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技術 ポジ型感光性シロキサン組成物、アクティブマトリクス基板、表示装置、及びアクティブマトリクス基板の製造方法

出願人 堺ディスプレイプロダクト株式会社アーゼッド・エレクトロニック・マテリアルズ(ルクセンブルグ)ソシエテ・ア・レスポンサビリテ・リミテ
発明者 野寺伸武篠塚章宏小岩真司加藤真裕松本隆夫福家崇司横山大志谷口克人
出願日 2016年2月3日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2016-573406
公開日 2018年1月18日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 WO2016-125836
状態 特許登録済
技術分野 フォトリソグラフィー用材料
主要キーワード 空隙形成材 シリカ構造体 交叉部分 内縁部分 ラダー型シルセスキオキサン PF3 籠型シルセスキオキサン 熱履歴後
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図面 (20)

課題・解決手段

形成される膜が高耐熱性、高強度、及び高クラック耐性を有するポジ型感光性シロキサン組成物副生成物が生じず、不良の発生が抑制され、容易に安価に層間絶縁膜が形成され、透過率が良好であるアクティブマトリクス基板、該アクティブマトリクス基板を備える表示装置、並びに該アクティブマトリクス基板の製造方法を提供する。 アクティブマトリクス基板30は、絶縁基板10上に、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート配線11と、各ゲート配線11と交叉する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース配線12とを有する。ソース配線12の下側の、ゲート配線11とソース配線12との交叉部分を含む部分に、層間絶縁膜14及びゲート絶縁膜15が介在している。層間絶縁膜14はポジ型感光性シロキサン組成物を用い、レジストを使用せずに形成される。

概要

背景

表示装置の中で、液晶表示装置薄型であり、消費電力が低いという特徴を有する。特に、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)等のスイッチング素子を備えるアクティブマトリクス基板を備える液晶表示装置は、高いコントラスト比、及び優れた応答特性を有し、高性能であるため、テレビジョン受信機パーソナルコンピュータ等に好適に用いられている。

アクティブマトリクス基板上には、複数のゲート配線走査配線)と、各ゲート配線に層間絶縁膜を介して交叉する複数のソース配線信号配線)とが形成されており、ゲート配線とソース配線との交叉部分の近傍に、画素をスイッチングする薄膜トランジスタが設けられている(例えば特許文献1等)。ゲート配線とソース配線との交叉部分に形成される容量(寄生容量)は、表示品位の低下の原因となるため、小さくするのが好ましく、該交叉部分に、SOG(スピンオンガラス)材料を含む層間絶縁膜が形成されている。特許文献1のアクティブマトリクス基板においては、層間絶縁膜は、Si−O−C結合を骨格とするシロキサン組成物を含むSOG材料から形成されている。
特許文献1においては、シロキサン組成物として具体的には、シロキサンオリゴマー及び空隙形成材有機溶剤に均一に溶解してなる組成物(特許文献2)、
及び一般式
(HR2 SiO1/2 )x (SiO4/2 )1.0
(式中、Rは水素原子アルキル基およびアリール基からなる群から選択される基であり、Xは0.1≦X≦2.0である。)で示されるケイ素樹脂主剤としてなる組成物(特許文献3)が挙げられている。

図15は、従来のアクティブマトリクス基板60のTFT61が形成されている部分の構造の一例を示す模式的断面図である。
図15に示すように、アクティブマトリクス基板60のガラス製の絶縁基板10上に、ゲート電極11a(ゲート配線11の一部をなす)、及び容量配線13が形成されている。
層間絶縁膜14は絶縁基板10を覆うように形成されている。層間絶縁膜14は、上述のシロキサン組成物等を含むSOG材料からなる。ゲート電極11a上、及び容量配線13上で、夫々の端縁部を除く部分は層間絶縁膜14により覆われず、開口部Ca,Caが形成されている。層間絶縁膜14上にはゲート絶縁膜15が形成され、ゲート絶縁膜15上の、ゲート電極11a側の開口部Caに対応する部分に半導体膜16が形成されている。そして、半導体膜16を覆うようにn+ 膜17が形成され、ソース領域及びドレイン領域が形成されており、ソース領域上及びドレイン領域上にソース電極18及びドレイン電極19が形成されている。ゲート電極11a、ゲート絶縁膜15、半導体膜16、n+ 膜17、ソース電極18、及びドレイン電極19によりTFT61が構成される。

そして、ソース電極18及びドレイン電極19を覆うようにパッシベーション膜21が成され、パッシベーション膜21を覆うように有機材料を含む層間絶縁膜22が形成されている。
また、容量配線13側の開口部Caにおいて、ゲート絶縁膜15上には、容量電極20が形成されている。容量電極20上の開口部Cbには画素電極23が形成されている。

図16は、層間絶縁膜14の形成の処理手順を示すフローチャートである。
絶縁基板10、ゲート配線11、及び容量配線13上に、SOG材料を塗布し、塗膜を形成する(S11)。
塗膜を形成した後、ベークし、膜厚を調整する(S12)。
ベーク後、塗膜上にフォトレジスト材料を塗布し、レジストを形成する(S13)。
フォトマスクを用いて露光し(S14)、現像(S15)することにより、レジストパターンを形成する。
次に、レジストで覆われていない塗膜の部分について、例えば四フッ化炭素酸素との混合ガスを用いてドライエッチング等のエッチングを行い(S16)、開口部Caを形成する。
最後に、レジストを剥離する(S17)。

概要

形成される膜が高耐熱性、高強度、及び高クラック耐性を有するポジ型感光性シロキサン組成物副生成物が生じず、不良の発生が抑制され、容易に安価に層間絶縁膜が形成され、透過率が良好であるアクティブマトリクス基板、該アクティブマトリクス基板を備える表示装置、並びに該アクティブマトリクス基板の製造方法を提供する。 アクティブマトリクス基板30は、絶縁基板10上に、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート配線11と、各ゲート配線11と交叉する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース配線12とを有する。ソース配線12の下側の、ゲート配線11とソース配線12との交叉部分を含む部分に、層間絶縁膜14及びゲート絶縁膜15が介在している。層間絶縁膜14はポジ型感光性シロキサン組成物を用い、レジストを使用せずに形成される。

目的

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、形成される膜が高耐熱性、低温硬化性、高強度、及び高クラック耐性を有し、基板反り及び不純物に起因する不良が生じず、パターン形成性が良好であるポジ型感光性シロキサン組成物と、レジストを用いないため、副生成物が生じることがなく、不良の発生が抑制され、歩留りが良好な状態で、安価に該シロキサン組成物による層間絶縁膜が形成されており、光透過率が良好であるアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板を備える表示装置と、該アクティブマトリクス基板の製造方法とを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

(I)テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH水溶液に対する溶解速度が異なる少なくとも2種類以上のポリシロキサン、(II)ジアゾナフトキノン誘導体、(III)光酸発生剤、及び(IV)溶剤を含有するポジ型感光性シロキサン組成物であって、前記ポリシロキサン(I)が、(A)下記一般式(1):R1 nSi(OR2 )4-n (式中、R1 は、任意のメチレン酸素で置き換えられてもよい炭素数1〜20の直鎖状分岐状若しくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20で任意の水素フッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、R2 は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは0又は1を表す。)で表されるシラン化合物塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合させて得られるプリベーク後の膜が5質量%TMAH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(Ia)と、(B)前記一般式(1)で表されるシラン化合物を塩基性触媒又は酸性触媒の存在下で加水分解及び縮合させて得られるプリベーク後の膜の2.38質量%TMAH水溶液に対する溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン(Ib)との混合物であることを特徴とするポジ型感光性シロキサン組成物。

請求項2

前記ポリシロキサンが、一般式(1)におけるn=0のシラン化合物を20モル%以下で反応させて得られたことを特徴とする、請求項1に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。

請求項3

前記ジアゾナフトキノン誘導体、及び前記光酸発生剤の量が、前記ポリシロキサン(I)100質量部に対して、夫々3質量部以上10質量部以下、及び0.01質量部以上10質量部以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。

請求項4

基板上に、複数のソース配線と複数のゲート配線とを立体的交叉するように形成し、前記ソース配線と前記ゲート配線とが交叉する部分の近傍に薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタを介して対応するソース配線に電気的に接続される画素電極を形成してあり、少なくとも前記ソース配線と前記ゲート配線との間に、請求項1から3までのいずれか1項のポジ型感光性シロキサン組成物の硬化物からなる層間絶縁膜が介在することを特徴とするアクティブマトリクス基板

請求項5

前記層間絶縁膜が、300℃以上の耐熱性を有し、光透過率が90%以上であり、300℃における膜厚減少量が5%以下であり、比誘電率が4以下であることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。

請求項6

前記層間絶縁膜が、前記ソース配線と前記ゲート配線とが交叉する部分に形成してあることを特徴とする請求項4又は5に記載のアクティブマトリクス基板。

請求項7

前記薄膜トランジスタの上側に、前記硬化物からなる層間絶縁膜をさらに有することを特徴とする請求項4から6までのいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板。

請求項8

請求項4から7までのいずれか1項に記載のアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板上に配置された表示媒体層と、前記アクティブマトリクス基板に前記表示媒体層を介して対向する対向基板とを備えることを特徴とする表示装置

請求項9

基板上に、複数のソース配線と複数のゲート配線とを立体的に交叉するように形成し、前記ソース配線と前記ゲート配線とが交叉する部分の近傍に薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタを介して対応するソース配線に電気的に接続される画素電極を形成する工程を有し、少なくとも前記ソース配線と前記ゲート配線との間に、請求項1から3までのいずれか1項のポジ型感光性シロキサン組成物の硬化物からなる層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程を有するアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記層間絶縁膜形成工程が、前記ポジ型感光性シロキサン組成物を用いて膜を形成する膜形成工程と、形成した膜をプリベークする工程と、プリベークした膜を露光する工程と、露光した膜を現像する工程と、現像した膜を焼成する工程とを有することを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。

請求項10

前記膜形成工程は、前記ソース配線と前記ゲート配線とが交叉する部分に膜を形成することを特徴とする請求項9に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置等の膜に用いられるポジ型感光性シロキサン組成物、該ポジ型感光性シロキサン組成物の硬化膜を有し、テレビジョン受信機パーソナルコンピュータ等に備えられるアクティブマトリクス基板、該アクティブマトリクス基板を備える表示装置、及び該アクティブマトリクス基板の製造方法に関する。

背景技術

0002

表示装置の中で、液晶表示装置薄型であり、消費電力が低いという特徴を有する。特に、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT)等のスイッチング素子を備えるアクティブマトリクス基板を備える液晶表示装置は、高いコントラスト比、及び優れた応答特性を有し、高性能であるため、テレビジョン受信機、パーソナルコンピュータ等に好適に用いられている。

0003

アクティブマトリクス基板上には、複数のゲート配線走査配線)と、各ゲート配線に層間絶縁膜を介して交叉する複数のソース配線信号配線)とが形成されており、ゲート配線とソース配線との交叉部分の近傍に、画素をスイッチングする薄膜トランジスタが設けられている(例えば特許文献1等)。ゲート配線とソース配線との交叉部分に形成される容量(寄生容量)は、表示品位の低下の原因となるため、小さくするのが好ましく、該交叉部分に、SOG(スピンオンガラス)材料を含む層間絶縁膜が形成されている。特許文献1のアクティブマトリクス基板においては、層間絶縁膜は、Si−O−C結合を骨格とするシロキサン組成物を含むSOG材料から形成されている。
特許文献1においては、シロキサン組成物として具体的には、シロキサンオリゴマー及び空隙形成材有機溶剤に均一に溶解してなる組成物(特許文献2)、
及び一般式
(HR2 SiO1/2 )x (SiO4/2 )1.0
(式中、Rは水素原子アルキル基およびアリール基からなる群から選択される基であり、Xは0.1≦X≦2.0である。)で示されるケイ素樹脂主剤としてなる組成物(特許文献3)が挙げられている。

0004

図15は、従来のアクティブマトリクス基板60のTFT61が形成されている部分の構造の一例を示す模式的断面図である。
図15に示すように、アクティブマトリクス基板60のガラス製の絶縁基板10上に、ゲート電極11a(ゲート配線11の一部をなす)、及び容量配線13が形成されている。
層間絶縁膜14は絶縁基板10を覆うように形成されている。層間絶縁膜14は、上述のシロキサン組成物等を含むSOG材料からなる。ゲート電極11a上、及び容量配線13上で、夫々の端縁部を除く部分は層間絶縁膜14により覆われず、開口部Ca,Caが形成されている。層間絶縁膜14上にはゲート絶縁膜15が形成され、ゲート絶縁膜15上の、ゲート電極11a側の開口部Caに対応する部分に半導体膜16が形成されている。そして、半導体膜16を覆うようにn+ 膜17が形成され、ソース領域及びドレイン領域が形成されており、ソース領域上及びドレイン領域上にソース電極18及びドレイン電極19が形成されている。ゲート電極11a、ゲート絶縁膜15、半導体膜16、n+ 膜17、ソース電極18、及びドレイン電極19によりTFT61が構成される。

0005

そして、ソース電極18及びドレイン電極19を覆うようにパッシベーション膜21が成され、パッシベーション膜21を覆うように有機材料を含む層間絶縁膜22が形成されている。
また、容量配線13側の開口部Caにおいて、ゲート絶縁膜15上には、容量電極20が形成されている。容量電極20上の開口部Cbには画素電極23が形成されている。

0006

図16は、層間絶縁膜14の形成の処理手順を示すフローチャートである。
絶縁基板10、ゲート配線11、及び容量配線13上に、SOG材料を塗布し、塗膜を形成する(S11)。
塗膜を形成した後、ベークし、膜厚を調整する(S12)。
ベーク後、塗膜上にフォトレジスト材料を塗布し、レジストを形成する(S13)。
フォトマスクを用いて露光し(S14)、現像(S15)することにより、レジストパターンを形成する。
次に、レジストで覆われていない塗膜の部分について、例えば四フッ化炭素酸素との混合ガスを用いてドライエッチング等のエッチングを行い(S16)、開口部Caを形成する。
最後に、レジストを剥離する(S17)。

先行技術

0007

特開2008−153688号公報
特開2001−98224号公報
特開平6−240455号公報

発明が解決しようとする課題

0008

以上のような特許文献1等のアクティブマトリクス基板において、ゲート配線11とソース配線との間に、シロキサン組成物からなるSOG材料を含んでなる層間絶縁膜14を形成する場合、開口部Caを形成するためにレジスト塗布工程、エッチング工程、及びレジスト剥離工程を要するので、製造工程が煩雑であり、製造原価が高くなるという問題があった。

0009

そして、上述のシロキサン組成物からなる層間絶縁膜の膜強度は弱く、低温時に熱膨張率の差により膜応力が生じた場合に基板に反りが生じ、製造装置内において基板の流動トラブルが発生するという問題があった。また、膜応力により、膜にクラックが生じる、膜に剥がれ及び歪が生じる等の問題も生じ、露光工程において、焦点のずれが生じ、歩留りが低下するという問題もあった。
クラックが生じた場合、これに起因するシロキサン組成物由来異物により、不良が発生するという問題がある。

0010

また、エッチングにより生じた副生成物に起因して不良発生率が高くなり、歩留りが低下して、さらに原価が高くなる。この副生成物により配線間にリークが生じるので、必要箇所以外にも層間絶縁膜14を残存させており、すなわち層間絶縁膜14の開口部分は、TFT61が形成されている部分、及び容量配線13上の開口部Caが形成されている部分等の一部に限られ、層間絶縁膜14の開口面積が小さいので、パネル透過率の低下の要因となり、これを補償するために輝度が高いバックライトを使用する必要があった。

0011

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、形成される膜が高耐熱性低温硬化性、高強度、及び高クラック耐性を有し、基板反り及び不純物に起因する不良が生じず、パターン形成性が良好であるポジ型感光性シロキサン組成物と、レジストを用いないため、副生成物が生じることがなく、不良の発生が抑制され、歩留りが良好な状態で、安価に該シロキサン組成物による層間絶縁膜が形成されており、光透過率が良好であるアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板を備える表示装置と、該アクティブマトリクス基板の製造方法とを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

本発明に係るポジ型感光性シロキサン組成物は、(I)テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH水溶液に対する溶解速度が異なる少なくとも2種類以上のポリシロキサン、(II)ジアゾナフトキノン誘導体、(III)光酸発生剤、及び(IV)溶剤を含有するポジ型感光性シロキサン組成物であって、前記ポリシロキサン(I)が、
(A)下記一般式(1):
R1 nSi(OR2 )4-n
(式中、R1 は、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数1〜20の直鎖状分岐状若しくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20で任意の水素フッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、R2 は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは0又は1を表す。)
で表されるシラン化合物塩基性触媒の存在下で加水分解及び縮合させて得られるプリベーク後の膜が5質量%TMAH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(Ia)と、
(B)前記一般式(1)で表されるシラン化合物を塩基性触媒又は酸性触媒の存在下で加水分解及び縮合させて得られるプリベーク後の膜の2.38質量%TMAH水溶液に対する溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン(Ib)と
の混合物であることを特徴とする。

0013

本発明に係るアクティブマトリクス基板は、基板上に、複数のソース配線と複数のゲート配線とを立体的に交叉するように形成し、前記ソース配線と前記ゲート配線とが交叉する部分の近傍に薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタを介して対応するソース配線に電気的に接続される画素電極を形成してあり、少なくとも前記ソース配線と前記ゲート配線との間に、上述のいずれかのポジ型感光性シロキサン組成物の硬化物からなる層間絶縁膜が介在することを特徴とする。

0014

本発明に係る表示装置は、上述のいずれかのアクティブマトリクス基板と、該アクティブマトリクス基板上に配置された表示媒体層と、前記アクティブマトリクス基板に前記表示媒体層を介して対向する対向基板とを備えることを特徴とする。

0015

本発明に係るアクティブマトリクス基板の製造方法は、基板上に、複数のソース配線と複数のゲート配線とを立体的に交叉するように形成し、前記ソース配線と前記ゲート配線とが交叉する部分の近傍に薄膜トランジスタを形成し、該薄膜トランジスタを介して対応するソース配線に電気的に接続される画素電極を形成する工程を有し、少なくとも前記ソース配線と前記ゲート配線との間に、上述のいずれかのポジ型感光性シロキサン組成物の硬化物からなる層間絶縁膜を形成する層間絶縁膜形成工程を有するアクティブマトリクス基板の製造方法であって、前記層間絶縁膜形成工程が、前記ポジ型感光性シロキサン組成物を用いて膜を形成する膜形成工程と、形成した膜をプリベークする工程と、プリベークした膜を露光する工程と、露光した膜を現像する工程と、現像した膜を焼成する工程とを有することを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明のポジ型感光性シロキサン組成物によれば、形成された膜は高耐熱性、低温硬化性、高強度、高クラック耐性を有する。そして、アルカリ現像液に対する溶解性が良好であるとともに、パターン熱硬化が十分に進む前に高温により膜が低粘度化で溶融し、現像後に得られるホール及びライン等のパターンがフローする、いわゆる「パターンだれ」が生じず、パターン形成性が良好である。

0017

本発明のアクティブマトリクス基板によれば、レジストを用いずに、副生成物が生じることがなく、不良の発生が抑制され、歩留りが良好な状態で、安価に層間絶縁膜が形成されており、透過率が良好である。

0018

本発明の表示装置によれば、透過率が良好である。

0019

本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法によれば、シロキサン組成物を含む膜を形成した後、パターニングするときに、レジスト塗布工程、エッチング工程、及びレジスト剥離工程が不要であるので、製造コスト下げることができる。またエッチング工程がなくなることにより、副生成物の発生もなくなり、不良発生率が低下し、歩留りが良好である。

図面の簡単な説明

0020

本発明の実施の形態1に係るテレビジョン受信機を示す模式的斜視図である。
本発明の実施の形態1に係る表示パネルを示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の画素を示す模式的平面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板のTFTが設けられている部分を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板のゲート配線とソース配線とが交叉する部分を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態1に係る層間絶縁膜形成の処理手順を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態2に係るアクティブマトリクス基板のTFTが設けられている部分を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態2に係るアクティブマトリクス基板のゲート配線とソース配線とが交叉する部分を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態3に係るアクティブマトリクス基板のTFTが設けられている部分を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態4に係るアクティブマトリクス基板のTFTが設けられている部分を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態5に係るアクティブマトリクス基板のTFTが設けられている部分を示す模式的断面図である。
本発明の実施の形態5に係るアクティブマトリクス基板のゲート配線とソース配線とが交叉する部分を示す模式的断面図である。
従来のアクティブマトリクス基板のTFTが形成されている部分の構造の一例を示す模式的断面図である。
従来の層間絶縁膜の形成の処理手順を示すフローチャートである。

0021

以下、本発明をその実施の形態に基づいて具体的に説明する。
1.ポジ型感光性シロキサン組成物
本発明に係るポジ型感光性シロキサン組成物(以下、シロキサン組成物という)は、TMAH水溶液に対する溶解度が異なる少なくとも2種類以上の(I)ポリシロキサン、(II)ジアゾナフトキノン誘導体、(III )光酸発生剤、及び(IV)溶剤を含有する。

0022

(I)ポリシロキサン
高い耐熱性を有するポリシロキサンとして、架橋点としてシラノール基を有するシルセスキオキサンが好ましい。シラノール基は加熱によってシロキサン結合を形成し、高い耐熱性を付与することができる。シルセスキオキサンは、低温硬化及びパターンの安定性に優れているので好ましい。型及びラダー型と呼ばれるシルセスキオキサンは、クラック耐性が高いので、より好ましい。シリコーン樹脂は、高いクラック耐性を有するが、柔軟過ぎるため、層間絶縁膜の材料としては好ましくない。また、パターン形状熱安定性にも劣る。一般に、籠型シルセスキオキサン及びラダー型シルセスキオキサンは、フリーのシラノール基が少ないため、アルカリ現像液に対する溶解性が低い。従って、感光性組成物としては、アルカリ現像液に対する溶解性が低いシロキサンとアルカリ現像液に対する溶解性が高いシロキサンとを組み合わせて使用する。2種のポリシロキサンとして、以下のポリシロキサン(Ia)及びポリシロキサン(Ib)が挙げられる。

0023

ポリシロキサン(Ia)は、下記式(1)で表されるシラン化合物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プリベーク後の膜が5質量%TMAH水溶液に可溶であり、その溶解度が1000Å/秒以下である。
R1 nSi(OR2 )4-n
(式中、R1 は、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状若しくは環状のアルキル基、又は炭素数6〜20で任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、R2 は、炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは0又は1を表す。)

0024

一般式(1)におけるn=1のシラン化合物の具体例としては、例えばメチルトリメトキシシランメチルトリエトキシシランフェニルトリメトキシシランフェニルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは、夫々薬品耐性、熱安定性、溶剤溶解性、及びクラック耐性に優れているので好ましい。

0025

一般式(1)におけるn=0のシラン化合物の具体例としては、例えばテトラメトキシシランテトラエトキシシラン等が挙げられる。一般式(1)におけるn=0のシラン化合物を反応させることにより、n=1であるシルセスキオキサン(SiO1.5 )中にシリカ構造体(SiO2 )を導入して加熱硬化時の「パターン」だれ防止効果を高めることができる。

0026

ポリシロキサン(Ib)は、少なくとも一般式(1)におけるn=1のシラン化合物を塩基性触媒又は酸性触媒の存在下で加水分解及び縮合して得られるプリベーク後の膜の2.38質量%TMAH水溶液に対する溶解度が100Å/秒以上である。

0027

ポリシロキサン(Ia)と(Ib)のシリカ構造体(n=0のシラン化合物)の含有量としては、ポリシロキサン(I)に対し各々20モル%以下であるのが好ましく、5モル%以上20モル%以下であるのがより好ましい。さらに好ましくは、10モル%以上15モル%以下である。20モル%を超えた場合、ポリマーの安定性が著しく低下する。20モル%以下である場合、「パターン」だれの防止効果がより良好であり、かつポリマーの安定性が良好である。

0028

アルカリ溶解速度(ADR)の測定、算出法
ポリシロキサン(Ia)及び(Ib)のTMAH水溶液に対する溶解速度は、次のように測定して算出する。
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質量%程度になるように希釈し、溶解する。この溶液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秒間加熱して溶剤を除去する。分光エリプソメーター(Woollam社製)で、塗布膜膜厚測定を行う。次に、この膜を有するシリコンウエハを、ポリシロキサン(Ia)については5%TMAH水溶液、ポリシロキサン(Ib)については、2.38%TMAH水溶液に室温(25℃)で浸漬し、被膜消失するまでの時間を測定した。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て溶解速度を算出する。

0029

ポリシロキサン(Ia)及び(Ib)いずれのポリマーにおいても、ポリスチレン換算質量平均分子量は700〜10000が好ましく、より好ましくは1000〜4000である。分子量が大き過ぎた場合、現像残渣等で十分な解像度が得られず、感度が低下する等の問題があるので、分子量が大きくならないようにアルカリ溶解速度を調整するのが好ましい。

0030

ポリシロキサン(Ia)と(Ib)との混合割合は、層間絶縁膜の膜厚、感光性組成物の感度、及び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(Ia)を20質量%以上含む場合、加熱硬化中の「パターン」だれ防止効果が良好であるので、好ましい。

0031

(II)ジアゾナフトキノン誘導体
本発明に係るシロキサン組成物はジアゾナフトキノン誘導体を含有することにより、露光部がアルカリ現像液に可溶になり、現像によって除去されるポジ型を構成する。本発明に係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ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル結合してなる化合物であり、構造については特に制限されないが、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のが好ましい。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、又は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。露光する波長により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のが好ましい。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とを混合して用いることも可能である。
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(本州化学工業(株)製、商品追記)。

0032

0033

0034

0035

ジアゾナフトキノン誘導体の好ましい添加量は、ナフトキノンジアジドスルホン酸のエステル化率、又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等により決定されるが、本発明の層間絶縁膜用途としては、好ましくはポリシロキサン(I)100質量部に対して3質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは5質量部以上7質量部以下である。ジアゾナフトキノン誘導体の添加量が3質量部より少ない場合、露光部と未露光部との溶解コントラストが低過ぎ、現実的な感光性を有さない。さらに良好な溶解コントラストを得るためには5質量部以上であるのが好ましい。一方、ジアゾナフトキノン誘導体の添加量が10質量部より多い場合、熱硬化時又は熱履歴によって起こるキノンジアジド化合物分解による着色が顕著になり、硬化膜の無色透明性が低下することが実験により確認されている。さらに、熱分解により硬化物の電気絶縁性劣化及びガスの放出が生じ、後工程で問題になることがある。

0036

(III )光酸発生剤
本発明に係るシロキサン組成物は、光酸発生剤を含有する。光酸発生剤は、放射線照射した場合、分解してシラノール基の縮合を促進させる酸を放出する。ここで、放射線としては、可視光紫外線赤外線X線電子線、α線、又はγ線等が挙げられる。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を発生させるものが好ましい。

0037

光酸発生剤の好ましい添加量は、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、及び露光部と未露光部との溶解コントラスト等により決定されるが、ポリシロキサン(I)100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは0.1質量部以上5質量部以下である。添加量が0.01質量部より少ない場合、添加効果を有さないことがある。一方、添加量が10質量部より多い場合、形成される被膜にクラックが発生したり、分解物による着色が顕著になり、被膜の無色透明性が低下したりすることがある。また、添加量が多い場合、熱分解により硬化物の電気絶縁性の劣化及びガスの放出が生じ、保護膜としては好ましくない作用を引き起こすことがある。光酸発生剤をポリシロキサン(I)100質量部に対して0.01質量部以上10質量部以下含む場合、光照射後に発生する酸によってポリシロキサン中シラノール縮合反応を促進させ、低温での硬化が進み、パターンだれのない、高い解像性を達成することが可能である。

0038

光酸発生剤の具体例としては、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(2)で表すことができる。
R+ X- ・・・(2)
ここで、R+ は水素、炭素原子又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、及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。

0039

X- は、下記一般式で表される、いずれかの対イオンであるのが好ましい。
SbY6 -
AsY6 -
Ra pPY6-p -
Ra q BY4-q -
Ra q GaY4-q -
Ra SO3 -
(Ra SO2 )3 C-
(Ra SO2 )2 N-
Rb COO-
SCN-
(式中、Yはハロゲン原子であり、Ra は、フッ素、ニトロ基、及びシアノ基から選択される置換基置換された、炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基であり、Rb は、水素又は炭素数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。)

0040

具体的な対イオンとしてはBF4 - 、(C6 F5 )4 B- 、((CF3 )2 C6 H3 )4 B- 、PF6- 、(CF3 CF2 )3PF3- 、SbF6 - 、(C6 F5 )4 Ga- 、((CF3 )2 C6 H3 )4 Ga- 、SCN- 、(CF3 SO2 )3 C- 、(CF3 SO2 )2 N- 、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、及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。

0041

本発明に用いられる光酸発生剤の中でも特に、スルホン酸類又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等が挙げられる。その他、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等が挙げられる。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。

0042

0043

式中、Aは夫々独立に、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、及びアミノ基から選ばれる置換基であり、pは夫々独立に0〜5の整数であり、B- としては、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等が挙げられる。これらの式に示されたカチオン及びアニオンを相互に交換した化合物、及びこれらの式に示されたカチオン又はアニオンと、上述した各種のカチオン又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。

0044

(IV)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等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等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等のエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、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)、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等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等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等のケトン類エタノールプロパノールブタノールヘキサノールシクロヘキサノールエチレングリコールグリセリン等のアルコール類、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル等のエステル類γ−ブチロラクトン等の環状エステル類等が挙げられる。これらの溶剤は、夫々単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は塗布方法及び塗布後の膜厚の要求量によって決定される。

0045

本発明に係るポジ型感光性シロキサン組成物においては、形成された膜が高耐熱性、低温硬化性、高強度、及び高クラック耐性を有する。そして、アルカリ現像液に対する溶解性が良好であるとともに、パターンだれが生じず、パターン形成性が良好である。

0046

2.表示装置
以下、本発明に係るアクティブマトリクス基板、該アクティブマトリクス基板を備える表示装置、及びアクティブマトリクス基板の製造方法について説明する。

0047

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係るテレビジョン受信機(以下、TV受信機という)1を示す模式的斜視図、図2は実施の形態1に係る表示パネル3を示す模式的断面図、図3は実施の形態1に係るアクティブマトリクス基板30の画素を示す模式的平面図、図4はアクティブマトリクス基板30のTFT25が設けられている部分を示す模式的断面図、図5はアクティブマトリクス基板30のゲート配線11とソース配線12とが交叉する部分を示す模式的断面図である。

0048

TV受信機1は、映像を表示する横長の表示モジュール2と、アンテナ(不図示)から放送波を受信するチューナ6と、符号化された放送波を復号するデコーダ7とを備える。TV受信機1は、チューナ6にて受信した放送波をデコーダ7で復号し、復号した情報に基づいて表示モジュール2に映像を表示する。TV受信機1の下部には、TV受信機1を支持するスタンド8を設けてある。

0049

表示モジュール2は例えばエッジライト型である場合、表示パネル3と、例えば3枚の光学シート(以下、不図示)と、導光板と、反射シートと、シャーシとを備える。
表示モジュール2は、前後に縦姿勢で配置された前キャビネット4及び後キャビネット5に縦姿勢で収容されている。前キャビネット4は表示モジュール2の周縁部を覆う矩形状の枠体であり、中央に矩形の開口2aを有する。前キャビネット4は例えばプラスチック材からなる。後キャビネット5は、前側が開放された矩形のトレイ状をなし、例えばプラスチック材からなる。尚、前キャビネット4及び後キャビネット5は他の材料から構成してもよい。

0050

前キャビネット4及び後キャビネット5の上下及び左右寸法は略同一であり、互いの周縁部分が対向する。表示パネル3の上下及び左右寸法は、前キャビネット4の開口2aよりも若干大きく、表示パネル3の周縁部分は前キャビネット4の内縁部分と対向している。

0051

表示パネル3は、互いに対向するアクティブマトリクス基板30、及び対向基板(カラーフィルタ基板)31と、アクティブマトリクス基板30及び対向基板31間に表示媒体層として設けられた液晶層32と、アクティブマトリクス基板30及び対向基板31を互いに接着するとともにアクティブマトリクス基板30及び対向基板31間に液晶層32を封入するために枠状に設けられたシール材33とを備える。

0052

アクティブマトリクス基板30は、図3に示すように、例えばガラス基板等の絶縁基板10上に互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート配線11と、各ゲート配線11の間に夫々設けられ、互いに平行に延びる複数の容量配線13と、各ゲート配線11と交叉する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース配線12と、各ゲート配線11及び各ソース配線12の交叉部分毎、すなわち、画素毎に夫々設けられた複数のTFT25と、マトリクス状に設けられ、各TFT25に夫々接続された複数の画素電極23と、各画素電極23を覆うように設けられた配向膜(不図示)とを備えている。

0053

図5に示すように、アクティブマトリクス基板30のソース配線12の下側の、ゲート配線11,容量配線13,ゲート配線11とソース配線12との交叉部分を含む部分に、層間絶縁膜14及びゲート絶縁膜15が介在している。

0054

層間絶縁膜14は、本発明のシロキサン組成物の硬化物を用いてなる。
該シロキサン組成物は後工程の熱履歴に対して耐熱性を有する材料であり、例えばゲート絶縁膜15の成膜工程において熱履歴を受けてもデバイス特性上問題となる物性変化を起こさない。ゲート絶縁膜15の成膜工程の熱履歴に耐えるためには、300℃以上の耐熱性を有するのが好ましい。本発明において、耐熱性は、シロキサン組成物の硬化過程及び硬化過程以後に晒される熱履歴後において、電気絶縁性、誘電率、透明膜の着色、白化、膜厚等の安定性が保持できる温度で定義される。すなわち、熱履歴を受けた後に前記物性が保持されている。

0055

そして、上述の熱履歴を受けても、層間絶縁膜14の光透過率(透過率)が90%以上を確保できるのが好ましい。ここで光透過率とは、ガラス基板上に300℃以下の温度で硬化させた後の膜に対し、300℃、1時間の熱履歴を加えた後の、400nmの波長の光の2μmの膜厚に対する透過率で定義する。
さらに、層間絶縁膜14の比誘電率は4以下であるのが好ましい。

0056

また、硬化後の熱履歴による昇華物等が加熱真空炉を汚染することにより素子の動作欠陥が生じて良品率が低下するのを防ぐため、硬化膜は熱履歴による膜厚減少量膜べり)が少ないことが望まれる。すなわち、300℃での膜べりが5%以下であるのが好ましい。ここで、膜べりとは230℃で30分以上の条件で硬化させた室温における膜厚(i)、この硬化膜をさらに300℃で1時間(常圧、空気中あるいは窒素雰囲気下)の熱履歴を加えた後の室温における膜厚(ii)から以下の通り求める。
膜べり=((i)−(ii))/(i)(%)

0057

そして、ソース配線12を覆うようにパッシベーション膜21が形成され、パッシベーション膜21を覆うとともに平坦化するように有機材料を含む層間絶縁膜22が形成されている。層間絶縁膜22上には、画素電極23がパターン形成されている。

0058

図4に示すように、アクティブマトリクス基板30の絶縁基板10上に、ゲート電極11a(ゲート配線11の一部をなす)、及び容量配線13が形成されている。
層間絶縁膜14は絶縁基板10を覆うように形成されている。ゲート電極11a上及び容量配線13上で、夫々の端縁部を除く部分は層間絶縁膜14により覆われず、開口部Ca,Caが形成されている。層間絶縁膜14上、ゲート電極11a上、及び容量配線13上にはゲート絶縁膜15が形成され、ゲート絶縁膜15上の、ゲート電極11a側の開口部Caに対応する部分に半導体膜16が形成されている。そして、半導体膜16を覆うようにn+ 膜17が形成され、ソース領域及びドレイン領域が形成されており、ソース領域上及びドレイン領域上にソース電極18及びドレイン電極19が形成されている。ゲート電極11a、ゲート絶縁膜15、半導体膜16、n+ 膜17、ソース電極18、及びドレイン電極19によりTFT25が構成される。

0059

そして、ソース電極18及びドレイン電極19を覆うようにパッシベーション膜21が形成され、パッシベーション膜21を覆うように層間絶縁膜22が形成されている。

0060

図3及び図4に示すように、ゲート絶縁膜15上の容量配線13に対応する位置には、容量電極20が形成されている。容量電極20上には画素電極23が形成されている。
画素電極23は、開口部Caの上側の開口部Cbにおいて容量電極20に接続され、容量電極20がゲート絶縁膜15を介して容量配線13に重なることにより、補助容量が構成されている。容量電極20は、ドレイン配線27によりドレイン電極19に接続されている。

0061

表示パネル3においては、各画素において、ゲートドライバ(不図示)からゲート信号がゲート配線11を介してゲート電極11aに送られ、TFT25がオン状態になったときに、ソースドライバ(不図示)からソース信号がソース配線12を介してソース電極18に送られる。ソース信号がTFT25のゲートオンしたタイミングでドレイン電極19、ドレイン接続配線27、画素電極23に書き込まれ、印加された電圧に応じて対向基板31の共通電極との間に電位差が生じ、液晶層32の透過率を変化させることで画像が表示される。

0062

図6A〜E及び図7F〜Hは、本実施の形態に係るアクティブマトリクス基板30の製造方法の製造工程を示す模式的断面図である。
まず、ガラス基板等の絶縁基板10の基板全体に、スパッタリング法により、例えば、チタン膜(厚さ50nm程度)、アルミニウム膜(厚さ200nm程度)及びチタン膜(厚さ100nm程度)等を順に積層した金属膜を成膜し、その後、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ、金属膜のドライエッチング、レジストの剥離、及び洗浄を行うことにより、ゲート配線(ゲート電極11aとなる部分も形成される)11、容量配線13を形成する(図6A)。なお、金属膜は上記の三層構造に限定されず、Cu膜等であってもよい。

0063

次いで、層間絶縁膜14を形成する(図6B〜D)。図8は、この層間絶縁膜形成の処理手順を示すフローチャートである。
まず、本発明に係るシロキサン組成物をスピンコートにより、ゲート配線11、及び容量配線13を含む基板10上に塗布し、膜14aを形成する(S1、図6B)。

0064

膜14aを形成した後、例えば100℃で90秒間プリベークし、膜厚を調整する(S2)。
プリベーク後、フォトマスク26を用いて膜14aに露光する(S3、図6C)。
露光後、2.38%TMAH水溶液により現像する(S4)。これにより、開口部Ca,Ca等が、残渣等なく抜けたパターンが形成される。
最後に、例えば250℃でポストベークし、膜14aを硬化させて層間絶縁膜14を得る(S5、図6D)。

0065

層間絶縁膜14上に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等を用いて膜を形成し、パターニングすることにより、ゲート絶縁膜15を形成する。
層間絶縁膜14は、上述したように、300℃以上の耐熱性を有しており、ゲート絶縁膜15の成膜工程の熱履歴を受けても物性変化を起こさない。

0066

次いで、例えばCVD法によりアモルファスシリコン等からなる膜、n+ アモルファスシリコン等からなる膜を形成し、パターニングすることにより、ソース領域、及びドレイン領域に対応する半導体膜16、及びn+ 膜17を形成する(図6E)。
そして、例えばスパッタリング法によりMo等を堆積し、パターニングすることにより、ソース電極18、及びドレイン電極19を形成する(図7F)。このとき、ゲート絶縁膜15上の、容量配線13側の開口部Caに対応する部分に容量電極20を形成する(不図示)。

0067

ソース電極18、及びドレイン電極19上に、例えばCVD法により窒化シリコン等の膜を形成し、パターニングすることによりパッシベーション膜21を形成し、パッシベーション膜21上に例えばアクリル樹脂等の合成樹脂からなる膜を形成し、パターニングすることにより層間絶縁膜22を形成する(図7G)。
層間絶縁膜22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画素電極23を形成する(図7H)。

0068

本実施の形態においては、本発明に係るシロキサン組成物を含む膜14aを形成した後、開口部Ca,Caを含むパターンを形成するときに、レジスト塗布工程、エッチング工程、及びレジスト剥離工程が不要であるので、製造工程を簡素化することができる。膜応力による基板反りも抑制され、製造時に基板の流動トラブルが生じることも抑制されている。また、エッチング工程がなくなることにより副生成物(異物)が生じず、クラック耐性が良好であり、シロキサン組成物由来の異物も生じないので、不良発生率が低下し、歩留りが良好になる。従って、製造コストを低減することができる。
そして、層間絶縁膜14の透過率は90%以上であり、該層間絶縁膜14を有するアクティブマトリクス基板30を備える表示パネル3の透過率は良好である。

0069

実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る表示モジュールは、アクティブマトリクス基板34の層間絶縁膜14とゲート絶縁膜15との成膜の順序が異なること以外は、実施の形態1に係る表示モジュール2と同一の構成を有する。図9はアクティブマトリクス基板34のTFT35が設けられている部分を示す模式的断面図、図10はアクティブマトリクス基板34のゲート配線11とソース配線12とが交叉する部分を示す模式的断面図である。図9及び図10中、図4及び図5と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0070

図10に示すように、アクティブマトリクス基板34のゲート配線11とソース配線12との交叉部分において、絶縁基板10上に形成されたゲート配線11と、ソース配線12との間には、ゲート絶縁膜15及び層間絶縁膜縁膜14が、絶縁基板10側からこの順に介在している。
層間絶縁膜14は、上記と同様の本発明に係るシロキサン組成物を有するSOG材料を用いてなる。

0071

図9に示すように、アクティブマトリクス基板34の絶縁基板10上に、ゲート電極11a、及び容量配線13が形成されている。
ゲート絶縁膜15は、絶縁基板10、ゲート電極11aを含むゲート配線11、及び容量配線13を覆うように形成されている。層間絶縁膜14はゲート絶縁膜15を覆うように形成されている。そして、層間絶縁膜14のゲート電極11a上、及び容量配線13上に対応する部分には、開口部Ca,Caが形成されている。層間絶縁膜14のゲート電極11a側の開口部Caには半導体膜16及びn+ 膜17がこの順に形成されている。

0072

本実施の形態においては、本発明に係るシロキサン組成物を含む膜14aを形成した後、パターニングするときに、レジスト塗布工程、エッチング工程、及びレジスト剥離工程が不要であるので、製造コストを下げることができる。製造時に基板の流動トラブルが生じることも抑制されている。また、エッチング工程がなくなることにより副生成物の発生がなくなり、クラック耐性が良好であるのでシロキサン組成物由来の異物も生じず、不良発生率が低下し、歩留りが良好になる。
層間絶縁膜14の透過率は90%以上であり、表示パネル3の透過率は良好である。

0073

実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る表示装置は、アクティブマトリクス基板36において、半導体膜16及びn+ 膜17を形成した後に層間絶縁膜14を形成してあること以外は、実施の形態2に係る表示装置と同一の構成を有する。図11はアクティブマトリクス基板36のTFT37が設けられている部分を示す模式的断面図である。アクティブマトリクス基板36において、ゲート配線11とソース配線12とが交叉する部分の構成は、実施の形態2に係るゲート配線11とソース配線12とが交叉する部分の構成と同一である。図11中、図9と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0074

図11に示すように、アクティブマトリクス基板36の絶縁基板10上に、ゲート電極11a、及び容量配線13が形成されている。
ゲート絶縁膜15は、絶縁基板10、ゲート電極11aを含むゲート配線11、及び容量配線13を覆うように形成されている。ゲート絶縁膜15のゲート電極11a上に対応する部分には半導体膜16及びn+ 膜17がこの順に形成されている。層間絶縁膜14はゲート絶縁膜15を覆うように形成されている。層間絶縁膜14のゲート電極11a上、及び容量配線13上に対応する部分には、開口部Ca,Caが形成されている。

0075

本実施の形態においては、本発明に係るシロキサン組成物を含む膜14aを形成した後、パターニングするときに、レジスト塗布工程、エッチング工程、及びレジスト剥離工程が不要であるので、製造コストを下げることができる。製造時に基板の流動トラブルが生じることも抑制されている。また、エッチング工程がなくなることにより副生成物の発生がなくなり、クラック耐性が良好であるのでシロキサン組成物由来の異物も生じず、不良発生率が低下し、歩留りが良好になる。
層間絶縁膜14の透過率は90%以上であり、表示パネル3の透過率は良好である。

0076

実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る表示装置は、アクティブマトリクス基板38の層間絶縁膜22の材料が層間絶縁膜14と同様の本発明に係るシロキサン組成物を含むこと以外は、実施の形態1に係る表示モジュール2と同一の構成を有する。図12はアクティブマトリクス基板38のTFT39が設けられている部分を示す模式的断面図である。アクティブマトリクス基板38において、ゲート配線11とソース配線12とが交叉する部分の構成は、実施の形態1に係るゲート配線11とソース配線12とが交叉する部分の構成と同一である。図12中、図4と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0077

上述したように、層間絶縁膜22は、アクリル系の樹脂ではなく、層間絶縁膜14と同様のシロキサン組成物を用いて形成されている。
従って、本実施の形態においては、アクティブマトリクス基板38を構成する膜の材料、及び成膜の設備を共通化することができ、製造コストを低減化させることができ、材料の管理を容易にすることができる。

0078

実施の形態5.
本発明の実施の形態5に係る表示装置は、アクティブマトリクス基板40において、層間絶縁膜14の形成パターンが異なること以外は、実施の形態2に係る表示装置と同様の構成を有する。図13はアクティブマトリクス基板40のTFT41が設けられている部分を示す模式的断面図、図14はアクティブマトリクス基板40のゲート配線11とソース配線12とが交叉する部分を示す模式的断面図である。図13及び図14中、図9及び図10と同一部分は同一符号を付して詳細な説明を省略する。

0079

図14に示すように、アクティブマトリクス基板40のゲート配線11とソース配線12との交叉部分において、絶縁基板10上に形成されたゲート配線11と、ソース配線12との間には、ゲート絶縁膜15及び層間絶縁膜縁膜14が、絶縁基板10側からこの順に介在している。
層間絶縁膜14は、上記と同様の本発明に係るシロキサン組成物を用いてなる。

0080

アクティブマトリクス基板40においては、実施の形態2に係るアクティブマトリクス基板34と異なり、ゲート配線11,11間に対応するゲート絶縁膜15上には、層間絶縁膜14が形成されていない。また、後述するように、ゲート配線11のゲート電極11aが形成されている部分の上側には層間絶縁膜14は形成されていない。

0081

図13に示すように、アクティブマトリクス基板40の絶縁基板10上に、ゲート電極11a、及び容量配線13が形成されている。
上述したように、ゲート配線11のゲート電極11aが形成されている部分の上側には層間絶縁膜14は形成されていない。また、容量配線13の上側、及びゲート配線11と容量配線13との間にも層間絶縁膜14は形成されていない。

0082

本発明のポジ型感光性シロキサン組成物を用いる、本発明のアクティブマトリクス基板の製造方法によれば、エッチング工程を行わずに層間絶縁膜14を形成することができ、シロキサン組成物に基づく副生成物が発生せず、配線間リークの発生が抑制されるので、ゲート配線11とソース配線12との交叉部分等の、配線間容量を下げることが要求される必要最低限の部分のみに、層間絶縁膜14を設けることができる。従って、透過率を確保したい画素部分、容量を大きくしたい容量配線13の部分、開口部Ca,Caの部分には層間絶縁膜14を配しないように設計することで、アクティブマトリクス基板40を備える表示パネル3が良好な透過率を有することができる。

0083

以下に実施例、比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例、比較例により何ら限定されるものではない。

0084

<合成例>
先ず、本発明のポリシロキサンの合成例を以下に示す。なお、測定にあたって、次の装置を用いた。
GPC:HLC−8220GPC(東ソー株式会社製)
スピンコーター:MS−A100(ミカサ株式会社製)

0085

<合成例1(ポリシロキサン(Ia)の合成:アルカリ触媒合成)>
撹拌機温度計冷却管を備えた2Lのフラスコに、25質量%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)800ml、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℃にて前記フラスコ内に滴下し、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400ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物固形分濃度40質量%と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の分子量(ポリスチレン換算)をGPCにて測定したところ、質量平均分子量(以下「Mw」と略記することがある。)=2,200であった。また、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になるようにスピンコーターにより塗布し、プリベーク後5%TMAH水溶液に対する溶解速度(以下「ADR」と略記することがある。)を測定したところ、490Å/秒であった。

0086

<合成例2(ポリシロキサン(Ib)の合成:アルカリ触媒合成)>
合成例1と同様にして、25質量%TMAH水溶液54.7g、IPA800mlを仕込み、つ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℃にて前記フラスコ内に滴下し、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質量%となるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサンの分子量(ポリスチレン換算)、2.38%TMAH水溶液に対するADRを合成例1と同様にして測定したところ、Mw=1,810であり、2.38%TMAH水溶液に対するADRは、1,470Å/秒であった。

0087

<実施例1(ポジ型感光性シロキサン組成物1)>
(Ia):(Ib)=(12質量%):(88質量%)の割合で混ぜたポリシロキサン、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ジアゾナフトキノン2.8モル変性体(以下「PAC」と略す)をポリシロキサンに対して6質量%、ボロン酸系の光酸発生剤「CPI−310B」(サンアプロ社製)(以下「PAG」と略す)をポリシロキサンに対して3質量%、また界面活性剤として「KF−53」(信越化学工業株式会社製)をポリシロキサンに対して0.3質量%の混合物を固形分とし、溶剤としてPGMEA94%とガンマブチロラクトン6%との混合溶媒により固形分濃度が35%になるように調整して、感光性シロキサン組成物1を得た。

0088

この感光性シロキサン組成物1を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後ホットプレート上で100℃でプリベークし、2.3μmの膜厚になるように調整した。プリベーク後、ステッパの「FX−604」(NA=0.1:株式会社ニコン製)のg、h線露光機を用い、450mJ/cm2で露光し、2.38%TMAH水溶液で室温にて100秒の現像後、純水によるリンスを行った。その後、露光機として「PLA−501F」(キヤノン株式会社製)を用いて2000mJ/cm2で全面露光することにより、膜中の残存PACのブリーチングを行った。ホットプレートを用いて空気中230℃で30分間キュアして硬化膜を作製した。硬化後の最終膜厚は、2.1μmであった。その後、SEM観察を行うことにより、「FX−604」の装置の解像限界である、3μmのコンタクトホール(前記開口部)パターンが抜けていることが確認された。ここで、コンタクトホール形成可否は、マスクのコンタクトホール設計の80%以上のボトムコンタクトの形成で判断した。

0089

透過率測定用の試験体は、以下の手順で作製した。同シロキサン組成物1をガラス(「イーグルXG」、厚さ0.7mm:コーニング社製)上にスピンコートにて塗布し、塗布後ホットプレート上で100℃でプリベークし、2.3μmの膜厚になるように調整した。2.38%TMAH水溶液で室温にて100秒の現像後、純水によるリンスを行った。その後、「PLA−501F」を用いて2000mJ/cm2で全面露光することにより、膜中の残存PACのブリーチングを行った。ホットプレートを用いて空気中230℃で30分間キュアして硬化膜を作製した。その後、ホットプレートを用いて空気中で300℃で1時間の熱履歴を加えた。SEM観察によりキュア後と熱履歴後の平均膜厚をそれぞれ求めたところ、2.10μm(膜べり無)で変化はなかった。

0090

光透過率の測定は、分光光度計として「U−4000」(株式会社日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、ガラスのみを測定してリファレンスとした。次に透過率測定用の試験体を測定し、膜厚2μmあたりの波長400nmでの光透過率を求めたところ、97%であった。

0091

<実施例2(ポジ型感光性シロキサン組成物2)>
PACをポリシロキサンに対し6質量%から9質量%に変更した以外、実施例1と同様に感光性シロキサン組成物2を得た。
実施例1と同様に基板に塗布し、パターンを形成し、パターンの解像性を確認したところ、5μmのコンタクトホールパターンが残渣なく抜けていることが確認された。また、実施例1と同様に光透過率を測定し、膜厚2μmあたりの波長400nmでの光透過率を求めたところ、92%であった。また、実施例1と同様に平均膜厚を求めたところ、2.17μmから2.10μmに減少し、膜べりは3.2%であった。

0092

<比較例1(ポジ型感光性シロキサン組成物3)>
PAGを添加しない以外、実施例1と同様に感光性シロキサン組成物3を得た。
実施例1と同様に基板に塗布しパターンを形成し、パターンの解像性を確認したところ、20μmのコンタクトホールを形成することができなかった。現像直後は、実施例1と同様に3μmのコンタクトホールのパターンが確認できることから、230℃の加熱硬化時にパターンが熱フローして、コンタクトホールが塞がったと考えられる。また、実施例1と同様に光透過率を測定し、膜厚2μmあたりの波長400nmでの光透過率を求めたところ、97%であった。また、実施例1と同様に平均膜厚を求めたところ、2.16μmから2.09μmに減少し、膜べりは3.2%であった。

0093

<比較例2(ポジ型感光性シロキサン組成物4)>
PAGを添加せず、PACをポリシロキサンに対して6質量%から12質量%に変更した以外、実施例1と同様に感光性シロキサン組成物4を得た。
実施例1と同様に基板に塗布しパターンを形成し、パターンの解像性を確認したところ、5μmのコンタクトホールパターンが抜けていることが確認された。また、実施例1と同様に光透過率を測定し、膜厚2μmあたりの波長400nmでの光透過率を求めたところ、87%であった。また、実施例1と同様に平均膜厚を求めたところ、2.17μmから2.09μmに減少し、膜べりは3.7%であった。

0094

以上の実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2より、実施例1、実施例2のポジ型感光性シロキサン組成物は良好な耐熱性を有し、高感度、高精細にパターンを形成することができることが確認された。

実施例

0095

なお、本発明は上述した実施の形態1〜5の内容に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

0096

1テレビジョン受信機
2表示モジュール(表示装置)
3表示パネル(表示装置)
30、34、36、38、40アクティブマトリクス基板
10絶縁基板
11ゲート配線
11aゲート電極
12ソース配線
13容量配線
14層間絶縁膜
15ゲート絶縁膜
16半導体膜
17 n+ 膜
18ソース電極
19ドレイン電極
20容量電極
21パッシベーション膜
22 層間絶縁膜
23画素電極
25、35、37、39、41 TFT
Ca、Cb開口部
31対向基板
32 液晶層

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