[发明专利]聚(亚芳基醚)聚合物作为栅极电介质和钝化层的薄膜晶体管

说明书

本申请要求享有于2006年6月2日提交的申请号为No.60/810,534的临时申请的优先权。该临时申请的公开内容以参考的方式引入本文中。

相关申请的交叉引用

[0001]本申请的主题涉及美国专利No.6,716,955，在此以参考的方式将其公开内容引入本文中。

发明背景

[0002]本申请涉及使用聚(亚芳基醚)聚合物，更具体地涉及使用聚(亚芳基醚)聚合物主链上的接枝官能团，以提供可交联的聚合物，其具有一定的玻璃化转变温度和低湿度吸收范围，可特别用作如薄膜晶体管的多层电子器件中的栅极介质层。本发明也涉及为形成薄膜晶体管(TFT)而使用该聚合物的方法。

[0003]电子工业正在寻求供用于低温下制造多层电子器件，例如薄膜晶体管，特别是印刷晶体管的栅极介质材料。然而，在环境、沉积工艺和温度的很宽范围内，对材料相容性、加工性能和好的电学性质的需求已经成为一个重要的问题。这一问题已经成为聚合物很难解决的问题之一，因为它们用在柔性晶体管或轻型晶体管中(例如固化)所需的温度低于400℃，更优选低于约180℃。

[0004]因此，多层电子器件制造工业中有一种需求，即用可通过溶液铸造工艺如旋涂、槽口挤压或印刷进行沉积的低加工温度的材料代替氮化硅系栅极介质材料。氮化硅和其变型通常可在大于300℃的温度下进行加工，并通常通过化学气相沉积技术进行沉积。虽然已经论述了聚合材料可代替硅石作为中间层介质(ILD)、浅沟槽隔离(shallow trench isolation)(STI)材料或阻隔层介质(SLD)，但是由于它们缺乏疏水性或者它们在低温下不能交联，所以传统上并未报导它们可用作栅极介质。特别是，例如下文所述的本发明中的那些聚合物体系，还没有被用作栅极介质，栅极介质应当耐溶、可进行印刷或槽口挤压且能在180℃或低于180℃进行加工并提供栅极介质中所需的电学性能。许多已测试的用作薄膜晶体管的栅极介质材料的聚合物，都缺乏避免湿度吸收需要的疏水性，并缺乏抵挡与沉积随后的层所用的其它溶剂相接触的性能，而这会破坏栅极介质层。因此，满足上述标准并同时具有提供良好耐溶性所需的交联的栅极介质材料是必要的。

[0005]过去试图使用多种高温交联基团来交联聚(亚芳基醚)，以提供高Tg的聚合物，这种化学物质可用作非晶硅薄膜晶体管或低温聚硅薄膜晶体管的内层介质材料或中间层介质材料。这种化学过程的详细概述公开于美国专利NO.6,060,170中，在此以引用的方式将其并入。该专利教导了使用具有接枝于聚(亚芳基醚)主链上的芳基的聚(亚芳基醚)聚合物组合物，该接枝容许所述聚合物在200-450℃的温度范围内进行交联。但是，对于柔性基底上的薄膜晶体管或有机薄膜晶体管用的介质材料和钝化材料来说，期望进一步降低交联温度。

[0006]显示器和成像后板或者薄膜晶体管的制造需要适合的涂层，尤其是栅极介质绝缘层。这些层可具有低的或高的介电常数，并要求具有低的漏电流值、好的耐溶剂性和低的湿度吸收率。此外，期望提供形成这些层的溶液在25℃下的无限制储存稳定性，和在40℃下无冷却介质中足够进行耐侯运输(weathertransportation)的储存稳定性，以及130-180℃或300℃以下的固化温度。固化后，期望具有耐溶剂性、低于3.5的介电常数和低的湿度吸收率。

[0007]此处引用的所有参考文献以引用的方式将其全部内容并入本文中。

发明简述

[0008]本发明解决的问题涉及通过将聚(亚芳基醚)聚合物设置为薄膜晶体管中的钝化层或栅极介质层的传统材料，并涉及在TFT中使用该层或膜的方法。这种聚(亚芳基醚)聚合物包括以下结构的聚合物重复单元：

其中，Ar₁、Ar₂、Ar₃和Ar₄为相同的或不同的亚芳基基团，m为0-1，n为1-m，且其中G_1-8可独立地为H、烷基、亚烷基或功能化的亚烷基或者由下述A代表的基团：

或者它们的混合，其中Z是所述聚合物的每个重复单元中G基团的平均数，Z的范围为0.1-4.0，其中R₁、R₂、R₃、R₄可独立地为H、烷基、烷氧基基团，其中该烷氧基基团可具有C_1-8的直链或支链烷基基团。