專利名稱：在形成于基板上的電極上配置電子元件并電接合的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在形成于基板上的電極上配置電子元件并電接合的方法。
背景技術(shù)：
多個像素呈矩陣狀配置的有源型液晶顯示元件及有機(jī)電致發(fā)光顯示元件形成于 玻璃基板上。這些像素分別被配置在附近的晶體管所控制。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，無法在玻璃基板上形成結(jié)晶半導(dǎo)體的晶體管。因此，控制像素的 薄膜晶體管形成為非晶硅或多晶硅薄膜上。薄膜晶體管具有能夠以低廉的價格在大面積基 板上制作的優(yōu)點，但是，與結(jié)晶硅相比，它的缺點是移動度小，無法進(jìn)行高速操作。為了解決該缺點，本發(fā)明人提出了一種方法預(yù)先在單結(jié)晶硅晶片上制作多個晶 體管，然后從硅晶片上切除這些晶體管并將其分散在液體中，使該液體在基板上展開，以此 在基板上配置晶體管(專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)該方法，能夠在玻璃基板上形成由結(jié)晶硅構(gòu)成的 高性能晶體管。專利文獻(xiàn)1中所述的方法如圖8A及圖8B、圖9A及圖9B、圖IOA 圖10C、圖IlA 及圖11B、圖12A 圖12D所示。圖8A及圖8B、圖9A及圖9B、圖IOA 圖10C、圖IlA及圖IlB依次表示專利文獻(xiàn) 1中所述的方法的各個工序。圖8B是圖8A的I-I線斷面圖。圖9B是圖9A的II-II線斷 面圖。圖IOB及圖IOC是表示相同區(qū)域中的時間經(jīng)過的圖IOA的III-III線斷面圖，表示 隨著時間的流逝圖IOB的狀態(tài)變成圖IOC的狀態(tài)。圖IlB是圖IlA的IV-IV線斷面圖。圖12A是所配置的晶體管810的示意圖。圖12B是從圖12A所示的晶體管810的 背面一側(cè)所看到的示意圖。圖12C是在基板上所形成的親水性區(qū)域802的詳細(xì)示意圖。圖 12D是表示晶體管810被配置在親水性區(qū)域802中的狀態(tài)的示意圖。如圖8A及圖8B所示，首先，在基板801的表面，被防水性區(qū)域803圍成的 多個親水性區(qū)域802呈矩陣狀形成。為了形成防水性區(qū)域803，例如，只要使用具有 CF3 (CF2)7C2H4SiC13這樣的氟化碳鏈、或者CH3 (CH2) 17SiC13這樣的碳?xì)滏湹墓柰榕悸?lián) 劑，對要形成防水性的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)修飾即可。根據(jù)專利文獻(xiàn)1中的記載，本領(lǐng)域技術(shù)人員 能夠用硅烷偶聯(lián)劑僅對要形成防水性的區(qū)域進(jìn)行化學(xué)修飾。如圖12C所示，在親水性區(qū)域802的內(nèi)部及其周邊形成第1電極906、第2電極 907、以及第3電極908。在第1電極906中，包含在親水性區(qū)域802內(nèi)部的部分的表面是 親水性的。該部分稱作親水性第1電極906b。在第1電極906中，位于親水性區(qū)域802外 部的表面是防水性的。該部分稱作防水性第1電極906a。同樣，第2電極907由防水性第 2電極907a及親水性第2電極907b構(gòu)成，第3電極908由防水性第3電極908a及親水性 第3電極908b構(gòu)成。為了形成親水性區(qū)域802，只要使用親水性的金屬或者親水性的基板即可。親水性 的金屬可以列舉鎳、鋁、銅等。親水性的基板可以列舉玻璃基板、在表面形成氧化膜的硅基 板、尼龍樹脂基板等。此外，通過將金屬或者基板暴露在氧等離子體或者臭氧中，能夠使其4表面具有親水性。下面，如圖9A及圖9B所示，使第1刮板、■^ 一” )804相對于基板801沿著箭 頭807的方向相對移動，在基板801上涂敷水805。這樣，水就被配置在親水性區(qū)域802中。 圖中的806表示在親水性區(qū)域802中所配置的水。然后，如圖IOA 圖IOC所示，在被配置在親水性區(qū)域802中的水806揮發(fā)之前， 使第2刮板808相對于基板801沿著箭頭813的方向相對移動，以此來涂敷晶體管分散液 809。在晶體管分散液809中，多個晶體管810被分散在二氯丁烷811中。此處，對晶體管801進(jìn)行詳細(xì)的說明。如圖12A所示，晶體管810是長方體。在面積最大的一面上形成柵極電極902、源 極電極903以及漏極電極904。形成這些電極902 904的面稱作電極面901。此外，與普 通的晶體管同樣，源極電極903和漏極電極904具有相同的功能。即，源極電極904可以用 作漏極電極，漏極電極905也可以用作源極電極。電極面901的形狀及大小與圖12C所示的親水性區(qū)域802的形狀及大小相同。親 水性第1電極906b、親水性第2電極907b以及親水性第3電極908b的形狀及大小分別與 柵極電極902、源極電極903以及漏極電極904相同。這些電極的材料最好是鈀或者鎳。也 可以使用具有最外表面是鈀或者鎳的層疊構(gòu)造的電極。晶體管810的表面預(yù)先被1-氯乙基三氯硅烷化學(xué)修飾。如果在基板801上涂敷這種多個晶體管810被分散在二氯丁烷811中的晶體管分 散液809，那么，如圖IOB及圖IOC所示，晶體管810從二氯丁烷811移動至水806中。此 外，在圖IOC中，812表示移動至水806中的晶體管。其原因在于，水806和二氯丁烷811沒 有相溶性，晶體管810的表面被1-氯乙基三氯硅烷化學(xué)修飾。即，通過該化學(xué)修飾，晶體管 810相對于水806的可濕性比相對于二氯丁烷811的可濕性高。于是，晶體管810從可濕性 低的二氯丁烷811朝著可濕性高的水806移動。此外，水806和二氯丁烷811沒有相溶性， 因此，即使在水806上涂敷二氯丁烷811，水806也不會穩(wěn)定地停留在上面。當(dāng)晶體管810朝著水806移動時，存在電極面901朝向親水性區(qū)域802和電極面 901的背側(cè)的面905朝向親水性區(qū)域802這兩種情況。在電極面901朝向親水性區(qū)域802 的情況下，柵極電極902、源極電極903及漏極電極904分別與親水性第1電極906b、親水 性第2電極907b及親水性第3電極908b接觸。于是，晶體管810的電極902 904通過 與在基板801上所設(shè)置的親水性電極906b 908b物理接觸，從而被電接合。此外，在電極 901的背側(cè)的面905朝向親水性區(qū)域802的情況下，要單獨設(shè)置分別連接晶體管810的電極 902 904和在基板801上所設(shè)置的電極906 908的工序。然后，使水806揮發(fā)，如圖IlA及圖IlB所示，在親水性區(qū)域802中配置晶體管814。 圖中的814表示被配置在親水性區(qū)域802中的晶體管。專利文獻(xiàn)1日本特許第4149507號公報(圖34、圖36)在專利文獻(xiàn)1中所述的現(xiàn)有方法中，晶體管810的電極902 904和在基板801 上所設(shè)置的親水性電極906b 908b之間的電接合是通過這些電極之間的物理接觸來進(jìn)行 的。但是，在該方法中，如果在晶體管810的電極902 904和在基板801上所設(shè)置的 親水性電極906b 908b之間存在細(xì)小縫隙，那么，這些電極就不能電接合。因此，必須嚴(yán)5格進(jìn)行這些電極的平滑度的管理、以及使垃圾不能進(jìn)入這些電極之間的晶體管分散液中的 垃圾管理等，存在難以配置成品率高的晶體管這樣的技術(shù)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種當(dāng)在形成于基板上的電極上配置以晶體管為代表的 電子元件并電接合時，切實地電接合電子元件的電極和基板上的電極之間的方法。本發(fā)明是一種在形成于基板上的電極上配置電子元件并電接合的方法，所述方法 包括以下的預(yù)備工序以及工序1 4 :預(yù)備工序為準(zhǔn)備在表面形成有被防水性區(qū)域包圍的親水性區(qū)域的基板，(其中， 親水性電極被配置在所述親水性區(qū)域中)；工序1為在所述基板上涂敷金屬化合物分散在水中的無電鍍液，在所述親水性 區(qū)域配置所述無電鍍液；工序2為在所述基板上涂敷電子元件分散在第1液體中的電子元件分散液，使 所述電子元件從所述第1液體移動至所述無電鍍液，(其中，所述電子元件具有元件電極， 且所述元件電極按照與所述親水性電極接觸的方式，被設(shè)置在與所述親水性電極對應(yīng)的位 置，所述親水性電極和所述元件電極接觸，所述電子元件的表面具有親水性，所述第1液體是與所述無電鍍液無相溶性的有機(jī)溶劑，所述電子元件所具有的多個面中的與所述親水性區(qū)域接合的面的形狀及大小，與 所述親水性區(qū)域的形狀及大小相同)；工序3為在所述無電鍍液中所包含的全部水揮發(fā)消失之前，所述基板的表面被 第2液體覆蓋，所述親水性電極和所述元件電極之間發(fā)生電鍍反應(yīng)，電接合所述親水性電 極和所述元件電極，(其中，所述第2液體是與所述無電鍍液無相溶性的有機(jī)溶劑)；工序4為從所述基板中除去所述第2液體的。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的方法，在電子元件中在與基板相對的面上所形成的電極和在基板上 所形成的電極之間，能夠切實地進(jìn)行電接合。這樣，就能制作成品率高的配置了多個電子元 件的器件。


圖IA 圖IF是表示本發(fā)明的實施方式中的電子元件的配置方法的各個工序的示 意圖。圖2A及圖2B是按照本發(fā)明的實施方式的方法所配置的晶體管的示意圖，圖2C是 表示在基板上所設(shè)置的親水區(qū)域及其附近的示意圖。圖3A及圖:3B是表示按照本發(fā)明的實施方式的方法在親水區(qū)域配置的晶體管以及 基板的斷面示意圖，圖3C是圖;3B所示的X部的放大示意圖。圖4是表示在本發(fā)明的實施例中，配置電子元件的方法的示意圖。圖5A是表示在本發(fā)明的實施例中所使用的第1刮板的示意圖，圖5B是從A方向觀察圖5A的第1刮板的示意圖。圖6A 圖6D是在本發(fā)明的實施例中，作為電子元件配置鎳塊所使用的裝置的示 意圖。圖7A是表示在本發(fā)明的實施例中，作為電子元件配置鎳塊的基板的示意圖，圖7B 是表示在圖7A的基板上所設(shè)的測試用電極圖形的示意圖。圖8A是表示配置晶體管的現(xiàn)有方法的一個工序的示意圖，圖8B是圖8A的1_1線 斷面圖。圖9A是表示配置晶體管的現(xiàn)有方法的一個工序的示意圖，圖9B是圖9A的II-II 線斷面圖。圖IOA是表示配置晶體管的現(xiàn)有方法的一個工序的示意圖，圖IOB及圖IOC是圖 IOA的III-III線斷面圖。圖IlA是表示配置晶體管的現(xiàn)有方法的一個工序的示意圖，圖IlB是圖IlA的 IV-IV線斷面圖。圖12A及圖12B是表示按照現(xiàn)有的方式所配置的晶體管的示意圖，圖12C是表示 在基板上設(shè)置的親水區(qū)域及其附近的示意圖，圖12D是表示晶體管被配置在親水區(qū)域中時 的示意圖。圖13A 圖13D是表示本發(fā)明的實施方式中的電子元件分散液(晶體管分散液) 的調(diào)制方法的各個工序的示意圖。
具體實施例方式下面，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。在以下說明中所使用的附圖中，為了便于理 解，有時省略陰影。此外，在以下的說明中，在相同的部分上標(biāo)注相同的符號，有時省略重復(fù) 性的說明。圖IA 圖IF表示本發(fā)明的預(yù)備工序以及工序1 4的一例。
圖2A是按照本發(fā)明的方法所配置的電子元件的示意圖。在本實施方式中，作為電 子元件使用晶體管110。作為電子電極，晶體管110在電極面201上包括柵極電極202、源極 電極203以及漏極電極204。在圖2B中，在晶體管110中表示電極面201的背側(cè)的面205。 晶體管110具有與圖12A所示的晶體管810相同的構(gòu)造，柵極電極202、源極電極203以及 漏極電極204分別與柵極電極902、源極電極903以及漏極電極904對應(yīng)。因此，此處省略 詳細(xì)的說明。(預(yù)備工序)如圖IA所示，準(zhǔn)備在表面被防水性區(qū)域103包圍的親水性區(qū)域102形成為矩陣狀 的基板101?；?02與參照圖8A及圖8B所說明的按照現(xiàn)有方法使用的基板801相同。 此處省略詳細(xì)的說明。此外，親水性區(qū)域102以及防水性區(qū)域103分別與親水性區(qū)域802 以及防水性區(qū)域803對應(yīng)。在本說明書中，表面為“防水性”是指該表面中的純水的靜態(tài)接觸角為90度以上 的情況。此外，表面為“親水性”是指該表面中的純水的靜態(tài)接觸角未滿90度的情況。圖2C是在基板表面所形成的親水性區(qū)域102的詳細(xì)示意圖。這與參照圖12C所 說明的現(xiàn)有方法中的親水性區(qū)域802的相關(guān)說明相同。在親水性區(qū)域102的內(nèi)部及其周邊具備第1電極206、第2電極207以及第3電極208。第1電極206、第2電極207以及第3 電極208分別與參照圖12C所說明的第1電極906、第2電極907以及第3電極908相同。 防水性第1電極206a以及親水性第1電極206b分別與防水性第1電極906a以及親水性 第1電極906b對應(yīng)。防水性第2電極207a以及親水性第2電極207b分別與防水性第2電 極907a以及親水性第2電極907b對應(yīng)。防水性第3電極208a以及親水性第3電極208b 分別與防水性第3電極908a以及親水性第3電極908b對應(yīng)。因此，此處，省略其詳細(xì)的說 明。(工序1)在工序1中，如圖IB所示，使第1刮板104沿著箭頭107的方向相對于基板101 移動，在基板101上涂敷無電鍍液105。這樣，在親水性區(qū)域102中配置無電鍍液106。在 圖中，105表示被配置在親水性區(qū)域102中之前的無電鍍液，106表示被配置在親水性區(qū)域 102中的狀態(tài)的無電鍍液。在無電鍍液105中，例如鎳、鈷、鈀、銅、銀、金、白金、錫等金屬化合物分散在水中。 為了增強(qiáng)晶體管110的電極202 204(參照圖2A)和基板101上的親水性電極207b 209b(參照圖2C)之間的電接合地進(jìn)行接合，最好使用鎳、銅的無電鍍液。(工序2)在工序2中，如圖IC所示，在被配置在親水性區(qū)域102中的無電鍍液106中的水 揮發(fā)之前，使第2刮板108沿著箭頭113的方式相對于基板101移動，在基板101上涂敷晶 體管分散液(電子元件分散液)109。即使在無電鍍液106中含有的水揮發(fā)后涂敷晶體管分 散液109，晶體管110的電極202 204和基板101上的電極207b 209b之間也不會電接口 O晶體管分散液109由晶體管110以及第1液體111構(gòu)成。此處，第1液體111是 與無電鍍液106無相溶性的有機(jī)溶劑。這種有機(jī)溶劑最好是包含氯的有機(jī)溶劑。包含氯的 有機(jī)溶劑例如可以列舉氯仿、氯丁烷、二氯丁烷、氯戊烷、二氯戊烷等。晶體管分散液109可以按照與專利文獻(xiàn)1相同的方法預(yù)先制作，參照圖13A 圖 13D進(jìn)行說明。如圖13A所示，在基板1101上隔著犧牲層1102形成晶體管110。晶體管110可以 按照與專利文獻(xiàn)1相同的方法制作。下面，如圖1 所示，將該基板1101浸漬在容器1103中的溶解了 0.01 0. Ivol % 的化學(xué)修飾液的有機(jī)溶劑1104中30分鐘 1個小時左右。于是，電子元件110的表面被化 學(xué)修飾成親水性。根據(jù)本發(fā)明人的經(jīng)驗可知，在該條件下進(jìn)行化學(xué)修飾，于是，存在多個金 屬離子能夠通過的針孔的硅烷偶聯(lián)劑的單分子膜或者聚合物膜形成于晶體管100的表面。 化學(xué)修飾劑可以列舉1-氯乙基三氯硅烷、2-氯乙基三氯硅烷。然后，將該基板1101浸漬在容器1105中的犧牲層的蝕刻液1106中，除去犧牲層 1102。于是，如圖13C所示，晶體管110分散在蝕刻液1106中。最后，使用例如孔徑為1 μ m左右的Teflon (注冊商標(biāo))過濾器對蝕刻液1106進(jìn) 行過濾，然后回收表面被化學(xué)修飾的晶體管110。接著，如圖13D所示，使所回收的晶體管 110分散在容器1107中的第1液體111中。以上述方式被化學(xué)修飾的晶體管110的電極面201 (參照圖2A)具有與第1液體111相比對無電鍍液106更高的可濕性。因該可濕性的差異，接近無電鍍液106的晶體管110從第1液體111向無電鍍液 106移動。圖3A是移動至無電鍍液106后的晶體管112和基板101的斷面示意圖。晶體管 112的一部分與無電鍍液106接觸。圖3B是晶體管112的電極202 204和基板101上的電極20 208b附近的 放大圖。如該圖所示，在移動至無電鍍液106的晶體管112中，柵極電極202、源極電極203 以及漏極電極204分別與基板101上的親水性第1電極206b、親水性第2電極207b以及親 水性第3電極208b接觸。圖ID是根據(jù)圖IC所示的工序，使用第2刮板108在整個基板101上涂敷晶體管 分散液109，晶體管112被配置在親水性區(qū)域102中后的示意圖。(工序3)在工序3中，如圖IE所示，在無電鍍液106中的水揮發(fā)消失之前，將基板101浸漬 在容器115中的第2液體114中。在圖IE中，將整個基板101浸漬在第2液體114中，但 是，也可以用第2液體114覆蓋基板101的表面。在本實施方式中，作為工序3中的“覆蓋” 的一個方式，舉“浸漬”為例。第2液體114是與無電鍍液106無相溶性的有機(jī)溶劑。這樣，即使基板101被浸 漬在第2液體114中，無電鍍液106也會穩(wěn)定地停留在親水性區(qū)域102上。第2液體114最好不溶于水。具體來講，可以列舉具有碳數(shù)為6 16的鏈烷、炔、 甲苯、二甲苯或者氟化碳鏈的溶劑等。在第2液體114中，在晶體管112的電極202 204和基板101上的電極20 208b之間發(fā)生電鍍反應(yīng)。如上所述，在晶體管112的表面所形成的由硅烷偶聯(lián)劑構(gòu)成的膜 上存在多個金屬離子能夠通過的針孔。因此，根據(jù)電鍍反應(yīng)，金屬在形成于晶體管112上的 電極202 204和基板101上的電極20 20 之間析出。由于無電鍍液106被第2液 體114覆蓋，因此，無電鍍液106中的水分不會揮發(fā)。因此，不會過多地改變無電鍍液106的 狀態(tài)(所含的水量及金屬化合物的濃度等)，能夠確保充足的使金屬析出的電鍍反應(yīng)時間。 這樣就能在晶體管112的電極202 204和基板101上的電極206b 208b之間形成金屬 膜，因此，能夠完成電極間的電接合。這樣，柵極電極202、源極電極203以及漏極電極204分別與親水性第1電極206b、 親水性第2電極207b以及親水性第3電極208b電接合。將基板101浸漬(或者覆蓋)在第2液體114中的時間最好比無電鍍液106中含 有的金屬全部析出所需的時間長。如果在室溫下難以發(fā)生電鍍反應(yīng)，那么，只要用加熱裝置117加熱容器115即可。雖然對通過電鍍反應(yīng)金屬析出，晶體管112的電極202 204和基板101上的電 極206b 208b被電接合的詳細(xì)過程并不十分清楚，但是，本發(fā)明人推測出電鍍反應(yīng)是通過 以下的過程進(jìn)行的。圖3C是柵極電極202以及親水性第1電極206b的附近X部(參照圖3B)的斷面 示意圖。如圖3C所示，柵極電極202和基板101上的親水性電極206物理接觸。但是，在 柵極電極202的表面以及基板101上的親水性電極206b的表面都存在凹凸，因此，在這些9電極202、206b之間存在無電鍍液106。在這些電極間發(fā)生電鍍反應(yīng)，電極202、206b電接 合。對于其他的電極間的接合也同樣。(工序 4)在工序4中，如圖IF所示，從第2液體114中取出基板101。如果第2液體114覆 蓋基板101，那么，只要從基板101上除去第2液體114即可。對于在工序3中未用于電鍍 反應(yīng)的剩余無電鍍液106，在該工序4中除去第2液體114時，與第2液體114 一同從基板 101上被除去。在該工序4中，作為“除去”的一個方式，舉“取出”為例。在上述說明中，作為電子元件以晶體管為例進(jìn)行了說明，但是，并非局限于此。本 說明書中所使用的術(shù)語“電子元件”除了晶體管外，也表示發(fā)光元件、二極管、電容器、電阻、 光傳感器等發(fā)出電氣輸入輸出信號的元件。在上述說明中，晶體管的形狀是長方體，如圖2A 圖2C所示，晶體管106所具有 的6個面中的與親水性區(qū)域102接合的電極面201是長方形，且各個親水性區(qū)域102也是長 方形，對此進(jìn)行了說明。如果一般情況下都采用此形狀，那么，在本發(fā)明中，電子元件的多個 面中與親水性區(qū)域102接觸的面的形狀及大小與親水性區(qū)域102的形狀及大小相同即可。本說明書中所使用的語句“形狀相同”是指，電子元件所具有的多個面中與親水性 區(qū)域102接觸的面的形狀和親水性區(qū)域102的形狀具有數(shù)學(xué)概念中的重合或者相似關(guān)系。本說明書中所使用的語句“大小相同”是指，在電子元件所具有的多個面中的與親 水性區(qū)域102接觸的面的面積為Si，親水性區(qū)域102的面積為S2的情況下，S2/S1的數(shù)值 是0. 64以上1. 44以下。根據(jù)本發(fā)明人的經(jīng)驗，如果該數(shù)值未滿0. 64，那么，被配置在親水 性區(qū)域102中的無電鍍液的量過少，因此，存在電子元件110不能被配置在親水性區(qū)域102 中的傾向。另一方面，如果該數(shù)值超過1.44，那么，多個電子元件110被配置在一個親水性 區(qū)域102中，這種方式并不理想。下面，表示具體的實施例。該實施例僅用于舉例。(實施例)(電子元件模型的制作方法)在本實施例中，電子元件的模型使用100μπιΧ100μπιΧ30μπι的鎳塊。在6英寸的硅片上，采用電子束蒸鍍法形成厚度為200nm的鋁。在其上面形成一 邊為100 μ m的正方形孔按照20 μ m的間隔呈柵格狀排列、且厚度為50 μ m的抗蝕膜構(gòu)成的 圖形。然后，采用電鍍法，用鎳掩埋正方形的孔。在剝離抗蝕膜后，對基板上的鍍鎳膜進(jìn)行機(jī)械研磨，然后，使鎳膜的厚度為30 μ m, 表面的平均粗糙度為0. 3μπι。將基板放入裝有熱磷酸容器的容器中，除去鋁，取出硅晶片， 并且，得到100 μ mX 100 μ mX 30 μ m的鎳塊分散在其中的熱磷酸分散液。接著，用孔徑為 10 μ m的Teflon (注冊商標(biāo))過濾器過濾該分散液，在Teflon (注冊商標(biāo))過濾器上捕捉鎳 塊。(鎳塊分散液的制作方法)將捕捉了鎳塊的過濾器放在氮氣中干燥一晚。然后，在裝有溶解了 0. Olvol %的 1-氯乙基三氯硅烷的1，4_二氯丁烷的容器中放入捕捉了鎳塊的過濾器，放置一個小時。容 器是帶蓋的密閉式容器。此前的操作是在充滿了干燥氮氣的手套箱中進(jìn)行的。接著，從手套箱中取出容器，放入超聲波清洗機(jī)中，對Teflon (注冊商標(biāo))過濾器給予超聲波。這樣，被1-氯乙基三氯硅烷化學(xué)修飾的鎳塊從Teflon (注冊商標(biāo))過濾器中 脫離，然后分散在溶液內(nèi)。然后，將容器再次放入手套箱內(nèi)，從容器中取出Teflon (注冊商標(biāo))過濾器。使用 另外準(zhǔn)備的孔徑為10 μ m的Teflon (注冊商標(biāo))過濾器過濾容器內(nèi)的液體，然后，用1，4- 二 氯丁烷清洗該Teflon (注冊商標(biāo))過濾器。這樣，被化學(xué)修飾的鎳塊就被Teflon (注冊商 標(biāo))過濾器捕捉。接著，將Teflon (注冊商標(biāo))過濾器放入裝有1，4_ 二氯丁烷溶液的容器中。從手 套箱中取出容器，將容器放入超聲波清洗機(jī)中，然后對Teflon (注冊商標(biāo))過濾器給予超聲 波。這樣，被Teflon (注冊商標(biāo))過濾器所捕捉的被化學(xué)修飾的鎳塊分散在溶液內(nèi)。(無電鍍液)無電鍍液使用銅的無電鍍液。下面，表示電鍍液的組成。硫酸銅0.96克羅謝爾鹽7. 5克甲醛(37wt%溶解于甲醇中)3毫升氫氧化鈉 2. 1克水 300毫升(基板的制作方法)基板使用在單面上形成200nm的氮化硅膜，且直徑為4英寸、厚度為600 μ m的硅曰t±" 曰曰/T °采用光刻法，在該基板上形成一邊為100 μ m的正方形孔按照100 μ m的間隔排列 成柵格狀的抗蝕膜。如后所述，在基板的中心部分形成用于制作測試用金屬電極的抗蝕圖 形。接著，采用電子束蒸鍍法，在基板上依次層疊IOnm厚的鈦膜以及IOOnm厚的鈀膜。 然后，從基板上除去抗蝕劑。這樣，在基板上，一邊為IOOnm的正方形的鈀構(gòu)成的電極按照 100 μ m的間隔呈柵格狀配置。圖7A表示所形成的金屬電極的圖形的示意圖。在基板101上形成100 μ mX 100 μ m 的電極圖形701和測試用電極圖形702。如圖7B所示，一邊為100 μ m的正方形的多個電極 圖形704通過20 μ m寬的金屬線703橫向連成一列，這樣就形成測試用電極圖形702。將基板浸漬在Ivol %的全氟辛基乙基三氯硅烷(CF3(CF》7C2H4SiCl;3)溶解的全 氟辛烷中2個小時后取出，在全氟辛中一邊搖動一邊清洗。這些操作是在充滿了干燥氮氣 的手套箱中進(jìn)行的。接著，使光掩膜緊貼在基板101上，照射真空紫外線。此處，光掩膜的圖形和基板 101的位置關(guān)系使真空紫外線僅照射在包括測試用電極圖形702在內(nèi)的一邊為100 μ m的正 方形電極圖形701、704上。這樣，在基板101上形成具有親水性的正方形的電極圖形701、704以及包圍它的 防水性區(qū)域。(鎳塊的配置實驗(1))圖6A 圖6D是為了配置鎳塊在本實施例中所使用的裝置的斷面示意圖。容器15 的形狀是直徑為40厘米、高30厘米的圓筒狀。在該容器115中放入作為第2液體114的11η-十六烷。所放入的η-十六烷液面距離容器115的底部20厘米。如圖6Α所示，使用夾具601，按照基板101的表面從水平方向傾斜45度的方式，在 容器115的斜上方配置基板101。夾具601與驅(qū)動裝置(圖中未示)連結(jié)。在基板101上 用夾具602固定第1刮板104和第2刮板108。圖5Α是第1刮板104的俯視圖，圖5Β是從A方向看圖5Α的刮板104的示意圖。 如圖5Α及圖5Β所示，在本實施例中所使用的第1刮板104具有寬1毫米的縫隙401，它由 寬30毫米、高20毫米、厚3毫米的不銹鋼板形成。此外，第2刮板108使用寬30毫米、高20毫米、厚1毫米的玻璃板105。圖4是表示基板101、第1刮板104、第2刮板108的位置關(guān)系的示意圖。第1刮 板104和第2刮板108 —起相對于基板101沿著箭頭402的方向相對移動。保持1毫米的間隔，在距離基板101為0. 2毫米的上方位置使用夾具602配置第 1刮板104和第2刮板108。使用吸液管，在縫隙401中注入銅的無電鍍液105，在第1刮板104和基板101之 間形成無電鍍液105的液膜。同樣，使用吸液管，在第2刮板108和基板101之間形成相當(dāng) 于電子元件分散液的鎳塊分散液109的液膜。如圖6Β所示，使用該裝置移動夾具601，在保持兩個刮板104、108和基板101表 面的距離以及基板101的傾斜度的狀態(tài)下，將整個基板101浸漬在η-十六烷114中。刮板 104、108和基板101的相對移動速度是10厘米/秒。根據(jù)該操作，就能將被涂敷了無電鍍液105和鎳塊分散液109的基板101浸漬在 第2液體114(η-十六烷)中(參照圖6C)。接著，在將基板101放置在η-十六烷中12個小時后，從中取出(參照圖6D)。選 擇基板101上的任意區(qū)域，數(shù)出被配置在該處的模型元件的數(shù)量，該數(shù)量為NO。然后，在充 滿乙醇的容器內(nèi)搖動清洗基板101后，從容器中取出，數(shù)出洗凈前所觀測的相同區(qū)域中的 模型元件的數(shù)量，該數(shù)字作為N。(鎳塊的配置實驗O))作為比較實驗，除了將基板浸漬在η-十六烷中外，按照與上述相同的方法，涂敷 銅的無電鍍液和模型元件的分散液。然后，在空氣中放置12個小時。接著，選擇基板上的任意區(qū)域，數(shù)出被配置在該處的模型元件的數(shù)量，該數(shù)量為 NO。然后，在充滿乙醇的容器內(nèi)搖動清洗基板101后，從容器中取出，數(shù)出洗凈前所觀測的 相同區(qū)域中的模型元件的數(shù)量，該數(shù)量作為N。(評估配置鎳塊后的基板)在鎳塊配置實驗(1)中，Ν/Ν0為0.9。選擇被配置在測試用電極圖形704上的兩個鎳塊作為模型元件。所選擇的鎳塊的間隔為1毫米，下部的一邊為100 μ m的正方形的測試用電極圖形 704與寬為20 μ m的金屬線703電氣連接。使用探針接觸所選擇的兩個鎳塊，測定其電阻。所測定的電阻值大約為1歐姆。根據(jù)這些結(jié)果，可以獲知以下情況。由于Ν/Ν0為0. 9，因此，可以理解即使在乙醇中搖動清洗基板，配置的模型元件也 基本上未被從基板中除去。因此，可以理解鎳塊與基板上的電極圖形701、704牢固地結(jié)合。
如果鎳塊和電極圖形701、704未被電接合，那么，即使在所選擇的兩個鎳塊元件 之間隔著探針施加電壓，電流也幾乎不會通過，可以預(yù)測其電阻值與絕緣體的電阻值相同。但是，由于所測定的電阻值大約是1歐姆，因此，可以說鎳塊和電極圖形701、704 電接合。在鎳塊配置實驗⑵中，Ν/Ν0為0. 1。在鎳塊配置實驗(2)中，也與鎳塊配置實驗⑴同樣，測定所選擇的兩個鎳塊的電 阻值。所測定的電阻值大約為1千歐姆。由于Ν/Ν0為0. 1，因此，鎳塊與基板未被牢固地結(jié)合，因此，可以理解通過在乙醇 清洗，鎳塊從基板脫落。與鎳塊配置實驗(1)相比，電阻值增大3位數(shù)左右，因此，可以理解 鎳塊和電極圖形701、704未被電接合。由這些結(jié)果可知，根據(jù)本發(fā)明的方法，鎳塊被配置在基板上，并且能夠電接合。工業(yè)實用性在基板上的電極上配置電子元件并電接合的本發(fā)明的方法，如果電子元件使用晶 體管、發(fā)光元件，那么它就能用于制造顯示用的晶體管、發(fā)光元件。
權(quán)利要求
1.一種在形成于基板上的電極上配置電子元件并電接合的方法， 所述方法包括以下的預(yù)備工序以及工序1 4 :預(yù)備工序為準(zhǔn)備在表面形成有被防水性區(qū)域包圍的親水性區(qū)域的基板， 其中，親水性電極被配置在所述親水性區(qū)域中；工序1為在所述基板上涂敷金屬化合物分散在水中的無電鍍液，在所述親水性區(qū)域 配置所述無電鍍液；工序2為在所述基板上涂敷電子元件分散在第1液體中的電子元件分散液，使所述電 子元件從所述第1液體移動至所述無電鍍液，其中，所述電子元件具有元件電極，且所述元件電極按照與所述親水性電極接觸的方 式，被設(shè)置在與所述親水性電極對應(yīng)的位置， 所述親水性電極和所述元件電極接觸， 所述電子元件的表面具有親水性， 所述第1液體是與所述無電鍍液無相溶性的有機(jī)溶劑，所述電子元件所具有的多個面中的與所述親水性區(qū)域接合的面的形狀及大小，與所述 親水性區(qū)域的形狀及大小相同；工序3為在所述無電鍍液中所包含的全部水揮發(fā)消失之前，所述基板的表面被第2液 體覆蓋，所述親水性電極和所述元件電極之間發(fā)生電鍍反應(yīng)，電接合所述親水性電極和所 述元件電極，其中，所述第2液體是與所述無電鍍液無相溶性的有機(jī)溶劑； 工序4為從所述基板中除去所述第2液體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述工序3中，當(dāng)用所述第2液體覆蓋所 述基板的表面時，所述基板浸漬在所述第2液體中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，在所述工序4中，通過從所述第2液體中取出被浸漬在所 述第2液體的狀態(tài)的所述基板，從而從所述基板上除去所述第2液體。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第1液體是包含氯的有機(jī)溶劑。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是氯仿、氯丁烷、二氯丁烷、氯 戊烷或者二氯戊烷。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第2液體不溶于水。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第2液體是具有碳素數(shù)為6 16的鏈 烷、炔、甲苯、二甲苯或者氟化碳鏈的溶劑。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第1液體是包含氯的有機(jī)溶劑，且所述 第2液體不溶于水。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是氯仿、氯丁烷、二氯丁烷、氯 戊烷或者二氯戊烷。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第2液體是具有碳數(shù)為6 16的鏈 烷、炔、甲苯、二甲苯或者氟化碳鏈的溶劑。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑是氯仿、氯丁烷、二氯丁烷、 氯戊烷或者二氯戊烷，且所述第2液體是具有碳數(shù)為6 16的鏈烷、炔、甲苯、二甲苯或者 氟化碳鏈的溶劑。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子元件的表面包括硅烷偶聯(lián)劑的單 分子膜或者聚合物膜。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述單分子膜或者聚合物膜包括多個針孔。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑由1-氯乙基三氯硅烷或 者2-氯乙基三氯硅烷構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在形成于基板上的電極上配置電子元件并電接合的方法，包括以下的預(yù)備工序以及工序1～4預(yù)備工序為準(zhǔn)備在表面形成有被防水性區(qū)域(103)包圍的親水性區(qū)域(102)的基板(101)；工序1為在基板(101)上涂敷金屬化合物分散在水中的無電鍍液(105)，在親水性區(qū)域(102)配置無電鍍液(106)；工序2為在基板(101)上涂敷具有元件電極的電子元件(110)分散在第1液體(111)中的電子元件分散液(109)，使電子元件(110)從第1液體(111)移動至無電鍍液(106)，使親水性電極與元件電極接觸；工序3為在無電鍍液(106)中所包含的全部水揮發(fā)消失之前，基板(101)的表面被第2液體(114)覆蓋，親水性電極和所述元件電極之間發(fā)生電鍍反應(yīng)，電接合所述親水性電極和所述元件電極；工序4為從基板(101)中除去所述第2液體(114)。
文檔編號G09F9/00GK102047307SQ20098012031
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者中川徹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社