專利名稱：導(dǎo)電聚合物電極的制作方法
導(dǎo)電聚合物電極
本發(fā)明涉及一種制造電氣器件的方法，其中導(dǎo)電聚合物被沉積在襯底 上以形成電極或?qū)щ娵E線，以及電氣材料，例如有機(jī)半導(dǎo)體，施加在這些 跡線的頂部。
以這種方式制造的有機(jī)半導(dǎo)體器件是已知的，在專利說(shuō)明WO 01/20691中描述了這樣的一個(gè)實(shí)例。在這種器件中，形成電極的導(dǎo)電聚合 物起注入器的作用，將電子非常高效地注入半導(dǎo)體中。然而可惜的是，導(dǎo) 電聚合物不是非常好的導(dǎo)電體。這對(duì)于提供流向或來(lái)自半導(dǎo)體的電流，會(huì) 引起不期望的低效率。更糟糕的是，導(dǎo)電性會(huì)隨時(shí)間而劣變。
本發(fā)明的目的在于克服上述的問(wèn)題。
發(fā)明提供了 一種制造電氣器件的方法，其中導(dǎo)電聚合物施加在襯底上 形成電極或?qū)щ娵E線，所述方法的特征在于襯底承載導(dǎo)電層，在該導(dǎo)電層 上印刷聚合物，以及特征在于在導(dǎo)電層未被聚合物保護(hù)的部分被去除的過(guò) 程中，被印刷的聚合物將起到抗蝕劑的作用。
通過(guò)使用本發(fā)明，借助下方可以是金屬的導(dǎo)電層，使在提供高效的電 流傳導(dǎo)的同時(shí)，受益于導(dǎo)電聚合物良好的電子注入特性成為了可能。另夕卜， 因?yàn)閷?dǎo)電聚合物凈皮用作為抗蝕劑，所以自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)了聚合物的圖案和下方 導(dǎo)體的精確的配準(zhǔn)。
上述的電氣材料優(yōu)選為在例如二極管、發(fā)光二極管或晶體管中的半導(dǎo) 體材料。然而，發(fā)明也可用在其他領(lǐng)域，例如伏打電池或電池(voltaic cells orbatteries)、太陽(yáng)能電池、電致變色顯示器和不同形式的傳感器領(lǐng)域。
導(dǎo)電聚合物優(yōu)選為聚(3,4-取代p塞吩)鹽，且可通過(guò)混合聚乙撐二氧 噻吩(PEDOT)與聚苯乙烯磺酸鹽而制得。
下方的導(dǎo)電層優(yōu)選為金屬。特別適合的金屬為鋁，因其具有高導(dǎo)電性并可廉價(jià)地由氣相沉積在薄的合成塑料片上。然而，其他的金屬，例如金 是合適的，且對(duì)于一些用途來(lái)說(shuō)，其較高的價(jià)格是可以接受的。金屬的表 面可受益于例如通過(guò)電暈放電的處理以提高其對(duì)導(dǎo)電聚合物的附著性。
對(duì)通常為金屬的導(dǎo)電層的不需要的部分的去除優(yōu)選地通過(guò)化學(xué)蝕刻 來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于一些金屬，特別是鋁，最好使用堿，例如氫氧化鈉溶液來(lái)進(jìn) 4亍此去除的過(guò)程。這可能對(duì)導(dǎo)電聚合物的性質(zhì)有不利影響，因此有可能需 要通過(guò)施加酸來(lái)"刷新，，聚合物。
聚合物的圖案優(yōu)選地通過(guò)印刷工藝，例如柔性版印刷來(lái)形成，在印 刷工藝中施加聚合物的溶液以便只附著在選定的區(qū)域。這樣印刷可以既快 速又經(jīng)濟(jì)，并且不浪費(fèi)材料。
現(xiàn)將參考附圖，通過(guò)舉例的方式來(lái)描述^f吏用本發(fā)明的一種方式，所述 附圖是非常筒要的圖示，顯示了使用根據(jù)本發(fā)明的工藝的半導(dǎo)體器件的制造。
參考附圖，圖中顯示了一種柔性版印刷裝置，其包括主輥1,聚合物
層1A繞所述主輥纏繞，如浮雕般限定成品中電極的需要的圖案的圖像。 此圖像使用柔性版印刷領(lǐng)域中公知的方法形成。主輥與托輥(idlerroller) 2和網(wǎng)紋輥(anilox roller) 3配合，網(wǎng)紋輥3用來(lái)給輥1施加測(cè)定量的溶 液4。
溶液4是由聚乙撐二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸鹽的混合物組成的 PEDOT PSS的水溶液。其按商品名稱BAYTRON和HCSTARK可容易地 買(mǎi)到(BAYTRON是拜爾公司(BayerAktiengesellschaft)的注冊(cè)商標(biāo))。
薄的薄板(web) 5 (其厚度在附圖中被非?？浯蟮仫@示)由廉價(jià)的合 成塑料材料形成，承載氣相沉積的鋁層6。此金屬層約30到40nm厚且具 有平滑的表面，該表面已通過(guò)電暈放電處理以幫助附著PEDOT。金屬化的 薄板被輸送通過(guò)在輥1和2之間形成的輥隙，使溶液的圖案印刷到鋁6上。 在溶劑(在此情況下為水)蒸發(fā)后，薄板浸沒(méi)在氳氧化鈉的水溶液中。 PEDOT圖案起抗蝕劑的作用，允許氳氧化鈉在未受其保護(hù)的區(qū)域蝕刻掉 鋁。結(jié)果產(chǎn)生如在

圖1的A處顯示的電極的圖案，各電極具有PEDOT上層7和金屬下層8。
上述電極一般可具有2到50微米的跡線寬度，以及具有5到20樣支米 的間隔。盡管只示出了一對(duì)這樣的電極，這些電極被用于形成晶體管的源 極和漏極電極，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到薄板會(huì)形成有極大數(shù)目的這樣的形成物，并且 這些形成物可以相似也可不同。取決于產(chǎn)品的用途，這些形成物可以是電 氣分離的或可被電氣連接而形成復(fù)雜電路。
參考附圖上的位置C，印刷有機(jī)半導(dǎo)體的溶液以便在每對(duì)電極的光滑 的表面的頂部以及電才及之間的溝槽中形成約100nm厚的擋區(qū)(stack) 9。 此印刷操作是在低于100。C的低溫下進(jìn)行的，而這對(duì)下方的薄板5是無(wú)害 的。在施加半導(dǎo)體材料后，施加約500nm厚的電介質(zhì)層10以及最后施加 導(dǎo)電柵極ll，形成制成的晶體管。
權(quán)利要求
1. 一種制造電氣器件的方法，其中導(dǎo)電聚合物被施加在襯底上以形成電極或?qū)щ娵E線，以及電氣材料被施加在頂部，所述方法的特征在于所述襯底承載導(dǎo)電層，在所述導(dǎo)電層上印刷所述聚合物，以及特征在于在所述導(dǎo)電層未被所述聚合物保護(hù)的部分被去除的過(guò)程中，被印刷的所述聚合物將被用作為抗蝕劑。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述電氣材料是半導(dǎo)體材料。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述電氣器件是二極管， 發(fā)光二極管或晶體管。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述電氣器件是伏打電池 或電池。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述電氣器件是太陽(yáng)能電池。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述電氣器件是電致變色 顯示器。
7. 如^l利要求1所述的方法，其特征在于所述電氣器件是傳感器。
8. 如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于所述導(dǎo)電層是金屬。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于處理所述金屬的表面以便 提高與所述導(dǎo)電聚合物的附著性。
10. 如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于使用堿性蝕刻劑去 除所述導(dǎo)電層的所述部分，以及特征在于隨后用酸處理所述導(dǎo)電聚合物以 消除堿對(duì)所述導(dǎo)電聚合物的性質(zhì)的任何不利影響。
全文摘要
一種已知的形成有機(jī)半導(dǎo)體器件的方法使用將導(dǎo)電聚合物沉積在襯底上來(lái)形成電極或?qū)щ娵E線并隨后將電氣材料例如，有機(jī)半導(dǎo)體施加到這些跡線的頂部。盡管導(dǎo)電聚合物起到將電子非常高效地注入半導(dǎo)體中的注入器的作用，但其不是良好的導(dǎo)體。這對(duì)于提供流向或來(lái)自半導(dǎo)體的電流，會(huì)引起不期望的低效率。更糟糕的是，導(dǎo)電性會(huì)隨時(shí)間而劣變。這對(duì)于提供流向或來(lái)自半導(dǎo)體的電流，會(huì)引起不期望的低效率。更糟糕的是，導(dǎo)電性會(huì)隨時(shí)間而劣變。通過(guò)將聚合物(7)印刷到承載在襯底(5)上的導(dǎo)電層(6)，發(fā)現(xiàn)了此問(wèn)題的解決方案。在導(dǎo)電聚合物未被聚合物保護(hù)的部分被去除的過(guò)程中，被印刷的聚合物(7)將起到抗蝕劑的作用。得到的器件受益于導(dǎo)電聚合物(7)良好的電子注入特性并借助下方的導(dǎo)電層(6)而受益于高效的傳導(dǎo)。
文檔編號(hào)H01L51/10GK101536204SQ200780013168
公開(kāi)日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月11日
發(fā)明者凱特·杰西·斯通 申請(qǐng)人:凱特·杰西·斯通