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DE10120685C1 - Anordnung eines organischen Feld-Effekt-Transistors mit Verkapselung und Verfahren zur Herstellung - Google Patents

Anordnung eines organischen Feld-Effekt-Transistors mit Verkapselung und Verfahren zur Herstellung

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DE10120685C1
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen organischen Feld-Effekt-Transistor (OFET) und ein Verfahren zur Herstellung, bei dem der OFET aus zwei Teilen zusammengesetzt wird, die in der Isolationsschicht aufeinandertreffen, wobei die Aushärtung der Isolationsschicht erst nach erfolgtem Zusammenbau der beiden Teile erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines Organischen Feld-Effekt- Transistors (OFET) und ein Verfahren zur Herstellung eines or­ ganischen Feld-Effekt-Transistors, wobei die kostengünstige und passgenaue Aufbringung der Gate-Elektrode neu gelöst ist.
Die genaue Justierung der Gate-Elektrode spielt eine wesent­ liche Rolle bei den OFETs, weil die Ausbildung des Stromka­ nals durch die Gestalt und Position der Gate-Elektrode vorge­ geben ist. Wenn die Gate-Elektrode ungenau justiert ist, dann geht ein Teil des Stromkanals verloren und die Schaltung wird unzuverlässig.
Deshalb ist ein wichtiges Problem bei der Herstellung des OFETs die passgenaue Aufbringung des Gate.
Bisher bekannt ist die Anbringung durch einen Sputter-Prozess mit Hilfe einer Schattenmaske. Es gibt auch Druckversuche mit Polyanilin, Carbon Black und/oder leitfähigen Siebdruckpas­ ten.
Allen bekannten OFETs und Verfahren zur Herstellung der OFETs ist gemeinsam, dass die Gate-Elektrode auf eine fertige Iso­ latorschicht aufgebracht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue kosten­ günstigere und einfachere Methode zur Aufbringung der Gate- Elektrode zu schaffen.
Gegenstand der Erfindung ist ein organischer Feld-Effekt- Transistor auf einem Substrat oder einem Träger, mit folgen­ dem Aufbau:
Source/Drain-Elektrode auf dem Substrat in einer halbleiten­ den Schicht eingebettet mit einer angrenzenden Schicht aus isolierendem Material, wobei diese Schicht noch unvernetzt ist und daran anschließend eine Gate-Elektrode an die eine Deckschicht angrenzt. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines OFET, bei dem
  • - auf einem Träger zumindest je eine Source und eine Drain Elektrode gebildet werden, die mit einer halbleitenden Schicht überzogen werden, auf der eine Schicht mit noch nicht vernetztem Isolator aufgebracht wird;
  • - auf einem zweiten Substrat eine Gate-Elektrode mit einer darüberliegenden Schicht aus unvernetztem Isolator auf­ gebracht wird und
  • - beide Träger dann so aufeinander gebracht werden, dass die beiden unvernetzten Isolatorschichten aufeinander zu liegen kommen und dann
  • - die Vernetzung des Isolators initiiert wird.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Deckschicht ein Substrat und/oder Träger, wie eine fle­ xible Folie oder ähnliches.
Die Deckschicht dient unter anderem auch dazu, dass der OFET vor mechanischer Beschädigung und gegen Umwelteinflüsse ge­ schützt ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens sind auf den beiden Aufbauten Träger mit Source/Drain Elektroden (im folgenden als "Unterbau" bezeichnet) einerseits und Trä­ ger mit Gate-Elektrode (im folgenden als "Oberbau" bezeich­ net) andererseits jeweils Justagemarken integriert, so dass sich Ober- und Unterbau passgenau übereinander justieren las­ sen und die Gate-Elektrode sich während und nach erfolgtem Aushärten der Isolationsschicht zwischen und über der Sour­ ce/Drain Elektrode befindet. Damit kann eine optimale Tran­ sistor-Performance gewährleistet werden.
Das Aufbringen der beiden Aufbauten aufeinander erfolgt bei­ spielsweise durch Aufdrücken, Aufpressen, Aufwalzen etc.
Zum Aushärten der Isolationsschicht wird der fertige OFET für eine definierte Zeit bestrahlt und/oder getempert.
Als Justagemarken eignen sich Fixierschienen, optische Marken oder Kreuze oder ähnliches.
Im folgenden wird die Erfindung noch anhand einer Ausfüh­ rungsform näher erläutert:
In der Figur sieht man links Oberbau 1 und Unterbau 2 ge­ trennt, wobei die Pfeile 3 die Richtung andeuten, in der die beiden Aufbauten aufeinander gepresst werden. Der Oberbau 1 umfasst ein Substrat 4 wie eine flexible PET-Folie auf der sich eine dünne in der Form einer Gate-Elektrode strukturier­ te Schicht 5 aus ITO (ITO = Indium Tin Oxide) befindet. Die Gate-Elektrode 5 ist eingebettet in eine beispielsweise ca. 100 nm dicke Schicht 6 des unvernetzten Isolatormaterials Po­ ly(4-hydroxystyrol)(PHS) mit dem Vernetzer Hexamethyoxy­ methylmelamin (HMMM). In dieser Schicht liegt das Isolatorma­ terial noch unvernetzt vor, enthält jedoch die zur Vernetzung nötigen Komponenten (Crosslinker, d. h. HMMM und einen Kataly­ sator, z. B. Kamphersulfonsäure (CSA). Der Unterbau 2 hat ebenfalls ein Substrat 4 mit einer strukturierten Schicht 5 aus ITO, die hier die Source und Drain Elektroden bildet, darauf. Die Source/Drain Elektroden sind in eine halbleitende Schicht 7, beispielsweise aus Poly(3-octylthiophen)P3OT als aktives Halbleitermaterial eingebettet. Auf der halbleitenden Schicht 7 befindet sich eine ca. 100 nm dicke Schicht 6 des Isolatormaterials PHS ebenfalls unvernetzt und mit den zur Vernetzung nötigen Komponenten (Crosslinker und Katalysator). Oberbau 1 und Unterbau 2 werden so aufeinandergepresst, dass die beiden Schichten 6 aufeinander zu liegen kommen und sich oberflächlich miteinander verbinden. Dabei wird mit Hilfe von Justagemarken so justiert, dass sich Source/Drain und die Gate-Elektrode in gewünschter Weise übereinander befinden. In einem abschließendem Schritt wird der gesamte Aufbau eine Stunde bei 130°C getempert und damit fixiert.
Die in dieser Erfindung erstmals vorgestellte separate Erzeu­ gung der Gate-Elektrode auf einem zweiten Substrat und deren Justierung auf dem Aufbau Substrat/Source, Drain Elektro­ de/Halbleiter/Isolator erleichtert den Aufbau von OFETs da­ hingehend, dass keine Strukturierung der oberen Elektrode (Source/Drain oder Gate, je nach Aufbau) durch Fotolithogra­ phie mehr erfolgt bei der die unteren organischen Schichten angegriffen und/oder angelöst werden. Zudem wird der so her­ gestellte OFET verkapselt und damit vor mechanischen Schäden und Umwelteinflüssen geschützt.

Claims (5)

1. Anordnung eines Organischen Feld-Effekt-Transistors auf einem Substrat oder einem Träger, mit dem Aufbau: Source/Drain-Elektrode auf dem Substrat in einer halbleiten­ den Schicht eingebettet mit einer angrenzenden Schicht aus isolierendem Material, wobei diese Schicht noch unvernetzt ist und anschließend an die Isolationsschicht eine Gate- Elektrode an die sich eine Deckschicht anschließt.
2. Anordnung eines Organischen Feld-Effekt-Transistors (OFET) nach Anspruch 1, bei dem die Deckschicht ein Substrat und/oder Träger wie eine flexible Folie ist.
3. Anordnung eines OFET nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem in der noch unvernetzten Isolatorschicht Justagemarken integriert sind.
4. Verfahren zur Herstellung eines OFET, bei dem
  • - auf einem Träger zumindest je eine Source und eine Drain Elektrode gebildet werden, die mit einer halbleitenden Schicht überzogen werden, auf der eine Schicht mit noch nicht vernetztem Isolator aufgebracht wird (Herstellung des Unterbaus)
  • - auf einem zweiten Substrat eine Gate-Elektrode mit einer darüberliegenden Schicht aus unvernetztem Isolator auf­ gebracht wird (Herstellung des Oberbaus) und
  • - beide Träger dann so aufeinander gebracht werden, dass die beiden unvernetzten Isolatorschichten aufeinander zu liegen kommen und dann
  • - die Vernetzung des Isolators initiiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Unterbau und der Oberbau mit Hilfe von in der Isolationsschicht integrierten Justagemarken so aufeinandergepresst werden, dass eine pass­ genaue Anordnung der Elektroden zueinander im OFET resul­ tiert.
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