專利名稱：用于形成自組裝單層的化合物、層結(jié)構(gòu)、含有層結(jié)構(gòu)的半導體組件和生產(chǎn)層結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的用于形成自組裝單層的化合物、權(quán)利要求11的層結(jié)構(gòu)、權(quán)利要求17的半導體組件和權(quán)利要求19的生產(chǎn)層結(jié)構(gòu)的方法。
基于有機半導體的場效應(yīng)晶體管(OFET)對于許多電子應(yīng)用是感興趣的。特別地，低制造成本，柔性或不可斷裂襯底或晶體管和集成電路在大活性區(qū)域上的生產(chǎn)與此是可能的。例如，有機場效應(yīng)晶體管適于作為有源矩陣屏中的象素控制元素或用于特別經(jīng)濟集成電路的生產(chǎn)，其例如用于產(chǎn)品和商品的有源標記和識別。
由于復合電路可以使用有機場效應(yīng)晶體管構(gòu)造，存在許多潛在的應(yīng)用。因此，例如，考慮基于此技術(shù)的RF-ID(RF-ID射頻識別)系統(tǒng)的引入是條形碼的潛在替代，條形碼易于發(fā)生故障和僅可用于與掃描器的直接光學接觸。無源RF-ID系統(tǒng)從入射的交變磁場獲得它們的能量。
在閱讀器和詢答機之間的可能距離依賴于詢答機的輻射功率和能量要求。硅基詢答機因此在約3V的供給電壓下操作。包含硅基芯片的產(chǎn)品對于許多應(yīng)用太昂貴。例如，硅基識別標簽不適于食品的標記(價格，有效期限等)。
有機場效應(yīng)晶體管通常由在彼此之上施加的至少四個不同層組成柵電極、電介質(zhì)、源-漏接觸層和有機半導體。層的順序可變化。為保證功能性，必須構(gòu)造單個層，它相對復雜。
聚合物或有機半導體提供能夠使用便宜印刷技術(shù)用于它們構(gòu)造和應(yīng)用的可能性?？梢赃x擇更低的用于控制有機場效應(yīng)晶體管的柵電勢卻可以生產(chǎn)更薄形式的柵電介質(zhì)(即電介質(zhì)層)。
在聚合物電子件中，通常優(yōu)化柵電介質(zhì)的厚度使得將聚合物的溶液拖延或漸增薄地印刷上(自頂向下)。然而，當它希望達到小于50nm的層厚度時此過程遇到它的極限。
已知用于有機場效應(yīng)晶體管的層可以通過包括分子單層的自組裝層(SAM自組裝單層)構(gòu)造。
在J.Collet，D.Vuillaume；“具有有機自組裝單層作為柵絕緣體的納米場效應(yīng)晶體管”(“Nano-field effect transistor with anorganic self-assembled monolayer as gate insulator”)，AppliedPhysics Letters 73(1998)2681；J.Collet，S.Lenfant，D.Vuillaume，O.Bouloussa，F(xiàn).Rondelez，J.M.Gay，K.Kham，C.Chevrot；“有機絕緣體/半導體單層異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的高各向異性導電性”(“High anisotropic conductivity in organic insulator/semiconductor monolayer heterostructure”)，Applied PhysicLetters 76(2000)1339和J.Collet，O.Tharaud，A.Chapoton，D.Vuillaume；“低壓、30nm溝道長度、具有半組裝單層作為柵絕緣膜的有機半導體”(“Low-voltage，30nm channel length，organictransistors with a self-assembled monolayer as gateinsulating films”)，Applied Physics Letters 76(2000)1941的文章中，其描述了這樣的層。
這些層也在如下文章中討論Pradyt Ghosh，Richard M.Crooks；“使用微觸印刷在塑料基底上進行圖案化、高支化聚合物的共價接枝”(“Covalent Grafting of a Patterned，Hyperbranched Polymeronto Plastic Substrate Using Microcontact Printing”)，J.Am.Chem.Soc.121(1999)8395-8306和William M.Lackowski，Pradyut Ghosh，Richard M.Crooks；“通過微觸印刷的高支化聚合物膜的微型圖案化”(“Micron-Scale Patterning of HyperbranchedPolymer Films by Micro-Contact Printing”)，J.Am.Chem.Soc.121(1999)1419-1420和Jacob Sagiv；“通過單個單層的逐步吸附進行堆積層的制備方法”(“Process for the production of built-upfilms by the stepwise adsorption of individual monolayers”)，US 4,539,061(1985)。
Collet等人的文章描述了使得使用含有SAM層的晶體管成為可能的材料。乙烯基封端的硅烷在含羥基的襯底表面上含有固定基團以形成SAM。隨后將此化學后處理以化學結(jié)合另外的分子到SAM(參照Sagiv等人的文章)，或產(chǎn)生允許進一步加工的表面(參照Collet，Tharaud等人的文章)。
不利的是這些層沒有后處理不形成密集電介質(zhì)層。使用的化學后處理在48-120小時的反應(yīng)時間內(nèi)僅轉(zhuǎn)化70-90％端基。對于大量生產(chǎn)而言，此化學后處理需要太長時間。
原則上，也可以通過多個配位部位結(jié)合聚合物到表面(自組裝的聚合物)。這公開于US-A 5,728,431、US-A 5,783,648(1998)和US-A 5,686,549。
本發(fā)明的目的是提供有效生產(chǎn)半導體組件，特別地有機場效應(yīng)晶體管的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明由具有權(quán)利要求1的特征的化合物達到此目的。
分子單層的穩(wěn)定可以由能夠與相同類型的其它化合物和/或另一種類型化合物進行π-π相互作用的分子基團達到。π-π相互作用允許單層中單個分子間彼此的多重鍵合。
如果能夠進行π-π相互作用的分子基團含有芳族化合物或具有至多五環(huán)體系的稠合芳族化合物，特別地萘、蒽、并四苯、并五苯、聯(lián)苯、三聯(lián)苯、四聯(lián)苯和/或五聯(lián)苯，是有利的。如果能夠進行π-π相互作用的分子基團含有至少一種如下基團，也是有利的 呋喃 噻吩 吡咯 噁唑 噻唑 咪唑 異噁唑 異噻唑 吡唑 苯并[b]呋喃 苯并[b]噻吩 吲哚 2H-異吲哚 苯并噻唑 吡啶 吡嗪嘧啶 吡喃 α-吡喃酮 γ-吡喃酮 喹啉異喹啉 雙吡啶及衍生物(0-2Xi/環(huán)＝N)。
化合物有利地含有一個用于結(jié)合到襯底的固定基團。如果固定基團含有至少一種硅烷，特別地三氯硅烷、二氯硅烷、單氯硅烷、三烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷和/或單烷氧基硅烷，是特別有利的。
根據(jù)本發(fā)明的分子的優(yōu)選實施方案具有基本線性的結(jié)構(gòu)和能夠進行π-π相互作用的分子基團在遠離固定基團的化合物的那個端部布置為頭基團。因此可以生產(chǎn)具有特別穩(wěn)定表面的單層使得這可以由工藝步驟構(gòu)造。
化合物的形式有利地為ω-取代的烷基氯硅烷、烷氧基硅烷、ω-取代的烷烴硫醇和/或烷烴硒醇，特別地苯氧基十八烷烴硫醇和類似的二硫化物與硒化物。如果化合物的形式為ω-苯氧基十八烷基三氯硅烷，ω-聯(lián)苯氧基十八烷基三氯硅烷和/或噻吩基十八烷基三氯硅烷也是特別有利的。
如果根據(jù)本發(fā)明的化合物含有介電基團，特別地用于單層中電介質(zhì)層的形成，它可用于生產(chǎn)半導體組件(如OFET)。如果介電基團含有至少一個n＝2-20的n-烷基是有利的。烷基具有良好的介電性能。
目的也由含有單層的層結(jié)構(gòu)達到，該單層包括權(quán)利要求1-10任意的化合物。此層結(jié)構(gòu)可以是半導體組件的一部分或可以是完全的組件。
如果單層布置在含有金屬表面、金屬氧化物表面和/或塑料表面的襯底上是有利的。如果襯底具有包含羥基的表面，特別地包括硅、鈦或鋁的襯底是特別有利的。固定基團以有效的方式結(jié)合到這些表面。
根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的有利實施方案含有如下層a)含有結(jié)合到襯底的固定基團的單層，b)在固定基團以上，從襯底觀察，介電基團的層c)在介電基團以上，能夠進行π-π相互作用的分子基團的層。
對于均勻?qū)咏Y(jié)構(gòu)的形成，如果固定基團、介電基團和能夠進行π-π相互作用的分子基團具有基本相同的長度是有利的。
如果至少一個另外層，特別地金屬層布置在單層上是另外有利的。
目的也由含有權(quán)利要求11-16中至少一項的層結(jié)構(gòu)的半導體組件達到。如果半導體組件的形式為有機場效應(yīng)晶體管和含有單層，該單層含有至少一個電介質(zhì)層，是特別有利的。
目的也由權(quán)利要求11-17至少一項中生產(chǎn)層結(jié)構(gòu)的方法達到，其中將包括權(quán)利要求1-10中至少一項的化合物的單層從液相或氣相沉積到襯底上。在從氣相(降低的壓力，升高的溫度)沉積的情況下，在層中獲得特別高的密度，其是有利的。
如果將包括權(quán)利要求1-10中至少一項的化合物的單層從含有有機溶劑的液相在浸漬工藝中沉積是特別有利的。
以下在幾個實施方案中參考附圖更詳細解釋本發(fā)明。


圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的化合物的實施方案的結(jié)構(gòu)通式；圖2顯示采用根據(jù)本發(fā)明的化合物的實施方案在襯底上形成層結(jié)構(gòu)的單層；圖3顯示能夠進行π-π相互作用的頭基團；圖4顯示有機場效應(yīng)晶體管的簡要結(jié)構(gòu)；圖5A-C顯示有機場效應(yīng)晶體管層結(jié)構(gòu)的三種變化方案；圖6A-C顯示沒有根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)，含有硅柵電極的晶體管的特性；圖7A-B顯示沒有根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)，含有鋁柵電極的晶體管的特性；圖8A-C顯示包括根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的第一實施方案(頂接觸構(gòu)造)的晶體管的特性；圖9A-C顯示包括根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的第二實施方案(底接觸構(gòu)造)的晶體管的特性；圖10A，B顯示包括根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的第三實施方案(從氣相沉積)的晶體管的特性；圖11A，B顯示包括根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的第四實施方案(從氣相沉積)的晶體管的特性；表1顯示在含有根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管和Si技術(shù)170nm結(jié)點數(shù)據(jù)之間技術(shù)參數(shù)的比較；表2顯示試驗結(jié)果的列舉(圖5-9)。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的化合物5的實施方案的結(jié)構(gòu)通式。化合物5具有基本線性的結(jié)構(gòu)。在一端布置的是固定基團1，它在此情況下的形式是三氯硅烷。此固定基團1允許結(jié)合到未在此顯示的襯底10(參照圖2)。布置在固定基團1以上的是介電基團2，它的形式為n-烷基。鏈長度是n＝2-20。具有芳族體系的頭基團3布置在與固定基團1相對的化合物5的那個端部。此頭基團3允許與相同類型的其它化合物和/或另一種類型化合物的π-π相互作用用于穩(wěn)定單層(11)。
這在圖2中顯示，其中相同類型的化合物形成具有層結(jié)構(gòu)的單層11。在此，分子的固定基團1結(jié)合到襯底10的含羥基層。π-π相互作用可以在頭基團3之間發(fā)生，使得特別穩(wěn)定的層結(jié)構(gòu)形成。
圖3顯示能夠進行π-π相互作用的另外基團。也可以使用另一種芳族化合物，特別地萘、蒽、并四苯、并五苯、聯(lián)苯、三聯(lián)苯、四聯(lián)苯和/或五聯(lián)苯。
在鏈中含有在每種情況下不同芳族環(huán)體系的鏈也是可能的。性能可以容易地通過稠合鏈的長度確定。通常不高度稠合和不負面影響單層11的基本單晶或外延(epitactic)二維結(jié)構(gòu)的更小芳族化合物是特別合適的。
通過這些相互作用，可以形成適于有機場效應(yīng)晶體管中電介質(zhì)的層。在直接比較(參照圖5-9)中，可以顯示沒有此頭基團3的SAM具有非常小的工藝空間或不保證與隨后層的材料兼容性。以下，含有能夠進行π-π相互作用的頭基團的SAM也稱為T-SAM。
π-π相互作用在單層11的情況下自發(fā)進行和不需要引發(fā)。原則上，可以引入這樣的基團用于甚至在SAM中形成π-π相互作用，然而，該基團然后不能再稱為頭基團。
這樣T-SAM的泄漏電流低使得它們可以用作有機場效應(yīng)晶體管的電介質(zhì)。由于它們僅約3nm的厚度，這些晶體管的操作要求的電源電壓降低到1-2V。如果頭基團的芳族本質(zhì)也引起單層11的化學惰性。
以下更詳細解釋這些單層11(T-SAM)的優(yōu)點。
化學穩(wěn)定性T-SAM對所有不破壞到襯底表面的鍵的試劑是惰性的。由于試劑首先必須通過單層11擴散或從側(cè)面攻擊它，T-SAM耐攻擊性試劑一定時間。此堅固性迄今為止在任何其它SAM類別中沒有觀察到。
工藝穩(wěn)定性T-SAM容忍平版印刷步驟，如光刻膠的施加、光構(gòu)造、濕顯影和光刻膠的剝離。因此可以構(gòu)造另外的層用于例如在電介質(zhì)層上形成有機場效應(yīng)晶體管。
作為時間函數(shù)的穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性可以在沉積和另外的加工之間存在有幾周而沒有T-SAM的劣化；單層11是穩(wěn)定的。
金屬沉積可以將金屬電化學或通過氣相以實際上100％的收率廣泛沉積到T-SAM上。此高電介質(zhì)″質(zhì)量″迄今為止未在任何其它SAM類別中觀察到。因此，當在SAM上沉積時，沒有金屬可由氣相沉積通過十八烷基三氯硅烷(OTS)沉積而沒有短路，而ω-苯氧基十八烷基三氯硅烷形成厚T-SAM層使得金屬可以由氣相沉積而沉積和在大區(qū)域上在室溫下構(gòu)造。
熱穩(wěn)定性T-SAM對大于200℃的溫度穩(wěn)定。
層厚度的均勻性獲得的層厚度是分子幾何形狀和在襯底上固定的固有函數(shù)。層厚度中基本不存在變化。
晶體管的電源電壓約3nm的電介質(zhì)厚度降低操作要求的電源電壓到1-2V。在硅技術(shù)的170nm ITRS結(jié)點和具有相同電介質(zhì)厚度的聚合物電子件之間的直接比較總結(jié)于表1。技術(shù)數(shù)據(jù)對于電路設(shè)計是足夠的。
襯底選擇的靈活性化合物5特別適于在包含羥基的表面上沉積，如例如由硅或鋁在空氣中自然形成。然而，例如，由等離子體步驟或蝕刻方法活化的塑料表面也是合適的。硅烷形成到襯底10表面的Si-O鍵。特別合適的硅烷是三、二或單氯硅烷和三、二或單烷氧基硅烷。
除ω-苯氧基十八烷基三氯硅烷以外特別優(yōu)選作為化合物的是ω-聯(lián)苯氧基十八烷基三氯硅烷和噻吩基十八烷基三氯硅烷。
通常，能夠形成T-SAM的化合物也可以通過SH偶合結(jié)合到金或銅，通過NC偶合結(jié)合到鈀或通過醛基團結(jié)合到氫封端的硅。
在討論根據(jù)本發(fā)明包括單層11的層結(jié)構(gòu)的實施方案之前，希望參考圖4解釋有機場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)。
有機場效應(yīng)晶體管是由多個層組成的電子組件，構(gòu)造所有的層以由單個層的連接產(chǎn)生集成電路。圖5顯示在底接觸構(gòu)造中這樣晶體管的基本結(jié)構(gòu)。
布置在基礎(chǔ)襯底20上的是柵電極21，它由柵電介質(zhì)層22覆蓋。這樣的柵電介質(zhì)層22可例如由上述單層11組成。這樣電介質(zhì)的層厚度小于5nm(底部在上)。
布置在柵電介質(zhì)層22上的是源層23a和漏層23b，它們兩者連接到在頂部上的有源半導體層24。鈍化層25布置在有源層24以上。
描述本發(fā)明的實施方案的功能的實施例以下描述。
對于此目的，生產(chǎn)采用所謂頂接觸(圖5a和5b)或底接觸構(gòu)造(圖5c)的有機場效應(yīng)晶體管用于評價根據(jù)本發(fā)明的單層11(T-SAM)。
在頂接觸構(gòu)造的情況下，源和漏電極(23a，23b)在有機半導體25以上存在和在底接觸構(gòu)造的情況下該電極在相同的平面上作為有機半導體25存在。
對于此目的，將已知的單層(SAM)和根據(jù)本發(fā)明的單層(T-SAM)沉積在柵電極材料21上作為襯底。
在圖5a-5c中簡要顯示這些試驗變化方案。為簡便起見，漏接觸在圖5a-5c中省略。
圖5a顯示包括電介質(zhì)材料22的已知的單層(SAM)，它以頂接觸構(gòu)造使用。單層(SAM)、半導層24和源接觸23a由熱氣相沉積施加。
圖5b顯示與圖5a相同的結(jié)構(gòu)，區(qū)別在于在此根據(jù)本發(fā)明包括單層11的層結(jié)構(gòu)的實施方案布置在柵電極材料21上。
圖5c顯示實施方案，其中使用根據(jù)本發(fā)明包括單層11的層結(jié)構(gòu)的實施方案。然而在此，源接觸23a以底接觸構(gòu)造形成。
以下討論測量結(jié)果，試驗的數(shù)值總結(jié)于表2。
實施例1(SAM)將包括十八烷基三氯硅烷(OTS)的SAM從氣相沉積到高度摻雜的芯片上作為柵電極材料21。其后，在每種情況下將包括如下物質(zhì)的30nm有機半導體層24從氣相沉積。
a.并五苯或b.α，ω-雙癸基六噻吩基將30nm金通過影孔板沉積到有機半導體的層24上作為源和漏電極(23a，23b)。
結(jié)果a.在并五苯的情況下，未獲得有機場效應(yīng)晶體管(表2，試驗UZ-36)。
b.在α，ω-雙癸基六噻吩基的情況下(表2，試驗ZU-35)，可以獲得場效應(yīng)晶體管。這是由于六噻吩和SAM的特殊烷基-烷基相互作用。獲得的特性見圖6a-6c。
晶體管特性L＝130μmW＝170μmtSAM＝2.5nmESAM＝2.5μ＝0.04cm2/Vs(載流子遷移率)閾值電壓＝0V亞閾值斜率＝200mV/decade通/斷電流比＝103漏/柵電流比＝1.6在SAM的情況下，場效應(yīng)晶體管性能的存在明顯地依賴于選擇的有機半導體材料。
對照試驗顯示晶體管功能性僅在沉積SAM的情況下獲得。硅上的自然氧化物層在此情況下不足夠(表2，試驗UZ-37)。
作為對作為襯底11的硅的替代，OTS SAM也在鋁上形成。特性顯示于圖7a和7b(表2，試驗ZU-43)。OTS SAM的層厚度是2.5nm。
其它參數(shù)是L＝130μmW＝170μmμ＝0.03cm2/Vs(載流子遷移率)閾值電壓＝-0.9V亞閾值斜率＝360mV/decade通/斷電流比＝103對于完全的集成，由于分辨率的限制，電極不能由影孔板定界。底接觸晶體管構(gòu)造適于細結(jié)構(gòu)化。然而，含有OTS SAM作為柵電介質(zhì)的底接觸晶體管僅在源/柵和漏/柵之間顯示短路。
實施例2(T-SAM)在實施例2中，研究根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的性能或?qū)嵤┓桨浮?br> 與實施例1形成對照，在此ω-苯氧基十八烷基三氯硅烷允許采用頂和底接觸構(gòu)造，獨立于有機半導體生產(chǎn)有機場效應(yīng)晶體管。此性能展示T-SAM的極端穩(wěn)定性和質(zhì)量。
對于頂接觸構(gòu)造(參照圖5b)的制備，將T-SAM從液相施加到高度摻雜的硅襯底21?；蛘撸愃朴趯嵤├?從氣相的施加也是可能的。
然后采用與實施例1中所述相同的方式生產(chǎn)頂接觸晶體管有機半導體并五苯氣相沉積；包括金的金屬接觸由影孔板/蒸發(fā)定界。
采用此方式生產(chǎn)的有機場效應(yīng)晶體管的特性顯示于圖8a-8c(表2，試驗UZ-31)。特性是L＝130μmW＝170μmtSAM＝2.5nmESAM＝2.5μ＝0.9cm2/Vs(載流子遷移率)閾值電壓＝-0.6V亞閾值斜率＝135mV/decade通/斷電流比＝104由于在采用OTS SAM和并五苯作為半導體的頂接觸結(jié)構(gòu)的情況下，沒能觀察到場效應(yīng)(參照實施例1點a)，與OTS SAM相比根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)的T-SAM層的高質(zhì)量在此是顯然的。
可以將金屬從氣相在室溫下在T-SAM上沉積和可以采用光刻法結(jié)構(gòu)化。
因此可以獲得可以集成以形成電路的采用底接觸構(gòu)造的有機場效應(yīng)晶體管，晶體管的特性顯示于圖9a-9c(表2，試驗UZ-33)。溝槽長度和寬度可適于各自的要求。
對于此目的，將T-SAM從液相施加到高度摻雜的硅襯底21(或者，類似于實施例1從氣相的施加也是可能的)。將30nm厚金層隨后由氣相沉積在其上沉積。將源和漏接觸23a，23b由光刻法在該金層上定界和由濕化學方法蝕刻(I2/KI溶液)。通過丙酮清潔接觸處以去除光刻膠蝕刻掩模。然后沉積有機半導體(并五苯)。
晶體管特性UZ-33(參照表2)L＝5μmW＝5μmtSAM＝2.5nmESAM＝2.5
μ＝0.2cm2/Vs(載流子遷移率)閾值電壓＝-0.1V亞閾值斜率＝240mV/decade通/斷電流比＝103漏/柵電流比＝100實施例3(采用來自液相的半導體的T-SAM)作為有機半導體氣相沉積的替代選擇，也可以將有機半導體從液相施加。
對于此目的，采用UZ-33中的過程(實施例2，底接觸)。代替并五苯，將聚-3-六噻吩在氯仿中的1％溶液由旋涂在2000轉(zhuǎn)下施加10秒和在60℃下在熱板上干燥10min。
實施例4如果代替ω-取代的烷基三氯硅烷，使用其它合適的化合物，特別地ω-取代的烷烴硫醇和烷烴硒醇，如18-苯氧基十八烷烴硫醇，和類似的二硫化物和聯(lián)硒化物，可以在金屬上生產(chǎn)絕緣SAM。鉑、鈀、銅、銀、金和汞適用于此目的。
將金屬襯底由在SAM形成化合物的醇溶液中的浸泡涂覆。這樣獲得的層可以由金屬的氣相沉積或由電解質(zhì)接觸和顯示良好的絕緣性能。在1.5V(金，18-苯氧基十八烷烴硫醇)下測量的電流密度是7.4A/m2。
進一步的試驗顯示從氣相的沉積(降低的壓力，升高的溫度)得到比從溶液沉積更好的層。在表2中，與UZ-31，UZ-33(液相)相比，這從試驗MH-357，MH 362(氣相)的ID/IG和IG數(shù)值來看是顯然的。
根據(jù)試驗MH-357(頂接觸)的實施方案的晶體管特性顯示于圖10a，10b；根據(jù)試驗MH-362(底接觸)的實施方案的晶體管特性顯示于圖11a，11b。
本發(fā)明不限于依據(jù)上述優(yōu)選實施方案進行其的實施。然而，可以設(shè)想到許多變化方案，它們使用根據(jù)本發(fā)明的化合物，根據(jù)本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的半導體組件和根據(jù)本發(fā)明的方法，也采用基本不同類型的版本。
表2
表1
參考數(shù)字列舉1 固定基團2 介電基團3 具有π-π相互作用的基團(頭基團)5 用于形成自組裝層的化合物10襯底11分子單層20OFET用基礎(chǔ)襯底21柵電極22柵電介質(zhì)層23a 源層23b 漏層24有源半導體層25鈍化層100 半導體組件(有機場效應(yīng)晶體管)
權(quán)利要求
1.用于形成自組裝單層的化合物，所述自組裝單層特別地為半導體組件用單層，其特征為用于穩(wěn)定單層(11)的能夠與相同類型的其它化合物和/或另一種類型的化合物進行π-π相互作用的分子基團(3)。
2.權(quán)利要求1的化合物，其特征在于能夠進行π-π相互作用的分子基團(3)含有芳族化合物或至多五環(huán)體系的稠合芳族化合物，特別地萘、蒽、并四苯、并五苯、聯(lián)苯、三聯(lián)苯、四聯(lián)苯和/或五聯(lián)苯。
3.權(quán)利要求1或2的化合物，其特征在于能夠進行π-π相互作用的分子基團(3)含有至少一種如下基團 呋喃 噻吩 吡咯 噁唑 噻唑 咪唑 異噁唑異噻唑 吡唑 苯并[b]呋喃 苯并[b]噻吩吲哚2H-異吲哚 苯并噻唑 吡啶 吡嗪 嘧啶吡喃 α-吡喃酮 γ-吡喃酮 喹啉 異喹啉 雙吡啶及衍生物(0-2Xi/環(huán)＝N)。
4.前述權(quán)利要求中任意一項的化合物，其特征為用于結(jié)合到襯底(10)的至少一種固定基團(1)。
5.前述權(quán)利要求中任意一項的化合物，其特征在于固定基團(1)含有至少一種硅烷，特別地三氯硅烷、二氯硅烷、單氯硅烷、三烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷和/或單烷氧基硅烷。
6.權(quán)利要求5的化合物，其特征在于它具有基本線性的結(jié)構(gòu)和能夠進行π-π相互作用的分子基團(3)在遠離固定基團(1)的化合物(5)的那個端部布置為頭基團。
7.前述權(quán)利要求中任意一項的化合物，其特征在于它的形式為ω-取代的烷基三氯硅烷、ω-取代的烷烴硫醇和/或烷烴硒醇，特別地苯氧基十八烷烴硫醇，和類似的二硫化物和硒化物。
8.前述權(quán)利要求中任意一項的化合物，其特征在于它的形式為ω-苯氧基十八烷基三氯硅烷、ω-聯(lián)苯氧基十八烷基三氯硅烷和/或噻吩基十八烷基三氯硅烷。
9.前述權(quán)利要求中任意一項的化合物，其特征為介電基團(2)，特別地用于半導體組件用單層(11)中電介質(zhì)層的形成。
10.權(quán)利要求9的化合物，其特征在于介電基團含有至少一種n＝2-20的n-烷基。
11.含有單層的層結(jié)構(gòu)，該單層包括權(quán)利要求1-10中任意一項的化合物。
12.權(quán)利要求11的層結(jié)構(gòu)，其特征在于單層(11)布置在含有金屬表面、金屬氧化物表面和/或塑料表面的襯底(10)上。
13.權(quán)利要求11或12的層結(jié)構(gòu)，其特征為具有包含羥基的表面的襯底(10)，特別地包括硅或鋁的襯底(10)。
14.權(quán)利要求11-13中任意一項的層結(jié)構(gòu)，其特征在于a)單層(11)通過固定基團(1)結(jié)合到襯底(10)，b)從襯底(10)觀察，介電基團(2)的層在固定基團(1)上布置和c)能夠進行π-π相互作用的分子基團(3)的層布置在介電基團(2)上。
15.權(quán)利要求14的層結(jié)構(gòu)，其特征在于固定基團(1)、介電基團(2)和能夠進行π-π相互作用的分子基團(3)具有基本相同的長度。
16.權(quán)利要求11-15中任意一項的層結(jié)構(gòu)，其特征在于至少一種另外層，特別地金屬層(23a，23b)布置在單層(11)上。
17.一種半導體組件，含有權(quán)利要求11-16中至少一項的層結(jié)構(gòu)。
18.權(quán)利要求17的半導體組件，其特征在于它的形式為有機場效應(yīng)晶體管(100)和含有單層(11)，單層(11)包括至少一個電介質(zhì)層(2)。
19.權(quán)利要求11-17中任意一項的層結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)方法，其特征在于將包括權(quán)利要求1-10中至少一項的化合物(5)的單層(11)從液相或氣相沉積在襯底上。
20.權(quán)利要求19的方法，其特征在于將包括權(quán)利要求1-10中至少一項的化合物(5)的單層(11)從含有有機溶劑的液相在浸漬工藝中沉積。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于形成自組裝單層，特別地半導體組件用單層的化合物，該化合物的特征為能夠與其它相似化合物和/或其它不同的化合物進行π－π相互作用用于穩(wěn)定單層(11)的分子基團(3)。本發(fā)明也涉及層結(jié)構(gòu)、半導體組件和生產(chǎn)層結(jié)構(gòu)的方法。采用此方式，可以有效生產(chǎn)半導體組件，特別地有機場效應(yīng)晶體管。
文檔編號G03F7/004GK1809580SQ200480017305
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者G·施密德, M·哈利克, H·克勞克, U·茨施尚, F·埃芬伯格, M·許茨, S·邁施, S·塞弗里茨, F·布克爾 申請人:因芬尼昂技術(shù)股份公司