具有纳米颗粒沉积层的光电子器件的制作方法

本公开涉及沉积材料的薄膜纳米颗粒(np)层，诸如可在分层半导体器件制造工艺期间沉积的薄膜np层，并且涉及用于在这种器件的任何层(的任何侧向部分)的暴露层表面上可控地沉积这种层的方法。

背景技术：

1、纳米颗粒(np)是物质的颗粒，其主要特征尺寸为纳米(nm)级，通常理解为在约1nm-300nm之间。在纳米尺度上，相对于块状形式的相同材料，给定材料的np可具有独特的性质(包括但不限于光学、化学、物理和/或电学性质)，包括但不限于此类np在不同波长(范围)表现出的对em辐射的吸收量。

2、当多个np形成为分层半导体器件的一层时，可利用这些性质来改善其性能。

3、然而，用于将这样的np层引入这种器件中的现有机制具有一些缺点。

4、首先，典型地，此类np形成为这种器件的紧密堆积层，和/或分散到其基质材料中。因此，这种np层的厚度通常比np本身的特征尺寸厚得多。这种np层的厚度可在器件性能、器件稳定性、器件可靠性和/或器件寿命方面赋予不期望的特性，这可减少或甚至消除由np的独特性质提供的任何为人所知的优点。

5、第二，在此类器件中合成np并用于此类器件的技术可通过各种机制引入大量的碳(c)、氧(o)和/或硫(s)。

6、作为非限制性示例，湿化学方法通常用于将具有精确控制的特征尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度和/或组成的np引入到光电子器件中。然而，此类方法通常采用有机封端基团(诸如柠檬酸封端的银(ag)np的合成)来稳定np，但是此类有机封端基团将c、o和/或s引入合成的np中。

7、此外，在沉积期间使用了溶剂，从该溶液沉积的np层通常包含c、o和/或s。

8、另外，这些元素可能在湿化学过程和/或np层的沉积期间作为污染物引入。

9、无论如何引入，在这种器件的np层中存在大量的c、o和/或s可能会损害这种器件的性能、稳定性、可靠性和/或寿命。

10、第三，当从溶液沉积np层时，随着所采用的溶剂变干，np层倾向于在整个np层上和/或在这种层的不同图案化区域之间具有不均匀的性质。在一些非限制性示例中，给定层的边缘可比这种层的内部区域显著更厚或更薄，这种差异可不利地影响器件性能、稳定性、可靠性和/或寿命。

11、第四，尽管除了湿式化学合成和溶液沉积过程之外，还存在合成和/或沉积np的其他方法和/或过程，包括但不限于基于真空的方法，诸如但不限于pvd，此类方法倾向于提供对由此沉积的np的特征尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度和/或组成的不佳控制。作为非限制性示例，在pvd过程中，np倾向于随着其尺寸增大而形成紧密堆积膜。因此，诸如pvd的方法通常不太适合于形成具有低表面覆盖率的大分散np的层。相反，由此类方法赋予的特征尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度和/或组成的不佳控制可导致器件效能、稳定性、可靠性和/或寿命不佳。

12、在一些非限制性示例中，oled显示面板可包括多个侧向分布的(子)像素，每个(子)像素具有相关联的一对电极和在它们之间的至少一个半导电层。阳极和阴极与电源电耦接，并且分别产生空穴和电子，这些空穴和电子通过该至少一个半导电层朝向彼此迁移。当一对空穴和电子结合时，可以发射光子。在一些非限制性示例中，(子)像素可以由驱动电路选择性地驱动，该驱动电路在基板内包括由导电金属线电耦接的多个薄膜晶体管(tft)结构，在一些非限制性示例中，电极和至少一个半导电层沉积在该基板上。此类面板的各种层和涂层通常由基于真空的沉积工艺形成。

13、在一些非限制性示例中，各自对应于不同波长(范围)的em辐射并且发射该em辐射的多个子像素可共同形成像素。由于所涉及的波长(范围)不同，由像素的第一子像素发射的第一波长(范围)的em辐射可与由该像素的第二子像素发射的第二波长(范围)的em辐射不同地执行。

14、在一些非限制性示例中，具有第一给定特征尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度和/或组成的金属np层在第一波长范围内所表现出的吸收光谱可不同于具有第二给定特征尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度和/或组成的金属np层在第二波长范围内所表现出的吸收光谱。

15、在一些非限制性示例中，可能存在这样的目标：提供用于在分层半导体器件中可控地沉积金属np的薄分散层的机制，这可能影响这种器件在光学性质、性能、稳定性、可靠性和/或寿命方面的性能。

16、在一些非限制性示例中，可能存在这样的目标：在器件的特定层的暴露层表面上可控地形成np层，包括但不限于跨其侧向朝向的特定部分来形成。

17、在一些非限制性示例中，可能存在这样的目标：提供一种机制来可控地沉积np层，该np层具有以下至少一者：至少一种特征尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度和至少一种组成，包括但不限于基本上没有至少一种污染物的组成。

18、在一些非限制性示例中，可能存在这样的目标：通过跨至少部分地穿过器件的给定波长(范围)的em辐射(包括由该器件发射的em辐射)的路径可控地沉积np层来可控地影响该em辐射的吸收和/或透射率。

技术实现思路

1、本发明的目的是消除或减轻现有技术的至少一个缺点。

2、本发明公开了一种分层半导体器件，该分层半导体器件包括设置在下面层上的至少一种颗粒结构，该至少一种颗粒结构包括与触点材料接触的颗粒材料，该触点材料选自：晶种材料、共沉积介电材料和/或至少一种图案化材料，该触点材料具有以下中的至少一者的对于颗粒材料在其上的沉积的初始黏着概率：不大于0.3，和小于下面材料对于颗粒材料在其上的沉积的初始黏着概率。

3、本公开还公开了一种用于在该器件的制造期间可控地选择在下面层上形成至少一种颗粒结构的方法，该方法包括：沉积至少一个层，包括下面层；以及将其表面暴露于颗粒材料的通量，使得颗粒材料与触点材料接触并且聚结以将该至少一种颗粒结构设置在下面层上。

4、根据一个广义方面，公开了一种半导体器件，该半导体器件具有沉积在基板上的多个层并且在由其侧向轴限定的至少一个侧向朝向上延伸，该半导体器件包括：至少一种颗粒结构，该至少一种颗粒结构包括颗粒材料；该至少一种颗粒结构设置在下面层的暴露层表面上；并且颗粒材料与选自以下中的至少一者的触点材料接触：晶种材料、共沉积介电材料，和至少一种图案化材料。

5、在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可设置在下面层上的不连续层中。在一些非限制性示例中，在该不连续层的至少中心部分中的该至少一种颗粒结构可具有选自其中的以下至少一者的共同特性：尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度、材料、聚集程度和其他性质。在一些非限制性示例中，该不连续层可设置在包括至少一种图案化材料的图案化涂层上。在一些非限制性示例中，该不连续涂层可基本上延伸跨过图案化涂层的整个侧向范围。在一些非限制性示例中，图案化涂层可具有用于颗粒材料的至少一个成核位点。在一些非限制性示例中，图案化涂层可补充有充当用于颗粒材料的成核位点的晶种材料。

6、在一些非限制性示例中，颗粒材料可包括以下中的至少一者：银、镱、镁、钾、钠、锂、钡、铯、金、铜、铝、锌、镉、锡、钇、任何上述项的任何组合的合金，和任何上述项的任何组合。

7、在一些非限制性示例中，下面层可选自以下中的至少一者：电子传输层、电子注入层、金属、合金、金属氧化物，和任何上述项的任何组合。

8、在一些非限制性示例中，该器件可包括沉积在该至少一种颗粒结构和下面层上的至少一个上覆层。在一些非限制性示例中，该至少一个上覆层可包括以下中的至少一者：封盖层(cpl)；和覆盖层，该覆盖层选自以下中的至少一者：外部耦合层、cpl、薄膜封装层、偏振层、氟化锂、气隙，和任何上述项的任何组合。在一些非限制性示例中，该至少一个上覆层可具有超过下面层的折射率的折射率。

9、在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可设置在该器件的侧向朝向的第一部分中。在一些非限制性示例中，第一部分可对应于信号透射区域的至少一部分。在一些非限制性示例中，该器件可适于接受穿过信号透射区域的至少一个em信号以用于与至少一个显示器下部件交换。在一些非限制性示例中，该至少一个显示器下部件可包括以下中的至少一者：适于接收的接收器；和发射器，该发射器适于发射以与下面层成非零角度穿过信号透射区域的至少一个em信号。在一些非限制性示例中，发射器可发射第一em信号，接收器可检测作为第一em信号的反射的第二em信号。在一些非限制性示例中，第一em信号和第二em信号的交换可提供用户的生物识别认证。在一些非限制性示例中，该器件可形成用户设备的显示面板，该显示面板包围显示器下部件。

10、在一些非限制性示例中，该器件的侧向朝向的第二部分可基本上没有该至少一种颗粒结构。在一些非限制性示例中，该器件可以是光电子器件，并且第二部分可以对应于其至少一个发射区域，该至少一个发射区域用于发射以与下面层成非零角度穿过信号透射区域的至少一个em信号。在一些非限制性示例中，该器件可为光电子器件，并且第一部分可对应于其至少一个发射区域。在一些非限制性示例中，该器件还可包括设置在其一层上的至少一个半导电层，其中：每个发射区域包括第一电极和第二电极；第一电极设置在基板和至少一个半导电层之间；并且该至少一个半导电层设置在第一电极和第二电极之间。

11、在一些非限制性示例中，可将晶种材料作为至少一种晶种沉积在下面层上的模板层中，并适于促进其周围的颗粒材料聚结以形成至少一种颗粒结构。在一些非限制性示例中，晶种材料可选自以下中的至少一者：镱、银、金属、相对于颗粒材料具有高润湿性质的材料、成核促进涂层材料、有机材料、多环芳族化合物，和包含选自氧、硫、氮和碳中的至少一者的非金属元素的材料，和任何上述项的任何组合。

12、在一些非限制性示例中，共沉积介电材料可与颗粒材料共沉积并且适于促进颗粒材料的形成以形成至少一种颗粒结构。在一些非限制性示例中，共沉积介电材料可选自以下中的至少一者：有机材料、半导体、有机半导体，和任何上述项的任何组合。在一些非限制性示例中，颗粒材料与共沉积介电材料的比率可为约50:1-5:1、30:1-5:1和20:1-10:1之间的至少一者。在一些非限制性示例中，颗粒材料与共沉积介电材料的比率可为约50:1、45:1、40:1、35:1、30:1、25:1、20:1、19:1、15:1、12.5:1、10:1、7.5:1和5:1中的至少一者。在一些非限制性示例中，共沉积介电材料可具有小于1的对于颗粒材料的沉积的初始黏着概率。

13、在一些非限制性示例中，可将至少一种图案化材料沉积在下面层上以促进颗粒材料形成为至少一种颗粒结构。在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可设置在包括该至少一种图案化材料的图案化涂层的暴露层表面上。在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可由包括该至少一种图案化材料的图案化涂层包围。在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可设置在下面层与图案化涂层之间的界面上。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有以下中的至少一者的对于颗粒材料在其上的沉积的初始黏着概率：不大于0.3；和小于构成下面层的材料对于颗粒材料在其上的沉积的初始黏着概率。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有不大于0.9、0.3、0.2、0.15、0.1、0.08、0.05、0.03、0.02、0.01、0.008、0.005、0.003、0.001、0.0008、0.0005、0.0003和0.0001中的至少一者的对于颗粒材料的沉积的初始黏着概率。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有约0.15-0.0001、0.1-0.0003、0.08-0.0005、0.08-0.0008、0.05-0.001、0.03-0.0001、0.03-0.0003、0.03-0.0005、0.03-0.0008、0.03-0.001、0.03-0.005、0.03-0.008、0.03-0.01、0.02-0.0001、0.02-0.0003、0.02-0.0005、0.02-0.0008、0.02-0.001、0.02-0.005、0.02-0.008、0.02-0.01、0.01-0.0001、0.01-0.0003、0.01-0.0005、0.01-0.0008、0.01-0.001、0.01-0.005、0.01-0.008、0.008-0.0001、0.008-0.0003、0.008-0.0005、0.008-0.0008、0.008-0.001、0.008-0.005、0.005-0.0001、0.005-0.0003、0.005-0.0005、0.005-0.0008和0.005-0.001之间的至少一者的对于颗粒材料的沉积的初始黏着概率。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有不大于约24达因/厘米、22达因/厘米、20达因/厘米、18达因/厘米、16达因/厘米、15达因/厘米、13达因/厘米、12达因/厘米和11达因/厘米中的至少一者的表面能。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有至少约6达因/厘米、7达因/厘米和8达因/厘米的表面能。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有约10达因/厘米-20达因/厘米和13达因/厘米-19达因/厘米之间的至少一者的表面能。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料对于550nm波长下的电磁辐射可具有不大于约1.55、1.5、1.45、1.43、1.4、1.39、1.37、1.35、1.32和1.3中的至少一者的折射率。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料对于波长为至少约600nm、500nm、460nm、420nm和410nm中的至少一者的电磁辐射可具有不大于约0.01的消光系数。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料对于波长短于约400nm、390nm、380nm和370nm中的至少一者的电磁辐射可具有约0.05、0.1、0.2和0.5中的至少一者的消光系数。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有不大于约300℃、150℃、130℃、30℃、0℃、-30℃和-50℃中的至少一者的玻璃化转变温度。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有约100℃-320℃、120℃-300℃、140℃-280℃和150℃-250℃之间的至少一者的升华温度。

14、在一些非限制性示例中，图案化材料可包括氟原子和硅原子中的至少一者。在一些非限制性示例中，图案化材料可包含氟和碳。在一些非限制性示例中，氟与碳的商的原子比可为约1、1.5和2中的至少一者。在一些非限制性示例中，图案化材料可包括低聚物。在一些非限制性示例中，图案化材料可包括具有某种分子结构的化合物，该分子结构包含主链和与之键合的至少一个官能团。在一些非限制性示例中，该化合物可包含以下中的至少一者：硅氧烷基、倍半硅氧烷基团、芳基、杂芳基、氟烷基、烃基、磷腈基、氟聚合物和金属络合物。在一些非限制性示例中，该化合物的分子量可不大于约5,000g/mol、4,500g/mol、4,000g/mol、3,800g/mol和3,500g/mol中的至少一者。在一些非限制性示例中，该分子量可为至少约1,500g/mol、1,700g/mol、2,000g/mol、2,200g/mol和2,500g/mol。在一些非限制性示例中，该分子量可为约1,500g/mol-5,000g/mol、1,500-4,500g/mol、1,700g/mol-4,500g/mol、2,000g/mol-4,000g/mol、2,200g/mol-4,000g/mol和2,500g/mol-3,800g/mol之间的至少一者。在一些非限制性示例中，该化合物的摩尔重量的可归因于氟原子的存在的百分比可为约40％-90％、45％-85％、50％-80％、55％-75％或60％-75％之间的至少一者。在一些非限制性示例中，氟原子可构成该化合物的大部分摩尔重量。在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可包括有机-无机杂化材料。

15、在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可包括具有第一初始黏着概率的第一图案化材料和具有超过第一初始黏着概率的第二初始黏着概率的第二图案化材料。在一些非限制性示例中，第二图案化材料可包括以下中的至少一者：成核促进涂层材料、电子传输层材料、liq、氟化锂、有机材料、聚芳族化合物、包含选自氧、硫、氮和碳中的至少一者的非金属元素的材料，和任何上述项的任何组合。在一些非限制性示例中，第一图案化材料可以是成核抑制涂层材料。

16、在一些非限制性示例中，该至少一种图案化材料可具有第一表面能，该第一表面能不大于颗粒材料的第二表面能。

17、在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒可赋予对入射在其上的电磁辐射的光学响应，该光学响应选自该器件的属性的变化，该属性为辐射的吸收、散射、共振、结晶、折射率和消光系数中的至少一者。在一些非限制性示例中，吸收的变化可选自其波长的增大、减小、峰值强度和偏移。在一些非限制性示例中，该光学响应可影响该辐射的选自以下中的至少一者的波长范围：可见光谱、红外(ir)光谱、近红外(nir)光谱、紫外(uv)光谱、uva光谱、uvb光谱、它们的子范围，和任何上述项的任何组合。在一些非限制性示例中，该光学响应可受该至少一种颗粒的特性影响，该特性选自以下中的至少一者：该至少一种颗粒结构的特征尺寸、长度、宽度、直径、高度、尺寸分布、形状、表面覆盖率、构型、沉积密度、分散度、材料、聚集程度和其他性质。在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可具有不大于约200nm的特征尺寸。在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可具有在约1nm-200nm、1nm-160nm、1nm-100nm、1nm-50nm和1nm-30nm之间的至少一者的特征直径。

18、在一些非限制性示例中，该至少一种颗粒结构可包括具有第一特征尺寸范围的至少一种第一颗粒结构和具有第二特征尺寸范围的至少一种第二颗粒结构。在一些非限制性示例中，第一范围可选自约1nm-49nm、10nm-40nm、5nm-30nm、10nm-30nm、15nm-35nm、20nm-35nm和25nm-35nm之间的至少一者，并且第二范围可选自以下中的至少一者：至少50nm，以及约50nm-250nm、50nm-200nm、60nm-150nm、60nm-100nm和60nm-90nm之间的至少一者。在一些非限制性示例中，该光学响应可受接近该至少一种颗粒结构的层的层特性影响。在一些非限制性示例中，该层特性可包括以下中的至少一者：材料、层厚度、折射率、选自温度、压力、持续时间、沉积速率及其工艺中的至少一者的沉积环境，和任何上述项的任何组合。

19、在一些非限制性示例中，该辐射可沿着至少第一方向的光路接合该器件，该第一方向与下面层的平面成非零角度。在一些非限制性示例中，该辐射可为以下中的至少一者：由该器件发射，入射在该器件上，以及至少部分地透射穿过该器件。

20、根据一个广义方面，公开了一种用于在具有多个层的半导体器件的制造期间可控地选择在下面层上形成至少一种颗粒结构的方法，该方法包括以下动作：沉积至少一个层，包括下面层；以及将下面层的暴露层表面暴露于颗粒材料的通量，使得颗粒材料与选自以下中的至少一者的触点材料接触：晶种材料、共沉积介电材料，和至少一种图案化材料，其中颗粒材料聚结以将至少一种颗粒设置在下面层上。

21、在一些非限制性示例中，该方法还可包括用至少一个上覆层覆盖在该至少一种颗粒结构和下面层的动作。

22、在一些非限制性示例中，暴露动作之前可以是将该至少一种颗粒结构的形成限制在该器件的侧向朝向的第一部分的动作。在一些非限制性示例中，限制动作可包括限制该通量向第一部分的暴露的动作。在一些非限制性示例中，限制动作可包括将模板层中的晶种材料接种在第一部分中的下面层上的动作。在一些非限制性示例中，限制动作可包括将图案化涂层中的至少一种图案化材料施加到第一部分中的下面层上的动作。

23、在一些非限制性示例中，施加动作可包括在施加至少一种图案化材料时在该至少一种图案化材料与下面层之间插入阴影掩模。

24、在一些非限制性示例中，暴露动作可包括将颗粒材料与共沉积介电材料共沉积的动作。在一些非限制性示例中，暴露动作可包括以下中的至少一者：开口掩模沉积和无掩模沉积。