^os制)等。 陽13引 作為有機(jī)娃系表面活性劑,可舉出甜28PA、SH7PA、甜21PA、甜30PA、ST94PA(均為 東麗.道康寧.有機(jī)娃(株)制)、BYK-333度YK-化emieJapan(株)制)等。作為其他 表面活性劑的例子,可舉出聚氧乙締十二烷基酸、聚氧乙締十八烷基酸、聚氧乙締壬基苯基 酸、聚氧乙締二硬脂酸醋等。
[0139] 就本發(fā)明的組合物而言,從使用其而得到的膜的絕緣性、膜形成性、耐化學(xué)藥品性 高的觀點(diǎn)考慮,也可W廣泛用作絕緣膜形成用材料。其中,若用作FET中的柵極絕緣膜用材 料,則能夠減少FET的闊值電壓、漏電流,可W發(fā)揮理想的FET特性。本發(fā)明中所謂的絕緣 膜,是指體積電阻率(其為電流過困難程度的指標(biāo))為IO8Q-cmW上的膜。 陽140] <場效應(yīng)晶體管的制造方法〉 陽141] 給出圖1所示的FET的制造方法。該FET的制造方法包括將組合物涂布在襯底上 并進(jìn)行干燥從而形成柵極絕緣層的工序。需要說明的是,制造方法不限于下述方法。
[0142] 首先,在襯底1上形成柵電極2。形成方法可舉出例如金屬蒸鍛、旋涂法、刮刀涂 布法、縫模涂布法法、網(wǎng)板印刷法、棒涂法、鑄型法、印刷轉(zhuǎn)印法、浸潰提拉法、噴射法等已知 的方法。需要說明的是,可W使用掩模等直接形成圖案,也可W在形成的柵電極上涂布抗蝕 劑,將抗蝕劑膜進(jìn)行曝光?顯影為所期望的圖案后進(jìn)行蝕刻,由此將柵電極圖案化。 陽143] 接著,在上述襯底上形成柵極絕緣層3。將組合物涂布在玻璃襯底、塑料襯底上進(jìn) 行干燥,根據(jù)需要對(duì)得到的涂布膜進(jìn)行熱處理,由此可W形成絕緣膜。作為柵極絕緣層3的 形成方法,可舉出旋涂法、刮刀涂布法、縫模涂布法法、網(wǎng)板印刷法、棒涂法、鑄型法、印刷轉(zhuǎn) 印法、浸潰提拉法、噴射法等已知涂布方法。作為涂布膜的熱處理溫度,優(yōu)選在100~300°C 的范圍內(nèi)。從在塑料襯底上形成絕緣膜的觀點(diǎn)考慮,進(jìn)一步優(yōu)選為20(TCW下。此外,為含 有(f)光酸產(chǎn)生劑的組合物的情況下,可W通過將涂布膜曝光、顯影后進(jìn)行熱處理而形成 絕緣膜。干燥溫度優(yōu)選為50~150 °C。
[0144] 柵極絕緣層3由單層構(gòu)成或者由復(fù)數(shù)層構(gòu)成。對(duì)復(fù)數(shù)層的情況來說,可W將本發(fā) 明的絕緣膜層合為復(fù)數(shù)層,也可W將本發(fā)明的絕緣膜與已知的絕緣膜層合。作為已知的絕 緣膜,沒有特別限定,可使用氧化娃、氧化侶等無機(jī)材料、聚酷亞胺、聚乙締醇、聚氯乙締、聚 對(duì)苯二甲酸乙二醇醋、聚偏氣乙締、聚硅氧烷、聚乙締基苯酪(PV巧等聚合物材料、或無機(jī) 材料粉末與聚合物材料的混合物。
[0145] 可W在如上所述得到柵極絕緣層的過程中對(duì)涂布膜或絕緣膜實(shí)施圖案化。作為 一例,對(duì)使用含有(f)光酸產(chǎn)生劑的組合物而得的涂布膜的圖案形成進(jìn)行說明。通過具有 所期望的圖案的掩模,從涂布膜的上方照射(曝光)化學(xué)射線。作為曝光中使用的化學(xué)射 線,有紫外線、可見光線、電子射線、X射線等,本發(fā)明中優(yōu)選利用隸燈的i線(365nm)、h線 (405nm)、g線(436nm)。接著,對(duì)曝光后的涂布膜進(jìn)行顯影。作為顯影液,優(yōu)選為四甲基氨 氧化錠、二乙醇胺、二乙基氨基乙醇、氨氧化鋼、氨氧化鐘、碳酸鋼、碳酸鐘、=乙胺、二乙胺、 甲胺、二甲胺、乙酸二甲基氨基乙基醋、二甲基氨基乙醇、甲基丙締酸二甲基氨基乙醋、環(huán)己 基胺、乙締二胺、六亞甲基二胺等顯示堿性的化合物的水溶液,可W含有1種或2種W上。此 夕F,也可W在所述堿水溶液中混合N-甲基-2-化咯燒酬、N,N-二甲基甲酯胺、N,N-二甲基 乙酷胺、二甲基亞諷、丫-下內(nèi)醋、二甲基丙締酷胺等極性溶劑、甲醇、乙醇、異丙醇等醇類、 乳酸乙基醋、丙二醇單甲酸乙酸醋等醋類、環(huán)戊酬、環(huán)己酬、異下基酬、甲基異下基酬等酬類 等進(jìn)行使用。顯影后通常利用水進(jìn)行沖洗處理,但也可W將乙醇、異丙醇等醇類、乳酸乙醋、 丙二醇單甲酸乙酸醋等醋類等加入到水中進(jìn)行沖洗處理。 陽146] 另外,也可W在絕緣膜上涂布抗蝕劑,將抗蝕劑膜曝光?顯影為所期望的圖案后, 利用氨氣酸等蝕刻液進(jìn)行處理,由此將絕緣膜圖案化。若為該方法,則即使為不含(f)光酸 產(chǎn)生劑的組合物也能進(jìn)行圖案化。 陽147] 接著,形成源電極及漏電極。作為源電極5及漏電極6的形成方法,與上述柵電極 2同樣地,可舉出例如金屬蒸鍛、旋涂法、刮刀涂布法、縫模涂布法法、網(wǎng)板印刷法、棒涂法、 鑄型法、印刷轉(zhuǎn)印法、浸潰提拉法、噴射法等已知的方法。需要說明的是,可W使用掩模等直 接形成圖案,也可W在形成的電極上涂布抗蝕劑,將抗蝕劑膜曝光?顯影為所期望的圖案后 進(jìn)行蝕刻,由此將源電極及漏電極圖案化。
[0148] 接著,利用上述形成方法形成半導(dǎo)體層4,制造FET。進(jìn)而,也可W追加下述工序: 利用上述形成方法形成柵極絕緣層3與半導(dǎo)體層4之間的取向性層、在相對(duì)于半導(dǎo)體層4 而言與柵極絕緣層3相反的一側(cè)形成第2絕緣層。
[0149] 本發(fā)明的組合物及絕緣膜可W有利地用于薄膜的場效應(yīng)晶體管、光電元件、開關(guān) 元件等各種器件的制造。 陽150] 實(shí)施例 陽151] W下,舉出實(shí)施例來說明本發(fā)明,但是本發(fā)明并不限于所述實(shí)施例。需要說明的 是,通過W下的(1)~(3)來說明實(shí)施例中的各評(píng)價(jià)法。 陽巧2] (1)固態(tài)成分濃度測定 陽15引稱取Ig想要測定的溶液至侶杯(aluminumcup)中,使用加熱板于250°C加熱30 分鐘使液態(tài)組分蒸發(fā)。對(duì)加熱后的殘留在侶杯中的固態(tài)成分進(jìn)行稱量,求出溶液的固態(tài)成 分濃度。
[0154] 0)重均分子量測定
[0K5] 聚硅氧烷的重均分子量如下求出:利用孔徑為0.45ym膜濾器對(duì)樣品進(jìn)行過濾 后,使用GPCaOSOH(株)制化C-8220GPC)(展開劑:四氨巧喃,展開速度:0.4ml/分鐘)通 過換算為聚苯乙締而求出。
[0156] 0)元素分析
[0157] 在超高真空中對(duì)想要測定的膜照射軟X射線,通過檢測從表面釋放的光電子的X 射線光電子能譜法(PHI公司制如anteraSXM)對(duì)膜中的元素信息、元素量進(jìn)行分析。 陽158] 實(shí)施例1 陽巧9] (1)半導(dǎo)體溶液的制作
[0160]將 0.IOg聚 3-己基嚷吩(Al化ichChemicalCo.,Inc.制,Regioregular,數(shù)均分 子量(Mn) :13000,W下稱為P3HT)加入到已加有5ml氯仿的燒瓶中,在超聲波清洗機(jī)(井內(nèi) 盛榮堂(株)制US-2,輸出功率120W)中通過超聲波攬拌得到P3HT的氯仿溶液。接著,將 用滴液吸管(spuit)吸取該溶液并W每次0. 5ml的方式滴入到甲醇20ml和0.IN鹽酸IOml 的混合溶液中,進(jìn)行再沉淀。利用孔徑為0. 1ym的膜濾器(PTFE公司制:四氣乙締)將成 為固體的P3HT濾出并捕集,用甲醇充分測洗后,通過真空干燥除去溶劑。進(jìn)而再次進(jìn)行溶 解和再沉淀,得到90mg的再沉淀P3HT。 陽W] 接下來,將1. 5mgCNT(CNI公司制,單層CNT,純度95% )和1. 5mg上述P3HT加入 到15ml的氯仿中,一邊進(jìn)行冰冷一邊利用超聲波均化器(東京理化器械(株)制VCX-500)W輸出功率250W進(jìn)行超聲波攬拌30分鐘。在進(jìn)行了 30分鐘超聲波照射的時(shí)刻暫時(shí)停止 照射,補(bǔ)加1. 5mgP3HT,進(jìn)而超聲波照射1分鐘,由此得到CNT分散液A(CNT復(fù)合體相對(duì)于 溶劑的濃度為0.lg/1)。
[0162] 接下來,制作用于形成半導(dǎo)體層4的半導(dǎo)體溶液。使用膜濾器(孔徑為IOiim,直 徑為 25mm,MilliporeCo巧.制Omniporemembranefilter)對(duì)上述CNT分散液A進(jìn)行過 濾,除去長度為10ymW上的CNT復(fù)合體。在5ml得到的濾液中加入45ml二氯苯,制成半 導(dǎo)體溶液A(CNT復(fù)合體相對(duì)于溶劑的濃度為0.Olg/1)。
[0163] (2)組合物(絕緣材料溶液)的制作
[0164] 將甲基S甲氧基硅烷61.29g化45摩爾)、2-(3,4-環(huán)氧基環(huán)己基)乙基S甲氧基 硅烷12. 31g化05摩爾)、及苯基S甲氧基硅烷99. 15g(0. 5摩爾)溶解在203. 36g丙二醇 單下基酸(沸點(diǎn)170°C)中,一邊攬拌一邊向其中加入54. 90g水、0. 86?憐酸。將得到的溶 液于浴溫105°C加熱2小時(shí),將內(nèi)溫升至90°C,使主要含有副產(chǎn)物甲醇的成分饋出。接著, 于浴溫130°C加熱2. 0小時(shí),將內(nèi)溫升至118°C,使主要含有水和丙二醇單下基酸的成分饋 出,然后冷卻至室溫,得到固態(tài)成分濃度為26. 0重量%的聚硅氧烷溶液A。得到的聚硅氧烷 的重均分子量為6000。 陽1化]量取IOg得到的聚硅氧烷溶液A,與13g雙(乙酷基乙酸乙醋)單化4-戊二 酬)侶(商品名"AlumichelateD"、KawakenFineQiemicalsCo. ,Ltd.制,W下稱為 AlumichelateD)和42g丙二醇單乙基酸乙酸醋(W下,稱為PGMEA)混合,于室溫?cái)埌?小 時(shí),得到絕緣材料溶液A(固態(tài)成分濃度為24重量% )。本溶液中的上述聚硅氧烷的含量相 對(duì)于AlumichelateD100重量份而言為20重量份。將上述絕緣材料溶液A在空氣中于室 溫保存,結(jié)果即使經(jīng)過1個(gè)月也未觀察到析出物,是穩(wěn)定的。 陽166] (3)陽T的制作 陽167]審1]作圖1所示的陽T。通過電阻加熱法利用掩模在玻璃制的襯底1 (膜厚0. 7mm) 上真空蒸鍛5皿的銘及50皿的金,形成柵電極2。接著,將按照上述(2)中記載的方法制作 的絕緣材料溶液A采用旋涂法涂布(800rpmX20秒)在上述形成有柵電極的玻璃襯底上, 于120°C熱處理5分鐘后,再次采用旋涂法涂布(800巧mX20秒)絕緣材料溶液A,在氮?dú)?流下于200°C熱處理30分鐘,由此形成膜厚為400nm的柵極絕緣層3。接著,通過電阻加熱 法,真空蒸鍛金W使得膜厚成為50nm,在其上采用旋涂法涂布(1000巧mX20秒)光致抗蝕 劑(商品名"LC100-10cP",Rohmand化asCompany制),于100°C加熱干燥10分鐘。使用 平行光光刻機(jī)(佳能(株)制PLA-501巧將制作的光致抗蝕劑膜經(jīng)由掩模進(jìn)行圖案曝光后, 使用自動(dòng)顯影裝置(漲澤產(chǎn)業(yè)(株)制AD-2000)利用作為2. 38重量%四甲基氨氧化錠水 溶液的ELM-D(商品名,=菱氣體化學(xué)(株)制)進(jìn)行70秒鐘噴淋顯影,接著,用水清洗30 秒鐘。然后,利用AURUM-302(商品名,關(guān)東化學(xué)(株)制)進(jìn)行蝕刻處理5分鐘,然后用水 清洗 30 秒鐘。在AZRemover100 (商品名,AZElectronicMaterialsCo巧.制)中浸潰 5分鐘將抗蝕劑剝離,用水清洗30秒鐘后,于120°C加熱干燥20分鐘,由此形成源電極5及 漏電極6。 陽168] 使上述兩電極的寬度(溝道寬度)為IOOym、兩電極的間隔(溝道長度)為 10ym。使用噴射裝置(ClusterTechnologyCo. ,Ltd.制)在形成有電極的襯底上滴入 400pl的采用上述(1)中記載的方法制作的半導(dǎo)體溶液A,在加熱板上在氮?dú)饬飨掠?50°C 進(jìn)行30分鐘熱處理,形成半導(dǎo)體層4。得到FET。
[0169] 接下來,測定改變上述FET的柵極電壓(Vg)時(shí)的源極?漏極間電流(Id)-源 極?漏極間電壓(Vsd)特性。就測定而言,使用半導(dǎo)體特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)4200-SCS型化eithley InstrumentsInc.制)在空氣(氣溫20°C、濕度35%)中進(jìn)行測定。由在Vg= +20~-20V 變化時(shí)的Vsd= -5V處的Id的值的變化求出線性區(qū)域的遷移率,結(jié)果為0. 42cm7v?sec。 此外,由Id-Vg圖中的線性部分的延長線與Vg軸的交點(diǎn)求出闊值電壓,結(jié)果為0.5V,Vg =-20V處的漏電流值為6. 9pA。進(jìn)而,通過X射線光電子能譜法分析此時(shí)的柵極絕緣層,結(jié) 果相對(duì)于碳原子和娃原子的總量100重量份而言侶原子為21. 0重量份。
[0170] 比較例1 陽17U使AlumichelateD為2. 6g、PGMEA為52. 4g,除此之外與實(shí)施例1的似同樣地 操作來制作絕緣材料溶液B。本溶液中的聚硅氧烷的含量相對(duì)于AlumichelateD100重量 份而言為100重量份。接著,使用上述絕緣材料溶液B形成柵極絕緣層,除此之外,與實(shí)施 例1同樣地操作來制作FET,測定特性。將上述絕緣材料溶液B在空氣中于室溫保存,結(jié)果 即使經(jīng)過1個(gè)月也未觀察到析出物,是穩(wěn)定的。由在Vg= +20~-20V變化時(shí)的Vsd= -5V 處的Id的值的變化求出線性區(qū)域的遷移率,結(jié)果為0. 38cm2/V?sec。此外,由Id-Vg圖中 的線性部分的延長線與Vg軸的交點(diǎn)求出闊值電壓,結(jié)果為0. 5V,但Vg= -20V處的漏電流 值為56. 5pA,是較大的值。通過X射線光電子能譜法分析此時(shí)的柵極絕緣層,結(jié)果相對(duì)于碳 原子和娃原子的總量100重量份而言侶原子為9. 5重量份,是較小的值。
[0172] 比較例2 陽17引使AlumichelateD為1. 3g、PGMEA為53. 7g,除此之外,與實(shí)施例1的(2)同樣地 操作來制作絕緣材料溶液C。本溶液中的聚硅氧烷的含量相對(duì)于AlumichelateD100重量 份而言為200重量份。接著,使用上述絕緣材料溶液C形成柵極絕緣層,除此之外,與實(shí)施 例1同樣地操作來制作FET,測定特性。在空氣中于室溫保存上述絕緣材料溶液C,結(jié)果即 使經(jīng)過1個(gè)月也未觀察到析出物,是穩(wěn)定的。由在Vg= +20~-20V變化時(shí)的Vsd= -5V 處的Id的值的變化求出線性區(qū)域的遷移率,結(jié)果為0. 39cm2/V?sec。此外,由Id-Vg圖中 的線性部分的延長線與Vg軸的交點(diǎn)求出闊值電壓,結(jié)果為1. 2V,但Vg= -20V處的漏電流 值為43.IpA,為較大的值。通過X射線光電子能譜法分析此時(shí)的柵極絕緣層,結(jié)果相對(duì)于碳 原子和娃原子的總量100重量份而言侶原子為7. 5重量份,是較小的值。
[0174] 比較例3 陽17引 使AlumichelateD為0. 13g、PGMEA為54. 4g,除此之外,與實(shí)施例1的似同樣 地操作來制作絕緣材料溶液D。本溶液中的聚硅氧烷的含量相對(duì)于AlumichelateD100重 量份而言為2000重量份。接著,使用上述絕緣材料溶液D形成柵極絕緣層,除此之外,與實(shí) 施例1同樣地操作來制作FET,測定特性。在空氣中于室溫保存上述絕緣材料溶液D,結(jié)果 即使經(jīng)過1個(gè)月也未觀察到析出物,是穩(wěn)定的。由在Vg= +20~-20V變化時(shí)的Vsd= -5V 處的Id的值的變化求出線性區(qū)域的遷移率,結(jié)果為0. 27cm2/V?sec。此外,由Id-Vg圖中 的線性部分的延長線與Vg軸的交點(diǎn)求出闊值電壓,結(jié)果為10. 5V,是較大的值。Vg= -20V 處的漏電流值為9.IpA。通過X射線光電子能譜法分析此時(shí)的柵極絕