(57)【要約】  本発明の実施形態は、電子インクの印刷に適した回路レイアウト、電子インクの印刷に及び従来の全面堆積及びフォトリソグラフィの組み合わせによって形成されるプリント回路、及び、電子インクを印刷適応形状を有する構造に印刷することによって回路を形成する方法に関する。レイアウトは、（１）プリント適応形状、及び、（２）レイアウトにおけるその他の特徴の方向と直交する方向又は平行な方向を有する特徴を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路の第１層に対する第１レイアウトと、
前記プリント回路の第２印刷層に対する第２レイアウトとを備えるプリント回路のレイアウトであって、
前記第１レイアウトは、前記プリント回路における第１構造のセットに対応する第１の複数の特徴によって構成され、前記第１の複数の特徴の各々は独立して、前記第１の複数の特徴における別の特徴の方向と直交する方向又は平行な方向を有する第１印刷適応形状を有し、
前記第２レイアウトは、前記プリント回路における印刷構造のセットに対応する第２の複数の特徴によって構成され、前記第２の複数の特徴の各々は独立して、前記第２の複数の特徴における別の特徴の方向及び前記第１の複数の特徴における各特徴の方向と直交する方向又は平行な方向を有する第２印刷適応形状を有し、
前記第２の複数の特徴の第１サブセット及び第２サブセットはそれぞれ、前記第１の複数の特徴の第１サブセット及び第２サブセットと重なり合っている、レイアウト。
【請求項２】
前記第１印刷適応形状及び前記第２印刷適応形状はそれぞれ、矩形、正方形、線、円及び楕円からなる群から独立して選択される請求項１に記載のレイアウト。
【請求項３】
前記第１の複数の特徴の各々は、長さ及び幅を有する矩形、正方形又は線によって構成され、
前記第１の複数の特徴の各々の前記長さ及び前記幅は、前記第１の複数の特徴におけるその他の特徴の前記長さ及び前記幅に対して、直交している又は平行である請求項２に記載のレイアウト。
【請求項４】
前記第２の複数の特徴の各々は、長さ及び幅を有する矩形又は線によって構成され、
前記第２の複数の特徴の各々の前記長さ及び前記幅は、前記第１の複数の特徴及び前記第２の複数の特徴におけるその他の特徴の前記長さ及び前記幅に対して、直交している又は平行である請求項３に記載のレイアウト。
【請求項５】
前記第１の複数の特徴の各々は、前記矩形又は前記正方形によって構成され、
前記第２の複数の特徴の各々は、直径を有する円、又は、最大長及び最大幅を有する楕円によって構成されている請求項３に記載のレイアウト。
【請求項６】
前記第１の複数の特徴の前記第１サブセットの特徴各々の前記長さ及び前記幅は、前記第２の複数の特徴の前記第１サブセットの特徴各々の前記直径及び前記最大幅の少なくとも一方よりも大きく、
前記第１の複数の特徴の前記第２サブセットの特徴各々の前記長さ及び前記幅は、前記第２の複数の特徴の前記第２サブセットの特徴各々の前記直径及び前記最大幅の少なくとも一方よりも大きい請求項５に記載のレイアウト。
【請求項７】
前記第２の複数の特徴の各々は、前記第１の複数の特徴の各々の幅よりも大きな長さ又は幅を有する請求項１に記載のレイアウト。
【請求項８】
前記第１の複数の特徴の各々は、第１最小長及び第１最小幅を有し、
前記第２の複数の特徴の各々は、前記第１最小長及び前記第１最小幅にそれぞれ等しい又はより大きい第２最小長及び第２最小幅を有する請求項７に記載のレイアウト。
【請求項９】
前記第１の複数の特徴は、第１最小特徴間距離を有し、
前記第２の複数の特徴は、前記第１最小特徴間距離に等しい又はより大きい第２特徴間距離を有する請求項８に記載のレイアウト。
【請求項１０】
前記第１最小長、前記第１最小幅、前記第１最小特徴間距離、前記第２最小長、前記第２最小幅及び前記第２特徴間距離の各々は、プリンタのグリッドと相関している請求項９に記載のレイアウト。
【請求項１１】
第１印刷適応形状からなるレイアウト形状をそれぞれ有する第１の複数の構造によって構成される第１層と、
第２印刷適応形状からなるレイアウト形状をそれぞれ有する第２の複数の構造によって構成される第２印刷層とを備えるプリント回路であって、
前記第１の複数の構造の各々は、前記第１の複数の構造における別の構造の方向と直交する方向又は平行な方向を有し、
前記第２の複数の構造の各々は、前記第２の複数の構造における別の構造の方向及び前記第１の複数の構造における各構造の方向と直交する方向又は平行な方向を有し、
前記第２の複数の構造の第１サブセット及び第２サブセットはそれぞれ、前記第１の複数の構造の第１サブセット及び第２サブセットと重なり合っている、プリント回路。
【請求項１２】
前記第１印刷適応形状及び前記第２印刷適応形状はそれぞれ、矩形、正方形、線、円及び楕円からなる群から独立して選択される請求項１１に記載のプリント回路。
【請求項１３】
前記第１の複数の構造の各々は、長さ及び幅を有する矩形、正方形又は線によって構成され、
前記第１の複数の構造の各々の前記長さ及び前記幅は、前記第１の複数の構造におけるその他の構造の前記長さ及び前記幅に対して、直交している又は平行である請求項１２に記載のプリント回路。
【請求項１４】
前記第１の複数の構造の各々は、前記矩形又は前記正方形によって構成され、
前記第２の複数の構造の各々は、直径を有する円、又は、最大長及び最大幅を有する楕円によって構成されている請求項１３に記載のプリント回路。
【請求項１５】
前記第１の複数の構造の前記第１サブセットの構造各々の長さ及び幅は、前記第２の複数の構造の前記第１サブセットの構造各々の直径及び最大幅の少なくとも一方よりも大きく、
前記第１の複数の構造の前記第２サブセットの構造各々の長さ及び幅は、前記第２の複数の構造の前記第２サブセットの構造各々の直径及び最大幅の少なくとも一方よりも大きい請求項１１に記載のプリント回路。
【請求項１６】
前記第１の複数の構造の各々は、第１最小長及び第１最小幅を有し、
前記第１の複数の構造は、第１最小構造間距離を有し、
前記第２の複数の構造の各々は、前記第１最小長及び前記第１最小幅にそれぞれ等しい又はより大きい第２最小長及び第２最小幅を有し、
前記第２の複数の構造は、前記第１最小構造間距離に等しい又はより大きい第２構造間距離を有する請求項１５に記載のプリント回路。
【請求項１７】
前記第１最小長、前記第１最小幅、前記第１最小構造間距離、前記第２最小長、前記第２最小幅及び前記第２構造間距離の各々は、プリンタのグリッドと相関している請求項１６に記載のプリント回路。
【請求項１８】
前記構造の第１セットは、シリコン及びゲルマニウムの少なくとも一方の元素を含み、
前記構造の第２セットは、ＩＶＡ族元素及び金属の少なくとも一方を含む請求項１１に記載のプリント回路。
【請求項１９】
集積回路における１以上の層を印刷する方法であって、
第１印刷適応形状からなるレイアウト形状をそれぞれ有する第１の複数の構造によって構成される第１層を形成する段階と、
第２印刷適応形状からなるレイアウト形状をそれぞれ有する第２の複数の構造によって構成される第２層を印刷する段階とを備え、
前記第１の複数の構造の各々は、前記第１の複数の構造における別の構造の方向と直交する方向又は平行な方向を有し、
前記第２の複数の構造の各々は、前記第２の複数の構造における別の構造の方向及び前記第１の複数の構造における各構造の方向と直交する方向又は平行な方向を有し、
前記第２の複数の構造の第１サブセット及び第２サブセットはそれぞれ、前記第１の複数の構造の第１サブセット及び第２サブセットと重なり合っている、方法。
【請求項２０】
前記第１印刷適応形状及び前記第２印刷適応形状はそれぞれ、矩形、正方形、線、円及び楕円からなる群から独立して選択される請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の複数の構造の各々は、長さ及び幅を有する矩形、正方形又は線によって構成され、
前記第２の複数の構造の各々は、長さ及び幅を有する矩形又は線によって構成され、
前記第１の複数の構造の各々の前記長さ及び前記幅は、前記第１の複数の構造におけるその他の構造の前記長さ及び前記幅に対して、直交している又は平行であり、
前記第２の複数の構造の各々の前記長さ及び前記幅は、前記第１の複数の構造及び前記第２の複数の構造におけるその他の構造の前記長さ及び前記幅に対して、直交している又は平行である請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の複数の構造の各々は、前記矩形又は前記正方形によって構成され、
前記第２の複数の構造の各々は、直径を有する円又は最大長及び最大幅を有する楕円によって構成され、
前記第１の複数の構造の前記第１サブセットの構造各々の前記長さ及び前記幅は、前記第２の複数の構造の前記第１サブセットの構造各々の前記直径及び前記最大幅の少なくとも一方よりも大きく、
前記第１の複数の構造の前記第２サブセットの構造各々の前記長さ及び前記幅は、前記第２の複数の構造の前記第２サブセットの構造各々の前記直径及び前記最大幅の少なくとも一方よりも大きい請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の複数の構造の各々は、第１最小長及び第１最小幅を有し、
前記第１の複数の構造は、第１最小構造間距離を有し、
前記第２の複数の構造の各々は、前記第１最小長及び前記第１最小幅にそれぞれ等しい又はより大きい第２最小長及び第２最小幅を有し、
前記第２の複数の構造は、前記第１最小構造間距離に等しい又はより大きい第２構造間距離を有する請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１最小長、前記第１最小幅、前記第１最小構造間距離、前記第２最小長、前記第２最小幅及び前記第２構造間距離の各々は、プリンタのグリッドと相関している請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２層を印刷する段階は、１以上の半導体前駆体及び金属前駆体の少なくとも一方を、前記第１層上に印刷することを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１層を形成する段階は、電子インク合成物を基板に印刷することを含む請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンテッドエレクトロニクス（printed electronics）のためのレイアウト、これらレイアウトを組み込んだ又は基づいたプリント回路、及び、回路における構造を形成するべくこれらレイアウトを使用する方法に関する。プリント回路は、印刷された半導体、導体及び／又は誘電体構造、又は、周知の構造と組み合わせられたこれら構造を含む。プリント回路を形成する方法は、半導体、導体、誘電体及び／又はドーパントインクを、様々な基板及び／又は構造に、レイアウトに対応するパターンで印刷することを含む。
【０００２】
［優先権情報］
本願は、２００９年８月５日出願の米国仮特許出願６１／２３１，６４３号（代理人整理番号ＩＤＲ３１５１）及び２００９年１０月２８日出願の米国仮特許出願６１／２５５，８０４号（代理人整理番号ＩＤＲ３１２１）の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
プリント電子回路の製造においては、従来の回路フォトリソグラフィによって規定される回路とは必ずしも同じではない課題が生じる。第１に、印刷技術では、層間位置合わせの精度が相対的に低く、その結果、相対的に大きいオーバーレイ許容誤差となっている。第２に、印刷技術は、フォトリソグラフィと比較すると概して分解能が低いために、印刷技術によっては、非対称性分解能の制約（すなわち、一の方向における分解能が、別の方向における分解能と異なってしまう）が存在する。第３に、印刷技術では、ウィッキング（wicking）や、近くの／隣接するパターンの結合等の、隣接性及び形状に関連する効果を呈することがあり、理想的なパターン生成ができないという課題がある。
【０００４】
様々な印刷プロセスにおいて、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷等の技術を使用して、液状のインクが選択的に堆積される。プリンテッドエレクトロニクスでは、電子インク（例えば、ドープされた又はドープされていない半導体、導電性又は誘電体性構造又は膜を形成するためのインクに含まれる１以上の前躯体）を追加的に堆積することを利用して、電気的構造を生成する（例えば、電気的に機能する構造又は絶縁構造又は膜）ことにより、従来の半導体及び／又は集積回路製造における製造コストを低減する可能性を有する。印刷構造を形成するこの方法は、（１）前躯体材料を効率的に使用できる、（２）堆積及びパターニングの組み合わせを１つの印刷工程で実現できることから、費用効率が高くなると考えられる。ドープされた又はドープされていない導電体、半導体及び誘電体インクを使用して、電気的構造を形成することにより、集積回路及び集積回路内の構造の製造における、マスク、フォトリソグラフィ及びエッチング工程の数を減らす又は最小限にすることができると考えられる。
【０００５】
このように、集積回路及びディスプレイ製造産業では、インク技術を使用した電子デバイスの形成方法を開発することを目指す大きな動機が存在する。しかしながら、このような電子インクの印刷には、液体として表面に力学的拡散する可能性があることから、固有の課題が存在する。拡散は、インクの濡れ性及び蒸発性と関連していると考えられる。また、インクは、近くの／隣接するパターンの結合等の、隣接性及び形状に関連する効果を呈することがあり、意図したパターンから大幅にずれてしまい、致命的な欠陥となる場合がある。
【０００６】
一般的に、印刷法によって形成された構造の分解能、層間位置合わせ、及び、（角部分の鮮明さ、線の縁の粗さ等の観点における）パターン忠実度は、従来の光学的フォトリソグラフィ技術で形成されたものに比べて劣っている。しかしながら、印刷法には、良好な費用効率、及び、回路内の層間における円滑な遷移を可能とする滑らかな構造輪郭（尖った段部分に遭遇することなく、次に堆積される構造の段部分のより完全な及び／又は均一な被覆を提供する）といった望ましい利点が存在する。また、印刷技術には、時に、非対称分解能制限（例えば、１方向（例えば、ｘ軸方向）における分解能が、別の方向（例えば、ｙ軸方向）における分解能と異なっている）と共に、分解能が低いという課題がある。
【０００７】
加えて、パターン忠実性の点も、プリント回路における構造での課題である。例えば、従来の光学的リソグラフィでは、不規則な多角形のような形状をレイアウトすることは、特に問題でなかった。しかしながら、印刷技術の場合、インクの濡れ性及びウィッキング効果により、特にこのような形状は適さない。
【０００８】
図１には、半導体の島状部分１１−１６の第１レイアウト１０、及び、ゲート２１−２９の第２レイアウト２０のそれぞれが、不規則な形状（例えば、１２、１４、１６及び２２−２７）を含む、従来のレイアウト方法が示されている。これは、典型的なフォトリソグラフィ工程を使用した特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）設計に対する、一般的な方法及び／又は慣例である。印刷法では通常、フォトリソグラフィが達成できる最小寸法を達成することができず、不規則な形状及び／又は非平面的又は不均一な面に印刷されたインクは、液相の物理的な現象（例えば、拡散によって理想的な／目的のパターンからずれてしまう、下に位置する層の表面的特徴又は表面エネルギーに沿ったウィッキング、表面張力効果による水滴化等）による影響を受けることから、このような従来のレイアウトを使用して電子インクを印刷するのは難しい。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の実施形態は、プリント電子回路のレイアウト、レイアウトを使用した又は従ったプリント回路構造、及び、リソグラフィによって規定される電子構造と印刷される電子構造の組み合わせ、このようなレイアウト及び印刷構造を組み込んだ回路、及び、このようなレイアウトを使用して、半導体、導体、誘電体及び／又はドーパント構造を数多く存在する基板の１つの形成する方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、（例えば、導体、誘電体、若しくは、ドープされた又はドープされていない半導体の前駆体の１以上を含む）電子インク合成物を印刷することができるレイアウトに関する。基板に印刷された電子インクでは、複数の異なる現象（例えば、拡散（濡れ）及び弾き、ウィッキング、印刷ずれ、パターン近接効果、縁及び角部の効果、膜の表面的特徴／形態における不一致等）による、所定の印刷パターンからのずれが生じる傾向があり、現在のレイアウトでは、多くの場合、構造間の間隔を大きくし、基板に印刷された電子インクから構造を形成するための領域面積を大きくしている。
【００１０】
プリンテッドエレクトロニクスの適用では、構造寸法（例えば、線幅、厚み等）及び配置精度の制御レベルは、印刷方法によって大きく異なる。パターンのピッチ及び間隔が、印刷された電子インクの振る舞い及び傾向（例えば、拡散（濡れ）及び弾き、ウィッキング、印刷ずれ、パターン近接効果、縁及び角部の効果、膜の表面的特徴／形態における不一致等）を補償するように、レイアウトを設計することができる。このように、現在のレイアウト、回路、及び、このようなレイアウトを組み込んだ又は基づく回路の形成方法を、パターンを１以上のインクを使用して印刷する工程を含む製造プロセスの性能及び生産量を改善するのに使用してもよい。レイアウトは、印刷に適応した形状（例えば、ストライプ、矩形、楕円、円等）及び構成、又は、望ましい方向に沿った配列を有するパターンを組み込んでもよい。これは、従来のフォトリソグラフィでは必要ないが、印刷回路では、このように形状及び方向を選択することにより、相対的に再現性の高い特性を有する堅牢な印刷構造を実現することができる。例えば、（例えば、ポリシラン又はＡｇのような半導体又は金属前駆体を含むインク）のインクジェット印刷、又は、（Ｎ型又はＰ型ドーパントソースを含む誘電体前駆体の）スクリーン印刷において、印刷に適応した形状には、線、正方形、矩形、円及び楕円が含まれる。グラビア印刷の場合には、印刷に適応した形状として、矩形、正方形及び線（図２参照）が含まれる。
【００１１】
ある実施形態では、回路レイアウト（例えば、回路又は回路素子を形成することができるレイアウト）は、（フォト）リソグラフィによって規定された線、及び／又は、電子インクを所定のパターン（例えば、印刷される構造又はインクのレイアウト）に印刷することができる別の構造（例えば、パッド）を含む。回路レイアウトは、各層内の構造の形状を規定するパターンの複数の層を含んでもよい。例えば、回路レイアウトは、平行な半導体島状構造（アイランド）のような構造（例えば、線形構造又は形状を有してもよい）の層を規定する第１のパターンと、第１層上の機能層を規定する対応する数のパターンとを含んでもよい。構造の第１層は、１以上の線（所定の間隔で、繰り返し平行に設けられる垂直方向及び／又は水平方向の線）、及び／又は、パッド（例えば、矩形、正方形、台形、楕円、円等）を含んでもよい。第１層の上に形成される層は、第１層の構造に沿って互いに所定の距離だけ離間した回路要素（例えば、薄膜トランジスタ、キャパシタ、ダイオード、配線等）における構造を含んでもよい。
【００１２】
所定のパターンに電子インクを堆積させる（例えば、印刷する）ことによって次に形成される構造に対して、適切な距離を提供するように、構造（例えば、（フォト）リソグラフィによって規定された線及びパッド）に沿った電子インクが堆積されるポイントが選択される。個々のライン及びその他の回路構造は、隣接する及び／又は近接する印刷構造と望ましくない重複及びショートを引き起こすことなく、印刷される電子インクの濡れ性に適応可能な線間及び構造間距離だけ、実質的に間隔を空けて配置されてもよい。
【００１３】
基板上の予め形成されるパターンの上に、半導体、誘電体又は導電体インクのようなインク合成物を所定のパターン（例えば、線、正方形、矩形、円、楕円等が含まれる）に印刷する工程を含む回路を形成する又は印刷する方法において、このレイアウトが使用されてもよい。予め形成されるパターンとしては、印刷、又は従来の堆積（例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）、物理気相堆積（ＰＶＤ）等）、フォトリソグラフィ及びエッチング技術によって形成することができる構造（例えば、線及び／又はパッド）の第１層を含んでもよい。従来のリソグラフィ技術及び／又は電子インクの印刷によって、更なる層を形成してもよく、多くの場合、少なくとも１つの更なる層が、電子インクを印刷することによって形成される。この更なる層は、構造の第１層の上に形成される回路素子（例えば、薄膜トランジスタ、キャパシタ、ダイオード、配線等）における構造を含んでもよい。その他の適用例では、ドーパントインク（例えば、Ｐ型又はＮ型ドーパントを含む誘電体前駆体インク）、誘電体インク、又は金属インク（例えば、シリサイドを形成するためのインク）を、半導体（例えば、シリコン、ゲルマニウム等）の線、パッドの予め形成されたパターン及び／又は構造の第１層における島状構造の上に、印刷してもよい。その後、基板及び／又は構造の第１層の上に堆積された電子インクを処理してもよい。例えば、シリコン構造の上に堆積されたドーパントインクの場合には、ドーパントインクの堆積の後に、ドーパントインクを含むシリコン構造のパターンを加熱して、ドーパントをシリコン構造にドライブインしてもよい。
【００１４】
本発明の第１側面は、回路における印刷構造の第１セットに対応する第１の複数の特徴を含む回路特徴の第１レイアウトと、回路における印刷構造の第２セットに対応する第２の複数の特徴を有する回路特徴の第２レイアウトとを備えるプリント回路のレイアウトに関し、第１の複数の特徴の各々は独立して、第１の複数の特徴における別の特徴の方向と直交する方向又は平行な方向を有する印刷適応形状を有し、第２の複数の特徴の各々は独立して、第２の複数の特徴における別の特徴の方向及び第１の複数の特徴の特徴各々の方向と直交する方向又は平行な方向を有する印刷適応形状を有する。第１の複数の特徴及び第２の複数の特徴はそれぞれ、１以上のサブセットを有してもよく、第２の複数の特徴の第１サブセット及び第２サブセットはそれぞれ、第１の複数の特徴の第１サブセット及び第２サブセットと重なり合っている。例えば、第１の複数の特徴は、複数の平行な半導体島状構造を含んでもよく、島状構造の各々は第１の複数の特徴のサブセットと見なされてもよい。また、例えば、第２の複数の特徴のサブセットはそれぞれ、半導体島状構造と重なっている印刷適応形状を有する複数の回路要素を含んでもよい。第２の複数の特徴の第１サブセットは、第１の複数の特徴のうちの一群（例えば、第１半導体島状構造）と重なっていてもよく、第２の複数の特徴の第２サブセットは、第１の複数の特徴のうちの別の群（例えば、第２半導体島状構造）と重なっていてもよい。印刷に適応した形状及び／又はパターン（例えば、線、矩形、正方形、円及び楕円等）は、以下に説明するように、それぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００１５】
第２の側面では、発明は、基板に印刷された回路に関し、第１印刷適応形状をそれぞれ有する第１の複数の構造によって構成される第１印刷層と、第２印刷適応形状をそれぞれ有する第２の複数の構造によって構成される第２印刷層とを備える回路であって、第１の複数の構造の各々は、第１の複数の構造における別の構造の方向と直交する方向又は平行な方向を有し、第２の複数の構造の各々は、第２の複数の構造における別の構造の方向及び第１の複数の構造の構造各々の方向と直交する方向又は平行な方向を有する。上記のレイアウトに関して、第１の複数の構造は、第１サブセット及び第２サブセットを有してもよく、第２の複数の構造の第１サブセット及び第２サブセットはそれぞれ、前記第１の複数の構造の第１サブセット及び第２サブセットと重なり合っていてもよい。第１の複数の特徴は、第２の特徴が上に配置される半導体島状構造、配線、パッド又はその他の構造を含んでもよい。第２の複数の特徴は、回路要素における構造を含んでもよい。（例えば、半導体材料（ＩＶＡ族元素）又は金属材料を含み、滑らかな及び／又はドーム型の形状を有する少なくとも１つの層を備えるキャパシタ、ダイオード、トランジスタ及びフローティングゲートセルを含んでもよい。（例えば、２００８年１０月１日出願の米国特許出願第１２／２４３，８８０号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１５７４）参照、この明細書の内容は参照により本明細書に組み込まれる）。半導体材料としては、水素化された、脱水素化された、又は、水素化されていない、非晶質、微晶質又は多結晶シリコンを含んでもよい。半導体材料としては、ゲルマニウム、又は、シリコン及びゲルマニウムの混合物を含んでもよい。金属材料としては、ゲートを形成するのに好適なあらゆる金属が含まれる。メタルゲートは、（有機）金属化合物、（有機）金属錯体、（有機）金属クラスタ、金属ナノ粒子、及び、これらの組み合わせのような１以上の金属前駆体を含むインクを、第１の複数の特徴の構造の上に印刷することにより形成することができる。
【００１６】
第３の実施形態では、発明は、集積回路における１以上の層を印刷する方法に関１印刷適応形状からなるレイアウトにおける形状をそれぞれ有する第１の複数の構造によって構成される第１層を形成する段階と、第２印刷適応形状からなるレイアウトにおける形状をそれぞれ有する第２の複数の構造によって構成される第２印刷層を印刷する段階とを備え、第１印刷適応形状は、第１の複数の構造における別の構造の方向と直交する方向又は平行な方向を有し、第２印刷適応形状は、第２の複数の構造における別の構造の方向及び第１の複数の構造の構造各々の方向と直交する方向又は平行な方向を有する。印刷適応形状は、以下に記載するような、異なる複数の形状及びパターンのうちの何れか１つを有してもよい。印刷される電子インクは、所定の印刷適応パターンで基板上に堆積される１以上の電子前駆体又は絶縁前駆体（例えば、ドープされた又はドープされていない（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、（ポリ）シラゲルマン、（シクロ）シラン、（シクロ）ゲルマン、（シクロ）シラゲルマン、シリコン及び／又はゲルマニウムナノ粒子、ドープされた又はドープされていない誘電体前駆体、及び／又は、金属塩、化合物、錯体又はナノ粒子）を含んでもよい。これに替えて、回路特徴の第１層又は第２層は、コーティング（例えば、スピンコーティング、押し出しコーディング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等）、フォトリソグラフィ、及び、等方性及び／又は異方性エッチング技術によって形成されてもよい。また、回路特徴の第１層及び第２層は、１以上の従来の方法で形成された（例えば、フォトリソグラフィによって規定された）回路特徴の上に印刷されてもよい。
【００１７】
本明細書に記載される発明の実施形態は、改善されたレイアウト、このようなレイアウトを組み込んだ又はこのようなレイアウトに基づく電気回路、及び、電子デバイス内で使用される電気回路を形成するべく電子インクを印刷する方法を提供する。回路、レイアウト及び方法は、印刷可能電子インクを使用した電子デバイスの製造の開発を促進し、全面堆積、パターニング及び／又はエッチングプロセスのような相対的に無駄が多く、高価で、有害及び／又は時間の掛かる従来の方法の使用率を低減又は避けることができる。電子インクは、様々な基板上の薄膜トランジスタ、キャパシタ、ダイオード、配線、同様なものを含む集積回路等の製造に適応することができる。基板の例としては、これに特に限定されないが、ガラス（例えば、水晶、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ガラス）シート、箔又はスリップ、プラスチック及び／又は金属箔、シート又はスラブ、シリコンウェハ等が挙げられる。これらは全て、１以上のバリア層及び／又は平坦化層（ポリイミド又はその他のポリマー、シリコン及び／又は酸化アルミニウム等）を更に含んでもよい。本明細書に記載される電子インクを使用して形成される電子デバイスの適用例としては、これに特に限定されないが、ディスプレイ、ＲＦデバイス、センサ、揮発性及び不揮発性メモリ、光電セル、ＩＤ及びセキュリティタグ、スマートカード等が含まれる。本発明の有益な点及びその他の利点が、以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】多角形及び／又は不規則な形状を有するパターンの従来のレイアウトを上から見下ろした図である。
【図２】本明細書に記載されるプリント電気回路の一実施形態に係るレイアウト例を上から見下ろした図である。
【図３Ａ】本明細書に記載される電気回路を印刷する別の実施形態に係るレイアウト例を上から見下ろした図である。
【図３Ｂ】本明細書に記載される電気回路を印刷する別の実施形態に係るレイアウト例を上から見下ろした図である。
【図３Ｃ】本明細書に記載される電気回路を印刷する別の実施形態に係るレイアウト例を上から見下ろした図である。
【図４】本明細書に記載される印刷されたＭＯＳ薄膜トランジスタの一実施形態に係るレイアウト例を上から見下ろした図である。
【図５】印刷に適応した形状を有する電気的構造の最上層を有する基板に、導電層をパターン印刷することによりＲＯＭセルをプログラムするためのレイアウト例を上から見下ろした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の様々な実施形態を、添付の図面に記載された例を参照して説明する。本発明が、例示的実施形態を参照して説明されるが、説明は、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図していないことは理解されるべきである。本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される発明の精神及び範囲内に含まれる代替、改良及び均等物を包含することを意図している。また、以下の詳細な説明では、本発明を完全に理解するために、多くの詳細事項が記される。しかしながら、これら詳細事項がなくとも本発明を実施可能であることは、当業者にとって明らかである。また、本発明を不明瞭にしない目的から、他の場合においては、周知の方法、手順、部品及び回路等の詳細な説明を省略している。また、明細書に記載される必要に応じて行われる置換及び組み合わせが、本発明を限定すすることを意味しないことは、理解されるべきである。特に、開示される互いに一貫性を有するバリエーションは、組み合わせられてもよいし、必要に応じて、適合されてもよい。
【００２０】
利便性及び簡潔性のために、"結合される（coupled to）"、"接続される（connected to）"及び"連通する（in communication with）"という言葉は、特にそうでないと明確に示されていない限り、直接又は間接的に、結合、接続及び連通することを意味している。これらの言葉は多くの場合、本明細書では交換可能に使用されているが、一般的にその技術分野で認識されている意味に解釈される。また、"形状（shape）"、"特徴（feature）"、"線（line）"、"構造（structure）"及びその他の言葉が交換可能に使用される場合があるが、このような言葉のうちの１つ使用は通常、その他の言葉も含むが、言葉の意味は、その言葉が使用されているコンテキストから判断されるべきである。また、利便性及び簡潔性のために、"部(part）"、"部分（portion)"、"領域（region）"、という言葉が交換可能に使用される場合があるが、一般的にその技術分野で認識されている意味に解釈される。また、"（半）導体（(semi)conductor）、"（半）導体性の（(semi)conductive）"、"（半）導体である（(semi)conducting）"及びこれらと文法的に等価な言葉は、導電性及び／又は半導電性である材料、前駆体、層、特徴又はその他の種又は構造を意味する。
【００２１】
"シラン（silane）"という言葉は、主成分として又は必須成分として、（１）シリコン及び／又はゲルマニウム、及び、（２）酸素を含む化合物又は混合物を意味する。また、"ポリシラン（polysilane）"という言葉は、少なくとも１５個のシリコン及び／又はゲルマニウム原子を有する種を主成分として含む化合物又は化合物の混合物を意味する。"（ポリ）シラン"という言葉は、シラン、ポリシラン又は両方である、化合物又は化合物の混合物を指す。（ポリ）シランの種（すなわち、シラン及び／又はポリシラン）は、特定用途に対する所定の成分特性に明白な悪影響を与えない、１以上の、分岐、架橋、及び／又はサイクリック環、及び／又は一定量又は原子濃度のハロゲン原子（例えばＣｌ）、及び／又はハロゲン相当物を含んでもよい。"（シクロ）アルカン（(cyclo)alkane）"という言葉は、必須成分として直鎖、分岐鎖又は環状の炭素及び水素を含む化合物又は化合物の混合物を指す。また、"（シクロ）シラン（(cyclo)silane）"という言葉は、（１）シリコン及び／又はゲルマニウム、及び（２）水素を含み、１以上のサイクリック環及び１５個未満のシリコン及び／又はゲルマニウム原子を含む化合物又は化合物の混合物を指す。"ヘテロ（シクロ）シラン（hetero(cyclo)silane）"とは、（１）シリコン及び／又はゲルマニウム、（２）水素、及び、（３）Ｂ、Ｐ、Ａｓ又はＳｂのようなドーパント原子を１以上を必須成分として含み、通常の炭化水素、シリル（silyl）又はゲルミル（germyl）置換基で置換されてもよく、１以上のサイクリック環を含んでもよい化合物又は化合物の混合物を指す。本願明細書では、接頭辞、添え字又は複数形を強調するべく（例えば、言葉の末尾に"ｓ"又は"ｅｓ"が括弧内に示される）括弧が使用されており、括弧内の項目は必要に応じて設けられる構成である。例えば、"（ポリ）シラン"との記載は、本願では、シラン及び／又はポリシラン（上記参照）を意味する。また、構造又は特徴の"主面（major surface）"とは、構造又は特徴の最も大きい軸によって少なくとも一部規定される面である。（例えば、構造体が円形で、半径が厚さよりも大きい場合、円形状の面が構造体の主面であるが、構造体が正方形、矩形又は楕円形の場合、典型的には、２つの最大軸、多くの場合には長さ及び幅であるが、によって規定される面が主面となる。）また、"ドープされた（doped）"という言葉は、材料が実質的に制御可能なドーズ量（例えば、低濃度ドープ、高濃度ドープ、又は、これらの間のドーピングレベル）の周知のドーパントによってドープされていることを意味する。
【００２２】
本願では、"堆積された（deposited）"という言葉（文法的な派生語を含む）は、全面堆積（例えば、ＣＶＤ及びＰＶＤ）コーティング及び印刷を含むあらゆる形式の堆積を包含することを意図している。様々な実施形態において、コーティング（被覆）は、スピンコーティング、スプレーコーティング、スリットコーティング、押し出しコーティング、メニスカスコーティング、ディップコーティング、スライドバーコーティング、ポンプ吐出、シリンジ吐出及び／又はペンコーティングを含んでもよい。その他の実施形態では、印刷は、インクジェット、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソグラフィ印刷、蒸気ジェット、レーザー転写又は局所レーザーＣＶＤ、レーザーライティング、スクリーン印刷、スリット押し出し、ステンシル、スタンプ、マイクロスポッティング及び／又は選択的ペンコーティングを含んでもよい。一般的に、"コーティング（被覆）"とは、インク又はその他の材料が、実質的に基板全体に堆積されるプロセスを指し、"印刷"とは、インク又はその他の材料が、所定のパターンで選択的に堆積されるプロセスを指す。また、特に明記されていない限り、本明細書で使用されるコンテキストでは、"周知の（known）"、"決められた（fixed）"、"所与の（given）"、"特定の（certain）"、"所定の（predetermined）"、という言葉は多くの場合、理論的には変数であるが、典型的には予め設定されて使用時には変化しない、値、量、パラメータ、制限、条件、状態、プロセス、手順、方法、慣例及びこれらの組み合わせを意味する。
【００２３】
様々な側面において、本発明が、以下に記載する実施形態例に関連して詳細に説明される。
【００２４】
［レイアウト例］
本発明のレイアウトは、特徴（例えば、薄膜トランジスタ、キャパシタ、ダイオード、配線等における線、島、パッド、プレート、層又はその他の構造）の所定のパターンを、印刷電子インク（導体、誘電体、ドーパント、又は、ドープされた及び／又はドープされていない半導体前駆体の１以上を含むインク）例えば、に適応する形状及び／又は配置で提供することを意図している。レイアウトは、印刷のみ、又は、従来の（フォト）リソグラフィパターニング及び印刷の組み合わせによって形成される回路内に使用されてもよい。このように、本発明のレイアウトを使用して形成される回路は、従来の方法を使用して形成された構造とプリンテッドエレクトロニクス構造の組み合わせを有してもよい。本レイアウトにおけるパターンは概して、特徴の間に、印刷に適応した間隔を空けて、水平方向及び鉛直方向に（図２に示すように）配列された複数の特徴によって構成される。このレイアウトにおける特徴の配列により、レイアウトパターンに実質的に適合する印刷構造を容易に形成できる。
【００２５】
図２に示すように、本発明のレイアウト１００は、所定のパターンに基板上に形成される複数の特徴１１２、１１４、１１６を含む第１層１１０を備える。パターンは多くの場合、矩形、線、島状、パッド、正方形、円形又は楕円形といった１以上の印刷に適応した形状（例えば、所定の間隔を空けて、鉛直方向、水平方向、平行及び／又は垂直に、（必要に応じて繰り返し設けられる）複数の矩形）によって構成される。レイアウト１００はまた、第１層１１０における特徴１１２、１１４及び１１６の各々の上に、所定のパターンに印刷される印刷に適応した形状を有する特徴の１以上のグループ１２０、１３０及び１４０を含む。第２層（グループ１２０、１３０及び１４０を含む）の所定のパターンにおける印刷適応形状の配置及び／又は方向は、多くの場合、鉛直又は水平方向、及び／又は、第２層パターン及び第１層パターンにおける特徴の各々に対して平行又は垂直である。第１層１１０における特徴は、標準的なフォトリソグラフィ及びエッチング技術によって、又は、本明細書に記載される印刷技術によって、規定されてもよい。しかしながら、第２層における特徴は、印刷技術によって規定される。このように、印刷適応形状を有する特徴に対応するプリント回路の第１及び第２層における構造は、電子インクを印刷することにより、又は、電子インクの印刷、並びに、全面堆積、フォトリソグラフィ及びエッチングを使用した従来の堆積及びパターニングの組み合わせによって形成されてもよい。無論、本発明のレイアウト手法は、２層を超える層数を有する回路（例えば、３層以上、４層以上）にも適用することができ、多くの場合、このようなレイアウト手法では、最下層以外に少なくとも別の１層が、印刷によって形成される。
【００２６】
第１層１１０の特徴１１２、１１４、１１６は、標準的な堆積及びパターニング技術、又は、電子インクを使用した印刷技術を利用して達成可能であるいかなる寸法（例えば、長さ、幅、半径等）を有してもよい。例えば、特徴１１２、１１４、１１６は、約０．０１μｍから１０００μｍの範囲（例えば、０．１μｍから５００μｍ、１μｍから１００μｍ、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）の幅、及び、約０．１μｍから１０，０００μｍの範囲（例えば、１μｍから５０００μｍ、１０μｍから２０００μｍ、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）の長さを有してもよい。例えば、第１層における構造（例えば、半導体の島状形状構造）は、５０μｍから約１０００μｍまでの長さ、及び、１０μｍから約１００μｍまでの幅を有してもよい。
【００２７】
本発明のレイアウトの印刷に適応した特徴は、実質的に一定である寸法（例えば、矩形、正方形、円又は線）を有してもよいし、角度又は中心からの最小寸法又は最大寸法の円弧の関数として変化する寸法（例えば、楕円）を有してもよい。例えば、実質的に一定である寸法を有する特徴は、約０．００１μｍから１００μｍの範囲（例えば、０．１μｍから５０μｍ、１μｍから２５μｍ、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）、又は、０．１〜５０％（例えば、０．５〜２０％、１〜１０％、記範囲内におけるその他の値の範囲）の量で変化する長さ、幅及び／又は直径を有してもよい。本発明のレイアウトは、様々に異なるサイズ、様々に異なる種類（例えば、ある形状は矩形であり、その他の形状は、円又は正方形である等）を有する形状を含んでもよく、レイアウト各々は、適応可能な設計規則に従って規定されるレイアウト内に収まるいかなる数の特徴を有してもよい。本発明のレイアウトでは、特徴の幅及び長さ、構造間の離間距離、特徴の設定（例えば、パターン、設計規則等は、回路設計及び／又はレイアウトを使用して形成される回路の使用目的に応じて、変わってもよい。
【００２８】
レイアウト１００における個々の特徴は、原則として、対応する構造を形成するのに適用可能な方法の分解能限界に適合するあらゆる最小距離だけ離間してもよい。したがって、印刷される層の特徴は多くの場合、下層の特徴の上に印刷される電子インクの想定される濡れ性（拡散性）を考慮した上で十分な間隔で離間するように配置される。すなわち、第１特徴の場所に印刷されたインクが拡がって、同じ層の構造上又は隣接する第１層構造上の隣接する特徴の場所に印刷されたインクに接触することがないように、十分な間隔が設けられる。隣接する第１層特徴１１２、１１４及び１１６間の最小間隔は、少なくとも、約１μｍ（例えば、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、又は、１μｍよりも大きいその他の値）であってもよい。第２層を形成するのに使用されるインクの濡れ性、下に位置する第１層の表面的特徴（topography）及び／又は表面エネルギー等に応じて、第１層における構造に沿った、第２層の隣接する特徴間の最小距離（例えば、特徴１１２上の、特徴１２２と特徴１２４との間の距離）は、第１層の隣接する特徴間の最小距離（例えば、少なくとも、約１μｍ、５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、又は、１μｍよりも大きいその他の値）以上であってもよいが、隣接する第１層特徴上に配置された第２層の隣接する特徴間の最小距離（例えば、それぞれ特徴１１２及び１１４上に配置された特徴１２２と特徴１３２との間の距離）は、第１層の隣接する特徴間の最小距離（例えば、少なくとも、約０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、又は、０．１μｍよりも大きいその他の値）よりも小さくてもよい。
【００２９】
インクジェット印刷を使用して電子インクが印刷される実施形態では、プリンタは多くの場合、ドット又はピクセルといった最小寸法単位を有するプリンタグリッドを有する。第１層構造間における特徴間の離間距離は、少なくとも、インクジェットプリンタの印刷グリッドの１最小寸法単位（例えば、直径１〜５００μｍのドット又はピクセル）に設定される。ある実施形態では、特徴間の離間距離は、印刷装置の最小寸法単位の２単位分以上に設定される。
【００３０】
第１回路層が、従来のフォトリソグラフィによって規定される矩形又は線を含む実施形態では、矩形又は線は、その端部に、コンタクト及び／又は配線を形成するための１以上のパッドを有してもよい。パッドは、結合する矩形又は線の幅よりも大きな幅を有してもよい。このような実施形態では、パッドは、隣接する矩形又は線から（又は、隣接する矩形又は線の端部のパッドから）ずらして又は重ならないように交互に配置されてもよい。
【００３１】
第２層（及び、それに続いて形成される印刷層）では、電子インク成分を所定のパターンに下層の上に印刷し、印刷されたインクを照射、加熱、硬化、及び／又はアニールすることによって以下に説明されるような印刷電子構造を形成するべく特徴が印刷されたインクを処理することにより形成される電子構造に対応している。電子インク合成物の例としては、ドープされた又はドープされていない半導体、誘電体、ドーパント又は導体インクが含まれる。印刷方法には、インクジェット、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷又はスクリーン印刷（以下に更に説明する）が含まれてもよい。電子インクは、誘電体インク、ドーパントインク（例えば、Ｐ型ドーパント又はＮ型ドーパント更に含む誘電体インク）、ドープされた又はドープされていない半導体インク、又は、金属インクであってもよい。
【００３２】
［プリント回路構造を形成する方法例］
図３Ａには、電子回路の第１層に、矩形２１０及び２１５が平行に配置されたレイアウトが示されている。一実施形態において、矩形２１０、２１５は、基板上に形成されるＭＯＳトランジスタの半導体島状構造を表している。矩形２１０及び２１５から形成される半導体島状構造は、約１μｍから１０，０００μｍの範囲（例えば、２５μｍから５０００μｍ、５０μｍから３０００μｍ、又は、上記範囲内のその他の範囲）の長さ、及び、約１μｍから５００μｍの範囲の幅を有してもよい。図３Ａには、第１層に矩形２１０、２１５の２つのみが含まれるように描かれているが、本発明の実施形態はこのような配置に限定されない。本発明のレイアウト構造の実施形態は、それぞれ２つ以上の平行に配置された特徴を有する１以上のパターン（例えば、２つ以上の平行に配置された矩形を有する特徴の第１サブセットと、特徴の第１サブセットに垂直な方向又は直行する方向に配置される２つ以上の平行な矩形を有する特徴の第２サブセットとを）を備える。
【００３３】
隣接する矩形２１０及び２１５間の距離は、その上に印刷される回路要素２２０、２２２、２２４、２２６、２３０、２３２及び２３４に適応させるべく、約０．１μｍから５００μｍ（例えば、１μｍから２５０μｍ、２μｍから１５０μｍ、又は上記範囲内のその他の値の範囲）に設定される。一般的に、特徴２１０と２１５の間の距離が大きくなればなるほど、インクが印刷された時の特徴２１０及び２１５に沿ったウィッキングの効果が小さくなる。インクジェット印刷の場合、現在のインクジェットプリンタの制限に基づき、この距離は、最小で約１μｍ（例えば、１０μｍ、２０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、又は、少なくとも１０μｍであるその他の値）であってもよい。しかしながら、本発明は、この範囲に限定されない。スクリーン印刷、フレキソ印刷及びその他の印刷技術の場合、最小距離は、約１μｍであってもよいし、少なくとも１μｍであるその他の値であってもよい。このような間隔距離は、円、楕円、線／矩形、又はその他の形状を電子インクで印刷するのに適している。
【００３４】
第１層における矩形２１０及び２１５で表される構造は、全面堆積（例えば、化学気相堆積方法（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ、低圧ＣＶＤ、電子層堆積（ＡＬＤ）、スパッタ堆積、蒸着等の真空堆積方法、又は、スプレーコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、メニスカスコーティング、スリットコーティング、押し出しコーティング、ペンコーティング、マイクロスポッティング、スピンコーティング等のコーティング方法）によって、電子材料の層を形成するべく、形成されてもよい。そして、電子材料の層が、矩形２１０及び２１５に対応する回路構造（例えば、線又は島状構造）のセットを形成するべく、標準的なフォトリソグラフィ及びエッチング（例えば、異方性（ドライ又はプラズマ）エッチング、及び／又は、等方性（ウェット）エッチング）によってパターニングされてもよい。
【００３５】
しかしながら、望ましくは、第１層の特徴２１０及び２１５の対応する構造は、基板上に電子インクを印刷することによって形成される。フォトリソグラフィによって規定された回路構造は、相対的に尖った縁及び角部、並びに、実質的に垂直な面を有する傾向がある。このようなフォトリソグラフィによって規定された構造上に電気的な機能を有する層を堆積する（全面堆積又は印刷によって）と、堆積された層に、不均一性、不連続性又はギャップが生じる場合がある。液状のインクを印刷することによって形成される構造の形状及び輪郭は、印刷プロセス条件の組み合わせによって、ある程度制御することができる。
【００３６】
レイアウトにおける対応する特徴の寸法にできる限り近い寸法を有する印刷適応形状に、電気的にアクティブな構造（例えば、半導体、誘電体又は導体構造）の前駆体を含むインク合成物を印刷するためには、印刷されるインクが、その場に固定される又は動かないようにする必要がある。溶媒が蒸発するにつれ液体が固定されるというメカニズムが存在しなければ、液体は、印刷適応形状を有する構造を形成するのではなく、表面に１以上の球状の液滴を形成するまで後退する、又は、相対的に制御されない態様で拡がるという傾向がある。印刷された形状を保ち、印刷、乾燥及び／又は硬化後に、ドーム型及び／又は断面が滑らかな円形形状を有するような印刷構造を達成するように、インク粘度、インク接触角、溶媒蒸発速度、前駆体質量充填率、前駆体溶解度及び基板表面エネルギー等のパラメータを調整することができる。多くの場合、輪郭は、ｘ軸及びｙ軸の両方向（水平及び鉛直方向）に滑らかに変化し、接続形態（topology）における急峻な遷移を回避することができる（例えば、それぞれ２００８年１０月１日、２００８年５月２日及び２００７年８月２１日に出願された米国特許出願第１２／２４３，８８０，１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１５７４，ＩＤＲ１１０２及びＩＤＲ０９８２）を参照、これら公報の関連する部分が、参照により本明細書に組み込まれる）。これにより、従来のフォトリソグラフィによって規定されるプロセスでは容易に達成することができない、デバイスの高い信頼性を確保することができる。
【００３７】
例えば、ゲート又は金属配線のような回路要素が、従来のフォトリソグラフィでパターニングされた構造の上に（例えば、電子インクを印刷することにより）堆積される場合、上に位置する回路要素が、従来の方法で形成された構造の鋭い縁又は角部に接触する位置にいて、リーク電流が発生することにより、電荷損失が起きる可能性がある。しかしながら、本願に開示されるように、滑らかな及び／又はドーム型の形状を有する構造を形成することにより、リーク電流を回避することができる。本発明の実施形態は、チャネル（例えば、トランジスタの場合）又はその他の構造の上の、急峻に遷移する領域又は段部を交差しないゲート電極及びその他のパターニングされた特徴を含む。多くの場合、本明細書に開示される半導体、誘電体及び導体構造の輪郭は、急峻な段に出合うことなく、滑らかな遷移が可能となるため、印刷プロセスでこのような構造の上に印刷された構造における不連続性を防ぐことができ、次に印刷される構造の段部をより完全に覆うことが可能となる。
【００３８】
本発明の印刷方法は、回路の一層に対応する数の特徴を形成するべく、１以上の電子前駆体を含有する電子インク合成物を所定のパターン（例えば、線、正方形、矩形、円又は楕円のような、１以上の印刷適応形状を含むパターン）に印刷することを含む（２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書、代理人整理番号ＩＤＲ１１０２を参照）。本発明における構造はまた、１以上のドーパント（Ｎ型及び／又はＰ型ドーパント）、及び／又は、１以上の誘電体又は半導体前駆体を含有するインク合成物を、所定の印刷適応形状に堆積又は印刷することによって形成されてもよい。本発明における電子インク合成物は、当技術分野で周知のあらゆる好適な堆積技術を使用して、基板上に堆積されてもよい。例えば、以下に説明するようなコーティング又は印刷によってインクを堆積させてもよい。本明細書に開示されるように、電子インク合成物を印刷する方法は、好ましくは、基板上に電子材料前駆体を含むインク合成物を、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、シリンジ吐出、マイクロスポッティング、ステンシル、スタンプ、ポンプ吐出、レーザー転写、局所レーザーＣＶＤ及び／又はペンコーティングすることを含む。ここで、基板の所定の部分のみ（多くの場合、印刷適応形状に対応する）が、インク合成物で覆われる（２００７年８月３日、２００８年５月２日、２００８年１０月１日及び２００９年７月２４日にそれぞれ出願された米国特許出願第１１／８８８，９４９、１２／１１４，７４１、１２／２４３，８８０及び１２／５０９，３５１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０７４２、ＩＤＲ１１０２、ＩＤＲ１５７４及びＩＤＲ０６５２）参照、これら明細書の関連する部分が参照により本明細書に組み込まれる）。
【００３９】
回路構造を形成するのに使用されるインク合成物は、多くの場合、（１）１以上の誘電体、半導体又は導体の前駆体、及び、（２）これら１以上の電子前駆体を可溶な溶媒を含む。誘電体、半導体又は導体の前駆体は、電子インク合成物の重量％で、約１％から９９％（例えば、１％から４０％、５％から２５％又は上記範囲内におけるその他の値の範囲）の量で存在してもよい。電子インク合成物は更に、一般的に（これに限られないが）原則として、１以上の周知の半導体ドーパント原子（例えば、Ｂ、Ｐ、Ａｓ又はＳｂ）から構成される１以上のドーパントソースを含んでもよい。１以上のドーパントソースは、成分中に約０．００００１〜３０重量％（又は、０．００１〜１０重量％といった、この範囲内におけるその他の値の範囲）存在してもよい。誘電体、半導体又は導体の前駆体は、典型的には、約２ｃＰから約１００，０００ｃＰ（例えば、約２ｃＰから約１００ｃＰ、約４ｃＰから約５０ｃＰ、約４ｃＰから約２５ｃＰ又は上記範囲内におけるその他の値の範囲）の粘度を提供するような量で存在する。インク合成物は更に、表面張力低減剤、潤滑剤、界面活性剤、結合剤、増粘剤、光開始剤等の１以上の周知の添加剤を（例えば、微量である、約０．０１から１０重量％、又は、この範囲内におけるその他の値の範囲で）含んでもよい。これらの添加剤は、基板にインクを固定又は印刷させるのを促進するべく、インクの粘度、表面張力、潤滑性、及び／又はその他のインクの特性を調整するのを助けてもよい（例えば、２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）参照、その関連する部分は、参照により本明細書に組み込まれる）。選択された堆積方法（例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷等）に適合するように、前駆体の量、及び、電子インクにおけるその他の成分を調整することができる。
【００４０】
電子インクは、１以上の半導体前駆体を含有する半導体インク合成物であってもよい。一実施形態において、半導体前駆体としては、直鎖、分岐、架橋、サイクリック又はポリサイクリックの（ポリ）シラン、（ポリ）ゲルマン、（ポリ）ゲルマシラン又は（ポリ）シラゲルマンのような第ＩＶＡ（１４）族元素前駆体（好ましくは、Ｓｉ及び／又はＧｅの前駆体）（以下の記載では、これらを（ポリ）シランと総称する）、及び／又は、シリコン及び／又はゲルマニウムのナノ粒子を含む（２００３年７月８日出願の米国特許出願第１０／６１６，１４７号明細書（代理人整理番号：ＫＯＶ−００４）、２００４年２月２７日出願の米国特許出願第１０／７８９，３１７号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ００２０）、２００４年９月２４日出願の米国特許出願第１０／９４９，０１３号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０３０２）、２００６年１０月５日出願の米国特許出願第１１／５４３，４１４号明細書（代理人整理番号：ＫＯＶ−０２６）、２００７年１０月４日出願の米国特許出願第１１／８６７，５８７号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０８８４）、及び、２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）を参照、これら明細書の関連する部分は、参照により本明細書に組み込まれる）。このような前駆体は、非晶質、水素化、微晶質、及び／又は、多結晶の半導体膜を形成するのに有用である。
【００４１】
これに替えて、本発明のインク合成物は、（有機）金属化合物、錯体及び／又はクラスタ、１以上の金属ナノ粒子、及び、これらの組み合わせといった１以上の金属前駆体を含む導電インクであってもよい。例えば、（有機）金属化合物、錯体、クラスタ及びナノ粒子は、周知の化合物、錯体、クラスタ、及び／又は、金属のナノ粒子を含んでもよく、金属としては、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマスが挙げられ、より好ましくは、アルミニウム、チタン、ハフニウム、タンタル、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀及び金が挙げられる（米国特許第７，２９４，４４９号公報、２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）、及び、２００９年７月２４日出願の米国特許出願第１２／５０９，３５１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０６５２）を参照、これら明細書の関連する部分は、参照により本明細書に組み込まれる）。
【００４２】
本発明のインク合成物は、１以上の誘電体前駆体、及び、半導体構造（例えば、シリコンの線又は島形状構造等）のドーピングパターンに有用であると考えられるドーパント（例えば、１以上のＮ型又はＰ型ドーパントを含む）を含有してもよい。誘電体及びドーパントインク成分は、（ドープされた）誘電体膜を形成することができるシリカ、窒化シリコン、酸窒化シリコン、アルミン酸塩、チタン酸塩、チタノケイ酸塩、ジルコニア、ハフニア、セリア等の分子、有機金属、ポリマー及び／又はナノ粒子のソースを含んでもよい（２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）、を参照、これら明細書の関連する部分は、参照により本明細書に組み込まれる）。例えば、誘電体前駆体は、シリコン及び酸素、並びに、必要に応じてドーパント原子の１以上のソース、例えば、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）及び／又はアンチモン（Ｓｂ）を含む化合物を含んでもよい。これに替えて又はこれに加えて、誘電体前駆体は、シルセスオキサン、シロキサン、シラザン、シクロ（Ｏ−ＳｉＨ２）５のような酸化シランのような、重合又は沈殿によってケイ酸塩の誘電体を形成する化合物を含んでもよい。これに替えて、誘電体前駆体は、その他の誘電的に有効な材料源を含んでもよく、例えば、酸化ゲルマン、アルミン酸塩源（例えば、トリメトキシアルミニウム又はトリエトキシアルミニウムのようなＡｌ２Ｏ３源）、チタン酸塩源（例えば、テトラメトキシチタニウム又はテトラエトキシチタニウムのようなＴｉＯ２源）、アルミノケイ酸塩源、チタノケイ酸塩源、ゲルマン酸源（例えば、テトラメトキシゲルマニウム又はテトラエトキシゲルマニウムのようなＧｅＯ２源）、ハフニア、ジルコニア、セリア等を含んでもよい。このような前駆体は、有機置換基を含有してもよく、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アリール（aryl）基、及び／又はアリールオキシ（aryloxy）基を含有してもよい。さらに、誘電体前駆体は、易酸化性の前駆体を含んでもよく、例えば、シラン、ゲルマン、ゲルマシラン、又は、シリコン、ゲルマニウム及微アルミニウム、セリウム、チタン、ハフニウム、ジルコニウム等の金属のナノ粒子、及び／又は、このような元素及び／又は金属の酸化物、窒化物及び／又は酸窒化物が挙げられる。好適なシラン、ゲルマン及びゲルマシランについて（及びこれらを製造する方法）は、それぞれ２００３年７月８日、２００４年２月２７日、２００４年９月２４日及び２００７月１０月４日出願の米国特許出願第１０／６１６，１４７、１０／７８９，３１７、１０／９４９，０１３及び１１／８６７，５８７号明細書、（代理人整理番号：ＫＯＶ−００４、ＩＤＲ００２０、ＩＤＲ０３０２及び ＩＤＲ０８８４）に記載されており、これら明細書の関係する部分は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００４３】
本発明のインク合成物内の溶媒は、インク合成物に相対的に高い安定性をもたらし、有益な粘性及び揮発性を提供するものであってもよい。（例えば、インクジェット印刷の場合にはプリンタノズルの詰まりを防ぐのに十分な溶媒、印刷された又は被覆されたインクが相対的に低い温度及び比較的短時間で乾くような溶媒、及び／又は、インク合成物から多くの場合容易に及び完全に除去することができる溶媒、２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）、２００９年７月２４日出願の米国特許出願第１２／５０９，３５１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０６５２参照、これら明細書の関係する部分は、参照により本明細書に組み込まれる。）例えば、溶媒は、好ましくは、実施的にインクをプラテンに温度３０〜９０℃で印刷し、必要に応じて真空中で、温度３０〜２００℃で（好ましくは、プラテンの温度異常の温度で）５〜９０分加熱することにより、実質的に完全に取り除くことができる。溶媒は、インク合成物の０から９９重量％で存在してもよい（例えば、１０から９５重量％、５０から９０重量％、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）。これに替えて、溶媒を、スクリーン印刷に適したインク又はペースト（例えば、約１０，０００ｃＰから１００，０００ｃＰの範囲の粘度を有するペースト）を調合する、又は、グラビア印刷に適したインク（例えば、約２０ｃＰから約２００ｃＰの粘性を有するインク）を調合するのに十分な体積又は体積比で添加されてもよい。
【００４４】
多くの場合、電気的機能層又は絶縁層は、電子インク合成物（例えば、１以上のドープ又はドープされていない、半導体、導体又は誘電体前駆体、及び、溶媒又は溶媒混合液、及び、必要に応じて上記したような１以上のその他の添加剤を含む）を基板上に印刷することによって形成してもよい。あるいは、所定の印刷に適応した形状を有する回路構造の既存のパターンを印刷し、電子インクを（予め形成された）構造体上に印刷した後に、印刷された電子インクに処理を施すことにより、実質的にレイアウト内のパターンと共形の印刷された構造を形成することにより、電気的機能層又は絶縁層を形成してもよい。様々な実施形態において、インク合成物は、印刷工程の間及び／又は後に、同時に及び／又は続いて照射（例えば、可視光、ＵＶ、ＩＲ及び／又は化学線によって）されて、必要に応じて加熱されることにより、堆積されたインク合成物が基板上に、乾燥、オリゴマー化、重合化及び／又は固定又は印刷される。方法は更に、印刷され、照射されたインクを加熱及び硬化することにより、前駆体を重合化、及び／又は、パターニングされた電気機能層を形成する工程を備えてもよい。このように、印刷に適した形状を有する回路構造を、レイアウトにおける特徴に対応するように基板（基板自身が、印刷に適応した形状を有する構造を含む）上に構造を形成するべく、電子インク合成物を堆積（例えば、印刷又は被覆）して、堆積したインクを照射及び／又は加熱して、インクを硬化することにより形成することができる。
【００４５】
本明細書に記載される回路は、あらゆる好適な基板の上に形成することができる。基板は、多くの場合、電気的に非アクティブ又はアクティブにすることができ、１以上の所定の物理的、電気的及び／又は光学的特性を有する機械的な支持構造を備える。電気的に非アクティブ又はアクティブにすることができる好適な基板としては、ガラス又はその他セラミックの板、ディスク、シート又はスリップ（例えば、ディスプレイ型のガラス、水晶、アモルファス二酸化シリコン等）、誘電体及びプラスチックシート又はディスク（例えば、ポリカーボネートシート、ポリイミド又はポリエチレンシート等の透明なプラスチック）、これらの積層体等が挙げられる。これに替えて、導電性を有する好適な基板としては、半導体ウェハ又はディスク（例えば、シリコンウェハ）、金属ディスク、膜、シート、スラブ又は箔等が挙げられる。上記に列挙した基板の何れも、１以上のバッファ層、パッシベーション層、平坦化層、機械的支持層及び／又は絶縁層を更に備えてもよい。例えば、バッファ層、平坦化層及び／又は絶縁層は、ポリイミド又はその他ポリマーの層又はシート、二酸化シリコン及び／又は酸化アルミニウム等を含んでもよい。好適な基板については、同時係属の２００７年８月３日出願の米国特許出願第１１／８８８，９４９号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０７４２）、２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）、２００８年１０月１日出願の米国特許出願第１２／２４３，８８０号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１５７４）、及び、２００９年７月２４日出願の米国特許出願第１２／５０９，３５１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０６５２）に詳細に記載されており、これら明細書の関係する部分は、参照により本明細書に組み込まれる。更なる実施形態では、基板表面のインク合成物の振る舞いを調整及び改善するべく、基板をその他の化合物で処理することができる。基板の表面エネルギーを調整して、基板と印刷されたインクとの接触角（例えば、０°から１５°）を最適化することにより、基板上に印刷されたインクから形成される回路特徴の外形及び寸法を制御及び改善してもよい。特徴又はラインの幅を微調整するのに、この接触角を利用することができる。（２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）参照、明細書の関係する部分は、参照により本明細書に組み込まれる。）
【００４６】
図３Ｂのレイアウトには、特徴２２０、２２２、２２４及び２２６の第１セット及び特徴２３０、２３２及び２３４の第２セットを含む第２層が示されている。特徴の第１セットの個別の特徴２２０、２２２、２２４及び２２６はそれぞれ、第１層の特徴２１０に対して垂直又は平行な方向に形成される。同様に、特徴の第２セットの個別の特徴２３０、２３２及び２３４はそれぞれ、第１層の特徴２１５に対して垂直又は平行な方向に形成される。特徴は、電子インク印刷技術に適応した形状及び寸法を有する。第２層における特徴の長さ及び幅は、１μｍから１０，０００μｍ（例えば、５μｍから５０００μｍ、１０μｍから２５００μｍ、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）であってもよい。一例では、特徴２２０、２２２、２２４及び２２６は、ゲート電極構造に対応し、約０．０１μｍから５００μｍ（例えば、１μｍから２００μｍ、１０μｍから１００μｍ、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）の幅（例えば、図３Ｂにおける水平方向寸法）、及び、約１μｍから５０００μｍ（例えば、１０μｍから２５００μｍ、５０μｍから１０００μｍ、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）の長さ（例えば、図３Ｂにおける垂直方向寸法）を有してもよい。また、特徴２３０、２３２及び２３４は、分離（アイソレーション）機能を提供する構造に対応していてもよく、特徴２３０、２３２及び２３４は、下に位置する半導体構造（例えば、矩形２１０及び２１５に対応する構造）の部分を実質的に非ドープ状態に保つのに十分な幅及び／又は長さを有し、それにより、特徴２３０、２３２又は２３４の一方の側における矩形２１０又は２１５に対応する構造の領域を、特徴２３０、２３２又は２３４の反対側における矩形２１０又は２１５に対応する構造の領域から分離することができる。このような実施形態において、特徴２３０、２３２及び２３４に対応する構造は、電気的にその他の導電構造の何れとも接続されていない、又は、下に位置する構造（例えば、矩形２１０又は２１５に対応する構造）において形成されるトランジスタを恒久的にＯＦＦにする電位に伝記的に接続されている。
【００４７】
第２層における特徴のセット内の特徴間の距離、及び、特徴の第１セット内の構造と第２セット内の構造との間の距離は、印刷に適応している必要があり、電子インクを印刷することにより回路が形成されるプロセスの間に、印刷された構造が重なったり、ショートが発生したりするのを防ぐのに十分な距離とする必要がある。隣接する第１層の特徴（例えば、矩形２１０及び２１５）の上に位置する隣接する第２層の特徴間（例えば、特徴２２０及び２３０）の最小離間距離は、約０．１μｍから１００μｍ（例えば、１μｍから８０μｍ、２μｍから５０μｍ、又は、少なくとも約０．１μｍのその他の値）であってもよい。インクジェットプリンタを使用して電子インクを印刷することによって構造を形成するよう設計された実施形態では、最小特徴間離間距離は、少なくとも、最小寸法単位（例えば、２０μｍから１００μｍの直径、一例では、約３０μｍの直径を有するドット又はピクセル）の１つ分又は２つ分である。
【００４８】
図３Ｂに示す、特徴の第１層及び第２層を含むレイアウトは、回路の第１層及び第２層の上に形成される付加印刷層に適応している。図３Ｃに示すレイアウトは、第１層及び第２層の上に、１以上の付加層を含んでもよく、付加層は、本明細書に記載するような電子インク印刷技術によって形成される。例えば、図３Ｃには、平行に配置された第１特徴２４０及び第２特徴２４５を含む第３レイアウトの実施形態が示されている。望ましくは、第１特徴２４０は、第１レイアウトの特徴２１０及び第２レイアウトの特徴２２０、２２２及び２３０と完全に重なっており、第２特徴２４５は、第１レイアウトの第２特徴２１５及び第２レイアウトの特徴２２４、２２６、２３２及び２３４と完全に重なる。この実施形態において、第３レイアウトの特徴２４０及び２４５はそれぞれ、第１及び第２ドープ誘電体に対応している。第１及び第２ドープ誘電体は、同じ又は異なる種類及び／又は導電率を有する同じドーパント又は異なるドーパントを含有してもよい。これに替えて、第３層は、図３Ｂの第１層及び第２層上に形成された層間誘電体層又はその他の回路層（例えば、金属シリサイドゲートを形成するための金属層）を含んでもよい。
【００４９】
図４に示すように、ドープされた誘電体２４０／２４５からのドーパントを、図３Ａ及び３Ｂに示した特徴２１０及び２１５に対応する下に位置する構造へと拡散させた後、ドーパントが活性化されて（例えば、レーザー照射又は熱エネルギーによって）、様々なＭＯＳトランジスタが形成される。例えば、ドープされた誘電体２４０が、第１型のドーパント（例えば、Ｎ型）を有し、ドープされた誘電体２４５が、対になる第２型のドーパント（例えば、Ｐ型）を有する場合、第１導電型を有するソース／ドレイン端子３５０Ｓ、３５０Ｄ、３５２Ｓ及び３５２Ｄ、及び、ソース／ドレイン端子３５０Ｓ、３５０Ｄ、３５２Ｓ及び３５２Ｄとは異なる第２導電型を有するソース／ドレイン端子３５４Ｓ、３５４Ｄ、３５６Ｓ及び３５６Ｄが形成される。図４に示すように、４つの薄膜ＣＭＯＳトランジスタが形成される。
【００５０】
［プリント回路例］
上記のプリント回路は、基板上に所定のパターンで、電子インクを印刷することにより又は従来の堆積、フォトリソグラフィ及び等方性／異方性エッチング技術により形成される回路構造の第１層を含む。上記で説明したように、回路構造の第１層は、所定の間隔を有する印刷に適応した形状の所定のパターンに形成されてもよい。回路構造の第１層は、半導体、導体及び／又は誘電体材料を含んでもよい。様々な実施形態において、回路構造の第１層は、半導体層（例えば、シリコン、ゲルマニウム、ＧａＡｓ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＳｉＣ、金属酸化物等）、又は、導電層（例えば、金属層）を、本明細書に記載するように基板上に含む。
【００５１】
第１層における構造は、１以上の印刷適応形状を有してもよく、個々の印刷適応形状は、同じであっても異なっていてもよい。第１回路層の構造は、半導体材料の線又は矩形を含んでもよく、半導体材料の例としては、ドープされた又はドープされていないアモルファスシリコン（水素化されていてもよい）、微晶質シリコン、ポリシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、その他の化合物半導体（ＩｎＰ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ等）、金属カルコゲニド半導体（例えば、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ等）又はこれらの組み合わせが挙げられる。これに替えて、第１回路層は、導電性材料からなる線又は矩形を含んでもよい。導電性材料の例としては、アルミ、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、ガリウム、インジウム、タリウム、スズ、鉛及びビスマス、又は、合金、又はこれらの組み合わせが挙げられる。ある実施形態では、導電性材料として、アルミニウム、チタン、ハフニウム、タンタル、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル、パラジウム、プラチナ、銅、銀及び金、又は、合金、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。第１回路層は、ドープされた又はドープされていない誘電体材料（上記で示した誘電体材料の例を参照）を含む矩形、正方形、楕円又は円を含んでもよい。
【００５２】
ある実施形態では、回路は、電子インクを基板上に印刷することによって形成されてもよい。回路構造をこの方法で形成することにより、従来の技術によって形成された構造よりも相対的に大きな寸法を有し（例えば、１μｍから１０，０００μｍ、１０μｍから５０００μｍ、又は、上記範囲内におけるその他の値の範囲）、ドーム型の断面形状を有する構造が形成されてもよい。（例えば、２００８年５月２日出願の米国特許出願第１２／１１４，７４１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１１０２）、２００８年１０月１日出願の米国特許出願第１２／２４３，８８０号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ１５７４）、及び、２００９年７月２４日出願の米国特許出願第１２／５０９，３５１号明細書（代理人整理番号：ＩＤＲ０６５２）参照、これら明細書の関係する部分は、参照により本明細書に組み込まれる。）印刷された構造がドーム型の断面形状を有する場合、対応するレイアウトの特徴が矩形形状であったとしても、印刷された構造は丸みを帯びた端部（したがって、実質的に楕円形状）を有してもよい。
【００５３】
本発明の回路は、２又は３層に限定されず、典型的な集積回路のように、１０、１２以上の層を含んでもよい。本明細書に記載された例は、単純化及び明瞭化のために、少ない数の層に限定されている。例えば、特定の集積回路（ＩＣ）は、更なる層を含んでもよく、例えば、上記した回路要素における構造（例えば、キャパシタ、ダイオード、トランジスタ等）として好適な半導体島状構造の層と同様な平行な半導体線／矩形の層、層間絶縁層（例えば、スピンオン誘電体、印刷された誘電体、ＣＶＤによって堆積された誘電体等を含む）、及び／又は、上記した導体層及び誘電体層と同様な薄膜回路における配線及び／又はコンタクト構造に適した平行な導体線／矩形と層間絶縁層とを交互に配置した１以上の層（多くの場合、下に位置する（半）導体構造の部分を露出させる複数のコンタクトホールを有する）を含んでもよい。このような付加層は、（本明細書に記載されたような）印刷、又は、全面堆積、フォトリソグラフィ及びエッチングにより形成されてもよい。図３Ａ〜３Ｃに示される回路層の上に形成される構造は、多くの場合、層間絶縁層に設けられた導電コンタクトスルーホールを介して、図３Ａ〜３Ｃの（半）導体層と接続される。
【００５４】
図５には、（フォト）リソグラフィによって規定された構造及び印刷による構造の両方を組み込んだリードオンリーメモリ回路（例えば、ＲＯＭ）の回路設計４００が示されている。この実施形態は、従来の方法で形成され、印刷に適応した形状（例えば、矩形）を有するパッド構造を表す、フォトリソグラフィによって規定された構造４１０ａ−ｃ、４１５ａ−ｃ、４１２ａ−ｃ及び４１７ａ−ｃを含む。４１０ａ−ｃ及び４１５ａ−ｃ、及び、構造４１２ａ−ｃ及び４１７ａ−ｃは、隣接した組（対）として配置されている（例えば、４１０ａと４１５ａ）。別の実施形態では、構造４１０ａ−ｃ、４１５ａ−ｃ、４１２ａ−ｃ及び４１７ａ−ｃは、異なる印刷適応形状を有する印刷された構造であってもよい。隣接した構造の組（例えば、構造４１０ａ及び４１５ａ）は、隣接する構造を電気的に分離（アイソレート）する距離（例えば、０．０１μｍから１００μｍ、０．１μｍから５０μｍ、１μｍから２０μｍ又は上記範囲内におけるその他の値の範囲）で互いに離間されて配置されてもよい。図５の実施形態では、回路４００は、電子インクが、指定された隣接する構造の組（例えば、構造４１０ａと４１５ａ、又は、構造４３２ｂと４３７ｂ）の上に印刷可能なように設計されており、構造４２０、４２２が互いに重なって、隣接する構造両方に電気的に接触するようにしている。
【００５５】
印刷の位置合わせ及び分解能の制約を考慮して、メモリアレイのレイアウトのピッチ及びサイズは、一般的に、電子インク印刷技術の分解能に適応する十分な大きさの構造に限定される。このように、隣接する構造４１０ａ−ｃ、４１５ａ−ｃ、４１２ａ−ｃ及び４１７ａ−ｃは、その上に印刷により形成されて隣接する構造を電気的に接続する構造の全面積が収まるように、十分な大きさを有する必要がある。構造４１０ａ−ｃ、４１５ａ−ｃ、４１２ａ−ｃ及び４１７ａ−ｃは、約０．１μｍから５００μｍの範囲（例えば、１μｍから２５０μｍ、１５μｍから１５０μｍ又は上記範囲内におけるその他の値の範囲）の幅及び長さを有してもよく、又は、構造４１０ａ−ｃ、４１５ａ−ｃ、４１２ａ−ｃ及び４１７ａ−ｃが円形である場合には、上記のような範囲の直径を有してもよい。
【００５６】
図５の回路設計／レイアウトは、印刷された電子インクを使用してメモリ回路をプログラムするメモリ回路に適応している。例えば、図５には、構造の隣接する組の上に、電子インクを選択的に印刷することによりプログラミングが達成されるような、予めプログラムされたメモリアレイが示されている。例えば、銀のインクが、位置４２０及び４２２に選択的に印刷されて、図５の構造４１０ａ−４１５ａ及び４１２ｂ−４１７ｂによって規定される開回路を短絡させている。電子構造４２０は、（フォトリソグラフィ及びエッチングによって形成されてもよい）トランジスタ４３０ａと共に隣接する構造４１０ａ及び４１５ａを電気的に接続して、ワード線４４２及びビット線４５２（それぞれ、（ｉ）フォトリソグラフィ及びエッチング、又は、（ｉｉ）印刷によって形成されてもよい）は、プログラムされるビット（例えば、２進数の"０"ステート）を表し、印刷構造が上に形成されていないことから、変更されていない（例えば、２進数の"１"ステート）プログラムされていないビット（例えば、隣接する構造４１０ｂ及び４１５ｂ）も残される。
【００５７】
プログラム可能構造４１０ａ−ｃ、４１５ａ−ｃ、４１２ａ−ｃ及び４１７ａ−ｃの下に、相対的に高い分解能の回路構造及びセル（例えば、トランジスタ４３０ａ−ｃ及び４３２ａ−ｃ）を含む実施形態では、メモリアレイ４００における構造のサイズは、利用可能な空間が大きくなる場合がある。高分解能の回路の間のスペースを利用することにより、行のドライバ回路ブロック４４０、ビット線検出回路ブロック４５０、及び、行及び列デコーダのようなその他の回路を収容することができ、メモリをプログラムするのに低い分解能の印刷の利用を可能とすると同時にスペースを節約することができる。ある実施形態では、回路設計は、印刷に適応した形状を有する複数の層及び１以上の従来技術による層（例えば、フォトリソグラフィ及び／又はコンピュータ支援設計ソフトウェアによって規定される形状を有する層）を含んでもよい。同様に、本発明の方法は、印刷に適応した形状を有する複数の層を印刷する段階と、従来の処理（例えば、フォトリソグラフィのパターニング、露光及びエッチング）による１以上の付加層の形成段階を含む。
【００５８】
［ソフトウェア、コンピュータ可読媒体及び電子表現の例］
本発明はまた、回路における１以上の構造的層を設計するよう構成された汎用コンピュータ又は周知のデジタル信号プロセッサを備えるワークステーションで実行可能及び／又は実装可能なアルゴリズム、コンピュータプログラム及び／又はソフトウェアを含む。本発明の更なる側面は、回路レイアウトにおける構造を配置する方法及びソフトウェアに関する。例えば、方法は更に、適切な処理装置（例えば、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ又はＤＳＰデバイスのような信号処理装置）によって実行されると上記の記載に従ったレイアウトを生成する命令セットを収容するコンピュータプログラム又はコンピュータ可読媒体に関する。
【００５９】
例えば、命令は、回路の第１層における第１構造のセットに対応する第１の複数の特徴を配置する１以上の命令を含んでもよい。第１の複数の特徴の各々は互いに独立して、設計規則のセットに一般的に従って、第１の複数の特徴におけるその他の特徴の方向と平行又は垂直な方向を有する第１印刷適応形状で構成されている。設計規則としては、例えば、最小幅、最小及び／又は最大長さ、最小特徴間距離、厚み、断面局率、又は、接触角、プリンタの最小グリッド寸法等が挙げられる。ある実施形態では、第１層は、印刷された構造に対応する特徴によって構成される。命令は更に、印刷された回路の第２層における印刷された構造のセットに対応する第２の複数の特徴を配置する１以上の命令を含んでもよい。第２の複数の特徴の各々は互いに独立して、第１の複数の特徴におけるその他の特徴の方向及び第２の複数の特徴におけるその他の特徴の方向と平行又は垂直な方向を有する第２印刷適応形状で構成されている。第２の複数の特徴は概して、同じパラメータ（構造に対する最小及び／又は最大寸法、最小特徴間距離等）について規定する設計規則のセットに従って配置されているが、パラメータの値は、第１の複数の特徴に対する設計規則とは異なった値を有していてもよい。本明細書に記載するように、印刷適応形状は、矩形、正方形、線、円及び楕円からなる一群から選択されてもよい。
【００６０】
コンピュータプログラムは、あらゆる種類の可読媒体上に存在してもよく、コンピュータ可読媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ又はハードディスクドライブのような、媒体を読み出し媒体に格納されたコードを実行可能な処理装置によって読み出されるあらゆる有形媒体を含んでもよい。このようなコードとしては、オブジェクトコード、ソースコード及びバイナリコードが含まれてもよい。
【００６１】
回路レイアウトのプログラム又は電子的表現は、適切な媒体を介した伝送に適するよう構成されていてもよい。媒体の例としては、銅線、標準的なツイストペア線、標準的なネットワークケーブル、標準的な光学データ伝送ケーブル、又は、無線、又は、無線信号伝送のための真空（例えば、大気圏外）が挙げられる。本発明のプログラム又は回路レイアウトの電子表現を実装するコードは、デジタルであってもよく、通常は、標準的なデジタルプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は、プログラマブルゲートアレイ、プログラマブルロジック回路／デバイス、又は、アプリケーション固有［集積］回路）によって処理されるように構成されていている。
【００６２】
［結論／概要］
本発明の実施形態は、電子インクを印刷することによって回路を形成する方法及び印刷によって形成された回路要素に適応した回路レイアウトに関する。本発明の更なる実施形態は、このようなレイアウト（及び、電子インクを印刷することによって形成されてもよいレイアウト）を使用して形成された回路要素を含む電子回路に関する。様々な半導体、導体、誘電体及びドーパント（電子）インクを、本発明に従って様々な基板に印刷することができる。従来のレイアウトを使用してこのような電子インクを印刷しようとしても、多くの場合、従来のレイアウトにおける特徴のフォトリソグラフィで達成できるような最小寸法で印刷を行うことはできない。そして、不規則な形状及び／又はレイアウトで印刷されたインクは、液相の物理的現象による悪影響（例えば、拡散、下に位置する表面的特徴に沿ったウィッキング、表面張力効果による水滴化等により、理想的な／目的とするパターンから外れてしまう）を受ける場合がある。印刷適応回路レイアウト及び電子インクを使用した電子製品の製造の開発により、従来の相対的に無駄が多く、効果及び／又は時間の掛かる（フォト）リソグラフィ技術と比較して、より効率的及び経済的に電子デバイスを製造することができる。
【００６３】
上記には、発明の特定の実施形態を例示及び説明する目的で、これら実施形態が示されている。上記の実施形態は、本発明を開示された形式に正確に限定することは意図しておらず、様々な改良例及び変形例が、上記で教示されるところから可能であることは明らかである。上記の実施形態は、本発明の原理及び実際の適用例を、当業者が発明及び様々な変形例を伴う様々な実施形態を利用可能及び特定の利用を想定して適応するように、説明するために選択及び記載されている。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって規定されることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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