(57)【要約】【課題】電子装置の製造のための速やかで廉価な高解像度パターニング方法を提供する。【解決手段】電子装置の製造方法は、表面エネルギーパターンを基板上に作成し、第１の液体を基板上にブラシ塗布し、基板上の表面エネルギーパターンに応じて液体のパターンを形成する工程を有する。また、薄膜トランジスタは、導電層と、導電層上に形成された絶縁体の層と、絶縁体の層の上に形成された導電物質及び第１の自己組織化単層膜（ＳＡＭ）のパターンと、導電物質上に形成された第２のＳＡＭと、第１のＳＡＭ及び第２のＳＡＭとの上に形成された半導体層とを有する。更に、塗布装置はインク吸収性のブラシヘッドと、インク流路によってブラシヘッドに接続されたインク容器と、搬送ベルトとを有し、搬送ベルトの表面がブラシヘッドと対向している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置の製造方法であって、
基板上に表面エネルギーパターンを作成する第１の工程と、
第１の液体を前記基板上にブラシ塗布し、前記基板上の前記表面エネルギーパターンに応じて液体のパターンを形成する第２の工程と、を有すること、
を特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
インクジェット印刷法を用いて前記基板上に他の構造層を堆積する第３の工程を更に有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、
前記表面エネルギーパターンは、
前記第１の液体に対する親液性を有する親液性物質と、
前記第１の液体に対する疎液性を有する疎液性物質と、を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記親液性物質は親水性又は親油性であり、
前記疎液性物質は疎水性又は疎油性であることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一に記載の方法において、
前記第１の工程は、
第１の自己組織化単層膜（ＳＡＭ）を前記基板に堆積する第４の工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、
前記第１の自己組織化膜を軟接触印刷法（ソフトコンタクト印刷法）を用いて堆積することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６記載の方法において、
前記第１の自己組織化膜はH1,H1,H2,H2-パーフルオロデシルトリクロロシランを有することを特徴とする電子装置の方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一に記載の方法において、
半導体層を前記基板上に堆積させる第５の工程を更に有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項９】
請求項8記載の方法において、
誘電体層を前記半導体層上に堆積する第６の工程を更に有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項9記載の方法において、
前記誘電体層上に導電性材料のパターンを堆積する第７の工程を更に有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一に記載の方法において、
前記基板は導電層と絶縁層とを有し、
前記第１の工程において、
前記表面エネルギーパターンは、前記絶縁層上に形成されることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一に記載の方法において、
前記基板上の前記表面エネルギーパターンに応じて第２の液体を前記基板上にブラシ塗布し多層パターンを形成する第８の工程を更に有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、
前記第８の工程に先立って、
前記第１の液体のパターンを熱的に又は光学的に硬化させる第９の工程を更に有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の方法において、
前記第1及び前記第２の液体は同一であることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１２又は１３記載の方法において、
前記第1及び前記第２の液体は異なる物質を含んでいることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１２の何れか一に記載の方法において、
前記第２の工程の後に、表面処理を実行して基板表面の濡れ性の強弱の極性を変化させる第１０の工程と、
前記基板上に更に液体をブラシ塗布する第１１の工程とを更に有することを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１２又は１３に記載の方法において、
前記第１の液体は前記基板上の第１の領域にブラシ塗布され、
前記第２の液体は基板上の第２の領域にブラシ塗布され、
前記第１及び前記第２の液体は異なる物質を含んでいることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか一に記載の方法において、
前記第２の工程において、前記基板をブラシヘッドと相対的に０．００１ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓの速度で移動させることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１９】
電子装置を製造するための巻き取り製造（ロールツーロール）工程工程であって、請求項１乃至１８の何れか一に記載の方法を有することを特徴とする工程。
【請求項２０】
薄膜トランジスタであって、
導電層と、
前記導電層上に形成された絶縁体の層と、
前記絶縁体の層の上に形成された導電物質と第１の自己組織化単層膜（ＳＡＭ）とのパターンと、
前記導電物質上に形成された第２のＳＡＭと、
前記第１のＳＡＭと前記第２のＳＡＭとの上に形成された半導体層とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２１】
請求項２０記載の薄膜トランジスタにおいて、
前記半導体層は高分子材料を有し、
前記第１のＳＡＭが前記半導体層中の高分子鎖を局所的に整列させることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２２】
請求項２０又は２１に記載の薄膜トランジスタにおいて、
前記第２のＳＡＭは前記導電物質の仕事関数を増加させることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２３】
塗布装置であって、
インク吸収性のブラシヘッドと、
インク流路によって前記ブラシヘッドに接続されたインク容器と、
搬送ベルトとを有し、
前記搬送ベルトの表面が前記ブラシヘッドと対向していることを特徴とする塗布装置。
【請求項２４】
請求項２３記載の塗布装置において、
前記搬送ベルトの表面は前記ブラシヘッドに接触していることを特徴とする塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、薄膜トランジスタ等の素子を含む電子装置を、基板への液体の付与により製造する方法に関し、また、薄膜トランジスタ及び塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機又は無機の溶液から加工可能な材料に基づく電子技術は、この数十年にわたり、多大な研究的関心を集めている。これらの材料は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、光起電力電池、及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの広範囲の応用分野での利用の可能性を有することが証明されている。パターニング技術における最近の開発によれば、それらには剛体基板上及び可撓性基板上への大面積集積装置の形成の可能性があることがさらに証明されている。溶液からの加工に基づく構造体を製造する技術は、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、及びパターニングされた基板へのディップコート法等、いくつか存在している。スクリーン印刷法の印刷解像度は非常に限られており、工程で使用されるマスクが頻繁に傷むので、この技術でのコストは高くなる。インクジェット印刷法は大変有望な技術であるが、最近達成された自由書式印刷の解像度（５０μｍ程度）は電子産業の要求に適合するにはまだ不十分である。予めパターニングを施した基板へのディップコート法は、基板上の液体の流れを制御することが困難であるため、実際の応用分野での利用は困難である。溶液の不足や溜りがあれば、ディップコート法によって形成されるパターニングの失敗となり得るのである。従って、溶液からの加工による高解像度の構造体の量産を可能とするためには、他のパターニング技術を開発することが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高解像度の構造体の製造に利用できるリソグラフィ技術は多く存在するが、それらは原理的に多くの工程を必要とすること、及び、これに伴う位置決め工程により、製造工程におけるコストが甚だしく上昇する。本発明の目的のひとつは、電子装置の製造のための速やかで廉価な高解像度パターニング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、電子装置の製造方法であって、基板上に表面エネルギーパターンを形成する工程と、この基板上に第１の液体をブラシ塗布して基板上の表面エネルギーパターンに応じて液体のパターンを形成する工程とを有する方法が提供される。
【０００５】
本発明の技術によれば、廉価で速やかな高解像度のパターニング方法であって、互いに異なるタイプのインクを用いて同一の基板に電子装置を描画することができる方法を得ることができる。本発明のブラシ技術によれば、インクジェット印刷を用いて形成するより速くパターンを形成することが可能となる。多層の材料を含むパターン及び連続薄膜上の薬品パターンも本技術により製造することができる。インクジェット印刷又は他の堆積技術と組み合わせれば、本発明により、電子装置の生産のための、電子機能性材料の高解像度パターンの製造が可能となる。
【０００６】
本方法は、インクジェット印刷を用いてこの基板上に他の構造層を堆積する工程を更に有することが好ましい。
【０００７】
表面エネルギーパターンは第１の液体に対する親液性を有する物質と、第１の液体に対する疎液性を有する物質とを有することが好ましい。親液性物質は親水性、親油性、又は親液性であり、疎液性物質は疎水性、疎油性、又は疎液性であることが適当である。
【０００８】
表面エネルギーパターンを形成する工程は、第１の自己組織化単層膜（ＳＡＭ）を基板に堆積する工程を有することが好ましい。第１のＳＡＭは軟接触印刷法（ソフトコンタクト印刷法）を用いて堆積することが適当である。また、第１のＳＡＭはH1,H1,H2,H2-パーフルオロデシルトリクロロシランを有することが好ましい。
【０００９】
一実施形態では、第１の液体は導電性高分子を有している。第１の液体はポリ(3,4-エチレン-ジオキシチオフェン)（ＰＥＤＯＴ）と、ポリ(スチレンスルホン酸)（ＰＳＳ）とを有することが適当である。
【００１０】
他の実施形態では、第１の液体は金属を有している。第１の液体はＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、又はＰｔを有することが適当である。第１の液体はＡｇ又はＡｕを有することが好ましい。また、上記の方法は、基板をアニールしてＡｇ又はＡｕのパターンを基板上に形成する工程と、Ａｇ又はＡｕのパターン上に第２のＳＡＭを堆積する工程とを更に有することが適当である。第２のＳＡＭはH1,H1,H2,H2-パーフルオロデカンチオールを有することが好ましい。
【００１１】
一実施形態では、上記方法は半導体層を基板上に堆積させる工程を更に有する。本方法は、誘電体層をこの半導体層上に堆積する工程を更に有することが好ましい。本方法は、この誘電体層上に導電性材料のパターンを堆積する工程を更に有することが適当である。
【００１２】
一実施形態では、上記基板は導電層と絶縁層とを有し、表面エネルギーパターンを形成する工程は、表面エネルギーパターンをこの絶縁層上に形成する工程を有する。
【００１３】
上記方法は、基板上の表面エネルギーパターンに応じて第２の液体を基板上にブラシ塗布し多層パターンを形成する工程を更に有することが便宜である。また、本方法は、第２の液体を基板上にブラシ塗布する工程に先立って、液体のパターンを熱的に又は光学的に硬化させる工程を更に有することが好ましい。
【００１４】
第1及び第２の液体は同一であることが適当である。あるいは、第1及び第２の液体は異なる物質を有している。
【００１５】
上記方法は、ブラシ塗布工程の後に、表面処理を実行して基板表面の濡れ性の強弱の極性を変化させる工程と、基板上に更に液体をブラシ塗布する工程とを更に有することが好ましい。
【００１６】
第１の液体は基板上の第１の領域にブラシ塗布され、第２の液体が基板上の第２の領域にブラシ塗布され、これらの２液体は異なる物質を有していることが適当である。
【００１７】
表面エネルギーパターンの形状は１ｍｍより小さい大きさであることが好ましい。ブラシ塗布により堆積される物質は１０ｎｍ〜１０μｍの厚みを有することが適当である。好ましくは、基板をブラシヘッドと相対的に０．００１ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓの速度で移動させることによってブラシ塗布を行う。
【００１８】
一実施形態では、上記の方法を有する電子装置の製造方法において、巻き取り製造（ロールツーロール）工程又は単票製造（シートツーシート）工程が行われる。他の実施形態では、上記の方法で製造された電子装置が提供される。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、導電層と、導電層上に形成された絶縁体の層と、この絶縁体の層の上に形成された導電物質と第１の自己組織化単層膜（ＳＡＭ）とのパターンと、この導電物質上に形成された第２のＳＡＭと、第１のＳＡＭと第２のＳＡＭとの上に形成された半導体層とを有する薄膜トランジスタが提供される。
【００２０】
本発明に係る薄膜トランジスタは、ブラシ塗布を用いて迅速、且つ廉価に、また大規模に製造することができ、高い性能を提供する。
【００２１】
半導体層は高分子材料を有し、第１のＳＡＭが半導体層中の高分子鎖を局所的に整列させることが好ましい。高分子鎖を局所的に整列させることで、第１のＳＡＭは高分子半導体層中での電荷の移動を改善する。
【００２２】
半導体層はＰ３ＨＴを有し、第１のＳＡＭはH1,H1,H2,H2-パーフルオロデシルトリクロロシランを有することが適当である。
【００２３】
第２のＳＡＭは導電物質の仕事関数を増加させることが好ましい。
【００２４】
導電物質の仕事関数を増加させるように作用することにより、第２のＳＡＭは導電物質から半導体層への電荷の移動を改善する。これにより、ＴＦＴの性能を向上させる。
【００２５】
この導電物質は銀を有し、第２のＳＡＭはH1,H1,H2,H2-パーフルオロデカンチオールを有することが適当である。
【００２６】
本発明の第３の態様によれば、インク吸収性のブラシヘッドと、インク流路によってブラシヘッドに接続されたインク容器と、搬送ベルトとを有し、搬送ベルトの表面がブラシヘッドと対向している塗布装置が提供される。
【００２７】
上記の搬送ベルトの表面はブラシヘッドに接触していることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
半導体層は高分子材料を有し、第１のＳＡＭが半導体層中の高分子鎖を局所的に整列させることが好ましい。高分子鎖を局所的に整列させることで、第１のＳＡＭは高分子半導体層中での電荷の移動を改善する。
【００２９】
導電物質の仕事関数を増加させるように作用することにより、第２のＳＡＭは導電物質から半導体層への電荷の移動を改善する。これにより、ＴＦＴの性能を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を、単なる更なる例示として、添付図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
本発明の実施例に係る構造体製造方法において、先ず軟接触印刷によって基板に予めパターニングが施される。予めパターニングを行った後、機能材料の溶液がブラシ法を用いて基板上に塗布され、装置の第１の層が高解像度に形成される（例えば、ソース電極とドレイン電極の間のＴＦＴチャネルなど）。これに続く構造層は、比較的低い解像度での製造が許容されており（例えば、ＴＦＴのゲート電極など）、インクジェット印刷により形成される。
【００３２】
基板上に形成される、軟接触印刷によるパターンは、大きい濡れ性の強弱を有しており、インク受容領域とインク忌避領域を画定している。ブラシ法により液体の膜を堆積した場合、インク忌避領域における濡れ性低下処理により、インクが堆積しているインク受容領域とインクがほとんど堆積していないインク忌避領域との間に明確な分離が行われる。その結果、鮮明なパターンが形成される。このパターンは装置の部品のパターンとして直接使用してもよく、また、パターンを他の材料上へ転写するためのテンプレートとして使用することもできる。
【００３３】
以下において、本発明の好ましい実施形態について説明する。この好ましい実施形態においては、銀コロイドベースのインクと、ポリ(スチレンスルホン酸)（ＰＳＳ）がドープされたポリ(3,4-エチレン-ジオキシチオフェン)（ＰＥＤＯＴ）を含有する高分子コロイドベースのインクとを用いている。
【００３４】
図１は軟接触印刷とブラシ塗布とによりパターンを生成する工程を示している。基板１０としては、酸素プラズマ処理を施したシリコン又はガラスを用いている。これに代わる基板の処理には、プラズマエッチング、コロナ放電処理、紫外線−オゾン処理、及び自己組織化単層膜（ＳＡＭ）の形成などの湿式化学処理が含まれる。単層又は多層の被覆を基板上に形成しても良い。
【００３５】
構造化されたポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のスタンプ２０をH1,H1,H2,H2-パーフルオロデシルトリクロロシランの０．００５ｍｏｌヘキサン溶液を用いて１分間湿らせる。窒素流にて乾燥後、スタンプを基板にしっかりと３０秒間接触させ、H1,H1,H2,H2-パーフルオロデシルトリクロロシランの自己組織化単層膜（ＳＡＭ）のパターン３０を形成する。しかしながら、軟接触印刷法、フォト−ＳＡＭリソグラフィ法、マイクロエンボス加工法、ナノインプリンティング法、フォトリソグラフィ法、光学干渉法、及びオフセット印刷法などを含む、表面エネルギーパターンの生成に適したいかなる方法をも、基板に予めパターニングを施すために利用することが可能である。
【００３６】
適当なＳＡＭ材料にはシラン基又はチオール基を表面に有する分子が含まれている。分子の裏面の官能基は、基板及びインク溶液に応じて、フッ素、アルキル、アミノ、ヒドロキシル、又は他の官能基である疎水、疎液、親水、又は親液であってもよい。基板上のＳＡＭで被覆されていない領域にインクを堆積させようとする場合には、ＳＡＭ分子の裏面側の官能基は基板の材料より低いインクとの親和性を有していなければならない。これとは逆に、インクをＳＡＭ上に堆積させようとする場合には、ＳＡＭ分子の裏面側の官能基は基板の材料より高いインクとの親和性を有していなければならない。表面エネルギーパターンを特性の異なる複数のＳＡＭ層を有するようにして、ブラシ塗布によって基板に複数の物質を堆積させるようにしてもよい。
【００３７】
紙や綿などの天然繊維材料から作られたブラシ４０はＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ高分子インク又は銀インクに浸漬され、そのインクをＳＡＭにより予めパターニングが施された基板上に塗布し、インクパターン５０を形成するのに用いられる。ブラシヘッドに用いられる材料はインクを吸収できなくてはならず、ＳＡＭ層を傷めないように十分にやわらかくなくてはならない。微小孔を有する紙がブラシヘッドの材料として特に適していることが分かっている。乾燥した紙製のブラシはＳＡＭ層を磨耗させ、傷めるが、インクで濡れた紙ブラシはＳＡＭ層を傷めることなく利用できるということが発見されている。
【００３８】
この意味では、ブラシという用語は毛ブラシを有するヘッドに限定されず、液体を表面上に堆積させるために用いることのできる、柔軟で吸収力のあるいかなる部材をも含むものである。同様に、ブラシ塗布という用語は、そのような柔軟で吸収力のあるいかなる部材かに液体を吸収させ、これを用いて表面をブラシがけしたり拭いたりすることを含むものである。
【００３９】
一実施形態において、ブラシ装置はインク容器とブラシヘッドとを有する。この容器はインク流路によってブラシヘッドに接続されており、容器からのインクがブラシヘッドの材料に吸収される。インク容器はブラシヘッドの上方に配置し、重力によってインクが容器からブラシヘッドへ流れるようにしてもよい。他の実施形態においては、加圧、毛細管現象、又はサイフォン配置によってインクをブラシヘッドへ供給してもよく、これらの場合には、インク容器をブラシヘッド上方に配置する必要はない。ブラシヘッドは固定的に保持されており、巻き取り方式（ロールツーロール）の搬送ベルトがブラシヘッドの下方に配置されている。この搬送ベルトの表面はブラシヘッドに押圧されているか、又は非常に近接している。ブラシ塗布を行う際には、ブラシヘッドが基板上面に接触しながら基板上を移動するように、搬送ベルト上の予めパターニングの施された基板を移動してブラシヘッドを通過させる。しかしながら、他の実施形態においては、ブラシヘッドが固定されている基板上を移動してもよく、又はヘッドと基板の両者が移動してもよい。
【００４０】
適当なインク材料は水、その他の有機又は無機の溶液中に可溶性の有機物質、可溶性の無機物質、又はコロイド懸濁液を含んでいる。本発明は電子機能材料のパターンを作成するための広範囲なインクに広く適用可能である。電子機能材料には、導体、半導体、又は絶縁体として用いられる有機、無機、又はハイブリッドの物質が含まれる。
【００４１】
ブラシ塗布工程中において、インクは毛管力によりブラシに保持されるが、これはブラシ材料の濡れ性及び微細構造に依存する。理論上は、基板とインクとの親和力がインクをブラシに保持させている毛管力より大きい場合には、インクは基板上に移動する。これとは逆に、基板とインクとの親和力が毛管力より小さい場合には、インクはブラシ上に留まる。従って、インクを堆積させるためには、インクと基板の被覆又は非被覆の一方の領域との親和力はインクをブラシに保持させている毛管力より大きくなくてはならない。軟接触印刷によって濡れ性の強弱の差の大きいパターンを作成しても良い。インクを含んだブラシで基板上のそのようなパターン上を刷いた場合には、高い濡れ性を有する領域ではインクは受容され、濡れ性の低い領域ではインクははじかれる。
【００４２】
本実施例のブラシ塗布工程において、基板に対するブラシの圧力はおよそ１００Ｎ／ｍ2、基板を通過するブラシの速度はおよそ１０ｃｍ／ｓである。しかしながら、ブラシの圧力としては１０Ｎ／ｍ2〜１０００Ｎ／ｍ2、またブラシの速度としては０．００１ｍ／ｓ〜１ｍ／ｓを用いてもよい。
【００４３】
図２には上記の技術によって形成された標準的なＰＥＤＯＴ構造及び銀構造を示す。広い範囲に亘って１０マイクロメートルより微細な解像度が達成できることが分かっている。インク濃度、ブラシ速度、基板組成、及び表面粗さを含む要因に応じて、塗布されるＰＥＤＯＴ及び銀の厚さは、数十ナノメートルから数マイクロメートルまで変化させることができる。
【００４４】
上記のパターニング方法をスピンコート法と組み合わせることにより、図１に示すような高分子ＴＦＴを製造することができる。何組ものパターニングされたＰＥＤＯＴ又は銀の細線により、ＴＦＴのソース電極及びドレイン電極を形成する。ポリアリルアミン（ＰＡＡ）、ポリチオフェン、又はポリ3-ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）のようなポリマーを、パターニングされた基板上にスピンコートし、半導体層６０を形成する。６０℃で３０分間焼成した後、誘電体層７０を半導体層６０の表面にスピンコートする。この誘電体層はポリ（4-ビニルフェノール）（ＰＶＰ）、又はポリ（4-メチル-1-ペンテン）（ＰＭＰ）などの高分子から形成することができる。標準的な層厚さは、半導体で２０ｎｍ〜１００ｎｍ、誘電体で２００ｎｍ〜２０００ｎｍである。層厚さは溶質の濃度やスピンコートの速度を変化させることによって調整することができる。
【００４５】
軟接触印刷されたＳＡＭ層は、高分子層がＳＡＭ層上に堆積された場合に、二つの機能を有することができる。ＳＡＭ層は濡れ性低下層として作用し、上述のように、塗布された物質を分離するとともに、高分子層の鎖を整列させる。これにより、高分子層内での電荷の移動を改善する。
【００４６】
再度６０℃で３０分間焼成した後、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳを誘電体層７０上に印刷し、ゲート電極８０を形成してＴＦＴ構造の製造を完了する。ブラシ法により堆積された単数又は複数の層の上に基板被覆層又は装置部品としての物質を堆積するための代替技術には、ドクターブレード法、印刷法（例えば、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法、パッド印刷法、又はインクジェット印刷法）、蒸着法、スパッタ法、化学気相堆積法、ディップ又はスプレイコート法、スピンコート法、及び無電界めっき法が含まれる。しかしながら、インクジェット印刷技術と上述のブラシ技術との組み合わせは、組み合わせた方法により電子装置や集積回路を迅速、廉価に広範囲に亘って製造できることから、特に有利である。ブラシ技術を高解像度製造技術の恩恵を享受できる装置部分に用い、インクジェット法を他の製造方法の解像度の影響を受けにくい装置部分に用いることにより、高性能な装置を大規模に生産することができる。
【００４７】
銀のソース−ドレイン電極のために、表面処理を行って電極の仕事関数を調整する。上記の材料の組み合わせにおいて、用いられている高分子半導体はｐ型であり、従って、電極５０から半導体層６０への良好な電荷注入を達成するためには、ソース−ドレイン電極は高い仕事関数を有する必要がある。使用される処理工程は以下のとおりである。
【００４８】
（１）ブラシ塗布した銀構造のアニールを窒素雰囲気中で、１５０℃、１時間行う。
（２）試料をH1,H1,H2,H2-パーフルオロデカンチオールの０．００５ｍｏｌエタノール溶液に１５時間浸漬し、銀上にH1,H1,H2,H2-パーフルオロデカンチオールＳＡＭ層を形成する。
（３）窒素流中で試料を乾燥する。
【００４９】
銀電極の処理の代替方法は電極をＣＦ4プラズマに晒すことである。
【００５０】
ブラシ塗布パターニング技術は図３に示すような多層構造のパターニングにも利用することができる。第１のステップにおいて、基板１００上にＳＡＭパターン１１０を形成する。上述のように軟接触印刷を用いることが好ましい。そして上述のようにブラシ法により第１の層１２０を堆積する。第１の層１２０は基板１００上のＳＡＭパターン１１０の形成されていない部分に堆積する。第２の層１３０を付与した際に第１の層１２０が再溶解するのを防止するために、第１の層１２０を熱的に又は光学的に硬化させる。続いて第１の層１２０上に第２の層１３０を堆積する。第２の層１３０の堆積に用いる液体は第１の層１２０の表面に対して親和性を有する必要があり、且つ、ＳＡＭパターン１１０にははじかれる必要がある。
【００５１】
ブラシ塗布技術は、図４に示すように、連続薄膜に薬品の濃淡のパターンを形成するために利用することも可能である。パターニングされたＳＡＭ層２１０が基板２００上に形成される。そして、基板２００上に物質をブラシ塗布することによりパターニングされた第１の物質２２０の層が作成される。ＳＡＭ層２１０及びその上に形成された第１の物質２２０を有する基板にプラズマ処理又は化学処理を施し、濡れ性の強弱の極性を変更する。初期には、第１の物質２２０が基板上のＳＡＭ層２１０が形成されていない領域にのみ堆積するように、ＳＡＭ層２１０は第１の物質２２０に対して忌避性を有している。プラズマ処理又は化学処理の後には、基板のＳＡＭ層２１０が形成された領域は第２の物質２４０に対して受容性を有し、第１の物質２２０の表面は第２の物質２４０に対して忌避性を有する。
【００５２】
例えば、ガラス基板２００を用い、第１の物質が銀又は金である場合には、ＣＦ4プラズマ処理を用いて基板２００の表面を親水性にするとともに第１の物質２２０の表面を疎水性にすることができる。最後に、パターニングされた第２の物質２４０の層をブラシ塗布により堆積する。基板２００の露出している領域は第２の物質２４０を受容する。
【００５３】
上記のブラシ塗布技術で用いたブラシを縮小して数ミクロン幅程度に小型化することにより、同一基板上の異なる所望の位置に異なる物質を堆積することが可能となる。そのような微小ブラシ技術によって製造したパターニングされた基板を図５に示す。これにより、上記の製造方法を用いて種々の装置や回路を同一の基板上に集積することが可能となる。
【００５４】
本発明の他の実施形態は図６に示すようなボトムゲート型ＴＦＴの製造方法である。高濃度ドープされたＳｉ基板であって、ＳｉＯ2からなる１００ｎｍ厚の熱酸化表面層３１０を有する基板３００を用いる。ドープＳｉ層３００及びＳｉＯ2層３１０はそれぞれゲート及び誘電体層として作用する。基板３００、３１０はアセトン、イソプロパノール（ＩＰＡ）、及びＯ２プラズマにより順次洗浄される。そして、H1,H1,H2,H2-パーフルオロデシルトリクロロシランの第１のＳＡＭパターン３２０が軟接触印刷法により作成される。水ベースの銀コロイド懸濁液３３０をブラシ塗布した後、試料を１５０℃で１時間アニールする。
【００５５】
試料をH1,H1,H2,H2-パーフルオロデカンチオールの０．００５ｍｏｌエタノール溶液に１５時間浸漬して銀３３０上にH1,H1,H2,H2-パーフルオロデカンチオールの第２のＳＡＭ層３４０を形成し、エタノール、トルエン、及びＩＰＡにて洗浄する。洗浄は銀３３０上に形成された結晶を取り除くために行う。試料を６０℃で１０分間焼成した後、４０ｎｍ厚のＰ３ＨＴ高分子半導体層３５０を試料の表面にスピンコートして、ＴＦＴが完成する。
【００５６】
第１のＳＡＭ層３２０はＴＦＴの形成において二つの機能を有する。すなわち、濡れ性低下層として作用し、ブラシ塗布された銀懸濁液３３０を所望のパターンに分離するとともに、Ｐ３ＨＴ高分子鎖を局所的に整列させ、これにより高分子層内での電荷の移動を改善する。第２のＳＡＭ層３４０銀３３０の仕事関数を増加させるように作用し、これにより銀電極３３０から高分子半導体３５０への電荷の移動を改善し、また、ＴＦＴの性能を向上させる。
【００５７】
図７は上述の図６に示す方法により製造されたボトムゲート型ＴＦＴの電流−電圧特性の測定値を示している。図７のグラフ上の曲線に対応するゲート電圧を以下の表１に示す。
【００５８】
【表１】
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ＴＦＴは非常に高い性能を示している。正孔移動度は２×１０-2ｃｍ2Ｖ-1Ｓ-1、オンオフ電流比はおよそ１０5である。
【００５９】
以上述べた全ての処理工程はバッチ製造環境、連続巻取り製造環境の何れにおいても実施することが可能である。
【００６０】
以上の説明は例示のみを目的として行われたものであり、当業者であれば本発明の技術的範囲から離れることなく変形が可能であることを理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る薄膜トランジスタは、ブラシ塗布を用いて迅速、且つ廉価に、また大規模に製造することができ、高い性能を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係るＴＦＴの製造工程を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係るブラシ塗布方法により製造された標準的な微細構造を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係るブラシ塗布堆積工程を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る連続薄膜のパターニング方法を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係る微細ブラシ方法により製造された基板を示す図。
【図６】ボトムゲート型ＴＦＴを製造するための本発明の実施形態に係る工程を示す図。
【図７】本発明の実施形態に係る方法により製造されたボトムゲート型ＴＦＴの出力特性を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１０・・・基板
２０・・・スタンプ
３０・・・ＳＡＭパターン
４０・・・ブラシ
５０・・・インクパターン／電極
６０・・・半導体層
７０・・・誘電体層
８０・・・ゲート電極
【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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