可曝光成像的材料和相关的电子器件及方法技术

本发明专利技术的聚合材料可以用相对低的光暴露能量进行图案化并且是热力学稳定的、机械坚固的、抗水渗透的，并显示良好的与金属氧化物、金属、金属合金以及有机材料的粘附性。此外，其可以是溶液加工的(例如，通过旋涂)，并在固化形式中可以显示良好的化学(例如，溶剂和蚀刻剂)耐受性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
对于使用金属氧化物作为半导体元件的电子器件的开发存在越来越多的兴趣。运 些器件可W提供的优势如结构柔性(例如，可折叠性或可弯曲性），可能低得多的制造成本， W及可能的大面积上低溫环境制造过程。特别地，金属氧化物半导体如氧化铜嫁锋（IGZ0) 能显示出高的载流子迁移率并且能在远低于娃所需溫度的溫度下加工。因此，金属氧化物 半导体可用于实现新型器件如电子纸张、刚性或柔性(rigid or flexible)有机发光二极 管(0LED)显示器、超高分辨率显示器、射频识别(RFID)技术、透明显示器和电路。
技术介绍
使用金属氧化物的一个主要优势在于可能使用蒸汽相和溶液相沉积技术来沉积 半导体W及其他制造运些器件所需的材料。但是，为了进一步实现金属氧化物半导体的加 工优势，器件所有的有源元件应该是机械灵活的并优选地，器件的绝大多数元件，如果其不 是通过溶液相沉积制造加工，则应该是与溶液相沉积兼容。 例如，已经开发了基于各种溶液加工或蒸汽沉积的金属氧化物半导体的薄膜晶体 管(TFT)。但是，在TFT中的关键部件是在氧化半导体通道层附近的层，根据TFT器件的架构， 其包括栅极介电层、蚀刻停止(etch-stop)和/或纯化层(见图1)。 就栅极介电层而言，其包括电子绝缘材料，该材料能产生在源电极和栅电极之间 的栅极场。因此，栅极介电层的功能在于当向栅极(gate)施加电压时避免漏电流从通道流 向栅电极。除了显现较低的栅极漏电性(gate leakage property),良好的介电材料也需要 是空气和水分稳定的，并应该是足够坚固的W承受通常的器件制造过程条件，其性质可W 根据在TFT通道中使用的半导体类型调整。特别地，对于基于蒸汽沉积的金属氧化物半导体 的TFT，介电材料必须能承受瓣射条件和半导体的热退火，通常需要相对较高溫度(~250- 300°C)的过程[000引至于与通道接触的其他层，就蚀刻停止化S)晶体管结构而言，用于蚀刻停止层的 材料，首先并且最重要的是当通过光刻法界定源/漏电接触时，必须能避免氧化通道的损 坏。ES材料必须显示出对金属氧化物层较强的粘附，并且应能承受热退火氧化物层所需的 条件，而不影响（compromise)氧化物通道层的的电荷传输性。此外，在ES构架中，作为纯化 层的第二层通常放置在金属氧化物/电极表面的顶部。因此，ES层，除了显示对氧化物通道 层较强的粘附，还必须对纯化层强力粘附。此外，当平面化氧化物通道层的表面时，ES层应 作为氧化物通道层的水分屏障。ES材料还必须能承受在其顶部发生的器件加工条件。在一 种替代晶体管架构中，其已知为背通道蚀刻(BCE)结构，将氧化物半导体置于与纯化层直接 接触。虽然，BCE结构要求纯化材料与氧化层而非与ES层直接的粘附，此纯化层应具有与那 些用在ES架构中的层类似的性质。虽然部分聚合物已经用作金属氧化物TFT的电介质，还未克服产生电流的聚合电 介质的一些局限性。例如，极少聚合介电材料是充分可溶W成为溶液加工的，特别是通过不 昂贵的印刷技术加工。在那些溶液可加工的材料中，其通常难W在之后的加工步骤中使用 的条件下幸存，明显限制了其在器件制造中的应用。对于TFT器件制造，上层如半导体层、导 体层和其他纯化层通过溶液相过程的沉积可能需要牺牲介电材料的完整性的溶剂、溫度或 沉积条件。类似地，绝大多数已知的溶液处理的介电材料不能幸存于蒸汽相沉积方法（例 如，瓣射），其通常用于加工金属和金属氧化物。此外，目前可用的聚合介电材料通常不能实 现高的表面平滑度，其对于稳定的TFT性能和操作是先决条件。 至于纯化材料，已经预期几种聚合材料用作ES层和纯化层。但是，仍然很难识别显 示优良的热稳定性、可曝光成像性和良好的对无机(例如金属、金属合金和金属氧化物)和 有机材料的粘附性，同时对于氧化物通道层具有化学保护的材料。特别地，当提供优良的可 曝光成像性时，传统的光阻剂不能满足其他需要。 因此，本领域需要识别适合的有机材料和/或设计和合成新的有机材料，其能与不 同基底、导体和/或半导体兼容，其能用在整个金属氧化物TFT制造过程，满足一个或多个器 件要求包括可曝光成像性、低电流泄漏密度、高的热稳定性、对图案化步骤中使用的刺激性 化学物质的耐受性、调整的表面能、良好的粘附性、良好的溶液加工性和/或对于水的低渗 透性。
技术实现思路
根据W上内容，本专利技术提供了聚合材料，其能具有一种或多种需要的性质和特性， 使其适合作为电子器件如薄膜场效应晶体管，特别是金属氧化物薄膜晶体管中有源(例如 电介质)和/或无源(例如纯化或蚀刻停止)材料。 具体地，本专利技术设及具有下式的聚合物： 其中，L、L'、Τ、Τ'、U、U'、W、W'、Z、Z'、m、n、p、p'、x和X'如在此所定义的；包含运种聚 合物的可曝光成像的组合物;包含有机层的器件，所述有机层是运种聚合物的交联产物;和 制造所述器件的方法。 本专利技术的W上W及其他特征和优势将由W下图、说明、实施例和权利要求更全面 的理解。【附图说明】 应理解W下描述的附图仅用于解释说明的目的。所述附图并不必然按比例绘制， 通常在解释说明本专利技术的原理上强调。附图并不用W通过任意方式限制本专利技术的范围。[001引图1解释说明了（a)蚀刻停止腿)薄膜晶体管(TFT)和(b)背通道蚀刻(BCE)TFT。在 解释说明的结构中，运两种类型的器件都具备底部栅极顶部接触的结构，即源电极和漏极 电极被界定在金属氧化物(M0)半导体层的顶部。图2解释说明了如何使用本专利技术的聚合物作为蚀刻停止层、纯化层和/或栅极介电 层制造金属氧化物薄膜晶体管的工序流程。图3显示了根据本专利技术的已经曝光成像的并已经在指定固化剂量下固化的聚合膜 的影像。[001引图4显示了在显影前在两个不同的后紫外烘制(post-uv baking)溫度下膜厚度相 对于固化剂量的变化。 图5显示了对于根据本专利技术的代表性的聚合膜(在光生酸剂下或没有光生酸剂下） 的漏电流密度(J)(I/Au板的面积)与电场化KV/介电层的厚度)的图。 图6显示a)在源电极和漏极电极的蚀刻之后未经退火的标准背通道蚀刻（BCE) IGZ0 TFT，b)在源电极和漏极电极的蚀刻之后经历退火的标准背通道蚀刻(BCE)IGZO TFT (样品大小=6)和c)在源电极和漏极电极的蚀刻之后未经退火的蚀刻停止化S)IGZ0 TFT (样品大小=6)的IdVg特性。 图7显示了具有从根据本专利技术的聚合物制备的纯化层的代表性ES IGZ0 TFT的传 输特性，a)其已经在50RH%下储藏14天，b)在80°C下经受30V的正栅极偏压应力1500秒，C) 当在80°C下经受30V的正栅极偏压应力1500秒时已经在50RH%下储藏14天。 图8对比了a)在制造之后未立即具有纯化层的对照BCE IGZ0 TFT，b)在95畑％下 储藏8天之后的同样的对照器件，C)在制造之后立即具有由根据本专利技术的聚合物制备的纯 化层的BCE IGZ0 TFT和d)在95畑％下储藏8天之后的同样的器件的正溫度偏压应力稳定 性。 图9解释说明了加入根据本专利技术的聚合物(聚合物10)作为有机栅极绝缘体(0GI) 的顶部栅极底部接触的IGZ0 TFT的结构。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可曝光成像的组合物，所述组合物包括具有下式的聚合物：其中：U和U’，每次出现，独立地选自由以下组成的组：卤素、CN、C1‑6烷基基团、C1‑6卤代烷基基团；W和W’独立地为–Ar[–Y–Ar]q–，其中：Ar，每次出现，独立地为二价C6‑18芳基基团；Y，每次出现，独立地选自由以下组成的组:–O–、–S–、–S(O)2–、–(CR’R”)r–、–C(O)–和共价键，其中R’和R”，每次出现，独立地选自由以下组成的组：H、卤素、CN、C1‑10烷基基团、C1‑10卤代烷基基团；并且r选自1、2、3、4、5、6、7、8、9和10；并且q选自0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和10；Z和Z’独立地选自由以下组成的组：–O–、–S–和–Se–；L和L’，每次出现，独立地选自有以下组成的组：–O–、–S–、二价C1‑10烷基基团、二价C6‑18芳基基团和共价键；T和T’，每次出现，独立地为Q或R，其中：Q是可交联基团，其包括乙烯基部分、乙炔基部分、二烯基部分、丙烯酸根部分、香豆素基部分、环氧基部分或其组合；和R选自由以下组成的组：H、卤素、C1‑10烷基基团、C1‑10卤代烷基基团和任选由1至5个取代基取代的C6‑10芳基基团，所述取代基独立地选自由以下组成的组：卤素和CN，条件是W包括至少一个–L–T基团，其为–L–Q；p为1、2、3、4、5、6、7或8；p’为0、1、2、3、4、5、6、7或8；x和x’独立地为0、1、2、3或4；m是实数，其中0<m≤1；并且n是10至500范围内的整数。...

【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：吕少峰，D·巴策尔，黄春，王鸣辉，M·麦克雷，夏禹，安东尼欧·菲奇提，
申请(专利权)人：破立纪元有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US