制作电子功能材料的需求图案的方法技术

本发明专利技术提供一种在基片（１）上形成电子功能材料（３）需求图案的方法，其包括的步骤如下：在基片上生成形成图案材料（２）的第一层，同时暴露基片剩余区域以限定所述需求图案；在所述图案材料和暴露的基片上印刷包括在液体分散剂中的电子功能材料的颗粒的悬浮液，其中所述图案材料不渗透该悬浮液；从悬浮液中去除至少一些液体分散剂，以便能够使颗粒固结；以及将第一溶剂施加于所述固结颗粒上，所述第一溶剂可以使所述图案材料（２）溶解，并且所述固结颗粒可渗透所述第一溶剂，这样，所述图案材料与覆盖的电子功能材料（３）一同从基片上被去除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在基片上制作电子功能材料需求图案的方法，并且可以应用于制作具有这种电子功能材料图案的薄膜式晶体管。
技术介绍
目前，电子功能材料主要采用照相平版印刷术进行形成图案。这种技术可以使形成于基片上的元件具有很高的分辨率。照相平版印刷术的主要缺点在于其设备昂贵，需要许多加工步骤，并且由于采用减除(subtractive)技术，还需要大量的原材料。众所周知，在基片上制作电子装置的现有技术是通过印刷设置材料。为了减少加工成本，这些方法现在已经得到进一步的发展，其方法之一是采用爱普生的微液体技术。由于通过印刷设置实际上是添加材料，所以与照相平版印刷术相比，微液体技术需要较少的电子功能材料，以及较少的加工步骤。然而，至今为止，与照相平版印刷术相比，微液体技术具有两个主要缺点。首先，在自由形态微液体技术中所获得的分辨率要比通过照相平版印刷术所获得的分辨率要差。其次，很难提供墨水的配方，以使在打印头上圆满地实现精确喷射，但是在墨水沉积和烘干之后所得材料的电子性能对于制作诸如薄膜式晶体管电子元件而言是足够高的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种形成图案的方法，其可以减少对照相平版印刷技术的需求，但又能保持后者能获得高分辨率的能力。本专利技术的另一目的在于提供一种可以应用印刷技术的形成图案的方法，其可以不需要优化用于精确沉积的墨水配方，从而使得对所得材料的电子性能的墨水配方进行优化。在其最广泛的方面，本专利技术提供一种在基片上，包括步骤如下在基片上生成图案材料的第一层，同时使暴露的基片区域限定为所述需求图案；在所述图案材料和暴露的基片上印刷包括在液体分散剂中的电子功能材料的颗粒的悬浮液，其中所述图案材料不渗透该悬浮液；从悬浮液中去除至少一些液体分散剂，以便能够使颗粒固结(consolidate)；以及将第一溶剂施加于所述固结的颗粒上，所述第一溶剂可以使所述图案材料溶解，并且所述固结的颗粒可渗透所述第一溶剂，这样，所述图案材料与覆盖的电子功能材料一同从基片上被去除。将第一溶剂用于溶解和去除图案材料以及任何覆盖的电子功能材料，可以使得剩余的电子功能材料的图案能够精确地限定，看起来象其被沉积的一样，或者通过用诸如照相平版印刷技术之类的高分辨率技术的方式进行限定。此外，由于与用于传统的照相平版印刷技术中的诸如旋涂或浸涂之类的技术相比，印刷技术可以更精确地沉积电子功能材料，那么在去除的步骤中，较少的电子功能材料被浪费。这种优点还是十分明显的，尽管印刷技术本身并不足够精确以便能够将电子功能材料直接沉积成需求图案，以获得足够高的分辨率。在此说明中的“印刷”意味着“喷墨印刷”或“凹板移印”或任何能够以可控的方式在材料层上沉积，以便在基片上的预选区域上生成需求图案的技术。“喷墨印刷”意味着在从用微小液滴形式的打印头上沉积包括悬浮液的液体。图案材料可以是光致抗蚀剂，并且需求图案可以通过沉积光致抗蚀剂层而形成，并接着通过照相平版印刷技术去除光致抗蚀剂的所选部分以生成第一层。照相平版印刷技术是高分辨率的技术，其可以使得电子功能材料的获得的图案在溶解和去除光致抗蚀剂后能够更加精确地限定。图案材料可选择地是通过激光转移技术或通过与热转移印刷相类似的方法进行沉积。图案材料同样可以是热塑性聚合材料，并且需求图案可以通过沉积热塑性聚合材料层而形成，并接着通过微型凹凸印刷所述层以生成第一层。热塑性聚合材料可以在升高的温度下，也就是说，在液态中进行微型凹凸印刷。微型凹凸印刷技术同样也是高分辨率的技术。热塑性聚合材料可以是特别适合于通过微型凹凸印刷形成图案的聚甲基丙烯酸甲酯。电子功能材料的悬浮液可以是胶状的。胶体特别适用于制作电子功能材料的图案。在悬浮液中的电子功能材料颗粒的平均尺寸优选为0.01至1微米。悬浮液可以通过以液滴形式射出的方式印刷(喷墨印刷)，这种印刷方法可以很快地通过传统的喷墨印刷技术实现。印刷的悬浮液可以在干燥步骤中进行干燥以去除至少一些液体分散剂。干燥可以在室温中进行或者可以通过热接触、微波照射、入射红外线辐射或通过使印刷的悬浮液处在比大气压要低的较低压力下的加速干燥的方法加热实现。这些方法中的任何一种可以用于去除至少一些液体分散剂，并且采用加速干燥的方法之一可以有效地减少使颗粒固结的所需时间。液体分散剂可以是自由获得的水，以及用于电子功能材料的各种颗粒的有效液体分散剂。第一溶剂可以是有机溶剂，诸如醚或酮。特别优选的是价格便宜，并且能有效地对许多不同类型的图案材料进行溶解的丙酮。电子功能材料可以是电绝缘体，例如二氧化硅、云母、胶乳或电介质聚合物颗粒。这些材料中的任何一种都适用于形成例如薄膜式晶体管的绝缘元件。电子功能材料可以是半导体材料，例如碳纳米管、化合物半导体如硒化镉、层状过渡金属二硫属元素化物的薄片、并五苯颗粒或有机半导体聚合颗粒。有机半导体聚合颗粒可以是聚-3-己基噻吩。这些材料中的任何一种都适用于形成例如薄膜式晶体管的半导体元件。电子功能材料可以是电导体，例如金属、氧化铟锡、氧化锡、聚噻吩、聚苯胺或聚吡咯。聚噻吩可以是聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸。这些材料中的任何一种都适用于形成例如薄膜式晶体管的元件。当电子功能材料是聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸时，在施加第一溶剂后，固结颗粒可以通过溶解在N-甲基吡咯烷和异丙醇中的D-山梨糖醇进行处理。这种处理增强了聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的获得的图案的电导率。当电子功能材料是聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸时，在施加第一溶剂后，固结颗粒可以通过包含诸如Silquest的交联结合剂之类的第二溶剂进行处理。这种处理方法改善了聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的机械特性。当固结颗粒由聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸中形成时，可以进行退火，以便在对所述固结颗粒进行处理之后，使电子功能材料的图案表面光滑，退火可以从固结颗粒中去除残留溶剂，从而导致更紧凑的形态，以及增加的电导率。如果电子功能材料是导体，那么在制作场效应晶体管中，优选需求图案采用源极和漏极的形式。制作过程包括步骤沉积与源极和漏极电气接触的半导体层，在半导体层上沉积绝缘层，并在绝缘层沉积栅极的步骤。这种场效应晶体管可以很快并精确地制作。场效应晶体管可以通过以上述的方式沉积绝缘体需求图案，和/或通过上述的方式沉积半导体需求图案以进行制造。这样，半导体和/或绝缘体可以精确地沉积成源极和漏极。半导体层可以由有机半导体聚合材料如聚3-己基噻酚形成，有机半导体聚合材料可以通过以液滴的形式(喷墨印刷)喷射或通过凹板移印进行沉积；绝缘层可以从通过以液滴的形式(喷墨印刷)喷射或通过凹板移印沉积聚甲基丙烯酸甲酯形成；栅极可以从通过以液滴的形式(喷墨印刷)喷射或通过凹板移印沉积聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸形成。这些材料以及沉积方法各用于很好实现精确制作场效应晶体管的目的。但是，各种沉积方法可以用于各个材料。场效应晶体管的阵列可以制作在普通基片上，其中半导体层各通过以液滴形式喷射或通过凹板移印进行沉积。采用诸如以液滴形式喷射或通过凹板移印，或本专利技术提供的图案形成方法之类的精确印刷技术可以沉积半导体的图案，从而覆盖在场效应晶体管的源极和漏极，而不会与相邻场效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基片上形成电子功能材料需求图案的方法，包括步骤：在基片上生成图案材料的第一层，同时使暴露的基片区域去限定所述需求图案；在所述图案材料和暴露的基片上印刷包括在液体分散剂中的电子功能材料的颗粒的悬浮液，其中所述图案材料不渗 透该悬浮液；从悬浮液中去除至少一些液体分散剂，以便能够使所述颗粒固结；以及将第一溶剂施加于所述固结颗粒上，所述第一溶剂可以使所述图案材料溶解，并且所述固结颗粒可渗透所述第一溶剂，这样，所述图案材料与覆盖的电子功能材料一同从基 片上被去除。

【技术特征摘要】
GB 2004-5-7 0410236.41.一种在基片上形成电子功能材料需求图案的方法，包括步骤在基片上生成图案材料的第一层，同时使暴露的基片区域去限定所述需求图案；在所述图案材料和暴露的基片上印刷包括在液体分散剂中的电子功能材料的颗粒的悬浮液，其中所述图案材料不渗透该悬浮液；从悬浮液中去除至少一些液体分散剂，以便能够使所述颗粒固结；以及将第一溶剂施加于所述固结颗粒上，所述第一溶剂可以使所述图案材料溶解，并且所述固结颗粒可渗透所述第一溶剂，这样，所述图案材料与覆盖的电子功能材料一同从基片上被去除。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成图案材料是光致抗蚀剂，并且通过沉积光致抗蚀剂层以形成所述需求图案，并接着通过照相平版印刷技术去除光致抗蚀剂的选择部分以生成所述第一层。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述图案材料是热塑性聚合材料，并且通过设置热塑性聚合材料层以形成所述需求图案，并接着通过微型凹凸印刷所述层以生成所述第一层。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述热塑性聚合材料是聚甲基丙烯酸甲酯。5.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于所述电子功能材料的悬浮液呈胶质状。6.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于所述悬浮液通过以液滴形式喷射而进行印刷。7.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于通过在室温中干燥，或通过热接触、微波照射、入射红外线辐射或通过使所述印刷的悬浮液处在比大气压要低的较低压力下加热的加速干燥的方法实现从悬浮液中去除至少一些液体分散剂。8.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述液体分散剂是水。9.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一溶剂是丙酮。10.根据前述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述电子功能材料是绝缘体。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述绝缘体是二氧化硅、云母、胶乳或电介质聚合物。12.根据权利要求1-9中任何一项所述的方法，其特征在于，所述电子功能材料是半导体。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述半导体是碳纳米管、层状过渡金属二硫属元素化物的薄片、并五苯颗粒或有机半导体聚合物。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李顺普，克里斯托夫纽瑟姆，托马斯库格勒，大卫拉塞尔，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]