專利名稱：電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制作電子器件的方法以及電子器件本身。本發(fā)明另外還涉及可通過本發(fā)明的方法獲得的電子器件。本發(fā)明的電子器件和方法是特別有利的，因為從在器件疊層之上的陰極到空穴注入層的漏電得以最小化或消除。
背景技術(shù)：
涉及活性成分自溶液中沉積 出(溶液處理)的用于制造電子器件的方法已經(jīng)得到了廣泛的研究。如果活性成分從溶液中沉積出，那么ー個問題是如何使活性成分包含于基板的期望區(qū)域內(nèi)。該問題的一種解決方案是提供包括用于限定活性成分能夠自溶液中沉積到其內(nèi)的井的圖形化堤層的基板。這些井在溶液變干時容納著它，使得活性成分保留于基板中由這些井所限定的區(qū)域內(nèi)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些方法對于有機材料從溶液中沉積出來特別有用。有機材料可以是導電的、半導電的(semiconductive)和/或光電活性的，使得它們能夠在電流通過它們時發(fā)光或者通過在光沖擊它們時生成電流來檢測光。使用這些材料的器件被稱為有機電子器件。一個實例是有機晶體管器件。如果有機材料是發(fā)光材料，則器件被稱為有機發(fā)光器件(0LED)。薄膜晶體管(TFT)，尤其是有機薄膜晶體管(OTFT)可以通過低成本的、低溫的方法來制造，例如，溶液處理。在這些器件中，特別重要的是使有機半導體(OSC)包含于器件正確的區(qū)域和溝道之內(nèi)。已知的是，提供用于限定堤的井，以便包含0SC。但是，即使在使用此類井限定堤時，如果在堤上的OSC溶液的接觸角過低，仍可能發(fā)生堤層的浸潤。同樣已知的是，通過以氟基等離子體的涂布來控制堤的浸潤性。其它方法包括使用具有本來就低的浸潤性的材料。某些器件可能需要多個OSC層。典型的有機發(fā)光器件(0LED)，例如在顯示器中使用的那種，可以具有兩層有機半導體材料一一層可以是發(fā)光材料層，例如發(fā)光聚合物(LEP)，并且另ー層可以是空穴傳輸材料層，例如聚噻吩衍生物或聚苯胺衍生物。在某些情況下，有利的是形成雙堤結(jié)構(gòu)，使得第一和第二堤層限定了在由堤形成的井周圍的臺階結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)能夠允許井被溶液過填充。該雙堤系統(tǒng)存在2層或臺階，但是下/內(nèi)堤通常沒有被作為第一層有機半導體材料的分離的插塞(pinning) /填充點包含進來。在其它系統(tǒng)中，下/內(nèi)堤可以充當遮罩(用于遮蔽邊緣發(fā)射效應)，或者充當用于在填充區(qū)域的邊緣周圍提高流體浸潤的裝置，但是整個區(qū)域(上至上/外堤邊緣)由全部有機半導體層來填充(或者打算要填充)，并且它們共用同一插塞點。WO 2009/077738公開了ー種雙堤結(jié)構(gòu)，該雙堤結(jié)構(gòu)為沉積于井內(nèi)的不同流體提供兩個不同的插塞點，一個在井周圍的第一層的邊緣并且ー個在從井內(nèi)逐級返回的第二層的邊緣。這能夠確保，例如，在干燥吋，沉積于井內(nèi)的第二材料完全覆蓋著第一材料，特別是在井的邊緣周圍。所希望的是改進雙堤布局。同樣希望的是研發(fā)出用于生產(chǎn)使用雙堤布局的器件的改進エ藝。本發(fā)明能夠緩解與現(xiàn)有技術(shù)關(guān)聯(lián)的問題，并且能夠提供結(jié)合雙堤技術(shù)的改進器件，以及用于制造該器件的改進方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種如權(quán)利要求I所述的方法。在一種實例中，該方法包括(a)提供電子基板；(b)在基板上沉積第一絕緣材料以形成第一絕緣層；(C)在第一絕緣層上沉積第二絕緣材料以形成第二絕緣層；(d)去除第二絕緣層的一部分以使第一絕緣層的一部分露出以及形成第二井限定 堤;(e)在第二絕緣層上以及在所露出的第一絕緣層的一部分上沉積抗蝕劑；(f)去除第一絕緣層中沒有被抗蝕劑覆蓋的部分，以使電子基板的一部分露出并且在第二井限定堤之內(nèi)形成第一井限定堤；(g)去除抗蝕劑。作為單堤的代替，本發(fā)明使用包括其邊緣被設(shè)置干“外”堤(第二堤或上堤)之內(nèi)的“內(nèi)”堤(第一堤或下堤)的雙堤。本發(fā)明的關(guān)鍵點是，通過選擇堤的材料及處理、基板的處理以及選擇性的油墨沉積エ藝(例如，噴嘴印刷(nozzle printing)或者任何噴墨印刷方法，例如，但不限于，按需滴墨、連續(xù)滴墨)，根據(jù)安排，不同的流體能夠被分離地插塞并容納于兩個堤之內(nèi)。原則上，任何物質(zhì)都可以用于各個層，只要電子基板在步驟(g)之前沒有露出。優(yōu)選地，第二絕緣層具有比第一絕緣層低的浸潤性。該特征有助于器件為沉積于井內(nèi)的兩種不同的流體提供兩個不同的插塞點。典型地，但非排它地，第二絕緣層具有80°或更大的接觸角，而第一絕緣層具有100°或更大的接觸角。本發(fā)明還提供ー種可通過以上所限定的方法獲得的電子器件。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供了一種如權(quán)利要求16所述的電子器件。在一種實例中，電子器件包括包含電路元件的電子基板；布置于電子基板之上的雙堤井限定結(jié)構(gòu)，雙堤井限定結(jié)構(gòu)包括第一層絕緣材料以及位于其上的第二層絕緣材料，第二層絕緣材料具有比第一層絕緣材料低的浸潤性；布置于第一井內(nèi)的第一層有機半導電材料；以及布置于第一層之上和第二井內(nèi)的第二層有機半導電材料；其中第一井和第ニ井的剖面是不同的并且第一和第二井中的一個且只有ー個具有直線剖面。電子器件能夠是有機薄膜晶體管并且電子基板的電路元件包含源電極和漏電極，在該源電極和漏電極之上布置了具有限定于源電極和漏電極之間的溝道區(qū)的雙堤結(jié)構(gòu)。


本發(fā)明現(xiàn)在將通過實例(僅為示例)的方式參照所附的示意圖來描述，在附圖中圖I示出了本發(fā)明的一種示例性的示意方法內(nèi)堤材料在外堤的固化階段之后被圖形化，以便確保氧化銦錫(ITO)陽極保持為不暴露的；圖2示出了常規(guī)的單堤基板在被制成器件時的截面；陰極可以或者與在堤(頂部)上的空穴注入層(HIL)直接接觸，在堤(底部)上具有很薄的器件疊層，或者在插塞點處點接觸。所有這些導致在電極之間的或者漏電通路或者短路；圖3a和3b示出了圖2的器件的結(jié)果。對于完全印刷的器件的JV曲線(圖3a)(短劃線)顯示出了高漏電(在反向驅(qū)動時(例如，在-4V)以及在開啟之前(例如，在IV)的高電流)。以旋涂的夾層(IL)和電致發(fā)光層(EL)(點線)，漏電是更加低的，因為HIL完全由在上面的旋涂膜所覆蓋。效率曲線(圖3b)反映了這種情形完全印刷的情形(連續(xù)線)顯示出了更加低的效率；圖4a和4b示出了在具有單插塞點的雙堤布局(圖4a)與具有雙插塞點的雙堤布局(圖4b)之間的比較；圖5不出了具有雙摘塞點的雙堤布局的放大不意圖；圖6a和6b分別示出了對于薄的內(nèi)堤和厚的內(nèi)堤器件的隧穿AFM (TUNA)電流描 id I current trace)；圖7示出了使用雙堤基板生產(chǎn)的OLED器件的器件結(jié)果?；蛘邌尾迦c(外堤)被用于所有層或者具有不同插塞點的新方法用于HIL (內(nèi)堤)和夾層/發(fā)光聚合物(IL/LEP)(外堤)。單插塞點器件的曲線示出了因單插塞點所致的高的正向和反向漏電流(點線)。一種降低單插塞點的漏電的可替換方法是使用具有較高電阻率的HIL來降低漏電流，雖然這確實有用(短劃線)，但是泄漏仍然存在。相反，不同插塞點的器件(連續(xù)線和點劃線)示出了更低的泄漏(注意對數(shù)級一在反相偏壓下低2或3個數(shù)量級大小)。這表明雙堤獨自沒有減少泄漏一正是使用了不同插塞點的方法(進而由雙堤確保使得允許)生產(chǎn)低泄漏的器件。
更有效地制作本發(fā)明的雙堤的、雙插塞點的結(jié)構(gòu)及方法的ー個重要方面在于在陽極材料(例如，氧化銦錫ー ΙΤ0)、內(nèi)堤和外堤上產(chǎn)生用于相關(guān)流體的適當?shù)牧黧w接觸角(適當?shù)谋砻婺?。例如，空穴注入層(HIL)必須浸潤基板(例如，ΙΤ0)，但不浸潤內(nèi)堤，以便由內(nèi)堤所容納，但是IL必須浸潤內(nèi)堤，但不浸潤外堤，以便填充至外堤，但由外堤所容納。這已經(jīng)通過為這兩個堤選擇材料以及在用來圖形化它們的エ藝序列中實現(xiàn)了。用于內(nèi)堤的材料(第一絕緣層)由環(huán)氧基負性色調(diào)光致抗蝕劑形成，因為它與所使用的HIL具有高接觸角，但是與IL具有低接觸角。雙外堤(第二絕緣層)系統(tǒng)迄今為止已被證明是成功的一市場上可購得的具有氟化添加劑(后混合)的負性色調(diào)光致抗蝕劑以及氟化的正性堤材料(在該正性堤材料中在堤形成期間向聚合物添加氟化物質(zhì)(預混合))，因為這兩種都會與IL和LEP油墨產(chǎn)生高接觸角。在雙堤的處理過程中的關(guān)鍵問題在于在ITO上與HIL保持很低的接觸角，以及在于對于HIL對環(huán)氧基負性色調(diào)光致抗蝕劑保持高的接觸角，但是對于IL則保持低的。為了達到上述要求，新エ藝已經(jīng)被研發(fā)出來，由此內(nèi)堤的圖形化是最后的步驟(參見圖I)。上述圖形化處理具有下列優(yōu)點。通過圖形化在平坦的/固化的內(nèi)堤材料之上的外堤，ITO (陽極)在外堤的固化階段期間保持為非暴露。因為固化階段能夠?qū)е翴TO的污染并且致使它不為流體所浸潤，并且上一方法所圖形化的內(nèi)部像素能夠使ITO保持為很干凈。ITO浸潤是噴墨處理的問題，并且使ITO保持親水性的能力典型地需要沖洗處理或者在其它的堤系統(tǒng)中暴露于紫外臭氧下。ITO的處理也會影響在它們周圍的疏水性堤并且使得它們具有更低的疏水性并因此較不適合作為外堤。
通過使用干法蝕刻(例如，反應離子蝕刻(RIE)或氧等離子體蝕刻來圖形化預先固化的內(nèi)堤，在外堤圖形化和固化完成之后，ITO在數(shù)天內(nèi)都會很濕潤。這是因為ITO暴露于氧等離子體下致使它為典型的HIL流體所浸潤，并且由于外堤已經(jīng)過完全處理，因而能夠顯著地減少或消除潛在的氟化物質(zhì)和氫-碳污染。除了使用本發(fā)明的原理來使ITO保持干凈和濕潤之外，在使內(nèi)堤保持對HIL的疏水性方面已經(jīng)做出了相當多的改進。這已經(jīng)通過顯影(即，濕法蝕刻)而不是使用干法蝕刻(RIE圖形化)實現(xiàn)了。通過減少交叉污染ー較低的氟化物質(zhì)含量和沖洗、過顯影及預烘焙和沖洗等，在使該層保持對IL的浸潤性方面已經(jīng)獲得了成功。在單插塞的布局中，隧穿AFM的圖像清楚地顯示出在內(nèi)堤之上從陽極通過HIL的顯著泄漏，該顯著泄漏在雙插塞的情形中不存在。圖6a示出了具有薄的內(nèi)堤(垂直厚度在200nm以下)的器件的隧穿AFT電流描記。該描記顯示出對于雙插塞情形在陽極與內(nèi)堤之間的界面上沒有泄漏通路。另ー方面，圖6b示出了較厚的內(nèi)堤材料(垂直厚度在200nm以 上)的隧穿AFM電流描記，突出顯示了在陽極與內(nèi)堤之間的泄漏通路。在屬于權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜鍪纠苑椒ê推骷M行眾多修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于制造包含雙堤井限定結(jié)構(gòu)的電子器件的方法，所述方法包括 (a)提供電子基板； (b)在所述基板上沉積第一絕緣材料以形成第一絕緣層； (c)在所述第一絕緣層上沉積第二絕緣材料以形成第二絕緣層； (d)去除所述第二絕緣層的一部分以暴露所述第一絕緣層的一部分并形成第二井限定堤; Ce)在所述第二絕緣層上和在所暴露的第一絕緣層的一部分上沉積抗蝕劑； Cf)去除所述第一絕緣層中沒有被所述抗蝕劑覆蓋的部分，以暴露所述電子基板的一部分并在所述第二井限定堤內(nèi)形成第一井限定堤；以及 (g)去除所述抗蝕劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一井限定堤是在作為外堤的所述第二井限定堤之內(nèi)的內(nèi)堤。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中所述第二絕緣材料具有比所述第一絕緣材料更低的浸潤性。
4.根據(jù)以上任ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一絕緣層由環(huán)氧基負性光致抗蝕劑形成。
5.根據(jù)以上任ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二絕緣層或者由具有氟化添加劑的負性光致抗蝕劑或者由氟化的正性光致抗蝕劑形成。
6.根據(jù)以上任ー權(quán)利要求所述的方法，還包括將第一有機半導電材料的溶液沉積于所述第一井中的步驟，以及將第二有機半導電材料的溶液沉積于所述第一有機半導電材料之上并沉積于所述第二井中的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一和第二有機半導電材料的沉積導致用于所述第一和第二有機半導電材料的兩種不同的插塞點。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述第一有機半導電材料是空穴注入層(HIL)0
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中的任ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二有機半導電材料選自夾層(IL)和發(fā)光聚合物(LEP)。
10.根據(jù)以上任ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述去除所述第一絕緣層中沒有被所述抗蝕劑覆蓋的部分的步驟(f)使用濕法蝕刻或干法蝕刻，優(yōu)選地使用O2等離子體處理來實施。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述去除所述第一絕緣層中沒有被所述抗蝕劑覆蓋的部分的步驟(f)使用濕法蝕刻來實施。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中步驟(f)暴露所述電子基板的表面，使得它干凈和未水。
13.根據(jù)以上任ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二絕緣層具有80°或更大的接觸角。
14.根據(jù)以上任ー權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一絕緣層具有100°或更大的接觸角。
15.一種電子器件，可通過以上任ー權(quán)利要求所限定的方法獲得。
16.一種電子器件，包括包含電路元件的電子基板；布置于所述電子基板之上的雙堤井限定結(jié)構(gòu)，所述雙堤井限定結(jié)構(gòu)包括限定第一井的第一層絕緣材料以及覆于所述第一層之上并限定第二井的第二層絕緣材料，所述第二層絕緣材料具有比所述第一層絕緣材料低的浸潤性；布置于所述第一井內(nèi)的第一層有機半導電材料；以及布置于所述第一層之上且在所述第二井內(nèi)的第二層有機半導電材料，其中所述第一井的堤對包含空穴注入層的溶液是疏水性的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電子器件，其中所述第一和第二井具有不同的剖面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的電子器件，具有用于所述第一和第二層有機半導電材料的不同的插塞點。
19.根據(jù)權(quán)利要求16到18中的任ー權(quán)利要求所述的電子器件，其中所述第一和/或第ニ絕緣材料是在權(quán)利要求3到5、13和14中的任ー權(quán)利要求所限定的材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求16到19中的任ー權(quán)利要求所述的電子器件，其中所述第一和/或第ニ半導電材料是在權(quán)利要求8或9中限定的材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求16到20中的任ー權(quán)利要求所述的電子器件，其中所述電子器件是有機薄膜晶體管，并且所述電子基板的所述電路元件包括源電極和漏電極，在所述源電極和漏電極之上布置有所述雙堤結(jié)構(gòu)，溝道區(qū)被限定于所述源電極和漏電極之間。
22.根據(jù)權(quán)利要求16到20中的任ー權(quán)利要求所述的電子器件，其中所述電子器件是有機發(fā)光器件，并且所述電子基板的所述電路元件包括所述有機發(fā)光器件的下電極。
全文摘要
一種用于制作包含雙堤井限定結(jié)構(gòu)的電子器件的方法，該方法包括提供電子基板；在基板上沉積第一絕緣材料以形成第一絕緣層；在第一絕緣層上沉積第二絕緣材料以形成第二絕緣層；去除第二絕緣層的一部分以使第一絕緣層的一部分露出以及形成第二井限定堤；在第二絕緣層上以及在所露出的第一絕緣層的一部分上沉積抗蝕劑；去除第一絕緣層中沒有抗蝕劑覆蓋的部分，以使電子基板的一部分露出以及在第二井限定堤之內(nèi)形成第一井限定堤；以及去除抗蝕劑。該方法能夠提供具有降低的漏電流的器件。
文檔編號H01L27/32GK102652360SQ201080055966
公開日2012年8月29日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者A·麥克康奈爾, D·福賽西, G·威廉斯, I·格里齊, M·克蘭科肖, M·道林, S·戈達德 申請人:劍橋顯示技術(shù)有限公司