[发明专利]在表面上进行结晶化合物图案化

说明书

技术领域

本发明涉及一种用至少一种结晶化合物图案化(pattern)基质表面的方 法。

背景技术

在微电子领域中，常常需要开发比可常规且以最低可能故障率便宜地 再生产更小的设备元件。现代数字集成电路基于场效应晶体管(FET)，其 依赖于电场以控制“通道”在半导体材料中的传导性。有机场效应晶体管 (OFET)容许用于具有大作用区域的集成电路的柔性或不易破损基质的生 产。由于OFET能生产复合电路，它们具有大面积潜在应用(例如在像素显 示器的驱动电路中)。

生产集成电路(IC)的石印技术为本领域已知的。然而，设备越小，就 越难以生产并且因此变得越昂贵。此外，在分子尺度半导体的生产中，由 于分辨和对准(alignment)施加的石印约束条件，石印方法可能失败。因此 需要通过使用导致原子以所需方式装配(电子电路自装配)的驱动力的技术 生产IC。

已知用于微物体在基质上自装配的不同方法。第一种技术为流体自装 配，其中使设备单元或“块体”成型以配合受点或已蚀刻入基质的“孔”。 块体悬浮于分散在基质上的载体液体中。块体向受点下落并且借助于流体 流动和/或声振动，自定向落入孔中或从待再循环的基质中除去。此装配过 程后的驱动力为重力。流体自装配的发展基于毛细力。

Benjamin R.Martin、Donna C.Furnange、Thomas N.Jackson、 Thomas E.Mallouk和Theresa S.Mayer在Adv.Funct.Mater.2001，11， 381-386中描述了在水-空气界面上使用毛细力使组成图案的片自对准。那 些毛细相互作用用于使具有硅片的玻璃片定位。硅石表面用中心附着微米 尺度金对准标记的金毫米尺度边缘图案化。用由长链烷硫醇形成的自装配 单层使图案的金部分具有疏水性。滴在表面上的水选择性润湿图案限定的 疏水性硅石区域。当具有互补疏水性/亲水性图案的两片压在一起时，这些 有限小滴驱动对准。

另一种自装配技术使用图案化的表面。Fengqiu Fan和Kathleen J. Stebe在Langmuir，2004，20，3062-3067中描述了通过蒸发使胶态粒子 在具有图案疏水性的表面上装配。为得到化学改性，使用微接触印刷使涂 覆有Au的硅片基质图案化至疏水性/亲水性区域。为制备亲水性自装配单 层(SAM)，使用聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)印模使HS(CH₂)₁₅COOH溶液与 金表面接触。随后，将基质浸入HS(CH₂)₁₇CH₃溶液中以覆盖具有疏水性 SAM的其余表面。任选用带正电荷的脒基团或带负电荷的硫酸根官能化的 胶态苯乙烯粒子在水中分散；然后将含悬浮粒子的滴放在基质表面上以研 究它们的吸附行为。

US 6,887,332 B1教导了一种在其上具有自装配单层的图案底层的基质 表面上形成薄膜的方法。底层通过用具有能与基质表面互相作用的头官能 团和用于通过微压印使涂覆表面图案化和未图案化的区域化学分化的尾官 能团的有机分子种涂覆表面而制备。薄膜通过溶液基技术如旋涂或浸渍涂 覆沉积在底层上。此文献没有教导用包含具体相的悬浮液涂覆底层。

另一种自装配技术使用图案电荷。根据此方法，将基质的表面图案化 至具有正和/或负电荷的区域。也通过表面改性用电荷官能化的微物体可通 过静电相互作用图案化至选择区域。

另一种自装配技术使用图案地形。描述：此方法的关键策略为胶态分 散体在已用一排模板(例如圆筒形孔)图案化的基质上去湿。当此分散体使 去湿缓慢时，毛细力导致胶态粒子在模板中的装配。

另一种自装配技术使用通过外加电场或磁场图案化物体。预制基质的 电或磁接触。通过加入外部电场或磁场，可将物体对准或放在基质上的某 一区域内。

根据微流体自装配技术，含1-D物体的溶液可通过毛细管作用或液体 流动装填微通道。溶剂一蒸发或在液体流动期间，物体可在基质上对准。