JP2010285519A - 光硬化性組成物およびそれを用いた絶縁性薄膜および薄膜トランジスタ - Google Patents
光硬化性組成物およびそれを用いた絶縁性薄膜および薄膜トランジスタ Download PDFInfo
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Abstract
Description
(α)アルケニル基を有し、かつ、式(X1)〜(X3)で表される各構造と、フェノール性水酸基と、カルボキシル基とからなる群から選ばれる少なくとも一種を同一分子内に有する有機化合物、
(β)1分子中にSiH基を2個以上有する鎖状及び/又は環状のポリオルガノシロキサン化合物。
(成分A)
次に、本発明の成分(A)について説明する。
(α)1分子中にSiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を1個以上有し、かつ、下記式(X1)〜(X3)で表される各構造と、
(β)1分子中に少なくとも2個のSiH基を有するオルガノシロキサン化合物、
(化合物α)
化合物(α)について説明する。
化合物(β)について説明する。
化合物(β)については1分子中に少なくとも2個のSiH基を有するオルガノポリシロキサン化合物であれば特に限定されず使用できる。
で表される、1分子中に少なくとも2個のSiH基を有する鎖状オルガノポリシロキサンが好ましい。またR13、R14は入手性、耐熱性の観点より特にメチル基であるものが好ましく、硬化物の強度が高くなるという観点より、特にフェニル基であるものが好ましい。
上記した各種化合物(β)は単独もしくは2種以上のものを混合して用いることが可能である。
化合物(α)と(β)とをヒドロシリル化反応させる場合の触媒としては、公知のヒドロシリル化触媒を用いればよい。
各化合物の反応させる割合は特に限定されないが、反応させる化合物の総アルケニル基量をA、反応させる化合物の総SiH基量をBとした場合、1.5≦A/B≦30であることが好ましく、更に1.5≦A/B≦15であることが好ましい。この値が小さい場合は、アルケニル基が全て反応する、もしくは、ゲル化する場合があり、また大きい場合には、未反応のアルケニル化合物が多く含まれるため、組成物の着色、白濁の原因となる場合があり好ましくない
反応温度としては種々設定できるが、この場合、好ましい温度範囲の下限は30℃、より好ましくは50℃であり、好ましい温度範囲の上限は200℃、より好ましくは150℃である。反応温度が低いと十分に反応させるための反応時間が長くなり、反応温度が高いと実用的でない。反応は一定の温度で行ってもよいが、必要に応じて多段階あるいは連続的に温度を変化させてもよい。
本発明の成分(B)について説明する。
本発明の成分(C)について説明する。
本発明の成分(D)について説明する。
るという観点からは、炭素数1〜20の一価の有機基であることが好ましく、炭素数1〜10の一価の有機基であることがより好ましく、炭素数1〜4の一価の有機基であることがさらに好ましい。これらの好ましいR3の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる。
(増感剤)
本発明の硬化性組成物には、光エネルギーで硬化させる場合には、光の感度向上のおよびg線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)と言われるような高波長の光に感度を持たせるために、適宜、増感剤を添加する事ができる。これら増感剤は、上記カチオン重合開始剤及び/またはラジカル重合開始剤等と併用して使用し、硬化性の調整を行うことができる。
本発明の硬化性組成物には、作業性、反応性、接着性、硬化物強度の調整のために適宜、反応性希釈剤を添加する事ができる。添加する化合物には、硬化反応形式によって選択して特に限定無く使用することが可能であり、エポキシ化合物、オキセタン化合物、アルコキシシラン化合物、(メタ)アクリレート化合物など重合基を有する化合物を使用する。
本発明の硬化性組成物には、接着性改良剤を添加することもできる。接着性改良剤としては一般に用いられている接着剤の他、例えば種々のカップリング剤、エポキシ化合物、オキセタン化合物、フェノール樹脂、クマロン−インデン樹脂、ロジンエステル樹脂、テルペン−フェノール樹脂、α−メチルスチレン−ビニルトルエン共重合体、ポリエチルメチルスチレン、芳香族ポリイソシアネート等を挙げることができる。
硬化性組成物には特性を改質する等の目的で、種々の熱可塑性樹脂を添加することも可能である。熱可塑性樹脂としては種々のものを用いることができるが、例えば、メチルメタクリレートの単独重合体あるいはメチルメタクリレートと他モノマーとのランダム、ブロック、あるいはグラフト重合体等のポリメチルメタクリレート系樹脂(例えば日立化成社製オプトレッツ等)、ブチルアクリレートの単独重合体あるいはブチルアクリレートと他モノマーとのランダム、ブロック、あるいはグラフト重合体等のポリブチルアクリレート系樹脂等に代表されるアクリル系樹脂、ビスフェノールA、3,3,5−トリメチルシクロヘキシリデンビスフェノール等をモノマー構造として含有するポリカーボネート樹脂等のポリカーボネート系樹脂(例えば帝人社製APEC等)、ノルボルネン誘導体、ビニルモノマー等を単独あるいは共重合した樹脂、ノルボルネン誘導体を開環メタセシス重合させた樹脂、あるいはその水素添加物等のシクロオレフィン系樹脂(例えば、三井化学社製APEL、日本ゼオン社製ZEONOR、ZEONEX、JSR社製ARTON等)、エチレンとマレイミドの共重合体等のオレフィン−マレイミド系樹脂(例えば東ソー社製TI−PAS等)、ビスフェノールA、ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン等のビスフェノール類やジエチレングリコール等のジオール類とテレフタル酸、イソフタル酸、等のフタル酸類や脂肪族ジカルボン酸類を重縮合させたポリエステル等のポリエステル系樹脂(例えば鐘紡社製O−PET等)、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の他、天然ゴム、EPDMといったゴム状樹脂が例示されるがこれに限定されるものではない。
硬化性組成物には必要に応じて充填材を添加してもよい。充填材としては各種のものが用いられるが、例えば、石英、ヒュームシリカ、沈降性シリカ、無水ケイ酸、溶融シリカ、結晶性シリカ、超微粉無定型シリカ等のシリカ系充填材、窒化ケイ素、銀粉、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、ガラス繊維、炭素繊維、マイカ、カーボンブラック、グラファイト、ケイソウ土、白土、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、無機バルーン等の無機充填材をはじめとして、エポキシ系等の従来の封止材の充填材として一般に使用或いは/及び提案されている充填材等を挙げることができる。
本発明の硬化性組成物には老化防止剤を添加してもよい。老化防止剤としては、ヒンダートフェノール系等一般に用いられている老化防止剤の他、クエン酸やリン酸、硫黄系老化防止剤等が挙げられる。ヒンダートフェノール系老化防止剤としては、チバスペシャリティーケミカルズ社から入手できるイルガノックス1010をはじめとして、各種のものが用いられる。
本発明の硬化性組成物には紫外線吸収剤を添加してもよい。紫外線吸収剤としては、例えば2(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)セバケート等が挙げられる。また、これらの紫外線吸収剤は単独で使用してもよく、2種以上併用してもよい。
本発明の硬化性組成物に使用される、変性ポリオルガノシロキサン化合物が高粘度である場合、溶剤に溶解して用いることも可能である。使用できる溶剤は特に限定されるものではなく、具体的に例示すれば、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン、1, 4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセテート(PGMEA)、エチレングリコールジエチルエーテル等のグリコール系溶剤、クロロホルム、塩化メチレン、1, 2−ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒を好適に用いることができる。
本発明の硬化性組成物には、その他、着色剤、離型剤、難燃剤、難燃助剤、界面活性剤、消泡剤、乳化剤、レベリング剤、はじき防止剤、アンチモン−ビスマス等のイオントラップ剤、チクソ性付与剤、粘着性付与剤、保存安定改良剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、増粘剤、可塑剤、反応性希釈剤、酸化防止剤、熱安定化剤、導電性付与剤、帯電防止剤、放射線遮断剤、核剤、リン系過酸化物分解剤、滑剤、顔料、金属不活性化剤、熱伝導性付与剤、物性調整剤等を本発明の目的および効果を損なわない範囲において添加することができる。
本発明の組成物を用いた薄膜でコンタクトホール形成などの目的よりパターン形成する場合には、通常のレジスト材料の現像方法と同様の方法で行うことができ特に限定されるものではない。感光させるための光源としては、使用する重合開始剤や増感剤の吸収波長を発光する光源を使用すればよく、通常200〜450nmの範囲の波長を含む光源、例えば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハイパワーメタルハライドランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、発光ダイオードなどを使用できる。
本発明の硬化性組成物は、フォトリソグラフィーにより微細なコンタクトホール等の形成も簡便に形成でき、かつ得られる硬化物は薄膜での絶縁性にも優れていることより、高い絶縁性が要求される電子部品、例えば薄膜トランジスタのパッシベーション膜、ゲート絶縁膜に適用することができる。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物をガラス板に厚み約50μmとなるようコートしたものを、ポストベイクとして150℃30分間循環型熱風オーブンで加熱したガラス基板上サンプルについて、上記と同様の循環型熱風オーブン200℃24時間保存し、耐熱試験を実施した。耐熱性試験前後の組成物塗膜外観および光線透過率を測定し耐熱透明性を評価した。ここでの光線透過率は、(株)日立製作所製U−3300を用いて、スキャンスピード300nm/minの条件で測定した。
実施例および比較例で得られた硬化性組成物を得られた組成物をガラス板(50×100×0.7mm)にスピンコートにより塗布し、塗面に部分的に簡易マスクを設けたサンプルを作成し、コンベア型露光装置(高圧水銀ランプ、フュージョン製LH6)にて積算光量200mJ/cm2露光した。
1L四つ口フラスコにジアリルイソシアヌル酸34.8g、1,4−ジオキサン250g及び白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.0649gを入れ、トルエン50g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン6.6gの混合液を30分かけて滴下した。入れ、気相部を窒素置換した後、内温105℃で加熱、攪拌した。1H−NMRでSiH基が消失したことを確認し、冷却により反応を終了した。
1L四つ口フラスコにジアリルイソシアヌル酸17.4g、トリアリルイソシアヌレート13.8g、1,4−ジオキサン250g及び白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.0649gを入れ、トルエン50g、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン6.6gの混合液を30分かけて滴下した。入れ、気相部を窒素置換した後、内温105℃で加熱、攪拌した。1H−NMRでSiH基が消失したことを確認し、冷却により反応を終了した。
1H−NMR測定により、得られたポリシロキサン系化合物Aよりアルケニル基およびNH基由来のピークが確認されており、アルケニル基およびイソシアヌル酸基を有するポリシロキサン化合物であることがわかる。
合成実施例1得られたポリシロキサン系化合物A1gに、トリメチロールプロパントリス−3−メルカプトプロピオネート(堺化学工業製、製品名:TMMP)0.3g、光ラジカル重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ製、製品名:DAROCURE1173)0.0130g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤、PGMEA)5.2gを加え樹脂組成物とした。
合成実施例2得られたポリシロキサン系化合物B1gに、トリメチロールプロパントリス−3−メルカプトプロピオネート(堺化学工業製、製品名:TMMP)0.3g、光ラジカル重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ製、製品名:DAROCURE1173)0.0130g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤、PGMEA)5.2gを加え樹脂組成物とした。
合成実施例1得られたポリシロキサン系化合物A1gに、トリメチロールプロパントリス−3−メルカプトプロピオネート(堺化学工業製、製品名:TMMP)0.4g、光ラジカル重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ製、製品名:DAROCURE1173)0.0130g、トリアリルイソシアヌレート0.5g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(溶剤、PGMEA)7.6gを加え樹脂組成物とした。
光硬化性エポキシ化合物(ダイセル化学、製品名:セロキサイド2021P)1gにカチオン重合開始剤(ローディア、製品名:RHODORSIL PI2074)0.01g、PGMEA4.0gを加え樹脂組成物とした。
Claims (9)
- 成分(A)が、下記化合物αとβのヒドロシリル化反応生成物である請求項1に記載の硬化性組成物:
(α)アルケニル基を有し、かつ、式(X1)〜(X3)で表される各構造と、フェノール性水酸基と、カルボキシル基とからなる群から選ばれる少なくとも一種を同一分子内に有する有機化合物、
(β)1分子中にSiH基を2個以上有する鎖状及び/又は環状のポリオルガノシロキサン化合物。 - 成分(B)が、チオール基含有ポリシロキサン化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 必須成分としてさらに(D)アルケニル基含有化合物 を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化性組成物を用いることで得られる絶縁膜。
- 請求項7に記載の絶縁膜を半導体層のパッシベーション膜とすることを特徴とする薄膜トランジスタ。
- 請求項7に記載の絶縁膜をゲート絶縁膜とすることを特徴とする薄膜トランジスタ。
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