基于蒽的可溶液加工的有机半导体制造技术

本发明专利技术描述了半导体器件、制作半导体器件的方法以及可用于在半导体器件内提供半导体层的涂料组合物。所述涂料组合物包含小分子半导体、绝缘聚合物以及既可溶解所述小分子半导体材料又可溶解所述绝缘聚合物的有机溶剂。所述小分子半导体是由两个噻吩基以及两个甲硅烷基乙炔基取代的蒽基化合物（即，蒽衍生物）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术描述了半导体器件、制作半导体器件的方法以及可用于在半导体器件内提 供半导体层的涂料组合物。
技术介绍
传统上，无机材料一直在半导体行业中占主导地位。例如，砷化硅和砷化镓已被用 作半导体材料，二氧化硅已被用作绝缘体材料，并且金属(例如，铝和铜)已被用作电极材 料。然而，近年来，已经有越来越多的研究工作着眼于在半导体器件中使用有机材料而不使 用传统的无机材料。除了其它有益效果外，使用有机材料使得能以更低的成本制造电子器 件，使得能大面积的应用，并且使得能将柔性电路支承体用于显示器底板或集成电路。已经考虑了多种有机半导体材料，最常见的是以并四苯、并五苯、双(并苯基)乙 炔和并苯-噻吩为示例的稠合的芳环化合物；包含噻吩或芴单元的低聚物材料；以及诸如 区域规则性聚(3-烷基噻吩)之类的聚合物材料。这些有机半导体材料中的至少一些具有 相当于或优于无定形硅基器件的性能特性，例如，载流子迁移率、开/关电流比以及亚阈值 电压。许多这些材料由于它们在大多数溶剂中不易溶解而需要进行气相沉积。并五苯由于其良好的电子性能特性而常常被选择为有机半导体。然而，并五苯难 以合成和纯化。由于并五苯在许多普通溶剂中的溶解度有限，包含并五苯的半导体层通常 不能用溶剂沉积技术来形成。溶剂沉积技术的另外的复杂性表现在，并五苯在许多溶液中 往往会氧化或发生二聚化反应。一旦沉积在半导体层中，并五苯会随时间而氧化。这可导 致包含氧化的并五苯的半导体器件的性能降低或完全失效。
技术实现思路
本专利技术描述了半导体器件、制作半导体器件的方法以及可用于在半导体器件内提 供半导体层的涂料组合物。更具体地讲，该涂料组合物包含小分子半导体、绝缘聚合物和既 可溶解小分子半导体又可溶解绝缘聚合物的有机溶剂。该小分子半导体是由两个噻吩基以 及两个甲硅烷基乙炔基取代的蒽基化合物(即，蒽衍生物)。在第一个方面，提供了一种涂料组合物，其包含(a)小分子半导体、(b)绝缘聚合 物和(c)有机溶剂。基于涂料组合物的总重量，涂料组合物包含至少0. 1重量％的溶解的小 分子半导体和至少0. 1重量％的溶解的绝缘聚合物。该小分子半导体由如下式(I)表示。 在式(I)中，各R1独立地为烷基、烷氧基、硫代烷基、羟烷基、杂烷基、烯基、炔基、 芳基、芳烷基、卤素、卤代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲酰基、酰基、烷氧羰基、羧基、氨 基羰基、氨基磺酰基或它们的组合；各η独立地为等于0、1、2或3的整数；并且各R2独立地 为烷基、烯基、烷氧基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂烷基、杂芳烷基或羟烷基。在第二个方面，提供了半导体器件。该半导体器件包括半导体层，该半导体层包含 (a)式(I)表示的小分子半导体和(b)绝缘聚合物。在第三个方面，提供了制作半导体器件的方法。该方法包括提供半导体层，该半导 体层包含(a)式(I)表示的小分子半导体和(b)绝缘聚合物。以上本专利技术的
技术实现思路
并非意图描述本专利技术的每个实施例或每个实施方式。下面 的附图具体实施方式和实例更具体地举例说明了这些实施例。附图说明结合附图对本专利技术的多个实施例所做的以下详细描述将有利于更完整地理解本 专利技术，其中图1示意性地示出了第一示例性薄膜晶体管。图2示意性地示出了第二示例性薄膜晶体管。图3示意性地示出了第三示例性薄膜晶体管。图4示意性地示出了第四示例性薄膜晶体管。图5示意性地示出了第五示例性薄膜晶体管。图6示意性地示出了第六示例性薄膜晶体管。虽然本专利技术可修改为多种修改形式和替代形式，但其细节已以举例的方式在附图 中示出并将详细描述。然而应当理解，其目的并不是将本专利技术局限于所描述的具体实施例。 相反，其目的在于涵盖落入本专利技术的精神和范围之内的所有修改形式、等同形式和替代形 式。具体实施例方式提供了涂料组合物，其可用于制备半导体器件如薄膜晶体管内的半导体层。所有 的涂料组合物和半导体层都既包含绝缘聚合物又包含小分子半导体。该涂料组合物还包9含有机溶剂，并且至少一部分小分子半导体和至少一部分绝缘聚合物溶解于涂料组合物中 (例如，溶解于涂料组合物中的有机溶剂中)。该小分子半导体是由两个噻吩基以及两个甲 硅烷基乙炔基取代的蒽衍生物。如本文所用，术语“一个”和“所述”与“至少一种”可互换使用，是指一种或多种被 描述的要素。术语“烷基”指为烷烃基团的一价基团，所述烷烃是饱和烃。烷基可为直链、支链、 环状或它们的组合，并且通常含有1至30个碳原子。在一些实施例中，烷基含有1至20、1 至14、1至10、4至10、4至8、1至8、1至6或1至4个碳原子。烷基的例子包括(但不限 于)甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、正戊基、正己基、环己基、正庚基、 正辛基和乙基己基。术语“烷氧基”指由其中R为烷基的式-OR表示的一价基团。实例包括甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。术语“烯基”指为烯烃基团的一价基团，所述烯烃为具有至少一个碳-碳双键的 烃。烯基可以为直链的、支链的、环状的或它们的组合，并且通常包含2至30个碳原子。在 一些实施例中，烯基包含2至20、2至14、2至10、4至10、4至8、2至8、2至6或2至4个 碳原子。示例性烯基包括乙烯基、正丙烯基和正丁烯基。术语“炔基”指为炔烃基的一价基团，所述炔烃是含有至少一个碳-碳三键的烃。 炔基可以是直链的、支链的、环状的或它们的组合，并且通常含有2至30个碳原子。在一些 实施例中，炔基含有2至20、2至14、2至10、4至10、4至8、2至8、2至6或2至4个碳原 子。示例性的炔基包括乙炔基、正丙炔基和正丁炔基。术语“酰基”指由式-(CO) -Rb表示的一价基团，其中Rb为烷基、杂烷基或芳基，并 且(CO)表示碳以双键连接至氧上。示例性的酰基为其中R为甲基的乙酰基。在一些实施 例中，Rb基可由至少一个卤素基取代。例如，烷基、杂烷基或芳基中的任何氢可由卤素基取 代。术语“芳基”指为芳族碳环化合物基团的一价基团。术语“碳环”指其中所有环原 子是碳的环结构。芳基可具有一个芳环或可包括连接至或稠合至芳环的最多5个碳环结 构。其他环结构可以是芳族的、非芳族的或它们的组合。芳基的例子包括(但不限于)苯 ■、Κ^、^·￥ 、1 (anthryl)、__、胃_、|酉昆■、菲_、L (anthracenyl) > 基、茈基和芴基。术语“芳烷基”指为化合物R-Ar的基团的单价基团，其中Ar是芳族碳环基团而R 是烷基。通常，芳烷基是由芳基取代的烷基。术语“氨基羰基”指由式-(CO)NHRa表示的一价基团，其中Ra是氢、烷基或芳基。术语“氨基磺酰基”指由式_S02NHRa表示的一价基团，其中Ra是氢、烷基或芳基。术语“羧基”指由式-(CO)OH表示的一价基团，其中(CO)表示碳是以双键连接至 氧上。术语“烷氧羰基”指由式-(CO)OR表示的一价基团，其中(CO)表示碳是以双键连 接至氧上并且R为烷基。术语“甲酰基”指由式-(CO)H表示的一价基团，其中(CO)表示碳是以双键连接至氧上。术语“卤素”指卤素基团(即-F、-Cl、-Br或-I)。术语“卤代烷基”指由至少一个卤素基取代的烷基。术语“羟烷基”指由至少一个羟基取代的烷基。“杂烷基”指具有一个或多个-CH2-基团的烷基，所述烷基由以下基团取代硫代、 氧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂料组合物，其包含：（ａ）式（Ⅰ）表示的小分子半导体＊＊＊其中各Ｒ↑［１］独立地为烷基、烷氧基、硫代烷基、羟烷基、杂烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、卤素、卤代烷基、三烷基甲硅烷基、噻吩基、甲酰基、酰基、烷氧羰基、羧基、氨基羰基、氨基磺酰基或它们的组合；各ｎ独立地为等于０、１、２或３的整数；并且各Ｒ↑［２］独立地为烷基、烷氧基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、杂烷基、杂芳烷基或羟烷基；（ｂ）绝缘聚合物；以及（ｃ）有机溶剂，其中，基于所述涂料组合物的总重量，所述式（Ⅰ）表示的小分子半导体和所述绝缘聚合物各自具有至少０．１重量％的溶解度。

【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：朱培旺，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]