(57)【要約】  本発明は、撥水性領域（１０３）に囲まれ、親水性電極が配置された親水性領域（１０２）を表面に形成した基板（１０１）を用意する予備工程と、金属化合物が水に分散している無電解めっき液（１０５）を基板（１０１）上に塗布し、親水性領域（１０２）に無電解めっき液（１０６）を配置する工程１と、素子電極を有する電子素子（１１０）を第１液体（１１１）に分散した電子素子分散液（１０９）を基板（１０１）上に塗布し、電子素子（１１０）を第１液体（１１１）から無電解めっき液（１０６）に移動させ、親水性電極と素子電極とを接触させる工程２と、無電解めっき液（１０６）に含まれる全ての水が揮発してなくなる前に、基板（１０１）の表面を第２液体（１１４）によって被覆し、親水性電極と素子電極との間でめっき反応を生じさせ、親水性電極と素子電極とを電気的に接合する工程３と、基板（１０１）から第２液体（１１４）を除く工程４とを含む。
2010061518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子を基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する方法であって、
前記方法は、以下の予備工程および工程１〜４を包含する：
撥水性領域に囲まれた親水性領域が表面に形成された基板を用意する予備工程、
ここで、前記親水性領域には親水性電極が配置されており、
金属化合物が水に分散している無電解めっき液を前記基板上に塗布し、前記親水性領域に前記無電解めっき液を配置する工程１、
電子素子が第１液体に分散された電子素子分散液を前記基板上に塗布し、前記電子素子を前記第１液体から前記無電解めっき液に移動させる工程２、
ここで、前記電子素子は素子電極を有し、かつ前記素子電極は、前記親水性電極と接触するように、前記親水性電極に対応する位置に設けられており、
前記親水性電極と前記素子電極とが接触され、
前記電子素子の表面は親水性を有しており、
前記第１液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤であり、
前記電子素子が有する複数の面のうち前記親水性領域に接合する面の形状および大きさが、前記親水性領域の形状および大きさと同じであり、
前記無電解めっき液に含まれる全ての水が揮発してなくなる前に、前記基板の表面を第２液体によって被覆し、前記親水性電極と前記素子電極との間でめっき反応を生じさせ、前記親水性電極と前記素子電極とを電気的に接合する工程３、
ここで、前記第２液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤であり、
前記基板から前記第２液体を除去する工程４。
【請求項２】
前記工程３において、前記基板の表面を前記第２液体によって被覆する際に、前記基板を前記第２液体に浸漬する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程４において、前記第２液体に浸漬させた状態の前記基板を、前記第２液体から取り出すことによって、前記基板から前記第２液体を除去する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１液体が、塩素を含む有機溶剤である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記有機溶剤がクロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、またはジクロロペンタンである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２液体が水に不溶である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２液体が、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、またはフッ化炭素鎖を有する溶媒である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１液体が塩素を含む有機溶剤であり、かつ前記第２液体が水に不溶である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記有機溶剤がクロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、またはジクロロペンタンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２液体が、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、またはフッ化炭素鎖を有する溶媒である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記有機溶剤がクロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、またはジクロロペンタンであり、かつ前記第２液体が、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、またはフッ化炭素鎖を有する溶媒である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記電子素子の表面が、シランカップリング剤の単分子膜またはポリマー膜を具備している、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記単分子膜またはポリマー膜が複数のピンホールを具備している、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記シランカップリング剤が、１−クロロエチルトリクロロシランまたは２−クロロエチルトリクロロシランから構成されている、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子を基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス状に複数の画素が配置されたアクティブ型液晶表示素子および有機エレクトロルミネッセンス表示素子は、ガラス基板上に形成されている。それらの画素は、それぞれ、近傍に配置されたトランジスタによって制御される。【０００３】
現在の技術では、結晶半導体のトランジスタをガラス基板上に形成することができない。そのため、画素を制御する薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンやポリシリコン薄膜上に形成される。薄膜トランジスタは、大面積の基板上に安価に作製できるという長所があるが、結晶シリコンに比べて移動度が小さく、高速動作ができないという短所がある。【０００４】
この短所を解決するために、本発明者は、単結晶シリコンウェハ上に多数のトランジスタを予め作製した後、これらのトランジスタをシリコンウェハから切り出して液体に分散し、その液体を基板上に展開することによって、基板上にトランジスタに配置する方法を提案した（特許文献１）。この方法によれば、結晶シリコンから構成される高性能なトランジスタをガラス基板上に形成することが可能となる。【０００５】
特許文献１に記載された方法は、図８Ａおよび図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａおよび図１１Ｂ、図１２Ａ〜図１２Ｄに示されている。【０００６】
図８Ａおよび図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａおよび図１１Ｂは、特許文献１に記載された方法の各工程を順に示している。図８Ｂは図８ＡのＩ−Ｉ線断面図である。図９Ｂは図９ＡのII−II線断面図である。図１０Ｂおよび図１０Ｃは、同じ領域における時間経過を示した図１０ＡのIII-III線断面図であり、図１０Ｂの状態が時間経過とともに図１０Ｃの状態になることを示す。図１１Ｂは図１１ＡのIV-IV線断面図である。【０００７】
図１２Ａは、配置されるトランジスタ８１０の模式図である。図１２Ｂは、図１２Ａで示すトランジスタ８１０の裏側から見た模式図である。図１２Ｃは、基板に形成される親水性領域８０２の詳細模式図である。図１２Ｄは、トランジスタ８１０が親水性領域８０２に配置された状態を示す模式図である。【０００８】
図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、まず、基板８０１の表面に、撥水性領域８０３に囲まれた複数の親水性領域８０２がマトリクス状に形成される。撥水性領域８０３を形成するには、例えば、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3のようなフッ化炭素鎖、またはＣＨ3（ＣＨ2）17ＳｉＣｌ3のような炭化水素鎖を有するシランカップリング剤により、撥水性にしたい領域を化学修飾すればよい。特許文献１の記載事項により、当業者は、撥水性にしたい領域のみをシランカップリング剤で化学修飾することができる。【０００９】
図１２Ｃに示されるように、親水性領域８０２の内部およびその周辺には、第１電極９０６、第２電極９０７、および第３電極９０８が形成されている。第１電極９０６のうち、親水性領域８０２の内部に含まれる部分の表面は親水性である。この部分を、親水性第１電極９０６ｂと言う。第１電極９０６のうち、親水性領域８０２の外部に位置する表面は撥水性である。この部分を、撥水性第１電極９０６ａという。同様に、第２電極９０７は撥水性第２電極９０７ａおよび親水性第２電極９０７ｂで構成され、第３電極９０８は撥水性第３電極９０８ａおよび親水性第３電極９０８ｂで構成されている。【００１０】
親水性領域８０２を形成するには、親水性の金属または親水性の基板を用いればよい。親水性の金属としては、ニッケル、アルミ、銅等を挙げることができる。親水性の基板としては、ガラス基板、表面に酸化膜が形成されたシリコン基板、ナイロン樹脂基板等を挙げることができる。また、金属または基板を酸素プラズマまたはオゾンに曝すことにより、これらの表面を親水性にすることができる。【００１１】
次に、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、第１スキージ８０４を基板８０１に対して矢印８０７の方向に相対的に移動させることにより、水８０５を基板８０１上に塗布する。これにより、親水性領域８０２に水が配置される。図中、８０６は、親水性領域８０２に配置された水を示す。【００１２】
その後、図１０Ａ〜図１０Ｃで示すように、親水性領域８０２に配置された水８０６が揮発する前に、第２スキージ８０８を基板８０１に対して矢印８１３の方向に相対的に移動させることにより、トランジスタ分散液８０９を塗布する。トランジスタ分散液８０９には、複数のトランジスタ８１０がジクロロブタン８１１に分散されている。【００１３】
ここで、トランジスタ８１０に関して詳細に説明する。【００１４】
図１２Ａに示されるように、トランジスタ８１０は直方体である。最も面積が大きい面の１つにゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４が形成されている。これらの電極９０２〜９０４が形成された面を、電極面９０１と言う。なお、一般的なトランジスタと同様、ソース電極９０３とドレイン電極９０４とは同一機能を有する。すなわち、ソース電極９０４がドレイン電極として、ドレイン電極９０５がソース電極として用いられてもよい。【００１５】
電極面９０１の形状および大きさは、図１２Ｃに示す親水性領域８０２の形状および大きさと同一である。親水性第１電極９０６ｂ、親水性第２電極９０７ｂおよび親水性第３電極９０８ｂの形状および大きさは、それぞれ、ゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４と同一である。なお、これらの電極の材料としては、パラジウムまたはニッケルが好ましい。最表面がパラジウムまたはニッケルである積層構造を有する電極も用いられ得る。【００１６】
トランジスタ８１０の表面は、１−クロロエチルトリクロロシランで予め化学修飾されている。【００１７】
このような複数のトランジスタ８１０がジクロロブタン８１１に分散されたトランジスタ分散液８０９を基板８０１上に塗布すると、図１０Ｂおよび図１０Ｃに示されるように、トランジスタ８１０はジクロロブタン８１１から水８０６に移動する。なお、図１０Ｃ中、８１２は、水８０６中に移動したトランジスタを示している。これは、水８０６とジクロロブタン８１１とは相溶性が無く、トランジスタ８１０表面が１−クロロエチルトリクロロシランで化学修飾されているためである。すなわち、この化学修飾により、水８０６に対するトランジスタ８１０の濡れ性は、ジクロロブタン８１１に対する濡れ性よりも高い。よって、トランジスタ８１０は、濡れ性が低いジクロロブタン８１１から濡れ性が高い水８０６に向けて移動する。なお、水８０６とジクロロブタン８１１とは相溶性が無いため、水８０６上にジクロロブタン８１１が塗布されても、水８０６はそこに安定に留まる。【００１８】
トランジスタ８１０が水８０６へ移動する際には、電極面９０１が親水性領域８０２に向き合う場合と、電極面９０１の裏側の面９０５が親水性領域８０２に向き合う場合の２通りが存在する。電極面９０１が親水性領域８０２に向き合う場合は、ゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４は、それぞれ、親水性第１電極９０６ｂ、親水性第２電極９０７ｂおよび親水性第３電極９０８ｂと接触する。このようにして、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４は、基板８０１に設けられている親水性電極９０６ｂ〜９０８ｂに物理的に接触することにより、電気的に接合される。なお、電極９０１の裏側の面９０５が親水性領域８０２に向き合う場合は、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４と基板８０１に設けられた電極９０６〜９０８とをそれぞれ接続する工程を、別途設けることになる。【００１９】
その後、水８０６を揮発させることによって、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、親水性領域８０２にトランジスタ８１４が配置される。なお、図中、８１４は、親水性領域８０２に配置されたトランジスタを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第４１４９５０７号公報（特に図３４、図３６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献１に記載されている従来の方法では、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４と、基板８０１に設けられた親水性電極９０６ｂ〜９０８ｂとの間の電気的な接合を、これらの電極間の物理的接触によって行っていた。【００２２】
しかし、この方法では、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４と、基板８０１に設けられた親水性電極９０６ｂ〜９０８ｂとの間に少しでも隙間があると、これらの電極は電気的に接合されない。そのため、これらの電極の平滑度の管理や、これらの電極間にごみが入らないようにトランジスタ分散液中のゴミの管理等を厳重にする必要があり、歩留まり高くトランジスタを配置することが難しいという課題があった。【００２３】
本発明の目的は、トランジスタに代表される電子素子を、基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する際に、電子素子の電極と基板上の電極との間を確実に電気的に接合する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、電子素子を基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する方法であって、前記方法は、以下の予備工程および工程１〜４を包含する：
撥水性領域に囲まれた親水性領域が表面に形成された基板を用意する予備工程（ここで、前記親水性領域には親水性電極が配置されている。）、
金属化合物が水に分散している無電解めっき液を前記基板上に塗布し、前記親水性領域に前記無電解めっき液を配置する工程１、
電子素子が第１液体に分散された電子素子分散液を前記基板上に塗布し、前記電子素子を前記第１液体から前記無電解めっき液に移動させる工程２（ここで、前記電子素子は素子電極を有し、かつ前記素子電極は、前記親水性電極と接触するように、前記親水性電極に対応する位置に設けられている。前記親水性電極と前記素子電極とは接触される。前記電子素子の表面は親水性を有している。前記第１液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤である。前記電子素子が有する複数の面のうち前記親水性領域に接合する面の形状および大きさが、前記親水性領域の形状および大きさと同じである。）、
前記無電解めっき液に含まれる全ての水が揮発してなくなる前に、前記基板の表面を第２液体によって被覆し、前記親水性電極と前記素子電極との間でめっき反応を生じさせ、前記親水性電極と前記素子電極とを電気的に接合する工程３（ここで、前記第２液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤である。）、
前記基板から前記第２液体を除去する工程４。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の方法によれば、電子素子において基板と向き合う面に形成された電極と、基板上に形成された電極との間で、電気的接合を確実に行うことができる。これにより、複数個の電子素子を配置したデバイスを、歩留まり高く作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の実施の形態における電子素子の配置方法の各工程を示す模式図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施の形態の方法で配置するトランジスタの模式図であり、図２Ｃは、基板に設けられた親水性領域およびその近傍を示した模式図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の実施の形態の方法で親水領域に配置されたトランジスタおよび基板の断面を示した模式図であり、図３Ｃは、図３Ｂに示すＸ部を拡大した模式図である。
【図４】本発明の実施例において、電子素子を配置する方法を示した模式図である。
【図５】図５Ａは、本発明の実施例で用いる第１スキージを示した模式図であり、図５Ｂは、図５Ａの第１スキージをＡ方向から見た模式図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の実施例において、電子素子としてニッケルブロックを配置するために用いた装置の模式図である。
【図７】図７Ａは、本発明の実施例において、電子素子としてニッケルブロックを配置した基板を示す模式図であり、図７Ｂは、図７Ａの基板に設けられたテスト用の電極パターンを示す模式図である。
【図８】図８Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図８Ｂは、図８ＡのＩ−Ｉ線断面図である。
【図９】図９Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図９Ｂは、図９ＡのII-II線断面図である。
【図１０】図１０Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図１０Ｂおよび図１０Ｃは、図１０ＡのIII-III線断面図である。
【図１１】図１１Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのIV-IV線断面図である。
【図１２】図１２Ａおよび図１２Ｂは、従来の方法で配置するトランジスタの模式図であり、図１２Ｃは、基板に設けられた親水性領域およびその近傍を示した模式図であり、図１２Ｄは、トランジスタが親水性領域に配置された状態を示す模式図である。
【図１３】図１３Ａ〜図１３Ｄは、本発明の実施の形態における電子素子分散液（トランジスタ分散液）の調製方法の各工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明で用いる図では、理解を容易にするためにハッチングを省略する場合がある。また、以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００２８】
図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の予備工程および工程１〜４の一例を示す。
【００２９】
図２Ａは、本発明の方法により配置される電子素子の模式図である。本実施の形態では、電子素子としてトランジスタ１１０を用いる。トランジスタ１１０は、素子電極として、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４を電極面２０１に具備している。図２Ｂには、トランジスタ１１０において、電極面２０１の裏側の面２０５が示されている。トランジスタ１１０は、図１２Ａに示したトランジスタ８１０と同一の構成を有しており、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４は、ゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４と、それぞれ対応している。従って、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３０】
（予備工程）
図１Ａで示すように、表面に、撥水性領域１０３に囲まれた親水性領域１０２がマトリクス状に形成された基板１０１を用意する。基板１０１は、図８Ａおよび図８Ｂを参照しながら説明した、従来の方法で使用する基板８０１と同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。なお、親水性領域１０２および撥水性領域１０３は、親水性領域８０２および撥水性領域８０３に、それぞれ対応している。
【００３１】
本明細書において、表面が「撥水性」であるとは、この表面における純水の静的接触角が９０度以上の場合をいう。また、表面が「親水性」であるとは、この表面における純水の静的接触角が９０度未満である場合をいう。
【００３２】
図２Ｃは、基板の表面に形成される親水性領域１０２の詳細模式図である。これは、図１２Ｃを参照しながら説明した、従来の方法における親水性領域８０２に関する説明と同一である。親水性領域１０２の内部およびその周辺に、第１電極２０６、第２電極２０７および第３電極２０８を具備している。第１電極２０６、第２電極２０７および第３電極２０８は、図１２Ｃを参照しながら説明した第１電極９０６、第２電極９０７および第３電極９０８とそれぞれ同一である。撥水性第１電極２０６ａおよび親水性第１電極２０６ｂは、それぞれ、撥水性第１電極９０６ａおよび親水性第１電極９０６ｂに対応する。撥水性第２電極２０７ａおよび親水性第２電極２０７ｂは、それぞれ、撥水性第２電極９０７ａおよび親水性第２電極９０７ｂに対応する。撥水性第３電極２０８ａおよび親水性第３電極２０８ｂは、それぞれ、撥水性第３電極９０８ａおよび親水性第３電極９０８ｂに対応する。従って、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３３】
（工程１）
工程１では、図１Ｂに示すように、第１スキージ１０４を基板１０１に対して矢印１０７の方向に移動させることによって、無電解めっき液１０５を基板１０１上に塗布する。これにより、親水性領域１０２に無電解めっき液１０６が配置される。なお、図中、１０５は親水性領域１０２に配置される前の無電解めっき液を示し、１０６は親水性領域１０２に配置された状態の無電解めっき液を示す。
【００３４】
無電解めっき液１０５には、例えば、ニッケル、コバルト、パラジウム、銅、銀、金、白金、錫等の金属の化合物が水に分散している。トランジスタ１１０の電極２０２〜２０４（図２Ａ参照）と基板１０１上の親水性電極２０７ｂ〜２０９ｂ（図２Ｃ参照）との間の電気的接合を強固に接合するためには、ニッケルや銅の無電解めっき液を用いることが好ましい。
【００３５】
（工程２）
工程２では、図１Ｃで示すように、親水性領域１０２に配置された無電解めっき液１０６に含まれる水が揮発する前に、第２スキージ１０８を基板１０１に対して矢印１１３の方向に移動させることによって、トランジスタ分散液（電子素子分散液）１０９を基板１０１上に塗布する。無電解めっき液１０６に含まれる水が揮発した後にトランジスタ分散液１０９を塗布しても、トランジスタ１１０の電極２０２〜２０４と基板１０１上の電極２０７ｂ〜２０９ｂとの間が電気的に接合されない。
【００３６】
トランジスタ分散液１０９は、トランジスタ１１０および第１液体１１１から構成されている。ここで、第１液体１１１は、無電解めっき液１０６と相溶性の無い有機溶剤である。このような有機溶剤としては、塩素を含む有機溶剤が好ましい。塩素を含む有機溶剤としては、例えば、クロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、ジクロロペンタン等を挙げることができる。
【００３７】
トランジスタ分散液１０９は、特許文献１と同じ方法であらかじめ作製することができるが、図１３Ａ〜図１３Ｄを参照しながら説明する。
【００３８】
図１３Ａで示すように、基板１１０１上に、犠牲層１１０２を介してトランジスタ１１０を形成する。トランジスタ１１０は、特許文献１と同じ方法で作製できる。
【００３９】
次に、図１３Ｂで示すように、この基板１１０１を、容器１１０３中の、０．０１〜０．１ｖｏｌ％の化学修飾剤が溶解した有機溶剤１１０４に３０分〜１時間程度浸漬する。これにより、電子素子１１０の表面が親水性になるように化学修飾される。この条件で化学修飾することによって、金属イオンが通過可能なピンホールが多数存在するシランカップリング剤の単分子膜またはポリマー膜がトランジスタ１１０の表面に形成されることが、本発明者の経験から分かっている。化学修飾剤としては、１−クロロエチルトリクロロシラン、２−クロロエチルトリクロロシランを挙げることができる。
【００４０】
その後、容器１１０５中の、犠牲層のエッチング液１１０６に、この基板１１０１を浸漬し、犠牲層１１０２を除去する。これにより、図１３Ｃに示すように、トランジスタ１１０がエッチング液１１０６中に分散する。
【００４１】
最後に、エッチング液１１０６を、例えば、孔径１μｍ程度のテフロン（登録商標）フィルターでろ過して、表面が化学修飾されたトランジスタ１１０を回収する。そして、図１３Ｄに示すように、回収したトランジスタ１１０を容器１１０７中の第１液体１１１に分散させる。
【００４２】
このようにして化学修飾されたトランジスタ１１０の電極面２０１（図２Ａ参照）は、第１液体１１１よりも無電解めっき液１０６に対して高い濡れ性を有する。
【００４３】
この濡れ性の相違により、無電解めっき液１０６に近づいたトランジスタ１１０は第１液体１１１から電解めっき液１０６に移動する。
【００４４】
図３Ａは、無電解めっき液１０６に移動した後のトランジスタ１１２と、基板１０１との断面模式図である。トランジスタ１１２の一部が無電解めっき液１０６に接触している。
【００４５】
図３Ｂは、トランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの近傍の拡大図である。この図で示すように、無電解めっき液１０６に移動したトランジスタ１１２では、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４は、それぞれ、基板１０１上の親水性第１電極２０６ｂ、親水性第２電極２０７ｂおよび親水性第３電極２０８ｂに、それぞれ接触する。
【００４６】
図１Ｄは、図１Ｃに示す工程によって、第２スキージ１０８でトランジスタ分散液１０９を基板１０１全体に塗布し、トランジスタ１１２が親水性領域１０２に配置された後の模式図である。
【００４７】
（工程３）
工程３では、図１Ｅで示すように、無電解めっき液１０６中の水が揮発してなくなる前に、基板１０１を、容器１１５中の第２液体１１４に浸漬する。図１Ｅでは、第２液体１１４に基板１０１の全体を浸漬しているが、第２液体１１４により基板１０１の表面を被覆してもよい。本実施の形態では、工程３における「被覆」の一態様として「浸漬」を例に挙げている。
【００４８】
第２液体１１４は、無電解めっき液１０６と相溶性の無い有機溶剤である。これにより、第２液体１１４に基板１０１が浸漬されても、無電解めっき液１０６は親水性領域１０２上に安定に留まる。
【００４９】
第２液体１１４は、水に不溶であることが好ましい。具体的には、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、フッ化炭素鎖を有する溶媒等を挙げることができる。
【００５０】
第２液体１１４中で、トランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの間で、めっき反応が起こる。なお、上述したように、トランジスタ１１２の表面に形成したシランカップリング剤からなる膜には、金属イオンが通過できるピンホールが多数存在する。従って、めっき反応によって、トランジスタ１１２に形成されている電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの間で、金属が析出する。無電解めっき液１０６は第２液体１１４に被覆されているので、無電解めっき液１０６中の水が揮発しない。従って、無電解めっき液１０６の状態（含まれる水の量および金属化合物の濃度等）を大きく変化させることなく、金属を析出させるめっき反応の時間を十分に確保することができる。これにより、トランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの間に、金属膜を形成することができるので、電極間の電気的な接合が可能となる。
【００５１】
この結果、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４は、それぞれ、親水性第１電極２０６ｂ、親水性第２電極２０７ｂおよび親水性第３電極２０８ｂと電気的に接合する。
【００５２】
基板１０１を第２液体１１４に浸漬する（または被覆する）時間は、無電解めっき液１０６に含まれる金属が全て析出するのに必要な時間よりも、長い時間であることが好ましい。
【００５３】
めっき反応が室温で起こりにくい場合は、加熱装置１１７で容器１１５を加熱すればよい。
【００５４】
めっき反応によって金属が析出してトランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとが電気的に接合される詳細な過程はよく分かっていないが、本発明者は、以下のような過程を経てめっき反応が進行するものと推測している。
【００５５】
図３Ｃは、ゲート電極２０２および親水性第１電極２０６ｂの近傍Ｘ部（図３Ｂ参照）の断面模式図である。図３Ｃに示すように、ゲート電極２０２と基板１０１上の親水性電極２０６ｂとは物理的に接触している。しかし、ゲート電極２０２の表面および基板１０１上の親水性電極２０６ｂの表面には、いずれも凹凸があるので、これらの電極２０２，２０６ｂの間に無電解めっき液１０６が存在する。そして、これら電極間でめっき反応が起こり、電極２０２，２０６ｂが電気的に接合する。他の電極間の接合についても同様である。
【００５６】
（工程４）
工程４では、図１Ｆで示すように、基板１０１を第２液体１１４から取り出す。基板１０１を第２液体１１４が被覆している場合には、基板１０１から第２液体１１４を除去すればよい。工程３でのめっき反応に供しなかった残余の無電解めっき液１０６は、この工程４で第２液体１１４を除去する際に、第２液体１１４と共に基板１０１から除去される。この工程４では、「除去」の一態様として「取り出し」を例に挙げている。
【００５７】
上記の説明では、電子素子としてトランジスタを例に挙げて説明したが、これに限定されないことは言うまでもない。本明細書で用いられる用語「電子素子」とは、トランジスタの他、発光素子、ダイオード、コンデンサ、抵抗、光センサ等、電気的な入出力信号を出す素子を意味する。
【００５８】
上記の説明では、トランジスタの形状は直方体であり、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、トランジスタ１１０が有する６面のうち親水性領域１０２に接合する電極面２０１が長方形であり、かつ各親水性領域１０２も長方形であるとして説明した。これを一般化すれば、本発明においては、電子素子が有する複数の面のうち、親水性領域１０２に接触する面の形状および大きさが、親水性領域１０２の形状および大きさと同じであればよい。
【００５９】
本明細書において用いられる語句「形状が同一」とは、電子素子が有する複数の面のうち、親水性領域１０２に接触する面の形状と、親水性領域１０２の形状とが、数学的概念における合同または相似関係にあることを言う。
【００６０】
本明細書において用いられる語句「大きさが同一」とは、電子素子が有する複数の面のうち、親水性領域１０２に接触する面の面積Ｓ１、そして親水性領域１０２の面積Ｓ２とする場合、Ｓ２／Ｓ１の値が０．６４以上１．４４以下であることを言う。本発明者の経験上、この値が０．６４未満であると、親水性領域１０２に配置される無電解めっき液の量が少なすぎるために親水性領域１０２に電子素子１１０が配置されない傾向がある。一方、この値が１．４４を超えると、１つの親水性領域１０２に複数個の電子素子１１０が配置されることになり、好ましくない。
【００６１】
以下、具体的な実施例を示す。この実施例は例示の目的にのみ用いられる。
【実施例】
【００６２】
（電子素子のモデル作製方法）
本実施例では、電子素子のモデルとして、１００μｍ×１００μｍ×３０μｍのニッケルブロックを用いた。【００６３】
６インチのシリコンウェハに、電子ビーム蒸着法により厚さ２００ｎｍのアルミニウムを形成した。その上に、一辺が１００μｍの正方形の孔が２０μｍ間隔で格子状に配列した、厚さ５０μｍのレジスト膜からなるパターンを形成した。次に、電解めっき法により、正方形の孔をニッケルで埋めた。【００６４】
レジスト膜を剥離した後、基板上のニッケルめっき膜を機械研磨して、ニッケル膜の厚さを３０μｍ、表面の平均粗さを０．３μｍにした。基板を熱リン酸溶液が入った容器に入れ、アルミニウムを除去することによりシリコンウェハを取り外すと共に、１００μｍ×１００μｍ×３０μｍのニッケルブロックが分散している熱リン酸分散液を得た。次に、この分散液を孔径１０μｍのテフロン（登録商標）フィルターでろ過して、テフロン（登録商標）フィルター上にニッケルブロックを捕捉した。【００６５】
（ニッケルブロック分散液の作製方法）
ニッケルブロックを捕捉したフィルターを窒素雰囲気で一晩乾燥した。その後、１−クロルエチルトリクロロシランが０．０１ｖｏｌ％溶解した１、４−ジクロロブタンが入った容器に、ニッケルブロックを捕捉したフィルターを入れ、１時間放置した。容器は、ふた付の密閉式容器であった。ここまでの操作は、乾燥窒素雰囲気で満たされたグローブボックス内で行った。【００６６】
次に、容器をグローブボックスから取り出し、超音波洗浄機に入れ、テフロン（登録商標）フィルターに超音波を当てた。これにより、１−クロロエチルトリクロロシランで化学修飾されたニッケルブロックがテフロン（登録商標）フィルターから外れて、溶液内に分散した。【００６７】
次に、容器を再びグローブボックス内に入れ、テフロン（登録商標）フィルターを容器から取り出した。容器内の液体を、別途用意した孔径１０μｍのテフロン（登録商標）フィルターでろ過した後、このテフロン（登録商標）フィルターを１，４−ジクロロブタンで洗浄した。これにより、化学修飾されたニッケルブロックがテフロン（登録商標）フィルターに捕捉された。【００６８】
次に、テフロン（登録商標）フィルターを１、４−ジクロロブタン溶液が入った容器に入れた。そして、容器をグローブボックスから取り出し、容器を超音波洗浄機に入れてテフロン（登録商標）フィルターに超音波を当てた。これにより、テフロン（登録商標）フィルターに捕捉されていた化学修飾されたニッケルブロックは、溶液内に分散した。【００６９】
（無電解めっき液）
無電解めっき液として、銅の無電解めっき液を用いた。以下にめっき液の組成を示す。【００７０】
硫酸銅  ０．９６ｇ
ロッシェル塩  ７．５ｇ
ホルムアルデヒド（３７ｗｔ％がメタノールに溶解）  ３ｍＬ
水酸化ナトリウム  ２．１ｇ
水  ３００ｍＬ【００７１】
（基板の作製方法）
基板として、片面に窒化シリコン膜が２００ｎｍ形成された、直径４インチ、厚さ６００μｍのシリコンウェハを用いた。【００７２】
この基板に、フォトリソグラフィー法で、一辺が１００μｍの正方形状の孔が１００μｍ間隔で格子状に並んだレジスト膜を形成した。基板の中心部分には、後述するように、テスト用の金属電極を作製するためのレジストパターンを形成した。【００７３】
次に、電子ビーム蒸着法で、厚さ１０ｎｍのチタン膜、および、厚さ１００ｎｍのパラジウム膜を順に基板上に積層した。次に、基板上からレジストを除去した。この結果、基板上には、一辺が１００μｍの正方形のパラジウムからなる電極が、間隔１００μｍで格子状に配置された。【００７４】
図７Ａに、形成した金属電極のパターンの模式図を示す。基板１０１には、１００μｍ×１００μｍの電極パターン７０１と、テスト用の電極パターン７０２とが形成されている。図７Ｂに示すように、一辺が１００μｍの正方形の複数個の電極パターン７０４が、幅２０μｍの金属線７０３を介して横一列につながっていることにより、テスト用の電極パターン７０２が形成されている。【００７５】
１ｖｏｌ％のパーフルオロオクチルエチルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）が溶解したパーフルオロオクタンに基板を２時間浸漬後、取り出し、パーフルオロオクタン中で揺動しながら洗浄した。これらの操作は、乾燥窒素雰囲気で満たされたグローブボックス中で行った。【００７６】
次に、基板１０１にフォトマスクを密着させ、真空紫外光を照射した。ここで、フォトマスクのパターンと基板１０１との位置関係は、テスト用の電極パターン７０２を含めて、一辺が１００μｍである正方形の電極パターン７０１，７０４にのみ真空紫外光が当たるようにした。【００７７】
これらの結果、親水性を有する正方形の電極パターン７０１，７０４、およびそれを取り囲む撥水性領域が基板１０１上に形成された。【００７８】
（ニッケルブロックの配置実験（１））
図６Ａ〜図６Ｄは、ニッケルブロックを配置するために本実施例で用いた装置の断面模式図である。容器１１５の形状は円筒状で、直径４０ｃｍ、高さ３０ｃｍであった。この容器１１５に、第２液体１１４としてｎ−ヘキサデカンを入れた。入れたｎ−ヘキサデカン液面は、容器１１５の底から２０ｃｍとした。【００７９】
図６Ａで示すように、治具６０１を用いて、基板１０１の面が水平方向から４５度傾くように、容器１１５の斜め上に基板１０１を配置した。治具６０１は駆動装置（図示せず）に連結した。基板１０１上には、第１スキージ１０４と第２スキージ１０８を、治具６０２で固定した。【００８０】
図５Ａは第１スキージ１０４の平面図であり、図５Ｂは図５Ａのスキージ１０４をＡ方向から見た図である。図５Ａおよび図５Ｂで示すように、本実施例で用いた第１スキージ１０４は、幅１ｍｍのスリット４０１を有する、幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレスの板から形成されている。【００８１】
また、第２スキージ１０８として、幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス板１０５を用いた。【００８２】
図４は、基板１０１、第１スキージ１０４、第２スキージ１０８の位置関係を示した模式図である。第１スキージ１０４および第２スキージ１０８は、共に、基板１０１に対して、矢印４０２の方向に相対的に移動させた。【００８３】
第１スキージ１０４と第２スキージ１０８を１ｍｍ間隔に保ち、基板１０１から０．２ｍｍ上方に、治具６０２を用いて配置した。【００８４】
そして、ピペットを用いて、銅の無電解めっき液１０５をスリット４０１に入れ、第１スキージ１０４と基板１０１の間に無電解めっき液１０５の液膜を形成した。同様に、ピペットを用いて、第２スキージ１０８と基板１０１との間に、電子素子分散液に相当するニッケルブロック分散液１０９の液膜を形成した。【００８５】
そして、図６Ｂで示すように、同装置によって治具６０１を動かし、二つのスキージ１０４，１０８と基板１０１の表面との距離、および、基板１０１の傾きを保った状態で、基板１０１全体をｎ−ヘキサデカン１１４に浸漬した。スキージ１０４，１０８と基板１０１との相対移動速度は、１０ｃｍ／ｓとした。【００８６】
この操作により、無電解めっき液１０５とニッケルブロック分散液１０９とを塗布された基板１０１を、第２液体１１４（ｎ−ヘキサデカン）に浸漬することができた（図６Ｃ参照）。【００８７】
そして、基板１０１をｎ−ヘキサデカン中で１２時間放置した後、ここから取り出した（図６Ｄ参照）。そして、基板１０１上の任意の領域を選び、そこに配置されたモデル素子の数を数え、この数をＮ0とした。次に、基板１０１をエタノールの満たされた容器内で揺動洗浄した後、容器から取り出し、洗浄前に観測した同一領域におけるモデル素子の数を数え、この数をＮとした。【００８８】
（ニッケルブロックの配置実験（２））
比較実験として、基板をｎ-ヘキサデカンに浸漬する以外は、上記と同様の方法で、銅の無電解めっき液とモデル素子の分散液を塗布した。その後、大気中で１２時間放置した。【００８９】
そして、基板上の任意の領域を選び、そこに配置されたモデル素子の数を数え、この数をＮ0とした。次に、基板をエタノールの満たされた容器内で揺動洗浄した後、容器から取り出し、洗浄前に観測した同一領域におけるモデル素子の数を数え、この数をＮとした。【００９０】
（ニッケルブロック配置後の基板の評価）
ニッケルブロック配置実験（１）では、Ｎ／Ｎ0は０．９であった。【００９１】
テスト用電極パターン７０４の上に配置された２個のニッケルブロックをモデル素子として選択した。【００９２】
選択されたニッケルブロックの間隔は１ｍｍであり、これらの配置されている下部の一辺１００μｍの正方形のテスト用電極パターン７０４は幅２０μｍの金属線７０３で電気的につながっていた。【００９３】
選択された２個のニッケルブロックにプローブをあて、その抵抗を測定した。測定された抵抗値は、約１オームであった。【００９４】
これらの結果から、以下のことが分かる。【００９５】
Ｎ／Ｎ0は０．９であったことから、基板をエタノール中で揺動洗浄しても、配置していたモデル素子がほとんど基板から除去されなかったことが理解される。そのため、ニッケルブロックは、基板上の電極パターン７０１，７０４に強固に結合したことが理解される。【００９６】
仮に、ニッケルブロックと電極パターン７０１，７０４とが電気的に接合していないとすると、選択された２個のニッケルブロック素子の間にプローブを介して電圧を印加しても電流がほとんど流れず、その抵抗値は絶縁体の抵抗値と同じになると予想される。【００９７】
しかし、測定された抵抗値は約１オームであったことから、ニッケルブロックと電極パターン７０１，７０４とは電気的に接合しているといえる。【００９８】
一方、ニッケルブロック配置実験（２）では、Ｎ／Ｎ0は０．１であった。【００９９】
ニッケルブロック配置実験（２）でも、ニッケルブロック配置実験（１）と同様、選択された２つのニッケルブロックの抵抗値を測定した。測定された抵抗値は、約１Ｋオームであった。【０１００】
Ｎ／Ｎ0は０．１であったことから、ニッケルブロックは基板に強固に結合していないため、エタノール中での洗浄によって、ニッケルブロックが基板から外れたと理解される。抵抗値がニッケルブロック配置実験（１）と比較して３桁程度大きくなったことから、ニッケルブロックと電極パターン７０１，７０４とが電気的に接合されていないことが理解される。【０１０１】
これらの結果から、本発明の方法によって、ニッケルブロックが基板上に配置され、電気的にも接合できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
電子素子を基板上の電極上に配置して電気的に接合する本発明の方法は、電子素子としてトランジスタや発光素子を用いれば、ディスプレイ用のトランジスタや発光素子の製造に使用できる。
【図１】
2010061518.tif 000003
【図２】
2010061518.tif 000004
【図３】
2010061518.tif 000005
【図４】
2010061518.tif 000006
【図５】
2010061518.tif 000007
【図６】
2010061518.tif 000008
【図７】
2010061518.tif 000009
【図８】
2010061518.tif 000010
【図９】
2010061518.tif 000011
【図１０】
2010061518.tif 000012
【図１１】
2010061518.tif 000013
【図１２】
2010061518.tif 000014
【図１３】
2010061518.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子素子を基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マトリクス状に複数の画素が配置されたアクティブ型液晶表示素子および有機エレクトロルミネッセンス表示素子は、ガラス基板上に形成されている。それらの画素は、それぞれ、近傍に配置されたトランジスタによって制御される。
【０００３】
現在の技術では、結晶半導体のトランジスタをガラス基板上に形成することができない。そのため、画素を制御する薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンやポリシリコン薄膜上に形成される。薄膜トランジスタは、大面積の基板上に安価に作製できるという長所があるが、結晶シリコンに比べて移動度が小さく、高速動作ができないという短所がある。
【０００４】
この短所を解決するために、本発明者は、単結晶シリコンウェハ上に多数のトランジスタを予め作製した後、これらのトランジスタをシリコンウェハから切り出して液体に分散し、その液体を基板上に展開することによって、基板上にトランジスタに配置する方法を提案した（特許文献１）。この方法によれば、結晶シリコンから構成される高性能なトランジスタをガラス基板上に形成することが可能となる。
【０００５】
特許文献１に記載された方法は、図８Ａおよび図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａおよび図１１Ｂ、図１２Ａ〜図１２Ｄに示されている。
【０００６】
図８Ａおよび図８Ｂ、図９Ａおよび図９Ｂ、図１０Ａ〜図１０Ｃ、図１１Ａおよび図１１Ｂは、特許文献１に記載された方法の各工程を順に示している。図８Ｂは図８ＡのＩ−Ｉ線断面図である。図９Ｂは図９ＡのII−II線断面図である。図１０Ｂおよび図１０Ｃは、同じ領域における時間経過を示した図１０ＡのIII-III線断面図であり、図１０Ｂの状態が時間経過とともに図１０Ｃの状態になることを示す。図１１Ｂは図１１ＡのIV-IV線断面図である。
【０００７】
図１２Ａは、配置されるトランジスタ８１０の模式図である。図１２Ｂは、図１２Ａで示すトランジスタ８１０の裏側から見た模式図である。図１２Ｃは、基板に形成される親水性領域８０２の詳細模式図である。図１２Ｄは、トランジスタ８１０が親水性領域８０２に配置された状態を示す模式図である。
【０００８】
図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、まず、基板８０１の表面に、撥水性領域８０３に囲まれた複数の親水性領域８０２がマトリクス状に形成される。撥水性領域８０３を形成するには、例えば、ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3のようなフッ化炭素鎖、またはＣＨ3（ＣＨ2）17ＳｉＣｌ3のような炭化水素鎖を有するシランカップリング剤により、撥水性にしたい領域を化学修飾すればよい。特許文献１の記載事項により、当業者は、撥水性にしたい領域のみをシランカップリング剤で化学修飾することができる。
【０００９】
図１２Ｃに示されるように、親水性領域８０２の内部およびその周辺には、第１電極９０６、第２電極９０７、および第３電極９０８が形成されている。第１電極９０６のうち、親水性領域８０２の内部に含まれる部分の表面は親水性である。この部分を、親水性第１電極９０６ｂと言う。第１電極９０６のうち、親水性領域８０２の外部に位置する表面は撥水性である。この部分を、撥水性第１電極９０６ａという。同様に、第２電極９０７は撥水性第２電極９０７ａおよび親水性第２電極９０７ｂで構成され、第３電極９０８は撥水性第３電極９０８ａおよび親水性第３電極９０８ｂで構成されている。
【００１０】
親水性領域８０２を形成するには、親水性の金属または親水性の基板を用いればよい。親水性の金属としては、ニッケル、アルミ、銅等を挙げることができる。親水性の基板としては、ガラス基板、表面に酸化膜が形成されたシリコン基板、ナイロン樹脂基板等を挙げることができる。また、金属または基板を酸素プラズマまたはオゾンに曝すことにより、これらの表面を親水性にすることができる。
【００１１】
次に、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、第１スキージ８０４を基板８０１に対して矢印８０７の方向に相対的に移動させることにより、水８０５を基板８０１上に塗布する。これにより、親水性領域８０２に水が配置される。図中、８０６は、親水性領域８０２に配置された水を示す。
【００１２】
その後、図１０Ａ〜図１０Ｃで示すように、親水性領域８０２に配置された水８０６が揮発する前に、第２スキージ８０８を基板８０１に対して矢印８１３の方向に相対的に移動させることにより、トランジスタ分散液８０９を塗布する。トランジスタ分散液８０９には、複数のトランジスタ８１０がジクロロブタン８１１に分散されている。
【００１３】
ここで、トランジスタ８１０に関して詳細に説明する。
【００１４】
図１２Ａに示されるように、トランジスタ８１０は直方体である。最も面積が大きい面の１つにゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４が形成されている。これらの電極９０２〜９０４が形成された面を、電極面９０１と言う。なお、一般的なトランジスタと同様、ソース電極９０３とドレイン電極９０４とは同一機能を有する。すなわち、ソース電極９０３がドレイン電極として、ドレイン電極９０４がソース電極として用いられてもよい。
【００１５】
電極面９０１の形状および大きさは、図１２Ｃに示す親水性領域８０２の形状および大きさと同一である。親水性第１電極９０６ｂ、親水性第２電極９０７ｂおよび親水性第３電極９０８ｂの形状および大きさは、それぞれ、ゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４と同一である。なお、これらの電極の材料としては、パラジウムまたはニッケルが好ましい。最表面がパラジウムまたはニッケルである積層構造を有する電極も用いられ得る。
【００１６】
トランジスタ８１０の表面は、１−クロロエチルトリクロロシランで予め化学修飾されている。
【００１７】
このような複数のトランジスタ８１０がジクロロブタン８１１に分散されたトランジスタ分散液８０９を基板８０１上に塗布すると、図１０Ｂおよび図１０Ｃに示されるように、トランジスタ８１０はジクロロブタン８１１から水８０６に移動する。なお、図１０Ｃ中、８１２は、水８０６中に移動したトランジスタを示している。これは、水８０６とジクロロブタン８１１とは相溶性が無く、トランジスタ８１０表面が１−クロロエチルトリクロロシランで化学修飾されているためである。すなわち、この化学修飾により、水８０６に対するトランジスタ８１０の濡れ性は、ジクロロブタン８１１に対する濡れ性よりも高い。よって、トランジスタ８１０は、濡れ性が低いジクロロブタン８１１から濡れ性が高い水８０６に向けて移動する。なお、水８０６とジクロロブタン８１１とは相溶性が無いため、水８０６上にジクロロブタン８１１が塗布されても、水８０６はそこに安定に留まる。
【００１８】
トランジスタ８１０が水８０６へ移動する際には、電極面９０１が親水性領域８０２に向き合う場合と、電極面９０１の裏側の面９０５が親水性領域８０２に向き合う場合の２通りが存在する。電極面９０１が親水性領域８０２に向き合う場合は、ゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４は、それぞれ、親水性第１電極９０６ｂ、親水性第２電極９０７ｂおよび親水性第３電極９０８ｂと接触する。このようにして、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４は、基板８０１に設けられている親水性電極９０６ｂ〜９０８ｂに物理的に接触することにより、電気的に接合される。なお、電極９０１の裏側の面９０５が親水性領域８０２に向き合う場合は、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４と基板８０１に設けられた電極９０６〜９０８とをそれぞれ接続する工程を、別途設けることになる。
【００１９】
その後、水８０６を揮発させることによって、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、親水性領域８０２にトランジスタ８１４が配置される。なお、図中、８１４は、親水性領域８０２に配置されたトランジスタを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特許第４１４９５０７号公報（特に図３４、図３６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献１に記載されている従来の方法では、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４と、基板８０１に設けられた親水性電極９０６ｂ〜９０８ｂとの間の電気的な接合を、これらの電極間の物理的接触によって行っていた。
【００２２】
しかし、この方法では、トランジスタ８１０の電極９０２〜９０４と、基板８０１に設けられた親水性電極９０６ｂ〜９０８ｂとの間に少しでも隙間があると、これらの電極は電気的に接合されない。そのため、これらの電極の平滑度の管理や、これらの電極間にごみが入らないようにトランジスタ分散液中のゴミの管理等を厳重にする必要があり、歩留まり高くトランジスタを配置することが難しいという課題があった。
【００２３】
本発明の目的は、トランジスタに代表される電子素子を、基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する際に、電子素子の電極と基板上の電極との間を確実に電気的に接合する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、電子素子を基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する方法であって、前記方法は、以下の予備工程および工程１〜４を包含する：
撥水性領域に囲まれた親水性領域が表面に形成された基板を用意する予備工程（ここで、前記親水性領域には親水性電極が配置されている。）、
金属化合物が水に分散している無電解めっき液を前記基板上に塗布し、前記親水性領域に前記無電解めっき液を配置する工程１、
電子素子が第１液体に分散された電子素子分散液を前記基板上に塗布し、前記電子素子を前記第１液体から前記無電解めっき液に移動させる工程２（ここで、前記電子素子は素子電極を有し、かつ前記素子電極は、前記親水性電極と接触するように、前記親水性電極に対応する位置に設けられている。前記親水性電極と前記素子電極とは接触される。前記電子素子の表面は親水性を有している。前記第１液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤である。前記電子素子が有する複数の面のうち前記親水性領域に接合する面の形状および大きさが、前記親水性領域の形状および大きさと同じである。）、
前記無電解めっき液に含まれる全ての水が揮発してなくなる前に、前記基板の表面を第２液体によって被覆し、前記親水性電極と前記素子電極との間でめっき反応を生じさせ、前記親水性電極と前記素子電極とを電気的に接合する工程３（ここで、前記第２液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤である。）、
前記基板から前記第２液体を除去する工程４。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の方法によれば、電子素子において基板と向き合う面に形成された電極と、基板上に形成された電極との間で、電気的接合を確実に行うことができる。これにより、複数個の電子素子を配置したデバイスを、歩留まり高く作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の実施の形態における電子素子の配置方法の各工程を示す模式図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施の形態の方法で配置するトランジスタの模式図であり、図２Ｃは、基板に設けられた親水性領域およびその近傍を示した模式図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の実施の形態の方法で親水領域に配置されたトランジスタおよび基板の断面を示した模式図であり、図３Ｃは、図３Ｂに示すＸ部を拡大した模式図である。
【図４】本発明の実施例において、電子素子を配置する方法を示した模式図である。
【図５】図５Ａは、本発明の実施例で用いる第１スキージを示した模式図であり、図５Ｂは、図５Ａの第１スキージをＡ方向から見た模式図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の実施例において、電子素子としてニッケルブロックを配置するために用いた装置の模式図である。
【図７】図７Ａは、本発明の実施例において、電子素子としてニッケルブロックを配置した基板を示す模式図であり、図７Ｂは、図７Ａの基板に設けられたテスト用の電極パターンを示す模式図である。
【図８】図８Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図８Ｂは、図８ＡのＩ−Ｉ線断面図である。
【図９】図９Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図９Ｂは、図９ＡのII-II線断面図である。
【図１０】図１０Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図１０Ｂおよび図１０Ｃは、図１０ＡのIII-III線断面図である。
【図１１】図１１Ａは、トランジスタを配置する従来の方法の一工程を示した模式図であり、図１１Ｂは、図１１ＡのIV-IV線断面図である。
【図１２】図１２Ａおよび図１２Ｂは、従来の方法で配置するトランジスタの模式図であり、図１２Ｃは、基板に設けられた親水性領域およびその近傍を示した模式図であり、図１２Ｄは、トランジスタが親水性領域に配置された状態を示す模式図である。
【図１３】図１３Ａ〜図１３Ｄは、本発明の実施の形態における電子素子分散液（トランジスタ分散液）の調製方法の各工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明で用いる図では、理解を容易にするためにハッチングを省略する場合がある。また、以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
【００２８】
図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の予備工程および工程１〜４の一例を示す。
【００２９】
図２Ａは、本発明の方法により配置される電子素子の模式図である。本実施の形態では、電子素子としてトランジスタ１１０を用いる。トランジスタ１１０は、素子電極として、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４を電極面２０１に具備している。図２Ｂには、トランジスタ１１０において、電極面２０１の裏側の面２０５が示されている。トランジスタ１１０は、図１２Ａに示したトランジスタ８１０と同一の構成を有しており、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４は、ゲート電極９０２、ソース電極９０３およびドレイン電極９０４と、それぞれ対応している。従って、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３０】
（予備工程）
図１Ａで示すように、表面に、撥水性領域１０３に囲まれた親水性領域１０２がマトリクス状に形成された基板１０１を用意する。基板１０１は、図８Ａおよび図８Ｂを参照しながら説明した、従来の方法で使用する基板８０１と同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。なお、親水性領域１０２および撥水性領域１０３は、親水性領域８０２および撥水性領域８０３に、それぞれ対応している。
【００３１】
本明細書において、表面が「撥水性」であるとは、この表面における純水の静的接触角が９０度以上の場合をいう。また、表面が「親水性」であるとは、この表面における純水の静的接触角が９０度未満である場合をいう。
【００３２】
図２Ｃは、基板の表面に形成される親水性領域１０２の詳細模式図である。これは、図１２Ｃを参照しながら説明した、従来の方法における親水性領域８０２に関する説明と同一である。親水性領域１０２の内部およびその周辺に、第１電極２０６、第２電極２０７および第３電極２０８を具備している。第１電極２０６、第２電極２０７および第３電極２０８は、図１２Ｃを参照しながら説明した第１電極９０６、第２電極９０７および第３電極９０８とそれぞれ同一である。撥水性第１電極２０６ａおよび親水性第１電極２０６ｂは、それぞれ、撥水性第１電極９０６ａおよび親水性第１電極９０６ｂに対応する。撥水性第２電極２０７ａおよび親水性第２電極２０７ｂは、それぞれ、撥水性第２電極９０７ａおよび親水性第２電極９０７ｂに対応する。撥水性第３電極２０８ａおよび親水性第３電極２０８ｂは、それぞれ、撥水性第３電極９０８ａおよび親水性第３電極９０８ｂに対応する。従って、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３３】
（工程１）
工程１では、図１Ｂに示すように、第１スキージ１０４を基板１０１に対して矢印１０７の方向に移動させることによって、無電解めっき液１０５を基板１０１上に塗布する。これにより、親水性領域１０２に無電解めっき液１０６が配置される。なお、図中、１０５は親水性領域１０２に配置される前の無電解めっき液を示し、１０６は親水性領域１０２に配置された状態の無電解めっき液を示す。
【００３４】
無電解めっき液１０５には、例えば、ニッケル、コバルト、パラジウム、銅、銀、金、白金、錫等の金属の化合物が水に分散している。トランジスタ１１０の電極２０２〜２０４（図２Ａ参照）と基板１０１上の親水性電極２０６ｂ〜２０８ｂ（図２Ｃ参照）との間の電気的接合を強固に接合するためには、ニッケルや銅の無電解めっき液を用いることが好ましい。
【００３５】
（工程２）
工程２では、図１Ｃで示すように、親水性領域１０２に配置された無電解めっき液１０６に含まれる水が揮発する前に、第２スキージ１０８を基板１０１に対して矢印１１３の方向に移動させることによって、トランジスタ分散液（電子素子分散液）１０９を基板１０１上に塗布する。無電解めっき液１０６に含まれる水が揮発した後にトランジスタ分散液１０９を塗布しても、トランジスタ１１０の電極２０２〜２０４と基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの間が電気的に接合されない。
【００３６】
トランジスタ分散液１０９は、トランジスタ１１０および第１液体１１１から構成されている。ここで、第１液体１１１は、無電解めっき液１０６と相溶性の無い有機溶剤である。このような有機溶剤としては、塩素を含む有機溶剤が好ましい。塩素を含む有機溶剤としては、例えば、クロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、ジクロロペンタン等を挙げることができる。
【００３７】
トランジスタ分散液１０９は、特許文献１と同じ方法であらかじめ作製することができるが、図１３Ａ〜図１３Ｄを参照しながら説明する。
【００３８】
図１３Ａで示すように、基板１１０１上に、犠牲層１１０２を介してトランジスタ１１０を形成する。トランジスタ１１０は、特許文献１と同じ方法で作製できる。
【００３９】
次に、図１３Ｂで示すように、この基板１１０１を、容器１１０３中の、０．０１〜０．１ｖｏｌ％の化学修飾剤が溶解した有機溶剤１１０４に３０分〜１時間程度浸漬する。これにより、トランジスタ１１０の表面が親水性になるように化学修飾される。この条件で化学修飾することによって、金属イオンが通過可能なピンホールが多数存在するシランカップリング剤の単分子膜またはポリマー膜がトランジスタ１１０の表面に形成されることが、本発明者の経験から分かっている。化学修飾剤としては、１−クロロエチルトリクロロシラン、２−クロロエチルトリクロロシランを挙げることができる。
【００４０】
その後、容器１１０５中の、犠牲層のエッチング液１１０６に、この基板１１０１を浸漬し、犠牲層１１０２を除去する。これにより、図１３Ｃに示すように、トランジスタ１１０がエッチング液１１０６中に分散する。
【００４１】
最後に、エッチング液１１０６を、例えば、孔径１μｍ程度のテフロン（登録商標）フィルターでろ過して、表面が化学修飾されたトランジスタ１１０を回収する。そして、図１３Ｄに示すように、回収したトランジスタ１１０を容器１１０７中の第１液体１１１に分散させる。
【００４２】
このようにして化学修飾されたトランジスタ１１０の電極面２０１（図２Ａ参照）は、第１液体１１１よりも無電解めっき液１０６に対して高い濡れ性を有する。
【００４３】
この濡れ性の相違により、無電解めっき液１０６に近づいたトランジスタ１１０は第１液体１１１から電解めっき液１０６に移動する。
【００４４】
図３Ａは、無電解めっき液１０６に移動した後のトランジスタ１１２と、基板１０１との断面模式図である。トランジスタ１１２の一部が無電解めっき液１０６に接触している。
【００４５】
図３Ｂは、トランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの近傍の拡大図である。この図で示すように、無電解めっき液１０６に移動したトランジスタ１１２では、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４は、それぞれ、基板１０１上の親水性第１電極２０６ｂ、親水性第２電極２０７ｂおよび親水性第３電極２０８ｂに、それぞれ接触する。
【００４６】
図１Ｄは、図１Ｃに示す工程によって、第２スキージ１０８でトランジスタ分散液１０９を基板１０１全体に塗布し、トランジスタ１１２が親水性領域１０２に配置された後の模式図である。
【００４７】
（工程３）
工程３では、図１Ｅで示すように、無電解めっき液１０６中の水が揮発してなくなる前に、基板１０１を、容器１１５中の第２液体１１４に浸漬する。図１Ｅでは、第２液体１１４に基板１０１の全体を浸漬しているが、第２液体１１４により基板１０１の表面を被覆してもよい。本実施の形態では、工程３における「被覆」の一態様として「浸漬」を例に挙げている。
【００４８】
第２液体１１４は、無電解めっき液１０６と相溶性の無い有機溶剤である。これにより、第２液体１１４に基板１０１が浸漬されても、無電解めっき液１０６は親水性領域１０２上に安定に留まる。
【００４９】
第２液体１１４は、水に不溶であることが好ましい。具体的には、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、フッ化炭素鎖を有する溶媒等を挙げることができる。
【００５０】
第２液体１１４中で、トランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの間で、めっき反応が起こる。なお、上述したように、トランジスタ１１２の表面に形成したシランカップリング剤からなる膜には、金属イオンが通過できるピンホールが多数存在する。従って、めっき反応によって、トランジスタ１１２に形成されている電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの間で、金属が析出する。無電解めっき液１０６は第２液体１１４に被覆されているので、無電解めっき液１０６中の水が揮発しない。従って、無電解めっき液１０６の状態（含まれる水の量および金属化合物の濃度等）を大きく変化させることなく、金属を析出させるめっき反応の時間を十分に確保することができる。これにより、トランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と、基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとの間に、金属膜を形成することができるので、電極間の電気的な接合が可能となる。
【００５１】
この結果、ゲート電極２０２、ソース電極２０３およびドレイン電極２０４は、それぞれ、親水性第１電極２０６ｂ、親水性第２電極２０７ｂおよび親水性第３電極２０８ｂと電気的に接合する。
【００５２】
基板１０１を第２液体１１４に浸漬する（または被覆する）時間は、無電解めっき液１０６に含まれる金属が全て析出するのに必要な時間よりも、長い時間であることが好ましい。
【００５３】
めっき反応が室温で起こりにくい場合は、加熱装置１１７で容器１１５を加熱すればよい。
【００５４】
めっき反応によって金属が析出してトランジスタ１１２の電極２０２〜２０４と基板１０１上の電極２０６ｂ〜２０８ｂとが電気的に接合される詳細な過程はよく分かっていないが、本発明者は、以下のような過程を経てめっき反応が進行するものと推測している。
【００５５】
図３Ｃは、ゲート電極２０２および親水性第１電極２０６ｂの近傍Ｘ部（図３Ｂ参照）の断面模式図である。図３Ｃに示すように、ゲート電極２０２と基板１０１上の親水性電極２０６ｂとは物理的に接触している。しかし、ゲート電極２０２の表面および基板１０１上の親水性電極２０６ｂの表面には、いずれも凹凸があるので、これらの電極２０２，２０６ｂの間に無電解めっき液１０６が存在する。そして、これら電極間でめっき反応が起こり、電極２０２，２０６ｂが電気的に接合する。他の電極間の接合についても同様である。
【００５６】
（工程４）
工程４では、図１Ｆで示すように、基板１０１を第２液体１１４から取り出す。基板１０１を第２液体１１４が被覆している場合には、基板１０１から第２液体１１４を除去すればよい。工程３でのめっき反応に供しなかった残余の無電解めっき液１０６は、この工程４で第２液体１１４を除去する際に、第２液体１１４と共に基板１０１から除去される。この工程４では、「除去」の一態様として「取り出し」を例に挙げている。
【００５７】
上記の説明では、電子素子としてトランジスタを例に挙げて説明したが、これに限定されないことは言うまでもない。本明細書で用いられる用語「電子素子」とは、トランジスタの他、発光素子、ダイオード、コンデンサ、抵抗、光センサ等、電気的な入出力信号を出す素子を意味する。
【００５８】
上記の説明では、トランジスタの形状は直方体であり、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、トランジスタ１１０が有する６面のうち親水性領域１０２に接合する電極面２０１が長方形であり、かつ各親水性領域１０２も長方形であるとして説明した。これを一般化すれば、本発明においては、電子素子が有する複数の面のうち、親水性領域１０２に接触する面の形状および大きさが、親水性領域１０２の形状および大きさと同じであればよい。
【００５９】
本明細書において用いられる語句「形状が同一」とは、電子素子が有する複数の面のうち、親水性領域１０２に接触する面の形状と、親水性領域１０２の形状とが、数学的概念における合同または相似関係にあることを言う。
【００６０】
本明細書において用いられる語句「大きさが同一」とは、電子素子が有する複数の面のうち、親水性領域１０２に接触する面の面積Ｓ１、そして親水性領域１０２の面積Ｓ２とする場合、Ｓ２／Ｓ１の値が０．６４以上１．４４以下であることを言う。本発明者の経験上、この値が０．６４未満であると、親水性領域１０２に配置される無電解めっき液の量が少なすぎるために親水性領域１０２に電子素子１１０が配置されない傾向がある。一方、この値が１．４４を超えると、１つの親水性領域１０２に複数個の電子素子１１０が配置されることになり、好ましくない。
【００６１】
以下、具体的な実施例を示す。この実施例は例示の目的にのみ用いられる。
【実施例】
【００６２】
（電子素子のモデル作製方法）
本実施例では、電子素子のモデルとして、１００μｍ×１００μｍ×３０μｍのニッケルブロックを用いた。
【００６３】
６インチのシリコンウェハに、電子ビーム蒸着法により厚さ２００ｎｍのアルミニウムを形成した。その上に、一辺が１００μｍの正方形の孔が２０μｍ間隔で格子状に配列した、厚さ５０μｍのレジスト膜からなるパターンを形成した。次に、電解めっき法により、正方形の孔をニッケルで埋めた。
【００６４】
レジスト膜を剥離した後、基板上のニッケルめっき膜を機械研磨して、ニッケル膜の厚さを３０μｍ、表面の平均粗さを０．３μｍにした。基板を熱リン酸溶液が入った容器に入れ、アルミニウムを除去することによりシリコンウェハを取り外すと共に、１００μｍ×１００μｍ×３０μｍのニッケルブロックが分散している熱リン酸分散液を得た。次に、この分散液を孔径１０μｍのテフロン（登録商標）フィルターでろ過して、テフロン（登録商標）フィルター上にニッケルブロックを捕捉した。
【００６５】
（ニッケルブロック分散液の作製方法）
ニッケルブロックを捕捉したフィルターを窒素雰囲気で一晩乾燥した。その後、１−クロルエチルトリクロロシランが０．０１ｖｏｌ％溶解した１、４−ジクロロブタンが入った容器に、ニッケルブロックを捕捉したフィルターを入れ、１時間放置した。容器は、ふた付の密閉式容器であった。ここまでの操作は、乾燥窒素雰囲気で満たされたグローブボックス内で行った。
【００６６】
次に、容器をグローブボックスから取り出し、超音波洗浄機に入れ、テフロン（登録商標）フィルターに超音波を当てた。これにより、１−クロロエチルトリクロロシランで化学修飾されたニッケルブロックがテフロン（登録商標）フィルターから外れて、溶液内に分散した。
【００６７】
次に、容器を再びグローブボックス内に入れ、テフロン（登録商標）フィルターを容器から取り出した。容器内の液体を、別途用意した孔径１０μｍのテフロン（登録商標）フィルターでろ過した後、このテフロン（登録商標）フィルターを１，４−ジクロロブタンで洗浄した。これにより、化学修飾されたニッケルブロックがテフロン（登録商標）フィルターに捕捉された。
【００６８】
次に、テフロン（登録商標）フィルターを１、４−ジクロロブタン溶液が入った容器に入れた。そして、容器をグローブボックスから取り出し、容器を超音波洗浄機に入れてテフロン（登録商標）フィルターに超音波を当てた。これにより、テフロン（登録商標）フィルターに捕捉されていた化学修飾されたニッケルブロックは、溶液内に分散した。
【００６９】
（無電解めっき液）
無電解めっき液として、銅の無電解めっき液を用いた。以下にめっき液の組成を示す。
【００７０】
硫酸銅  ０．９６ｇ
ロッシェル塩  ７．５ｇ
ホルムアルデヒド（３７ｗｔ％がメタノールに溶解）  ３ｍＬ
水酸化ナトリウム  ２．１ｇ
水  ３００ｍＬ
【００７１】
（基板の作製方法）
基板として、片面に窒化シリコン膜が２００ｎｍ形成された、直径４インチ、厚さ６００μｍのシリコンウェハを用いた。
【００７２】
この基板に、フォトリソグラフィー法で、一辺が１００μｍの正方形状の孔が１００μｍ間隔で格子状に並んだレジスト膜を形成した。基板の中心部分には、後述するように、テスト用の金属電極を作製するためのレジストパターンを形成した。
【００７３】
次に、電子ビーム蒸着法で、厚さ１０ｎｍのチタン膜、および、厚さ１００ｎｍのパラジウム膜を順に基板上に積層した。次に、基板上からレジストを除去した。この結果、基板上には、一辺が１００μｍの正方形のパラジウムからなる電極が、間隔１００μｍで格子状に配置された。
【００７４】
図７Ａに、形成した金属電極のパターンの模式図を示す。基板１０１には、１００μｍ×１００μｍの電極パターン７０１と、テスト用の電極パターン７０２とが形成されている。図７Ｂに示すように、一辺が１００μｍの正方形の複数個の電極パターン７０４が、幅２０μｍの金属線７０３を介して横一列につながっていることにより、テスト用の電極パターン７０２が形成されている。
【００７５】
１ｖｏｌ％のパーフルオロオクチルエチルトリクロロシラン（ＣＦ3（ＣＦ2）7Ｃ2Ｈ4ＳｉＣｌ3）が溶解したパーフルオロオクタンに基板を２時間浸漬後、取り出し、パーフルオロオクタン中で揺動しながら洗浄した。これらの操作は、乾燥窒素雰囲気で満たされたグローブボックス中で行った。
【００７６】
次に、基板１０１にフォトマスクを密着させ、真空紫外光を照射した。ここで、フォトマスクのパターンと基板１０１との位置関係は、テスト用の電極パターン７０２を含めて、一辺が１００μｍである正方形の電極パターン７０１，７０４にのみ真空紫外光が当たるようにした。
【００７７】
これらの結果、親水性を有する正方形の電極パターン７０１，７０４、およびそれを取り囲む撥水性領域が基板１０１上に形成された。
【００７８】
（ニッケルブロックの配置実験（１））
図６Ａ〜図６Ｄは、ニッケルブロックを配置するために本実施例で用いた装置の断面模式図である。容器１１５の形状は円筒状で、直径４０ｃｍ、高さ３０ｃｍであった。この容器１１５に、第２液体１１４としてｎ−ヘキサデカンを入れた。入れたｎ−ヘキサデカン液面は、容器１１５の底から２０ｃｍとした。
【００７９】
図６Ａで示すように、治具６０１を用いて、基板１０１の面が水平方向から４５度傾くように、容器１１５の斜め上に基板１０１を配置した。治具６０１は駆動装置（図示せず）に連結した。基板１０１上には、第１スキージ１０４と第２スキージ１０８を、治具６０２で固定した。
【００８０】
図５Ａは第１スキージ１０４の平面図であり、図５Ｂは図５Ａのスキージ１０４をＡ方向から見た図である。図５Ａおよび図５Ｂで示すように、本実施例で用いた第１スキージ１０４は、幅１ｍｍのスリット４０１を有する、幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚さ３ｍｍのステンレスの板から形成されている。
【００８１】
また、第２スキージ１０８として、幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス板１０５を用いた。
【００８２】
図４は、基板１０１、第１スキージ１０４、第２スキージ１０８の位置関係を示した模式図である。第１スキージ１０４および第２スキージ１０８は、共に、基板１０１に対して、矢印４０２の方向に相対的に移動させた。
【００８３】
第１スキージ１０４と第２スキージ１０８を１ｍｍ間隔に保ち、基板１０１から０．２ｍｍ上方に、治具６０２を用いて配置した。
【００８４】
そして、ピペットを用いて、銅の無電解めっき液１０５をスリット４０１に入れ、第１スキージ１０４と基板１０１の間に無電解めっき液１０５の液膜を形成した。同様に、ピペットを用いて、第２スキージ１０８と基板１０１との間に、電子素子分散液に相当するニッケルブロック分散液１０９の液膜を形成した。
【００８５】
そして、図６Ｂで示すように、同装置によって治具６０１を動かし、二つのスキージ１０４，１０８と基板１０１の表面との距離、および、基板１０１の傾きを保った状態で、基板１０１全体をｎ−ヘキサデカン１１４に浸漬した。スキージ１０４，１０８と基板１０１との相対移動速度は、１０ｃｍ／ｓとした。
【００８６】
この操作により、無電解めっき液１０５とニッケルブロック分散液１０９とを塗布された基板１０１を、第２液体１１４（ｎ−ヘキサデカン）に浸漬することができた（図６Ｃ参照）。
【００８７】
そして、基板１０１をｎ−ヘキサデカン中で１２時間放置した後、ここから取り出した（図６Ｄ参照）。そして、基板１０１上の任意の領域を選び、そこに配置されたモデル素子の数を数え、この数をＮ0とした。次に、基板１０１をエタノールの満たされた容器内で揺動洗浄した後、容器から取り出し、洗浄前に観測した同一領域におけるモデル素子の数を数え、この数をＮとした。
【００８８】
（ニッケルブロックの配置実験（２））
比較実験として、基板をｎ-ヘキサデカンに浸漬する以外は、上記と同様の方法で、銅の無電解めっき液とモデル素子の分散液を塗布した。その後、大気中で１２時間放置した。
【００８９】
そして、基板上の任意の領域を選び、そこに配置されたモデル素子の数を数え、この数をＮ0とした。次に、基板をエタノールの満たされた容器内で揺動洗浄した後、容器から取り出し、洗浄前に観測した同一領域におけるモデル素子の数を数え、この数をＮとした。
【００９０】
（ニッケルブロック配置後の基板の評価）
ニッケルブロック配置実験（１）では、Ｎ／Ｎ0は０．９であった。
【００９１】
テスト用電極パターン７０４の上に配置された２個のニッケルブロックをモデル素子として選択した。
【００９２】
選択されたニッケルブロックの間隔は１ｍｍであり、これらの配置されている下部の一辺１００μｍの正方形のテスト用電極パターン７０４は幅２０μｍの金属線７０３で電気的につながっていた。
【００９３】
選択された２個のニッケルブロックにプローブをあて、その抵抗を測定した。測定された抵抗値は、約１オームであった。
【００９４】
これらの結果から、以下のことが分かる。
【００９５】
Ｎ／Ｎ0は０．９であったことから、基板をエタノール中で揺動洗浄しても、配置していたモデル素子がほとんど基板から除去されなかったことが理解される。そのため、ニッケルブロックは、基板上の電極パターン７０１，７０４に強固に結合したことが理解される。
【００９６】
仮に、ニッケルブロックと電極パターン７０１，７０４とが電気的に接合していないとすると、選択された２個のニッケルブロック素子の間にプローブを介して電圧を印加しても電流がほとんど流れず、その抵抗値は絶縁体の抵抗値と同じになると予想される。
【００９７】
しかし、測定された抵抗値は約１オームであったことから、ニッケルブロックと電極パターン７０１，７０４とは電気的に接合しているといえる。
【００９８】
一方、ニッケルブロック配置実験（２）では、Ｎ／Ｎ0は０．１であった。
【００９９】
ニッケルブロック配置実験（２）でも、ニッケルブロック配置実験（１）と同様、選択された２つのニッケルブロックの抵抗値を測定した。測定された抵抗値は、約１Ｋオームであった。
【０１００】
Ｎ／Ｎ0は０．１であったことから、ニッケルブロックは基板に強固に結合していないため、エタノール中での洗浄によって、ニッケルブロックが基板から外れたと理解される。抵抗値がニッケルブロック配置実験（１）と比較して３桁程度大きくなったことから、ニッケルブロックと電極パターン７０１，７０４とが電気的に接合されていないことが理解される。
【０１０１】
これらの結果から、本発明の方法によって、ニッケルブロックが基板上に配置され、電気的にも接合できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
電子素子を基板上の電極上に配置して電気的に接合する本発明の方法は、電子素子としてトランジスタや発光素子を用いれば、ディスプレイ用のトランジスタや発光素子の製造に使用できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子素子を基板上に形成された電極上に配置して電気的に接合する方法であって、
前記方法は、以下の予備工程および工程１〜４を包含する：
撥水性領域に囲まれた親水性領域が表面に形成された基板を用意する予備工程、
ここで、前記親水性領域には親水性電極が配置されており、
金属化合物が水に分散している無電解めっき液を前記基板上に塗布し、前記親水性領域に前記無電解めっき液を配置する工程１、
電子素子が第１液体に分散された電子素子分散液を前記基板上に塗布し、前記電子素子を前記第１液体から前記無電解めっき液に移動させる工程２、
ここで、前記電子素子は素子電極を有し、かつ前記素子電極は、前記親水性電極と接触するように、前記親水性電極に対応する位置に設けられており、
前記親水性電極と前記素子電極とが接触され、
前記電子素子の表面は親水性を有しており、
前記第１液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤であり、
前記電子素子が有する複数の面のうち前記親水性領域に接合する面の形状および大きさが、前記親水性領域の形状および大きさと同じであり、
前記無電解めっき液に含まれる全ての水が揮発してなくなる前に、前記基板の表面を第２液体によって被覆し、前記親水性電極と前記素子電極との間でめっき反応を生じさせ、前記親水性電極と前記素子電極とを電気的に接合する工程３、
ここで、前記第２液体は、前記無電解めっき液と相溶性の無い有機溶剤であり、
前記基板から前記第２液体を除去する工程４。
【請求項２】
前記工程３において、前記基板の表面を前記第２液体によって被覆する際に、前記基板を前記第２液体に浸漬する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程４において、前記第２液体に浸漬させた状態の前記基板を、前記第２液体から取り出すことによって、前記基板から前記第２液体を除去する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１液体が、塩素を含む有機溶剤である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記有機溶剤がクロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、またはジクロロペンタンである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第２液体が水に不溶である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２液体が、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、またはフッ化炭素鎖を有する溶媒である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１液体が塩素を含む有機溶剤であり、かつ前記第２液体が水に不溶である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記有機溶剤がクロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、またはジクロロペンタンである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２液体が、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、またはフッ化炭素鎖を有する溶媒である、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記有機溶剤がクロロホルム、クロロブタン、ジクロロブタン、クロロペンタン、またはジクロロペンタンであり、かつ前記第２液体が、炭素数が６〜１６のアルカン、アルキン、トルエン、キシレン、またはフッ化炭素鎖を有する溶媒である、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記電子素子の表面が、シランカップリング剤の単分子膜またはポリマー膜を具備している、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記単分子膜またはポリマー膜が複数のピンホールを具備している、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記シランカップリング剤が、１−クロロエチルトリクロロシランまたは２−クロロエチルトリクロロシランから構成されている、請求項１２に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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