JP2012509986A - 有機電子装置の調製方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機電子装置の調製方法を提供する。
【解決手段】本発明は、有機電子装置またはそれらの構成要素の調製における閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング法の使用と、そのような方法によって得ることができる有機電子装置またはそれらの構成要素とに関する。
【選択図】なし
【解決手段】本発明は、有機電子装置またはそれらの構成要素の調製における閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング法の使用と、そのような方法によって得ることができる有機電子装置またはそれらの構成要素とに関する。
【選択図】なし
Description
本発明は、有機電子装置またはそれらの構成要素の調製における閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング法の使用と、そのような方法によって得ることができる有機電子装置またはそれらの構成要素とに関する。
有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ：ｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、ディスプレイ装置および論理能力のある回路において使用される。従来のＯＦＥＴは、典型的には、ソース、ドレインおよびゲート電極、有機半導体（ＯＳＣ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）材料の層、および、有機誘電体材料を含むゲート絶縁体層を含む。
ボトムゲート（ＢＧ：ｂｏｔｔｏｍ ｇａｔｅ）ＯＦＥＴ装置を調製するためには、通常、プラズマ支援スパッタリング法に続き、リソグラフィックエッチングによって不要な領域を除去することにより、金属および金属酸化物から成るソースおよび／またはドレイン電極層を誘電体層上に堆積する。
しかしながら、機能性有機材料の最表面上に金属をスパッタリングすることは機能性有機材料の特性および機能に有害な影響を及ぼすことが知られている。例えば、ＯＬＥＤの分野においては、金属をスパッタリングすることにより、緩衝層を導入して是正することが必要となる性能低下が示唆されることが報告されている（Ｊ．Ｍｅｙｅｒ、Ｔ．Ｗｉｎｋｌｅｒ、Ｓ．Ｈａｍｗｉら、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００８年、２０巻、３８３９頁（非特許文献１）参照）。ＯＦＥＴ装置の場合、電極スパッタリング法によって、誘電体層の表面の曝露部分に著しい損傷が生じる場合があることが観察された。結果として、装置性能が損なわれる。
国際特許出願公開第２００８／１３１８３６号パンフレット（特許文献１）には、金属電極を堆積する際にスパッタリングまたはプラズマ処理によって生じる損傷より誘電体層を保護するために、誘電体層の最表面上に犠牲層を形成してＯＦＥＴ装置を調製する方法が開示されている。しかしながら、これは追加のプロセス工程を必要とする。
特に、有機電子装置において使用する際の低い誘電定数または誘電率（「ｌｏｗ ｋ」）を有する誘電体層の場合、スパッタリング法は誘電体／半導体界面における化学的および物理的特性に影響を及ぼす。この損傷は、有機材料特性に対するプラズマの影響に起因する場合がある。大半は大部分が影響を受けていないままである一方で、損傷を受けたｌｏｗ ｋ材料の最表面上において、炭素空乏および表面緻密化の両者が観察されてきた。
Ｂａｏら、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ、２６巻、１号、２００８年１月／２月（非特許文献２）には、ｌｏｗ ｋ誘電体材料に対するプラズマ損傷の機構に関する研究が開示されており、これは、化学的反応性およびプラズマ種のエネルギーおよび質量に依存して化学的および物理的効果の両者が関与する複雑な現象であることが見い出されたと報告されている。調べられたｌｏｗ ｋ材料は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ骨格結合のメチルシルセキオキサン（ＭＳＱ：ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｓｅｑｕｉｏｘａｎｅ）を基礎とし、誘電定数を低下するためにメチル基および孔隙が組み込まれた有機シロキサン類である。プラズマ損傷のためにｌｏｗ ｋ材料の誘電定数が２０％まで増加することがあり、それはメチル基が除去され、ｌｏｗ ｋ表面が親水性となることに起因すると報告されている。また、一般に、吸湿を軽減しｋ値を回復するためにアニーリングが有効であったが、高いエネルギーのプラズマとなるほど回復は不完全であったと報告されている。
ＯＦＥＴなどの光学的、電気光学的および電子装置を調製するために、金属または導電層（例えば、電極）を有機層（例えば、ゲート誘電体）上に堆積する際に、追加のプロセス工程を適用する必要なく、先行技術において既知の方法と比べ有機層に対する損傷が低減されている改良された方法を提供することが本発明の１つの目的である。その方法は、時間、コストおよび材料的に効果的で、および、大規模な生産に適していなけらばならない。本発明のもう一つの目的は、有機材料上に金属または他の導電性材料を堆積するための改良された方法を提供することである。本発明のもう一つの目的は、そのような方法で得ることができる改良された光学的、電気光学的および電子装置、特に、ＯＦＥＴを提供することである。本発明の他の目的は、以下の詳細な記載より専門家には直ちに自明である。
これらの目的は、本発明において特許請求される通りの方法を提供することにより達成できることが見い出された。
特に、本発明の発明者らは、閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング（ＣＦＵＢＭＳＩＰ：Ｃｌｏｓｅｄ Ｆｉｅｌｄ Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒ Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ）としても文献において既知である特定のマグネトロンスパッタイオンプレーティング（ＭＳＩＰ：ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒ ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）法を使用することにより、有機電子装置を製造する際に有機材料の電子的特性に最小限の損傷か、または損傷を与えることなく、有機材料の最表面上に、金属、金属酸化物または他の導電層をスパッタすることが可能であることを見い出した。また、驚くべきことに、特にｌｏｗ ｋ誘電体材料の場合、損傷を著しく低減できることも見い出された。
Ｅ．Ｌｕｇｓｃｈｅｉｄｅｒ、Ｓ．Ｂａｒｗｕｌｆ、Ｃ．Ｂａｒｉｍａｎｉ、Ｍ．Ｒｉｅｓｔｅｒ、Ｈ．Ｈｉｌｇｅｒｓ、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．５４４巻、１９９９年、１９１〜１９６頁（非特許文献３）においては、熱可塑性ポリマー製品（例えば、保存ディスク）の表面上にＴｉまたはＴｉ−Ｎの薄層を堆積し、耐摩耗性、耐腐食性および電気伝導性（静電気放電を避けるために）などの熱可塑性ポリマー製品の表面特性を向上するためにＭＳＩＰ法を使用することが報告されている。しかしながら、ＣＦＵＢＭＳＩＰ、または、電子装置において機能層を調製するためにＣＦＵＢＭＳＩＰを使用することは開示されていない。
米国特許第５，５５６，５１９号明細書（特許文献２）および米国特許第６，４２３，４１９号明細書（特許文献３）には、表面を硬化する目的のために、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法、および、金属、金属酸化物または金属硫化物のコーティングを、例えば、切削器具などの金属または金属炭化物の物品上に提供する機器が開示されている。米国特許第６，７２６，９９３号明細書（特許文献４）およびＶ．Ｒｉｇａｔｏ、Ｄ．Ｔｅｅｒら、Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １１６〜１１９巻（１９９９）、５８０〜５８４頁（非特許文献４）には、物品または基板の硬度および耐摩耗性を改良する目的で、シリコン単結晶ウエハーなどの物品または基板上に炭素コーティングを提供するためのＣＦＵＢＭＳＩＰ法が開示されている。国際特許出願公開第２００５／１１０６９８号パンフレット（特許文献５）には、形成された物品、例えば、成型プラスチックが成型器具に望ましくなく接着および付着するのを防止するために、成型器具の非付着な特徴を改良するため、成型器具上に金属窒化物のコーティングを提供するためのＣＦＵＢＭＳＩＰ法が開示されている。
Ｊ．Ｍｅｙｅｒ、Ｔ．Ｗｉｎｋｌｅｒ、Ｓ．Ｈａｍｗｉら、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２００８年、２０巻、３８３９頁
Ｂａｏら、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ、２６巻、１号、２００８年１月／２月
Ｅ．Ｌｕｇｓｃｈｅｉｄｅｒ、Ｓ．Ｂａｒｗｕｌｆ、Ｃ．Ｂａｒｉｍａｎｉ、Ｍ．Ｒｉｅｓｔｅｒ、Ｈ．Ｈｉｌｇｅｒｓ、Ｍａｔ．Ｒｅｓ．Ｓｏｃ．Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．５４４巻、１９９９年、１９１〜１９６頁
Ｖ．Ｒｉｇａｔｏ、Ｄ．Ｔｅｅｒら、Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １１６〜１１９巻（１９９９）、５８０〜５８４頁
しかしながら、有機基板上に金属または金属酸化物の層を直接スパッタリングするためにＣＦＵＢＭＳＩＰ技術を使用すること、または、有機電子または電気光学的装置において、例えば、電極などの機能層を形成するためにこの技術を使用することは、これまでのところ開示も示唆もされていない。
本発明は、有機材料上に導電性材料を、例えば、層として堆積するために、閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング（ＣＦＵＢＭＳＩＰ：ｃｌｏｓｅｄ ｆｉｅｌｄ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒ ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）を使用することに関する。
本発明は、更に、ＣＦＵＭＢＳＩＰによって、有機材料上に導電性材料を、例えば、層として堆積する方法に関する。
本発明は、更に、ＣＦＵＢＭＳＩＰによって有機材料の層上に導電性材料の層を堆積する工程を含み、光学的、電気光学的または有機電子装置またはそれらの構成要素を製造するためで、上および下に記載される通りの方法または使用に関する。
好ましくは、上および下に記載される通りの方法は、導電性材料の機能性装置層、非常に好ましくは電極を、好ましくは、例えば、誘電体層などの有機材料を含むもう一つの機能性装置層上に提供するために使用される。
本発明は、更に、有機材料の層が、光学的、電気光学的または有機電子装置における誘電体層、好ましくは、ゲート絶縁体層である、上および下に記載される通りの方法または使用に関する。
本発明は、更に、導電性材料の層が、光学的、電気光学的または有機電子装置における電極層、好ましくは、ソース、ドレインまたはゲート電極である、上および下に記載される通りの方法または使用に関する。
本発明は、更に、上および下に記載される通りの方法または使用によって入手できるか入手された光学的、電気光学的または有機電子装置、または、それらの構成要素に関する。
前記光学的、電気光学的または有機電子装置、または、それらの構成要素は、好ましくは、電気光学的ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、光学的情報記憶装置、電子装置、有機半導体、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ：ｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ：ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、無線識別（ＲＦＩＤ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、エレクトロルミネセントディスプレイ、有機光起電（ＯＰＶ：ｏｒｇａｎｉｃ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）装置、有機ソーラーセル（Ｏ−ＳＣ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）、有機レーザーダイオード（Ｏ−ｌａｓｅｒ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）、有機集積回路（Ｏ−ＩＣ：ｏｒｇａｎｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、点灯装置、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、センサー装置、電極材料、光導電体、光検出器、電子写真記録装置、キャパシタ、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基板、導電性パターンから成る群より選択される。
＜用語および定義＞
用語「薄膜」は、数ｎｍ〜数μｍの範囲内で、電子または電気光学的装置の機能層の場合、通常、１ｎｍ〜２μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍの範囲内の厚みを有するフィルムを意味する。
用語「薄膜」は、数ｎｍ〜数μｍの範囲内で、電子または電気光学的装置の機能層の場合、通常、１ｎｍ〜２μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１μｍの範囲内の厚みを有するフィルムを意味する。
用語「フィルム」および「層」としては、剛直または柔軟で、機械的に安定な自立性または独立性のフィルム、ならびに、支持基板上または２枚の基板間のコーティングまたは層が挙げられる。
用語「導電性材料」は、好ましくは１０Ω（「Ω／平方」としても与えられる）未満、非常に好ましくは１Ω未満、非常に好ましくは０．１Ω未満の表面抵抗率（標準４点端子法によって測定される）を有する電気伝導性の材料を意味する。これとしては、例えば、金属、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、炭素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または、１種類以上の前述のものの混合物または組み合わせ（例えば、金属−窒化物−酸化物−シリコン「ＭＮＯＳ（ｍｅｔａｌ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ−ｓｉｌｉｃｏｎ）」など）が挙げられる。
「誘電率」は、他に明言しない限り、比静的誘電率（「誘電定数」としても既知）を意味し、εγまたはｋと略称され、下の通り定義され、
他に明言しない限り、本出願において与えられる誘電率の値は低周波誘電率を言い、それは、５０〜１０，０００Ｈｚの間においてＡＳＴＭ Ｄ １５０試験法によって測定される。また、既知のポリマーの誘電率の値は、例えば、Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ社、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９９５年）において見い出すこともできる。本発明による誘電体材料の誘電率は周波数に殆ど依存しないことが一般に好ましい。
上および下において使用する場合、用語「有機材料」としては、例えば、炭化水素およびそれらの誘導体などの有機材料が挙げられ、また、該有機材料は、例えば、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ｓｉ、Ｂ、Ａｓ、Ｎ、ＯまたはＳなどのヘテロ原子も含んでもよいが、また、例えば、無機材料から本質的に成るミクロまたはナノ粒子が、例えば、有機材料のマトリクス中に分散、または、そうでなければ埋め込まれているなどの有機および無機材料のハイブリッドも挙げられる。
用語「有機電子装置」は、有機材料を含む少なくとも１つの機能層を含有する電子装置を意味し、ただし、前記機能層は、例えば、半導体層または誘電体（絶縁体）層でよい。
また、用語「誘電体」は「絶縁体」の意味も含み、ただし、「絶縁体」は電気絶縁体を意味する。
＜発明の詳細な記載＞
本発明は、閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング（ＣＦＵＢＭＳＩＰ：ｃｌｏｓｅｄ ｆｉｅｌｄ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒ ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）の新規な使用を提供する。本発明においては、例えば、有機層、フィルムまたは基板上に電極層を提供する場合、有機層の電子的特性に対して最小限の損傷か損傷なく、有機材料の最表面上に金属および他の導電性材料をスパッタするために、ＣＦＵＢＭＳＩＰを使用する。
本発明は、閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング（ＣＦＵＢＭＳＩＰ：ｃｌｏｓｅｄ ｆｉｅｌｄ ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒ ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）の新規な使用を提供する。本発明においては、例えば、有機層、フィルムまたは基板上に電極層を提供する場合、有機層の電子的特性に対して最小限の損傷か損傷なく、有機材料の最表面上に金属および他の導電性材料をスパッタするために、ＣＦＵＢＭＳＩＰを使用する。
電子工業においては、熱金属堆積法よりもスパッタリングによる金属堆積の方が一般に好ましい。その理由は、なかでも、より良好な厚さの均一性、および、特定の化学量論に意図的に変更される反応性スパッタリングの場合を除き、スパッタされた金属の組成がターゲットと同一であると言う事実である。
特に本発明によって解決されるべき１つの問題は、有機材料を損傷することなく、その最表面上において、例えば、ＡｇまたはＩＴＯなどの金属および導電性材料のスパッタリングの改変された方法を明らかにすることである。このため、ＬＣディスプレイの製造におけるＳｉ技術の代替にとって最大の障害の１つが取除かれ、有機半導体および適合する（ｌｏｗ ｋ）有機誘電体を使用可能にする。
本発明の発明者らは、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法を使用することにより、この問題を解決できることを見い出した。
適切な方法およびＣＦＵＢＭＳＩＰを適用するための機器は、例えば、米国特許第５，５５６，５１９号明細書、米国特許第６，４２３，４１９号明細書、米国特許第６，７２６，９９３号明細書、国際特許出願公開第２００５／１１０６９８号パンフレットおよびＶ．Ｒｉｇａｔｏ、Ｄ．Ｔｅｅｒら、Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １１６〜１１９巻（１９９９）、５８０〜５８４頁に記載されており、引用の様式により、これらの文献のそれぞれの開示全体が本出願に取り込まれる。これらの文献においては、例えば、硬化、耐摩耗性の向上、または、成型プラスチック物品に対する付着を低減する目的で、切削器具、成型器具またはシリコン単結晶ウエハーなどの物品上に、金属、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物または炭素コーティングを提供するためにＣＦＵＢＭＳＩＰ技術が開示されている。しかしながら、これまでに、有機基板上に金属または金属酸化物をスパッタするために、または、有機電子装置の分野に関連する用途のために、ＣＦＵＢＭＳＩＰを使用することは開示も示唆もされなかった。
＜ＭＳＩＰまたはＣＦＵＢＭＳＩＰ技術の記載＞
ＣＦＵＢＭＳＩＰ技術は、Ｔｅｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇｓ社（英国）によって開発された。それは、隣接するマグネトロンが反対の磁気極性である配置でスパッタされるべき基板を取り囲む非平衡マグネトロンを利用する。それによって、基板が置かれている堆積ゾーンが連結磁力線によって取り囲まれ、閉磁界の磁気系が形成される。結果として、プラズマ領域が閉じ込められ、イオン電流密度が増加し、イオン化電子の喪失が防がれて、プラズマが著しく増強される結果となる。
ＣＦＵＢＭＳＩＰ技術は、Ｔｅｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇｓ社（英国）によって開発された。それは、隣接するマグネトロンが反対の磁気極性である配置でスパッタされるべき基板を取り囲む非平衡マグネトロンを利用する。それによって、基板が置かれている堆積ゾーンが連結磁力線によって取り囲まれ、閉磁界の磁気系が形成される。結果として、プラズマ領域が閉じ込められ、イオン電流密度が増加し、イオン化電子の喪失が防がれて、プラズマが著しく増強される結果となる。
追って、より詳細にＣＦＵＢＭＳＩＰ技術が記載される。更なる記載は、米国特許第５，５５６，５１９号明細書、米国特許第６，４２３，４１９号明細書、米国特許第６，７２６，９９３号明細書および国際特許出願公開第２００５／１１０６９８号パンフレットにおいて見い出すことができ、引用の様式により、これらの文献の開示全体が本出願に取り込まれる。
「非平衡マグネトロン」は、マグネトロンが内側および外側磁石を有し、外側磁石の磁界強度が内側磁石の磁界強度よりも非常に高いことを意味する。外側磁石から出る「過剰な」磁力線がマグネトロン放電から漏れ出る電子を閉じ込め、チャンバーの種々の接地部分に電子が偏流するのを防ぐ。これらの電子は電気的にバイアスされた基板の近傍においてイオン化を引き起こし、そのようにして形成されたイオンは基板のバイアスによって基板に引き付けられ、マグネトロンが平衡を保っている状態よりも高いイオン電流を基板が受ける。
ＣＦＵＢＭＳＩＰ技術によれば、イオンが基板に引き付けられるように電気的にバイアスされカソードでありコートされるべき基板の方を向く電界を生成する電界手段と、磁界手段とを含むマグネトロンスパッタイオンプレーティング系が提供され、磁界手段は、それぞれ内側磁極および反対の磁気極性の外側環状磁極を有する少なくとも２個のマグネトロンを含み、一方のマグネトロンの外側環状磁極と他方またはもう一方のマグネトロンの外側環状磁極とが反対の磁気極性であるように、およびマグネトロン間の系より電子が漏れ出すことを防ぐようにマグネトロンを連結するマグネトロンの外側環状磁極の間で磁力線が延在するためにそれぞれ互いに十分近くにあるようにマグネトロンが配置されており、その結果、これらの電子は系より失われず、電気的にバイアスされた基板におけるイオン化の増加に有用である。
磁界手段は、隣接するマグネトロンの外側磁極間の直接磁気連結によって、プラズマ保持場を生成する。基板は、前記プラズマ保持場の内側にある。
系は、更に、コートされるべき基板を支持する保持手段を含み、ただし、使用において、基板は前記保持手段に提供され、イオンが基板に引き付けられ、カソードとなるように前記電界によって電気的にバイアスされている。
系は、更に、機器のアノードを含み接地されたコーティングチャンバーを含んでもよい。
内側磁極および外側環状磁極を有するマグネトロンは、良く知られている。内側磁極は、単一の磁石でも、磁石の列または群でもよい。外側「環状」磁極は、単一の磁石から形成されていても、隣り合わせに並んだ幾つかの分かれた磁石から形成されていてもよい。「環状」は円筒形または円形である必要はなく、正方形または長方形、または、実際、任意の適切な形状でよい。
２個のマグネトロンを磁束によって連結することにより電子を系内に閉じ込め、生じるイオン化の量が増加する。これによって、適度な磁界強度の外側磁石を有する平衡マグネトロンまたは非平衡マグネトロンのいずれかを使用し、著しく増加されたイオン化を与える実用的なマグネトロンスパッタイオンプレーティング系が提供される。
好ましくは、外側環状磁極がコートされるべき基板において実質的に角度の範囲を定めるように、外側環状磁極はコートされるべき基板の位置に対する角度間隔で配置される。
系は、複数のマグネトロン、隣接する外側磁極または末端領域（それらは反対の磁気極性である。）を含んでもよい。マグネトロンは、好ましくは基板の周囲に配置され、基板は、一般にマグネトロン間の中央位置でよい。好ましくは、マグネトロンは、基板の周囲に多角形または環状に角度について等しい間隔で配置される。
電界は、基板およびマグネトロン間で実質的に放射状に広がって提供されてよく、基板は負の電位である。基板の負電位は、ゼロから、例えば１０００Ｖなどの実質的により高い値まで変化してもよい。
マグネトロン磁極は、イオンが生成される原材料のターゲットを含んでよい。
好ましくは、偶数のマグネトロンがある。
系は、更に、系内におけるアルゴンなどのイオン化ガスの圧力を制御するために、ポンプ用ポートを含んでよい。
もう一つの実施形態において、ＣＦＵＢＭＳＩＰ技術は、コートされるべき基板をマグネトロンスパッタイオンプレーティングする方法であって、内側環状磁極および反対の磁気極性の外側環状磁極を有する第１のマグネトロンと、反対の磁気極性の内側および外側環状磁極を有する第２のマグネトロン（第１のマグネトロンの外側環状磁極は第２のマグネトロンの外側環状磁極と反対の磁気極性である。）とを提供することと；カソードが陽イオンを引き付けるようにコートされるべき基板を電気的にバイアスすることと；磁束をマグネトロンの外側環状磁極間で延在するように配置することでマグネトロン間より電子が漏洩するのを低減し、それにより、さもなければマグネトロン間に漏れ出してしまう可能性のある電子を閉じ込め、コートされるべき基板においてコーティングイオン密度を増加させることとを含む方法を含む。このようにして、電気的にバイアスされた基板におけるイオン密度を著しく増加する。
適切なＣＦＵＢＭＳＩＰ機器の設計は、例えば、米国特許第５，５５６，５１９号明細書に開示されている。閉磁界系としては、隣り合うマグネトロンからの磁力線を連結することでプラズマの増強が起きる１個より多いマグネトロンを含有する任意のマグネトロン堆積系が挙げられる。例えば、米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図１には、それぞれ互いに対向し反対の磁気極性を有する２個のマグネトロンの双マグネトロン系が示されている。米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図５には、磁界が連続する環状で閉じた系を形成するようにマグネトロンが配置されている４個のマグネトロン系が示されている。米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図７には、次の隣り合う外側磁極アセンブリが反対の磁気極性を有し、６個のマグネトロン磁極アセンブリで組み立てられた６個のマグネトロン系アセンブリが示されている。
更なる改変は、例えば、米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図３に表されており、角度について等しい間隔で配置されている３個のマグネトロン磁極アセンブリを有し、三角形の中心に基板を有する３個のマグネトロン系が示されている。また、このアセンブリの同様な磁気極性の２個の隣接する磁極の間には、ポンプ用ポート（示されていない）が提供されていてもよい。磁力線はマグネトロンの隣接端より延在しており、マグネトロン間の間隙を通って電子が漏れ出ることを防ぐ。よって、ポンプ用ポートの領域を除けば、系の接地部分に電子が漏れ出ることはできない。
本出願の図１には、米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図１にも示される通り、本発明の方法に適切な双マグネトロン系を例示的および概略的に表す。系は２個のマグネトロン（１）および（２）を含み、各マグネトロンは、外側環状磁石（３）および（５）と、中央の磁心磁石（４）および（６）とを、それぞれ含む。コートされるべき電気的にバイアスされた基板（７）が、マグネトロン系の中心に置かれている。図１に示される通りの例示的な実施形態においては、基板（７）に面する領域において、マグネトロン（１）の外側磁石（３）は「Ｓ」磁気極性であり、内側磁心磁石（４）は「Ｎ」磁気極性である。マグネトロン（２）の磁石（５）および（６）は、それぞれ、反対の磁気極性を有する。結果として、マグネトロン（１）および（２）によって作り出される磁界Ｂの磁力線が連続的な障壁を形成し、それによって、マグネトロンのプラズマより拡散してくる電子が閉じ込められる。マグネトロンの磁極（１）および（２）は、磁極の曝露面を覆う原材料のターゲット隔壁（８）と、磁極の内部磁気回路を完全なものとするための軟鉄製の裏板（９）とを有する。
本出願の図２には、米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図５にも示される通り、本発明の方法に適切な４個のマグネトロン系を例示的および概略的に表す。そこでは、４個のマグネトロンが環状に角度について等しい間隔で提供されており、基板（７）は環の中心に置かれている。それぞれ個々のマグネトロンは、図１において記載されたものと同様である。また、４個のマグネトロンの面外には、ポンプ用ポート（示されていない）が提供されていてもよい。例えば、全体として円筒状な、ゴミ箱の形状を系が有していてもよく、この時、ポンプ用ポートはゴミ箱の土台に提供され、マグネトロンおよび基板は土台より上に位置している。磁界Ｂは基板の周囲に連続する環を形成し、電子を環内に閉じ込める。偶数のマグネトロン磁極アセンブリが提供されているため、磁束環を完成できる。
使用においては、アルゴンなどの不活性ガスが系のチャンバー内に提供され、ガスをイオン化するためにマグネトロンターゲット（８）に印加される電位差によって電子がチャンバー内で加速され、より多くの電子およびアルゴンイオンが生成される。チャンバー内に存在するアルゴンイオンは原材料のターゲット（８）に衝撃を与え、原材料のコーティング束を生成する。また、アルゴンイオンは基板にも衝撃を与える。磁力線Ｂは、マグネトロンの放電より拡散してくる電子に対して連続した障壁を形成するように働き、負に電気的にバイアスされた基板に付随するグロー放電を強め、基板に対するイオン電流を増加させる電子の有用な働きを機能させることなく、これらの電子が系に対して失われないことを確実にする。
一般に、２個、４個、６個または８個などの偶数のマグネトロン磁極アセンブリを有するマグネトロン系が特に好ましい。例えば、米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図３、５および７において、および本出願の図２において示される通り、次の隣り合う外側磁極アセンブリが反対の磁気極性（Ｎ／Ｓ）を有するマグネトロン磁極アセンブリが更に好ましい。
図３には、米国特許第５，５５６，５１９号明細書の図９にも示される通り、異なるマグネトロン系の構成について、基板バイアス電圧（軸Ｓ、ボルト）に対するイオン電流（軸Ｔ）を概略的に表す。そこにおいて、線４０および４１は全て同じ磁気極性の３個の磁極アセンブリを表し、線４２および４３は混合された、または交互の磁気極性を有する３個の磁極アセンブリを表し、線４４および４５は混合された、または交互の磁気極性を有する４個の磁極アセンブリを表す。線４０〜４４のアセンブリはフェライト磁石を使用しており、線４５のアセンブリはＮｄＦｅＢ磁石を使用している。線４０のアセンブリは平衡であり、線４１〜４５のアセンブリは非平衡である。
直接比較すると、非平衡アセンブリにおけるイオン電流のレベルの方が平衡アセンブリよりも高く、交互の磁気極性を有するアセンブリの方が、全ての磁極が同じ磁気極性を有するアセンブリよりも高いことが見て取れる。また、例えば、フェライトなどの比較的弱い磁石を使用する場合、混合された、または交互の磁気極性を有するマグネトロンのイオン化の増強効果は既に有効であることも見て取れる。ＮｄＦｅＢなどの、より強力な磁性材料を使用する場合、イオン化の増強効果は更に強い。
また、約５０Ｖの低いバイアス電圧において、イオン電流が既に最大に達することも見て取れる。従って、高い密度で低いエネルギーの衝撃イオンを使用して堆積を行うことが可能であり、結果として、内部応力が低く非常に高密度で非柱状のコーティング構造となる。加えて、堆積の際に低いバイアス電圧を使用することにより、高密度構造のコーティングを低温において堆積することが可能となる。
図４に、マグネトロンに印加された電流の２つの異なるレベルについて、バイアス電圧（Ｘ軸、ボルト）に対するイオン電流（Ｙ軸）を示す。マグネトロンの電流を増加すると、対応してイオン衝撃も増加し、その結果、系内の中性物に対するイオンの比がほぼ一定に保たれることが見て取れる。このため、系によって生成されるコーティングの品位が堆積速度に依存しないことが確実となる。
好ましくは、堆積プロセスに先立ち、低電力でマグネトロンのスイッチを入れ、ＣＦＵＢＭＳＩＰ機器内においてイオン洗浄工程を行う。この段階でマグネトロンを使用することによって、好ましくは、ほぼ１×１０−３Ｔｏｒｒ、非常に好ましくは５×１０−４〜５×１０−３Ｔｏｒｒの低いアルゴン圧においてプラズマが基板に衝突できる。これは、高圧プラズマよりも有効である。点Ａにおいて堆積する図４のグラフ上で、点Ｂにおいてイオン洗浄を行う。点Ｂにおけるイオン電流は、閉磁界の配置でない従来の系においてよりも、ほぼ１００倍大きい。結果として、イオン洗浄の効果が著しく増加し、接着レベルの非常に高いコーティングがもたらされる。
本発明の方法において使用され、例えば、米国特許第５，５５６，５１９号明細書に開示される通りのＣＦＵＢＭＳＩＰ機器および方法は、隣り合うマグネトロンからの磁力線を連結することによって、上記の通りプラズマの増強を起させる１個より多いマグネトロンを含有する任意のマグネトロンスパッタ堆積系を網羅することを意図している。例えば、マグネトロンは円形でも矩形でもよく、マグネトロンの長軸は垂直または水平の何れを向いていてもよい。磁力線を連結することによって、プラズマの増強に至る。
＜有機材料上へスパッタリングするためのＣＦＵＢＭＳＩＰの使用＞
ＣＦＵＢＭＳＩＰ法は、有機トランジスタ（ＯＴＦＴまたはＯＦＥＴ）などの有機電子装置において、例えば、電極などの機能性導電層を提供するのに特に適している。例えば、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法を使用してソースおよびドレイン（Ｓ／Ｄ）電極を提供すると、従来のマグネトロンスパッタリングイオンプレーティング（ＭＳＩＰ：ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）の使用と比較して、更に、プラズマ出力が低減されたＭＳＩＰ法の使用とすら比較しても、著しく良好な性能のＯＦＥＴを得ることができる。
ＣＦＵＢＭＳＩＰ法は、有機トランジスタ（ＯＴＦＴまたはＯＦＥＴ）などの有機電子装置において、例えば、電極などの機能性導電層を提供するのに特に適している。例えば、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法を使用してソースおよびドレイン（Ｓ／Ｄ）電極を提供すると、従来のマグネトロンスパッタリングイオンプレーティング（ＭＳＩＰ：ｍａｇｎｅｔｒｏｎ ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ）の使用と比較して、更に、プラズマ出力が低減されたＭＳＩＰ法の使用とすら比較しても、著しく良好な性能のＯＦＥＴを得ることができる。
これまでに、有機電子の分野における用途のためにＣＦＵＢＭＳＩＰ技術を使用することが報告または示唆されてきた。従って、本発明は、有機電子分野におけるこの技術の新たな使用を提供し、また、それにより、新規で予想外の利点も提供する。
有機電子用途のためにＣＦＵＢＭＳＩＰ技術を使用する場合、重要な利点は、プラズマがマグネトロンの周囲に閉じ込められ、従って、プラズマは直接接触せず、代わりに、試料またはコートされるべき基板から離れていることである。結果として、従来のスパッタリング法のように有機材料が強いプラズマ放射に直接曝露されないか、最小限度の曝露を受けるのみである。
本発明による方法がＢＧ ＴＦＴ構造を調製するために使用される場合、従来のスパッタリング法に勝る本発明による方法の利点が特に明白である。
図５には、基板（１）、ゲート電極（２）、有機誘電体層（３）、ソース（Ｓ）およびドレイン（Ｄ）電極（４）および有機半導体層（５）を含む典型的なＢＧ ＴＦＴ構造を概略的および例示的に図解する。（６）は、誘電体（３）およびＳ／Ｄ電極（４）の間の臨界界面を示す。ソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ）電極（４）を堆積する際、有機誘電体（３）の最表面がプラズマ放射に曝露されることを明らかに見て取れる。
典型的には、Ｓ／Ｄ電極として、例えば、Ａｇなどの金属の３０〜４０ｎｍ厚の層を堆積およびパターン化する。
適切で好ましい導電性材料としては、限定することなく、金属、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、炭素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または、１種類以上の前述のものの混合物または組み合わせ、例えば、金属−窒化物−酸化物−シリコン「ＭＮＯＳ（ｍｅｔａｌ−ｎｉｔｒｉｄｅ−ｏｘｉｄｅ−ｓｉｌｉｃｏｎ）」、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘまたはＳｉｘＯＮｙなどが挙げられる。
好ましい金属としては、限定することなく、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃａ、Ｗ、Ｉｎ、Ｐｂ、または、それらの混合物が挙げられる。好ましい金属酸化物としては、限定することなく、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）およびＧａＩｎＺｎＯが挙げられる。
非常に好ましい導電性材料は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｗ、Ｉｎ、Ｐｂ、ＩＴＯ、ＡＺＯから成る群より選択される。
スパッタされた導電性材料の層は、好ましくは５ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは１０μｍ〜１μｍ、非常に好ましくは２０ｎｍ〜１μｍ、更により好ましくは２０ｎｍ〜５００ｎｍ、最も好ましくは３０ｎｍ〜１００ｎｍの厚みを有する。
好ましくは、有機材料は、電気絶縁性材料としても既知の誘電体有機材料である。
更に、驚くべきことに、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法は、好ましくは５．０以下、より好ましくは４．０以下の低い誘電率を有する誘電体（「ｌｏｗ ｋ」誘電体としても既知）有機材料上に、金属または他の導電層を形成するために特に適切で有効であることが見い出された。ＣＦＵＢＭＳＩＰ法において、そのようなｌｏｗ ｋ誘電体材料を基板として使用する場合、高い誘電率を有する誘電体材料の場合よりも、従来のスパッタリング法と比較してスパッタリングによって生じる潜在的な損傷が更により著しく低減される。
好ましくは、有機材料は、２０．０以下、より好ましくは１０．０以下、更により好ましくは５．０以下、非常に好ましくは４．０以下、最も好ましくは３．０以下、および、１．０以上、より好ましくは１．８以上の誘電率を有する。
ゲートへのリークを避けるために、低誘電率有機材料は、好ましくは、１０−６Ｓｃｍ未満の導電率を有する。
好ましくは、有機材料は有機ポリマーまたは架橋された有機ポリマーである。
本発明による方法に適切で好ましい有機誘電体材料としては、限定することなく、有機ポリマー、好ましくは、フッ素化されたパラ−キシレン、フルオロポリアリールエーテル、フッ素化されたポリイミド、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（α−ビニルナフタレン）、ポリ（ビニルトルエン）、ポリエチレン、シス−ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリ（４−メチルスチレン）、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ポリ（２−メチル−１，３−ブタジエン）、ポリ（ｐ−キシリレン）、ポリ（α−α−α’−α’テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）、ポリ［１，１−（２−メチルプロパン）ビス（４−フェニル）カーボネート］、ポリ（シクロヘキシルメタクリレート）、ポリ（クロロスチレン）、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリイソブチレン、ポリ（ビニルシクロヘキサン）、ポリ（ビニルシンナメート）、ポリ（４−ビニルビフェニル）、ポリ（１，３−ブタジエン）、ポリフェニレン、および、前述のポリマーの１種類以上のモノマー単位を含有するコポリマーなどのフッ素化またはペルフッ素化された炭化水素ポリマー、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン：ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）またはＢＣＢポリマー、ポリアクリレート類およびポリシクロオレフィン類が挙げられる。
コポリマーが更に好ましく、ポリ（エチレン／テトラフルオロエチレン）、ポリ（エチレン／クロロトリフルオロ−エチレン）、フッ素化されたエチレン／プロピレンコポリマー、ポリスチレン−ｃｏ−α−メチルスチレン、エチレン／エチルアクリレートコポリマー、ポリ（スチレン／１０％ブタジエン）、ポリ（スチレン／１５％ブタジエン）、ポリ（スチレン／２，４ジメチルスチレン）、または、商業的に入手可能なＴｏｐａｓ（登録商標）シリーズ（チコナ社）からのポリマーなどの規則的、ランダムまたはブロックコポリマーが挙げられる。
好ましくは、有機誘電体材料は、１．０〜５．０、非常に好ましくは、１．８〜４．０の誘電率を有する。
そのようなｌｏｗ ｋ材料は、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１０２６９６号公報または米国特許第７，０９５，０４４号明細書に開示されている。このタイプの特に適切で好ましい材料としては、限定することなく、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリイソプレン、ポリ（ビニルシクロヘキサン）、ＢＣＢポリマー、ポリアクリレート類、ポリシクロオレフィン、フッ素化された炭化水素ポリマー、ペルフッ素化された炭化水素ポリマー、および、前述のポリマーの１種類以上のモノマー単位を含有するコポリマーが挙げられる。
例えば、ＰＣ４１１Ｂ、ＰＣ４０３またはＰＣ４０９などのＰＣ（登録商標）シリーズ（ＪＳＲ社）からのものなどのポリアクリレート類または感光性樹脂、Ａｖａｔｒｅｌ（登録商標）シリーズ（プロメラス社）からのものなどのポリシクロオレフィン、商業的に入手可能なＣｙｔｏｐ（登録商標）シリーズ（旭硝子）、Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦ（登録商標）シリーズ（デュポン）またはＨｙｆｌｏｎ ＡＤ（登録商標）シリーズ（ソルベー製）からのものなどのフッ素化された炭化水素ポリマーまたはコポリマー、特に、ペルフッ素化された炭化水素ポリマー（高可溶性ペルフルオロポリマー）が特に適切である。Ｃｙｔｏｐポリマーは、「Ｍｏｄｅｒｎ Ｆｌｕｏｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ」、Ｊｏｈｎ Ｓｃｈｅｒｉｓ編、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社、１９９７年、「Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｙｃｌｏｐｏｌｙｍｅｒｉｓａｔｉｏｎ」章、Ｎ．Ｓｕｇｉｙａｍａ著、５４１ｆｆ頁に記載されている。Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦは、「Ｍｏｄｅｒｎ Ｆｌｕｏｒｏｐｌａｓｔｉｃｓ」、Ｊｏｈｎ Ｓｃｈｅｒｉｓ編、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ社、１９９７年、「Ｔｅｆｌｏｎ ＡＦ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒｓ」章、Ｐ．Ｒ．Ｒｅｓｎｉｃｋ著、３９７ｆｆ頁に記載されている。Ｈｙｆｌｏｎ ＡＤは、「Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｍｅｒ Ｆｉｌｍｓ ａｎｄ Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ」、Ｖ．Ａｒｃｅｌｌａら、Ａｎｎ．Ｎ．Ｙ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．９８４巻、２２６〜２４４頁（２００３年）に記載されている。
特定の装置については、３．０より大きく、好ましくは１０．０より大きく、非常に好ましくは２０．０より大きい、より高い誘電率の誘電体材料を使用することが好ましい場合がある。このタイプの適切で好ましい有機誘電体材料としては、限定することなく、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、シアノエチルプルランなどのシアノエチル化された多糖類、ポリフッ化ビニリデンなどの高誘電率フルオロポリマー、ポリウレタンポリマーおよびポリ（塩化ビニル／酢酸ビニル）ポリマーが挙げられる。
有機材料は、最も好ましくは、ＢＣＢポリマー、ポリシクロオレフィンおよびポリアクリレート類から成る群より選択される。
有機材料は、例えば、無機材料から本質的に成るミクロまたはナノ粒子が、例えば、有機材料のマトリクス中に分散、または、そうでなければ埋め込まれているなどの有機および無機材料のハイブリッドでもよい。
ＣＦＵＢＭＳＩＰ技術を利用する本発明の方法は、特に、ＴＦＴＳまたはＯＦＥＴなどのＢＧトランジスタにおいて有機電子装置を製造するために、成功裏および有利に使用でき、該有機電子装置は、標準的なスパッタリング技術を使用して調製された装置と比較して著しく改良された特性を有するか、標準的なスパッタリング技術を使用して調製した場合は全く動作すらしない電子装置である。
ＢＧトランジスタを別としても、本発明の方法は、また、例えば、トップゲート（ＴＧ：ｔｏｐ ｇａｔｅ）トランジスタなどの他のＴＦＴアーキテクチャを調製するため、または、ダイオード、光ダイオード、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、有機光起電、ソーラーセル、記憶装置、液晶ディスプレイ、センサー、および、相補型トランジスタおよびダイオード論理回路などの他の有機電子装置を調製するためにも使用できる。一般に、本発明は、例えば、電極層などの金属または導電性酸化物を有機機能性材料または層の最表面上にスパッタする任意の方法または任意の装置において適用できる。
また、本発明の方法は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が有機半導体材料で置き換えられている全ての種類の有機電子装置において使用できる。
例えば、また、本発明の方法は、ＬＣＤまたはＯＬＥＤ装置において、特には、ガラス製基板がフレキシブルプラスチック基板に置き換えられているフレキシブルフラットパネルディスプレイにおいて、有機基板上に透明電極（ＩＴＯなど）を調製するにも適している。
また、例えば、フォトリソグラフィー技術などの当業者に既知で文献に記載されている標準的な技術を使用して、導電性材料の堆積された層をパターン化または構造化することもできる。それによって、例えば、トランジスタまたはＯＰＶ装置におけるソースおよびドレイン電極などのパターン化された電極の形成が可能となる。
非常に好ましくは、有機電子装置はＴＦＴまたはＯＦＥＴ、非常に好ましくは、ＢＧ ＴＦＴまたはＯＦＥＴである。図５に好ましい装置が概略的および例示的に図解されており、装置は、下記の順序で、以下の構成要素を含む：
−任意の構成要素として、基板（１）、
−ゲート電極（２）、
−ゲート絶縁体としての有機誘電体層（３）、
−ソースおよびドレイン（Ｓ／Ｄ）電極（４）、
−有機半導体層（５）、
−任意の構成要素として、半導体層（５）およびソースおよびドレイン電極（４）の最表面上の保護層（示していない）。
−任意の構成要素として、基板（１）、
−ゲート電極（２）、
−ゲート絶縁体としての有機誘電体層（３）、
−ソースおよびドレイン（Ｓ／Ｄ）電極（４）、
−有機半導体層（５）、
−任意の構成要素として、半導体層（５）およびソースおよびドレイン電極（４）の最表面上の保護層（示していない）。
この装置を調製するための方法は、基板（１）上にゲート電極（２）を形成する工程と、ゲート電極（２）および基板（１）の最表面上に誘電体層（３）を形成する工程と、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法によって誘電体層（３）の最表面上に導電性材料、好ましくは、金属または導電性酸化物の層を形成する工程と、任意工程として続いて、例えば、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して導電性材料の層を構造化し、Ｓ／Ｄ電極（４）を形成する工程と、および、Ｓ／Ｄ電極（４）の最表面上または間に半導体層（５）を形成する工程とを含む。
基板、ゲート電極、誘電体層および有機半導体などの電子装置のその他の構成要素または機能層は標準的な材料より選択でき、標準的な方法によって製造および装置に形成できる。これらの構成要素および層に適切な材料および製造方法は当業者に既知であり、文献、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１０２６９６号公報または米国特許第７，０９５，０４４号明細書に記載されている。
形成方法としては、液体コーティングおよび蒸着または真空堆積が挙げられる。好ましい堆積技術としては、限定することなく、浸漬コーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、レタープレス印刷、スクリーン印刷、ドクターブレードコーティング、ローラー印刷、逆ローラー印刷、オフセットリソグラフィー印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷、噴霧コーティング、はけ塗りコーティングまたはパッド印刷が挙げられる。インクジェット印刷によって高解像度の層および装置を調製できるため、インクジェット印刷が特に好ましい。
一般に、本発明による電子装置における機能層の厚みは１ｎｍ（単層の場合）から１０μｍ、好ましくは、１ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは、１ｎｍ〜５００ｎｍでよい。
種々の基板を有機電子装置の製造のために使用でき、例えば、ガラスまたはプラスチックであり、プラスチック材料が好ましく、例として、アルキド樹脂、アリルエステル、ベンゾシクロブテン類、ブタジエン−スチレン、セルロース、セルロースアセテート、エポキシド、エポキシポリマー、エチレン−クロロトリフルオロエチレン、エチレン−テトラ−フルオロエチレン、ガラス繊維強化プラスチック、フルオロカーボンポリマー、ヘキサフルオロプロピレンビニリデンフルオリドコポリマー、高密度ポリエチレン、パリレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアラミド、ポリジメチルシロキサン、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリケトン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン類、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴム、シリコーン類が挙げられる。好ましい基板材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドおよびポリエチレンナフタレートである。基板は、上の材料でコートされた任意のプラスチック材料、金属またはガラスでもよい。基板は、好ましくは、良好なパターン鮮明度を保証するために均質でなければならない。また、押出、延伸、ラビングまたは光化学的技術によって基板を均一に事前に配向してもよく、キャリアの移動度を高めるための、有機半導体の配向を誘発する。
絶縁体層のための誘電体材料は有機材料である。誘電体層は溶液コートされることが好ましく、周辺の雰囲気で加工を行えるが、また、種々の真空堆積技術によっても堆積できる。誘電体をパターン化する場合、誘電体は層間絶縁の機能を果たすか、ＯＦＥＴについてゲート絶縁体として働いてもよい。好ましい堆積技術としては、限定することなく、浸漬コーティング、スピンコーティング、インクジェット印刷、レタープレス印刷、スクリーン印刷、ドクターブレードコーティング、ローラー印刷、逆ローラー印刷、オフセットリソグラフィー印刷、フレキソ印刷、ウェブ印刷、噴霧コーティング、はけ塗りコーティングまたはパッド印刷が挙げられる。インクジェット印刷によって高解像度の層および装置を調製できるため、インクジェット印刷が特に好ましい。任意工程として、誘電体材料を架橋または硬化でき、溶媒に対するより良好な耐性および／または構造的完全性を達成し、および／または、パターン性（フォトリソグラフィー）を可能とする。好ましいゲート絶縁体は、有機半導体に低誘電率界面を提供するものである。
半導体材料としては、例えば、アモルファスまたは多結晶シリコン、または有機半導体（ＯＳＣ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）材料を使用できる。半導体層を提供する適切な材料および方法は当業者に既知であり、文献に記載されている。
ＯＦＥＴ層がＯＳＣであるＯＦＥＴ装置の場合、ｎ型またはｐ型ＯＳＣのいずれを使用してもよく、それは真空堆積または蒸着によって堆積でき、または、好ましくは、溶液より堆積できる。好ましいＯＳＣは、１０−５ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１を超えるＦＥＴ移動度を有する。
ＯＳＣは、例えば、ＯＦＥＴにおけるアクティブチャネル材料または有機整流ダイドードの層要素として使用される。周辺の環境で加工できる液体コーティングによって堆積されるＯＳＣが好ましい。ＯＳＣは、好ましくは、噴霧、浸漬、ウェブまたはスピンコートされるか、任意の液体コーティング技術によって堆積される。また、インクジェット堆積も適切である。ＯＳＣを真空堆積または蒸着してもよい。
また、半導体チャネルは、同じ型の半導体の２種類以上の複合体でもよい。更に、層をドープする効果のために、例えば、ｐ型チャネル材料をｎ型材料と混合してもよい。また、多層の半導体層も使用できる。例えば、絶縁体との界面の近傍において半導体は真性でよく、真性層に隣接して高度にドープされた領域を追加的にコートすることもできる。
ＯＳＣ材料は、少なくとも３個の芳香族環を含有する任意の共役芳香族分子でよい。ＯＳＣは、好ましくは、５員、６員または７員の芳香族環を含有し、より好ましくは、５員または６員の芳香族環を含有する。材料はモノマー、オリゴマーまたはポリマーでよく、混合物、分散物および配合物を含む。
それぞれの芳香族環は、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｐ、Ｓｉ、Ｂ、Ａｓ、Ｎ、ＯまたはＳより、好ましくは、Ｎ、ＯまたはＳより選ばれる１個以上のヘテロ原子を含有してもよい。
芳香族環は、アルキル、アルコキシ、ポリアルコキシ、チオアルキル、アシル、アリールまたは置換アリール基、ハロゲン、特にフッ素、シアノ、ニトロまたは−Ｎ（Ｒ３）（Ｒ４）で表される置換されていてもよい２級または３級アルキルアミンまたはアリールアミンで置換されていてもよく、ただし、Ｒ３およびＲ４は、それぞれ独立に、Ｈ、置換されていてもよいアルキル、置換されていてもよいアリール、アルコキシまたはポリアルコキシ基である。Ｒ３およびＲ４がアルキルまたはアリールの場合、これらはフッ素化されていてもよい。
環は縮合されていてもよく、または−Ｃ（Ｔ１）＝Ｃ（Ｔ２）−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｎ（Ｒ’）−、−Ｎ＝Ｎ−、（Ｒ’）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ（Ｒ’）−などの共役結合基で結合されていてもよい。Ｔ１およびＴ２は、それぞれ独立に、Ｈ、Ｃｌ、Ｆ、−Ｃ≡Ｎまたは低級アルキル基、特にＣ１〜４アルキル基を表し；Ｒ’はＨ、置換されていてもよいアルキルまたは置換されていてもよいアリールを表す。Ｒ’がアルキルまたはアリールの場合、これらはフッ素化されていてもよい。
本発明において使用できる他のＯＳＣ材料としては、以下の化合物、オリゴマーおよび化合物の誘導体が挙げられる：ポリアセン、ポリフェニレン、ポリ（フェニレンビニレン）、ポリフルオレンなどの共役炭化水素ポリマー（これらの共役炭化水素ポリマーのオリゴマーを含む）；テトラセン、クリセン、ペンタセン、ピレン、ペリレン、コロネン、またはこれらの置換誘導体などの縮合芳香族炭化水素；ｐ−クオターフェニル（ｐ−４Ｐ）、ｐ−クインクエフェニル（ｐ−５Ｐ）、ｐ−セクシフェニル（ｐ−６Ｐ）、またはこれらの可溶性置換誘導体などのパラ置換フェニレンオリゴマー；ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）、ポリフラン、ポリピリジン、ポリ−１，３，４−オキサジアゾール、ポリイソチアナフテン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）、ポリ（２−置換アニリン）、ポリ（３−置換アニリン）、ポリ（２，３−二置換アニリン）、ポリアズレン、ポリピレンなどの共役へテロ環式ポリマー；ピラゾリン化合物；ポリセレノフェン；ポリベンゾフラン；ポリインドール；ポリピリダジン；ベンジジン化合物；スチルベン化合物；トリアジン；置換されたメタロ−または金属を含まない−ポルフィン、フタロシアニン、フルオロフタロシアニン、ナフタロシアニンまたはフルオロナフタロシアニン；Ｃ６０およびＣ７０フラーレン；Ｎ，Ｎ’−ジアルキル、置換ジアルキル、ジアリールまたは置換ジアリール−１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸ジイミドおよびフッ素化誘導体；Ｎ，Ｎ’−ジアルキル、置換ジアルキル、ジアリールまたは置換ジアリール−３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド；バソフェナントロリン；ジフェノキノン；１，３，４−オキサジアゾール；１１，１１，１２，１２−テトラシアノナフト−２，６−キノジメタン；α，α’−ビス（ジチエノ［３，２−ｂ２’，３’−ｄ］チオフェン）；２，８−ジアルキル、置換ジアルキル、ジアリールまたは置換ジアリールアントラジチオフェン；２，２’−ビベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン。好ましい化合物は、上のリストからのもの、およびそれらの可溶性な誘導体である。
米国特許第６，６９０，０２９号明細書または米国特許出願公開第２００７／０１０２６９６号公報に記載される通り、特に好ましいＯＳＣ材料は置換ヘテロアセンまたはペンタセン、特に、６，１３−ビス（トリアルキルシリルエチニル）ペンタセン、または、それらのヘテロアセン誘導体または置換誘導体である。
例えば、米国特許出願公開第２００７／０１０２６９６号公報に記載される通り、レオロジー的特性を調整するために、任意成分として、ＯＳＣ層は１種類以上の有機バインダーを含む。
文意が他に明瞭に示唆しない限り、本明細書において使用される場合、ここで用語の複数形は単数形を含むものとして解釈されるべきであり、逆もそうである。
本明細書の記載および特許請求の範囲を通して、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含有する（ｃｏｎｔａｉｎ）」およびその用語の変形、例えば、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、「限定はされることなく含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」ことを意味し、他の成分を除外することを意図するもの（除外するもの）ではない。
本発明の先述の実施形態の変形も、本発明の範囲内に収まるままで行うことができることが分かるであろう。本明細書で開示されるそれぞれの態様は、他に明言しない限り、同一、同等または同様な目的として働く代わりの態様によって置き換えることができる。よって、他に明言しない限り、開示されるそれぞれの態様は、包括的な一連の同等または同様な態様の単なる一例である。
本明細書で開示される全ての態様は、そのような態様および／または工程の少なくとも幾つかが互いに排他的な組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。特に、本発明の好ましい態様は、本発明の全ての態様で適用でき、任意の組み合わせで使用できる。同様に、必須ではない組み合わせにおいて記載される態様を、（組み合わせることなく）別々に使用してもよい。
上に記載される態様、特に好ましい実施形態の多くは、それら自体で発明性があり、本発明の実施形態の単なる一部分ではないことが分かるであろう。本願で特許請求される任意の発明に追加するか代わりに、これらの態様に対しても独立した特許保護を請求することがある。
ここで、以下の例を参照して、本発明を更に詳細に記載するが、それは単なる例示であって、本発明の範囲を限定するものではない。
＜比較例１−ボトムゲート（ＢＧ：Ｂｏｔｔｏｍ Ｇａｔｅ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）におけるソース／ドレイン（Ｓ／Ｄ：Ｓｏｕｒｃｅ／Ｄｒａｉｎ）電極の標準的な熱蒸着技術を使用する堆積＞
本明細書において用いられる材料の規準性能を確立するために、ＢＧ ＦＥＴを以下の通り調製する。
本明細書において用いられる材料の規準性能を確立するために、ＢＧ ＦＥＴを以下の通り調製する。
ガラス製基板Ｅａｇｌｅ Ｇｌａｓｓ１７３７（登録商標）を、Ｄｅｃｏｎ９０（登録商標）の３％溶液中において６５℃で３０分間超音波処理する。ガラス製基板を新しい蒸留水で洗浄し、続いて、蒸留水中において更に１分間６５℃で超音波処理する。最後に、基板をメタノール中において１分間室温で超音波処理し、続いて、新しいメタノールで濯ぎ、２０００ｒｐｍに設定されたスピンコート器を使用し、３０秒間スピンして乾燥する。
シャドーマスクを介してガラス製基板に３０ｎｍのアルミニウム製ゲート電極を形成する。Ｅｄｗａｒｄｓ（登録商標）Ａｕｔｏ３０６熱蒸着システムを使用して、アルミニウムを堆積する。アルミニウム製ゲートを接着促進剤Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｍ００９で処理し、続いて、スピンコート器を使用して、ほぼ９００ｎｍ層厚の有機ゲート絶縁体（ＯＧＩ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｇａｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ１８１またはＤ２０３（全て、ドイツ国ダルムシュタット市メルク社より入手可能）を堆積する。
シャドーマスクを介してＯＧＩに３０ｎｍ厚の銀製層を形成し、ソース／ドレイン電極を形成する。Ｅｄｗａｒｄｓ（登録商標）Ａｕｔｏ３０６Ｔｕｒｂｏ熱蒸着システムを使用して、これを堆積する。
銀製ソース／ドレイン電極をＳＡＭ材料で９０秒間覆い、次いで、１５００ｒｐｍで２０秒間スピンして過剰分を除去する。次いで、基板を新しいイソプロパノールで濯ぎ、乾燥するまで更に２０秒間１５００ｒｐｍでスピンする。
最後に、スピンコーティングによって、Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｓ１３４０（メルク社製）のＯＳＣ層を堆積する。
上記の方法において、シャドーマスクを通し熱蒸着によってゲート誘電体上にＡｇ電極を堆積する。図６（ＢＧ ＦＥＴ装置（誘電体Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ２０３を有する）のトランジスタ特性を示す。）より見て取れる通り、この場合、有機誘電体への損傷はない。
この装置を、以下の例において参照用装置として使用する。
＜比較例２−ＢＧ ＦＥＴにおけるＳ／Ｄ電極の標準的なスパッタリング技術を使用する堆積＞
シャドーマスクを通して、数ミクロンの領域におけるチャネル長を有するトランジスタのために要求される解像度でスパッタすることは不可能である。この問題点を克服するために、本例においては、有機材料の最表面上に完全金属層を堆積し、次いで、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して構造化し、Ｓ／Ｄ電極を形成する。
シャドーマスクを通して、数ミクロンの領域におけるチャネル長を有するトランジスタのために要求される解像度でスパッタすることは不可能である。この問題点を克服するために、本例においては、有機材料の最表面上に完全金属層を堆積し、次いで、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して構造化し、Ｓ／Ｄ電極を形成する。
ガラス製基板Ｅａｇｌｅ Ｇｌａｓｓ１７３７（登録商標）を、Ｄｅｃｏｎ９０（登録商標）の３％溶液中において６５℃で３０分間超音波処理する。ガラス製基板を新しい蒸留水で洗浄し、続いて、蒸留水中において更に１分間６５℃で超音波処理する。最後に、基板をメタノール中において１分間室温で超音波処理し、続いて、新しいメタノールで濯ぎ、２０００ｒｐｍに設定されたスピンコート器を使用し、３０秒間スピンして乾燥する。
シャドーマスクを介してガラス製基板に３０ｎｍのアルミニウム製ゲート電極を形成する。Ｅｄｗａｒｄｓ（登録商標）Ａｕｔｏ３０６熱蒸着システムを使用して、アルミニウムを堆積する。アルミニウム製ゲートを接着促進剤Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｍ００９で処理し、続いて、スピンコート器を使用して、ほぼ９００ｎｍ層厚の有機ゲート絶縁体（ＯＧＩ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｇａｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ１８１またはＤ２０３（全て、ドイツ国ダルムシュタット市メルク社より入手可能）を堆積する。
１００Ｗ〜５００Ｗの領域における通常電力で標準的な（マグネトロン）スパッタリング技術を使用して、ＯＧＩ上に３０ｎｍ厚の銀製層を堆積する。
次いで、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して、この層を構造化し、ソース／ドレイン電極を形成する。
銀製ソース／ドレイン電極をＳＡＭ材料で９０秒間覆い、次いで、１５００ｒｐｍで２０秒間スピンして過剰分を除去する。次いで、基板を新しいイソプロパノールで濯ぎ、乾燥するまで更に２０秒間１５００ｒｐｍでスピンする。
最後に、スピンコーティングによって、Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｓ１３４０（メルク社製）のＯＳＣ層を堆積する。
そのようにして得られたＦＥＴ（誘電体Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ２０３を有する）のトランジスタ特性を図７に示す。標準的なマグネトロンスパッタリングは性能に悪影響を及ぼし、もはや装置はトランジスタとして挙動しないことが見て取れる。ドレイン電流はゲート電圧と完全に独立しており、即ち、トランジスタはスイッチオフしない。
損傷がスパッタリングプロセス自身の際にプラズマに曝露されるためなのか、フォトリソグラフィープロセスの際に利用される化学物質の影響によるものなのかを解明するために、追加のトランジスタを調製する。少なくとも上の例において銀製層をエッチングするために必要な時間、試料をエッチング液中に浸漬することによって誘電体層をエッチング液に曝露する以外は比較例１に記載される通り、このトランジスタを構築する。
図６に示される通りのものと殆ど同一のトランジスタに対応して、トランジスタ特性および伝達曲線を図８に示す。直接的な結論は、誘電体はエッチング液に影響を受けず、損傷はスパッタリングプロセスによってのみ生じる（または誘発される）と言うことである。
＜比較例３−プラズマの影響を最小限に抑えるため低出力のスパッタリングを使用して、ＢＧ ＦＥＴにおけるＳ／Ｄ電極を堆積する＞
有機誘電体に対する損傷を低減する１つの方法として、金属をスパッタリングするために低エネルギーのプロセスを使用できる可能性がある。これは、標準的な設備を使用する場合でもなお、スパッタリングに都合のよい方法であろう。その可能性を試験するために、以下の手順を使用してトランジスタを調製する。
有機誘電体に対する損傷を低減する１つの方法として、金属をスパッタリングするために低エネルギーのプロセスを使用できる可能性がある。これは、標準的な設備を使用する場合でもなお、スパッタリングに都合のよい方法であろう。その可能性を試験するために、以下の手順を使用してトランジスタを調製する。
ガラス製基板Ｅａｇｌｅ Ｇｌａｓｓ１７３７（登録商標）を、Ｄｅｃｏｎ９０（登録商標）の３％溶液中において６５℃で３０分間超音波処理する。ガラス製基板を新しい蒸留水で洗浄し、続いて、蒸留水中において更に１分間６５℃で超音波処理する。最後に、基板をメタノール中において１分間室温で超音波処理し、続いて、新しいメタノールで濯ぎ、２０００ｒｐｍに設定されたスピンコート器を使用し、３０秒間スピンして乾燥する。
シャドーマスクを介してガラス製基板に３０ｎｍのアルミニウム製ゲート電極を形成する。Ｅｄｗａｒｄｓ（登録商標）Ａｕｔｏ３０６熱蒸着システムを使用して、アルミニウムを堆積する。アルミニウム製ゲートを接着促進剤Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｍ００９で処理し、続いて、スピンコート器を使用して、ほぼ９００ｎｍ層厚の有機ゲート絶縁体（ＯＧＩ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｇａｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ１８１またはＤ２０３（全て、ドイツ国ダルムシュタット市メルク社より入手可能）を堆積する。
５Ｗ〜５０Ｗの領域における通常のスパッタリング電力で標準的な（マグネトロン）スパッタリング技術を使用して、ＯＧＩ上に３０ｎｍ厚の銀製層を堆積する。
次いで、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して、この層を構造化し、ソース／ドレイン電極を形成する。
銀製ソース／ドレイン電極をＳＡＭ材料で９０秒間覆い、次いで、１５００ｒｐｍで２０秒間スピンして過剰分を除去する。次いで、基板を新しいイソプロパノールで濯ぎ、乾燥するまで更に２０秒間１５００ｒｐｍでスピンする。
最後に、スピンコーティングによって、Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｓ１３４０（メルク社製）のＯＳＣ層を堆積する。
そのようにして得られたＦＥＴ（誘電体Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ２０３を有する）のトランジスタ特性を図９に示す。該装置は望ましい性能を有していないことが見て取れる。このことは、ＭＳＩＰ法において、たとえプラズマの出力を低減したとしても、該装置はトランジスタとして働かないことを示す。
＜例１−ＣＦＵＢＭＳＩＰを使用してスパッタされた銀製Ｓ／Ｄ電極を有するＢＧ ＦＥＴ＞
ＣＦＵＢＭＳＩＰスパッタリング技術を使用して、プラズマが試料より離れて閉じ込められているため、有機誘電体の表面が損傷を受けないことを示すことができる。この技術の利点を証明するために、以下の通りトランジスタを調製する。
ＣＦＵＢＭＳＩＰスパッタリング技術を使用して、プラズマが試料より離れて閉じ込められているため、有機誘電体の表面が損傷を受けないことを示すことができる。この技術の利点を証明するために、以下の通りトランジスタを調製する。
ガラス製基板Ｅａｇｌｅ Ｇｌａｓｓ１７３７（登録商標）を、Ｄｅｃｏｎ９０（登録商標）の３％溶液中において６５℃で３０分間超音波処理する。ガラス製基板を新しい蒸留水で洗浄し、続いて、蒸留水中において更に１分間６５℃で超音波処理する。最後に、基板をメタノール中において１分間室温で超音波処理し、続いて、新しいメタノールで濯ぎ、２０００ｒｐｍに設定されたスピンコート器を使用し、３０秒間スピンして乾燥する。
シャドーマスクを介してガラス製基板に３０ｎｍのアルミニウム製ゲート電極を形成する。Ｅｄｗａｒｄｓ（登録商標）Ａｕｔｏ３０６熱蒸着システムを使用して、アルミニウムを堆積する。アルミニウム製ゲートを接着促進剤Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｍ００９で処理し、続いて、スピンコート器を使用して、ほぼ９００ｎｍ層厚の有機ゲート絶縁体（ＯＧＩ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｇａｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ１８１またはＤ２０３（全て、ドイツ国ダルムシュタット市メルク社より入手可能）を堆積する。
１００Ｗ〜５００Ｗの領域における通常電力でＣＦＵＢＭＳＩＰスパッタリング技術を使用して、ＯＧＩ上に３０ｎｍ厚の銀製層を堆積する。
次いで、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して、この層を構造化し、ソース／ドレイン電極を形成する。
銀製ソース／ドレイン電極をＳＡＭ材料で９０秒間覆い、次いで、１５００ｒｐｍで２０秒間スピンして過剰分を除去する。次いで、基板を新しいイソプロパノールで濯ぎ、乾燥するまで更に２０秒間１５００ｒｐｍでスピンする。
最後に、スピンコーティングによって、Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｓ１３４０（メルク社製）のＯＳＣ層を堆積する。
それにより得られたＦＥＴ（それぞれ、ＯＧＩ Ｄ１８１およびＤ２０３）のトランジスタ特性を図１０および図１１に示す。これは、有機誘電体の表面と、有機誘電体およびＯＳＣ層の間の界面とが著しくは損傷されていないことを明瞭に例証している。また、この場合、２種類の異なる誘電体が使用されており、異なる材料を用いて使用される方法の汎用性を示していることに注意することも重要である
これは、また、従来のＭＳＩＰ法と比較して、比較例３において使用される通りの低減されたプラズマ出力を用いた場合であっても、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法が利点を提供することも示している。
これは、また、従来のＭＳＩＰ法と比較して、比較例３において使用される通りの低減されたプラズマ出力を用いた場合であっても、ＣＦＵＢＭＳＩＰ法が利点を提供することも示している。
＜例２−ＣＦＵＢＭＳＩＰを使用してスパッタされたＩＴＯ Ｓ／Ｄ電極を有するＢＧ ＦＥＴ＞
ガラス製基板Ｅａｇｌｅ Ｇｌａｓｓ１７３７（登録商標）を、Ｄｅｃｏｎ９０（登録商標）の３％溶液中において６５℃で３０分間超音波処理する。ガラス製基板を新しい蒸留水で洗浄し、続いて、蒸留水中において更に１分間６５℃で超音波処理する。最後に、基板をメタノール中において１分間室温で超音波処理し、続いて、新しいメタノールで濯ぎ、２０００ｒｐｍに設定されたスピンコート器を使用し、３０秒間スピンして乾燥する。
ガラス製基板Ｅａｇｌｅ Ｇｌａｓｓ１７３７（登録商標）を、Ｄｅｃｏｎ９０（登録商標）の３％溶液中において６５℃で３０分間超音波処理する。ガラス製基板を新しい蒸留水で洗浄し、続いて、蒸留水中において更に１分間６５℃で超音波処理する。最後に、基板をメタノール中において１分間室温で超音波処理し、続いて、新しいメタノールで濯ぎ、２０００ｒｐｍに設定されたスピンコート器を使用し、３０秒間スピンして乾燥する。
シャドーマスクを介してガラス製基板に３０ｎｍのアルミニウム製ゲート電極を形成する。Ｅｄｗａｒｄｓ（登録商標）Ａｕｔｏ３０６熱蒸着システムを使用して、アルミニウムを堆積する。アルミニウム製ゲートを接着促進剤Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｍ００９で処理し、続いて、スピンコート器を使用して、ほぼ９００ｎｍ層厚の有機ゲート絶縁体（ＯＧＩ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｇａｔｅ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ１８１またはＤ２０３（全て、ドイツ国ダルムシュタット市メルク社より入手可能）を堆積する。
１００Ｗ〜５００Ｗの領域における通常電力でＣＦＵＢＭＳＩＰスパッタリング技術を使用して、ＯＧＩ上に３０ｎｍ厚のＩＴＯを堆積する。次いで、標準的なフォトリソグラフィー技術を使用して、この層を構造化し、ソース／ドレインを形成する。
ソース／ドレイン電極をＳＡＭ材料で９０秒間覆い、次いで、１５００ｒｐｍで２０秒間スピンして過剰分を除去する。次いで、基板を新しいイソプロパノールで濯ぎ、乾燥するまで更に２０秒間１５００ｒｐｍでスピンする。
最後に、スピンコーティングによって、Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｓ１３４０（メルク社製）のＯＳＣ層を堆積する。
この方法を使用して製造されたＦＥＴ（誘電体Ｌｉｓｉｃｏｎ（商標）Ｄ２０３を有する）について、特性伝達曲線および移動度を図１２に示す。
観測された移動度は、比較例１において示される規準よりも低い。しかしながら、これは、該製造工程がＩＴＯの製造のために最適化されていないため、ＩＴＯの導電性がＡｇに対してより低いことに起因している可能性がある。また、ＩＴＯの仕事関数と、ＯＳＣのイオン化ポテンシャルとの間に仕事関数の不一致がある可能性もある。
Claims (20)
- 閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティングによって、有機材料上に導電性材料を堆積する方法。
- 光学的、電気光学的または有機電子装置またはそれらの構成要素を製造する方法であって、閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティングによって、有機材料の層上に導電性材料の層を堆積する工程を含む方法。
- −コートされるべき基板を支持する保持手段と、
−コートされるべき前記基板の方を向く電界を生成する電界手段と、
−それぞれ内側磁極および外側磁極を有する少なくとも２個のマグネトロンを含み、前記外側磁極は前記内側磁極の磁気極性と反対の磁気極性である磁界手段と、
を含むマグネトロンスパッタイオンプレーティング系を使用し、
ただし、使用において、コートされるべき基板は前記保持手段に提供され、イオンが該基板に引き付けられカソードとなるように前記電界によって電気的にバイアスされており、
ただし、前記マグネトロンの少なくとも一方は非平衡マグネトロンであり、一方の前記マグネトロンの前記外側磁極ともう一方の隣接するマグネトロンの前記外側環状磁極とは反対の磁気極性であり、前記外側磁極の間で磁界が実質的に延在するようにそれぞれ互いに十分近くにあり、それによって隣接するマグネトロン間でイオン化電子が漏れ出すことを実質的に防ぎ、その結果、これら前記電子が失われず、前記電気的にバイアスされた基板におけるイオン化の増加に有用であり、
ただし、前記磁界手段はプラズマ保持場を生成し、前記プラズマ保持場は前記隣接するマグネトロンの前記外側磁極間の直接磁気連結によって生成されており、ただし、前記基板は前記プラズマ保持場の内側にある
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。 - 該有機材料は誘電体材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
- 該有機材料の層はゲート絶縁体層であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
- 該有機材料は有機ポリマーまたは架橋された有機ポリマーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
- 該有機材料は、フッ素化またはペルフッ素化された炭化水素ポリマー、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン：ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）またはＢＣＢポリマー、ポリアクリレート類およびポリシクロオレフィン類、フッ素化されたパラ−キシレン、フルオロポリアリールエーテル、フッ素化されたポリイミド、ポリスチレン、ポリ（α−メチルスチレン）、ポリ（α−ビニルナフタレン）、ポリ（ビニルトルエン）、ポリエチレン、シス−ポリブタジエン、ポリプロピレン、ポリイソプレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリ（４−メチルスチレン）、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）、ポリ（２−メチル−１，３−ブタジエン）、ポリ（ｐ−キシリレン）、ポリ（α−α−α’−α’テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）、ポリ［１，１−（２−メチルプロパン）ビス（４−フェニル）カーボネート］、ポリ（シクロヘキシルメタクリレート）、ポリ（クロロスチレン）、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリイソブチレン、ポリ（ビニルシクロヘキサン）、ポリ（ビニルシンナメート）、ポリ（４−ビニルビフェニル）、ポリ（１，３−ブタジエン）、ポリフェニレン、ポリシクロオレフィン類；ポリ（エチレン／テトラフルオロエチレン）、ポリ（エチレン／クロロトリフルオロ−エチレン）、フッ素化されたエチレン／プロピレンコポリマー、ポリスチレン−ｃｏ−α−メチルスチレン、エチレン／エチルアクリレートコポリマー、ポリ（スチレン／１０％ブタジエン）、ポリ（スチレン／１５％ブタジエン）、ポリ（スチレン／２，４ジメチルスチレン）の規則的、ランダムまたはブロックコポリマー、および、前述のポリマーの１種類以上のモノマー単位を含有するコポリマーから成る群より選択されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
- 該有機材料は、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）、ポリイソプレン、ポリ（ビニルシクロヘキサン）、ＢＣＢポリマー、ポリアクリレート類、ポリシクロオレフィン類、フッ素化された炭化水素コポリマー、ペルフッ素化された炭化水素ポリマー、および、前述のポリマーの１種類以上のモノマー単位を含有するコポリマーから成る群より選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
- 該有機材料は、ＢＣＢポリマー、ポリシクロオレフィン類およびポリアクリレート類より選択されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
- 該有機材料は１．０〜５．０の誘電率を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
- 該有機材料は１．８〜４．０の誘電率を有することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
- 該導電性材料の層は電極であることを特徴とする請求項２〜１１のいずれか一項に記載の方法。
- 該導電性材料は、金属、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、炭素、酸化ケイ素、窒化ケイ素、または、１種類以上の前述のものの混合物または組み合わせから成る群より選択されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
- 該導電性材料は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｃａ、Ｗ、Ｉｎ、Ｐｂ、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＡＺＯ（アルミニウム亜鉛酸化物）およびＧａＩｎＺｎＯから成る群より選択されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
- 該スパッタされた導電性材料の層は、５ｎｍ〜１μｍの厚みを有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
- 基板（１）上にゲート電極（２）を形成する工程と、該ゲート電極（２）および該基板（１）の最表面上に誘電体層（３）を形成する工程と、閉磁界非平衡マグネトロンスパッタイオンプレーティング法によって該誘電体層（３）の最表面上に導電性材料の層を形成する工程と、任意工程として、該導電性材料の層を構造化し、ソースおよびドレイン電極（４）を形成する工程と、および、該ソースおよびドレイン電極（４）の最表面上または間に半導体層（５）を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法によって入手可能または入手される、光学的、電気光学的または有機電子装置またはそれらの構成要素。
- 電気光学的ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、光学的情報記憶装置、電子装置、有機半導体、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ：ｏｒｇａｎｉｃ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、集積回路（ＩＣ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ：ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、無線識別（ＲＦＩＤ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、エレクトロルミネセントディスプレイ、有機光起電（ＯＰＶ：ｏｒｇａｎｉｃ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）装置、有機ソーラーセル（Ｏ−ＳＣ：ｏｒｇａｎｉｃ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ）、有機レーザーダイオード（Ｏ−ｌａｓｅｒ：ｏｒｇａｎｉｃ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）、有機集積回路（Ｏ−ＩＣ：ｏｒｇａｎｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）、点灯装置、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、センサー装置、電極材料、光導電体、光検出器、電子写真記録装置、キャパシタ、電荷注入層、ショットキーダイオード、平坦化層、帯電防止フィルム、導電性基板、導電性パターンから成る群より選択されることを特徴とする請求項１７に記載の装置または構成要素。
- ボトムゲート有機薄膜または有機電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１８に記載の装置または構成要素。
- 下記の順序で、以下の構成要素を含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置：
−任意の構成要素として、基板（１）、
−ゲート電極（２）、
−ゲート絶縁体としての有機誘電体層（３）、
−ソースおよびドレイン電極（４）、
−有機半導体層（５）、
−任意の構成要素として、該半導体層（５）および該ソースおよびドレイン電極（４）の最表面上の保護層。
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