the first dissociation constant pKa1 is an acid dissociation constant and the first dissociation constant pKa1 is in the above range.
  • BH represents an organic acid
  • B ⁇ represents a conjugate base of the organic acid.
  • the measuring method of pKa can measure hydrogen ion concentration, for example using a pH meter, and can calculate it from the density
  • the compound having an acidic group or a latent acidic group may have a substituent other than the acidic group and the latent acidic group.
  • substituents in addition to hydrocarbon groups such as alkyl groups and aryl groups, halogen atoms; alkoxy groups, aryloxy groups, acyloxy groups, heterocyclic oxy groups; substituted with alkyl groups, aryl groups, or heterocyclic groups
  • Polar groups having no proton such as amino group, acylamino group, ureido group, sulfamoylamino group, alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group; alkylthio group, arylthio group, heterocyclic thio group; Examples thereof include a hydrocarbon group substituted with a polar group having no proton.
  • the compound having an acidic group include methanoic acid, ethanoic acid, propanoic acid, butanoic acid, pentanoic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, Heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, glycolic acid, glyceric acid, ethanedioic acid (also referred to as “oxalic acid”), propanedioic acid (also referred to as “malonic acid”), butanedioic acid (“succinic acid”) Acid "), pentanedioic acid, hexanedioic acid (also called” adipic acid "), 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 2-oxopropanoic acid, 2-hydroxybutanedioic acid, 2-hydroxypropanetricarbox
  • the latent acidic group may be any group that generates an acidic functional group by light or heating.
  • Specific examples thereof include a sulfonium base, a benzothiazolium base, an ammonium base, a phosphonium base, an iodonium salt, and a block carboxylic acid group.
  • a sulfonium base is preferable, and for example, a phosphorus hexafluoride-based or antimony hexafluoride-based sulfonium base can be used.
  • the basic group may be a basic functional group, and specific examples thereof include an amino group and a nitrogen-containing heterocyclic ring.
  • the amino group-containing compound include aliphatic polyamines such as hexamethylene diamine; aromatic polyamines such as 4,4′-diaminodiphenyl ether and diaminodiphenyl sulfone.
  • nitrogen-containing heterocyclic compound examples include 2-methylimidazole (product name; 2MZ), 4-methyl-2-ethylimidazole (product name; 2E4MZ), 2-phenylimidazole (product name; 2PZ), and 4-methyl-2-phenylimidazole.
  • the compound having a latent basic group may be a compound that generates a basic functional group by light or heating. Specific examples thereof include WPBG-018, WPBG-027, WPBG-082, and WPBG-140 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
  • the content of the curing catalyst (F) in the resin composition of the present invention is preferably 0.01 to 50 parts by weight, more preferably 0.8 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydroxyl-cyanoalkyl group-containing resin (A).
  • the amount is 1 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight.
  • the resin composition of the present invention may further contain a solvent.
  • the solvent is not particularly limited, and is known as a resin composition solvent, for example, acetone, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 2-heptanone, 3-heptanone, 4-heptanone, 2 -Linear ketones such as octanone, 3-octanone, 4-octanone; alcohols such as n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, cyclohexanol; ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, dioxane, etc.
  • Alcohol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether; propyl formate, butyl formate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate Esters such as methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate; cellosolv esters such as cellosolve acetate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate; propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol Propylene glycols such as monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether; die such as diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoe
  • the content of the solvent is preferably in the range of 10 to 10,000 parts by weight, more preferably 50 to 5000 parts by weight, and still more preferably 100 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydroxyl group-cyanoalkyl group-containing resin (A). It is.
  • the solvent is usually removed after forming the gate insulating film.
  • the resin composition of the present invention may have an antioxidant, a surfactant, a coupling agent or a derivative thereof, a sensitizer, a light stabilizer, an antifoam, if desired, as long as the effects of the present invention are not inhibited.
  • those described in JP2011-75609A can be used as the coupling agent or derivative thereof, the sensitizer, and the light stabilizer.
  • antioxidant Although it does not specifically limit as antioxidant, for example, the phenolic antioxidant, phosphorus antioxidant, sulfur antioxidant, amine antioxidant, lactone type oxidation which are used for the usual polymer are used. An inhibitor or the like can be used. By containing an antioxidant, the light resistance and heat resistance of the obtained gate insulating film can be improved.
  • phenolic antioxidant conventionally known ones can be used, for example, 2-t-butyl-6- (3-t-butyl-2-hydroxy-5-methylbenzyl) -4-methylphenyl acrylate, 2 , 4-di-t-amyl-6- [1- (3,5-di-t-amyl-2-hydroxyphenyl) ethyl] phenyl acrylate and the like, and JP-A Nos. 63-179953 and 1-168643. Acrylate-based compounds described in the publication No.
  • 6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino) -2,4-bis-octylthio-1,3,5-triazine, 6- (4-hydroxy-3,5) -Dimethylanilino) -2,4-bis-octylthio-1,3,5-triazine, 6- (4-hydroxy-3-methyl-5-t-butylanilino) -2,4-bis-octylthio-1, Triazine group-containing phenolic compounds such as 3,5-triazine, 2-octylthio-4,6-bis- (3,5-di-t-butyl-4-oxyanilino) -1,3,5-triazine; Can be used.
  • the phosphorus antioxidant is not particularly limited as long as it is usually used in the general resin industry.
  • monophosphite compounds are preferable, and tris (nonylphenyl) phosphite, tris (dinonylphenyl) phosphite, tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite and the like are particularly preferable.
  • sulfur-based antioxidant examples include dilauryl 3,3′-thiodipropionate, dimyristyl 3,3′-thiodipropionate, distearyl 3,3′-thiodipropionate, laurylstearyl 3,3 ′.
  • -Thiodipropionate pentaerythritol-tetrakis- ( ⁇ -lauryl-thio-propionate), 3,9-bis (2-dodecylthioethyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] Undecane or the like can be used.
  • antioxidants can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the antioxidant in the resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydroxyl-cyanoalkyl group-containing resin (A). 5 parts by weight.
  • the content of the antioxidant is in the above range, the light resistance and heat resistance of the obtained gate insulating film can be improved.
  • Surfactant is used for the purpose of preventing striations (after coating).
  • the surfactant include silicone surfactants, fluorine surfactants, polyoxyalkylene surfactants, methacrylic acid copolymer surfactants, and acrylic acid copolymer surfactants. it can.
  • silicone surfactant examples include trade names “SH28PA, SH29PA, SH30PA, ST80PA, ST83PA, ST86PA, SF8416, SH203, SH230, SF8419, SF8422, FS1265, SH510, SH550, SH710, SH8400, SF8410, SH8700, and SH8410.
  • fluorosurfactant examples include Fluorinert “FC-430, FC-431” (above, manufactured by Sumitomo 3M), Surflon “S-141, S-145, S-381, S-393” (above, Asahi Glass Co., Ltd.), F-top “EF301, EF303, EF351, EF352” (above, manufactured by Gemco), MegaFac “F171, F172, F173, R-30” (above, manufactured by DIC), etc. .
  • polyoxyalkylene surfactant examples include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, and the like. And polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate polyoxyethylene dialkyl esters, and the like. These surfactants can be used alone or in combination of two or more.
  • the content of the surfactant in the resin composition of the present invention is preferably 0.01 to 0.5 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the hydroxyl-cyanoalkyl group-containing resin (A). 0.02 to 0.2 parts by weight.
  • the content of the surfactant is in the above range, the effect of preventing striation (after the application stripe) can be further enhanced.
  • the preparation method of the resin composition of this invention is not specifically limited, What is necessary is just to mix each component which comprises a resin composition by a well-known method.
  • the mixing method is not particularly limited, but it is preferable to mix a solution or dispersion obtained by dissolving or dispersing each component constituting the resin composition in a solvent. Thereby, a resin composition is obtained with the form of a solution or a dispersion liquid.
  • the method for dissolving or dispersing each component constituting the resin composition in a solvent may be in accordance with a conventional method. Specifically, stirring using a stirrer and a magnetic stirrer, a high-speed homogenizer, a disper, a planetary stirrer, a twin-screw stirrer, a ball mill, a three-roll, etc. can be used. Further, after each component is dissolved or dispersed in a solvent, it may be filtered using, for example, a filter having a pore size of about 0.1 ⁇ m.
  • the gate insulating film of the present invention comprises the above-described resin composition of the present invention, and is usually used for a thin film transistor.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a bottom-gate thin film transistor 1 as an example of a thin film transistor to which the gate insulating film of the present invention is applied.
  • the thin film transistor to which the gate insulating film of the present invention is applied is not limited to the thin film transistor having the structure shown in FIG.
  • a bottom gate type thin film transistor 1 as an example of a thin film transistor to which the gate insulating film of the present invention is applied includes a gate electrode 3 and a gate made of the above-described resin composition of the present invention on a substrate 2. Insulating film 4, semiconductor layer 5, source electrode 6 and drain electrode 7, and protective layer 8 are provided.
  • FIG. 1 shows a single thin film transistor 1, a configuration in which a plurality of thin film transistors 1 are formed on a substrate 2 (for example, an active matrix substrate) may be used.
  • the substrate 2 is not particularly limited, and is a flexible substrate made of a flexible plastic such as polycarbonate, polyimide, polyethylene terephthalate, alicyclic olefin polymer, glass substrate such as quartz, soda glass, inorganic alkali glass, silicon wafer, etc.
  • the silicon substrate can be mentioned.
  • the gate electrode 3 is made of a conductive material.
  • 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.
  • ITO indium tin oxide
  • 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.
  • the gate insulating film 4 is composed of the above-described resin composition of the present invention, and the above-described resin composition of the present invention is applied to the substrate 2 on which the gate electrode 3 is formed in a predetermined pattern. Accordingly, it is formed by curing after removing the solvent.
  • the semiconductor layer 5 is a layer made of an amorphous silicon semiconductor, an organic semiconductor, or an amorphous oxide semiconductor, and among these, the layer made of an amorphous oxide semiconductor from the point that the operational effects of the present invention can be further enhanced. It is particularly preferred that When the semiconductor layer 5 is a layer made of an organic semiconductor, for example, organic compounds represented by pentacene, polythiophene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polythienylene vinylene derivatives, polyallylamine derivatives, polyacetylene derivatives, acene derivatives, oligothiophenes, etc. A semiconductor material can be used.
  • the semiconductor layer 5 When the semiconductor layer 5 is a layer made of an amorphous oxide semiconductor, it can be a sputtered film made of an amorphous oxide semiconductor containing at least one element of In, Ga, and Zn.
  • the amorphous oxide semiconductor any element containing at least one element of In, Ga, and Zn may be used.
  • the source electrode 6 and the drain electrode 7 are made of a conductive material.
  • the conductive material the same material as the gate electrode 3 described above can be used.
  • the protective layer 8 is a layer that covers and protects the exposed surface of each component including the substrate 2, the gate electrode 3, the gate insulating film 4, the semiconductor layer 5, the source electrode 6, and the drain electrode 7.
  • Examples of the material constituting the protective layer 8 include inorganic films such as SiO 2 , SiON x , SiN x , and Al 2 O 3 , and organic films made of various resins such as acrylic, polyimide, cycloolefin, epoxy, and novolac. It is done.
  • the protective layer 8 may be a single layer or a multilayer. Although the thin film transistor 1 according to the present embodiment is configured to include the protective layer 8, it may not be included.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of the thin film transistor 1.
  • a layer made of a conductive material for forming the gate electrode 3 is formed on the substrate 2 by sputtering or the like.
  • a resist pattern (not shown) is formed by a photolithography method, and a layer made of a conductive material is etched by a wet etching method using the resist pattern as a mask. As shown in FIG. 2A, the gate electrode 3 is formed over the substrate 2.
  • the resin composition of the present invention is applied to the substrate 2 on which the gate electrode 3 is formed, the solvent is removed as necessary, and then the gate insulating film is cured. 4 is formed.
  • Examples of the method for applying the resin composition of the present invention include various methods such as spraying, spin coating, roll coating, die coating, doctor blade, spin coating, bar coating, and screen printing. Can be adopted.
  • the curing temperature (crosslinking temperature) is usually 100 to 300 ° C., preferably 100 to 250 ° C., more preferably 100 to 230 ° C., and the curing time is usually 0.5 to 300 minutes, preferably 1 to 150. Minutes, more preferably 1 to 60 minutes.
  • the thickness of the gate insulating film 4 is not particularly limited, but is preferably 100 to 2000 nm, more preferably 100 to 1000 nm, and still more preferably 100 to 500 nm.
  • a semiconductor layer 5 is formed on the gate insulating film 4 of the substrate 2 on which the gate electrode 3 and the gate insulating film 4 are formed.
  • a layer made of an amorphous oxide semiconductor containing at least one element of In, Ga, and Zn (hereinafter referred to as “amorphous oxide semiconductor layer”) is formed on the gate insulating film 4 by a sputtering method. Is formed over the entire surface of the gate insulating film 4.
  • the amorphous oxide semiconductor layer is composed of indium oxide (In 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), and zinc oxide ( Film formation is performed by DC (Direct Current) sputtering using a target obtained by mixing and sintering equimolar amounts of ZnO). Sputtering can be performed by introducing argon (Ar) gas having a flow rate of 100 to 300 sccm and oxygen (O 2 ) gas having a flow rate of 5 to 20 sccm into the chamber. The substrate temperature at this time is set to 150 to 400 ° C.
  • annealing may be performed in an air atmosphere at 200 to 500 ° C. for about 1 to 2 hours.
  • a predetermined resist pattern is formed on the surface of the formed amorphous oxide semiconductor layer, the amorphous oxide semiconductor layer is etched by a dry etching method using the resist pattern as a mask, and then the resist pattern is peeled off, whereby FIG. As shown in (C), a semiconductor layer 5 is formed on the gate insulating film 4.
  • a source electrode 6 and a drain electrode 7 are formed over the gate insulating film 4 and the semiconductor layer 5. Specifically, first, a layer made of a different conductive material for forming the source electrode 6 and the drain electrode 7 is formed over the entire upper surface of the substrate 2, the gate insulating film 4, and the semiconductor layer 5 by sputtering. To do. Next, a resist pattern corresponding to the shape of the source electrode 6 and the drain electrode 7 is formed on the formed layer made of a conductive material by using a photolithography method. Then, using the formed resist pattern as a mask, a layer made of a conductive material is etched by a dry etching method, and then the resist pattern is peeled off, so that as shown in FIG. A drain electrode 7 is formed.
  • a protective layer (passivation film) 8 is formed so as to cover the entire upper surface (exposed surface) of the gate insulating film 4, the semiconductor layer 5, the source electrode 6, and the drain electrode 7, and the bottom as shown in FIG.
  • a gate type (channel etch type) thin film transistor 1 is manufactured.
  • the protective layer 8 can be formed by using, for example, the plasma CVD method using the above-described materials. As described above, the bottom gate type thin film transistor 1 shown in FIG. 1 is manufactured.
  • a gate insulating film used for such an electronic component as the bottom gate type thin film transistor 1 is formed by the above-described resin composition of the present invention.
  • a cyanoalkyl group-containing resin (A), an epoxy compound (B), a curing agent (C), and a crosslinking agent (D) has a high dielectric constant, excellent chemical resistance and adhesion, and after film formation It provides a resin film in which the lowering of adhesion when subjected to high temperature treatment is appropriately prevented. Therefore, according to the present invention, by forming the gate insulating film 4 of the thin film transistor 1 shown in FIG. 1 with the resin composition of the present invention, the semiconductor layer 5, the source electrode 6, and the drain electrode are formed on the gate insulating film 4.
  • the present invention even when the semiconductor layer 5, the source electrode 6, and the drain electrode 7 are formed, even when firing is performed at a relatively high temperature, the resin obtained using the resin composition of the present invention. Since the gate insulating film 4 made of a film is appropriately prevented from lowering adhesion when subjected to high-temperature treatment after film formation, it is possible to effectively prevent such deterioration in adhesion due to baking. it can.
  • the gate insulating film 4 obtained by using the resin composition of the present invention thus effectively prevents a change in film thickness due to deterioration and a decrease in adhesion when a high temperature treatment is performed after film formation, Since a high dielectric constant can be achieved, this makes it possible to improve the performance of electronic components such as the thin film transistor 1 obtained.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a top gate type thin film transistor 1a provided with a gate insulating film made of the resin composition according to the present invention.
  • the same constituent members as those of the thin film transistor 1 described above are denoted by the same reference numerals. The description is omitted.
  • 3 includes a source electrode 6, a drain electrode 7, a semiconductor layer 5, a gate insulating film 4 made of the above-described resin composition of the present invention, and a gate electrode 3 on a substrate 2.
  • the gate insulating film made of the resin composition according to the present invention can also be suitably used as a gate insulating film of an etch stop layer type thin film transistor 1b as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an etch stop layer type thin film transistor 1b provided with a gate insulating film made of the resin composition according to the present invention. The description is omitted.
  • the thin film transistor 1b shown in FIG. 4 has the same configuration as the thin film transistor 1 shown in FIG. 1 described above except that an etch stopper 9 is formed so as to cover the channel portion 10. As shown in FIG.
  • the thin film transistor 1b has a configuration in which a source electrode 6 and a drain electrode 7 are provided so as to cover the vicinity of the end of the semiconductor layer 5 and the vicinity of the end of the etch stopper 9, respectively.
  • FIG. 4 shows a mode in which the protective film 8 is not formed, the protective layer 8 is formed on the source electrode 6, the drain electrode 7, and the etch stopper 9 as in the thin film transistor 1 shown in FIG. It may be formed.
  • ⁇ Dielectric constant> The resin composition prepared in each example and each comparative example was spin-coated on a silicon wafer and then pre-baked at 110 ° C. for 2 minutes using a hot plate to form a resin film. Subsequently, the resin film sample which consists of a silicon wafer in which the 500-nm-thick resin film was formed was obtained by heating at 180 degreeC in nitrogen for 1 hour. And the dielectric constant of the resin film was measured at 10 kHz (room temperature) according to JIS C6481 using the obtained resin film sample.
  • the adhesion test was performed by the surface-interface cutting method (SAICAS method) described below. That is, a 1 mm width cut was made with a cutter in the resin film portion of the resin film-coated substrate obtained above, and the adhesion-measuring device for the resin film-coated substrate was a Cycus DN- A 20-inch single-crystal diamond cutting blade having a width of 1.0 mm, a rake angle of 20 °, and a relief angle of 10 ° is used as a cutting edge, with a horizontal speed of 0.2 ⁇ m / second and a vertical speed of 0.02 ⁇ m / second.
  • SAICAS method surface-interface cutting method
  • C Peel strength P is less than 80 N / m
  • ⁇ Adhesion after additional firing> Similar to the evaluation of “adhesion after film formation” described above, a substrate with a resin film on which a resin film having a thickness of 2 ⁇ m was formed was obtained. Further, the obtained substrate with a resin film was obtained at 220 ° C. for 1 hour. By heating, the board
  • Comparative Examples 1 to 4 A resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that each compound shown in Table 1 was used in the blending amount shown in Table 1 when preparing the resin composition. Went. The results are shown in Table 1.
  • each compound is as follows.
  • "Polyvinylphenol” is polyvinylphenol (trade name "Marcalinker MS4P”, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., a resin containing a hydroxyl group but not a cyanoalkyl group)
  • “Epoxy compound (Epicron HP4700)” is an epoxy compound having a naphthalene skeleton (trade name “Epicron HP4700”, manufactured by DIC, epoxy compound (B)).
  • Epoxy compound (NC-6000) is 2- [4- (2,3-epoxypropoxy) phenyl] -2- [4- [1,1-bis [4-([2,3-epoxypropoxy] ] Phenyl)] ethyl] phenyl] propane (trade name “NC-6000”, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy compound (B)) ⁇
  • Epoxy compound (jERYX8800) is an anthracene dihydride type epoxy resin (trade name "jERYX8800”, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, epoxy compound (B))
  • “Curing agent (MEH-7800)” is a phenol-aralkyl type resin (trade name "MEH-7800", manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., curing agent (C), hydroxyl value: 175 mgKOH / g)
  • Curing agent (MEH-7851) is a phenol-biphenylene type resin (trade name “MEH-
  • the resin film comprising the resin composition of the present invention contained has a high dielectric constant, excellent chemical resistance, adhesion after film formation, and adhesion after additional firing, and gate insulation of various electronic components.
  • the film was suitable for use as a gate insulating film for a bottom gate type thin film transistor (Examples 1 to 11).

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Abstract

水酸基及びシアノアルキル基を含有する樹脂(A)と、分子内に2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)と、水酸基を分子内に2以上有し、水酸基価が150~300mgKOH/gである硬化剤(C)と、下記一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D)と、を含有する樹脂組成物を提供する。(上記一般式(1)中、R、Rは、炭素数1~20のアルキル基であり、RとRとは、互いに同じであっても異なっていてもよい。)

Description

樹脂組成物及びゲート絶縁膜
 本発明は、樹脂組成物及びゲート絶縁膜に係り、さらに詳しくは、誘電率が高く、耐薬品性及び密着性に優れ、かつ、膜形成した後に高温処理を行っても密着性の低下を適切に防止することができる樹脂膜を与える樹脂組成物、及び該樹脂組成物を用いて得られるゲート絶縁膜に関する。
 近年、有機材料やアモルファス酸化物を用いたTFT(薄膜トランジスタ)に関する研究が盛んに行われている。薄膜トランジスタは、基板上に、半導体層、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有するトランジスタであり、ボトムゲート型と、トップゲート型とに大別される。ボトムゲート型は、基板上にゲート電極を有し、その上にゲート絶縁膜を介して半導体層で連結されたソース電極とドレイン電極を有する構成とされる。一方、トップゲート型は、基板上に半導体層に接したソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を有する構成とされる。
 このような薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜には、絶縁性や電気特性に優れていることが求められる。高誘電率のゲート絶縁膜は、低電圧でのトランジスタの駆動を可能にし、デバイスの低消費電力化に貢献する。また、たとえばボトムゲート型では、絶縁膜上に半導体層やゲート電極、ソース電極を所定形状に形成するにあたり、例えばフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いる場合がある。この場合には、ゲート絶縁膜に対して現像液やエッチング液が接触し得るため、絶縁膜には耐薬品性が求められる。加えて、このようにして形成したゲート絶縁膜上には、その後、半導体層やゲート電極、ソース電極が形成されることとなるが、これら半導体層やゲート電極、ソース電極を形成する際には、高温での処理が行われるため、ゲート絶縁膜には、このような高温処理が行われた後においても、高い密着性を保持していることが求められている。
 このようなゲート絶縁膜を形成するための樹脂として、例えば、特許文献1では、ポリビニルフェノール(PVP)を用いてゲート絶縁膜を形成する技術が開示されている。しかしながら、この特許文献1のように、ポリビニルフェノールを用いた場合には、耐薬品性にある程度優れたゲート絶縁膜を得ることができるものの、得られるゲート絶縁膜は、誘電率が著しく低いという問題があった。また、非特許文献1では、シアノエチルプルランとトリアジン環を有する架橋剤とからなるゲート絶縁膜を形成する技術が開示されているが、このようなゲート絶縁膜は成膜後に高温に晒されると基材との密着性が著しく低下する。
特開2010-56115号公報
Organic Electronics 11 (2010) 966-1004
 本発明は、誘電率が高く、耐薬品性及び密着性に優れ、かつ、膜形成後に高温処理を行った際の密着性の低下を適切に防止することができる樹脂膜を与える樹脂組成物、及び該樹脂組成物を用いて得られるゲート絶縁膜を提供することを目的とする。
 本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、ベースとなる樹脂として、水酸基及びシアノアルキル基を含有する樹脂を用い、これに、特定のエポキシ化合物と、特定の硬化剤と、特定のアルコキシメチル基含有構造を有する架橋剤とを配合してなる樹脂組成物により、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 すなわち、本発明によれば、
〔1〕水酸基及びシアノアルキル基を含有する樹脂(A)と、分子内に2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)と、水酸基を分子内に2以上有し、水酸基価が150~300mgKOH/gである硬化剤(C)と、下記一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D)と、を含有する樹脂組成物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 (上記一般式(1)中、R、Rは、炭素数1~20のアルキル基であり、RとRとは、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
〔2〕前記樹脂(A)が、水酸基を複数有する水酸基含有有機化合物に含まれる水酸基のうち一部を、シアノアルキル化することにより得られたものである前記〔1〕に記載の樹脂組成物、
〔3〕前記水酸基含有有機化合物が、プルランまたはポリビニルアルコールである前記〔2〕に記載の樹脂組成物、
〔4〕前記エポキシ化合物(B)が、分子内に2以上のエポキシ基を有する芳香族炭化水素構造含有エポキシ化合物である前記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の樹脂組成物、
〔5〕記硬化剤(C)が、前記水酸基としてフェノール性水酸基を有する前記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の樹脂組成物、
〔6〕フェノール性の水酸基を分子内に有し、水酸基価が150mgKOH/g未満であるフェノール化合物(E)をさらに含有する前記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の樹脂組成物、
〔7〕硬化触媒(F)をさらに含有する前記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の樹脂組成物、
〔8〕前記樹脂(A)中に含有される水酸基と、シアノアルキル基との割合が、「水酸基:シアノアルキル基」のモル比で、30:70~2:98である前記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の樹脂組成物、
〔9〕前記架橋剤(D)が、下記一般式(2)~(4)で表される少なくとも一種の化合物である前記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の樹脂組成物、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 (上記一般式(2)~(4)中、R、Rは、前記一般式(1)と同様であり、上記一般式(3)中、R、Rは、炭素数1~20のアルキル基であり、上記一般式(3)中、R、R、R、Rは、全てあるいはいずれかが互いに同じであってもよいし、全て異なっていてもよい。)、ならびに、
〔10〕前記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の樹脂組成物を用いて得られるゲート絶縁膜、
が提供される。
 本発明によれば、誘電率が高く、耐薬品性及び密着性に優れ、かつ、膜形成後に高温処理を行った際の密着性の低下を適切に防止することができる樹脂膜を与える樹脂組成物、及び該樹脂組成物を用いて得られるゲート絶縁膜を提供することができる。
図1は、本発明に係る樹脂組成物からなるゲート絶縁膜を備える薄膜トランジスタの一例を示す断面図である。 図2は、図1に示す薄膜トランジスタの製造方法を示す図である。 図3は、本発明に係る樹脂組成物からなるゲート絶縁膜を備える薄膜トランジスタの他の例(第2の例)を示す断面図である。 図4は、本発明に係る樹脂組成物からなるゲート絶縁膜を備える薄膜トランジスタの他の例(第3の例)を示す断面図である。
(樹脂組成物)
 本発明の樹脂組成物は、水酸基及びシアノアルキル基を含有する樹脂(A)と、分子内に2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)と、水酸基を分子内に2以上有し、水酸基価が150~300mgKOH/gである硬化剤(C)と、後述する一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D)と、を含有する。
(水酸基及びシアノアルキル基を含有する樹脂(A))
 水酸基及びシアノアルキル基を含有する樹脂(A)(以下、「水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)」とする。)としては、水酸基とシアノアルキル基とを含有する樹脂であればよく、特に限定されないが、例えば、水酸基を複数有する水酸基含有有機化合物を出発原料として用い、これをアクリロニトリルと反応させることにより、水酸基含有有機化合物に含まれる水酸基のうち一部を、シアノアルキル化することにより得られたものなどが挙げられる。
 水酸基含有有機化合物としては、例えば、ブドウ糖、果糖、ガラクトース等の単糖類;麦芽糖、ショ糖、乳糖等の二糖類;ソルビトール、キシリトール等の糖アルコール、セルロース、でんぷん、プルラン等の多糖類;メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のアルキルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ジヒドロキシプロピルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース;ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等のヒドロキシアルキルアルキルセルロース;ジヒドロキシプロピルプルラン等の多糖類誘導体;ポリビニルアルコール等;ポリビニルフェノール;ノボラック樹脂;ポリビニルフェノール;等が挙げられる。
 これらのなかでも、ゲート絶縁膜とした場合における、誘電率の向上効果が高いという点より、プルラン、ポリビニルアルコールが好ましい。
 また、水酸基含有有機化合物を置換するためのシアノアルキル基としては、特に限定されないが、一般式:-R-CN(Rは、炭素数2~6のアルキレン基)で表される基が挙げられ、例えば、シアノエチル基、1-シアノプロピル基、1-シアノブチル基、1-シアノヘキシル基などが挙げられる。これらのなかでも、水酸基含有有機化合物への導入が比較的容易であり、汎用性が高いという点より、シアノエチル基が好ましい。また、本発明で用いる水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)は、2種以上のシアノアルキル基を有するものであってもよい。なお、このようなシアノアルキル基は、対応するシアノ基含有化合物を用い、これを水酸基含有有機化合物と反応することにより導入することができる。シアノアルキル化率はNMRや元素分析による窒素含有率から算出できる。
 本発明で用いる水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)中における、水酸基と、シアノアルキル基との割合は、「水酸基:シアノアルキル基」のモル比で、好ましくは50:50~2:98であり、より好ましくは30:70~2:98、さらに好ましくは15:85~2:98である。水酸基の割合が低すぎると(シアノアルキル化率が高すぎると)、得られるゲート絶縁膜の耐薬品性が低下する傾向にある。一方、水酸基の割合が高すぎすると(シアノアルキル化率が低すぎると)、得られるゲート絶縁膜の誘電率が低下する傾向にある。
(分子内に2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B))
 分子内に2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)(以下、単に「エポキシ化合物(B)」とする。)としては、エポキシ基を2以上有する化合物であればよく、特に限定されない。また、エポキシ基としては、末端エポキシ基、脂環式エポキシ基のいずれでもよい。
 このようなエポキシ化合物(B)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ポリフェノール型エポキシ化合物、環状脂肪族エポキシ化合物、グリシジルエーテル化合物、エポキシ基含有アクリレート重合体等が挙げられる。これらのなかでも、得られるゲート絶縁膜の耐ドライエッチング性をより向上させることができるという点より、芳香族炭化水素構造を有するエポキシ化合物が好ましく、2-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]-2-[4-[1,1-ビス[4-([2,3-エポキシプロポキシ]フェニル)]エチル]フェニル]プロパン、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、ナフタレン構造又はフルオレン構造を有するエポキシ化合物がより好ましい。なお、これらは1種を単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
 エポキシ化合物(B)の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ化合物(商品名「jER827、jER828、jER828EL、jER828XA、jER834、jER1001、jER1002、jER1003、jER1007、jER1009、jER1010、jERYL980U」(以上、三菱化学社製))、ビスフェノールF型エポキシ化合物(商品名「jER806、jER806H、jER807、jER4004P、jER4005P、jER4007P、jER4010P、jERYL983U」(以上、三菱化学社製))、ナフタレン骨格を有するエポキシ化合物(商品名「エピクロンHP4032、HP4032D、HP4700、HP4710、HP4770、HP5000」(以上、DIC社製))、ビフェニルジメチレン型のエポキシ化合物(商品名「NC-3000」、日本化薬社製)、芳香族アミン型エポキシ化合物(商品名「H-434」、東都化成工業社製)、クレゾールノボラック型エポキシ化合物(商品名「EOCN-1020」、日本化薬社製)、フェノールノボラック型エポキシ化合物(商品名「エピコート152、154」(以上、三菱化学社製))、フェノールアラルキル型エポキシ化合物(商品名「NC-2000」、日本化薬社製)、ビスフェノールAノボラック型エポキシ化合物(商品名「jER157S」、三菱化学社製)、2-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]-2-[4-[1,1-ビス[4-([2,3-エポキシプロポキシ]フェニル)]エチル]フェニル]プロパン(商品名「NC-6000」、日本化薬社製)、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン(商品名「jER1031S」、三菱化学社製、「TEP‐G」旭有機材工業社製)ジヒドロアントラセン型エポキシ化合物(商品名「XY8800」、三菱化学社製)等の芳香族炭化水素構造を有するエポキシ化合物;
 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(脂環式エポキシ基を有する脂肪族環状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)、鎖状アルキル多官能エポキシ化合物(商品名「SR-TMP」、阪本薬品工業株式会社製)、(3’,4’-エポキシシクロヘキサン)メチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(商品名「セロキサイド2021P」、ダイセル化学工業社製)等の芳香族炭化水素構造を有しないエポキシ化合物;等が挙げられる。
 本発明の樹脂組成物中におけるエポキシ化合物(B)の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは1~100重量部、より好ましくは5~80重量部であり、より好ましくは10~50重量部である。エポキシ化合物(B)の含有量を上記範囲とすることにより、得られるゲート絶縁膜の耐薬品性及び耐ドライエッチング性を適切に高めることができる。
(水酸基を分子内に2以上有し、水酸基価が150~300mgKOH/gである硬化剤(C))
 本発明で用いる、水酸基を分子内に2以上有し、水酸基価が150~300mgKOH/gである硬化剤(C)(以下、単に「硬化剤(C)」とする。)としては、水酸基を2つ以上有する化合物であればよく、特に限定されないが、水酸基としてフェノール性水酸基を有する化合物が好ましい。硬化剤(C)として、エポキシ基と反応する水酸基がフェノール性水酸基である化合物を用いることで、得られるゲート絶縁膜の耐ドライエッチング性を向上させることができる。硬化剤(C)は、その水酸基により、上述したエポキシ化合物(B)に含有されるエポキシ基と反応することで、エポキシ化合物(B)に対する硬化剤として作用するとともに、後述する架橋剤(D)に含有されるアルコキシメチル基と反応することで、架橋剤(D)に対する硬化剤としても作用する。
 硬化剤(C)としては、水酸基を分子内に2以上有し、水酸基価が150~300mgKOH/gの範囲にある化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び/又はα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、フェノール類及び/又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ビフェニレン型フェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂、フェノール類及び/又はナフトール類とジシクロペンタジエンから共重合により合成される、ジシクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトールノボラック樹脂等のジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、これら2種以上を共重合して得たフェノール樹脂などが挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 また、硬化剤(C)としては、水酸基価が150~300mgKOH/gの範囲にある化合物であればよいが、その水酸基価は、好ましくは160~250mgKOH/g、より好ましくは175~220mgKOH/gである。
 本発明の樹脂組成物中における硬化剤(C)の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは1~100重量部、より好ましくは3~80重量部であり、さらに好ましくは5~50重量部である。硬化剤(C)の含有量を上記範囲とすることにより、得られるゲート絶縁膜の強度をより適切なものとすることができる。
(一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D))
 本発明の樹脂組成物は、上述した水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)、エポキシ化合物(B)、及び硬化剤(C)に加えて、下記一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D)(以下、「架橋剤(D)」とする。)を含有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記一般式(1)中、R、Rは、炭素数1~20のアルキル基であり、上述した水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)に対する溶解性の観点より、炭素数1~10のアルキル基が好ましく、炭素数1~3のアルキル基がより好ましい。なお、RとRとは、互いに同じであっても異なっていてもよい。
 本発明で用いる架橋剤(D)としては、上記一般式(1)で表される構造を有するものであればよく、特に限定されないが、たとえば、下記一般式(2)~(4)で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 (上記一般式(2)~(4)中、R、Rは、上記一般式(1)と同様であり、上記一般式(3)中、R、Rは、炭素数1~20のアルキル基であり、好ましくは炭素数1~10のアルキル基、より好ましくは炭素数1~3のアルキル基である。また、上記一般式(3)中、R、R、R、Rは、全てあるいはいずれかが互いに同じであってもよいし、全て異なっていてもよい。)
 また、本発明で用いる架橋剤(D)の具体例としては、下記式(5)~(10)で表される化合物が挙げられ、これらの中でも、本発明の作用効果がより一層顕著になるという点より、下記式(7)、(9)で表される化合物が好ましく、下記式(9)で表される化合物がより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 本発明の樹脂組成物中における架橋剤(D)の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは0.1~100重量部、より好ましくは1~50重量部であり、さらに好ましくは5~20重量部である。架橋剤(D)の含有量を上記範囲とすることにより、得られるゲート絶縁膜の耐薬品性、及び密着性、さらには膜形成後に高温処理を行った際の密着性をより高めることができる。
(フェノール化合物(E))
 また、本発明の樹脂組成物は、上述した各成分に加えて、フェノール性の水酸基を分子内に有し、水酸基価が150mgKOH/g未満であるフェノール化合物(E)(以下、単に「フェノール化合物(E))」とする。)を含有していてもよい。水酸基価が150mgKOH/g未満であるフェノール化合物(E)をさらに含有することで、膜形成後の焼成による密着性の低下を抑制しつつ耐薬品性をより高めることができる。
 本発明で用いるフェノール化合物(E)としては、水酸基価が150mgKOH/g未満であり、かつ、フェノール性の水酸基を有するものであればよく、特に限定されないが、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び/又はα-ナフトール、β-ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、フェノール類及び/又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ビフェニレン型フェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂、フェノール類及び/又はナフトール類とジシクロペンタジエンから共重合により合成される、ジシクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン型ナフトールノボラック樹脂等のジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、パラキシリレン及び/又はメタキシリレン変性フェノール樹脂、メラミン変性フェノール樹脂、シクロペンタジエン変性フェノール樹脂、ビフェニル型フェノール樹脂、これら2種以上を共重合して得たフェノール樹脂などが挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 また、フェノール化合物(E)としては、水酸基価が150mgKOH/g未満である化合物であればよいが、その水酸基価は、好ましくは50~140mgKOH/g、より好ましくは80~120mgKOH/gである。
 本発明の樹脂組成物中におけるフェノール化合物(E)の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは0.1~100重量部、より好ましくは1~50重量部であり、さらに好ましくは5~20重量部である。フェノール化合物(E)の含有量を上記範囲とすることにより、その添加効果をより高めることができる。また、フェノール化合物(E)の含有量は、上述した硬化剤(C)との合計量(すなわち、フェノール化合物(E)と硬化剤(C)との合計量)で、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、1~100重量部の範囲となるような量とすることが好ましく、より好ましくは5~50重量部であり、さらに好ましくは10~40重量部である。フェノール化合物(E)と硬化剤(C)との合計量を上記範囲とすることにより、得られるゲート絶縁膜の耐薬品性、及び密着性、さらには膜形成後に高温処理を行った際の密着性をより高めることができる。フェノール化合物(E)は、硬化剤(C)と同様に、その水酸基により、上述したエポキシ化合物(B)に含有されるエポキシ基と反応することで、エポキシ化合物(B)に対する硬化剤として作用するとともに、後述する架橋剤(D)に含有されるアルコキシメチル基と反応することで、架橋剤(D)に対する硬化剤としても作用する。
(硬化触媒(F))
 また、本発明の樹脂組成物は、上記各成分に加えて、硬化触媒(F)を含有していてもよい。硬化触媒(F)としては、たとえば、酸性基又は潜在性酸性基を有する化合物、及び塩基性基又は潜在性塩基性基を有する化合物などが挙げられる。酸性基又は潜在性酸性基を有する化合物は、酸性基又は加熱や光により酸を生じる潜在性酸性基を有するものであればよく、特に限定されないが、好ましくは脂肪族化合物、芳香族化合物、複素環化合物であり、さらに好ましくは芳香族化合物、複素環化合物である。塩基性基又は潜在性塩基性基を有する化合物は、塩基性基又は加熱により塩基性基を生じる潜在性塩基性基を有するものであればよく、特に限定されないが、好ましくは脂肪族化合物、芳香族化合物、複素環化合物であり、さらに好ましくは芳香族化合物、複素環化合物である。硬化触媒(F)を配合することで、本発明の樹脂組成物を硬化させる際における硬化に要する加熱エネルギー(加熱時間及び加熱温度)を低減することができる。
  酸性基を有する化合物の酸性基の数は、特に限定されないが、合計で2つ以上の酸性基を有するものが好ましい。酸性基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
  酸性基としては、酸性の官能基であればよく、その具体例としては、スルホン酸基、リン酸基等の強酸性基;カルボキシ基、チオール基及びカルボキシメチレンチオ基等の弱酸性基;が挙げられる。これらの中でも、カルボキシ基、チオール基又はカルボキシメチレンチオ基が好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。また、これらの酸性基の中でも、酸解離定数pKaが3.5以上5.0以下の範囲にあるものが好ましい。なお、酸性基が2つ以上ある場合は第一解離定数pKa1を酸解離定数とし、第一解離定数pKa1が上記範囲にあるものが好ましい。また、pKaは、希薄水溶液条件下で、酸解離定数Ka=[H][B]/[BH]を測定し、pKa=-logKaにしたがって、求められる。ここでBHは、有機酸を表し、Bは有機酸の共役塩基を表す。
  なお、pKaの測定方法は、例えばpHメータを用いて水素イオン濃度を測定し、該当物質の濃度と水素イオン濃度から算出することができる。
  さらに、酸性基又は潜在性酸性基を有する化合物は、酸性基及び潜在性酸性基以外の置換基を有していてもよい。
  このような置換基としては、アルキル基、アリール基等の炭化水素基のほか、ハロゲン原子;アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、ヘテロ環オキシ基;アルキル基又はアリール基又は複素環基で置換されたアミノ基、アシルアミノ基、ウレイド基、スルファモイルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基;アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環チオ基;等のプロトンを有しない極性基、これらのプロトンを有しない極性基で置換された炭化水素基、等を挙げることができる。
  このような酸性基又は潜在性酸性基を有する化合物のうち、酸性基有する化合物の具体例としては、メタン酸、エタン酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、グリコール酸、グリセリン酸、エタン二酸(「シュウ酸」ともいう。)、プロパン二酸(「マロン酸」ともいう。)、ブタン二酸(「コハク酸」ともいう。)、ペンタン二酸、ヘキサン二酸(「アジピン酸」ともいう。)、1、2―シクロヘキサンジカルボン酸、2-オキソプロパン酸、2-ヒドロキシブタン二酸、2-ヒドロキシプロパントリカルボン酸、メルカプトこはく酸、ジメルカプトこはく酸、2,3-ジメルカプト-1-プロパノール、1,2,3-トリメルカプトプロパン、2,3,4-トリメルカプト-1-ブタノール、2,4-ジメルカプト-1,3-ブタンジオール、1,3,4-トリメルカプト-2-ブタノール、3,4-ジメルカプト-1,2-ブタンジオール、1,5-ジメルカプト-3-チアペンタン等の脂肪族化合物;
  安息香酸、p-ヒドロキシベンゼンカルボン酸、o-ヒドロキシベンゼンカルボン酸、2-ナフタレンカルボン酸、メチル安息香酸、ジメチル安息香酸、トリメチル安息香酸、3-フェニルプロパン酸、ジヒドロキシ安息香酸、ジメトキシ安息香酸、ベンゼン-1,2-ジカルボン酸(「フタル酸」ともいう。)、ベンゼン-1,3-ジカルボン酸(「イソフタル酸」ともいう。)、ベンゼン-1,4-ジカルボン酸(「テレフタル酸」ともいう。)、ベンゼン-1,2,3-トリカルボン酸、ベンゼン-1,2,4-トリカルボン酸、ベンゼン-1,3,5-トリカルボン酸、ベンゼンヘキサカルボン酸、ビフェニル-2,2’-ジカルボン酸、2-(カルボキシメチル)安息香酸、3-(カルボキシメチル)安息香酸、4-(カルボキシメチル)安息香酸、2-(カルボキシカルボニル)安息香酸、3-(カルボキシカルボニル)安息香酸、4-(カルボキシカルボニル)安息香酸、2-メルカプト安息香酸、4-メルカプト安息香酸、ジフェノール酸、2-メルカプト-6-ナフタレンカルボン酸、2-メルカプト-7-ナフタレンカルボン酸、1,2-ジメルカプトベンゼン、1,3-ジメルカプトベンゼン、1,4-ジメルカプトベンゼン、1,4-ナフタレンジチオール、1,5-ナフタレンジチオール、2,6-ナフタレンジチオール、2,7-ナフタレンジチオール、1,2,3-トリメルカプトベンゼン、1,2,4-トリメルカプトベンゼン、1,3,5-トリメルカプトベンゼン、1,2,3-トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,4-トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,3,5-トリス(メルカプトメチル)ベンゼン、1,2,3-トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,2,4-トリス(メルカプトエチル)ベンゼン、1,3,5-トリス(メルカプトエチル)ベンゼン等の芳香族化合物;
  ニコチン酸、イソニコチン酸、2-フロ酸、ピロール-2,3-ジカルボン酸、ピロール-2,4-ジカルボン酸、ピロール-2,5-ジカルボン酸、ピロール-3,4-ジカルボン酸、イミダゾール-2,4-ジカルボン酸、イミダゾール-2,5-ジカルボン酸、イミダゾール-4,5-ジカルボン酸、ピラゾール-3,4-ジカルボン酸、ピラゾール-3,5-ジカルボン酸等の窒素原子を含む五員複素環化合物;チオフェン-2,3-ジカルボン酸、チオフェン-2,4-ジカルボン酸、チオフェン-2,5-ジカルボン酸、チオフェン-3,4-ジカルボン酸、チアゾール-2,4-ジカルボン酸、チアゾール-2,5-ジカルボン酸、チアゾール-4,5-ジカルボン酸、イソチアゾール-3,4-ジカルボン酸、イソチアゾール-3,5-ジカルボン酸、1,2,4-チアジアゾール-2,5-ジカルボン酸、1,3,4-チアジアゾール-2,5-ジカルボン酸、3-アミノ-5-メルカプト-1,2,4-チアジアゾール、2-アミノ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール、3,5-ジメルカプト-1,2,4-チアジアゾール、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール、3-(5-メルカプト-1,2,4-チアジアゾール-3-イルスルファニル)こはく酸、2-(5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール-2-イルスルファニル)こはく酸、(5-メルカプト-1,2,4-チアジアゾール-3-イルチオ)酢酸、(5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール-2-イルチオ)酢酸、3-(5-メルカプト-1,2,4-チアジアゾール-3-イルチオ)プロピオン酸、2-(5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール-2-イルチオ)プロピオン酸、3-(5-メルカプト-1,2,4-チアジアゾール-3-イルチオ)コハク酸、2-(5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール-2-イルチオ)コハク酸、4-(3-メルカプト-1,2,4-チアジアゾール-5-イル)チオブタンスルホン酸、4-(2-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール-5-イル)チオブタンスルホン酸等の窒素原子と硫黄原子を含む五員複素環化合物;
  ピリジン-2,3-ジカルボン酸、ピリジン-2,4-ジカルボン酸、ピリジン-2,5-ジカルボン酸、ピリジン-2,6-ジカルボン酸、ピリジン-3,4-ジカルボン酸、ピリジン-3,5-ジカルボン酸、ピリダジン-3,4-ジカルボン酸、ピリダジン-3,5-ジカルボン酸、ピリダジン-3,6-ジカルボン酸、ピリダジン-4,5-ジカルボン酸、ピリミジン-2,4-ジカルボン酸、ピリミジン-2,5-ジカルボン酸、ピリミジン-4,5-ジカルボン酸、ピリミジン-4,6-ジカルボン酸、ピラジン-2,3-ジカルボン酸、ピラジン-2,5-ジカルボン酸、ピリジン-2,6-ジカルボン酸、トリアジン-2,4-ジカルボン酸、2-ジエチルアミノ-4,6-ジメルカプト-s-トリアジン、2-ジプロピルアミノ-4,6-ジメルカプト-s-トリアジン、2-ジブチルアミノ-4,6-ジメルカプト-s-トリアジン、2-アニリノ-4,6-ジメルカプト-s-トリアジン、2,4,6-トリメルカプト-s-トリアジン等の窒素原子を含む六員複素環化合物;が挙げられる。
  潜在性酸性基は、光や加熱により酸性の官能基を生じる基であればよく、その具体例としては、スルホニウム塩基、ベンゾチアゾリウム塩基、アンモニウム塩基、ホスホニウム塩基、ヨードニウム塩、ブロックカルボン酸基等が挙げられ、これらの中でも、スルホニウム塩基が好ましく、例えば、六フッ化リン系や六フッ化アンチモン系のスルホニウム塩基を用いることができる。このようなスルホニウム塩基を有する化合物としては、例えば、サンエイドSIシリーズ(100L,110L,150、180L、三新化学工業社製)等を用いることができる。 
 塩基性基としては、塩基性の官能基であればよく、その具体例としては、アミノ基、窒素含有複素環が挙げられる。アミノ基含有化合物としては、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ポリアミン類;4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルフォン等の芳香族ポリアミン類が挙げられる。窒素含有複素環化合物としては、2-メチルイミダゾール(品名;2MZ)、4-メチル-2-エチルイミダゾール(品名;2E4MZ)、2-フェニルイミダゾール(品名;2PZ)、4-メチル-2-フェニルイミダゾール(品名;2P4MZ)、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール(品名;1B2MZ)、2-エチルイミダゾール(品名;2EZ)、2-イソプロピルイミダゾール(品名;2IZ)、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール(品名;2MZ-CN)、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール(品名;2E4MZ-CN)、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール(品名;C11Z-CN)などがある。
 潜在性塩基性基を有する化合物としては、光や加熱により塩基性の官能基を生じる化合物であればよい。その具体例として、WPBG-018、WPBG-027、WPBG-082、WPBG-140(以上、和光純薬工業社製)などが挙げられる。
  本発明の樹脂組成物中における硬化触媒(F)の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは0.01~50重量部、より好ましくは0.1~20重量部であり、より好ましくは1~10重量部である。硬化触媒(F)の含有量を上記範囲とすることにより、樹脂組成物を硬化する際に硬化に要する熱エネルギーを効果的に低減することができ、これにより、製造コストを低減することができる。
(その他の配合剤)
  本発明の樹脂組成物には、さらに、溶剤が含有されていてもよい。溶剤としては、特に限定されず、樹脂組成物の溶剤として公知のもの、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、2-ヘキサノン、3-ヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン、4-ヘプタノン、2-オクタノン、3-オクタノン、4-オクタノンなどの直鎖のケトン類;n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、シクロヘキサノールなどのアルコール類;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、ジオキサンなどのエーテル類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのアルコールエーテル類;ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチルなどのエステル類;セロソルブアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、プロピルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテートなどのセロソルブエステル類;プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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ブチルエーテルなどのプロピレングリコール類;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メチルエチルエーテルなどのジエチレングリコール類;γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、γ-カプリロラクトンなどの飽和γ-ラクトン類;トリクロロエチレンなどのハロゲン化炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N-メチルアセトアミドなどの極性溶媒などが挙げられる。これらの溶剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。溶剤の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは10~10000重量部、より好ましくは50~5000重量部、さらに好ましくは100~1000重量部の範囲である。なお、樹脂組成物に溶剤を含有させる場合には、溶剤は、通常、ゲート絶縁膜形成後に除去されることとなる。
  また、本発明の樹脂組成物は、本発明の効果が阻害されない範囲であれば、所望により、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤又はその誘導体、増感剤、光安定剤、消泡剤、顔料、染料、フィラー等のその他の配合剤;等を含有していてもよい。これらのうち、例えば、カップリング剤又はその誘導体、増感剤、光安定剤は、特開2011-75609号公報に記載されたものなどを用いることができる。
 酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、通常の重合体に使用されている、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、アミン系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤等が使用できる。酸化防止剤を含有させることにより、得られるゲート絶縁膜の耐光性、耐熱性を向上させることができる。
 フェノール系酸化防止剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、2-t-ブチル-6-(3-t-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート、2,4-ジ-t-アミル-6-[1-(3,5-ジ-t-アミル-2-ヒドロキシフェニル)エチル]フェニルアクリレートなどの特開昭63-179953号公報や特開平1-168643号公報に記載されているアクリレート系化合物;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、2,6-ジ-t-ブチル-4-エチルフェノール、オクタデシル-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、2,2’-メチレン- ビス(4-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデン-ビス(6-t -ブチル-m-クレゾール)、4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、ビス(3-シクロヘキシル-2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)メタン、3,9-ビス〔2-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]-1,1-ジメチルエチル〕-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン、ペンタエリズリトール-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオナート]、トリエチレングリコール  ビス[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオネート]、トコフェロールなどのアルキル置換フェノール系化合物;6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-2,4-ビス-オクチルチオ-1,3,5-トリアジン、6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジメチルアニリノ)-2,4-ビス-オクチルチオ-1,3,5-トリアジン、6-(4-ヒドロキシ-3-メチル-5-t-ブチルアニリノ)-2,4-ビス-オクチルチオ-1,3,5-トリアジン、2-オクチルチオ-4,6-ビス-(3,5-ジ-t-ブチル-4-オキシアニリノ)-1,3,5-トリアジンなどのトリアジン基含有フェノール系化合物;などを用いることができる。
 リン系酸化防止剤としては、一般の樹脂工業で通常使用されているものであれば格別な制限はなく、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2-t-ブチル-4-メチルフェニル)ホスファイト、トリス(シクロヘキシルフェニル)ホスファイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイト、9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、10 -(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド、10-デシロキシ-9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレンなどのモノホスファイト系化合物;4,4’-ブチリデン- ビス(3-メチル-6-t-ブチルフェニル-ジ-トリデシルホスファイト)、4,4’-イソプロピリデン-ビス[フェニル-ジ-アルキル(C12 ~C15)ホスファイト]、4,4’-イソプロピリデン-ビス[ジフェニルモノアルキル(C12 ~C15)ホスファイト]、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ジ-トリデシルホスファイト-5-t-ブチルフェニル)ブタン、テトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)-4,4’-ビフェニレンジホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(イソデシルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(ノニルフェニルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4-ジ-t-ブチルフェニルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,4-ジメチルフェニルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6-ジ-t-ブチルフェニルホスファイト)などのジホスファイト系化合物などを用いることができる。これらの中でも、モノホスファイト系化合物が好ましく、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ジノニルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイトなどが特に好ましい。
 イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル  3,3’-チオジプロピオネート、ジミリスチル  3,3’-チオジプロピオネート、ジステアリル  3,3’-チオジプロピオネート、ラウリルステアリル  3,3’-チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール-テトラキス-(β-ラウリル-チオ-プロピオネート)、3,9-ビス(2-ドデシルチオエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなどを用いることができる。
 これらの酸化防止剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 本発明の樹脂組成物中における酸化防止剤の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは0.1~10重量部であり、より好ましくは1~5重量部である。酸化防止剤の含有量が上記範囲にあると、得られるゲート絶縁膜の耐光性及び耐熱性を良好なものとすることができる。
 界面活性剤は、ストリエーション(塗布筋あと)の防止等の目的で使用される。界面活性剤としては、例えば、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、ポリオキシアルキレン系界面活性剤、メタクリル酸共重合体系界面活性剤、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。
 シリコーン系界面活性剤としては、例えば、商品名「SH28PA、SH29PA、SH30PA、ST80PA、ST83PA、ST86PA、SF8416、SH203、SH230、SF8419、SF8422、FS1265、SH510、SH550、SH710、SH8400、SF8410、SH8700、SF8427」(以上、東レ・ダウコーニング社製)、商品名「KP-321、KP-323、KP-324、KP-340、KP-341」(以上、信越化学社製)、商品名「TSF400、TSF401、TSF410、TSF4440、TSF4445、TSF4450、TSF4446、TSF4452、TSF4460」(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)、商品名「BYK300、BYK301、BYK302、BYK306、BYK307、BYK310、BYK315、BYK320、BYK322、BYK323、BYK331、BYK333、BYK370、BYK375、BYK377、BYK378」(以上、ビックケミー・ジャパン社製)などを挙げることができる。
 フッ素系界面活性剤としては、例えば、フロリナート「FC-430、FC-431」(以上、住友スリーエム社製)、サーフロン「S-141、S-145、S-381、S-393」(以上、旭硝子社製)、エフトップ「EF301、EF303、EF351、EF352」(以上、ジェムコ社製)、メガファック「F171、F172、F173、R-30」(以上、DIC社製)などを挙げることができる。
 ポリオキシアルキレン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレートポリオキシエチレンジアルキルエステル類などを挙げることができる。
 これらの界面活性剤は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
 本発明の樹脂組成物中における界面活性剤の含有量は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)100重量部に対して、好ましくは0.01~0.5重量部であり、より好ましくは0.02~0.2重量部である。界面活性剤の含有量が上記範囲にあると、ストリエーション(塗布筋あと)の防止効果をより高めることができる。
  本発明の樹脂組成物の調製方法は、特に限定されず、樹脂組成物を構成する各成分を公知の方法により混合すればよい。
  混合の方法は特に限定されないが、樹脂組成物を構成する各成分を溶剤に溶解又は分散して得られる溶液又は分散液を混合するのが好ましい。これにより、樹脂組成物は、溶液又は分散液の形態で得られる。
  樹脂組成物を構成する各成分を溶剤に溶解又は分散する方法は、常法に従えばよい。具体的には、攪拌子とマグネティックスターラーを使用した攪拌、高速ホモジナイザー、ディスパー、遊星攪拌機、二軸攪拌機、ボールミル、三本ロール等を使用して行なうことができる。また、各成分を溶剤に溶解又は分散した後に、例えば、孔径が0.1μm程度のフィルター等を用いて濾過してもよい。
(ゲート絶縁膜)
 次いで、本発明のゲート絶縁膜について、説明する。本発明のゲート絶縁膜は、上述した本発明の樹脂組成物からなり、通常、薄膜トランジスタに用いられる。
 以下においては、本発明のゲート絶縁膜を、ボトムゲート型の薄膜トランジスタに適用した場合を例示して説明する。ここで、図1は、本発明のゲート絶縁膜が適用される薄膜トランジスタの一例としてのボトムゲート型の薄膜トランジスタ1の断面図を示す。本発明のゲート絶縁膜が適用される薄膜トランジスタとしては、図1に示す構造を有する薄膜トランジスタに何ら限定されるものではない。
 図1に示すように、本発明のゲート絶縁膜が適用される薄膜トランジスタの一例としてのボトムゲート型の薄膜トランジスタ1は、基板2上に、ゲート電極3、上述した本発明の樹脂組成物からなるゲート絶縁膜4、半導体層5、ソース電極6及びドレイン電極7、保護層8を有する。なお、図1においては、単一の薄膜トランジスタ1を示したが、基板2上に複数の薄膜トランジスタ1が形成されているような構成(例えば、アクティブマトリックス基板など)であってもよい。
 基板2としては、特に限定されず、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、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からなるフレキシブル基板、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、シリコンウェハなどのシリコン基板などを挙げることができる。
 ゲート電極3は、導電性材料で形成されている。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。
 ゲート絶縁膜4は、上述した本発明の樹脂組成物から構成されるものであり、所定パターンでゲート電極3を形成した基板2上に、上述した本発明の樹脂組成物を塗布し、必要に応じて溶剤を除去した後に、硬化することにより形成される。
 半導体層5は、アモルファスシリコン半導体、有機半導体、またはアモルファス酸化物半導体からなる層であり、これらのなかでも、本発明の作用効果をより高めることができるという点より、アモルファス酸化物半導体からなる層であることが特に好ましい。半導体層5を有機半導体からなる層とする場合には、たとえば、ペンタセンやポリチオフェン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリアリルアミン誘導体、ポリアセチレン誘導体、アセン誘導体、オリゴチオフェンなどに代表される有機半導体材料を用いることができる。また、半導体層5をアモルファス酸化物半導体からなる層とする場合には、In、Ga、及びZnのうち少なくとも1種の元素を含むアモルファス酸化物半導体からなるスパッタ膜とすることができる。アモルファス酸化物半導体としては、In、Ga、及びZnのうち少なくとも1種の元素を含むものであればよいが、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、亜鉛スズ酸化物(ZTO)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)、インジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)などが挙げられる。
 ソース電極6及びドレイン電極7は、導電性材料で形成されている。導電性材料としては、上述のゲート電極3と同様のものを用いることができる。
 保護層8は、基板2、ゲート電極3、ゲート絶縁膜4、半導体層5、ソース電極6及びドレイン電極7を含む各構成要素の露出表面を被覆して保護する層である。保護層8を構成する材料としては、SiO、SiON、SiN、及びAlなどの無機膜、およびアクリル、ポリイミド、シクロオレフィン、エポキシ、ノボラックなどの各種樹脂から成る有機膜が挙げられる。なお、この保護層8は単層でもよいし、多層としてもよい。なお、本実施形態に係る薄膜トランジスタ1は、保護層8を備えて構成したが、備えていなくてもよい。
 次いで、半導体層5としてアモルファス酸化物半導体を用いる場合における、図1に示す薄膜トランジスタ1の製造方法について説明する。図2は、薄膜トランジスタ1の製造工程を示す図である。
 まず、基板2上に、ゲート電極3を形成するための導電性材料からなる層を、スパッタリング法などにより基板2上に形成する。次いで、フォトリソグラフィ法によりレジストパターン(不図示)を形成し、レジストパターンをマスクにして、導電性材料からなる層について、ウェットエッチング法によりエッチングを行い、次いで、レジストパターンを剥離することで、図2(A)に示すように、基板2上に、ゲート電極3を形成する。
 次いで、図2(B)に示すように、ゲート電極3を形成した基板2に、本発明の樹脂組成物を塗布し、必要に応じて溶剤を除去した後に、硬化することにより、ゲート絶縁膜4を形成する。本発明の樹脂組成物を塗布する方法としては、例えば、スプレー法、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法、ドクターブレード法、回転塗布法、バー塗布法、スクリーン印刷法等の各種の方法を採用することができる。また、硬化温度(架橋温度)は、通常、100~300℃、好ましくは100~250℃、より好ましくは100~230℃、硬化時間は、通常、0.5~300分間、好ましくは1~150分間、より好ましくは1~60分間である。ゲート絶縁膜4の厚さは、特に限定されないが、好ましくは100~2000nm、より好ましくは100~1000nm、さらに好ましくは100~500nmである。
 次いで、図2(C)に示すように、ゲート電極3及びゲート絶縁膜4を形成した基板2のゲート絶縁膜4上に半導体層5を形成する。具体的には、まず、ゲート絶縁膜4上にスパッタリング法を用いて、In、Ga、及びZnのうち少なくとも1種の元素を含むアモルファス酸化物半導体からなる層(以下、「アモルファス酸化物半導体層」とする。)を、ゲート絶縁膜4の表面全体に形成する。アモルファス酸化物半導体層は、例えば、半導体層5をインジウムガリウム亜鉛酸化物(IGZO)により形成する場合には、酸化インジウム(In)、酸化ガリウム(Ga)、及び酸化亜鉛(ZnO)をそれぞれ等モルずつ混合して焼結したターゲットを用い、DC(Direct Current)スパッタリング法により成膜する。なお、スパッタリングは、チャンバ内に、流量100~300sccmのアルゴン(Ar)ガスと、流量5~20sccmの酸素(O)ガスを導入して行うことができる。また、このときの基板温度を150~400℃とする。なお、アモルファス酸化物半導体層を形成した後、200~500℃の大気雰囲気中で、1~2時間程度のアニールを行なってもよい。次いで、形成したアモルファス酸化物半導体層の表面に所定のレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてアモルファス酸化物半導体層をドライエッチング法によりエッチングし、その後、レジストパターンを剥離することで、図2(C)に示すように、ゲート絶縁膜4上に半導体層5を形成する。
 次いで、図2(D)に示すように、ゲート絶縁膜4及び半導体層5上に、ソース電極6及びドレイン電極7を形成する。具体的には、まず、スパッタリング法を用いて、基板2、ゲート絶縁膜4及び半導体層5の上面の全面に渡り、ソース電極6及びドレイン電極7を形成する異なる導電性材料からなる層を形成する。次いで、形成した導電性材料からなる層の上に、フォトリソグラフィ法を用いて、ソース電極6及びドレイン電極7の形状に対応するレジストパターンを形成する。そして、形成したレジストパターンをマスクにして、ドライエッチング法により、導電性材料からなる層をエッチングし、その後、レジストパターンを剥離することで、図2(D)に示すように、ソース電極6及びドレイン電極7を形成する。
 次いで、ゲート絶縁膜4、半導体層5、ソース電極6、及びドレイン電極7の上面(露出面)の全体を覆うように保護層(パッシベーション膜)8を形成して、図1に示すようなボトムゲート型(チャネルエッチ型)の薄膜トランジスタ1を製造する。保護層8は、前述の材料等を用いて、たとえば、プラズマCVD法などにより形成することができる。以上のようにして、図1に示すボトムゲート型の薄膜トランジスタ1は製造される。
 本発明においては、このようなボトムゲート型の薄膜トランジスタ1などの電子部品などに用いられるゲート絶縁膜を、上述した本発明の樹脂組成物で形成するものであり、該樹脂組成物は、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)、エポキシ化合物(B)、硬化剤(C)、及び架橋剤(D)を含有し、誘電率が高く、耐薬品性及び密着性に優れ、しかも、膜形成後に高温処理を行った際の密着性の低下が適切に防止された樹脂膜を与えるものである。そのため、本発明によれば、図1に示す薄膜トランジスタ1のゲート絶縁膜4を、本発明の樹脂組成物で形成することにより、ゲート絶縁膜4上に、半導体層5やソース電極6、ドレイン電極7を形成する際に、現像液やエッチング液に晒された場合でも、その優れた耐薬品性により、劣化による膜厚変動を有効に防止することができる。加えて、本発明によれば、半導体層5やソース電極6、ドレイン電極7を形成する際に、比較的高温で焼成が行われた場合でも、本発明の樹脂組成物を用いて得られる樹脂膜からなるゲート絶縁膜4は、膜形成後に高温処理を行った際の密着性の低下が適切に防止されたものであるため、このような焼成による密着性の低下も有効に防止することができる。特に、本発明の樹脂組成物を用いて得られるゲート絶縁膜4は、このように、劣化による膜厚変動や膜形成後に高温処理を行った際の密着性の低下を有効に防止しながら、高誘電率を達成することができるため、これにより、得られる薄膜トランジスタ1などの電子部品の高性能化が可能となる。
 なお、上記においては、図1に示すボトムゲート型の薄膜トランジスタ1を例示して説明を行ったが、本発明のゲート絶縁膜は、このようなボトムゲート型の薄膜トランジスタ1に限定されず、図3に示すようなトップゲート型の薄膜トランジスタ1aをはじめ、各種電子部品のゲート絶縁膜として好適に用いることができる。ここで、図3は、本発明に係る樹脂組成物からなるゲート絶縁膜を備えるトップゲート型の薄膜トランジスタ1aを示す断面図であり、上述した薄膜トランジスタ1と同じ構成部材には同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、図3に示すトップゲート型の薄膜トランジスタ1aは、基板2上に、ソース電極6、ドレイン電極7、半導体層5、上述した本発明の樹脂組成物からなるゲート絶縁膜4、及びゲート電極3を有する。
 あるいは、本発明に係る樹脂組成物からなるゲート絶縁膜は、図4に示すようなエッチストップレイヤー型の薄膜トランジスタ1bのゲート絶縁膜としても好適に用いることができる。ここで、図4は、本発明に係る樹脂組成物からなるゲート絶縁膜を備えるエッチストップレイヤー型の薄膜トランジスタ1bを示す断面図であり、上述した薄膜トランジスタ1と同じ構成部材には同じ番号を付し、その説明を省略する。図4に示す薄膜トランジスタ1bは、チャンネル部10を覆うようにエッチストッパー9が形成されている点を除き、上述した図1に示す薄膜トランジスタ1と同様の構成を有するものである。図4に示すように、この薄膜トランジスタ1bにおいては、半導体層5の端部付近及びエッチストッパー9の端部付近を覆うようにしてソース電極6及びドレイン電極7がそれぞれ設けられた構成となっている。なお、図4中においては、保護膜8を形成していない態様を示したが、図1に示す薄膜トランジスタ1と同様に、ソース電極6、ドレイン電極7及びエッチストッパー9上に、保護層8を形成してもよい。
 以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明についてより具体的に説明する。各例中の部及び%は、特に断りのない限り、重量基準である。
 なお、各特性の定義及び評価方法は、以下のとおりである。
<誘電率>
 各実施例及び各比較例において作製した樹脂組成物を用いて、樹脂組成物をシリコンウェハ上にスピンコートした後、ホットプレートを用いて110℃で2分間プリベークして、樹脂膜を形成した。次いで、窒素中において180℃で1時間加熱することにより、500nm厚の樹脂膜が形成されたシリコンウェハからなる樹脂膜試料を得た。そして、得られた樹脂膜試料を用いて、JIS C6481に準じて、10kHz(室温)で、樹脂膜の誘電率を測定した。
<成膜後の密着性>
 各実施例及び各比較例において作製した樹脂組成物を、ガラス基板上にスピンコートした後、ホットプレートを用いて110℃で2分間プリベークして、樹脂膜を形成した。次いで、窒素中において180℃で1時間加熱することにより、2μm厚の樹脂膜が形成された樹脂膜付き基板を得た。
 密着性試験は、以下に説明する表面-界面切削法(SAICAS法)により行った。すなわち、上記にて得られた樹脂膜付き基板の樹脂膜部分にカッターで1mm幅の切込みを入れ、切込みを入れた樹脂膜付き基板について、密着性測定装置として、ダイプラ・ウィンテス社のサイカスDN-20型にて、切刃として、1.0mm幅、すくい角20°、逃げ角10°の単結晶ダイヤモンド製の切刃を用いて、水平速度0.2μm/秒、垂直速度0.02μm/秒で試料を切削し、切刃が樹脂膜とガラス基板表面との界面まで切削したところで、垂直速度を0μm/秒として切刃を基板に平行に動かして平行力FH[N]を測定した。そして、得られた平行力FH[N]と、切刃の幅w[m]から、剥離強度Pを式「P[N/m]=FH[N]/w[m]」に従って算出し、得られた剥離強度Pを、樹脂膜の密着性の値として、以下の基準にて評価した。
  A:剥離強度Pが100N/m以上
  B:剥離強度Pが80N/m以上、100N/m未満
  C:剥離強度Pが80N/m未満
<追加焼成後の密着性>
 上述した「成膜後の密着性」の評価と同様に、2μm厚の樹脂膜が形成された樹脂膜付き基板を得て、さらに、この得られた樹脂膜付き基板について、220℃、1時間加熱することにより、追加焼成樹脂膜付き基板を得た。そして、得られた追加焼成樹脂膜付き基板を用いた以外は、上述した「成膜後の密着性」の評価と同様に、剥離強度Pを求め、同様の基準にて、追加焼成後の密着性の評価を行った。
<耐薬品性>
 上述した「成膜後の密着性」の評価と同様に樹脂膜試料を得て、得られた樹脂膜試料を、アセトン中に、25℃で15分間浸漬し、浸漬前後の樹脂膜の厚みの変化率を測定することで、耐薬品性の評価を行った。なお、浸漬前後の樹脂膜の厚みの変化率は、「浸漬前後の樹脂膜の厚みの変化率(%)=(|浸漬後の樹脂膜の厚み-浸漬前の樹脂膜の厚み|/浸漬前の樹脂膜の厚み)×100」に従って算出した。また、耐薬品性は、以下の基準で評価した。
  A:浸漬前後の樹脂膜の厚みの変化率が10%未満
  B:浸漬前後の樹脂膜の厚みの変化率が10%以上、20%未満
  C:浸漬前後の樹脂膜の厚みの変化率が20%以上
《実施例1》
 水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)として、シアノエチル化プルラン(商品名「シアノレジンCR-S」、信越化学工業社製、水酸基:シアノエチル基=10:90(モル比))100部、エポキシ化合物(B)として、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン(商品名「jER1031S」、三菱化学社製)20部、硬化剤(C)として、フェノール-アラルキル型樹脂(商品名「KAYAHARD GPH-65」、日本化薬社製、水酸基価:175mgKOH/g)10部、架橋剤(D)として、上記式(9)で示される化合物(商品名「ニカラックMX-270」、三和ケミカル社製)5部、フェノール化合物(E)として、ノボラック型フェノール樹脂(商品名「PAPS-PN4」、旭有機材工業社製、水酸基価:104mgKOH/g)10部、硬化触媒(F)として、PF 系スルホニウム塩(商品名「サンエイドSI-110L」、三新化学工業社製)部、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(商品名「Z6040」、東レ・ダウコーニング株式会社製、シランカップリング剤)1部、及び溶剤として、γ‐ブチロラクトン60部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40部を混合し、溶解させた後、孔径0.2μm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を調製した。
 そして、上記にて得られた樹脂組成物を用いて、上記した方法にしたがい、誘電率、成膜後の密着性、追加焼成後の密着性及び耐薬品性の各試験・評価を行った。結果を表1に示す。
《実施例2~9》
 樹脂組成物を調製する際に、表1に示す各化合物を、表1に示す配合量にて用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製し、同様に試験・評価を行った。結果を表1に示す。
《比較例1~4》
 樹脂組成物を調製する際に、表1に示す各化合物を、表1に示す配合量にて用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製し、同様に試験・評価を行った。結果を表1に示す。
 なお、表1中、各化合物は以下の通りである。
・「シアノエチル化ポリビニルアルコール」は、シアノエチル化ポリビニルアルコール(商品名「シアノレジンCR-V」、信越化学工業社製、水酸基:シアノエチル基=15:85(モル比)、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A))
・「ポリビニルフェノール」は、ポリビニルフェノール(商品名「マルカリンカーMS4P」、丸善石油化学社製、水酸基を含有するが、シアノアルキル基を含有しない樹脂)
・「エポキシ化合物(エピクロンHP4700)」は、ナフタレン骨格を有するエポキシ化合物(商品名「エピクロンHP4700」、DIC社製、エポキシ化合物(B))
・「エポキシ化合物(NC-6000)」は、2-[4-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]-2-[4-[1,1-ビス[4-([2,3-エポキシプロポキシ]フェニル)]エチル]フェニル]プロパン(商品名「NC-6000」、日本化薬社製、エポキシ化合物(B))
・「エポキシ化合物(jERYX8800)」は、アントラセン ジヒドリド型エポキシ樹脂(商品名「jERYX8800」、三菱化学社製、エポキシ化合物(B))
・「硬化剤(MEH-7800)」は、フェノール-アラルキル型樹脂(商品名「MEH-7800」、明和化成社製、硬化剤(C)、水酸基価:175mgKOH/g)
・「硬化剤(MEH-7851)」は、フェノール-ビフェニレン型樹脂(商品名「MEH-7851」、明和化成社製、硬化剤(C)、水酸基価:220mgKOH/g)
・「式(7)で示される架橋剤(ニカラックMX280)」は、上記式(7)で示される化合物(商品名「ニカラックMX280」、三和ケミカル社製、架橋剤(D))
・「メラミン系架橋剤(サイリンク2000)」は、メラミン系架橋剤(商品名「サイリンク2000」、サイテックインダストリーズ社製、メラミン系架橋剤)
・「メラミン系架橋剤(サイメル350)」は、メラミン系架橋剤(商品名「サイメル350」、サイテックインダストリーズ社製、メラミン系架橋剤)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表1に示すように、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)、エポキシ化合物(B)、硬化剤(C)、及び上記一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D)を含有する本発明の樹脂組成物からなる樹脂膜は、いずれも誘電率が高く、耐薬品性、成膜後の密着性、及び追加焼成後の密着性に優れており、各種電子部品のゲート絶縁膜用途、特に、ボトムゲート型の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜用途に好適なものであった(実施例1~11)。
 一方、上記一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D)の代わりに、メラミン系架橋剤を用いた場合には、得られる樹脂膜は、追加焼成後の密着性に劣る結果となった(比較例1,2)。
 また、硬化剤(C)を配合しなかった場合にも、得られる樹脂膜は、追加焼成後の密着性に劣る結果となった(比較例3)。
 さらに、水酸基-シアノアルキル基含有樹脂(A)の代わりに、ポリビニルフェノール(水酸基を含有する一方で、シアノアルキル基を含有しない樹脂)を用いた場合には、得られる樹脂膜は、誘電率が低くなるとともに、追加焼成後の密着性に劣る結果となった(比較例4)。
1,1a…薄膜トランジスタ
 2…基板
 3…ゲート電極
 4…ゲート絶縁膜
 5…半導体層
 6…ソース電極
 7…ドレイン電極
 8…保護層

Claims (10)

  1.  水酸基及びシアノアルキル基を含有する樹脂(A)と、
     分子内に2以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)と、
     水酸基を分子内に2以上有し、水酸基価が150~300mgKOH/gである硬化剤(C)と、
     下記一般式(1)で表される構造を有する架橋剤(D)と、を含有する樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     (上記一般式(1)中、R、Rは、炭素数1~20のアルキル基であり、RとRとは、互いに同じであっても異なっていてもよい。)
  2.  前記樹脂(A)が、水酸基を複数有する水酸基含有有機化合物に含まれる水酸基のうち一部を、シアノアルキル化することにより得られたものである請求項1に記載の樹脂組成物。
  3.  前記水酸基含有有機化合物が、プルランまたはポリビニルアルコールである請求項2に記載の樹脂組成物。
  4.  前記エポキシ化合物(B)が、分子内に2以上のエポキシ基を有する芳香族炭化水素構造含有エポキシ化合物である請求項1~3のいずれかに記載の樹脂組成物。
  5.  前記硬化剤(C)が、前記水酸基としてフェノール性水酸基を有する請求項1~4のいずれかに記載の樹脂組成物。
  6.  フェノール性の水酸基を分子内に有し、水酸基価が150mgKOH/g未満であるフェノール化合物(E)をさらに含有する請求項1~5のいずれかに記載の樹脂組成物。
  7.  硬化触媒(F)をさらに含有する請求項1~6のいずれかに記載の樹脂組成物。
  8.  前記樹脂(A)中に含有される水酸基と、シアノアルキル基との割合が、「水酸基:シアノアルキル基」のモル比で、50:50~2:98である請求項1~7のいずれかに記載の樹脂組成物。
  9.  前記架橋剤(D)が、下記一般式(2)~(4)で表される少なくとも一種の化合物である請求項1~8のいずれかに記載の樹脂組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     (上記一般式(2)~(4)中、R、Rは、前記一般式(1)と同様であり、上記一般式(3)中、R、Rは、炭素数1~20のアルキル基であり、上記一般式(3)中、R、R、R、Rは、全てあるいはいずれかが互いに同じであってもよいし、全て異なっていてもよい。)
  10.  請求項1~9のいずれかに記載の樹脂組成物を用いて得られるゲート絶縁膜。
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