(57)【要約】【課題】大型かつ高価な真空設備を必要とすることなく成膜することができ、かつ絶縁特性に優れておりかつパターニング化した膜を形成することができるシリコン含有感光性組成物、これを用いた薄膜パターンの製造方法、電子機器用保護膜、トランジスタ、カラーフィルタ、有機ＥＬ素子、ゲート絶縁膜及び薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】下記式（１）で表される４個の加水分解性基を有する少なくとも１種のシラン化合物（Ａ）を重合して得られたシリコン含有ポリマーと、光線もしくは放射線の照射により酸または塩基を発生する化合物とを含有する、シリコン含有感光性組成物。  Ｓｉ（Ｚ）４・・・式（１）  上記式（１）中、Ｚは加水分解性基を表す。複数のＺは同一であってもよく異なっていてもよい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で表される４個の加水分解性基を有する少なくとも１種のシラン化合物（Ａ）を重合して得られたシリコン含有ポリマーと、光線もしくは放射線の照射により酸または塩基を発生する化合物とを含有することを特徴とする、シリコン含有感光性組成物。
Ｓｉ（Ｚ）４・・・式（１）
上記式（１）中、Ｚは加水分解性基を表す。複数のＺは同一であってもよく異なっていてもよい。
【請求項２】
前記酸または塩基を発生する化合物が、オニウム塩、ジアゾニウム塩及びスルホン酸エステルからなる群から選択した少なくとも１種の化合物である、請求項１に記載のシリコン含有感光性組成物。
【請求項３】
基板上に、請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物からなる感光性組成物層を形成する工程と、
前記感光性組成物層に形成するパターンに応じて、光線または放射線で選択的に露光し、パターン状の潜像を形成する工程と、
前記潜像が形成された前記感光性組成物層を現像液で現像し、薄膜パターンを得る工程とを備えることを特徴とする、薄膜パターンの製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された電子機器用保護膜。
【請求項５】
請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜を保護膜として備えることを特徴とする、トランジスタ。
【請求項６】
請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜を保護膜として備えることを特徴とする、カラーフィルタ。
【請求項７】
請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜を保護膜として備えることを特徴とする、有機ＥＬ素子。
【請求項８】
電界効果型のトランジスタのゲート絶縁膜であって、請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜からなることを特徴とする、ゲート絶縁膜。
【請求項９】
半導体層と、半導体層に接するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極と、ゲート電極と半導体層との間に配置されたゲート絶縁膜とを備える電界効果型の薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜が請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜により構成されていることを特徴とする、薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
半導体層と、半導体層に接するように設けられたソース電極及びドレイン電極と、ゲート電極と、ゲート電極と半導体層との間に配置されたゲート絶縁膜と、パッシベーション膜とを備える電界効果型の薄膜トランジスタであって、前記パッシベーション膜が、請求項１または２に記載のシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜であることを特徴とする、薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光性を有し、アルカリ現像等によりパターンを形成することが可能なシリコン含有感光性組成物、これを用いた薄膜パターンの製造方法、電子機器用保護膜、トランジスタ、カラーフィルタ、有機ＥＬ素子、ゲート絶縁膜及び薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、液晶表示装置またはプリント回路基板等においては、通常、保護膜や層間絶縁膜などが形成されている。近年、素子の高集積化及び高性能化が進行しており、保護膜や層間絶縁膜等により一層高い緻密性が求められている。緻密性に優れた保護膜や層間絶縁膜を形成する方法として、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等が知られている。
【０００３】
下記の特許文献１には、真空槽内に、テトラエトキシシラン等のＳｉ−Ｏ結合を有する有機シラン系ガスと、酸素、水、亜酸化窒素等の酸化性ガスのうち少なくとも１種類との混合ガスに対して、さらにアルゴン、ヘリウム、キセノンのうち少なくとも１種類の不活性がスを加えて導入し、該真空槽内に発生させた放電によるプラズマＣＶＤ法により該真空槽内に用意した基板上にＳｉＯ２絶縁膜を形成するＳｉＯ２絶縁膜の形成方法が開示されている。
【０００４】
特許文献１では、大電力を投入する必要がなく、また大型のガス導入系、真空排気系が不要で、成膜設備の簡略化を図ることができるため、ＳｉＯ２絶縁膜を安価に形成することができるとされている。さらに、特許文献１では、周波数の高周波を使用して良好な絶縁特性のＳｉＯ２絶縁膜を高い成膜速度で形成できるとされている。
【特許文献１】特開平０９−１０２４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のようなＣＶＤ法では、ＳｉＯ２絶縁膜を形成するのに真空下で成膜する必要があった。また、真空設備は大型かつ高価であるため、ＣＶＤ法により絶縁膜等を形成すると、生産コストが高くならざるを得なかった。また、ＣＶＤ法による絶縁膜等の形成には、後でパターニングをする必要があるため、フォトリソグラフィー、エッチングといった工程が必要となり、生産コストが高くなるという課題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、大型かつ高価な真空設備を必要とすることなく成膜することができ、かつ絶縁特性に優れたパターニングされた膜を形成することができるシリコン含有感光性組成物、これを用いた薄膜パターンの製造方法、電子機器用保護膜、トランジスタ、カラーフィルタ、有機ＥＬ素子、ゲート絶縁膜及び薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るシリコン含有感光性組成物は、下記式（１）で表される４個の加水分解性基を有する少なくとも１種のシラン化合物（Ａ）を重合して得られたシリコン含有ポリマーと、光線もしくは放射線の照射により酸または塩基を発生する化合物とを含有することを特徴とする。
【０００８】
Ｓｉ（Ｚ）４・・・式（１）
上述した式（１）中、Ｚは加水分解性基を表す。複数のＺは同一であってもよく異なっていてもよい。
【０００９】
本発明に係るシリコン含有感光性組成物のある特定の局面では、酸または塩基を発生する化合物は、オニウム塩、ジアゾニウム塩及びスルホン酸エステルからなる群から選択した少なくとも１種の化合物である。
【００１０】
本発明に係る薄膜パターンの製造方法は、基板上に、本発明に従って構成されたシリコン含有感光性組成物からなる感光性組成物層を形成する工程と、感光性組成物層に形成するパターンに応じて、光線または放射線で選択的に露光し、パターン状の潜像を形成する工程と、潜像が形成された感光性組成物層を現像液で現像し、薄膜パターンを得る工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るシリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜は、様々な用途に用いられる。ここで、「シリコン含有感光性組成物を用いて形成された薄膜」とは、熱や光などのエネルギーをシリコン含有感光性組成物に与えて架橋構造を導入して得られた薄膜であることを意味する。本発明のある特定の局面では、上記薄膜が電子機器用保護膜として用いられ、このような保護膜を有するトランジスタ、カラーフィルタ及び有機ＥＬ素子などを本発明により提供することができる。
【００１２】
さらに、上記薄膜は、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜やパッベーション膜として好適に用いられる。このようなゲート絶縁膜及び／またはパッシベーション膜を有する薄膜トランジスタも本発明により提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るシリコン含有感光性組成物は、上述した式（１）で表される４個の加水分解性基を有する少なくとも１種のシラン化合物（Ａ）を重合して得られたシリコン含有ポリマーと、光線もしくは放射線の照射により酸または塩基を発生する化合物とを含有する。よって、本発明では、大型かつ高価な真空設備を必要とすることなく成膜することができ、かつＣＶＤ法により形成された膜と同等の絶縁特性を有する薄膜パターンを形成することができる。また、大型かつ高価な真空設備等を用いる必要がなく、さらにパターニングするための工程を行う必要もないため、生産コストを低くすることができる。
【００１４】
さらに、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の生成による架橋構造は、耐熱性に優れている。従って、本発明によれば、得られた薄膜パターンは耐熱性に優れているため、耐環境特性に優れた薄膜パターンを形成することができるとともに、加熱等によるアニールも好適に行われ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の詳細を説明する。
【００１６】
本願発明者らは、上記課題を達成するために、鋭意検討した結果、特定のシラン化合物を重合して得られたシリコン含有ポリマーを用いれば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法のように真空下でなくても成膜することができ、ＣＶＤにより形成された膜と同等の絶縁特性を有する薄膜パターンを形成し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１７】
本発明では、シリコン含有ポリマーは、下記式（１）で表される４個の加水分解性基を有する少なくとも１種のシラン化合物（Ａ）を重合して得られたものである。
【００１８】
Ｓｉ（Ｚ）４・・・式（１）
上述した式（１）中、Ｚは加水分解性基を表す。複数のＺは同一であってもよく異なっていてもよい。
【００１９】
本発明に係るシリコン含有感光性組成物では、例えば３個の加水分解性基を有するシラン化合物のみを用いて構成されたシリコン含有ポリマーを含む感光性組成物よりも、絶縁特性に優れた薄膜パターンを得ることができる。
【００２０】
上記加水分解性基Ｚは、通常、過剰の水の共存下、無触媒で、室温（２５℃）〜１００℃の温度範囲内で加熱することにより、加水分解されてシラノール基を生成することができる基、またはさらに縮合してシロキサン結合を形成することができる基である。
【００２１】
上記加水分解性基Ｚとしては、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素数１〜６のアルコキシ基、塩素、臭素等のハロゲノ基、アミノ基、ヒドロキシル基又はカルボキシル基等が挙げられる。なかでも、シロキサン結合を容易に形成し得るため、炭素数１〜６のアルコキシ基が好ましい。
【００２２】
上記シラン化合物（Ａ）の具体例としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラアセトキシシラン、テトラキス（ジメチルアミノ）シラン等が挙げられる。本発明においては、少なくとも１種の上記シラン化合物（Ａ）が用いられていればよく、従って２種以上のシラン化合物（Ａ）が用いられていてもよい。
【００２３】
シリコン含有ポリマーの重量平均分子量は、２００〜１５００の範囲が好ましい。重量平均分子量が１５００以上であると、現像性の低下および膜のクラックの発生の可能性が高くなることがあり、２００以下であると、現像時にすべて溶解することがある。
【００２４】
本発明に係るシリコン含有感光性組成物は、光線もしくは放射線の照射により酸または塩基を発生する化合物を含有する。
【００２５】
光線もしくは放射線の照射により酸を発生する化合物としては、特に限定されないが、例えば、オニウム塩などが挙げられる。より具体的には、ジアゾニウム、ホスホニウム、及びヨードニウムのＢＦ４−、ＰＦ６−、ＳＢＦ６−、ＣｌＯ４−などの塩や、その他、有機ハロゲン化合物、有機金属、及び有機ハロゲン化物などが挙げられる。さらに具体的には、酸を発生する化合物としては、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンアンチモナート、トリフェニルスルホニウムベンゾスルホナート、シクロヘキシルメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジシクロヘキシル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、ジシクロヘキシルスルホニルシクロヘキサノン、ジメチル（２−オキソシクロヘキシル）スルホニウムトリフルオロメタンスルホナート等のスルホニウム塩化合物、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート等のヨードニウム塩、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドトリフルオロメタンスルホナート等が挙げられる。酸を発生する化合物は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００２６】
上記酸を発生する化合物としては特に限定されないが、好ましくは、より反応性の高いオニウム塩、ジアゾニウム塩、及びスルホン酸エステルからなる群から選択した少なくとも１種の化合物が用いられる。
【００２７】
上記酸を発生する化合物の含有割合は、上記シリコン含有ポリマー１００重量部に対し、０．０５〜５０重量部の範囲であることが望ましい。すなわち、シリコン含有ポリマー１００重量部に対し、０．５〜５０重量部の割合とすることが望ましい。０．０５重量部未満では、感度が十分でないことがあり、薄膜パターンの形成が困難となることがあり、５０重量部を超えると、感光性組成物を均一に塗布することが困難となり、さらに現像後に残渣が生じ易くなることがある。
【００２８】
これらの感光剤である酸または塩基を発生する化合物に加え、より感度を高めるために、さらに増感剤を加えてもよい。
【００２９】
上記増感剤としては、特に限定されず、具体的には、ベンゾフェノン、ｐ，ｐ′−テトラメチルジアミノベンゾフェノン、ｐ，ｐ′−テトラエチルアミノベンゾフェノン、２−クロロチオキサントン、アントロン、９−エトキシアントラセン、アントラセン、ピレン、ペリレン、フェノチアジン、ベンジル、アクリジンオレンジ、ベンゾフラビン、セトフラビン−Ｔ、９，１０−ジフェニルアントラセン、９−フルオレノン、アセトフェノン、フェナントレン、２−ニトロフルオレン、５−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、２−クロロ−４−ニトロアニリン、Ｎ−アセチル−ｐ−ニトロアニリン、ｐ−ニトロアニリン、Ｎ−アセチル−４−ニトロ−１−ナフチルアミン、ピクラミド、アントラキノン、２−エチルアントラキノン、２−ｔｅｒｔ−ブチルアントラキノン、１，２−ベンズアンスラキノン、３−メチル−１，３−ジアザ−１，９−ベンズアンスロン、ジベンザルアセトン、１，２−ナフトキノン、３，３′−カルボニル−ビス（５，７−ジメトキシカルボニルクマリン）及びコロネン等が挙げられ、好ましく用いられる。
【００３０】
光線もしくは放射線の照射により塩基を発生する化合物としては、特に限定されないが、例えばコバルトアミン錯体、ｏ−アシルオキシム、カルバミン酸誘導体、ホルムアミド誘導体、第４級アンモニウム塩、トシルアミン、カルバメート、アミンイミド化合物などを挙げることができる。具体的には、２−ニトロベンジルカルバメート、２，５−ジニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、Ｎ−シクロヘキシル−４−メチルフェニルスルホンアミド、１，１−ジメチル−２−フェニルエチル−Ｎ−イソプロピルカルバメート等が好適に用いることができる。
【００３１】
上記塩基を発生する化合物として、好ましくは、光線もしくは放射線の照射により塩基を発生するアミンイミド化合物が好適に用いられる。このようなアミンイミド化合物については、光線もしくは放射線が照射された際に塩基を発生する限り特に限定されない。このようなアミンイミド化合物としては、例えば、下記の一般式（２）または（３）で表される化合物が挙げられる。
【００３２】
【化１】
2007248808.tif 000002
【００３３】
【化２】
2007248808.tif 000003
【００３４】
上述した式（２）及び（３）において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は独立に水素、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数１〜８のアルコキシ基、炭素数１〜８のアルキリデン基、炭素数４〜８のシクロアルキル基、炭素数４〜８のシクロアルケニル基、炭素数１〜６のフェノキシアルキル基、フェニル基、電子供与性基及び／または電子吸引性基が置換したフェニル基、ベンジル基、電子供与性基及び／または電子吸引性基が置換したベンジル基等が挙げられる。炭素数１〜８のアルキル基としては、直鎖上のアルキル基の他に、置換基を有するアルキル基、例えばイソプロピル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基等も含む。これらの置換基の中で、合成の簡便性、アミンイミドの溶解性等の点から、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数６〜８のシクロアルキル基、炭素数１〜６のフェノキシアルキル基が好ましい。また、Ｒ４は独立に炭素数１〜５のアルキル基、水酸基、炭素数４〜８のシクロアルキル基、炭素数１〜５のアルコキシ基、フェニル基を表す。上記一般式（２）中のＡｒ１は芳香族基であり、このようなアミンイミド化合物は、例えば特開２００３−３５９４９号に開示されているように、本願出願前において知られており、かつ一般的に入手可能である。上記一般式（３）中、Ａｒ２は芳香族基である。
【００３５】
上記アミンイミド化合物は、光線もしくは放射線が照射されると、１級もしくは２級アミンを発生する化合物に比べて、塩基発生効率が高い。従って、アミンイミド化合物を含むことが、露光時間の短縮、ひいては製造工程の短縮を図ることができるので、望ましい。
【００３６】
上記塩基を発生する化合物は、１種のみが用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。なお、塩基を発生する化合物の含有割合は、上記シリコン含有ポリマー１００重量部に対し通常、０．０５〜５０重量部の範囲とすることが望ましい。０．０５重量部未満では、感度が低下し、薄膜パターンの形成が困難となることがある。５０重量部を超えると、感光性組成物を均一に塗布することが困難となり、現象後に残渣が生じ易くなることがある。
【００３７】
なお、最適なレジスト形状を得るために、上記酸を発生する化合物及び上記塩基を発生する化合物は、それぞれ２種以上を組み合わせて用いられてもよい。
【００３８】
本発明においては、上記シリコン含有ポリマーと、上記酸または塩基を発生する化合物とに加えて適宜の溶剤が添加され得る。溶剤の添加により、容易に塗布し得る感光性組成物を提供することができる。
【００３９】
上記溶剤としては、上記シリコン含有ポリマーを溶解し得る限り、特に限定されないが、ベンゼン、キシレン、トルエン、エチルベンゼン、スチレン、トリメチルベンゼン、ジエチルベンゼンなどの芳香族炭化水素化合物；シクロヘキサン、シクロヘキセン、ジペンテン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−ヘプタン、イソヘプタン、ｎ−オクタン、イソオクタン、ｎ−ノナン、イソノナン、ｎ−デカン、イソデカン、テトラヒドロナフタレン、スクワランなどの飽和または不飽和炭化水素化合物；ジエチルエーテル、ジ−ｎ−プロピルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、ジフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチルシクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ｐ−メンタン、ｏ−メンタン、ｍ−メンタン；ジプロピルエーテル、ジブチルエーテルなどのエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルアミルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどのケトン類；酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルセロソルブ、酢酸エチルセロソルブ、酢酸ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸ブチル、乳酸イソアミル、ステアリン酸ブチルなどのエステル類などが挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００４０】
上記溶剤の配合割合は、例えば基板上に感光性組成物を塗工し、感光性組成物層を形成する際に、均一に塗工されるように適宜選択すればよい。好ましくは、感光性組成物の濃度は、固形分濃度で、０．５〜６０重量％、より好ましくは、２〜４０重量％程度とされる。
【００４１】
本発明に係る感光性組成物には、必要に応じて、他の添加剤をさらに添加してもよい。このような添加剤としては、充填剤、顔料、染料、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、ｐＨ調整剤、分散剤、分散助剤、表面改質剤、可塑剤、可塑促進剤、タレ防止剤などが挙げられる。
【００４２】
本発明に係る薄膜パターンの製造方法は、例えば図１（ａ）に示すように、本発明に係る感光性組成物からなる感光性組成物層１を形成する工程と、次に、感光性組成物層１をパターンに応じたフォトマスク３を用いて選択的に露光してパターン状の潜像１Ａを形成する工程（図１（ｂ））と、潜像が形成された感光層１Ｂをアルカリ水溶液にて現像する工程（図１（ｃ））とを備える。ここで、現像とは、アルカリ水溶液に、潜像が形成された感光層１Ｂを浸漬する操作の他、該感光層１Ｂの表面をアルカリ水溶液で洗い流す操作、あるいはアルカリ水溶液を上記感光層１Ｂ表面に噴射する操作など、アルカリ水溶液で感光層１Ｂを処理する様々な操作を含むものとする。なお、現像液としては、アルカリ水溶液に限らず、酸性水溶液や各種溶媒を用いてもよい。溶媒としては、前述した各種溶剤が挙げられる。酸性水溶液としては、シュウ酸、ギ酸、酢酸等が挙げられる。
【００４３】
上記感光性組成物層を形成する工程は、特に限定されないが、例えば本発明に係る感光性組成物を図１に示す基板２上に付与し、感光性組成物層１を形成する方法が挙げられる。この場合の具体的な方法としては、一般的な塗工方法を用いることができ、例えば、浸漬塗工、ロール塗工、バー塗工、刷毛塗工、スプレー塗工、スピン塗工、押出塗工、グラビア塗工などを使用することができる。感光性組成物が塗工される基板としては、シリコン基板、ガラス基板、金属板、プラスチックス板などが用途に応じて用いられる。感光性組成物層の厚さは、用途によって異なるが、１０ｎｍ〜１０μｍが目安となる。基板上に塗工された感光性組成物層は、感光性樹脂を溶解させるために溶剤を用いた場合、その溶剤を乾燥させるために加熱処理することが望ましい。加熱処理温度は、一般には４０℃〜２００℃であり、溶剤の沸点や蒸気圧に応じて適宜選択される。
【００４４】
感光性組成物層を基板上に形成し、必要に応じて加熱処理した後、該感光性組成物層をフォトマスクで被覆して光をパターン状に照射する。これにより、必要なパターン形状の潜像を形成することができる。フォトマスクとしては、市販されている一般的なものを用いればよい。
【００４５】
紫外線や可視光線などの光線、もしくは放射線を照射するための光源としては、特に限定されないが、超高圧水銀灯、Ｄｅｅｐ  ＵＶ  ランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、エキシマレーザーなどを使用することができる。これらの光源は、上記酸を発生する化合物、上記塩基を発生する化合物または増感剤の感光波長に応じて適宜選択される。光の照射エネルギーは、所望とする膜厚や上記酸を発生する化合物、上記塩基を発生する化合物または増感剤の種類にもよるが、一般に、１０〜１０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲である。１０ｍＪ／ｃｍ２よりも小さいと、シリコン含有ポリマーが十分に感光しない。また、１０００ｍＪ／ｃｍ２より大きいと露光時間が長くなるおそれがあり、薄膜パターンの時間あたりの製造効率が低下するおそれがある。
【００４６】
パターン形状に光照射された感光性組成物層の露光部分では、露光により化合物（Ｃ）から生じた酸または塩基の作用により、シリコン含有ポリマーの架橋が進行する。そのため、露光部分では架橋が進行した結果、現像液に不溶となる。露光後の感光性組成物層を現像液を用いて現像することにより、感光性組成物層の未露光部分が現像液に溶解して除去され、露光部分が基板上に残る。その結果、薄膜パターン１Ｃが形成される。この薄膜パターンは、未露光部分が除去されることから、ネガ型パターンといわれるものである。
【００４７】
現像液としては、防爆設備が不要であり、腐蝕等による設備負担も少ないので、アルカリ水溶液が好ましく用いられる。例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、珪酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ水溶液が挙げられる。現像に要する時間は、感光性組成物層の厚みや溶剤の種類にもよるが、効率良く現像でき製造効率が高められるため、１０秒〜５分の範囲が好ましい。現像後に用いられた薄膜パターンは、蒸留水で洗浄され、薄膜上に残留しているアルカリ水溶液を除去することが好ましい。
【００４８】
上記のようにして得られた薄膜パターンは、絶縁性を有する薄膜である。さらに、好ましくは、該薄膜パターンを１００〜４００℃の温度で５分〜２時間加熱して、架橋密度を高めて緻密化することが望ましい。その場合には、絶縁性及び膜強度がより一層高められる。
【００４９】
なお、本発明に係る感光性組成物は、様々な装置において、薄膜パターンを形成するのに好適に用いられるが、好ましくは、電子機器の保護膜に上記薄膜パターンが効果的に用いられる。電子機器の絶縁保護膜として、本発明に係る感光性組成物を用いて形成された薄膜パターンを用いることにより、得られた絶縁保護膜の形状安定性を効果的に高めることができる。このような電子機器の絶縁保護膜の例としては、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を保護するためのＴＦＴ保護膜すなわちパッシベーション膜や、カラーフィルタにおいてフィルタを保護する保護膜すなわちオーバーコート膜や有機ＥＬ素子の保護膜すなわちパッシベーション膜などが挙げられる。
【００５０】
図２は、本発明の電子機器用絶縁保護膜が用いられた液晶表示素子の正面断面図の略図であり、図３は、その要部を拡大して示す部分切欠正面断面図である。
【００５１】
図２に示すように、液晶表示素子１１は、ガラス基板１２上にＴＦＴ１３を形成した構造を有する。ＴＦＴ１３を被覆するように、ＴＦＴ保護膜１４が形成されている。液晶表示素子１１では、ＴＦＴ保護膜１４が、本発明の電子機器用絶縁保護膜により構成されている。
【００５２】
ＴＦＴ保護膜１４は、ＴＦＴ１３を被覆するように、さらに液晶表示素子１１において所望の平面形状を有するようにパターニングされているが、このパターン形状の安定性に優れている。
【００５３】
図２において、ＴＦＴ保護膜１４上には、ＩＴＯ電極１５が形成されている。また、ＩＴＯ電極１５を覆うように、配向膜１６が形成されており、配向膜１６が、上方に位置されている他方の配向膜１７と対向されている。配向膜１６，１７間の空間は、シール材１８によりシールされており、内部に液晶１９が充填されている。また、該空間の厚みを確保するためにスペーサー２０が配向膜１６，１７間に配置されている。
【００５４】
配向膜１７は、上方のガラス基板２１に支持されている。すなわち、ガラス基板２１の下面には、カラーフィルタ２２及びＩＴＯ電極２３が形成されており、ＩＴＯ電極２３を覆うように配向膜１７が形成されている。
【００５５】
また、図３に拡大して示すように上記ＴＦＴ１３が形成されている部分は、より具体的には、ガラス基板１２上に、ゲート電極１３ａが形成されており、該ゲート電極１３ａを覆うようにゲート絶縁膜１３ｂが形成されている。ゲート電極１３ａと対向するように、ゲート絶縁膜１３ｂ上に半導体層１３ｃが形成されている。そして、半導体層１３ｃに、ソース電極１３ｄ及びドレイン電極１３ｅが接続されている。
【００５６】
上記のようにして構成されているＴＦＴ１３を覆うように、前述したＴＦＴ保護膜１４が積層されている。
【００５７】
図４は、液晶表示素子やカラーフィルタにおいて、保護膜として本発明に係る絶縁保護膜が用いられている構成の例を示す部分切欠断面図である。ここでは、カラーフィルタ３１は、赤色の画素を３２ａ、緑色の画素を３２ｂ及び青色の画素を３２ｃと、ブラックマトリクス部３３とを有する。これらを覆うように、絶縁保護膜３４が形成されており、該絶縁保護膜３４として、本発明に係る電子機器用絶縁保護膜が用いられている。従って、保護膜３４の平面形状の形状安定性が効果的に高められる。なお、保護膜３４上には、ＩＴＯ電極３５が形成されている。
【００５８】
なお、本発明に係る電子機器用絶縁保護膜は、上述した液晶表示素子やカラーフィルタに限らず、例えば、有機ＥＬ素子のＴＦＴ保護膜、ＩＣチップの層間絶縁膜、ＩＣチップの層間保護膜、センサの絶縁層などの様々な電子機器用絶縁保護膜として広く用いられる。従って、本発明によれば、上記薄膜を電子機器用保護膜として備える前記有機ＥＬ素子や液晶表示素子などの表示装置、カラーフィルタまたは上記薄膜をパッシベーション膜として備える薄膜トランジスタなどを提供することができる。
【００５９】
中でも、本発明に係るシリコン含有感光性組成物に光線もしくは放射線を照射することにより、架橋構造を導入して得られた薄膜は、電界効果型の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として好適に用いられる。すなわち、本発明により提供される薄膜トランジスタでは、上記のようにして形成される薄膜パターンによりゲート絶縁膜が形成される。この場合、上記のように、ゲート絶縁膜の形成に際し、大がかりな真空装置を必要としない。従って、ゲート絶縁膜を安価にかつ効率良く形成することができる。
【００６０】
加えて、ゲート絶縁膜が上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜により形成されているので、後述する実験例から明らかなように、移動度を高めることができ、かつオンオフ電流値を高めることができる。
【００６１】
また、本発明に係る薄膜トランジスタでは、好ましくは、パッシベーション膜がさらに備えられ、このパッシベーション膜もまた上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜により構成される。この場合においても、従来のＰＶＡフィルムからなるパッシベーション膜を用いた場合に比べて、高温高湿度下における保護性能を高めることができる。
【００６２】
本発明に係る薄膜トランジスタは、上記のように、ゲート絶縁膜が上記特定のシリコン含有感光性組成物の架橋膜により構成されていることにより、その他の構造については特に限定されるものではない。すなわち、半導体層と、半導体層に接するように設けられたソース電極及びドレイン電極及びゲート電極と、ゲート電極と半導体層との間に配置された上記ゲート絶縁膜とを備える電界効果型の薄膜トランジスタである限り、その物理的な構造は特に限定されるものではない。このような電界効果型の薄膜トランジスタの具体的な構造例を、図５及び図６に例示的に示す。
【００６３】
図５に示す薄膜トランジスタ４１では、基板４２上に、ゲート電極４３が形成されている。ゲート電極４３を覆うように、ゲート絶縁膜４４が形成されている。このゲート絶縁膜４４が、上記特定のシリコン含有感光性組成物の架橋膜により構成されている。そして、ゲート絶縁膜４４上に、半導体層４５が積層されている。半導体層４５に接するように、ソース電極４６及びドレイン４７電極が形成されている。また、半導体層４５、ソース電極４６及びドレイン電極４７を覆うようにパッシベーション膜４８が形成されている。その上に、ドレイン電極４７に連なるＩＴＯ電極４９が形成されている。
【００６４】
他方、図６に示す薄膜トランジスタ５１では、基板５２上に、半導体層５３が形成されている。半導体層５３上に、ゲート絶縁膜５４が形成されている。このゲート絶縁膜５４が、上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜により形成されている。上記ゲート絶縁膜５４上に、ゲート電極５５が形成されている。他方、ソース電極５６及びドレイン電極５７が、上記ゲート絶縁膜５４を貫通し、半導体層５３に接合されている。
【００６５】
また、パッシベーション膜５８がゲート絶縁膜５４及びゲート電極５５上に形成されている。さらに、上面を平坦化するために、パッシベーション膜５９が積層されており、該パッシベーション膜５９上に、ドレイン電極５７に連なるＩＴＯ電極７０が形成されている。
【００６６】
上記薄膜トランジスタ４１，５１に示すように、本発明が適用される薄膜トランジスタの構造は特に限定されるものではない。また、本発明に係る薄膜トランジスタにおける半導体層を構成する材料についても特に限定されず、アモルファスシリコン、ポリシリコン、有機半導体などの様々な半導体を用いることができる。ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極についても、適宜の金属からなる電極材料により構成することができる。
【００６７】
また、パッシベーション膜４８，５８，５９については、必須ではないが、好ましくは、上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜により構成される。もっとも、パッシベーション膜４８，５８，５９は、ＳｉＮなどの無機材料で構成されてもよく、ＰＶＡなどの有機材料により構成されてもよい。また、上記シリコン含有感光性組成物の架橋膜とＳｉＮなどの無機材料やＰＶＡなどの有機材料とを組み合わせて使用し、パッシベーション膜４８，５８，５９が構成されてもよい。
【００６８】
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を明らかにする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６９】
（使用したシラン化合物）
〔シラン化合物（Ａ）〕
（Ａ１）テトラエトキシシラン（アルコキシ基４個、ＳｉＨ基０個）
（Ａ２）テトラメトキシシラン（アルコキシ基４個、ＳｉＨ基０個）
（Ａ３）テトライソプロポキシシラン（アルコキシ基４個、ＳｉＨ基０個）
（実施例１）
〔シリコン含有ポリマーの合成〕
冷却管をつけた１００ｍｌのフラスコに、（Ａ１）テトラエトキシシラン１００ｇ、シュウ酸０．５ｇ、水５ｍｌ及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート５０ｍｌを加えた。半円形型のメカニカルスターラーを用いて溶液を撹拌し、マントルヒーターで５０℃・６時間反応させた。次いでエバポレーターを用いて水との縮合反応で生成したエタノールを除去した。反応終了後、フラスコを室温になるまで放置し、シリコン含有ポリマーを調製した。得られたシリコン含有ポリマーの重量平均分子量を下記表１に示した。
【００７０】
〔シリコン含有感光性組成物の調製〕
得られたシリコン含有ポリマー混合物１００重量部と、光線もしくは放射線の照射により酸または塩基を発生する化合物としてスルホニウム塩系光酸発生剤（Ｎａｐｈｔａｌｉｍｉｄｅ  ｃａｍｐｈｏｒｓｕｌｆｏｎａｔｅ（ＣＡＳＮｏ．８３６９７−５６−７）、ミドリ化学社製、商品名：ＮＡＩ−１０６）５重量部とを混合した後、溶剤であるテトラヒドロフラン５００重量部に溶解させ、シリコン含有感光性組成物を調製した。
【００７１】
（実施例２、３）
使用したシラン化合物の種類及び配合量を下記表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にしてシリコン含有感光性組成物を調製した。
【００７２】
（実施例１〜３のシリコン含有感光性組成物を用いた薄膜パターンの形成）
実施例１〜３のシリコン含有感光性組成物を、２“のシリコンウエハー上に、回転数１０００ｒｐｍでスピン塗工した。塗工後、８０℃の熱風オーブンで乾燥させ塗膜を形成した。次に、紫外線照射装置（ウシオ電機社製、スポットキュアＳＰ−５）を用い、塗膜に３６５ｎｍの波長の紫外線を、照射エネルギーが５００ｍＪ／ｃｍ２となるように１００ｍＷ／ｃｍ２の紫外線照度で５秒間照射した。照射後、塗膜を８０℃の熱風オーブンで５分間加熱した。その後、２５０℃で１時間加熱し、５００ｎｍの膜厚の絶縁薄膜を得た。
【００７３】
（比較例１：ＣＶＤ法による薄膜の形成）
トリエトキシシランを用いて、ＣＶＤ法により、基板上に薄膜を形成した。より詳細には、２“のシリコンウエハー上に、基材温度  ３００℃、圧力が１ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）、ＴＥＯＳ  １５０ｓｃｃｍ、Ｏ２  １００ｓｃｃｍの条件下、周波数  １３．５６ＭＨｚ、電力  １００Ｗのプラズマ放電により、５００ｎｍの膜厚の絶縁薄膜を得た。
【００７４】
（評価）
（１）絶縁耐圧
上記のようにして形成された厚さ５００ｎｍの薄膜について、Ｒ８２５２（エレクトロメーター）（アドバンテスト社製）を用いて、絶縁耐圧を測定した。
【００７５】
結果を下記表１に示す。
【００７６】
（２）体積抵抗
上記のようにして形成された厚さ１．５μｍの薄膜パターンについて、Ｒ８２５２（エレクトロメーター）、Ｒ１２７０４(モジュール)（アドバンテスト社製）を用いて、ＪＩＳＫ６９１１に従って、体積抵抗を求めた。
【００７７】
結果を下記表１に示す。
【００７８】
【表１】
2007248808.tif 000004
【００７９】
実施例１〜３の感光性組成物からなる薄膜パターンでは、比較例１で得られた薄膜パターンと同等の絶縁耐圧を有するものであった。よって、本発明のシリコン含有感光性組成物を用いれば、上記ＣＶＤ法のように真空下でなくても成膜できるため、大型の真空設備を用いる必要がなく、生産コストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る薄膜パターンの製造方法を説明するための各工程の断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る電子機器用絶縁保護膜が用いられている液晶表示素子を示す正面断面図である。
【図３】図３は、図２に示した液晶表示素子の要部を説明するための部分切欠正面断面図である。
【図４】図４は、本発明の電子機器用絶縁保護膜が用いられているカラーフィルタを示す部分切欠正面断面図である。
【図５】図５は、本発明の薄膜トランジスタの一構造例を示す模式的正面断面図である。
【図６】図６は、本発明の薄膜トランジスタの他の構造例を示す模式的正面断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…感光性組成物層
１Ａ…潜像
１Ｂ…感光層
１Ｃ…薄膜パターン
２…基板
３…フォトマスク
１１…液晶表示素子
１２…ガラス基板
１３…ＴＦＴ
１３ａ…ゲート電極
１３ｂ…ゲート絶縁膜
１３ｃ…半導体層
１３ｄ…ソース電極
１３ｅ…ドレイン電極
１４…ＴＦＴ保護膜（電子機器用絶縁保護膜）
１５…ＩＴＯ電極
１６…配向膜
１７…配向膜
１８…シール材
１９…液晶
２０…スペーサー
２１…ガラス基板
２２…カラーフィルタ
２３…ＩＴＯ電極
３１…カラーフィルタ
３２ａ〜３２ｃ…画素
３３…ブラックマトリクス部
３４…絶縁保護膜（電子機器用絶縁保護膜）
３５…ＩＴＯ電極
４１…薄膜トランジスタ
４２…基板
４３…ゲート電極
４４…ゲート絶縁膜
４５…半導体層
４６，４７…ソースまたはドレイン電極
４８…パッシベーション膜
４９…ＩＴＯ電極
５１…薄膜トランジスタ
５２…基板
５３…半導体層
５４…ゲート絶縁膜
５５…ゲート電極
５６，５７…ソースまたはドレイン電極
５８，５９…パッシベーション膜
７０…ＩＴＯ電極
【図１】
2007248808.tif 000005
【図２】
2007248808.tif 000006
【図３】
2007248808.tif 000007
【図４】
2007248808.tif 000008
【図５】
2007248808.tif 000009
【図６】
2007248808.tif 000010