DE10229118A1 - The method for cost-structuring of conductive polymers by means of definition of hydrophilic and hydrophobic regions - Google Patents

The method for cost-structuring of conductive polymers by means of definition of hydrophilic and hydrophobic regions

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Material. The invention relates to a process for the production of printed circuit tracks of an electrically conductive organic material. Dazu werden auf einer Substratoberfläche durch Aufdrucken einer Matrizenverbindung Abschnitte definiert, so dass eine Substratoberfläche mit hydrophilen und hydrophoben Abschnitten erhalten wird. For this purpose, sections are defined on a substrate surface by printing a template compound, so that a substrate surface with hydrophilic and hydrophobic sections is obtained. Auf die strukturierte Substratoberfläche wird eine Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers gegeben, wobei entweder nur die hydrophilen Abschnitte oder nur die hydrophoben Abschnitte von der Lösung des organischen Polymers benetzt werden. a solution of the electrically conductive organic polymer is added to the structured substrate surface, wherein either the hydrophilic portions or only the hydrophobic portions are wetted by the solution of the organic polymer. Das Verfahren ermöglicht die Darstellung von Linien mit einer Linienbreite von weniger als 10 µm und erfordert keine fotolithografischen Prozessschritte. The method enables the display of lines having a line width of less than 10 microns and does not require photolithographic process steps.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung strukturierter Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer. The invention relates to a method for producing patterned semiconductor paths of an electrically conductive organic polymer.
  • Halbleiterchips haben eine breite Verwendung in vielfältigen technischen Anwendungen gefunden. Semiconductor chips have been widely used in various technical applications. Sie beruhen meist auf Silizium als Halbleitersubstrat, in welches in zahlreichen Arbeitsschritten Halbleiterbauelemente integriert werden. They are usually based on silicon as a semiconductor substrate, in which semiconductor devices are integrated into many steps. Die Herstellung von Halbleiterchips ist daher aufwändig und teuer. The production of semiconductor chips is therefore complicated and expensive. Durch die Verwendung von Silizium sind die Chips unflexibel und lassen sich nur unter großem Aufwand auf sehr geringe Schichtdicken abtragen, so dass flexible Substrate erhalten werden. By the use of silicon, the chips are inflexible and can erode only at great expense a very small layer thickness, so that flexible substrates are obtained. Mikrochips sind daher nur für anspruchsvolle Anwendungen geeignet, bei denen erhöhte Kosten in Kauf genommen werden können. Microchips are therefore only suitable for demanding applications where higher costs can be accepted. Gelingt es, die Kosten für die Herstellung von Mikrochips erheblich zu reduzieren, öffnet dies die Tür zu einer großen Anzahl von Anwendungen, welche unter einem hohen Kostendruck stehen. If it is possible to significantly reduce the cost of production of microchips, this opens the door to a large number of applications that are subject to high cost pressure. Beispiele für solche Anwendungen sind Etiketten zum Auszeichnen von Waren, wobei auf den Etiketten Daten über die Waren gespeichert werden können. Examples of such applications include labels for marking of goods, which can be stored on the labels information about the goods. Diese Informationen können zum Beispiel an einer Kasse berührungslos ausgelesen werden. This information can be read without contact, for example, at a cash register. Weitere Beispiele sind elektronische Briefmarken oder allgemein Anwendungen der Transpondertechnologie. Other examples include electronic stamps or general applications of transponder technology. Eine weitere Anwendung ist eine dünne Folie mit integrierten Steuerelementen für Flüssigkristallbildschirme. A further application is a thin sheet with built-in controls for liquid crystal displays.
  • Eine Möglichkeit zur Kostenreduktion bietet die Verwendung organischer Halbleiter. One way to reduce costs, the use of organic semiconductors. Diese Materialien sind leicht zugänglich und werden teilweise bereits kommerziell angeboten. These materials are easily accessible and are partially already available commercially. Die Materialien können schichtweise auf einem Substrat abgeschie den werden, so dass komplexe elektronische Bauelemente wie Transistoren, Dioden oder Kondensatoren hergestellt werden können. The materials can be layered on a substrate abgeschie the so complex electronic components such as transistors, diodes or capacitors can be produced. Um die Kostenvorteile der elektrisch leitfähigen organischen Polymere ausspielen zu können, ist es dazu allerdings erforderlich, dass kostengünstige Verfahren zum Auftragen und Strukturieren derartiger Polymerverbindungen zur Verfügung stehen. In order to exploit the cost advantages of electrically conductive organic polymers, it is, however, necessary to the fact that low cost method of applying and patterning of such polymer compounds are available. Diese Verfahren sollten mit einem hohen Durchsatz durchgeführt werden können, so dass hohe Stückzahlen und damit Kostenvorteile erzielt werden können. These procedures should be performed with a high throughput so that high volumes and cost advantages can be achieved. Ferner wird eine Auflösung bis hinab zu einer Linienbreite von 10 μm gefordert, um eine ausreichend hohe Dichte der elektronischen Bauelemente auf der zur Verfügung stehenden Fläche erreichen zu können sowie eine hohe Performance der Bauteile zu erzielen. Further, a resolution is required, down to a line width of 10 microns, to achieve a sufficiently high density of the electronic components on the available space and to achieve a high performance of the components.
  • Die Strukturierung erfolgt bisher mit Verfahren, wie sie auch aus der Strukturierung von Halbleitersubstraten auf Siliziumbasis verwendet werden. Structuring is far with procedures as they are also from the structuring of semiconductor substrates using silicon-based. So kann beispielsweise dem elektrisch leitfähigen Polymer eine fotoaktive Komponente beigegeben werden, welche nach einer abschnittsweisen Belichtung der Polymerschicht ermöglicht, dass selektiv nur die belichteten bzw. nur die unbelichteten Bereiche abgelöst werden können. For example, the electrically conductive polymer, a photoactive component be added which allows for an imagewise exposure of the polymer layer that selectively only the exposed or only the unexposed areas can be replaced. Ferner kann auch auf die Schicht des elektrisch leitfähigen Polymers zunächst eine Schicht eines fotoempfindlichen Lacks aufgetragen werden, aus der durch abschnittsweise Belichtung und Ablösen der belichteten bzw. unbelichteten Bereiche eine Maske hergestellt wird. Further, a layer of a photosensitive lacquer can also be applied to the layer of the electrically conductive polymer, first, from which a mask is prepared by partially exposing and peeling of the exposed or unexposed areas. Die von der Maske vorgegebene Struktur kann dann in einem Ätzschritt in die Schicht des elektrisch leitfähigen Polymers übertragen werden. The specified by the mask pattern may then be transferred to an etching step in the layer of the electrically conductive polymer. Durch ein geringfügiges Überätzen kann die Maske zum Ende des Ätzschrittes ebenfalls abgetragen werden, so dass nur eine strukturierte Schicht des elektrisch leitfähigen organischen Polymers zurückbleibt. By a slight over-etching, the mask can be removed at the end of the etching step as well, so that only a patterned layer of electrically conductive organic polymer remains. Diese Verfahren erfordern jedoch einen Schritt, in welchem die fotoempfindliche Schicht zunächst belichtet und anschließend entwickelt wird. However, these methods require a step in which the photosensitive layer is first exposed and then developed. Dazu muss das Substrat in entsprechenden Vorrichtungen bearbeitet werden, was zu einer Verlängerung der Produktionszeiten und zu einer Erhöhung der Kosten führt. For this purpose, the substrate must be processed in appropriate devices, resulting in an extension of the production times and an increase in costs.
  • Um die Belichtung und die Entwicklung der fotoempfindlichen Schicht zu vermeiden, sind Verfahren entwickelt worden, in welchen die für das Ätzen der elektrisch leitfähigen organischen Polymerschicht erforderliche Maske durch ein Siebdruckverfahren direkt hergestellt wird. To avoid the exposure and development of the photosensitive layer, methods have been developed in which the time required for the etching of the electrically conductive organic polymer layer mask is produced directly by a screen printing method. Dabei ist jedoch weiterhin erforderlich, dass die durch die Maske vorgegebene Struktur durch Ätzen in die Schicht des elektrisch leitfähigen organischen Polymers übertragen wird. However, it is still required that the predetermined through the mask pattern is transferred by etching into the layer of the electrically conductive organic polymer. Ferner ist beim Siebdruck die Auflösung auf eine Linienbreite von ca. 200 μm beschränkt. Further, in the screen printing, the resolution is limited to a line width of about 200 microns. Dies reicht nur für grobe Strukturen aus, wie zum Beispiel für Leiterbahnen oder große Elektroden. This is sufficient only for gross structures, such as for interconnects or large electrodes. Feinere Strukturen, wie sie beispielsweise für die Definition der Kanallänge von Transistoren erforderlich sind, sind durch Siebdruckverfahren nicht zugänglich. Finer structures, such as required for example for the definition of the channel length of transistors are not accessible by screen printing method.
  • Man hat auch versucht, die Strukturen aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer direkt zu erzeugen. It has also been attempted to produce the structures of the electrically conductive organic polymer directly. So wird in der Thus, in the WO 99/39373 WO 99/39373 ein Verfahren zur Herstellung organischer Halbleitervorrichtungen beschrieben, wobei das organische Halbleitermaterial in einem Tintenstrahlverfahren auf einem Substrat aufgetragen wird. , Describes a process for the production of organic semiconductor devices in which the organic semiconductor material is applied in an ink jet method on a substrate. Auf diese Weise konnten Leuchtdioden mit Polyvinylcarbazol als Halbleitermaterial hergestellt werden, wobei die Farbe des emittierten Lichts durch eine Dotierung des Halbleitermaterials mit Farbstoffen, wie Cumarinen, beeinflusst werden konnte. In this way, light-emitting diodes with polyvinylcarbazole could be manufactured as a semiconductor material, wherein the color of the emitted light could be influenced by doping the semiconductor material with dyes such as coumarins.
  • In der In the WO 99/19900 WO 99/19900 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem durch tropfenweisen Auftrag einer Lösung des organischen Halbleiters mikroelektronische Anordnungen hergestellt werden können. a method is described in which microelectronic devices may be prepared by dropwise applying a solution of the organic semiconductor.
  • Auch bei einem Auftrag des elektrisch leitfähigen organischen Polymers durch ein Tintenstrahldruckverfahren ist die Linien breite der darstellbaren Strukturen beschränkt. Even when an order of the electrically conductive organic polymer by an ink jet printing method, the lines is limited width of displayable structures. Insbesondere bei sehr feinen Strukturen besteht die Gefahr, dass benachbarte Linien zusammenlaufen, ehe das Lösungsmittel vollständig verdampft ist. In particular with very fine patterns there is a risk that adjacent lines converge before the solvent is completely evaporated.
  • Um die Auflösung beim Tintenstrahldruck zu verbessern, haben Sirringhaus, H.; In order to improve the resolution in inkjet printing, Sirringhaus, H .; have Kawese T.; Kawese T .; Friend, RH; Friend, RH; "High-Resolution Ink-Jet Printing of All-Polymer Transistor Circuits" in: MRS Bulletin/Juli 2001 vorgeschlagen, die zu bedruckenden Bereiche auf der Substratoberfläche mittels feiner Polyimidstrukturen zu definieren. "High-Resolution Ink-Jet Printing of all-polymer transistor circuits" in: MRS Bulletin / July 2001 proposed to define the areas to be printed on the substrate surface by means of fine polyimide structures. Beim nachfolgenden Tintenstrahldruck werden die von der Polyimidstruktur benetzten Bereiche von der Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymeren nicht benetzt, weshalb eine geringere Linienbreite dargestellt werden kann. At the subsequent ink jet printing, the wetted by the polyimide areas are not wetted by the solution of the electrically conductive organic polymers, and therefore a smaller line width can be displayed. Die Polyimidstrukturen werden jedoch fotolithografisch erzeugt, so dass bei diesen Verfahren keine großen Kostenvorteile zu erreichen sind. The polyimide, however, produced by photolithography, so that in these methods no major cost advantages can be achieved. Weiterhin hat das Tintenstrahldrucken den allgemeinen Nachteil, dass jeweils Zeile für Zeile nacheinander gedruckt werden muss, so dass. nur geringe Durchsätze erreicht werden können, was ebenfalls zu hohen Kosten führt. Furthermore, the ink-jet printing has the general disadvantage that in each case one line must be printed one after the other, so that only low flow rates can be achieved., Which also leads to high costs.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Erzeugung strukturierter Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig und mit hohen Durchsätzen durchgeführt werden kann und das eine Auflösung von Linienbreiten von weniger als 10 μm ermöglicht. The object of the invention is therefore to provide a method for producing patterned semiconductor paths of an electrically conductive organic polymer is available that can be performed inexpensively and with high flow rates and allows a resolution of line widths of less than 10 microns.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Erzeugung strukturierter Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer, welches zumindest die folgenden Schritte umfasst: The object is achieved by a method for producing patterned semiconductor paths of an electrically conductive organic polymer which comprises at least the following steps:
    Bereitstellen eines Substrats mit einer Substratoberfläche; Providing a substrate having a substrate surface;
    abschnittsweises Aufbringen einer Matrizenverbindung auf die Substratoberfläche, so dass eine strukturierte Substratoberfläche mit hydrophilen und hydrophoben Abschnitten erhalten wird, wobei die hydrophilen und hydrophoben Abschnitte von Abschnitten der Matrizenverbindung einerseits und freiliegenden Abschnitten der Substratoberfläche andererseits gebildet werden; portion-wise application of a template compound to the substrate surface, so that a structured substrate surface with hydrophilic and hydrophobic sections is obtained, wherein the hydrophilic and hydrophobic portions of portions of the template compound are formed on the one hand and exposed portions of the substrate surface on the other;
    Aufbringen eines in flüssiger Phase vorzugsweise in einer wässriger Lösung oder in einer Suspension vorliegenden elektrisch leitfähigen Polymers auf die strukturierte Substratoberfläche, wobei die flüssige Phase des elektrisch leitfähigen Polymers nur die hydrophilen Abschnitte oder nur die hydrophoben Abschnitte der strukturierten Substratoberfläche benetzt und eine benetzte Substratoberfläche erhalten wird, in der strukturierte Halbleiterstrecken aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer definiert sind. Applying a present in the liquid phase preferably in an aqueous solution or in a suspension of electrically conductive polymer on the structured substrate surface, wherein the liquid phase of the electrically conductive polymer wets only the hydrophilic portions or only the hydrophobic portions of the patterned substrate surface and obtain a wetted substrate surface is are defined in the structured semiconductor paths of the electrically conductive organic polymer.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die unterschiedliche Benetzbarkeit von Substratoberfläche und Matrizenverbindung. The inventive method uses the difference in wettability between the substrate surface and template compound. Bei einem vollflächigen Auftrag der elektrisch leitfähigen organischen Polymerverbindung werden daher in Abhängigkeit von der Polarität des elektrisch leitfähigen organischen Polymers selektiv nur die hydrophilen oder nur die hydrophoben Bereiche der strukturierten Substratoberfläche benetzt. Therefore, in a full-area application of the electrically conductive organic polymer compound, only the hydrophilic or only the hydrophobic regions of the structured substrate surface are wetted selectively depending on the polarity of the electrically conductive organic polymer. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher wesentlich rascher durchgeführt werden als ein Tintenstrahldruckverfahren, weshalb höhere Durchsätze und damit Kostenvorteile erzielt werden können. The inventive method can therefore be carried out much faster than an inkjet printing method, and therefore higher throughput and cost advantages can be obtained. Durch die aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte werden die aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer gebildeten Linien genau begrenzt, wobei an der Grenzlinie ein Übergang von hydrophob zu hydrophil erfolgt. By the template compound formed from the portions of the lines formed from the electrically conductive organic polymer be accurately limited, taking place at the boundary line, a transition from hydrophobic to hydrophilic. Dadurch können die aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer dargestellten Linien scharf begrenzt werden, was wiederum eine Erhöhung der Auflösung, dh die Darstellung feinerer Linien ermöglicht. Characterized the lines shown from the electrically conductive organic polymer may be sharply defined, which in turn an increase in resolution, that is, the representation allows finer lines.
  • Unter einer Matrizenverbindung wird eine Verbindung verstanden, die durch geeignete Verfahren, zB Druckverfahren, auf die Substratoberfläche aufgebracht werden kann und eine ausreichende Haftung auf der Substratoberfläche aufweist, um stabile Strukturen in Form von abgedeckten Abschnitten der Substratoberfläche ausbilden zu können. Under a template compound is meant a compound, which can be applied by suitable methods, such as printing method, on the substrate surface and has a sufficient adhesion to the substrate surface, to form stable structures in the form of covered portions of the substrate surface. Die Matrizenverbindung kann eine einzelne Verbindung sein, zB ein Silan, oder auch ein Gemisch mehrerer Verbindungen, zB ein Gemisch eines unpolaren Polymers und eines Haftvermittlers. The template compound may be a single compound such as a silane, or a mixture of several compounds, for example a mixture of a nonpolar polymer and an adhesion promoter.
  • Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, dass zunächst ein Substrat bereitgestellt wird. The process is carried out in such a way that first a substrate is provided. Das Substrat kann dabei eine hydrophile oder eine hydrophobe Oberfläche aufweisen. The substrate can have a hydrophilic or a hydrophobic surface. Um eine Struktur zu erhalten, werden auf der Substratoberfläche nun Abschnitte aus der Matrizenverbindung definiert. In order to obtain a structure, portions of the template compound will now be defined on the substrate surface. Die Matrizenverbindung wird dabei so ausgewählt, dass ihre Polarität mit der Substratoberfläche ein Gegensatzpaar bildet. The template compound is then selected so that their polarity forms a pair of opposites with the substrate surface. Weist die Substratoberfläche hydrophile. , The substrate surface hydrophilic. Eigenschaften auf, wird als Matrizenverbindung ein Material gewählt, das hydrophobe Eigenschaften aufweist. Properties is selected as template compound, a material having hydrophobic properties. Weist das Substratmaterial eine hydrophobe Oberfläche auf, wird als Matrizenverbindung entsprechend ein hydrophiles Material ausgewählt. The substrate material has a hydrophobic surface, is selected as template compound according to a hydrophilic material. Nach dem Aufbringen der Matrizenverbindung sind auf der Substratoberfläche also hydrophile und hydrophobe Abschnitte definiert, wobei zwischen den hydrophilen und hydrophoben Abschnitten jeweils ein scharfer Übergang der Polarität erfolgt. After application of the templating hydrophilic and hydrophobic portions are defined on the substrate surface, then, taking place in each case a sharp transition of the polarity between the hydrophilic and hydrophobic sections. Auf die so vorbereitete strukturierte Substratoberfläche wird nun das elektrisch leitfähige organische Polymer in flüssiger Phase aufgebracht. the electrically conductive organic polymer is then applied in liquid phase to the thus prepared structured substrate surface. Das elektrisch leitfähige organische Polymer kann dazu als Lösung oder Suspension vorliegen. The electrically conductive organic polymer may be present as a solution or suspension thereto. Je nach Eigenschaften des elektrisch leitfähigen organischen Polymers kann dieses jedoch auch beispielsweise in pastöser Form vorliegen. However, depending on the properties of the electrically conductive organic polymer this can also be present, for example in paste form. Ferner können dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer weitere Substanzen beigegeben werden, mit welchen beispielsweise die Polarität der aufgebrachten flüssigen Pha se, dh letztlich die Benetzungseigenschaften angepasst werden können. In addition, further substances may be added to the electrically conductive organic polymer with which, for example, the polarity of the applied liquid Pha se, that is, ultimately, the wetting properties can be adjusted. Ferner kann das elektrisch leitfähige organische Polymer auch mit Dotierungen versehen sein, um beispielsweise dessen elektrische Leitfähigkeit beeinflussen zu können. Further, the electrically conductive organic polymer may also be provided with dopants in order to influence, for example, its electrical conductivity. Das elektrisch leitfähige Polymer kann auch als Vorstufe aufgebracht werden, die noch nicht elektrisch leitfähig ist und anschließend durch eine entsprechende Behandlung, zB Oxidation, Reduktion oder Belichtung, in seine elektrisch leitfähige Form überführt werden. The electrically conductive polymer can be applied as a precursor which is not electrically conductive and are then transferred by an appropriate treatment, for example oxidation, reduction or exposure in its electrically conductive form. Die Matrizenverbindung kann auch ein Lösungsmittel umfassen, das nach dem Auftrag der Matrizenverbindung auf die Substratoberfläche verdampft wird. The template compound may also include a solvent which is evaporated onto the substrate surface after application of the template compound. Je nach den hydrophilen oder hydrophoben Eigenschaften der das elektrisch leitfähige organische Polymer umfassenden flüssigen Phase benetzt diese die aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte oder die freiliegenden Abschnitte der Substratoberfläche. Depending on the hydrophilic or hydrophobic properties of the composition comprising the electrically conductive organic polymer liquid phase wets the portions formed of the template compound or the exposed portions of the substrate surface. Entsprechend bleiben im ersten Fall die freiliegenden Abschnitte der Substratoberfläche und im zweiten Fall die aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte von der flüssigen Phase des elektrisch leitfähigen Polymers unbenetzt. the exposed portions of the substrate surface and in the second case according to remain in the first case, the portions of the liquid phase of the electrically conductive polymer formed from the templating unwetted. Bei einer gegebenen Anordnung von hydrophilen und hydrophoben Abschnitten auf der Substratoberfläche kann das erfindungsgemäße Verfahren daher als Positivverfahren oder als Negativverfahren ausgestaltet werden. For a given arrangement of the hydrophilic and hydrophobic portions on the substrate surface, the inventive method can therefore be configured as a positive process or as a negative process. Das elektrisch leitfähige Polymer kann beispielsweise aufgebracht werden, indem die strukturierte Substratoberfläche durch eine Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers gezogen wird. The electrically conductive polymer can be applied for example by the patterned substrate surface is drawn through a solution of the electrically conductive organic polymer. Es ist jedoch auch möglich, die Lösung bzw. allgemein die flüssige Phase des elektrisch leitfähigen organischen Polymers auf die strukturierte Substratoberfläche aufzusprühen. It is however also possible to spray the solution or, generally, the liquid phase of the electrically conductive organic polymer onto the patterned substrate surface. Bei diesem Verfahren muss gewährleistet sein, dass überschüssiges Lösungsmittel sowie nicht gebundenes elektrisch leitfähiges organisches Polymer anschließend entfernt wird, indem das Lösungsmittel beispielsweise abfließen kann oder die Substratoberfläche nach dem Auftrag des elektrisch leitfähigen organischen Polymers mit einem geeigneten Lösungsmittel gespült wird. In this method, that excess solvent and non-bound electrically conductive organic polymer is then removed by the solvent can flow, for example, or the substrate surface is rinsed after application of the electrically conductive organic polymer with a suitable solvent must be ensured. Es ist jedoch auch möglich, das elektrisch leit fähige organische Polymer über ein Kontaktverfahren auf die strukturierte Substratoberfläche zu übertragen. However, it is also possible to transfer the electrically leit enabled organic polymer through a contact process to the structured substrate surface. Dazu wird das elektrisch leitfähige organische Polymer zunächst auf einer Hilfsfläche aufgetragen und anschließend die Hilfsfläche mit der strukturierten Substratoberfläche in Kontakt gebracht. For this purpose, the electrically conductive organic polymer is first applied to an auxiliary area and then bringing the auxiliary area with the structured substrate surface in contact. Dabei wird die Schicht des elektrisch leitfähigen organischen Polymers selektiv in den hydrophilen oder in den hydrophoben Abschnitten von der Hilfsfläche auf die strukturierte Substratoberfläche übertragen. The layer of the electrically conductive organic polymer is selectively transferred to the hydrophilic or hydrophobic in the portions of the relief surface onto the structured substrate surface.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedene Weise ausgestaltet werden. The inventive method can be designed in various ways. Gemäß einer ersten Ausführungsform verbleibt sowohl die Matrizenverbindung wie auch das elektrisch leitfähige organische Polymer auf der Substratoberfläche. According to a first embodiment, both the template compound as well as the electrically conductive organic polymer on the substrate surface remains. Um zum gewünschten Produkt zu gelangen, muss daher nur noch das im elektrisch leitfähigen organischen Polymer enthaltene Lösungsmittel verdampft werden, um die strukturierten Halbleiterstrecken zu erhalten. To get to the desired product, therefore, must only the solvent contained in the electrically conductive organic polymer to be evaporated in order to obtain the patterned semiconductor routes. Bei dieser Verfahrensvariante ist es vorteilhaft, wenn die aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte der strukturierten Substratoberfläche durch ein Druckverfahren erzeugt werden. In this process variant, it is advantageous when the portions of the patterned substrate surface formed of the template compound will be produced by a printing process. Auf diese Weise kann sowohl die Matrizenverbindung als auch das elektrisch leitfähige organische Polymer mit einem hohen Durchsatz auf der Substratoberfläche aufgetragen werden. In this way, both the template compound as well as the electrically conductive organic polymer may be deposited with a high throughput on the substrate surface. Die Matrizenverbindung kann dazu beispielsweise mit Hilfe eines Stempels oder einer Druckwalze auf ein Substrat übertragen werden. The template compound is to be transmitted for example by means of a stamp or a printing roller to a substrate. Dazu wird die Matrizenverbindung aus einem Reservoir zunächst auf den Stempel bzw. die Druckwalze aufgetragen und anschließend vom Stempel bzw. der Druckwalze auf die Substratoberfläche übertragen. For this, the template compound is first applied from a reservoir to the plunger or the pressure roll and then transferred from the stamp and the pressure roller to the substrate surface.
  • Zum Auftrag der Matrizenverbindung können verschiedene Druckverfahren verwendet werden. The mission of the templating various printing methods can be used. Besonders bevorzugt erfolgt der Auftrag der Matrizenverbindung auf die Substratoberfläche durch ein Hochdruckverfahren. Particularly preferably of the order of the template compound is carried out on the substrate surface by a high pressure process. Beim Hochdruckverfahren sind die druckenden Flächen erhaben. When high-pressure process, the printing areas are raised. Besonders geeignet sind Fle xodruckverfahren, bei welchen durch Verwendung einer flexiblen Druckform auch raue Oberflächen mit der Matrizenverbindung beschichtet werden können. Particularly suitable are Fle xodruckverfahren in which even rough surfaces with the template compound may be coated by using a flexible printing plate. Insbesondere bevorzugt wird die Matrizenverbindung mit einem Mikrokontaktdruckverfahren auf der Substratoberfläche aufgetragen. the template compound is particularly preferably applied with a micro-contact printing method on the substrate surface. Bei den genannten Hochdruckverfahren wird vorzugsweise die Druckform als Walze ausgebildet, deren Oberfläche entsprechend der darzustellenden Struktur strukturiert wird. In the aforementioned high-pressure process, the printing plate is preferably formed as a roller whose surface is patterned in accordance with the displayed structure. Die Herstellung der Walze bzw. eines Stempels erfolgt nach bekannten Verfahren, beispielsweise mit fotolithografischen Verfahren. The preparation of the roller or a punch is carried out by known methods, for example by photolithographic methods. Durch die hohe Anzahl der strukturierten Substratoberflächen, die mit dem Stempel bzw. der Walze hergestellt werden können, sind die Kosten der Stempel- bzw. Walzenherstellung pro übertragene Struktur nur gering. The high number of the structured substrate surfaces that can be manufactured with the stamper or the roll, the cost of the stamp or roller producing per transmitted structure are small.
  • Die aus der Matrizenverbindung gebildete Struktur kann nach dem Auftrag des elektrisch leitfähigen organischen Polymers auf der Substratoberfläche verbleiben. The structure formed from the template compound may remain on the substrate surface after application of the electrically conductive organic polymer. Um eine Differenzierung der Substratoberfläche in hydrophobe und hydrophile Abschnitte zu erreichen, ist es ausreichend, wenn die Matrizenverbindung als monomolekulare Schicht auf die Substratoberfläche aufgebracht wird. In order to achieve a differentiation of the substrate surface in hydrophobic and hydrophilic portions, it is sufficient if the template compound is applied as a monomolecular layer on the substrate surface. Die Schichtdicke einer solchen monomolekularen Schicht beträgt etwa 1 nm, während die Schicht des elektrisch leitfähigen organischen Polymers eine Dicke im Bereich von 10 nm bis 1 μm aufweist. The layer thickness of such monomolecular layer is about 1 nm, while the layer of the electrically conductive organic polymer has a thickness in the range of 10 nm to 1 micron. Die Matrizenverbindung beeinflusst daher die elektrischen Eigenschaften des hergestellten mikroelektronischen Bauelements nur in geringem Ausmaß. The templating therefore affects the electrical properties of the microelectronic device manufactured only to a small extent.
  • Um eine ausreichende mechanische Stabilität der aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte zu erreichen, wird die Matrizenverbindung bevorzugt über eine kovalente Bindung an die Substratoberfläche gebunden. In order to achieve a sufficient mechanical stability of the portions formed of the template compound, the template compound is preferably bound via a covalent bond to the substrate surface. Dazu muss die Matrizenverbindung eine entsprechende reaktive Gruppe aufweisen. For this, the template compound must have a suitable reactive group. Auf der Substratoberfläche muss dann eine entsprechende Gruppe als Reaktionspartner vorgesehen sein. then a corresponding group must be provided as reactants to the substrate surface. Sofern keine derartigen Gruppen auf der Substratoberfläche vorhanden sind, kann die Substratoberfläche entsprechend aktiviert werden. If no such groups are present on the substrate surface, the substrate surface can be activated accordingly. Dazu kann die Oberfläche des Substrats beispielsweise nass- oder trockenchemisch geätzt werden, um beispielsweise Hydroxygruppen auf der Substratoberfläche zu erzeugen. For this, the surface of the substrate can be etched, for example, wet or dry chemical to produce, for example, hydroxyl groups on the substrate surface.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die intermolekulare Wechselwirkung zwischen den Molekülen der Matrizenverbindung so attraktiv ist, dass eine selbstorganisierende monomolekulare Schicht gebildet wird. It is particularly advantageous when the intermolecular interaction between the molecules of the template compound is attractive that a self-assembled monomolecular layer is formed.
  • Eine selbstorganisierende Struktur ist eine Struktur, bei der durch die mikroskopischen Wechselwirkungen zwischen den Molekülen spontan eine stabile makroskopische äußere Form, wie beispielsweise eine Membran oder eine Doppelschicht, gebildet wird. A self-assembled structure is a structure in which a stable macroscopic external shape, such as a membrane or a double layer formed spontaneously by the microscopic interactions between the molecules.
  • Die Matrizenverbindung kann durch rein elektrostatische Wechselwirkung an die Substratoberfläche gebunden werden. The template compound can be bound by purely electrostatic interaction to the substrate surface. Eine stabilere Struktur wird jedoch erhalten, wenn die Matrizenverbindung über eine kovalente Bindung an die Substratoberfläche angebunden ist. A more stable structure is obtained, however, if the template compound is attached via a covalent bond to the substrate surface.
  • Um eine Anknüpfung der Matrizenverbindung an die Substratoberfläche über eine kovalente Bindung zu erreichen, müssen auf der Substratoberfläche entsprechende Anknüpfungsgruppen bereitgestellt werden. To achieve a linkage of the template compound to the substrate surface via a covalent bond, appropriate linkage groups need be provided on the substrate surface. Diese können entweder bereits auf der Substratoberfläche bereitgestellt sein oder sie können durch einen Aktivierungsschritt erzeugt werden. This can either be already provided on the substrate surface or they may be generated by an activation step. Dazu können beispielsweise entsprechende Abgangsgruppen, wie Halogenide, auf der Substratoberfläche erzeugt werden. These may, for example, appropriate leaving groups such as halides, are formed on the substrate surface.
  • Besteht die Substratoberfläche beispielsweise aus Siliziumdioxid, so können auf der Substratoberfläche durch einen Ätzschritt Silanolgruppen erzeugt werden, welche mit Halogensi- lanen reagieren können, die in diesem Fall die Matrizenverbindung bilden. Is the substrate surface, for example of silicon dioxide, so silanol groups can be generated on the substrate surface by an etching step, which can react with lanen Halogensi- forming the template compound, in this case.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt in der Weise durchgeführt, dass die hydrophoben Abschnitte aus der Matrizenverbindung gebildet werden. The inventive method is preferably carried out in such a way that the hydrophobic portions are formed from the template compound. Das elektrisch leitfähige organische Polymer liegt dann bevorzugt in einer hydropholen Form vor. The electrically conductive organic polymer is then preferably present in an hydropholen form. Beim Auftragen der elektrisch leitfähigen organischen Polymerlösung auf die strukturierte Substratoberfläche wird dann das elektrisch leitfähige organische Polymer selektiv nur an die freiliegenden Abschnitte der Substratoberfläche gebunden. When applying the electrically conductive organic polymer solution to the structured substrate surface, the electrically conductive organic polymer is then selectively bonded only to the exposed portions of the substrate surface.
  • Um eine hydrophobe Oberfläche erzeugen zu können, umfasst die Matrizenverbindung bevorzugt Alkylketten mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen. In order to create a hydrophobic surface, the template compound preferably comprises alkyl chains containing 5 to 20 carbon atoms. Die Alkylketten sind dabei bevorzugt linear dichtest gepackt, so dass an der Substratoberfläche die Matrizenverbindung die hydrophoben Abschnitte ausbilden kann. The alkyl chains are preferably linear densely packed, so that the template compound can form the hydrophobic portions on the substrate surface.
  • Die hydrophoben Eigenschaften der Matrizenverbindung lassen sich verstärken, wenn die Matrizenverbindung zumindest teilweise fluoriert ist. The hydrophobic properties of the template compound can be increased if the template compound is at least partially fluorinated. Bevorzugt sind die Alkylketten der Matrizenverbindung perfluoriert. Preferably, the alkyl chains of the template compound is perfluorinated.
  • Um eine Anbindung der Matrizenverbindung an die Substratoberfläche über eine kovalente Bindung erreichen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Matrizenverbindung ein Silan ist. In order to achieve a binding of the template compound to the substrate surface via a covalent bond, it is advantageous if the template compound is a silane. Bevorzugt ist die Matrizenverbindung ein Halogensilan, welches mit einer auf der Substratoberfläche angeordneten Hydroxygruppe reagiert, so dass die Matrizenverbindung als Siloxan an die Substratoberfläche gebunden wird. Preferably, the template compound is a halosilane, which reacts with a substrate disposed on the surface hydroxy group, so that the template compound is bound as a siloxane to the substrate surface.
  • Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform verbleibt die aus der Matrizenverbindung gebildete Struktur auf der Substratoberfläche und die Halbleiterstrecke wird fertig gestellt, indem beispielsweise das Lösungsmittel verdampft wird. In the previously described embodiment, the structure formed of the template compound remains on the substrate surface and the semiconductor path will be completed by the solvent is evaporated, for example. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch auch in der Weise durchgeführt werden, dass nach dem Auftrag der Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymeren die benetzte Substratoberfläche als Druckmedium wirkt und das elektrisch leitfähige Polymer von der benetzten Substratoberfläche auf einen Träger übertragen wird. However, the method of the invention can also be carried out in such a manner that the wetted substrate surface acts and after the application of the solution of the electrically conductive organic polymer as a pressure medium the electrically conductive polymer is transferred from the wetted substrate surface to a support. Dazu kann der Träger mit der benetzten Substratoberfläche in Kontakt gebracht werden, wobei das elektrisch leitfähige organische Polymer auf dem Träger besser haftet als auf der Substratoberfläche bzw. den von der Matrizenverbindung gebildeten Flächen. To this end the carrier can be brought into contact with the wetted substrate surface, wherein said electrically conductive organic polymer on the substrate adheres better than on the substrate surface or to the surfaces formed by the template compound. Ein derartiger Transfer des elektrisch leitfähigen organischen Polymers von der Substratoberfläche auf die Oberfläche des Trägers erfolgt in vergleichbarer Weise wie bei einem Druckverfahren. Such a transfer of the electrically conductive organic polymer from the substrate surface to the surface of the support is carried out in a similar manner as in a printing process.
  • Das elektrisch leitfähige organische Polymer kann dabei entweder direkt von der Substratoberfläche auf den gewünschten Träger übertragen werden. The electrically conductive organic polymer can then be transferred, either directly from the substrate surface to the desired carrier. Es ist aber auch möglich, das elektrisch leitfähige organische Polymer von der benetzten Substratoberfläche zunächst auf einen Zwischenträger zu übertragen und anschließend das elektrisch leitfähige organische Polymer vom Zwischenträger auf den Träger zu übertragen. It is also possible to transfer the electrically conductive organic polymer from the wetted substrate surface at first to an intermediate carrier and subsequently transfer the electrically conductive organic polymer from the intermediate carrier onto the carrier. Diese Verfahrensführung entspricht im Wesentlichen einem Offset-Druckverfahren. This process version substantially corresponds to an offset printing process. Als Zwischenträger wird beispielsweise ein flexibler Zwischenträger, wie eine Gummibahn gewählt, durch welche Rauhigkeiten auf der Oberfläche des Trägers ausgeglichen werden, so dass ein vollständiger Transfer des elektrisch leitfähigen organischen Polymers vom Zwischenträger auf den Träger erfolgt. is as an intermediate carrier, for example, a flexible intermediate carrier, such as a rubber sheet chosen by which roughness on the surface of the carrier offset, so that a complete transfer of the electrically conductive organic polymer is from the intermediate carrier onto the carrier.
  • Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren sowie anhand von Beispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the attached figures and on the basis of examples. Die Figuren zeigen im einzelnen: The figures show in detail:
  • 1 1 Arbeitsschritte, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren durchlaufen werden; Steps which are run through in the inventive process;
  • 2 2 eine erste Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; a first device for carrying out the method according to the invention;
  • 3 3 eine zweite Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; a second apparatus for performing the method according to the invention;
  • 4 4 eine fotografische Aufnahme von Strukturen, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt wurden; a photograph of structures, which were presented with the inventive method;
  • 5 5 einen Schnitt durch einen organischen Transistor, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt worden ist; a sectional view of an organic transistor, which has been presented with the inventive method;
  • 6 6 eine Kennlinie eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten organischen Transistors; a characteristic of an organic transistor manufactured according to the inventive method;
  • 7 7 Kennlinien von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Transistoren. Characteristics of prepared by the novel method transistors.
  • In In 1A 1A sind Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei diese als Negativdruck durchgeführt wird. are steps of the method according to the invention shown, this is carried out as a negative pressure. 1A(a) 1A (a) zeigt ein Substrat shows a substrate 1 1 , auf dessen Substratoberfläche Abschnitte , On the substrate surface portions 2 2 aus der Matrizenverbindung abgeschieden sind. are separated from the template compound. Als Substrat as the substrate 1 1 können an sich alle bedruckbaren Materialien, wie Papier, Polymerfolien, Glas, Silizium, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid usw. verwendet werden. all printable materials, such as paper, polymer films, glass, silicon, silicon dioxide, aluminum oxide etc. can be used per se. Geeignete Polymere sind zum Beispiel Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyimid, Polyetter, Polybenzoxazol oder Gemische dieser Verbindungen. Suitable polymers are, for example, polystyrene, polyethylene, polyester, polyurethane, polycarbonate, polyacrylate, polyimide, polyether, polybenzoxazole or mixtures of these compounds. Als Matrizenverbindungen können Verbindungen verwendet werden, die einerseits eine Gruppe aufweisen, welche an die Oberfläche des Substrats As Matrizenverbindungen compounds can be used, on the one hand have a group bonded at the surface of the substrate 1 1 binden kann, wobei die Bindung über eine kovalente Bindung oder über eine nicht kovalente Bindung erfolgen kann, beispielsweise eine Dipol-Dipol-Wechselwirkung, eine ionische Wechselwirkung oder eine koordinative Bindung. is capable of binding, wherein the binding can take place via a covalent bond or via a non-covalent bond, such as a dipole-dipole interaction, an ionic interaction or a coordinate bond. Die Matrizenverbindung muss andererseits einen Rest aufweisen, welcher den Abschnitten The template compound must secondly have a residue which portions of the 2 2 eine zur Oberfläche des Substrats a to the substrate surface 1 1 gegensätzliche Polarität verleiht. gives opposite polarity. Ist die Oberfläche des Substrats If the surface of the substrate 1 1 beispielsweise hydrophil, muss die Matrizenverbindung so ausgestaltet werden, dass die Abschnitte for example, hydrophilic, the templating that the portions must be designed such 2 2 hydrophobe Eigenschaften aufweisen. have hydrophobic properties. Ist andererseits die Oberfläche des Substrats On the other hand, the surface of the substrate 1 1 hydrophob, muss die Matrizenverbindung so ausgestaltet sein, dass die Abschnitte hydrophobic, the templating that the sections must be designed to 2 2 hydrophile Eigenschaften aufweisen. have hydrophilic properties. Als Matrizenverbindungen geeignete Verbindungen sind beispielsweise Halogensilane, Halogenalkane, Aminoalkane, Thioalkane, Alkohole, Sulfonalkane und Carbonsäuren bzw. Carboxylate. As Matrizenverbindungen suitable compounds are, for example, halosilanes, halogen alkanes, aminoalkanes, Thioalkane, alcohols, and carboxylic acids or carboxylates Sulfonalkane. Die Matrizenverbindung wird zB durch Drucken auf die Oberfläche des Substrats The template compound is, for example, by printing on the surface of the substrate 1 1 aufgebracht, so dass Abschnitte applied so that portions 2 2 mit einer definierten Struktur erhalten werden. are obtained with a defined structure. Die Dicke der Abschnitte The thickness of the portions 2 2 wird dabei gering gewählt. is chosen low. Vorzugsweise wird nur eine Monolage der Matrizenverbindung auf die Oberfläche des Substrats Preferably, only a monolayer of the template compound to the surface of the substrate 1 1 aufgebracht. applied. Man erhält so ein Substrat This gives a substrate 1 1 mit einer strukturierten Oberfläche, wobei die Struktur die Abschnitte with a structured surface, wherein the structure of the portions 2 2 der Matrizenverbindung sowie die Abschnitte the template compound and the sections 3 3 umfasst, in welchen die Oberfläche des Substrats includes, in which the surface of the substrate 1 1 freilegt. exposes.
  • Auf die strukturierte Substratoberfläche wird nun eine Lösung eines elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgebracht. a solution of an electrically conductive organic polymer is then applied to the structured substrate surface. Dazu kann beispielsweise zunächst die gesamte strukturierte Substratoberfläche, welche die Abschnitte For this example, first the entire structured substrate surface, which sections 2 2 und and 3 3 umfasst, mit der Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers bedeckt werden. includes, be covered with the solution of the electrically conductive organic polymer. Das Substrat the substrate 1 1 kann dann gekippt werden, so dass überschüssige Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers ablaufen kann. then can be tilted so that excess solution of the electrically conductive organic polymer can proceed. Als elektrisch leitfähiges organisches Polymer kann an sich jedes Polymer verwendet werden, das die erforderliche elektrische Leitfähigkeit aufweist und das sich als Lösung oder Suspension verarbeiten lässt. As the electrically conductive organic polymer, any polymer can be used per se, which has the required electrical conductivity and which can be processed as a solution or suspension. Beispiele für geeignete elektrisch leitfähige organische Polymer sind mit Camphersulfonsäure dotiertes Polyanilin oder mit Polystyrolsulfonsäure dotiertes Poly(dioxyethylen)thiophen (PEDOT:PSS). Examples of suitable electrically conductive organic polymer are thiophene with camphorsulfonic acid doped polyaniline or doped with polystyrene sulfonic acid, poly (dioxyethylene) (PEDOT: PSS). Diese elektrisch leitfähigen organischen Polymere weisen beispielsweise einen hydrophilen Charakter auf. These electrically conductive organic polymers, for example, have a hydrophilic character. Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Wasser, Alkohole, Ketone, Ether. Suitable solvents are, for example, water, alcohols, ketones, ethers. Nach dem Entfernen überschüssiger Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers bleibt die Polymerlösung After removal of excess solution of the electrically conductive organic polymer, the polymer solution remains 4 4 nur auf den Abschnitten only on the sections 3 3 zurück, in denen die Oberfläche des Substrats back, in which the surface of the substrate 1 1 freiliegt. exposed. Die Abschnitte The sections 2 2 aus der Matrizenverbindung bleiben von der Polymerlösung from the templating stay out of the polymer solution 4 4 unbenetzt. unwetted. Dies wird erreicht, da beispielsweise das Substrat This is achieved because, for example, the substrate 1 1 und damit die Abschnitte and the sections 3 3 hydrophile Eigenschaften aufweisen, während die Abschnitte have hydrophilic properties, while the portions 2 2 der Matrizenverbindung hydrophobe Eigenschaften aufweisen. have the template compound hydrophobic properties. Wird nun die hydrophile Lösung Now, if the hydrophilic solution 4 4 des elektrisch leitfähigen Polymers auf die strukturierte Substratoberfläche gegeben, werden selektiv nur die Abschnitte where the electrically conductive polymer on the structured substrate surface are selectively only the portions 3 3 benetzt. wetted. Anschließend wird überschüssiges Lösungsmittel aus der Polymerlösung Subsequently, excess solvent is removed from the polymer solution 4 4 verdampft, so dass das elektrisch leitfähige Polymer evaporated so that the electrically conductive polymer 5 5 auf den Abschnitten on the sections 3 3 der Oberfläche des Substrats the surface of substrate 1 1 zurückbleibt. remains. Die Dicke der Abschnitte des elektrisch leitfähigen Polymers The thickness of the portions of the electrically conductive polymer 5 5 ist dabei wesentlich größer als die monomolekulare Schicht der Matrizenverbindung, welche die Abschnitte is substantially greater than the monomolecular layer of the template compound, which portions 2 2 bildet. forms. Das Verfahren wurde anhand einer Ausführungsform erläutert, in welcher das elektrisch leitfähige Polymer direkt als Lösung auf die strukturierte Substratoberfläche aufgebracht wurde. The method has been explained with reference to an embodiment in which the electrically conductive polymer was directly applied as a solution to the structured substrate surface. Es ist aber auch möglich, eine Lösung einer elektrisch nicht leitfähigen Vorstufe auf die strukturierte Substratoberfläche aufzubringen und diese, ggf, nach Verdampfen des Lösungsmittels, in das elektrisch leitfähige Polymer zu überführen, indem die Vorstufe zB oxidiert oder reduziert wird. However, it is also possible to apply a solution of an electrically non-conductive precursor to the structured substrate surface and that, if necessary, after evaporating the solvent to convert into the electrically conductive polymer by the precursor is oxidized or reduced, for example.
  • In In 1B 1B sind die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei das Verfahren als Positivdruck ausgestaltet wird. the steps of the method according to the invention are shown, wherein the method is embodied as a positive pressure. Wie bei As in 1A 1A erläutert, wird zunächst auf einem Substrat explained, is first on a substrate 1 1 eine strukturierte Substratoberfläche erzeugt, indem Abschnitte a structured substrate surface formed by sections 2 2 aus einer Matrizenverbindung zB durch Drucken auf die Oberfläche des Substrats of a template compound, for example, by printing on the surface of the substrate 1 1 aufgebracht werden, so dass zwischen den Abschnitten be applied, so that between the sections 2 2 angeordnete Abschnitte arranged sections 3 3 erhalten werden, in welchen die Oberfläche des Substrats 1 freiliegt. are obtained in which the surface of the substrate 1 is exposed. Die weiteren Verfahrensschritte werden anhand eines Aufbaus erklärt, bei welchem das Substrat The further process steps are explained based on a structure in which the substrate 1 1 hydrophobe Eigenschaften aufweist, während die Abschnitte has hydrophobic properties, while the portions 2 2 der Matrizenverbindung hydrophobe Eigenschaften aufweisen. have the template compound hydrophobic properties. Auf die durch die Abschnitte On through the sections 2 2 und and 3 3 strukturierte Oberfläche des Substrats structured surface of the substrate 1 1 wird nun eine Lösung is now a solution 6 6 aufgebracht, welche hydrophobe Eigenschaften aufweist, also unpolar ist. applied, which has hydrophobic properties, that is non-polar. Dazu wird das elektrisch leitfähige organische Polymer in einem unpolaren Lösungsmittel gelöst bzw. suspendiert. For this purpose, the electrically conductive organic polymer is dissolved in a nonpolar solvent or suspended. Wird nun, wie bei If, as in 1A 1A beschrieben, die Polymerlösung auf die strukturierte Substratoberfläche gegeben und anschließend überschüssige Polymerlösung entfernt, bleibt die Polymerlösung described, if the polymer solution to the structured substrate surface and then excess polymer solution was removed, the polymer solution remains 6 6 nur auf dem unpolaren hydrophoben Abschnitten only on the non-polar hydrophobic portions 2 2 aus der Matrizenverbindung zurück, während die polaren Abschnitte back from the template compound, while the polar sections 3 3 der Substratoberfläche nicht benetzt werden. the substrate surface is not wetted. Anschließend wird das Lösungsmittel der Polymerlösung verdampft, indem beispielsweise das Substrat Then, the solvent of the polymer solution is evaporated by, for example, the substrate 1 1 auf einer Heizplatte erwärmt wird. is heated on a hot plate. Man erhält dabei wiederum Abschnitte des elektrisch leitfähigen Polymers This gives in turn portions of the electrically conductive polymer 5 5 , das bei dieser Ausführungsform des Verfahrens jedoch auf den Abschnitten Which in this embodiment of the method, however, on the portions 2 2 der Matrizenverbindung angeordnet ist, während in den Abschnitten the template compound is arranged, while in the portions 3 3 die Oberfläche des Substrats the surface of the substrate 1 1 freiliegt. exposed. Auch bei dieser Ausführungsform des Verfahrens kann das elektrisch leitfähige Polymer zunächst in Form einer elektrisch nicht leitfähigen Vorstufe aufgebracht werden, die anschließend durch eine geeignete Behandlung ihre gewünschten elektrischen Eigenschaften erhält. Also in this embodiment of the method the electrically conductive polymer can first be applied in the form of an electrically non-conductive precursor, which is then obtained by an appropriate treatment their desired electrical properties.
  • Verwendet man ein hydrophobes Substrat If one uses a hydrophobic substrate 1 1 , müssen bei dieser Ausführungsform des Verfahrens entsprechend die Abschnitte Must in this embodiment of the method according to the portions 2 2 der Matrizenverbindung polar sein und die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers the template compound to be polar, and the solution of the electrically conductive organic polymer 6 6 entsprechend ebenfalls polar sein. be correspondingly also polar.
  • Die Herstellung der strukturierten Substratoberfläche, wie sie in The preparation of the patterned substrate surface, as in 1A(a) 1A (a) und and 1B(a) 1B (a) dargestellt ist, wird im Weiteren unter Bezugnahme auf die is shown, hereinafter with reference to the 2 2 erläutert. explained. Auf einer Hochdruckwalze In a high-pressure roller 7 7 sind erhabene Bereiche are raised areas 8 8th angeordnet, durch welche die auf einem Substrat arranged through which on a substrate 1 1 abzubildende Struktur definiert wird. structure to be imaged is defined. In einem Reservoir In a reservoir 9 9 befindet sich ein Vorrat einer Lösung der Matrizenverbindung. There is a supply of a solution of the template compound. Über eine Transportwalze A transport roller 10 10 wird die Lösung der Matrizenverbindung aus dem Reservoir is the solution of the template compound from the reservoir 9 9 entnommen, wobei über einen Abstreifer removed, wherein a scraper 11 11 überschüssige Lösung der Matrizenverbindung von der Oberfläche der Transportwalze excess solution of the template compound from the surface of the transport roller 10 10 entfernt wird, so dass nur noch ein dünner Film der Matrizenverbindung auf der Transportwalze is removed, leaving only a thin film of template compound on the transport roller 11 11 verbleibt. remains. Von der Transportwalze From the transport roll 11 11 wird die Matrizenverbindung auf die erhabenen Bereiche is the template compound to the raised areas 8 8th auf der Oberfläche der Hochdruckwalze on the surface of the high pressure roller 7 7 übertragen, indem die erhabenen Bereiche transmitted by the raised areas 8 8th in Kontakt mit der Oberfläche der Transportwalze in contact with the surface of the transport roller 10 10 gebracht werden. to be brought. Auf den erhabenen Bereichen On the raised areas 8 8th der Hochdruckwalze the high-pressure roller 7 7 ist nun eine dünne Schicht der Lösung der Matrizenverbindung aufgebracht. is then applied a thin layer of the solution of the template compound. Die Transportwalze The transport roll 7 7 bewegt sich weiter, so dass die erhabenen Bereiche moves further, so that the raised areas 8 8th mit der Oberfläche eines Substrats with the surface of a substrate 1 1 in Kontakt gelangen. come into contact. Das Substrat the substrate 1 1 wird dazu kontinuierlich über eine Substratwalze is to continuously over a substrate roll 12 12 an der Oberfläche der Hochdruckwalze on the surface of the high pressure roller 7 7 vorbeigeführt. past. Dabei wird die Lösung der Matrizenverbindung von den erhabenen Bereichen The solution of the template compound is of the raised areas 8 8th der Hochdruckwalze the high-pressure roller 7 7 auf die Oberfläche des Substrats on the surface of the substrate 1 1 übertragen. transfer. Als Substrat as the substrate 1 1 kann beispielsweise eine Polymerfolie verwendet werden. a polymeric film may for example be used. Nach dem Vorbeilaufen an der Oberfläche der Hochdruckwalze After passing on the surface of the high-pressure roller 7 7 weist daher die Oberfläche des Substrats therefore, the surface of the substrate 1 1 Abschnitte sections 2 2 auf, welche von der Matrizenverbindung gebildet sind. , which are formed by the template compound. Das Substrat the substrate 1 1 mit den auf seiner Oberfläche angeordneten Abschnitten with the sections arranged on its surface 2 2 der Matrizenverbindung kann anschließend weiter verarbeitet werden, indem eine Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers auf die strukturierte Substratoberfläche aufgebracht wird (nicht dargestellt). the template compound may then be further processed by adding a solution of the electrically conductive organic polymer is applied to the structured substrate surface (not shown).
  • 3 3 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei für das Endprodukt nur das elektrisch leitfähige organische Polymer auf einen Träger übertragen wird, während die Abschnitte der Matrizenverbindung eine Druckform bilden, die zum Bedrucken des Trägers mit der Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers verwendet wird. shows an apparatus for performing the method according to the invention, in which only the electrically conductive organic polymer is transferred to a carrier for the final product, while the sections of the template compound to form a printing form that is used for printing on the support with the solution of the electrically conductive organic polymer. Die in In the 3 3 dargestellte Vorrichtung entspricht im Wesentlichen einer Vorrichtung, wie sie beispielsweise für den Offsetdruck verwendet wird. Device shown substantially corresponds to a device such as is used for example for offset printing. Auf einem Plattenzylinder On a plate cylinder 13 13 ist ein bogenförmiges Substrat is an arcuate substrate 1 1 aufgespannt, auf welchem Abschnitte clamped on which portions 2 2 aus einer Matrizenverbindung angeordnet sind. are arranged from one template compound. Das Substrat the substrate 1 1 kann dabei zum Beispiel hydrophile Eigenschaften aufweisen, während die Abschnitte can have, for example, hydrophilic properties, while the portions 2 2 der Matrizenverbindung hydrophobe Abschnitte bilden. the template compound to form hydrophobic sections. Die Abschnitte The sections 2 2 der Matrizenverbindung können beispielsweise aus einem Silikon gebildet sein. the template compound may for example be formed of a silicone. Zwischen den Abschnitten Between sections 2 2 der Matrizenverbindung sind Abschnitte the template compound are portions 3 3 angeordnet, in welchen die Oberfläche des Substrats arranged in which the surface of the substrate 1 1 freiliegt. exposed. Man erhält also eine strukturierte Substratoberfläche, welche beispielsweise hydrophobe Abschnitte We thus obtain a patterned substrate surface, which, for example, hydrophobic sections 2 2 und hydrophile Abschnitte and hydrophilic sections 3 3 umfasst. includes. Auf die strukturierte Substratoberfläche wird mit Hilfe eines Farbwerks To the structured substrate surface by means of an inking unit 14 14 eine Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgetragen. a solution of the electrically conductive organic polymer applied. Die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers soll für die folgende Erläuterung hydrophile Eigenschaften aufweisen. The solution of the electrically conductive organic polymer is intended to have the following explanation for hydrophilic properties. Die strukturierte Substratoberfläche wird an den Walzen des Farbwerks The patterned substrate surface is to the rollers of the inking unit 14 14 vorbeigeführt, so dass die hydrophilen Abschnitte passed, so that the hydrophilic portions 3 3 von der Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers bedeckt werden, während die Abschnitte be covered by the solution of the electrically conductive organic polymer, while the portions 2 2 der Matrizenverbindung unbenetzt bleiben. the template compound remain unwetted. Nachdem auf die strukturierte Substratoberfläche die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgetragen wurde, rotiert diese weiter und gelangt mit der Oberfläche eines Gummituchzylinders Once on the textured substrate surface, the solution of the electrically conductive organic polymer has been applied, it rotates further and engages with the surface of a blanket cylinder 15 15 in Kontakt. in contact. Die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers wird nun auf die Oberfläche des Gummituchzylinders The solution of the electrically conductive organic polymer is now on the surface of the blanket cylinder 15 15 übertragen, während die strukturierte Substratoberfläche auf dem Platten zylinder transferred, while the structured substrate surface on the cylindrical plates 13 13 wieder zum Farbwerk back to inking 14 14 weiterbewegt wird, um erneut Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufzunehmen. is further moved to accommodate solution of the electrically conductive organic polymer again. Die Oberfläche des Gummituchzylinders The surface of the blanket cylinder 15 15 wird weiter rotiert, so dass sie schließlich mit der Oberfläche eines Trägers is further rotated so that they finally with the surface of a support 16 16 in Kontakt gelangt. comes into contact. Dazu wird der Träger To this end, the carrier 16 16 aus einem Vorratsbehälter from a reservoir 17 17 entnommen und zwischen dem Gummituchzylinder removed and between the blanket cylinder 15 15 und dem Druckzylinder and the impression cylinder 18 18 hindurchgeführt. passed. Dabei wird die auf der Oberfläche des Gummituchzylinders Here, on the surface of the blanket cylinder 15 15 vorgegebene Struktur, welche aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer gebildet wird, auf die Oberfläche des Trägers predefined structure, which is formed from the electrically conductive organic polymer to the surface of the carrier 16 16 übertragen. transfer. Der bedruckte Träger The printed carrier 16 16 wird anschließend über ein Transportband then via a conveyor belt 19 19 einem Auffangbehälter a collecting vessel 20 20 zugeführt. fed.
  • Die Herstellung von Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer wurde in The manufacture of semiconductor paths of an electrically conductive organic polymer in 3 3 anhand eines hydrophilen Substrates based on a hydrophilic substrate 1 1 beschrieben, auf welchem hydrophobe Abschnitte described, on which hydrophobic portions 2 2 aus der Matrizenverbindung angeordnet sind und wobei eine hydrophile Lösung eines elektrisch leitfähigen organischen Polymers selektiv nur die hydrophilen Abschnitte are arranged from the template compound, and wherein a hydrophilic solution of an electrically conductive organic polymer selectively only the hydrophilic segments 3 3 der Substratoberfläche bedeckt. the substrate surface is covered. Es ist jedoch auch möglich, ein hydrophobes Substrat However, it is also possible to use a hydrophobic substrate 1 1 zu verwenden, auf welchem hydrophile Abschnitte to use on which hydrophilic portions 2 2 der Matrizenverbindung angeordnet sind. the template compound are located. In diesem Fall wird eine hydrophobe Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers verwendet. In this case, a hydrophobic solution of the electrically conductive organic polymer is used. Dazu kann beispielsweise eine Lösung in einem organischen unpolaren Lösungsmittel verwendet werden. Thereto, a solution can be used for example in an organic non-polar solvent. In diesem Fall werden dann die hydrophoben Abschnitte In this case, then the hydrophobic sections 3 3 , in welchen die hydrophobe Substratoberfläche freiliegt, von der hydrophoben Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers benetzt. In which exposed the hydrophobic substrate surface wetted by the hydrophobic solution of the electrically conductive organic polymer.
  • Das anhand von The reference to 3 3 beschriebene Verfahren wurde als Negativverfahren erläutert. Method described has been explained as a negative process. Es ist aber auch möglich, das Verfahren als Positivverfahren auszugestalten. but it is also possible to make the process as a positive process. Dazu wird die Polarität der Lösung des elektrisch leitfähigen Polymers gleich oder zumindest weitgehend ähnlich zur Polarität der aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte gewählt, sodass die Lösung des elektrisch leitfähigen Polymers selektiv nur die Abschnitte For this purpose, the polarity of the solution of the electrically conductive polymer is chosen equal or at least substantially similar to the polarity of the portions formed of the template compound so that the solution of the electrically conductive polymer selectively only the portions 2 2 benetzt. wetted.
  • 4 4 zeigt elektronenmikroskopische Aufnahmen von Leiterbahnen aus PEDOT/PSS, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt wurden. shows electron micrographs of traces of PEDOT / PSS, which were presented with the inventive method. Die Leiterbahnen weisen eine Linienbreite von 10 μm bei einem Abstand von 100 μm zwischen benachbarten Leiterbahnen auf. The conductive traces have a line width of 10 .mu.m at a distance of 100 microns between adjacent conductive tracks. Die The 4A 4A bis to C C zeigen verschiedene Vergrößerungen der Anordnung. show different magnifications of the assembly. 4A 4A zeigt die Anordnung in Übersicht, wobei eine relativ geringe Vergrößerung gewählt wurde. shows the arrangement in overview, with a relatively low magnification has been selected. Ruf der Oberfläche eines Substrats Reputation of the surface of a substrate 1 1 sind helle Linien are bright lines 21 21 angeordnet, welche aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer gebildet sind. arranged, which are formed of the electrically conductive organic polymer. Die dunklen Bereiche The dark areas 22 22 , welche zwischen den hellen Linien That between the bright lines 21 21 angeordnet sind, entsprechen Abschnitten der Substratoberfläche, denen durch Behandlung mit Octadecyltrichlorosilan als Matrizenverbindung hydrophobe Eigenschaften verliehen wurden. are arranged, correspond to portions of the substrate surface, which hydrophobic properties have been imparted by treatment with octadecyltrichlorosilane as a template compound. In der vergrößerten Darstellung 4B erkennt man die dunklen Bereiche In the enlarged view 4B can be seen the dark areas 22 22 , welche frei von elektrisch leitfähigem organischem Polymer sind. Which are free of electrically conductive organic polymer. Die hellen Bereiche The bright areas 21 21 , welche dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer entsprechen, sind klar begrenzt und zeigen einen scharfen Übergang zu den hydrophoben Abschnitten Which correspond to the electrically conductive organic polymer are clearly limited and show a sharp transition to the hydrophobic portions 22 22 . , Auch bei der in Even with the in 4C 4C dargestellten höchsten Auflösung zeigt die Grenze zwischen den Halbleiterstrecken illustrated highest resolution indicates the boundary between the semiconductor paths 21 21 aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer und den hydrophoben Bereichen of the electrically conductive organic polymer and the hydrophobic regions 22 22 keine Unregelmäßigkeiten. no irregularities. Das elektrisch leitfähige organische Polymer füllt die durch die Matrizenverbindung definierten hydrophilen Bereiche auf der Substratoberfläche vollständig aus, so dass nach Verdampfen des Lösungsmittels eine gleichmäßige Struktur erhalten wird. The electrically conductive organic polymer such that after evaporation of the solvent, a uniform structure is obtained fills the defined by the template compound hydrophilic areas on the substrate surface completely. Die Herstellung der in The production of the in 4 4 dargestellten strukturierten Halbleiterstrecken wird weiter unten anhand von Beispielen näher erläutert. illustrated structured semiconductor paths will be explained further below with reference to examples.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für die Herstellung mehrlagiger mikroelektronischer Bauteile verwendet werden, wie zum Beispiel für die Herstellung von organischen Feldeffekttransistoren oder organischen Dioden. The inventive method can also be used for the production of multilayer microelectronic components, for example for the production of organic field effect transistors or organic diodes. Dazu muss eine Zwischenschicht zur Verfügung stehen, auf der sich hydrophile und hydrophobe Abschnitte erzeugen lassen, um eine strukturierte Substratoberfläche zu erhalten, auf welcher selektiv in den hydrophilen oder hydrophoben Abschnitten die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgetragen werden kann. For this purpose, an intermediate layer must be provided on which is possible to produce hydrophilic and hydrophobic portions, to obtain a patterned substrate surface on which selectively in the hydrophilic or hydrophobic portions of the solution of the electrically conductive organic polymer may be applied. Als Zwischenschichten eignen sich zum Beispiel Dielektrika, wie SiO 2 oder organische Polymere in organischen Feldeffekttransistoren oder ITO (Indium-Zinn-Oxid) in organischen Leuchtdioden. As intermediate layers are, for example, dielectrics such as SiO 2 or organic polymers in organic field effect transistors, or ITO (indium tin oxide) in organic light emitting diodes. Die Justierung verschiedener Drucklagen ist im Offsetdruck im Größenordnungsbereich von 20 μm möglich. The adjustment of various pressure levels is possible in offset printing in the order of magnitude of 20 microns. Dies ist für Anwendungen, in denen organische Feldeffekttransistoren bzw. organische Leuchtdioden verwendet werden, ausreichend. This is for applications in which organic field effect transistors and organic light emitting diodes are used, are sufficient. Der Aufbau eines organischen Feldeffekttransistors, wie er weiter unten in Beispiel 12 hergestellt wird, ist in The structure of an organic field effect transistor, as will be further made below in Example 12, in 5 5 dargestellt. shown. Auf einen Untergrund To a substrate 23 23 , der beispielsweise eine Polymerfolie oder ein Siliziumwafer sein kann, ist eine Gateelektrode , Which may be for example a polymer film, or a silicon wafer, a gate electrode 24 24 aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer angeordnet. made of an electrically conductive organic polymer. Die Gateelektrode The gate electrode 24 24 wird durch ein Gatedielektrikum is by a gate dielectric 25 25 isoliert, das beispielsweise aus einem Polymermaterial oder einem isolierenden Oxid, wie Siliziumdioxid bestehen kann. isolated, which may consist for example of a polymeric material or an insulating oxide such as silicon dioxide. Auf dem Gatedielektrikum On the gate dielectric 25 25 sind Sourceelektrode are source electrode 26 26 und Drainelektrode and drain electrodes 27 27 angeordnet, welche ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer aufgebaut sind. arranged, which are also constructed of an electrically conductive organic polymer. Zwischen Sourceelektrode Between the source electrode 26 26 und Drainelektrode and drain electrodes 27 27 ist eine Leiterstrecke is a conductor path 28 28 angeordnet, die beispielsweise aus Polythiophen aufgebaut ist und deren Leitungseigenschaften über die Gateelektrode gesteuert werden können. arranged, which is constructed, for example, polythiophene and its conduction properties can be controlled by the gate electrode.
  • Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in den folgenden Beispielen demonstriert. The execution of the process is demonstrated in the following examples.
  • Beispiel 1 example 1
  • Kontaktwinkelmessungen Contact angle measurements
  • Die hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften der Substratoberfläche, der mit der Matrizenverbindung bedeckten Abschnitte sowie der elektrisch leitfähigen organischen Polymere wurde durch Messung des Kontaktwinkels gegenüber Wasser festgestellt. The hydrophilic and hydrophobic properties of the substrate surface, the area covered with the template compound as well as portions of the electrically conductive organic polymer was determined by measuring the contact angle to water. Monolagen der als Matrizenverbindung verwendeten Silane wurden erzeugt, indem ein thermisch oxidierter Siliziumwafer für 1 h bei 100°C unter Stickstofffluss und einem Druck von 200 mbar in einer Atmosphäre des Silans gelagert wurde. Monolayers of the silanes used as the template compound were generated by a thermally oxidized silicon wafers for 1 h at 100 ° C under nitrogen flow and was stored at a pressure of 200 mbar in an atmosphere of silane. Bei den Kontaktwinkelmessungen wurden die in Tabelle 1 angegebenen Werte ermittelt. The contact angle measurements, the values ​​reported in Table 1 were determined.
  • Tabelle 1 Table 1
    Figure 00220001
  • Beispiel 2 example 2
  • Kontaktwinkelmessungen für organisches Substrate Contact angle measurements of organic substrates
  • Ähnliche Werte für die Kontaktwinkel wie bei Beispiel 1 werden erhalten, wenn eine Polyesterfolie (Polyethylennaphthalat) für 10 s in einem Sauerstoffplasma bei 400 W und 0,1 mbar behandelt wird und anschließend analog Beispiel 1 eine selbstorganisierte Monolage eines Alkylsilans aufgebracht wird. Similar values ​​for the contact angles as in Example 1 are obtained when a polyester film (polyethylene naphthalate) for 10 s in an oxygen plasma at 400 W and 0.1 mbar is treated and then a self-assembled monolayer of an alkyl silane is applied analogously to Example. 1
  • Beispiel 3 example 3
  • Stempelherstellung stamp production
  • Auf einem Siliziumwafer wird eine 25 %-ige Lösung eines Po-ly(o-hydroxy)amids in N-Methylpyrrolidon bei 2500 Umdrehungen während 10 s aufgeschleudert. On a silicon wafer, a 25% solution of a Po-ly (o-hydroxy) amide in N-methylpyrrolidone is spun at 2500 rpm for 10 s. Die Schicht wird bei 100°C für 60 s auf einer Heizplatte unter einem Stickstoffstrom vorgetrocknet. The layer is dried at 100 s pre ° C for 60 on a hot plate under a nitrogen stream. Die Umwandlung zum Polybenzoxazol wird durch eine Temperaturbehandlung bei 400°C während 30 min in einem Inertgasofen durchgeführt. The conversion to the polybenzoxazole is performed by a temperature treatment at 400 ° C for 30 min in an inert gas furnace. Die Dicke der erhaltenen Polybenzoxazolschicht beträgt 1,3 μm. The thickness of the polybenzoxazole obtained was 1.3 microns.
  • Zur Strukturierung der Polybenzoxazolschicht wird zunächst ein siliziumhaltiger i-line Fotoresist bei 5000 U/min während 20 s aufgeschleudert und anschließend für 60 s bei 100°C getrocknet. For patterning the silicon-containing polybenzoxazole an i-line photoresist at 5000 U / min for 20 s is first spin-coated and then dried for 60 seconds at 100 ° C. Die Schichtdicke des Fotoresists beträgt 1,3 μm. The layer thickness of the photoresist is 1.3 .mu.m. Der Fotoresistfilm wird anschließend durch eine Maske mit 60 mJ/cm 2 bei 365 nm belichtet und mit einer 2,38 %-igen wässrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid während 60 s bei Raumtemperatur entwickelt. The photoresist film is then exposed through a mask with 60 mJ / cm 2 at 365 nm and developed with a 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide for 60 seconds at room temperature. Die Resiststruktur wird mit einem Sauerstoffplasma (O 2 , 400 W, 0,1 mbar) in das Polybenzoxazol übertragen. The resist structure with an oxygen plasma (O 2, 400 W, 0.1 mbar) transmitted in the polybenzoxazole. Durch geringes Überätzen wird der Resist vollständig von der Polybenzoxazolschicht entfernt. the resist is completely removed from the polybenzoxazole by slightly over-etching. Aus der in der Polybenzoxazolschicht erzeugten Struktur wird nun ein Stempel hergestellt, indem eine Schicht aus Polydimethyldisi-loxan mit einer Dicke von 1–3 mm auf der strukturierten Polybenzoxazolschicht aufgetragen wird. a stamp will now be made of the polybenzoxazole generated in the structure by a layer of Polydimethyldisi-Loxan is applied with a thickness of 1-3 mm on the structured polybenzoxazole. Die Herstellung der Polydimethyldisiloxanschicht wird nach den Vorgaben des Herstellers durchgeführt. The production of Polydimethyldisiloxanschicht is performed according to the specifications of the manufacturer. Nach dem Aushärten der Polydimethyldisiloxanschicht wird der Stempel abgezogen und mit Ethanol sowie n-Hexan im Wechsel für 10 min bzw. 2 min im Ultraschallbad gewaschen und unter einem Stickstoffstrom getrocknet. After curing, the Polydimethyldisiloxanschicht the punch is withdrawn and min with ethanol and n-hexane in the exchange for 10 min and washed 2 in an ultrasonic bath and dried under a stream of nitrogen.
  • Beispiel 4 example 4
  • Strukturierung structuring
  • Der in Beispiel 3 hergestellte Stempel wird bei 100°C bei einem Druck von 200 mbar im Stickstoffstrom mit Octadecyltrich lorosilan bedampft. The stamper prepared in Example 3 is steamed at 100 ° C at a pressure of 200 mbar in a nitrogen stream with Octadecyltrich lorosilan. Der Stempel wird anschließend für 10 s auf die Oberfläche eines Substrats gedrückt. The stamp is then pressed for 10 seconds onto the surface of a substrate. Als Substrat wird ein Siliziumwafer verwendet, welcher durch Oxidation auf seiner Oberfläche mit einer Schicht aus Siliziumdioxid versehen ist. As the substrate, a silicon wafer is used, which is provided by oxidation on its surface with a layer of silicon dioxide. Die auf dem Stempel abgeschiedene Schicht aus Octadecyltrichlorosilan wird von den erhabenen Bereichen des Stempels auf das Substrat übertragen, so dass eine monomolekulare Schicht aus Octadecylresten auf der Oberfläche des SiO 2 erzeugt wird. The deposited on the stamp layer of octadecyltrichlorosilane is transferred from the raised portions of the die to the substrate so that a monomolecular layer of octadecyl groups on the surface of SiO 2 is produced.
  • Beispiel 5 example 5
  • Strukturierung structuring
  • Beispiel 4 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle von Octadecyltrichlorosilan Tridecafluoro-1,1,2,3-tetrahydrooctyltrichlorosilan verwendet wird. Example 4 but using in place of octadecyltrichlorosilane tridecafluoro-1,1,2,3-tetrahydrooctyltrichlorosilan is repeated.
  • Beispiel 6 example 6
  • Der in Beispiel 3 erhaltene Stempel wird für 10 min in eine 3 %-ige Lösung von Octadecyltrichlorosilan in trockenen Hexan gegeben. The stamp obtained in Example 3 is added for 10 min in dry hexane in a 3% solution of octadecyltrichlorosilane. Der Stempel wird aus der Lösung entnommen und überschüssiges Lösungsmittel im Trockenschrank bei 60°C unter vermindertem Druck verdampft. The stamp is removed from the solution and excess solvent is evaporated in a drying oven at 60 ° C under reduced pressure. Der mit Octadecyltrichlorosilan belegte Stempel wird für 10 s auf eine Substratoberfläche aus Siliziumdioxid gepresst, so dass das Octadecyltrichlorosilan von den erhabenen Bereichen des Stempels auf die Substratoberfläche übertragen wird und eine monomolekulare Schicht auf der Substratoberfläche ausgebildet wird. The occupied with octadecyltrichlorosilane stamp is pressed for 10 s on a substrate surface of silicon dioxide, so that the octadecyltrichlorosilane is transferred from the raised portions of the die to the substrate surface and a monomolecular layer on the substrate surface is formed.
  • Beispiel 7 example 7
  • Beispiel 6 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle von Octadecyltrichlorosilan Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilan verwendet wird. Example 6 but using in place of octadecyltrichlorosilane tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilan is repeated.
  • Beispiel 8 example 8
  • Auftrag des elektrisch leitfähigen organischen Polymers Application of the electrically conductive organic polymer
  • Die in den Beispielen 4 bis 7 erhaltenen Substrate, auf deren Oberfläche hydrophobe Bereiche definiert sind, werden in eine Lösung aus PEDOT/PSS getaucht. The substrates obtained in Examples 4 to 7, on the surface thereof hydrophobic areas are defined are dipped in a solution of PEDOT / PSS. Die nicht mit Octadecyltrichlorosilan beschichteten hydrophilen Bereiche der Substratoberfläche werden dabei gleichmäßig mit PEDOT/PSS benetzt, während die mit Octadecyltrichlorosilan beschichteten hydrophoben Bereiche nicht benetzt werden. The non-coated octadecyltrichlorosilane hydrophilic regions of the substrate surface are thereby uniformly wetted with PEDOT / PSS, whereas those coated with octadecyltrichlorosilane hydrophobic regions are not wetted. Das Substrat wird unter einem Winkel von 45° aus der Lösung des organischen Polymers herausgezogen, wobei das PEDOT/PSS auf der Substratoberfläche nur in den hydrophilen Abschnitten verbleibt. The substrate is pulled at an angle of 45 ° from the solution of the organic polymer, the PEDOT / PSS remains on the substrate surface only in the hydrophilic portions. Anschließend wird das benetzte Substrat für 3 min bei 100°C getrocknet. Subsequently, the wetted substrate for 3 minutes at 100 ° C is dried.
  • Beispiel 9 example 9
  • Abscheidung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers durch Aufsprühen Deposition of the electrically conductive organic polymer by spraying
  • Die in den Beispielen 4 bis 7 erhaltenen Substrate werden mit einer Lösung von PEDOT/PSS besprüht, wobei das Substrat jeweils schräg gehalten wird, so dass überschüssige Polymersuspension ablaufen kann. The substrates obtained in Examples 4 to 7 are sprayed with a solution of PEDOT / PSS, wherein the substrate is in each case held at an angle, so that excess polymer suspension can drain. Die benetzten Substrate werden anschließend während 3 min während 100°C getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen. The wetted substrates are then for 3 min for 100 ° C dried to remove the solvent.
  • Beispiel 10 example 10
  • Abscheidung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers durch Aufschleudern Deposition of the electrically conductive organic polymer by spin-coating
  • Auf die in den Beispielen 4 bis 7 erhaltenen Substrate wird jeweils eine Lösung von PEDOT/PSS bei einer Drehzahl von 2000 Upm aufgeschleudert. A solution of PEDOT / PSS at a speed of 2000 rpm is respectively spun onto the obtained in Examples 4 to 7 substrates. Anschließend wird das Substrat während 3 min bei 100°C getrocknet, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Subsequently, the substrate is dried for 3 minutes at 100 ° C to evaporate the solvent.
  • In In 4 4 sind Ausschnitte der in den Beispielen 8 bis 10 hergestellten Leiterbahnen in unterschiedlicher Vergrößerung dargestellt. are shown in different magnifications sections of the conductor tracks prepared in Examples 8 to 10 degrees.
  • Beispiel 11 example 11
  • Elektrische Charakterisierung electrical characterization
  • Auf die in Beispiel 8 dargestellten Leiterstrecken wird bei 60°C Pentazen aufgedampft. In the embodiments shown in Example 8 conductor paths pentacene is vapor-deposited at 60 ° C. Dabei werden Transistoren mit einer Ladungsträgerbeweglichkeit von 0,03 cm 2 /Vs, einer Einsatzspannung von 16 V, einer Subeinsatzspannungssteigerung von 3,4 V/Dekade und einem On/Off-Stromverhältnis von 10 3 erhalten. In this case, transistors having a charge carrier mobility of 0.03 cm 2 / Vs, a turn-on voltage of 16 V, a Subeinsatzspannungssteigerung of 3.4 V / decade, and an on / off current ratio of 10 3 are obtained. Die gemessenen Kennlinien der in Beispiel 11 erhaltenen organischen Transistoren sind für verschiedene Gate-Sourcespannungen in The measured characteristics of the organic transistor obtained in Example 11 are for different gate-source voltages 6 6 dargestellt. shown.
  • Beispiel 12 example 12
  • Herstellung eines organischen Transistors Production of an organic transistor
  • Auf einem Siliziumwafer, der an seiner Oberfläche durch Oxidation mit einer Schicht aus Siliziumdioxid versehen war, wird zunächst wie bei Beispiel 8 beschrieben, ein hydrophiler Abschnitt definiert, auf welchem die Gateelektrode abgeschieden werden soll. On a silicon wafer, which was provided at its surface by oxidation with a layer of silicon dioxide, a hydrophilic portion is initially as described in Example 8, defines, on which the gate electrode is to be deposited. Auf die strukturierte Substratoberfläche wird wie bei Beispiel 10 beschrieben, eine Lösung von PEDOT/PSS aufgeschleudert und anschließend durch Erwärmen überschüssiges Lösungsmittel entfernt. To the structured substrate surface as described in Example 10, a solution of PEDOT / PSS spin-coated and then removed by heating, excess solvent. Zur Herstellung des Gatedielektrikums wird eine Lösung von 10 % Poly-4-hydroxystyrol, 1 % Vernetzer, 89 % n-Butanol bei 2500 Upm/30 s aufgeschleudert. For the preparation of the gate dielectric, a solution of 10% poly-4-hydroxystyrene, 1% crosslinker, 89% n-butanol at 2500 rpm / 30 is spun on s. Um das Lösungsmittel zu verdampfen, wird das Substrat zunächst für 1 min auf einer Heizplatte auf 100°C erwärmt und anschließend für die Vernetzung für 1 min auf 200°C erhitzt. In order to evaporate the solvent, the substrate is first for 1 minute on a hot plate at 100 ° C is heated and then heated to 200 ° C for crosslinking for 1 min. Ruf der Schicht des Gatedielektrikums werden nun wie bei Beispiel 8 beschrieben, hydrophile Abschnitte durch Drucken erzeugt, um die Abschnitte für die Sourceelektrode und die Drainelektrode zu definieren. Reputation of the gate dielectric layer of the hydrophilic portions will be described as Example 8 is now produced by printing, to define the portions of the source electrode and the drain electrode. Die Justierung des Stempels relativ zur Gateelektrode erfolgt unter einem Mikroskop, wobei eine Genauigkeit von ca. 100 μm erreicht wird. The adjustment of the die to the gate electrode is relatively under a microscope, with an accuracy of about 100 microns is achieved. Für die Herstellung der Source- und Drainelektroden wird nun wieder wie in Beispiel 10 beschrieben eine Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgeschleudert und das Substrat anschließend zur Entfernung von Lösungsmittel kurzfristig auf einer Heizplatte erwärmt. For the production of the source and drain electrodes as described in Example 10 is now spun on a solution of the electrically conductive organic polymer and then heating the substrate to remove solvent on a hotplate at short again. Auf diese Struktur wird eine 2 %-ige Lösung von Poly-3-hexylthiophen in Chloroform bei 1500 Upm während 20 s aufgeschleudert. In this structure, a 2% solution of poly-3-hexylthiophene in chloroform at 1500 rpm for 20 s is spun. Das Lösungsmittel wird entfernt, indem das Substrat anschließend für 1 min auf einer Heizplatte auf 70° erhitzt wird. The solvent is removed by exposing the substrate then for 1 min on a hot plate heated to 70 °. Die Transistoren weisen eine Ladungsträgerbeweglichkeit von 0,001 cm 2 /Vs bei einer Einsatzspannung von 4 V auf. The transistors have a carrier mobility of 0.001 cm 2 / Vs at a threshold voltage of 4 V on. Die Kennlinien der Transistoren bei verschiedenen Gatespannungen sind in The characteristics of the transistors with different gate voltages are in 7 7 dargestellt. shown.
  • 1 1
    Substrat substratum
    2 2
    Abschnitte der Matrizenverbindung Sections of the template compound
    3 3
    freiliegende Abschnitte der Substratoberfläche. exposed portions of the substrate surface.
    4 4
    Polymerlösung (polar) Polymer solution (polar)
    5 5
    elektrisch leitfähiges Polymer electrically conductive polymer
    6 6
    Polymerlösung (unpolar) Polymer solution (non-polar)
    7 7
    Hochdruckwalze High-pressure roller
    8 8th
    erhabene Bereiche raised areas
    9 9
    Reservoir reservoir
    10 10
    Transportwalze transport roller
    11 11
    Abstreifer scraper
    12 12
    Substratwalze substrate roll
    13 13
    Plattenzylinder plate cylinder
    14 14
    Farbwerk inking
    15 15
    Gummituchzylinder Blanket cylinder
    16 16
    Träger carrier
    17 17
    Vorratsbehälter reservoir
    18 18
    Druckzylinder pressure cylinder
    19 19
    Transportband conveyor belt
    20 20
    Auffangbehälter receptacle
    21 21
    Linien aus elektrisch leitfähigem organischem Polymer Lines of electrically conductive organic polymer
    22 22
    hydrophobe Bereiche hydrophobic regions
    23 23
    Untergrund underground
    24 24
    Gateelektrode gate electrode
    25 25
    Gatedielektrikum gate dielectric
    26 26
    Sourceelektrode source electrode
    27 27
    Drainelektrode drain
    28 28
    aktive Halbleiterschicht active semiconductor layer

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erzeugung strukturierter Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer, umfassend zumindest die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Substrats mit einer Substratoberfläche; A method for producing patterned semiconductor paths of an electrically conductive organic polymer comprising at least the steps of: providing a substrate having a substrate surface; abschnittsweises Aufbringen einer Matrizenverbindung auf die Substratoberfläche, so dass eine strukturierte Substratoberfläche mit hydrophilen und hydrophoben Abschnitten erhalten wird, wobei die hydrophilen und hydrophoben Abschnitte von Abschnitten der Matrizenverbindung einerseits und freiliegenden Abschnitten der Substratoberfläche andererseits gebildet werden; portion-wise application of a template compound to the substrate surface, so that a structured substrate surface with hydrophilic and hydrophobic sections is obtained, wherein the hydrophilic and hydrophobic portions of portions of the template compound are formed on the one hand and exposed portions of the substrate surface on the other; Aufbringen eines in flüssiger Phase vorliegenden elektrisch leitfähigen Polymers auf die strukturierte Substratoberfläche, wobei die flüssige Phase des elektrisch leitfähigen Polymers nur die hydrophilen Abschnitte oder nur die hydrophoben Abschnitte der strukturierten Substratoberfläche benetzt und eine benetzte Substratoberfläche erhalten wird, in der strukturierte Halbleiterstrecken aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer definiert sind. Applying a liquid-phase electrically-conductive polymer on the structured substrate surface, wherein the liquid phase of the electrically conductive polymer wets only the hydrophilic portions or only the hydrophobic portions of the patterned substrate surface, and a wetted substrate surface is obtained in the patterned semiconductor paths of the electrically conductive organic polymer are defined.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte der strukturierten Substratoberfläche durch ein Druckverfahren erzeugt werden. The method of claim 1, wherein the portions of the patterned substrate surface formed of the template compound will be produced by a printing process.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Druckverfahren ein Hochdruckverfahren ist. The method of claim 2, wherein the printing method is a high pressure process.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Hochdruckverfahren ein Mikrokontaktdruck ist. The method of claim 3, wherein the high-pressure method is a microcontact printing.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Matrizenverbindung als monomolekulare Schicht auf die Substratoberfläche aufgebracht wird. Method according to one of claims 1 to 4, wherein the template compound is applied as a monomolecular layer on the substrate surface.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Matrizenverbindung über eine kovalente Bindung an die Substratoberfläche gebunden wird. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the template compound is bound via a covalent bond to the substrate surface.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Substratoberfläche Anknüpfungsgruppen zur kovalenten Anknüpfung der Matrizenverbindung bereitgestellt werden. Method according to one of the preceding claims, wherein provided on the substrate surface attachment groups for the covalent attachment of the template compound.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hydrophoben Abschnitte aus der Matrizenverbindung gebildet werden. Method according to one of the preceding claims, wherein the hydrophobic portions are formed from the template compound.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Matrizenverbindung Alkylketten mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen umfasst. Method according to one of the preceding claims, wherein the template compound includes alkyl chains having from 5 to 20 carbon atoms.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Matrizenverbindung zumindest teilweise fluoriert ist. Method according to one of the preceding claims, wherein the template compound is at least partially fluorinated. 11: Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Matrizenverbindung ein Silan ist. 11: Process according to one of the preceding claims, wherein the template compound is a silane.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrisch leitfähige organische Polymer von der benetzten Substratoberfläche auf einen Träger übertragen wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the electrically conductive organic polymer is transferred from the wetted substrate surface to a support.
  12. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das elektrisch leitfähige Polymer von der benetzten Substratoberfläche zunächst auf einen Zwischenträger und vom Zwischenträger auf den Träger übertragen wird. The method of claim 13, wherein the electrically conductive polymer is first transferred from the wetted substrate surface to an intermediate carrier and from the intermediate carrier onto the carrier.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1622212A2 (en) 2004-07-29 2006-02-01 Konarka Technologies, Inc. Nanostructured electrodes
DE102004035267B3 (en) * 2004-07-21 2006-02-09 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Molded articles, process for its preparation and its use
DE102004058209A1 (en) * 2004-12-02 2006-06-08 Printed Systems Gmbh Method and apparatus for producing structures from functional materials
EP1806794A2 (en) * 2006-01-10 2007-07-11 Sony Corporation Method for manufacturing semiconductor device
CN103648782A (en) * 2011-06-30 2014-03-19 3M创新有限公司 Apparatus and method for microcontact printing on indefinite length webs

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1610399A1 (en) * 2004-06-22 2005-12-28 Samsung SDI Co., Ltd. Substrate for ink-jet printing and its manufacturing method
US10225906B2 (en) 2004-10-22 2019-03-05 Massachusetts Institute Of Technology Light emitting device including semiconductor nanocrystals
US20060105148A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Eastman Kodak Company Article with patterned layer on surface
DE602005025074D1 (en) * 2004-12-08 2011-01-13 Samsung Mobile Display Co Ltd Method for producing a circuit structure of a thin film transistor
KR100647695B1 (en) 2005-05-27 2006-11-13 삼성에스디아이 주식회사 Otft and fabrication method thereof and flat panel display device with the same
GB2432044A (en) * 2005-11-04 2007-05-09 Seiko Epson Corp Patterning of electronic devices by brush painting onto surface energy modified substrates
WO2007117698A2 (en) 2006-04-07 2007-10-18 Qd Vision, Inc. Composition including material, methods of depositing material, articles including same and systems for depositing material
WO2008111947A1 (en) 2006-06-24 2008-09-18 Qd Vision, Inc. Methods and articles including nanomaterial
WO2008115530A2 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Nano Terra Inc. Polymer composition for preparing electronic devices by microcontact printing processes and products prepared by the processes
JP2010525381A (en) 2007-04-19 2010-07-22 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se The pattern forming method and an electronic device formed by it on the substrate
JP5773646B2 (en) 2007-06-25 2015-09-02 キユーデイー・ビジヨン・インコーポレーテツド Compositions and methods comprising depositing nanomaterials
KR101107160B1 (en) * 2009-07-10 2012-01-25 삼성모바일디스플레이주식회사 Organic light emitting diode display and method for manufacturing the same
US10081174B2 (en) 2012-12-31 2018-09-25 3M Innovative Properties Company Re-inking roller for microcontact printing in a roll-to-roll process
US9763370B2 (en) * 2013-03-15 2017-09-12 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Apparatus for assembly of microelectronic devices
CN106206402B (en) * 2016-08-16 2017-10-13 苏州华博电子科技有限公司 On a bend surface precision method for manufacturing a thin film circuit

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5512131A (en) * 1993-10-04 1996-04-30 President And Fellows Of Harvard College Formation of microstamped patterns on surfaces and derivative articles
US6940223B2 (en) * 2000-07-10 2005-09-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Film forming apparatus and method of manufacturing light emitting device
GB0024294D0 (en) * 2000-10-04 2000-11-15 Univ Cambridge Tech Solid state embossing of polymer devices
DE10140666C2 (en) * 2001-08-24 2003-08-21 Univ Braunschweig Tech A process for preparing a conductive polymer film and patterned using the method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004035267B3 (en) * 2004-07-21 2006-02-09 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Molded articles, process for its preparation and its use
EP1622212A2 (en) 2004-07-29 2006-02-01 Konarka Technologies, Inc. Nanostructured electrodes
EP1622212B1 (en) * 2004-07-29 2010-04-21 Konarka Technologies, Inc. Process for coating nanostructured electrodes
DE102004058209A1 (en) * 2004-12-02 2006-06-08 Printed Systems Gmbh Method and apparatus for producing structures from functional materials
EP1806794A2 (en) * 2006-01-10 2007-07-11 Sony Corporation Method for manufacturing semiconductor device
EP1806794A3 (en) * 2006-01-10 2012-10-17 Sony Corporation Method for manufacturing semiconductor device
US8574952B2 (en) 2006-01-10 2013-11-05 Sony Corporation Method for manufacturing semiconductor device
CN103648782A (en) * 2011-06-30 2014-03-19 3M创新有限公司 Apparatus and method for microcontact printing on indefinite length webs
CN103648782B (en) * 2011-06-30 2016-05-18 3M创新有限公司 For micro contact printing method and apparatus in the web of indefinite length

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