[發明專利]用于薄膜晶體管的N型半導體材料

有效

• 申請號: 200580044132.3
• 申請日: 2005-12-06
• 公開（公告）號: CN101084590A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: D·舒克拉;D·C·弗里曼;S·F·納爾遜
• 申請（專利權）人: 伊斯曼柯達公司
• 主分類號: H01L51/30
• 分類號: H01L51/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 段曉玲;趙蘇林

技術領域

本發明涉及基于N，N’-雙[苯基烷基]苝-3，4：9，10-雙(二甲酰亞胺)化 合物作為用于薄膜晶體管的N-溝道半導體膜中的半導體材料的用 途。本發明涉及這些材料在用于電子器件的薄膜晶體管中的用途和制 造所述晶體管及器件的方法。

背景技術

薄膜晶體管(TFT)廣泛用作電子器件中的開關元件，例如，在 有源矩陣液晶顯示器中、智能卡中、和各種其它電子器件及其部件 中。薄膜晶體管(TFT)是場效應晶體管(FET)的一個實例。FET 最為公知的實例是MOSFET(金屬氧化物半導體FET)，其為當今 用于高速應用的常規開關元件。目前，多數薄膜器件使用無定形硅作 為半導體進行制造。無定形硅對于晶體硅來說是較為便宜的替代物。 該事實對于降低大規模應用中晶體管的成本非常重要。但是，無定形 硅的應用限于低速器件，這是因為其最大遷移率(0.5-1.0cm²/V?sec) 比晶體硅小大約數千倍。

盡管無定形硅用于TFT比高度結晶的硅更為便宜，然而無定形硅 仍然具有其缺點。在晶體管的制造期間，無定形硅的沉積要求相對昂 貴的方法例如等離子增強的化學氣相沉積和高溫(大約360℃)以實 現足夠用于顯示器應用的電學特性。所述高加工溫度不允許使用由某 些塑料制成的基底用于沉積，而所述的某些塑料可能對用于例如柔性 顯示器的應用反而是合意的。

在過去的十年中，有機材料作為對無機材料如無定形硅的潛在替 代物以用于TFT的半導體溝道中而受到關注。有機半導體材料加工更 簡單，尤其是可溶于有機溶劑的那些，且因此能夠通過大為便宜的方 法大規模應用，例如通過旋涂、浸涂和微接觸印刷。此外，有機材料 可以在較低的溫度下沉積，由此為柔性電子器件帶來了范圍更廣的基 底材料(包括塑料)的選擇。因此，由有機材料制成的薄膜晶體管可 以視作用于顯示器驅動器、便攜式電腦、尋呼機、交易卡中的儲存元 件和識別標簽中塑料電路的潛在的關鍵性技術，其中制造的方便性、 機械柔性和/或適度的操作溫度均是重要的考慮因素。

在TFT中用作潛在的半導體溝道的有機材料公開于例如Garnier 等人的美國專利No.5,347,144，題為“Thin-Layer?Field-Effect Transistors?with?MIS?Structure?Whose?Insulator?and?Semiconductors Are?Made?of?Organic?Materials”。

對可用于TFT中以提供電子部件中的開關和/或邏輯元件的有機 半導體材料而言，很多都要求明顯高于0.01cm²/Vs的顯著遷移率，以 及大于1000的電流開/關比(下文中稱作“開/關比”)。具有此類性 能的有機TFT能夠用于電子應用，例如用于顯示器和標記標簽的像素 驅動器。但是，展示出這些合意性能的多數化合物為“p型”或者“p 溝道”，意味著相對于源電壓來說為負的柵電壓被施加來誘發器件的 溝道區域中的正電荷(空穴)。n型有機半導體材料可以在TFT中用 作對于p型有機半導體材料的替代物，其中術語“n型”或“n溝道” 表示相對于源電壓來說為正的柵電壓被施加來誘發器件的溝道區域 中的負電荷。

此外，TFT電路的一個重要類型公知為互補電路，其除了p型半 導體材料之外還需要n型半導體材料。參見Dodabalapur等人的 “Complementary?circuits?with?organic?transistors”Appl.Phys.Lett. 1996，69，4227。特別地，互補電路的制造需要至少一種p溝道TFT和 至少一種n溝道TFT。已經使用互補電路體系結構實現了簡單的部 件，如反相器。互補電路相對于普通TFT電路來說的優點包括較低的 功率耗散、更長的壽命以及更好的噪聲容限。在所述互補電路中，經 常合意的是使得n溝道器件的遷移率和開/關比在大小上近似于p溝道 器件的遷移率和開/關比。使用有機p型半導體和無機n型半導體的混 合互補電路是公知的，如Dodabalapur等人(Appl.Phys.Lett.1996，68， 2264.)所述，但是為了制造的方便，在所述電路中有機n溝道半導體 材料會是合意的。