电子器件制造技术

包括具有有源层（５）的薄膜晶体管（１０）的电子器件，该有源层（５）包含有机半导体材料和不含电荷载流子的载体材料。该载体材料其电导率小于１０↑［－６］Ｓ／ｃｍ并且优选的是电绝缘的。该薄膜晶体管（１０）具有可以与含有由有机半导体材料构成的有源层的晶体管的迁移率相比的迁移率。优选，该有机半导体材料是低聚物。用于涂敷该有源层的组合物可以包含光敏组分。使用这种组合物，该有源层可以具有起伏结构，从而防止该电子器件中的邻近晶体管之间的漏电流。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及配置有薄膜晶体管的电子器件，该薄膜晶体管包含-具有源电极和漏电极的第一电极层，-含有有机半导体的有源层，-含有电介质材料的中间层，以及-含有栅电极的第二电极层。本专利技术还涉及组合物。本专利技术进一步涉及制作电子器件的方法，该方法包括在衬底上涂敷液体组合物以便形成含有有机半导体的有源层。这样的器件和方法在WO-A-99/10939中是已知的。该已知器件的薄膜晶体管的有源层是通过溶液涂敷的。该溶液含有有机半导体的前驱物。该前驱物，与有机半导体相比含有一种或者多种附加的侧基团，通过加热而被转化成有机半导体。该转化在溶液被涂敷到衬底之后进行。该已知方法的缺陷在于可获得的前驱物仅限于若干有机半导体。在有些半导体中，使用该前驱物形成的层其质量差，即迁移率低。因此，本专利技术的第一个目的是提供一种在开始段中提到类型的电子器件，该器件的有源层可以通过溶液涂敷并且呈现出良好的形成薄膜的性质。实现所述第一个目的在于，该薄膜晶体管的有源层含有未掺杂的并且与有机半导体混合的有机载体材料。依靠所述载体材料，有机半导体和载体材料的溶液可以容易地处理成有源层。施加于该载体材料的条件在于所述载体材料必须不含有电荷载流子，这是因为电荷载流子造成了流过有源层的漏电流，并且因此对于薄膜晶体管的调制造成非常大的负面影响。该载体材料是未掺杂的这一事实通常意味着其电导率小于10-6S/cm。所述载体材料在无意中变成轻微掺杂当然也是可能发生的，例如与来自空气中的氧气反应。这样的载体材料的实例是电气绝缘的并且是半导电的材料。已经惊人地发现虽然降低了有机半导体含量但是有源层仍具有良好的迁移率。从WO-A-91/21135中已知的是，可以使用有机导电材料和载体材料的组合物而在衬底上提供层。该组合物优选用于制作纤维。如果使用所述组合物来制作纤维，则该组合物是在其涂敷之后被掺杂的，而得到较高的电导率。然而并不知道，薄膜晶体管的有源层也可以用这种方法来制作。与已知的组合物不同的是，根据本专利技术的有源层是没有掺杂的。其原因在于掺杂会导致源电极和漏电极之间产生较高的漏电流。流过有源层的这种漏电流会对晶体管的性能产生负面地影响。根据本专利技术在器件中可以使用的有机半导体的实例是，其中，聚-3-烷基噻吩、聚亚噻吩基亚乙烯基(polythienylenevinylenes)、聚吡咯、聚亚呋喃基亚乙烯基(polyfuranylenevinylenes)、聚芳基胺、并五苯、低聚噻吩(oligothiophene)以及聚芴。在根据本专利技术的器件的实施方案中，该有机半导体是低聚噻吩。低聚噻吩通常比聚合物半导体诸如聚-3-烷基噻吩、聚亚噻吩基亚乙烯呈现出更高的迁移率。这就是为什么至少大部分从该溶液中制备的本专利技术器件的晶体管工作速度更高的原因。其中，如在现有技术中已知的，优选实施例是具有4到12个噻吩单元的低聚噻吩和烷氧基或者是烷基取代的低聚噻吩或者是卤素取代的低聚噻吩。特别优选实例是己二基取代的六噻吩(sexithiophene)。US-A5584139公开了一种薄膜晶体管，其有源层含有低聚噻吩。该半导体是借助于真空沉积来提供的。该已知器件的缺陷在于有源层必须借助于真空沉积来提供。具有有机半导体的薄膜晶体管相对于具有非晶硅的薄膜晶体管的优点之一是明确的，即可以通过溶液来提供这些层，例如借助于旋涂来提供。在根据本专利技术的器件的进一步实施例中，该有机半导体是并五苯。因为并五苯仅能够以非常低的浓度溶解在硝基苯中，所以通常通过气相或者有机溶剂中前驱物材料的溶液来涂敷并五苯层。这种前驱物材料在例如Brown等人，Synth.Metals，88(1997)，37-55中是已知的。然而如果借助于旋涂来将该溶液涂敷在衬底，则不能得到完全覆盖该表面的层。特别是在如果表面大于几个cm2的情况下这种涂敷会造成这样的情况。已经发现通过使用前驱物材料和聚苯乙烯的溶液得到了完全覆盖该表面的层。该有源层可以延伸在150mm(6英寸)晶片的表面上。这样形成的层在特性上是非晶的。当前驱物材料转换成并五苯时，形成了并五苯的微晶。已经发现通过混合载体材料和并五苯，降低了所形成层的表面粗糙度。结果可以给该有源层涂敷其他的层。例如具有包含并五苯的有源层的晶体管集成在具有液晶材料的显示器件中。在再一个实施例中，该半导体是聚-3-烷基噻吩。进一步优选的是使用包括具有有奇数碳原子的烷基链的聚-3-烷基噻吩，更进一步优选的是使用聚-3-戊烷基噻吩或者是聚-3-庚基噻吩。已经发现聚-3-戊烷基噻吩的迁移率，其本身到目前还未知，在其他相同的条件下是聚-3-庚基噻吩迁移率的两倍，即4.10-2桐比于2.10-2cm2/Vs。根据本专利技术的器件的优点在于，可以将其他的层涂敷在该有源层上。这种层的特定的实例是保护层。由于已知层的不均匀性，这一点直到现在还是不可能的。这种保护层提供了对于入射辐射的屏蔽。已经发现，在氧气存在的情况下，入射辐射导致了半导体电导率的相当大地增加。这一点是不太理想的，这是因为对于晶体管的调制产生负面影响而使得晶体管不能再满意工作。通过阻挡恰好该辐射的入射，可以延长根据本专利技术的电子器件的使用寿命。还发现这种屏蔽是必须的，特别是对于位于沟道中的部分有源层。在有源层的其他部分中，当入射辐射时，氧气的存在将造成电荷载流子的形成。然而这基本上不会造成调制的降低。有机载体材料可以是电绝缘的材料以及半导电材料。电绝缘材料的实例是诸如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯的聚乙烯基化合物；聚酰亚胺、诸如聚甲基丙烯酸甲脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephtalate)，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(polyethyleneglycoldimethacrylate)的聚酯；聚乙烯醇。优选的是载体材料具有高于100℃的玻璃转变温度，其结果是在不同的制作和工作条件下确保了该载体材料的稳定性。半导电材料的实例是聚亚噻吩基亚乙烯基，聚苯胺(polyaniline)，聚吡咯(polypyrroles)，聚亚呋喃基亚乙烯基。在优选实施例中，根据期望的图形来构图该有源层以便获得起伏结构(relief structure)。优选的是构图该有源层以便阻止薄膜晶体管之间的漏电流。特别是在如果该器件是液晶的、有源矩阵型(AMLCD)显示器件并且使用薄膜晶体管来驱动像素的情况下需要这一点。通过给有源层添加光敏组分并且随后曝光和显影所述有源层可以以优选方法来构图该有源层。其中，合适的载体材料的实例是丙烯酸盐、环氧树脂化合物、乙烯基醚和硫醇(thiolene)体系。丙烯酸盐是特别优选的载体材料，这是因为它们可以容易地溶解在半导体也可以溶解在其中的溶剂中。可以替换的方案是，可以使用在市场上可以获得的光致抗蚀剂材料来作为电绝缘的载体材料。通过以已知的方法来曝光和显影，可以以期望的方式来构图该光致抗蚀剂材料。在根据本专利技术的器件的进一步实施例中，该载体材料是网状物，其分子取向通过交联固定。该有源层通过所述的取向而有序。这就意味着这种有序使得有机半导体分子的链呈线性化，并且两个链条之间的间距减小。由于这些原因使得半导体的迁移率增强了。这种网状物通常通过取向液晶的单体并且随后在光的影响下使它们聚合而形成的。其中，对于取向可以使用附加的取向层以及使用将被施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置有薄膜晶体管（１０）的电子器件，包括　　　　－具有源电极（２１）和漏电极（２２）的第一电极层（２），　　　　－包括有机半导体的有源层（５），　　　　－包括电介质材料的中间层（４），以及　　　　－包括栅电极（２４）的第二电极层（３），　　　　－其特征在于该有源层（５）包括没有电荷载流子并且与该有机半导体混合的有机载体材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2001-10-1 01203720.61.一种配置有薄膜晶体管(10)的电子器件，包括-具有源电极(21)和漏电极(22)的第一电极层(2)，-包括有机半导体的有源层(5)，-包括电介质材料的中间层(4)，以及-包括栅电极(2 4)的第二电极层(3)，-其特征在于该有源层(5)包括没有电荷载流子并且与该有机半导体混合的有机载体材料。2.根据权利要求1的电子器件，其特征在于根据期望的图形来构图有源层(5)以便形成起伏结构。3.根据权利要求1的电子器件，其特征在于该有机半导体是低聚噻吩。4.根据权利要求1的电子器件，其特征在于该有机半导体是并五苯。5.一种没有电荷载流子的有机载体材料和低聚噻吩的组合物。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：DM德里尤，GH格林克，BH鲁斯曼，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]