专利名称：有机半导体的层压的制作方法
技术领域：
本发明涉及制备薄膜电子器件的方法，其中所述器件的半导体部分是由施主基体通过层压沉积在受主基体上。施主或基体可以包括器件的其它元件，比如导体或电介质。这种干层压方法可用于在柔性聚合物基体上制备器件，比如晶体管或发光器件，这种基体要求低温制备方法。
背景技术：
目前，大多数有源电子产品采用在晶体或其它硬质表面上的硅集成线路(IC)技术来制备。近年来，已经涌现了比硅IC方法成本低的途径。可以采用低成本的柔性塑料作为基体通过低温工艺制备薄膜晶体管。将柔性基体和低成本的连续打印方法结合起来，会允许制备IC硅技术不能胜任的低成本或者大型应用。会从低成本柔性电子器件中受益的产品例如可自由使用的标签、传感器或柔性显示器。使用聚合物基体表明薄膜晶体管制备工艺应该在低温下操作。另外，理想情况是晶体管制备工艺在环境压力下运行，从而可以处理大面积的聚合物基体而无需引入到真空室里。
日本专利2002236286公开了用作层绝缘膜的有色有机薄膜，该薄膜是层压的。美国专利6197663公开了通过将两个基体层压在一起形成的薄膜晶体管。在层压过程中，互联结构实现了转印。有机半导体没有转印。相反，本发明描述了一种方法，其中薄膜器件的半导体通过本文定义的层压转印到基体上。
发明概述本发明涉及一种方法，包括a)在施主基体上沉积有机半导体；b)将施主基体上的有机半导体和受主基体层压在一起；和c)去除施主基体。
本发明还包括其中受主基体是柔性聚合物的上述方法。
本发明还描述了包括层压在受主基体上的半导体的电子器件。
本发明还描述了包括层压在受主基体的半导体的电子器件，其中所述电子器件是晶体管。
本发明还包括其中基体是柔性聚合物的上述晶体管。
附图简述
图1示出了沉积在施主片上的有机聚合物半导体。
图2描述了其方位便于和含有晶体管元件的基体层压到一起的施主片。
图3描述了在基体上层压的有机聚合物半导体的显微照片。
图4给出了具有层压的有机半导体α，α’-双-4-(正己基)苯基并噻吩(bitiophene)(6PTTP6)的晶体管的晶体管特性。
图5给出了具有层压的有机聚合物半导体聚噻吩的晶体管的晶体管特性。
图6是层压并五苯和蒸镀并五苯的晶体管特性的比较结果。
图7进一步比较了层压并五苯和蒸镀并五苯的晶体管特性。
发明详述本文所述的薄膜场效应晶体管有源极和漏极之间的半导体材料构成。源极、漏极和半导体通过电介质层从第三、栅极实现电绝缘。人们已经开发了为数众多的低温印刷方法用以将导电电极施加到聚合物基体上。这些方法包括平版印刷术、激光印刷、显微接触印刷和喷墨打印。本发明的目标是提供在制备薄膜晶体管的过程中沉积半导体的低温环境压力方法。
在本发明中，可以将有机半导体，比如并五苯、α，α’-双-4-(正己基)苯基并噻吩或者聚噻吩沉积到柔性施主基体上。受主基体是半导体在和所需受主基体层压之前首先沉积到其上的材料。受主基体通常用电子器件的其它元件，比如场效应晶体管的源极和漏极进行了图案化。沉积可以通过蒸镀、旋转铸造(spin casting)或者滴铸(drop casting)实现。可以在真空室中将半导体蒸镀到施主基体上。旋转铸造或滴铸涉及将半导体溶解在溶剂中、将所得溶液施加到施主基体上、以及蒸镀溶剂，从而在施主基体上留下半导体薄膜。施主基体可以是Teflon、Mylar、Kapton或类似材料的片。有些施主基体可以包括另外的中间层，便于半导体薄膜的形成或释放，或者改善受主基体的共形覆盖率。
在半导体沉积到施主基体上以后，将施主基体相对于柔性聚合物基体进行放置，其中半导体沉积物位于柔性聚合物基体和转印基体之间。在此，受主基体可以已经用该薄膜晶体管的其它元件进行了图案化。有两种排列方式特别方便。在第一种排列方式中，栅极可以直接沉积在柔性聚合物基体上，然后覆盖上电介质层。然后将有机聚合物半导体层压在电介质上。层压，意味着在施主基体上沉积的可转印材料层在所需温度下压制到受主基体上，使该可转印材料粘附到该受主基体上。施主基体在和受主基体相接触的平面内不发生移动。最后，在半导体层上沉积源极和漏极。或者，源极和漏极可以直接沉积在施主基体上。然后，将半导体层压到源极和漏极上。然后，将电介质层沉积在半导体上，将栅极沉积到电介质上。
和直接沉积到基体上相比，通过层压沉积半导体具有许多优点。在溶液沉积的情况下，将溶剂施加到施主片上，首先解决了晶体管不同层之间的所有化学相容性问题，因为到半导体准备好进行层压的时候，所有溶剂已经蒸发了。这种技术也可以用来制备较小尺寸的施主片，该施主片可以进行划分来覆盖大面积的电子面板。当半导体需要在真空室中蒸镀时，层压的后一个特征会很重要真空室的尺寸并不限制电子面板的尺寸。大面积的旋转铸造也会很有希望，而层压又去除了施主尺寸和正构建的电子线路尺寸之间的相互关系。还可以具有能够比基体承受的温度高的施主片，因此半导体层压方法为需要高温退火，比如无定形Si，的材料提供了用于柔性电子器件的机会。最后，制备施主片的中间步骤允许在和最终器件不同的设备中以及不同的时间制备半导体，如果溶剂或真空室有和半导体组装设备不同的要求，这可能成为一个特征。
实施例实施例1本实施例描述了如何通过用有机半导体溶液的液滴涂覆施主来层压半导体。
将Teflon纸片11放置在套箱内的120℃热板上。在Teflon上滴上数滴α，α’-双-4-(正己基)苯基并噻吩(6PTTP6)半导体的氯仿溶液。液滴在热板上干燥数分钟，得到边缘较厚的环形半导体图案，其中边缘是大多数溶液聚集的地方。在大约5分钟后，从热板上去除施主，在室温下保持30分钟。6PTTP6液滴不均匀干燥，得到图1所示的环形图案10。然后，将施主片11在层压机中压制到具有栅电极15、电介质12和源极13/漏极14对的图案的Si晶片上。层压机压头(未示出)由两块铁板构成，将铁板加热到85℃，用1-10千磅的力压到一起。图2示出了施主基体和干燥的半导体相对于晶体管电极元件的方位。然后剥离施主。半导体被保留在Si晶片上，由此完成晶体管的制备。图3示出了采用“层压半导体”制备的器件的微观照片。
刮去晶体管周围的区域以降低漏泄。该器件的试样电流-电压特性示于表4，其中栅电压从0扫描到-60V。所得迁移率约为10-7cm2/Vs。
实施例2本实施例描述了通过将半导体旋涂到施主片上层压半导体。将溶解在甲苯中的聚噻吩(Aldrich)样品旋涂在Mylar/Elvax/Cronar/Latex施主上。该涂覆过程在室温、1000rpm速率下在套箱中进行1分钟。然后，将涂覆的施主层压到Si基栅极/电介质/源极-漏极结构上，通过半导体的转印完成晶体管的制备。层压在2klb压力、85℃下进行。在层压过程中，只有半导体从施主片转印到Si基片上。所得晶体管的迁移率高达10-3cm2/Vs。电流电压特性如图5所示。
实施例3本实施例是层压半导体的例子，其中半导体施主通过蒸镀制备。将Mylar/Elvax/Latex施主片置于热蒸镀器中。在10-7托压力下以～0.02nm/s的速率蒸镀并五苯。为了对照，将含有栅极/电介质/源极-漏极结构的Si基片和施主片放置在一起。在室温下沉积大约1200nm的并五苯。将施主片在85℃和2klb下层压到和对照试样相同的Si基片上。并五苯转印到基片上，但电介质(乳胶)没有。层压的并五苯和蒸镀的并五苯的比较结果如图6所示。和蒸镀相比，层压的迁移率下降。阈值电压增加，但晶体管的开/关比保持不变或者增加，如图7所示。在图7中，蒸镀的并五苯是上面的曲线。开/关电流比是2×103。图7中下面的曲线是层压的并五苯。开/关比是105。
权利要求
1.一种方法，包括a)在施主基体上沉积有机半导体；b)将所述施主基体上的所述有机半导体和受主基体层压在一起；和c)去除施主基体。
2.权利要求1的方法，其中所述受主基体是柔性聚合物。
3.一种电子器件，包括层压在受主基体上的有机半导体。
4.权利要求3的电子器件，其中所述器件是晶体管。
5.权利要求3或4的电子器件，其中所述受主基体是柔性聚合物。
全文摘要
对于在柔性聚合物基体上制备晶体管而言，理想的方法是低温、环境压力方法。半导体层压正是这种方法。在施主基体上沉积半导体。施主放置在受主基体上方，该受主基体可以用其它晶体管元件进行图案化。通过层压将半导体从施主转印到受主上。
文档编号H01L51/05GK1826702SQ200480021129
公开日2006年8月30日 申请日期2004年7月22日 优先权日2003年7月22日
发明者I·马拉约维奇 申请人:纳幕尔杜邦公司