TWI640041B - 一種針對並排多層的高解析度圖案化方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於製造包括在一單一基板上之第一位置處之一第一經圖案化裝置層及第二位置處之一第二經圖案化裝置層之一裝置之方法。該方法包括：在該基板上沈積一第一中間層；圖案化該第一中間層，藉此在該等第一位置處移除該第一中間層；沈積一第一裝置層；沈積一第二中間層；圖案化該第二中間層及其下伏層，藉此在該等第二位置處移除該第二中間層及該等下伏層；沈積一第二裝置層；且隨後圖案化該第一裝置層及該第二裝置層以在該等第一位置處形成該第一經圖案化裝置層且在該等第二位置處形成該第二經圖案化裝置層。
Description
本發明係關於針對並排多層的高解析度圖案化及針對並排多層堆疊的高解析度圖案化之方法。
更特定言之，本發明係關於用於形成不同有機半導體層之非重疊圖案及用於形成包括至少一有機半導體層之層堆疊之非重疊圖案之高解析度方法。
本發明之方法可有利地用於需要高解析度之有機電子裝置(舉例而言，諸如無彩色濾光器之高清晰度全彩顯示器、無彩色濾光器之高清晰度全彩光偵測器及光偵測器陣列或具有多個積體有機光偵測器及有機發光二極體子像素元件之智慧型像素或像素陣列)之製造程序中。
針對基於有機半導體之顯示器及成像器之製造，需要一可靠及高解析度圖案化方法。較佳地，圖案化方法亦容許圖案化一基板上並排之不同有機半導體層或不同層堆疊例如以達成一OLED(有機發光二極體)顯示器中之多色發射或一成像器中之多色靈敏度。
建議且實施若干圖案化方法。
舉例而言，普遍用於針對有機電子裝置之製造程序中之一圖案化技術係基於陰影遮罩科技。藉由在一真空系統中使用一精細金屬遮
罩作為一陰影遮罩而在蒸鍍期間直接圖案化有機半導體。此科技容許具有大約30微米或更大之一大小之定義特徵部。此方法之一缺點係，其不容許非常精確之對準。陰影遮罩科技之一進一步缺點係，其需要相當煩瑣的硬體維護，且其不可放大至大基板大小。
諸如噴墨印刷之廣泛研究之加成技術提供類似於陰影遮罩之一解析度。然而，加成技術並不適合於例如多層堆疊之複雜層堆疊。舉例而言，精確對準可係困難的。
若干其他圖案化程序正在顯露，舉例而言諸如自組裝(例如，基於在一預先圖案化基板上使用一旋轉澆鑄程序)。此程序需要針對一特定有機作用層之排斥/吸引圖案化材料之仔細選擇。一顯露圖案化方法之另一實例係雷射引發之正向傳送(LIFT)。使用此程序，解析度被限於5至10微米且經使用之熱傳送程序可使有機裝置之電特性降級。
以一可再生方式且在大晶圓大小上達成低於10微米之一圖案解析度之最有前途的技術係光微影。然而，與有機半導體組合地使用一光微影程序並不簡單，此係因為用於標準光阻劑中之大多數溶劑以及用於光阻顯影及/或光阻剝除之溶劑可溶解或損壞有機層。
可使用其中使用氟化光阻劑之正交處理而完成有機層之微影圖案化。此方法將微米解析度提供給標準光微影設備。舉例而言，在US 2013/0236999中描述一種使用正交處理製造一多色OLED裝置之方法，其中多個發光層或層堆疊(各發射一不同色彩之光)並排沈積且圖案化在一單一基板上以形成多個發光元件。此方法之一缺點係，製造氟化產品非常昂貴且其等之處理亦非常昂貴且麻煩。
在US 2012/0252150中描述一種製造一有機電致發光顯示器之方法，其中使用一標準習知光阻劑藉由光微影形成對應於不同色彩之不同有機電致發光元件。該方法係基於使用含有(例如)一水溶性材料(第
一遮罩層)、不可溶於光阻液體之一材料(第二遮罩層)及一光阻劑層之一堆疊之一遮罩層。以此方法，可圖案化一下伏有機化合物層且減小由在光微影圖案化期間使用之一液體溶解或損壞之風險。第一遮罩層及第二遮罩層可被留下且用於在進一步步驟(諸如形成其他經圖案化有機化合物層之步驟)中保護經圖案化有機化合物層。
本發明旨在提供用於藉由光微影在一基板上並排形成諸如有機半導體層之多層之非重疊圖案及形成不同層堆疊之非重疊圖案之方法，其中可使用習知光阻劑材料且其中相較於已知方法，由微影程序引起之層或層堆疊之損壞或降級之風險減小。
本發明提供一種用於製造包括在一單一基板上之第一位置處之一第一經圖案化裝置層及第二位置處之一第二經圖案化裝置層之一裝置之方法，該方法包括：在該基板上沈積一第一中間層；圖案化該第一中間層，藉此在該等第一位置處移除該第一中間層；沈積一第一裝置層；沈積一第二中間層；圖案化該第二中間層及該等下伏層，藉此在該等第二位置處移除該第二中間層及該等下伏層；沈積一第二裝置層；且隨後圖案化該第一裝置層及該第二裝置層以在該等第一位置處形成該第一經圖案化裝置層且在該等第二位置處形成該第二經圖案化裝置層。
本發明之一方法可進一步包括在圖案化該第一裝置層及該第二裝置層之前：沈積一第三中間層；圖案化該第三中間層及該等下伏層，藉此在第三位置處移除該第三中間層及該等下伏層；及沈積一第三裝置層。可重複此等步驟以在額外位置處形成額外經圖案化裝置層。隨後圖案化全部裝置層，即，在已沈積全部裝置層之後在一單一圖案化程序中完成該等裝置層之圖案化。
在本發明之實施例中，該第一裝置層可係至少兩層之一堆疊及/
或該第二裝置層可係至少兩層之一堆疊及/或該第三裝置層可係至少兩層之一堆疊及/或任何額外裝置層可係至少兩層之一堆疊。
該第一裝置層、該第二裝置層、該第三裝置層及任何額外裝置層可(例如)包括一電致發光層、一光敏層或一半導體層。舉例而言，該第一裝置層可包括一第一有機半導體層，該第二裝置層可包括一第二有機半導體層且該第三裝置層可包括一第三有機半導體層。
在本發明之實施例中，該第一中間層、該第二中間層、該第三中間層及任何額外中間層或進一步中間層係一水溶性層或一醇溶性層。該等中間層可含有一聚合物，舉例而言，諸如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、水溶性纖維素、聚乙二醇、聚甘油或支鏈澱粉，本發明不限於此。該等中間層可進一步含有一溶劑，該溶劑包括水及/或醇。該醇可(例如)係無烷氧基之醇，舉例而言，諸如異丙醇，本發明不限於此。該醇可(例如)係一水溶性醇。該溶劑可僅含有水、僅含有醇或水及水溶性醇之一混合物。
在本發明之實施例中，圖案化該第一裝置層、該第二裝置層及該第三裝置層之步驟可包括：提供覆蓋該等第一位置、該等第二位置及該等第三位置之一經圖案化光阻劑層；使用該經圖案化光阻劑層作為一遮罩而執行一蝕刻步驟；繼續該蝕刻直到該基板曝露；及使該第一中間層、該第二中間層及該第三中間層溶解在水中或醇中。可在使該第一中間層、該第二中間層及該第三中間層溶解之前移除該經圖案化光阻劑層。作為繼續該蝕刻直到該基板曝露之一替代例，可繼續該蝕刻直到該第一中間層曝露或直到移除不同於該等第一位置之位置處之該第一裝置層之至少部分。
在本發明之實施例中，圖案化該第一裝置層、該第二裝置層及該第三裝置層之該步驟可包括：沈積一進一步中間層；執行一蝕刻步驟直到曝露該第一中間層；及使該第一中間層溶解在水中或醇中。作
為繼續該蝕刻直到該第一中間層曝露之一替代例，可繼續該蝕刻直到移除不同於該等第一位置之位置處之該第一裝置層之至少部分。
在本發明之實施例中，圖案化該第一裝置層、該第二裝置層及該第三裝置層之該步驟可包括：沈積一進一步中間層；提供覆蓋該等第一位置、該等第二位置及該等第三位置之一經圖案化光阻劑層；使用該經圖案化光阻劑層作為一遮罩而執行一蝕刻步驟，繼續該蝕刻直到該基板曝露；及使該第一中間層、該第二中間層、該第三中間層及該進一步中間層溶解在水或醇中。可在使該第一中間層、該第二中間層、該第三中間層及該進一步中間層溶解之前移除該經圖案化光阻劑層。作為繼續該蝕刻直到該基板曝露之一替代例，可繼續該蝕刻直到該第一中間層曝露或直到移除不同於該等第一位置之位置處之該第一裝置層之至少部分。
在本發明之實施例中，圖案化該第一裝置層、該第二裝置層及該第三裝置層之該步驟可包括：沈積一進一步中間層；提供覆蓋該等第一位置、該等第二位置及該等第三位置之一經圖案化光阻劑層；使用該經圖案化光阻劑層作為一遮罩而執行一第一蝕刻步驟，繼續該第一蝕刻步驟直到該基板曝露；移除該經圖案化光阻劑層；執行一第二蝕刻步驟直到曝露該第二中間層；及使該第一中間層及該第二中間層溶解在水中或醇中。作為繼續該第二蝕刻直到該第二中間層曝露之一替代例，可繼續該第二蝕刻直到該第一中間層曝露或直到移除不同於該等第一位置之位置處之該第一裝置層之至少部分。
本發明之一方法可有利地用於在一基板上製造具有並排之不同有機材料或不同材料堆疊之圖案之基於有機半導體之裝置及電路(舉例而言，諸如多色有機光偵測器(OPD)或多色有機發光二極體(OLED)或包括至少一OLED子像素元件及至少一OPD子像素元件之有機智慧型像素(包含此等裝置之陣列))之一程序中。
本發明之一方法可例如用於無彩色濾光器之高清晰度多色OLED顯示器或高清晰度多色光偵測器陣列之一製造程序中，其容許獲得比使用當前所使用之陰影遮罩科技更高之解析度。舉例而言，本發明之一方法亦可用於圖案化有機CMOS成像器之微米大小或亞微米大小之像素陣列。
在用於有機半導體之光微影圖案化之已知程序中，相繼圖案化各組子像素元件(諸如表示一多色顯示器或成像器中之一單一色彩之子像素元件)。在沈積對應電致發光層堆疊之後直接執行一子像素元件之光微影圖案化。此已知方法之一缺點係，敏感有機半導體層或層堆疊多次曝露至在光微影期間使用之產品(諸如光阻劑、顯影劑、光阻剝除劑)。雖然此等產品可經製成而有利於下方之材料，但多次沈積及剝除此等產品可造成下伏層之降級或損壞之一風險。此外，在電致發光層堆疊之局部移除期間，已經圖案化之子像素元件之側壁被曝露至可導致降級或損壞之一環境。
本發明之實施例之一優點係，在光微影圖案化期間，各裝置層可在其中該裝置層係最終裝置之部分之位置處始終受到保護。因此，根據本發明之實施例之方法可有利地用於圖案化可因在光微影期間使用之產品降級或受該等產品負面影響之裝置層(舉例而言，諸如有機裝置層)。在本發明之方法中，可避免此等產品與該等裝置層之間之直接接觸。
本發明之實施例之一優點係，可使用習知光微影產品(光阻劑、顯影劑)，即，已用於微電子產業中之光微影產品。本發明之實施例之一優點係，不需要使用諸如氟化光阻劑之昂貴產品。
根據本發明之實施例之一方法之一優點係，其可按比例放大及其可相容於現存半導體製程線。
根據本發明之實施例之一方法之一優點係，用於圖案化該等裝
置層之最高處理溫度可低於150℃。因此，該方法可用於可撓性箔基板上(舉例而言，諸如用於聚萘二甲酸乙二酯(PEN)箔上或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)箔上)，因此實現具有高解析度之可撓性有機裝置及電路之製造。
根據本發明之實施例之一方法之一優點係，其可具成本效率及可良好控制。
已在上文中描述多種發明態樣之某些目的及優點。當然，應瞭解，根據本發明之任何特定實施例，不必達成全部此等目的或優點。因此，舉例而言，熟習此項技術者將認知，可以達成或最佳化如本文中教示之一優點或優點群組而不必達成如可在本文中教示或建議之其他目的或優點之一方式體現或實施本發明。此外，應瞭解，發明內容僅係一實例且並不旨在限制本發明之範疇。可藉由在結合隨附圖式閱讀時參考以下詳細描述而最佳瞭解本發明(關於組織及操作之方法兩者)以及其之特徵及優點。
1‧‧‧第一開口
2‧‧‧第二開口
3‧‧‧第三開口
10‧‧‧基板
11‧‧‧第一底部電極
12‧‧‧第二底部電極
13‧‧‧第三底部電極
21‧‧‧第一中間層
22‧‧‧第二中間層
23‧‧‧第三中間層
24‧‧‧進一步中間層
31‧‧‧第一裝置層/第一裝置層堆疊
32‧‧‧第二裝置層
33‧‧‧第三裝置層/第三層堆疊
40‧‧‧光阻劑層
311‧‧‧第一經圖案化裝置層/第一子像素
321‧‧‧第二經圖案化裝置層/第二子像素
331‧‧‧第三經圖案化裝置層/第三子像素
dov‧‧‧重疊
圖1(a)至圖1(i)繪示根據本發明之一方法之程序步驟之一序列。
圖2(a)至圖2(d)繪示根據本發明之基於使用一良性光阻劑系統之光微影之用於移除多餘材料之一方法之程序步驟。
圖3繪示延伸超過在一中間層中製成之一開口之邊緣之一經圖案化光阻劑層。圖3(a)展示一橫截面；圖3(b)展示一俯視圖。
圖4(a)至圖4(c)繪示根據本發明之基於使用一進一步中間層之用於移除多餘材料之一方法之程序步驟。
圖5(a)至圖5(c)繪示根據本發明之基於結合光阻劑圖案化及一單一蝕刻步驟使用一進一步中間層之用於移除多餘材料之一方法之程序步驟。
圖6(a)至圖6(d)繪示根據本發明之基於結合光阻劑圖案化及兩個
蝕刻步驟使用一進一步中間層之用於移除多餘材料之一方法之程序步驟。
申請專利範圍中之任何參考符號不應被理解為限制本發明之範疇。
在不同圖式中，相同參考符號係指相同或類似元件。
在以下詳細描述中，闡述多個具體細節以提供本發明及如何在特定實施例中實踐本發明之一透徹瞭解。然而，應瞭解，可在無此等具體細節之情況下實踐本發明。在其他例項中，未詳細描述熟知方法、程序及技術以免使本發明模糊。
將關於特定實施例且參考某些圖式描述本發明，但本發明不限於此而僅由申請專利範圍限制。所描述之圖式僅係示意性且非限制性。在圖式中，為了闡釋性目的，一些元件之大小可放大且未按比例繪製。尺寸及相對尺寸並不一定對應於本發明之實踐之實際縮減。
此外，描述中及申請專利範圍中之術語第一、第二、第三及類似者係用於區分類似元件且並不一定用於描述一循序或時間順序。該等術語在適當境況下可互換且可以不同於本文中描述或繪示之序列進行操作。
此外，描述中及申請專利範圍中之術語頂部、底部、上方、下方及類似者係用於描述性目的且並不一定用於描述相對位置。應瞭解，如此使用之術語在適當境況下可互換且本文中描述之本發明之實施例能夠在不同於本文中描述或繪示之定向中操作。
申請專利範圍中使用之術語「包括」不應解譯為限於此後列出之構件；其不排除其他元件或步驟。應將其解譯為指定如提及之經陳述特徵、整數、步驟或組件之存在，但不排除存在或添加一或多個特徵、整數、步驟或組件或其等之群組。因此，表達「一裝置包括構件
A及B」之範疇不應限於僅由組件A及B組成之裝置。
本發明之方法可有利地用於包括在習知光微影期間使用之產品(諸如光阻劑、顯影劑及剝除劑)之影響下降級之材料之層或層堆疊之高解析度圖案化。此等材料包含(例如)有機半導體、有機介電質、量子點、離子導體、有機組織、反應性金屬或鹽。
在進一步描述中，描述(例如)其中裝置層或裝置層堆疊包括一有機半導體材料之本發明之方法。在進一步描述中且在申請專利範圍中，「裝置層」可係指一單層以及至少兩層之一堆疊。
在圖1(a)至圖1(i)中示意性繪示根據本發明之一方法之一實例之程序步驟。作為一實例，展示用於三色OLED之製造之程序步驟。該等圖展示對應於包括三個子像素之一單一OLED之橫截面。
程序亦可用於在一單一基板上製造複數個三色OLED(對應於複數個像素)，舉例而言，諸如(例如)配置成複數個列及複數個行之三色OLED之一陣列。更一般言之，程序可用於形成並排之具有不同性質(例如，一OLED中或一OPD中之不同色彩或一電路中之多種功能性)之經圖案化層堆疊且製造此等經圖案化多層堆疊之陣列。
在本發明之背景內容中，一像素係指一成像器或一顯示器中之一單一影像點。在一成像器或一顯示器中，複數個像素通常配置成列及行。各像素可由子像素構成，各子像素(例如)對應於一不同色彩。各子像素包括一像素元件，例如一發光元件(諸如一OLED)或一光偵測元件(諸如一有機光偵測器)。
圖1(a)示意性展示在一表面上具有一第一底部電極11、一第二底部電極12及一第三底部電極13之一基板10。在最終裝置中，第一底部電極11係一第一子像素(第一色彩)之一底部電極，第二底部電極12係一第二子像素(第二色彩)之一底部電極且第三底部電極13係一第三子像素(第三色彩)之一底部電極。在底部電極之邊緣處，可存在一邊緣
覆蓋層(未經繪示)以提供保護而免遭短路及漏電。此邊緣覆蓋層可由具有良好的電絕緣性質之一有機或無機材料製成。基板10可係一玻璃基板或一可撓性箔基板或熟習此項技術者已知之任何其他適當基板。底部電極可(例如)包括ITO(銦錫氧化物)、Mo、Ag、Au、Cu、舉例而言諸如PEDOT：PSS(聚(3,4-乙二氧基噻吩)聚(苯乙烯磺酸酯)之一導電聚合物或一導電CNT(碳奈米管)或石墨烯層，然本發明不限於此。
在基板10上提供一第一中間層21，如圖1(a)中展示。第一中間層21係不導致程序中進一步提供之一裝置層或裝置層堆疊之降級之一層。第一中間層可例如係一水基材料或一醇基材料。第一中間層可含有一聚合物，舉例而言諸如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、水溶性纖維素、聚乙二醇、聚甘油或支鏈澱粉。第一中間層可進一步含有包括水及/或醇之一溶劑。醇可(例如)係無烷氧基之醇，舉例而言，諸如異丙醇。醇可例如係水溶性醇。溶劑可僅含有水、僅含有醇或水及水溶性醇之一混合物。第一中間層21之厚度可(例如)在100nm與6000nm之間(例如，在500nm與2000nm之間)之範圍中，然本發明不限於此。
如圖1(b)中所繪示，接著圖案化第一中間層21，藉此製成穿過第一中間層21之一第一開口1且曝露第一底部電極11。可藉由習知光微影，接著進行乾式蝕刻(例如，使用O2、SF6或CF6電漿)或濕式蝕刻而圖案化第一中間層21。較佳使用一溶劑可顯影光阻劑以圖案化第一中間層21。然而，本發明不限於此且可使用其他光阻劑。第一開口1可具有任何適當形狀，舉例而言，諸如一矩形形狀或一圓形形狀，然本發明不限於此。第一底部電極11可經完全曝露或其可經幾乎完全曝露，此意謂僅第一底部電極11之邊緣仍由第一中間層21覆蓋。在此步驟之後，第二底部電極12及第三底部電極13仍由第一中間層21覆蓋。
在一下一步驟中，如圖1(c)中所繪示，沈積一第一裝置層31。以此方法，第一裝置層31與第一底部電極11接觸。在此處描述之實例
中，第一裝置層31對應於一第一色彩(第一子像素)且包括適用於發射一第一色彩(或第一色譜)之光之一有機半導體材料。
在此處描述之實例(三色OLED)中，第一裝置層31可例如係一層堆疊，其(例如)包括一電洞注入層、一電子阻擋層、一電洞傳輸層、一電致發光有機層、一電子傳輸層、一電洞阻擋層及/或一電子注入層，然本發明不限於此。第一裝置層31包括至少一第一電致發光有機層。可藉由溶液處理(例如，旋塗、印刷、噴塗、狹縫式塗佈、刮塗)、氣相沈積(例如，CVD或OVPD)或真空沈積(例如，蒸鍍)而沈積第一裝置層31。
在第一裝置層31之沈積之後，(例如)藉由旋塗、狹縫式塗佈、浸塗、印刷或刮塗而在第一裝置層31上沈積一第二中間層22(圖1(d))，然本發明不限於此。第二中間層22係不導致第一裝置層31及程序中待進一步提供之一裝置層或裝置層堆疊之降級之一層。其可保護第一裝置層或裝置層堆疊免受在程序中進一步用於光微影步驟中之產品之影響。其可具有與第一中間層21相同之組合物或其可具有一不同組合物。
接著，如圖1(e)中所繪示，圖案化第二中間層22及下伏層(第一裝置層31及第一中間層21)，藉此僅在第二底部電極12之位置處形成穿過此等層之一第二開口2且曝露第二底部電極12。可藉由使用一習知光阻劑之光微影而完成第二中間層22及下伏層之圖案化。較佳使用一溶劑可顯影光阻劑。然而，本發明不限於此且可使用其他光阻劑。在光微影之後，執行一蝕刻步驟以局部移除第二中間層22、第一裝置層31及第一中間層21。蝕刻步驟可係一濕式蝕刻步驟或一乾式蝕刻步驟(例如，使用O2、SFS或CFS電漿)，且可使用一單一蝕刻劑以移除不同層。
在一下一步驟中，圖1(f)中所繪示，沈積一第二裝置層32。以此
方法，第二裝置層32與第二底部電極12接觸。在此處描述之實例中，第二裝置層或裝置層堆疊32對應於一第二色彩且包括適合於發射第二色彩(或第二色譜)之光之一有機半導體材料。第二裝置層32可(例如)包括一電洞注入層、一電子阻擋層、一電洞傳輸層、一電致發光有機層、一電子傳輸層、一電洞阻擋層及/或一電子注入層，然本發明不限於此。第二裝置層32包括至少一第二電致發光有機層。可藉由溶液處理(例如，旋塗、印刷、噴塗、狹縫式塗佈、刮塗)、氣相沈積(例如，CVD或OVPD)或真空沈積(例如，蒸鍍)而沈積第二裝置層。
接著重複在圖1(d)至圖1(f)中繪示之步驟以形成一第三子像素。在第二裝置層32之沈積之後，在第二裝置層32上沈積一第三中間層23(圖1(g))。第三中間層23係不會導致下伏裝置層及程序中待進一步提供之一裝置層或裝置層堆疊之降級之一層。其保護第二裝置層或裝置層堆疊32免受在程序中進一步用於光微影步驟中之產品之影響。第三中間層可含有一聚合物，舉例而言(諸如)聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、水溶性纖維素、聚乙二醇、聚甘油或支鏈澱粉。第三中間層可進一步含有包括水及/或醇之一選用溶劑。醇可(例如)係無烷氧基之醇，舉例而言，諸如異丙醇。醇可例如係水溶性醇。溶劑可僅含有水、僅含有醇或水及水溶性醇之一混合物。
接著，如圖1(h)中所繪示，圖案化第三中間層23及下伏層(第二裝置層32、第二中間層22、第一裝置層31及第一中間層21)，藉此僅在第三底部電極13之位置處形成穿過此等層之一第三開口3且曝露第三底部電極13。可藉由使用一習知光阻劑之光微影而完成第三中間層23及下伏層之圖案化。較佳使用一溶劑可顯影光阻劑。然而，本發明不限於此且可使用其他光阻劑。在光微影之後，執行一蝕刻步驟以局部移除第三中間層23、第二裝置層32、第二中間層22、第一裝置層31及第一中間層21。蝕刻步驟可係一濕式蝕刻步驟或一乾式蝕刻步驟
(例如，使用O2、SFS或CFS電漿)，且可使用一單一蝕刻劑以移除不同層。
在一下一步驟中，圖1(i)中所繪示，沈積一第三裝置層33。以此方法，第三裝置層33與第三底部電極13接觸。在此處描述之實例中，第三裝置層33對應於一第三色彩且包括適合於發射第三色彩(或第三色譜)之光之一有機半導體材料。第三層堆疊33可(例如)包括一電洞注入層、一電子阻擋層、一電洞傳輸層、一電致發光有機層、一電子傳輸層、一電洞阻擋層及/或一電子注入層，然本發明不限於此。第三裝置層33包括至少一第三電致發光有機層。可藉由溶液處理(例如，旋塗、印刷、噴塗、狹縫式塗佈、刮塗)、氣相沈積(例如，CVD或OVPD)或真空沈積(例如，蒸鍍)而沈積第三裝置層。
在沈積所要數目個裝置層或色彩(在圖1(a)至圖1(i)中繪示之實例中為三個)之後，在最終裝置中無需不同層之位置處移除該等不同層，即圖案化該等不同層。可以不同方法完成此移除，如進一步繪示：(i)使用一良性光阻劑系統之光微影；(ii)使用一進一步中間層；(iii)結合光阻劑圖案化及一單一蝕刻步驟使用一進一步中間層；及(iv)結合光阻劑圖案化及兩個蝕刻步驟使用一進一步中間層。
用於移除多餘材料之第一方法係基於使用一良性光阻劑系統(即，不導致經曝露層(即，與光微影產品直接接觸之層)之降級之一光阻劑系統)之光微影。可在經曝露層係不會因光微影期間使用之產品而降級或損壞之層之情況下使用一習知光阻劑系統。在經曝露層因習知光阻劑產品而降級或損壞之情況下，可使用氟化光阻劑系統。在圖2(a)至圖2(d)中示意性繪示此方法之程序步驟。
在此方法中，在圖1(i)之結構上沈積一光阻劑層，該光阻劑層不導致多層堆疊之經曝露層(在此實例中為第三裝置層33)之降級。如圖2(a)中所繪示，光阻劑層40經圖案化使得其保持在對應於第一中間層
21中之第一開口1(第一位置)、第二中間層22中之第二開口2(第二位置)及第三中間層23中之第三開口3(第三位置)之位置。因此，同時針對全部子像素(全部色彩、全部裝置層)完成此圖案化步驟。經圖案化光阻劑層40可匹配在中間層(21、22、23)中先前製成之開口(1、2、3)，或其可延伸超過此等開口之邊緣。在圖2(a)中展示之實例中，光阻劑層40延伸超過該等開口之邊緣(即，與其等重疊)。針對其中開口係正方形之一實例，在圖3(a)(橫截面)及圖3(b)(俯視圖)中示意性繪示光阻劑層40與一中間層中之一開口之間之此重疊dov。為了清楚之原因，未在此圖中展示裝置層及電極層。
在(例如，藉由透過一陰影遮罩之照明及顯影)圖案化光阻劑層40之後，藉由蝕刻移除經曝露區域(即，未由經圖案化光阻劑層40覆蓋之區域)中之下伏層。舉例而言，可使用RIE蝕刻(例如，氧、NO2、SF6、CF4)以移除非所要或多餘材料。在本發明之實施例中，蝕刻可(例如)繼續(例如，使用相同蝕刻劑)直到曝露基板10。此蝕刻步驟可係一時間控制之蝕刻。在圖2(b)中展示所得結構之一橫截面。
在一替代實施例(未繪示)中，蝕刻可繼續直到曝露第一中間層21。在此等實施例中，第一中間層21較佳比第一裝置層31及第二裝置層32厚。在此等條件下，在蝕刻步驟之後，第二中間層22之至少部分在第一位置處仍覆蓋第一裝置層31且第三中間層23之至少部分在第二位置處仍覆蓋第二裝置層32。在蝕刻期間，第三裝置層33由光阻劑層40覆蓋。優點係，在蝕刻步驟期間至少在待形成子像素之位置處保護全部裝置層。
在另一替代實施例(未繪示)中，蝕刻可繼續直到在不同於第一位置之位置處移除第一電致發光層(第一裝置層堆疊31之部分)。以此方法，不同子像素(不同色彩)之電致發光層彼此分開。
在蝕刻步驟之後，可移除光阻劑層40(如圖2(c)中所示)。接著藉
由塗覆使中間層21、22及23溶解之一溶液移除全部多餘層。此溶解溶液可(例如)取決於用於中間層之特定材料(水溶性或醇溶性)而為水或醇。
在一替代程序(未繪示)中，可藉由塗覆使中間層21、22及23溶解之一溶液組合移除光阻劑層40之步驟與移除多餘層之步驟而無光阻劑層40之先前移除。
在使用溶解溶液處理樣本之後，獲得如圖2(d)中所示之一結構，該結構包括並排之第一位置處之一第一經圖案化裝置層311、第二位置處之一第二經圖案化裝置層321及第三位置處之一第三經圖案化裝置層331。
圖2中繪示之方法之一優點係，在整個程序期間至少在形成第一子像素311及第二子像素321之位置處保護第一裝置層31及第二裝置層32。此等裝置層在此等位置處僅曝露至用於移除中間層之溶解溶液。在所示之實例中，第三裝置層33曝露至光阻劑40及光微影期間使用之產品。因此，此方法適合於其中第三裝置層33係不因此等微影產品而損壞或降級之一穩健層之應用。在第三裝置層33不足夠抵抗習知微影產品之影響之情況下，可使用氟化光阻劑系統。
用於移除多餘材料之第二方法係基於使用一進一步中間層。在圖4(a)至圖4(c)中示意性繪示此方法之程序步驟。此第二方法之一優點係，在整個程序期間至少在形成第一子像素311、第二子像素321及第三子像素331之位置處保護全部裝置層31、32、33。裝置層在此等位置處僅曝露至用於移除中間層之溶解溶液。
在此第二方法中，在圖1(i)之結構上沈積一進一步中間層24。此進一步中間層24可係如圖4(a)中繪示之一平坦化層或其可係一非平坦化層(保形或半保形)。進一步中間層24可含有一聚合物，舉例而言諸如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、水溶性纖維素、聚乙二醇、聚甘油或
支鏈澱粉之。進一步中間層可進一步含有經選擇包括水及/或醇之一溶劑。醇可(例如)係無烷氧基之醇，舉例而言，諸如異丙醇。醇可例如係水溶性醇。溶劑可僅含有水、僅含有醇或水及水溶性醇之一混合物。
在沈積進一步中間層24之後，完成一時間控制之乾式蝕刻步驟或濕式蝕刻步驟。在本發明之實施例中，蝕刻可繼續直到曝露第一中間層21(如圖4(b)中所繪示)。第一中間層21較佳比第一裝置層31、第二裝置層32及第三裝置層33厚。在此等條件下，在蝕刻步驟之後，第二中間層22之至少部分仍覆蓋第一裝置層31，第三中間層23之至少部分仍覆蓋第二裝置層32且進一步中間層24之至少部分仍在待形成子像素之位置處覆蓋第三裝置層33。優點係，在蝕刻步驟期間至少在待形成子像素之位置處保護全部裝置層。
在替代實施例(未繪示)中，蝕刻可繼續直到在不同於第一位置之位置處移除至少第一電致發光層(第一裝置層31之部分)。以此方法，不同子像素(不同色彩)之電致發光層彼此分開。
接著，使用使第一中間層21、第二中間層22、第三中間層23及進一步中間層24溶解之一溶液(水或醇)以移除非必要層，從而導致圖4(c)中所示之結構，該結構包括並排之第一位置處之一第一經圖案化裝置層311、第二位置處之一第二經圖案化裝置層321及第三位置處之一第三經圖案化裝置層331。此方法之一優點係，在蝕刻步驟期間藉由上覆中間層而保護在形成子像素之位置處之第一裝置層31、第二裝置層32及第三裝置層33。因此，此蝕刻步驟不損壞裝置層。
用於移除多餘材料之第三方法係基於結合光阻劑圖案化及一單一蝕刻步驟使用一進一步中間層。此方法之一優點係，在整個程序期間至少在形成第一子像素311、第二子像素321及第三子像素331之位置處保護全部裝置層31、32、33。該等裝置層在此等位置處僅曝露至
用於移除中間層之溶解溶液，且不曝露至在光微影期間使用之產品。在圖5(a)至圖5(c)中示意性繪示此方法之程序步驟。
在此方法中，在圖1(i)之結構上沈積一進一步中間層24。此中間層24可係如圖5(a)中繪示之一平坦化層或其可係一非平坦化層(保形或半保形)。進一步中間層24可含有一聚合物，舉例而言諸如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、水溶性纖維素、聚乙二醇、聚甘油或支鏈澱粉。該進一步中間層可進一步含有經選擇包括水及/或醇之一溶劑。醇可(例如)係無烷氧基之醇，舉例而言，諸如異丙醇。醇可例如係水溶性醇。溶劑可僅含有水、僅含有醇或水及水溶性醇之一混合物。
在沈積進一步中間層24之後，沈積且圖案化一光阻劑層40，如圖5(a)中所繪示。較佳使用一溶劑可顯影光阻劑。然而，本發明不限於此且可使用其他光阻劑。光阻劑層40經圖案化使得其保持在對應於第一中間層21中之第一開口1(第一位置)、第二中間層22中之第二開口2(第二位置)及第三中間層23中之第三開口3(第三位置)之位置。因此，同時針對全部子像素(全部色彩、全部裝置層)完成此圖案化步驟。經圖案化光阻劑層40可匹配在中間層(21、22、23)中先前製成之開口(1、2、3)，或其可延伸超過此等開口之邊緣。在圖5(a)中展示之實例中，光阻劑層40延伸超過開口之邊緣。針對其中開口為正方形之一實例，在圖3(a)(橫截面)及圖3(b)(俯視圖)中示意性繪示光阻劑層40與一中間層中之一開口之間之此重疊dov。為了清楚之原因，未在此圖中展示裝置層及電極層。
在(例如，藉由透過一陰影遮罩之照明及顯影)圖案化光阻劑層40之後，藉由濕式蝕刻或乾式蝕刻移除經曝露區域(即，未由經圖案化光阻劑層40覆蓋之區域)中之層，直到曝露出基板10。此在圖5(b)中示意性展示。舉例而言，可使用RIE蝕刻(例如，氧、NO2、SF6、CF4)以移除非所要材料。
在一替代實施例中，蝕刻可繼續直到曝露第一中間層21。在另
一替代實施例(未繪示)中，蝕刻可繼續直到在不同於第一位置之位置處移除至少第一電致發光層(第一裝置層堆疊31之部分)。以此方法，不同子像素(不同色彩)之電致發光層彼此分開。
接著，可移除光阻劑層40且藉由塗覆使中間層21、22、23及24溶解之一溶液而移除全部多餘層。此溶液可(例如)取決於用於中間層之特定材料而為水或醇。在使用溶解溶液處理樣本之後，獲得如圖5(c)中所示之一結構，該結構包括在基板上並排之第一位置處之一第一經圖案化裝置層311、第二位置處之一第二經圖案化裝置層321及第三位置處之一第三經圖案化裝置層331。
用於移除多餘材料之第四方法係基於結合光阻劑圖案化、一第一蝕刻步驟及一第二蝕刻步驟使用一進一步中間層。在圖6(a)至圖6(d)中示意性繪示此方法之程序步驟。
在此方法中，在圖1(i)之結構上沈積一進一步中間層24。此進一步中間層24可係如圖6(a)中繪示之一平坦化層或其可係一非平坦化層(保形或半保形)。
在沈積進一步中間層24之後，沈積且圖案化一光阻劑層40，如圖6(a)中所繪示。較佳使用一溶劑可顯影光阻劑。然而，本發明不限於此且可使用其他光阻劑。光阻劑層40經圖案化使得其保持在對應於第一中間層21中之第一開口1(第一位置)、第二中間層22中之第二開口2(第二位置)及第三中間層23中之第三開口3(第三位置)之位置。因此，同時針對全部子像素(全部色彩、全部裝置層)完成此圖案化步驟。經圖案化光阻劑層40可匹配在中間層(21、22、23)中先前製成之開口(1、2、3)，或其可延伸超過此等開口之邊緣。在圖6(a)中展示之實例中，光阻劑層40延伸超過開口之邊緣。針對其中開口為正方形之一實例，在圖3(a)(橫截面)及圖3(b)(俯視圖)中示意性繪示光阻劑層40與一中間層中之一開口之間之此重疊dov。為了清楚之原因，未在此
圖中展示裝置層及電極層。
在(例如，藉由透過一陰影遮罩之照明及顯影)圖案化光阻劑層40之後，藉由執行一第一蝕刻步驟移除經曝露區域(即，未由經圖案化光阻劑層40覆蓋之區域)中之下伏層直到曝露基板(圖6(b))。舉例而言，可將RIE蝕刻(例如，氧、NO2、SF6、CF4)用於第一蝕刻步驟。接著，完成一第二蝕刻步驟直到曝露第二中間層22。在一些實施例中，第二蝕刻步驟可係第一蝕刻步驟之一連續。在圖6(c)中示意性展示所得結構之一橫截面。
在替代實施例(未繪示)中，第二蝕刻步驟可繼續直到曝露第一中間層21。在其他替代實施例中(未繪示)，第二蝕刻步驟可繼續直到在不同於第一位置之位置處移除至少第一電致發光層(第一裝置層31之部分)。以此方法，不同子像素(不同色彩)之電致發光層彼此分開。
在第二蝕刻步驟之後，藉由塗覆使中間層21及22及進一步中間層24溶解之一溶液移除全部剩餘多餘層。此溶液可(例如)取決於用於中間層之特定材料而為水或醇。在使用溶解溶液處理樣本之後，獲得如圖6(d)中所示之一結構，該結構包括並排之第一位置處之一第一經圖案化裝置層311、第二位置處之一第二經圖案化裝置層321及第三位置處之一第三經圖案化裝置層331。
在本發明之實施例中，裝置層堆疊可包括一完整OLED堆疊或其等可包括一不完整OLED堆疊。作為一不完整堆疊之一實例，可針對各元件/色彩沈積一堆疊直至電致發光層。在上文中描述之圖案化程序之後，接著可沈積剩餘層及一頂部電極作為一共同堆疊。
本發明之方法可用於製造包括多個像素(舉例而言，諸如像素之二維陣列)之裝置。舉例而言，本發明之方法可用於製造OLED陣列或OLED顯示器，諸如多色顯示器(例如，RGB、RGBW)或將高光譜顯示與一或多個色彩組合之顯示器。舉例而言，本發明之方法可用於製
造OPD陣列或OPD顯示器，諸如多色顯示器(例如，RGB、RGBW)或將高光譜顯示與一或多個色彩組合之成像器。本發明之方法亦可用於製造具有並排之不同半導體之OTFT或OTFT電路或用於製造生物感測器。本發明之方法可用於製造其中(例如)組合OPD、OLED及OTFT(例如RGB OLED+白色OPD、OPD+讀出OTFT、OLED+讀出OTFT)之「智慧型」像素。
前述描述詳述本發明之某些實施例。然而，應瞭解，無論前述在本文中如何詳細呈現，可以許多方法實踐本發明。應注意，當描述本發明之某些特徵或態樣時，使用特定術語學不應被視作暗示術語學在本文中重新定義為限於包含與該術語學相關聯之本發明之特徵或態樣之任何特定特徵。
雖然上文詳細描述已展示、描述且指出如應用於多種實施例之本發明之新穎特徵，但應瞭解，在不脫離本發明之情況下，熟習此項技術者可在裝置或程序之形式及細節上做出多種省略、替代及改變。
Claims (15)
- 一種用於製造包括在一基板(10)上之第一位置處之一第一經圖案化裝置層(311)及第二位置處之一第二經圖案化裝置層(321)之一裝置之方法，該方法包括：在該基板(10)上沈積一第一中間層(21)；圖案化該第一中間層(21)，藉此在該等第一位置處移除該第一中間層；沈積一第一裝置層(31)；沈積一第二中間層(22)；圖案化該第二中間層(22)及其下伏層，藉此在該等第二位置處移除該第二中間層及該等下伏層；沈積一第二裝置層(32)；及隨後圖案化該第一裝置層(31)及該第二裝置層(32)以在該等第一位置處形成該第一經圖案化裝置層(311)且在該等第二位置處形成該第二經圖案化裝置層(321)。
- 如請求項1之方法，其進一步包括，在圖案化該第一裝置層(31)及該第二裝置層(32)之前：沈積一第三中間層(23)；圖案化該第三中間層(23)及該等下伏層，藉此在第三位置處移除該第三中間層及該等下伏層；及沈積一第三裝置層(33)，其中重複此步驟序列直到獲得預定數目個裝置層。
- 如請求項2之方法，其中在已沈積全部裝置層之後在一單一圖案化程序中完成全部裝置層之圖案化。
- 如前述請求項中任一項之方法，其中該第一中間層(21)、該第二中間層(22)及該第三中間層(23)可溶於水中或醇中。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第一裝置層(31)係至少兩 層之一堆疊。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該第二裝置層(32)係至少兩層之一堆疊。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該等裝置層之各者係至少兩層之一堆疊。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該等裝置層包括一電致發光層、一光敏層或一半導體層。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中該等裝置層之各者包括一不同有機半導體層。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中圖案化該第一裝置層(31)及該第二裝置層(32)之該步驟包括：提供覆蓋該等第一位置及該等第二位置之一經圖案化光阻劑層(40)；使用該經圖案化光阻劑層(40)作為一遮罩而執行一蝕刻步驟，繼續該蝕刻直到該基板(10)曝露；移除該經圖案化光阻劑層(40)；及使該第一中間層(21)及該第二中間層(22)溶解在水中或一醇中。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中圖案化該第一裝置層(31)及該第二裝置層(32)之該步驟包括：沈積一進一步中間層(24)；執行一蝕刻步驟直到曝露該第一中間層(21)；及使該第一中間層(21)及該第二中間層(22)溶解在水中或一醇中。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中圖案化該第一裝置層(31)及該第二裝置層(32)之該步驟包括： 沈積一進一步中間層(24)；提供覆蓋該等第一位置及該等第二位置之一經圖案化光阻劑層(40)；使用該經圖案化光阻劑層(40)作為一遮罩而執行一蝕刻步驟，繼續該蝕刻直到該基板(10)曝露；移除該經圖案化光阻劑層(40)；及使該第一中間層(21)、該第二中間層(22)及該進一步中間層(24)溶解在水中或一醇中。
- 如請求項1至3中任一項之方法，其中圖案化該第一裝置層(31)及該第二裝置層(32)之該步驟包括：沈積一進一步中間層(24)；提供覆蓋該等第一位置及該等第二位置之一經圖案化光阻劑層(40)；使用該經圖案化光阻劑層(40)作為一遮罩而執行一第一蝕刻步驟，繼續該蝕刻直到該基板(10)曝露；移除該經圖案化光阻劑層(40)；執行一第二蝕刻步驟直到曝露該第二中間層(22)；及使該第一中間層(21)、該第二中間層(22)及該進一步中間層(24)溶解在水中或一醇中。
- 一種用於使用一如請求項2-3中任一項之方法製造一多色有機發光二極體陣列之方法，其中該第一經圖案化裝置層(311)包括用於發射一第一色譜之一第一電致發光層，該第二經圖案化裝置層(321)包括用於發射一第二色譜之一第二電致發光層，且該第三裝置層(33)包括用於發射一第三色譜之一第三電致發光層。
- 一種用於使用一如請求項2-3中任一項之方法製造一多色有機光偵測器陣列之方法，其中該第一經圖案化裝置層(311)包括具有 一第一吸收光譜之一第一半導體層，該第二經圖案化裝置層(321)包括具有一第二吸收光譜之一第二半導體層，且該第三裝置層(33)包括具有一第三吸收光譜之一第三半導體層。
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