[发明专利]在基板上形成有机材料层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在连续式(in-line)沉积系统中的基板上形成有机材料层的方法，还涉及如此得到的有机材料层。此外，本发明涉及这种方法在形成有机薄膜晶体管中的使用，涉及在这种连续式沉积系统中使用的注入器，还涉及在这种方法中使用的连续式沉积系统。

背景技术

基于小的有机半导体分子的器件和电路的工业生产需要用于生长这种薄膜的高生产量沉积技术。高生产量需要一种允许在大面积基板上沉积大量有机材料的同时保证所沉积的薄膜具有优良的光学和/或电气质量和优良的均匀性的技术。为了达到这种目标，通常建议的方法是卷到卷(或一卷到一卷)加工，其中通过线性的细长的源使很小的有机半导体分子分布在连续移动的基板上。

为了在卷到卷的情况下生长基于有机小分子的薄膜，已经建议了两种技术：连续式有机分子束沉积(OMBD，还称之为真空热蒸发)以及连续式有机气相沉积(OVPD)。

连续式OMBD是高真空加工，其中从细长的源中热蒸发出有机分子。蒸发出的分子以分子流态向受温度控制的基板行进，它们在该基板上凝结而形成薄膜。基板和细长源在与源的细长方向垂直的方向上相对运动。细长源通常与具有多个小孔、大小、形状的盖子结构密封，并且可以调节其间隔以符合均匀性要求，例如在US 2007/0163497中所描述。

OVPD加工使用惰性载气把有机分子从源单元输送到热壁低压腔室中的冷却的基板上。载气以对流方式使有机分子离开源而向受温度控制的基板输送，有机分子在该基板上凝结而形成薄膜。可以在连续式系统中进行OVPD，在该系统中，通过细长注入器使所装载的载气分布到基板上。基板和细长注入器在与注入器的细长方向垂直的方向上相对运动。已经建议了细长注入器的数种几何形状。最简便的一种是包括具有多个开口或小孔的板的喷淋头，载气通过这些开口或小孔流向基板。例如，在US 6,337,102和US 2005/0109281中涉及连续式OVPD沉积系统。

静态有机层沉积系统到具有卷到卷几何形状的连续式系统的扩展影响了有机层的沉积率分布。在基板上给定位置处的沉积加工期间，当沉积率为时间的函数时，可以定义沉积率分布。在静态加工系统中，在整个沉积加工期间通过保证源头处的材料的恒定蒸发速率而可以容易地保持恒定的沉积率。这个方法导致了正方形的沉积率分布，该沉积率分布具有从无沉积到有沉积的突然变化以及从有沉积到无沉积的突然变化，并且在沉积期间保持恒定的沉积率。然而，在连续式几何排布中，基板和细长有机分子注入器(例如，喷淋头)之间的相对运动是沉积率变化的源头。在基板上离开注入器较远的位置处，沉积率为零。在基板上注入器前面的位置处，沉积率为其最大值。在这些点之间，沉积率根据沉积率分布而变化。为了模仿静态系统中得到的沉积率分布，一般设计连续式沉积系统的不同部分以致使沉积率分布的形状尽可能是正方形的。

高生产量卷到卷加工工具能够对，例如，以1米/分钟或更大的恒定速度(还称之为“基板速度”)移动的基板连续地涂敷。在通过连续式系统进行层的沉积的情况中，可以使用线性沉积速度作为一个定义参数。可以定义线性沉积速度为沉积厚度和基板速度之乘积。这可以以平方微米/秒来表示。例如，当使用具有1米/分钟的基板速度的连续式生产工具在基板上沉积30纳米厚的有机层时，需要30纳米×1米/分钟＝500平方微米/秒的线性沉积速度。可以示出基板上给定点处的线性沉积速度等于基板速度与整个沉积周期上的沉积率分布的积分的乘积。