(57)【要約】  （ａ）（ｉ）モノマーを含む前駆物質をプラズマ重合すること、および（ｉｉ）モノマーのインターポリマー化単位のポリマーを１つ以上含むターゲットからスパッタリングすることからなる群から選択されたプラズマによる堆積技術を用いて、実質的にフッ素化されていないポリマー層を誘電体層上に堆積する工程であって、前記モノマーが芳香族モノマー、実質的に炭化水素のモノマー、およびそれらの組合せからなる群から選択される工程と、（ｂ）有機半導体層を前記ポリマー層に隣接して堆積する工程とによる、電子デバイスの製造方法。
2008515222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）（ｉ）モノマーを含む前駆物質をプラズマ重合すること、および（ｉｉ）モノマーのインターポリマー化単位のポリマーを１つ以上含むターゲットからスパッタリングすることからなる群から選択されたプラズマによる堆積技術を用いて、実質的にフッ素化されていないポリマー層を誘電体層上に堆積する工程であって、前記モノマーが、芳香族モノマー、実質的に炭化水素のモノマー、およびそれらの組合せからなる群から選択される工程と、
（ｂ）有機半導体層を前記ポリマー層に隣接して堆積する工程とを含む、有機電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記モノマーが芳香族モノマーである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記芳香族モノマーが炭化水素置換基だけを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー層がナフタレン、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、スチレン、フェニルアセチレン、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーのインターポリマー化単位を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ポリマー層がスチレンインターポリマー化単位を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記スチレンインターポリマー化単位が、α−メチルスチレン、４−ｔ−ブチルスチレン、２−メチルスチレン、３−メチルスチレン、４−メチルスチレン、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーに由来する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記スチレンインターポリマー化単位がα−メチルスチレンに由来する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記誘電体層が、プラズマによる堆積技術を用いて堆積され、前記誘電体層と前記ポリマー層とが一体化した層である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリマー層が、シャドウマスクのアパーチャを通して前記誘電体層上に堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリマー層が、予め選択されたパターンを形成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記誘電体層が、プラズマによる堆積技術を用いて前記シャドウマスクのアパーチャまたは第２のシャドウマスクのアパーチャを通して堆積され、前記誘電体層と前記ポリマー層とが一体化した層である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマー層が、モノマーを含む前駆物質をプラズマ重合することによって堆積される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ重合が、パルスプラズマ励起を用いて行われる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリマー層中の残留フリーラジカルをクエンチする工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記有機電子デバイスが有機薄膜トランジスタであり、前記誘電体層がゲート誘電体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記有機薄膜トランジスタを少なくとも１つの他の薄膜トランジスタに相互接続して集積回路を形成する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）基板を提供する工程と、
（ｂ）ゲート電極材料を前記基板上に蒸着する工程と、
（ｃ）ゲート誘電体を前記ゲート電極材料上に蒸着する工程と、
（ｄ）芳香族モノマー、実質的に炭化水素のモノマー、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーを含む前駆物質を前記ゲート誘電体上にプラズマ重合して、実質的にフッ素化されていないポリマー層を前記ゲート誘電体上に形成する工程と、
（ｅ）有機半導体層を前記ポリマー層に隣接して蒸着する工程と、
（ｆ）前記有機半導体層に隣接するソース電極およびドレイン電極を蒸着する工程とを含む、有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記ゲート電極材料、前記ゲート誘電体、前記ポリマー層、前記有機半導体層、および前記ソース電極およびドレイン電極の１つ以上がシャドウマスクのアパーチャを通して堆積される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ゲート電極材料、前記ゲート誘電体、前記ポリマー層、前記有機半導体層、および前記ソース電極およびドレイン電極の各々が、１つ以上のシャドウマスクの１つ以上のアパーチャを通して堆積される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
誘電体層上の実質的にフッ素化されていないポリマー層と前記ポリマー層に隣接した有機半導体層とを含む有機電子デバイスであって、前記ポリマー層が、芳香族ポリマーまたは実質的に炭化水素のポリマーを含み、実質的に不溶性である、有機電子デバイス。
【請求項２１】
前記ポリマー層が、ナフタレン、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、スチレン、フェニルアセチレン、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーのインターポリマー化単位を含む、請求項２０に記載の有機電子デバイス。
【請求項２２】
前記ポリマー層がスチレンインターポリマー化単位を含む、請求項２１に記載の有機電子デバイス。
【請求項２３】
前記スチレンインターポリマー化単位が、α−メチルスチレン、４−ｔ−ブチルスチレン、２−メチルスチレン、３−メチルスチレン、４−メチルスチレン、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーに由来する、請求項２２に記載の有機電子デバイス。
【請求項２４】
前記スチレンインターポリマー化単位がα−メチルスチレンである、請求項２３に記載の有機電子デバイス。
【請求項２５】
前記ポリマー層がパターン化され、該パターンが、シャドウマスクのアパーチャによって画定される、請求項２０に記載の有機電子デバイス。
【請求項２６】
前記ポリマー層と前記誘電体層とが一体化している、請求項２０に記載の有機電子デバイス。
【請求項２７】
前記デバイスが有機薄膜トランジスタであり、前記誘電体層がゲート誘電体である、請求項２０に記載の有機電子デバイス。
【請求項２８】
請求項２７に記載の有機薄膜トランジスタを含む集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体層表面処理を有するトランジスタおよび他の電子デバイスの製造方法に関し、別の態様において、誘電体層表面処理を有するトランジスタおよび他の電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）（すなわち、有機半導体を有する薄膜トランジスタ）は、低コスト電子機器を中心とした様々な用途を可能にする技術として注目を浴びている。有機半導体を合成して多種多様なデバイスのために必要な電子的性質を取り入れることができると考えられる。また、結晶シリコンマイクロ電子機器のために現在は可能でない低コスト、リール・トゥ・リール加工を可能にするようにこれらのデバイスを構成することができる。
【０００３】
しかしながら、有機電子デバイスにおいて重要な１つの分野は、有機半導体とゲート誘電体との間に形成された境界面の品質である。例えば、有機半導体とゲート誘電体との間にポリマー層を挟むなど（例えば、米国特許第６，６１７，６０９号明細書（ケリー（Ｋｅｌｌｅｙ）ら）および米国特許出願第０３／０１０２４７１号明細書（ケリーら）を参照のこと）、半導体／誘電体境界面を制御しようとする試みは、デバイスの性質の改良につながっている。
【０００４】
典型的に、これらのポリマー境界面層は、例えば、スピンコーティングまたは同様な技術によって溶液堆積される。しかしながら、多くの場合、ＯＴＦＴの他の層（例えば、ゲート電極、ゲート誘電体、有機半導体、およびソース電極およびドレイン電極）は蒸着される。したがって、他の場合なら蒸着されるトランジスタ上にポリマー境界面層を溶液堆積するために、部分的に完成したトランジスタは、ゲート誘電体と有機半導体との蒸着の間に真空チャンバから取り出され、次いでチャンバに戻されなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の内容を考慮して、ＯＴＦＴの半導体／誘電体境界面を改良するための迅速かつ簡単な方法が必要とされていることを本発明者らは認識する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
簡単に言えば、１つの態様において、本発明は、誘電体層表面処理を有する有機薄膜トランジスタおよび他の有機電子デバイスの製造方法を提供する。前記方法は、（ａ）（ｉ）モノマーを含む前駆物質をプラズマ重合すること、および（ｉｉ）モノマーのインターポリマー化単位のポリマーを１つ以上含むターゲットからスパッタリングすることからなる群から選択されたプラズマによる堆積技術を用いて、実質的にフッ素化されていないポリマー層を誘電体層上に堆積する工程と、（ｂ）有機半導体層を前記ポリマー層に隣接して堆積する工程とを含む。モノマーを芳香族モノマー、実質的に炭化水素のモノマー、およびそれらの組合せからなる群から選択することができる。
【０００７】
本明細書中で用いられるとき、「実質的にフッ素化されていない」は、ポリマー層中の炭素の約５％未満（好ましくは、約１％未満、より好ましくは０％）がフッ素置換基を有することを意味し、「実質的に炭化水素」は、モノマー中の非水素原子の約３０％未満（好ましくは、約２０％未満、より好ましくは、約１０％未満）が炭素原子でない（すなわち、Ｘが約０．３未満（好ましくは、約０．２未満、より好ましくは、約０．１未満である）ことを意味する。
Ｘ＝（非Ｈ、非Ｃ原子の数）／（非Ｈ原子の数）
【０００８】
別の態様において、本発明は、（ａ）基板を提供する工程と、（ｂ）ゲート電極材料を前記基板上に蒸着する工程と、（ｃ）ゲート誘電体を前記ゲート電極材料上に蒸着する工程と、（ｄ）芳香族モノマー、実質的に炭化水素のモノマー、またはそれらの組合せからなる群から選択されるモノマーを含む前駆物質を前記ゲート誘電体上にプラズマ重合して、実質的にフッ素化されていないポリマー層をその上に形成する工程と、（ｅ）有機半導体層を前記ポリマー層に隣接して蒸着する工程と、（ｆ）前記有機半導体層に隣接したソース電極およびドレイン電極を蒸着する工程とを含む、有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【０００９】
さらに別の態様において、本発明は、誘電体層上の実質的にフッ素化されていないポリマー層と前記ポリマー層に隣接した有機半導体層とを含む有機薄膜トランジスタおよび他の有機電子デバイスを提供し、前記ポリマー層が、芳香族ポリマーまたは実質的に炭化水素のポリマーを含み、実質的に不溶性である。
【００１０】
本明細書中で用いられるとき、「実質的に不溶性」は、周囲条件において非プラズマ重合直鎖ポリマー（典型的に１００，０００〜２００，０００の原子質量単位の分子量を有する）の少なくとも２０質量パーセントを含む溶液を製造することができる溶剤が、同じモノマーからプラズマ重合されたポリマー層の３０パーセント未満を溶解することを意味する。
【００１１】
実質的にフッ素化されていないポリマー層（以下、「ポリマー層」）は、有機半導体と誘電体材料との境界面を制御することによって、ＯＴＦＴなどの有機電子デバイスの性質（例えば、閾値電圧、サブ閾値電圧、オン・オフ比、および／または電荷キャリア移動度）を改良することができる。有利には、本発明の方法は、蒸着技術を用いて、ポリマー層を含めて全有機電子デバイスまたはＯＴＦＴの製造を可能にする。したがって、典型的に、製造プロセスの間、真空を止める必要がない。
【００１２】
さらに、上述の方法を用いて堆積されたポリマー層をシャドウマスキング技術を用いてパターン化できることが発見された。したがって、ポリマー層を単一工程において堆積およびパターン化することができる。さらに、全有機電子デバイスまたはＯＴＦＴをシャドウマスキング技術を用いて製造することができる。
【００１３】
したがって、本発明の方法は、ＯＴＦＴの半導体／誘電体境界面を改良する迅速かつ簡単な方法に対する当該技術分野の要求を満たす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
例えば、コンデンサ、トランジスタ（接合トランジスタおよび薄膜トランジスタなど、多くのタイプがある）、ダイオード（例えば、発光ダイオード）、太陽電池、およびディスプレイなどの電子デバイスを製造するために本発明の方法を用いることができる。好ましくは、電子デバイスは、例えば、有機薄膜トランジスタおよび有機発光ダイオードなどの有機電子デバイス（すなわち、有機半導体を有する電子デバイス）である。
【００１５】
有機薄膜トランジスタ（ＯＴＦＴ）は、特に有用なタイプの有機電子デバイスである。ＯＴＦＴは一般に、基板と、基板上のゲート電極と、ゲート電極上のゲート誘電体と、ゲート誘電体に隣接したソース電極およびドレイン電極と、ゲート誘電体に隣接し、ソースおよびドレイン電極に隣接した有機半導体層とを含む。これらの成分を様々な構成において集成することができる。例えば、ソースおよびドレイン電極は、有機半導体層をソースおよびドレイン電極の上にして、ゲート誘電体に隣接することができ、または有機半導体層をソースおよびドレイン電極とゲート誘電体との間に挟むこともできる。
【００１６】
本発明のＯＴＦＴは、ゲート誘電体と有機物半導体層との間に挟まれたポリマー層をさらに含む。ポリマー層を場合によりゲート誘電体と一体化することができる。
【００１７】
基板
本発明によって製造されたＯＴＦＴを基板上に設けることができる。基板は典型的に、製造、試験、および／または使用中にＯＴＦＴを支持する。例えば、１つの基板が様々な実施形態を試験またはスクリーニングするために選択されてもよく、他方、別の基板が商用の実施形態のために選択される。場合により、基板は、電気的機能をＯＴＦＴに提供することができる。有用な支持材料には、有機および無機材料がある。例えば、基板は、無機ガラス、セラミック箔、ポリマー材料（例えば、アクリル系誘導体、エポキシ、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリケトン、ポリ（オキシ−１，４−フェニレンオキシ−１，４−フェニレンカルボニル−１，４−フェニレン）（ポリ（エーテルエーテルケトン）またはＰＥＥＫと称されることもある）、ポリノルボルネン、ポリフェニレンオキシド、ポリ（エチレンナフタレンジカルボキシレート）（ＰＥＮ）、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ））、充填剤入りポリマー材料（例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ））、繊維材料、例えば紙および織物、およびコーティングされたまたはコーティングされない金属箔を含むことができる。
【００１８】
可撓性基板を本発明と共に用いることができる。可撓性基板は、ロール加工を可能にし、連続していてもよく、平らなおよび／または硬質基板よりも規模の経済性および製造の経済性を提供する。選択された可撓性基板は好ましくは、変形または破断せずに直径約５０ｃｍ未満（好ましくは、直径約２５ｃｍ未満、より好ましくは、約１０未満、最も好ましくは、約５ｃｍ未満）の円柱の外周の周りに巻き付けることができる。本発明の可撓性基板を特定の円柱の周りに巻き付けるために用いられる力、例えば補助なしの手（すなわち、レバー、機械、水力などの助けを借りない）によって力は典型的には小さい。好ましい可撓性基板をそれ自体に巻き上げることができる。
【００１９】
ゲート電極
ＯＴＦＴのゲート電極は、いずれの有用な導電性材料であってもよい。例えば、ゲート電極は、ドープトシリコン、またはアルミニウム、銅、クロム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金、タンタル、およびチタンなどの金属、およびインジウムスズ酸化物などの透明導電性酸化物を含むことができる。導電性ポリマー、例えばポリアニリンまたはポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）もまた使用できる。さらに、これらの材料の合金、組合せ、および多層が有用である場合がある。いくつかのＯＴＦＴにおいて、同じ材料がゲート電極機能を提供することができ、基板の支持機能もまた提供することができる。例えば、ドープトシリコンは、ゲート電極として機能し、ＯＴＦＴを支持することができる。
【００２０】
ゲート誘電体
ゲート誘電体は一般に、ゲート電極上に設けられる。ゲート誘電体は、ゲート電極をＯＴＦＴデバイスの残部から電気絶縁する。それをＯＴＦＴ上に別個の層として堆積することができ、またはゲート材料を酸化する（アノード酸化を含める）ことによってゲート上に形成してゲート誘電体を形成することができる。ゲート誘電体は好ましくは、約２を超える（より好ましくは、約５を超える）相対誘電率を有する。ゲート誘電体の誘電率は比較的高くてもよく、例えば、８０〜１００以上であってもよい。ゲート誘電体に有用な材料は、例えば、有機または無機電気絶縁材料を含むことができる。
【００２１】
ゲート誘電体のために有用な有機材料の特定の例には、ポリマー材料、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、シアノセルロース、ポリイミド、エポキシ等がある。
【００２２】
他の有用な有機材料は、同時係属中の米国特許出願第１０／４３４，３７７号明細書に記載されている。これらの材料には、好ましくは比較的高い誘電率を有する、シアノ官能性（好ましくは、シアノ官能性スチレン）ポリマーがある。適したポリマーは好ましくは、シアノ官能性部分と全ポリマーに比較的高い誘電率を提供する部分とを含有し、それらの部分は同一であるかまたは異なっていてもよい。
【００２３】
有用なシアノ官能性ポリマーには、式：
【化１】
2008515222.tif 000003
の反復単位を有する実質的にフッ素化されていない有機ポリマーがあり、上式中、
各Ｒ1が独立してＨ、アリール基（アラルキルおよびアルカリールなど）、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、または架橋可能な基（すなわち、１個以上の架橋可能な基）を含有する有機基であり、
各Ｒ2が独立してＨ、アリール基（アラルキルおよびアルカリールなど）、またはＲ4であり、
各Ｒ3がＨまたはメチルであり、
各Ｒ5が芳香環上の置換基であり、独立してアルキル基、ハロゲン、またはＲ4であり、
ｎが０〜３であり、
ポリマー中の少なくとも１つの反復単位がＲ4を含有することを条件として、各Ｒ4が独立して、少なくとも１個のＣＮ基を含有しＣＮ基１個当たり約３０〜約２００の分子量を有する有機基である。好ましくは少なくとも１つのＲ1が架橋可能な基を含有する。
【００２４】
他の有用なシアノ官能性ポリマーには、式：
【化２】
2008515222.tif 000004
の反復単位を有する有機ポリマー（好ましくは、実質的にフッ素化されていない有機ポリマー）があり、上式中、
各Ｒ1が独立して、架橋可能な基（すなわち、１個以上の架橋可能な基）を含有する有機基であり、
各Ｒ2が独立してＨ、アリール基（アルカリールおよびアラルキルなど）、またはＲ4であり、
各Ｒ3が独立してＨまたはメチルであり、
各Ｒ5が芳香環上の置換基であり、独立してアルキル基、ハロゲン、またはＲ4であり、
ｎが０〜３であり、
ポリマー中の少なくとも１つの反復単位がＲ4を含有することを条件として、各Ｒ4が独立して、少なくとも１個のＣＮ基を含有しＣＮ基１個当たり約３０〜約２００の分子量を有する有機基である。
【００２５】
好ましいシアノ官能性ポリマーは、スチレンインターポリマー化単位（場合によりシアノ官能性スチレン単位）を含有する。
【００２６】
さらに、プラズマ重合されうる他の有機材料をゲート誘電体として用いることができる。適した例には、モノマーがスチレン、エチレン、イソブチレンおよびテトラフルオロエチレンからなる群から選択されるプラズマポリマーがある。プラズマ重合のためのモノマーは、通常の重合が必要とする反応性官能基を有する必要がなく、したがって、誘電体膜は、メタン、エタンおよび他のアルカンなどのモノマー、ベンゼンおよび置換ベンゼン、ナフタレンおよび置換ナフタレン、アントラセン、置換アントラセン、およびフェナントレンおよび置換フェナントレンから製造することができる。酸素、窒素、硫黄およびハロゲンなどのヘテロ原子ならびにセレン、スズ、水銀およびチタンなどのより特異なヘテロ原子を含有するモノマーもまた、プラズマ重合されて誘電体膜を製造する。さらに別の詳細を当該技術分野において、例えば、ブラッドレイ（Ｂｒａｄｌｅｙ）ら著、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ、ｖｏｌ．１１０、ｎｏ．１、１５〜２２ページ（１９６３年）に見出すことができる。
【００２７】
ゲート誘電体に有用な無機材料の具体例には、ストロンチエート、タンタル酸塩、チタン酸塩、ジルコン酸塩、酸化アルミニウム、酸化シリコン、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ハフニウム、窒化シリコン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、およびチタン酸ジルコン酸バリウムなどがある。さらに、これらの材料の合金、組合せ、および多層をゲート誘電体のために使用することができる。
【００２８】
ゲート誘電体のために好ましい無機材料には、酸化アルミニウム、酸化シリコン、および窒化シリコンなどがある。
【００２９】
ソースおよびドレイン電極
ソース電極およびドレイン電極はゲート誘電体によってゲート電極から分離され、他方、半導体層はソース電極およびドレイン電極の上または下にあってもよい。ソースおよびドレイン電極は、いずれの有用な導電性材料であってもよい。有用な材料には、ゲート電極について上述されたそれらの材料のほとんどが挙げられ、例えば、アルミニウム、バリウム、カルシウム、クロム、銅、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金、チタン、透明導電性酸化物、例えばインジウムスズ酸化物、ポリアニリン、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、他の導電性ポリマー、それらの合金、それらの組合せ、およびそれらの多層などが挙げられる。これらの材料には、ｎ型半導体材料と共に使用するのに適しているものもあれば、ｐ型半導体材料と共に使用するのに適しているものもあり、当該技術分野に公知である。
【００３０】
有機半導体
有用な有機半導体材料には、アセンおよびそれらの置換誘導体がある。アセンの特定の例には、アントラセン、ナフタレン、テトラセン、ペンタセン、および置換ペンタセン（好ましくはペンタセンまたは置換ペンタセン）などがある。他の例には、半導体ポリマー、ぺリレン、フラーレン、フタロシアニン、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、ポリフェニルビニレン、ポリアセチレン、メタロフタロシアニンおよび置換誘導体などがある。有用なビス−（２−アセニル）アセチレン半導体材料が２００３年７月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願第１０／６２００２７号明細書に記載されている。有用なアセン−チオフェン半導体材料は、２００３年８月１５日に出願された同時係属中の米国特許出願第１０／６４１７３０号明細書に記載されている。
【００３１】
アセンの置換誘導体には、少なくとも１つの電子供与基、ハロゲン原子、またはそれらの組合せで置換されたアセン、もしくは場合により少なくとも１つの電子供与基、ハロゲン原子、またはそれらの組合せで置換される、ベンゾ環化アセンまたはポリベンゾ環化アセンなどがある。電子供与基は、１〜２４個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、またはチオアルコキシ基から選択される。アルキル基の好ましい例は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、２−メチルヘキシル、２−エチルヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ドデシル、ｎ−オクタデシル、および３，５，５−トリメチルヘキシルである。置換ペンタセンおよびそれらの製造方法は、米国特許出願公開第０３／０１００７７９号明細書（ヴォーゴル（Ｖｏｇｅｌ）ら）および米国特許出願公開第０３／０１０５３６５号明細書（スミス（Ｓｍｉｔｈ）ら）に教示されている。
【００３２】
ベンゾ環化およびポリベンゾ環化アセンのさらに別の詳細を当該技術分野において、例えば、（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＮＩＳＴ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ  ９２２「多環式芳香族炭化水素構造インデックス」（“Ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  Ａｒｏｍａｔｉｃ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｉｎｄｅｘ”）、Ｕ．Ｓ．Ｇｏｖｔ．Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｏｆｆｉｃｅ、サンダー（Ｓａｎｄｅｒ）およびワイズ（Ｗｉｓｅ）著（１９９７年）において見出すことができる。
【００３３】
ポリマー層
本発明によって製造されたＯＴＦＴは、ゲート誘電体上に堆積された実質的にフッ素化されていないポリマー層を含有する。ポリマー層は、芳香族ポリマーまたは実質的に炭化水素のポリマーを含む。本発明のＯＴＦＴにおいて、ポリマー層は実質的に不溶性である。
【００３４】
ポリマー層を製造するのに有用であるモノマーには、芳香族モノマー、実質的に炭化水素のモノマー、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーなどがある。
【００３５】
有用なモノマーの例には、ナフタレン、置換ナフタレン、例えばメチル−およびエチル−ナフタレン、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、スチレン、フェニルアセチレン、フルオレン、およびフェナントレンならびに非芳香族分子、例えばアルカン（例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等）、環状アルカン（例えば、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等）、オレフィン（例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、２−ブテン等）、アルキン（例えば、アセチレン、１−プロピン、１−ブチン、２−ブチン等）の他、イソブチレン、３−エチルシクロヘキセン、または２−メチルシクロペンタン等、分岐を含有する上記の構造の組合せ、およびそれらの組合せなどがある。
【００３６】
モノマーの分子量の上限は、分子を気化させる方法が存在する要求条件によってのみ規定される。可能性としては、大きな分子は、プラズマ重合チャンバ内で固体の形で分子を提供する工程と、それを直接に加熱して気化させる工程とによって使用可能である。
【００３７】
好ましくは、モノマーは芳香族である。より好ましくは、炭化水素置換基だけを含む芳香族モノマーが用いられる。
【００３８】
有用な芳香族モノマーの特定の例には、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、メシチレン、スチレン、フェニルアセチレン、ナフタレン、１−メチルナフタレン、２−メチルナフタレン、１−エチルナフタレン、２−エチルナフタレン、１−ビニルナフタレン、および２−ビニルナフタレンなどがある。
【００３９】
好ましくは、ポリマー層は、ナフタレン、ベンゼン、エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、スチレン、フェニルアセチレン、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーのインターポリマー化単位を含む。より好ましくは、ポリマー層がスチレンインターポリマー化単位を含む。さらにより好ましくは、ポリマー層が、α−メチルスチレン、４−ｔ−ブチルスチレン、２−メチルスチレン、３−メチルスチレン、４−メチルスチレン、およびそれらの組合せからなる群から選択されたモノマーから誘導されたスチレンインターポリマー化単位を含む。最も好ましくは、ポリマー層が、α−メチルスチレンから誘導されたスチレンインターポリマー化単位を含む。
【００４０】
ポリマー層は典型的に、厚さ約１ｎｍ〜約２０ｎｍ（好ましくは、約２ｎｍ〜約１５ｎｍ、より好ましくは、約５ｎｍ〜約１０ｎｍ）である。ポリマー層が誘電体層と一体化される場合、組合せられた層は典型的に約３００ｎｍ未満（好ましくは、約２００ｎｍ未満、より好ましくは、約１００ｎｍ未満）である。
【００４１】
製造
薄膜電極（すなわち、ゲート電極、ソース電極、およびドレイン電極）をいずれかの有用な手段、例えば、めっき、インクジェット印刷、または蒸着（例えば、熱的蒸発またはスパッタリング）によって設けることができる。好ましくは、薄膜電極は蒸着によって設けられる。
【００４２】
有機半導体層をいずれかの有用な手段、例えば、溶液堆積、スピンコーティング、印刷技術、または蒸着（好ましくは、蒸着によって）によって設けることができる。
【００４３】
ゲート誘電体を例えば蒸着またはプラズマによる堆積などの有用な手段によって設けることができる。
【００４４】
例えば、シアノ官能性ポリマーおよび上に記載された他の材料などのいくつかのゲート誘電体材料をプラズマによる堆積技術を用いて提供することができる。また、ポリマー層をプラズマによる堆積技術を用いて提供することができる。
【００４５】
プラズマによる堆積は、プラズマ（すなわち、部分的にイオン化されたガス）の影響下でのポリマー材料の形成および堆積を指す。プラズマによる堆積には、例えば、プラズマ重合（例えば、プラズマ化学気相堆積（ＰＥ  ＣＶＤ）、グロー放電重合等）、およびスパッタリング（例えば、直流（ＤＣ）スパッタリング、マグネトロンスパッタリング、および高周波（ＲＦ）スパッタリング）などがある。
【００４６】
プラズマによる堆積によって堆積された膜は一般に、例えば、滑らかさ、基板への適合、および比較的低量の残留した反応性成分などの特性を示す。このような特性は、良いトランジスタ性能のために望ましい。
【００４７】
さらに、本発明によるプラズマによる技術によって堆積されたポリマー層は典型的に高度に分岐状であり、架橋され、したがって実質的に不溶性である。不溶性は、例えば、ディスプレイを製造する間、ＯＴＦＴ上の付加的な加工を必要とする用途のために非常に望ましい。
【００４８】
プラズマ重合は、プラズマ（すなわち、部分的にイオン化されたガス）の影響下でのポリマー薄膜の形成を必要とする。プラズマが蒸気中で有機分子（例えば、モノマー）と相互作用するとき、ポリマーが形成される。したがって、プラズマは、プラズマ重合を起こす開始剤である。
【００４９】
プラズマを例えば、直流、高周波、または電子サイクロトロン共振技術などの様々な手段によって形成することができる。
【００５０】
プラズマ重合の間、多くの要因が、化学プロセスに影響を与えることがある。例えば、電極サイズ、電極間の距離、および電力の周波数などの反応器の特性がプロセスに影響を与えることがある。また、モノマー流量、システム圧力、および放電力などの調整しうるプロセスパラメータがプロセスに影響を与えることがある。
【００５１】
真空チャンバに入れられ重合または真空ポンプのどちらかによって除去されるモノマーの流量（Ｆ）に対してプラズマが受容する入力電力（Ｗ）の比を変えることによって与えられたモノマーのプラズマ重合から得られた膜の構造を変えることが可能であることは、当該技術分野において公知である。Ｗ／Ｆの比は本質的に、重合されているモノマーの質量当たりのエネルギー入力量の尺度である。例えば、与えられた電力（Ｗ１）および流量（Ｆ１）下で行われたプラズマ重合によって形成されたポリマー膜（膜１）を考慮されたい。増加された電力（Ｗ２）および増加された流量（Ｆ２）下で行われたプラズマ重合によって形成された別のポリマー膜（膜２）は、Ｗ２／Ｆ２の比がＷ１／Ｆ１と同じである限り、膜１に非常に似ていることがある。しかしながら、様々なプラズマ重合反応器設計の間の幾何学的形状の差のために、Ｗ／Ｆは与えられた反応器に固有である。
【００５２】
本発明のポリマー層は、安定なプラズマを点火するために十分な入力電力があるとき、プラズマ重合を用いて形成されてもよい。好ましくは、流量に対してこのような高い入力電力の領域は、基板または一切のすでに堆積された膜のアブレーションが回避されるべきである。より好ましくは、プラズマに対するエネルギー入力は、堆積速度（Ｒ）対Ｗ／Ｆのプロットの電力不足領域（ＩＩ）においてプラズマ重合が作用するように調節されるべきである。
【００５３】
【表１】
2008515222.tif 000005
【００５４】
プラズマ重合の間の特定の条件は、投入モノマーのプラズマ重合膜ではなく、投入モノマーのプラズマ重合粉末の形成につながる場合があることは当該技術分野において公知である。当業者は、堆積システムの幾何学的形状、Ｗ／Ｆの選択、およびシステム圧力などのパラメータを選択して粉末の形成を最小にできることを認識する。
【００５５】
プラズマ重合を連続モードまたはパルスモードで行うことができる。パルスプラズマ重合について、プラズマは、チャンバ内に導入された前駆物質ガスに印加されたプラズマ励起をパルスすることによって堆積チャンバ内に提供される（すなわち、励起電力が、連続プラズマ励起として印加されるのではなく所望のデューティ・サイクルによってオンおよびオフにされる）。パルスプラズマ励起は、連続プラズマプロセスよりも良いプロセス制御を可能にする。当該技術分野において公知であるように、プラズマ重合は、多数の競争機構を含む。パルシングは、プラズマ重合の同時作用機構のうち優勢である機構の特定の制御を可能にし、したがって、最終プラズマ重合膜の異なった性質を可能にし、表面処理としてのそれらの使用に有利である場合がある。
【００５６】
プラズマ重合に関するさらに別の詳細を当該技術分野において見出すことができる（例えば、Ｈ．ヤスダ（Ｈ．Ｙａｓｕｄａ），Ｐｌａｓｍａ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，フロリダ州、オーランドのアカデミックプレス社（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．，Ｏｒｌａｎｄｏ，ＦＬ）（１９８５年）、またはＮ．イナガキ（Ｎ．Ｉｎａｇａｋｉ），Ｐｌａｓｍａ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ペンシルベニア州、ランカスターのテクノミック出版（Ｔｅｃｈｎｏｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｉｎｃ．，Ｌａｎｃａｓｔｅｒ，ＰＡ）（１９９６年）を参照のこと）。
【００５７】
スパッタリングは、原子サイズの強力衝撃粒子からの運動量移動によって所望のコーティング材料からなる「ターゲット」から放出された原子の堆積を必要とする。強力粒子は典型的に、プラズマから加速された気体イオンである。スパッタリングの間、強力粒子がターゲットに衝突し、ターゲットからの原子をそれから放出させる。次に、放出された原子は、ガスプラズマ中でプラズマ重合される。
【００５８】
ＤＣスパッタリングにおいて、高い負のＤＣ電圧が例えば、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、またはラドンなどの低圧ガス全体にわたって印加される時にプラズマが形成される。ＤＣダイオードアルゴン−スパッタリングプラズマを例えば、約１〜３Ｐａのアルゴンガス圧力においておよび約２０００〜５０００ボルトの印加電圧において作動させることができる。磁場、またはＤＣマグネトロン構成を用いてプラズマをターゲット表面付近に制限し、したがってプラズマ密度およびスパッタリング速度を増加させることができる。
【００５９】
ＲＦスパッタリングにおいて、プラズマがＭＨｚ領域（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の電磁気力を用いて形成される。ＤＣスパッタリングの間に電荷がターゲット上に蓄積することがあるので、ＲＦスパッタリングが誘電体または絶縁材料を堆積するために好ましいことが多い。ターゲット上にＲＦ電位を用いることによって、ターゲット上の一切の電荷蓄積を定期的に中和することによって誘電体または絶縁材料をスパッタリングすることができる。
【００６０】
多くの変数が特定の材料のためのスパッタリングプロセスに影響を与えることがある（例えば、スパッタリングガス、スパッタリング圧力、基板温度、堆積速度、ターゲット電圧、ターゲット電力、堆積幾何学的形状、等々）。したがって、当業者によって理解されるように、様々なプロセスパラメータを調節して、与えられた材料のための最適条件を達成することができる。スパッタリングに関するさらに別の詳細を当該技術分野において、例えば、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、カーク・オスマー（Ｋｉｒｋ−Ｏｔｈｍｅｒ）、第４版、Ｖｏｌ．２３、１０４９〜１０５６ページ、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ）（１９９７年）において見出すことができる。
【００６１】
ゲート誘電体がプラズマによる堆積技術を用いて堆積されうる材料であるとき、一体化したゲート誘電体／ポリマー層が得られる。層が別々に製造される時よりもポリマー層を誘電体層に強く結合することができ、したがってより安定な電子デバイスを製造することができるので、一体化した層が望ましいことがある。さらに、例えば、１つのシャドウマスクを誘電体材料とポリマー表面処理との両方のために用いることができ、シャドウマスクが堆積の間に基板に対して移動／再整列される必要がないので、層を一体化することによって層のパターン化を容易にすることができる。
【００６２】
一体化した層は様々な手段によって得られる。例えば、誘電体材料がプラズマ重合されるバッチシステムにおいて、供給ガスを誘電体材料への供給からポリマー表面処理への供給に切り換えることができる。あるいは、誘電体材料がスパッタされるとき、スパッタターゲットを変えることによって一体化を実現することができる。プラズマによる堆積以外の堆積方法を用いて誘電体材料を堆積するバッチシステムにおいて、プラズマ重合またはスパッタリングは、誘電体層の堆積を終える前に同じ真空チャンバ内で開始することができ、したがって２つの層を一体化することができる。リール・トゥ・リールシステムにおいて、層は、例えば、ウェブを（例えば、プラズマ重合、スパッタリング、電子ビーム等による）誘電体の堆積のための領域から、プラズマによる堆積によるポリマー表面処理の堆積のためのウェブの下方の領域に送ることによって一体化してもよい。場合により、リール・トゥ・リールシステムにおいて、堆積の２つの領域は、誘電体材料とポリマー表面処理層とが強固に絡み合わせられるように重なり合ってもよい。
【００６３】
ポリマー層がプラズマによる堆積技術を用いて堆積された後、ポリマー層中の残留フリーラジカルを場合によりクエンチして層の性質をさらに改良することができる。このクエンチ処理は、例えば、熱、電磁放射線の適用、または水素プラズマなどのポリマー層とさらに反応する種を提供するいずれかの他の処理、またはプラズマ重合層と反応する水素原子を提供する別の方法、またはそれらの組合せを用いて行われてもよい。
【００６４】
薄膜電極、ゲート誘電体および半導体層のパターン化は、シャドウマスキング、アディティブフォトリソグラフィ、サブトラクティブフォトリソグラフィ、印刷、マイクロコンタクトプリンティング、およびパターンコーティング（好ましくは、シャドウマスキング）などの公知の方法によって行われてもよい。
【００６５】
また、ポリマー層の任意のパターン化をシャドウマスキングを用いて行うことができる。ポリマー層のパターン化は、本発明のＯＴＦＴが集積回路の一部である時に望ましい場合があり、パターン化されないまたは連続したポリマー層は、トランジスタ間の抵抗をもたらす。
【００６６】
シャドウマスクは所望の材料の堆積を可能にし、同時に、所望の予め選択されたパターンにおける材料の形成を可能にする。したがって、堆積の前または後の別個のパターン化工程を必要としない。
【００６７】
好ましくは、ＯＴＦＴ層または特徴が、例えば、ポリイミドまたはポリエステルなどのポリマー材料から形成されたシャドウマスクのパターンを通して堆積される。ポリマーシャドウマスクは典型的に、約５マイクロメートル〜約５０マイクロメートルの厚さを有する。シャドウマスクのためにポリマー材料を用いることにより、シャドウマスクの製造の簡単さ、シャドウマスクのコスト低減、および他の利点など、他の材料よりも利点を提供することができる。しかしながら、例えば、シリコン、金属、または結晶性材料などの非ポリマー材料を用いることができる。ポリマーシャドウマスクは可撓性であるが、一般に、皺または永久曲げが偶発的に形成されることにより損傷を受ける傾向が比較的少ない。さらに、ポリマーシャドウマスクは、既存の堆積層に損傷を与えることが比較的少ない。さらに、いくつかのポリマーマスクは、酸で洗浄可能である。
【００６８】
２つ以上のＯＴＦＴ層または特徴を１つ以上のシャドウマスクを通して堆積することができ、またはＯＴＦＴ層または特徴の各々を単一シャドウマスクを通して堆積することができる。堆積アパーチャの位置合わせおよび形状は、ユーザーによって想定されたＯＴＦＴおよび回路レイアウトに応じて広範囲に変化する。１つ以上の堆積アパーチャは、約１０００マイクロメートル未満（好ましくは、約５０マイクロメートル未満、より好ましくは、約２０マイクロメートル未満、さらにより好ましくは、約１０マイクロメートル未満、最も好ましくは、約５マイクロメートル未満）の幅を有するように形成可能である。これらの範囲の幅を有する堆積アパーチャを形成することによって、ＯＴＦＴまたは回路要素の寸法を低減することができる。さらに、２つの堆積アパーチャ間の距離（間隙）は、様々なＴＦＴまたは回路要素の寸法を低減するために、約１０００マイクロメートル未満（好ましくは、約５０マイクロメートル未満、より好ましくは、約２０マイクロメートル未満、最も好ましくは、約１０マイクロメートル未満）であってもよい。シャドウマスクを製造、使用、再使用、または再配置するとき、アパーチャ間の距離またはサブパターン間の距離などの特徴の間の距離は、約１．０パーセント（好ましくは、約０．５パーセント、より好ましくは、約０．１パーセント）以内まで再現可能である場合がある。
【００６９】
レーザーアブレーション技術を用いて、ポリマーシャドウマスクの堆積アパーチャのパターンを画定することができる。したがって、シャドウマスクをポリマー膜から形成することにより、例えば、シリコンマスクまたは金属マスクなどの他のアパーチャマスクのために一般に必要とされる製造方法ほど費用がかからず、複雑でなく、および／またはより精密であり得る製造方法の使用を可能にする場合がある。さらに、レーザーアブレーション技術を用いてパターンを形成するので、パターンの幅を通常のパターンよりももっと大きくすることができる。例えば、レーザーアブレーション技術はパターンの形成を容易にすることができ、これにより、パターンの幅は約１センチメートルより大きく、約２５センチメートルより大きく、約１００センチメートルより大きく、またはさらに約５００センチメートルより大きい。次に、ウェブの幅であってもよく非常に長くてもよい（例えば、ロールの長さ）これらの大きなマスクを堆積プロセスにおいて用いて、大きな表面積にわたって分散されると共に大きな距離で隔てられるＯＴＦＴまたは回路要素を形成することができる。
【００７０】
あるいは、シャドウマスクがシリコンウエハから形成される場合、反応性イオンエッチングまたはレーザーアブレーションを用いてアパーチャのパターンを形成することができる。金属マスクは、例えば、通常の機械加工、微細機械加工、ダイヤモンド機械加工、プラズマまたは反応性イオンエッチング、および放電加工（ＥＤＭ）またはスパークエロージョン加工（ｓｐａｒｋ−ｅｒｏｓｉｏｎ  ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）などの様々な技術によって製造可能である。
【００７１】
また、ＯＴＦＴ層または特徴の各々をマスクセットの１つ以上の別個のアパーチャマスクを通して堆積することができる。マスクセットは、堆積プロセスにおいて使用するための多数のアパーチャマスクを含む。マスクセットは、例えば、堆積プロセスにおいて形成されるＯＴＦＴまたは回路要素に応じて、任意の数のシャドウマスクを含むことができる。各マスクがＴＦＴまたは集積回路内のＯＴＦＴまたは回路要素の特定の層またはセットに相応することができるという点で、マスクは「セット」を形成する。ＯＴＦＴまたは回路の層の少なくとも一部を画定する堆積アパーチャのパターンを有するように各シャドウマスクを形成することができる。
【００７２】
材料が気化されシャドウマスクを通して基板上に堆積される蒸着またはプラズマによる堆積プロセスを行うために堆積設備を使用できる。堆積設備は典型的に真空チャンバである。
【００７３】
蒸着のために、シャドウマスクが基板に近接して置かれ、次に、堆積される材料が堆積装置によって気化される。堆積装置は、材料を気化させるために加熱される材料のボートを含むことができる。気化された材料は、シャドウマスクのアパーチャを通して基板上に堆積し、ＯＴＦＴまたは回路層の少なくとも一部を基板上に画定する。材料は、堆積したとき、シャドウマスクによって画定されたパターンを形成する。
【００７４】
プラズマによる堆積のために、同様なプロセスを用いることができる。シャドウマスクが基板に近接して置かれた後、堆積される材料は、真空にかけることによって、場合により加熱して気化される。キャリアガスを用いて、ガスを液体堆積材料（すなわち、液体モノマー）に通気することによって堆積材料をそのリザーバから真空チャンバに移動させることができる。チャンバ内で電極によってＤＣまたはＲＦエネルギーを外部印加することによって、得られたプラズマポリマーがシャドウマスクのアパーチャを通して基板上に堆積する。
【００７５】
本発明のＯＴＦＴの各層が真空チャンバ内でプラズマによる技術によって蒸着または堆積されるとき、ＯＴＦＴは、真空を止めずに完全に製造可能である。
【００７６】
シャドウマスクパターンを軟質膜の１つ以上の細長いウェブに形成することができる。ウェブに形成されたシャドウマスクパターンを通して材料を連続的に堆積し、ＯＴＦＴまたは回路の層または要素を画定することができる。また、堆積基板を細長いウェブから形成することができ、堆積基板ウェブを一連の堆積設備を通して供給することができる。各々の堆積設備は、アパーチャマスクパターンを有するように形成された各自の細長いウェブを有することができる。
【００７７】
インラインシャドウマスク堆積技術は、例えば、アパーチャマスクパターンを有するように形成されたポリマー膜のウェブを、堆積基板を通過させることによって実施されてもよい。また、インラインシャドウマスク堆積技術は、ウェブを含む堆積基板を用いて行われてもよい。すなわち、シャドウマスクと堆積基板との両方がウェブを含むことができる。ウェブを例えば、ポリマー材料から製造することができる。
【００７８】
シャドウマスク技術に関するさらに別の詳細を米国特許出願公開第０３／０１５１１１８号明細書（ボード（Ｂａｕｄｅ）ら）、米国特許出願公開第０３／０１５２６９１号明細書（ボードら）、および米国特許出願公開第０３／０１５０３８４号明細書（ボードら）に見出すことができる。
【００７９】
集積回路
複数のＴＦＴを相互接続して集積回路（ＩＣ）を形成することができる。集積回路には、例えば、リング発振器、高周波識別（ＲＦＩＤ）回路、論理要素、増幅器、および時計などがあるがそれらに限定されない。したがって、本発明の方法によって製造されたＯＴＦＴを当該技術分野に公知の手段によって他のＴＦＴに相互接続してＩＣを形成することができる。また、本発明のＯＴＦＴを様々な有機電子物品、例えば、ＲＦＩＤタグ、ディスプレイ用のバックプレーン（例えば、パーソナル・コンピュータ、携帯電話、またはハンドヘルドデバイスに使用）、スマートカード、メモリデバイスなどにおいて用いることができる。
【実施例】
【００８０】
本発明の目的および利点は以下の実施例によってさらに説明されるが、これらの実施例に記載された特定の材料およびそれらの量、ならびに他の条件および詳細が、本発明を不当に限定すると解釈されるべきでない。
【００８１】
試験方法
Ａ．膜厚さ
単一波長楕円偏光法を使用して、ポリマー層の厚さを推定した。基板のＰｓｉ及びＤｅｌｔａの値（Ψs及びΔs）を、ガートナー（Ｇａｅｒｔｎｅｒ）二重モード自動楕円偏光計  モデルＬ１１６Ａ（イリノイ州、スコキエのガートナーカンパニー（Ｇａｅｒｔｎｅｒ  Ｃｏ．，Ｓｋｏｋｉｅ，ＩＬ）製）を用いて７０°の入射角及び６３２．８ｎｍの波長において、（以下に記載された）清浄にした基板から得た。ポリマー層を基板に適用し、値を測定した（Ψf及びΔf）。
【００８２】
楕円偏光法モデリングソフトウェア、ＷＶＡＳＥ３２（ネブラスカ州、リンカーンのＪ．Ａ．ウーラムインク（Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ，Ｉｎｃ．，Ｌｉｎｃｏｌｎ，ＮＥ）製）を用いて、調査される特定のポリマーおよび基板に適した光学モデルを構成した。特に記載しない限り、プログラムに含まれている材料の光学定数を用いた。
【００８３】
シリコン基板上の熱酸化物のために、光学モデルは、シリコン基板上の５０Åのインターミックス層（５０％のＳｉＯ2および５０％のＳｉからなるブラッジマン（Ｂｒｕｇｇｅｍａｎ）の有効媒質近似）上の１０００ÅのＳｉＯ2からなった。フィットの浮動変数は、ＳｉＯ2の厚さ、インターミックス層の厚さおよびインターミックス層のＳｉＯ2パーセンテージ（そこでＳｉパーセンテージは、中間層組成物の残りを構成するように調節される）であった。代表的なフィット値は９５０〜９９０ÅのＳｉＯ2、２０〜６０％のＳｉＯ2からなる４０〜６０Åのインターミックスであった。
【００８４】
シリコン基板上のアルミナ層のために、光学モデルはＳｉ上の１５００ÅのＡｌ2Ｏ3であった。フィットの浮動変数は、Ａｌ2Ｏ3のオングストローム単位の厚さ（ｄ）及び屈折率（ｎ）であった。ｄ＝１５００及びｎ＝１．６のシード値を用いた。代表的な最終フィット値は１４００Å〜１７００Å、ｎが１．５６〜１．６０であった。
【００８５】
ΨsおよびΔsをモデリングすることによって基板パラメータが定量されると、それらを固定し、ポリマー層を、空気と誘電体層との間の、光学モデルに加えた。この層は、可変的な厚さを有するが、その屈折率は１．５８８に固定された。次に、ポリマー層の厚さを変え、Ψf及びΔfに対するベストフィットを達成した。（以下の）表１に記載された各々の厚さは、各試料の４つの測定値の平均である。
【００８６】
Ｂ．水の接触角（ＷＣＡ）
水の静的、前進、及び後退接触角を、ビデオ接触角装置（マサチューセッツ州、ビルリカのＡＳＴプロダクツ（ＡＳＴ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）製のモデル、ＶＣＡ−２５００ＸＥ）で測定した。記録した値は、各試験表面の少なくとも３滴の両側の測定値の平均である。これらの測定値の推定された不確定性は、静的及び前進の測定値について±１度、及び後退の測定値について±２度であった。表面の特性決定のデータを（以下の）表１にまとめる。
【００８７】
Ｃ．薄膜トランジスタの性能
トランジスタ性能を、例えば、Ｓ．Ｍ．スゼ（Ｓ．Ｍ．Ｓｚｅ）著、「半導体素子の物理学（Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）」、４４２ページ、ジョン・ワイリー＆サンズ（Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）、ニューヨーク、１９８１年、に示されているような、当該技術分野に周知の技術を用いて室温の空気中で試験した。半導体パラメータアナライザ（カリフォルニア州、パロ・アルトのヒューレット・パッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）製のモデル４１４５Ａ）を用い、以下の結果を得た。
【００８８】
ｐ型半導体のために、ドレイン電流（Ｉd）の平方根を、−４０Ｖの一定ソース−ドレインバイアス（Ｖd）に対して＋１０Ｖ〜−４０Ｖのゲート−ソースバイアス（Ｖg）の関数としてプロットした。飽和電界効果移動度を、ゲート誘電体の固有容量（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）、チャネル幅及びチャネル長さを用いて曲線の直線部分から計算した。この直線フィットのｘ軸補外を、閾値電圧（Ｖt）とみなした。更に、ＩdをＶgの関数としてプロットすることにより、Ｖtを含む曲線の一部分に沿って直線フィットを描く曲線をもたらした。この線の勾配の逆数が、サブ閾値勾配（Ｓ）であった。オン−オフ比を、Ｉd−Ｖg曲線の最小・最大ドレイン電流（Ｉd）値間の差とした。
【００８９】
デバイスの作製および試験
基板
単結晶＜１００＞配向高ドープ化シリコンウエハは、カリフォルニア州、サンノゼのシリコンバレーマイクロエレクトロニクス（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖａｌｌｅｙ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ，  Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から得られた。１５００Åのアルミナ層（ウエハＡ）または１０００Åの高温熱酸化シリコン層（ウエハＢ）を、化学気相堆積方法によって各ウエハ前面に堆積させた。５０００Åのアルミニウム金属層を、各ウエハ裏面に蒸着させた。この実験において、有機薄膜トランジスタを作製したとき、アルミニウムでキャップしたドープされたウエハがゲート電極の働きをし、酸化アルミニウムまたは酸化シリコンがゲート誘電体として機能した。
【００９０】
ウエハの作製とポリマー層
ウエハ基板をヘプタン、アセトン、および２−プロパノール中で遂次に洗浄し、次いで窒素ガスのストリーム中で乾燥させた。次にそれらを紫外線／オゾンチャンバ内に１０分暴露することによってさらに清浄にした。チャンバ壁が対向した接地電極を構成する、プラズマ重合チャンバの電力供給された電極上に試料を置いた。乾燥機械ポンプ（マサチューセッツ州、ウィルミントンのＢＯＣエドワーズのモデルｉＱＤＰ８０）によって補強されたルーツブロアー（マサチューセッツ州、ウィルミントンのＢＯＣエドワーズ（ＢＯＣ  Ｅｄｗａｒｄｓ，Ｗｉｌｍｉｎｔｏｎ，ＭＡ）のモデル１２００）によってチャンバを０．０１０トールのベース圧力までポンプ処理した。アルファ−メチルスチレン（アルドリッチ・ケミカル）を５５℃に加熱されたステンレス鋼バブラーを通してチャンバに入れた。１００ｓｃｃｍの速度において流れるアルゴンをキャリアガスとして使用し、アルファ−メチルスチレンをプラズマ重合チャンバに導入した。１３．５６Ｍｈｚにおいて作動する高周波（ｒｆ）電源（コロラド州、フォートコリンズのアドバンスト・エネルギー（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ，Ｆｏｒｔ  Ｃｏｌｌｉｎｓ，ＣＯ）のモデルＲＦ３０Ｈ）によってプラズマを駆動した。１０Ｈｚのパルス周波数を維持したまま、１０％「オン」対９０％「オフ」のデューティ・サイクルを用いて、プラズマを与えられた電力において（以下の実施例を参照のこと）パルスモードで駆動した。十分な膜厚さを増加させるために特定の時間が経過した後、プラズマ堆積を止め、チャンバを大気に脱気し、試料を取り出した。楕円偏光法膜厚さおよび水の接触角を、上に記載された手順を用いて測定した。結果を以下の表に記載する。
【００９１】
半導体
ペンタセン（ウィスコンシン州、ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル製）を、窒素ガス中水素（２％）の定流量下、減圧にて３ゾーン炉（アイオワ州、ダビュークのバーンステッドターモリン（Ｂａｒｎｓｔｅａｄ  Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ，Ｄｕｂｕｑｕｅ，Ｉｏｗａ）の「ターモリン（Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ）」７９５００管状炉）内で精製した。
【００９２】
精製されたペンタセンは、真空下（約１０-6トール（または１．３３×１０-4Ｐａ））で毎秒０．５Åの速度でポリマー層上に昇華によって堆積され、水晶マイクロバランスによって測定したとき３００Åの厚さに達した。
【００９３】
デバイスの作製のための最終工程と試験
金ソース及びドレイン電極をｐ型半導体層上にシャドウマスクした。デバイスの寸法は、４０μｍ〜１２０μｍチャネル長さ×１０００μｍチャネル幅であった。
【００９４】
多数のＯＴＦＴを作製し、少なくとも３つのペンタセンＯＴＦＴの代表試料を少なくとも２つのペンタセン堆積運転の各々について試験した。平均した結果を以下の表２に記載する。
【００９５】
実施例１
パルスプラズマ重合のための電力を３００Ｗに設定した。ウエハＡを使用した。（アルミナ／Ｓｉ）
【００９６】
実施例２
パルスプラズマ重合のための電力を３００Ｗに設定した。ウエハＢを使用した。（熱ＳｉＯ2／Ｓｉ）
【００９７】
実施例３
パルスプラズマ重合のための電力を９００Ｗに設定した。ウエハＡを使用した。（アルミナ／Ｓｉ）
【００９８】
実施例４
パルスプラズマ重合のための電力を９００Ｗに設定した。ウエハＢを使用した。（熱ＳｉＯ2／Ｓｉ）
【００９９】
比較例Ａ
ウエハＡを受け取った状態で使用した。
【０１００】
比較例Ｂ
ウエハＢを受け取った状態で使用した。
【０１０１】
【表２】
2008515222.tif 000006
【０１０２】
【表３】
2008515222.tif 000007
【０１０３】
スピンコーティングされたポリ（アルファ−メチルスチレン）からの分化
シリコンウエハを上に記載された手順を用いて清浄にした。次に、それをトルエン中のポリ（アルファ−メチルスチレン）（アルドリッチ・ケミカル（Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ））の１．５質量％溶液でスピンコーティングした。次に、ウエハを１０分間、１００℃の空気中で焼成した。その厚さを楕円偏光法によって測定すると４９４Åであった。それを２０秒間、トルエンのストリームで洗浄し、ブロー乾燥した。再びそれを楕円偏光法によって検査すると、残りの膜の厚さは４Åであった。これは、洗浄によって＞９９％のポリマーの損失をもたらした。
【０１０４】
実施例１のウエハの小さな試料を楕円偏光法によって再測定すると、プラズマ重合されたアルファ−メチルスチレン層の厚さが１１７Åであった。それを２０秒間トルエン中で洗浄してブロー乾燥した。それを再び楕円偏光法によって検査すると、プラズマ重合されたアルファ−メチルスチレン層の厚さが１０８Åであった。これは、洗浄によって８％のポリマーの損失をもたらした。
【０１０５】
実施例２のウエハの小さな試料を楕円偏光法によって再測定すると、プラズマ重合されたアルファ−メチルスチレン層の厚さが１３８Åであった。それを２０秒間トルエン中で洗浄してブロー乾燥した。それを再び楕円偏光法によって検査すると、プラズマ重合されたアルファ−メチルスチレン層の厚さが１２０Åであった。これは、洗浄によって１３％のポリマーの損失をもたらした。
【０１０６】
プラズマ重合されたアルファ−メチルスチレンのパターン化層
２つのシャドウマスクを、ポリイミド膜に孔のパターンをレーザーアブレーションすることによって形成した。２つのシリコンウエハを上述の溶剤洗浄および紫外線−オゾンへの暴露によって清浄にした。１つのシャドウマスクを各ウエハにテープで付けた。１つのこのようなマスクされたウエハは３００Ｗのプラズマ重合に用いられ（実施例１）、別のウエハは９００Ｗのプラズマ重合に用いられる（実施例３）。プラズマ重合層が堆積されて試料が堆積チャンバから取り出された後、水蒸気が試料上に水滴として濃縮し始める点までシリコンウエハを冷却することによって濃縮画像がとられ、パターン化された層を見えるようにする。次に、試料を光学顕微鏡を用いて検査した。図１は３００Ｗの試料を示し、図２は９００Ｗの試料を示す。
【０１０７】
本発明の様々な改良及び変更が本発明の範囲及び原理から逸脱することなく実施できることは、当業者には明らかであろう。本発明は、本明細書に記載した具体的な実施形態および実施例に不当に限定されるものではなく、このような実施例および実施形態は例として示されるにすぎず、本発明の範囲は、冒頭に記載の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとすることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】３００Ｗでのプラズマ重合によってシリコンウエハ上に堆積されたパターン化ポリマー層の写真である。
【図２】９００Ｗでのプラズマ重合によってシリコンウエハ上に堆積されたパターン化ポリマー層の写真である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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