制造多层半导体组件的方法及由该方法制造的半导体组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制造多层半导体组件的方法，该方法包含步骤：提供载体；通过 溶液印刷用于形成第一装置层的第一材料溶液而在该载体上提供第一装置层；及通过在该 第一装置层上溶液印刷第二材料溶液而提供第二装置层，该第二材料溶液包含溶于溶剂中 的第二装置层材料。本发明进一步涉及一种使用此方法制造的多层半导体组件。
【背景技术】
[0002] 传统有机多层装置，诸如，有机光伏（0PV)装置，例如，有机发光二极管（0LED)装 置，由不同材料层的层堆叠体所组成。一种普遍技术存在于应用一个或多个小分子层。各 个层具有特别功能，诸如，空穴传输层、电子传输层，或发光层。在用于0LED/0PV装置的多 层堆叠体中沉积小分子层的传统方法是在高度真空的蒸镀工具中蒸镀每一层。如所了解， 使用真空使得制造方法系耗时且耗成本，及难处理。
[0003] 上述蒸镀每一层的方法的可能有利的替代方式将为由溶液印刷而印刷一多层堆 叠体。用于制造半导体组件的溶液印刷方法典型上由诸如喷射打印或狭缝染色涂覆的正规 印刷方法所组成，有时以诸如产生具有所需精确性及复杂性的所需半导体图案的增加技术 支持。此印刷方法能印刷溶于溶剂中的所需半导体材料，且能一层层地印刷此类材料。此方 法还可用于印刷有机半导体材料，例如，用于产生有机装置，诸如，光伏（0PV)装置，例如， 有机发光二极管（0LED)装置。
[0004] 诸如上述印刷方法的由溶液多层沉积小分子层的已知问题是当一层沉积于另一 层上时，底下层的部份或大部份的材料会溶解于用于该经沉积的层的溶剂中。这使得由溶 液进行多层加工极为困难。
[0005] 解决此问题的一种方法是使用溶于不同（正交）溶剂的小分子，使得第二溶液不 会溶解第一层。但是，形成的小分子对于其在0LED或0PV堆叠体中的目的未必是最佳的， 且其对于此问题是材料依赖的方案，而非一般方案。
[0006] 另一可能解决方式是对底下层进行处理步骤，以使它们不再溶解的方式在沉积 后处理底下层的小分子。此处理可存在于（此材料本身或主体基质）的退火（通常于约 180°C)或低级聚合反应或交联。但是，在高温下退火在使用塑料基板时系不可能，且用于 交联的试剂会使此类装置受损，例如，造成0LED差的寿命。
[0007] 另一可能是使用诸如乙二醇的材料的液体缓冲层。此缓冲物被沉积在第一有机层 上。然后，第二有机层沉积在此缓冲物的顶部上，且此液体缓冲物在干燥时经由沉积的顶层 缓慢蒸发。这避免下有机层与沉积层的溶剂相互混合。但是，此方法仅显示对于极小样品 (数cm 2)起作用，且极受材料的湿润或表面能量而定。
[0008] 另一替代方案是使用极高分子量的材料，该极高分子量的材料在第二有机层由溶 液沉积于其顶部上时会花费长时间溶解。但是，难以溶液处理高分子量材料，且因此，难以 精确地实施。再者，这是限制设计者选择材料的另一替代方案。高分子量材料未必是可考 虑的用于半导体装置设计的最佳选择。例如，对于0LED，此类材料对于发光层并非所需要 的，因为聚合物主体材料通常具有三线态能量，其低到足以从蓝磷光体传回到聚合物主体， 造成次于最佳的性能。
[0009] 多层半导体组件的两个半体的叠层是用于制造多层的另一"干式"'技术。但是， 两个层的粘结及排除任何缺陷在此是重要的，增加缺陷机会且因此减少此方法的产率。再 者，若此技术欲在装置内使用多次，还将会涉及使用许多载体箔材。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是减轻现有技术的上述问题，及提供一种用于多层半导体装置的制 造方法，其可快速实施，在最佳成本下具有高产率，其中，在制造期间溶解各层的问题被解 决至可行程度。
[0011] 本发明的上述目的被达成，其中，提供一种制造多层半导体组件的方法，该方法包 含步骤：提供载体；通过溶液印刷用于形成第一装置层的第一材料溶液而在该载体上提供 第一装置层；及通过在该第一装置层上溶液印刷第二材料溶液而提供第二装置层，该第二 材料溶液包含溶于溶剂中的第二装置层材料；其中，该方法包含在提供该第二装置层之前 提供用于配置在该第一装置层与该第二装置层之间的障壁中间层的步骤，该障壁中间层包 含不溶于该溶剂的中间层材料，且该障壁中间层被配置以使该第一装置层与该第二装置层 之间能进行电交互作用。
[0012] 本发明基于提供如上定义的障壁中间层可以相对较快方式进行，同时还能通过溶 液印刷步骤实施第二装置层的涂敷的认识。虽然主要功能是在制造此装置期间避免来自第 二层的溶剂损及第一层，障壁中间层是另外的装置层，该另外的装置层一旦被制造则维持 存在于此装置中，且因此，此另外的装置层的性质及物理行为很重要。在第一装置层与第二 装置层之间的障壁中间层避免第二装置层的溶剂到达第一装置层（或至少使到达第一装 置层的溶剂的使用量为最小）。因此，第一装置层会保持完整，且在涂敷第二装置层时不会 受损。障壁中间层的中间层材料及障壁中间层的其它性质为使得障壁中间层能在第一装置 层与第二装置层间进行电交互作用。此电交互作用对于使利用本发明制造方法提供的多层 半导体组件能如所需地实施是必要的。特别地且举例而言，如上定义的障壁中间层可被涂 敷于有机发光二极管（0LED)的空穴传输层（HTL)与发光层（EML)之间，其中，障壁中间层 需被配置使得空穴能从HTL迀移至EML。但是，本发明不受限于其在0LED中的应用，而是还 可应用于可使用溶液印刷方法制造的其它多层半导体组件。其实例为有机光伏组件（0PV)、 有机场效应晶体管（0FET)，及其它有机半导体组件。
[0013] 依据本发明的实施例，提供障壁中间层包含原子层沉积步骤，其用于在第一装置 层上形成障壁中间层。已发现原子层沉积是在本发明的方法中提供用于使障壁中间层涂敷 于第一装置层上的适合方法。较佳地，欲被实施的原子层沉积步骤是快速原子层沉积方法。 快速原子层沉积是一种通过相对移动基板或载体，其后通过一种或多种前体或反应器气体 源，用于以快速且有效率的方式实施原子层沉积方法的方法。快速原子层沉积的技术是由 本发明的发明人发展出的，且例如被描述于W0 2010/024671中。在快速原子层沉积技术 (快速ALD)中，有时称为空间ALD，前体被同时且连续地但于不同半反应区掺入。基板在半 反应发生的这些区域间移动。
[0014] 如上所述的快速原子层沉积方法与用于提供第一装置层及第二装置层的溶液印 刷方法结合提供一种制造根据本发明的多层半导体组件的极有效率且快速的方式。由于第 一装置层与第二装置层之间的障壁中间层，来自第二装置层的溶剂在制造期间不会损及第 一装置层，因为第一装置层在制造期间被障壁中间层覆盖。使用此用于提供障壁中间层的 快速原子层沉积方法能提供具有所需厚度的障壁中间层：此层的厚度可在快速原子层沉积 方法期间精确地预先确定。这保证了提供的障壁中间层满足在第一装置层与第二装置层之 间能进行有效的电交互作用，同时对来自第二装置层的溶剂提供有效障壁以便保护第一装 置层的所需要求。如所了解，本发明不限于使用原子层沉积来涂覆障壁中间层。取决于障 壁中间层及第一装置层与第二装置层的材料组成，及障壁中间层的所要求或所需的厚度， 其它适合方法可被使用。
[0015] 依据本发明的另一实施例，提供的障壁中间层具有取决于中间层材料的厚度，用 以有效地避免溶剂到达第一装置层，及用以实现第一装置层与第二装置层之间的电交互作 用。取决于选作为用于障壁中间层的中间层材料的特定材料，此层的厚度是决定障壁中间 层能提供电交互作用的程度且同时避免溶剂经由障壁层渗透的重要参数。如下将进一步说 明，太薄的障壁层会包含诸如破裂或孔