JP4786130B2 - 自己整合印刷 - Google Patents
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Description
[実施例1]
RFプラズマに手助けされた、自己整合ソース−ドレインTFTを形成するための気相処理の例を図2に示す。本実施例では、CF4プラズマは最初に蒸着されるPEDOT:PSS層をそのガラス基板に対して選択的に改質する。この場合の基板はガラス基板、またはガラス基板上のF8T2のような共役ポリマー半導体薄膜である。表面改質は主に後の材料の蒸着をはじくという目的にかなう。しかしながら、表面改質はまた最初に蒸着される材料の表面付近または端部領域を電気的にまたは別のやり方で不活性化するかまたは膜の表面付近または端部領域の溶解度を変更するという目的にもかなう。このことは第1の材料と後に蒸着される材料との間の間隙を電気的に隔離するかまたは拡張するという目的にかなう。
[実施例2]
第1のPEDOT電極パターンをインクジェット蒸着するために、異なる界面活性剤分子をPEDOT:PSSインクに混合した。これは水とバイエル社から市販されているPEDOT Baytron PHとの1:1の割合の混合物からなり界面活性剤の濃度はさまざまにした。カチオン性(DD50)、アニオン性(SDS、フルオロリンク)、および非イオン性界面活性剤(EOmCnH2nOHの形状のアルキルエトキシレート化界面活性剤を使用し、濃度を1mg界面活性剤/mlPEDOT/PSS原液と、<0.1mg界面活性剤/mlPEDOT/PSS原液との間で変えた。DD50およびエトキシレート化界面活性剤の場合、インクは水中のPEDOT/PSS原液とイソプロパノール中の界面活性剤の溶液との混合物からなっていた。なぜならDD50とアルキル鎖がn=5よりも長いエトキシレート化界面活性剤は両方とも水に溶けないからである。
[実施例3]
実施例2で説明したのと類似の実験を、まったく界面活性剤を含まないPEDOT/PSSインクを使っても実施した。この場合、O2プラズマ処理されたガラス基板上ではその処理は効果がないこと、すなわち第2の液滴が基板上に拡散中に第1の液滴に接触するときはいつでも第1の液滴を濡らして電気的短絡が発生したことが観察された。
[実施例4]
装置を、イソプロパノール中のPVP溶液と混合された水中のPEDOT/PSSの配合物(PEDOT1:1中に6.3mg/mlのPVP。80パーセントのH2Oおよび20パーセントのIPAを含む)から第1の電極をインクジェット印刷することによっても製造した。PVPを選んだのは、表面の極性がPEDOT/PSSよりも小さく、PVPは水を混和するアルコール溶媒に溶解することができる、すなわちPVPはPEDOT/PSSと共蒸着できるからである。ガラス基板上で溶液を乾燥中、PVP成分が表面に分離し第1の液滴の周りに疎水性表面コーティングを形成する。PEDOT/PSSとPVPとの間の垂直相分離は第1の印刷電極の後蒸着アニールによって強化できることが観察された。60℃の温度で(6時間にわたって)のイソプロパノール溶媒の雰囲気下でアニールを行うと特に有効であることがわかった。アニール工程中、溶媒がポリマーの移動度を強化するものと思われる。
[実施例5]
いくつかの界面活性剤および印刷状態について上で述べたように、互いに接触し合ういくつかの第1の液滴と第2の液滴との間に電気的短絡が観察された。しかしながらこのような場合でさえも、2つの液滴間の接触領域の厚さは2つの液滴の中心の厚さよりも大幅に小さいことが観察された。2つの液滴は、厚さの輪郭が2つの液滴間の接触線に向かって連続的に減少する厚さを有することを示している(図21のAFM顕微鏡図を参照のこと)。
[実施例6]
第1および第2のPEDOT液滴間の効率的な反発は、第2のPEDOT液滴の蒸着前に第1のPEDOT電極表面を界面活性剤にさらすことによっても達成された。PEDOT/PSS(1部分Baytron PH:1部分H2O)の最初のパターンをO2プラズマ処理されたガラス基板上に蒸着する。そして基板を150℃で20分間アニールする。その後基板を5から10分間、水中のカチオン性界面活性剤ジデシルジメチルアンモニウム臭化物の溶液(濃度1−1.5mg/ml)、またはフッ素化カチオン性界面活性剤[3[[(ヘプタデカフルオロオクチル)スルホニル]]アミノ]プロピル]トリメチルアンモニウムヨードに漬ける。その後、基板をイソプロパノールまたは水で洗浄する。
[実施例6]
ポリマーブラシは鎖重合開始剤によって表面を官能化することによって制御された方法で表面から成長させることができる。この鎖重合は原子転移ラジカル重合(ATRP)などの制御されたラジカル重合であり得、開始剤は2−ブロモ−2−メチルプロピオン酸エステル誘導体であり得る。
Claims (80)
- 電子装置を形成する方法であって、
基板の第1の領域上に第1の物体を形成する工程、そしてそれに引き続いて
第2の組成物の液体を前記第1の物体に接触して蒸着することにより、前記第1の領域に隣接した前記基板の第2の領域上に前記第1の物体とは接触せずに第2の物体を形成する工程、及び
前記第2の組成物の液体を蒸着するのに先だって、前記第2の組成物の前記液体をはじくように、前記第1の物体の表面を準備する工程、を備え、
前記第1及び第2の物体の間の最短距離が、前記電子装置の臨界形状の寸法を規定する方法。 - 前記第1の物体の前記表面を準備する工程は、その表面が前記第2の組成物の前記液体をはじくように前記第1の物体の組成物を選択する工程を含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 前記電子装置は、電界効果トランジスタであり、前記臨界形状は当該電界効果トランジスタのチャンネル長である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体は前記基板の前記第1の領域の周辺においてのみ前記第1の物体と接触するように蒸着される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1および第2の物体は同じ材料からなる、上記請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の組成物は分離して表面領域および第1の物体の内部領域を形成する傾向を持っており、前記表面領域は前記内部領域とは異なる組成を有する、上記請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記表面領域はアルキル化またはフッ素化化学基を含んでいる、請求項6に記載の方法。
- 前記第1の組成物の液体は溶媒を含んでおり、前記表面領域は前記溶媒に溶けない、請求項7に記載の方法。
- 前記第1の組成物は分離する傾向を持つ少なくとも2つの成分の溶液である、上記請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
- 前記成分のうち1つは前記第1の組成物の表面に分離する傾向のあるポリマーである、請求項9に記載の方法。
- 前記成分のうち1つは2つのブロックを含むジブロックコポリマーであり、前記2つのブロックのうち、1つのブロックがもう一方のブロックよりも極性が高い、請求項9または10に記載の方法。
- 前記成分のうち1つは界面活性剤である、請求項9または10に記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体を蒸着する前に前記第1の物体を処理して前記第1の物体の表面の少なくとも1つの物理的または化学的特性を改質する工程を備える、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記特性は組成である、請求項13に記載の方法。
- 前記特性は表面粗さである、請求項13に記載の方法。
- 前記特性は表面エネルギーである、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の物体の表面を処理する工程は前記第2の領域における前記基板の表面エネルギーを改変しない、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の物体の表面を処理する工程は、前記第1の物体の表面上のフッ素化またはアルキル化化学基の密度を高める工程を備える、請求項13から17のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の物体を表面処理する工程は、界面活性剤を前記第1の物体の表面に塗布する工程を備える、請求項13から17のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の物体の表面は、界面活性剤と相互作用する電気を帯びたイオン種を有する、請求項19に記載の方法。
- 前記界面活性剤はイオン性界面活性剤である、請求項20に記載の方法。
- 前記第1の物体の表面は、界面活性剤と相互作用する陰性に電気を帯びたイオン種を有する、請求項19に記載の方法。
- 前記界面活性剤はカチオン性界面活性剤である、請求項22に記載の方法。
- 前記基板表面は、前記界面活性剤を塗布する前に熱処理にさらされる、請求項19から23のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の物体の表面を処理する工程は、前記第1の組成物の表面から異なる組成物の層を成長させる工程を備える、請求項13から18のいずれかに記載の方法。
- 前記異なる組成物の層はポリマー層である、請求項25に記載の方法。
- 前記異なる組成物の層はポリマーブラシである、請求項25に記載の方法。
- 前記第1の物体の表面を処理する工程は、前記基板をプラズマ処理にさらす工程を備える、請求項13から17のいずれかに記載の方法。
- 前記プラズマ処理はフッ素化種を含んだプラズマにさらす工程を備える、請求項28に記載の方法。
- 前記プラズマ処理はCF4またはCF4のラジカルにさらす工程を備える、請求項29に記載の方法。
- 前記第1の物体を表面処理する工程は、前記第1の物体の表面をエッチングする工程を備える、請求項13から18のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の組成物は、1つ以上の材料が溶媒に含まれている溶液を含んでおり、この溶液は乾燥して前記第1の物体を形成するものであり、前記第1の物体はバルク領域とバルク領域の周辺にあって基板と接触している周辺領域とを有している、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記周辺領域の表面エネルギーは、前記第1の物体では覆われていない領域における基板表面の表面エネルギーとは異なる、請求項32に記載の方法。
- 前記周辺領域の表面粗さは第2の領域における前記基板表面の表面粗さとは異なる、請求項32に記載の方法。
- 前記第1の組成物の溶液の乾燥中に前記第1の組成物の溶液が前記周辺領域から後退する、請求項32から34のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の組成物の溶液は、前記周辺領域における前記基板の表面エネルギーを改変する表面改質成分を含んでいる、請求項32から35のいずれかに記載の方法。
- 前記表面改質成分が前記基板の表面エネルギーを改変すると同時に前記第1の組成物の溶液が前記周辺領域から後退する、請求項36に記載の方法。
- 前記表面改質成分は前記バルク領域から前記周辺領域へと拡散する、請求項36に記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体を蒸着する前に、前記基板を加熱して前記第1の物体を前記周辺領域から後退させる、請求項32から38のいずれかに記載の方法。
- 前記方法は、前記周辺領域において前記第1の物体の表面を処理し、その結果前記周辺領域において前記第2の組成物の溶液の接触角度を高める工程を備えている、請求項32から39のいずれかに記載の方法。
- 前記基板は前記第1の組成物の溶液の乾燥中に前記第1の組成物の溶液中に溶解する表面層を有しており、これにより前記周辺領域において前記基板の下地材料を露出させる、請求項32から34のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の物体を蒸着した後に前記周辺領域において前記第1の物体の材料を除去するさらなる工程を備える、請求項30から38のいずれかに記載の方法。
- 前記周辺領域において前記第1の物体の材料を除去する前記工程はエッチングを含む、請求項42に記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体は界面活性剤を含む、上記請求項1〜43のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体が蒸着されている間は前記第1の物体は固体状態である、上記請求項1〜44のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体が蒸着されている間は前記第1の物体は液体状態である、請求項1ないし44のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の組成物の液体を前記基板に蒸着した後にこれを局限し、その結果前記第1の物体の形成された領域において前記第2の組成物の液体を前記第1の物体に接触させる工程を備える、上記請求項1〜46のいずれかに記載の方法。
- 前記第1または第2の組成物のうち少なくとも1つの液体はインクジェット印刷によって蒸着される、上記請求項1〜47のいずれかに記載の方法。
- 前記第1または第2の組成物のうち少なくとも1つの液体はスプレーコーティングによって蒸着される、上記請求項1〜48のいずれかに記載の方法。
- 前記基板は表面エネルギーパターンを含んでおり、前記表面エネルギーパターンは、そこから第1の組成物の液体を乾燥させる領域を含んでいる、請求項1から48のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の組成物の液体はオフセット印刷によって蒸着される、請求項1から50のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体は乾燥して第2の物体を形成し、前記第1の物体および前記第2の物体のうち少なくとも1つは導電性である、上記請求項1〜51のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の物体および前記第2の物体は両方とも導電性である、請求項52に記載の方法。
- 前記第1および第2の物体は電子装置の電極を形成する、請求項53に記載の方法。
- 前記第1および第2の物体は電子スイッチング装置のソースおよびドレイン電極を形成する、請求項54に記載の方法。
- 前記第1および第2の物体は薄膜トランジスタのソースおよびドレイン電極を形成する、請求項54に記載の方法。
- 前記第1または第2の物体のうち少なくとも1つは導電性ポリマーを含んでいる、請求項52から56のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体は乾燥して第2の物体を形成し、前記第1および第2の物体のうち少なくとも1つは溶液から蒸着された無機導電性材料を含んでいる、請求項52から56のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体は乾燥して第2の物体を形成し、前記第1および第2の物体のうち少なくとも1つは半導体性である、請求項1から51のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の物体と前記第2の物体は両方とも半導体性である、請求項59に記載の方法。
- 前記第1の物体および前記第2の物体のうち少なくとも1つは共役ポリマーを含んでいる、請求項59または60に記載の方法。
- 前記半導体性の物体をアクティブ半導体層として有する電子装置を形成する工程を備える、請求項59から61のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の組成物の液体は乾燥して前記第2の物体を形成し、前記第1の物体および前記第2の物体のうち少なくとも1つは電気絶縁性である、請求項1から51のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の物体と前記第2の物体は両方とも電気絶縁性である、請求項63に記載の方法。
- 前記第1または第2の物体のうち少なくとも1つは電気絶縁性ポリマーを含んでいる、請求項63または64に記載の方法。
- 前記第1の物体の前記表面領域は電気絶縁性である、請求項6から31のいずれかに記載の方法。
- 前記電気絶縁性の表面領域を誘電体層として有する電子装置を形成する工程を備える、請求項66に記載の方法。
- 前記電気絶縁性の表面領域を誘電体層として有する薄膜トランジスタを形成する工程を備える、請求項67に記載の方法。
- 前記第1の物体の前記表面領域は導電性である、請求項6から31のいずれかに記載の方法。
- 前記導電性の表面領域を電極として有する電子装置を形成する工程を備える、請求項69に記載の方法。
- 前記導電性の表面領域は電荷を半導体層に注入するための電気注入層を形成する、請求項70に記載の方法。
- 前記第2の物体を蒸着した後に前記第1の物体の表面領域を除去する工程を備える、請求項6から31のいずれかに記載の方法。
- 前記第1および第2の物体の上に第3の組成物の溶液を蒸着して前記第1および第2の物体に接触した第3の物体を形成するさらなる工程を備える、上記請求項1〜72のいずれかに記載の方法。
- 前記第3の組成物の溶液は前記第1および第2の物体の両方の表面からはじかれる、請求項73に記載の方法。
- 前記第3の物体は前記第1および第2の物体の端部間の前記基板上の領域に局限される、請求項74に記載の方法。
- 前記第3の物体は半導体性である、請求項73から75のいずれかに記載の方法。
- 前記第3の物体は導電性である、請求項73から75のいずれかに記載の方法。
- 前記第3の物体は電気絶縁性である、請求項73から75のいずれかに記載の方法。
- 前記第1および第2の物体の上に溶媒を蒸着するさらなる工程を備えており、前記溶媒は前記第1および第2の物体の端部間の領域において前記基板上の層を溶解する、請求項3に記載の方法。
- 前記溶解により前記基板の層構成の一部である導電性層にヴィアホール相互接続を開け、さらなる導電性材料を前記第1および第2の物体間の領域に蒸着して前記ヴィアホール相互接続を充填する、請求項79に記載の方法。
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