專利名稱：有機半導(dǎo)體的層壓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備薄膜電子器件的方法，其中所述器件的半導(dǎo)體部分是由施主基體通過層壓沉積在受主基體上。施主或基體可以包括器件的其它元件，比如導(dǎo)體或電介質(zhì)。這種干層壓方法可用于在柔性聚合物基體上制備器件，比如晶體管或發(fā)光器件，這種基體要求低溫制備方法。
背景技術(shù)：
目前，大多數(shù)有源電子產(chǎn)品采用在晶體或其它硬質(zhì)表面上的硅集成線路(IC)技術(shù)來制備。近年來，已經(jīng)涌現(xiàn)了比硅IC方法成本低的途徑?？梢圆捎玫统杀镜娜嵝运芰献鳛榛w通過低溫工藝制備薄膜晶體管。將柔性基體和低成本的連續(xù)打印方法結(jié)合起來，會允許制備IC硅技術(shù)不能勝任的低成本或者大型應(yīng)用。會從低成本柔性電子器件中受益的產(chǎn)品例如可自由使用的標(biāo)簽、傳感器或柔性顯示器。使用聚合物基體表明薄膜晶體管制備工藝應(yīng)該在低溫下操作。另外，理想情況是晶體管制備工藝在環(huán)境壓力下運行，從而可以處理大面積的聚合物基體而無需引入到真空室里。
日本專利2002236286公開了用作層絕緣膜的有色有機薄膜，該薄膜是層壓的。美國專利6197663公開了通過將兩個基體層壓在一起形成的薄膜晶體管。在層壓過程中，互聯(lián)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了轉(zhuǎn)印。有機半導(dǎo)體沒有轉(zhuǎn)印。相反，本發(fā)明描述了一種方法，其中薄膜器件的半導(dǎo)體通過本文定義的層壓轉(zhuǎn)印到基體上。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種方法，包括a)在施主基體上沉積有機半導(dǎo)體；b)將施主基體上的有機半導(dǎo)體和受主基體層壓在一起；和c)去除施主基體。
本發(fā)明還包括其中受主基體是柔性聚合物的上述方法。
本發(fā)明還描述了包括層壓在受主基體上的半導(dǎo)體的電子器件。
本發(fā)明還描述了包括層壓在受主基體的半導(dǎo)體的電子器件，其中所述電子器件是晶體管。
本發(fā)明還包括其中基體是柔性聚合物的上述晶體管。
附圖簡述

圖1示出了沉積在施主片上的有機聚合物半導(dǎo)體。
圖2描述了其方位便于和含有晶體管元件的基體層壓到一起的施主片。
圖3描述了在基體上層壓的有機聚合物半導(dǎo)體的顯微照片。
圖4給出了具有層壓的有機半導(dǎo)體α，α’-雙-4-(正己基)苯基并噻吩(bitiophene)(6PTTP6)的晶體管的晶體管特性。
圖5給出了具有層壓的有機聚合物半導(dǎo)體聚噻吩的晶體管的晶體管特性。
圖6是層壓并五苯和蒸鍍并五苯的晶體管特性的比較結(jié)果。
圖7進一步比較了層壓并五苯和蒸鍍并五苯的晶體管特性。
發(fā)明詳述本文所述的薄膜場效應(yīng)晶體管有源極和漏極之間的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。源極、漏極和半導(dǎo)體通過電介質(zhì)層從第三、柵極實現(xiàn)電絕緣。人們已經(jīng)開發(fā)了為數(shù)眾多的低溫印刷方法用以將導(dǎo)電電極施加到聚合物基體上。這些方法包括平版印刷術(shù)、激光印刷、顯微接觸印刷和噴墨打印。本發(fā)明的目標(biāo)是提供在制備薄膜晶體管的過程中沉積半導(dǎo)體的低溫環(huán)境壓力方法。
在本發(fā)明中，可以將有機半導(dǎo)體，比如并五苯、α，α’-雙-4-(正己基)苯基并噻吩或者聚噻吩沉積到柔性施主基體上。受主基體是半導(dǎo)體在和所需受主基體層壓之前首先沉積到其上的材料。受主基體通常用電子器件的其它元件，比如場效應(yīng)晶體管的源極和漏極進行了圖案化。沉積可以通過蒸鍍、旋轉(zhuǎn)鑄造(spin casting)或者滴鑄(drop casting)實現(xiàn)?？梢栽谡婵帐抑袑雽?dǎo)體蒸鍍到施主基體上。旋轉(zhuǎn)鑄造或滴鑄涉及將半導(dǎo)體溶解在溶劑中、將所得溶液施加到施主基體上、以及蒸鍍?nèi)軇?，從而在施主基體上留下半導(dǎo)體薄膜。施主基體可以是Teflon、Mylar、Kapton或類似材料的片。有些施主基體可以包括另外的中間層，便于半導(dǎo)體薄膜的形成或釋放，或者改善受主基體的共形覆蓋率。
在半導(dǎo)體沉積到施主基體上以后，將施主基體相對于柔性聚合物基體進行放置，其中半導(dǎo)體沉積物位于柔性聚合物基體和轉(zhuǎn)印基體之間。在此，受主基體可以已經(jīng)用該薄膜晶體管的其它元件進行了圖案化。有兩種排列方式特別方便。在第一種排列方式中，柵極可以直接沉積在柔性聚合物基體上，然后覆蓋上電介質(zhì)層。然后將有機聚合物半導(dǎo)體層壓在電介質(zhì)上。層壓，意味著在施主基體上沉積的可轉(zhuǎn)印材料層在所需溫度下壓制到受主基體上，使該可轉(zhuǎn)印材料粘附到該受主基體上。施主基體在和受主基體相接觸的平面內(nèi)不發(fā)生移動。最后，在半導(dǎo)體層上沉積源極和漏極。或者，源極和漏極可以直接沉積在施主基體上。然后，將半導(dǎo)體層壓到源極和漏極上。然后，將電介質(zhì)層沉積在半導(dǎo)體上，將柵極沉積到電介質(zhì)上。
和直接沉積到基體上相比，通過層壓沉積半導(dǎo)體具有許多優(yōu)點。在溶液沉積的情況下，將溶劑施加到施主片上，首先解決了晶體管不同層之間的所有化學(xué)相容性問題，因為到半導(dǎo)體準(zhǔn)備好進行層壓的時候，所有溶劑已經(jīng)蒸發(fā)了。這種技術(shù)也可以用來制備較小尺寸的施主片，該施主片可以進行劃分來覆蓋大面積的電子面板。當(dāng)半導(dǎo)體需要在真空室中蒸鍍時，層壓的后一個特征會很重要真空室的尺寸并不限制電子面板的尺寸。大面積的旋轉(zhuǎn)鑄造也會很有希望，而層壓又去除了施主尺寸和正構(gòu)建的電子線路尺寸之間的相互關(guān)系。還可以具有能夠比基體承受的溫度高的施主片，因此半導(dǎo)體層壓方法為需要高溫退火，比如無定形Si，的材料提供了用于柔性電子器件的機會。最后，制備施主片的中間步驟允許在和最終器件不同的設(shè)備中以及不同的時間制備半導(dǎo)體，如果溶劑或真空室有和半導(dǎo)體組裝設(shè)備不同的要求，這可能成為一個特征。
實施例實施例1本實施例描述了如何通過用有機半導(dǎo)體溶液的液滴涂覆施主來層壓半導(dǎo)體。
將Teflon紙片11放置在套箱內(nèi)的120℃熱板上。在Teflon上滴上數(shù)滴α，α’-雙-4-(正己基)苯基并噻吩(6PTTP6)半導(dǎo)體的氯仿溶液。液滴在熱板上干燥數(shù)分鐘，得到邊緣較厚的環(huán)形半導(dǎo)體圖案，其中邊緣是大多數(shù)溶液聚集的地方。在大約5分鐘后，從熱板上去除施主，在室溫下保持30分鐘。6PTTP6液滴不均勻干燥，得到圖1所示的環(huán)形圖案10。然后，將施主片11在層壓機中壓制到具有柵電極15、電介質(zhì)12和源極13/漏極14對的圖案的Si晶片上。層壓機壓頭(未示出)由兩塊鐵板構(gòu)成，將鐵板加熱到85℃，用1-10千磅的力壓到一起。圖2示出了施主基體和干燥的半導(dǎo)體相對于晶體管電極元件的方位。然后剝離施主。半導(dǎo)體被保留在Si晶片上，由此完成晶體管的制備。圖3示出了采用“層壓半導(dǎo)體”制備的器件的微觀照片。
刮去晶體管周圍的區(qū)域以降低漏泄。該器件的試樣電流-電壓特性示于表4，其中柵電壓從0掃描到-60V。所得遷移率約為10-7cm2/Vs。
實施例2本實施例描述了通過將半導(dǎo)體旋涂到施主片上層壓半導(dǎo)體。將溶解在甲苯中的聚噻吩(Aldrich)樣品旋涂在Mylar/Elvax/Cronar/Latex施主上。該涂覆過程在室溫、1000rpm速率下在套箱中進行1分鐘。然后，將涂覆的施主層壓到Si基柵極/電介質(zhì)/源極-漏極結(jié)構(gòu)上，通過半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)印完成晶體管的制備。層壓在2klb壓力、85℃下進行。在層壓過程中，只有半導(dǎo)體從施主片轉(zhuǎn)印到Si基片上。所得晶體管的遷移率高達(dá)10-3cm2/Vs。電流電壓特性如圖5所示。
實施例3本實施例是層壓半導(dǎo)體的例子，其中半導(dǎo)體施主通過蒸鍍制備。將Mylar/Elvax/Latex施主片置于熱蒸鍍器中。在10-7托壓力下以～0.02nm/s的速率蒸鍍并五苯。為了對照，將含有柵極/電介質(zhì)/源極-漏極結(jié)構(gòu)的Si基片和施主片放置在一起。在室溫下沉積大約1200nm的并五苯。將施主片在85℃和2klb下層壓到和對照試樣相同的Si基片上。并五苯轉(zhuǎn)印到基片上，但電介質(zhì)(乳膠)沒有。層壓的并五苯和蒸鍍的并五苯的比較結(jié)果如圖6所示。和蒸鍍相比，層壓的遷移率下降。閾值電壓增加，但晶體管的開/關(guān)比保持不變或者增加，如圖7所示。在圖7中，蒸鍍的并五苯是上面的曲線。開/關(guān)電流比是2×103。圖7中下面的曲線是層壓的并五苯。開/關(guān)比是105。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括a)在施主基體上沉積有機半導(dǎo)體；b)將所述施主基體上的所述有機半導(dǎo)體和受主基體層壓在一起；和c)去除施主基體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述受主基體是柔性聚合物。
3.一種電子器件，包括層壓在受主基體上的有機半導(dǎo)體。
4.權(quán)利要求3的電子器件，其中所述器件是晶體管。
5.權(quán)利要求3或4的電子器件，其中所述受主基體是柔性聚合物。
全文摘要
對于在柔性聚合物基體上制備晶體管而言，理想的方法是低溫、環(huán)境壓力方法。半導(dǎo)體層壓正是這種方法。在施主基體上沉積半導(dǎo)體。施主放置在受主基體上方，該受主基體可以用其它晶體管元件進行圖案化。通過層壓將半導(dǎo)體從施主轉(zhuǎn)印到受主上。
文檔編號H01L51/05GK1826702SQ200480021129
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者I·馬拉約維奇 申請人:納幕爾杜邦公司