电子器件及使用溶液处理技术制造电子器件的方法技术

制造电子器件的方法，该方法包括：提供包含电路元件的基底（８０１）；在该基底（８０１）上形成双岸阱限定结构，该双岸阱限定结构包含绝缘材料的第一层（８００）和位于其上的绝缘材料的第二层（８０４）；并将有机材料的溶液沉积在该双岸阱限定结构所限定的阱中。该双岸阱限定结构通过在用于形成阱的单一处理步骤中从第一层和第二层（８００，８０４）去除材料而形成。该第一层（８００）由比第二层（８０４）的材料去除速度快的材料制成，以形成外伸台阶结构，其中该第二层（８０４）突出到该第一层（８００）的边缘之外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电子器件及使用溶液处理(solution processing)技术制造电子器件的方法。本专利技术的特定实施方案涉及有机薄膜晶体管、有机光电器件、有机发光显示器件 及使用溶液处理技术制造这些器件的方法。
技术介绍
包括从溶液沉积有源部件的电子器件制造方法在本领域是已知的。这样的方法 包括制备基板，一个或多个有源部件可沉积到该基板上。如果从溶液沉积有源部件，一 个问题是如何在基板的期望区域中容纳该有源部件。该问题的一种解决方案是提供包含 限定阱(well)的图案化岸层(bank layer)的基板，在阱中有源部件可以在溶液中沉积。所 述阱容纳溶液同时使溶液变干，使得有源部件留在由所述阱限定的基板区域中。发现这样的溶液处理方法对于在溶液中沉积有机材料特别有用。有机材料可以 是导体、半导体和/或是光电活性的，使得该有机材料可在电流通过其时发光或在光射 到其上时通过产生电流而探测光。利用这些材料的器件称为有机电子器件。一个例子是 有机晶体管器件。如果有机材料是发光材料，则该器件称为有机发光器件。在下文更详 细地讨论晶体管和发光器件。晶体管可分为两种主要类型双极结型晶体管和场效应晶体管。两种类型共用 共同的结构，该结构包括三个电极，同时半导体材料在沟道区中布置在这些电极之间。 双极结型晶体管的这三个电极称为发射极、集电极和基极，而在场效应晶体管中这三个 电极称为源极、漏极和栅极。双极结型晶体管可描述为电流控制器件，因为发射极和集 电极之间的电流由在基极和发射极之间流动的电流控制。相反，场效应晶体管可描述为 电压控制器件，因为在源极和漏极之间流动的电流由栅极和源极之间的电压控制。根据晶体管分别包含传导正电荷载流子(空穴)还是负电荷载流子(电子)的半 导体材料，晶体管也可分为P型和η型。半导体材料可根据其接受、传导和供给电荷的 能力来选择。半导体材料接受、传导和供给空穴或电子的能力可通过对该材料进行掺杂 来提高。用于源极和漏极的材料也可根据其接受和注入空穴或电子的能力来选择。例如，ρ型晶体管器件可通过选择有效地接受、传导和供给空穴的半导体材料和 选择有效地注入空穴和从该半导体材料接受空穴的用于源极和漏极的材料来形成。电极 中的费米能级与半导体材料的HOMO能级的良好能级匹配可增强空穴注入和接受。相 反，η型晶体管器件可通过选择有效地接受、传导和供给电子的半导体材料和选择有效 地注入电子到该半导体材料中和从该半导体材料接受电子的用于源极和漏极的材料来形 成。电极中的费米能级与半导体材料的LUMO能级的良好能级匹配可增强电子注入和接 受。可起η型器件或ρ型器件的作用的双极性器件也是已知的。晶体管可通过在薄膜中沉积部件以形成薄膜晶体管(TFT)来形成。当在这样的 器件中将有机材料用作半导体材料时，该器件称为有机薄膜晶体管(OTFT)。有机薄膜晶体管的各种布置是已知的。一种这样的器件是绝缘栅极场效应晶体管，其包括源极和漏极，其中半导体材料在沟道区中布置在该源极和漏极之间，栅极邻 近该半导体材料布置，且一层绝缘材料在该沟道区中布置在该栅极和半导体材料之间。OTFT可用低成本、低温方法如溶液处理方法制造。此外，OTFT与柔性塑料基 板兼容，提供了用卷对卷工艺(roll-to-roll process)在柔性基板上大规模制造OTFT的前景。上述有机薄膜晶体管的一个例子在图1中示出。所示出的结构可沉积在基板1 上，包括源极和漏极2、4，源极和漏极2、4用位于其间的沟道区6分隔开。有机半导体 (OSC)S沉积在沟道区6中，可在源极和漏极2、4的至少一部分之上延伸。介电材料构 成的绝缘层10沉积在有机半导体8之上，可在源极和漏极2、4的至少一部分之上延伸。 最后，栅极12沉积在绝缘层10之上。栅极12位于沟道区6之上，可在源极和漏极2、 4的至少一部分之上延伸。上述结构称为顶部栅极有机薄膜晶体管，因为栅极位于器件的顶部。或者，还 已知将栅极设置在器件的底部以形成所谓的底部栅极有机薄膜晶体管。上述底部栅极有机薄膜晶体管的一个例子在图2中示出。为了更清楚地显示图 1和2中所示的结构之间的关系，用相同的参考标号表示对应的部分。图2中所示的底 部栅极结构包括沉积在基板1上的栅极12，介电材料构成的绝缘层10沉积在栅极12之 上。源极和漏极2、4沉积在介电材料构成的绝缘层10之上。源极和漏极2、4用位于 其间的、在栅极之上的沟道区6分隔开。有机半导体(OSC)S沉积在沟道区6中，可在 源极和漏极2、4的至少一部分之上延伸。上述布置的一个问题是如何在沉积OSC时将OSC容纳在沟道区中。该问题的 一个解决方案是提供限定阱的绝缘岸材料构成的图案化层14，OSC 8可通过例如喷墨印 刷从溶液沉积在该阱中。这样的布置在图3和4中被分别示为底部栅极薄膜晶体管和顶 部栅极薄膜晶体管。再次，为了更清楚地显示图1和2中所示的结构同图3和4中所示 的结构之间的关系，用相同的参考标号表示对应的部分。绝缘材料构成的图案化层14所限定的阱的周缘围绕源极和漏极2、4之间限定的 沟道6的部分或全部，以便于通过例如喷墨印刷沉积OSC 8。而且，由于在沉积OSC 8 之前沉积绝缘层14，可在不损坏OSC的情况下沉积绝缘层14和将其图案化。绝缘层14 的结构可以可重复的方式利用已知的沉积和图案化技术如正性或负性光刻胶光刻法、湿 式蚀刻、干式蚀刻等形成。即使设置由阱限定岸材料构成的图案化层，在将OSC容纳在沟道区内和使用用 于沉积OSC的溶液处理方法在沟道区中提供OSC的良好膜形成方面仍存在问题。可能 发生阱限定岸层的不可控的润湿，因为OSC溶液在阱限定岸层上的接触角一般是低的。 在最坏的情况下OSC可能溢出阱。一种解决方案是在从溶液沉积OSC之前使用例如基于氟的等离子体如CF4处理 阱限定岸表面以降低其可湿性。阱限定岸层的顶部的反润湿表面帮助在沉积OSC时将 OSC容纳在阱内。另一解决方案是将固有低润湿性材料用于阱限定岸层。US2007/0023837描述了 一种布置，在该布置中，低润湿性含氟聚合物，如日本的Asahi Glass制造的“Cytop”， 用来在制造TFT基板时形成图案化的阱限定岸层。低润湿性含氟聚合物材料在从溶液沉积OSC时防止OSC溢出阱方面是合适的。但是，由于阱的侧面也是低润湿性的，溶液 往往被容纳在阱的底部上，从而导致不良的膜形成。也就是说，因为OSC溶液不润湿阱 的侧面，该溶液在阱的底部上形成弯曲液滴(curved drop)并变干而形成具有不均勻厚度 的膜。具有不均勻厚度的膜可不利地影响所得到的器件的性能，如本领域中已知的。US 2007/0020899公开了使用基于氟的等离子体处理限定电子基板的布线图案的 岸层的表面以降低其可湿性，如先前所讨论的。该文件还描述了替代方法，在该替代方 法中，设置限定电子基板的布线图案的两层岸结构。该两层岸结构包括具有良好可湿性 的第一层和位于第一层之上的包含低润湿性含氟聚合物的第二层。利用上述的两层岸结构，沉积在阱中的液体可润湿阱的由第一层构成的侧壁以 在干燥后在阱中提供良好的膜形成，而第二层防止液体溢出阱。该文件建议，用于第一 和第二岸层的材料都应当是主链中包括硅氧烷键的聚合物，且第二岸层的聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造电子器件的方法，该方法包括：提供包含电路元件的基底；在该基底上形成双岸阱限定结构，该双岸阱限定结构包含绝缘材料的第一层和位于其上的绝缘材料的第二层；并将有机材料的溶液沉积在该双岸阱限定结构所限定的阱中，其中该双岸阱限定结构通过在用于形成阱的单一处理步骤中从第一层和第二层去除材料而形成，并且其中该第一层和第二层由对于该单一处理步骤具有不同的去除速度的材料制成，从而由于第一层和第二层的材料的去除速度的差别而围绕着阱的周边形成台阶结构。

【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：JJ乔治，B维尔德，H吉田，K奥本，
申请(专利权)人：剑桥显示技术有限公司，松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：GB