制造电气器件的方法技术

传统上，有机半导体器件通常通过激光烧蚀、光刻或通过导电的喷墨印刷来形成。所有这些方法都有不足之处，例如或者不适合大批量生产、速度缓慢、昂贵，或者特别对于喷墨印刷的情况，使用的金属的选择限于能够形成为油墨的金属。本发明专利技术使用柔性版印刷在承载金属层（８）的衬底（５）上印刷抗蚀剂图案（７）。可蚀刻掉未受抗蚀剂保护的金属，而随后去除抗蚀剂（７）以留下暴露的电极。可在暴露的金属上沉积其它材料（１０，１１），例如有机半导体，以形成晶体管或二极管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，所述的电气器件具有衬底以及 在衬底上形成的蚀刻电极。本专利技术特别适用于方法中电气材料，特别是有 机半导体，沉积在电极上这样的方法。然而，本专利技术可用于要求在衬底上 形成间隔紧密的导体的其他的领域中。在制造有机半导体器件的过程中，通常期望制造以尽可能小的距离间 隔的电极以最小化电阻并因此最大化器件的速度及其承载电流的能力。同 样优选将电极制造得尽可能窄以减小电极的电容，例如栅极叠加电容。传 统上，通过以下三种方法中的一种来形成电极。激光烧蚀。在此方法中，使用激光去除不需要的材料来图案化金属化 的塑料衬底。光刻。在此方法中，光致抗蚀剂旋涂在衬底上并随后通过图案化的掩模暴露在uv辐射中。光致抗蚀剂随后被显影以允许去除抗蚀剂的不需要的部分，由此暴露下面的金属层。金属的暴露的部分随后通过蚀刻去除。在这种方法的一个变化形式中，没有下面的金属层；代之的是，金属被蒸 发到通过去除光致抗蚀剂而暴露的区域的衬底上。沉积在光致抗蚀剂上的 不需要的导电材料随后由溶剂去除。导电"油墨"。在此方法中，导电材料使用通常类似于在传统的喷墨式 打印机中使用的工艺直接印刷在衬底上。导电材料可以是金属性的或者可 以是有时称为PEDOT的导电的有机材料。在另 一变化形式中，抗蚀剂在蚀刻前通过喷射工艺印刷到金属化的衬 底上。这些方法都有不足之处。激光烧蚀提供良好的分辨率，却不利于大 面积或大批量的生产且需要专家以及昂贵的材料。光刻提供良好的分辨 率，但其过程緩慢，不能在大面积上使用且需要在施加半导体前去除抗蚀剂的步骤。使用金属性的油墨印刷导致不期望的粗糙的表面且该方法限于 使用可形成为油墨的金属，且因为这个原因，所使用的金属不具有理想的 电气性质。举例来说，银可形成适合的油墨，却是电荷的不良的注入器。 导电有机材料是可用的、电荷的良好的注入器，但其不是良好的电导体。为克服一些或全部上面提到的问题，产生了本专利技术。本专利技术提供了 一种，该方法包括在由衬底承载的 金属层上形成抗蚀剂图案以及使用化学蚀刻剂从未受抗蚀剂保护的区域 去除金属，该方法的特征在于使用柔性版印刷将抗蚀剂施加到金属上，以 及特征在于在蚀刻后，抗蚀剂被去除以暴露剩余的金属材料。蚀刻过程后，优选去除抗蚀剂，由此暴露金属的表面。随后可沉积其 它材料以完成电气器件，由蚀刻的去除而暴露的金属，形成电气器件的电极。在柔性版印刷中，抗蚀剂被施加成只附着于图案化区域的凸起的部 分。这样印刷能够既快速又经济，这是因为抗蚀剂没有被浪费。这对于可 选择的方法是优选的，在所述可选择的方法中，抗蚀剂将作为连续层施加， 并随后选定的部分被去除以产生需要的抗蚀剂图案。抗蚀剂必须具有一种性质允许其形成"油墨"，即可印刷到金属层上 的液体；抵抗用来去除金属的蚀刻；以及另外在金属被蚀刻后能够被去除。溶剂优选地用于在抗蚀剂提供其用途后将其去除。抗蚀剂需选定为在 此该溶剂中可溶而在蚀刻剂中不可溶，而金属需选定为在溶剂中不可溶而 在蚀刻剂中可溶。上面提到的施加在金属电极上的"其它材料"优选为有机半导体以便制 造晶体管或二极管；但本专利技术的范围包括可能使用其他电气材料以便制造 例如电致伏打电池(electro-voltaic cell)或电池、太阳能电池或显示器件。 专利技术的范围还包括可能使金属导体暴露以限定导电图案以用作电磁辐射 的辐射吸收器、接收器、滤波器或发射器。应注意到，有可能使抗蚀剂处于适当的位置以便形成成品的功能性的 组件。然而，优选地去除抗蚀剂以使得下面的金属表面被暴露而可以接触后面的沉积层。还应注意到，尽管柔性版印刷非常地有益，但也可以^使用 其他的印刷方法。因此，根据本专利技术的第二个方面，提供了一种制造电气 器件的方法，该方法包括在由衬底承载的金属层上形成抗蚀剂图案以及使 用化学蚀刻剂从未受抗蚀剂保护的区域去除金属，该方法以在蚀刻过程后 去除抗蚀剂，由此暴露金属的表面的步骤为特征。现将参考附图，通过举例的方式来描述使用本专利技术的一种方式，所述 附图是非常简要的图示，显示了使用根据本专利技术的工艺的半导体器件的制造。参考附图，图中显示了一种柔性版印刷装置，其包括称为"压印滚筒"的主辊1,聚合物层1A绕所述主辊缠绕，如浮雕^l殳限定成品中电极的需要 的图案的图像。此图像使用柔性版印刷领域中公知的方法形成。主辊与托 辊2和网紋辊3配合，所述的网紋辊3用来向聚合物层1A的凸出部分的 表面施加来自源4的测定量的抗蚀剂溶液。抗蚀剂溶液主要由溶解在非水相的溶剂中的聚合物的混合物组成，非 水相的溶剂为例如丙醇或乙酸乙酯丙酮，而聚合物的混合物组成为使得该抗蚀剂溶液具有用于印刷的适合的浓度。 一种适合的商用可提供的溶液是 Rohn and Haas 乂>司的Microposit S 1813光致#元々虫剂。由廉价的合成塑料制成的薄的薄板(web ) 5在其上表面承载铝的表面 光滑的气相沉积层6，此金属层约30到40nm厚。金属的表面可通过例如 电晕放电来提高与抗蚀剂的附着力并进一步减轻上面提到的出现小孔的 问题。将金属化的薄板输送通过在辊1和2之间形成的辊隙，使溶液的图 案印刷到铝6上。当溶剂蒸发时，聚合物形成印刷的图案7。这时，可能 是有益的做法是加热聚合物，以减少尺寸和小孔的出现并使线边的粗糙度 减小。接下来薄板浸没到磷/硝S^/乙酸混合物的水溶液，Microchem Systems Ltd (铝蚀刻)，该溶液起蚀刻剂的作用从未受抗蚀剂保护的区域去除铝， 使被选定的金属区域如在附图说明图1的A处所示。作为上述的蚀刻剂的可供选择 的情况，也可能使用氢氧化钠。随后使用适合的溶剂，例如Rohn and Haas公司的FSC-H Microposit 1165来去除抗蚀剂，如在B处所示的，留下电极8的图案，电极8—般50微米宽且以约20微米的距离间隔。尽管只示出了一对这样的电极，但 应认识到薄板会形成有极大数目的这样的形成物，且这些形成物可以是相 似的或不同的。取决于产品的用途，这些形成物可以是电气分离的或可被 连接而形成复杂电路。有机半导体的溶液随后被印刷以便如在附图的C处所示的，在每对电 极的光滑的表面的顶部形成约100nm厚的挡区(patch) 9。此印刷操作是 在低于100。C的低温下进行的，而这对下方的薄板5是无害的。此后形成 约500nm厚的电介质层10以及最后形成导电的栅-才及11以形成制成的晶体管。所描述的方法以连续的生产工艺实现，使用了廉价的用铝处理的合成 塑料层，例如一种通常用于包装的塑料层，并带来了使用大量现有的印刷 工艺的经济利益。然而，专利技术不限于此类型的工艺，而也可用在例如电致 伏打电池、太阳能电池以及各种各样的显示器件的制造中。本专利技术还适用 于需要形成间隔紧密的导体，而不用上覆的电气材料的4支术领域中，例如 用于太赫波长的电磁辐射的天线和反射器的结构中。权利要求1. 一种，其包括在由衬底承载的金属层上形成抗蚀剂图案以及使用化学蚀刻剂从未受所述抗蚀剂保护的区域去除所述金属，所述方法的特征在于使用柔性版印刷将所述抗蚀剂施加到所述金属上，以及特征在于使用所述化学蚀刻剂后，去除所述抗蚀剂以暴露剩余的金属材料。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于在暴露的金属材料上添加与所述金属材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造电气器件的方法，其包括在由衬底承载的金属层上形成抗蚀剂图案以及使用化学蚀刻剂从未受所述抗蚀剂保护的区域去除所述金属，所述方法的特征在于使用柔性版印刷将所述抗蚀剂施加到所述金属上，以及特征在于使用所述化学蚀刻剂后，去除所述抗蚀剂以暴露剩余的金属材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯特杰西斯通，
申请(专利权)人：凯特杰西斯通，
类型：发明
国别省市：GB[英国]