TWI619154B - 電子裝置之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種可應對即時需求、具備高精細且可簡便地形成之電極圖案的電子裝置之製造方法。於基板1上，利用氣幕方式雷射CVD法，形成包含與該基板1不同之材質且具有高於該基板1之表面能之電極圖案形狀之第一層1，於上述第一層1之上表面，利用導電性奈米墨水形成第二層2，藉此，形成電子裝置之電極圖案。
Description
本發明係關於一種二極體、電晶體等電子裝置中之電極之形成，更詳細而言，本發明係關於一種具備利用塗佈法形成之電極圖案的電子裝置之製造方法。
電子電路年年推進小型化，伴隨此而電極亦推進微細配線化。於經如此微細配線化而成之電極之製作時，通常使用有光微影法。
然而，使用有光微影法製程之剝離或濕式蝕刻係於光阻劑塗佈、乾燥、曝光、顯影及膜之蝕刻等中，使用大量之溶劑或化學藥品、電力，故而對地球環境之負荷較大。
相對於此，近年來，作為設備投資之負擔較輕，可大量生產從而期待低成本優點的方法，進行使用有印刷之電極形成。印刷法係與光微影法相比，使用原材料或化學藥品為少量即可，作為地球環境優美之綠色創新(Green Innovation)領域之技術而受到期待。於印刷法中，進而期待有可應對少量多品種之印刷技術。
作為利用印刷法形成電極圖案之具體方法，有噴墨方式、凸版印刷、凹版印刷、噴霧印刷、狹縫式塗佈法、絲網印刷等各種各樣之方法。其中，對微細配線有效之印刷方法係噴墨方式、凸版印刷及凹版印刷。
然而，凸版印刷及凹版印刷係於使用版之方面即時需求性較差。相對於此，可認為無需版之噴墨方式之即時需求性優異。
其中，於以噴墨方式進行微細配線之情形時，噴附至基板之墨水如何可不擴散而確實地形成於指定位置成為重要之點。
圖4、5中表示以噴墨方式於基板上進行微細配線之情形之概念圖。(a)表示墨水剛滴加後之狀態，(b)表示溶劑蒸發時之狀態，(c)表示乾燥後之墨水之狀態。
於圖4中，由於基板11對墨水15之潤濕性較高，故而線寬擴散至設定寬度d以上。另一方面，於圖5中，由於基板21對墨水25之撥液性較高，故而墨水25向基板之端移動而未固定，線寬亦變窄。
如此，於噴墨方式中，產生因基板之潤濕性所致墨水之線寬發生變化的現象。
作為其對策，例如，於日本專利特開2007-150246號公報(專利文獻1)中記載有如下：藉由對潤濕性控制層照射紫外線而使表面能發生變化，控制墨水擴散之範圍。
又，於日本專利特開2004-141856號公報(專利文獻2)中記載有如下：為控制墨水擴散之範圍，而利用藉由將墨水滴加至凸區域而自平滑面引起撥水性之行為的現象。
然而，於上述專利文獻1所記載之方法中，必須形成與紫外線之能量反應而使潤濕性發生變化般的特殊之控制層，又，於將上述控制層用作有機電晶體之閘極絕緣膜之情形時，有於絕緣性或電晶體特性之方面產生問題之虞。
另一方面，於上述專利文獻2所記載之方法中，必須於基板形成用以控制潤濕性之凹凸層，為以高精度形成此種凹凸而必須使用光微影技術。
因此，期待有能以簡單之構造簡單地應對即時需求而形成高精細之電極圖案的方法。
本發明係為解決上述技術性課題而成者，其目的在於提供一種可應對即時需求、具備高精細且可簡便地形成之電極圖案的電子裝置之製造方法。
本發明之電子裝置之製造方法係於基板上具備包含與上述基板不同之材質且具有高於上述基板之表面能的電極圖案形狀之第一層，及於上述第一層之上表面具備利用導電性奈米墨水所形成之第二層的電子裝置之製造方法，且其特徵在於：利用氣幕方式雷射CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)法形成上述第一層。
藉由使用氣幕方式雷射CVD法，而可容易地構成高精細之電極圖案。
又，本發明之另一態樣之電子裝置之製造方法係於基板上具備包含與上述基板不同之材質且具有低於上述基板之表面能的基底層，於上述基底層之上表面具備包含與上述基底層不同之材質且具有高於上述基底層之表面能的電極圖案形狀之第一層，及於上述第一層之上表面具備利用導電性奈米墨水所形成之第二層的電子裝置之製造方法，且其特徵在於：利用氣幕方式雷射CVD法形成上述第一層。
於基板之表面能與第一層之表面能同等程度或大於第一層之表面能之情形時，如此於基板與第一層之間介置表面能低於基板之基底層，且使用氣幕方式雷射CVD法，藉此，可與上述之情形同樣地形成高精細之電極圖案。
上述第一層係藉由作為具有高於上述基板或上述基底層之表面能之表面能之材質的金屬或其氧化物或氮化物中之任1種或2種以上之混合物、或有機化合物而形成。
根據本發明，不使用真空腔室或光微影法而能以簡便之方法製造應對即時需求且形成有高精細之電極圖案的電子裝置。
1、11、21‧‧‧基板
2‧‧‧第一層
3‧‧‧第二層
4‧‧‧基底層
5、15、25‧‧‧墨水
100‧‧‧氣幕方式雷射CVD裝置
101‧‧‧雷射光導入窗
102‧‧‧氣窗
103‧‧‧氣體導入用空間
104‧‧‧來源氣體供給通路
105‧‧‧沖洗氣體供給通路
106‧‧‧抽吸排氣通路
107‧‧‧氣幕
d‧‧‧設定寬度
L‧‧‧雷射光
圖1係表示本發明之電子裝置之電極圖案構造之一態樣的概念剖面圖。
圖2係表示本發明之電子裝置之電極圖案構造之另一態樣的概念剖面圖。
圖3(a)~(c)係用以說明形成圖1之電極圖案之過程之概念剖面圖，圖3(a)表示墨水剛滴加後之狀態，圖3(b)表示溶劑蒸發時之狀態，圖3(c)表示乾燥後之墨水之狀態。
圖4(a)~(c)係利用噴墨方式於潤濕性較高之基板上進行微細配線之情形之概念剖面圖，圖4(a)表示墨水剛滴加後之狀態，圖4(b)表示溶劑蒸發時之狀態，圖4(c)表示乾燥後之墨水之狀態。
圖5(a)~(c)係利用噴墨方式於撥液性較高之基板上進行微細配線之情形之概念剖面圖，圖5(a)表示墨水剛滴加後之狀態，圖5(b)表示溶劑蒸發時之狀態，圖5(c)表示乾燥後之墨水之狀態。
圖6表示氣幕方式雷射CVD裝置之概念圖。
以下，參照圖式對本發明詳細地進行說明。
本發明之電子裝置之製造方法係製造如下電子裝置之方法，該電子裝置係於基板上具備包含與上述基板不同之材質且具有高於上述基板之表面能的電極圖案形狀之第一層，及於上述第一層之上表面具備利用導電性奈米墨水所形成之第二層者。而且，該製造方法之特徵在於：利用氣幕方式雷射CVD法形成上述第一層。
圖1中表示本發明之電子裝置之上述態樣之電極圖案構造的概念圖。如圖1所示，本發明之電子裝置係於基板1上形成有第一層2及第二層3。第一層2係與基板1不同之材質，具有高於基板1之表面能，且形成為電極圖案形狀。而且，第二層3係利用導電性奈米墨水所形
成。
圖3中表示用以說明形成圖1所示之電極圖案之過程之概念圖。首先，預先於基板1上，將具有高於基板1之表面能之第一層2形成為電極圖案形狀。藉此，於基板1與第一層2之間形成表面能不同之交界面。然後，若於第一層2上滴加導電性奈米墨水5，則之後即刻自第一層2之寬度溢出，墨水以一部分亦與基板1表面接觸之方式擴散(參照圖3(a))。其後，若墨水之溶劑蒸發，則導電性奈米墨水5自我組織性地僅集中於表面能較高之第一層2之上表面並停留，從而抑制更進一步地擴散(參照圖3(b))。若於該狀態下使其乾燥，則僅於第一層2之上表面形成導電性奈米墨水5經乾燥而生成之第二層3，且能以與第一層2大致同等之寬度形成微細之電極圖案。
又，本發明之另一態樣之電子裝置之製造方法係於基板上具備包含與上述基板不同之材質且具有低於上述基板之表面能的基底層，於上述基底層之上表面具備包含與上述基底層不同之材質且具有高於上述基底層之表面能的電極圖案形狀之第一層，及於上述第一層之上表面具備利用導電性奈米墨水所形成之第二層的電子裝置之製造方法。而且，該方法之特徵亦在於：利用氣幕方式雷射CVD法形成上述第一層。
圖2中表示本發明之電子裝置之上述態樣之電極圖案構造的概念圖。於圖2中，於基板1與第一層2之間形成有基底層4。基底層4係與基板1不同之材質，且具有低於基板1之表面能。而且，基底層4之上表面之第一層2係與基底層4不同之材質，具有高於基底層4之表面能，且形成為電極圖案形狀。又，第二層3係利用導電性奈米墨水所形成。
此種基底層4之形成係於基板1之表面能與第一層2之表面能同等程度或大於第一層2之表面能的情形時較為有效。藉由在表面能低於
基板1之基底層4上形成表面能更高之第一層2，可容易使導電性奈米墨水僅附著於第一層2上，從而可形成微細之電極圖案。
因此，基底層4係於基板1之表面能充分低於第一層2之情形時，無須形成，只要以圖1所示般之層構造形成電極圖案即可。
再者，圖2所示之電極圖案構造之形成過程係於圖3中，除將基板1替換為具備基底層4之基板1以外，與圖3所示之過程同樣。
於如上所述之本發明之電子裝置之製造方法中，第一層2均利用氣幕方式雷射CVD法而形成。
圖6中表示氣幕方式雷射CVD法所使用之裝置之一例之概念圖。於圖6所示之氣幕方式雷射CVD裝置100中，具備雷射光導入窗101之氣窗102以稍微隔開間隙並覆蓋之方式設置於基板1或基底層4上。於氣窗102之雷射光導入窗101下方，形成有氣體導入用空間103，朝向該氣體導入用空間103，設置有來源氣體供給通路104及沖洗氣體供給通路105。又，於氣窗102之氣體導入用空間103之周圍，設置有抽吸排氣通路106。
再者，作為氣窗102之具體之構成，可較佳地使用日本專利特開2010-215947號公報所記載般之氣窗。
於該裝置100中，向覆蓋成為第一層2之形成部位之基板1或基底層4之上表面的氣窗102之氣體導入用空間103，自來源氣體供給通路104供給來源氣體，及自沖洗氣體供給通路105供給沖洗氣體，與此同時，一面自抽吸排氣通路106進行氣體排氣，一面自雷射光導入窗101照射特定之雷射光L，於照射點進行CVD。然後，一面使該氣窗102、與基板1或基底層4之雷射光照射點相對地移動，一面於所需部位形成第一層2。
如此，於氣幕方式雷射CVD法中，以所謂之氣幕107將來源氣體局部封入至雷射光照射點，可防止原料氣體之洩漏與來自周圍之環境
之空氣等之混入，故而無需真空腔室等真空設備而可進行雷射CVD。
因此，根據上述氣幕方式雷射CVD法，可於基板1或基底層4之表面，形成對應於雷射光寬度之微細之圖案之第一層2，並於其上表面使用導電性奈米墨水形成第二層3，藉此，能以與第一層2大致同等之寬度形成微細之電極圖案。而且，不使用需要大量之材料或能量之光微影法或真空腔室等設備，而可簡便地進行高精細之電極圖案形成。
然而，藉由不使用真空設備，而比使用真空腔室之雷射CVD法而於形成膜中含有較多之氧或氮等，從而亦存在氧化膜或氮化膜與金屬膜混合存在而形成之情形。
於本發明中，作為基板1之材質，例如可使用玻璃、或聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)等塑膠材料。
如上所述，基底層4係於基板1之表面能與第一層2同等之情形時或大於第一層2之情形時形成，且由具有低於第一層2之表面能之材質所構成。例如，於基板1為玻璃之情形時，除上述PC、PET、PP、PMMA、PTFE以外，可使用聚乙烯醇(PVA)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯酚(PVP)或各種氟系聚合物等聚合物。
又，如上所述，第一層2係由具有高於成為其正下方層之基板1或基底層4之表面能的表面能之材質所構成。具體而言，可使用金屬或其氧化物或氮化物中之任1種或2種以上之混合物、或有機化合物。尤佳為利用雷射光之照射而可容易成膜者，例如，可列舉鎢、鉬、鎳、鉻等金屬或包含該等之有機金屬化合物。
另一方面，第二層3係利用導電性奈米墨水所形成，作為其材質，使用有電子裝置中之較佳之電極材料，具體而言，可列舉銀、金、銅及氧化銦錫中之任1種或2種以上之混合物。
導電性奈米墨水可應用市售者，作為其塗佈方法，可使用旋轉塗佈法、噴墨法、狹縫式塗佈法、模具塗佈法等，就應對即時需求之觀點而言，較佳為未使用版之塗佈方法，尤其是利用噴墨方式之印刷有效率從而較佳。
以下，基於實施例，對本發明進一步具體地進行說明，但本發明並不受下述實施例所限制。
以如下所示之次序，製作圖2所示般之電子裝置之電極圖案構造。
首先，於洗淨之玻璃基板1上，利用旋轉塗佈法(4000rpm)使表面能低於玻璃基板1之PTFE以厚度300nm成膜，並於150℃下使其熱硬化，形成基底層4(表面能：8.7mN/m)。
其次，使用氣幕方式雷射CVD裝置(Omron Laserfront股份有限公司製造)，於基底層4之上表面，一面供給作為來源氣體之六羰基鎢(W(CO)6)、作為沖洗氣體之Ar一面照射雷射光(波長349nm、寬度5μm)，藉由光反應及熱反應而分解為W與CO，使鎢膜以雷射光之寬度堆積，形成第一層2(表面能：30mN/m)。
然後，於第一層2之上表面，利用旋轉塗佈法(4000rpm)使作為導電性奈米墨水之銀奈米膏(Harima Chemicals股份有限公司；NPS-JL)成膜，於加熱板上以100℃焙燒30分鐘，形成作為第二層3之銀電極(寬度5.5μm)。
如此，認為可使第二層3以與第一層2大致同等之寬度形成，可形成微細配線之電極圖案。
1‧‧‧基板
2‧‧‧第一層
3‧‧‧第二層
Claims (3)
- 一種電子裝置之製造方法，該電子裝置係於基板上具備包含與上述基板不同之材質且具有高於上述基板之表面能的電極圖案形狀之第一層，及於上述第一層之上表面具備利用導電性奈米墨水所形成之第二層者，且該製造方法之特徵在於：利用氣幕方式雷射CVD法形成上述第一層。
- 一種電子裝置之製造方法，該電子裝置係於基板上具備包含與上述基板不同之材質且具有低於上述基板之表面能的基底層，於上述基底層之上表面具備包含與上述基底層不同之材質且具有高於上述基底層之表面能的電極圖案形狀之第一層，及於上述第一層之上表面具備利用導電性奈米墨水所形成之第二層者，且該製造方法之特徵在於：利用氣幕方式雷射CVD法形成上述第一層。
- 如請求項1或2之電子裝置之製造方法，其中上述第一層包含金屬或其氧化物或氮化物中之任1種或2種以上之混合物、或有機化合物。
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