使用共混溶液形成半导体层和绝缘层而制备底栅薄膜晶体管的改进方法技术

描述了形成由绝缘聚合物层保护的半导体聚合物层的改进方法。在该方法中，用于形成半导体聚合物和绝缘聚合物的材料溶解在溶剂中。该共混溶液沉积在基片上，其中半导体聚合物和绝缘聚合物分离。随着溶剂的挥发，半导体材料形成ＴＦＴ的有源区，绝缘聚合物使该半导体聚合物在空气中的暴露降到最低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备薄膜晶体管的方法，更具体而言，涉及用混合溶液形成半导体层和绝缘层而制备底栅薄膜晶体管的改进方法。
技术介绍
由于最近在聚合物合成和基于聚合物的器件性能上的进步，基于聚合物的电子器件成为基于无机材料的传统器件的替代物。这些进步包括聚合物发光二极管(LED)的高发光效率和聚合物薄膜晶体管(TFT)的改进的场效应迁移率。但是，基于聚合物的电子器件的环境不稳定性仍然是商业壁垒。氧、湿度、光、热和其它环境参数一起会破坏聚合物材料。为了使材料的降解降到最低程度，基于聚合物的电子器件通常在严格控制的环境条件下制备和测试，典型地在充填了惰性气体的“手套箱”中或真空条件下进行。在严格控制的环境下的大规模制备增加了制备成本，从而减少了商业化的机会。将在制备的器件中的半导体和导电聚合物封装起来，使其在环境中的暴露降到最低，因此也使制备后器件老化降到最小。但是，封装聚合物层很困难，因为聚合物层和封装采用的工艺不相容。封装可用的许多材料采用的加工步骤涉及到可能破坏聚合物半导体的高温或溶剂。沉积固态封装层时采用的光也会破坏聚合物层。因此，需要用于在电子器件中形成和封装聚合物层的改进的非破坏性的方法。
技术实现思路
描述了形成底栅薄膜晶体管的方法。在本方法中，在基片的区域上形成源区和漏区，并且在源区和漏区之间还形成导电栅区，从而使基片分离导电栅区和聚合物半导体。包括设计用来形成半导体聚合物的材料和设计用来形成绝缘体的材料的共混溶液沉积在源区和漏区之间，从而使半导体聚合物在底栅晶体管的源区和漏区之间形成层。还描述了用于制造包括多个底栅薄膜晶体管的显示系统的中间结构，该中间结构包括基片；在基片的第一部分上形成的用于多个底栅薄膜晶体管的多个源区；在基片的第二部分上形成的用于多个漏区的多个漏区；和在位于每个源区和相应漏区之间的多个栅区上沉积的共混溶液，该共混溶液包括设计用来形成聚合物半导体和绝缘材料层的共混溶液。还描述了包括多个底栅薄膜晶体管的显示系统，该系统进一步包括第二绝缘导线，该导线与将第一电子器件和第二电子器件互连的绝缘导线近似平行。共混溶液沉积成线，该线的一部分覆盖了第二绝缘导线。基片为导线的第一侧面形成绝缘表面。聚合物共混溶液沉积成线，由聚合物共混溶液构成的该线的第一端耦合到第三电子器件的触点上，由聚合物共混溶液构成的第二端耦合到第四电子器件的触点上。第一、第二、第三和第四电子器件都是薄膜晶体管。还描述了形成在基片上包括多个薄膜晶体管的显示系统的方法，该方法包括如下操作在基片上沉积包括第一溶剂、第一导体和第一绝缘体的第一聚合物共混溶液，该聚合物共混溶液沉积成近似线状，以将第一薄膜晶体管的触点耦合到第二薄膜晶体管的触点；等待第一聚合物共混溶液分离，以使第一导体和基片相邻而且第一绝缘体和第一导体相邻。本方法还包括等待第一溶剂挥发；将包括第二溶剂、第二导体和第二绝缘体的第二聚合物共混溶液沉积成近似线状，以使第三薄膜晶体管的触点耦合到第四薄膜晶体管的触点，第二聚合物共混溶液的近似线的区域和第一聚合物共混溶液的第一绝缘体相重叠。本方法还包括等待第二聚合物共混溶液中的第二导体和第二绝缘体分离，以使在重叠区，第二导体的第一侧和第一绝缘体相邻而第二导体的第二侧和第二绝缘体相邻。附图说明图1显示了底栅薄膜晶体管的一个实施例。图2显示了采用处于液相的聚合物共混物形成图1所示结构的第一步。图3显示了聚合物共混物的聚结使得在半导体层上形成绝缘层。图4显示了在底栅TFT中最终分离的薄膜和由聚合物绝缘体保护的最终聚合物半导体。图5显示了由在空气中的上述结构形成的TFT的传输特性。图6显示了采用互连线的电路的顶视图，其中互连线通过将半导体聚合物和绝缘聚合物分开而形成。图7显示了两个交叉的互连线之间的交叉区的侧截面图。图8显示了包括采用共混的聚合物形成的半导体聚合物和电极触点的二极管。具体实施例方式在此描述了制备和封装聚合物电子器件的方法。本方法采用由半导体聚合物和绝缘聚合物组成的聚合物共混物。沉积后，该聚合物共混物分离，形成由绝缘聚合物封装的聚合物半导体层。可以使用本方法的例子是形成基于聚合物的薄膜晶体管(TFT)。将提供形成这种聚合物TFT的细节。但是，使用所述封装的半导体聚合物可以形成许多不同的器件，而所述的本专利技术不应限于任何一种器件。图1显示了示例性底栅聚合物TFT 100的示意图。图示的TFT包括分布在源区108和漏区112之间的聚合物半导体层104。聚合物半导体104在基片116上形成。在此图示中，基片是介电层116。基片在栅线110上形成。在运行中，位于栅线上的电荷控制着聚合物半导体104的导电率。因此，栅线110上的电荷控制着漏区112和源区108之间的电流流动。介电层116和栅线110共同形成基底结构124。图2～5显示了采用聚合物共混溶液形成包括封装的聚合物半导体的底栅聚合物TFT的方法。在最终结构中，从聚合物共混溶液中沉淀的封装层保护聚合物半导体104。在一个实施方案中，聚合物共混溶液包括半导体聚合物和绝缘聚合物。此处使用的绝缘聚合物定义为对电流通道提供非常高阻抗的聚合物。绝缘聚合物和半导体聚合物共同溶解在常见溶剂中。许多不同的聚合物可以用于半导体聚合物和绝缘聚合物。典型的半导体聚合物的例子包括诸如聚(3-烷基噻吩)(P3AT)、聚(3-正己基噻吩)(P3HT)和聚[5，5’-双(3-十二烷基-2-噻吩基)-2，2’-并噻吩](PQT-12)的聚噻吩及诸如聚(芴-共-并噻吩)(F8T2)和聚(9，9’-二辛基芴-共-双-N，N’-(4-丁基苯基)-双-N，N’-苯基-1，4-苯二胺)(TFB)的聚芴。典型的溶于溶剂的绝缘聚合物的例子包括聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)和聚(4-乙烯基苯酚)(PVP)。在退火时变成聚合物的典型单体(此后称作聚合物前体)的例子包括苯并环丁烯(BCB)。可以用来溶解半导体聚合物和绝缘聚合物的典型溶剂是有机溶剂，如二氯苯、二甲苯、氯仿、1，3，5-三甲基苯以及其它。一种示例性聚合物共混溶液包括PMMA和PQT-12，其中PMMA与PQT-12的比为0.1％-99.9％。在可替换的实施方案中，其它材料可以代替聚合物绝缘体和聚合物导体。例如，绝缘体可以由前体材料形成，该前体材料在退火或固化工艺后变成绝缘体。同样地，在退火或固化工艺后变成聚合物半导体的前体材料可以用实际溶解的聚合物代替。特别地，聚合物介电膜可以从预聚合物(也称作聚合物前体)的沉积获得。聚合物前体的溶液可以包含单体和低聚物，它们在热处理时转变成不溶性聚合物膜。通过前体(以及其它)沉积得到的介电聚合物的例子是从两个单体，即二酐和二胺合成的聚酰亚胺。通过引入柔性桥单体、氟化单体和硅酮单体以及乙炔封端的聚酰亚胺，对二酐和二胺进行结构改性，已经合成了聚酰亚胺的一些变体。不同类的介电聚合物是从单体双苯并环丁烯(BCB)衍生的聚苯并环丁烯(PBCB)。BCB前体的热聚合在无氧环境下于250℃左右发生。图2显示了在包括栅线206和基片208的基底结构上沉积聚合物共混溶液204。聚合物共混溶液204沉积在源区212和漏区216之间。源区212和漏区216可以用包括光刻技术、喷射沉积和本领域技术人员已知的其它技术的各种技术形成。在沉积过程中，半本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成底栅薄膜晶体管ＴＦＴ的方法，包括以下操作：　　　　在第一基片区上形成源区；　　　　在第二基片区上形成漏区；　　　　在源区和漏区之间沉积共混溶液，该共混溶液包括设计用来形成半导体聚合物的材料和设计用来形成绝缘体的材料，使得在沉积后，在底栅薄膜晶体管的源区和漏区之间形成聚合物半导体层。

【技术特征摘要】
US 2004-6-24 10/8762291.形成底栅薄膜晶体管TFT的方法，包括以下操作在第一基片区上形成源区；在第二基片区上形成漏区；在源区和漏区之间沉积共混溶液，该共混溶液包括设计用来形成半导体聚合物的材料和设计用来形成绝缘体的材料，使得在沉积后，在底栅薄膜晶体管的源区和漏区之间形成聚合物半导体层。2.用于形成底栅聚合物薄膜晶体管的结构，包括基片；在基片的第一部分上形成的源区；在基片的第二部分上形成的漏区；和在栅区上以及源区和漏区之间沉积的共混溶液，该共混溶液包括设计用来形成聚合物半导体和绝缘材料层的共混溶液。3.用于制造包括多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC阿里亚斯，
申请(专利权)人：帕洛阿尔托研究中心公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]