JP2003518756A - Solution processing - Google Patents

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Abstract

(57)【要約】 複数の領域に導電性材料あるいは半導電性材料を含む電子素子を基板上に形成する方法であって、この素子の動作は、第1の領域から第2の領域への電流を使用し、この方法は、この材料を液体と混合することによって混合物を形成し、この基板の第1の領域の第1のゾーンと、この基板の第2の領域の第2のゾーンであって、この第1のゾーンがこの第2のゾーンよりも大きいこの混合物に対する撥水性を有することと、この第1の領域だけこの第2の領域から離隔されたこの基板の第3の領域の第3のゾーンとを含む閉じ込め構造をこの基板上に形成することであって、この第1のゾーンがこの第3のゾーンよりも大きいこの混合物に対する撥水性を有することと、この基板の上にこの混合物を塗布することによってこの材料をこの基板上に付着することとを含み、それによってこの付着された材料が、この素子のこの第1および第2の領域を規定し、かつこの第1のゾーンの相対的な撥水性によってその平面で電気的に分離される領域を離隔され、かつこの付着された材料の離隔された領域間に第1のゾーンを横切る電流に抵抗するようにこの基板の第1の領域がないようにこの第1のゾーンの相対的な撥水性によって制限できる。 (57) [Summary] A method for forming an electronic device including a conductive material or a semiconductive material in a plurality of regions on a substrate, wherein the operation of the device is performed from the first region to the second region. Using an electric current, the method forms a mixture by mixing the material with a liquid and forming a mixture in a first zone of a first region of the substrate and a second zone of a second region of the substrate. Wherein the first zone has a greater water repellency for the mixture than the second zone, and the third zone of the substrate separated from the second zone by the first zone. Forming a confinement structure on the substrate including a third zone, wherein the first zone has a greater water repellency for the mixture than the third zone, and This material is applied by applying this mixture. Depositing on the substrate, whereby the deposited material defines the first and second regions of the device, and the first zone's relative water repellency causes The first region of the substrate is isolated such that the first region of the substrate is spaced apart from the electrically isolated regions in a plane and resists current across the first zone between the spaced regions of the deposited material. It can be limited by the relative water repellency of the first zone.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明は、溶液処理された素子およびそのような素子を形成する方法に関する
ものである。
The present invention relates to solution-processed devices and methods of forming such devices.

【0002】 半導電性共有ポリマー薄膜トランジスタ(TFT)は、最近、プラスティック基
板上に集積された安価な、論理回路(C. Dury, et. al., APL73, 108(1998))およ
び高解像度アクティブマトリックスディスプレイの光電集積回路およびピクセル
トランジスタスイッチ(H. Sirringhaus, et al., Science 280, 1741(1998), A.
Dodabalapur, et al.,Appl. Phys. Lett. 73, 142(1998))の応用により、関心
が持たれるようになった。ポリマー半導体および無機金属電極ならびにゲート誘
電層を有する構成のテスト素子では、高性能TFTが実証された。アモルファスシ
リコンTFTの性能に匹敵できる最高の0.1cm2/Vsおよび106〜108のオ
ン−オフ電流比の電荷キャリア移動性に到達した(H. Sirringhous, et al., Adv
ance in Solid State Physics 39, 101(1999))。
Semi-conducting co-polymer thin film transistors (TFTs) have recently been developed for inexpensive, logic circuits (C. Dury, et. Al., APL73, 108 (1998)) and high resolution active matrix integrated on plastic substrates. Optoelectronic integrated circuits and pixel transistor switches for displays (H. Sirringhaus, et al., Science 280, 1741 (1998), A.
With the application of Dodabalapur, et al., Appl. Phys. Lett. 73, 142 (1998)), interest has grown. High performance TFTs have been demonstrated in test devices constructed with polymer semiconductor and inorganic metal electrodes and gate dielectric layers. The highest charge carrier mobility of 0.1 cm 2 / Vs and on-off current ratio of 10 6 to 10 8 comparable to that of amorphous silicon TFT was reached (H. Sirringhous, et al., Adv.
ance in Solid State Physics 39, 101 (1999)).

【0003】 共役のポリマー半導体の薄い素子特性膜は、有機溶剤中において、ポリマーの
溶液を被覆することによって基板上に形成することができる。したがって、この
技術は、理想的には、安価で、領域が広く、可撓性のプラスティック基板に対し
て化学反応を起こさない溶液処理に適している。潜在的なコストおよび処理の容
易さといった長所を十分利用するために、半導電性層、誘電層ならびに導電電極
および内部接続部を含む素子の全構成要素が溶液から析出されることが望ましい
A thin device characteristic film of a conjugated polymer semiconductor can be formed on a substrate by coating a solution of the polymer in an organic solvent. Therefore, this technique is ideally suited for solution processing, which is inexpensive, has a large area, and does not undergo a chemical reaction with a flexible plastic substrate. In order to take full advantage of potential costs and ease of processing, it is desirable that all components of the device, including the semiconductive layer, dielectric layer and conductive electrodes and interconnects, be deposited from solution.

【0004】 全ポリマーTFT素子および回路を製造するために、下記の主要な問題が解決さ
れねばならない。 − 多層構造の一貫性:次の半導電性層、絶縁層および/または導電性層の溶液
塗布中に、その下にある層は、次の層の析出のために使用される溶剤によって溶
解または膨張されるべきでない。もしも溶剤が下にある層の中に混入された場合
、一般的にその層の特性の劣化を引き起こす膨張が生じる。 − 電極の高分解能パターン化:明確に規定された内部接続部およびチャネル長
L≦10μmを有するTFTチャネルを形成するために導電体層をパターン化する
必要がある。 − TFT回路を製造するために、垂直内部接続領域(ビアホール)は、素子の異
なる複数の層における複数の電極を電気的に接続するように形成される必要があ
る。
In order to manufacture all-polymer TFT devices and circuits, the following main problems must be solved. -Consistency of the multilayer structure: during the solution application of the next semiconductive layer, insulating layer and / or conductive layer, the layer below it is dissolved by the solvent used for the deposition of the next layer or Should not be inflated. If the solvent is incorporated into the underlying layer, swelling will generally occur which causes deterioration of the properties of that layer. High resolution patterning of electrodes: It is necessary to pattern the conductor layer to form TFT channels with well defined interconnects and channel length L ≦ 10 μm. In order to manufacture a TFT circuit, vertical interconnection regions (via holes) need to be formed to electrically connect the electrodes in the different layers of the device.

【0005】 WO 99/10939 A2では、素子の次の層を析出するに先立って、溶液処理された層
を不溶性の状態に変換することによって、全てがポリマーのTFTを製造する方法
が実証されている。これは、下にある層の溶解および膨張の問題を解決している
。しかしながら、この問題は、使用できる半導電性材料の選択を、小さく、かつ
いくつかの点で望ましくない種類の前駆体ポリマーに限定してしまう。さらに、
誘電体ゲート絶縁層の架橋結合は、誘電体層を貫通するビアホールの製造を困難
にするので、機械的パンチングのような技術が使用されている(WO 99/10939 A1)
WO 99/10939 A2 demonstrates a method for producing an all-polymeric TFT by converting the solution-treated layer to an insoluble state prior to depositing the next layer of the device. There is. This solves the problems of dissolution and swelling of the underlying layers. However, this problem limits the choice of semiconducting materials that can be used to small and in some respects undesirable precursor polymers. further,
Techniques such as mechanical punching are used because cross-linking of the dielectric gate insulation layer makes it difficult to fabricate via holes through the dielectric layer (WO 99/10939 A1).
.

【0006】 本発明の1つの態様によれば、複数の領域に導電性材料あるいは半導電性材料
を含む電子素子を基板上に形成する方法が提供され、この素子の動作は、第1の
領域から第2の領域への電流を使用し、この方法は、この材料を液体と混合する
ことによって混合物を形成し、この基板の第1の領域の第1のゾーンと、この基
板の第2の領域の第2のゾーンであって、この第1のゾーンはこの第2のゾーン
よりも大きいこの混合物に対する撥水性を有することと、この第1の領域だけこ
の第2の領域から離隔されたこの基板の第3の領域の第3のゾーンとを含む閉じ
込め構造をこの基板上に形成することであって、この第1のゾーンはこの第3の
ゾーンよりも大きいこの混合物に対する撥水性を有することと、この基板の上に
この混合物を塗布することによってこの材料をこの基板上に付着することとを含
み、それによってこの付着された材料は、この素子のこの第1および第2の領域
を規定し、かつこの第1のゾーンの相対的な撥水性によってその平面で電気的に
分離される領域を離隔され、かつこの付着された材料の離隔された領域間にこの
第1のゾーンを横切る電流に抵抗するようにこの基板のこの第1の領域がないよ
うにこの第1のゾーンの相対的な撥水性によって制限できる。
According to one aspect of the invention, there is provided a method of forming an electronic device on a substrate, the device comprising a conductive material or a semi-conductive material in a plurality of regions, the operation of the device comprising: To a second region, the method forms a mixture by mixing the material with a liquid to form a mixture in the first zone of the first region of the substrate and the second zone of the substrate. A second zone of the region, the first zone having greater water repellency to the mixture than the second zone, and the first region being separated from the second region by only the first region. Forming a confinement structure on the substrate including a third zone in a third region of the substrate, the first zone having greater water repellency to the mixture than the third zone. And this mix on this board Depositing the material on the substrate by applying an object, whereby the deposited material defines the first and second regions of the device and the first zone. Of the substrate to separate the electrically isolated regions in its plane by the relative water repellency of the substrate and to resist the current flow across the first zone between the separated regions of the deposited material. The absence of this first region can be limited by the relative water repellency of this first zone.

【0007】 本発明の他の態様によれば、複数の領域に導電性材料あるいは半導電性材料を
含む電子スイッチング素子を基板上に形成する方法が提供され、この方法は、こ
の材料と液体とを混合することによって混合物を形成し、この基板の第1の領域
の第1のゾーンと、この基板の第2の領域の第2のゾーンであって、この第1の
ゾーンはこの第2のゾーンよりも大きいこの混合物に対する撥水性を有すること
と、この第1の領域だけこの第2の領域から離隔されたこの基板の第3の領域の
第3のゾーンとを含む閉じ込め構造をこの基板上に形成することであって、この
第1のゾーンはこの第3のゾーンよりも大きいこの混合物に対する撥水性を有す
ることと、この基板の上にこの混合物を塗布することによってこの材料をこの基
板上に付着することとを含み、それによってこの付着された材料は、この第1お
よび第3のゾーンの相対的な撥水性によってこの第2のゾーンに制限できる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of forming an electronic switching element including a conductive material or a semiconductive material in a plurality of regions on a substrate, the method comprising: To form a mixture, the first zone of the first region of the substrate and the second zone of the second region of the substrate, the first zone being the second zone. A confinement structure on the substrate having a water repellency to the mixture that is greater than the zone and a third zone on a third region of the substrate separated from the second region by the first region. The first zone has a greater water repellency to the mixture than the third zone, and the material is applied to the substrate by applying the mixture onto the substrate. Attached to And the deposited material can thereby be restricted to the second zone by the relative water repellency of the first and third zones.

【0008】 第2および第3の領域間の第1の領域の幅は、適度には20μmよりも小さく
、好ましくは10μmよりも小さい。離隔された領域に形成された材料は、適度
にはトランジスタのソース電極およびドレイン電極を形成する。
The width of the first region between the second and third regions is reasonably smaller than 20 μm, preferably smaller than 10 μm. The material formed in the separated regions suitably forms the source and drain electrodes of the transistor.

【0009】 この方法は、適度には離隔領域間の空間に他の材料を付着するステップを含む
。離隔領域間の空間に付着される他の材料は、トランジスタのチャネルを形成し
てもよい。第1の材料は、導電性であってもよく、他の材料は半導電性であって
もよい。この他の材料はポリマー材料であってもよい。他の材料は、溶液、第1
のゾーンによって実質的に撥水されない液体の溶液から付着されてもよい。
The method suitably comprises depositing another material in the space between the spaced regions. Other materials deposited in the spaces between the isolated regions may form the channel of the transistor. The first material may be conductive and the other material may be semi-conductive. This other material may be a polymeric material. Other materials are solutions, first
May be applied from a solution of a liquid that is substantially non-repellent by the zones of.

【0010】 第2のゾーンの幅は、適度には20μmよりも小さい。この第2のゾーンの幅
は、適度には10μmよりも小さい。第2のゾーンに付着された材料は適度には
導電性である。このような材料は、適度には内部接続部を形成する。
The width of the second zone is reasonably smaller than 20 μm. The width of this second zone is reasonably smaller than 10 μm. The material deposited in the second zone is reasonably conductive. Such materials form reasonably internal connections.

【0011】 トランジスタのゲート電極とソース電極およびドレイン電極のそれぞれとの間
の重複領域の幅は好ましくは20μmよりも小さい。
The width of the overlap region between the gate electrode of the transistor and each of the source and drain electrodes is preferably smaller than 20 μm.

【0012】 トランジスタのゲート電極とソース電極およびドレイン電極のそれぞれとの間
の重複領域の幅は好ましくは10μmよりも小さい。
The width of the overlap region between the gate electrode of the transistor and each of the source electrode and the drain electrode is preferably smaller than 10 μm.

【0013】 基板の表面は、自己組み立て単層によって与えられてもよく、第1および第2
のゾーンの少なくとも1つは自己組み立て単層のパターン化によって規定されて
もよい。
The surface of the substrate may be provided by a self-assembled monolayer, the first and second surfaces
At least one of the zones may be defined by patterning the self-assembled monolayer.

【0014】 自己組み立て単層をパターン化するステップは、シャドウマスクを通る光にさ
らすことによって実行されてもよい。
The step of patterning the self-assembled monolayer may be performed by exposing it to light through a shadow mask.

【0015】 自己組み立て単層をパターン化するステップは、基板を軟らかいスタンプと接
触させることによって実行されてもよい。
The step of patterning the self-assembled monolayer may be performed by contacting the substrate with a soft stamp.

【0016】 第1および第2のゾーンは、平面構造部材上に付着される層の露光表面上に形
成されてもよい。
The first and second zones may be formed on the exposed surface of the layer deposited on the planar structure.

【0017】 第1の領域の混合物の接触角は、適度には20°、40°あるいは80°だけ
第2の領域の混合物の接触角よりも大きい。
The contact angle of the mixture in the first region is suitably larger than the contact angle of the mixture in the second region by 20 °, 40 ° or 80 °.

【0018】 基板の表面は、自己組み立て単層によって与えられ、第1および第2のゾーン
の少なくとも1つは自己組み立て単層のパターン化によって規定される前述の請
求項のいずれかに記載の方法。
The method according to any of the preceding claims, wherein the surface of the substrate is provided by a self-assembled monolayer and at least one of the first and second zones is defined by patterning the self-assembled monolayer. .

【0019】 自己組み立て単層をパターン化するステップは、適度にはシャドウマスクを通
る光にさらすことによって実行される。
The step of patterning the self-assembled monolayer is suitably carried out by exposing it to light passing through a shadow mask.

【0020】 自己組み立て単層をパターン化するステップは、基板を軟らかいスタンプと接
触させることによって実行される。
The step of patterning the self-assembled monolayer is performed by contacting the substrate with a soft stamp.

【0021】 基板の表面は、非極性材料によって与えられ、第1および第2のゾーンの少な
くとも1つは非極性ポリマーの表面処理によって規定される前述の請求項のいず
れかに記載の方法。
A method according to any of the preceding claims, wherein the surface of the substrate is provided by a non-polar material and at least one of the first and second zones is defined by a surface treatment of a non-polar polymer.

【0022】 この非極性材料はポリイミドであってもよい。[0022]   This non-polar material may be polyimide.

【0023】 この方法は、ポリイミドの分子アライメントを促進するためにポリイミドを機
械的にこするかあるいはその他表面処理するステップを含んでもよい。
The method may include mechanically rubbing or otherwise surface treating the polyimide to promote molecular alignment of the polyimide.

【0024】 この方法は、ポリイミドの分子アライメントを推進するためにポリイミドを光
学的に処理するステップを含んでもよい。
The method may include optically treating the polyimide to drive molecular alignment of the polyimide.

【0025】 表面処理はエッチングであってもよい。表面処理はプラズマ処理であってもよ
い。このプラズマは好ましくは四弗化炭素および/または酸素プラズマである。
The surface treatment may be etching. The surface treatment may be plasma treatment. This plasma is preferably a carbon tetrafluoride and / or oxygen plasma.

【0026】 この表面処理は紫外線光にさらすことを含んでもよい。[0026]   This surface treatment may include exposure to ultraviolet light.

【0027】 好ましくは、このゾーンの1つは第2のゾーンである。[0027]   Preferably, one of this zone is the second zone.

【0028】 第1のゾーンは、半導電性材料あるいは導電性材料の整列分子構造を誘起して
もよいし、あるいは誘起できてもよい。
The first zone may or may be capable of inducing an ordered molecular structure of a semiconducting material or a conducting material.

【0029】 第1のゾーンは、最も好ましくは、導電性ポリマーあるいは半導電性ポリマー
にポリマーチェーンのアライメントを誘起できる。
The first zone is most preferably capable of inducing polymer chain alignment in the conducting or semiconducting polymer.

【0030】 第1のゾーンは、適度には第1のゾーンの上に付着されるポリマー材料のチェ
ーンのアライメントを誘起できる。
The first zone can suitably induce alignment of chains of polymeric material deposited on the first zone.

【0031】 アライメントは、好ましくは第2および第3のゾーン間に延びる方向である。[0031]   The alignment is preferably in the direction extending between the second and third zones.

【0032】 好ましくは、チェーンは他の材料のチェーンである。[0032]   Preferably the chain is a chain of other material.

【0033】 好ましくは、導電性ポリマーあるいは半導電性ポリマーはドロップレット付着
によって付着される。
Preferably, the conductive polymer or semiconductive polymer is attached by droplet deposition.

【0034】 好ましくは、導電性ポリマーあるいは半導電性ポリマーはインクジェット印刷
によって付着される。
Preferably the conductive or semi-conductive polymer is applied by inkjet printing.

【0035】 好ましくは、ゾーンの少なくとも1つの幅は、インクジェット印刷ステップで
形成されたドロップレット直径よりも小さい。
Preferably, the width of at least one of the zones is smaller than the droplet diameter formed in the inkjet printing step.

【0036】 好ましくは、第1および第2のゾーン間の境界は光学的に異なっており、かつ
この方法は、第1および第2のゾーン間の境界を光学的に検出し、この検出に応
じてインクジェット印刷素子を基板に対して位置決めするステップを含む。
Preferably, the boundary between the first and second zones is optically different, and the method optically detects the boundary between the first and second zones and is responsive to this detection. Positioning the inkjet printing element with respect to the substrate.

【0037】 第1の材料は、ポリマー、好ましくは共役ポリマーであってもよい。第1の材
料は、液体で懸濁できる無機微粒子材料であってもよい。
The first material may be a polymer, preferably a conjugated polymer. The first material may be a liquid suspendable inorganic particulate material.

【0038】 本発明の他の態様によれば、前述の請求項のいずれかの方法によって形成され
るロジック回路、ディスプレイ素子あるいはメモリ素子が提供される。
According to another aspect of the present invention there is provided a logic circuit, a display element or a memory element formed by the method of any of the preceding claims.

【0039】 本発明の他の態様によれば、前述の請求項のいずれかの方法によって形成され
る複数のトランジスタのアクティブマトリックスアレイを含むロジック回路、デ
ィスプレイ素子あるいはメモリ素子が提供される。
According to another aspect of the present invention there is provided a logic circuit, display element or memory element comprising an active matrix array of a plurality of transistors formed by the method of any of the preceding claims.

【0040】 次に、本発明は添付図面を参照して例として説明される。[0040]   The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.

【0041】 ここに示されている好ましい製造方法は、いずれの層も不溶性形式に変換ある
いは架橋されない全有機溶液処理された薄膜トランジスタの製造を可能にする。
このような素子の各層は、その溶液中からその層が析出される溶液中の溶剤によ
って溶解されうる形式のままであってもよい。下記に詳述されるように、これは
、溶剤の局部的な付着により誘電体絶縁層を貫通するビアホールの製造を容易に
する。
The preferred method of fabrication shown herein allows for the fabrication of all-organic solution processed thin film transistors in which neither layer is converted or cross-linked into an insoluble form.
Each layer of such a device may remain in a form that can be dissolved from the solution by the solvent in the solution in which the layer is deposited. As detailed below, this facilitates the fabrication of via holes through the dielectric insulating layer by localized deposition of solvent.

【0042】 このような素子は、例えば、1つまたはそれ以上の以下の構成素子を備え得る
。 − パターン化された導電性ソース−ドレインおよびゲート電極および内部接続
。 − 0.01cm2/Vsより大きい荷電キャリア移動性を有する半導電性層お
よび104より大きい高オン−オフ電流スイッチング比。 − 薄膜ゲート絶縁層。 − 不純物およびイオン拡散による意図せぬドーピングから半導電性層および絶
縁層を保護する拡散障壁層。 − プリント技術によるゲート電極の高解像度パターンニングを可能とする表面
改良層。 − 誘電体層を貫通して内部接続するためのビアホール。
Such an element may comprise, for example, one or more of the following components. -Patterned conductive source-drain and gate electrodes and interconnects. A semiconducting layer with a charge carrier mobility of more than 0.01 cm 2 / Vs and a high on-off current switching ratio of more than 10 4 . -Thin film gate insulation layer. A diffusion barrier layer that protects the semi-conducting layer and the insulating layer from unintentional doping by impurities and ionic diffusion. A surface-improving layer that enables high-resolution patterning of the gate electrode by printing technology. Via holes for internal connection through the dielectric layer.

【0043】 しかしながら、ここに記載した方法は、上に述べたすべての特徴を備える素子
の製造に制限されるものでないことは理解できるであろう。
However, it will be appreciated that the methods described herein are not limited to the fabrication of devices with all of the features described above.

【0044】 第1実施例の素子の製造について図1を参照しながら説明する。図1の素子は
、トップゲート構造を有するように構成された薄膜電界効果トランジスタ(TFT
)である。
The manufacture of the device of the first embodiment will be described with reference to FIG. The device of FIG. 1 is a thin film field effect transistor (TFT) configured to have a top gate structure.
).

【0045】 導電性ポリマーポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチロスルフォネート
(PEDOT(0.5重量パーセント)/PSS(0.8重量パーセント))からなる水
溶液をインクジェット印刷することによって、清浄した7059ガラス基板1の
上にソース−ドレイン電極2、3および電極と接触パッド(図示せず)との間の
内部接続線を析出させる。インクの表面張力、粘度、および湿潤性に影響を与え
るためにメタノール、エタノール、イソプロパノール、またはアセトンといった
他の溶剤を添加してもよい。PEDOT/PSSはバイエル社のものが市販されている("
Baytron P"として入手できる)。インクジェット(IJP)プリンタは圧電型のもの
である。これには精密二次元変換台および顕微鏡台が備え付けられており、続い
て印刷される複数のパターンを相互に位置合わせすることを可能にしている。イ
ンクジェットプリント(IJP)ヘッドは電圧パルスにより駆動される。1滴につき
0.4ngという典型的な固体含有率の液滴を噴出するための適切な駆動条件は
、パルス高さ20V、立ち上がり時間10μs、および立ち下り時間10μsに
より達成される。ガラス基板上で乾燥された後、液滴は典型的な直径50μmお
よび典型的な厚さ500ÅのPEDOTのドットを形成する。
7059 glass substrate 1 cleaned by inkjet printing an aqueous solution of the conductive polymer polyethylenedioxythiophene / polystyrosulphonate (PEDOT (0.5 weight percent) / PSS (0.8 weight percent)) Deposit source-drain electrodes 2, 3 and the internal connecting lines between the electrodes and the contact pads (not shown) on top. Other solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, or acetone may be added to affect the surface tension, viscosity, and wettability of the ink. PEDOT / PSS is commercially available from Bayer ("
Available as the Baytron P "). Inkjet (IJP) printers are piezo-electric. They are equipped with a precision two-dimensional conversion stage and a microscope stage to position multiple subsequently printed patterns relative to each other. Inkjet print (IJP) heads are driven by voltage pulses. Suitable drive conditions for ejecting drops with a typical solids content of 0.4 ng per drop are: Achieved with a pulse height of 20 V, a rise time of 10 μs, and a fall time of 10 μs After being dried on a glass substrate, the droplets form PEDOT dots with a typical diameter of 50 μm and a typical thickness of 500Å. .

【0046】 ソース−ドレイン電極のインクジェット印刷(IJP)は空気中で行われる。その
後、サンプルは不活性雰囲気グローブボックスシステム内に搬送される。そして
基板は、ポリフルオレンポリマーの場合の混合キシレンといった、後に活性半導
電性層の析出に使用される有機溶剤中でスピン乾燥される。基板はその後、不活
性窒素雰囲気において200℃で20分間アニールし、PEDOT/PSS電極中の残留
溶剤およびその他の揮発性物質を除去する。そして、スピンコーティングにより
、厚さ200−1000Åの活性半導電性ポリマー4の厚膜を析出させる。(reg
ioregular)ポリ−3−ヘキシルチオフェン(P3HT)などのさまざまな半導電性ポリ
マー、ポリ−9,9’−ジオチルフオレン−コ−ヂチオフェン(F8T2)などのポリ
フルオレンコポリマーが使用されてきた。F8T2は、空気中でゲート電極を析出中
に良好な安定性を示すため好ましい選択である。無水混合キシレン(Romil社よ
り購入した)中のF8T2の5−10mg/ml溶液を1500〜2000rpmで
スピンコーティングする。P3HTの場合は、混合キシレン中の1重量パーセント溶
液を使用した。下にあるPEDOT電極はキシレンのような無極性有機溶剤には溶解
しない。そして膜は、イソプロパノールまたはメタノールといった、後にゲート
絶縁層5の析出に使用される溶剤中でスピン乾燥される。
Inkjet printing of source-drain electrodes (IJP) is performed in air. The sample is then transported into an inert atmosphere glove box system. The substrate is then spin dried in an organic solvent that will later be used to deposit the active semiconducting layer, such as mixed xylene in the case of polyfluorene polymers. The substrate is then annealed at 200 ° C. for 20 minutes in an inert nitrogen atmosphere to remove residual solvent and other volatiles in the PEDOT / PSS electrode. Then, by spin coating, a thick film of the active semiconductive polymer 4 having a thickness of 200 to 1000Å is deposited. (reg
Various semiconducting polymers such as ioregular) poly-3-hexylthiophene (P3HT), polyfluorene copolymers such as poly-9,9'-diotylfluorene-co-dithiophene (F8T2) have been used. F8T2 is a preferred choice because it shows good stability during deposition of the gate electrode in air. Spin coat a 5-10 mg / ml solution of F8T2 in anhydrous mixed xylenes (purchased from Romil) at 1500-2000 rpm. For P3HT, a 1 weight percent solution in mixed xylene was used. The underlying PEDOT electrode does not dissolve in non-polar organic solvents such as xylene. The film is then spin dried in a solvent such as isopropanol or methanol that will be used later to deposit the gate insulating layer 5.

【0047】 その後のアニ−リング工程を行って半導電性ポリマーの荷電転送特性を向上さ
せることができる。高い温度で液体結晶相を示すポリマーとするために、液体−
結晶転移より高い温度でアニ−リングすることによってポリマー鎖の向きを互い
に平行なものとすることができる。F8T2の場合、275〜285℃で5〜20分
間不活性N2雰囲気中にてアニ−リングを行う。次いでサンプルを急速に室温ま
で焼入れして鎖の向きを凍結させ、アモルファスガラスを形成する。アライメン
ト層のない平面ガラス基板上にサンプルを調製する場合、ポリマーには、向きが
ランダムないくつかの液体−結晶ドメインがTFTチャネル内に存在するマルチド
メイン構造を採用する。F8T2が液体−結晶層からの焼入れによってガラス状態で
調製されているトランジスタ素子は、約5・10-3cm2/Vsの移動度を示す
。この値は、スピンしている状態のF8T2膜を備える素子で測定した場合の移動度
よりも大きな値以上である。析出したままの素子もまた、より高いターンオン電
圧V0を示す。これは、部分的に結晶化している析出したままの相と比較して、
ガラス相の局部的な電子トラップ状態の密度が低いためである。
A subsequent annealing process can be performed to improve the charge transfer characteristics of the semiconductive polymer. In order to obtain a polymer that exhibits a liquid crystalline phase at a high temperature, the liquid-
By annealing at a temperature higher than the crystal transition, the polymer chains can be oriented parallel to each other. In the case of F8T2, annealing is performed at 275 to 285 ° C. for 5 to 20 minutes in an inert N 2 atmosphere. The sample is then rapidly quenched to room temperature to freeze the chain orientation and form an amorphous glass. When preparing samples on flat glass substrates without alignment layers, the polymer adopts a multi-domain structure in which some randomly oriented liquid-crystal domains are present in the TFT channel. Transistor devices in which F8T2 is prepared in the glass state by quenching from a liquid-crystalline layer show a mobility of about 5 · 10 −3 cm 2 / Vs. This value is greater than or equal to the mobility measured when the device provided with the F8T2 film in the spinning state is measured. The as-deposited device also exhibits a higher turn-on voltage V 0 . This is compared to the partially crystallized as-deposited phase,
This is because the density of local electron trap states in the glass phase is low.

【0048】 ポリマー鎖がトランジスタチャンネルと平行に一軸整列されている単一ドメイ
ン状態中でポリマーを調製すると、典型的には3〜5倍のより改善した移動度を
得ることができる。これは、機械的にラビングされたポリイミド層(図1(b)
の参照符号9)などの適切なアライメント層によってガラス基板をコーティング
するによって達成することができる。単一ドメイン状態では、ポリマー鎖は下に
存在するポリイミド層のラビング方向と一軸的に平行に整列されている。これに
より、TFTチャネルが鎖の整列方向に平行となっている素子において電荷キャリ
ア移動度がさらに改善される。このようなプロセスは、出願中のわれわれの英国
特許出願第9914489.1号により詳細に記載されている。
When polymers are prepared in a single domain state in which the polymer chains are uniaxially aligned parallel to the transistor channel, improved mobilities of typically 3-5 fold can be obtained. This is a mechanically rubbed polyimide layer (Fig. 1 (b)).
This can be achieved by coating the glass substrate with a suitable alignment layer, such as reference numeral 9). In the single domain state, the polymer chains are uniaxially aligned parallel to the rubbing direction of the underlying polyimide layer. This further improves the charge carrier mobility in devices where the TFT channels are parallel to the alignment direction of the chains. Such a process is described in more detail in our pending UK patent application No. 9914489.1.

【0049】 半導電性層を析出したあと、下に存在する半導電性ポリマーが溶解しない極性
溶剤からのポリヒドロキシスチレン(ポリビニルフェノール(PVP))とも呼ばれ
ている)の溶液をスピンコーティングすることによってゲート絶縁層5を析出す
る。溶剤の好ましい選択としてはメタノール、2−プロパノールまたはブタノー
ルのようなアルコールがあげられ、これらにおいてはF8T2のような非極性ポリマ
ーの溶解性が例外的に低く膨潤しない。ゲート絶縁層の厚さは300nm(溶液
濃度は30mg/ml)から1.3μm(溶液濃度は100mg/ml)の間で
ある。水中のポリ−ビニルアルコール(PVA)、ブチルアセテート中のポリ−メチ
ル−メタクリレート(PMMA)、またはプロピレングリコールメチルエーテルアセテ
ートといった溶解度の要件を満たすその他の絶縁性ポリマーおよび溶剤を使用し
てもよい。
After depositing the semiconductive layer, spin coating a solution of polyhydroxystyrene (also called polyvinylphenol (PVP)) from a polar solvent in which the underlying semiconductive polymer is insoluble. The gate insulating layer 5 is deposited by. Preferred choices of solvent include alcohols such as methanol, 2-propanol or butanol, in which the solubility of non-polar polymers such as F8T2 is exceptionally low and does not swell. The thickness of the gate insulating layer is between 300 nm (solution concentration 30 mg / ml) and 1.3 μm (solution concentration 100 mg / ml). Other insulating polymers and solvents that meet solubility requirements may be used, such as poly-vinyl alcohol (PVA) in water, poly-methyl-methacrylate (PMMA) in butyl acetate, or propylene glycol methyl ether acetate.

【0050】 次にゲート電極6をゲート絶縁層上に析出させる。ゲート電極層はゲート絶縁
層上に直接析出してもよく(図1(c)を参照のこと)、または、表面改質、拡
散バリアまたは溶剤との相溶性などのプロセス上の理由により、1つ以上の中間
層を介在させてもよい(図1(a)および(b)を参照のこと)。
Next, the gate electrode 6 is deposited on the gate insulating layer. The gate electrode layer may be deposited directly on the gate insulating layer (see FIG. 1 (c)) or for process reasons such as surface modification, diffusion barrier or solvent compatibility. One or more intermediate layers may be interposed (see FIGS. 1 (a) and 1 (b)).

【0051】 図1(c)のようなより簡素な素子を形成するために、PEDOT/PSSゲート6をP
VP絶縁層5の上に直接プリントしてもよい。基板は空気中でインクジェット印刷
(IJP)ステーションに搬送され、再びここでPEDOT/PSSゲート電極パターンが使用
液からプリントされる。下に存在するPVPゲート絶縁層は、PEDOT/PSSゲート電極
のプリント中に誘電性の完全性が保護されるよう水中では低い溶解度を有する。
PVPは極性ヒドロキシル基の密度が大きいが、超非極性ポリスチレン類似の骨格
を有するためその水中溶解度は低い。同様に、PMMAは水に溶解しない。図2は、
F8T2半導電性層、PVPゲート絶縁層、およびインクジェット印刷(IJP)されたPEDO
T/PSSソース−ドレインおよびゲート電極を備えるインクジェット印刷(IJP) TFT
の伝達特性を示す。素子特性は窒素雰囲気中にて測定する。一連の測定をそれぞ
れ上昇する(上向きの三角形)および下降する(下向きの三角形)ゲート電圧に
よってそれぞれ示す。特性は、PEDOT/PSS (Baytron P)の調製したてのバッチ(
a)および1年経った古いバッチ(b)から製造した素子に関するものである。
トランジスタの活動ははっきりと見て取れるが、素子は正のしきい値電圧V0
10Vをともなった特異な常オン挙動を示す一方、析出金ソース−ドレインおよ
びゲート電極を備えて製造された比較用素子は常オフ挙動を示すことがわかった
(V0<0)。PEDOTの「古い」バッチから製造された素子においては(図2(b
)を参照のこと)、大きなヒステリシス効果が観察されたが、これは移動性イオ
ン不純物の濃度が高いことによる(下を参照のこと)。大きな空乏状態(Vg
+40V)でスイープを開始すると、トランジスタはVf 0≒+20V(上向きの
三角形)でオン状態となる。しかしながら、逆スキャン(下向きの三角形)では
、トランジスタはVr 0>+35でしかオフ状態とならない。
In order to form a simpler device as shown in FIG. 1C, the PEDOT / PSS gate 6 is set to P
It may be printed directly on the VP insulating layer 5. Inkjet printing on substrate
It is transferred to the (IJP) station, and the PEDOT / PSS gate electrode pattern is printed here again from the working liquid. The underlying PVP gate insulating layer has a low solubility in water so that the dielectric integrity is protected during printing of the PEDOT / PSS gate electrode.
PVP has a high density of polar hydroxyl groups, but its solubility in water is low because it has a skeleton similar to ultra-nonpolar polystyrene. Similarly, PMMA is not soluble in water. Figure 2
F8T2 semi-conductive layer, PVP gate insulation layer, and inkjet printed (IJP) PEDO
Inkjet printed (IJP) TFT with T / PSS source-drain and gate electrodes
Shows the transfer characteristics of. Element characteristics are measured in a nitrogen atmosphere. Each series of measurements is represented by a rising (upward triangle) and a falling (downward triangle) gate voltage, respectively. Characteristics are based on a freshly prepared batch of PEDOT / PSS (Baytron P) (
a) and one year old batch (b).
The activity of the transistor is clearly visible, but the device has a positive threshold voltage V 0 >.
It was found that the comparative device manufactured with the deposited gold source-drain and the gate electrode exhibits a normal off-state behavior (V 0 <0), while exhibiting a peculiar normal-on behavior with 10 V. In devices manufactured from "old" batches of PEDOT (Fig. 2 (b
))), A large hysteresis effect was observed, due to the high concentration of mobile ionic impurities (see below). Large depletion state (V g =
When the sweep is started at +40 V), the transistor is turned on at V f 0 ≈ + 20 V (upward triangle). However, in the reverse scan (downward triangle), the transistor only turns off with V r 0 > +35.

【0052】 通常オン挙動およびヒステリシス効果は、イオン性物質が素子の層の1つに拡
散することによって発生しやすい。V0の異常に大きな正の値はイオンが負であ
ることを示す。正の物質によって蓄積層の移動性電荷のいくつかを補償しV0
より負の値に導くことが期待される。このイオン性物質の出所をつきとめるため
に、トップ−ゲートインクジェット印刷(IJP) PEDOT電極を析出ゴールド電極に
置き換えて、その他の層およびPEDOTソース/ドレイン電極を上記のように製造
した。この構造において、素子は通常オフであり安定したしきい値電圧を示すこ
とがわかった。このことは、全てがポリマーの素子におけるドーピングおよびヒ
ステリシス効果が、導電性ポリマートップゲート電極の溶液析出、および素子の
PEDOT溶液/膜からそれよりも下に存在する層への移動性かつイオン性不純物の
起こり得る拡散に関係していることを意味する。
Normally on-behavior and hysteresis effects are likely to occur due to the diffusion of ionic substances into one of the layers of the device. An unusually large positive value for V 0 indicates that the ion is negative. It is expected that the positive material will compensate for some of the mobile charge in the storage layer and lead V 0 to a more negative value. To determine the source of this ionic material, the top-gate inkjet printed (IJP) PEDOT electrode was replaced with a deposited gold electrode and the other layers and PEDOT source / drain electrodes were prepared as described above. It was found that in this structure, the device is normally off and exhibits a stable threshold voltage. This means that the doping and hysteresis effects in all-polymer devices, solution deposition of conductive polymer top gate electrodes, and device
It is implicated in the possible diffusion of mobile and ionic impurities from the PEDOT solution / membrane to the underlying layers.

【0053】 加熱した基板上にゲート電極を析出することによって、しきい値電圧の値を制
御することができること、およびヒステリシスの量を減少させることができるこ
とがわかった。これにより基板上の液滴の乾燥時間が短縮される。図3(b)は
、ゲート電極の析出中基板が50℃に加熱されたTFT素子の転送特性を示してい
る。室温でのゲート析出した場合と比較してヒステリシス効果が非常に小さく(
図3b)、V0は6Vという比較的小さい正の値であることがわかる。析出温度
を制御することによって、しきい値電圧をV0=1−20Vの範囲で調節するこ
とができる。
It has been found that by depositing a gate electrode on a heated substrate, the value of the threshold voltage can be controlled and the amount of hysteresis can be reduced. This reduces the drying time of the droplets on the substrate. FIG. 3B shows the transfer characteristics of the TFT device in which the substrate was heated to 50 ° C. during the deposition of the gate electrode. Hysteresis effect is very small compared to the case of gate deposition at room temperature (
3b), it can be seen that V 0 is a relatively small positive value of 6V. By controlling the deposition temperature, the threshold voltage can be adjusted within the range of V 0 = 1-20V.

【0054】 図1(c)のような、PVP層に直接析出されたゲート電極を備える素子は空乏
型(depletion type)である。この通常オン挙動は、簡素な空乏負荷論理インバー
タのような空乏型論理回路に有用である(図14(a))。
A device having a gate electrode directly deposited on the PVP layer as shown in FIG. 1C is a depletion type device. This normal ON behavior is useful for a depletion type logic circuit such as a simple depletion load logic inverter (FIG. 14 (a)).

【0055】 エンハンスメント型常オフTFTを製造するためには、拡散障壁層を組み込むこ
とによってゲートの析出中の半導電性物質のドーピングを防止することができる
。図1(a)および(b)の素子においては、導電性ポリマーゲート電極を析出
する前に非極性ポリマーの薄層7がPVPゲート絶縁層の上に析出されている。こ
の層は中間極性PVP絶縁体を通してイオン性物質が拡散することを妨ぐ拡散障壁
して働くと考えられている。PVPは、膜を通過するイオンの導電性および拡散性
を高める傾向のある高密度極性ヒドロキシル基を含有する。ポリ−9,9’−ジ
オクチルフルオレン(F8)、ポリスチレン(PS)、ポリ(9,9’−ジオクチル−フ
ルオレン−コ−N−(4−ブチルフェニル)ジフェニルアミン)(TBF)またはF8T
2といったいくつかの非極性ポリマーを使用した。約50〜100nmのこれら
のポリマーの薄膜は、PVPが溶解しないキシレンなどの非極性有機溶剤中の溶液
からPVPゲート絶縁層の表面に析出させることができる。
To fabricate enhancement-type normally-off TFTs, the incorporation of a diffusion barrier layer can prevent doping of the semiconducting material during gate deposition. In the device of FIGS. 1 (a) and 1 (b), a thin layer 7 of non-polar polymer is deposited on the PVP gate insulating layer prior to depositing the conductive polymer gate electrode. This layer is believed to act as a diffusion barrier that prevents ionic materials from diffusing through the mesopolar PVP insulator. PVP contains dense polar hydroxyl groups that tend to increase the conductivity and diffusivity of ions that pass through the membrane. Poly-9,9'-dioctylfluorene (F8), polystyrene (PS), poly (9,9'-dioctyl-fluorene-co-N- (4-butylphenyl) diphenylamine) (TBF) or F8T
Some non-polar polymers such as 2 were used. Thin films of these polymers of about 50-100 nm can be deposited on the surface of the PVP gate insulating layer from a solution in a non-polar organic solvent such as xylene in which PVP is insoluble.

【0056】 水中の極性溶液から非極性障壁層の上またはPMMAのような中間極性ポリマー上
にPEDOT/PSSへの直接のプリンティングには、湿潤性が不十分で接触角度が大き
いため問題があることがわかった。これに対応するために、表面改質層8を非極
性ポリマー上に析出する。この層は疎水性表面ではなく親水性表面を形成するた
め上にPEDOT/PSSが形成されやすい。これにより、ゲート電極パターンを高解像
度でプリントすることが可能となる。表面改質層を形成するために、PVPの薄層
をイソプロパノール水溶液から析出してもよい。この水溶液には下に存在する拡
散障壁層は溶解しない。PVP層の厚さは好ましくは50nmである。PVPの表面に
高解像度でPEDOT/PSSを印刷することができる。別の表面改質層を採用してもよ
い。その例としては、石鹸状の表面活性剤または親水性および疎水性官能基を含
有するポリマーの薄層が上げられる。これらの分子は、下に存在する非極性ポリ
マーおよび自由表面の界面に向かってそれぞれ引き寄せられて疎水基と親水基と
に相分離する傾向がある。その他、非極性拡散障壁を緩やかなO2プラズマに短
時間露光することにより表面を親水性にすることも可能である。TFT素子性能を
損なうことのない適切なプラズマ処理は、50Wの強度の13.5MHzのO2
プラズマに12秒間露光することである。
Direct printing of PEDOT / PSS from polar solutions in water onto non-polar barrier layers or onto intermediate polar polymers such as PMMA has problems due to poor wettability and large contact angles I understood. To address this, a surface modified layer 8 is deposited on the non-polar polymer. Since this layer forms a hydrophilic surface rather than a hydrophobic surface, PEDOT / PSS is likely to be formed on the surface. Thereby, the gate electrode pattern can be printed with high resolution. A thin layer of PVP may be deposited from an aqueous isopropanol solution to form the surface modified layer. The underlying diffusion barrier layer does not dissolve in this aqueous solution. The thickness of the PVP layer is preferably 50 nm. PEDOT / PSS can be printed with high resolution on the surface of PVP. Another surface modification layer may be adopted. Examples include soapy surfactants or thin layers of polymers containing hydrophilic and hydrophobic functional groups. These molecules tend to be attracted towards the underlying non-polar polymer and free surface interfaces, respectively, to phase separate into hydrophobic and hydrophilic groups. In addition, it is possible to make the surface hydrophilic by exposing the non-polar diffusion barrier to a gentle O 2 plasma for a short time. Appropriate plasma treatment that does not impair the TFT device performance is 13.5MHz O 2 with 50W intensity.
Exposure to plasma for 12 seconds.

【0057】 アルコールを含有する配合剤(イソプロパノール、メタノールなど)のように
水よりも極性の低い溶剤からゲート電極がプリントされる場合は、非極性拡散障
壁の上の表面改質層は必要でない。
If the gate electrode is printed from a solvent that is less polar than water, such as an alcohol-containing formulation (isopropanol, methanol, etc.), then the surface modification layer above the non-polar diffusion barrier is not needed.

【0058】 層シークエンスの完全性は、極性および非極性溶剤からポリマー材を交互に析
出することに依存する。第2の層の析出に使用される溶剤中の第1の層の溶解度
は体積当たり0.1重量パーセント未満であることが望ましく、好ましくは体積
当たり0.01重量パーセント未満である。
The integrity of the layer sequence depends on alternating deposition of polymeric material from polar and non-polar solvents. The solubility of the first layer in the solvent used for depositing the second layer is desirably less than 0.1 weight percent by volume, preferably less than 0.01 weight percent by volume.

【0059】 溶剤の相溶性の基準は、極性の程度を定量化できるヒルデブランド溶解度パラ
メータを利用して定量化できる(D.W. van Krevelen, Properties of polymers,
Elsevier, Amsterdam (1990))。それぞれのポリマー(溶剤)の溶解度挙動は3
つの特性パラメータδd、δp、δhによって記載される。これらのパラメータは
分散相互作用、極性、および液状のポリマー(溶剤)分子間の水素結合相互作用
を特徴づけている。これらのパラメータの値は、ポリマーの異なる官能基からの
寄与(contributions)を足すことによって分子構造がわかれば計算できる。これ
らはもっとも一般的なポリマーによって一覧表とすることができる。しばしばδ p とδdを組み合わせてδy2=δd 2+δp 2とすることができる。
[0059]   The standard of solvent compatibility is the Hildebrand solubility parameter, which can quantify the degree of polarity.
Can be quantified using a meter (D.W.van Krevelen, Properties of polymers,
Elsevier, Amsterdam (1990)). Solubility behavior of each polymer (solvent) is 3
Two characteristic parameters δd, Δp, ΔhDescribed by. These parameters are
Dispersion interactions, polar, and hydrogen bond interactions between liquid polymer (solvent) molecules
Is characterized. The values of these parameters are derived from different functional groups of the polymer.
It can be calculated if the molecular structure is known by adding the contributions. this
Can be listed by the most common polymers. Often δ p And δdCombined with δy2= Δd 2+ Δp 2Can be

【0060】 混合の自由エネルギーはΔGm=ΔHm−T・ΔSmによって得られる。この式
においてΔSm>0は混合のエントロピーであり、ΔHm=V・φp・φs・((
δv p−δv s2+(δh p−δh s2)である(V:体積;φp,φs:混合物中の
ポリマー(P)/溶剤(S)の体積分率)。この式により、ポリマー(P)はΔ
mの値が小さいほど、すなわち、D=((δv p−δv s2+(δh p−δh s21 /2 が小さいほど、溶剤(S)により溶けやすくなることが期待される。おおよそ
の基準として、もし相互作用パラメータDが約5より小さいと、ポリマーは溶剤
に溶解する。もしDが5〜10の間であれば、しばしば膨潤が観察される。もし
Dが10より大きいと、ポリマーは実質的に溶剤には溶解せず膨潤も発生しない
。溶液加工したTFT素子において十分に急な界面を得るためには、従って、それ
ぞれのポリマー層および次の層の溶剤の値Dが約10より大きいことが望ましい
。このことは、半導電性ポリマーおよびゲート誘電体の溶剤において特に重要で
ある。F8T2およびイソプロパノール(ブチルアセテート)の場合、われわれはD
を約16(12)と見積もる。
[0060]   Free energy of mixing is ΔGm= ΔHm-T ・ ΔSmObtained by This formula
At ΔSm> 0 is the entropy of mixing, ΔHm= V ・ φp ・ φs ・ ((
δv p−δv s)2+ (Δh p−δh s)2) (V: volume; φp, φs: in the mixture)
Volume fraction of polymer (P) / solvent (S)). According to this formula, the polymer (P) is Δ
HmThe smaller the value of, that is, D = ((δv p−δv s)2+ (Δh p−δh s)2)1 / 2 It is expected that the smaller is, the easier it is to dissolve in the solvent (S). approximately
As a criterion of, if the interaction parameter D is less than about 5, the polymer is a solvent
Dissolve in. If D is between 5 and 10, swelling is often observed. if
When D is greater than 10, the polymer is substantially insoluble in the solvent and does not swell.
. In order to obtain a sufficiently steep interface in a solution processed TFT device, it is therefore
It is desirable that the solvent value D of each polymer layer and the next layer be greater than about 10.
. This is especially important in semiconducting polymer and gate dielectric solvents.
is there. In the case of F8T2 and isopropanol (butylacetate) we have D
Is estimated to be about 16 (12).

【0061】 いくつかの素子構成について、全体の多層構造は、主に極性基を含有し水のよ
うな高極性の溶剤に溶解するポリマーと、極性基をわずかしか含有しないかまた
はまったく含有せずキシレンのような非極性溶剤に溶解するポリマーと順々に交
互に重ねるによって構成できる。この場合、ポリマー層および次の層の溶剤のδ p が異なるため相互作用パラメータDは大きなものとなる。例としては、PEDOT/P
SSの高極性ソース−ドレイン電極、F8T2などの非極性半導電性層、水溶液から析
出されたポリビニルアルコールなどの高極性ゲート誘電体層、一連の層の析出を
可能とする障壁層としても働くTFBの非極性分散障壁層、およびPEDOT/PSSゲート
電極を備えるトランジスタ素子があげられる。
[0061]   For some device configurations, the overall multilayer structure contains mainly polar groups and
Polymers that are soluble in highly polar solvents such as
No polymer is contained at all, and it is sequentially mixed with a polymer that dissolves in a non-polar solvent such as xylene.
It can be constructed by stacking on top of each other. In this case, the δ of the solvent of the polymer layer and the next layer p , The interaction parameter D becomes large. For example, PEDOT / P
High polarity source-drain electrode of SS, non-polar semi-conductive layer such as F8T2, deposited from aqueous solution
Deposition of a highly polar gate dielectric layer such as polyvinyl alcohol, a series of deposited layers.
Non-polar dispersion barrier layer of TFB, which also acts as an enabling barrier layer, and PEDOT / PSS gate
A transistor element including an electrode can be given.

【0062】 しかしながら、単一の誘電体層によって分離された非極性半導電性層および極
性ゲート電極層を備えることはしばしば便利である。この一連の層はまた、高極
性および非極性ポリマー層の間に挟持された中間極性溶剤から析出された中間極
性ポリマー層を用いることによっても可能である。中間極性ポリマーは、極性お
よび非極性基の両方を含有し、高極性溶剤には実質的に溶解しないポリマーであ
る。これに類似して、中間極性溶剤は極性および非極性基の両方を含有するが、
非極性ポリマーには実質的に溶解する。溶解度パラメータの点からみると、中間
極性溶剤は溶解度パラメータδhが下に存在するポリマーの値とは大きく異なる
ものとして定義できる。この場合、たとえ溶剤の極性溶解度パラメータδp(δv )が下に存在するポリマー層の値と似通っていたとしても、膨潤が回避できる(
大きなD)。中間極性ポリマーはヒドロキシル基といった特定の官能基を含有し
得、この官能基により中間極性ポリマーはポリマーの官能基に引きつけられる官
能基を含有する溶剤中に可溶となる。このような引きつけ作用は水素結合相互作
用であり得る。ポリマーのこのような機能は、中間極性溶剤へのその溶解度を高
め極性溶剤へのその溶解度を低くするために利用できる。中間極性ポリマーの例
としては、非極性半導電性層とPEDOT/PSSゲート電極との間に挟持されたPVPゲー
ト誘電体層があげられる(図1c)。中間極性溶剤の例としては、IPAのような
アルキルアルコールがあげられる(δh=8;F8T2:δh≒0)。
However, it is often convenient to have a non-polar semi-conducting layer and a polar gate electrode layer separated by a single dielectric layer. This series of layers is also possible by using an intermediate polar polymer layer deposited from an intermediate polar solvent sandwiched between highly polar and non-polar polymer layers. Mesopolar polymers are polymers that contain both polar and non-polar groups and are substantially insoluble in highly polar solvents. Analogous to this, mesopolar solvents contain both polar and non-polar groups,
It is substantially soluble in non-polar polymers. In terms of solubility parameters, an intermediate polar solvent can be defined as one whose solubility parameter δ h differs significantly from the value of the underlying polymer. In this case, swelling can be avoided even if the polar solubility parameter δ pv ) of the solvent is similar to that of the underlying polymer layer (
Big D). The mesopolar polymer may contain certain functional groups, such as hydroxyl groups, which render the mesopolar polymer soluble in solvents containing functional groups that are attracted to the functional groups of the polymer. Such attractive action can be a hydrogen bonding interaction. Such a function of the polymer can be utilized to increase its solubility in the intermediate polar solvent and decrease its solubility in the polar solvent. An example of a mesopolar polymer is a PVP gate dielectric layer sandwiched between a nonpolar semiconducting layer and a PEDOT / PSS gate electrode (FIG. 1c). Examples of intermediate polar solvents are alkyl alcohols such as IPA (δ h = 8; F8T2: δ h ≈0).

【0063】 図4は、図1(a)に図示されるようなPVPゲート絶縁層、F8拡散障壁層、お
よびPVP表面改質層を備える全手がポリマーのF8T2インクジェット印刷(IJP)TFT
の出力(a)および伝達(b)特性を示している(L=50μm)。素子はV0
≦0Vのターンオンをともなう、きれいでほぼ理想的な常オフトランジスタ動作
を示している。上向き(上向きの三角形)および下向き(下向きの三角形)電圧
スイープ間のしきい値電圧シフトは≦1Vである。素子特性は、ゴールドソース
−ドレインおよびゲート電極を備え不活性雰囲気条件にて製造された標準的な素
子と非常に似通っている。電界効果移動度は約0.005〜0.01cm2/V
sであり、Vg=0と−60Vとの間で測定されたオン−オフ電流比は約104
105のオーダーである。
FIG. 4 is an all-polymer F8T2 inkjet printed (IJP) TFT with a PVP gate insulation layer, an F8 diffusion barrier layer, and a PVP surface modification layer as illustrated in FIG. 1 (a).
The output (a) and transfer (b) characteristics are shown (L = 50 μm). The element is V 0
It shows clean and nearly ideal normal off-transistor operation with turn-on ≤0V. The threshold voltage shift between the upward (upward triangle) and downward (downward triangle) voltage sweeps is ≤1V. The device characteristics are very similar to a standard device manufactured under inert atmosphere conditions with gold source-drain and gate electrodes. Field effect mobility is about 0.005-0.01 cm 2 / V
s and the measured on-off current ratio between V g = 0 and −60 V is about 10 4 ˜.
It is on the order of 10 5 .

【0064】 素子は、F8、TFB(図5(a)は伝達特性)、PS(図5(b)は伝達特定)、
およびF8T2のような広範囲の非極性分散障壁層を備えて製造された。それぞれの
場合において、きれいな通常オフ挙動、小さなヒステリシス効果およびしきい値
電圧シフトが観察された。これらは、ゴールドソース−ドレイン電極を備えた比
較用素子の値とほぼ同じであった。このことは、非極性ポリマーをゲート電極の
下に挿入することにより、ゲート絶縁層の溶液析出中および析出後にイオン性不
純物が拡散することが妨げるという解釈をサポートする。この発見により、再現
性のよいTFTしきい値電圧および良好な操作安定性を得ることができた。
The elements are F8, TFB (transfer characteristic in FIG. 5A), PS (transfer specific in FIG. 5B),
And manufactured with a wide range of non-polar dispersion barrier layers such as F8T2. In each case, a clean normal-off behavior, a small hysteresis effect and a threshold voltage shift were observed. These were almost the same as the values of the comparative element having the gold source-drain electrodes. This supports the interpretation that inserting a non-polar polymer below the gate electrode prevents diffusion of ionic impurities during and after solution deposition of the gate insulating layer. With this discovery, we could obtain TFT threshold voltage with good reproducibility and good operational stability.

【0065】 拡散障壁を備える常オフ素子は上述の空乏型素子よりも好ましい。なぜなら、
前者はより長期に亘るしきい値電圧安定性およびより長い寿命を持つと期待でき
るからである。
The normally-off element provided with the diffusion barrier is preferable to the above-mentioned depletion type element. Because
This is because the former can be expected to have longer-term threshold voltage stability and longer life.

【0066】 半導電性層については、10-3cm2/Vsを超える、好ましくは10-2cm2 /Vsを超える適切な電界効果移動度を示す共役ポリマーまたはオリゴマー材料
を処理できるものであればどのような溶液を使用してもよい。適切な材料は、例
えばH.E. Katz, J. Mater. Chem. 7, 369(1997)またはZ. Bao, Advanced Materi
als 12, 227(2000)を参照のこと。
The semiconducting layer should be capable of processing conjugated polymer or oligomer materials that exhibit suitable field effect mobilities in excess of 10 −3 cm 2 / Vs, preferably in excess of 10 −2 cm 2 / Vs. Any solution may be used. Suitable materials are, for example, HE Katz, J. Mater. Chem. 7, 369 (1997) or Z. Bao, Advanced Materi.
See als 12, 227 (2000).

【0067】 良好な安定性および高オン−オフ電流比を有するプリントされたTFTを製造す
るための重要な用件の一つとして、加工工程およびプリント工程中において、大
気中および水中の酸素による意図しないドーピングに対する半導電性物質の良好
な安定性が挙げられる。プリントTFTは活性半導電性層として、混合キシレン溶
液から析出されるF8T2(上の記載を参照のこと)または(regioregular) P3HTと
いったあらゆる範囲の半導電性ポリマーを採用して製造されてきた。不活性雰囲
気中で試験素子構造において調製されたP3HT TFTの場合、0.05から0.1c
2/Vsという電界効果移動度はF8T2の場合よりもやや高い。しかしながら、(
regioregular) P3HTは酸素および/または水によるドーピングに対して不安定で
あり、その結果空気中におけるプリント工程中に膜導電性が上昇しオン−オフ電
流比が悪くなる。このことは、P3HTのイオン化ポテンシャルがIp≒4.9eV
と比較的低いことに関連している。P3HTについては>106という高いオン−オ
フ電流比が立証されたが、これを達成するには析出後にヒドラジン蒸気にさらす
などの還元デドーピング工程を行う必要がある(H. Sirringhaus, et al.,Advanc
es in Solid State Physics 39, 101 (1999))。しかしながら、上述のインクジ
ェット印刷(IJP) TFTについてはこの還元後加工工程を行うことはできない、な
ぜならこれを行うをPEDOT電極もデドープすることになるためこれらの導電性を
著しく低下させてしまうからである。従って、高電流スイッチング比を達成する
ためには、酸素または水による意図しないドーピングに対する良好な安定性を伴
ってポリマー半導体を使用することが重要である。
One of the key requirements for producing printed TFTs with good stability and high on-off current ratio is the intention of oxygen in air and water during processing and printing process. The good stability of the semiconducting material against undoped doping is mentioned. Printed TFTs have been manufactured with a full range of semiconducting polymers such as F8T2 (see above) or (regioregular) P3HT deposited from a mixed xylene solution as the active semiconducting layer. 0.05 to 0.1c for P3HT TFT prepared in test element structure in inert atmosphere
The field effect mobility of m 2 / Vs is slightly higher than that of F8T2. However,(
regioregular) P3HT is unstable to doping with oxygen and / or water, resulting in increased membrane conductivity and poor on-off current ratio during the printing process in air. This means that the ionization potential of P3HT is I p ≈4.9 eV.
And relatively low. A high on-off current ratio of> 10 6 has been demonstrated for P3HT, but achieving this requires a reductive dedoping step such as exposure to hydrazine vapor after deposition (H. Sirringhaus, et al. , Advanc
es in Solid State Physics 39, 101 (1999)). However, it is not possible to carry out this post-reduction processing step for the above-mentioned inkjet printing (IJP) TFTs, because doing so would also de-dope the PEDOT electrode, which would significantly reduce their conductivity. . Therefore, in order to achieve high current switching ratios, it is important to use polymer semiconductors with good stability against unintended doping with oxygen or water.

【0068】 良好な環境安定性および高い移動度を達成するために好ましい種類の材料は、
通常の順序に並んだAおよびBブロックを含有するA−B剛性ロッドブロックコ
ポリマーである。適切なAブロックとしては構造的に良好に定義された、高いバ
ンドギャップを有するはしご型部(moieties)である。これらはホモポリマーとし
ての5.5eVよりも大きなイオン化ポテンシャルおよび良好な環境安定性を有
する。適切なAブロックの例としては、フルオレン誘導体(米国特許第5,777,07
0号)、インデノフロオレン誘導体(S. Setayesh, Macromolecules 33, 2016(200
0))、フェニレンまたははしご型フェニレン誘導体(J. Grimme et al., Adv. Mat
. 7, 292(1995))があげられる。適切なBロックとしては、バンドギャップがよ
り低く硫黄または窒素といった異種原子を含有し、ホモポリマーとして5.5e
V未満のイオン化ポテンシャルを有する正孔転送部(moieties)があげられる。正
孔転送Bブロックの例としてはチオフェン誘導体、またはトリアリルアミン誘導
体があげられる。Bブロックの効果は、ブロックコポリマーのイオン化ポテンシ
ャルを低下させることである。ブロックコポリマーのイオン化ポテンシャルは、
好ましくは4.9eV≦Ip5.5eVの範囲である。このようなコポリマーの
例としてはF8T2(イオン化ポテンシャルは5.5eV)またはTFT(米国第5,777
,070号)があげられる。
A preferred class of materials to achieve good environmental stability and high mobility are:
An AB rigid rod block copolymer containing A and B blocks in a conventional order. Structurally well defined as suitable A blocks are high bandgap ladder moieties. They have an ionization potential greater than 5.5 eV as a homopolymer and good environmental stability. Examples of suitable A blocks include fluorene derivatives (US Pat. No. 5,777,07
No. 0), indenofluorene derivative (S. Setayesh, Macromolecules 33, 2016 (200
0)), phenylene or ladder-type phenylene derivatives (J. Grimme et al., Adv. Mat
. 7, 292 (1995)). Suitable B-locks have a lower bandgap and contain heteroatoms such as sulfur or nitrogen and have 5.5e as a homopolymer.
Hole transfer moieties having an ionization potential below V can be mentioned. Examples of the hole transfer B block include a thiophene derivative and a triallylamine derivative. The effect of the B block is to reduce the ionization potential of the block copolymer. The ionization potential of the block copolymer is
Preferably, it is in the range of 4.9 eV ≦ I p 5.5 eV. Examples of such copolymers are F8T2 (ionization potential is 5.5 eV) or TFT (US 5,777).
, 070).

【0069】 その他の適切な正孔転送ポリマーとしては、アルコキシまたはフッ素化側鎖を
持つポリチオフェンなどの、イオン化ポテンシャルが5eVより大きいポリチオ
フェン誘導体のホモポリマーがある(R.D. McCullough, Advanced Materials 10,
93(1998))。
Other suitable hole transfer polymers include homopolymers of polythiophene derivatives with an ionization potential greater than 5 eV, such as polythiophenes with alkoxy or fluorinated side chains (RD McCullough, Advanced Materials 10,
93 (1998)).

【0070】 正孔転送半導電性ポリマーの代わりに、可溶性電子転送材料もまた使用できる
。これらの材料は、酸素などの残留雰囲気不純物がキャリアトラップとして働く
ことを防止するために、3eVより大きく大きく、好ましくは3.5eVより大
きいという高い電子親和度を必要とする。適切な材料としては、溶液溶液プロセ
ス可能電子転送小分子半導体(H.E.Katz,et al., Nature 404, 478(200))およ
び電子空乏フッ素化側鎖を有するポリチオフェン誘導体があげられる。構造的に
良好に定義された、5,5eVよりも大きな大きな高いイオン化ポテンシャルを
持つはしご型Aブロック、およびコポリマーの電子親和度を3eV、好ましくは
3.5eVよりも高い値に高める電子転送Bブロックを有するAB型ブロックコ
ポリマーもまた適している。Aブロックの例としてはフルオレン誘導体(米国第
5,777,070号)、インデノフルオレン誘導体(S. Setayesh, Macromolecules 33,
2016(2000))、フェニレンまたははしご型フェニレン誘導体(J. Grimme et al.,
Adv. Mat. 7, 292(1995))が上げられる。電子転送Bブロックの例としては、ベ
ンゾチアジアゾール誘導体(米国第5,777,070号)、フェニレン誘導体、ナフタ
レンテトラカルボキシルジイミド誘導体(H.E. Kats et al., Nature 404, 478(2
000))、およびフッ素化チオフェン誘導体があげられる。
Instead of hole-transporting semiconducting polymers, soluble electron-transporting materials can also be used. These materials require a high electron affinity greater than 3 eV, preferably greater than 3.5 eV to prevent residual atmospheric impurities such as oxygen from acting as carrier traps. Suitable materials include solution solution processable electron transfer small molecule semiconductors (HE Katz, et al., Nature 404, 478 (200)) and polythiophene derivatives with electron-depleted fluorinated side chains. A structurally well defined ladder A block with a large high ionization potential of greater than 5,5 eV and an electron transfer B block that enhances the electron affinity of the copolymer to 3 eV, preferably higher than 3.5 eV. Also suitable are AB type block copolymers having An example of the A block is a fluorene derivative (US No. 1).
5,777,070), indenofluorene derivatives (S. Setayesh, Macromolecules 33,
2016 (2000)), phenylene or ladder-type phenylene derivative (J. Grimme et al.,
Adv. Mat. 7, 292 (1995)) is raised. Examples of electron transfer B blocks include benzothiadiazole derivatives (US Pat. No. 5,777,070), phenylene derivatives, and naphthalenetetracarboxylic diimide derivatives (HE Kats et al., Nature 404, 478 (2
000)), and fluorinated thiophene derivatives.

【0071】 論路回路を高速作動させるために、トランジスタのチャネル長さL、ソース/
ドレインとゲートdとの間のオーバーラップはできるだけ小さく、すなわち典型
的には数μmでなければならない。もっとも重要な寸法はLである。これはなぜ
なら、トランジスタ回路の作動速度はL-2にほぼ比例するからである。このこと
は移動度が比較的低い半導電性層については特に重要である。
In order to operate the logic circuit at a high speed, the channel length L of the transistor, the source /
The overlap between the drain and the gate d should be as small as possible, ie typically a few μm. The most important dimension is L. This is because the operating speed of the transistor circuit is approximately proportional to L -2 . This is especially important for semiconductive layers, which have relatively low mobilities.

【0072】 このような高解像度パターンニングは、現行のインクジェットプリント技術で
は達成することができない。現行のインクジェットプリント技術は、最新のイン
クジェット印刷(IJP)技術をもってしても10〜20μmの特徴寸法に限定され
ている(図6)。もしより高速の作動およびより密集した特性パッキングを必要
とするなら、より精密な特徴解像度を可能とする技術を採用しなければならない
。以下に述べる技術は、インク表面相互作用を利用してインクジェット溶滴を基
板表面に閉じ込めるものである。この技術は、従来のインクジェット印刷で達成
できるチャネル長さよりもはるかに小さいチャネル長さを達成するために利用す
ることができる。
Such high resolution patterning cannot be achieved with current inkjet printing technology. The current inkjet printing technology is limited to the feature size of 10 to 20 μm even with the latest inkjet printing (IJP) technology (FIG. 6). If faster operation and tighter feature packing are required, techniques that enable finer feature resolution must be employed. The technique described below utilizes ink surface interactions to trap inkjet droplets on the substrate surface. This technique can be utilized to achieve channel lengths that are much smaller than those achievable with conventional inkjet printing.

【0073】 この閉じ込め技術は、基板上に析出される材料を精密な解像度で析出すること
を可能とするために利用することができる。基板の表面をまず最初に、その選択
された部分において析出される材料が比較的引きつけられまた比較的はじかれる
ようにするために処理する。例えば、基板を前パターンニングしてある領域を部
分的に疎水性としその他の領域を部分的に親水性してもよい。高い解像度および
/または精密な位置合わせにより行われる前パターンニング工程により、その後
の析出を正確に定義することができる。
This confinement technique can be utilized to enable the material deposited on the substrate to be deposited with precise resolution. The surface of the substrate is first treated to make the deposited material in the selected portion relatively attracted and repelled. For example, some areas of the substrate may be pre-patterned and some areas may be hydrophobic and other areas may be partially hydrophilic. Pre-patterning steps performed with high resolution and / or fine alignment allow the subsequent deposition to be accurately defined.

【0074】 前パターンニングの実施例の1つを図7に示す。図7は図1(c)に示す型の
素子の製造を示すものであるが、とくにチャネル長さLが精密となっている。図
1(c)と同じ構成要素は同じ参照番号となっている。図7(a)は前パターン
ニングされた基板の製造方法を示している。図7(b)は前パターンニングされ
た基板への印刷およびインク閉じ込めを示している。
One example of pre-patterning is shown in FIG. FIG. 7 shows the manufacture of a device of the type shown in FIG. 1 (c), but the channel length L is particularly precise. The same components as those in FIG. 1C have the same reference numerals. FIG. 7A shows a method of manufacturing a pre-patterned substrate. FIG. 7 (b) shows printing and ink containment on a pre-patterned substrate.

【0075】 ソース−ドレイン電極2、3を析出する前に、薄膜ポリイミド層10を柄部シ
ート1上に形成する。このポリイミド層は最後にパターンニングされ、ソース−
ドレイン電極が形成される場所から除去される。この除去工程は、精密な特徴定
義および/または正確な位置合わせを可能とするためにフォトリソグラフィー工
程によって行うことができる。このようなプロセスの一例として、ポリイミドを
フォトレジスト11の層で覆う。フォトレジストはフォトリソグラフィーによっ
てパターンニングすることで、ポリイミドを除去するべき場所からフォトレジス
トを除去することができる。次に、フォトレジストが耐性を示すプロセスによっ
てポリイミドを除去する。そしてフォトレジストを除去することで正確にパター
ンニングされたポリイミドを残すことができる。ポリイミドを選ぶ理由は、それ
が比較的疎水性である反面、ガラス基板が比較的親水性であるからである。次の
工程で、ソース−ドレイン電極を形成するためのPEDOT材料をインクジェット印
刷によって親水性基板領域12上に析出する。インクの溶滴がガラス基板領域上
に広がって疎水性ポリイミド領域10に行き当たると、インクははじかれるため
疎水性表面領域に流れ込むことが防止される。
Before depositing the source-drain electrodes 2 and 3, the thin film polyimide layer 10 is formed on the handle sheet 1. This polyimide layer is finally patterned and the source-
It is removed from the place where the drain electrode is formed. This removal step can be performed by a photolithography step to allow precise feature definition and / or precise alignment. As an example of such a process, polyimide is covered with a layer of photoresist 11. The photoresist can be patterned by photolithography to remove the photoresist from where the polyimide should be removed. The polyimide is then removed by a photoresist resistant process. The photoresist can then be removed to leave the accurately patterned polyimide. The reason for choosing polyimide is that it is relatively hydrophobic while the glass substrate is relatively hydrophilic. In the next step, the PEDOT material for forming the source-drain electrodes is deposited on the hydrophilic substrate region 12 by inkjet printing. When a droplet of ink spreads over the glass substrate area and hits the hydrophobic polyimide area 10, the ink is repelled and thus prevented from flowing into the hydrophobic surface area.

【0076】 この閉じ込め効果により、インクは親水表面領域上だけに析出され、ギャップ
が小さくトランジスタチャンネル長さが10μm未満の高解像度パターンを定義
することができる(図7(b))。
Due to this confinement effect, the ink is deposited only on the hydrophilic surface area, and it is possible to define a high resolution pattern with a small gap and a transistor channel length of less than 10 μm (FIG. 7B).

【0077】 ポリイミドを除去できる、またはポリイミドの除去後に比表面効果を高めるた
めに採用することのできるプロセスの一例を、図7(a)に示す。ポリイミド層
10およびフォトレジスト11は酸素プラズマに露光される。酸素プラズマは、
厚膜(1.5μm)フォトレジスト層よりも早く薄膜(500Å)ポリイミド層
をエッチングする。ソース−ドレイン電極領域の露光された裸のガラス表面12
はフォトレジストを除去する前にO2プラズマに露光されることによって非常に
親水性を増す。ポリイミドの除去中に、ポリイミドの表面をフォトレジストによ
って保護し疎水性のままとする点に留意するべきである。
An example of a process that can be used to remove the polyimide or to enhance the specific surface effect after removing the polyimide is shown in FIG. 7 (a). The polyimide layer 10 and the photoresist 11 are exposed to oxygen plasma. Oxygen plasma
Etch the thin film (500Å) polyimide layer faster than the thick film (1.5 μm) photoresist layer. Exposed bare glass surface 12 in the source-drain electrode region 12
Becomes very hydrophilic by being exposed to an O 2 plasma before removing the photoresist. It should be noted that during the removal of the polyimide, the polyimide surface remains protected by the photoresist and remains hydrophobic.

【0078】 必要に応じて、ポリイミドの表面をさらにCF4プラズマに露光することによ
ってより疎水性を高めることができる。CF4プラズマはポリイミド表面をフッ
素化するが、親水正のガラス基板とは相互作用しない。このようなさらなるプラ
ズマ処理はフォトレジストを除去する前に行うことができ、この場合は、ポリイ
ミドパターン10の側壁のみがフッ素化される。またはレジストを除去したあと
に行うこともできる。
If necessary, the surface of the polyimide can be further exposed to CF 4 plasma to make it more hydrophobic. CF 4 plasma fluorinates the polyimide surface but does not interact with the hydrophilic glass substrate. Such further plasma treatment can be performed before removing the photoresist, in which case only the sidewalls of the polyimide pattern 10 are fluorinated. Alternatively, it can be performed after removing the resist.

【0079】 O2プラズマ処理済7059ガラス上の水中におけるPEDOT/PSSの接触角度は、
ポリイミド表面上の接触角度がθpt≒70〜80°であるのに比較してθglass
=20°である。フッ素化ポリイミド上の水中におけるPEDOT/PSSの接触角度は
120°である。
The contact angle of PEDOT / PSS in water on O 2 plasma treated 7059 glass is:
Compared with the contact angle on the polyimide surface being θ pt ≈ 70-80 °, θ glass
= 20 °. The contact angle of PEDOT / PSS in water on fluorinated polyimide is 120 °.

【0080】 上で述べたようにPEDOT/PSSが水溶液から前パターンニングされたポリイミド
層上に析出される場合、たとえチャンネル長さLが数μmでしかなくてもPEDOT/
PSSインクはソース−ドレイン電極領域に閉じ込められる(図7(b))。
As mentioned above, when PEDOT / PSS is deposited from an aqueous solution on a pre-patterned polyimide layer, PEDOT / PSS is obtained even if the channel length L is only a few μm.
The PSS ink is confined in the source-drain electrode region (FIG. 7B).

【0081】 インク溶滴を容易に閉じ込めるために、インク溶滴の運動エネルギーはできる
だけ小さく維持する。溶滴の大きさが大きいほど運動エネルギーが大きくなり、
そして広がっていく溶滴が疎水性閉じ込め構造を「無視」して隣接する親水性領
域にあふれ出る可能性が大きくなる。
The kinetic energy of the ink droplet is kept as small as possible in order to easily trap the ink droplet. The larger the droplet size, the greater the kinetic energy,
Then, there is a greater possibility that the spreading droplet “ignores” the hydrophobic confinement structure and overflows into the adjacent hydrophilic region.

【0082】 好ましくはインク溶滴13の析出は、溶滴の中心とポリイミド境界との間の距
離dで親水性基板領域12上に行われる。一方で、dは十分に小さく、広がるイ
ンクは境界に到達してPEDOT膜がポリイミド境界にまで全域に亘って延びるよう
にしなければならない。他方、dは十分に大きく、急速に広がるインクが疎水性
表面領域に「あふれ」出ないようにしなければならない。このことにより、TFT
チャネルを定義しているポリイミド領域10上にPEDOTが析出される危険性が増
加し、ソースおよびドレイン電極の間で短絡が発生する場合がある。固体含有率
が0.4ngのPEDOT溶滴をO2プラズマ処理された7059ガラス上に、2つの
連続する溶滴の間の横方向ピッチを12.5μmとして析出する場合には、d≒
30〜40μmという値が適していることがわかった。dの最低な値は表面上の
湿潤性ならびに析出ピッチ、すなわちその後析出される溶滴の間の横方向距離、
溶滴が析出される頻度、および溶液の乾燥時間に左右される。
The ink droplets 13 are preferably deposited on the hydrophilic substrate area 12 at a distance d between the droplet center and the polyimide boundary. On the other hand, d must be small enough that the spreading ink reaches the boundary so that the PEDOT film extends all the way to the polyimide boundary. On the other hand, d must be large enough so that the rapidly spreading ink does not "overflow" into the hydrophobic surface area. This allows the TFT
There is an increased risk of PEDOT being deposited on the polyimide region 10 defining the channel, and a short circuit may occur between the source and drain electrodes. When PEDOT droplets with a solids content of 0.4 ng are deposited on O 2 plasma treated 7059 glass with a lateral pitch between two consecutive droplets of 12.5 μm, d≈
It has been found that a value of 30-40 μm is suitable. The lowest value of d is the wettability on the surface as well as the deposition pitch, ie the lateral distance between subsequently deposited droplets,
It depends on the frequency with which droplets are deposited and the drying time of the solution.

【0083】 トランジスタのチャンネル長さを定義するための疎水性閉じ込め層は第2の機
能を提供してもよい。この層は、後にトランジスタのチャネルに半導電性ポリマ
ーを析出する際の位置合わせテンプレートとして利用できる。ポリイミド層10
を機械的にラビングまたはフォトアライメントし、次いで、液体−結晶半導電性
ポリマー4の単一ドメインアラインメントを提供するためのアライメント層とし
て利用することができる(図1(b))。
The hydrophobic confinement layer for defining the channel length of the transistor may serve a second function. This layer can later be used as an alignment template in depositing the semiconducting polymer in the channel of the transistor. Polyimide layer 10
Can be mechanically rubbed or photoaligned and then utilized as an alignment layer to provide single domain alignment of the liquid-crystalline semiconducting polymer 4 (FIG. 1 (b)).

【0084】 ゲート電極6も、ゲート電極が析出される溶液を引き寄せおよびはじく表面領
域を提供するゲート絶縁層5上に形成されたパターンニング層14によって、同
じように限定することができる。パターンニングされた層6はソース−ドレイン
パターンに対して位置合わせすることにより、ソース/ドレインおよびゲート電
極間の重複領域を最小にできる(図7(c))。
The gate electrode 6 can likewise be defined by the patterning layer 14 formed on the gate insulating layer 5 which provides a surface area for attracting and repelling the solution in which the gate electrode is deposited. The patterned layer 6 can be aligned with the source-drain pattern to minimize the overlap area between the source / drain and gate electrodes (FIG. 7 (c)).

【0085】 ポリイミド以外の物質は事前パターン化層として使用することができる。フォ
トリトグラフィ以外の他の精密な事前パターン化技術も使用することができる。
図8は比較的疎水性層および親水性層の構造の能力を明示しインクジェット・プ
リント法によって析出された液状「インク」を限定している。図8はポリイミド
10の薄片を含む基板の光学顕微鏡写真を示し、この薄片は相対的に疎水性にな
るように上述したように処理され、また露出ガラス基板12の大きい領域は相対
的に親水性になるように上述したように処理される。ソースおよびドレイン電極
となるPEDOT物質は、薄片10に接近するライン2および3の一連の液滴ランニ
ングからなるインクジェット・プリントによって析出される。インクジェット物
質が弱いコントラストを示しているが、析出物質の端面2および3の不意に終了
した形態に見え、この析出物質は薄片の厚みL=5μmまで掘り下げても薄片1
0によって限定されている。
Materials other than polyimide can be used as the pre-patterned layer. Other precision pre-patterning techniques besides photolithography can also be used.
FIG. 8 demonstrates the structural capabilities of the relatively hydrophobic and hydrophilic layers and defines the liquid “ink” deposited by the inkjet printing method. FIG. 8 shows an optical micrograph of a substrate containing a flake of polyimide 10, the flake being treated as described above to be relatively hydrophobic, and a large area of exposed glass substrate 12 being relatively hydrophilic. Is processed as described above. The PEDOT material for the source and drain electrodes is deposited by inkjet printing consisting of a series of droplet runs in lines 2 and 3 approaching the flakes 10. Although the inkjet material shows a weak contrast, the end faces 2 and 3 of the deposited substance appear to be abruptly finished, and the deposited substance is thin even if it is dug down to the thickness L = 5 μm.
Limited by 0.

【0086】 図9はポリイミド薄片10の近傍におけるインクジェット析出プロセスの写真
である。この映像は透明基板の下方に取り付けられたストロボカメラで撮影され
たものである。ポリイミド・パターン10のエッジは白線として見ることができ
る。インクの液滴21は、インクジェット・ヘッド20のノズルから放出され、
またポリイミド薄片10から距離dだけ離れたその中央に析出する。このような
映像は、薄片パターン10に関するインクジェット析出の正確な局部アライメン
トに使用することができ、またパターン認識を使用して局部アライメント・プロ
シージャを自動化するのに使用される(以下を参照)。
FIG. 9 is a photograph of the inkjet deposition process in the vicinity of the polyimide flake 10. This image was taken with a strobe camera mounted below the transparent substrate. The edges of the polyimide pattern 10 can be seen as white lines. The ink droplet 21 is ejected from the nozzle of the inkjet head 20,
Further, it is deposited at the center of the polyimide thin piece 10 separated by a distance d. Such an image can be used for precise local alignment of inkjet deposition on the lamina pattern 10 and is also used to automate the local alignment procedure using pattern recognition (see below).

【0087】 図10および11は、図7cに示されたように形成された出力特性および転送
特性を示すともに、上述した差動湿潤処理によって規定されたそれぞれ20μm
と7μmのチャネル長さLを有している。いずれの場合においても、チャネル幅
Wは3mmである。図10(a)は20μm素子の出力特性を示している。図1
0(b)は7μm素子の出力特性を示している。図11(a)は20μm素子の
転送特性を示している。図11(b)は7μm素子の転送特性を示している。7
μm素子は小さいソース−ドレイン電圧で低減電流と飽和形態にある限定出力コ
ンダクタンスを伴う特性短チャネル動作を示す。短チャネル・素子の移動度とO
N−OFFの電流比は、上述した長チャネル・素子のそれと類似している。すな
わち、μ=0.005−0.01cm2/Vsであり、またION/IOFF=104
−105である。
FIGS. 10 and 11 show the output and transfer characteristics formed as shown in FIG. 7c and are each 20 μm defined by the differential wetting process described above.
And a channel length L of 7 μm. In any case, the channel width W is 3 mm. FIG. 10A shows the output characteristics of the 20 μm element. Figure 1
0 (b) shows the output characteristics of the 7 μm element. FIG. 11A shows the transfer characteristics of the 20 μm element. FIG. 11B shows the transfer characteristics of the 7 μm element. 7
The μm device exhibits a characteristic short channel operation with reduced current and limited output conductance in a saturated form at small source-drain voltage. Short channel, device mobility and O
The N-OFF current ratio is similar to that of the long channel device described above. That is, μ = 0.005-0.01 cm 2 / Vs, and I ON / I OFF = 10 4.
It is -10 5 .

【0088】 インクの限定は疎水性と親水性表面上の湿潤特性内の差の結果であり、また微
細構成形態の存在を必要としない。上述の実施例において、ポリイミド・フィル
ムは極めて薄く(500Å)作ることができ、これは液状にあるインクジェット
液滴のサイズよりもずっと薄い(数マイクロメータ)。従って、基板の事前パタ
ーンを製作する別の技術は、パターン化自己集合単分子層(SAM)でガラス基板の
面を機能化するようにして使用することができる。例えば、SAMはトリフルオロ
プロピル−トリメトキシレンのような疎水性アルキルまたはフルオロ基あるいは
アルコキシ基を含んでいる。SAMはシャドウ・マスクを介して紫外線露光(H. Sug
iura et al., Langmuir 2000, 885(2000))あるいはマイクロコンタクト・プリン
ト法(Brittain et al., Physics World May 1998, p.31)のような適切な技術に
よってパターン化することができる。
The limitation of the ink is the result of the difference in the wetting properties on hydrophobic and hydrophilic surfaces and does not require the presence of microstructured morphology. In the example above, the polyimide film can be made very thin (500Å), which is much thinner (several micrometers) than the size of an inkjet drop in liquid form. Therefore, another technique for making pre-patterned substrates can be used by functionalizing the surface of the glass substrate with patterned self-assembled monolayers (SAMs). For example, SAM contains a hydrophobic alkyl or fluoro group or alkoxy group such as trifluoropropyl-trimethoxylene. SAM is exposed to UV light through a shadow mask (H. Sug
iura et al., Langmuir 2000, 885 (2000)) or microcontact printing (Brittain et al., Physics World May 1998, p. 31).

【0089】 基板の事前パターン化は、TFTの層の析出の前に実行される事前パターン化の
ような上述した処理流れと容易に共用できる。従って、広範囲のパターン化およ
びプリント技術が使用でき、活性ポリマー層の低下の危険性なしに高解像度事前
パターンを発生することができる。
Pre-patterning of the substrate can easily be shared with the above-mentioned process flows, such as pre-patterning being carried out before the deposition of the layer of TFT. Thus, a wide range of patterning and printing techniques can be used and high resolution pre-patterns can be generated without the risk of degrading the active polymer layer.

【0090】 同様の技術が、ゲート電極の析出前にゲート絶縁層の面ないし表面修正層を事
前パターンするのに適用でき、小さい重なり容量を達成する。図7(c)に示し
たように、ゲート電極6はパターン層14によって規定される。この種の事前パ
ターン化法の一つの可能な実施例は、オクタデシルトリクロロシランのようなク
ロロシランまたはメトキシ・シランを含む自己集合単分子層(SAM)のマイクロコ
ンタクト・プリント法または紫外線フォトパターン化法である。これらの分子は
、これが極面上の水酸基と化学的に結合し、また表面疎水性にするSiO2また
はガラス基板の表面上に安定した単分子層を形成する。PVPまたはPMMAのような
ゲート誘電体単分子(ポリマー)の表面上に同様の単分子層を形成できることを
発明者は見つけた。これはPVP表面上の水酸基への分子の結合のためであると思
われる。SAMコート疎水性領域によって取り巻かれたソース−ドレイン電極によ
り輪郭のはっきりした小さいオーバーラップを伴う細い親水性ラインからなる表
面自由エネルギー・パターンは、軟リトグラフ・スタンプ工程によって容易に規
定される。このスタンプ工程は、下層にあるソース−ドレイン電極に関してスタ
ンプ・パターンを一致させるために光学顕微鏡またはマスク・アライナの下に実
行することができる。導電性水性ポリマー・インクが頂部に析出されるときに、
析出が自己集合単分子層によって規定された細い親水性ラインに限定される。こ
の方法において、パターン化されていないゲート電極層上の通常のライン幅よっ
て達成されるよりもより細いライン幅とすることができる。これによりソース/
ドレイン対ゲートのオーバラップ容量の低減となる。
Similar techniques can be applied to pre-pattern the surface or surface modification layer of the gate insulating layer prior to the deposition of the gate electrode to achieve a low overlap capacitance. As shown in FIG. 7C, the gate electrode 6 is defined by the pattern layer 14. One possible example of this type of pre-patterning method is by microcontact printing or UV photopatterning of self-assembled monolayers (SAM) containing chlorosilanes such as octadecyltrichlorosilane or methoxysilanes. is there. These molecules form a stable monolayer on the surface of SiO 2 or glass substrates where they chemically bond with the hydroxyl groups on the polar surface and also make them surface hydrophobic. The inventors have found that similar monolayers can be formed on the surface of gate dielectric monomolecules (polymers) such as PVP or PMMA. This is likely due to the attachment of molecules to the hydroxyl groups on the PVP surface. A surface free energy pattern consisting of thin hydrophilic lines with well-defined small overlap by source-drain electrodes surrounded by SAM-coated hydrophobic regions is easily defined by a soft lithographic stamping process. This stamping step can be performed under an optical microscope or mask aligner to match the stamp pattern with respect to the underlying source-drain electrodes. When conductive water-based polymer ink is deposited on top,
Deposition is limited to the thin hydrophilic lines defined by the self-assembled monolayer. In this way, thinner line widths can be achieved than would be achieved with normal line widths on unpatterned gate electrode layers. This makes the source /
It reduces the drain-to-gate overlap capacitance.

【0091】 事前パターン化基板の助けにより、TFTおよびそこの説明されたビアホール製
造工程に基づいた高速論理回路を製造することができる。
With the help of the pre-patterned substrate, high speed logic circuits based on the TFT and the via hole manufacturing process described there can be manufactured.

【0092】 広いエリアに亘るトランジスタ回路を製造するための決定的な条件の一つは、
基板上のパターンに関する析出の整合とアライメントである。適切な整合の達成
は、広いエリアに亘ってゆがみを呈する可撓性基板において特に困難である。連
続したパターン化工程間で、基板がゆがんでおれば、フォトリトグラフ工程中の
次のマスク・レベルは、もはや下層のパターンとオーバラップしない。ここで開
発された高解像度インクジェット・プリント基板は、可塑性(プラスチック)基
板上においてさえも広いエリアに亘って正確な整合を達成するのに適している。
なぜなら、インクジェット・ヘッドの位置が基板上のパターンに関して局部的に
調整することができるからである(図9)。この局部的アライメント工程は、フ
ィードバック機構と併合して、インクジェット・ヘッドの位置を修正する図9の
技術のパターンのような映像を使用するパターン認識技術を使用して自動的に可
能である。
One of the decisive conditions for manufacturing a transistor circuit over a large area is
Deposition alignment and alignment for patterns on a substrate. Achieving proper alignment is especially difficult on flexible substrates that exhibit distortion over large areas. If the substrate is distorted between successive patterning steps, the next mask level during the photolithographic step will no longer overlap with the underlying pattern. The high resolution inkjet printed circuit boards developed here are suitable for achieving precise registration over large areas, even on plastic substrates.
This is because the position of the inkjet head can be locally adjusted with respect to the pattern on the substrate (FIG. 9). This local alignment step is automatically possible using a pattern recognition technique that uses an image, such as the pattern of the technique of FIG. 9, which modifies the position of the inkjet head, in combination with a feedback mechanism.

【0093】 上述したタイプの素子を使用する多重トランジスタ集積回路を形成するために
、ビアホールを形成して素子の厚みを通して直接内部接続されることが望ましい
。これはこの種の回路が特にコンパクトに形成されることになるからである。こ
のような内部接続を形成する一つの方法は、次に説明するような溶剤形成ビアホ
ールを使用するものである。この方法は上述したTFTの溶剤処理層がまったく不
溶性形態に変換されないという実際の利点を有する。これが溶剤の局部析出によ
るビアホールの開口を許容する。
To form a multi-transistor integrated circuit using devices of the type described above, it is desirable to form via holes to be directly interconnected through the thickness of the device. This is because a circuit of this kind will be made particularly compact. One method of forming such internal connections is to use solvent-formed via holes as described below. This method has the practical advantage that the solvent-treated layer of the TFT described above is not converted to the insoluble form at all. This allows the opening of via holes due to local deposition of solvent.

【0094】 溶剤形成ビアホールを形成するために(図12(a))、適切な溶剤29の一
定量が、層の頂部上に局部的に析出され、ここにビアホールが形成される。溶剤
はホールの形成される下層を溶解することのできるものが選択される。ビアホー
ルが形成されるまで、溶剤は漸進的溶解によって層に浸透する。溶解物質がビア
ホールの側壁W上に析出される。溶剤のタイプおよびこれを析出する方法につい
ては、個々の適用によって選択される。しかし、4つの好ましい観点としては:
1.溶剤および処理条件は、溶剤が蒸発されるかそうでなければ容易に除去され
ることであり、これによって続く処理を妨害することなく、かつ素子を過渡に、
または不正確に溶解しないものである; 2.溶剤はIJPのような選択された処理によって析出され、これによって溶剤の
正確に制御された量が基板上の所望個所に正確に適用できる;および 3.ビアホールの直径が溶剤液滴の表面張力と基板を湿らす溶剤の能力に影響を
受ける;および 4.溶剤は、電気的接続が行われる下層を溶解しない。
To form a solvent-formed via hole (FIG. 12 (a)), a certain amount of a suitable solvent 29 is locally deposited on the top of the layer, where the via hole is formed. The solvent is selected so that it can dissolve the lower layer in which holes are formed. The solvent penetrates the layer by gradual dissolution until a via hole is formed. Dissolved material is deposited on the sidewall W of the via hole. The type of solvent and the method of depositing it are selected according to the particular application. However, four preferred viewpoints are:
1. The solvent and processing conditions are such that the solvent is vaporized or otherwise easily removed, thereby not interfering with subsequent processing and transiently through the device,
Or it does not dissolve inaccurately; 1. 2. The solvent is deposited by a selected process such as IJP so that a precisely controlled amount of solvent can be precisely applied to the desired location on the substrate; and 3. 3. The diameter of the via hole is affected by the surface tension of the solvent droplet and the solvent's ability to wet the substrate; and 4. The solvent does not dissolve the underlying layer where the electrical connection is made.

【0095】 図12(a)は、図1(c)に示した一般的なタイプの部分的に形成されたト
ランジスタ・素子上のメタノール溶剤(液滴当たり20ngを含む)液滴29の
析出を示す。図12(a)の部分的な素子は1.3μm厚のPVP絶縁層28、F8T
2半導電性層27、PEDOT電極層26およびガラス基板25を含んでいる。本例に
おいて、絶縁PVP層を貫通するビアホールを形成することが望ましい。メタノー
ルはPVPを容易に溶解させる能力のために、すなわち、続く処理工程を妨げない
ように容易に蒸発し、さらにPVPに対する満足する湿潤特性を有しているために
溶剤として選択される。本例においてビアホールを形成するために、インクジェ
ット(IJP)プリントヘッドは、ビアホールを形成したい基板上の位置に移動させ
る。従って、必要数の適切なサイズのメタノール液滴が、ビアホールが完成され
るまで、インクジェット(IJP)プリントヘッドから滴下される。連続する液滴間
の周期は、メタノールが素子の層を溶解する比率と一致するように選択される。
各液滴は、次の液滴が析出される前に完全に、あるいはほぼ完全に蒸発されるの
が好ましい。ビアホールは下部の無極性半導電性層に到達したときに、エッチン
グ工程が停止されて下層が除去されないように注意しなければならない。イソプ
ロパノール、エタノール、ブタノールまたはアクトンのような他の溶剤も使用す
ることができる。高い処理量を達成するために、単一の溶剤液滴の析出によって
ビアホールを完成することが望ましい。300nm厚のフィルムと、30plの
容積および50μmの直径を有する液滴に対して、これを達成するには容積当た
り1−2重量%より高い溶剤中で層の溶解性を必要とする。単一の液滴を伴うビ
アホールの形成を必要とする場合は、より高い沸点がさらに望まれる。PVPの場
合において、225℃の沸点を有する1,2ジメチル−2−イミダゾリジオン(D
MI)を使用することができる。
FIG. 12 (a) illustrates the deposition of a methanol solvent (including 20 ng per drop) droplet 29 on a partially formed transistor device of the general type shown in FIG. 1 (c). Show. The partial element of FIG. 12A is a PVP insulating layer 28, F8T with a thickness of 1.3 μm.
2 includes a semi-conductive layer 27, a PEDOT electrode layer 26 and a glass substrate 25. In this example, it is desirable to form a via hole that penetrates the insulating PVP layer. Methanol is chosen as the solvent because of its ability to dissolve PVP readily, that is, it evaporates readily so as not to interfere with subsequent processing steps and has satisfactory wetting properties for PVP. To form a via hole in this example, an inkjet (IJP) print head is moved to a position on the substrate where the via hole is to be formed. Therefore, the required number of appropriately sized methanol droplets are dispensed from the inkjet (IJP) printhead until the via holes are completed. The period between successive drops is selected to match the rate at which methanol dissolves the layers of the device.
Each droplet is preferably completely or almost completely evaporated before the next droplet is deposited. Care must be taken that when the via hole reaches the underlying non-polar semi-conductive layer, the etching process is stopped and the underlying layer is not removed. Other solvents such as isopropanol, ethanol, butanol or actone can also be used. To achieve high throughput, it is desirable to complete the via holes by depositing a single solvent droplet. For a 300 nm thick film and droplets with a volume of 30 pl and a diameter of 50 μm, achieving this requires solubility of the layer in solvents above 1-2% by weight per volume. Higher boiling points are further desired when the formation of via holes with a single droplet is required. In the case of PVP, 1,2-dimethyl-2-imidazolidione (D
MI) can be used.

【0096】 図12(b)は、ビアホールの位置にシーケンスでメタノールの数滴を滴下す
る効果を示す。右側のパネルは、1、3および10個の液滴を滴下した後の素子
の顕微鏡写真を示す。左側のパネルは、形成されたビアホールを横切る同じ素子
のデクタック(Dektak)面プロフィール測定結果を示す。(ビアホールの
位置は、概して各パネル中位置「V」で示す。)数滴が同じ位置に連続して滴下
されると、クレータがPVPフィルムに開けられる。このクレータの深さは連続す
る液滴の作用に伴って大きくなり、また約6個の液滴の後、下にあるF8T2層の表
面がめくられた。溶解されたPVP物質がビアホールの側部で壁W内に析出された
。ビアホールの直径は、液滴のサイズによって制限された50μm程度である。
このサイズは論理回路および大きい面積のディスプレイのような多数の適用例に
適している。
FIG. 12B shows the effect of dropping several drops of methanol in sequence at the position of the via hole. The right panel shows micrographs of the device after dropping 1, 3 and 10 drops. The left panel shows the Dektak surface profile measurements of the same device across the formed via hole. (The position of the via hole is generally indicated by position "V" in each panel.) When several drops are successively dropped at the same position, a crater is opened in the PVP film. The depth of this crater increased with the action of successive drops, and after about 6 drops the surface of the underlying F8T2 layer was flipped. The dissolved PVP material was deposited in the wall W at the side of the via hole. The diameter of the via hole is about 50 μm, which is limited by the size of the droplet.
This size is suitable for many applications such as logic circuits and large area displays.

【0097】 ビアホールの直径は、インクジェット溶剤の液滴のサイズによって決定される
。ホールの直径は、液滴の直径に正比例して観察された(図12c参照)。側壁
の外径は第1液滴のサイズと拡散によて決定され、また溶解されたポリマー層の
厚みとは無関係である。高解像度ディスプレイのようなより小さいホールが必要
とされる適用例の場合、より小さい液滴サイズが使用される場合においてさえ、
あるいは基板表面が適切な技術によって事前パターン化して上述した表面上の液
滴を制限することができる。他の溶剤も使用できる。
The diameter of the via hole is determined by the droplet size of the inkjet solvent. The diameter of the holes was observed in direct proportion to the diameter of the droplet (see Figure 12c). The outer diameter of the side wall is determined by the size and diffusion of the first droplet and is independent of the thickness of the dissolved polymer layer. For applications where smaller holes are required, such as high resolution displays, even when smaller droplet sizes are used,
Alternatively, the substrate surface can be pre-patterned by any suitable technique to limit the droplets on the surface described above. Other solvents can also be used.

【0098】 表面プロフィール測定結果から、ビアホールの形成が物質を溶解させ、またビ
アホールのエッジに移動させ、ホールは溶剤が蒸発された後に残っていることが
分かる(図12(b)のWで示す)。注意しなければならないのは、移動された
物質は図12(b)に示されたよりもより滑らかな形状となり、表面形態のxお
よびy軸は異なるスケールとなる図12(b)をプロットしたものである(xは
μm単位であり、yはÅ単位である)。
From the surface profile measurement results, it can be seen that the formation of via holes dissolves the material and also moves it to the edges of the via holes, which remain after the solvent is evaporated (indicated by W in FIG. 12 (b)). ). It should be noted that the transferred material has a smoother shape than that shown in Figure 12 (b), and the x and y axes of the surface morphology are on different scales, plotting Figure 12 (b). (X is in μm unit and y is in Å unit).

【0099】 ビアホール形成のメカニズム、すなわち物質の側壁への移動は、溶質の含まれ
ている乾燥液滴のコンタクト・ライン(接触線)がピン留めされた場合に生じる
周知のコーヒーしみ作用に似ていると考えられる。ピン留め作用は、例えば表面
の荒さまたは化学的不均質のために発生する。注意しなければならないのは、優
れた溶剤の析出は常に溶解中に表面荒さを発生することである。溶剤が蒸発する
ときに、毛細管流れが接触線近くで溶剤蒸発と置換されるために発生する。接触
線近傍におけるより大きい表面対バルク比率のためにより多くの溶剤が接触線近
傍で蒸発する。毛細管流れの速度は、典型的な拡散速度に比較して大きく、例え
ば溶質が液滴のエッジに搬送され、また溶質の析出がリム近傍のみで発生し、乾
燥液滴の中心では発生しない(R.D. Deegan et al., Nature 389, 827 (1997))。
溶質の拡散は、側壁の形成されるよりも溶剤の乾燥時に全エリアに亘ってポリマ
ーの好ましい均一な再析出となる傾向にある。理論的に予測できるのは、毛細管
流れの速度V(r)(r:は中心からの距離;R:液滴の半径)は、(R−r) - λに比例し、ここにλ=(π−2θc)/(2π−2θc)である。従って、V
がλの増大に伴って増加すると、接触角度θcが小さくなる。従って、エッジに
おける析出量はより早く発生すればするほど、ますます接触角度は小さくなる。
[0099]   The mechanism of via hole formation, that is, the movement of material to the side wall, depends on the inclusion of solute.
Occurs when the contact line of a dry drop of water is pinned
It is believed to be similar to the well-known coffee stain action. The pinning action can be, for example, the surface
Occurs due to roughness or chemical heterogeneity. It is important to note that
The precipitation of the deposited solvent is always to generate surface roughness during dissolution. Solvent evaporates
Occasionally, capillary flow is replaced by solvent evaporation near the contact line. contact
More solvent near the line due to the larger surface-to-bulk ratio.
Evaporate by the side. Capillary flow velocity is large compared to typical diffusion velocity.
If solute is transported to the edge of the droplet, and solute precipitation occurs only near the rim,
It does not occur in the center of dry droplets (R.D. Deegan et al., Nature 389, 827 (1997)).
Solute diffusion is more likely to occur throughout the area when the solvent dries than when sidewalls are formed.
However, it tends to result in preferable uniform reprecipitation. Capillaries can be predicted theoretically
The velocity V (r) of the flow (r: distance from the center; R: radius of the droplet) is (R-r) - proportional to λ, where λ = (π-2θc) / (2π-2θc). Therefore, V
Increases with increasing λ, the contact angle θcBecomes smaller. Therefore, at the edge
The earlier the amount of precipitation occurs, the smaller the contact angle.

【0100】 従って、ビアホールの開口のために、重要なことは(a)初期液滴の接触線は
ピン留めされること、(b)溶解されるべきポリマーの頂部上の液滴の接触角度
は十分小さいこと、および(c)溶剤の蒸発は、ポリマー溶質拡散が無視できる
くらい十分速いことである。PVP上のIPAの場合において、接触角度は12°程度
であり、また液滴な一般的に1s未満内の乾燥である。
Therefore, for the opening of the via hole, it is important that (a) the contact line of the initial droplet is pinned, and (b) the contact angle of the droplet on the top of the polymer to be dissolved is Small enough, and (c) solvent evaporation is fast enough that polymer solute diffusion is negligible. In the case of IPA on PVP, the contact angle is on the order of 12 ° and the droplets are generally dry within less than 1 s.

【0101】 接触角度が小さくなればなるほど、液滴内部の毛細管流れ速度がますます速く
なる。すなわち、側壁の形成がますます確実になる。しかし、一方において、接
触角度が小さくなればなるほど、液滴直径がますます大きくなる。従って、輪郭
のはっきりした側壁を伴う小さい直径のビアホールを達成する最適な接触角度が
存在する。優れた溶剤に対するより大きい接触角度を達成するために、基板の表
面が、例えば溶剤のより大きい反発性を伴った自己集合単一層によって処理され
る。この自己集合単一層は、溶剤の析出が小さいエリアに限定されるために、例
えば疎水性および親水性面領域を提供するようにパターン化される。
The smaller the contact angle, the faster the capillary flow velocity inside the droplet. That is, the formation of sidewalls becomes more reliable. However, on the one hand, the smaller the contact angle, the larger the droplet diameter. Therefore, there is an optimum contact angle to achieve a small diameter via hole with well defined sidewalls. In order to achieve a better contact angle to the solvent, the surface of the substrate is treated, for example, by a self-assembled monolayer with a greater repulsion of the solvent. This self-assembled monolayer is patterned to provide, for example, hydrophobic and hydrophilic surface areas because it is limited to areas where solvent deposition is small.

【0102】 ビアホールの深さおよびエッチング率は、滴下される溶剤の液滴数、液滴が析
出される頻度、および基板を溶解する能力である率と比較して溶剤の蒸発率の組
み合わせによって調整することができる。析出の発生される環境および基板の温
度は蒸発率に影響する。溶剤に対して不溶性またはゆっくり溶解する物質の層が
溶解の深さを制限するのに使用することができる。
The depth of the via hole and the etching rate are adjusted by a combination of the number of droplets of the dropped solvent, the frequency with which the droplets are deposited, and the evaporation rate of the solvent compared to the rate that is the ability to dissolve the substrate. can do. The environment in which precipitation occurs and the temperature of the substrate affect the evaporation rate. A layer of material that is insoluble or slowly soluble in the solvent can be used to limit the depth of dissolution.

【0103】 TFTの層シーケンスが、交互にある極性層と無極性層から構成されているので
、明確な深さでエッチングを停止するように溶剤および溶剤の組み合わせを選択
することが可能である。
Since the layer sequence of the TFT is composed of alternating polar and non-polar layers, it is possible to select solvents and solvent combinations to stop the etching at a well-defined depth.

【0104】 ビアホールを介して接触を実行するために、導電層がその上に析出され、これ
によってビアホール内に延長され、またビアホールの下部で物質と電気的接続が
なされる。図13(a)は図12(a)に示したタイプの素子示すが、上述した
ビアホールの形成後に、金電極25の形成工程が含まれている。
In order to carry out the contact through the via hole, a conductive layer is deposited thereon, which extends into the via hole and also makes an electrical connection with the material under the via hole. FIG. 13A shows an element of the type shown in FIG. 12A, which includes the step of forming the gold electrode 25 after the above-described formation of the via hole.

【0105】 図13はカーブ30で下部PEDOT電極25とPVPゲート絶縁層28の頂部上に析
出された導電電極29間で測定された電流・電圧特性を示す。ビアホールの直径
は50μmであった。比較するために、カーブ31は、ビアホールが頂部電極と
下部電極間のオーバラップ領域に配置されていない標準サンプルを示す。特性は
、ビアホールを通過する電流が、ビアホールの存在しないゲート絶縁部部を通過
する漏洩電流よりも数倍高い大きさであることをはっきり示している。ビアホー
ルを通過する測定電流はPEDOT電極の導電性によって限定され、個々のPEDOT電極
の導電性測定を実行することによって知ることができる。ビアホールの抵抗値に
よって限定されず、ビアホールの抵抗値Rvの低い制限推定値がこれらの測定か
ら得ることができる。すなわち、Rv<500kΩである。
FIG. 13 shows in curve 30 the current-voltage characteristics measured between the lower PEDOT electrode 25 and the conducting electrode 29 deposited on top of the PVP gate insulating layer 28. The diameter of the via hole was 50 μm. For comparison, curve 31 shows a standard sample with no via holes placed in the overlap region between the top and bottom electrodes. The characteristics clearly show that the current passing through the via hole is several times higher than the leakage current passing through the gate insulating part where the via hole does not exist. The measured current passing through the via hole is limited by the conductivity of the PEDOT electrodes and can be seen by performing conductivity measurements on the individual PEDOT electrodes. Not limited by the resistance value of the via hole, a low limit estimate of the resistance value R v of the via hole can be obtained from these measurements. That is, R v <500 kΩ.

【0106】 図12に関する上述したビアホールを形成する方法は、拡散バリアなしに空乏
層タイプの素子(図1(c)に示したような)に対して、また、拡散バリアがビ
アホールの開口後に析出される素子に直接適用可能である。図14(a)は、ビ
アホールが形成され、かつゲート電極が拡散バリア層に介在せずに析出された素
子を示す。図14(b)は、ビアホールの形成後、拡散バリアポリマー7がゲー
ト電極6の析出間に形成された同様の素子を示す。この場合において、拡散バリ
ア層はビアホール抵抗Rvを最小にするために優れた電荷転送特性を呈すること
が必要である。最適な拡散バリアは図5(a)に示したようなTFBの薄層であ
る。
The method of forming a via hole described above with reference to FIG. 12 is applied to a depletion layer type device (as shown in FIG. 1C) without a diffusion barrier, and the diffusion barrier is deposited after the via hole is opened. It can be directly applied to the device. FIG. 14A shows a device in which a via hole is formed and a gate electrode is deposited without interposing a diffusion barrier layer. FIG. 14 (b) shows a similar device in which the diffusion barrier polymer 7 was formed during the deposition of the gate electrode 6 after the via hole was formed. In this case, the diffusion barrier layer needs to exhibit excellent charge transfer characteristics in order to minimize the via hole resistance R v . The optimal diffusion barrier is a thin layer of TFB as shown in Figure 5 (a).

【0107】 均一な低い接触抵抗が必要とされる場合、半導電性層がビアホールサイトでも
除去される。これは拡散バリアが形成された後で実行されるのが好ましい。拡散
バリア7と半導電性ポリマー4は、これらに対して優れた溶剤のインクジェット
プリント(IJP)析出によって局部的に溶解され、本例においてはキシレンである
。半導電性物質および絶縁物質のために優れた溶剤を混合することにより、両層
は同時に溶解される。ゲート電極の析出に続いてこれが行われる素子を図14(
c)に示す。
If a uniform low contact resistance is required, the semiconducting layer is also removed at the via hole sites. This is preferably done after the diffusion barrier has been formed. The diffusion barrier 7 and the semiconducting polymer 4 are locally dissolved by inkjet printing (IJP) deposition of an excellent solvent for them, xylene in this example. By mixing a good solvent for the semiconducting substance and the insulating substance, both layers are dissolved simultaneously. A device in which this is done following the deposition of the gate electrode is shown in FIG.
It is shown in c).

【0108】 溶剤の混合物は、溶解されるべき層上の溶剤混合物の接触角度を大きくするこ
とによってビアホールの直径を小さくするのに使用することできる。
The mixture of solvents can be used to reduce the diameter of the via holes by increasing the contact angle of the solvent mixture on the layer to be dissolved.

【0109】 ビアホールの内部接続の形成、従って、導電性物質を析出してブリッジする別
の方法は、下部にある層基板を局部的に修正することができる物質を局部的に析
出して、これらを導電性にするものである。一例として移動性ドーパントを含む
溶液の局部的IJP析出を一つの層またはいくつかの層に拡散できる。これは図
14(d)に示され、ここで領域32はドーパントで処理されることによって導
電性にされた物質を含んでいる。このドーパントはN,N’−ジフェニール−N
,N’−ビス(3−メチルジフェニル)−(1,1’ビフェニール)−4,4’
−ジアミンのようなトリアリルアミン(TPD)のような小さい共役分子である
。ドーパントは溶剤ケースとして加えられるのが好ましい。
Another method of forming via-hole interconnects, and thus depositing and bridging conductive material, is to locally deposit a material that can locally modify the underlying layer substrate, Is made conductive. As an example, local IJP deposition of a solution containing a mobile dopant can be diffused into one layer or several layers. This is shown in FIG. 14 (d), where region 32 contains material made conductive by treatment with a dopant. This dopant is N, N'-diphenyl-N
, N'-bis (3-methyldiphenyl)-(1,1 'biphenyl) -4,4'
-Small conjugated molecules like triallylamine (TPD) like diamines. The dopant is preferably added as a solvent case.

【0110】 PVP誘電体層を介するビアホール形成の方法はTFTのゲート電極を、例えば図1
5に示したようなロジック・インバータ・素子のために必要とされるときに下部
にある層内のソースまたはドレイン電極に接続するのに使用することができる。
同様のビアホール接続はほとんどのロジック・トランジスタ回路に必要とされる
。図16は図15(b)に示された二つの常時オフ・トランジスタ・素子で形成
されたエンハスメント−ロード・インバータ・素子の特性をプロットしたもので
ある。二つのトランジスタのためのチャネル幅に対するチャネル長さの比(W/
L)の異なる比率を有する二つのインバータを示す(プロット35は3:1の比
、プロット36は5:1である)。出力電圧は、入力電圧がロッジク・ロウから
ロッジク・ハイに変化すると、ロッジ・ハイ(−20V)からロッジク・ロウ(
≒0V)状態まで変化する。インバータの利得、すなわち、特性の最大傾斜は1
より大きく、これはリング・オッシレータのようなより複雑な回路の製造を許容
するための必要条件である。
A method of forming a via hole through a PVP dielectric layer is performed by using a TFT gate electrode as shown in FIG.
It can be used to connect to the source or drain electrodes in the underlying layers when needed for a logic inverter device such as that shown in FIG.
Similar via hole connections are required for most logic transistor circuits. FIG. 16 is a plot of the characteristics of the enhancement-load inverter device formed by the two normally-off transistor devices shown in FIG. 15 (b). Ratio of channel length to channel width for two transistors (W /
L) two inverters with different ratios (plot 35 is a 3: 1 ratio and plot 36 is a 5: 1 ratio). The output voltage changes from lodge high (-20V) to lodg low (when the input voltage changes from lodg low to lodg high.
≈ 0 V). The gain of the inverter, that is, the maximum slope of the characteristic is 1
Larger, this is a requirement to allow the fabrication of more complex circuits such as ring oscillators.

【0111】 上記に記述されるようなビアホールは、さらに、異なる層における内部接続ラ
イン間に電気接続を設けるのに使用されることができる。複雑な電子回路のため
に、マルチレベル内部接続機構が必要とされている。これは、内部接続部72と
、融和性溶媒から析出される異なる誘電層70、71とのシーケンスを配置する
ことによって作られることができる(図15(d))。ビアホール73は、次に
、自動エッチストップを備える内部接続ラインを用いて、上記に記述される方法
で形成されることが可能である。
Via holes as described above can also be used to provide electrical connections between interconnect lines in different layers. Due to complex electronic circuits, multi-level interconnects are needed. This can be made by arranging a sequence of interconnects 72 and different dielectric layers 70, 71 deposited from a compatible solvent (FIG. 15 (d)). The via hole 73 can then be formed in the manner described above using the interconnect lines with automatic etch stop.

【0112】 適切な誘電物質の例は、PVPなどの極性ポリマー(70)や、ポリスチレンな
どの無極性誘電ポリマー(71)である。これらは、極性溶媒および無極性溶媒
から別の方法で析出されることが可能である。ビアホールは、基礎をなす誘電層
がエッチストッピング層を備えている間、それぞれの誘電層のための良溶媒の局
部析出によって開かれることが可能である。
Examples of suitable dielectric materials are polar polymers such as PVP (70) and non-polar dielectric polymers such as polystyrene (71). These can be otherwise deposited from polar and non-polar solvents. The via holes can be opened by local deposition of a good solvent for each dielectric layer while the underlying dielectric layer comprises an etch stopping layer.

【0113】 上記に記述されるタイプの素子のために物質および析出プロセスを選択する際
に、各層が、直接に基礎をなす層を実質的に溶融しない溶媒から析出される場合
、大きな利点が得られることが可能であることを心に留めておくべきである。こ
の方法で、連続する層が、溶媒処理によって作られることが可能である。このよ
うな物質およびプロセスのステップの選択を簡素化する1つの方法は、上記に記
述される層シーケンスのために例示されるように、極性溶媒および無極性溶媒か
ら別の方法で2つ以上の層を析出しようと意図するものである。この方法におい
て、溶性層、導電層、半導電性層、絶縁層などを含有する多層素子は、容易に形
成されることが可能である。これにより、基礎をなす層の溶解および膨潤の問題
を回避することが可能である。
In selecting materials and deposition processes for devices of the type described above, great advantage can be gained if each layer is deposited directly from a solvent that does not substantially melt the underlying layer. It should be borne in mind that it is possible to be. In this way, successive layers can be made by solvent treatment. One method that simplifies the selection of such materials and process steps is, as exemplified for the layer sequences described above, from polar solvents and non-polar solvents to two or more different ways. It is intended to deposit layers. In this way, a multilayer element containing a soluble layer, a conductive layer, a semiconductive layer, an insulating layer, etc. can be easily formed. This makes it possible to avoid problems of dissolution and swelling of the underlying layer.

【0114】 上記に記述される素子の構造、物質およびプロセスは、単なる例示である。そ
れらは変更されてもよいことは明らかである。
The device structures, materials and processes described above are merely exemplary. Obviously they may be modified.

【0115】 図1に示されるトップゲート構造と異なる他の素子の構造が使用されてもよい
。別の構造は、図17に示されるよりスタンダードなボトムゲート構造であり、
それには、必要とされる場合、拡散バリア7および表面変更層8を組み込むこと
も可能である。図17において、類似の部分は、図1と同じ符号である。異なる
層が連続した構造を有する他の素子構造も使用されることができる。トランジス
タ以外の素子も、類似の方法で形成されることができる。
Other device structures different from the top gate structure shown in FIG. 1 may be used. Another structure is the more standard bottom gate structure shown in FIG.
It can also incorporate a diffusion barrier 7 and a surface modification layer 8 if required. 17, similar parts have the same reference numerals as in FIG. Other device structures having a structure in which different layers are continuous can also be used. Devices other than transistors can be formed in a similar manner.

【0116】 PEDOT/PSSは、溶媒から析出されることが可能なあらゆる導電性ポリマーに置
き換えられることができる。例としてはポリアニリンやポリピロールが挙げられ
る。とはいえ、PEDOT/PSSのいくつかの魅力的な特徴は、(a)本質的な低拡散
率を有する重合による不純物、(b)良好な温度安定および空気中における安定
、および(c)効率のよい正孔電荷キャリアインジェクションを可能とするコモ
ン正孔搬送導電性ポリマーのイオン化ポテンシャルに十分マッチされる5.1≒
eVの仕事関数である。
The PEDOT / PSS can be replaced with any conductive polymer that can be precipitated from the solvent. Examples include polyaniline and polypyrrole. Nevertheless, some attractive features of PEDOT / PSS are: (a) polymerization impurities with intrinsically low diffusivity, (b) good temperature and air stability, and (c) efficiency. Well matched to the ionization potential of the common hole-transporting conductive polymer enabling good hole-charge carrier injection.
It is the work function of eV.

【0117】 効率のよい電荷キャリアインジェクションは、特に、チャネル長さL<10μ
mを有するショートチャネルトランジスタ素子に極めて重要である。このような
素子において、ソースドレイン接触抵抗効果は、小さなソースドレイン電圧のた
めのTFT電流を制限することがある(図10(b))。比較可能なチャネル長さ
の素子において、PEDOTソース/ドレイン電極からのインジェクションは、無機
のゴールド電極からのインジェクションよりも一層効率のよいことが分かった。
これは、半導電性のものに十分にマッチされるイオン化ポテンシャルを有する重
合によるソース/ドレイン電極が、無機の電極物質より好ましいということを示
している。
Efficient charge carrier injection can be achieved especially with a channel length L <10 μ.
Very important for short channel transistor devices with m. In such a device, the source-drain contact resistance effect may limit the TFT current for small source-drain voltage (FIG. 10 (b)). Injections from PEDOT source / drain electrodes were found to be more efficient than injections from inorganic gold electrodes in devices with comparable channel lengths.
This indicates that polymerized source / drain electrodes with an ionization potential well matched to the semi-conductive ones are preferred over inorganic electrode materials.

【0118】 水溶液(Baytron P)から析出されるPEDOT/PSSの導電率は、およそ0.1−1S
/cmである。最大100S/cmの高い導電率は、溶媒の混合物(イソプロパ
ノールとN−メチル−2−ピロリドン(NMP)とを含有するBayer CPP 105T)を含
有する組成で得られることが可能である。後者の場合、組成の溶媒組み合わせが
層シーケンスの溶解度必要条件と融和性があることに注意を払う必要がある。一
様に高い導電率を必要とする適用には、液体中の金属無機粒子のコロイド状サス
ペンションなどの他の導電性ポリマー、あるいは、溶液でプロセスするのに適し
た導体が使用されることができる。
The conductivity of PEDOT / PSS deposited from an aqueous solution (Baytron P) is about 0.1-1S.
/ Cm. High conductivity up to 100 S / cm can be obtained with compositions containing a mixture of solvents (Bayer CPP 105T containing isopropanol and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)). In the latter case, it should be noted that the solvent combinations of composition are compatible with the solubility requirements of the layer sequence. For applications requiring uniformly high conductivity, other conductive polymers such as colloidal suspensions of metal-inorganic particles in liquids, or conductors suitable for processing in solution can be used. .

【0119】 ここに記述されるプロセスおよび素子は、溶液で処理したポリマーで作られる
素子に制限されるものではない。回路、あるいは、ディスプレイ素子(下記を参
照)におけるTFTおよび/または内部接続部の導電性電極のいくつかは、例えば
、コロイド状サスペンションのプリンティングによって、あるいは、事前パター
ン形成した基板に電気メッキすることによって析出されることが可能な無機導体
から形成されることができる。すべての層が、溶液から析出されない素子におい
て、素子の1つ以上のPEDOT/PSS部分は、真空析出導体などの不溶性導電性物質
と置き換えられることができる。
The processes and devices described herein are not limited to devices made of solution-treated polymers. Some of the conductive electrodes of the TFT and / or interconnects in the circuit or display element (see below) are, for example, by printing a colloidal suspension or by electroplating on a pre-patterned substrate. It can be formed from an inorganic conductor that can be deposited. In devices where not all layers are deposited from solution, one or more PEDOT / PSS portions of the device can be replaced with an insoluble conductive material such as a vacuum deposited conductor.

【0120】 半導伝層は、さらに、別の溶液で処理するのに適した半導電性物質に置き換え
られることができる。可能性として、可溶化側鎖を有する小さな共役分子(J.G.
Laquindanum, et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 664(1998))、溶液から自己集合
される半導電性有機−無機ハイブリッド物質(C.R. Kagan, et al., Sciencs 286
, 946(1999))、あるいは、CdSeナノ粒子などの溶液で析出した無機半導体(B
.A. Ridley, et al., Science 286, 746(1999))が例として挙げられる。
The semiconducting layer can further be replaced with a semiconducting material suitable for treatment with another solution. Possibly a small conjugated molecule (JG
Laquindanum, et al., J. Am. Chem. Soc. 120, 664 (1998)), a semiconductive organic-inorganic hybrid substance self-assembled from a solution (CR Kagan, et al., Sciencs 286).
, 946 (1999)), or an inorganic semiconductor (B) deposited by a solution of CdSe nanoparticles or the like.
.A. Ridley, et al., Science 286, 746 (1999)).

【0121】 電極は、インクジェットプリンティングと異なる他のテクニックによってパタ
ーン形成されることができる。適切なテクニックとして、ソフトリトグラフプリ
ンティング(J.A. Rogers et al., Appl. Phys. Lett. 75, 1010(1999); S. Brit
tain et al., Physics World May 1998, p. 31)、スクリーンプリンティング(W
O 99/10939参照)、あるいは、メッキ、あるいは、疎水性表面領域および親水性
表面領域を有するパターン形成した基板の簡単なディップコーティングが挙げら
れる。インクジェットプリンティングは、特に、良抵抗でパターン形成する大き
なエリアに、特に、フレキシブルなプラスチック基板に適していると考えられて
いる。
The electrodes can be patterned by other techniques different from inkjet printing. A suitable technique is soft lithographic printing (JA Rogers et al., Appl. Phys. Lett. 75, 1010 (1999); S. Brit.
tain et al., Physics World May 1998, p. 31), screen printing (W
O 99/10939), or plating, or simple dip coating of patterned substrates with hydrophobic and hydrophilic surface regions. Inkjet printing is believed to be particularly suitable for large areas that are patterned with good resistance, especially for flexible plastic substrates.

【0122】 ガラスシートの代わりに、1つまたは複数の素子は、Perspexなどの別の基板
物質に、あるいは、ポリエーテルスルホンなどのフレキシブルなプラスチック基
板に析出されることができた。このような物質は、シート形状が好ましく、ポリ
マー物質であることが好ましく、そして、透明および/またはフレキシブルであ
るのがよい。
Instead of glass sheets, one or more elements could be deposited on another substrate material such as Perspex or on a flexible plastic substrate such as polyethersulfone. Such materials are preferably in sheet form, are preferably polymeric materials, and may be transparent and / or flexible.

【0123】 素子および回路のすべての層およびコンポーネントは、溶液処理およびプリン
ティングテクニックによって析出され、かつ、パターン形成されることが好まし
いが、半導電層などの1つ以上のコンポーネントは、さらに、真空析出テクニッ
クによって析出、および/またはフォトリトグラフィックプロセスによってパタ
ーン形成されてもよい。
Although all layers and components of the device and circuit are preferably deposited and patterned by solution processing and printing techniques, one or more components, such as semiconducting layers, may also be vacuum deposited. It may be deposited by a technique and / or patterned by a photolithographic process.

【0124】 上記に記述されるように作られるTFTなどの素子は、1つ以上のこのような素
子が互いにおよび/または他の素子と一体化されることが可能な一層複雑な回路
あるいは素子の一部分である。適用の例として、論理回路およびディスプレイあ
るいはメモリ素子のためのアクティブマトリックス回路構成、あるいは、ユーザ
ー定義ゲートアレイ回路などが挙げられる。
Devices, such as TFTs, made as described above include more complex circuits or devices in which one or more such devices can be integrated with each other and / or with other devices. It is a part. Examples of applications include logic circuits and active matrix circuitry for displays or memory devices, or user-defined gate array circuits.

【0125】 論理回路の基本コンポーネントは、図15に示されるインバータである。基板
上のすべてのトランジスタが、空乏タイプか、あるいは、累積タイプかのいずれ
かである場合、3つの可能な構造が可能である。空乏負荷インバータ(図15(
a))は、通常、(図1(c)および図3)である素子に適し、そして、エンハ
ンスメント−負荷構造(図15(b))は、通常オフトランジスタ(図1(a/
b)および図4)に使用される。2つの構造は、それぞれ、負荷トランジスタお
よびそのソースのゲート電極とドレイン電極との間にビアホールを必要とする。
別の構造は、抵抗負荷インバータ(図15(c))である。抵抗負荷インバータ
の素子は、負荷抵抗器のような適切な長さおよび導電率の薄くて、狭いPEDOTラ
インをプリンティングすることによって作られることが可能である。PEDOTの導
電率を減少することによって、例えば、PEDOTに対するPSSの割合を増加すること
によって、抵抗器ラインの長さは最小にされることが可能である。0.4のPEDO
T/(PEDOT+PSS)重量比を有するBaytron P PEDOT/PSSの導電率は、析出された
フィルムで、およそ0.2S/cmであると測定された。N2雰囲気下で20分
間280℃にアニーリングすることによって、導電率は、2S/cmに増加した
。/PSSで溶液を希釈することによって、導電率は、マグニチュードだけ減少され
ることができた。0.04のPEDOT/(PEDOT+/PSS)重量比では、10-3S/c
mの導電率が、280℃でアニーリング後測定された。50MΩの抵抗を有する
抵抗器は、およそ60μmの幅と500μmの長さとを有するPEDOTのラインを
インクジェットプリンティングすることによって作られた。
The basic component of the logic circuit is the inverter shown in FIG. If all transistors on the substrate are either depletion type or accumulation type, then three possible structures are possible. Depletion load inverter (Fig. 15 (
a)) is usually suitable for devices that are (FIGS. 1 (c) and 3), and enhancement-load structures (FIG. 15 (b)) are normally off transistors (FIG. 1 (a /)).
b) and FIG. 4). The two structures each require a via hole between the gate and drain electrodes of the load transistor and its source.
Another structure is a resistive load inverter (FIG. 15 (c)). The elements of a resistive load inverter can be made by printing thin, narrow PEDOT lines of suitable length and conductivity such as load resistors. By reducing the conductivity of the PEDOT, for example by increasing the ratio of PSS to PEDOT, the length of the resistor line can be minimized. 0.4 PEDO
The conductivity of Baytron P PEDOT / PSS with T / (PEDOT + PSS) weight ratio was measured to be about 0.2 S / cm for the deposited film. Annealing at 280 ° C. for 20 minutes under N 2 atmosphere increased the conductivity to 2 S / cm. By diluting the solution with / PSS, the conductivity could be reduced by magnitude. With a PEDOT / (PEDOT + / PSS) weight ratio of 0.04, 10 -3 S / c
The conductivity of m was measured after annealing at 280 ° C. A resistor with a resistance of 50 MΩ was made by inkjet printing a line of PEDOT with a width of approximately 60 μm and a length of 500 μm.

【0126】 開発された異なるインクジェットプリンティングコンポーネント、すなわち、
トランジスタ、ビアホール内部接続部、抵抗器、キャパシタ、マルチ層内部接続
機構などは、直接プリンティングおよび溶液処理の組み合わせによって一体化し
た電子回路を作るために一体化されることが可能である。インクジェットプリン
ティングは、横方向パターン形成が必要とされるすべての処理ステップに使用さ
れることが可能である。上記に記述される簡単なインバータ回路は、一層複雑な
論理回路のための基礎単位である。
Different developed inkjet printing components, namely:
Transistors, via hole interconnects, resistors, capacitors, multilayer interconnects, etc. can be integrated to make integrated electronic circuits by a combination of direct printing and solution processing. Inkjet printing can be used for all processing steps where lateral patterning is required. The simple inverter circuit described above is the building block for more complex logic circuits.

【0127】 上記に記述されるような溶液処理TFTsは、適切な回路が図18(a)に示さ
れている液晶(LCD)ディスプレイ、あるいは、適切な回路が図18(b)に示さ
れている電気泳動ディスプレイ(B. Comiskry et al., Nature 394, 253(1998))
などのアクティブマトリックスディスプレイ;および、発光ダイオードディスプ
レイ(H. Sirringhaus, et al., Science 280, 1741(1998))のピクセルスイッチ
ングトランジスタとして;あるいは、ランダムアクセスメモリ(RAM)などのメモ
リ素子のアクティブマトリックスアドレス指定エレメントとして使用されること
ができる。図18(a)および(b)では、トランジスタT1および/またはT
2は、上記に記述されるようなトランジスタから形成されることができる。機能
部40は、電流および電圧供給パッドを有するディスプレイ、あるいは、メモリ
エレメントを表わしている。
Solution-processed TFTs as described above have a liquid crystal (LCD) display whose suitable circuit is shown in FIG. 18 (a), or a suitable circuit is shown in FIG. Electrophoretic display (B. Comiskry et al., Nature 394, 253 (1998))
As a pixel switching transistor of a light emitting diode display (H. Sirringhaus, et al., Science 280, 1741 (1998)); or an active matrix address of a memory device such as a random access memory (RAM). It can be used as a designated element. In FIGS. 18 (a) and 18 (b), transistors T1 and / or T
2 can be formed from a transistor as described above. Functional unit 40 represents a display or memory element having current and voltage supply pads.

【0128】 LCD、あるいは、電気泳動ディスプレイの電極の電圧を制御するための可能な
素子構造の例は、図19に示され、そこでは、類似の部分は図1と同じ符号であ
る。図19の図面において(例えば、図7、図14および図17のように)、ゲ
ート絶縁層は、図1(a)におけるように、拡散バリアおよび/または表面変更
層を含有するマルチ層構造を含んでいる。
An example of a possible device structure for controlling the voltage of the electrodes of an LCD or electrophoretic display is shown in FIG. 19, where similar parts are given the same reference numbers as in FIG. In the drawing of FIG. 19 (eg, as in FIGS. 7, 14 and 17), the gate insulating layer has a multi-layer structure containing diffusion barriers and / or surface modification layers, as in FIG. 1 (a). Contains.

【0129】 図18を参照すると、TFTのソースおよびゲート電極2、3は、アクティブマ
トリックスのデータライン44とアドレス指定ライン43とに接続され、それは
、長さ全長にわたり適切な導電率を達成するために、異なる導電性物質から作ら
れている。TFTのドレイン電極3は、さらに、ピクセル電極41でもよい。ピク
セル電極は、図19におけるように異なる導電性物質から形成されることができ
る。電荷キャリアインジェクションよりはむしろ電界の応用にたよる素子におい
て、この電極41が、液晶インクあるいは電気泳動インクなどの直接コンタクト
ディスプレイエレメント40にあることは必要とされない。この構造において、
TFTおよび内部接続ラインによって占められるトータルピクセルエリアは、適切
なアパーチャ比を達成して、ディスプレイエレメント40とデータおよびアドレ
ス指定ライン43、44の信号との間のポテンシャルクロストークを減少するた
めに、小さく保持される必要がある。
Referring to FIG. 18, the TFT source and gate electrodes 2, 3 are connected to the active matrix data lines 44 and addressing lines 43, in order to achieve proper conductivity over the entire length. In addition, they are made of different conductive materials. The drain electrode 3 of the TFT may also be the pixel electrode 41. The pixel electrodes can be formed of different conductive materials as in FIG. In devices that rely on the application of electric fields rather than charge carrier injection, it is not necessary that this electrode 41 be on a direct contact display element 40 such as liquid crystal ink or electrophoretic ink. In this structure,
The total pixel area occupied by the TFT and interconnect lines is small in order to achieve the proper aperture ratio and reduce potential crosstalk between the display element 40 and the signals on the data and addressing lines 43,44. Needs to be retained.

【0130】 図19(b)の構造は、一層複雑である。とはいえ、ピクセルエリアの全ピク
セルあるいは大部分は、TFTおよび内部接続ラインのために使用可能であり、そ
して、ディスプレイエレメントは、ピクセル電極41によって、データライン4
4およびアドレス指定ライン43の信号からシールドされている。この構造の作
成は、ピクセル電極41をTFTドレイン電極3に接続するために、追加の誘電層
42と導電性物質45が充填されるビアホールとを必要とする。ビアホールは、
上記に記述されるプロシージャによって作られることが可能である。
The structure of FIG. 19B is more complicated. However, all or most of the pixel area can be used for TFT and interconnect lines, and the display element can be connected to the data line 4 by the pixel electrode 41.
4 and the signals on the addressing lines 43 are shielded. The fabrication of this structure requires an additional dielectric layer 42 and a via hole filled with a conductive material 45 to connect the pixel electrode 41 to the TFT drain electrode 3. Beer hole
It can be created by the procedure described above.

【0131】 この構造において、アパーチャ比が、最大とされることが可能であり、かつ、
100%アプローチすることができることに留意してください。この構造は、さ
らに、ここで作られるような全ポリマーTFTが、可視スペクトル範囲において大
いに透過するので、伝えることができるLCDディスプレイなどのバックライトを
有するディスプレイ適用に使用されることが可能である。図20は、F8T2ポリマ
ーTFTにおいて測定される光吸収スペクトルを示し、そこでは、ポリマー連鎖が
、高解像度プリンティング用の事前パターン形成層としても作用するポリイミド
アラインメント層に摩擦された液晶性半導電性ポリマーを一軸に整列されている
。その素子は、F8T2の比較的高いバンドギャップのために、可視スペクトル範囲
の大部分において大いに透過するということが分かっている。さらに良い透明性
は、高いバンドギャップを有するF8、TFB、ポリフルオレン誘導体(米国第
5,777,070号)などの半導電層が使用される場合、達成されることが可能である
。ポリマー連鎖のアラインメントは、光学的異方性を生じさせ、そのために、ア
ラインメント方向(“||”で標識付けされるプロット)に平行に偏光される光
は、アラインメント方向(“⊥”で標識付けされるプロット)に直交して偏光さ
れる光よりも一層強く吸収される。光学的異方性は、さらに、ガラス製背面とバ
ックライトとの間の偏光器に垂直なポリマー連鎖のアラインメント方向を方向付
けることによって、TFTの光学的透明性を増加するために、LCDディスプレイに使
用されることが可能である。偏光された光のもとで、トランジスタ素子は、F8T2
の層の厚さが500Å以下である場合、可視光線においてほとんど無色である。
PEDOTを含むTFTのすべての他の層は、可視スペクトル範囲において低い光学的吸
収を有している。
In this structure, the aperture ratio can be maximized, and
Keep in mind that you can approach 100%. This structure can also be used in display applications with backlights, such as LCD displays, which can transmit because all polymer TFTs as made here are highly transparent in the visible spectral range. FIG. 20 shows an optical absorption spectrum measured in a F8T2 polymer TFT, where the polymer chain is rubbed with a liquid crystalline semiconducting polymer rubbed against a polyimide alignment layer that also acts as a pre-patterned layer for high resolution printing. Are uniaxially aligned. The device has been found to be highly transparent in most of the visible spectral range due to the relatively high bandgap of F8T2. Better transparency is due to F8, TFB and polyfluorene derivatives (US No.
5,777,070) can be achieved if a semi-conductive layer such as is used. Alignment of polymer chains gives rise to optical anisotropy, so that light polarized parallel to the alignment direction (plot labeled with "||") is labeled with the alignment direction ("⊥"). Absorbed more strongly than light polarized orthogonal to the The optical anisotropy further enhances the optical transparency of the TFT by orienting the alignment direction of the polymer chains perpendicular to the polarizer between the glass back surface and the backlight, thereby increasing the LCD's optical transparency. Can be used. Under polarized light, the transistor element is F8T2
When the layer thickness is less than 500Å, it is almost colorless in visible light.
All other layers of TFT, including PEDOT, have low optical absorption in the visible spectral range.

【0132】 半導電層の光学的低吸収の別の利点は、可視光線に対する低下されたTFT特性
の光電感度である。アモルファスシリコンTFTの場合、ブラックマトリックスは
、光イルミネーションのもとで大きなオフ電流を防止するのに使用される必要が
ある。広いバンドギャップ半導体を有するポリマーTFTの場合、TFTを周囲光から
、および、ディスプレイのバックライトから防止することを必要とされない。
Another advantage of the low optical absorption of the semiconductive layer is the photosensitivity of the reduced TFT properties to visible light. In the case of amorphous silicon TFT, the black matrix needs to be used to prevent large off current under photo illumination. For polymer TFTs with wide bandgap semiconductors, it is not necessary to prevent the TFT from ambient light and from the display backlight.

【0133】 図19(b)の構造は、さらに、TFTのドライブ電流が、ピクセル電極41の
真下の十分なエリアを使用する大きなチャネル幅Wを有するソースドレイン電極
の互いに噛み合わされたアレイの作成によって、LEDディスプレイのドライブト
ランジスタT1(図18(b))に極めて適している。
The structure of FIG. 19 (b) is further obtained by creating an interdigitated array of source / drain electrodes with a large channel width W so that the drive current of the TFT uses a sufficient area directly under the pixel electrode 41. , Is extremely suitable for the drive transistor T1 (FIG. 18B) of the LED display.

【0134】 別の方法として、図17のボトムゲートTFT構造は、さらに、上記の適用のす
べてに使用されることが可能である(図19(c))。
Alternatively, the bottom gate TFT structure of FIG. 17 can also be used for all of the above applications (FIG. 19 (c)).

【0135】 アクティブマトリックス回路の作成のための重要なテクノロジカル論点の1つ
は、PEDOT/PSS TFTおよびピクセル電極2、3、6と、金属内部接続ライン43
、44、41との間のコンタクトである。その強い酸性の性質のため、PEDOT/PS
Sは、アルミニウムなどの多数のコモン無機メタルと融和性がない。アルミニウ
ムは、PEDOT/PSSと接触して容易に酸化される。1つの可能な解決法は、内部接
続ラインおよびピクセル電極43、44、41をインジウム酸化スズ(ITO)、あ
るいは、タンタル、タングステン、および、他の耐火物メタル、あるいは、この
環境あるいは適切なバリア層の使用において一層の安定性を有する他の物質から
作成することである。
One of the key technological issues for the production of active matrix circuits is the PEDOT / PSS TFT and pixel electrodes 2, 3, 6 and the metal interconnect lines 43.
, 44, 41. Due to its strongly acidic nature, PEDOT / PS
S is not compatible with many common inorganic metals such as aluminum. Aluminum is easily oxidized on contact with PEDOT / PSS. One possible solution is to connect the interconnect lines and pixel electrodes 43, 44, 41 with indium tin oxide (ITO) or tantalum, tungsten and other refractory metals or this environment or a suitable barrier layer. It is made from other substances that have greater stability in use.

【0136】 ディスプレイ適用の場合、さらに、上記に記述されるように、図19において
10で示されている事前パターン形成された基板へのプリンティングによって、
細いチャネル長さを有するTFTを作ることが望ましい。
For display applications, further by printing onto a pre-patterned substrate, shown at 10 in FIG. 19, as described above,
It is desirable to make a TFT with a narrow channel length.

【0137】 アクティブマトリックストランジスタスイッチのための類似の素子の構造は、
制御されるピクセルエレメントが、ディスプレイエレメントでなく、例えば、ダ
イナミックランダムアクセスメモリにおけるように、キャパシタあるいはダイオ
ードなどのメモリエレメントである場合、使用されることも可能である。
The structure of a similar device for an active matrix transistor switch is
It can also be used if the pixel element to be controlled is not a display element but a memory element such as a capacitor or a diode, eg as in a dynamic random access memory.

【0138】 導電性電極に加えて、TFTのいくつかの他の層は、さらに、スクリーンプリン
ティングあるいはインクジェットプリント(IJP)などの直接プリンティング方法
によってパターン形成されることができる。図21(a)(類似の部分は図1の
ように符合されている)は、半導電層4およびゲート絶縁層5の活性層イランド
が直接プリントされることができる素子を示している。この場合、ビアホールは
必要とされないが、接続は、適切なゲート電極パターン6の直接プリンティング
によって行われることが可能である。アドレス指定ライン43あるいは内部接続
ライン44がオーバーラップするエリアにおいて、誘電ポリマー46の薄いアイ
ランドは、電気絶縁を設けるべく、プリントされることができる(図21(b)
)。
In addition to the conductive electrodes, some other layers of the TFT can also be patterned by direct printing methods such as screen printing or inkjet printing (IJP). FIG. 21 (a) (similar parts are labeled as in FIG. 1) shows a device in which the active layer islands of the semiconducting layer 4 and the gate insulating layer 5 can be printed directly. In this case, via holes are not required, but the connection can be made by direct printing of the appropriate gate electrode pattern 6. In the areas where the addressing lines 43 or interconnect lines 44 overlap, thin islands of dielectric polymer 46 can be printed to provide electrical isolation (FIG. 21 (b)).
).

【0139】 上記に記述されるように形成される複数の素子は、1つの基板に形成されて、
導電層によって内部接続されることができる。この素子は、シングルレベルか、
あるいは、1つのレベル以上かで形成されることができ、いくつかの素子は、他
のトップの上に形成される。特に上記に記述されるような内部接続ストリップお
よびビアホールを使用して、コンパクト回路配置が、形成される。
A plurality of elements formed as described above are formed on one substrate,
It can be interconnected by a conductive layer. Is this element a single level?
Alternatively, it can be formed at more than one level, with some elements formed on top of the other. Compact circuit arrangements are formed using interconnect strips and via holes, particularly as described above.

【0140】 インクジェットプリントされたトランジスタ、ビアホールおよび内部接続ライ
ンの作成のためにここに開発されたテクノロジは、インクジェットプリンティン
グによって、一体化された電子回路を作るのに使用されることができる。親水性
表面領域および疎水性表面領域のアレイを含有する組み立て式基板が、トランジ
スタのチャネル長さおよび/または内部接続ラインの幅を画定するのに使用され
ることができる。その基板は、さらに、高導電性の金属性内部接続ラインのアレ
イを含有することができる。インクジェットプリンティングおよび溶液からの連
続層の析出の組合せを使用して、トランジスタ素子のアレイは、カスタムロケー
ションにおいて、カスタムチャネル幅で画定される。一体化した回路は、次に、
複数対のトランジスタと、ビアホールおよび導電ラインのインクジェットプリン
ティングを使用する適切な内部接続との間に電気接続を形成することによって、
作られる。
The technology developed here for the production of inkjet printed transistors, via holes and interconnect lines can be used to make integrated electronic circuits by inkjet printing. A prefabricated substrate containing an array of hydrophilic and hydrophobic surface regions can be used to define the channel length and / or interconnect line width of a transistor. The substrate may further contain an array of highly conductive metallic interconnect lines. Using a combination of inkjet printing and deposition of successive layers from solution, an array of transistor elements is defined at custom locations with custom channel widths. The integrated circuit is then
By forming electrical connections between the pairs of transistors and the appropriate interconnects using inkjet printing of via holes and conductive lines,
Made

【0141】 組み立てられた基板は、既にトランジスタ素子の1つ以上のコンポーネントを
含有することができることも可能である。その基板は、例えば、それぞれが少な
くとも1つの露呈した電極を有する完成した無機トランジスタ素子のアレイを含
有することができる。この場合、一体化した回路のインクジェット作成は、複数
対のトランジスタと、インクジェットプリントされたビアホール、内部接続ライ
ンおよび分離パッドを使用するシングルレベル、または、マルチレベル内部接続
機構の析出との間の電気接続の形成を備えている(図15(d)参照)。
It is also possible that the assembled substrate may already contain one or more components of transistor elements. The substrate can, for example, contain an array of finished inorganic transistor elements, each having at least one exposed electrode. In this case, the inkjet fabrication of integrated circuits involves electrical pairing between multiple pairs of transistors and the deposition of inkjet-printed via holes, single-level or multi-level interconnects using interconnect lines and isolation pads. It is provided with formation of connection (see FIG. 15 (d)).

【0142】 トランジスタ素子に加えて、電子回路は、さらに、ディスプレイ、メモリエレ
メント、容量性エレメント、抵抗性エレメントなどの別の活性回路エレメントと
、パッシブ回路エレメントとを備えることができる。
In addition to the transistor element, the electronic circuit may further comprise another active circuit element such as a display, a memory element, a capacitive element, a resistive element and a passive circuit element.

【0143】 上記に記述されるテクニックを使用して、複数のトランジスタを有するユニッ
トが形成され、次に、溶液利用処理によって、特定のその後の使用のために構成
されることができる。例えば、ゲートアレイの形状で、図1(a)、(b)、あ
るいは、(c)に示されるタイプの複数のトランジスタ50を有する基板は、例
えば、プラスチックシート上に形成されることができる(図22)。ダイオード
あるいはキャパシタなどの別の素子は、さらに、シート上に形成されることがで
きる。次に、そのシートは、ビアホール52を形成するための適切な溶媒(例え
ば、メタノール)用のプリンティングヘッドと、導電トラック53を形成し、そ
して、ビアホールを充填するための適切な物質(例えば、PEDOT)とを有するイ
ンクジェットプリンタ内に配置される。インクジェットプリンタは、シート上の
トランジスタのロケーションと構造とを認識する適切にプログラムされたコンピ
ュータの制御のもとに作動可能である。次に、ビアホール組成と内部接続ステッ
プとの組み合わせによって、インクジェットプリンタは、所望の方法でトランジ
スタを内部接続することによって、所望の電子機能あるいは論理機能を実行する
回路を構成することが可能である。このテクノロジは、その結果、小さくて、費
用のかからない素子を使用して、基板上に論理特性回路を組成することを可能と
する。
Using the techniques described above, units with multiple transistors can be formed and then configured by solution-based processing for specific subsequent uses. A substrate having a plurality of transistors 50 of the type shown in FIG. 1 (a), (b) or (c), for example in the form of a gate array, can be formed, for example, on a plastic sheet ( FIG. 22). Further elements such as diodes or capacitors can also be formed on the sheet. The sheet is then formed with a printing head for a suitable solvent (eg, methanol) to form the via holes 52, a conductive track 53, and a suitable material for filling the via holes (eg, PEDOT). ) And an inkjet printer having Inkjet printers can operate under the control of a suitably programmed computer that recognizes the location and structure of the transistors on the sheet. Then, by combining the via hole composition and the interconnection step, the inkjet printer can construct a circuit that performs the desired electronic or logical function by internally connecting the transistors in the desired manner. This technology thus enables the construction of logic characteristic circuits on a substrate using small, inexpensive devices.

【0144】 このような回路の適用の例は、アクティブ電子チケット、旅行用携帯品および
識別タグのプリンティングのためである。チケットあるいはタグプリンティング
素子は、それぞれが複数のトランジスタを維持する基盤を備えている多数の構成
されていないユニットを搭載されることができる。チケットプリンティング素子
は、上記に記述されるようにインクジェットプリンタを制御することが可能で、
そして、チケットの有効性機能を表示する電子回路を決定することが可能なコン
ピュータを含んでいる。チケットをプリントする必要があるとき、プリンティン
グ素子は、ビアホールおよび/または導電性物質をプリントすることによって、
適切な電子回路のための基板を構成し、そのために、基板上のトランジスタが、
適切に構成される。その基板は、次に、例えば、接着性プラスチックシートで密
閉することによって、カプセル封じされることが可能であり、電気接続ターミナ
ル54,55を露呈させる。チケットは次に分配される。チケットが、確認され
ると、インプットが、1つ以上のインプットターミナルに適応され、そして、1
つ以上のアウトプットターミナルの回路のアウトプットが、その機能性を立証す
るべく監視される。チケットは、チケットしての使用に都合よくするために、フ
レキシブルなプラスチック基板上にプリントされることが好ましい。
Examples of applications of such circuits are for the printing of active electronic tickets, travel items and identification tags. The ticket or tag printing device can be loaded with a number of unconfigured units, each with a substrate that holds a plurality of transistors. The ticket printing element is capable of controlling an inkjet printer as described above,
It also includes a computer capable of determining the electronic circuitry displaying the ticket's validity function. When it is necessary to print a ticket, the printing element may be printed with via holes and / or conductive material,
Constitutes a substrate for a suitable electronic circuit, for which the transistors on the substrate
Properly configured. The substrate can then be encapsulated, for example by sealing with an adhesive plastic sheet, exposing the electrical connection terminals 54, 55. Tickets are then distributed. Once the ticket is confirmed, the input is applied to one or more input terminals and 1
The outputs of the circuits of one or more output terminals are monitored to verify their functionality. The ticket is preferably printed on a flexible plastic substrate for convenient use as a ticket.

【0145】 価格付けのため、あるいは、タグ付けのためより他のユーザー定義回路は、類
似の方法で作られることができる。回路の立証および読み取りは、さらに、例え
ば、無線周波数放射を使用するリモートプロービングによって行われることがで
きる(Physics World March 1999, page 31)。
Other user-defined circuits for pricing or for tagging can be made in a similar manner. Verification and reading of the circuit can also be performed by remote probing, for example using radio frequency radiation (Physics World March 1999, page 31).

【0146】 スタンダードアレイへの適切な接続の簡単なインクジェットプリンティングに
よって回路を画定するためのエンドユーザーの可能性は、工場でデザインされた
回路と比較して、かなりの増加されたフレキシビリティを与えることである。
The end-user's ability to define a circuit by simple inkjet printing with proper connection to a standard array provides significantly increased flexibility compared to a factory designed circuit. Is.

【0147】 本発明は、前述の例示に限定されるものではない。本発明の態様は、ここに記
述される概念のすべての新規で、および/または発明力のある態様、または、こ
こに記述される特徴の発明力のある組み合わせを含んでいる。
The present invention is not limited to the above examples. Aspects of the invention include all novel and / or inventive aspects of the concepts described herein, or inventive combinations of the features described herein.

【0148】 本発明が、上記に述べられるあらゆる定義の範囲に限定することなく、暗に、
あるいは、明快に、あるいは、その総合のいずれかでここに開示されるすべての
特徴、あるいは、特徴の組み合わせを含むことができるという事実に出願人は注
意を引いている。前述の説明を鑑みて、様々な変更が本発明の範囲内で行われる
ことができることは当業者には明らかである。
Without limiting the scope of the invention to any of the definitions set forth above, implicitly,
Alternatively, applicants note the fact that they can include all features, or combinations of features, disclosed herein either explicitly or in their entirety. It will be apparent to those skilled in the art in light of the above description that various modifications can be made within the scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 溶液処理された全ポリマーTFTの異なる素子構成を示す。1 shows different device configurations of solution-processed all-polymer TFTs.

【図2】 F8T2活性層、PVPゲート絶縁層、およびPEDOT/PSSゲート電極を有
する図1cによるポリマーTFTの伝達特性を示す。
2 shows the transfer characteristics of a polymer TFT according to FIG. 1c with an F8T2 active layer, a PVP gate insulating layer and a PEDOT / PSS gate electrode.

【図3】 室温(a)およびおよそ50℃で付着されたF8T2活性層、PVPゲ
ート絶縁層、およびPEDOT/PSSゲート電極を有する図1cによるポリマーTFTの伝
達特性を示す。
FIG. 3 shows the transfer characteristics of a polymer TFT according to FIG. 1c with an F8T2 active layer, a PVP gate insulating layer, and a PEDOT / PSS gate electrode deposited at room temperature (a) and approximately 50 ° C.

【図4】 図1(a)におけるようなF8拡散バリアおよびPVP表面修正層
を含むF8T2の全ポリマーTFTの出力(a)および伝達特性(b)を示す。
FIG. 4 shows the output (a) and transfer characteristics (b) of an all-polymer TFT of F8T2 with an F8 diffusion barrier and a PVP surface modification layer as in FIG. 1 (a).

【図5】 TFB(a)およびポリスチレン(b)の拡散バリヤおよびPVP
表面修正層を有する図1(a)におけるようなF8T2の全ポリマーTFTの伝達特性
を示す。
FIG. 5: TFB (a) and polystyrene (b) diffusion barriers and PVP
2 shows the transfer characteristics of an all-polymer TFT of F8T2 as in FIG. 1 (a) with surface modification layer.

【図6】 露出されたガラス基板上に直接印刷されたF8T2活性層およびソー
ス‐ドレイン電極を有する図1(a)による全ポリマーTFTの光学顕微鏡写真を
示す。
FIG. 6 shows an optical micrograph of an all-polymer TFT according to FIG. 1 (a) with F8T2 active layer and source-drain electrodes printed directly on the exposed glass substrate.

【図7】 基板表面を疎水性領域および親水性領域へのパターン化による小
さいチャネル長および小さい重複キャパシタンスを有するTFTの製造を示す。
FIG. 7 shows the fabrication of a TFT with small channel length and small overlapping capacitance by patterning the substrate surface into hydrophobic and hydrophilic regions.

【図8】 疎水性ポリイミドバンクの近くのPEDOT/PSSソース/ドレイン電
極のIJP付着の後のL=20μm(a)およびL=5μm(b)を有するトラ
ンジスタのチャネル領域の光学顕微鏡写真を示す。
FIG. 8 shows an optical micrograph of the channel region of a transistor with L = 20 μm (a) and L = 5 μm (b) after IJP deposition of PEDOT / PSS source / drain electrodes near a hydrophobic polyimide bank.

【図9】 ポリイミドバンクの近くのインクドロップレットの付着中撮影さ
れた光学顕微鏡写真を示す。
FIG. 9 shows an optical micrograph taken during deposition of an ink droplet near a polyimide bank.

【図10】 図7(c)におけるように形成され、L=20μmおよび7μ
mのそれぞれを有するトランジスタの出力および伝達特性を示している。
10 is formed as in FIG. 7 (c), L = 20 μm and 7 μ
3 shows the output and transfer characteristics of a transistor with each of m.

【図11】 図7(c)におけるように形成され、L=20μmおよび7μ
mのそれぞれを有するトランジスタの出力および伝達特性を示している。
11 is formed as in FIG. 7 (c), L = 20 μm and 7 μ
3 shows the output and transfer characteristics of a transistor with each of m.

【図12−1】 インクドロップレットの直径によって決まるビアホールの
外径および内径の連続付着によりビアホールを形成する工程の(a)Dektakプロ
フィール測定および(b)光学顕微鏡写真の概略図である。
FIG. 12-1 is a schematic diagram of (a) Dektak profile measurement and (b) optical micrograph of a step of forming a via hole by continuously depositing the outer diameter and the inner diameter of the via hole determined by the diameter of the ink droplet.

【図12−2】 ビアホールの外径および内径とインクジェットの液滴の直
径とPVP層の厚さの関係を示す図である。
FIG. 12-2 is a diagram showing a relationship between an outer diameter and an inner diameter of a via hole, a diameter of an inkjet droplet, and a thickness of a PVP layer.

【図13】 底部PEDOT電極および上部電極を有するビアホールを通る電流
‐電圧特性を示す。
FIG. 13 shows current-voltage characteristics through a via hole having a bottom PEDOT electrode and a top electrode.

【図14】 ビアホールを製造する異なる工程を示す。FIG. 14 shows different steps of manufacturing a via hole.

【図15】 ロジックインバータ(デプレッション負荷(a)、エンハンス
メント負荷(b)および抵抗負荷(c)および多レベル内部接続方式(d)のよ
うなビアホールの応用を示す。
FIG. 15 shows the application of via holes such as logic inverters (depletion load (a), enhancement load (b) and resistive load (c) and multi-level interconnection scheme (d)).

【図16】 2つのトランジスタの異なるサイズW/Lの比を有する印刷さ
れた全ポリマーTFTで製造される図1(a)におけるようなエンハンスメント負
荷インバータの特性を示す。
FIG. 16 shows the characteristics of an enhancement load inverter as in FIG. 1 (a) made with a printed all polymer TFT with different size W / L ratios of two transistors.

【図17】 他の底部ゲート素子構成を示す。FIG. 17 shows another bottom gate device configuration.

【図18】 ディスプレイあるいはメモリ素子が電圧(a)あるいは電流(
b)によって制御されるアクティブマトリックスピクセルの概略図を示す。
FIG. 18 shows a display or a memory element that is a voltage (a) or current (
Figure 3b shows a schematic view of an active matrix pixel controlled by b).

【図19】 アクティブマトリックスのピクセルの可能な構成を示す。FIG. 19 shows a possible configuration of active matrix pixels.

【図20】 整列されたF8T2 TFTの偏光された光学吸収を示す。FIG. 20 shows the polarized optical absorption of aligned F8T2 TFTs.

【図21】 (a)半導電性層および絶縁層の印刷によって製造されるパタ
ーン化された活性層アイランドを有するポリマーTFTおよび印刷された絶縁アイ
ランドによって分離された導電性内部接続部間の重複領域を示す。
Figure 21 (a) Polymer TFT with patterned active layer islands made by printing semi-conductive and insulating layers and overlapping areas between conductive interconnects separated by printed insulating islands. Indicates.

【図22】 ユーザ規定の電子回路を製造するためにIJP内部接続部の網
によって接続されるトランジスタ素子のマトリックスを示している。
FIG. 22 shows a matrix of transistor elements connected by a network of IJP interconnects to produce user-defined electronic circuits.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/417 H01L 29/78 616K 29/786 616V B41J 3/04 101Z 103B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 川瀬 健夫 イギリス国 ケンブリッジ シービー3 6エイチワイ イーチャード ロード 18 Fターム(参考) 2C056 FB01 2C057 AH20 AJ05 AJ10 4M104 BB36 CC01 CC05 DD06 DD20 DD22 DD51 EE03 EE18 GG09 5F110 AA30 BB01 BB03 CC05 DD01 DD02 DD11 DD25 EE01 EE41 EE47 FF01 FF09 FF21 GG05 GG25 GG41 GG58 HK01 HK31 HL01 HL04 HL07 HL21 NN02 NN22 NN72 QQ06 QQ19 【要約の続き】 の第1の領域がないようにこの第1のゾーンの相対的な 撥水性によって制限できる。─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 29/417 H01L 29/78 616K 29/786 616V B41J 3/04 101Z 103B (81) Designated country EP (AT , BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF, BJ, CF, CG, CI) , CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID , IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Takeo Kawase British CB Cambridge CB3 6 HW Echard Road 18F Term (reference) 2C056 FB01 2C057 AH20 AJ05 AJ10 4M104 BB36 CC01 CC05 DD06 DD20 DD22 DD51 EE03 DD01 DD01 DD01 DD05 DD01 DD01 DD05 DD01 DD01 DD05 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD02 DD01 DD01 DD01 DD02 EE47 FF01 FF09 FF21 GG05 GG2 5 GG41 GG58 HK01 HK31 HL01 HL04 HL07 HL21 NN02 NN22 NN72 QQ06 QQ19 [Continued Summary] The first region of can be limited by the relative water repellency of this first zone.

Claims (52)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の領域に導電性材料あるいは半導電性材料を含む電子素
子を基板上に形成する方法であって、前記素子の動作が、第1の領域から第2の
領域への電流を使用するものにおいて、前記方法が、 前記材料を液体と混合することによって混合物を形成し、 前記基板の第1の領域の第1のゾーンと、前記基板の第2の領域の第2のゾー
ンであって、前記第1のゾーンが前記第2のゾーンよりも大きい前記混合物に対
する撥水性を有することと、前記第1の領域だけ前記第2の領域から離隔された
前記基板の第3の領域の第3のゾーンとを含む閉じ込め構造を前記基板上に形成
することであって、前記第1のゾーンが前記第3のゾーンよりも大きい前記混合
物に対する撥水性を有することと、 前記基板の上に前記混合物を塗布することによって前記材料を前記基板上に付
着することとを含み、 それによって前記付着された材料が、前記素子の前記第1および第2の領域を
規定し、かつ前記第1のゾーンの相対的な撥水性によってその平面で電気的に分
離される領域を離隔され、かつ前記付着された材料の離隔された領域間に前記第
1のゾーンを横切る電流に抵抗するように前記基板の前記第1の領域がないよう
に前記第1のゾーンの相対的な撥水性によって制限できることを特徴とする複数
の領域に導電材料あるいは半導電性材料を含む電子素子を基板上に形成する方法
1. A method of forming an electronic device containing a conductive material or a semiconductive material in a plurality of regions on a substrate, wherein the device is operated by a current flowing from a first region to a second region. Using the method to form a mixture by mixing the material with a liquid, the first zone of the first region of the substrate and the second zone of the second region of the substrate. Wherein the first zone has a greater water repellency to the mixture than the second zone, and a third region of the substrate separated from the second region by the first region. Forming a confinement structure on the substrate, the first zone having greater water repellency to the mixture than the third zone; Apply the mixture to Depositing the material on the substrate by means of which the deposited material defines the first and second regions of the element and is relative to the first zone. Water repellency separates the electrically isolated regions in its plane and the first of the substrate to resist an electric current across the first zone between the separated regions of the deposited material. A method of forming on a substrate an electronic device containing a conductive material or a semiconductive material in a plurality of regions, which can be limited by the relative water repellency of the first zone so that there is no region.
【請求項2】 前記第2の領域と前記第3の領域との間の前記第1の領域の
幅が20μmよりも小さいことを特徴とする請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the width of the first region between the second region and the third region is less than 20 μm.
【請求項3】 前記第2の領域と前記第3の領域との間の前記第1の領域の
幅が10μmよりも小さいことを特徴とする請求項1記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein the width of the first region between the second region and the third region is less than 10 μm.
【請求項4】 前記離隔領域に形成された前記材料が、トランジスタのソー
ス電極およびドレイン電極を形成することを特徴とする前述の請求項のいずれか
に記載の方法。
4. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the material formed in the spaced-apart region forms the source and drain electrodes of a transistor.
【請求項5】 前記離隔領域間の空間に他の材料を付着するステップを含む
ことを特徴とする請求項4記載の方法。
5. The method of claim 4 including the step of depositing another material in the space between the spaced regions.
【請求項6】 前記離隔領域間の前記空間に付着された他の材料が、前記ト
ランジスタのチャネルを形成することを特徴とする請求項5記載の方法。
6. The method of claim 5, wherein another material deposited in the space between the spaced regions forms a channel of the transistor.
【請求項7】 前記第1の材料が導電性であり、かつ前記他の材料が半導電
性であることを特徴とする請求項6記載の方法。
7. The method of claim 6, wherein the first material is electrically conductive and the other material is semi-conductive.
【請求項8】 前記他の材料がポリマー材料であることを特徴とする請求項
6乃至7のいずれかに記載の方法。
8. A method according to claim 6, wherein the other material is a polymeric material.
【請求項9】 前記他の材料が溶液から付着されることを特徴とする請求項
5乃至8のいずれかに記載の方法。
9. A method according to claim 5, wherein the other material is deposited from solution.
【請求項10】 前記他の材料が、前記第1のゾーンによって実質的に撥水
されない液体の溶液から付着されることを特徴とする請求項8記載の方法。
10. The method of claim 8, wherein the other material is deposited from a solution of a liquid that is substantially non-repellent by the first zone.
【請求項11】複数の領域に導電性材料あるいは半導電性材料を含む電子ス
イッチング素子を基板上に形成する方法であって、 前記材料と液体とを混合することによって混合物を形成し、 前記基板の第1の領域の第1のゾーンと、前記基板の第2の領域の第2のゾー
ンであって、前記第1のゾーンが前記第2のゾーンよりも大きい前記混合物に対
する撥水性を有することと、前記第1の領域だけ前記第2の領域から離隔された
前記基板の第3の領域の第3のゾーンとを含む閉じ込め構造を前記基板上に形成
することであって、前記第1のゾーンが前記第3のゾーンよりも大きい前記混合
物に対する撥水性を有することと、 前記基板の上に前記混合物を塗布することによって前記材料を前記基板上に付
着することとを含み、 それによって前記付着された材料が、前記第1および第3のゾーンの相対的な
撥水性によって前記第2のゾーンに制限できることを特徴とする複数の領域に導
電材料あるいは半導電性材料を含む電子スイッチング素子を基板上に形成する方
法。
11. A method of forming an electronic switching element containing a conductive material or a semiconductive material in a plurality of regions on a substrate, wherein a mixture is formed by mixing the material and a liquid, and the substrate is formed. A first zone in a first region of the substrate and a second zone in a second region of the substrate, the first zone being more water repellent to the mixture than the second zone. And forming a confinement structure on the substrate, the confinement structure comprising: and a third zone of a third region of the substrate separated from the second region by the first region. A zone having greater water repellency to the mixture than the third zone; and depositing the material onto the substrate by applying the mixture onto the substrate, whereby the An electronic switching element including a conductive material or a semiconductive material in a plurality of regions, wherein the deposited material can be limited to the second zone by the relative water repellency of the first and third zones. Method of forming on substrate.
【請求項12】 前記第2のゾーンの幅が20μmよりも小さいことを特徴
とする請求項11記載の方法。
12. The method of claim 11, wherein the width of the second zone is less than 20 μm.
【請求項13】 前記第2のゾーンの幅が10μmよりも小さいことを特徴
とする請求項11記載の方法。
13. The method of claim 11, wherein the width of the second zone is less than 10 μm.
【請求項14】 前記材料が導電性であることを特徴とする請求項11乃至
13のいずれかに記載の方法。
14. A method according to claim 11, wherein the material is electrically conductive.
【請求項15】 前記材料が内部接続部を形成することを特徴とする請求項
14記載の方法。
15. The method of claim 14, wherein the material forms an internal connection.
【請求項16】 前記材料が、前記素子の隣接領域間の電流に影響を及ぼす
ことができる電圧を前記トランジスタの制御電極に形成することを特徴とする請
求項14記載の方法。
16. The method of claim 14, wherein the material forms a voltage on the control electrode of the transistor that can affect the current between adjacent regions of the device.
【請求項17】 前記材料がトランジスタのゲート電極を形成することを特
徴とする請求項14あるいは16記載の方法。
17. A method according to claim 14 or 16, characterized in that the material forms the gate electrode of a transistor.
【請求項18】 前記トランジスタの前記ゲート電極とソース電極およびド
レイン電極それぞれとの間の重複領域の幅が20μmよりも小さいことを特徴と
する請求項17記載の方法。
18. The method of claim 17, wherein the width of the overlap region between the gate electrode and each of the source electrode and the drain electrode of the transistor is less than 20 μm.
【請求項19】 前記トランジスタの前記ゲート電極とソース電極およびド
レイン電極それぞれとの間の重複領域の幅が10μmよりも小さいことを特徴と
する請求項17記載の方法。
19. The method of claim 17, wherein the width of the overlap region between the gate electrode and each of the source electrode and the drain electrode of the transistor is less than 10 μm.
【請求項20】 前記基板の表面が、自己組み立て単層によって与えられ、
かつ前記第1および第2のゾーンの少なくとも1つが自己組み立て単層のパター
ン化によって規定されることを特徴とする請求項11乃至19のいずれかに記載
の方法。
20. The surface of the substrate is provided by a self-assembled monolayer,
20. A method as claimed in any of claims 11 to 19, characterized in that at least one of the first and second zones is defined by patterning a self-assembled monolayer.
【請求項21】 自己組み立て単層をパターン化するステップが、シャドウ
マスクを通る光にさらすことによって実行されることを特徴とする請求項20記
載の方法。
21. The method of claim 20, wherein the step of patterning the self-assembled monolayer is performed by exposing to light through a shadow mask.
【請求項22】 自己組み立て単層をパターン化するステップが、前記基板
を軟らかいスタンプと接触させることによって実行されることを特徴とする請求
項21記載の方法。
22. The method of claim 21, wherein the step of patterning a self-assembled monolayer is performed by contacting the substrate with a soft stamp.
【請求項23】 前記第1および第2のゾーンが、平面構造部材上に付着さ
れる層の露光表面上に形成されることを特徴とする前述の請求項のいずれかに記
載の方法。
23. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the first and second zones are formed on the exposed surface of a layer deposited on a planar structure.
【請求項24】 前記第1の領域の前記混合物の接触角が、前記第2の領域
の前記混合物の前記接触角より20°だけ大きいことを特徴とする前述の請求項
のいずれかに記載の方法。
24. The method according to claim 1, wherein the contact angle of the mixture in the first region is greater than the contact angle of the mixture in the second region by 20 °. Method.
【請求項25】 前記第1の領域の前記混合物の接触角が、前記第2の領域
の前記混合物の前記接触角より40°だけ大きいことを特徴とする前述の請求項
のいずれかに記載の方法。
25. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the contact angle of the mixture in the first region is greater than the contact angle of the mixture in the second region by 40 °. Method.
【請求項26】 前記第1の領域の前記混合物の接触角が、前記第2の領域
の前記混合物の前記接触角より80°だけ大きいことを特徴とする前述の請求項
のいずれかに記載の方法。
26. The method according to claim 1, wherein the contact angle of the mixture in the first region is greater than the contact angle of the mixture in the second region by 80 °. Method.
【請求項27】 前記基板の表面が、自己組み立て単層によって与えられ、
かつ前記第1および第2のゾーンの少なくとも1つが自己組み立て単層のパター
ン化によって規定されることを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の方法
27. The surface of the substrate is provided by a self-assembled monolayer,
A method according to any of the preceding claims, characterized in that at least one of the first and second zones is defined by patterning a self-assembled monolayer.
【請求項28】 自己組み立て単層をパターン化するステップが、シャドウ
マスクを通る光にさらすことによって実行されることを特徴とする請求項27記
載の方法。
28. The method of claim 27, wherein the step of patterning the self-assembled monolayer is performed by exposing to light through a shadow mask.
【請求項29】 自己組み立て単層をパターン化するステップが、前記基板
を軟らかいスタンプと接触させることによって実行されることを特徴とする請求
項27記載の方法。
29. The method of claim 27, wherein the step of patterning a self-assembled monolayer is performed by contacting the substrate with a soft stamp.
【請求項30】 前記基板の表面が、非極性材料によって与えられ、かつ前
記第1および第2のゾーンの少なくとも1つが前記非極性ポリマーの表面処理に
よって規定されることを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の方法。
30. The aforementioned claim, wherein the surface of said substrate is provided by a non-polar material and at least one of said first and second zones is defined by a surface treatment of said non-polar polymer. The method according to any of paragraphs.
【請求項31】 非極性材料がポリイミドであることを特徴とする請求項3
0記載の方法。
31. The non-polar material is polyimide.
The method described in 0.
【請求項32】 前記ポリイミドの分子アライメントを促進するために前記
ポリイミドを機械的にこするステップを含むことを特徴とする請求項31記載の
方法。
32. The method of claim 31, comprising mechanically rubbing the polyimide to promote molecular alignment of the polyimide.
【請求項33】 前記ポリイミドの分子アライメントを促進するために前記
ポリイミドを光学的に処理するステップを含むことを特徴とする請求項31記載
の方法。
33. The method of claim 31, comprising optically treating the polyimide to promote molecular alignment of the polyimide.
【請求項34】 前記表面処理がエッチングであることを特徴とする請求項
30記載の方法。
34. The method of claim 30, wherein the surface treatment is etching.
【請求項35】 前記表面処理がプラズマ処理であることを特徴とする請求
項30記載の方法。
35. The method of claim 30, wherein the surface treatment is plasma treatment.
【請求項36】 前記プラズマが、四弗化炭素および/または酸素プラズマ
であることを特徴とする請求項35記載の方法。
36. The method of claim 35, wherein the plasma is carbon tetrafluoride and / or oxygen plasma.
【請求項37】 前記表面処理が、紫外線光にさらすことを含むことを特徴
とする請求項30記載の方法。
37. The method of claim 30, wherein the surface treatment comprises exposing to ultraviolet light.
【請求項38】 前記ゾーンの前記1つが前記第2のゾーンであることを特
徴とする請求項30乃至37のいずれかに記載の方法。
38. A method according to any of claims 30 to 37, wherein the one of the zones is the second zone.
【請求項39】 前記第1のゾーンが、前記半導電性材料あるいは導電性材
料の整列分子構造を誘起することを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載の
方法。
39. The method according to any of the preceding claims, wherein the first zone induces an ordered molecular structure of the semiconducting or conducting material.
【請求項40】 前記第1のゾーンが、前記導電性ポリマーあるいは半導電
性ポリマーにポリマーチェーンのアライメントを誘起できることを特徴とする前
述の請求項のいずれかに記載の方法。
40. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the first zone is capable of inducing alignment of polymer chains in the conducting polymer or semiconducting polymer.
【請求項41】 前記第1のゾーンが、前記第1のゾーンの上に付着された
ポリマー材料のチェーンのアライメントを誘起できることを特徴とする前述の請
求項のいずれかに記載の方法。
41. The method according to any of the preceding claims, wherein the first zone is capable of inducing alignment of chains of polymeric material deposited on the first zone.
【請求項42】 前記アライメントが、前記第2および第3のゾーン間に延
びる方向にあることを特徴とする請求項40記載の方法。
42. The method of claim 40, wherein the alignment is in a direction extending between the second and third zones.
【請求項43】 前記チェーンが、前記他の材料のチェーンであることを特
徴とする請求項5に直接あるいは間接に従属する請求項41記載の方法。
43. The method of claim 41, which is directly or indirectly dependent on claim 5, wherein the chain is a chain of the other material.
【請求項44】 前記導電性ポリマーあるいは半導電性ポリマーがドロップ
レット付着によって付着されることを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載
の方法。
44. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the conducting polymer or semiconducting polymer is deposited by droplet deposition.
【請求項45】 前記導電性ポリマーあるいは半導電性ポリマーがインクジ
ェット印刷によって付着されることを特徴とする前述の請求項のいずれかに記載
の方法。
45. The method according to any of the preceding claims, characterized in that the conductive polymer or semi-conductive polymer is applied by inkjet printing.
【請求項46】 前記ゾーンの少なくとも1つの幅が、前記インクジェット
印刷ステップで形成されるドロップレット直径より小さいことを特徴とする請求
項44あるいは45記載の方法。
46. The method according to claim 44 or 45, wherein the width of at least one of the zones is smaller than the diameter of the droplet formed in the inkjet printing step.
【請求項47】 前記第1および第2のゾーン間の境界が光学的に異なって
いて、かつ前記方法が、前記第1および第2のゾーン間の境界を検出し、かつこ
の検出に応じてインクジェット印刷素子を前記基板に対して位置決めするステッ
プを含むことを特徴とする請求項45あるいは46に記載の方法。
47. The boundary between the first and second zones is optically different, and the method detects the boundary between the first and second zones, and in response to this detection. 47. The method of claim 45 or 46 including the step of positioning an inkjet printing element with respect to the substrate.
【請求項48】 前記第1の材料がポリマーであることを特徴とする前述の
請求項のいずれかに記載の方法。
48. The method according to any of the preceding claims, wherein the first material is a polymer.
【請求項49】 前記第1の材料が共役ポリマーであることを特徴とする請
求項1乃至44のいずれかに記載の方法。
49. The method of any of claims 1-44, wherein the first material is a conjugated polymer.
【請求項50】 前記第1の材料が、前記液体で懸濁できる無機微粒子であ
ることを特徴とする請求項1乃至48のいずれかに記載の方法。
50. The method according to claim 1, wherein the first material is inorganic fine particles that can be suspended in the liquid.
【請求項51】 前述の請求項のいずれかの方法によって形成されたロジッ
ク回路、ディスプレイ素子あるいはメモリ素子。
51. A logic circuit, display element or memory element formed by the method of any of the preceding claims.
【請求項52】 前述の請求項のいずれかの方法によって形成された複数の
トランジスタのアクティブマトリックスアレイを含むロジック回路、ディスプレ
イ素子あるいはメモリ素子。
52. A logic circuit, display element or memory device comprising an active matrix array of transistors formed by the method of any of the preceding claims.
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