JP6088012B1 - 能動素子、および能動素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで本発明は、有機半導体インキのぬれ広がりと電極に対する隔壁の位置ズレを抑制できる能動素子と、能動素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明において能動素子は、信号増幅や整流を行う素子であり、例えばトランジスタ、サイリスタ、ダイオード等の素子である。これらの応用例としては、例えば、ディスプレイ、タッチパネル、太陽電池、半導体レーザ、圧力センサー、生体センサー等がある。
(1)接触角
接触角は、液体面と固体面のなす角度であり、JIS R 3257:1999 基板ガラス表面のぬれ性試験方法に基づき測定される。液体の有機半導体インキの接触角が直接的に測定されることが望ましいが、より簡便にぬれ性を評価するために、有機半導体インキの接触角が水の接触角に比例するとみなして、水の接触角を測定してもよい。
ぬれ性の指標として固体表面の分子間力を数値化した表面自由エネルギーγS(単位:N/m)を用いることもできる。表面自由エネルギーは接触角と測定液の表面張力の値を用いて、以下の拡張Fowkes式(1)式とYoung式(2)式から求めることができる。なお、接触角の測定液は純水、流動パラフィン、グリセリン、ヨウ化メチレン、n−ヘキサデカン、α−ブロモナフタレンなどから選択することができる。
γL(1+cosθ)/2=(γSd×γLd)1/2+(γSp×γLp)1/2+(γSh×γLh)1/2・・・(1)
γS=γSd+γSp+γSh・・・(2)
γL:測定液の表面張力
γLd:測定液の表面張力分散成分
γLp:測定液の表面張力極性成分
γLh:測定液の表面張力水素結合成分
γS:表面自由エネルギー
γSd:表面自由エネルギー分散成分
γSp:表面自由エネルギー極性成分
γSh:表面自由エネルギー水素結合成分
図9〜図19は、本発明の能動素子の製造方法を示す工程断面図を表す。
本発明の能動素子の製造方法は、
(1)基材の一方主面上に第1導電層を形成する工程と、
(2)第1導電層上に第2導電層を形成する工程と、
(3)第2導電層上にマスク層を形成する工程と、
(4)第1導電層および第2導電層をエッチング液に接触させて、第1導電層および第2導電層マスク層で覆われていない領域を除去することにより、基材の一方主面上に隣り合う第1電極および第2電極と、基材の一方主面上の第1電極および第2電極が形成されている領域とは異なる領域であって、第1電極および第2電極の間の領域の外側に隔壁と、を形成する工程と、
(8)基材の一方主面上であって、少なくとも第1電極と第2電極の間の領域を覆うように有機半導体層を形成する工程と、を含むものである。
(5)第1電極および第2電極および隔壁を覆うマスク層を剥離する工程と、
(6)第2導電層上の少なくとも隔壁を構成する部分に他のマスク層を形成する工程と、
(7)第1電極および第2電極を他のエッチング液に接触させて、第2導電層の他のマスク層で覆われていない領域を除去することにより、第1電極および第2電極の少なくとも一部を露出させる工程と、
を含んでいてもよい。工程(6)および(7)を実施することにより、下側第1電極5Aに対する上側第1電極5Bの大きさや、下側第2電極6Aに対する上側第2電極6Bの大きさを調整することができる。各工程の詳細について説明する。
図9に示すように、基材2を準備する。図示していないが、基材2の主面上には、密着層、平坦化層、光学調整層等が形成されてもよい。また、基材2には、端子電極やビア電極を形成するために、基材2を厚み方向に貫通する貫通孔(図示せず)を形成してもよい。貫通孔の形成には、針状物による穿刺、パンチング、レーザー加工等を用いることができる。
図11に示すように、第1導電層3上に第2導電層4を形成する。第1導電層3と同様に、第2導電層4もソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、端子電極、ビア電極等の各種電極を形成するためのものである。
図12に示すように、第2導電層4上にマスク層20a、20b、20cを形成する。マスク層20aおよび20b、20cはそれぞれ第1電極5および第2電極6、隔壁12の形成位置を決める。
第1導電層3および第2導電層4をエッチング液に接触させる。この操作によって、図13に示すように、第1導電層3および第2導電層4のマスク層で覆われていない領域が除去される。
第1電極5、第2電極6、隔壁12上に形成されたマスク層を剥離液に接触させて溶解することにより、第1電極5および第2電極6および隔壁12を覆うマスク層を剥離する。その結果、図14に示すように、基材2の一方の主面上に第1電極5と、第2電極6と、隔壁12とが形成される。第1電極5および第2電極6は隣り合って形成されている。また、隔壁12は、第1電極5および第2電極6が形成されている領域とは異なる領域であって、第1電極5および第2電極6の間の領域の外側に形成されている。第1導電層3上に第2導電層4を形成していたため、第1電極5は、第1導電層3から形成された下側第1電極5Aと、第2導電層4から形成された上側第1電極5Bとを有している。また、第1電極5と同様に、第2電極6は、第2導電層4から形成された下側第2電極6Aと、上側第2電極6Bを有している。
図15に示すように、隔壁12がエッチングされるのを防ぐために、第2導電層4上の少なくとも隔壁12を構成する部分に他のマスク層20dを形成してもよい。他のマスク層の形成方法は、上述したマスク層20a、20b、20cの形成方法と同様である。
図16に示すように、第1電極5および第2電極6を他のエッチング液に接触させて、第2導電層4の他のマスク層で覆われていない領域を除去することにより、第1電極および第2電極の少なくとも一部を露出させてもよい。具体的には、第1電極5および第2電極6を他のエッチング液に接触することにより、上側第1電極5Bと、上側第2電極6Bを除去する。ここで用いる他のエッチング液としては、第1導電層3を除去せず、第2導電層4を除去するエッチング液を選択する。
基材2の一方主面上であって、少なくとも第1電極5と第2電極6の間の領域を覆うように有機半導体層9を形成する。これにより、第1導電層3および第2導電層4が除去された基材2の一方の主面上に有機半導体層9が形成された能動素子1を製造することができる。なお、工程(6)および(7)を実施しない場合には、図2に示すような能動素子1が得られ、工程(6)および(7)を実施した場合には、図18に示す能動素子1が得られる。
図19に示すように、有機半導体層9上に絶縁層10を形成する。次いで、図5に示すように絶縁層10上に第3電極11を形成する。ここで、図5、図19は、いずれも工程(6)〜(7)を実施した場合の例を表している。
基材2を準備し、基材2の一方主面上に第3電極11を形成する。第3電極11の形成は、印刷法やフォトリソグラフィ法を用いることができる。フォトリソグラフィ法を用いる場合には、第1電極5、第2電極6の形成と同様に、第3導電層(図示せず)を形成した後、第3導電層上に所望の形状のマスク層を形成し、第3導電層をエッチング液に接触させることにより、第3電極11を形成する。
以下に示す印刷装置を用いて、縦方向と横方向を有するCu、Au、ITO、IGZOの導電材料に対して、図20に示すように、有機半導体インキを用いて長さ750μmの線を印刷し、有機半導体インキのぬれ広がりが収まった後に縦方向および横方向における有機半導体インキのぬれ広がり幅をそれぞれ3回ずつ測定した。縦方向および横方向におけるインキのぬれ広がり幅の測定値(単位:μm)と、3回の測定値の平均(単位:μm)を表1に示す。また、導電材料がCu、Au、ITO、IGZOの場合のインキのぬれ広がりの様子を、図21、図22、図23、図24にそれぞれ表す。
<描画条件>
印刷装置:富士フィルム株式会社製
Ink−Jet (Dimatix(登録商標) DMP−2831)
有機半導体インキ:有機半導体;dif−TES−ADT 2wt%
溶媒;メシチレン
2:基材
3:第1導電層
4:第2導電層
5:第1電極
5A:下側第1電極
5B:上側第1電極
6:第2電極
6A:下側第2電極
6B:上側第2電極
9:有機半導体層
10:絶縁層
11:第3電極
12、12A、12B:隔壁
13:下側隔壁
14:上側隔壁
20a、20b、20c、20d:マスク層
Claims (13)
- 基材と、
該基材の一方主面上に隣り合って形成されている第1電極および第2電極と、
前記基材の一方主面上であって、少なくとも前記第1電極と前記第2電極の間の領域を覆うように形成されている有機半導体層と、
前記基材の一方主面上であって、前記有機半導体層よりも面方向外側で、かつ前記第1電極および前記第2電極が形成されている領域とは異なる領域に形成されている隔壁と、を有し、
前記隔壁は、導電材料であることを特徴とする能動素子。 - 前記隔壁が複数形成されており、
一の前記隔壁と他の前記隔壁との間に、前記有機半導体層が形成されている請求項1に記載の能動素子。 - 前記第1電極の一つの辺と前記第2電極の一つの辺が対向して配置されており、
一の前記隔壁と他の前記隔壁が対向して配置されており、
前記第1電極の一つの辺の前記第2電極の一つの辺の対向方向と、一の前記隔壁と他の前記隔壁の対向方向が直交している請求項2に記載の能動素子。 - 前記隔壁の前記導電材料がCuである請求項1〜3のいずれか一項に記載の能動素子。
- 前記有機半導体層上に形成されている絶縁層と、
該絶縁層上に形成されている第3電極と、を有し、
前記隔壁のぬれ性が、前記基材のぬれ性よりも小さい請求項1〜4のいずれか一項に記載の能動素子。 - 前記基材の一方主面上に形成されている第3電極と、
該第3電極上に形成されている絶縁層と、を有し、
前記第1電極、前記第2電極、前記有機半導体層が、前記絶縁層上に形成され、前記隔壁のぬれ性が、前記絶縁層のぬれ性よりも小さい請求項1〜4のいずれか一項に記載の能動素子。 - 前記基材の他方主面上に形成されている第3電極と、を有し、
前記隔壁のぬれ性が、前記基材のぬれ性よりも小さい請求項1〜4のいずれか一項に記載の能動素子。 - 前記隔壁のぬれ性が、前記第1電極および前記第2電極のぬれ性よりも小さい請求項1〜7のいずれか一項に記載の能動素子。
- 前記第1電極は、前記基材の一方主面上に形成されている下側第1電極と、該下側第1電極上に形成されている上側第1電極とを有しており、
前記第2電極は、前記基材の一方主面上に形成されている下側第2電極と、該下側第2電極上に形成されている上側第2電極とを有しており、
前記上側第1電極のぬれ性が、前記下側第1電極のぬれ性よりも小さく、
前記上側第2電極のぬれ性が、前記下側第2電極のぬれ性よりも小さい請求項1〜8のいずれか一項に記載の能動素子。 - 前記隔壁は、前記第1電極と前記第2電極の少なくとも一部よりも前記基材の厚み方向に高く形成されている請求項1〜9のいずれか一項に記載の能動素子。
- 基材の一方主面上に第1導電層を形成する工程と、
前記第1導電層上に第2導電層を形成する工程と、
前記第2導電層上にマスク層を形成する工程と、
前記第1導電層および前記第2導電層をエッチング液に接触させて、前記第1導電層および前記第2導電層の前記マスク層で覆われていない領域を除去することにより、前記基材の一方主面上に隣り合う第1電極および第2電極と、前記基材の一方主面上の前記第1電極および前記第2電極が形成されている領域とは異なる領域であって、前記第1電極および前記第2電極の間の領域の外側に隔壁と、を形成する工程と、
前記基材の一方主面上であって、少なくとも前記第1電極と前記第2電極の間の領域を覆い、かつ前記隔壁が面方向外側になるように有機半導体層を形成する工程と、を含むことを特徴とする能動素子の製造方法。
- 前記有機半導体層を形成する前に、
前記第1電極および前記第2電極および前記隔壁を覆う前記マスク層を剥離する工程と、
前記第2導電層上の少なくとも前記隔壁を構成する部分に他のマスク層を形成する工程と、
前記第1電極および前記第2電極を他のエッチング液に接触させて、前記第2導電層の前記他のマスク層で覆われていない領域を除去することにより、前記第1電極および前記第2電極の少なくとも一部を露出させる工程と、を含む請求項11に記載の能動素子の製造方法。 - 前記第1導電層の材料がITOであり、前記第2導電層の材料がCuである請求項11または12に記載の能動素子の製造方法。
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