用于形成有机绝缘薄膜的组合物和由这种组合物形成的有机绝缘薄膜制造技术

本发明专利技术公开了用于形成有机绝缘薄膜的组合物和由这种组合物形成的有机绝缘薄膜。所述的组合物包括具有马来酰亚胺结构的绝缘聚合物、交联剂和光酸发生剂以便形成交联结构。有机绝缘薄膜对随后光刻过程中使用的有机溶剂有优异的耐化学性并能提高晶体管的电性能。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于形成有机绝缘薄膜的组合物和由这种组合物形成的有机绝缘薄膜。更具体地说，本专利技术涉及用于形成交联有机绝缘薄膜以便在形成有机绝缘薄膜后对光刻过程中使用的有机溶剂具有优异耐化学性的组合物，和由这种组合物形成的有机绝缘薄膜。相关技术描述由于作为能表现出半导体特性的共轭有机聚合物的多炔得到发展，因此已积极地研究将有机半导体在各种应用例如功能电子和光学器件中作为新型电和电子材料，由于在各种合成方法方面，容易成型为纤维和薄膜，优良的柔性，高传导性和低制造成本。在使用这些导电性聚合物制造的器件中，从1980年代就进行了使用有机材料作为半导体活性层制造有机薄膜晶体管的研究。关于这方面，目前在全世界内都在积极地进行大量研究。有机薄膜晶体管在结构上与硅(Si)薄膜晶体管基本相同，但在使用有机材料取代硅(Si)作为半导体材料方面存在巨大差异。另外，这类有机薄膜晶体管还有优势在于它们能通过环境压力下的印刷工艺和通过进一步使用塑料作为衬底的卷装进出工艺来制造，取代了常规硅工艺如等离子增强化学汽相沉积(CVD)，这比硅薄膜晶体管在经济上有优势。预期有机薄膜晶体管能用于智能卡与存货标签中使用的发光显示和塑料芯片的传动装置，并在性能上比得上α-Si薄膜晶体管。有机薄膜晶体管的性能取决于有机活性层的结晶程度、衬底和有机活性层之间界面处的充电特性、载流子注入到源/漏电极和有机活性层之间界面的能力。已有大量试验提高有机薄膜晶体管的性能。具体地说，在降低阈电压的努力中，已使用具有高介电常数的绝缘体例如铁电绝缘体如BaxSr1-xTiO3(钛酸锶钡(BST))、Ta2O5、Y2O3、TiO2等和无机绝缘体如PbZrxTi1-xO3(PZT)、Bi4Ti3O12、BaMgF4、SrBi2(Ta1-xNbx)2O9、Ba(Zr1-xTix)O3(BZT)、BaTiO3、SrTiO3、Bi4Ti3O12等作为无机绝缘薄膜材料(美国专利5946551)。但是，这些无机氧化物材料在加工方面并不比常规硅材料有任何优势。对于有机绝缘薄膜材料，已使用聚酰亚胺、BCB(苯并环丁烯)、光丙烯酰基等(美国专利6232157)。但是，由于这些有机绝缘薄膜未表现出超过无机绝缘薄膜的令人满意的器件特性，因此它们难于适用于替代无机绝缘薄膜。为解决这些问题，韩国专利申请2002-59061描述了具有能大幅度提高有机薄膜晶体管性能的马来酰亚胺共聚物结构的绝缘聚合物。但是，仍然存在有机绝缘聚合物可能会溶解到随后光刻过程中使用的有机溶剂中的问题。因此，本专利技术人提出一种通过UV辐照并退火交联剂和光酸发生剂的混合物来制备有机绝缘体的方法。同样地，Infineon Technology尝试通过混合PVP与聚三聚氰胺-共-甲醛来提高随后过程中的耐化学性。但是，这种尝试由于需要约200℃的高温以交联PVP而局限到塑料衬底应用上(Journal of Applied Physics 2003，93，2977& Applied Physics Letter 2002，81，289)。专利技术概述因此，鉴于上述问题进行了本专利技术，本专利技术的一个特征是提供对随后光刻过程中使用的有机溶剂具有优异耐化学性的有机绝缘薄膜。因此，当使用该有机绝缘薄膜制造晶体管时，能提高晶体管的电性能，同时使形成微图(micropattern)形成为可能。根据本专利技术的特征，提供一种用于形成有机绝缘薄膜的组合物，包括(i)用下面式1或2表示的有机绝缘聚合物式1 其中取代基R’各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基或烷氧基、C6～30芳基或C3～30杂芳基，所述的芳基或杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；n为0.1和1之间的实数；m为0和0.9之间的实数；并且n和m的和为1，或式2 其中R为C6～30芳基或C3～30杂芳基，所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；取代基R”各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基或烷氧基、C6～30芳基或C3～30杂芳基，所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代，条件是至少一个R”为羟基；n为0.1和0.9之间的实数；m为0.1和0.9之间的实数；并且n和m的和为1；(ii)交联剂；(iii)光酸发生剂；和(iv)溶剂。根据本专利技术的特征，还提供一种通过涂敷组合物然后UV辐照和退火形成的有机绝缘薄膜。根据本专利技术的特征，又提供一种包括衬底、栅电极、栅绝缘薄膜、有机活性层和源-漏电极的有机薄膜晶体管，其中使用有机绝缘薄膜作为栅绝缘薄膜。附图简述从以下结合附图的详细描述中将能更清楚地理解本专利技术的上述和其它目的、特征和优点，其中附图说明图1a和1b为普通有机薄膜晶体管结构的横截面示意图；图2为根据本专利技术实施例1制造的器件的电流转移特性图；图3为根据本专利技术实施例1制造的器件的电荷迁移率图；图4为根据本专利技术对比实施例1制造的器件的电流转移特性图；和图5为根据本专利技术对比实施例1制造的器件的电荷迁移率图。优选实施方案描述下文中，将更详细地介绍本专利技术。用下面的式1或2表示本专利技术的组合物中包含的有机绝缘聚合物 其中取代基R’各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基或烷氧基、C6～30芳基或C3～30杂芳基，所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；n为0.1和1之间的实数；m为0和0.9之间的实数；并且n和m的和为1，或 其中R为C6～30芳基或C3～30杂芳基，所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；取代基R”各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基或烷氧基、C6～30芳基或C3～30杂芳基，所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代，条件是至少一个R”为羟基；n为0.1和0.9之间的实数；m为0.1和0.9之间的实数；并且n和m的和为1。除了有机绝缘聚合物外，本专利技术的组合物还包括交联剂和光酸发生剂以便在退火和UV辐照时引起交联反应以形成有机绝缘薄膜。本专利技术组合物中包含的交联剂为退火时能引起交联反应的材料。本专利技术中使用的交联剂的具体例子包括环氧树脂；酚树脂；三聚氰铵树脂(melamine resins)；聚丙烯酸；有机酸如乙酸、草酸、丁酸、酒石酸、辛酸、油酸、邻苯二甲酸、偏苯三酸、甲苯磺酸、苯乙烯磺酸等；胺化合物如丁胺、辛胺、月桂胺、二丁胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二乙撑三胺、三乙撑四胺、olecylamine、环己胺、苄胺、二乙基氨基丙胺、亚二甲苯基二胺、三乙撑二胺、胍、二苯基胍、4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、吗啉、N-甲基吗啉、2-乙基-4-甲基咪唑、1，8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7、咪唑等；和酐如马来酐、邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、十二烷基琥珀酸酐、均苯四酸酐、氯菌酸酐(chlorendric anhydride)等。可单独使用这些交联剂，或联合其两种或多种使用。以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成有机绝缘薄膜的组合物，包括：（ｉ）用下面式１或２表示的有机绝缘聚合物：＊＊＊（１）其中取代基Ｒ’各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、Ｃ↓［１～１２］烷基或烷氧基、Ｃ↓［６～３０］芳基或Ｃ↓［３～３ ０］杂芳基，并且所述的芳基或杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、Ｃ↓［１～１２］烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；ｎ为０．１和１之间的实数；ｍ为０和０．９之间的实数；并且ｎ和ｍ的和为１，或＊＊＊（２）其中Ｒ为Ｃ↓［６ ～３０］芳基或Ｃ↓［３～３０］杂芳基，并且所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自Ｃ↓［１～１２］烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；取代基Ｒ”各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、Ｃ↓［１～１２］烷基或烷氧基、Ｃ↓［６～３０］芳基或Ｃ↓［３～３０］杂芳基，并且所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、Ｃ↓［１～１２］烷基和烷氧基和胺基中的基团取代，条件是至少一个Ｒ”为羟基；ｎ为０．１和０．９之间的实数；ｍ为０．１和０．９之间的实数；并且ｎ和ｍ的和为１；（ｉｉ）交 联剂；（ｉｉｉ）光酸发生剂；和（ｉｖ）溶剂。...

【技术特征摘要】
KR 2003-12-11 90309/031.一种用于形成有机绝缘薄膜的组合物，包括(i)用下面式1或2表示的有机绝缘聚合物 其中取代基R’各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基或烷氧基、C6～30芳基或C3～30杂芳基，并且所述的芳基或杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；n为0.1和1之间的实数；m为0和0.9之间的实数；并且n和m的和为1，或 其中R为C6～30芳基或C3～30杂芳基，并且所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代；取代基R”各自独立地为氢原子、羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基或烷氧基、C6～30芳基或C3～30杂芳基，并且所述的芳基和杂芳基可被至少一个选自羟基、酯基、酰胺基、C1～12烷基和烷氧基和胺基中的基团取代，条件是至少一个R”为羟基；n为0.1和0.9之间的实数；m为0.1和0.9之间的实数；并且n和m的和为1；(ii)交联剂；(iii)光酸发生剂；和(iv)溶剂。2.根据权利要求1的组合物，其中以100重量份有机绝缘聚合物计，交联剂的使用量为10～80重量份，光酸发生剂的使用量为0.1～10重量份。3.根据权利要求1的组合物，其中交联剂为至少一种选自聚丙烯酸、环氧树脂、酚树脂、三聚氰铵树脂、有机酸、胺化合物和酐中的化合物。4.根据权利要求1的组合物，其中光酸发生剂为离子光酸发生剂、非离子光酸发生剂或聚合光酸发生剂。5.根据权利要求1的组合物，其中离子光酸发生剂选自用下面式3至10表示的物质 其中R1、R2和R3各自独立地为直链或支链C1～6烷基、苯基或取代的苯基烷基；X为直链的、支链的或环状的C1～8烷基磺酸根、全氟烷基磺酸根、萘基磺酸根、10-樟脑磺酸根、苯基磺酸根、甲苯基磺酸根、二氯苯基磺酸根、三氯苯基磺酸根、三氟甲基苯基磺酸根、Cl、Br、SbF6、BF4、PF6或AsF6； 其中X为直链的、支链的或环状的C1～8烷基磺酸根、全氟烷基磺酸根、萘基磺酸根、10-樟脑磺酸根、苯基磺酸根、甲苯基磺酸根、二氯苯基磺酸根、三氯苯基磺酸根、三氟甲基苯基磺酸根、F、Cl、Br、SbF6、BF4、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑银贞，具本原，金周永，姜仁男，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]