DE102004031719A1

DE102004031719A1 - Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur

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Publication number: DE102004031719A1
Application number: DE102004031719A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dr. Halik; Stefan Braun; Hagen Dr. Klauk; Ute Zschieschang; Günter Dr. Schmid
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur (10). Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist, auf einem Grundmaterial oder Substrat (20) eine elektrisch funktionelle Materialschicht (30) mit einem elektrisch funktionellen Material (30') vorzusehen und unter Verwendung einer Maskenstruktur (40) aus einem Maskenmaterial (40') zu strukturieren, wobei das Maskenmaterial (40) durch ein Tiefdruckverfahren in strukturierter Art und Weise auf den Oberflächenbereich (30a) des elektrisch funktionellen Materials (30') aufgebracht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur und insbesondere die Strukturierung von elektrisch funktionellen Schichten mittels Tiefdruck.
Bei der Herstellung elektrisch funktioneller Schichtstrukturen und insbesondere von elektrisch funktionellen Schichtstrukturen für die Halbleitertechnologien für den Aufbau elektrischer Halbleiterschaltungsanordnungen sind verschiedenste Strukturierungstechniken bekannt, wobei eine Vielzahl auf so genannten Lithografieprozessen beruht, bei welchen auf auf einem Substrat abgeschiedenen elektrisch funktionellen Schichten Maskenstrukturen aufgebracht und dann in Bezug auf diese Maskenstrukturen selektiv das elektrisch funktionelle Material abgetragen wird. Bei bekannten Strukturierungsverfahren erweist es sich als nachteilig, dass die dabei vorgesehenen Lithografieschritte auf bestimmte Materialklassen innerhalb der so genannten Siliziumtechnologie zugeschnitten sind. Diese Verfahren sind daher für komplexe Strukturierungsabfolgen sehr empfindlicher Materialklassen nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur anzugeben, bei welchem auf besonders zuverlässige und dennoch flexible Art und Weise elektrisch funktionelle Schichten strukturiert werden können.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur, wird zunächst ein Grundmaterial oder Substrat mit einem Oberflächenbereich gebildet oder bereitgestellt. Es wird dann auf dem Oberflächenbereich des Grundmaterials oder Substrats eine elektrisch funktionelle Materialschicht aus einem oder mit einem elektrisch funktionellen Material derart in ganzflächiger Art und Weise ausgebildet, dass der Oberflächenbereich des Grundmaterials oder Substrats zum Teil oder vollständig bedeckt wird. Danach wird eine Maskenstruktur aus einem Maskenmaterial auf dem Oberflächenbereich der elektrisch funktionellen Materialschicht derart ausgebildet, dass vordefinierte Bereiche des Oberflächenbereichs der elektrisch funktionellen Materialschicht bedeckt werden und entsprechend vordefinierte Bereiche des Oberflächenbereichs der elektrisch funktionellen Materialschicht unbedeckt bleiben. Dabei werden die Maskenstruktur und die bedeckten vordefinierten Bereiche des Oberflächenbereichs der elektrisch funktionellen Materialschicht flächenmäßig und/oder formmäßig im Wesentlichen der gewünschten und zu erzeugenden elektrisch funktionellen Schichtstruktur entsprechend ausgebildet. Danach wird das elektrisch funktionelle Material der elektrisch funktionellen Materialschicht selektiv im Wesentlichen unterhalb der von der Maskenstruktur unbedeckten Bereiche des Oberflächenbereichs der elektrisch funktionellen Materialschicht entfernt, so dass dadurch die elektrisch funktionelle Materialschicht strukturiert und somit die elektrisch funktionelle Schichtstruktur ausgebildet wird. Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist, dass das Maskenmaterial für die Maskenstruktur durch ein Tiefdruckverfahren in strukturierter Art und Weise auf den Oberflächenbereich der elektrisch funktionellen Materialschicht aufgebracht wird.

Es ist somit eine Grundidee der vorliegenden Erfindung, anstelle wie beim Stand der Technik, das Maskenmaterial zunächst ganzflächig oder großflächig abzuscheiden und es dann in abgeschiedener Form zu strukturieren, das Maskenmaterial bereits in strukturierter Form auf dem Oberflächenbereich des zu strukturierenden Materials, nämlich der funktionellen Materialschicht aufzubringen, wobei dabei ein Tiefdruckverfahren verwendet wird.

Unter Tiefdruck oder Tiefdruckverfahren versteht man Druckverfahren, bei denen linien-, punkt- oder flächenartige Vertiefungen auf einem Träger, z. B. einer blanken Metallfläche mit einem Material, z. B. mit einer Druckfarbe gefüllt und ein aufgepresstes, z. B. in die Vertiefungen gezwungenes Substrat diese Druckfarbe aufnimmt. Die druckenden Teile sind also vertieft. Die Vertiefungen geben das zu reproduzierende Gebilde wieder.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur ist es vorgesehen, dass als Maskenmaterial ein Farbstoff und insbesondere eine so genannte Druckfarbe verwendet werden, auf der Basis von Titandioxid.

Bei einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur ist es vorgesehen, dass beim Tiefdruckverfahren ein Träger mit einem Oberflächenbereich verwendet wird, dass auf dem Oberflächenbereich des Trägers Vertiefungen ausgebildet sind oder werden, dass die Anordnung der Vertiefung flächenmäßig und/oder formmäßig im Wesentlichen vollständig oder teilweise der gewünschten auszubildenden elektrischen funktionellen Schichtstruktur entspricht und auf dem Oberflächenbereich des Trägers einen vertieften Oberflächenbereich des Trägers bildet, dass der vertiefte Oberflächenbereich und/oder die Vertiefungen des Trägers mit dem Maskenmaterial teilweise oder vollständig gefüllt werden und dass der Oberflächenbereich des Trägers und insbesondere der vertiefte Oberflächenbereich des Trägers und die Vertiefungen des Trägers so temporär mit dem Oberflächenbereich der elektrisch funktionellen Materialschicht in mechanischen Kontakt gebracht werden, dass dadurch Maskenmaterial vom Träger auf den Oberflächenbereich der elektrisch funktionellen Materialschicht übertragen und die Maskenstruktur ausgebildet wird. Es ist dabei also eine Kernidee, einen Träger als Druckvorlage zu verwenden, wobei auf der Oberfläche des Trägers ausgebildete Vertiefungen eine entsprechende Vorlage für die in strukturierter Form vorzusehenen Bereiche der elektrisch funktionellen Materialschicht bilden und beim Tiefdruckverfahren mit dem Maskenmaterial gefüllt und dann auf den Oberflächenbereich des elektrisch funktionellen Materials übertragen werden.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur ist es dabei vorzusehen, dass der vertiefte Oberflächenbereich und/oder die Vertiefungen des Trägers derart mit dem Maskenmaterial – insbesondere in vollständiger Art und Weise – gefüllt werden, dass dadurch erhabene Maskenmaterialbereiche an den Stellen der Vertiefungen entstehen, die sich über das Niveau des Oberflächenbereichs des Trägers hinaus erstrecken. Gemäß dieser Vorgehensweise wird gewährleistet, dass aufgrund des über das Oberflächenniveau des Trägers hinaus oder hervorstehenden Bereichs des Maskenmaterials auf besonders einfache Art und Weise ein mechanischer Kontakt zwischen dem Maskenmaterial und dem Oberflächenbereich der zu strukturierenden elektrisch funktionellen Materialschicht und deren Benetzung erreicht werden können.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur ist es vorgesehen, dass als Träger eine Walze oder eine Platte verwendet werden.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass als Grundmaterial oder als Substrat ein Material verwendet wird aus der Gruppe, die gebildet wird von organischen Halbleitern, anorganischen Halbleitern, Metallen, Gläsern, Kunststoffen, Polymeren und dergleichen. Dabei können diese Grundmaterialien oder Substrate in Form von Folien vorgesehen sein. Gegebenenfalls können die Grundmaterialien oder Substrate insbesondere strukturiert und/oder in elektrisch funktionalisierter Art und Weise vorgesehen sein oder werden.

Bei einer anderen bevorzugten und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur ist es vorgesehen, dass für die elektrisch funktionelle Materialschicht ein elektrisch funktionelles Material verwendet wird aus der Gruppe, die gebildet wird von Metallen, insbesondere Aluminium, Titan und Gold, organischen Halbleitermaterialien und anorganischen Halbleitermaterialien.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet in vorteilhafter Weise mindestens einen weiteren Schritt, bei welchem eine oder mehrere Materialschichten aus gebildet und/oder strukturiert werden, insbesondere unter Verwendung der Materialien aus der Gruppe, die gebildet wird von organischen Halbleitermaterialien, anorganischen Halbleitermaterialien, Metallen, Gläsern, Kunststoffen, Polymeren, vorzugsweise in Form von Folien.

Zur Ausbildung komplexerer elektrisch funktioneller Schichtstrukturen kann es vorteilhaft und bevorzugt vorgesehen sein, dass die oben beschriebenen Schritte und/oder insbesondere der zuletzt beschriebene Schritt gruppenweise wiederholt und/oder mehrfach angewandt werden.

Bevorzugt wird das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitereinrichtung verwendet.

Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur zum Herstellen einer Transistoreinrichtung und insbesondere zum Herstellen einer Feldeffekttransistoreinrichtung verwendet werden. Dabei ist es bevorzugt, dass durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine elektrisch funktionelle Schichtstruktur insbesondere Sourcebereiche und/oder Drainbereiche als elektrisch funktionelle Schichtstrukturen ausgebildet werden.

Die Erfindung betrifft unter anderem insbesondere die Strukturierung von elektrisch funktionellen Schichten mittels Tiefdruck.

Die Herstellung preiswerter elektronischer Bauelemente auf verschiedensten Substraten mittels unkonventionellen Herstellungsmethoden eröffnet ein weites Feld von Anwendungen, die mit bisheriger „Siliziumtechnologie" aus Kostengründen unrealisiert blieben (RF-ID als Barcode-Ersatz, etc.). Als Basistechnologie dieser Elektronik eignen sich Transistoren und integrierte Schaltungen (ICs) auf der Basis organischer und anorganischer Halbleiter, sofern diese auf großen Flächen aufgebracht werden können. Wesentlich für den Markterfolg solcher Bauelemente ist die Möglichkeit einer preiswerten Herstellung in hohen Volumina. Die Erfindung beschreibt ein einfaches Verfahren zum kostengünstigen Strukturieren elektrisch funktioneller Schichten auf flexiblen oder festen Substraten. Das Verfahren zeichnet sich durch vergleichsweise niedrige Investitions-, Geräte- und Materialkosten sowie durch hohe Stückzahlen pro Zeit aus. Das Verfahren ermöglicht außerdem die Herstellung komplexer mehrlagiger strukturierter Bauelemente. Im Folgenden wird das Verfahren am Beispiel der Herstellung von ICs basierend auf organischen Feldeffekttransistoren (OFETs) beschrieben, jedoch eignet es sich darüber hinaus für andere Bauelemente.

2 zeigt den schematischen Aufbaus eines OFETs mit den entsprechenden funktionellen Lagen.

Zur „nichtfotolithografischen" Herstellung komplexer Strukturen in der Elektronik können generell zwei Methoden unterschieden werden.

a) direkte strukturierte Deposition der funktionellen Schich/Lage – direkte Abscheidung funktioneller Schichten aus der Gasphase und Strukturierung mittels Schattenmasken [1] – die Deposition von Lösungen/Suspensionen mittels Drucktechniken wie (jet printing [2, 3], screen printing [4], etc.) Die Abscheidung aus der Gasphase und Strukturierung mittels Schattenmaske stellt eine effiziente Methode zur Herstellung einfacher Schaltungen in kleinen Volumina dar. Diese Methode hat jedoch bei der Herstellung komplexer Strukturen den Nachteil, dass mindestens zwei Masken pro Lage benötigt werden um die entsprechende mechanische Stabilität der Masken und die Abbildung beispielsweise zyklischer Strukturen zu gewährleisten. Des Weiteren ist ein solches Verfahren ungeeignet. für die Integration in einen „Rolle zu Rolle" Prozess. Die Herstellung eines Mehrlagen-Bauelements wird daher vergleichsweise aufwändig und langsam. Druckprozesse eignen sich generell nicht zur direkten Deposition von Metallen (abgesehen von Metallleitpasten) in der Qualität wie sie für die Herstellung entsprechender Bauelemente notwendig ist.
b) Strukturierung ganzflächig abgeschiedener funktioneller Schichten / Lagen – Abscheidung von Ätzmasken auf Metallen (Monolagen – m-Kontaktdruck [5], Wachsmaske – jet printing [6], Toner – Laserdruck [7])

Die beschriebenen Verfahren eigenen sich entweder nur für bestimmte Materialien (Metalle) und erlauben somit keine Fertigung komplexer Strukturen, oder sind aufgrund ihrer „Zeile für Zeile"-Abscheidung sehr langsam und somit nur bedingt für die Herstellung großer Volumina geeignet.

Die Erfindung beschreibt eine Methode zur Herstellung strukturierter elektrisch funktioneller Schichten durch die Verwendung von mittels Tiefdruck aufgebrachten Strukturen (Tiefdruckfarbe) auf die zu strukturierende Schicht als Ätzmaske. Die so definierten „Farbstrukturen" dienen in einem anschließenden Ätzprozess (Nass- oder Trockenätzen) als Maske, indem sie die unterliegende Schicht vor dem Angriff des Ätzmediums schützen. In einem weiteren Schritt werden nach erfolgtem Ätzen die Farbstrukturen abgelöst (3). Der Übertrag der Strukturen erfolgt hierbei durch Abscheidung von „Farbstrukturen" von einem Tiefdruckzylinder/Tiefdruckplatte (Master). Die zu übertragenden Strukturen werden mittels Gravurtechnik (mechanisch, Laser, etc) auf dem entsprechenden Master als klassische „Näpfchenformen" oder durchgehende Formen (1:1 Abbildung) definiert. Je nach Herstellung des Masters können so auch kleine Strukturen im Mikrometerbereich abgebildet werden.

Für die Wahl der „Druckfarbe" sind eine Reihe von Eigenschaften von Bedeutung.

– gute Haftung auf dem zu strukturierenden Material
– guter Farbübertrag und gutes Trocknungsverhalten
– hohe Ätzresistenz gegenüber dem jeweiligen Ätzmedium
– gutes Ablöseverhalten nach dem Ätzschritt

Das Tiefdruckverfahren bietet die Möglichkeit in großen Volumina sehr genau (5 mm) verschiedene Lagen über-/gegeneinander justiert zu drucken. Daher eignet sich dieses Verfahren sehr gut zum Aufbau von Mehrlagenbauelementen. Durch die wiederholte Abscheidung der funktionellen Schicht, Druck der Ätzmaske, Ätzen der funktionellen Schicht und Ablösen der Ätzmaske lässt sich so Lage für Lage abscheiden und strukturieren. Rotationstiefdruckmaschinen arbeiten derzeit mit einem Durchsatz von ca. 5 m²/s.

Die Herstellung komplexer Bauelemente kann somit durch ein geeignetes "Hintereinanderschalten" von Abscheidungs-, Druck-, Ätz- und Reinigungsschritten in hoher Effizienz und Geschwindigkeit realisiert werden. Dies kann in einem fortlaufenden Rollenprozess oder Bogenprozess erfolgen. Die beschriebene Methode eignet sich prinzipiell für alle zu strukturierenden Materialien (Metalle, Polymere etc.) 5 Kern der Erfindung ist eine Methode zur Herstellung strukturierter elektrisch funktioneller Schichten mittels Tiefdrucktechnik. Dabei werden die gedruckten Strukturen als Ätzmaske der funktionellen Schicht genutzt und anschließend wieder entfernt. Aufgrund der Flexibilität des Tiefdruckes in Bezug 0 auf zu bedruckende Materialien, bietet diese Methode die Möglichkeit der Herstellung von Mehrlagenbauelementen in großen Stückzahlen.

Das Prinzip der Nutzung der Tiefdrucktechnik zum Strukturie ren elektrisch funktioneller Schichten wird im Folgenden am Beispiel einer Aluminiumschicht auf Polyethylenterephthalatfolie (PET) demonstriert. Im Anschluss erfolgte der Aufbau eines Pentacene OFET (5E bzw. 6) Die Abscheidung und Strukturierung der weiteren Lagen erfolgte mit konventionellen Methoden [8].

Gedruckt wurde im Aufdruck auf einer 4-Farb-Kupfertiefdruckrotation:

– maximale Druckbreite 1120 mm
– eingestellte Maschinengeschwindigkeit 100 m/min
– Trocknungstemperatur ca.85°C

Beispiel Substratmaterial:

Hostaphan RNK 2600 metallisiert von Mitsubishi Polyester Film (Folge der 5A-5D):

– Polyethylenterephtalat (PET)
– coextrudiert
– biaxial gereckt
– 12 μm Materialdicke
– optische Dichte ca. 2,23
– Flächenauftragsgewicht des Aluminiums ca. 107 g/m²
– Schichtdicke des Aluminiums ca. 45 nm
– Zur Verbesserung der Haftung von Au-Metallisierung, Druckfarben, Klebern und Beschichtungen einseitig chemisch vorbehandelt
– gute Haftung der Metallschicht und der nachfolgenden Beschichtungen

Beispiel Druckform (5a):

Zylinderdaten:

– Beschreibung	Develey McDonalds Tomato Ketchup 14 g, 12 ml
– Herstellung	Laserätzung der Fa. Goertz
– Umfang	550 mm
– Rasterweite	100er Rasterung
– Näpfchengeometrie	Rechteck
– Querdiagonale	ca. 170 μm
– Stegbreite	12 μm feine Schrift, 22 μm grobe Schrift
– Näpfchentiefe	26 μm
– Oberflächenrauhigkeit	1 μm
– Laserumrandung	ca. 20 – 30 μm

Beispiel Druckfarbe:

PV-53 Weiß (10-027957-9) der Fa. Siegwerk ohne und mit Härterzusatz (10-600015-1) (5B): Technische Daten:

– Weißpigment:	Titandioxyd
– Teilchendurchmesser:	0,05 μm – 1,06 μm (Kurvenmaximum d.h. größte Häufigkeit liegt bei 0,23 μm)
– Festkörpergehalt:	39 +/– 2 %
– Tiefdruckverdünnung:	Ethylacetat oder Methylethylketon/Ethylacetat 1:1
– Tiefdruckverzögerer:	Methoxypropylacetat
– Bindemittelsystem:	PVC
– Lichtechtheit:	Vollton 7, Halbton 6
– Echtheiten im Frontaldruck:	Wasser 5, Seife 5, Fett/Öl 5, Käse 5, Säure 5
– Siegelbständigkeit:	Nein, nur bei Verarbeitung als Härterfarbe 160°C auf Polyester, mit 2k-Überdrucklack 180 – 220°C
– Echtheiten im Konterdruck:	Wasser 5, Seife 5, Fett/Öl 5, Käse 5, Säure 5
– Erhöhung der Echtheiten und Haftungseigenschaften durch Zugabe von	10 % Härter
– Tesatest:	ohne Härter schlechte bis mittelmäßige Haftung mit 10 Härter (nach 15 min. 100 °C) gute Haftung

Beispiel Ätzen (5C):

Das Ätzen der Aluminiumstrukturen erfolgt schwach basischer NaOH-Lösung). Die Ätzzeit beträgt je nach Schichtdicke des Aluminiums ca. 1 Minute. Das Substrat wird anschließend mit Wasser gespült.

Beispiel Entfernen der Druckfarbe/Ätzmaske (5D)

Das Entfernen der Druckfarbe/Ätzmaske erfolgt mit entsprechenden organischen Lösungsmitteln (z.B. Aceton) mit oder ohne Verwendung von Ultraschall. Die Einwirkzeit beträgt ca. 1 Minute. Das Substrat wird anschließend mit Wasser gespült.

6A zeigt ein Foto von zwei OFETs mit gemeinsamer Gateelektrode strukturiert nach des erfindungsgemäßen Verfahrens.

6B zeigt einen Graphen mit der Ausgangskennlinienschar eines OFETs mit 20 mm Kanallänge und 100 mm Kanalweite.

6C zeigt einen Graphen mit der Durchgangskennlinienschar desselben OFET. Die Ladungsträgerbeweglichkeit beträgt 0.02 cm²/Vs, die Schwellspannung ist –2 V, das on/off-Verhältnis ist 104.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand schematischer Zeichnungen auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
1A bis 1I sind schematische und geschnittene Seitenansichten, welche Zwischenzustände erläutern, die bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur erreicht werden.
2 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht einen Feldeffekttransistor auf der Grundlage eines organischen Halbleitermaterials, dargestellt, wie er im Rahmen einer Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine elektrisch funktionelle Schichtstruktur ausgebildet werden kann.
3 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht den Ablauf einer Ausführungsform eines Tiefdruckverfahrens.
4 zeigt in schematischer, teilweise geschnittener und perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform für ein Substrat, das bei einem Tiefdruckverfahren im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine elektrisch funktionelle Schichtstruktur verwendet werden kann.
5A – 5E sind Fotografien, die den Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für eine elektrisch funktionelle Schichtstruktur demonstrieren.
6A – 6C zeigen ein Foto einer Halbleiterschaltungsanordnung mit zwei organischen Halbleitermaterialien beruhenden Feldeffekttransistoren, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, sowie deren Ausgangs- und Durchgangskennlinienscharen.
Nachfolgend werden funktionell und strukturell ähnliche, vergleichbare oder äquivalente Elemente mit denselben Bezugszei chen bezeichnet, ohne dass bei jedem Auftreten dieser Bezugszeichen eine detaillierte Beschreibung wiederholt wird.
Die 1A bis 1I demonstrieren anhand schematischer und geschnittener Seitenansichten Zwischenstufen, die beim Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zum Ausbilden einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur erreicht werden.
Im Zwischenstand, der in 1A gezeigt ist, wird zunächst ein Grundmaterial 20 oder Substrat 20 mit einem Oberflächenbereich 20a bereitgestellt.
Im Übergang zu dem in 1B dargestellten Zustand wird auf dem Oberflächenbereich 20a des zugrunde liegenden Materials 20 oder des Substrats 20 eine elektrisch funktionelle Materialschicht oder Schicht 30 aus einem oder mit einem elektrisch funktionellen Material 30' ausgebildet, wobei ein im Wesentlichen planarer Oberflächenbereich 30a, 30a' entsteht.
Im Übergang zu dem in 1C dargestellten Zwischenzustand wird dann ein Träger 80 mit einer Oberfläche oder einem Oberflächenbereich 80a bereitgestellt und dann im Übergang der in 1D gezeigten Zwischenstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens derart strukturiert, dass im Oberflächenbereich 80a des Trägers 80 Vertiefungen 80v oder Ausnehmungen 80v entstehen und somit auch der Oberflächenbereich 80a zu einem vertieften Oberflächenbereich 80a' des Trägers 80 strukturiert wird. Die Anordnung der Vertiefungen 80v des Trägers 80 sind formmäßig und/oder flächenmäßig einer auszubildenden Schichtstruktur 10 bzw. einer auf der Oberfläche 30a, 30a' auszubildenden Maskenstruktur entsprechend oder äquivalent ausgebildet, und zwar bis auf Spiegelsymmetrie.
Im Übergang zu dem in 1E gezeigten Zwischenzustand werden dann die Vertiefungen 80v des Trägers 80 und insbesondere des vertieften Oberflächenbereichs 80a' derart mit einem Maskenmaterial 40' gefüllt, dass die Vertiefungen 80v zum einen vollständig ausgefüllt werden, sich aber darüber hinaus erhabene oder herausstehende Maskenmaterialbereiche 40e ergeben, die sich über das Niveau des Oberflächenbereichs 80a des Träger 80 hinaus erstrecken.
Wie in der 1E durch den dort gezeichneten Pfeil bereits angedeutet ist, wird dann im Übergang zum Zwischenzustand der 1F der so in den Ausnehmungen 80v des Trägers 80 mit Maskenmaterial 40' gefüllte Träger 80 um 180° auf den Oberflächenbereich 30a, 30a' der elektrisch funktionellen Materialschicht 30 geklappt und so mit diesem temporär in mechanischen Kontakt gebracht, dass zumindest die erhabenen Maskenmaterialbereiche 40e den Oberflächenbereich 30a, 30a' der elektrisch funktionellen Materialschicht 30 mechanisch berühren und damit mit dem Maskenmaterial 40' benetzen, so dass, wie es in 1G dargestellt ist, nach dem in 6 durch einen weiteren Pfeil bereits angedeuteten Zurückklappen des Trägers 80 die Maskenstruktur 40 aus dem Maskenmaterial 40' auf dem Oberflächenbereich 30a, 30a' der elektrisch funktionellen Materialschicht 30 bestehen bleibt, welche geometrisch und/oder flächenmäßig in etwa der auszubildenden elektrisch funktionellen Schichtstruktur 10 entspricht.
Im Übergang zu dem in 1H gezeigten Zwischenzustand wird dann selektiv zur vorhandenen Maskenstruktur 40 aus dem Maskenmaterial 40' das elektrisch funktionelle Material 40' des elektrisch funktionellen Materialbereichs 40 entfernt, so dass ausschließlich diejenigen Bereiche des elektrisch funktionellen Materials 30' bestehen bleiben, die direkt unter dem Maskenmaterial 40' der Maskenstruktur 40 liegen.
Im Übergang zu dem in 1I gezeigten Zwischenzustand wird dann das Maskenmaterial 40' der Maskenstruktur 40 wieder entfernt und somit die gewünscht elektrisch funktionelle Schichtstruktur erfindungsgemäß fertig gestellt.
Zitierte Literatur

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[2] H. Sirringhaus, T. Kauvase, R. H. Friend, T. Shimoda, M. Inbasekaran, W. Wu, and E. P. Woo, Science, 290, 2123 (2000)
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[6] W.S. Wong et al. Appl. Phys. Lett., 80, 610 (2002)
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[8] U. Zschieschang et al., Adv. Mater., 15, 1147 (2003)

10: elektrisch funktionelle Schichtstruktur gemäß der
: vorliegenden Erfindung
20: Grundmaterial, grundlegendes Material,
: Grundsubstrat, Substrat
20a: Oberflächenbereich
30: elektrisch funktionelle Materialschicht,
: elektrisch funktioneller Materialbereich
30a: Oberflächenbereich
30': elektrisch funktionelles Material
30a': Oberflächenbereich
40: Maskenstruktur
40a: Oberflächenbereich
40': Maskenmaterial
40a': Oberflächenbereich
40'': in den Ausnehmungen/Vertiefungen verbliebenes
: Maskenmaterial 40'
40e: erhabenes Maskenmaterial,
: erhabener Maskenmaterialbereich
80: Träger
80a: Oberflächenbereich
80a': vertiefter Oberflächenbereich des Trägers 80
80v: Vertiefung, Ausnehmung

Claims

Verfahren zum Herstellen einer elektrisch funktionellen Schichtstruktur, mit den Schritten: (a) Ausbilden oder Bereitstellen eines Grundmaterials oder Substrats (20) mit einem Oberflächenbereich (20a), (b) Ausbilden einer elektrisch funktionellen Materialschicht (30) aus einem elektrisch funktionellen Material (30') mit einem Oberflächenbereich (30a) in im Wesentlichen ganzflächiger Art und Weise auf dem Oberflächenbereich (20a) des Grundmaterials oder Substrats (20) derart, dass der Oberflächenbereich (20a) des Grundmaterials oder Substrats (20) im Wesentlichen vollständig bedeckt wird, (c) Ausbilden einer Maskenstruktur (40) aus einem Maskenmaterial (40') auf dem Oberflächenbereich (30a) der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) derart, dass vordefinierte Bereiche (30a') des Oberflächenbereichs (30a) der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) bedeckt werden und entsprechend vordefinierte Bereiche (30a'') des Oberflächenbereichs (30a) der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) unbedeckt bleiben, wobei die Maskenstruktur (40) und die bedeckten vordefinierten Bereiche (30a') des Oberflächenbereichs (30a) der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) flächenmäßig und/oder formmäßig im Wesentlichen der gewünschten und zu erzeugenden elektrisch funktionellen Schichtstruktur (10) entsprechen, und (d) selektives Entfernen des elektrisch funktionellen Materials (30') der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) im Wesentlichen unterhalb der von der Maskenstruktur (40) unbedeckten Bereiche (30a'') des Oberflächenbereichs (30a) der elektrisch funktionellen Material schicht (30) und dadurch Strukturieren der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) und Ausbilden der elektrisch funktionellen Schichtstruktur (10), (e) wobei das Maskenmaterial (40') durch ein Tiefdruckverfahren in strukturierter Art und Weise auf den Oberflächenbereich (30a) der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckfarbe als Maskenmaterial (40') verwendet wird, insbesondere auf der Basis von Titandioxid.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – dass beim Tiefdruckverfahren ein Träger (80) mit einem Oberflächenbereich (80a) verwendet wird, – dass auf dem Oberflächenbereich (80a) des Trägers (80) Vertiefungen (80v) ausgebildet sind oder werden, – dass die Anordnung der Vertiefungen (80v) flächenmäßig und/oder formmäßig im Wesentlichen der gewünschten auszubildenden elektrischen funktionellen Schichtstruktur (10) entspricht und auf dem Oberflächenbereich (80a) des Trägers (80) einen vertieften Oberflächenbereich (80a') des Trägers (80) bildet, – dass der vertiefte Oberflächenbereich (80a') und/oder die Vertiefungen (80v) des Trägers (80) mit dem Maskenmaterial (40') teilweise oder vollständig gefüllt werden und – dass der Oberflächenbereich (80a) des Trägers (80) und insbesondere der vertiefte Oberflächenbereich (80a') und die Vertiefungen (80e) des Trägers (80) so temporär mit dem Oberflächenbereich (30a) der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) in mechanischen Kontakt gebracht werden, – dass dadurch Maskenmaterial (40') vom Träger (80) auf den Oberflächenbereich (30a) der elektrisch funktionellen Materialschicht (30) übertragen und die Maskenstruktur (40) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vertiefte Oberflächenbereich (80a') und/oder die Vertiefungen (80v) derart mit dem Maskenmaterial (40') – insbesondere vollständig – gefüllt werden, dass dadurch erhabene Maskenmaterialbereiche (40e) an den Stellen der Vertiefungen (80v) entstehen, die sich über den Oberflächenbereich (80a) des Trägers (80) hinaus erstrecken.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger (80) eine Walze oder eine Platte verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterial oder Substrat (20) ein Material verwendet wird aus der Gruppe, die gebildet wird von organischen Halbleitern, anorganischen Halbleitern, Metallen, Gläsern, Kunststoffen, Polymeren, jeweils insbesondere in Form von Folien, wobei diese insbesondere strukturiert und/oder elektrisch funktionalisiert sein oder werden können.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die elektrisch funktionelle Materialschicht (30) ein elektrisch funktionelles Material (30') verwendet wird aus der Gruppe, die gebildet wird von Metallen, insbesondere Alu minium, Titan, Gold, organischen Halbleitermaterialien und anorganischen Halbleitermaterialien.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Schritt (f) folgt, bei welchem eine oder mehrere Materialschichten ausgebildet und/oder strukturiert werden, insbesondere unter Verwendung der. Materialien aus der Gruppe, die gebildet wird von organischen Halbleitermaterialien, anorganischen Halbleitermaterialien, Gläsern, Kunststoffen, Polymeren und Metallen, insbesondere in Form von Folien.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Schritte (a) bis (e) und/oder der Schritt (f) gruppenweise wiederholt und/oder mehrfach angewandt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine Halbleitereinrichtung ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem eine Transistoreinrichtung ausgebildet wird, insbesondere eine Feldeffekttransistoreinrichtung.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem Sourcebereiche (S) und/oder Drainbereiche (D) als elektrisch funktionelle Schichtstrukturen (10) ausgebildet werden.