柵絕緣膜、有機(jī)薄膜晶體管及有機(jī)薄膜晶體管的制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供柵絕緣膜、有機(jī)薄膜晶體管及有機(jī)薄膜晶體管的制造方法，柵絕緣膜的膜質(zhì)不會(huì)由于形成電極等時(shí)的加熱、藥液處理等而變化，在有機(jī)半導(dǎo)體層形成時(shí)可維持高平坦性。另外提供使用了這種柵絕緣膜的有機(jī)薄膜晶體管及其制造方法。本發(fā)明為柵絕緣膜，其使含有如下組分的組合物固化而成，該組合物含有(A)相對(duì)于使雙酚型環(huán)氧化合物和含乙烯性不飽和鍵基團(tuán)的單羧酸反應(yīng)而成的化合物、使a)二羧酸或三羧酸或其酸酐及b)四羧酸或其酸二酐以a/b的摩爾比為0.1～10的范圍反應(yīng)而得到的化合物、(B)具有至少1個(gè)乙烯性不飽和鍵的聚合性單體及(C)環(huán)氧化合物，另外本發(fā)明為在柵電極上涂布所述組合物而并使其固化的有機(jī)薄膜晶體管及其制造方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】柵絕緣膜、有機(jī)薄膜晶體管及有機(jī)薄膜晶體管的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種柵絕緣膜及含有其的有機(jī)薄膜晶體管、W及有機(jī)薄膜晶體管的制 造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)薄膜晶體管可W進(jìn)行輕量、柔性化，期待應(yīng)用于耐沖擊性、便攜性?xún)?yōu)異的新一 代顯示器。有機(jī)薄膜晶體管可W涂布可溶性低分子有機(jī)半導(dǎo)體及高分子有機(jī)半導(dǎo)體而作為 半導(dǎo)體使用。通過(guò)使用印刷法，可W適用大面積工藝，可W期待大幅度的成本降低。由于有 機(jī)半導(dǎo)體可W在低溫下形成，因此，也具有可W利用塑料基板等柔性基板的優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 對(duì)于有機(jī)薄膜晶體管的應(yīng)用領(lǐng)域而言，設(shè)想有機(jī)化顯示器、液晶、電子紙等顯示 設(shè)備、RFID標(biāo)簽、傳感器等，正在積極地進(jìn)行研究。但是，現(xiàn)狀的有機(jī)薄膜晶體管在遷移率、 工作電壓、驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性方面沒(méi)有達(dá)到實(shí)用的水平，不僅從有機(jī)半導(dǎo)體、而且從元件構(gòu)成、制 作工藝等各種角度的改良成為當(dāng)務(wù)之急。
[0004] 如圖1及圖3中所例示的那樣，在使用了有機(jī)半導(dǎo)體的有機(jī)薄膜晶體管中，一般而 言，W有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣膜相接的方式形成。因此，已知由于構(gòu)成上述柵絕緣膜的材 料，有機(jī)半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體特性受到影響，晶體管性能降低。例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了 使用了含有聚醜亞胺的柵絕緣層的晶體管，但使用了含有該種材料的柵絕緣層的有機(jī)薄膜 晶體管存在柵電壓的闊值電壓不穩(wěn)定的問(wèn)題點(diǎn)。
[0005] 作為上述問(wèn)題的解決策略，通過(guò)使用專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所記載的含有Cardo型樹(shù)脂的 柵絕緣膜，絕緣耐壓提高，使闊值電壓穩(wěn)定化。但是，關(guān)于作為有機(jī)薄膜晶體管的性能的重 要的要素的有機(jī)半導(dǎo)體層的載流子遷移率沒(méi)有提及。已知有機(jī)半導(dǎo)體層的載流子遷移率受 柵絕緣膜的特性的影響，擔(dān)也由于柵絕緣膜的特性不充分，因此載流子遷移率不能充分地 升高。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 ;日本特開(kāi)2003-304014號(hào)公報(bào)
[0009] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 ;日本特開(kāi)2008-166537號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 發(fā)明所要解決的課題
[0011] 由于載流子在有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣膜的界面移動(dòng)，因此，需要使柵絕緣膜的平 坦性升高。但是，由有機(jī)化合物形成的柵絕緣膜由于成膜后的加熱及形成電極等的工序中 的加熱、藥液處理等，膜質(zhì)發(fā)生變化，因此，表面粗趟度也變大，平坦性顯著地降低。
[0012] 因此，作為用于有機(jī)薄膜晶體管的優(yōu)選的柵絕緣膜，必須可W形成薄膜，在薄膜形 成后及電極等形成后，在有機(jī)半導(dǎo)體層的形成時(shí)也為高平坦。但是，W往沒(méi)有滿(mǎn)足該些特性 的柵絕緣膜。
[0013] 本發(fā)明是鑒于該種問(wèn)題點(diǎn)而完成的發(fā)明，其目的在于，提供一種柵絕緣膜，其膜質(zhì) 不會(huì)由于形成電極等時(shí)的加熱、藥液處理等而發(fā)生變化，另外，在有機(jī)半導(dǎo)體層的形成時(shí)可 W維持高的平坦性。另外，其目的在于，提供一種通過(guò)該樣使用在有機(jī)半導(dǎo)體層形成時(shí)能夠 保持高平坦性的柵絕緣膜而載流子遷移率大、能夠顯現(xiàn)穩(wěn)定的晶體管特性的有機(jī)薄膜晶體 管及其制造方法。予W說(shuō)明，該高平坦的絕緣膜用的材料在有機(jī)晶體管的構(gòu)成中需要平坦 化膜的情況下，也可W適用于該平坦化膜。
[0014] 用于解決課題的手段
[0015] 本發(fā)明人等對(duì)用于解決上述課題的手段進(jìn)行了潛也研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用規(guī) 定的組合物，可W制作在有機(jī)半導(dǎo)體層的形成時(shí)能夠充分地保持平坦性的柵絕緣膜，完成 了本發(fā)明。
[0016] 目P，本發(fā)明的要點(diǎn)如下所述。
[0017] (1)本發(fā)明為一種柵絕緣膜，其特征在于，其使含有如下組分的組合物固化而成， 該組合物含有（A)相對(duì)于使雙酷型環(huán)氧化合物和含己帰性不飽和鍵基團(tuán)的單駿酸反應(yīng)而 成的化合物、使a)二駿酸或H駿酸或其酸酢及b)四駿酸或其酸二酢W a/b的摩爾比為 0. 1?10的范圍內(nèi)反應(yīng)而得到的化合物、炬）具有至少1個(gè)己帰性不飽和鍵的聚合性單體、 及（C)環(huán)氧化合物。
[0018] (2)本發(fā)明還為（1)所述的柵絕緣膜，其特征在于，在所述組合物中還含有值）光 聚合引發(fā)劑。
[0019] (3)本發(fā)明還為一種有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，含有至少1個(gè)柵電極、至少1個(gè) 源電極、至少1個(gè)漏電極、至少1個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體層和（1)或（2)所述的柵絕緣膜。
[0020] (4)本發(fā)明還為（3)所述的有機(jī)薄膜晶體管，其中，柵絕緣膜的膜厚為0.05? 1. 0 U m。
[0021] (5)本發(fā)明還為一種有機(jī)薄膜晶體管的制造方法，其為包含至少1個(gè)柵電極、至少 1個(gè)源電極、至少1個(gè)漏電極、至少1個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣膜的有機(jī)薄膜晶體管的制造 方法，其特征在于，在柵電極上涂布（1)或（2)所述的組合物，實(shí)施UV曝光和其后的150? 20(TC的溫度下的加熱固化，由此，W 0. 05?1. 0 y m的膜厚形成柵絕緣膜。
[002引發(fā)明效果
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，可W制作在有機(jī)半導(dǎo)體層的形成時(shí)能夠保持高平坦性的柵絕緣膜， 可W提高有機(jī)薄膜晶體管的載流子遷移率，可W顯現(xiàn)穩(wěn)定的晶體管特性。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是表示實(shí)施方式1的有機(jī)薄膜晶體管的一例的截面構(gòu)成圖。
[00巧]圖2是實(shí)施方式1的有機(jī)薄膜晶體管的制造方法的說(shuō)明圖。圖2(i)是表示柵電 極形成工序的一例的圖。圖2(ii)是表示高分子?xùn)沤^緣膜形成工序的一例的圖。圖2(iii) 是表示源?漏電極形成工序的一例的圖。圖2(iv)是表示有機(jī)半導(dǎo)體層形成工序的一例的 圖。
[0026] 圖3是表示實(shí)施方式2的有機(jī)薄膜晶體管的一例的截面構(gòu)成圖。
[0027] 圖4是實(shí)施例1、2及比較例1的有機(jī)薄膜晶體管的相對(duì)于柵電壓的漏電流和漏電 流的平方根的變化特性圖。
[002引圖5是表示實(shí)施例4、5及比較例4的有機(jī)薄膜晶體管的柵絕緣膜中的平坦性的測(cè) 定結(jié)果的圖。
[0029] 附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0030] 10絕緣基板
[00引]20柵電極 [00礎(chǔ) 30柵絕緣膜
[0033] 40、42 源電極
[0034] 41、43 漏電極 [00巧]50、51有機(jī)半導(dǎo)體層

【具體實(shí)施方式】
[0036] W下，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0037] [實(shí)施方式U
[0038] 圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的有機(jī)薄膜晶體管的一例的截面構(gòu)成圖。圖1中， 實(shí)施方式1的有機(jī)薄膜晶體管具有絕緣基板10、柵電極20、柵絕緣膜30、源電極40、漏電極 41和有機(jī)半導(dǎo)體層50。
[0039] 圖1中，具有在絕緣基板10上形成柵電極20、在柵電極20上形成有柵絕緣膜30 的疊層結(jié)構(gòu)。另外，源電極40及漏電極41在柵絕緣膜30的表面上的、俯視時(shí)覆蓋柵電極 20的兩端的位置上形成。另外，在源電極40和漏電極41之間的柵絕緣膜30上形成有機(jī)半 導(dǎo)體層50,有機(jī)半導(dǎo)體層50覆蓋源電極40和漏電極41的內(nèi)側(cè)端部。圖1所示的結(jié)構(gòu)為被 稱(chēng)為底柵?底接觸結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。
[0040] 絕緣基板10可W由包含絕緣材料的各種基板構(gòu)成，可W使用例如石英玻璃、二氧 化娃玻璃等玻璃基板、聚離諷（PES)、聚蔡二甲酸己二醇醋（PEN)、聚醜亞胺（PI)、聚離醜亞 胺（PEI)等耐熱溫度（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）為15(TCW上的塑料膜等。另外，如果對(duì)表面進(jìn)行 了絕緣性處理，則金屬鉛等也可W作為絕緣基板10使用。
[0041] 柵電極20只要可W使電流高效地流動(dòng)，則對(duì)材料沒(méi)有限定。例如，可W由鉛構(gòu)成。 在柵電極20的表面上形成柵絕緣膜30，對(duì)于柵電極20的表面而言，為了疊層形成柵絕緣膜 30,優(yōu)選表面平滑性盡可能高。
[0042] 柵絕緣膜30為覆蓋柵電極20的周?chē)鴮烹姌O20絕緣的膜。本實(shí)施方式的有 機(jī)薄膜晶體管的柵絕緣膜30的特征在于，使含有如下組分的組合物固化而成，該組合物含 有（A)相對(duì)于使雙酷型環(huán)氧化合物和含己帰性不飽和鍵基團(tuán)的單駿酸反應(yīng)而成的化合物、 使a)二駿酸或H駿酸或其酸酢及b)四駿酸或其酸二酢Wa/b的摩爾比為0. 1?10的范圍 反應(yīng)而得到的化合物、炬）具有至少1個(gè)己帰性不飽和鍵的聚合性單體及（C)環(huán)氧化合物， 在進(jìn)行光固化的情況及利用光刻法進(jìn)行光加工的情況下，為使還含有值）光聚合引發(fā)劑的 組合物固化而成的柵絕緣膜。
[0043] 在有機(jī)薄膜晶體管中，在對(duì)柵電極20施加電壓時(shí)，在有機(jī)半導(dǎo)體層50形成溝道， 產(chǎn)生的載流子在源電極40和漏電極41之間移動(dòng)并導(dǎo)通，進(jìn)行晶體管工作。在對(duì)柵電極20 施加電壓時(shí)產(chǎn)生的載流子在柵絕緣膜30和有機(jī)半導(dǎo)體層50的界面移動(dòng)。因此，在柵絕緣 膜30存在凹凸時(shí)，移動(dòng)速度變慢，載流子遷移率降低。因此，柵絕緣膜30要求平坦性。
[0044] 本發(fā)明的柵絕緣膜30可W通過(guò)曝光、顯影而形成所期望的圖案，可W通過(guò)熱固化 而形成凹凸少且平坦性非常高的膜。另外，柵絕緣膜30即使在其表面形成源電極40和漏電 極41之后，平坦性的變化也少。因此，可W形成載流子的遷移率良好的有機(jī)半導(dǎo)體層。目P， 根據(jù)本發(fā)明，可W提高有機(jī)薄膜晶體管的載流子遷移率，可W顯現(xiàn)穩(wěn)定的晶體管特性。在 此，作為載流子遷移率提高的理由，可W通過(guò)使用規(guī)定的柵絕緣膜用組合物而得到高平坦 的柵絕緣膜，另外，有可能在絕緣膜中捕獲載流子的駿基那樣的官能團(tuán)的量少推測(cè)為主要 原因之一。
[0045] 柵絕緣膜30的絕緣耐壓比實(shí)際的電路所要求的耐壓低時(shí)，不能使有機(jī)薄膜晶體 管作為實(shí)際的電路中的設(shè)備工作。例如，在顯示器的驅(qū)動(dòng)電路中，需要W20V使其驅(qū)動(dòng)，因 此，要求可工作的柵絕緣膜30的薄膜化及絕緣耐壓。本發(fā)明的柵絕緣膜可W形成lym W 下的薄膜，且可W耐受20V的電壓，因此，可W W 20V W下的電壓驅(qū)動(dòng)。另一方面，對(duì)于柵絕 緣膜的最小膜厚而言，由于一般W數(shù)lOnm形成柵電極，需要將柵電極形成所導(dǎo)致的凹凸平 坦化，因此，需要為0. 05 y m W上。
[0046] 該樣，在本實(shí)施方式的有機(jī)薄膜晶體管中，通過(guò)適用本發(fā)明的柵絕緣膜30,可W得 到所期望的平坦性和絕緣耐壓。
[0047] 本發(fā)明的有機(jī)薄膜晶體管的柵絕緣膜用組合物中的（A)為相對(duì)于由雙酷類(lèi)衍生 的具有2個(gè)縮水甘油基離基的環(huán)氧化合物和含不飽和基團(tuán)的單駿酸的反應(yīng)物、使（a)二駿 酸或H駿酸或其酸酢及化）四駿酸或其酸二酢W (a)/化）的摩爾比為0. 1?10的范圍反 應(yīng)而得到的堿可溶性樹(shù)脂。
[004引作為成為（A)的原料的雙酷類(lèi)，可列舉：雙（4-輕基苯基）麗、雙（4-輕基-3, 5-二 甲基苯基）麗、雙（4-輕基-3, 5-二氯苯基）麗、雙（4-輕基苯基）諷、雙（4-輕基-3, 5-二 甲基苯基）諷、雙（4-輕基-3, 5-二氯苯基）諷、雙（4-輕基苯基）六氣丙焼、雙（4-輕 基-3, 5-二甲基苯基）六氣丙焼、雙（4-輕基-3, 5-二氯苯基）六氣丙焼、雙（4-輕基苯 基）-甲基娃焼、雙（4-輕基-3, 5- _甲基苯基）_甲基娃焼、雙（4-輕基-3, 5- _氯苯 基）二甲基娃焼、雙（4-輕基苯基）甲焼、雙（4-輕基-3, 5-二氯苯基）甲焼、雙（4-輕 基-3, 5-二漠苯基）甲焼、2, 2-雙（4-輕基苯基）丙焼、2, 2-雙（4-輕基-3, 5-二甲基苯 基）丙焼、2, 2-雙（4-輕基-3, 5-二氯苯基）丙焼、2, 2-雙（4-輕基-3-甲基苯基）丙焼、 2, 2-雙（4-輕基-3-氯苯基）丙焼、雙（4-輕基苯基）離、雙（4-輕基-3, 5-二甲基苯基） 離、雙（4-輕基-3, 5-二氯苯基）離、9, 9-雙（4-輕基苯基）巧、9, 9-雙（4-輕基-3-甲基苯 基）巧、9, 9-雙（4-輕基-3-氯苯基）巧、9, 9-雙（4-輕基-3-漠苯基）巧、9, 9-雙（4-輕 基-3-氣苯基）巧、9, 9-雙（4-輕基-3, 5_二甲基苯基）巧、9, 9-雙（4-輕基-3, 5-二氯 苯基）巧、9, 9-雙（4-輕基-3, 5-二漠苯基）巧、4, 4' -聯(lián)苯酷、3, 3' -聯(lián)苯酷等及該些的 衍生物。其中，特別適宜利用具有9, 9-巧基的化合物。
[0049] 接著，使上述雙苯酷類(lèi)和環(huán)氧氯丙焼反應(yīng)而得到具有2個(gè)縮水甘油基離基的環(huán)氧 化合物。在該反應(yīng)時(shí)，一般伴有二縮水甘油基離化合物的低聚物化，因此，得到下述通式（I) 的環(huán)氧化合物。
[0050]
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種柵絕緣膜，其特征在于，其使含有如下組分的組合物固化而成， 該組合物含有（A)相對(duì)于使雙酚型環(huán)氧化合物和含乙烯性不飽和鍵基團(tuán)的單羧酸反 應(yīng)而成的化合物、使a)二羧酸或三羧酸或其酸酐及b)四羧酸或其酸二酐以a/b的摩爾比 為0. 1?10的范圍反應(yīng)而得到的化合物，（B)具有至少1個(gè)乙烯性不飽和鍵的聚合性單體 及（C)環(huán)氧化合物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的柵絕緣膜，其中，所述組合物還含有（D)光聚合引發(fā)劑。
3. -種有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，含有至少1個(gè)柵電極、至少1個(gè)源電極、至少1個(gè) 漏電極、至少1個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體層和權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的柵絕緣膜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)薄膜晶體管，其中，柵絕緣膜的膜厚為0. 05?1. 0 y m。
5. -種有機(jī)薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，其為含有至少1個(gè)柵電極、至少1個(gè) 源電極、至少1個(gè)漏電極、至少1個(gè)有機(jī)半導(dǎo)體層和柵絕緣膜的有機(jī)薄膜晶體管的制造方 法， 在柵電極上涂布權(quán)利要求1或2所述的組合物，實(shí)施UV曝光和其后的150?200°C的 溫度的加熱固化，由此，以〇. 05?l.Oum的膜厚形成柵絕緣膜。
【文檔編號(hào)】G03F7/027GK104423153SQ201410433323
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】奧慎也, 水上誠(chéng), 時(shí)任靜士, 高野正臣, 山田裕章, 林秀平 申請(qǐng)人:新日鐵住金化學(xué)株式會(huì)社, 國(guó)立大學(xué)法人山形大學(xué)