[发明专利]图案化有机材料以同时形成绝缘体和半导体的方法以及由此制成的器件

说明书

本发明涉及半导体技术，尤其涉及图案化(patterning)有机材料，以使同一前体同时形成绝缘体和半导体的方法，以及用这些方法制成的器件。

有机电子学可用于制造显示应用中的柔性有源矩阵底板。这些使用有机材料的底板能够支持电路和电气设备，如移位寄存器(见如Gelinck，G.H.等，Nature Mat.(2004)，3，106，以引用方式并入本文)。这些有源矩阵可与电泳显示效应结合，获得柔性显示器(见如Huitema，H.E.A.等，Proc.IDW(2003)，1663-4，以引用方式并入本文)。有机半导体可用于这些方面，但这些有机半导体材料必须经过结构化，以获得晶体管所需的性能。

半导体的结构化是复杂的，常常需要多步骤的加工过程。一般而言，该过程包括将半导体的前体以旋涂方式涂布。然后在加热步骤中将该前体转变为半导体。接着将该半导体涂布抗蚀剂，照射该抗蚀剂，使该抗蚀剂显影，从而使其结构化。之后，通过活性离子蚀刻步骤(RIE)局部地除去该半导体，任选除去该光致抗蚀剂。

Afzali等在Adv.Mater.(2003)15，2066(以引用方式并入本文)中描述了另一种方法。Afzali使用光敏的并五苯前体。该方法的一个缺点是，形成的光化产物对晶体管的性能有不利影响。

制造电子器件的方法包括形成用于形成半导体材料的前体材料固态层，并将该前体材料暴露于光下。在光照下加热该前体，在暴露于光的区域形成绝缘体，并在未暴露于光的区域形成半导体。所述光优选为可见光。适合的前体可包括6，13-二氢-6，13-(2，3，4，5-四氯-2，4-环己二烯并)-并五苯，以制成如作为半导体的并五苯和作为绝缘体的6，13-并五苯醌。该前体可包括6，13-二氢-6，13-(2，3，4，5-四溴-2，4-环己二烯并)-并五苯、更大的并苯前体和/或并九苯前体。

通过阅读以下详细描述的示例性实施方案，结合附图，本发明公开的这些及其他目的、特征和优点将更加清楚。

以下将参照下面的附图，描述优选实施方案，详细公开本发明：

图1是按本发明公开的一个实施方案的基体的横截面图，该基体上含有前体材料；

图2是图1基体的横截面图，按本发明公开的一个实施方案，该基体具有使前体材料选择性暴露的掩膜；

图3是图2基体的横截面图，表明该前体材料按本发明公开的一个实施方案暴露于光的过程和加热过程；

图4是按照本发明公开的一个实施方案形成绝缘体部分和半导体部分之后的图3基体的横截面图；

图5是按照本发明公开的一个试验性实施方案，具有绝缘体部分和半导体部分的电子器件的俯视图；

图6和图7是表明本发明公开的图5结构的材料特征的光谱图；

图8是表示按本发明制造半导体器件的方法步骤的方框图；

图9表示本发明一个方面中的前体材料的示例性化学结构及其形成绝缘体和半导体材料的过程；

图10表示本发明一个方面中的另一种前体材料的示例性化学结构。

本发明描述了图案化有机材料的有效方法。一个优选实施方案中，对并五苯进行图案化。并五苯是一种半导体材料，对半导体性能而言具有很多优点。例如，并五苯可以其前体形式的溶液涂布，然后转变成并五苯，并用标准的光刻技术结合活性离子蚀刻(RIE)进行结构化。RIE蚀刻特别麻烦，但仍然需要，因为并五苯不溶于几乎所有的实用溶剂。

本发明利用在光照下(升高的温度下)，由前体形成如6，13-并五苯醌等氧化物，而不是并五苯这一观察结果。6，13-并五苯醌不是半导体。因此，本发明提供了一种方法，该方法中使半导体的并五苯岛嵌在无定形的透明绝缘体基体中，从而使沉积附加的光致抗蚀剂步骤和RIE蚀刻步骤被舍弃或不必要。

图1-4示例性地表明了制造半导体结构的方法。现详细参考附图，这几幅图中相似或相同的元件采用相同的数字标记。从图1开始，该图中，将一层前体并五苯10旋涂于基体12上。所述前体10可包括6，13-二氢-6，13-(2，3，4，5-四氯-2，4-环己二烯并)-并五苯和/或6，13-二氢-6，13-(2，3，4，5-四溴-2，4-环己二烯并)-并五苯，可在荷兰由SYNCOM^TM定做。

根据成品器件的应用，基体12可包括半导体材料、透明导体或其他材料。因为前体材料10优选液态，材料10容易通过旋涂方式涂布于基体12；但也可考虑其他涂布工艺。