專利名稱：導電聚合物電極的制作方法
導電聚合物電極
本發明涉及一種制造電氣器件的方法，其中導電聚合物被沉積在襯底 上以形成電極或導電跡線，以及電氣材料，例如有機半導體，施加在這些 跡線的頂部。
以這種方式制造的有機半導體器件是已知的，在專利說明WO 01/20691中描述了這樣的一個實例。在這種器件中，形成電極的導電聚合 物起注入器的作用，將電子非常高效地注入半導體中。然而可惜的是，導 電聚合物不是非常好的導電體。這對于提供流向或來自半導體的電流，會 引起不期望的低效率。更糟糕的是，導電性會隨時間而劣變。
本發明的目的在于克服上述的問題。
發明提供了 一種制造電氣器件的方法，其中導電聚合物施加在襯底上 形成電極或導電跡線，所述方法的特征在于襯底承載導電層，在該導電層 上印刷聚合物，以及特征在于在導電層未被聚合物保護的部分被去除的過 程中，被印刷的聚合物將起到抗蝕劑的作用。
通過使用本發明，借助下方可以是金屬的導電層，使在提供高效的電 流傳導的同時，受益于導電聚合物良好的電子注入特性成為了可能。另夕卜， 因為導電聚合物凈皮用作為抗蝕劑，所以自動地實現了聚合物的圖案和下方 導體的精確的配準。
上述的電氣材料優選為在例如二極管、發光二極管或晶體管中的半導 體材料。然而，發明也可用在其他領域，例如伏打電池或電池(voltaic cells orbatteries)、太陽能電池、電致變色顯示器和不同形式的傳感器領域。
導電聚合物優選為聚(3,4-取代p塞吩)鹽，且可通過混合聚乙撐二氧 噻吩(PEDOT)與聚苯乙烯磺酸鹽而制得。
下方的導電層優選為金屬。特別適合的金屬為鋁，因其具有高導電性并可廉價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，且對于一些用途來說，其較高的價格是可以接受的。金屬的表 面可受益于例如通過電暈放電的處理以提高其對導電聚合物的附著性。
對通常為金屬的導電層的不需要的部分的去除優選地通過化學蝕刻 來實現。對于一些金屬，特別是鋁，最好使用堿，例如氫氧化鈉溶液來進 4亍此去除的過程。這可能對導電聚合物的性質有不利影響，因此有可能需 要通過施加酸來"刷新，，聚合物。
聚合物的圖案優選地通過印刷工藝，例如柔性版印刷來形成，在印 刷工藝中施加聚合物的溶液以便只附著在選定的區域。這樣印刷可以既快 速又經濟，并且不浪費材料。
現將參考附圖，通過舉例的方式來描述^f吏用本發明的一種方式，所述 附圖是非常筒要的圖示，顯示了使用根據本發明的工藝的半導體器件的制造。
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域中公知的方法形成。主輥與托輥(idlerroller) 2和網紋輥(anilox roller) 3配合，網紋輥3用來給輥1施加測定量的溶 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 買到(BAYTRON是拜爾公司(BayerAktiengesellschaft)的注冊商標)。
薄的薄板(web) 5 (其厚度在附圖中被非常夸大地顯示)由廉價的合 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，該表面已通過電暈放電處理以幫助附著PEDOT。金屬化的 薄板被輸送通過在輥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)蒸發后，薄板浸沒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的區域蝕刻掉 鋁。結果產生如在
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，但應認識到薄板會形成有極大數目的這樣的形成物，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雜電路。
參考附圖上的位置C，印刷有機半導體的溶液以便在每對電極的光滑 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(stack) 9。 此印刷操作是在低于100。C的低溫下進行的，而這對下方的薄板5是無害 的。在施加半導體材料后，施加約500nm厚的電介質層10以及最后施加 導電柵極ll，形成制成的晶體管。
權利要求
1. 一種制造電氣器件的方法，其中導電聚合物被施加在襯底上以形成電極或導電跡線，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電層，在所述導電層上印刷所述聚合物，以及特征在于在所述導電層未被所述聚合物保護的部分被去除的過程中，被印刷的所述聚合物將被用作為抗蝕劑。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于所述電氣材料是半導體材料。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于所述電氣器件是二極管， 發光二極管或晶體管。
4. 如權利要求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. 如權利要求1所述的方法，其特征在于所述電氣器件是太陽能電池。
6. 如權利要求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. 如任一前述權利要求所述的方法，其特征在于所述導電層是金屬。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于處理所述金屬的表面以便 提高與所述導電聚合物的附著性。
10. 如任一前述權利要求所述的方法，其特征在于使用堿性蝕刻劑去 除所述導電層的所述部分，以及特征在于隨后用酸處理所述導電聚合物以 消除堿對所述導電聚合物的性質的任何不利影響。
全文摘要
一種已知的形成有機半導體器件的方法使用將導電聚合物沉積在襯底上來形成電極或導電跡線并隨后將電氣材料例如，有機半導體施加到這些跡線的頂部。盡管導電聚合物起到將電子非常高效地注入半導體中的注入器的作用，但其不是良好的導體。這對于提供流向或來自半導體的電流，會引起不期望的低效率。更糟糕的是，導電性會隨時間而劣變。這對于提供流向或來自半導體的電流，會引起不期望的低效率。更糟糕的是，導電性會隨時間而劣變。通過將聚合物(7)印刷到承載在襯底(5)上的導電層(6)，發現了此問題的解決方案。在導電聚合物未被聚合物保護的部分被去除的過程中，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電聚合物(7)良好的電子注入特性并借助下方的導電層(6)而受益于高效的傳導。
文檔編號H01L51/10GK101536204SQ200780013168
公開日2009年9月16日 申請日期2007年4月11日 優先權日2006年4月11日
發明者凱特·杰西·斯通 申請人:凱特·杰西·斯通