形成溶液處理器件的方法
2023-10-09 21:04:19
專利名稱：形成溶液處理器件的方法
背景技術：
諸如集成電路、太陽能電池和/或電子顯示器之類的電子器件可以由一個或者多個電子器件，例如一個或者多個薄膜電晶體(TFT)構成。用於形成例如上述這些的電子器件的方法和/或材料可能變化，並且這些方法和/或材料的一種或者多種可能具有特定的缺陷。例如，這些方法和/或材料的使用可能是耗時的和/或是昂貴的，可能包括利用高溫處理，和/或不能製造出具有所需特性的器件。
附圖的簡要說明在說明書的結尾部分特別指出和清楚地要求了保護的主題。然而，當閱讀附圖時參考下面的具體描述，可以最好地理解要求保護的主題、操作機構和方法以及目標、特徵及其優點，其中
圖1是溶液處理器件的一個實施例的橫截面圖；圖2是溶液處理器件的一個實施例的平面圖；圖3是示出了形成溶液處理器件的方法的一個實施例的流程；以及圖4示出了溶液處理器件例如圖1和/或圖2所示的器件的實施例的一個或者多個特性。
具體描述在下述的具體描述中，列出了多個特定細節以提供對所要求保護主題的全面理解。然而，本領域技術人員將理解的是，可以不用這些特定的細節實施所要求保護的主題。在其它實例中，沒有具體描述公知的方法、程序、部件和/或電路，以便不混淆所要求保護的主題。
電子器件，例如半導體器件、顯示器件、納米技術器件、導電器件和/或電介質器件可以包括一個或者多個薄膜，其可以另外被稱作器件層，一個或者多個器件層可以包括一個或者多個材料層，例如稱做材料層。在本文中，術語薄膜指的是形成一定厚度的一種或者多種材料層，使得可以觀測到一種或者多種材料的表面特性，並且，例如這些特性可以不同於大塊材料的特性。一個或者多個器件層可以另外包括一個或者多個材料層，以及包括材料層的一種或者多種材料可以具有電和/或化學特性，例如導電性、化學界面特性、電荷流動和/或加工性能。可以另外構圖一個或者多個材料層，並且結合一個或者多個其它材料層，可以形成一個或者多個器件層，其中結合一個或者多個其它器件層可以形成一個或者多個電子器件，例如薄膜電晶體(TFT)、電容器、二極體、電阻器、光生伏特電池、絕緣體、導體、旋光器件等等。薄膜器件，例如尤其是TFT，可以應用於例如包括電致發光的顯示器件中和/或液晶顯示器(LCD)中。
至少作為電子器件的製造工藝的一部分，例如包括薄膜電晶體的薄膜器件，可以形成一個或者多個材料層至少作為一個或者多個器件層的一部分，例如通過形成介電層作為薄膜電晶體的一部分，其中介電層包括例如多個材料層。在該實施例中，作為製造工藝的至少一部分，可以藉助於一個或者多個形成工藝和/或藉助於一種或者多種材料，例如材料的組合，形成一個或者多個材料層。在一個特定的實施例中，藉助於一個或者多個工藝可以形成器件的至少一部分，例如薄膜器件，例如其中的至少一個工藝可以被稱作溶液處理工藝。在本文中使用的溶液處理工藝包括一個或者多個工藝，其中在至少一個實施例中可以另外被稱作液體前驅體的溶液，例如基本上是液體溶液，可以沉積在器件的一個或者多個表面上，例如藉助於一個或者多個沉積工藝沉積在襯底的一個或者多個表面上。至少可以通過一個或者多個工藝例如溶液處理工藝部分地形成的器件，例如包括TFT的電子器件可以被稱作溶液處理器件。在溶液處理工藝的一個實施例中，噴射機構，例如噴墨器件可以在表面上沉積和/或噴出一種或者多種材料，以便於主要形成材料層。另外，可以在溶液處理工藝的一個或者多個實施例中使用一種或者更多種旋塗工藝和/或一種或者更多種接觸印刷工藝，其中一個或者多個印刷器件能夠將材料例如液體材料印刷到表面上，但是這些只是幾個實例，要求保護的主題不局限於此。例如，可以在溶液處理工藝的一個或者多個實施例中使用一種或者更多種浸塗和/或噴塗工藝、一種或者更多種幕簾塗布、絲網印刷、化學浴槽沉積工藝和/或連續離子層吸收和反應工藝。另外，如這裡使用的噴射器件，例如包括噴墨器件的噴出器件可以包括能夠噴射材料例如墨水的機構，並可以例如機械地和/或電子地和/或響應電信號噴射例如液滴形式的材料，並可以能夠例如以可控的部分、以可控的方式和/或在可控的方向噴射材料。另外，噴射器件可以藉助於一個或者多個噴射方案運行，例如包括壓電噴射、熱噴射和/或彎曲拉緊噴射，但是，同樣地，要求保護的主題不局限於這些實例。
儘管要求保護的主題不局限於此，但是在一個特定實施例中，電子器件例如薄膜器件可以包括至少一個器件層，其中至少一個器件層包括兩層或者更多層材料，例如不同材料和/或具有不同特性的材料。在至少一個實施例中，器件的至少一部分例如可以是導電的和/或絕緣的，並且在至少一個實施例中，例如，至少一個材料層可以主要包括無機材料，並且至少一個材料層可以主要包括有機材料。當然，可理解的是，要求保護的主題不局限於材料是無機的和材料是有機的範圍中。例如，無機材料可以存在於有機材料上或者上方，反之亦然。同樣，在一些實施例中，至少部分根據特定實施例，還可以包括附加材料層。而且，如這裡所使用的導電，例如與導電器件層一起使用時，通常指的是至少部分地導電的能力，並可以包括導電的、半導電的和/或部分導電的結構，例如呈現一種或者多種介電特性的結構。
現在參考圖1，示出了在形成階段電子器件的一個實施例100的橫截面圖。這裡，實施例100包括襯底102，具有形成在其上的一個或者多個器件層104、106、108和/或110。在一個特定實施例中，器件層104可以包括溝道層；器件層106可以包括電極層，並例如還可以包括漏極和/或源極；器件層108可以包括介電層；以及器件層110可以包括柵極層，在該特定結構中，器件100可以被稱作頂柵薄膜電晶體，例如其可以指設置成具有形成在介電層上面或者上方的柵極層的電晶體，儘管需要注意的是這只是一個實施例，但是要求保護的主題不局限於該方案中，可以包括其它的結構，例如底柵電晶體，其可以指設置成具有形成在介電層下面的柵極層的電晶體，這只是舉例。另外，當然在這裡和該說明書的全篇都應當注意的是，要求保護的主題不局限於形成在相互之上的所述層。例如，可以在多個層之間包括其它的層，因而層可以形成在另一層上或者上方，而不是形成在相互之上，這取決於特定實施例。
然而，在該特定實施例中，儘管要求保護的主題不局限於任何特定的材料和/或材料的組合來形成圖1所示的一個或者多個層和/或器件，但是在至少一個實施例中，一個或者多個器件層可以包括下面所述的一種或者多種材料。另外，需要注意的是，要求保護的主題不局限於該方案，一個或者多個器件層可以包括適用於一個或者多個器件層的任何材料或者材料的組合，例如表現出適用於電子器件中的一個或者多個器件層的特性的任何材料。在該實施例中，其中器件層102包括襯底層，器件層102可以包括適合作為襯底的一種或者多種材料，例如，包括矽、二氧化矽、一種或者多種類型的玻璃、一種或者多種有機襯底材料例如聚醯亞胺(PI，Kapton)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)，不鏽鋼和/或金屬箔，例如包括鋁和/或銅箔，但是要求保護的主題不局限於此。另外，在至少一個實施例中，其中襯底材料基本上是由一種或者多種金屬構成的，例如，除了一種或者多種金屬之外還可以使用絕緣體層。另外，在該特定實施例中，器件層104可以包括溝道層。器件層104可以由適用於溝道層的一種或者多種材料構成，例如，包括金屬氧化物，比如氧化鋅、氧化錫、氧化銦、氧化鎵和/或其組合物；矽，包括非晶的、納米線、微米帶，和/或多晶矽；碳納米管，例如GaAs、Ge、CdS、CdSe、ZnS、ZnSe、SnS2、SnSe2和/或其組合物。在該實施例中，其中器件層106包括電極層，並可以包括例如一個或者多個源極和/或漏極，器件層106的至少一部分可以基本上包括氧化銦錫，其它的摻雜氧化物半導體和/或金屬構成，該摻雜氧化物半導體例如是n型摻雜氧化鋅、氧化銦和/或氧化錫，該金屬例如是Al、Ag、In、Sn、Zn、Ti、Mo、Au、Pd、Pt、Cu和/或Ni，這只是少數實例。另外，在該實施例中，其中器件層110包括柵極層，器件層110可以包括金屬，例如Al、Ag、In、Sn、Zn、Ti、Mo、Au、Pd、Pt、Cu、Ni；以及摻雜氧化物半導體，例如n型摻雜氧化鋅、氧化銦和/或氧化錫構成，這只是少數實例。另外，器件層108可以包括例如介電層。在一個實施例中，器件層108可以包括一種或者多種無機和/或有機材料，例如主要包括無機介電材料的一種或者多種材料層，和/或主要包括有機介電材料的一種或者多種材料層。在至少一個實施例中，一種或者多種無機介電材料可以包括氧化鋯、氧化錫、氧化鈦、氧化鉭、氧化釔、氧化鑭、氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、鈦酸鋯酸鋇、鈦酸鍶鋇、氮化矽和/或氮氧化矽，這只是少數實例。另外，一種或者多種有機介電材料主要包括UV可硬化的(curable)丙烯酸單體、丙烯酸聚合物、UV可硬化的單體、熱可硬化的單體、包括熔融的聚合物和/或低聚體溶液的聚合物溶液、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基苯酚、苯並環丁烯和/或一種或者多種聚醯亞胺，這只是少數實例。
如前面所述的，並且如將在後面更詳細地解釋的，一種或者多種這些材料可能具有特定的優點和/或缺點。例如，在一個實施例中，與一種或者多種無機材料比較，更容易將一種或者多種有機材料處理到器件層中，例如，與一種或者多種無機材料相比，具有在相對較低的溫度下處理的性能，但是可能不呈現出特別想要的特性，例如通過不呈現出特別想要的化學和/或電界面特性，例如通過呈現出降低的膜質量、溝道遷移性能和/或電荷輸送特性，其可能對可靠性有所幫助。作為比較，在一個實施例中，一種或者多種無機材料可以呈現出一種或者多種想要的特性，例如想要的化學和/或電界面特性，例如，想要的膜質量、溝道遷移性能和/或電荷輸送特性，例如，其可能對可靠性有所幫助，但是非常難以處理。例如，可以在比有機材料相對較高的溫度下處理無機材料。當然，注意的是，這裡和整個要求保護的主題的該說明書不局限於此，使用這些特定的優點和/或缺點只是用於說明的目的，在一個或者多個實施例中使用的特定特定材料沒必要呈現出這些特性中的一個或者多個。
現在參考圖2，示出了一種溶液處理器件的實施例120，示為平面圖。這裡，器件122例如可以包括薄膜器件，例如圖1的器件100，並可以包括頂柵薄膜電晶體，儘管要求保護的主題不局限於該方案。另外，器件122可以包括一部分電子器件，例如LCD器件，這只是一個實例。在該實施例中，器件122可以包括溝道部分128；電極部分126，其可以包括源極和/或漏極，介電部分124；和柵極部分130，但是同樣地，儘管要求保護的主題不局限於此。另外，例如可以在襯底(未示出)上面或者上方形成一個或者多個上述部分，並可以主要包括層，例如一個或者多個材料層和/或器件層。在一個特定實施例中，可以在一個或多個其它部分附近，例如，在一個或者多個部分的上面和/或下面，形成和圖1所示的實施例100相似結構的一個或者多個該部分，但是要求保護的主題不局限於此。然而，在該實施例中，可以在襯底上(未示出)形成溝道部分128和電極部分126。可以在電極部分126和/或溝道部分128的至少一部分上形成介電部分124。在該特定實施例中，柵極部分130形成在介電部分124的至少一部分上。
另外，並如參考圖1所示的，儘管要求保護的主題不局限於任何特定特定的材料和/或材料的組合，以形成圖2中所示的一個或者多個層和/或器件，但是在至少一個實施例中，一個或者多個器件層可以包括一種或者多種上述的材料。然而，類似於圖1，需要注意的是，要求保護的主體不局限於該方案，並且一個或者多個器件層可以包括適用於一個或者多個器件層的任何材料或者材料的組合，例如呈現出適用於電子器件的一個或者多個器件層的特性的任何材料。
圖1的器件100和/或圖2的器件122的一個或者多個層的形成可以包括一種或者多種處理工藝，和/或大量處理操作，但是要求保護的主體不局限於形成器件100的一個或者多個層和/或一個或者多個電極的任何特定方法。然而，在至少一個實施例中，可以使用一種或者多種溶液處理工藝，例如如下所述的一種或者多種一種或者多種噴射工藝(例如包括一種或者多種噴墨工藝、一種或者多種熱噴墨工藝)、一種或者多種接觸印刷工藝、一種或者多種旋塗、浸塗、噴塗、幕塗和/或絲網印刷工藝，和/或化學浴槽沉積和/或連續離子層吸收和/或反應，這只是少數實例，但是同樣地，要求保護的主題不局限於此。當在下面參考圖3解釋時可以更好地理解這裡所示的器件形成的特定方法。
現在參考圖3，通過流程圖示出形成溶液處理器件的技術的一個實施例，當然但是要求保護的主題不局限於該方案的範圍中。如下面所述的，應用這種實施例至少部分地形成溶液處理器件。可以使用圖3所示的流程圖形成器件的至少一部分，例如圖1的器件100和/或圖2的器件122，但是要求保護的主題不局限於該方案。同樣，方框呈現的順序不是必須將要求保護的主題局限於任何特定的順序。另外，可以在不脫離要求保護主題的範圍的情況下，採用沒有示出插入方框。
在替換實施例中，例如可以以軟體、硬體和/或固件來實現圖3所述的流程140，該固件例如是能夠形成器件(例如，圖1的器件100和/或圖2的器件122)的一個或者多個部分的計算機受控形成系統的一部分，並且該流程140可以包括離散的和/或連續的操作。在該實施例中，在方框142，一種或者多種無機材料可以沉積在器件的至少一部分上或者上方，例如在多層器件的一層或者多層上，例如，包括襯底層、溝道層和/或電極層，這只是少數實例。在方框144，例如通過選擇性地去除掉一種或者多種有機材料的至少一部分，和/或改變該一種或者多種無機材料的至少一部分，可以處理該一種或者多種無機材料的一部分，這將在後面更具體地解釋。在方框146，可以將一種或者多種有機材料沉積到在方框142沉積的一種或者多種無機材料的至少一部分上或者上方。在方框148，類似於方框144，例如通過選擇性地去除該一種或者多種有機材料的至少一部分，和/或改變該一種或者多種無機材料的至少一部分，可以處理該一種或者多種有機材料的一部分，這將在後面更具體地解釋。
在該實施例中，在方框142，一種或者多種無機材料可以沉積在器件的至少一部分上或者上方，例如在多層器件的一層或者多層上，例如，包括襯底層、溝道層和/或電極層，這只是少數實例。如圖1所示，可以沉積一種或者多種無機介電材料，使得形成至少一部分介電層，例如介電層108。在該實施例中，一種或者多種無機材料，例如氧化鋯、氧化錫、氧化鈦、氧化鉭、氧化釔、氧化鑭、氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、鈦酸鋯酸鋇、鈦酸鍶鋇、氮化矽和/或氮氧化矽可以形成在一個或者多個器件層的至少一部分上或者上方，例如電極層106的至少一部分，和/或溝道層104的至少一部分，和/或襯底層102的至少一部分，但是，當然，要求保護的主題不局限於該方案。另外，一種或者多種無機材料的沉積可以包括一個或者多個溶液處理工藝，例如包括，一種或者多種噴射工藝，例如一種或者多種噴出工藝，包括熱和/或壓電噴出，比如藉助於噴墨器件，包括熱噴墨(TIJ)器件。另外，可以藉助於一種或者多種溶液處理工藝來沉積一種或者多種無機材料，例如一種或者多種接觸印刷工藝和/或一種或者多種塗敷工藝，例如一種或者多種旋塗工藝。另外，在一個實施例中，儘管可以使用多種材料或者材料的組合形成無機材料層，使用的材料可以至少部分依賴於使用的一種(或多種)特定工藝，但是無機材料主要包括氧化鋯，並可以藉助於一種或者多種熱噴射工藝沉積，這只是實例。另外，沉積的一種或者多種材料可以是以一種或者多種形式，例如基本上是液體形式、納米顆粒懸浮形式、無機聚合物溶膠凝膠前驅體(precursor)形式(溶膠凝膠包括在酒精溶液中的部分水解/低聚合的金屬醇鹽)和/或一種或者多種類型的氧化物和/或前驅體形式，例如金屬醇鹽、金屬鹽，和/或部分聚合的金屬醇鹽，這只是少數實例。在一個實施例中，納米顆粒懸浮液可以包括懸浮在水、乙二醇和/或酒精溶劑中的SiO2的納米微粒，例如乙二醇和/或異丙醇。SiO2的納米微粒可以具有大約20納米的直徑，並可以包括重量百分比為大約15-30％的溶液。另外，沉積的一種(或多種)材料可以沉積成這樣的厚度，例如在1-500nm範圍內的厚度，但是特定的厚度可能至少部分取決於一個或者多個因素，例如用於形成一個或者多個層的一種(或多種)材料，和/或形成的特定器件。在一個特定實施例中，其中沉積無機材料層，使得形成介電層的至少一部分，例如介電層108，可以通過一種或者多種熱噴墨工藝(從溶膠凝膠前驅體)沉積主要包括氧化鋯的無機材料，並可以沉積在薄膜電晶體的器件層的一部分上或者上方，使得層具有大約20-100nm範圍內的厚度，同樣地，儘管要求保護的主題不局限於該方案。
在該實施例中，在方框144，可以處理在方框142沉積的一種或者多種材料的至少一部分，但是，在替換實施例中，例如可以不進行處理。另外，例如，至少可以部分地根據用於形成材料層的一種(或多種)材料，和/或形成的特定器件，選擇對一種或者多種材料進行的特定處理。在一個實施例中，例如，藉助於一種或者多種雷射燒蝕和/或化學刻蝕工藝，可以至少部分地去除一種或者多種無機材料的至少一部分，這可以導致一種或者多種材料的至少一部分被構圖。另外，例如，通過被硬化和/或燒結，可以改變一個或者多個部分，如果一種(或多種)材料的至少一部分包括溶膠凝膠前驅體溶液，例如在異丙醇(IPA)和/或1-丁醇和丁基2-乙基己酸酯的混合物中的氧化鋯溶膠凝膠前軀體。當用於本文中時，硬化通常指的是這樣的工藝，其中液體前驅體基本上轉化成基本上固體的膜，例如氧化膜，並可以包括一種或者多種熔劑和/或有機基團去除工藝，和/或由於加熱，例如熱、雷射、微波和/或其它類型的輻射加熱導致的金屬有機混合物工藝的一種或者多種分解。另外，當用於本文中時，燒結通常指的是這樣的工藝，其中，諸如以納米微粒形式的金屬材料之類的材料的多個部分由於比如加熱，像熱和/或雷射加熱導致的熔化和重結晶而可能變成基本上單個的塊。另外，通過至少部分地凝固、結晶、聚合、構圖和/或使密度改變而改變一種或者多種材料的一個或者多個部分，但是同樣地，例如，可以至少部分地根據用於形成材料層的一種(或多種)材料和/或形成的特定器件，來選擇在對一種或者多種材料上進行的特定處理。
在該實施例中，在方框146，可以在器件的至少一部分上，例如在方框142沉積的一種或者多種無機材料上沉積一種或者多種有機材料。在該實施例中，一種或者多種有機材料可以包括UV可硬化的丙烯酸單體、丙烯酸聚合物、UV可硬化的單體、熱可硬化的單體、聚合物溶液例如熔融的聚合物和/或低聚體溶液、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基苯酚、苯並環丁烯和/或一種或者多種聚醯亞胺，這只是少數實例，並可以形成在無機材料的至少一部分上，當然但是要求保護的主題不局限於該方案，例如，可以在一個或者多個其它器件和/或材料層上形成至少一部分有機材料。另外，在替換實施例中，例如，可以在沉積一個或者多個無機材料層之前沉積一個或者多個有機材料層。一種或者多種有機材料的沉積可以包括一個或者多個溶液處理工藝，例如包括一種或者多種噴射工藝，例如一種或者多種噴出工藝，包括熱和/或壓電噴出，比如藉助於噴墨器件，包括TIJ器件。另外，可以藉助於一種或者多種溶液處理工藝，例如一種或者多種接觸印刷工藝和/或一種或者多種塗敷工藝，比如一種或者多種旋塗，可以沉積一種或者多種有機材料。另外，儘管可以使用多種材料或者材料的組合形成有機材料層，以及使用的一種(或多種)材料至少部分地取決於使用的一種(或多種)特定工藝，但是在一個實施例中，有機材料可以主要包括UV可硬化的單體，例如UV可硬化的丙烯酸單體，和/或一種或者多種聚合物，比如丙烯酸聚合物。在一個典型實施例中，可以使用包括Objet FullCureTMM 3D印刷構造材料並可以從ObjetGeometries有限公司買得到的UV可硬化丙烯酸單體。在該典型實施例中，UV可硬化的丙烯酸單體另外還可以包括用於聚合的光敏引發劑，並可以在一種或者多種酒精，比如IPA、乙醇和/或甲醇中稀釋，以便於降低UV可硬化單體的粘性，並使得它適用於例如噴射機構。
藉助於一種或者多種熱噴出工藝可以沉積有機材料，這只是一個例子。另外，沉積的一種(或多種)材料可以沉積為這樣的厚度，例如在50-5000nm範圍內的厚度，但是特定的厚度可以至少部分地取決於一個或者多個因素，例如用於形成一個或者多個層的一種(或多種)材料，和/或形成的特定器件。在一個特定實施例中，其中沉積無機材料層，使得形成至少一部分介電層，例如介電層108，主要包括UV可硬化的丙烯酸單體例如上述的UV可硬化丙烯酸單體ObjetFullCureTMM的有機材料可以通過一種或者多種熱噴墨工藝沉積，並可以沉積在薄膜電晶體的器件層的一部分上，使得層具有大約200-2000nm的範圍內的厚度，由此基本上形成多層器件，其中多層器件的至少一部分包括無機材料，並且多層器件的至少一部分主要包括有機材料，但是同樣地，儘管要求保護的主題不局限於該方案。
然而，繼續該實施例，在方框148，可以處理在方框146沉積的一種或者多種材料的至少一部分，但是在替換實施例中，例如可以不進行處理。另外，例如，可以至少部分地根據用於形成材料層的一種(或多種)材料和/或形成的特定器件選擇對一種或者多種材料進行的特殊處理。在一個實施例中，例如藉助於一種或者多種雷射燒蝕工藝，至少可以部分地去除該一種或者多種有機材料的至少一部分，例如其可能使得一種或者多種材料的至少一部分被構圖。另外，可以硬化和/或燒結一個或者多個部分，例如，如果一種(或多種)材料的至少一部分包括單體成分，其通常可以聚合以形成例如包括一個或者多個聚合單體的材料層。因此，可以形成包括一種或者多種無機材料和一種或者多種有機材料的器件，其中該一種或者多種材料的至少一部分主要包括器件層。
如前面間接提到的，器件層(例如，介電層)的形成，例如其中該介電層的至少一部分包括無機材料並且器件層的至少一部分包括有機材料，可能導致具有特定特性的介電層，和/或器件的形成，該特性可能不同於不是以這種方式形成的器件，和/或不同於材料的這種特定組合。例如，可以以這種方式形成薄膜電晶體的介電層，並可能導致具有所需特性和/或附加特性的薄膜電晶體的形成，例如具有所需介電特性，包括介電強度、擊穿場和/或電流洩漏特性，附加特性包括導通電壓、漏電流的通/斷比、溝道遷移率、體積特性、缺陷密度、介電常數、化學和/或熱穩定性、電荷輸送、用於可靠操作和/或膜質量的物理粘著強度，所指出的僅僅是少數實例，但是要求保護的主題不局限於該方案。例如，但是同樣地，如前面間接提到的，當在器件例如薄膜電晶體中實施時，有機和/或無機材料可以具有特定的特性。例如，藉助於相對高的高溫，例如通過燒結可以將無機材料處理成薄膜器件，其可能導致材料層中缺陷的形成，例如裂紋和/或針孔。這可能影響材料層的膜質量，例如，從電特性來看，例如電介質擊穿場和/或電流洩漏特性其可能導致低於希望的特性。然而，無機材料可以呈現出希望的熱、電和/或化學特性。相反，在處理時有機材料可能不使用相對較高的溫度，和/或由於比一種或者多種無機材料更可溶而可能更容易處理，導致改善的膜質量和/或更不複雜的工藝。然而，有機材料可能不提供特別希望的熱、電和/或化學特性。因此，根據一個或者多個上述實施例的器件層的形成可能導致具有所希望特性的器件例如薄膜器件的形成，其中該器件層包括一種或者多種有機和無機材料，例如所希望的特性是僅僅由有機和/或無機材料形成的器件不會呈現的特性，這只是實例。下面參考圖4的一個或者多個曲線可以更好地理解這些所希望特性的一種或者多種。
現在參考圖4，描述器件的多個特性，例如根據一個或者多個上述實施例形成的器件。圖4中所示的是曲線160、162、164和166。曲線160示出了具有介電層的薄膜電晶體的特性，該介電層包括單一有機材料。相反，曲線162示出了具有介電層的薄膜電晶體的特性，該介電層包括一種或者多種有機和一種或者多種無機材料。在上述的曲線中，用菱形表示漏極電流(ID)，並用『x』表示柵極電流(IG)。從曲線160可以看出的是，當使用單一材料時，當在柵源電壓(VGS)從-40變化到+40伏特DC的測試條件下運行該器件時，在給定的漏源電壓(VDS)上用菱形表示的漏電流ID將不會顯著地變化，其可能導致這樣的器件，例如其可能不能有效地切斷。相反，現在參考曲線162，具有包括一種或者多種有機和無機材料的介電層的器件會呈現出與對於介電層具有單一材料的器件的開關特性不同的開關特性，當在從-40到+40伏特DC的不同柵源電壓VGS下運行該器件時，用菱形表示並描述為代表變化的VGS值的多個曲線的漏極電流會呈現出顯著的變化，其可能導致對電壓更多響應的器件，並可以提供與具有單一材料層的器件不同的開關功能。例如，所示的多個曲線，如在曲線162上取向為從最高到最低，分別表示+40伏特DC、+20伏特DC、0伏特DC、-20伏特DC和-40伏特DC的VGS值。另外，和對於介電層具有單一材料層的器件比較，當使用具有包括一種或者多種有機和無機材料的介電層的器件時，曲線160和162表明柵極電流IG洩漏不會顯著地變化，儘管具有包括一種或者多種有機和無機材料的介電層的器件可以提供不同於例如具有包括一種材料的介電層的器件的開關功能。
另外，參考曲線164和166，還可以表示例如根據一個或者多個上述實施例形成的器件的特性。曲線164示出了具有包括單一有機材料的介電層的器件的對數尺度特性。相反，曲線166示出了具有由一種或者多種有機和無機材料組成的介電層的器件的對數標度特性。從曲線164可以看出的是，當使用單一材料時，當在改變柵源電壓VGS的測試條件下操作該器件時，以及同時在其中漏源電壓VDS為+10伏特DC的測試條件下操作該器件時，漏極電流ID的變化將不大。現在參考曲線166，類似於曲線162，具有包括一種或者多種有機和無機材料的介電層的器件可以呈現出與對於介電層具有單一材料層的器件的開關特性不同的開關特性，以及當在不同的柵源電壓下操作該器件時漏極電流會呈現出變化。另外，與對於介電層具有單一材料層的器件比較，當使用具有包括一種或者多種有機和無機材料的介電層的器件時，曲線164和166表示柵極電流IG不會顯著地變化。
當然，現在可以理解的是，根據上述公開的至少一部分，可以產生能夠執行多種操作的軟體，包括一種或者多種上述的操作，如前所述，其可以在適用於形成溶液處理器件的系統中執行。另外將理解的是，儘管只是描述了特定的實施例，但是要求保護的主題沒有將保護範圍局限於特定的實施例或者執行。例如，參考圖3描述的能夠執行一種或者多種上述操作的系統可以包括硬體，例如之前所述的器件或者器件的組合進行操作而執行的硬體，然而，另一個實施例可以是以軟體實現。同樣，例如，可以以固件或者作為硬體、軟體和/或固件的任何組合，實現能夠執行一種或者多種上述操作的系統的實施例。另外，可以執行一個實施例的全部或者部分，以在一個器件中至少部分地操作，例如噴射器件、雷射器件、顯示器、計算機設備、機頂盒、蜂窩電話、個人數據助理(PDA)和/或靈巧的部件。同樣，儘管要求保護的主題沒有將保護範圍局限於該方案，但是一個實施例可以包括一個或者多個部件，例如存儲介質或者存儲媒介。該存儲媒介，例如一個或者多個CD-ROM和/或磁碟可以具有存儲在其上的指令，當通過系統執行時，例如計算機系統、計算平臺、機頂盒、蜂窩電話、個人數據助理(PDA)和/或靈巧封裝和/或其它系統可能產生根據執行要求保護的主題的方法的實施例，例如之前描述的其中一個實施例。作為一個可能的實例，計算平臺可以包括一個或者多個處理單元或處理器、一個或者多個輸入/輸出器件，例如顯示器、鍵盤和/或滑鼠和/或一個或者多個存儲器，例如靜態隨機存取存儲器、動態隨機存儲存儲器、快速存儲器和/或硬碟驅動器，但是同樣地，儘管要求保護的主題沒有將保護範圍局限於該實例。
在之前的描述中，已經描述了要求保護的主題的多個方面，為了解釋的目的，陳述了特定的數目、系統和/或結構，以提供對要求保護的主題的全面理解。然而，受益於該公開文本的本領域普通技術人員應當理解的是，在不脫離特定細節時可以實踐要求保護的主題。在其它實例中，省略和/或簡化了公知的特徵，以便於不混淆要求保護的主題。儘管這裡已經示出和/或描述了某些特徵，但是對於本領域技術人員來說很容易作出很多修改、代替、變化和/或等價。因此，應當理解的是，所附權利要求旨在覆蓋落在要求保護主題的真實精神範圍內所有的這些修改和/或變化。
權利要求
1.一種方法，包括藉助於一種或者多種溶液處理工藝，在襯底(102)的至少一部分上沉積(142)第一材料，以形成第一材料層(108)，所述第一材料層(108)的至少一部分包括無機介電材料；藉助於一種或者多種溶液處理工藝，在所述第一材料層(108)的所述至少一部分上和/或與所述第一材料層(108)的所述至少一部分接觸地沉積(146)第二材料，以形成第二材料層(108)，所述第二材料層(108)的至少一部分包括有機介電材料，以形成介電器件層的至少一部分；和至少部分地改變(144，148)所述第一和/或所述第二材料層(108)的至少一部分。
2.一種方法，包括藉助於溶液處理工藝的一個或者多個步驟，在襯底(102)的至少一部分上沉積第一材料的步驟(142)，所述第一材料的至少一部分包括無機介電材料；用於硬化所述第一材料的步驟(144)；和藉助於溶液處理工藝的一個或者多個步驟，在所述第一材料的所述至少一部分上沉積第二材料的步驟(146)，所述第二材料的至少一部分包括有機介電材料，例如以形成薄膜器件(100)的介電器件層(108)的至少一部分。
3.如權利要求2的方法，其中用於沉積所述第一材料的所述步驟(142)和用於沉積所述第二材料的所述步驟(146)主要包括一個或者多個不同的處理步驟。
4.一種設備，包括多層器件(100，120)，包括具有一個或者多個介電特性的至少一層(108，124)，其中具有一個或者多個介電特性的所述層(108，124)包括至少一種無機介電材料和至少一種有機介電材料，其中藉助於一種或者多種溶液處理工藝沉積所述無機介電材料的至少一部分和所述有機介電材料的至少一部分。
5.如權利要求4的設備，其中所述無機介電材料主要包括下述材料的一種或者多種氧化鋯、氧化錫、氧化鈦、氧化鉭、氧化釔、氧化鑭、氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、鈦酸鋯酸鋇、鈦酸鍶鋇、氮化矽和/或氮氧化矽。
6.如權利要求4的設備，其中所述有機介電材料主要包括下述材料的一種或者多種UV可硬化的丙烯酸單體、丙烯酸聚合物、UV可硬化的單體、熱可硬化的單體、聚合物溶液、熔融的聚合物、低聚體溶液、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基苯酚、苯並環丁烯和/或一種或者多種聚醯亞胺。
7.一種薄膜電晶體(TFT)，基本上通過包括下述內容的工藝形成，包括藉助於一種或者多種溶液處理工藝，在襯底(102)的至少一部分上沉積(142)第一材料，以形成第一材料層(108)，所述第一材料層的至少一部分包括無機介電材料；藉助於一種或者多種溶液處理工藝，在所述第一材料層的至少一部分上和/或與所述第一材料層的至少一部分接觸地沉積(146)第二材料，以形成第二材料層(108)，所述第二材料層的至少一部分包括有機介電材料，以形成介電器件層(108)的至少一部分。
8.如權利要求7的TFT，其中所述溶液處理工藝包括噴射工藝、旋塗工藝、接觸印刷工藝、浸塗工藝、噴塗工藝、幕簾塗布工藝、絲網印刷工藝、化學浴槽沉積和/或連續離子層吸收和反應。
9.如權利要求7的TFT，其中所述的無機介電材料主要包括下述材料的一種或者多種氧化鋯、氧化錫、氧化鈦、氧化鉭、氧化釔、氧化鑭、氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、鈦酸鋯酸鋇、鈦酸鍶鋇、氮化矽和/或氮氧化矽。
10.如權利要求7的TFT，其中所述有機介電材料基本上包括下述材料的一種或者多種UV可硬化的丙烯酸單體、丙烯酸聚合物、UV可硬化的單體、熱可硬化的單體、聚合物溶液、熔融的聚合物、低聚體溶液、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基苯酚、苯並環丁烯和/或一種或者多種聚醯亞胺。
全文摘要
一種方法，包括藉助於一種或者多種溶液處理工藝，在襯底(102)的至少一部分上沉積(142)第一材料，以形成第一材料層(108)，所述第一材料層(108)的至少一部分包括無機介電材料；藉助於一種或者多種溶液處理工藝，在所述第一材料層(108)的所述至少一部分上和/或與所述第一材料層(108)的所述至少一部分接觸地沉積(146)第二材料，以形成第二材料層(108)，所述第二材料層(108)的至少一部分包括有機介電材料，以形成介電器件層的至少一部分；和至少部分地改變所述第一和/或所述第二材料層(108)的至少一部分。
文檔編號H01L21/312GK101023529SQ200580031428
公開日2007年8月22日 申請日期2005年8月17日 優先權日2004年9月17日
發明者P·馬迪洛維奇, R·霍夫曼, G·S·赫爾曼 申請人:惠普開發有限公司