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公開番号2024108122
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-09
出願番号2023208971
出願日2023-12-12
発明の名称半導体素子、その製造方法、それを用いた回路、無線通信装置、薄膜トランジスタアレイおよびセンサ
出願人東レ株式会社
代理人
主分類H01L 29/786 20060101AFI20240802BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】素子の連続動作安定性と絶縁層の加工安定性を両立する半導体素子を提供する。
【解決手段】少なくとも、基板と、第1電極、第2電極と、第1電極および第2電極の両方に接する半導体層と、半導体層に接する絶縁層と、半導体層に対して絶縁層とは反対側で絶縁層と接する第3電極と、を備えた半導体素子であって、絶縁層が、ポリシロキサン及び下記一般式(1)等で表される化合物を含有する。
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一般式(1)中、Xはフルオロ基を置換基として有するアルキル基、アルケニル基、アルキニキル基又はシクロアルキル基を表す。R¹又はR²は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。R¹を複数有する場合、R¹は互いに同じでも異なっていてもよい。R²を複数有する場合、R²は互いに同じでも異なっていてもよい。aは0～2の整数を表す。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも、基板と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極および第２電極の両方に接する半導体層と、前記半導体層に接する絶縁層と、前記半導体層に対して前記絶縁層とは反対側で前記絶縁層と接する第３電極と、を備えた半導体素子であって、
前記絶縁層が、ポリシロキサンと、下記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物とを含有することを特徴とする、半導体素子。
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2024108122000008.tif
29
152
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2024108122000009.tif
29
152
（一般式（１）および（２）中、Ｘは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはシクロアルキル基を表し、かつ、フルオロ基を置換基として有する。Ｒ
１
およびＲ
２
は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。Ｒ
１
を複数有する場合、複数のＲ
１
は互いに同じでも異なっていてもよい。Ｒ
２
を複数有する場合、複数のＲ
２
は互いに同じでも異なっていてもよい。ａは０～２の整数を表す。ｂは０または１を表す。）
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記一般式（１）および（２）におけるＸが、フルオロ基を置換基として有するアルキル基である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記一般式（１）および（２）におけるＸが、末端にトリフルオロメチル基を有するアルキル基である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記一般式（１）におけるａが０であり、前記一般式（２）におけるｂが０である、請求書１に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記絶縁層における前記一般式（１）または（２）で表される化合物の含有量が０．０５重量％以上５重量％以下である、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項６】
前記ポリシロキサンが下記一般式（３）で表される構造単位を少なくとも有する、請求項１に記載の半導体素子。
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2024108122000010.tif
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152
（一般式（３）中、Ａは、カルボキシル基、スルホ基、チオール基、フェノール性水酸基またはそれらの誘導体を少なくとも二つ含む有機基を表す。ただし、前記誘導体が、前記カルボキシル基、スルホ基、チオール基およびフェノール性水酸基のうちの二つによる環状縮合構造である場合は、Ａは当該環状縮合構造を少なくとも一つ有する有機基を表す。Ｒ
３
およびＲ
４
は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基またはシリル基を表す。Ｒ
３
を複数有する場合、複数のＲ
３
は互いに同じでも異なっていてもよい。Ｒ
４
を複数有する場合、複数のＲ
４
は互いに同じでも異なっていてもよい。ｎは０または１を表す。）
【請求項７】
前記一般式（３）におけるｎが０である、請求項６に記載の半導体素子。
【請求項８】
前記絶縁層が無機酸化物粒子を含有する、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項９】
前記半導体層がナノカーボンを含有する、請求項１に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記ナノカーボンがカーボンナノチューブである、請求項９に記載の半導体素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、その製造方法、それを用いた回路、無線通信装置、薄膜トランジスタアレイおよびセンサに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、低コスト、大面積、フレキシブル、ベンダブルな電子デバイスの実現を目指して、インクジェット技術やスクリーン印刷などの塗布技術が適用できる、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やグラフェン、有機半導体、酸化物半導体等の半導体材料を用いた電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）が盛んに検討されている。電子デバイスとしては、例えば、ディスプレイ、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）技術を用いた無線通信装置、センサなどが挙げられ、それらのＩＣチップ内の論理回路やセンサ部などにＦＥＴが使用される。
【０００３】
そのＦＥＴの構成部材の１つである絶縁層は、ゲート絶縁層として機能する場合、しきい値電圧やサブスレッショルドスイングなどのトランジスタ特性に関係する重要な部材として知られる。また、ＦＥＴを組み合わせて回路として用いる場合、ＦＥＴを連続動作させた際の動作安定性が重要な項目として挙げられる。ＦＥＴを連続動作させた際の動作が不安定な場合、誤った信号処理がされてしまい、回路として正しく機能しなくなる。ＦＥＴの動作安定性は絶縁層内部や絶縁層／半導体層界面のキャリアトラップなどに大きく影響されるため、絶縁層は重要な役割を担う。
【０００４】
一方、上述のようにＦＥＴを組み合わせて回路を形成する場合、絶縁層の上部と下部に存在する電極を導通させるために、絶縁層にコンタクトホールを設ける必要がある。このようなホールパターンを設ける方法として、フォトリソグラフィーによりパターン形成可能な感光性樹脂組成物を絶縁層として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１８／０９７０４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、特定の構造を有するポリシロキサンを用いることで良好な半導体素子の特性や絶縁層のパターン加工性に関する開示はあるものの、半導体素子を連続動作させた際の動作安定性と絶縁層の加工安定性との両立にさらなる改善の余地があった。
【０００７】
そこで本発明は、半導体素子の連続動作安定性と絶縁層の加工安定性とを両立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明は、以下の構成をとる。
［１］少なくとも、基板と、第１電極と、第２電極と、前記第１電極および第２電極の両方に接する半導体層と、前記半導体層に接する絶縁層と、前記半導体層に対して前記絶縁層とは反対側で前記絶縁層と接する第３電極と、を備えた半導体素子であって、
前記絶縁層が、ポリシロキサンと、下記一般式（１）または一般式（２）で表される化合物とを含有することを特徴とする、半導体素子。
【０００９】
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【００１０】
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（【００１１】以降は省略されています）

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