CN103348503A - 薄膜器件的材料图案化工艺 - Google Patents

Abstract

一种形成器件的方法包括提供一个基板；在基板上沉积单个的氟化可光图案化层；在基板上形成第一、第二有源层；应用可光图案化层以便在第一有源层以内形成第一图案，在第二有源层以内形成第二个不同的图案。可以利用本发明公开的具体例子形成薄膜电子器件，包括减少光刻步骤的OLED器件和TFT。

Description

薄膜器件的材料图案化工艺

相关申请的交叉引用

本申请是以美国国家公司Orthogonal公司的名义于2012年2月24日作为PCT国际专利申请提出，该公司也是除美国外所有指定国的申请人，而美国公民John DeFranco，Mike Miller和FoxHolt是仅美国地区的申请人，本申请要求于2011年3月3日提交的序号为61/448，724的美国专利申请的优先权，其公开内容以引用的方式并入本文中。

背景技术

本公开提供了一种器件内的有源层图案化方法，通过单一光刻步骤可以在两个或更多个不同有源层上形成两个不同的图案。本工艺可用来形成多层有机或无机图案化器件。

已知利用有机图案化材料在基板上对齐以形成具有特性或结构的器件有很多。因为有机材料通常比无机材料便宜，这些器件通常被认为有降低成本的潜力，并且这些有机材料可被快速、完全地涂覆在大型基板上，可形成低成本的大型器件。这种器件的一个例子是采用有机发光二极管（OLED）的显示屏。除提供低成本潜力外，这些显示屏还有发光效率更高的潜力、并具有比最具竞争力显示技术更高的视觉质量。因此，OLED显示屏在许多市场有取代LCD和等离子显示屏的潜力。此外，该OLED技术可用于其他器件，包括颜色可调的灯具。利用有机半导体，采用类似器件结构可以形成有机光伏器件、电气元件有机存储器件和有机电气元件，如有机薄膜晶体管（oTFT）。

遗憾的是，OLED技术，特别是OLED显示屏技术的应用缓慢。该应用速度缓慢至少部分是源于将这些材料图案化形成实用显示器件的成本太高。人们已经尝试了各种方法将有机材料图案化以形成全彩OLED显示屏。通过荫罩气相沉积有机材料使不同颜色材料图案化已被证明是有效的。然而这些荫罩限制了显示屏的分辨率和可成功实施涂覆的基板的尺寸，并增加了节拍时间。其他方法，如利用激光沉积以实现彩色发射极图案化已被证实，但该技术生产显示屏的产量通常很低，并经常产生大量残余废物。人们还对具有不同颜色的有机发射极的溶液印刷进行了讨论，但与通过气相沉积制得的发射极相比，这些工艺通常导致发射极的发射效率显著降低。该效率降低是因为接触电阻增加所致，实际上经常使用的聚合物材料通常比小分子材料具有更低的发光效率和使用寿命，而且溶液沉积的使用限制了彼此沉积以便通过有机层来控制载体移动的层数。人们还尝试了形成多色OLED器件的其他方法，包括同时使用白色发射极和彩色图案化过滤器。但这些方法也降低了OLED显示屏内发射极的有效效率。包括oTFT在内的其他有机器件也遭遇了类似的图案化问题。

避免有机材料复杂图案化的一种方法是采用包含一个或完全涂覆发射层的OLED显示屏结构。例如，Miller等人在2006年11月26日发布的标题为“OLED display device”的第7,142,179号美国专利和Cok等人在2007年7月31日发布的标题为“OLED device”的第7,250,722号美国专利中都讨论了具有在第一和第二图案化电极间构建的第一OLED以及在第二图案化电极和完全涂覆电极之间构建的第二OLED的结构。在这两份文件中，第一OLED必须图案化，使第二图案化电极可被连接至基板。而且，第二电极在沉积到OLED上之后必须图案化。这些结构产生更高效的光输出，不用对有机材料层的至少一层图案化。然而，这些结构需要通过一个有机层对极小结构图案化，从而形成一个穿过有机材料的通孔，并需要有机层上导电层的图案化。在本领域中，尚未有在高速生产环境中提供这些通孔并在有机层上形成电极图案的稳定工艺，因此尚不能成功生产这些器件结构。形成多层光伏器件和其他有机器件也需要类似结构。

已知无机电子器件是应用光刻技术对大型基板上的多个无机半导体薄膜层和高分辨率的无机电子导电层图案化，从而形成电气电气元件的阵列。遗憾的是，已知用于形成这些器件的光刻材料和溶剂会溶解有机材料。因此，应用已知用于生产无机固态电路的光刻材料和溶剂对有机材料层，尤其是含有有机有源半导体材料的层或在有机材料顶部形成的层进行图案化是不可能的。

最近，本领域中对光刻胶材料和溶剂进行了讨论，以便利用光刻技术对聚合物聚合物有机半导体层进行图案化。例如，Zakhidov等在2008年Advanced Materials第3481-3484页上发表的标题为“Hydrofluoroethersas Orthogonal Solvents for the Chemical Processing of Organic ElectronicMaterials”聚合物的文章中讨论了一种聚合物有机材料的图案化方法，其中氟化光刻胶沉积在一个基板上，并被选择性地暴露给一个能量来源，从而使一部分光刻胶发生交联，光刻胶在含氢氟醚的溶剂中发生显影，从而显示出图案并除去未发生交联的光刻胶材料部分。然后，通过使用另一种溶剂恢复氢氟醚中交联光刻胶的溶解度。接着，在剩余光刻胶上沉积一层有源有机半导体，并将剩余光刻胶提起剥离，从而使有源有机半导体图案化。如上所述，本文论述了单一溶液涂覆的聚合物有机半导体在基板上的图案化。Lee等在2008年Journal of the American Chemical Society第11564-11565页上发表的标题为“Acid-Sensitive SemiperfluoroalkylResorcinarene:An Imaging Material for Organic Electronics”的文章中讨论了相同的一般工艺。Taylor等在2009年3月19日Advanced Materials第2314-2317页上发表的标题为“Orthogonal Patterning of PEDOT:PSSfor Organic Electronics using Hydrofluoroether Solvents”的文章中讨论了底部接触式薄膜晶体管的形成，其中聚合物有机导体（即PEDOT:PSS）形成于基板上，光刻胶形成于导体上方并被图案化，导体被蚀刻，在应用和图案化有机半导体（即并五苯）之前，应用第二光刻胶并使其图案化。

这些文章都讨论了利用改进的光刻工艺和材料以形成电路中组件的溶液涂覆的聚合物有机材料的图案化、以及那些尚未被应用于OLED器件的工艺和材料的用途。进一步地，这些文章还讨论了与聚合物同时使用的那些材料和工艺的应用，而没有提出一种小分子有机材料层的图案化方法。进一步地，根据本方法，还需要进行多个光图案化步骤，特别针对每个图案化层的一个光图案化步骤，以便在多层中产生图案，其中包括至少一个有机层和沉积于该有机层上的一个层，例如一个电子导体层。包括对光刻材料进行照射曝光以进行光图案化步骤在内的某些光刻工艺步骤，通常是在空气中进行的。遗憾的是，空气中含有能与有机物发生反应的氧气和水分。因此，通过形成多个可光图案化材料层（其中有些层形成于有机层上）进行有机器件的多层光图案化，可能导致器件的性能恶化。而且，进行这些光刻步骤每一步的成本非常高，并且需要包括可光图案化材料的沉积，以及器件内每一层图案的曝光、显影和剥离在内的一整套光刻步骤。

在另一方法中，Katz和Dhar在2009年4月10日提交的国际公开号WO2009/126916，标题为“Patterning devices using fluorinatedcompounds”的专利中讨论了在允许有源层图案化的工艺中，在一个基板上形成一个图案化的有源层，在有源层上提供一个氟化材料的阻挡层，在氟化层上形成一个可光图案化层，并对可光图案化层进行照射曝光。但这种方法需要沉积多个层以使单个有源层图案化。

在另一方法中，Taussig等人在2007年4月10日公布的标题为“Method of forming at least one thin film device”的第7,202,179号美国专利中讨论了一种利用3D模板在器件的各层浮雕3D结构，并对3D结构和底层蚀刻以提供最终结构的方法。因为使用单一压印光刻步骤，不需要多个光刻步骤组合，该方法可以在器件的不同层中形成不同的图案，该方法可以在器件的不同层形成不同的图案，这使得该方法能用于在不稳定的基板，如在生产过程中膨胀或收缩的塑料上形成器件。遗憾的是，提供的方法仅对无机结构有用，因为该方法适用于与有机半导体材料不兼容的材料和方法。而且，该方法适用于目前尚未在大批量制造中使用、需要严格工艺控制以便让图案化步骤达到预期结果的技术。

因此，需要可以在有机材料层中形成第一图案并在有机层上面单独的不同有源材料层形成中至少第二个不同图案的方法。该工艺应该稳定，可以形成近微米分辨率的图案，并且在显影时不需要有机材料暴露在空气中。特别需要的是，该方法能与气相沉积的小分子有机材料兼容。最理想的情况是，同一方法也能与无机器件兼容，使得这些器件的多个层在同一光刻步骤中以不同的方式图案化。

发明内容

本公开提供了一种形成器件的方法，包括提供一个基板、在基板上沉积单个氟化可光图案化层；在基板上形成第一和第二有源层；应用可光图案化层以在第一有源层以内形成第一图案，在第二有源层以内形成第二个不同的图案。可以利用本发明公开的具体示例形成薄膜电子器件，包括减少光刻步骤的OLED器件和TFT。

本公开的各方面提出了通过单个感光材料层的沉积、曝光和显影让器件内的多个层产生特殊图案的优点。该工艺可用于有机或无机器件，并能够让器件内的多个层（其中一些是有机层）图案化。如上所述，该方法能够形成多层的有机器件，而无需在制造过程中将器件移出惰性环境，从而可形成先前在大批量生产环境中不能形成的高质量有机器件结构。因为器件的许多层可通过单次曝光图案化，本公开各方面也允许在不稳定的柔性基板上制造薄膜器件。进一步地，该方法具有传统光刻方法的全部优点，包括在高度平行与快速工艺中提供极高的分辨率（例如，微米级的分辨率）。此外，该方法允许使用较少的光刻步骤形成器件，显著缩短总节拍时间，消除制造过程中对多层感光材料沉积和显影的需要，从而大幅降低制造成本。

附图说明

图1流程图描述了本发明的一个说明性示例的步骤；

图2流程图描述了本发明一个实施例的详细步骤；

图3A-3I工艺图说明了本发明用于形成OLED显示屏的方法的一个示例的步骤；

图4A-4L工艺图说明了本发明用于形成TFT阵列的方法的一个示例的步骤；以及

图5流程图说明了本发明用于形成TFT阵列的方法的一个示例的步骤。

具体实施方式

下面将详细讨论本发明的一些实施例。在描述实施例时，为表述清楚，将使用特定术语。但本发明并不限于选用的特定术语。所属技术领域的专业人员可认为在不背离本发明广义概念的情况下可使用其他等效组件和制定其他方法。

本发明各方面提供了一种形成薄膜器件的方法，如图1所示。本公开某些实例中的薄膜器件包括具有有机和无机薄膜层的器件。特别重要的是，本公开各方面提供了一种形成器件的方法，包括提供一个基板2、在基板上沉积单个的氟化可光图案化层4；在基板上形成第一和第二有源层6，8；应用可光图案化层以在第一有源层以内形成第一图案，在第二有源层以内形成第二个不同的图案10。为了在第一和第二有源层中提供不同的图案，可以对可光图案化层进行照射曝光以形成三个独特的非重叠的曝光材料的图案，在最终器件内沉积两个有源或功能性材料层，并应用可光图案化层以将不同的图案转移到两个有源材料层的每一层中。通常通过将可光图案化层暴露于第一氟化溶剂以在可光图案化层以内显影形成第一图案，以及至少将其暴露于第二氟化溶剂以显影形成至少一个第二图案，可将这些不同图案转移到两个有源材料层。氟化可光图案化层的图案通常通过剥离或蚀刻转移到有源材料层。当应用剥离工艺时，工艺步骤可如图1所示排序。但这不是必需的。当应用蚀刻工艺时，氟化可光图案化层可在形成第一和第二有源层6，8之后沉积4。根据本公开，可光图案化层可包括高度氟化材料层，溶剂可以包括高度氟化溶剂。

本发明方法的一些实施例是以发明人进行的两个不同实验观察为依据。首先，发明人观察到当单个氟化可光图案化层在一个基板上沉积并且对氟化可光图案化层的不同部分给予不同剂量的光照时，去除较低曝光部分所用的氟化溶剂量可能高于比较高曝光部分。因此，通过控制曝光并选择适当的氟化溶剂，可分次去除氟化可光图案化层的不同部分，使其他工艺步骤可在这些不同部分的去除期间完成。其次，发明人观察到有可能形成由氟化可光图案化层和传统非氟化可光图案化层组成的双层，其中这两层彼此独立工作，之间不存在化学相互作用，因此通过这种方式，可差异性控制这两层的曝光。进一步地，当去除氟化可光图案化层各部分上的非氟化可光图案化层时，氟化可光图案化层的曝光部分比非氟化可光图案化层下面的氟化可光图案化层的各部分更快、更容易去除。所以使用双层可提供额外的溶剂灵敏度差异，从而提供形成可在另一时间去除的另一区域的能力。当使用剥离工艺时，使用双层还有另一个优势，这是因为去除通过去除非氟化可光图案化层的一部分而曝光的氟化可光图案化层的一部分可能导致氟化可光图案化层的剩余部分形成一个明显的钻蚀断面图。

可以利用这些观察结果创建适用于形成复杂薄膜器件的新方法。例如，本发明方法的某些示例特别有利于形成包括如Miller等人在第7,142,179号美国专利中讨论的OLED器件结构在内的某些OLED器件结构如。此外，这些方法也有利于形成某些TFT结构。形成这些器件的更详细的实施例将在本公开中提供。

为了清楚简洁的公开本发明方法的某些示例，很有必要对在本公开中使用的某些术语进行规定。在本公开中，“有机器件”是指包含有机分子（即含氢和碳原子的分子）组成的有源层的器件。在某些实施例中，这些有机分子是有机半导体，如Alq或有机导体如并五苯。相反，“无机器件“是指不含有机分子有源层的器件。”有源层“是在建器件内的一个功能层。通常在薄膜电子器件如本发明某些方面的目标器件中，有源层可能包含一种半导体或一种导体，但也可能包含一种绝缘体。有源层可以是单一的均质层，但也可以交替地包含多个薄膜层，它们一起在器件内的形成一个功能层。例如，在OLED中，一个有源层可能包含二极管内的各有机层，通常包括一个空穴传输层或一个电子传输层。这些层中的一层或单独的中间薄膜层可进一步提供光发射。与本发明某些方面相关的是，处理有机材料时可能需要特别小心。一些有机半导体的性能在接触空气或水分后可能发生显著恶化。进一步地，大多数有机材料极易溶解在传统光刻所用的非氟化溶剂中，因此，在有机材料沉积后，把这些溶剂用于器件是不可取的。然而，有机材料不溶于典型的高度氟化溶剂，因此，在有机材料在器件中发生沉积后，可以使用这些溶剂。

本发明方法的某些实施例适用于“薄膜”器件。这些器件通常包含厚度小于200nm的层，层的厚度一般小于50nm。薄膜器件各层通常利用蒸发、溅射或溶液涂覆技术沉积。这些器件通常形成于一个“基板“上，其为结构完整性的提供支撑，从而防止器件的薄膜层解体。术语“基板”是指可在其上涂覆薄膜层以提供结构完整性的任何支撑物。所属技术领域已知的基板包括刚性基板，如通常自玻璃形成的那些基板，和柔性基板，如通常自不锈钢箔或塑料形成的那些基板。基板也能提供一部分的环境屏障，保护任何有机材料不受水分或氧气的影响，但这不是必需的。基板可以是不透明、透明或半透明的。基板还可以包含一个或更多个层，如器件导电用的金属总线或无机半导体材料。基板可以包含不导电的有机材料层来进行功能，如将有源层与基板或基板上的导电元件隔开。当提供的不导电有机层可使基板表面光滑，以允许形成均匀的薄膜层时，这些层也可作为基板的一部分。

本公开中的术语“蚀刻”或蚀刻的是指利用可光图案化层的剩余部分或各个部分保护有源层下方区域不被去除的工艺。例如，可光图案化层的剩余部分能保护有源层的各部分不受等离子流的影响，等离子流蒸发有机有源层中未受保护部分，并把它们从基板上去除。可应用多种化学反应和蚀刻工艺去除所属技术领域内已知的不同材料，可选择或调整蚀刻方法使其具有选择性，对特定的第一材料影响较大，而对不同的第二材料有影响较小或没有影响。术语“剥离”是指有源层沉积在部分可光图案化层上并把基板暴露于去除部分可光图案化层的溶剂以去除有源层的上面部分的工艺。

当提到可光图案化层时，本公开的术语“图案”是指可光图案化层内物理或化学性质不同于可光图案化层其他部分的空间排列。然而，当提到有源层时，术语“图案“特指通过按照特定图案去除特定图案中有源层的重要部分，创建厚度不断变化的一层（理想情况是该层存在于某些物理位置而非其他物理位置中），从而创建的物理图案。也就是说，当提到有源层时，术语“图案”是指通过大体上去除基板的一些区域上的有源层的第一部分，同时使基板的其他区域上的有源层的第二部分基本保持不变而建立的空间排列。

在本文件中，术语“暴露”适用于两种不同的上下文中，具体是指暴露于溶剂或暴露于光照条件下。暴露于溶剂通常涉及浸泡于某种溶剂中，在该溶剂中同时或均匀涂覆整个基板。然而，提到照射时，术语“暴露”是指对照射剂量或曝光程度进行控制，通常使其整个基板上的分布各不相同，以便使一些区域接受的剂量大于其他区域的工艺。这可以通过多种方法完成，其中包括利用不同掩膜对基板进行多次曝光，通过使不同位置透过不同剂量的光的灰度光掩模对基板进行曝光，通过强度和停留时间不同的激光制图或通过使用全息方法的激光照射对基板进行曝光，通过这些方法，曝光图案所有的或（更可能）一个元件，同时使图案内的所有不同区域接收适量光照。当形成重复元件如底板晶体管时，最后一种方法可以以卷对卷方式与激光制图联合使用。也就是说，激光可通过全息胶片成像在基板上创建具有多次曝光区域的图案，同时激光在基板的相关固定位置成像，可使一个或更多个元件（如TFT或OLED像素）成像，然后激光移到基板的不同位置，用于使另一个或一组元件成像。在OLED应用方面，此时将对通孔上面和每个元件周围的区域进行定义。

术语“电极”是指层或多个薄膜层的组合，其在功能上提供能够在器件的薄膜层内产生电场的单个导电层。电极可以是透明、半透明或不透明的。然而，在本公开的OLED器件中，第一或第二电极至少有一个是透明或半透明的。本发明某些实施例中器件内的第一或第二电极通常有一个是不透明、反光的。在本发明某些实施例中使用的典型电极其厚度介于10-300nm。电极可以由能够导电的有机或无机材料形成，以便在本发明某些实施例中器件的薄膜层内产生电场。可用于形成电极的典型无机材料包括金属如银、金、铂、铜、钼和铝；以及某些掺杂金属氧化物，如铟锡氧化物或铟锌氧化物。使用包括打印或溅射在内的多种方法可形成电极。然而，在某些实施例中，使用蒸发或提供视线沉积的其他方法形成电极需要沉积无机材料。可用于形成电极的有机材料包括高度有序化的聚合物，如PEDOT/PSS。使用包括打印方法在内的多种方法可形成电极。然而，要提高沉积速度并缩短工艺时间，用于形成电极的材料，尤其是形成第二电极的材料，最好能用完全涂覆方法沉积，以在基板上形成一张连续的膜。

术语“可图案化电极”特指在整个基板上分段的电极，这样每段电极为一个或更多个电气元件或发光元件共用，但基板上所有的电气元件或发光元件不共用同一段电极。也就是说，可单独控制流过任何两段电极的电流，从而单独控制与每段电极连接的电气元件或发光元件中流过的电流。

用于形成“氟化可光图案化层”的氟化光刻胶材料可以是间杯芳烃，全氟癸基甲基丙烯酸酯和2-硝基苄甲基丙烯酸酯的共聚物及其衍生物或含量足以允许光刻胶溶解在氟化溶剂（如氢氟醚形成的溶剂）中的其他聚合物光刻胶或分子玻璃光刻胶，该氟化光刻胶可被溶解到氢氟醚（如甲基九氟丁醚）中，然后被涂覆到基板上。然后，使溶剂蒸发以形成可光图案化层。该溶剂也可以包括光酸产生剂，如N-羟基萘亚甲基酰胺全氟丁基硫酸盐或其他已知的光酸产生剂。在适当曝光下，该光酸产生剂能释放H+，其能与氟化光刻胶材料发生反应将其转化为不溶物形式。在标题为“Orthogonal Processing of Organic Semiconductors”的共同审理文件（序号：PCT/US09/44863）中对这些材料及其与氟化溶剂联用进行光刻步骤的用途进行了详细讨论。

在另一实施例中，该光刻胶可以是1H、1H、2H、2H-全氟癸基甲基丙烯酸酯（FDMA）和叔丁基甲基丙烯酸酯（TBMA）共聚物构成的物质。研究发现，在本发明的某些实施例中，该物质有足够高的氟含量使其可溶解在氟化溶剂中。FDMA和TBMA的统计共聚物是在氮气保护下通过自由基聚合制备的。向配有搅拌棒的25ml圆底烧瓶中加入1.4g FDMA、0.6gTBMA、0.01g AIBN和2ml三氟甲苯作为溶剂。聚合后，将反应混合物倒入己烷中使聚合物发生沉淀，然后过滤并在真空下干燥。通过尺寸排阻色谱确定共聚物的分子量为30400，通过1H NMR（Varian Inova-400光谱仪）分析（CDCl3-CFCl3（v/v–1:3.5）为溶剂）发现FDMA：TBMA的摩尔组成为35mol%：65mol%。抗蚀剂的FDMA组分决定了共聚物在氟化溶剂中的溶解度，而未曝光区域中的TBMA基团使共聚物在丁基保护态下的极性降低。接触光生酸剂时，这些保护基团会发生化学放大脱保护反应。产生的极性甲基丙烯酸（MAA）单元会降低共聚物在氟化溶剂中的溶解度。在用该材料和光生酸剂一起形成可光图案化层并曝光后，曝光后的图案可用增溶剂硅氮烷如HMDS进行处理。这种处理再次保护了带有硅氧烷基团的P（FDMA-共-MAA）膜，使其可溶于选定的氟化溶剂，有助在其去除剥离。

需要注意的是，间杯芳烃和FDMA：TBMA共聚物是化学放大型抗蚀剂。在本发明的某些实施例中，特别需要这些抗蚀剂的这一属性，因为通过使用相对低能量的紫外线照射（通常低于100mJ/cm2），它们使得光刻胶曝光步骤得以进行。这对采用在氟化可光图案化层沉积4之前沉积的有机化合物的器件特别重要，因为用于形成一个或更多个有机层形成的多种有机材料在紫外光存在条件下可分解，因此，此步骤能量降低使得光刻胶得以曝光，而不对下面的一个或更多个有机层造成明显损害。进一步地，由于每个光刻胶的氟含量很高，它们都是疏水和疏油的。

适用于第一、第二或第三氟化溶剂的氟化溶剂是全氟或高度氟化液体，其通常不溶于有机溶剂和水。在这些溶剂中有一种或多种氢氟醚（HFE），如甲基九氟丁醚、全氟丁基甲醚、甲基九氟丁醚和全氟丁基甲醚的异构混合物、乙基九氟丁基醚、全氟丁基甲醚（HFE7100）、乙基九氟丁基醚和全氟丁基甲醚（HFE7200）的异构混合物、3-乙氧基-1，1，1，2，3，4，4，5，5，6，6，6-全氟-2-三氟甲基-己烷（HFE7500）、1，1，1，2，2，3，4，5，5，5-全氟-3-甲氧基-4-三氟甲基-戊烷、1，1，1，2，3，3-全氟丁二烯-4（1，1，2，3，3，3-全氟丁二烯丙氧基）-戊烷（HFE7600）及其组合物。氟化溶剂也可选自各种氟化溶剂如氯氟化碳（CFS）：CxClyFz、氯氟烃（HCFC）：CxClyFzHw、氢氟碳化物（HFC）：CxFyHz、全氟化碳（FC）；CxFy、氢氟醚（HFE）：CxHyOCzFw、全氟醚：CxFyOCzFw、全氟胺：（CxFy）3N、三氟甲基（CF3）-取代的芳香族溶剂：（CF3）xPh【三氟甲苯、双（三氟甲基）苯】。已知还有其他氟化溶剂，并且同样可用于第一、第二或第三氟化溶剂。

光刻胶溶液通常包含上述氟化溶剂的光刻胶材料，如HFE7500。此外，当光刻胶是化学放大型抗蚀剂材料，如间杯芳烃或FDMA/TBMA共聚物时，该溶液还含有光生酸剂。适合的光生酸剂为2【1-甲氧基】丙基乙酸酯（PGMEA）。

通常，溶解光刻胶的溶剂最好比第一、第二或第三氟化溶剂有更高的沸点。通常，用于形成光刻胶溶液的氟化溶剂其沸点高于110摄氏度，而第二和第三氟化溶剂的沸点低于110摄氏度。例如，氟化溶剂中的溶剂可包括在大气压下沸点为131摄氏度的HFE7500，而第一、第二和第三溶剂可包括在大气压下沸点为76摄氏度的HFE7200。这些沸点的选择有助于在第一次烘干步骤后减少后续烘干步骤中任何第一氟化溶剂的蒸发残留，从而可降低曝光光刻胶材料第一图案的尺寸稳定性。进一步地，在氟化光刻胶溅射到基板上后进行的任何烘干或干燥步骤都应在不低于溶解氟化溶剂的沸点温度下进行。

第一、第二和第三氟化溶剂可含有增溶剂，使曝光后的可光图案化材料的图案溶于氟化溶剂。例如，硅氮烷等材料，如六甲基二硅氮烷（HMDS，1，1，1，3，3，3-六甲基二硅氮烷）可被加入至第一、第二和第三氟化溶剂，使曝光后的氟化可光图案化层的图案可溶。这种溶剂可加入氟化溶剂形成第二和第三溶剂，如第三溶剂含有5%HMDS和95%HFE7200。其他可用的增溶剂包括异丙醇（IPA），其可以类似方式配制形成含有5%IPA和95%HFE7200的第三溶剂。

在本发明的某些实施例中，第一、第二和第三氟化溶剂可具有不同的反应性水平，第一氟化溶剂比第二或第三氟化溶剂弱，第二氟化溶剂比第三氟化溶剂弱。例如，第一氟化溶剂可以是HFE7300（3M有售，商品名为Novec7300），第二氟化溶剂可以是HFE7600（3M有售，商品名为Novec7600），第三氟化溶剂可以是HFE7200（3M有售，商品名为Novec7200）。第一、第二氟化溶剂可含有5%HDMS，第三氟化溶剂可含有5%异丙醇（IPA）。

如前所述，可对一部分光刻胶进行照射以形成已曝光氟化光刻胶材料的图案和未曝光光刻胶材料的第二图案。例如，波长248nm的紫外灯可用于照射光刻胶，或使用其他波长，如365nm的灯。实验已经证实，当光刻胶是由间杯芳烃形成时，248nm波长下的84mJ cm2的曝光量足以让至少第一水平的曝光产生必要反应，而当波长是365nm时，需要的剂量为2700mJ cm2。高水平的曝光可用于产生额外的曝光量。

术语“非氟化可光图案化层”适用于不含高度氟化合物的任何可光图案化层。必须避免用于形成该层的材料与使用上述氟化光刻胶材料形成的“氟化可光图案化层”发生反应。例如，只要化学成分不与氟化可光图案化层发生相互作用，可以使用任何已知的标准光刻胶材料形成可光图案化层。这些层可包含Shipley抗蚀剂，如NLOF2020（Dow制造）或SU-8（MicroChem制造）。在图案化之后，不需要剥离抗蚀剂，在许多实施例中，剥离发生在非氟化可光图案化层之前沉积的牺牲氟化抗蚀剂层上。非氟化可光图案化层的形成可包括应用后烘干（PAB）和沉积步骤。这一步的重点是，当温度或时间比氟化可光图案化层形成期间所用的温度或时间更高或更长时，顶部的抗蚀剂层不用PAB，因为这可能导致氟化可光图案化层的溶剂在非氟化可光图案化层中形成气泡。术语“非氟化溶剂”适用于任何可用于溶解非氟化可光图案化层而不与氟化可光图案化层相互作用的非氟化溶剂。发明人已证明SU-8化学成分（γ-丁内酯）和四甲基氢氧化铵（TMAH）都满足这三个要求。

需要注意的是，下述详细实施例提供了本发明某些实施例中的方法所需的重要高水平步骤。但所属技术领域的专业人员可认为，氟化或非氟化可光图案化层形成或沉积可以包括利用旋转涂布以及包含应用后烘干步骤的溶液干燥等方法把光刻胶溶液涂覆到基板上。这些可光图案化层的曝光可包括将基板选择性暴露于一个照射源，使得基板的不同区域接受至少三种基本不同水平的曝光，还可以进一步采用曝光后烘干以激活光图案化层中的化学过程。

已经定义了本发明某些实施例的相关术语，现在可以提供本发明某些详细实施例。在第一个详细实施例中，本发明某些实施例中的方法可用于形成包含至少两个有源层的一般器件，由于沉积了光刻材料，每一个有源层可接收不同的图案以形成单个的可光图案化层，对这些材料进行不同水平的照射曝光以在可光图案化层内形成材料的多个图案，沉积两个或更多个有源层并对不同图案进行显影以在至少两个有源层内形成不同的图案。图2提供了显示该工艺步骤的流程图。

如该流程图所示，提供一个基板22。于基板上沉积一层氟化光刻胶并将其烘干形成第一氟化可光图案化层24。该氟化光刻胶可以是负型抗蚀剂，如Orthogonal公司商售的Ortho310，但它也可以是正型抗蚀剂。本示例中的基板可以是裸板，也可以带有在光刻胶前沉积的一个或更多个图案化或非图案化层。该氟化光刻胶应该有在其感光范围内接受不同剂量紫外线的特性，并且同Ortho310一样，若化学放大，可改变曝光后烘干（PEB）的温度和时间以控制沉积膜的各部分中接收的溶解度转换量。一旦沉积，可烘干第一层的氟化光刻胶以去除任何剩余溶剂。

然后，可在氟化可光图案化层上沉积一个可选夹层以促进后面各层的粘附或提供一个光漂白夹层并烘干以形成一个可选夹层26。于氟化层顶部沉积第二光刻胶（特别是非氟化光刻胶）以形成一个非氟化可光图案化层28。在当前的实施例中，假定该非氟化可光图案化层同样为一种负型光刻胶。然而，这不是必需的，并且该非氟化可光图案化层可以有与氟化可光图案化层相同或不同的型。该非氟化光刻胶层也是应用后烘干的，以便去除任何不需要的溶剂。这一步的重点是，非氟化光刻胶应用后烘干所用的温度不超过氟化光刻胶层应用后烘干所用的温度，否则，第一可光图案化层内的任何额外溶剂可被蒸发并在非氟化可光图案化层中形成气泡。氟化和非氟化可光图案化层一起形成一个可光图案化双层，其中包含单层的氟化光刻胶材料。

然后，使可光图案化双层暴露30于紫外线下或在两种光刻胶都敏感的波长下照射。基板各区域接受的照射剂量不同，以至于基板的一些区域比其他区域接受的剂量大。尽管使用单一峰值波长的紫外线曝光双层，但是也可以用多个峰值波长的光照射基板使其曝光，或提供多次曝光。例如，照射或每次曝光可能有不同峰值波长，选择一个波长使氟化光刻胶曝光，选第二个波长使非氟化光刻胶曝光。通过这一过程，可控制可光图案化双层以提供三至五个或甚至更多个不同曝光的区域，每一个区域均有不同的图案。发明人已观察到控制该过程从而产生下列图案的能力：

第一图案，包括氟化和非氟化可光图案化层均未曝光的区域；

第二图案，包括非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂并且氟化可光图案化层仍基本未曝光的区域；

第三图案，包括非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂并且氟化可光图案化层不溶于第一氟化溶剂但溶于第二氟化溶剂以及氟化剥离溶剂或第三氟化溶剂的区域；

第四图案，包括非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂并且氟化可光图案化层不溶于第二氟化溶剂但溶于氟化剥离溶剂或第三氟化溶剂的区域；

第五图案，包括非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂并且氟化可光图案化层溶于氟化剥离溶剂或第三氟化溶剂的区域。

也就是说，发明人已观察到可以形成这些图案中的每一个，而且还能通过将这些图案暴露于所示的不同溶剂以控制它们的去除。

如前所述，要稳定形成第二图案，可使用将一个光漂白层沉积在氟化可光图案化层和非氟化可光图案化层之间以形成一个可选夹层26的方法。该光漂白夹层可以和在高分辨率光刻技术中经常作为分辨率增强层使用的光漂白层相同或相似。该层的功能是在漂白和允许紫外光射线穿过并到达氟化光刻胶层前吸收一定量的光。该层的额外好处是可以增强抗蚀剂层对氟化层的粘附。

第一、第二、第三氟化溶剂或剥离氟化溶剂均可以是高度氟化的，并且均可以是氟代烃（HFE）。第一氟化溶剂可以是Novec7300，第二氟化溶剂可以是Novec7600，剥离溶剂可以是Novec7200+IPA。注意第二溶剂应比第一溶剂具有更高的活性、剥离溶剂应比第二溶剂具有更高的活性，这样这些溶剂都可用于去除曝光量增加的图案。注意标准显影剂不是高度氟化溶剂，因此该溶剂对第二、第三、第四或第五图案中的材料没有影响或影响极小。

照射曝光后，可选择性地烘干32基板以使可光图案化层固化。当氟化可光图案化层或非氟化可光图案化层是一种化学放大型抗蚀剂时，该步尤为重要。曝光后烘干通常是在温度低于前面讨论的应用后烘干温度时进行的。

然后，使非氟化光刻胶显影34以去除第一图案内的非氟化光刻胶，不用去除第二图案的非氟化光刻胶。这一显影34步骤是通过将基板暴露于作为非氟化可光图案化层溶剂的非氟化溶剂中进行的。例如，可以将基板暴露于SU-8化学成分下，如γ-丁内酯或四甲基氢氧化铵（TMAH）。研究显示这些溶剂中每一种均可使传统非氟化光刻胶显影，而不影响氟化可光图案化层内的氟化抗蚀剂。

然后，可以将基板暴露36于第一氟化溶剂以去除第一、第二图案内的未曝光氟化可光图案化层。这种曝光能在非氟化可光图案化层的下面形成后面剥离步骤所必需的底切。这些步骤的每一步都可在包括露天或近大气压的干燥氮气环境在内的各种环境中进行。同时需要注意的是，此步骤36有可能被分成两个独立的步骤，其中包括在第一时间段内将基板暴露于第一氟化溶剂以去除第一图案内未曝光的氟化可光图案化层，然后在第二时间段内将基板暴露于第一氟化溶剂以去除第二图案内已曝光的氟化可光图案化层。可在这几步间沉积材料有源层以提供一个图案化层。

然后，可在基板上沉积38第一有源层。例如，该第一有源层可以是一个导电层。该沉积过程可在包括真空或干燥氮气环境在内的惰性环境中进行。然后，可以将基板暴露40于第二氟化溶剂以去除第三图案内的氟化可光图案化层。这一步可剥离第三图案内的非氟化可光图案化层以及第一有源层沉积在第三图案上的部分，因此，该暴露将在第一有源层以内形成一个图案。该暴露可在近大气环境的干燥氮气环境中进行。

然后，可在基板上沉积42第二有源层。例如，该第二有源层可以是有机半导体。该沉积过程也可在惰性环境中进行。然后，可以将基板暴露44于第三氟化溶剂以去除第四图案内的氟化可光图案化层。这一步可剥离第四图案内的非氟化可光图案化层以及第二有源层沉积在第四图案上的部分，因此，该暴露将在第二有源层内形成一个图案，该图案不同于在第一有源层内形成的图案。该暴露可在近大气压的干燥氮气环境中进行。

然后，可在基板上沉积46第三有源层。例如，该第三有源层可以是第二导体。该沉积过程也可在惰性环境中进行。然后，可以将基板暴露48于剥离溶剂以去除第五图案内的氟化可光图案化层。这一步可剥离第五图案内的非氟化可光图案化层以及第三有源层沉积在第五图案上的部分，因此，该暴露将在第三有源层以内形成一个图案。该暴露可在近大气压的干燥氮气环境中进行。

当至少一个有源层包含有机材料时，这些步骤便提供了一种形成有机器件的方法，包括在一个基板上沉积一个氟化可光图案化层，在基板上形成第一和第二有源层，其中第一或第二有源层二者至少一个包含一个有机有源层，以及应用可光图案化层以在第一有源层内形成第一图案，在第二有源层内形成第二个不同的图案。但这些步骤也提供了一种形成器件的方法，包括在一个基板上沉积一个氟化可光图案化层；在基板上沉积一个非氟化可光图案化层；将氟化可光图案化层和非氟化可光图案化层暴露于一个照射源，其提供三个或更多个不同水平的照射，包含至少第一图案，其包括氟化和非氟化可光图案化层均未曝光的区域，第二图案包括非氟化可光图案化层和氟化可光图案化层二者之一已曝光并且剩下那层仍基本未曝光的区域，第三图案包括非氟化和氟化可光图案化层均已曝光的区域；在基板上形成第一和第二有源层；将基板暴露于非氟化溶剂以去除部分非氟化可光图案化层；将基板暴露于氟化溶剂以去除部分非氟化可光图案化层，从而在第一有源层内形成第一空间图案，在第二有源层内形成第二个不同的图案。

前面详述的实施例提供了本发明一个实施例的基本步骤。但为了说明这种方法的价值，在构建特定器件时讨论这种方法也很有用。因此，在一替代实施例中，提供了一种构建具有两个可寻址发光层的OLED显示器件的方法。工艺流程图3A-3I3A-3I说明了这种器件结构的构建方法。。

在该实施例中，提供了一个基板70，如图3A所示。该基板70可以包含有源矩阵驱动电路（未显示），以便为OLED器件提供电流。这些电路可与基板上的电源总线相连（未显示），为与外部电源和电路状态控制驱动器相连的OLED提供电流，从而控制电源总线到OLED的电流。这些电路可与基板70表面的导电元件72a、72b、74a、74b相连，其中这些导电元件包含一个由一个或多个电极72a、72b组成的阵列，其自第一可寻址发光层内的OLED供应或传输电流，和一个由一个或多个通孔连接器74a、74b组成的阵列，其可在第一和第二个可寻址发光层内自OLED供应电流或将电流传输给OLED。除了这些导电元件72a、72b、72c、72d以外，通常整个基板70外面还有一个绝缘层（未显示），可作为一个像素定义层。在该绝缘层和导电元件72a、72b、74a、74b之间的边缘处有一个垂直剖面，剖面上有一个从绝缘层最厚部分延伸至导电元件72a、72b、74a、74b的一个锥形物该锥形物倾斜度小于或等于45度，绝缘层与每一个导电元件72a、72b、74a、74b的边缘重叠。众所周知，这种结构是现有的单层OLED结构的精简形式。然后，可在基板和导电元件72a、72b、74a、74b上形成一个可光图案化层76，如图3B所示。该可光图案化层的形成包括形成前述的一个氟化和非氟化光刻胶材料双层，见图2中的步骤24至28。

一旦形成可光图案化双层，就对它进行照射曝光50以形成材料的三种独特图案。第一图案包括图3C中所示的区域78a、78b并对其曝光，使得氟化和非氟化可光图案化层均不在区域78a、78b中曝光。第二图案包括区域80a、80b。该图案被曝光，使得非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂，并使氟化可光图案化层可溶于第一氟化溶剂或第二氟化溶剂。第三图案包括区域82，该区域已曝光使得非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂，氟化可光图案化层不溶于第一氟化溶剂，但在特定曝光条件下可溶于第二氟化溶剂。

然后，可以将基板暴露于非氟化显影剂以去除第一图案中的非氟化可光图案化层，包括区域78a、78b。接着，可以将基板暴露于氟化显影剂以去除第一图案中的氟化可光图案化层，包括区域78a、78b。通过这一步，去除第一图案中基板上的氟化和非氟化可光图案化层，包括区域78a、78b，如图3D所示。进一步地，这些曝光步骤可以在剩余的可光图案化双层中提供侧壁，侧壁是用从剩余的非氟化可光图案化层下面去除的一小部分氟化可光图案化层底切的。因此，后续的完全涂覆层通常不在被该钻蚀断面图顶部所挡住的区域沉积。注意，在传统器件中，基板70、导电元件72a、72b、74a、74b，任何绝缘层和可光图案化层在不受控的大气环境中通常不易被污染，因为材料通常不与氧气或水分发生强烈反应。注意，这一步的主要作用是对一个或更多个电极72a、72b以及一个或更多个通孔74a，74b周围的区域进行曝光。

然后，在该器件结构中，可在基板70上沉积一个有机发光层84，如图3E所示。因此，该有源层形成，使得有机发光层与一个或更多个电极72a、72b中的每一个形成电接触，而不与一个或更多个通孔74a、74b形成电接触。至此，与第一电极阵列有电接触的第一发光层形成。在该示例中，形成有机发光层的材料可以是小分子有机发光层，其对氧气或水分的存在非常敏感。因此，这一步可在真空中利用气相沉积进行。器件中有机发光层84是一个小分子层，其可以包含几个子层，包括一个空穴传输层、一个发光层和一个电子传输层。在有机层上可选择形成一个非常薄的，通常小于50nm的金属或金属氧化物层。例如，可沉积一个很薄的MgAg层。该层能支持电子注入，但对于该过程更重要的是，它能形成一个机械稳定层，以防止在后续步骤中对小分子有机发光层造成机械损伤。注意有机发光层并非是由小分子有机材料形成，它可以交替由聚合物有机发光材料组成，在这种情况下，其可以被旋转涂布或溶剂涂覆到整个基板上并干燥。因为此类层可以交联，它能保持机械稳定，因此与应用一个小分子有源层时相比，沉积很薄的金属或金属氧化物层沉积对提供机械稳定用处不大。

然后，将基板暴露于第一氟化溶剂。这一步可在近大气压的干燥氮气环境中进行。该步去除了氟化可光图案化层的第二图案，去除了区域80a和80b内的氟化可光图案化层。随着这一层被去除，其外面涂覆的层，包括该第二图案区域中的非氟化可光图案化层和有机发光层84也会被去除。因此，将露出一个或更多个通孔连接器74a、74b，如图3F所示。然后将一个导电层88，例如一个掺杂金属氧化物层（如ITO），沉积在基板上，如图3G所示。注意该导电层会与一个或更多个通孔连接器74a、74b以及发光层顶部形成电接触。这样一来，导电层88能将电流从一个或更多个通孔连接器74a、74b传导到第一发光层顶部，从而可作为第二电极使用。这一步可在近大气压的干燥氮气环境中进行。这一步也可在真空中进行。注意有机材料在通孔连接器和每一个电极之间的沉积很重要，注意有机材料在通孔连接器和每一个电极之间的沉积很重要，进一步地，连接器和电极之间的距离应大于有机发光层的厚度，以便当电流通过在导电层88和电极72a、72b之间形成的二极管时，通孔连接器与电极之间的电阻能降至最低。这可用于防止电流从通孔连接器74a、74b和电极72a、72b流出时不通过二极管，从而不发光。进一步地，注意当通孔连接器和有机层顶部在该步中形成电连接时，通过每一个发光元件的电流不能独立控制，由于电极全部连在一起，其区域由每一个电极72a、72b定义。因此，电流可在于这些元件之间形成交联的发光元件间通过。

为避免交联，将基板暴露于第二氟化溶剂。同样地，这一步可在近大气压的干燥氮气环境中进行。该溶剂去除氟化可光图案化层以内的第三图案以及后来沉积在它上面的所有层。因此，在各有效发光元件之间的有机材料和第二电极被去除，只剩区域90a、90b，如图3H所示。这一步完成图案化。注意，根据本发明的某些方面，第一有源层，即有机发光层，已接收到第一图案，其包含通孔连接器的开口和第二与第三图案所对应的亚像素之间的区域。也就是说，区域80a、80b和82已被从发光层去除。进一步地，第二有源层，即导电层88，已接收到一个不同的图案，该图案除了与第三图案所对应的亚像素之间的区域外均是连续的。也就是说，区域82已被从导电层去除。因此，该有机器件的构建是通过在一个基板上沉积一个氟化可光图案化层，在基板上形成第一、第二有源层，第一或第二有源层二者至少一个包含一个有机有源层，并应用可光图案化层以便在第一有源层内形成第一图案，在第二有源层内形成第二个不同的图案。

要完成器件，将一个作为片状电极使用的，包含第二有机发光层和一个最终导电层的双层92，沉积在基板上。若有机小分子材料的气相沉积能在真空镀膜机中进行，这一步可在近大气压的干燥氮气环境中进行。在此配置中，每一个发光元件内的第一和第二电极部分的电压均可独立控制，从而可独立控制传输至OLED器件的每一层的电流。该方法能通过简单的图案化工艺提供具有两种颜色发射的超高分辨率OLED器件。在一些配置中，通过一对荫罩可沉积有机发光层的其中一层以提供一个全彩器件。或者，器件可利用彩色滤光片以形成一个全彩器件。

注意如前所述，OLED器件是由若干个独立控制的像素组成，从而使OLED器件具有显示屏或灯的功能。然而，所属技术领域的专业人员可认为，这种控制不是所有OLED器件所必需的，因此在一些实施例中可对其进行简化，特别是对于能控制双层以调整光线颜色的一些OLED灯更是如此。

如前所述，每一个发光层可由小分子或聚合物有机材料组成。在一个实施例中，可能需要第一发光层由聚合物发光材料形成，因为与小分子发光材料相比，这些材料对于当前流程的各步骤更稳定。进一步地，因为聚合物材料通常在近大气压下使用，而小分子材料通常在真空中使用，所以用聚合物形成第一发光层将减少在真空和大气压环境之间的转换次数，而这种转换通常耗时费力且代价昂贵。例如，通过旋转、漏斗或其他溶液涂覆方法，可将一绿色聚合物发光材料用作第一发光层。然而，若要提高器件的总效率，可能需要使用小分子材料形成第二发光层。例如，该层可以包含一洋红色发光层或包含由小分子发光材料构成的红色和蓝色发光材料。这点十分重要，因为小分子红色和蓝色发光材料通常比同等聚合物材料更高效，并且蓝色小分子有机发光材料的使用寿命通常明显长于蓝色聚合物有机发光材料。

在本发明另一个实施例中，利用蚀刻而非剥离工艺形成由一个或更多个无机薄膜晶体管组成的阵列，以提供所需的电气元件。在图4A-4L4A-4L的工艺图中描述了用于形成一个特定器件的步骤，该器件包含由一个或更多个背栅TFT组成的阵列。图5的流程图中列出了这些步骤。同时应注意的是，此处描述和讨论的特定器件包含一个由背栅和无机TFT组成的阵列，所属技术领域的专业人员可认为，本发明不限于这一特定实施例，可以利用本发明的方法形成其他器件，包括顶栅、有机TFT或其他图案化的固体电气元件。

如图4A所示，提供200（如图5所示）了一个基板150。然后，可用于在器件内形成TFT的有源层被完全涂覆202在整个基板上，如图4B所示。这些层可包括近基板沉积的第一导电金属层152、在第一导电金属层上沉积的一个介电层154、在介电层上沉积的一个半导体层156和在半导体层上沉积的第二导电金属层158。在当前的实施例中，用于形成第一导电金属层的材料可与第二导电金属层的不同。例如，第一导电金属层152可用铬形成，第二导电金属层158可用铝形成。

为简单起见，图4C显示了作为单层160的这些有源层152、154、156、158。一旦这些层被沉积到基板150上，就在有源层160上形成204一个氟化可光图案化层162。然后，如图3D所示，于氟化可光图案化层上形成206一个非氟化可光图案化层164。氟化和非氟化可光图案化双层一起形成一个可光图案化双层。如前所述，一旦该可光图案化双层形成并干燥，就对其进行多个水平的照射曝光208，在该示例中，对可光图案化双层进行四个不同水平的照射曝光，以在可光图案化双层以内形成四个不同的图案。

在当前的配置中，第一图案包括有效TFT结构以外的区域，其包括图4E描述的区域166a。在本配置中，第一图案166也包括图4E所示的区域166b和166c。这些区域在后续蚀刻步骤中为第一金属导电层提供通路。图3E显示了将要说明的两个TFT各自的四个相似区域。第二图案168被曝光，使得非氟化可光图案化层166被照射曝光而下面的氟化可光图案化层162不被照射。图4E中，该图案是用区域168a、168b、168c、168d表示。用区域168a、168b、168c和168d所表示的第二图案168的部分可用于从这些区域内的结构中去除第二金属层。也可选择性去除这些区域中的半导体和电介质。第三图案包括区域170a和170b，它们能为当前配置的背栅TFT提供通道。该第三图案170可被曝光，使得非氟化可光图案化层164和氟化可光图案化层都能被曝光。然而，氟化可光图案化层可用第一照射剂量曝光。最后，包括172a、172b、172c在内的剩余区域被纳入到第四图案172内。该图案被曝光，使得非氟化可光图案化层164和氟化可光图案化层都能被曝光。但氟化可光图案化层可用高于第一照射剂量的第二照射剂量曝光。

然后，将基板暴露210于非氟化溶剂，以去除第一图案166区域的非氟化可光图案化层164。这样就提供了图4F所示的结构，其中第一图案区域中的非氟化可光图案化层被去除，使非氟化可光图案化层164区域外侧的氟化可光图案化层162暴露出来。然后，根据第一组暴露条件（包括第一组时间、搅拌和温度条件），将基板150暴露212于第一氟化溶剂。该暴露将去除第一图案166所定义区域内的氟化光刻胶。结果使图4G中所示结构保留下来。如图4G所示，第一图案内的氟化和非氟化可光团案化层都被去除，露出有源层160。氟化和非氟化可光图案化层仍都在第二168、第三170和第四172图案所定义的区域内。

然后，利用能够去除有源层的任何工艺蚀刻214基板，从而去除第二导电金属层158、半导体层156和介电层154内的已曝光材料。在一个具体实施例中，蚀刻工艺可以是离子蚀刻工艺，包括物理离子蚀刻（也称干法蚀刻），或辅助物理离子蚀刻（也称湿法蚀刻）。然而，这些特定蚀刻工艺不是必需的，所属技术领域的专业人员可认为，在不背离本发明的范围和精神的情况下可以使用各种不同蚀刻工艺。该蚀刻是以这样的方式完成，即去除第一图案166的区域内的第二导电金属层158、半导体层156和介电层154，利用例如一系列干法蚀刻步骤去除每一层。可使用第二蚀刻步骤，最好是湿法蚀刻步骤去除第一导电金属层152。该步不仅去除第一图案166内的区域中的第一导电金属层152，以露出这些区域的裸基板，还要能得到一个明显的底切，从而去除第一图案外该第一导电金属层的至少一部分。这可通过采用一个湿法蚀刻步骤实现，该步使用的蚀刻剂对第一金属层具有高度选择性并可软化其接触区域的这种金属层。注意第一图案包括在所需第二导电金属层的一部分内部的区域166b和166c。这些区域允许通过溶剂和干法蚀刻步骤，经由所需的第二导电金属层、半导体层和介电层形成特征结构174a、174b。然后这些特征结构174a、174b允许第一导电金属层暴露于湿法蚀刻步骤，使得该湿法蚀刻步骤所形成的底切能去除这些特征结构174a、174b的区域内的第一导电金属层，从而消除近TFT（如图4H所示区域176）的第一导电金属层的一部分。这使得TFT的栅与第一导电金属层的剩余部分隔离，以防止该元件短路。在干法和湿法蚀刻过程中，可光图案化双层能保护每个有源层位于第二、第三和第四图案内的部分不被蚀刻工艺去除，而仅去除第一导电金属层内的极薄特征结构。在该湿法蚀刻过程可使用对第一导电金属层中所用材料有选择性的化学品，使得仅这一层受该过程影响。Taussig等在2007年4月10日公布的标题为“Method of forming at least one thin film device”的第7,202,179号美国专利中描述了干法和湿法蚀刻的相似用途。

然后，可根据第二组暴露条件（包括第一组时间、搅拌和温度条件），再次将基板暴露216于第一氟化溶剂。该第二组暴露条件的时间第一组暴露条件的时间要长。该暴露可将第一氟化可光图案化层162提起剥离，以去除上覆的非氟化可光图案化层164，并露出第二图案内区域中的第二导电金属层158。将基板再次进行蚀刻218，例如进行另一干法蚀刻，以去除图4J所示的第二图案的区域内至少一部分有源层。如图4J所示，蚀刻之后，可以去除第二导电金属层158、介电层156和半导体层154，只留下第二图案的区域内的第一导电金属层152，但在一些配置中，在完成这一蚀刻步骤时，至少介电层154的至少一部分会留在在第一导电金属层上。

然后，可根据一组暴露条件，将基板暴露于第二氟化溶剂220。这种溶剂使得第一氟化可光图案化层162被提起剥离，从而去除上覆的非氟化可光图案化层164，并露出图4K所示的第三图案的区域170a、170b内的第二导电金属层158。再次应用干法蚀刻222，其将去除区域170a、170b内的第二导电金属层158。

最后，可根据一组暴露条件，将基板选择性暴露224于第三氟化溶剂。该第三氟化溶剂剥离剩余的氟化可光图案化层162，从而去除非氟化可光图案化层164的剩余部分。最终结构如图4L所示。该结构包括一个基板150。应用包括沉积可光图案化双层的单一光刻步骤和单一曝光步骤，使至少第一导电金属层152、第二导电金属层158在该基板上以不同方式图案化，单一曝光步骤是对可光图案化双层进行三个或更多个不同水平的照射，在该示例中是四个不同水平的照射以在可光图案化双层内形成四个不同的图案。如上所示，第一导电金属层图案化，以便仅提供与栅的两个连接，从而去除其他区域（包括区域176）中的材料。在该层上的介电层154和半导体层156图案化，在这种情况下，两个有源层收到相同的图案，然而，转移到介电层154和半导体层156的图案与转移到第一导电金属层152或第二导电金属层的图案不同。

通过提供的图案化步骤，转移到第一导电金属层152的图案其功能是为基板上的TFT阵列提供栅线和数据线。转移到介电层的图案使其能防止电流从第一导电金属层152流到半导体层156。半导体层通过形成作为阵列中TFT通道的区域158，连接在第二导电金属层产生的源极和漏极。

综上所述，已提供了一种形成器件，特别是TFT阵列的方法，其中该方法包括提供一个基板；在基板上沉积一个氟化可光图案化层；在基板上形成第一、第二有源层；应用可光图案化层以在第一有源层以内形成第一图案，在第二有源层以内形成第二个不同的图案。通过在基板上沉积一个非氟化可光图案化层，以便与氟化可光图案化层一起形成一个功能性的光图案化双层，并将可光图案化双层暴露于一个可提供三个或更多个不同水平照射的照射源，以便在可光图案化双层的内部形成三个或更多个图案，采用这种方法能在不同有源层中形成不同图案。在该方法中，应用第一非氟化溶剂去除非氟化可光图案化层以内的非氟化材料的图案，并至少应用两种不同的氟化溶剂以独立的方式去除氟化可光图案化层不同图案内的氟化材料。进一步地，在光图案化双层之前，可在基板上沉积第一、第二有源层，应用可光图案化层以在第一有源层内形成第一图案和在第二有源层内形成第二个不同图案的步骤包括将基板暴露于一个或更多个溶剂以去除可光图案化双层内的第一图案内的可光图案化双层；将基板暴露于第一蚀刻过程，以至少去除可光图案化层内三个或更多个图案的第一图案内的第一有源层的第一部分；将基板暴露语一个或更多个溶剂以去除第二图案以内的可光图案化双层；将基板暴露于第二蚀刻过程，以至少去除光图案化层内的三个或更多个图案的第二图案内的第二有源层的第二部分。特别地，该方法包括将基板暴露于一个或更多个额外的溶剂以去除可光图案化层内的三个或更多个图案的至少第三图案内的可光图案化双层，第一、第二、第三有源层不同图案化，其中这些有源层包含两个导电层和一个半导体。

因此，形成薄膜晶体管的上述方法包括提供一个基板；在基板上涂覆有源层，包括第一导电层、一个介电层、一个半导体层和第二有源层；在有源层上形成一个可光图案化层，包括一个氟化可光图案化层；将可光图案化层暴露于一个照射源，其对可光图案化层以内的不同图案提供三个或更多个不同水平的照射；将可光图案化层暴露于溶剂以选择性去除不同的图案；在不同图案去除之间，应用一个或更多个蚀刻步骤以提供TFT的结构部件。

如前所述，本发明某些方面提供了形成器件的方法，包括：提供一个基板；在基板上沉积一个氟化可光图案化层；在基板上形成第一、第二有源层；应用可光图案化层以在第一有源层以内形成第一图案，在第二有源层以内形成第二个不同的图案。于此描述了该方法的各种实施例。如示例所示，本发明的某些方面使得通过先前技术的有效工艺不能实现的某些OLED显示屏结构得以高效形成。而且本发明的某些方面提供了一种利用单一光刻步骤在一个基板上形成包含薄膜晶体管的结构的方法。能够形成氟化和非氟化可光图案化层、并对其进行照射和暴露于溶剂以选择性去除可光图案化层以内的三个或更多个不同区域以内的可光图案化层的观察结果使这些方法得以实现。进一步地，可利用氟化可光图案化层，对其进行至少三种不同水平照射形成三种不同图案，并把它浸泡在不同溶剂或浸泡条件下选择性去除这三种不同图案的材料，这些观察结果也使这些方法得以实现。示例还进一步说明了利用这两种观察结果可以制定的方法，它们单独或联合使用以提供在单个光刻步骤内形成三个或更多个图案，从而有效形成高效器件的方法。

可以启用这些高效器件，因为可光图案化层能在一个或更多个有源层之前沉积，并能通过提起剥离把图案转移到有源层。在其他实施例中，可光图案化层可在一个或更多个有源层之后沉积，并能通过蚀刻把图案转移到有源层。在一些实施例中，对可光图案化层进行照射步骤可在含氧或水分的环境中进行。因为这些环境因素能对某些有机和无机材料层的性能有负面影响，有时需要在某些有机或高活性无机材料沉积之前对可光图案化层沉积、曝光，可光图案化层包括含镁、锂和无机半导体尤其是小分子有机半导体的层。

在对本发明进行了详细描述时特别提到了其中某些优选实施例，但应当了解的是，在本发明的精神和范围内还可作出其他变更和修改。

附图参考标签列表

2 提供基板的步骤

4 沉积氟化可光图案化层的步骤

6 形成第一有源层

8 形成第二有源层

10 应用可光图案化层以在有源层形成图案的步骤

22 提供基板步骤

24 形成氟化可光图案化层的步骤

26 形成夹层步骤

28 形成非氟化可光图案化层

30 照射曝光步骤

32 烘干基板步骤

34 非氟化可光图案化层显影的步骤

36 暴露于第一氟化溶剂的步骤

38 沉积第一有源层的步骤

40 暴露于第二氟化溶剂的步骤

42 沉积第二有源层的步骤

44 暴露于第三氟化溶剂的步骤

46 沉积第二有源层的步骤

48 暴露于第四氟化溶剂的步骤

70 基板

72a 导电电极

72b 导电电极

74a 导电通孔连接器

74b 导电通孔连接器

76 可光图案化层

78a 第一图案区域

78b 第一图案区域

80a 第二图案区域

80b 第二图案区域

82 第三图案区域

84 有机发光层

88 导电层

90a 区域

90b 区域

92 有机发光层和导电层组成的双层

150 基板

152 第一导电金属层

154 介电层

156 半导体层

158 第二导电金属层

160 组合单层

162 氟化可光图案化层

164 非氟化可光图案化层

166 第一图案

166a 第一图案区域

166b 第一图案区域

166c 第一图案区域

168 第二图案

168a 第二图案区域

168b 第二图案区域

168c 第二图案区域

168d 第二图案区域

170 第三图案

170a 第三图案区域

170b 第三图案区域

172 第四图案

172a 第四图案区域

172b 第四图案区域

172c 第四图案区域

174a 特征

174b 特征

176 区域

200 提供基板的步骤

202 涂覆有源层的步骤

204 形成氟化可光图案化层的步骤

206 形成非氟化可光图案化层的步骤

208 曝光可光图案化层以形成四种不同曝光图案的步骤

210 暴露于非氟化溶剂的步骤

212 暴露于第一氟化溶剂的步骤

214 蚀刻基板步骤

216 暴露于第一氟化溶剂的步骤

218 蚀刻基板步骤

220 暴露于第二氟化溶剂的步骤

222 蚀刻基板步骤

224 暴露于第三氟化溶剂的步骤

Claims (25)

1.一种形成器件的方法，包括：

a.提供一个基板；

b.在基板上沉积单个的氟化可光图案化层；

c.在基板上形成第一和第二有源层；

d.应用可光图案化层以在第一有源层以内形成第一图案，在第二有源层以内形成第二个不同的图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其中应用至少两个单独的氟化溶剂以独立地去除氟化可光图案化材料的一部分，从而在第一和二有源层以内产生不同的图案。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在基板上沉积一个非氟化可光图案化层，从而与氟化可光图案化层一起形成一个功能性的可光图案化双层。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括在氟化和非氟化可光图案化层之间沉积一个夹层，其中夹层影响照射透射率。

5.根据权利要求3所述的方法，进一步包括将可光图案化双层暴露于一个照射源，其提供三个或多个不同水平的照射以在可光图案化双层以内形成三个或更多个图案。

6.根据权利要求5所述的方法，其中应用第一个非氟化溶剂以去除非氟化可光图案化层以内的一个非氟化材料图案。

7.根据权利要求6所述的方法，其中在可光图案化双层之前，在基板上沉积第一和第二有源层，以及应用可光图案化层以便在第一有源层以内形成第一个图案和在第二有源层以内形成第二个不同图案的步骤包括：

a.将基板暴露于一个或多个溶剂以去除可光图案化双层以内的第一图案以内的氟化可光图案化层；

b.将基板暴露于第一蚀刻过程，以去除可光图案化层以内的三个或更多个图案的第一图案以内的第一有源层的至少第一部分；

c.将基板暴露于一个或更多个溶剂，以去除第二图案以内的可光图案化双层；

d.将基板暴露于第二蚀刻过程，以去除可光图案化层以内的三个或更多个图案的第二图案以内的第二有源层的至少第二部分；

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括将基板暴露于一个或更多个额外的溶剂，以去除可光图案化层以内的三个或更多个图案的至少第三图案以内的可光图案化双层；

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在基板上形成至少第三有源层，其中应用可光图案化层以在第一有源层以内形成第一图案，在第二有源层以内形成第二个不同的图案，在第三有源层以内形成不同于第一或第二图案的第三图案。

10.根据权利要求9所述的方法，其中第一、第二、第三有源层包含两个导电层和一个半导体。

11.根据权利要求6所述的方法，其中在可光图案化双层之前，在基板上沉积第一和第二有源层，以及应用可光图案化层以在第一有源层以内形成第一图案和在第二有源层以内形成第二个不同图案的步骤包括：

a.将基板暴露于非氟化溶剂和第一氟化溶剂，以去除可光图案化双层的第一图案以内的可光图案化双层；

b.在基板上沉积第一有源层；

c.将基板暴露于第二氟化溶剂，以去除第二图案以内的可光图案化双层，将第二图案所限定的区域以内的第一有源层提起剥离；

d.d)沉积基板的第二有源层；

e.将基板暴露于第三氟化溶剂，以去除第三图案以内的可光图案化双层，将第三图案所限定的区域以内的第二有源层提起剥离；

12.根据权利要求11所述的方法，其中第一有源层包含一个有机半导体，第二有源层包含一个导体，其在有机器件之内起着电极的作用。

13.根据权利要求12所述的方法，其中器件是OLED器件，具有两个独立可寻址层。

14.根据权利要求1所述的方法，其中第一和第二有源层二者至少之一是有机化合物，器件是有机器件。

15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将可光图案化双层暴露于一个照射源，其提供三个或多个不同水平的照射以在可光图案化双层以内形成三个或更多个图案。

16.根据权利要求1所述的方法，其中照射源将氟化可光图案化层以内的不同区域暴露于三个或多个不同水平的照射，其中照射源包括：

a.一个面源和一个密度掩膜；

b.一个投射光源和一个密度掩膜；

c.一个平行光源和一个不同曝光的全息胶片，或

d.一个调制点源。

17.根据权利要求3所述的方法，其中照射源提供具有光谱发射的光，其中光谱发射包括单个峰波长，其中氟化可光图案化层和非氟化可光图案化层都对照射源的峰波长有反应。

18.-根据权利要求3所述的方法，其中照射源提供具有光谱发射的光，其中光谱发射包括两个峰波长，其中氟化可光图案化层和非氟化可光图案化层对两个峰波长的敏感度不同，而且每一峰波长的振幅均进行调制以独立控制氟化可光图案化层和非氟化可光图案化层的曝光。

19.一种形成有机器件的方法，包括：

a.在基板上沉积一个氟化可光图案化层；

b.在氟化可光图案化层上沉积一个非氟化可光图案化层；

c.将氟化可光图案化层和非氟化可光图案化层暴露与一个照射源，照射源提供四个或更多个不同水平的照射，从而产生：

i第一图案，包括氟化和非氟化可光图案化层都未曝光的区域；

ii第二图案，包括非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂并且氟化可光图案化层仍基本未曝光的区域；

iii第三图案，包括非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂并且氟化可光图案化层不溶于第一氟化溶剂但溶于第二氟化溶剂的区域；

iv第四图案，包括非氟化可光图案化层不溶于标准显影剂并且氟化可光图案化层不溶于第二氟化溶剂的区域。

d.对非氟化溶剂中的非氟化可光图案化层显影，允许去除第一图案以内的一部分非氟化可光图案化层，对第一非氟化溶剂中的氟化可光图案化层显影，允许去除第一图案以内的一部分非氟化棵光图案化层；

e.在基板上形成第一有源层；

f.将基板暴露于第一氟化溶剂以去除第三图案；

g.在基板上形成第二有源层；

h.将基板暴露于第二氟化溶剂以去除第四图案，其中第一或第二有源层二者至少之一包含一个有机有源层。

20.一种形成有机发光二极管器件的方法，包括：

a.提供一个基板，其包含一个与电源总线连接的电极阵列和一个与电源总线连接的通孔连接器阵列；

b.在基板上沉积一个可光图案化层，可光图案化层包含一种氟化光刻胶材料；

c.用第一和第二照射剂量对可光图案化层进行选择性照射，以形成曝光光刻胶第一图案、具有不同曝光光刻胶的第二图案和未曝光光刻胶第三图案；

d.将基板暴露于第一溶剂以去除未曝光光刻胶第三图案，露出基板上的一个或更多个电极；

e.在基板上形成一个有机发光层，使得该层的一部分与一个或更多个暴露的电极形成电接触；

f.将基板暴露于第二氟化溶剂以去除曝光光刻胶材料第三图案，在有机半导体层内形成一个图案并露出一或更多个通孔连接器；

g.在有机发光层上沉积一个导体以形成一个导体层，使得导体层与通孔连接器形成一个电连接；

h.将基板暴露于第三氟化溶剂以去除曝光光刻胶材料第二图案，将导体层图案化。

i.

21.根据权利要求20所述的方法，其中可光图案化层是可光图案化双层，包括一个氟化可光图案化层和一个非氟化可光图案化层。

22.根据权利要求21所述的方法，其中将基板暴露于第一溶剂以去除未曝光光刻胶第三图案并露出基板上的一个或更多个电极的步骤包括将基板暴露于非氟化溶剂和第一氟化溶剂。

23.根据权利要求20所述的方法，其中第一、第二和第三溶剂三者至少之一是化学成分不同的氟化溶剂。

24.根据权利要求21所述的方法，其中第一、第二氟化溶剂是相同溶剂，将基板暴露于第一、第二溶剂的步骤涉及到不同曝光条件。

25.一种形成薄膜晶体管器件的方法，包括：

a.提供一个基板；

b.在基板上涂覆有源层，包括第一导电层、一个介电层、一个半导体层和第二导电层；

c.在有源层上形成一个可光图案化层，包括一个氟化可光图案化层

d.将可光图案化层暴露于一个照射源，给可光图案化层以内的不同图案提供三个或更多个不同水平的照射；

e.将可光图案化层暴露于溶剂以选择性去除不同的图案，在去除不同图案之间应用一个或更多个蚀刻步骤以提供TFT的结构部件。

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