印刷晶体管的制造方法技术

通过将改性剂涂层施加到源极和漏极触点和／或在这些触点之间的沟道区而形成晶体管。选择改性剂涂层以调整源极／漏极／沟道区中的表面能模式，使得半导体印刷液不从沟道区拖离。例如，可以选择用于触点的改性剂涂层使其具有和用于沟道区的改性剂涂层基本相同的表面能。由此沉积在沟道区的半导体印刷液原位沉积（由于缺少表面能差）并在触点之间形成相对厚的有源半导体区。作为选择，可以选择改性剂涂层使其具有比沟道区中的改性剂涂层更低的表面能，这实际上使半导体印刷液被拖至沟道区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及电子材料加工，更具体地涉及用于印刷薄膜晶体管阵列的系统和方法。
技术介绍
许多现代的器件，例如视频和计算机LCD(液晶显示器)显示器，包括薄膜晶体管(TFT)的大阵列。这些TFT阵列通常称为有源矩阵背板，并用于控制显示器中的介质。随着更大的器件的需求增加，TFT阵列尺寸和内连复杂性的相应提高可导致常规的室基(chamber-based)半导体加工技术(即在真空室内进行的加工)不可行。因此，可替换的TFT的制造方法具有更大的重要性。一种有前途的方法包括使用诸如胶印或喷墨打印的方法印刷晶体管。这种集成电路(IC)印刷技术的使用可以大大降低晶体管制造成本，并提高制造灵有源，因为可以消除与室基加工技术相关的基片材料和环境限制。因此，需要提供无需在晶体管上形成物理容纳结构的用于印刷高质量晶体管的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术涉及使用半导体印刷液来产生半导体结构的IC印刷系统和技术。通过将改性剂涂层施加到晶体管的源极/漏极触点和/或沟道区，产生有益于在印刷晶体管中形成相对均匀、连续的有源半导体区的半导体印刷区。通过将改性剂液施加到表面形成改性剂涂层。改性剂液中的改性剂分子经选择对特别的材料具有亲和力，并可以用于选择性地涂覆晶体管结构。因此可以将触点改性剂涂层只施加到源极/漏极触点，而可以将沟道改性剂涂层施加到触点之间的沟道区。根据本专利技术的实施方案，可以选择触点和沟道改性剂使其具有基本相似的表面能。所以，分散到沟道区的部分半导体印刷液将原位沉积，而不是像常规印刷晶体管那样从沟道区铺展开。当半导体印刷液干燥时形成的半导体区提供了确保晶体管适当工作的连续、相对均匀的有源区。根据本专利技术的另一个实施方案，可以选择触点改性剂使其具有低于沟道改性剂表面能的表面能。所以，分散到沟道区的部分半导体印刷液将从触点区被拉向沟道区，由此提供一定程度的用于半导体印刷工序的自对齐。根据本专利技术不同的其它实施方案，可以将改性剂涂层施加到源极/漏极触点或施加到沟道区。在任何一种情况下，选择改性剂以确保触点和沟道区之间的表面能模式，这保证了由分散到沟道区的半导体印刷液形成适当的有源区。改性剂的选择特性允许使用低成本的浸渍或喷涂工艺产生改性剂涂层。根据本专利技术的实施方案，辊加工系统包括在准备印刷半导体有源区时用于将改性剂涂层施加到在柔性基片上印刷的电路的源极/漏极触点和/或沟道区的涂覆模块(系统)。使用(非室基)浸渍或喷涂工序进行涂覆工序的能力使整个IC印刷工序位于连续来自辊的柔性基片上(即连续加工)。附图说明参考下面的说明书、附加的权利要求书和附图，本专利技术的这些和其它特征、方案和优点将变得更好理解，其中图1A、1B和1C是常规TFT印刷工序中各阶段的横截面图；图2A、2B、2C、2D和2E是根据本专利技术实施方案的TFT印刷工序中各阶段的横截面图；图2F、2G和2H是根据本专利技术不同的其它实施方案的印刷TFT的横截面图；图2I是根据本专利技术实施方案的印刷TFT阵列的横截面图；图3是根据本专利技术实施方案的印刷TFT的顶视图；图4A、4B、4C、4D、4E、4F和4G是根据本专利技术另一实施方案的TFT印刷工序中各阶段的横截面图；图5是根据本专利技术实施方案的IC印刷工序的流程图；以及图6是根据本专利技术实施方案的IC印刷系统的图。具体实施例方式通过调整晶体管元件的表面特性，可以提高印刷半导体元件的质量和准确度，由此降低成本并提高印刷晶体管的性能。例如，图2A、2B、2C、2D和2E示出根据本专利技术实施方案的晶体管形成工艺的横截面图。图2A示出了印刷晶体管形成中的中间阶段。在基片210上形成栅极230，并由电介质220覆盖。在电介质220上形成源极触点240和漏极触点250(即触点对)，并限定栅极230上的沟道区201。可以使用包括常规的室基加工技术或IC印刷技术的任何方法形成栅极230、电介质220和触点240与250。类似地，基片210可以包括任何基片材料，包括硅晶片或柔性塑料膜。如上所述，触点240和250的表面240-S和250-S通常将分别具有与电介质220的表面220-S的表面能不同的表面能。例如，触点240和250通常为金属，例如铝、铜或金(或者甚至有时是掺杂的多晶硅)，分别给出润湿的表面240-S和250-S，而电介质220一般为具有比触点240和250更低表面能的无机氧化物或绝缘聚合物。参考图1A-1C，跨过TFT源极/漏极触点和沟道区的该典型表面能分布对于随后的半导体印刷工序是远不理想的。根据本专利技术的各个实施方案，一个或多个改性剂涂层(下面参考图2B和2C更具体地描述)可以用于克服这种不利的表面能模式。改性剂包含与被涂覆的表面反应的化学部分(成分)。通过使用只与需要覆盖的表面反应的改性剂，可以容易地获得对非均匀表面的选择性覆盖。例如，通过施加与电介质220反应但不与触点240和250反应的改性剂液体(即含有改性剂分子或化合物的液体)(例如，如果电介质220是氧化硅且触点240和250是金属，为烷基三氯硅烷或烷基三甲氧基硅烷)，使用简单的浸渍或喷涂工艺可以仅在电介质220的表面220-S上形成改性剂涂层221。然而注意，可以使用多种不同的技术，包括气相沉积或甚至直接印刷来形成改性剂涂层221。根据本专利技术的实施方案，改性剂涂层221可以包括单层分子，有时称为自组装单层(SAM)。通过将所需的改性剂分子(例如烷基三氯硅烷)溶解在溶剂(例如十六烷或甲苯)中，然后将基片210(以及上面的结构)浸渍到溶剂中(例如在浴中或喷涂)可以形成SAM。然后改性剂分子组装到电介质220的露出表面上以形成改性剂涂层221。由于改性剂分子与触点240和250不反应，所以在这些结构上不形成涂层。类似地，在触点240和250各自的表面240-S和250-S上可以分别形成改性剂涂层241和251，如图2C所示。同样，通过选择与触点240和250的材料反应(例如，如果触点240和250是造币金属，如钯或金，则为有机硫醇)而与改性剂涂层221不反应的改性剂材料，可以选择性地涂覆触点240和250的表面240-S和250-S。以这种方式，产生接收表面202(虚线示出其范围)，随后在其上可沉积半导体印刷液。注意，由于改性剂涂层221、241和251的选择特性，形成这些涂层的顺序可以变化。例如，根据本专利技术的另一个实施方案，在电介质220的表面220-S上形成改性剂涂层221之前，可以在触点240和250各自的表面240-S和250-S上分别形成改性剂涂层241和251。也要注意，由于电介质220通常由与触点240和250不同的材料形成，所以改性剂涂层221通常也与改性剂涂层241和251(如果触点240和250由不同的材料形成，它们本身也不同)不同。根据本专利技术的实施方案，改性剂涂层241和251可以是单层，由此分别使涂层241和251对触点240和250的电性能的影响最小化。因为单层仅为单个分子的厚度，所以电信号可以通过它们而没有明显的变弱或衰减。改性剂涂层221、241和251的使用允许将在沟道区201及源极触点240和漏极触点250上的接收表面202的表面特性设定成所需值。具体而言，可以调节接收表面202在每个位置的表面能以提供用于印刷半导体区的所需表面能模式。例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
第一晶体管，包括：在底层形成的源极触点；在底层形成的漏极触点，源极触点和漏极触点限定其间的沟道区；在源极触点上的第一改性剂涂层、在漏极触点上的第二改性剂涂层和覆盖沟道区中底层的第三改性剂涂层中的至少一个；以及 在沟道区上延伸并与源极触点和漏极触点电接触的半导体区，其中半导体区与通过第一改性剂涂层与源极触点之一、第二改性剂涂层与漏极触点之一、第三改性剂涂层与底层之一形成的接收表面接触，以及其中选择第一改性剂涂层、第二改性剂涂层和第三 改性剂涂层中的至少一个，使得在沟道区中的接收表面的第一部分的表面能分别大于或基本上等于接收表面分别在源极触点和漏极触点上的第二部分和第三部分的表面能。

【技术特征摘要】
US 2004-6-8 10/8645701.第一晶体管，包括在底层形成的源极触点；在底层形成的漏极触点，源极触点和漏极触点限定其间的沟道区；在源极触点上的第一改性剂涂层、在漏极触点上的第二改性剂涂层和覆盖沟道区中底层的第三改性剂涂层中的至少一个；以及在沟道区上延伸并与源极触点和漏极触点电接触的半导体区，其中半导体区与通过第一改性剂涂层与源极触点之一、第二改性剂涂层与漏极触点之一、第三改性剂涂层与底层之一形成的接收表面接触，以及其中选择第一改性剂涂层、第二改性剂涂层和第三改性剂涂层中的至少一个，使得在沟道区中的接收表面的第一部分的表面能分别大于或基本上等于接收表面分别在源极触点和漏极触点上的第二部分和第三部分的表面能。2.一种制造晶体管的方法，该方法包括在底层上形成触点对，触点对包括限定其间的沟道区的源极触点和漏极触点；通过形成在沟过区中的底层上的第一改性剂涂层和在触点对上的第二改性剂涂层中的至少一个来产生接收表面；将半导体印刷液沉积到接收表面上，该接收表面通过第一改性剂涂层与底层之一以及第二改性剂涂层与触点对之一形成，其中选择第一改性剂涂层和第二改性剂涂层的至少一个，使得该接收表面具有预定的表面能分布；以及使半导体印刷液干燥，以形成在沟道区、部分源极触点和部分漏极触点上延伸的半导体区。3.一种产生晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：ML查比尼克，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]