JP2014503982A5

JP2014503982A5 -

Info

Publication number: JP2014503982A5
Application number: JP2013532729A
Authority: JP
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2014-12-11

Claims

基板上に、円形または楕円形の断面を有している有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを形成する段階と、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンが形成された前記基板の全面上に、物質層を形成する段階と、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンが形成されていない部分の前記物質層のみ残るように、前記基板から、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを除去する段階と、を含み、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンの形成は、有機または有機／無機ハイブリッド材料を蒸留水または有機溶媒中に混合した有機溶液を吐出する電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用してワイヤ形態で形成し、前記電場助ロボティック・ノズルプリンタをベンチレータが具備されたハウジング内に配置し、前記ベンチレータを利用して前記ハウジング内の蒸気圧を調節し、溶媒の蒸発速度を調節することを含むことを特徴とする微細パターン形成方法。
前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタは、吐出用溶液を供給する溶液保存装置、前記溶液保存装置から供給された溶液を吐出するノズル、前記ノズルに高電圧を印加する電圧印加装置、前記ノズルから吐出されて形成された有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドのワイヤが整列される、偏平であって移動可能なコレクタ、前記コレクタ下に設置され、前記コレクタをｘｙ方向（水平方向）に動かすことができるロボットステージ、ｚ方向（垂直方向）に、前記ノズルと前記コレクタとの距離を調節するマイクロ距離調節機、及び前記コレクタの平面度を維持し、前記ロボットステージの作動中に発生する振動を抑制するように、前記ロボットステージ下に位置した石定盤を含むことを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
前記ノズルと前記コレクタとの距離は、１０μｍないし２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の微細パターン形成方法。
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを形成する段階は、
有機または有機／無機ハイブリッド材料を、蒸溜水または有機溶媒中に混合して有機溶液を準備する段階と、
前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタの前記溶液保存装置内に、前記有機溶液を込める段階と、
前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタの前記電圧印加装置を介して、前記ノズルに高電圧を印加しながら、前記ノズルから、前記溶液保存装置内の前記有機溶液を吐出させる段階と、
前記ノズルから吐出される前記有機溶液から形成される有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤを、前記コレクタを移動させながら、前記コレクタ上の前記基板上に整列させる段階と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の微細パターン形成方法。
前記有機材料は、有機低分子半導体、有機高分子半導体、伝導性高分子、絶縁性高分子、またはそのブレンドを含むことを特徴とする請求項４に記載の微細パターン形成方法。
前記有機材料は６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、トリエチルシリルエチニルアントラジチオフェン（ＴＥＳＡＤＴ）及び［６，６］−フェニルＣ６１ブチル酸メチルエステル（ＰＣＢＭ）を含む群から選択される有機低分子半導体材料；ポリチオフェン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（９−ビニルカルバゾール）（ＰＶＫ）またはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）またはその誘導体、ポリフルオレンまたはその誘導体、ポリ（スピロフルオレン）またはその誘導体、ポリアニリンまたはその誘導体、及びポリピロールまたはその誘導体を含む群から選択される有機高分子半導体／伝導性高分子材料；またはポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む群から選択される有機絶縁性高分子を含むことを特徴とする請求項５に記載の微細パターン形成方法。
前記有機／無機ハイブリッド材料は、ナノサイズの粒子；ワイヤ・リボン・ロッド形態を有する半導体、金属、金属酸化物、金属または金属酸化物の前駆体；炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）；還元されたグラフェン酸化物；グラフェン；グラフェン量子点；グラフェンナノリボン；グラファイト；またはナノサイズの化合物半導体粒子が中心をなす量子点を少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項４に記載の微細パターン形成方法。
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンは、１０ｎｍないし１００μｍの直径を有することを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンは、無作為パターンまたは整列パターンを有することを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤの整列パターンは、２本以上の平行であるワイヤのなす角度が、０°ないし１０°である角度誤差範囲を有することを特徴とする請求項９に記載の微細パターン形成方法。
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤの整列パターンは、各ワイヤの直径に対して、０％ないし１０％の範囲で直進度を有することを特徴とする請求項９に記載の微細パターン形成方法。
前記物質層は、金属、半導体無機物、伝導性無機物、絶縁性無機物、有機高分子半導体、有機低分子半導体、有機伝導性高分子、有機絶縁性高分子、またはそのブレンドを含むことを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
前記物質層は、金、白金、銀、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、コバルト、鉄、タングステン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、モリブデン、カドミウム、バナジウム、クロム、亜鉛、インジウム、イットリウム、リチウム、スズ、鉛、及びそれらの合金を含む群から選択される金属または伝導性無機物；ｐ−ドーピングまたはｎ−ドーピングされたシリコン、酸化亜鉛、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）、シリコン及びゲルマニウムを含む群から選択される半導体無機物；ＳｉＯ₂及びＳｉＮを含む群から選択される絶縁性無機物；ポリ３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、ポリ３−オクチルチオフェン（Ｐ３ＯＴ）、ポリブチルチオフェン（ＰＢＴ）、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＳＳ）、ポリ（９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）（Ｆ８Ｔ２）、ポリフェニレンビニレンまたはその誘導体、ポリ（チエニレンビニレン）（ＰＴＶ）またはその誘導体、ポリアセチレンまたはその誘導体、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、及びポリフルオレンまたはその誘導体を含む群から選択される有機高分子半導体／有機伝導性高分子；トリイソプロピルシリルエチニルペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、ルブレン、α−ヘキサチエニレン（α−６Ｔ）を含む群から選択される有機低分子半導体；またはポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、ポリ（フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を含む群から選択される有機絶縁性高分子、及びそれらのブレンドを含むことを特徴とする請求項１２に記載の微細パターン形成方法。
前記基板から、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを除去する段階は、接着性テープを使用して、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンをリフトオフする段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを除去する段階は、前記物質層が蒸着された前記基板を音波処理用有機溶媒内に浸し、前記音波処理用有機溶媒を高周波で音波処理する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の微細パターン形成方法。
基板上に、パターン形成層を形成する段階と、
前記基板上に、円形または楕円形の断面を有している有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのエッチングマスクパターンを形成する段階と、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのエッチングマスクパターンをエッチングマスクとして、前記パターン形成層をエッチングする段階と、
前記基板から、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのエッチングマスクパターンを選択的に除去する段階と、を含み、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのエッチングマスクパターンの形成は、有機または有機／無機ハイブリッド材料を蒸留水または有機溶媒中に混合した有機溶液を吐出する電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用してワイヤ形態で形成し、前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタをベンチレータが具備されたハウジング内に配置し、前記ベンチレータを利用して前記ハウジング内の蒸気圧を調節し、溶媒の蒸発速度を調節することを含むことを特徴とする微細パターン形成方法。
前記パターン形成層は、金属、伝導体、有機半導体、無機半導体、ナノサイズの酸化物半導体粒子が中心をなす量子点半導体、有機絶縁体、無機絶縁体物質及びフラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）を含む群から選択された物質から形成される０次元素材；半導体リボン、金属ナノリボン、炭素ナノチューブ、半導体ナノワイヤ及び金属ナノワイヤを含む群から選択される一次元素材；グラフェン、ＭｏＳ₂及び六方晶系ＢＮを含む群から選択される物質から形成される二次元素材；または有機材料、高分子材料、無機材料及び有機／無機ハイブリッド材料を含む群から選択される伝導体、半導体または絶縁体特性を有する薄膜またはパターン、またはフォトレジストパターンを含むことを特徴とする請求項１６に記載の微細パターン形成方法。
前記パターン形成層をエッチングする段階は、ガスプラズマエッチング工程、反応性イオンエッチング工程、イオンビームミリング工程を含む乾式エッチング工程；または湿式エッチング工程を使用することを特徴とする請求項１６に記載の微細パターン形成方法。
基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に、円形または楕円形の断面を有している有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜、及び前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターン上に、ソース電極用物質層及びドレイン電極用物質層を形成する段階と、
前記基板から、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンをリフトオフし、ソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上に、活性層を形成する段階と、を含み、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤマスクパターンの形成は、有機または有機／無機ハイブリッド材料を蒸留水または有機溶媒中に混合した有機溶液を吐出する電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用してワイヤ形態で形成し、前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタをベンチレータが具備されたハウジング内に配置し、前記ベンチレータを利用して前記ハウジング内の蒸気圧を調節し、溶媒の蒸発速度を調節することを含むことを特徴とするボトムゲート構造の微細チャネルトランジスタの形成方法。
基板上に、円形または楕円形の断面を有している有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを形成する段階と、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターン上に、ソース電極用物質層及びドレイン電極用物質層を形成する段階と、
前記基板から、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンをリフトオフし、ソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上に、活性層を形成する段階と、
前記活性層上に、ゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する段階と、を含み、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤマスクパターンの形成は、有機または有機／無機ハイブリッド材料を蒸留水または有機溶媒中に混合した有機溶液を吐出する電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用してワイヤ形態で形成し、前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタをベンチレータが具備されたハウジング内に配置し、前記ベンチレータを利用して前記ハウジング内の蒸気圧を調節し、溶媒の蒸発速度を調節することを含むことを特徴とするトップゲート構造の微細チャネルトランジスタの形成方法。
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを形成する段階は、
有機または有機／無機ハイブリッド材料を、蒸溜水または有機溶媒中に混合させて有機溶液を準備する段階と、
吐出用溶液を供給する溶液保存装置、前記溶液保存装置から供給された溶液を吐出するノズル、前記ノズルに高電圧を印加する電圧印加装置、前記ノズルから吐出されて形成された有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドのワイヤが整列される、偏平であって移動自在なコレクタ、前記コレクタ下に設置され、前記コレクタをｘｙ方向（水平方向）に動かすことができるロボットステージ、ｚ方向（垂直方向）に、前記ノズルと前記コレクタとの距離を調節するマイクロ距離調節器、及び前記コレクタの平面度を維持し、前記ロボットステージの作動中に発生する振動を抑制するように、前記ロボットステージ下に位置した石定盤を含む電場補助ロボティック・ノズルプリンタの前記溶液保存装置内に、前記有機溶液を込める段階と、
前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタの前記電圧印加装置を介して、前記ノズルに高電圧を印加しながら、前記ノズルから、前記溶液保存装置内の前記有機溶液を吐出させる段階と、
前記ノズルから吐出される前記有機溶液から形成される有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤを、前記コレクタを移動させながら、前記コレクタ上の前記基板上に整列させる段階と、を含むことを特徴とする請求項１９または２０に記載の微細チャネルトランジスタの形成方法。
前記ソース電極及び前記ドレイン電極間の間隔が、１０ｎｍないし１００μｍの範囲を有することを特徴とする請求項１９または２０に記載の微細チャネルトランジスタの形成方法。
前記活性層は、シリコン、ゲルマニウム及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む群から選択される無機半導体材料；ポリ３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）、ポリ３−オクチルチオフェン（Ｐ３ＯＴ）、ポリブチルチオフェン（ＰＢＴ）及びポリピロールまたはその誘導体を含む群から選択される有機高分子半導体材料；またはトリイソプロピルシリルエチニルペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）、ペンタセン、アントラセンを含む群から選択される有機低分子半導体材料を含むことを特徴とする請求項１９または２０に記載の微細チャネルトランジスタの形成方法。
前記活性層は、熱蒸着、電子ビーム蒸着、原子層蒸着、化学気相蒸着、スピンコーティング、ディップコーティング、ドロップキャスティングまたはスパッタリングによって形成することを特徴とする請求項１９または２０に記載の微細チャネルトランジスタの形成方法。
前記活性層を、電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用して、有機ワイヤ形態に形成することを特徴とする請求項１９または２０に記載の微細チャネルトランジスタの形成方法。
前記活性層を形成する段階は、活性層材料を、蒸溜水または有機溶媒中に混合させて活性層材料溶液を準備する段階と、
前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタの前記溶液保存装置内に、前記活性層材料溶液を盛る段階と、
前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタの前記電圧印加装置を介して、前記ノズルに高電圧を印加しながら、前記ノズルから、前記溶液保存装置内の前記活性層材料溶液を吐出させる段階と、
前記ノズルから吐出される前記活性層材料溶液から形成される有機ワイヤを、前記コレクタを移動させながら、前記コレクタ上の前記基板上に整列させる段階と、を含むことを特徴とする請求項２５に記載の微細チャネルトランジスタの形成方法。
基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に、円形または楕円形の断面を有している有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜、及び前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターン上に、ソース電極用物質層及びドレイン電極用物質層を形成する段階と、
前記基板から、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンをリフトオフし、ソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上に、発光性活性層を形成する段階と、を含み、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤマスクパターンの形成は、有機または有機／無機ハイブリッド材料を蒸留水または有機溶媒中に混合した有機溶液を吐出する電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用してワイヤ形態で形成し、前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタをベンチレータが具備されたハウジング内に配置し、前記ベンチレータを利用して前記ハウジング内の蒸気圧を調節し、溶媒の蒸発速度を調節することを含むことを特徴とするボトムゲート構造の微細チャネル発光トランジスタの形成方法。
基板上に、円形または楕円形の断面を有している有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンを形成する段階と、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターン上に、ソース電極用物質層及びドレイン電極用物質層を形成する段階と、
前記基板から、前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤのマスクパターンをリフトオフし、ソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ソース電極上及び前記ドレイン電極上に、発光性活性層を形成する段階と、
前記発光性活性層上に、ゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極を形成する段階と、を含み、
前記有機ワイヤまたは有機／無機ハイブリッドワイヤマスクパターンの形成は、有機または有機／無機ハイブリッド材料を蒸留水または有機溶媒中に混合した有機溶液を吐出する電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用してワイヤ形態で形成し、前記電場補助ロボティック・ノズルプリンタをベンチレータが具備されたハウジング内に配置し、前記ベンチレータを利用して前記ハウジング内の蒸気圧を調節し、溶媒の蒸発速度を調節することを含むことを特徴とするトップゲート構造の微細チャネル発光トランジスタの形成方法。
前記発光性活性層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ及びＣｄＳを含む群から選択される無機発光性半導体粒子；量子点、ロッド・ワイヤ・薄膜材料、ポリ（９−ビニルカルバゾール）またはその誘導体、ポリ（９，９’−ジオクチルフルオレン−コ−ビチオフェン）（Ｆ８Ｔ２）またはその誘導体、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）またはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニルビニレン））またはその誘導体、ポリ（ｐ−フェニレン）またはその誘導体、ポリアニリンまたはその誘導体、ポリチオフェンまたはその誘導体、ポリピロールまたはその誘導体、ポリフルオレンまたはその誘導体、及びポリ（スピロ−フルオレン）またはその誘導体を含む群から選択される有機発光性高分子半導体材料；テトラセン、ルブレン、α，ω−ビス（ビフェニリル）テルチオフェン（ＢＰ３Ｔ）、α−キンクエチオフェン（α−５Ｔ）、α−セキシチオフェン（α−６Ｔ）及びＮ，Ｎ’−ジトリデシルペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸ジイミド（Ｐ１３）を含む群から選択される有機発光性低分子半導体材料；またはそのブレンドを含むことを特徴とする請求項２７または２８に記載の微細チャネル発光トランジスタの形成方法。
前記発光性活性層は、正孔と電子との注入を容易にするイオン性ドーパントをさらに含むことを特徴とする請求項２７または２８に記載の微細チャネル発光トランジスタの形成方法。
前記イオン性ドーパントは、テトラプロピルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＰＡＢＦ₄）、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＴＢＡＢＦ₄）、リチウムトリフルオロメタンスルホネート（ＬｉＯＴｆ）、カリウムトリフルオロメタンスルホネート（ＫＴｆ）及びナトリウムトリフルオロメタンスルホネート（ＮａＴｆ）を含む群から選択されることを特徴とする請求項３０に記載の微細チャネル発光トランジスタの形成方法。
前記発光性活性層は、熱蒸着、電子ビーム蒸着、原子層蒸着、化学気相蒸着、スピンコーティング、ディップコーティング、ドロップキャスティングまたはスパッタリングによって形成することを特徴とする請求項２７または２８に記載の微細チャネル発光トランジスタの形成方法。
前記発光性活性層を、電場補助ロボティック・ノズルプリンタを利用して、有機ワイヤ状に形成することを特徴とする請求項２７または２８に記載の微細チャネル発光トランジスタの形成方法。