可交联的氟化光聚合物制造技术

公开了一种光敏性组合物，其包含提供在氟化溶剂如氢氟醚中的氟化的可光交联聚合物。所述可光交联聚合物包含具有含氟基团但不具有肉桂酸酯基团的第一重复单元和具有含氟肉桂酸酯基团的第二重复单元。所述聚合物的总氟含量为30重量％至60重量％。所述组合物可以用于在基底和装置如有机电子装置上形成图案化屏障或介电结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可交联的氟化光聚合物相关申请的交叉引用本申请为2015年2月4日提交的PCT国际专利申请，并且要求于2014年2月7日提交的美国专利申请序列号61/937,122的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及具有可光交联基团的氟化光聚合物。这样的光聚合物特别地可用于有机电子装置和生物电子装置。可光固化的聚合物组合物具有许多可能的商业应用。其可以被用作电介质、绝缘体、密封剂、惰性外层、防水层或防油层、阻光层或发光层、漆、印刷墨等。一些可光固化的聚合物组合物在有机电子装置(包括生物电子装置)的制造中特别有用。相对于常规的无机类装置，有机电子装置可提供一些性能和价格优势。因此，在电子装置制造中使用有机材料受到许多商业关注。例如，有机材料如导电聚合物可以用于制造这样的装置：其与基于金属和硅的常规电子装置相比具有降低的重量和大幅增大的机械柔性。此外，基于有机材料的装置与用无机材料制成的装置相比对环境的破坏可能更小，原因在于有机材料不需要有毒金属并且可以使用相对温和的溶剂和制造方法理想地制造。因此，鉴于这些优良的重量和机械特性，并且特别是鉴于在制造和另外的处理中降低的环境影响，期望基于有机材料的电子装置的价格低于基于常规无机材料的装置。生物电子装置和有机电子装置面临的一个问题是用于常规无机电子装置的材料和图案化方法通常不与生物电子材料和有机电子材料相容。因此，需要新的材料和方法。例如，电子装置通常需要绝缘层或介电层(例如，SiO2或旋涂的聚合物)。典型的绝缘材料或介电材料和处理方法通常不与敏感的生物电子材料层和有机电子材料层相容。此外，许多有机电子装置包含水敏感性或空气敏感性材料并且需要特殊的密封方法或涂层。US2011/0159252公开了通过使用氟化溶剂和氟化光刻胶的“正交”工艺使有机电子材料图案化的可用方法。氟化溶剂与有机电子材料具有非常低的相互作用。然而，所公开的氟化光刻胶一般不被设计成形成装置中的永久层，而是被移除。鉴于以上内容，需要提供在生物电子装置和有机电子装置中相容的更有效的介电层材料和屏障层材料、结构和方法。
技术实现思路
根据本公开内容的一个方面，光敏性组合物包含氟化溶剂和氟化的可光交联聚合物，所述氟化的可光交联聚合物包含具有含氟肉桂酸酯基团的至少一种重复单元，其中所述聚合物的总氟含量为20重量％至60重量％。根据本公开内容的另一个方面，光敏性组合物包含氟化溶剂和氟化的可光交联聚合物，所述氟化的可光交联聚合物包含具有含氟基团但不具有肉桂酸酯基团的第一重复单元和具有含氟肉桂酸酯基团的第二重复单元，其中所述聚合物的总氟含量为30重量％至60重量％。根据本公开内容的另一个方面，光敏性组合物包含氢氟醚溶剂和氟化的可光交联聚合物，所述氟化的可光交联聚合物至少包含具有含氟基团的第一重复单元和具有肉桂酸酯基团的第二重复单元；以及氢氟醚溶剂。根据本公开内容的另一个方面，处理氟化的可光交联聚合物的方法包括：在基底上形成光聚合物层，所述光聚合物层包含任何根据本公开内容的光敏性组合物的可光交联聚合物；使光聚合物层暴露于图案化辐射以形成暴露光聚合物层；以及使暴露光聚合物层与显影剂接触以根据图案化的光移除所述暴露光聚合物层的一部分，由此形成显影结构，所述显影结构具有覆盖所述基底的交联聚合物的第一图案和对应于聚合物移除部分的未覆盖基底的互补第二图案，所述显影剂包含至少50体积％的氟化显影溶剂。根据本公开内容的另一个方面，形成介电结构的方法包括：在基底上设置第一光聚合物层，所述第一光聚合物层包含第一可光交联聚合物，所述第一可光交联聚合物至少包含具有含氟基团的第一重复单元、具有可光交联基团的第二重复单元和具有耐干法蚀刻基团的第三重复单元，所述耐干法蚀刻基团包含原子量为至少24的至少一个耐干法蚀刻原子；使第一光聚合物层暴露于辐射以形成交联的第一聚合物；以及使交联的第一聚合物经受干法蚀刻气体以形成第一介电结构，所述第一介电结构具有所包含的耐干法蚀刻原子的密度高于内部区域的表面区域。在一个实施方案中，由本公开内容的组合物形成的交联薄膜具有高的耐水性和耐有机溶剂性。在一个实施方案中，本公开内容的交联薄膜形成电子装置中的有效介电层。在一个实施方案中，本公开内容的交联膜用于在水敏感性或氧敏感性电子装置上形成多层保护屏障。在一些实施方案中，交联膜的表面润湿性或者后续层的可涂覆性可通过选择聚合物的支化量或氟含量来调整以满足特定的需要。附图说明图1是描述根据本公开内容一个实施方案的用于形成显影结构的步骤的流程图；图2A是根据本公开内容一个实施方案的底栅/底接触有机薄膜晶体管的横截面视图；图2B是根据本公开内容一个实施方案的底栅/顶接触有机薄膜晶体管的横截面视图；图2C是根据本公开内容一个实施方案的顶栅/底接触有机薄膜晶体管的横截面视图；图2D是根据本公开内容一个实施方案的顶栅/顶接触有机薄膜晶体管的横截面视图；图3是描述根据本公开内容一个实施方案的用于形成介电结构的步骤的流程图；图4A至4D示出了根据本公开内容一个实施方案的形成介电结构的多个阶段的一系列横截面视图；以及图5是具有第一介电结构和第二介电结构的OTFT装置的横截面图。具体实施方式应理解，附图是为了说明本专利技术的概念的目的并且可不按比例绘制。光敏性组合物(本文中也称作光聚合物组合物)包含可以以某种方式涂覆或施用以产生可光固化的膜(例如可光致图案化的膜)的光敏性材料。在一个优选实施方案中，本公开内容的光聚合物保持为装置的一部分并且可用于形成如下文中更详细讨论的多种层或结构。本公开内容的一个实施方案涉及改进的氟化光聚合物，其特别适用于使用氟化溶剂进行涂覆和显影。用于氟化光聚合物溶液和显影剂的溶剂各自选择为与其他不旨在溶解或以其他方式损坏的材料层具有低的相互作用。这样的溶剂统称为“正交”溶剂。这可以通过例如在操作之前将包含目的材料层的装置浸没在溶剂中来进行测试。如果不存在装置功能的降低问题，则该溶剂是正交的。本公开内容的一些实施方案特别适用于使用溶剂敏感性或水敏感性活性有机材料的装置。活性有机材料的实例包括但不限于：有机电子材料，例如有机半导体、有机导体、OLED(有机发光二极管)材料和有机光伏材料；有机光学材料以及生物材料(包括生物电子材料)。这些材料中有许多在与用于常规光刻方法的有机溶液或水溶液接触时容易被损坏。通常涂覆活性有机材料以形成可图案化的层。对于一些活性有机材料而言，这样的涂覆可以使用常规方法由溶液进行。或者，一些活性有机材料通过气相沉积(例如，通过在减压下由加热的有机材料源升华)来涂覆。溶剂敏感性活性有机材料还可以包括有机物和无机物的复合材料。例如，所述复合材料可包含无机半导体纳米颗粒(量子点)。这样的纳米颗粒可具有有机配体或者分散在有机基质中。本公开内容的光聚合物在涂覆溶剂中提供，所述涂覆溶剂通常包含至少50体积％，优选至少90体积％的氟化溶剂。如果旨在对沉积层进行光图案化，则暴露于图案的光聚合物层可以使用能够区分暴露区域与未暴露区域的显影剂进行显影。在一个实施方案中，显影剂包含至少50体积％，优选至少90体积％的氟化溶剂。在一个实施方案中，显影(图案化)光聚合物层可任选地使用能够溶解或举离(liftoff)暴露光聚合物的剥离剂进行剥离。在一个实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏性组合物，包含：氟化的可光交联聚合物，包含具有含氟基团但不具有肉桂酸酯基团的第一重复单元和具有含氟肉桂酸酯基团的第二重复单元，其中所述聚合物的总氟含量为30重量％至60重量％；和氟化溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.07 US 61/937,1221.一种光敏性组合物，包含：氟化的可光交联聚合物，包含具有含氟基团但不具有肉桂酸酯基团的第一重复单元和具有含氟肉桂酸酯基团的第二重复单元，其中所述聚合物的总氟含量为30重量％至60重量％；和氟化溶剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述第二重复单元包含根据式(1)的结构：其中p为1至5的整数，X独立地选自含氟的烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、烷酸酯、苯甲酸酯、烷基酯、芳基酯、或烷酮；q为0至4的整数使得q+p≤5，Z独立地选自烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、烷酸酯、苯甲酸酯、烷基酯、芳基酯、或烷酮；以及“poly”表示聚合物链，所述聚合物链包含在氟化肉桂酸酯基团与所述聚合物链之间的任何任选的连接基团。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔比为0.1至10。4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述第一重复单元与所述第二重复单元的摩尔比为0.25至4。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述氟化溶剂是氢氟醚。6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述氢氟醚的沸点为100℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯·瓦伦·赖特，道格拉斯·罗伯特·罗贝洛，约翰·安德鲁·德弗兰科，黛安娜·卡罗尔·弗里曼，弗兰克·沙维尔·伯恩，
申请(专利权)人：正交公司，
类型：发明
国别省市：美国,US