[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP6237279B2 - Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same - Google Patents

Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
JP6237279B2
JP6237279B2 JP2014017619A JP2014017619A JP6237279B2 JP 6237279 B2 JP6237279 B2 JP 6237279B2 JP 2014017619 A JP2014017619 A JP 2014017619A JP 2014017619 A JP2014017619 A JP 2014017619A JP 6237279 B2 JP6237279 B2 JP 6237279B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective film
thin film
film transistor
polysiloxane
siloxane composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014017619A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015146332A (en
JP2015146332A5 (en
Inventor
河 泰 明 石
河 泰 明 石
岡 行 治 浦
岡 行 治 浦
中 敏 章 野
中 敏 章 野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nara Institute of Science and Technology NUC
AZ Electronic Materials Luxembourg SARL
Original Assignee
Nara Institute of Science and Technology NUC
AZ Electronic Materials Luxembourg SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nara Institute of Science and Technology NUC, AZ Electronic Materials Luxembourg SARL filed Critical Nara Institute of Science and Technology NUC
Priority to JP2014017619A priority Critical patent/JP6237279B2/en
Priority to CN201510046590.6A priority patent/CN104821337B/en
Priority to TW104102947A priority patent/TWI626511B/en
Priority to KR1020150015443A priority patent/KR102302306B1/en
Publication of JP2015146332A publication Critical patent/JP2015146332A/en
Publication of JP2015146332A5 publication Critical patent/JP2015146332A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6237279B2 publication Critical patent/JP6237279B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06Polymers
    • H01L2924/0715Polysiloxane

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)

Description

本発明は、保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a thin film transistor substrate having a protective film and a method for manufacturing the same.

近年、高解像度ディスプレイ向けに、アモルファスInGaZnOに代表される酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの開発が活発に行われている。酸化物半導体は、液晶ディスプレイに使用されているアモルファスシリコン薄膜トランジスタと比較して、電子移動度が大きく、大きなON/OFF比など優れた電気特性を示すことから、有機ELディプレイの駆動素子や、省電力素子として期待されている。ディスプレイ向けの開発においては、特にトランジスタとしてのデバイス動作安定性と大面積基板上での均一性を保つことが重要な課題となっている。デバイス動作安定性に極めて重要な要素としては、酸化物半導体層を外部雰囲気から保護する絶縁膜がある。しかし、このような絶縁膜としては、従来のアモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタに利用されてきた保護用絶縁膜が主に使用されており(特許文献1および2)、酸化物半導体が本質的に持つ物性を十分活かせていない虞がある。そして、このことが酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの性能が制限される要因の一つとなっていると考えられている。 In recent years, thin film transistors using an oxide semiconductor typified by amorphous InGaZnO have been actively developed for high-resolution displays. Oxide semiconductor, as compared with amorphous silicon thin film transistor used in liquid crystal displays, the electron mobility is large, because it exhibits excellent electrical properties, such as large ON / OFF ratio, Ya driving element of an organic EL Di scan play It is expected as a power-saving element. In the development for displays, it is particularly important to maintain device operation stability as a transistor and uniformity over a large area substrate. An extremely important element for device operation stability is an insulating film that protects the oxide semiconductor layer from the external atmosphere. However, as such an insulating film, a protective insulating film that has been used for a conventional thin film transistor using amorphous silicon is mainly used (Patent Documents 1 and 2), and an oxide semiconductor has essentially. The physical properties may not be fully utilized. This is considered to be one of the factors that limit the performance of a thin film transistor using an oxide semiconductor.

酸化物半導体における保護膜は、水分や水素、酸素等の侵入を抑制するものでなければならない。これら不純物の侵入は、酸化物半導体の導電性を著しく変化させ、閾値の変動など動作安定性を阻害する。このような点から従来の保護用絶縁膜は、主に化学気相成長法(CVD)やスパッタリングなどの物理気相成長法(PVD)を利用したSiOx、SiNx、SiONxなどが、単層あるいは複層で適用される。これら高バリア性の無機膜を成膜するためのCVD等の製造プロセスは、酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタの下地層である酸化物半導体にダメージが与えられる虞がある。具体的には、真空蒸着装置を利用して形成させた従来の保護膜として、SiO膜やSiN膜があるが、これらの膜は原料ガスをプラズマなどにより分解して成膜するため、この作製プロセスにおいて、プラズマにより発生するイオン種が酸化物半導体表面にダメージを与え、膜特性を劣化させる場合がある。また、酸化物半導体素子の製造の際には、さまざまな薬液やドライエッチング等のプロセスで酸化物半導体がさらに劣化することが懸念される。したがって、工程からの保護として、エッチストッパー等の保護膜が併せて適用されたりしている(特許文献3)。 The protective film in the oxide semiconductor must suppress entry of moisture, hydrogen, oxygen, and the like. The intrusion of these impurities significantly changes the conductivity of the oxide semiconductor and hinders operation stability such as threshold fluctuation. From this point of view, conventional protective insulating films are mainly single layer or multiple layers of SiOx, SiNx, SiONx, etc. using chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD) such as sputtering. Applied in layers. In the manufacturing process such as CVD for forming these inorganic films having a high barrier property, there is a possibility that an oxide semiconductor which is an underlayer of a thin film transistor using an oxide semiconductor is damaged. Specifically, as a conventional protective film formed by using a vacuum deposition apparatus, there are a SiO 2 film and a SiN film, but these films are formed by decomposing a source gas by plasma or the like. In the manufacturing process, ion species generated by plasma may damage the surface of the oxide semiconductor and deteriorate film characteristics. Further, when manufacturing an oxide semiconductor element, there is a concern that the oxide semiconductor may be further deteriorated by various chemical solutions or processes such as dry etching. Therefore, a protective film such as an etch stopper is also applied as protection from the process (Patent Document 3).

また、このようなガスを原料とする成膜方法を用いた場合、大画面のディスプレイを作成する際に、均一な保護膜を成膜することが困難であった。そのため、このような点を解消するために、塗布法で保護膜を成膜することが提案されている。   Further, when a film forming method using such a gas as a raw material is used, it is difficult to form a uniform protective film when a large-screen display is produced. Therefore, in order to eliminate such a point, it has been proposed to form a protective film by a coating method.

特開2013-211410号公報JP 2013-211410 A 特開2013-207247号公報JP 2013-207247 A 特開2012-235105号公報JP 2012-235105 A 特開2013-89971号公報JP 2013-89971 A

Juan Paolo Bermundo、Yasuaki Ishikawa、Haruka Yamazaki、Toshiaki Nonaka、Yukiharu Uraoka、"Effect of polysilsesquioxane passivation layer on the dark and illuminated negative bias stress of amorphous InGaZnO thin-film transistors"、第60回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集、2013年3月29日、29p-F1-5Juan Paolo Bermundo, Yasuaki Ishikawa, Haruka Yamazaki, Toshiaki Nonaka, Yukiharu Uraoka, "Effect of polysilsesquioxane passivation layer on the dark and illuminated negative bias stress of amorphous InGaZnO thin-film transistors", Lecture at the 60th JSAP Spring Meeting Proceedings, March 29, 2013, 29p-F1-5 Juan Paolo Bermundo、Yasuaki Ishikawa、Haruka Yamazaki、Toshiaki Nonaka、Yukiharu Uraoka、" Effect of reactive ion etching and post-annealing conditions on the characteristics and reliability of a-InGaZnO thin-film transistors with polysilsesquioxane based passivation layer"、The 13th International Meeting on Information Display (IMID)講演予稿集、2013年8月26日、431頁(P2-30)Juan Paolo Bermundo, Yasuaki Ishikawa, Haruka Yamazaki, Toshiaki Nonaka, Yukiharu Uraoka, "Effect of reactive ion etching and post-annealing conditions on the characteristics and reliability of a-InGaZnO thin-film transistors with polysilsesquioxane based passivation layer", The 13th International Meeting on Information Display (IMID) Proceedings, August 26, 2013, p. 431 (P2-30)

しかしながら、これまでそのような塗布法に用いられている保護膜形成用溶液は、主にポリイミド樹脂やアクリル樹脂を含んでおり、その溶液を用いて形成された膜は高温でアニーリングを行うことができないために十分な性能を発揮できないことが多く、改良の余地があった。また、シロキサン樹脂を用いた塗布型保護膜も提案されている(特許文献4)が、この文献にはその保護膜を具備した半導体素子初期のトランジスタ特性は示されているものの、駆動安定性については十分な開示がなされておらず、改良の余地があるものと考えられる。また、シロキサン樹脂を塗布型保護膜として使用し、ドライエッチングで保護膜を加工した際に劣化した酸化物半導体素子を、酸素雰囲気下で300℃、2時間アニーリングすることにより、半導体素子特性を回復し、信頼性の高い素子を製造する方法が提案されている(非特許文献1および2)。しかしながら、保護膜をドライエッチで加工する方法や、高温における半導体素子の長時間アニーリングは、高コストであり、また生産効率の観点からもさらなる改良の余地がある。   However, the solution for forming a protective film used in such a coating method so far mainly contains a polyimide resin or an acrylic resin, and the film formed using the solution may be annealed at a high temperature. In many cases, sufficient performance cannot be exhibited because of the inability to do so, leaving room for improvement. Also, a coating-type protective film using a siloxane resin has been proposed (Patent Document 4). Although this document shows the transistor characteristics at the initial stage of a semiconductor element equipped with the protective film, the driving stability has been proposed. Is not sufficiently disclosed, and there is room for improvement. In addition, using siloxane resin as a coating-type protective film, the oxide semiconductor element deteriorated when the protective film is processed by dry etching is annealed in an oxygen atmosphere at 300 ° C. for 2 hours to restore the semiconductor element characteristics. And the method of manufacturing a reliable element is proposed (nonpatent literature 1 and 2). However, the method of processing the protective film by dry etching and the long-term annealing of the semiconductor element at a high temperature are expensive and there is room for further improvement from the viewpoint of production efficiency.

本発明者らは上記のような課題を解決する方法について検討し、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、感光剤と、溶剤とを含有する感光性シロキサン組成物から、簡便な方法で保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板を形成することができるとの知見を得た。さらには、このような保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板では、薄膜トランジスタの劣化が抑えられ、比較的緩やかなアニーリングで薄膜トランジスタ基板に高い駆動安定性を付与することができるとの知見を得た。本発明は、係る知見に基づいてなされたものである。   The inventors of the present invention have studied a method for solving the above-mentioned problems, and from a photosensitive siloxane composition containing at least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates, a photosensitive agent, and a solvent, a simple method. Thus, it was found that a thin film transistor substrate having a protective film can be formed. Furthermore, it was found that a thin film transistor substrate having such a protective film can suppress deterioration of the thin film transistor and can impart high driving stability to the thin film transistor substrate with relatively gentle annealing. The present invention has been made based on such knowledge.

したがって、本発明の目的は、保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板であって、高い駆動安定性を付与することができる薄膜トランジスタ基板を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate having a protective film, which can provide high driving stability.

また、本発明の別の目的は、保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、露光現像により保護膜の加工が可能であり、さらに薄膜トランジスタ基板のアニーリングによって、薄膜トランジスタに高い駆動安定性を付与することができる製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is a method of manufacturing a thin film transistor substrate having a protective film. The protective film can be processed by exposure and development. Further, annealing of the thin film transistor substrate provides high driving stability to the thin film transistor. It is to provide a production method that can be applied.

本発明の一態様によれば、
薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを被覆する感光性シロキサン組成物の硬化物からなる保護膜と
を含んでなる薄膜トランジスタ基板であって、
前記薄膜トランジスタが酸化物半導体からなる半導体層を有し、
前記感光性シロキサン組成物が、
アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、
感光剤と、
溶剤と
を含有する
ことを特徴とする、薄膜トランジスタ基板が提供される。
According to one aspect of the invention,
A thin film transistor;
A thin film transistor substrate comprising a protective film made of a cured product of a photosensitive siloxane composition covering the thin film transistor,
The thin film transistor has a semiconductor layer made of an oxide semiconductor,
The photosensitive siloxane composition is
At least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates;
A photosensitizer,
A thin film transistor substrate comprising a solvent is provided.

また、本発明の好ましい態様によれば、
前記ポリシロキサンが、
下記式(1)で表わされるシラン化合物と、下記式(2)で表わされるシラン化合物とを塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が1000Å/秒以下であるポリシロキサン(I)と、
RSi(OR1 3 ・・・(1)
Si(OR1 4 ・・・(2)
(式中、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、若しくは少なくとも1つのメチレンが酸素で置換されてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、若しくは少なくとも1つの水素がフッ素で置換されてもよい炭素数6〜20のアリール基を表し、R1 は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
少なくとも前記一般式(1)のシラン化合物を酸性若しくは塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン(II)と
を含んでなる感光性シロキサン組成物から形成される、上記の薄膜トランジスタ基板が提供される。
According to a preferred embodiment of the present invention,
The polysiloxane is
A polysiloxane obtained by hydrolysis and condensation of a silane compound represented by the following formula (1) and a silane compound represented by the following formula (2) in the presence of a basic catalyst, wherein the film after prebaking is A polysiloxane (I) that is soluble in a 5 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and has a dissolution rate of 1000 kg / sec or less;
RSi (OR 1 ) 3 (1)
Si (OR 1 ) 4 (2)
Wherein R is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic group having 1 to 20 carbon atoms in which at least one methylene may be substituted with oxygen. An alkyl group, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen may be substituted with fluorine, and R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. .)
A polysiloxane obtained by hydrolyzing and condensing at least the silane compound of the general formula (1) in the presence of an acidic or basic catalyst, and the pre-baked film has a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. There is provided the above-mentioned thin film transistor substrate which is formed from a photosensitive siloxane composition comprising polysiloxane (II) which is soluble in water and has a dissolution rate of 100 Å / second or more.

本発明の他の態様によれば、上記の薄膜トランジスタ基板の製造方法において、
アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、
感光剤と、
溶剤と
を含有する感光性シロキサン組成物を用意する工程と、
前記感光性シロキサン組成物を薄膜トランジスタに塗布し、前記溶剤を乾燥して保護膜前駆体層を形成する工程と、
前記保護膜前駆体層を露光する工程と、
露光した前記保護膜前駆体層を現像する工程と、
現像した前記保護膜前駆体層を加熱硬化させて保護膜を形成する工程と、
加熱硬化させた前記保護膜を具備する薄膜トランジスタを少なくとも1回アニーリングする工程と
を含んでなる製造方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, in the method of manufacturing the thin film transistor substrate,
At least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates;
A photosensitizer,
Preparing a photosensitive siloxane composition containing a solvent;
Applying the photosensitive siloxane composition to a thin film transistor and drying the solvent to form a protective film precursor layer;
Exposing the protective film precursor layer;
Developing the exposed protective film precursor layer;
A step of heat-curing the developed protective film precursor layer to form a protective film;
And a step of annealing the thin film transistor including the heat-cured protective film at least once.

本発明によれば、電圧ストレス、光ストレス、光・電圧ストレスに対して高い安定性を示す、保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板を提供することができる。従来の塗布型保護膜では、ストレスに対して高い安定性を薄膜トランジスタに与えるのは非常に困難であった。また、本発明によれば、より簡便に安定動作が可能な薄膜トランジスタが実現される。しかも、真空装置等が必要ないため、生産性も大幅に向上し得る。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the thin-film transistor substrate provided with the protective film which shows high stability with respect to voltage stress, light stress, and light and voltage stress can be provided. In the conventional coating type protective film, it is very difficult to give the thin film transistor high stability against stress. Further, according to the present invention, a thin film transistor capable of stable operation more easily is realized. Moreover, since a vacuum device or the like is not necessary, productivity can be greatly improved.

本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板の一態様(実施例1)を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the one aspect | mode (Example 1) of the thin-film transistor substrate which comprises the protective film by this invention. 本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板の他の一態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another one aspect | mode of the thin-film transistor substrate which comprises the protective film by this invention. 本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板の他の一態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another one aspect | mode of the thin-film transistor substrate which comprises the protective film by this invention. 本発明による薄膜トランジスタ基板の伝達特性を示すグラフである。3 is a graph showing transfer characteristics of a thin film transistor substrate according to the present invention. 比較例2による薄膜トランジスタ基板のアニーリングによる性能回復を表わすグラフである。6 is a graph showing performance recovery by annealing of a thin film transistor substrate according to Comparative Example 2. 比較例2による薄膜トランジスタ基板の伝達特性を示すグラフである。10 is a graph showing transfer characteristics of a thin film transistor substrate according to Comparative Example 2. 参考例1による薄膜トランジスタ基板のアニーリングによる性能回復を表わすグラフである。6 is a graph showing performance recovery by annealing of a thin film transistor substrate according to Reference Example 1. 参考例1による薄膜トランジスタ基板の伝達特性を示すグラフである。5 is a graph showing transfer characteristics of a thin film transistor substrate according to Reference Example 1. 参考例2による薄膜トランジスタ基板のアニーリングによる性能回復を表わすグラフである。6 is a graph showing performance recovery by annealing of a thin film transistor substrate according to Reference Example 2.

本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明すると以下の通りである。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、図1に本発明による製造方法によって形成した保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板1の一態様を示した。図1において、ゲート層2の上にゲート絶縁層3が形成され、その上に金属酸化物半導体層4が形成されている。さらに金属酸化物半導体層4の両端にソース電極5とドレイン電極6がゲート絶縁層3と接するようにそれぞれ形成される。また、図示していないが、金属酸化物半導体層4の上にはエッチストッパーが形成されていてもよい。保護膜7はこれらの金属酸化物半導体層4、ソース電極5、およびドレイン電極6を覆うように形成される。他の態様としては、例えば、保護膜7上のコンタクトホール9を介して、酸化物半導体層4とコンタクトするソース電極5、およびドレイン電極6を形成させた構造を有する薄膜トランジスタ基板(図2)、あるいはトップゲート構造の薄膜トランジスタ基板についても同様に適用することができる。なお、ここに示した構造は単に例示したものであり、本発明による製造方法によってここに示した以外の構造を有する薄膜トランジスタ基板を製造することもできる。   First, FIG. 1 shows one mode of a thin film transistor substrate 1 having a protective film formed by the manufacturing method according to the present invention. In FIG. 1, a gate insulating layer 3 is formed on a gate layer 2, and a metal oxide semiconductor layer 4 is formed thereon. Further, a source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed on both ends of the metal oxide semiconductor layer 4 so as to be in contact with the gate insulating layer 3. Although not shown, an etch stopper may be formed on the metal oxide semiconductor layer 4. The protective film 7 is formed so as to cover the metal oxide semiconductor layer 4, the source electrode 5, and the drain electrode 6. As another embodiment, for example, a thin film transistor substrate (FIG. 2) having a structure in which a source electrode 5 and a drain electrode 6 are formed in contact with the oxide semiconductor layer 4 through a contact hole 9 on the protective film 7. Alternatively, the same can be applied to a thin film transistor substrate having a top gate structure. Note that the structure shown here is merely an example, and a thin film transistor substrate having a structure other than that shown here can be manufactured by the manufacturing method according to the present invention.

図3に保護膜上7に画素電極8を形成した薄膜トランジスタ基板の一態様を示した。保護膜に形成されたコンタクトホール9を介して画素電極8とドレイン電極6がコンタクトしている。   FIG. 3 shows one mode of the thin film transistor substrate in which the pixel electrode 8 is formed on the protective film 7. The pixel electrode 8 and the drain electrode 6 are in contact with each other through a contact hole 9 formed in the protective film.

[保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板]
本発明による薄膜トランジスタ基板は、薄膜トランジスタと、その薄膜トランジスタを被覆するシロキサン組成物の硬化物からなる保護膜とを含む。本発明による薄膜トランジスタ基板は、保護膜を複数具備していてもよく、薄膜トランジスタを被覆する保護膜の上に、第二の保護膜を有していてもよい。本明細書において、薄膜トランジスタとは、たとえば表面に電極、電気回路、半導体層及び絶縁層などを具備した基板など、薄膜トランジスタ基板を構成する素子全般をいう。また、基板上に配置される配線としては、ゲート配線、データ配線、2種類以上の配線層接続のためのビア配線等が挙げられる。半導体層としてはアモルファスシリコン半導体、多結晶シリコン半導体、および酸化物半導体が一般的である。本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板は、特に酸化物半導体とアニーリングプロセスによって高い保護特性を得ることができる点で好ましい。従来は、高温アニーリングを可能にするために、保護膜としてPE−CVD法で形成されたシリコン酸化膜や窒化シリコンなどの無機膜が適用されてきたが、これら無機膜にコンタクトホールを形成するためには反応性イオンエッチング等が必要であった。しかし、反応性イオンエッチングは酸化物半導体への劣化を著しく促進させるため、加工後に半導体の性能を回復させるためには後述のアニーリング温度を高くする必要があった。本発明では、保護膜が半導体の劣化を抑え、比較的緩やかなアニーリングで薄膜トランジスタに高い駆動安定性を付与することができる。
[Thin film transistor substrate having a protective film]
The thin film transistor substrate according to the present invention includes a thin film transistor and a protective film made of a cured product of a siloxane composition that covers the thin film transistor. The thin film transistor substrate according to the present invention may include a plurality of protective films, and may have a second protective film on the protective film covering the thin film transistor. In this specification, a thin film transistor refers to all elements constituting a thin film transistor substrate, such as a substrate having an electrode, an electric circuit, a semiconductor layer, an insulating layer, and the like on a surface. Examples of the wiring arranged on the substrate include gate wiring, data wiring, and via wiring for connecting two or more types of wiring layers. As the semiconductor layer, an amorphous silicon semiconductor, a polycrystalline silicon semiconductor, and an oxide semiconductor are generally used. The thin film transistor substrate provided with the protective film according to the present invention is preferable in that high protective properties can be obtained particularly by an oxide semiconductor and an annealing process. Conventionally, in order to enable high temperature annealing, inorganic films such as silicon oxide film and silicon nitride formed by PE-CVD method have been applied as a protective film, but in order to form contact holes in these inorganic films. Reactive ion etching or the like was necessary for the above. However, since reactive ion etching significantly accelerates deterioration to an oxide semiconductor, it was necessary to increase the annealing temperature described later in order to restore the performance of the semiconductor after processing. In the present invention, the protective film can suppress deterioration of the semiconductor and can impart high driving stability to the thin film transistor by relatively gradual annealing.

本発明による薄膜トランジスタ基板における保護膜は、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、感光剤と、溶剤とを含有する感光性シロキサン組成物から形成される。このような感光性シロキサン組成物を用いることで、露光現像により保護膜の加工が可能であり、ドライエッチング等でパターン加工を行わずに済むため、薄膜トランジスタ性能へのダメージが比較的小さく、アニーリング時間が短くて済むという利点がある。このような感光性シロキサン組成物について、以下に詳細に説明する。   The protective film in the thin film transistor substrate according to the present invention is formed from a photosensitive siloxane composition containing at least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates, a photosensitive agent, and a solvent. By using such a photosensitive siloxane composition, it is possible to process a protective film by exposure and development, and it is not necessary to perform pattern processing by dry etching or the like, so that the damage to the thin film transistor performance is relatively small, and the annealing time Has the advantage of being short. Such a photosensitive siloxane composition will be described in detail below.

[感光性シロキサン組成物]
感光性シロキサン組成物は、感光剤の種類によってポジ型感光性シロキサン組成物と、ネガ型感光性シロキサン組成物とに分類される。本発明による薄膜トランジスタ基板における保護膜を形成するのに用いる好ましいポジ型感光性シロキサン組成物は、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン(I)および(II)、感光剤としてのジアゾナフトキノン誘導体、ならびに溶剤を含有する。このようなポジ型感光性シロキサン組成物は、露光部が、アルカリ現像液に可溶になることにより現像によって除去されるポジ型感光層を形成する。一方、本発明による薄膜トランジスタ基板における保護膜を形成するのに用いる好ましいネガ型感光性シロキサン組成物は、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン(I)および(II)、光で酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、ならびに溶剤を含んでなることを特徴とする。このようなネガ型感光性シロキサン組成物は、露光部が、アルカリ現像液に不溶になることにより現像後に残るネガ型感光層を形成する。
[Photosensitive siloxane composition]
The photosensitive siloxane composition is classified into a positive photosensitive siloxane composition and a negative photosensitive siloxane composition depending on the type of the photosensitive agent. The preferred positive photosensitive siloxane composition used for forming the protective film in the thin film transistor substrate according to the present invention is at least two polysiloxanes (I) and (II) having different alkali dissolution rates, and a diazonaphthoquinone derivative as a photosensitive agent. As well as a solvent. Such a positive photosensitive siloxane composition forms a positive photosensitive layer that is removed by development when the exposed portion becomes soluble in an alkaline developer. On the other hand, the preferred negative photosensitive siloxane composition used for forming the protective film in the thin film transistor substrate according to the present invention is at least two types of polysiloxanes (I) and (II) having different alkali dissolution rates, and an acid or base by light. It is characterized by comprising a curing aid capable of generating water, and a solvent. Such a negative photosensitive siloxane composition forms a negative photosensitive layer that remains after development when the exposed portion becomes insoluble in an alkaline developer.

<ポリシロキサン>
ポリシロキサンとは、Si−O−Si結合(シロキサン結合)を主鎖とするポリマーのことを言う。また本明細書において、ポリシロキサンには、一般式(RSiO1.5で表わされるシルセスキオキサンポリマーも含まれるものとする。
<Polysiloxane>
Polysiloxane refers to a polymer having a Si—O—Si bond (siloxane bond) as the main chain. In the present specification, polysiloxane includes a silsesquioxane polymer represented by the general formula (RSiO 1.5 ) n .

本発明において、保護膜を形成するのに用いる感光性シロキサン組成物に含まれるポリシロキサンとして、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンを用いるのが好ましい。このようなアルカリ溶解速度の異なるポリシロキサンとしては、下記のポリシロキサン(I)および(II)を用いることが好ましい。ポリシロキサン(I)は、下記式(1)で表わされるシラン化合物と、下記式(2)で表わされるシラン化合物とを塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンである。ポリシロキサン(I)のプリベーク後の膜は5重量%TMAH溶液に可溶であり、その溶解速度が1000Å/秒以下、好ましくは10〜700Å/秒である。溶解性が10Å/秒以上の場合、現像後に不溶物が残存する可能性が極めて低くなり、断線などを防止する上で好ましい。
RSi(OR1 3 ・・・(1)
Si(OR1 4 ・・・(2)
(式中、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、若しくは少なくとも1つのメチレンが酸素で置換されてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、若しくは少なくとも1つの水素がフッ素で置換されてもよい炭素数6〜20のアリール基を表し、R1 は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
In the present invention, as the polysiloxane contained in the photosensitive siloxane composition used for forming the protective film, it is preferable to use at least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates. As such polysiloxanes having different alkali dissolution rates, the following polysiloxanes (I) and (II) are preferably used. The polysiloxane (I) is a polysiloxane obtained by hydrolysis and condensation of a silane compound represented by the following formula (1) and a silane compound represented by the following formula (2) in the presence of a basic catalyst. . The pre-baked film of polysiloxane (I) is soluble in a 5 wt% TMAH solution, and the dissolution rate is 1000 Å / sec or less, preferably 10 to 700 Å / sec. When the solubility is 10 kg / second or more, the possibility that an insoluble matter remains after development is extremely low, which is preferable for preventing disconnection and the like.
RSi (OR 1 ) 3 (1)
Si (OR 1 ) 4 (2)
Wherein R is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic group having 1 to 20 carbon atoms in which at least one methylene may be substituted with oxygen. An alkyl group, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen may be substituted with fluorine, and R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. .)

ポリシロキサン(II)は、少なくとも一般式(1)のシラン化合物を酸性若しくは塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンである。ポリシロキサン(II)のプリベーク後の膜は、2.38重量%TMAH水溶液に可溶であり、その溶解速度が100Å/秒以上、好ましくは100〜15,000Å/秒である。ポリシロキサン(II)の溶解速度は、目的とする保護膜の厚みによって、100Å/秒から15,000Å/秒の範囲で選定することができる。さらに好ましくは、100Å/秒から10,000Å/秒である。15,000Å/秒以下とすることで、ポリシロキサン(I)との溶解速度差が大きすぎず、均一な現像を行うことができる。   The polysiloxane (II) is a polysiloxane obtained by hydrolyzing and condensing at least a silane compound of the general formula (1) in the presence of an acidic or basic catalyst. The pre-baked film of polysiloxane (II) is soluble in a 2.38 wt% TMAH aqueous solution, and the dissolution rate is 100 Å / second or more, preferably 100 to 15,000 Å / second. The dissolution rate of polysiloxane (II) can be selected in the range of 100 Å / second to 15,000 Å / second depending on the thickness of the target protective film. More preferably, it is 100 Å / second to 10,000 Å / second. By setting it to 15,000 K / sec or less, the difference in dissolution rate with polysiloxane (I) is not too large, and uniform development can be performed.

ポリシロキサン(I)は、現像後のパターンが加熱硬化時に「パターン」だれを起こしづらいが、アルカリ溶解性が極めて小さいため、単独で使用することができない。また、ポリシロキサン(I)あるいは、ポリシロキサン(II)を、単独で使用するためにアルカリ溶解性を調整しても、本発明において保護膜を形成するのに用いる感光性シロキサン組成物が示すようなパターンの安定性は得られないため、ポリシロキサン(I)および(II)を組み合わせて用いるのが好ましい。なお、溶解速度差が大きい場合は、溶解速度の異なる複数のポリシロキサン(II)を使用することが好ましい。   Polysiloxane (I) is difficult to cause a “pattern” dripping at the time of heat-curing after development, but cannot be used alone because its alkali solubility is extremely small. In addition, even if the polysiloxane (I) or the polysiloxane (II) is used alone and the alkali solubility is adjusted, the photosensitive siloxane composition used for forming the protective film in the present invention shows Therefore, it is preferable to use a combination of polysiloxanes (I) and (II). In addition, when the dissolution rate difference is large, it is preferable to use a plurality of polysiloxanes (II) having different dissolution rates.

上記ポリシロキサン(I)およびポリシロキサン(II)における前記一般式(2)のシラン化合物の含有量は、用途に応じて適宜設定することができるが、それぞれのポリシロキサン化合物中、3モル%〜40モル%であるのが好ましく、5モル%から30モル%であるのが、膜の硬度やパターンの熱安定をコントロールする上でより好ましい。この含有量を3モル%以上とすることで、高温でのパターン安定性がより良好となり、40モル以下とすることで反応活性が抑えられ、貯蔵時の安定性がより良好となる。   The content of the silane compound of the general formula (2) in the polysiloxane (I) and the polysiloxane (II) can be appropriately set according to the use, but in each polysiloxane compound, 3 mol% to It is preferably 40 mol%, and more preferably 5 mol% to 30 mol%, from the viewpoint of controlling the hardness of the film and the thermal stability of the pattern. By making this content 3 mol% or more, the pattern stability at high temperature becomes better, and by making it 40 mol or less, the reaction activity is suppressed, and the stability during storage becomes better.

<アルカリ溶解速度(ADR)の測定、算出法>
ポリシロキサン(I)および(II)のTMAH水溶液に対する溶解速度は、次のようにして測定し、算出する。
<Measurement and calculation method of alkali dissolution rate (ADR)>
The dissolution rate of the polysiloxanes (I) and (II) in the TMAH aqueous solution is measured and calculated as follows.

まず、ポリシロキサンをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に35重量%程度になるように溶解する。この溶液をシリコンウエハ上に乾燥膜厚が約2μmの厚さになるようにスピンコーティングし、その後100℃のホットプレート上で60秒間加熱することによりさらに溶剤を除去する。分光エリプソメーター(Woollam社)で、塗布膜の膜厚測定を行う。次に、この膜を有するシリコンウエハを、ポリシロキサン(I)については5%TMAH水溶液、ポリシロキサン(II)については、2.38%TMAH水溶液に室温(25℃)で浸漬し、被膜が消失するまでの時間を測定する。溶解速度は、初期膜厚を被膜が消失するまでの時間で除して求める。溶解速度が著しく遅い場合は、一定時間浸漬した後の膜厚測定を行い、浸漬前後の膜厚変化量を浸漬時間で除し、溶解速度を算出する。   First, polysiloxane is dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) so as to be about 35% by weight. This solution is spin-coated on a silicon wafer so as to have a dry film thickness of about 2 μm, and then the solvent is further removed by heating on a hot plate at 100 ° C. for 60 seconds. The film thickness of the coating film is measured with a spectroscopic ellipsometer (Woollam). Next, the silicon wafer having this film was immersed in a 5% TMAH aqueous solution for polysiloxane (I) and a 2.38% TMAH aqueous solution for polysiloxane (II) at room temperature (25 ° C.), and the film disappeared. Measure the time to complete. The dissolution rate is determined by dividing the initial film thickness by the time until the film disappears. When the dissolution rate is remarkably slow, the film thickness is measured after being immersed for a certain time, the amount of change in film thickness before and after the immersion is divided by the immersion time, and the dissolution rate is calculated.

ポリシロキサン(I)、(II)どちらのポリマーにおいても、ポリスチレン換算の重量平均分子量は一般に700〜10,000、好ましくは1,000〜4,000である。分子量が上記の範囲内であれば、現像残差が生じるのを防止して十分な解像度が得られ、感度も良好となるため、分子量を上記範囲内に調整することが好ましい。   In both the polysiloxane (I) and (II) polymers, the weight average molecular weight in terms of polystyrene is generally 700 to 10,000, preferably 1,000 to 4,000. If the molecular weight is within the above range, it is preferable to adjust the molecular weight to be within the above range, since it is possible to prevent the occurrence of development residuals and obtain sufficient resolution and good sensitivity.

ポリシロキサン(I)、(II)の混合割合は、層間絶縁膜の膜厚や感光性組成物の感度、解像度等によって任意の割合で調整することが可能であるが、ポリシロキサン(I)を20重量%以上含むことで加熱硬化中の「パターン」だれ防止効果があるため好ましい。ここで「パターン」だれとは、パターンを加熱した際にパターンが変形し、例えば断面が矩形であり、稜線が明確であったパターンが、加熱後に稜線部分が丸くなったり、垂直に近かった矩形形状の側面が傾斜したりする現象をいう。   The mixing ratio of the polysiloxane (I) and (II) can be adjusted at an arbitrary ratio depending on the film thickness of the interlayer insulating film, the sensitivity of the photosensitive composition, the resolution, etc. The content of 20% by weight or more is preferable because it has an effect of preventing “pattern” dripping during heat curing. Here, “pattern” is a pattern that is deformed when the pattern is heated. For example, a pattern whose cross section is rectangular and whose ridgeline is clear is a rectangle whose ridgeline portion is rounded or near vertical after heating. A phenomenon that the side of the shape is inclined.

<感光剤>
本発明における、光によってパターンを形成する感光性シロキサン組成物は、その成分として種々の感光剤を含む。ポジ型感光性シロキサン組成物に用いられる感光剤としては、ジアゾナフトキノン誘導体が挙げられ、ネガ型感光性シロキサン組成物に用いられる感光剤としては、光を照射すると分解してシラノール基の縮合を促進させる硬化助剤が挙げられる。以下、それぞれの感光剤について説明する。
<Photosensitive agent>
In the present invention, the photosensitive siloxane composition for forming a pattern by light contains various photosensitive agents as its components. Examples of the photosensitive agent used in the positive photosensitive siloxane composition include diazonaphthoquinone derivatives. The photosensitive agent used in the negative photosensitive siloxane composition decomposes when irradiated with light and promotes condensation of silanol groups. And a curing aid to be used. Hereinafter, each photosensitive agent will be described.

<ジアゾナフトキノン誘導体>
本発明におけるジアゾナフトキノン誘導体は、フェノール性水酸基を有する化合物にナフトキノンジアジドスルホン酸がエステル結合した化合物であり、特に構造について制限されないが、好ましくはフェノール性水酸基を1つ以上有する化合物とのエステル化合物であることが好ましい。ナフトキノンジアジドスルホン酸としては、4−ナフトキノンジアジドスルホン酸、あるいは5−ナフトキノンジアジドスルホン酸を用いることができる。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物はi線(波長365nm)領域に吸収を持つため、i線露光に適している。また、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物は広範囲の波長領域に吸収が存在するため、広範囲の波長での露光に適している。露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を選択することが好ましい。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を混合して用いることもできる。
<Diazonaphthoquinone derivative>
The diazonaphthoquinone derivative in the present invention is a compound in which naphthoquinone diazide sulfonic acid is ester-bonded to a compound having a phenolic hydroxyl group, and the structure is not particularly limited, but is preferably an ester compound with a compound having one or more phenolic hydroxyl groups. Preferably there is. As naphthoquinone diazide sulfonic acid, 4-naphthoquinone diazide sulfonic acid or 5-naphthoquinone diazide sulfonic acid can be used. Since 4-naphthoquinonediazide sulfonic acid ester compound has absorption in the i-line (wavelength 365 nm) region, it is suitable for i-line exposure. Moreover, since 5-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound has absorption in a wide range of wavelengths, it is suitable for exposure in a wide range of wavelengths. It is preferable to select a 4-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound or a 5-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound depending on the wavelength to be exposed. A 4-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound and a 5-naphthoquinone diazide sulfonic acid ester compound may be mixed and used.

フェノール性水酸基を有する化合物としては特に限定されないが、例えば、以下の化合物が挙げられる(商品名、本州化学工業株式会社製)。
Although it does not specifically limit as a compound which has a phenolic hydroxyl group, For example, the following compounds are mentioned (a brand name, the Honshu Chemical Industry Co., Ltd. product).

ジアゾナフトキノン誘導体の添加量は、ナフトキノンジアジドスルホン酸のエステル化率、あるいは使用されるポリシロキサンの物性、要求される感度、露光部と未露光部との溶解コントラストにより最適量は異なるが、本発明の層間絶縁膜として、好ましくはポリシロキサン混合物100重量部に対して3〜20重量部であり、さらに好ましくは5〜15重量部である。ジアゾナフトキノン誘導体の添加量が3重量部以上であると、露光部と未露光部との溶解コントラストが高くなり、良好な感光性を有する。また、さらに良好な溶解コントラストを得るためには5重量部以上が好ましい。一方、ジアゾナフトキノン誘導体の添加量が20重量部以下であると、硬化膜の無色透明性が向上する。   The amount of diazonaphthoquinone derivative added varies depending on the esterification rate of naphthoquinone diazide sulfonic acid, the physical properties of the polysiloxane used, the required sensitivity, and the dissolution contrast between the exposed and unexposed areas. The interlayer insulating film is preferably 3 to 20 parts by weight, more preferably 5 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polysiloxane mixture. When the addition amount of the diazonaphthoquinone derivative is 3 parts by weight or more, the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part is increased, and the photosensitivity is good. Further, in order to obtain a better dissolution contrast, 5 parts by weight or more is preferable. On the other hand, when the addition amount of the diazonaphthoquinone derivative is 20 parts by weight or less, the colorless transparency of the cured film is improved.

<硬化助剤>
本発明に用いられる硬化助剤としては、光を照射すると分解してシラノール基の縮合を促進させるものがある。組成物を光硬化させる活性物質である酸を放出する光酸発生剤、塩基を放出する光塩基発生剤等があげられる。ここで、光としては、可視光、紫外線、または赤外線等を挙げることができる。特に、薄膜トランジスタの製造に用いられる紫外線によって、酸あるいは塩基を発生させるものが好ましい。
<Curing aid>
As the curing aid used in the present invention, there is one that decomposes when irradiated with light and promotes condensation of silanol groups. Examples thereof include a photoacid generator that releases an acid that is an active substance for photocuring the composition, a photobase generator that releases a base, and the like. Here, examples of light include visible light, ultraviolet light, and infrared light. In particular, those that generate an acid or a base by ultraviolet rays used in the production of thin film transistors are preferred.

硬化助剤の添加量は、硬化助剤が分解して発生する活性物質の種類、発生量、要求される感度、露光部と未露光部との溶解コントラストにより最適量は異なるが、ポリシロキサン混合物100重量部に対して、好ましくは0.001〜10重量部であり、さらに好ましくは0.01〜5重量部である。添加量が0.001重量部以上であると、露光部と未露光部との溶解コントラストが高くなり、添加効果が良好となる。一方、硬化助剤の添加量が10重量部以下であれば、形成される被膜へのクラックが抑制され、硬化助剤の分解による着色も抑制されるため、被膜の無色透明性が向上する。   The amount of curing aid added varies depending on the type of active substance generated by the decomposition of the curing aid, the amount generated, the required sensitivity, and the dissolution contrast between the exposed and unexposed areas. Preferably it is 0.001-10 weight part with respect to 100 weight part, More preferably, it is 0.01-5 weight part. When the addition amount is 0.001 part by weight or more, the dissolution contrast between the exposed part and the unexposed part becomes high, and the effect of addition becomes good. On the other hand, if the addition amount of the curing aid is 10 parts by weight or less, cracks in the formed film are suppressed, and coloring due to decomposition of the curing aid is also suppressed, so that the colorless transparency of the film is improved.

光酸発生剤の例としては、ジアゾメタン化合物、ジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホンイミド化合物等が挙げられる。これら光酸発生剤の構造は、一般式(A)で表すことができる。
(A)
ここで、Rは水素、炭素原子もしくはその他ヘテロ原子で修飾されたアルキル基、アリール基、アルケニル基、アシル基、およびアルコキシル基からなる群から選択される有機イオン、例えばジフェニルヨードニウムイオン、トリフェニルスルホニウムイオンを表す。
Examples of the photoacid generator include diazomethane compounds, diphenyliodonium salts, triphenylsulfonium salts, sulfonium salts, ammonium salts, phosphonium salts, sulfonimide compounds and the like. The structure of these photoacid generators can be represented by general formula (A).
R + X (A)
Here, R + represents an organic ion selected from the group consisting of an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an acyl group, and an alkoxyl group modified with hydrogen, a carbon atom or other hetero atom, such as diphenyliodonium ion, triphenyl Represents a sulfonium ion.

また、Xは、下記一般式で表されるいずれかの対イオンであるものが好ましい。
SbY
AsY
PY6−p
BY4−q
GaY4−q
SO
(RSO
(RSO
COO
SCN
(式中、Yはハロゲン原子であり、Rは、フッ素、ニトロ基、およびシアノ基から選択された置換基で置換された、炭素数1〜20のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基であり、Rは、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、pは0〜6の数であり、qは0〜4の数である。)
Further, X is preferably any counter ion represented by the following general formula.
SbY 6
AsY 6
R a p PY 6-p -
R a q BY 4-q
R a q GaY 4-q
R a SO 3
(R a SO 2 ) 3 C
(R a SO 2 ) 2 N
R b COO
SCN -
(Wherein Y is a halogen atom, and R a is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or aryl having 6 to 20 carbon atoms substituted with a substituent selected from fluorine, nitro group, and cyano group) R b is hydrogen or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, p is a number from 0 to 6, and q is a number from 0 to 4.)

具体的な対イオンとしてはBF 、(C、((CF、PF 、(CFCFPF 、SbF 、(CGa、((CFGa、SCN、(CFSO、(CFSO、ギ酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、ノナフルオロブタンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、ブタンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン、p−トルエンスルホン酸イオン、およびスルホン酸イオンからなる群から選択されるものが挙げられる。 Specific counter ions include BF 4 , (C 6 F 5 ) 4 B , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 B , PF 6 , (CF 3 CF 2 ) 3 PF 3 −. , SbF 6 , (C 6 F 5 ) 4 Ga , ((CF 3 ) 2 C 6 H 3 ) 4 Ga , SCN , (CF 3 SO 2 ) 3 C , (CF 3 SO 2 ) 2 N -, formate ions, acetate ions, trifluoromethanesulfonate ions, consisting nonafluorobutanesulfonate ion, methanesulfonate ion, butane sulfonic acid ion, benzenesulfonic acid ion, p- toluenesulfonate ion, and a sulfonate ion Those selected from the group can be mentioned.

本発明に用いられる光酸発生剤の中でも特に、スルホン酸類またはホウ酸類を発生させるものが良く、例えば、トリルクミルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸(ローディア社製PHOTOINITIATOR2074(商品名))、ジフェニルヨードニウムテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸、カチオン部がスルホニウムイオン、アニオン部がペンタフルオロホウ酸イオンから構成されるものなどが挙げられる。そのほか、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホン酸、トリフェニルスルホニウムカンファースルホン酸、トリフェニルスルホニウムテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸、4−アセトキシフェニルジメチルスルホニウムヘキサフルオロヒ酸、1−(4−n−ブトキシナフタレン−1−イル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホン酸、1−(4,7−ジブトキシ−1−ナフタレニル)テトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロヒ酸などが挙げられる。さらには、下記式で表される光酸発生剤も用いることができる。
式中、Aはそれぞれ独立に、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数1〜20のアルキルカルボニル基、炭素数6〜20のアリールカルボニル基、水酸基、およびアミノ基から選ばれる置換基であり、pはそれぞれ独立に0〜5の整数であり、Bは、フッ素化されたアルキルスルホネート基、フッ素化されたアリールスルホネート基、フッ素化されたアルキルボーレート基、アルキルスルホネート基、アリールスルホネート基などが挙げられる。これらの式に示されたカチオンおよびアニオンを相互に交換した化合物や、これらの式に示されたカチオンまたはアニオンと、前記した各種のカチオンまたはアニオンとを組み合わせた光酸発生剤を用いることもできる。例えば、式により表されたスルホニウムイオンのいずれかとテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸イオンとを組み合わせたもの、式により表されたヨードニウムイオンのいずれかとテトラ(パーフルオロフェニル)ホウ酸イオンとを組み合わせたものも光酸発生剤として用いることができる。
Among the photoacid generators used in the present invention, those that generate sulfonic acids or boric acids are particularly preferable. For example, tricumyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) boric acid (PHOTINITITOR 2074 (trade name) manufactured by Rhodia), Examples thereof include diphenyliodonium tetra (perfluorophenyl) borate, a cation part composed of a sulfonium ion, and an anion part composed of a pentafluoroborate ion. In addition, triphenylsulfonium trifluoromethanesulfonic acid, triphenylsulfonium camphorsulfonic acid, triphenylsulfonium tetra (perfluorophenyl) boric acid, 4-acetoxyphenyldimethylsulfonium hexafluoroarsenic acid, 1- (4-n-butoxynaphthalene- 1-yl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonic acid, 1- (4,7-dibutoxy-1-naphthalenyl) tetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonic acid, diphenyliodonium trifluoromethanesulfonic acid, diphenyliodonium hexafluoroarsenic acid, etc. Can be mentioned. Furthermore, a photoacid generator represented by the following formula can also be used.
In the formula, each A independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, or 6 to 6 carbon atoms. 20 is a substituent selected from an arylcarbonyl group, a hydroxyl group and an amino group, p is independently an integer of 0 to 5, and B is a fluorinated alkyl sulfonate group or a fluorinated aryl sulfonate. Groups, fluorinated alkyl borate groups, alkyl sulfonate groups, aryl sulfonate groups and the like. A compound obtained by exchanging the cation and anion shown in these formulas with each other, or a photoacid generator combining the cation or anion shown in these formulas with the above-mentioned various cations or anions can also be used. . For example, a combination of any of the sulfonium ions represented by the formula and a tetra (perfluorophenyl) borate ion, a combination of any of the iodonium ions represented by the formula and a tetra (perfluorophenyl) borate ion Those can also be used as photoacid generators.

前記光塩基発生剤の例としては、アミド基を有する多置換アミド化合物、ラクタム、イミド化合物もしくは該構造を含むものが挙げられる。   Examples of the photobase generator include a polysubstituted amide compound having an amide group, a lactam, an imide compound, or a compound containing the structure.

前記熱塩基発生剤の例としては、N−(2−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(3−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(4−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(5−メチル−2−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾール、N−(4−クロロ−2−ニトロベンジルオキシカルボニル)イミダゾールなどのイミダゾール誘導体、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、第三級アミン類、第四級アンモニウム塩、これらの混合物が挙げられる。これら塩基発生剤は、酸発生剤と同様、単独又は混合して使用することが可能である。   Examples of the thermal base generator include N- (2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (3-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (4-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, N- (5 -Methyl-2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, imidazole derivatives such as N- (4-chloro-2-nitrobenzyloxycarbonyl) imidazole, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, third Secondary amines, quaternary ammonium salts, and mixtures thereof. These base generators can be used alone or as a mixture, like the acid generator.

<溶剤>
溶剤としては、例えば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、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、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ジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類、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などのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、PGMEA、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プロピルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類などが挙げられる。これらの溶剤は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。溶剤の配合比は、塗布方法や塗布後の膜厚の要求によって異なる。例えば、スプレーコートの場合は、ポリシロキサンと任意の成分との総重量を基準として、90重量%以上になったりするが、ディスプレイの製造で使用される大型ガラス基板のスリット塗布では、通常50重量%以上、好ましくは60重量%以上、通常90重量%以下、好ましくは85重量%以下とされる。
<Solvent>
Examples of the solvent include ethylene glycol monoalkyl ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, and diethylene glycol dibutyl ether. Diethylene glycol dialkyl ethers such as methyl cellosolve acetate, ethylene glycol alkyl ether acetates such as ethyl cellosolve acetate, propylene glycol such as PGMEA, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate Ruki ether acetates, benzene, toluene, aromatic hydrocarbons such as xylene, methyl ethyl ketone, acetone, methyl amyl ketone, methyl isobutyl ketone, and the like ketones such as cyclohexanone. These solvents are used alone or in combination of two or more. The mixing ratio of the solvent varies depending on the coating method and the film thickness requirement after coating. For example, in the case of spray coating, it becomes 90% by weight or more based on the total weight of polysiloxane and optional components, but it is usually 50% for slit coating of a large glass substrate used in the production of displays. % Or more, preferably 60% by weight or more, usually 90% by weight or less, preferably 85% by weight or less.

<任意成分>
また、本発明による感光性シロキサン組成物は必要に応じてその他の任意の成分を含んでいてもよい。そのような成分としては、界面活性剤などが挙げられる。
<Optional component>
Moreover, the photosensitive siloxane composition by this invention may contain the other arbitrary components as needed. Examples of such components include surfactants.

これらのうち、塗布性を改善するために界面活性剤を用いることが好ましい。本発明における感光性シロキサン組成物に使用することのできる界面活性剤としては、例えば非イオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。   Among these, it is preferable to use a surfactant in order to improve applicability. Examples of the surfactant that can be used in the photosensitive siloxane composition of the present invention include nonionic surfactants, anionic surfactants, and amphoteric surfactants.

上記非イオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、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オレイルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類やポリオキシエチレン脂肪酸ジエステル、ポリオキシ脂肪酸モノエステル、ポリオキシエチレンポリオキシピロピレンブロックポリマー、アセチレンアルコール、アセチレングリコール、アセチレンアルコールのポリエトキシレート、アセチレングリコールのポリエトキシレートなどのアセチレングリコール誘導体、フッ素含有界面活性剤、例えばフロラード(商品名、住友スリーエム株式会社製)、メガファック(商品名、DIC株式会社製)、スルフロン(商品名、旭硝子株式会社製)、又は有機シロキサン界面活性剤、例えばKP341(商品名、信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。前記アセチレングリコールとしては、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3−メチル−1−ペンチン−3−オール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオールなどが挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene oleyl ether and polyoxyethylene cetyl ether, and polyoxyethylene fatty acids. Diesters, polyoxy fatty acid monoesters, polyoxyethylene polyoxypropylene block polymers, acetylene alcohol, acetylene glycol, acetylene alcohol polyethoxylates, acetylene glycol derivatives such as acetylene glycol polyethoxylates, fluorine-containing surfactants such as Fluorado (Product name, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Megafuck (Product name, manufactured by DIC Corporation), Sulfron (Product name, Asahi Glass Co., Ltd.) Ltd.), or organosiloxane surfactants such as KP341 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.). Examples of the acetylene glycol include 3-methyl-1-butyn-3-ol, 3-methyl-1-pentyn-3-ol, 3,6-dimethyl-4-octyne-3,6-diol, 2,4, 7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 3,5-dimethyl-1-hexyne-3-ol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 2,5 -Dimethyl-2,5-hexanediol etc. are mentioned.

またアニオン系界面活性剤としては、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸のアンモニウム塩又は有機アミン塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸のアンモニウム塩又は有機アミン塩、アルキルベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩又は有機アミン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸のアンモニウム塩又は有機アミン塩、アルキル硫酸のアンモニウム塩又は有機アミン塩などが挙げられる。   As anionic surfactants, alkyl diphenyl ether disulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, alkyl diphenyl ether sulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, alkylbenzene sulfonic acid ammonium salt or organic amine salt, polyoxyethylene alkyl ether sulfuric acid And ammonium salts of alkylsulfuric acid, organic amine salts of alkylsulfuric acid, and the like.

さらに両性界面活性剤としては、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン、ラウリル酸アミドプロピルヒドロキシスルホンベタインなどが挙げられる。   Further, examples of amphoteric surfactants include 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolium betaine, lauric acid amidopropyl hydroxysulfone betaine, and the like.

これら界面活性剤は、単独で又は2種以上混合して使用することができ、その配合比は、感光性シロキサン組成物の総重量に対し、通常50〜10,000ppm、好ましくは100〜5,000ppmである。   These surfactants can be used alone or in admixture of two or more, and the blending ratio is usually 50 to 10,000 ppm, preferably 100 to 5, based on the total weight of the photosensitive siloxane composition. 000 ppm.

[保護膜を具備する薄膜トランジスタの製造方法]
感光性シロキサン組成物を、薄膜トランジスタに塗布し、加熱することによって保護膜(硬化膜)を具備する薄膜トランジスタ基板が得られる。その際、所望のマスクを介して露光、現像を行うことによりコンタクトホールなどのパターンが形成される。
[Method for Manufacturing Thin Film Transistor Having Protective Film]
A thin film transistor substrate having a protective film (cured film) is obtained by applying the photosensitive siloxane composition to the thin film transistor and heating. At that time, a pattern such as a contact hole is formed by performing exposure and development through a desired mask.

酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ基板の製造方法として、図1に示すボトムゲート型のTFTを例に挙げて説明する。ガラス等によりなる基板上にゲート電極2をパターン形成する。ゲート電極材としては、モリブデン、アルミニウムおよびアルミニウム合金、銅および銅合金、チタンなどの材料が単層あるいは2種類以上の積層膜として構成される。ゲート電極上にゲート絶縁膜3を形成する。ゲート絶縁膜としては、一般にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン窒化酸化膜などが、PE−CVD法により形成される。ゲート絶縁膜の厚みは、通常100から300nmである。ゲート絶縁膜上の酸化物半導体層4は、酸化物半導体と同じ組成のスパッタリングターゲットをDCスパッタリングあるいはRFスパッタリングで成膜するスパッタリング法や、金属アルコキシド、金属有機酸塩、塩化物などのプレカーサー溶液や酸化物半導体ナノ粒子の分散液を塗布して焼成することよって酸化物半導体層を形成する液相法がある。酸化物半導体層4のパターン形成をした後、ソース・ドレイン電極5および6をパターン形成する。ソース・ドレイン電極材料としては、モリブデン、アルミニウムおよびアルミニウム合金、銅および銅合金、チタンなどの材料が単層あるいは2種類以上の積層膜として構成される。   As a method for manufacturing a thin film transistor substrate having an oxide semiconductor layer, a bottom-gate TFT illustrated in FIG. 1 will be described as an example. The gate electrode 2 is patterned on a substrate made of glass or the like. As the gate electrode material, a material such as molybdenum, aluminum and an aluminum alloy, copper and a copper alloy, or titanium is formed as a single layer or two or more kinds of laminated films. A gate insulating film 3 is formed on the gate electrode. As the gate insulating film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like is generally formed by a PE-CVD method. The thickness of the gate insulating film is usually 100 to 300 nm. The oxide semiconductor layer 4 on the gate insulating film is formed by a sputtering method in which a sputtering target having the same composition as the oxide semiconductor is formed by DC sputtering or RF sputtering, a precursor solution such as a metal alkoxide, a metal organic acid salt, or a chloride, There is a liquid phase method in which an oxide semiconductor layer is formed by applying and baking a dispersion of oxide semiconductor nanoparticles. After patterning the oxide semiconductor layer 4, the source / drain electrodes 5 and 6 are patterned. As the source / drain electrode material, a material such as molybdenum, aluminum and aluminum alloy, copper and copper alloy, and titanium is formed as a single layer or two or more kinds of laminated films.

保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板の製造方法は、上記酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタ上に感光性シロキサン組成物を塗布しプリベーク等で乾燥後、露光し、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(一般に、2.38%水溶液が使用される)で現像してコンタクトホールなどのパターンを形成した後、塗布した感光性シロキサン組成物(保護膜前駆体層)を硬化させて保護膜7を形成する。さらに、保護膜上に例えばスパッタリング法によりITO膜を形成し、パターニングすることにより図3の素子を形成する。また、この保護膜上に、CVDやPVDで無機膜を形成したり、塗布法により有機材料を保護膜や平坦化の目的で有することも可能である。   In the method for manufacturing a thin film transistor substrate having a protective film, a photosensitive siloxane composition is applied onto the thin film transistor having the oxide semiconductor layer, dried by prebaking or the like, and then exposed to an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (generally, 2. 38% aqueous solution is used to form a pattern such as a contact hole, and then the applied photosensitive siloxane composition (protective film precursor layer) is cured to form the protective film 7. Further, an ITO film is formed on the protective film by sputtering, for example, and patterned to form the element of FIG. Further, an inorganic film can be formed on the protective film by CVD or PVD, or an organic material can be provided for the purpose of the protective film or planarization by a coating method.

本発明による製造方法の各工程について、以下に説明する。   Each step of the production method according to the present invention will be described below.

<感光性シロキサン組成物を用意する工程>
本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板の製造方法において、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、感光剤と、溶剤とを含有する感光性シロキサン組成物を用意する。感光性シロキサン組成物の各構成成分の詳細については、上述の通りである。
<Process for preparing photosensitive siloxane composition>
In the method of manufacturing a thin film transistor substrate having a protective film according to the present invention, a photosensitive siloxane composition containing at least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates, a photosensitive agent, and a solvent is prepared. The details of each component of the photosensitive siloxane composition are as described above.

<塗布工程>
本発明における塗布工程は、上記の感光性シロキサン組成物を薄膜トランジスタ表面に塗布することで行われる。この塗布工程は、一般的な塗布方法、即ち、浸漬塗布、ロールコート、バーコート、刷毛塗り、スプレーコート、ドクターコート、フローコート、スピンコート、スリット塗布等、従来感光性組成物の塗布方法として知られた任意の方法により行うことができる。必要に応じて1回又は2回以上繰り返して塗布することにより、保護膜前駆体層を所望の膜厚とすることができる。
<Application process>
The coating process in the present invention is performed by coating the photosensitive siloxane composition on the surface of the thin film transistor. This coating process is a general coating method, that is, as a conventional photosensitive composition coating method such as dip coating, roll coating, bar coating, brush coating, spray coating, doctor coating, flow coating, spin coating, slit coating, etc. This can be done by any known method. The protective film precursor layer can be made to have a desired film thickness by applying it once or twice or more as necessary.

<プリベーク工程>
保護膜前駆体層を形成した後、該層をさらに乾燥させ、且つ溶剤残存量を減少させるため、該層をプリベーク(加熱処理)することが好ましい。プリベーク工程は、一般に70〜150℃、好ましくは90〜130℃の温度で、ホットプレートによる場合には10〜180秒間、好ましくは30〜90秒間、クリーンオーブンによる場合には1〜5分間実施することができる。プリベークの前にスピンや真空による溶剤除去工程が含まれることが好ましい。
<Pre-baking process>
After forming the protective film precursor layer, it is preferable to pre-bake (heat treatment) the layer in order to further dry the layer and reduce the residual solvent. The pre-baking step is generally performed at a temperature of 70 to 150 ° C., preferably 90 to 130 ° C., for 10 to 180 seconds, preferably 30 to 90 seconds when using a hot plate, and 1 to 5 minutes when using a clean oven. be able to. It is preferable that a solvent removal step by spin or vacuum is included before pre-baking.

<露光工程>
保護膜前駆体層を形成させた後、その表面に光照射を行う。光照射に用いる光源は、パターン形成方法に従来使用されている任意のものを用いることができる。このような光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライド、キセノン等のランプやレーザーダイオード、LED等を挙げることができる。照射光としてはg線、h線、i線などの紫外線が通常用いられる。半導体のような超微細加工を除き、数μmから数十μmのパターニングでは360〜430nmの光(高圧水銀灯)を使用することが一般的である。中でも、液晶表示装置の場合には430nmの光を使用することが多い。照射光のエネルギーは、光源や保護膜前駆体層の膜厚にもよるが、一般にジアゾナフトキノン誘導体のポジ型の場合、20〜2000mJ/cm、好ましくは50〜1000mJ/cmとする。照射光エネルギーが20mJ/cmよりも低いと十分な解像度が得られないことがあり、反対に2000mJ/cmよりも高いと、露光過多となり、ハレーションの発生を招く場合がある。また、ネガ型の場合、1〜500mJ/cm、好ましくは10〜100mJ/cmとする。照射光エネルギーが1mJ/cmよりも低いと膜べりが大きく、反対に500mJ/cmよりも高いと、露光過多となり、解像度が得られなくなることがある。
<Exposure process>
After forming the protective film precursor layer, the surface is irradiated with light. As the light source used for the light irradiation, any one conventionally used in the pattern forming method can be used. Examples of such light sources include high pressure mercury lamps, low pressure mercury lamps, metal halide, xenon lamps, laser diodes, LEDs, and the like. As irradiation light, ultraviolet rays such as g-line, h-line and i-line are usually used. Except for ultrafine processing such as a semiconductor, it is common to use light (high pressure mercury lamp) of 360 to 430 nm for patterning of several μm to several tens of μm. In particular, in the case of a liquid crystal display device, light of 430 nm is often used. The energy of the irradiation light, depending on the thickness of the light source and the protective film precursor layer, generally in the case of a positive diazonaphthoquinone derivative, 20~2000mJ / cm 2, preferably a 50~1000mJ / cm 2. If the irradiation light energy is lower than 20 mJ / cm 2 , sufficient resolution may not be obtained. Conversely, if the irradiation light energy is higher than 2000 mJ / cm 2 , overexposure may occur and halation may occur. In the case of a negative type, it is 1 to 500 mJ / cm 2 , preferably 10 to 100 mJ / cm 2 . When the irradiation light energy is lower than 1 mJ / cm 2 , film slippage is large. On the other hand, when the irradiation light energy is higher than 500 mJ / cm 2 , overexposure occurs and resolution may not be obtained.

光をパターン状に照射するためには一般的なフォトマスクを使用することができる。そのようなフォトマスクは周知のものから任意に選択することができる。照射の際の環境は、特に限定されないが、一般に周囲雰囲気(大気中)や窒素雰囲気とすればよい。また、基板表面全面に膜を形成する場合には、基板表面全面に光照射すればよい。本発明においては、パターン膜とは、このような基板表面全面に膜が形成された場合をも含むものである。   A general photomask can be used to irradiate light in a pattern. Such a photomask can be arbitrarily selected from known ones. The environment at the time of irradiation is not particularly limited, but generally an ambient atmosphere (in the air) or a nitrogen atmosphere may be used. In addition, when a film is formed on the entire surface of the substrate, light irradiation may be performed on the entire surface of the substrate. In the present invention, the pattern film includes the case where a film is formed on the entire surface of the substrate.

<露光後加熱工程>
露光後、露光個所に発生した反応開始剤により膜内のポリマー間反応を促進させるため、必要に応じて露光後加熱(Post Exposure Baking)を行うことができる。この加熱処理は、保護膜前駆体層を完全に硬化させるために行うものではなく、現像後に所望のパターンだけが基板上に残し、それ以外の部分が現像により除去することが可能となるように行うものである。
<Post-exposure heating process>
After the exposure, since the reaction between the polymers in the film is promoted by the reaction initiator generated at the exposed portion, post-exposure baking can be performed as necessary. This heat treatment is not performed in order to completely cure the protective film precursor layer, so that only a desired pattern remains on the substrate after development, and other portions can be removed by development. Is what you do.

<現像工程>
露光後、必要に応じて露光後加熱を行ったあと、保護膜前駆体層を現像処理する。現像の際に用いられる現像液としては、従来周知の感光性シロキサン組成物の現像に用いられている任意の現像液を用いることができる。本発明においてはポリシロキサンの溶解速度を特定するために水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液を用いるが、硬化膜を形成させるときに用いる現像液はこれに限定されない。好ましい現像液としては、水酸化テトラアルキルアンモニウム、コリン、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属メタ珪酸塩(水和物)、アルカリ金属燐酸塩(水和物)、アンモニア、アルキルアミン、アルカノールアミン、複素環式アミンなどのアルカリ性化合物の水溶液であるアルカリ現像液が挙げられ、特に好ましいアルカリ現像液は、TMAH水溶液である。これらアルカリ現像液には、必要に応じ更にメタノール、エタノールなどの水溶性有機溶剤、あるいは界面活性剤が含まれていてもよい。現像方法も従来知られている方法から任意に選択することができる。具体的には、現像液への浸漬(ディップ)、パドル、シャワー、スリット、キャップコート、スプレーなどの方法挙げられる。この現像によって、パターンを得ることができる。現像液により現像が行われた後には、水洗がなされることが好ましい。なお、本発明による製造方法においては、図3に示すように、現像によって形成したコンタクトホール9を介して、ドレイン電極6と保護膜7の上に形成した透明電極(画素電極8)とを導通させることもできる。
<Development process>
After the exposure, after the post-exposure heating as necessary, the protective film precursor layer is developed. As a developing solution used at the time of development, any developing solution used for developing a known photosensitive siloxane composition can be used. In the present invention, an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution is used to specify the dissolution rate of polysiloxane, but the developer used for forming a cured film is not limited thereto. Preferred developers include tetraalkylammonium hydroxide, choline, alkali metal hydroxide, alkali metal metasilicate (hydrate), alkali metal phosphate (hydrate), ammonia, alkylamine, alkanolamine, complex Examples include an alkaline developer that is an aqueous solution of an alkaline compound such as a cyclic amine, and a particularly preferred alkaline developer is an aqueous TMAH solution. These alkaline developers may further contain a water-soluble organic solvent such as methanol and ethanol, or a surfactant, if necessary. The developing method can be arbitrarily selected from conventionally known methods. Specific examples include immersion (dip) in a developer, paddle, shower, slit, cap coat, and spray. By this development, a pattern can be obtained. After development with a developer, it is preferably washed with water. In the manufacturing method according to the present invention, as shown in FIG. 3, the drain electrode 6 and the transparent electrode (pixel electrode 8) formed on the protective film 7 are electrically connected through the contact hole 9 formed by development. It can also be made.

<現像後照射工程>
ポジ型の組成物を使用し、形成される保護膜を透明膜として使用する場合は、ブリーチング露光と呼ばれる光照射を行うことが好ましい。ブリーチング露光を行うことによって、膜中に残存する未反応のジアゾナフトキノン誘導体が光分解して、膜の光透明性がさらに向上する。ブリーチング露光の方法としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯などを用い、膜厚によって100〜2,000mJ/cm程度(波長365nm露光量換算)を全面に露光する。また、ネガ型の場合光照射によって、現像後残膜中の硬化助剤を活性化させることにより、後の加熱硬化をより容易に行うことができる。膜厚によって100〜2,000mJ/cm程度(波長365nm露光量換算)を全面に露光する。
<Post-development irradiation process>
When a positive composition is used and the protective film to be formed is used as a transparent film, it is preferable to perform light irradiation called bleaching exposure. By performing bleaching exposure, the unreacted diazonaphthoquinone derivative remaining in the film is photodegraded, and the light transparency of the film is further improved. As a bleaching exposure method, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, or the like is used, and the entire surface is exposed to about 100 to 2,000 mJ / cm 2 (wavelength 365 nm exposure amount conversion) depending on the film thickness. Further, in the case of a negative type, the subsequent heat curing can be performed more easily by activating the curing aid in the residual film after development by light irradiation. The entire surface is exposed to about 100 to 2,000 mJ / cm 2 (wavelength 365 nm exposure amount conversion) depending on the film thickness.

<加熱硬化(焼成)工程>
保護膜前駆体層硬化時の焼成温度は、保護膜が硬化する温度であれば任意に選択できる。しかし、焼成温度が低すぎると反応が十分に進行せず十分に硬化しないことがある。このために焼成温度は200℃以上であることが好ましく、250℃以上がより好ましい。また、温度が過度に高いと製造コストが上昇すること、ポリマーが分解することがあることなどから500℃以下であることが好ましく。400℃以下がより好ましい。また、焼成時間は特に限定されないが、一般に10分以上、好ましくは20分以上である。焼成は不活性ガスまたは大気中において行われる。
<Heat curing (firing) step>
The firing temperature at the time of curing the protective film precursor layer can be arbitrarily selected as long as the protective film is cured. However, if the firing temperature is too low, the reaction may not proceed sufficiently and may not be cured sufficiently. For this reason, it is preferable that a calcination temperature is 200 degreeC or more, and 250 degreeC or more is more preferable. Moreover, when the temperature is excessively high, the production cost is increased, and the polymer may be decomposed. 400 degrees C or less is more preferable. Moreover, although baking time is not specifically limited, Generally it is 10 minutes or more, Preferably it is 20 minutes or more. Firing is performed in an inert gas or in the air.

<アニーリング工程>
さらに、保護膜を具備する薄膜トランジスタの形成後に、薄膜トランジスタのアニーリングを行う。特に、酸化物半導体を用いた素子は、PVDやCVDによる膜形成、ドライエッチングやウエットエッチングのパターン加工、レジストの剥離工程などにより、薄膜トランジスタ性能の劣化が発生するため、アニーリングによって性能を回復することが望ましい。本発明における保護膜形成後に250℃以上でアニーリングを行うことにより、加工時に一旦低下した薄膜トランジスタの性能が回復する。特に、本発明においては、大きく劣化した酸化物半導体層を有する薄膜トランジスタが、酸素存在下でのアニーリングによって大幅な性能回復が起こるという特徴がある。酸化物半導体の劣化の度合いによっては、アニーリング温度を上げたり、アニーリング時間を長くすることによる薄膜トランジスタの性能回復と素子の信頼性を向上させることができる。アニーリング温度は、250℃以上450℃以下、好ましくは300℃以上400℃以下である。アニーリング時間は、30分以上好ましくは60分以上であるが、コスト及び生産効率の観点から60分以上120分未満とするのがより好ましい。アニーリングは、酸素の存在下で行うことが好ましい。従来の有機系塗布膜により形成される保護膜を具備した薄膜トランジスタ基板の場合には、このような高温でのアニーリングが行えなかったため、アニーリングによる大幅な性能回復は達成できなかった。ただし、酸素存在下でのアニーリングでは、電極の酸化や本発明の保護膜の酸化による着色等の影響を考慮して、400℃以下で行うのが好ましい。また、本発明における感光性シロキサン組成物によって形成される保護膜は、感光性を有するため、ドライエッチング等でパターン加工を行わずに済むため、薄膜トランジスタ性能へのダメージが比較的小さく、アニーリング時間が短くて済むという利点がある。
<Annealing process>
Further, after the thin film transistor including the protective film is formed, the thin film transistor is annealed. In particular, an element using an oxide semiconductor has a thin film transistor performance deteriorated due to film formation by PVD or CVD, pattern processing of dry etching or wet etching, a resist peeling process, and the like. Is desirable. By performing annealing at 250 ° C. or higher after the formation of the protective film in the present invention, the performance of the thin film transistor once lowered during processing is recovered. In particular, in the present invention, a thin film transistor having a greatly deteriorated oxide semiconductor layer is characterized in that significant performance recovery occurs by annealing in the presence of oxygen. Depending on the degree of deterioration of the oxide semiconductor, the performance recovery of the thin film transistor and the reliability of the device can be improved by increasing the annealing temperature or extending the annealing time. The annealing temperature is 250 ° C. or higher and 450 ° C. or lower, preferably 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. The annealing time is 30 minutes or more, preferably 60 minutes or more, but more preferably 60 minutes or more and less than 120 minutes from the viewpoint of cost and production efficiency. Annealing is preferably performed in the presence of oxygen. In the case of a thin film transistor substrate provided with a protective film formed of a conventional organic coating film, annealing at such a high temperature could not be performed, so that a significant performance recovery by annealing could not be achieved. However, the annealing in the presence of oxygen is preferably performed at 400 ° C. or lower in consideration of the influence of coloring of the electrode and the oxidation of the protective film of the present invention. Further, since the protective film formed by the photosensitive siloxane composition in the present invention has photosensitivity, it is not necessary to perform pattern processing by dry etching or the like, so that the damage to the thin film transistor performance is relatively small and the annealing time is short. There is an advantage of being short.

本発明を諸例により具体的に説明すると以下の通りである。   The present invention will be specifically described below with reference to examples.

合成例1(ポリシロキサン(I)の合成)
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液36.5g、イソプロピルアルコール(IPA)300ml、水1.5gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン44.6g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン3.8gの混合溶液を調整した。その混合溶液を60℃にて滴下し、同温で3時間撹拌した後、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン200ml、水300mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を添加調整した。得られたポリシロキサン(I)の分子量(ポリスチレン換算)は重量平均分子量(Mw)=1,420であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、950Å/秒であった。
Synthesis Example 1 (Synthesis of polysiloxane (I))
A 2 L flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser tube was charged with 36.5 g of 25 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, 300 ml of isopropyl alcohol (IPA), and 1.5 g of water. A mixed solution of 44.6 g of phenyltrimethoxysilane, 34.1 g of methyltrimethoxysilane, and 3.8 g of tetramethoxysilane was prepared. The mixed solution was added dropwise at 60 ° C., stirred at the same temperature for 3 hours, and neutralized by adding a 10% aqueous HCl solution. 200 ml of toluene and 300 ml of water are added to the neutralized solution, and the mixture is separated into two layers. The resulting organic layer is concentrated under reduced pressure to remove the solvent, and propylene glycol is added to the concentrate to a solid content concentration of 40% by weight. Monomethyl ether acetate (PGMEA) was added and adjusted. The molecular weight (polystyrene conversion) of the obtained polysiloxane (I) was weight average molecular weight (Mw) = 1420. The obtained resin solution was applied to a silicon wafer so that the film thickness after pre-baking was 2 μm, and the dissolution rate in a 5% TMAH aqueous solution was measured. The result was 950 kg / sec.

合成例2(ポリシロキサン(II)の合成)
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液36.5g、IPA800ml、水2.0gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を10℃にて滴下し、同温で24時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン400ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン(II)の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=2,200であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、490Å/秒であった。
Synthesis Example 2 (Synthesis of polysiloxane (II))
A 2 L flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser tube was charged with 36.5 g of 25 wt% TMAH aqueous solution, 800 ml of IPA, and 2.0 g of water, and then 39.7 g of phenyltrimethoxysilane and methyltrimethoxysilane in a dropping funnel. A mixed solution of 34.1 g and tetramethoxysilane 7.6 g was prepared. The mixed solution was added dropwise at 10 ° C. and stirred at the same temperature for 24 hours, and then neutralized by adding a 10% HCl aqueous solution. To the neutralized solution, 400 ml of toluene and 100 ml of water were added, and the mixture was separated into two layers. The resulting organic layer was concentrated under reduced pressure to remove the solvent, and PGMEA was added to the concentrate to a solid concentration of 40% by weight. The addition was adjusted. The molecular weight (polystyrene conversion) of the obtained polysiloxane (II) was Mw = 2,200. The obtained resin solution was applied onto a silicon wafer so that the film thickness after pre-baking was 2 μm, and the dissolution rate in a 2.38% TMAH aqueous solution was measured.

ポジ型感光性シロキサン組成物A
ポリシロキサン(I):(II)=(80重量%):(20重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整し、4−4’−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェノール)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノールのジアゾナフトキノン2.0モル変性体(以下「PAC」と略す。)を、ポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物Aを得た。
Positive photosensitive siloxane composition A
After mixing at a ratio of polysiloxane (I) :( II) = (80 wt%) :( 20 wt%), the polysiloxane mixture was adjusted to a 35% PGMEA solution, and 4-4 ′-(1- ( 4- (1- (4-hydroxyphenol) -1-methylethyl) phenyl) ethylidene) bisphenol diazonaphthoquinone 2.0 mol modified product (hereinafter abbreviated as “PAC”) is 12% by weight based on polysiloxane. Added. Moreover, 0.3% by weight of KF-53 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. as a surfactant was added to the polysiloxane to obtain a photosensitive siloxane composition A.

実施例1(本発明による保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板)
nドープしたシリコンウエハ上に、100nmのシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として設置した。ゲート絶縁膜上にアモルファスInGaZnOをRFスパッタリング法により成膜した(70nm)。アモルファスInGaZnO膜のパターン形成後、ソース・ドレイン電極をパターン形成した。ソース・ドレイン電極材料としては、モリブデンを利用した。その後、300℃、1時間、該薄膜トランジスタのアニーリングを行った。次に、保護膜として、ポジ型感光性シロキサン組成物Aをスピンコート法により塗布した。100℃、90秒のプリベーク後、露光および現像によりコンタクトホールを形成した。
Example 1 (Thin Film Transistor Substrate Comprising a Protective Film According to the Present Invention)
A 100 nm silicon oxide film was placed as a gate insulating film on an n-doped silicon wafer. Amorphous InGaZnO was formed on the gate insulating film by RF sputtering (70 nm). After the patterning of the amorphous InGaZnO film, the source / drain electrodes were patterned. Molybdenum was used as the source / drain electrode material. Thereafter, the thin film transistor was annealed at 300 ° C. for 1 hour. Next, a positive photosensitive siloxane composition A was applied as a protective film by a spin coating method. After pre-baking at 100 ° C. for 90 seconds, contact holes were formed by exposure and development.

次いで、250℃、60分の窒素雰囲気下で、硬化させて保護膜を形成した。当該保護膜を具備する薄膜トランジスタをアニーリングした。アニーリングは、250℃、酸素雰囲気下で1時間行った。保護膜厚さは400nmであった。図4に、アニーリング後の当該保護膜を具備する薄膜トランジスタの伝達特性を示す。正電圧印加ストレスに対してほとんど特性が変化しない、良好な薄膜トランジスタの伝達特性が得られた。   Subsequently, it was cured in a nitrogen atmosphere at 250 ° C. for 60 minutes to form a protective film. The thin film transistor provided with the protective film was annealed. Annealing was performed at 250 ° C. in an oxygen atmosphere for 1 hour. The protective film thickness was 400 nm. FIG. 4 shows transfer characteristics of a thin film transistor including the protective film after annealing. Good transfer characteristics of the thin film transistor were obtained, whose characteristics hardly changed in response to positive voltage applied stress.

比較例1(感光剤及び1種類のポリシロキサンを含む保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板)
ポリシロキサン(II)を35%のPGMEA溶液に調整し、4−4’−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェノール)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノールのジアゾナフトキノン2.0モル変性体(以下「PAC」と略す。)を、ポリシロキサン(II)に対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物Bを得た。実施例1と同様に、保護膜として感光性シロキサン組成物Bをスピンコート法により塗布した。100℃、90秒のプリベーク後、露光および現像によりコンタクトホールを形成した。次いで、250℃、60分の窒素雰囲気下で硬化させたところ、現像によって形成したコンタクトホールが熱フローにより消失し、トランジスタ特性を測定することができなかった。
Comparative Example 1 (Thin Film Transistor Substrate with a Protective Film Containing Photosensitive Agent and One Type of Polysiloxane)
Polysiloxane (II) was adjusted to a 35% PGMEA solution and 4-4 ′-(1- (4- (1- (4-hydroxyphenol) -1-methylethyl) phenyl) ethylidene) bisphenol diazonaphthoquinone 2 0.0 mol modified product (hereinafter abbreviated as “PAC”) was added in an amount of 12% by weight based on polysiloxane (II). Moreover, 0.3% by weight of KF-53 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. as a surfactant was added to the polysiloxane to obtain a photosensitive siloxane composition B. As in Example 1, photosensitive siloxane composition B was applied as a protective film by spin coating. After pre-baking at 100 ° C. for 90 seconds, contact holes were formed by exposure and development. Next, when cured in a nitrogen atmosphere at 250 ° C. for 60 minutes, the contact hole formed by development disappeared due to heat flow, and the transistor characteristics could not be measured.

比較例2(保護膜を有しない薄膜トランジスタ基板)
ゲート電極の上に、100nmのシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として設置した。ゲート絶縁膜上にアモルファスInGaZnOをRFスパッタリング法により成膜した。アモルファスInGaZnO膜をパターン形成をした後、ソース・ドレイン電極をパターン形成した。ソース・ドレイン電極材料としては、モリブデンを利用した。保護膜は設置せず、該保護膜を有しない薄膜トランジスタをアニーリングした。アニーリングは、300℃、2時間行った。図5に示すように、アニーリングによる性能回復が不十分であった。図6に薄膜トランジスタの伝達特性を示す。正電圧印加ストレスに対して大きく特性が変化し、不安定な薄膜トランジスタの伝達特性が得られた。
Comparative Example 2 (Thin film transistor substrate having no protective film)
On the gate electrode, a 100 nm silicon oxide film was placed as a gate insulating film. Amorphous InGaZnO was formed on the gate insulating film by an RF sputtering method. After patterning the amorphous InGaZnO film, the source / drain electrodes were patterned. Molybdenum was used as the source / drain electrode material. A protective film was not provided, and a thin film transistor without the protective film was annealed. Annealing was performed at 300 ° C. for 2 hours. As shown in FIG. 5, performance recovery by annealing was insufficient. FIG. 6 shows transfer characteristics of the thin film transistor. The characteristics changed greatly with positive voltage applied stress, and the transfer characteristics of unstable thin film transistors were obtained.

参考例1(1種類のポリシロキサンを含む保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板)
メチルフェニルシルセスキオキサン(メチル基:フェニル基=60モル:40モル)を塩基性触媒の存在下で合成した。分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,800であった。5%TMAH水溶液に対してほとんど溶解せず、溶解速度はほぼ0Å/秒であった。得られたポリマーを35%のPGMEA溶液に調整し、界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53をポリシロキサンに対して0.3重量%加え、シロキサン組成物Cを得た。実施例1と同様にして作成したアモルファスInGaZnO上に、シロキサン組成物Cをスピンコートで塗布した後、100℃、90秒のプリベーク、硬化(300℃、1時間、窒素中)させて保護膜を形成した。ドライエッチングでコンタクトホールを形成した後、酸素雰囲気下、300℃で1時間、薄膜トランジスタのアニーリングを行った。図7に薄膜トランジスタの伝達特性を示す。保護膜塗布後のドライエッチングにより特性劣化が見られた。また、アニーリングにより初期特性に近い特性を示した。ストレス印加による特性変化を検証したところ、図8に示すように大きな特性変化が確認された。
Reference Example 1 (Thin film transistor substrate having a protective film containing one kind of polysiloxane)
Methylphenylsilsesquioxane (methyl group: phenyl group = 60 mol: 40 mol) was synthesized in the presence of a basic catalyst. The molecular weight (polystyrene conversion) was Mw = 1,800. It was hardly dissolved in 5% TMAH aqueous solution, and the dissolution rate was almost 0 kg / second. The obtained polymer was adjusted to a 35% PGMEA solution, and 0.3% by weight of KF-53 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was added as a surfactant to the polysiloxane to obtain a siloxane composition C. After applying the siloxane composition C onto the amorphous InGaZnO prepared in the same manner as in Example 1 by spin coating, pre-baking and curing (at 300 ° C. for 1 hour in nitrogen) at 100 ° C. for 90 seconds to form a protective film Formed. After forming the contact hole by dry etching, the thin film transistor was annealed at 300 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. FIG. 7 shows the transfer characteristics of the thin film transistor. The characteristic deterioration was observed by dry etching after the protective film was applied. Moreover, the characteristics close to the initial characteristics were shown by annealing. When the characteristic change due to the stress application was verified, a large characteristic change was confirmed as shown in FIG.

参考例2(アクリル材料を含む保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板)
メタクリル酸2-ヒドロキシエチルとビニル基含有シランモノマー(信越化学 KBM-5103)の重合体からなるアクリル樹脂と、比較例3で合成したメチルフェニルシルセスキオキサンからなる組成物を調整した。アクリル樹脂は、メチルフェニルシルセスキオキサン100重量%に対して、30重量%添加した。実施例と同様に、界面活性剤を添加して35%の溶液を調整した。比較例3と同様にしてアモルファスInGaZnO上に保護膜を形成し、ドライエッチでコンタクトホールを形成した後酸素雰囲気下、300℃で1時間、薄膜トランジスタのアニーリングを行った。図9に薄膜トランジスタのアニーリング前後での伝達特性を示す。アニーリング後でもマイナス電圧領域で高い電流が流れてしまうなど良好なトランジスタ特性は得られなかった。
Reference Example 2 (Thin Film Transistor Substrate with a Protective Film Containing Acrylic Material)
A composition composed of an acrylic resin composed of a polymer of 2-hydroxyethyl methacrylate and a vinyl group-containing silane monomer (Shin-Etsu Chemical KBM-5103) and methylphenylsilsesquioxane synthesized in Comparative Example 3 was prepared. The acrylic resin was added in an amount of 30% by weight to 100% by weight of methylphenylsilsesquioxane. As in the example, a 35% solution was prepared by adding a surfactant. In the same manner as in Comparative Example 3, a protective film was formed on amorphous InGaZnO, a contact hole was formed by dry etching, and annealing of the thin film transistor was performed at 300 ° C. for 1 hour in an oxygen atmosphere. FIG. 9 shows transfer characteristics before and after annealing of the thin film transistor. Even after annealing, good transistor characteristics such as a high current flowing in the negative voltage region could not be obtained.

1 保護膜を具備する薄膜トランジスタ基板
2 ゲート層
3 ゲート絶縁層
4 金属酸化物半導体層
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 保護膜
8 画素電極
9 コンタクトホール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin-film transistor substrate provided with protective film 2 Gate layer 3 Gate insulating layer 4 Metal oxide semiconductor layer 5 Source electrode 6 Drain electrode 7 Protective film 8 Pixel electrode 9 Contact hole

Claims (8)

酸化物半導体からなる半導体層を有する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを被覆する感光性シロキサン組成物の硬化物からなる保護膜と
を含んでなる薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサンと、
感光剤と、
溶剤と
を含有する感光性シロキサン組成物を用意する工程と、
前記感光性シロキサン組成物を薄膜トランジスタに塗布し、前記溶剤を乾燥して保護膜前駆体層を形成する工程と、
前記保護膜前駆体層を露光する工程と、
露光した前記保護膜前駆体層を現像する工程と、
現像した前記保護膜前駆体層を加熱硬化させて保護膜を形成する工程と、
加熱硬化させた前記保護膜を具備する薄膜トランジスタを少なくとも1回アニーリングする工程と
を含んでなる製造方法。
A thin film transistor having a semiconductor layer made of an oxide semiconductor ;
A method for producing a thin film transistor substrate comprising a protective film made of a cured product of a photosensitive siloxane composition that covers the thin film transistor,
At least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates;
A photosensitizer,
With solvent
Preparing a photosensitive siloxane composition containing
Applying the photosensitive siloxane composition to a thin film transistor and drying the solvent to form a protective film precursor layer;
Exposing the protective film precursor layer;
Developing the exposed protective film precursor layer;
A step of heat-curing the developed protective film precursor layer to form a protective film;
Annealing the thin film transistor comprising the heat-cured protective film at least once;
A production method comprising:
前記ポリシロキサンが、
下記式(1)で表わされるシラン化合物と、下記式(2)で表わされるシラン化合物とを塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が1000Å/秒以下であるポリシロキサン(I)と、
RSi(OR1 3 ・・・(1)
Si(OR1 4 ・・・(2)
(式中、Rは炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、若しくは少なくとも1つのメチレンが酸素で置換されてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状アルキル基、又は炭素数6〜20のアリール基、若しくは少なくとも1つの水素がフッ素で置換されてもよい炭素数6〜20のアリール基を表し、R1 は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
少なくとも前記一般式(1)のシラン化合物を酸性若しくは塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるポリシロキサンであって、プリベーク後の膜が2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン(II)と、
を含んでなる、請求項1に記載の製造方法
The polysiloxane is
A polysiloxane obtained by hydrolysis and condensation of a silane compound represented by the following formula (1) and a silane compound represented by the following formula (2) in the presence of a basic catalyst, wherein the film after prebaking is A polysiloxane (I) that is soluble in a 5 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and has a dissolution rate of 1000 kg / sec or less;
RSi (OR 1 ) 3 (1)
Si (OR 1 ) 4 (2)
Wherein R is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or a linear, branched or cyclic group having 1 to 20 carbon atoms in which at least one methylene may be substituted with oxygen. An alkyl group, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms in which at least one hydrogen may be substituted with fluorine, and R 1 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. .)
A polysiloxane obtained by hydrolyzing and condensing at least the silane compound of the general formula (1) in the presence of an acidic or basic catalyst, and the pre-baked film has a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution. A polysiloxane (II) that is soluble in water and has a dissolution rate of 100 kg / second or more;
The manufacturing method of Claim 1 which comprises these.
前記感光性シロキサン組成物が、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン、ジアゾナフトキノン誘導体、及び溶剤を含有するポジ型感光性シロキサン組成物である、請求項1または2に記載の製造方法The production method according to claim 1 or 2, wherein the photosensitive siloxane composition is a positive photosensitive siloxane composition containing at least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates, a diazonaphthoquinone derivative, and a solvent. 前記感光性シロキサン組成物が、アルカリ溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン、光によって酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤、及び溶剤を含有するネガ型感光性シロキサン組成物である、請求項1または2に記載の製造方法The photosensitive siloxane composition is a negative photosensitive siloxane composition containing at least two types of polysiloxanes having different alkali dissolution rates, a curing aid capable of generating an acid or a base by light, and a solvent. The manufacturing method of Claim 1 or 2. 前記ポリシロキサン(I)およびポリシロキサン(II)における、前記一般式(2)のシラン化合物の含有量が、それぞれのポリシロキサン化合物中、3モル%から40モル%である、請求項2〜4のいずれか一項に記載の製造方法The content of the silane compound of the general formula (2) in the polysiloxane (I) and the polysiloxane (II) is 3 mol% to 40 mol% in each polysiloxane compound. The manufacturing method as described in any one of these. 前記保護膜上に第二の保護膜を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法The manufacturing method as described in any one of Claims 1-5 which has a 2nd protective film on the said protective film. 前記アニーリングが、250℃以上450℃以下で行われることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。 The said annealing is performed at 250 degreeC or more and 450 degrees C or less, The manufacturing method as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 前記アニーリングが、酸素雰囲気下で250℃以上400℃以下の温度で行われることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。 The said annealing is performed at the temperature of 250 degreeC or more and 400 degrees C or less under oxygen atmosphere, The manufacturing method as described in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
JP2014017619A 2014-01-31 2014-01-31 Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same Active JP6237279B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014017619A JP6237279B2 (en) 2014-01-31 2014-01-31 Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same
CN201510046590.6A CN104821337B (en) 2014-01-31 2015-01-29 The thin film transistor base plate and its manufacturing method for having protective film
TW104102947A TWI626511B (en) 2014-01-31 2015-01-29 A method of manufacturing a thin film transistor substrate having a passivation film
KR1020150015443A KR102302306B1 (en) 2014-01-31 2015-01-30 A thin film transistor substrate having a passivation film, and a method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014017619A JP6237279B2 (en) 2014-01-31 2014-01-31 Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015146332A JP2015146332A (en) 2015-08-13
JP2015146332A5 JP2015146332A5 (en) 2016-11-24
JP6237279B2 true JP6237279B2 (en) 2017-11-29

Family

ID=53731582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014017619A Active JP6237279B2 (en) 2014-01-31 2014-01-31 Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP6237279B2 (en)
KR (1) KR102302306B1 (en)
CN (1) CN104821337B (en)
TW (1) TWI626511B (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3194502A4 (en) 2015-04-13 2018-05-16 Honeywell International Inc. Polysiloxane formulations and coatings for optoelectronic applications
KR101862710B1 (en) * 2015-10-30 2018-05-30 삼성에스디아이 주식회사 Photo-sensitive Composition, Cured Film Prepared Therefrom, and Device Incoporating the Cured Film
TW201723096A (en) * 2015-12-31 2017-07-01 奇美實業股份有限公司 Photosensitive resin composition and uses thereof
WO2017200201A1 (en) * 2016-05-19 2017-11-23 Rohm And Haas Electronic Materials Korea Ltd. Photosensitive resin composition and cured film prepared therefrom
KR102310794B1 (en) * 2016-05-19 2021-10-12 롬엔드하스전자재료코리아유한회사 Photosensitive resin composition and cured film prepared therefrom
JP6852296B2 (en) * 2016-07-19 2021-03-31 株式会社リコー Manufacturing method of field effect transistor
CN110073476B (en) * 2016-11-28 2023-09-01 默克专利有限公司 Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same
KR102028642B1 (en) * 2016-12-19 2019-10-04 삼성에스디아이 주식회사 Photo-sensitive Composition, Cured Film Prepared Therefrom, and Electronic Device Incoporating the Cured Film
KR20220046598A (en) * 2019-08-16 2022-04-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Methods and Processes for Probability-Based Defect Correction

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236839A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Mitsubishi Electric Corp Organic electroluminescent display device
KR101800015B1 (en) * 2007-12-10 2017-11-21 카네카 코포레이션 Alkali-developable curable composition, insulating thin film using the same, and thin film transistor
WO2011077978A1 (en) * 2009-12-25 2011-06-30 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing display device
KR101799260B1 (en) * 2010-08-24 2017-11-20 메르크 파텐트 게엠베하 Positive photosensitive siloxane composition
US9236496B2 (en) * 2011-03-11 2016-01-12 Sharp Kabushiki Kaisha Thin film transistor and display device
JP2012235104A (en) 2011-04-22 2012-11-29 Kobe Steel Ltd Thin film transistor structure, and thin film transistor and display device including the structure
KR101902164B1 (en) * 2011-05-20 2018-10-01 메르크 파텐트 게엠베하 Positive photosensitive siloxane composition
KR20130042867A (en) * 2011-10-19 2013-04-29 삼성디스플레이 주식회사 Solution composition for passivation layer, thin film transistor array panel and manufacturing method for thin film transistor array panel
JPWO2013108301A1 (en) * 2012-01-20 2015-05-11 パナソニック株式会社 Thin film transistor
JP5965696B2 (en) 2012-03-29 2016-08-10 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP6175740B2 (en) 2012-03-30 2017-08-09 株式会社Joled THIN FILM TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, DISPLAY DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE
TWI567497B (en) * 2012-04-06 2017-01-21 Az電子材料盧森堡有限公司 Negative-type photosensitive siloxane composition
JP6306278B2 (en) * 2012-04-09 2018-04-04 Jsr株式会社 Semiconductor element, semiconductor substrate, radiation-sensitive resin composition, protective film, and display element

Also Published As

Publication number Publication date
TW201535055A (en) 2015-09-16
JP2015146332A (en) 2015-08-13
CN104821337B (en) 2019-04-19
CN104821337A (en) 2015-08-05
TWI626511B (en) 2018-06-11
KR102302306B1 (en) 2021-09-17
KR20150091265A (en) 2015-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6237279B2 (en) Thin film transistor substrate having protective film and method for manufacturing the same
TWI611268B (en) Negative photosensitive decane composition, method for producing cured film, and cured film
JP7033259B2 (en) Thin film transistor substrate provided with a protective film and its manufacturing method
WO2015060155A1 (en) Silicon-containing heat- or photo-curable composition
JP6513399B2 (en) Negative photosensitive siloxane composition
JP7206255B2 (en) Positive type photosensitive siloxane composition and cured film using the same
JP6272753B2 (en) Negative photosensitive siloxane composition
JP7500423B2 (en) Polysiloxane, composition containing same, and cured film using same
JP7195318B2 (en) Photosensitive siloxane composition and pattern forming method using the same
JP7483756B2 (en) Gate insulating film forming composition

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160914

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160914

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160914

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20161212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20161212

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170605

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170630

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170906

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170915

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171016

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6237279

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250