制造多層半導(dǎo)體組件的方法及由該方法制造的半導(dǎo)體組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制造多層半導(dǎo)體組件的方法，該方法包含步驟：提供載體；通過 溶液印刷用于形成第一裝置層的第一材料溶液而在該載體上提供第一裝置層；及通過在該 第一裝置層上溶液印刷第二材料溶液而提供第二裝置層，該第二材料溶液包含溶于溶劑中 的第二裝置層材料。本發(fā)明進一步涉及一種使用此方法制造的多層半導(dǎo)體組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)有機多層裝置，諸如，有機光伏（0PV)裝置，例如，有機發(fā)光二極管（0LED)裝 置，由不同材料層的層堆疊體所組成。一種普遍技術(shù)存在于應(yīng)用一個或多個小分子層。各 個層具有特別功能，諸如，空穴傳輸層、電子傳輸層，或發(fā)光層。在用于0LED/0PV裝置的多 層堆疊體中沉積小分子層的傳統(tǒng)方法是在高度真空的蒸鍍工具中蒸鍍每一層。如所了解， 使用真空使得制造方法系耗時且耗成本，及難處理。
[0003] 上述蒸鍍每一層的方法的可能有利的替代方式將為由溶液印刷而印刷一多層堆 疊體。用于制造半導(dǎo)體組件的溶液印刷方法典型上由諸如噴射打印或狹縫染色涂覆的正規(guī) 印刷方法所組成，有時以諸如產(chǎn)生具有所需精確性及復(fù)雜性的所需半導(dǎo)體圖案的增加技術(shù) 支持。此印刷方法能印刷溶于溶劑中的所需半導(dǎo)體材料，且能一層層地印刷此類材料。此方 法還可用于印刷有機半導(dǎo)體材料，例如，用于產(chǎn)生有機裝置，諸如，光伏（0PV)裝置，例如， 有機發(fā)光二極管（0LED)裝置。
[0004] 諸如上述印刷方法的由溶液多層沉積小分子層的已知問題是當一層沉積于另一 層上時，底下層的部份或大部份的材料會溶解于用于該經(jīng)沉積的層的溶劑中。這使得由溶 液進行多層加工極為困難。
[0005] 解決此問題的一種方法是使用溶于不同（正交）溶劑的小分子，使得第二溶液不 會溶解第一層。但是，形成的小分子對于其在0LED或0PV堆疊體中的目的未必是最佳的， 且其對于此問題是材料依賴的方案，而非一般方案。
[0006] 另一可能解決方式是對底下層進行處理步驟，以使它們不再溶解的方式在沉積 后處理底下層的小分子。此處理可存在于（此材料本身或主體基質(zhì)）的退火（通常于約 180°C)或低級聚合反應(yīng)或交聯(lián)。但是，在高溫下退火在使用塑料基板時系不可能，且用于 交聯(lián)的試劑會使此類裝置受損，例如，造成0LED差的壽命。
[0007] 另一可能是使用諸如乙二醇的材料的液體緩沖層。此緩沖物被沉積在第一有機層 上。然后，第二有機層沉積在此緩沖物的頂部上，且此液體緩沖物在干燥時經(jīng)由沉積的頂層 緩慢蒸發(fā)。這避免下有機層與沉積層的溶劑相互混合。但是，此方法僅顯示對于極小樣品 (數(shù)cm 2)起作用，且極受材料的濕潤或表面能量而定。
[0008] 另一替代方案是使用極高分子量的材料，該極高分子量的材料在第二有機層由溶 液沉積于其頂部上時會花費長時間溶解。但是，難以溶液處理高分子量材料，且因此，難以 精確地實施。再者，這是限制設(shè)計者選擇材料的另一替代方案。高分子量材料未必是可考 慮的用于半導(dǎo)體裝置設(shè)計的最佳選擇。例如，對于0LED，此類材料對于發(fā)光層并非所需要 的，因為聚合物主體材料通常具有三線態(tài)能量，其低到足以從藍磷光體傳回到聚合物主體， 造成次于最佳的性能。
[0009] 多層半導(dǎo)體組件的兩個半體的疊層是用于制造多層的另一"干式"'技術(shù)。但是， 兩個層的粘結(jié)及排除任何缺陷在此是重要的，增加缺陷機會且因此減少此方法的產(chǎn)率。再 者，若此技術(shù)欲在裝置內(nèi)使用多次，還將會涉及使用許多載體箔材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是減輕現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，及提供一種用于多層半導(dǎo)體裝置的制 造方法，其可快速實施，在最佳成本下具有高產(chǎn)率，其中，在制造期間溶解各層的問題被解 決至可行程度。
[0011] 本發(fā)明的上述目的被達成，其中，提供一種制造多層半導(dǎo)體組件的方法，該方法包 含步驟：提供載體；通過溶液印刷用于形成第一裝置層的第一材料溶液而在該載體上提供 第一裝置層；及通過在該第一裝置層上溶液印刷第二材料溶液而提供第二裝置層，該第二 材料溶液包含溶于溶劑中的第二裝置層材料；其中，該方法包含在提供該第二裝置層之前 提供用于配置在該第一裝置層與該第二裝置層之間的障壁中間層的步驟，該障壁中間層包 含不溶于該溶劑的中間層材料，且該障壁中間層被配置以使該第一裝置層與該第二裝置層 之間能進行電交互作用。
[0012] 本發(fā)明基于提供如上定義的障壁中間層可以相對較快方式進行，同時還能通過溶 液印刷步驟實施第二裝置層的涂敷的認識。雖然主要功能是在制造此裝置期間避免來自第 二層的溶劑損及第一層，障壁中間層是另外的裝置層，該另外的裝置層一旦被制造則維持 存在于此裝置中，且因此，此另外的裝置層的性質(zhì)及物理行為很重要。在第一裝置層與第二 裝置層之間的障壁中間層避免第二裝置層的溶劑到達第一裝置層（或至少使到達第一裝 置層的溶劑的使用量為最?。?。因此，第一裝置層會保持完整，且在涂敷第二裝置層時不會 受損。障壁中間層的中間層材料及障壁中間層的其它性質(zhì)為使得障壁中間層能在第一裝置 層與第二裝置層間進行電交互作用。此電交互作用對于使利用本發(fā)明制造方法提供的多層 半導(dǎo)體組件能如所需地實施是必要的。特別地且舉例而言，如上定義的障壁中間層可被涂 敷于有機發(fā)光二極管（0LED)的空穴傳輸層（HTL)與發(fā)光層（EML)之間，其中，障壁中間層 需被配置使得空穴能從HTL迀移至EML。但是，本發(fā)明不受限于其在0LED中的應(yīng)用，而是還 可應(yīng)用于可使用溶液印刷方法制造的其它多層半導(dǎo)體組件。其實例為有機光伏組件（0PV)、 有機場效應(yīng)晶體管（0FET)，及其它有機半導(dǎo)體組件。
[0013] 依據(jù)本發(fā)明的實施例，提供障壁中間層包含原子層沉積步驟，其用于在第一裝置 層上形成障壁中間層。已發(fā)現(xiàn)原子層沉積是在本發(fā)明的方法中提供用于使障壁中間層涂敷 于第一裝置層上的適合方法。較佳地，欲被實施的原子層沉積步驟是快速原子層沉積方法。 快速原子層沉積是一種通過相對移動基板或載體，其后通過一種或多種前體或反應(yīng)器氣體 源，用于以快速且有效率的方式實施原子層沉積方法的方法?？焖僭訉映练e的技術(shù)是由 本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)展出的，且例如被描述于W0 2010/024671中。在快速原子層沉積技術(shù) (快速ALD)中，有時稱為空間ALD，前體被同時且連續(xù)地但于不同半反應(yīng)區(qū)摻入?；逶诎?反應(yīng)發(fā)生的這些區(qū)域間移動。
[0014] 如上所述的快速原子層沉積方法與用于提供第一裝置層及第二裝置層的溶液印 刷方法結(jié)合提供一種制造根據(jù)本發(fā)明的多層半導(dǎo)體組件的極有效率且快速的方式。由于第 一裝置層與第二裝置層之間的障壁中間層，來自第二裝置層的溶劑在制造期間不會損及第 一裝置層，因為第一裝置層在制造期間被障壁中間層覆蓋。使用此用于提供障壁中間層的 快速原子層沉積方法能提供具有所需厚度的障壁中間層：此層的厚度可在快速原子層沉積 方法期間精確地預(yù)先確定。這保證了提供的障壁中間層滿足在第一裝置層與第二裝置層之 間能進行有效的電交互作用，同時對來自第二裝置層的溶劑提供有效障壁以便保護第一裝 置層的所需要求。如所了解，本發(fā)明不限于使用原子層沉積來涂覆障壁中間層。取決于障 壁中間層及第一裝置層與第二裝置層的材料組成，及障壁中間層的所要求或所需的厚度， 其它適合方法可被使用。
[0015] 依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供的障壁中間層具有取決于中間層材料的厚度，用 以有效地避免溶劑到達第一裝置層，及用以實現(xiàn)第一裝置層與第二裝置層之間的電交互作 用。取決于選作為用于障壁中間層的中間層材料的特定材料，此層的厚度是決定障壁中間 層能提供電交互作用的程度且同時避免溶劑經(jīng)由障壁層滲透的重要參數(shù)。如下將進一步說 明，太薄的障壁層會包含諸如破裂或孔