DE10229118A1 - Process for the inexpensive structuring of conductive polymers by definition of hydrophilic and hydrophobic areas - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Material. Dazu werden auf einer Substratoberfläche durch Aufdrucken einer Matrizenverbindung Abschnitte definiert, so dass eine Substratoberfläche mit hydrophilen und hydrophoben Abschnitten erhalten wird. 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. Das Verfahren ermöglicht die Darstellung von Linien mit einer Linienbreite von weniger als 10 mum und erfordert keine fotolithografischen Prozessschritte.The invention relates to a method for producing conductor lines from an electrically conductive organic material. For this purpose, sections are defined on a substrate surface by printing on a matrix connection, so that a substrate surface with hydrophilic and hydrophobic sections is obtained. A solution of the electrically conductive organic polymer is placed on the structured substrate surface, either only the hydrophilic sections or only the hydrophobic sections being wetted by the solution of the organic polymer. The method enables the display of lines with a line width of less than 10 mum and does not require any 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 generating structured semiconductor paths from an electrical conductive organic polymer.

Halbleiterchips haben eine breite Verwendung in vielfältigen technischen Anwendungen gefunden. Sie beruhen meist auf Silizium als Halbleitersubstrat, in welches in zahlreichen Arbeitsschritten Halbleiterbauelemente integriert werden. Die Herstellung von Halbleiterchips ist daher aufwändig und teuer. 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. Mikrochips sind daher nur für anspruchsvolle Anwendungen geeignet, bei denen erhöhte Kosten in Kauf genommen werden können. 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. Beispiele für solche Anwendungen sind Etiketten zum Auszeichnen von Waren, wobei auf den Etiketten Daten über die Waren gespeichert werden können. Diese Informationen können zum Beispiel an einer Kasse berührungslos ausgelesen werden. Weitere Beispiele sind elektronische Briefmarken oder allgemein Anwendungen der Transpondertechnologie. Eine weitere Anwendung ist eine dünne Folie mit integrierten Steuerelementen für Flüssigkristallbildschirme.Semiconductor chips have a wide range Use in diverse technical applications found. They are mostly based on silicon as a semiconductor substrate, in which in numerous steps Semiconductor components are integrated. The manufacture of semiconductor chips is therefore complex and expensive. The chips are inflexible due to the use of silicon and can only be under great Reduce effort to very thin layers, so that flexible Substrates can be obtained. Microchips are therefore only for demanding Suitable applications where increased costs are accepted can be. Can the cost of This significantly opens the way to reduce the production of microchips the door to a big one Number of applications that are under high cost pressure. examples for such applications are labels for labeling goods, whereby data about on the labels the goods can be saved. This information can for example at a cash register without contact be read out. Electronic stamps are another example or general applications of transponder technology. Another Application is a thin Foil with integrated controls for liquid crystal screens.

Eine Möglichkeit zur Kostenreduktion bietet die Verwendung organischer Halbleiter. Diese Materialien sind leicht zugänglich und werden teilweise bereits kommerziell angeboten. Die Materialien können schichtweise auf einem Substrat abgeschie den werden, so dass komplexe elektronische Bauelemente wie Transistoren, Dioden oder Kondensatoren hergestellt werden können. 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. Diese Verfahren sollten mit einem hohen Durchsatz durchgeführt werden können, so dass hohe Stückzahlen und damit Kostenvorteile erzielt werden können. 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.A way to reduce costs offers the use of organic semiconductors. These materials are easily accessible and some of them are already commercially available. The materials can are deposited in layers on a substrate so that complex electronic components such as transistors, diodes or capacitors can be produced. To the cost advantages of electrically conductive organic polymers to be able to play However, this requires that inexpensive procedures for applying and structuring such polymer compounds for disposal stand. These procedures should be carried out with high throughput can, so high numbers and thus cost advantages can be achieved. Furthermore, a resolution up to down to a line width of 10 μm required to achieve a sufficient high density of electronic components on the available area to be able to achieve and to achieve high component performance.

Die Strukturierung erfolgt bisher mit Verfahren, wie sie auch aus der Strukturierung von Halbleitersubstraten auf Siliziumbasis verwendet werden. 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. 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. Die von der Maske vorgegebene Struktur kann dann in einem Ätzschritt in die Schicht des elektrisch leitfähigen Polymers übertragen werden. 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. Diese Verfahren erfordern jedoch einen Schritt, in welchem die fotoempfindliche Schicht zunächst belichtet und anschließend entwickelt wird. Dazu muss das Substrat in entsprechenden Vorrichtungen bearbeitet werden, was zu einer Verlängerung der Produktionszeiten und zu einer Erhöhung der Kosten führt.The structuring has been done so far with methods such as those from the structuring of semiconductor substrates silicon-based. For example, this can be done electrically conductive Polymer a photoactive component can be added, which after allows exposure of the polymer layer in sections, that selectively only the exposed or only the unexposed areas superseded can be. Furthermore, the layer of the electrically conductive polymer can also first a layer of a photosensitive varnish can be applied by exposure and detachment of the exposed or unexposed sections Areas a mask is made. The one specified by the mask The structure can then be etched transferred into the layer of the electrically conductive polymer become. A slight overetching can the mask at the end of the etching step can also be removed, leaving only a structured layer of the electrically conductive organic polymer remains. However, these methods require a step in which the photosensitive Layer first exposed and then is developed. To do this, the substrate must be in appropriate devices are processed, resulting in an extension of production times and an increase the cost.

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. Dabei ist jedoch weiterhin erforderlich, dass die durch die Maske vorgegebene Struktur durch Ätzen in die Schicht des elektrisch leitfähigen organischen Polymers übertragen wird. Ferner ist beim Siebdruck die Auflösung auf eine Linienbreite von ca. 200 μm beschränkt. Dies reicht nur für grobe Strukturen aus, wie zum Beispiel für Leiterbahnen oder große Elektroden. Feinere Strukturen, wie sie beispielsweise für die Definition der Kanallänge von Transistoren erforderlich sind, sind durch Siebdruckverfahren nicht zugänglich.Exposure and development To avoid the photosensitive layer, methods have been developed in which the for the etching the electrically conductive organic polymer layer required mask by a screen printing process is produced directly. However, it is still necessary that the structure specified by the mask by etching in the layer of electrical conductive organic polymer transferred becomes. Furthermore, with screen printing, the resolution is on a line width limited to approx. 200 μm. This is only enough for rough structures, such as for conductor tracks or large electrodes. finer Structures such as those used to define the channel length of Transistors are not required by screen printing accessible.

Man hat auch versucht, die Strukturen aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer direkt zu erzeugen. So wird in der WO 99/39373 ein Verfahren zur Herstellung organischer Halbleitervorrichtungen beschrieben, wobei das organische Halbleitermaterial in einem Tintenstrahlverfahren auf einem Substrat aufgetragen wird. 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.Attempts have also been made to produce the structures directly from the electrically conductive organic polymer. So in the WO 99/39373 describes a method for producing organic semiconductor devices, the organic semiconductor material being applied to a substrate in an ink-jet method. In this way, light-emitting diodes with polyvinyl carbazole as the semiconductor material could be produced, the color of the emitted light being able to be influenced by doping the semiconductor material with dyes, such as coumarins.

In der WO 99/19900 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem durch tropfenweisen Auftrag einer Lösung des organischen Halbleiters mikroelektronische Anordnungen hergestellt werden können.In the WO 99/19900 describes a method in which microelectronic arrangements can be produced by dropwise application of 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. Insbesondere bei sehr feinen Strukturen besteht die Gefahr, dass benachbarte Linien zusammenlaufen, ehe das Lösungsmittel vollständig verdampft ist.Even with an order from the electric conductive organic polymer by an ink jet printing process Lines width of the representable structures limited. Especially with very fine structures there is a risk that neighboring lines will converge, before the solvent Completely evaporated.

Um die Auflösung beim Tintenstrahldruck zu verbessern, haben Sirringhaus, H.; Kawese T.; Friend, R. H.; "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. 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. Die Polyimidstrukturen werden jedoch fotolithografisch erzeugt, so dass bei diesen Verfahren keine großen Kostenvorteile zu erreichen sind. 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.To improve the resolution in inkjet printing, Sirringhaus, H .; Kawese T .; Friend, R. H.; "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 using fine polyimide structures. In the subsequent ink jet printing, the areas wetted by the polyimide structure are not wetted by the solution of the electrically conductive organic polymer, which is why a smaller line width can be represented. However, the polyimide structures are produced photolithographically, so that no great cost advantages can be achieved with these processes. Furthermore, inkjet printing has the general disadvantage that line by line must be printed one after the other, so that only low throughputs can be achieved, which likewise 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 a method for producing structured semiconductor paths from a electrically conductive organic polymer available to put that inexpensively and with high throughputs carried out can be a resolution with line widths of less than 10 μm.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Erzeugung strukturierter Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer, welches zumindest die folgenden Schritte umfasst:
Bereitstellen eines Substrats mit einer Substratoberfläche;
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;
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.
The object is achieved with a method for producing structured semiconductor paths from an electrically conductive organic polymer, which comprises at least the following steps:
Providing a substrate having a substrate surface;
applying a matrix connection in sections to the substrate surface, so that a structured substrate surface with hydrophilic and hydrophobic sections is obtained, the hydrophilic and hydrophobic sections being formed by sections of the matrix connection on the one hand and exposed sections of the substrate surface on the other hand;
Application of an electrically conductive polymer present in the liquid phase, preferably in an aqueous solution or in a suspension, to the structured substrate surface, the liquid phase of the electrically conductive polymer wetting only the hydrophilic sections or only the hydrophobic sections of the structured substrate surface and a wetted substrate surface being obtained , in which structured semiconductor paths are defined from the electrically conductive organic polymer.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die unterschiedliche Benetzbarkeit von Substratoberfläche und Matrizenverbindung. 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. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher wesentlich rascher durchgeführt werden als ein Tintenstrahldruckverfahren, weshalb höhere Durchsätze und damit Kostenvorteile erzielt werden können. 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. Dadurch können die aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer dargestellten Linien scharf begrenzt werden, was wiederum eine Erhöhung der Auflösung, d.h. die Darstellung feinerer Linien ermöglicht.The method according to the invention uses the different Wettability of substrate surface and Templating. With a full-surface application of the electrical conductive organic polymer compound are therefore dependent on the polarity of the electrically conductive organic polymer selectively only the hydrophilic or only the hydrophobic Areas of the structured substrate surface wetted. The method according to the invention can therefore be carried out much faster than an inkjet printing process, which is why higher throughputs and thus cost advantages can be achieved. Because of the matrix connection Formed sections are those from the electrically conductive organic Polymer formed lines delimited exactly, being on the border line a transition from hydrophobic to hydrophilic. This allows the electrical conductive organic polymer lines are sharply delimited what again an increase the resolution, i.e. enables the display of finer lines.

Unter einer Matrizenverbindung wird eine Verbindung verstanden, die durch geeignete Verfahren, z.B. 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. Die Matrizenverbindung kann eine einzelne Verbindung sein, z.B. ein Silan, oder auch ein Gemisch mehrerer Verbindungen, z.B. ein Gemisch eines unpolaren Polymers und eines Haftvermittlers.Under a matrix connection understood a connection that can be established by suitable methods, e.g. Printing process on the substrate surface can be applied and has sufficient adhesion to the substrate surface, to form stable structures in the form of covered portions of the substrate surface to be able to. The matrix connection can be a single connection, e.g. a silane, or a mixture of several compounds, e.g. on Mixture of a non-polar polymer and an adhesion promoter.

Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, dass zunächst ein Substrat bereitgestellt wird. Das Substrat kann dabei eine hydrophile oder eine hydrophobe Oberfläche aufweisen. Um eine Struktur zu erhalten, werden auf der Substratoberfläche nun Abschnitte aus der Matrizenverbindung definiert. Die Matrizenverbindung wird dabei so ausgewählt, dass ihre Polarität mit der Substratoberfläche ein Gegensatzpaar bildet. Weist die Substratoberfläche hydrophile. Eigenschaften auf, wird als Matrizenverbindung ein Material gewählt, das hydrophobe Eigenschaften aufweist. Weist das Substratmaterial eine hydrophobe Oberfläche auf, wird als Matrizenverbindung entsprechend ein hydrophiles Material ausgewählt. 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. Auf die so vorbereitete strukturierte Substratoberfläche wird nun das elektrisch leitfähige organische Polymer in flüssiger Phase aufgebracht. Das elektrisch leitfähige organische Polymer kann dazu als Lösung oder Suspension vorliegen. Je nach Eigenschaften des elektrisch leitfähigen organischen Polymers kann dieses jedoch auch beispielsweise in pastöser Form vorliegen. Ferner können dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer weitere Substanzen beigegeben werden, mit welchen beispielsweise die Polarität der aufgebrachten flüssigen Pha se, d.h. letztlich die Benetzungseigenschaften angepasst werden können. Ferner kann das elektrisch leitfähige organische Polymer auch mit Dotierungen versehen sein, um beispielsweise dessen elektrische Leitfähigkeit beeinflussen zu können. Das elektrisch leitfähige Polymer kann auch als Vorstufe aufgebracht werden, die noch nicht elektrisch leitfähig ist und anschließend durch eine entsprechende Behandlung, z.B. Oxidation, Reduktion oder Belichtung, in seine elektrisch leitfähige Form überführt werden. Die Matrizenverbindung kann auch ein Lösungsmittel umfassen, das nach dem Auftrag der Matrizenverbindung auf die Substratoberfläche verdampft wird. 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. 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. Bei einer gegebenen Anordnung von hydrophilen und hydrophoben Abschnitten auf der Substratoberfläche kann das erfindungsgemäße Verfahren daher als Positivverfahren oder als Negativverfahren ausgestaltet werden. Das elektrisch leitfähige Polymer kann beispielsweise aufgebracht werden, indem die strukturierte Substratoberfläche durch eine Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers gezogen wird. Es ist jedoch auch möglich, die Lösung bzw. allgemein die flüssige Phase des elektrisch leitfähigen organischen Polymers auf die strukturierte Substratoberfläche aufzusprühen. 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. Es ist jedoch auch möglich, das elektrisch leit fähige organische Polymer über ein Kontaktverfahren auf die strukturierte Substratoberfläche zu übertragen. Dazu wird das elektrisch leitfähige organische Polymer zunächst auf einer Hilfsfläche aufgetragen und anschließend die Hilfsfläche mit der strukturierten Substratoberfläche in Kontakt gebracht. 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 method is carried out by first providing a substrate. The substrate can have a hydrophilic or a hydrophobic surface. In order to obtain a structure, sections from the matrix connection are now defined on the substrate surface. The matrix connection is selected so that its polarity forms a pair of opposites with the substrate surface. Has the substrate surface hydrophilic. Properties, a material that has hydrophobic properties is selected as the matrix connection. If the substrate material has a hydrophobic surface, a hydrophilic material is selected accordingly as the matrix connection. After the matrix connection has been applied, hydrophilic and hydrophobic sections are thus defined on the substrate surface, with a sharp transition in polarity taking place between the hydrophilic and hydrophobic sections. The electrically conductive organic polymer is then applied in the liquid phase to the structured substrate surface prepared in this way. For this purpose, the electrically conductive organic polymer can be present as a solution or suspension. Depending on the properties of the electrically conductive organic polymer, however, it can also be present, for example, in pasty form. Furthermore, further substances can be added to the electrically conductive organic polymer, with which, for example, the polarity of the liquid phase applied, ie ultimately the wetting properties, can be adjusted. Furthermore, the electrically conductive organic polymer can also be provided with dopants in order, for example, to be able to influence its electrical conductivity. The electrically conductive polymer can also be applied as a precursor which is not yet electrically conductive and is subsequently converted into its electrically conductive form by an appropriate treatment, for example oxidation, reduction or exposure. The matrix connection can also comprise a solvent which ver after the application of the matrix connection on the substrate surface is steaming. Depending on the hydrophilic or hydrophobic properties of the liquid phase comprising the electrically conductive organic polymer, it wets the sections formed from the matrix connection or the exposed sections of the substrate surface. Accordingly, in the first case the exposed sections of the substrate surface and in the second case the sections formed from the matrix connection remain unwetted by the liquid phase of the electrically conductive polymer. With a given arrangement of hydrophilic and hydrophobic sections on the substrate surface, the method according to the invention can therefore be designed as a positive method or as a negative method. The electrically conductive polymer can be applied, for example, by pulling the structured substrate surface through a solution of the electrically conductive organic polymer. However, it is also possible to spray the solution or generally the liquid phase of the electrically conductive organic polymer onto the structured substrate surface. This method must ensure that excess solvent and unbound electrically conductive organic polymer are subsequently removed, for example by allowing the solvent to flow off or by rinsing the substrate surface with a suitable solvent after the electrically conductive organic polymer has been applied. However, it is also possible to transfer the electrically conductive organic polymer to the structured substrate surface using a contact method. For this purpose, the electrically conductive organic polymer is first applied to an auxiliary surface and then the auxiliary surface is brought into contact with the structured substrate surface. The layer of the electrically conductive organic polymer is selectively transferred in the hydrophilic or in the hydrophobic sections from the auxiliary surface to the structured substrate surface.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf verschiedene Weise ausgestaltet werden. Gemäß einer ersten Ausführungsform verbleibt sowohl die Matrizenverbindung wie auch das elektrisch leitfähige organische Polymer auf der Substratoberfläche. 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. Bei dieser Verfahrensvariante ist es vorteilhaft, wenn die aus der Matrizenverbindung gebildeten Abschnitte der strukturierten Substratoberfläche durch ein Druckverfahren erzeugt werden. Auf diese Weise kann sowohl die Matrizenverbindung als auch das elektrisch leitfähige organische Polymer mit einem hohen Durchsatz auf der Substratoberfläche aufgetragen werden. Die Matrizenverbindung kann dazu beispielsweise mit Hilfe eines Stempels oder einer Druckwalze auf ein Substrat übertragen werden. 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.The method according to the invention can be different Be designed in a way. According to a first embodiment both the matrix connection and the electrical connection remain conductive organic polymer on the substrate surface. To the desired one To get the product, all that has to be done is the electrically conductive organic Solvent containing polymer are evaporated to obtain the structured semiconductor paths. In this variant of the method, it is advantageous if the Formed sections of the structured substrate surface through the matrix connection a printing process can be generated. This way both Matrix connection as well as the electrically conductive organic polymer a high throughput can be applied to the substrate surface. The For this purpose, the matrix connection can be made using a stamp, for example or a printing roller can be transferred to a substrate. This will the matrix connection from a reservoir first to the stamp or Pressure roller applied and then from the stamp or the pressure roller transferred to the substrate surface.

Zum Auftrag der Matrizenverbindung können verschiedene Druckverfahren verwendet werden. Besonders bevorzugt erfolgt der Auftrag der Matrizenverbindung auf die Substratoberfläche durch ein Hochdruckverfahren. Beim Hochdruckverfahren sind die druckenden Flächen erhaben. Besonders geeignet sind Fle xodruckverfahren, bei welchen durch Verwendung einer flexiblen Druckform auch raue Oberflächen mit der Matrizenverbindung beschichtet werden können. Insbesondere bevorzugt wird die Matrizenverbindung mit einem Mikrokontaktdruckverfahren auf der Substratoberfläche aufgetragen. Bei den genannten Hochdruckverfahren wird vorzugsweise die Druckform als Walze ausgebildet, deren Oberfläche entsprechend der darzustellenden Struktur strukturiert wird. Die Herstellung der Walze bzw. eines Stempels erfolgt nach bekannten Verfahren, beispielsweise mit fotolithografischen Verfahren. 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.To apply the matrix connection can different printing methods can be used. Particularly preferred the matrix connection is applied to the substrate surface a high pressure process. In the high-pressure process, the printing ones are surfaces sublime. Flexo printing processes, in which by using a flexible printing form even rough surfaces the matrix connection can be coated. Particularly preferred is the matrix connection with a micro contact printing process on the substrate surface applied. In the high-pressure processes mentioned, it is preferred the printing form is designed as a roller, the surface of which is corresponding the structure to be displayed is structured. The production the roller or a stamp is made by known methods, for example with photolithographic processes. Due to the high number of structured Substrate surfaces, that can be produced with the stamp or roller the cost of stamp or roller manufacture per transferred Structure only slight.

Die aus der Matrizenverbindung gebildete Struktur kann nach dem Auftrag des elektrisch leitfähigen organischen Polymers auf der Substratoberfläche verbleiben. 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. 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. Die Matrizenverbindung beeinflusst daher die elektrischen Eigenschaften des hergestellten mikroelektronischen Bauelements nur in geringem Ausmaß.The one formed from the matrix connection Structure can be made according to the application of the electrically conductive organic Polymers on the substrate surface remain. To differentiate the substrate surface into hydrophobic and to reach hydrophilic sections, it is sufficient if the matrix compound is applied as a monomolecular layer on the substrate surface becomes. The layer thickness of such a monomolecular layer is approximately 1 nm while the layer of the electrically conductive organic polymer has a thickness in the range of 10 nm to 1 μm. The matrix connection therefore influences the electrical properties of the microelectronic component produced only to a small extent 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. Dazu muss die Matrizenverbindung eine entsprechende reaktive Gruppe aufweisen. Auf der Substratoberfläche muss dann eine entsprechende Gruppe als Reaktionspartner vorgesehen sein. Sofern keine derartigen Gruppen auf der Substratoberfläche vorhanden sind, kann die Substratoberfläche entsprechend aktiviert werden. Dazu kann die Oberfläche des Substrats beispielsweise nass- oder trockenchemisch geätzt werden, um beispielsweise Hydroxygruppen auf der Substratoberfläche zu erzeugen.To have adequate mechanical stability to reach the sections formed from the matrix connection, the matrix connection is preferably via a covalent bond bound to the substrate surface. To do this, the matrix connection must have a corresponding reactive group exhibit. A corresponding one must then be on the substrate surface Group can be provided as a reaction partner. Unless there are such groups on the substrate surface are present, the substrate surface can be activated accordingly become. The surface can do this the substrate can be etched, for example, by wet or dry chemistry, for example to create hydroxy 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 if the intermolecular interaction between the molecules of the template compound is so attractive that a self-assembling 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-organizing structure is a structure in which through the microscopic interactions between the molecules spontaneously a stable macroscopic external shape, such as a membrane or a double layer is formed.

Die Matrizenverbindung kann durch rein elektrostatische Wechselwirkung an die Substratoberfläche gebunden werden. Eine stabilere Struktur wird jedoch erhalten, wenn die Matrizenverbindung über eine kovalente Bindung an die Substratoberfläche angebunden ist.The matrix connection can be made by purely electrostatic interaction bound to the substrate surface become. However, a more stable structure is obtained if the matrix connection is via a covalent bond is bound 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. Diese können entweder bereits auf der Substratoberfläche bereitgestellt sein oder sie können durch einen Aktivierungsschritt erzeugt werden. Dazu können beispielsweise entsprechende Abgangsgruppen, wie Halogenide, auf der Substratoberfläche erzeugt werden.To tie the matrix connection to the substrate surface via a To achieve covalent bonding must be appropriate on the substrate surface linking groups to be provided. these can either already be provided on the substrate surface or you can generated by an activation step. You can do this, for example corresponding leaving groups, such as halides, are generated on the substrate surface become.

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.For example, if the substrate surface exists made of silicon dioxide, so can on the substrate surface through an etching step Silanol groups are generated, which can react with halogen silanes, which in in this case form the matrix connection.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt in der Weise durchgeführt, dass die hydrophoben Abschnitte aus der Matrizenverbindung gebildet werden. Das elektrisch leitfähige organische Polymer liegt dann bevorzugt in einer hydropholen Form vor. 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.The method according to the invention is preferred performed in the way that the hydrophobic sections are formed from the matrix connection become. The electrically conductive organic polymer is then preferably in a hydrophilic form in front. When applying the electrically conductive organic polymer solution the structured substrate surface then becomes the electrically conductive organic polymer selectively only to the exposed sections the substrate surface bound.

Um eine hydrophobe Oberfläche erzeugen zu können, umfasst die Matrizenverbindung bevorzugt Alkylketten mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen. Die Alkylketten sind dabei bevorzugt linear dichtest gepackt, so dass an der Substratoberfläche die Matrizenverbindung die hydrophoben Abschnitte ausbilden kann.To create a hydrophobic surface to be able the matrix compound preferably comprises alkyl chains with 5 to 20 Carbon atoms. The alkyl chains are preferably linearly dense packed so that the matrix connection on the substrate surface which can form hydrophobic sections.

Die hydrophoben Eigenschaften der Matrizenverbindung lassen sich verstärken, wenn die Matrizenverbindung zumindest teilweise fluoriert ist. Bevorzugt sind die Alkylketten der Matrizenverbindung perfluoriert.The hydrophobic properties of the Matrix connection can be strengthened if the matrix connection is at least partially fluorinated. The alkyl chains are preferred perfluorinated the matrix connection.

Um eine Anbindung der Matrizenverbindung an die Substratoberfläche über eine kovalente Bindung erreichen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Matrizenverbindung ein Silan ist. 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.To connect the matrix connection to the substrate surface via a to be able to achieve covalent bonding, it is advantageous if the matrix connection is a silane. Prefers is the matrix compound a halosilane, which with a the substrate surface arranged hydroxy group reacts so that the template compound is bound to the substrate surface as a siloxane.

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. 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. 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. Ein derartiger Transfer des elektrisch leitfähigen organischen Polymers von der Substratoberfläche auf die Oberfläche des Trägers erfolgt in vergleichbarer Weise wie bei einem Druckverfahren.In the embodiment described so far the structure formed from the matrix connection remains the substrate surface and the semiconductor path is completed by, for example the solvent is evaporated. However, the method according to the invention can also be carried out in the way that after applying the solution of the electrically conductive organic polymers as the wetted substrate surface Media acts and the electrically conductive polymer from the wetted substrate surface transferred to a carrier becomes. The carrier can do this with the wetted substrate surface be brought into contact, the electrically conductive organic Polymer on the carrier adheres better than on the substrate surface or that of the matrix connection formed areas. Such a transfer of the electrically conductive organic polymer from the substrate surface to the surface of the carrier in a similar way to a printing process.

Das elektrisch leitfähige organische Polymer kann dabei entweder direkt von der Substratoberfläche auf den gewünschten Träger übertragen werden. 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. Diese Verfahrensführung entspricht im Wesentlichen einem Offset-Druckverfahren. 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.The electrically conductive organic Polymer can either be applied directly from the substrate surface the wished Transfer carrier become. But it is also possible the electrically conductive organic polymer from the wetted substrate surface first an intermediate beam transferred to and subsequently the electrically conductive transfer organic polymer from the intermediate carrier to the carrier. This process management corresponds essentially to an offset printing process. As an intermediate carrier, for example a flexible intermediate beam, chosen like a rubber sheet, through which roughnesses on the surface of the carrier are compensated, so that a complete Transfer of the electrically conductive organic polymer from the intermediate carrier to the carrier.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren sowie anhand von Beispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:The invention is by reference on the attached Figures and explained in more detail using examples. The figures show in individual:

1 Arbeitsschritte, welche beim erfindungsgemäßen Verfahren durchlaufen werden; 1 Steps which are carried out in the method according to the invention;

2 eine erste Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 2 a first device for performing the method according to the invention;

3 eine zweite Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 a second device for performing the method according to the invention;

4 eine fotografische Aufnahme von Strukturen, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt wurden; 4 a photograph of structures which have been produced using the method according to the invention;

5 einen Schnitt durch einen organischen Transistor, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt worden ist; 5 a section through an organic transistor, which has been shown with the inventive method;

6 eine Kennlinie eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten organischen Transistors; 6 a characteristic curve of an organic transistor produced by the method according to the invention;

7 Kennlinien von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Transistoren. 7 Characteristic curves of transistors produced by the method according to the invention.

In 1A sind Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei diese als Negativdruck durchgeführt wird. 1A(a) zeigt ein Substrat 1, auf dessen Substratoberfläche Abschnitte 2 aus der Matrizenverbindung abgeschieden sind. Als Substrat 1 können an sich alle bedruckbaren Materialien, wie Papier, Polymerfolien, Glas, Silizium, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid usw. verwendet werden. Geeignete Polymere sind zum Beispiel Polystyrol, Polyethylen, Polyester, Polyurethan, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyimid, Polyetter, Polybenzoxazol oder Gemische dieser Verbindungen. Als Matrizenverbindungen können Verbindungen verwendet werden, die einerseits eine Gruppe aufweisen, welche an die Oberfläche des Substrats 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. Die Matrizenverbindung muss andererseits einen Rest aufweisen, welcher den Abschnitten 2 eine zur Oberfläche des Substrats 1 gegensätzliche Polarität verleiht. Ist die Oberfläche des Substrats 1 beispielsweise hydrophil, muss die Matrizenverbindung so ausgestaltet werden, dass die Abschnitte 2 hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Ist andererseits die Oberfläche des Substrats 1 hydrophob, muss die Matrizenverbindung so ausgestaltet sein, dass die Abschnitte 2 hydrophile Eigenschaften aufweisen. Als Matrizenverbindungen geeignete Verbindungen sind beispielsweise Halogensilane, Halogenalkane, Aminoalkane, Thioalkane, Alkohole, Sulfonalkane und Carbonsäuren bzw. Carboxylate. Die Matrizenverbindung wird z.B. durch Drucken auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht, so dass Abschnitte 2 mit einer definierten Struktur erhalten werden. Die Dicke der Abschnitte 2 wird dabei gering gewählt. Vorzugsweise wird nur eine Monolage der Matrizenverbindung auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht. Man erhält so ein Substrat 1 mit einer strukturierten Oberfläche, wobei die Struktur die Abschnitte 2 der Matrizenverbindung sowie die Abschnitte 3 umfasst, in welchen die Oberfläche des Substrats 1 freilegt.In 1A Working steps of the method according to the invention are shown, this being carried out as a negative print. 1A (a) shows a substrate 1 sections on the substrate surface 2 are separated from the matrix connection. As a substrate 1 all printable materials such as paper, polymer films, glass, silicon, silicon dioxide, aluminum oxide etc. can be used. Suitable polymers are, for example, polystyrene, polyethylene, polyester, polyurethane, polycarbonate, polyacrylate, polyimide, polyet ter, polybenzoxazole or mixtures of these compounds. Compounds can be used as the matrix connections which, on the one hand, have a group attached to the surface of the substrate 1 can bind, wherein the binding can take place via a covalent bond or via a non-covalent bond, for example a dipole-dipole interaction, an ionic interaction or a coordinative bond. On the other hand, the matrix connection must have a remainder which is the sections 2 one to the surface of the substrate 1 gives opposite polarity. Is the surface of the substrate 1 For example, hydrophilic, the matrix connection must be designed so that the sections 2 have hydrophobic properties. On the other hand is the surface of the substrate 1 hydrophobic, the matrix connection must be designed so that the sections 2 Have hydrophilic properties. Compounds suitable as matrix compounds are, for example, halosilanes, haloalkanes, aminoalkanes, thioalkanes, alcohols, sulfonalkanes and carboxylic acids or carboxylates. The matrix connection is made, for example, by printing on the surface of the substrate 1 applied so that sections 2 can be obtained with a defined structure. The thickness of the sections 2 is chosen low. Preferably, only a monolayer of the matrix connection is applied to the surface of the substrate 1 applied. A substrate is obtained in this way 1 with a textured surface, the structure being the sections 2 the matrix connection as well as the sections 3 in which the surface of the substrate 1 exposes.

Auf die strukturierte Substratoberfläche wird nun eine Lösung eines elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgebracht. Dazu kann beispielsweise zunächst die gesamte strukturierte Substratoberfläche, welche die Abschnitte 2 und 3 umfasst, mit der Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers bedeckt werden. Das Substrat 1 kann dann gekippt werden, so dass überschüssige Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers ablaufen kann. 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. Beispiele für geeignete elektrisch leitfähige organische Polymer sind mit Camphersulfonsäure dotiertes Polyanilin oder mit Polystyrolsulfonsäure dotiertes Poly(dioxyethylen)thiophen (PEDOT:PSS). Diese elektrisch leitfähigen organischen Polymere weisen beispielsweise einen hydrophilen Charakter auf. Als Lösungsmittel eignen sich beispielsweise Wasser, Alkohole, Ketone, Ether. Nach dem Entfernen überschüssiger Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers bleibt die Polymerlösung 4 nur auf den Abschnitten 3 zurück, in denen die Oberfläche des Substrats 1 freiliegt. Die Abschnitte 2 aus der Matrizenverbindung bleiben von der Polymerlösung 4 unbenetzt. Dies wird erreicht, da beispielsweise das Substrat 1 und damit die Abschnitte 3 hydrophile Eigenschaften aufweisen, während die Abschnitte 2 der Matrizenverbindung hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Wird nun die hydrophile Lösung 4 des elektrisch leitfähigen Polymers auf die strukturierte Substratoberfläche gegeben, werden selektiv nur die Abschnitte 3 benetzt. Anschließend wird überschüssiges Lösungsmittel aus der Polymerlösung 4 verdampft, so dass das elektrisch leitfähige Polymer 5 auf den Abschnitten 3 der Oberfläche des Substrats 1 zurückbleibt. Die Dicke der Abschnitte des elektrisch leitfähigen Polymers 5 ist dabei wesentlich größer als die monomolekulare Schicht der Matrizenverbindung, welche die Abschnitte 2 bildet. Das Verfahren wurde anhand einer Ausführungsform erläutert, in welcher das elektrisch leitfähige Polymer direkt als Lösung auf die strukturierte Substratoberfläche aufgebracht wurde. 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 z.B. oxidiert oder reduziert wird.A solution of an electrically conductive organic polymer is then applied to the structured substrate surface. For this purpose, for example, the entire structured substrate surface, which comprises the sections, can first be 2 and 3 comprises, are covered with the solution of the electrically conductive organic polymer. The substrate 1 can then be tilted so that excess solution of the electrically conductive organic polymer can run off. Any polymer which has the required electrical conductivity and which can be processed as a solution or suspension can be used as the electrically conductive organic polymer. Examples of suitable electrically conductive organic polymers are polyaniline doped with camphorsulfonic acid or poly (dioxyethylene) thiophene (PEDOT: PSS) doped with polystyrene sulfonic acid. These electrically conductive organic polymers have, for example, a hydrophilic character. Examples of suitable solvents are water, alcohols, ketones, ethers. After removing excess solution of the electrically conductive organic polymer, the polymer solution remains 4 only on the sections 3 back in which the surface of the substrate 1 exposed. The sections 2 from the matrix connection remain from the polymer solution 4 unwetted. This is achieved because, for example, the substrate 1 and with it the sections 3 have hydrophilic properties while the sections 2 of the matrix compound have hydrophobic properties. Now becomes the hydrophilic solution 4 of the electrically conductive polymer placed on the structured substrate surface, only the sections are selectively 3 wetted. Excess solvent then becomes from the polymer solution 4 evaporates so that the electrically conductive polymer 5 on the sections 3 the surface of the substrate 1 remains. The thickness of the sections of the electrically conductive polymer 5 is much larger than the monomolecular layer of the matrix connection, which the sections 2 forms. The method was explained using an embodiment in which the electrically conductive polymer was applied directly as a solution to the structured substrate surface. However, it is also possible to apply a solution of an electrically non-conductive precursor to the structured substrate surface and, if necessary, to convert it into the electrically conductive polymer after the solvent has evaporated, for example by oxidizing or reducing the precursor.

In 1B sind die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei das Verfahren als Positivdruck ausgestaltet wird. Wie bei 1A erläutert, wird zunächst auf einem Substrat 1 eine strukturierte Substratoberfläche erzeugt, indem Abschnitte 2 aus einer Matrizenverbindung z.B. durch Drucken auf die Oberfläche des Substrats 1 aufgebracht werden, so dass zwischen den Abschnitten 2 angeordnete Abschnitte 3 erhalten werden, in welchen die Oberfläche des Substrats 1 freiliegt. Die weiteren Verfahrensschritte werden anhand eines Aufbaus erklärt, bei welchem das Substrat 1 hydrophobe Eigenschaften aufweist, während die Abschnitte 2 der Matrizenverbindung hydrophobe Eigenschaften aufweisen. Auf die durch die Abschnitte 2 und 3 strukturierte Oberfläche des Substrats 1 wird nun eine Lösung 6 aufgebracht, welche hydrophobe Eigenschaften aufweist, also unpolar ist. Dazu wird das elektrisch leitfähige organische Polymer in einem unpolaren Lösungsmittel gelöst bzw. suspendiert. Wird nun, wie bei 1A beschrieben, die Polymerlösung auf die strukturierte Substratoberfläche gegeben und anschließend überschüssige Polymerlösung entfernt, bleibt die Polymerlösung 6 nur auf dem unpolaren hydrophoben Abschnitten 2 aus der Matrizenverbindung zurück, während die polaren Abschnitte 3 der Substratoberfläche nicht benetzt werden. Anschließend wird das Lösungsmittel der Polymerlösung verdampft, indem beispielsweise das Substrat 1 auf einer Heizplatte erwärmt wird. Man erhält dabei wiederum Abschnitte des elektrisch leitfähigen Polymers 5, das bei dieser Ausführungsform des Verfahrens jedoch auf den Abschnitten 2 der Matrizenverbindung angeordnet ist, während in den Abschnitten 3 die Oberfläche des Substrats 1 freiliegt. 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.In 1B The method steps of the method according to the invention are shown, the method being designed as a positive print. As in 1A is first explained on a substrate 1 a structured substrate surface is created by sections 2 from a matrix connection, for example by printing on the surface of the substrate 1 be applied so that between the sections 2 arranged sections 3 are obtained in which the surface of the substrate 1 is exposed. The further process steps are explained on the basis of a structure in which the substrate 1 has hydrophobic properties during the sections 2 of the matrix compound have hydrophobic properties. On through the sections 2 and 3 structured surface of the substrate 1 will now be a solution 6 applied, which has hydrophobic properties, ie is non-polar. For this purpose, the electrically conductive organic polymer is dissolved or suspended in a non-polar solvent. Now, as with 1A described, the polymer solution is placed on the structured substrate surface and then excess polymer solution is removed, the polymer solution remains 6 only on the non-polar hydrophobic sections 2 back out of the matrix connection while the polar sections 3 the substrate surface are not wetted. Then the solvent of the polymer solution is evaporated, for example by the substrate 1 is heated on a hot plate. Sections of the electrically conductive polymer are again obtained 5 , but in this embodiment of the method on the sections 2 the matrix connection is arranged while in the sections 3 the surface of the substrate 1 exposed. In this embodiment of the method, too, the electrically conductive polymer can first be applied in the form of an electrically non-conductive precursor, which is subsequently given its desired electrical properties by suitable treatment.

Verwendet man ein hydrophobes Substrat 1, müssen bei dieser Ausführungsform des Verfahrens entsprechend die Abschnitte 2 der Matrizenverbindung polar sein und die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers 6 entsprechend ebenfalls polar sein.If you use a hydrophobic substrate 1 , In this embodiment of the method, the sections 2 the matrix connection be polar and the solution of the electrically conductive organic polymer 6 accordingly also be polar.

Die Herstellung der strukturierten Substratoberfläche, wie sie in 1A(a) und 1B(a) dargestellt ist, wird im Weiteren unter Bezugnahme auf die 2 erläutert. Auf einer Hochdruckwalze 7 sind erhabene Bereiche 8 angeordnet, durch welche die auf einem Substrat 1 abzubildende Struktur definiert wird. In einem Reservoir 9 befindet sich ein Vorrat einer Lösung der Matrizenverbindung. Über eine Transportwalze 10 wird die Lösung der Matrizenverbindung aus dem Reservoir 9 entnommen, wobei über einen Abstreifer 11 überschüssige Lösung der Matrizenverbindung von der Oberfläche der Transportwalze 10 entfernt wird, so dass nur noch ein dünner Film der Matrizenverbindung auf der Transportwalze 11 verbleibt. Von der Transportwalze 11 wird die Matrizenverbindung auf die erhabenen Bereiche 8 auf der Oberfläche der Hochdruckwalze 7 übertragen, indem die erhabenen Bereiche 8 in Kontakt mit der Oberfläche der Transportwalze 10 gebracht werden. Auf den erhabenen Bereichen 8 der Hochdruckwalze 7 ist nun eine dünne Schicht der Lösung der Matrizenverbindung aufgebracht. Die Transportwalze 7 bewegt sich weiter, so dass die erhabenen Bereiche 8 mit der Oberfläche eines Substrats 1 in Kontakt gelangen. Das Substrat 1 wird dazu kontinuierlich über eine Substratwalze 12 an der Oberfläche der Hochdruckwalze 7 vorbeigeführt. Dabei wird die Lösung der Matrizenverbindung von den erhabenen Bereichen 8 der Hochdruckwalze 7 auf die Oberfläche des Substrats 1 übertragen. Als Substrat 1 kann beispielsweise eine Polymerfolie verwendet werden. Nach dem Vorbeilaufen an der Oberfläche der Hochdruckwalze 7 weist daher die Oberfläche des Substrats 1 Abschnitte 2 auf, welche von der Matrizenverbindung gebildet sind. Das Substrat 1 mit den auf seiner Oberfläche angeordneten Abschnitten 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 production of the structured substrate surface as described in 1A (a) and 1B (a) is shown below with reference to the 2 explained. On a high pressure roller 7 are raised areas 8th arranged through which the on a substrate 1 structure to be mapped is defined. In a reservoir 9 there is a supply of a solution of the matrix connection. Via a transport roller 10 will release the matrix connection from the reservoir 9 removed, using a scraper 11 excess solution of the matrix connection from the surface of the transport roller 10 is removed so that only a thin film of the matrix connection on the transport roller 11 remains. From the transport roller 11 the matrix connection is on the raised areas 8th on the surface of the high pressure roller 7 transferred by the raised areas 8th in contact with the surface of the transport roller 10 to be brought. On the raised areas 8th the high pressure roller 7 a thin layer of the solution of the matrix connection is now applied. The transport roller 7 moves on, leaving the raised areas 8th with the surface of a substrate 1 come into contact. The substrate 1 this is done continuously via a substrate roller 12 on the surface of the high pressure roller 7 past. The matrix connection is released from the raised areas 8th the high pressure roller 7 on the surface of the substrate 1 transfer. As a substrate 1 For example, a polymer film can be used. After walking past the surface of the high pressure roller 7 therefore faces the surface of the substrate 1 sections 2 which are formed by the matrix connection. The substrate 1 with the sections arranged on its surface 2 the matrix connection can then be processed further by applying a solution of the electrically conductive organic polymer to the structured substrate surface (not shown).

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. Die in 3 dargestellte Vorrichtung entspricht im Wesentlichen einer Vorrichtung, wie sie beispielsweise für den Offsetdruck verwendet wird. Auf einem Plattenzylinder 13 ist ein bogenförmiges Substrat 1 aufgespannt, auf welchem Abschnitte 2 aus einer Matrizenverbindung angeordnet sind. Das Substrat 1 kann dabei zum Beispiel hydrophile Eigenschaften aufweisen, während die Abschnitte 2 der Matrizenverbindung hydrophobe Abschnitte bilden. Die Abschnitte 2 der Matrizenverbindung können beispielsweise aus einem Silikon gebildet sein. Zwischen den Abschnitten 2 der Matrizenverbindung sind Abschnitte 3 angeordnet, in welchen die Oberfläche des Substrats 1 freiliegt. Man erhält also eine strukturierte Substratoberfläche, welche beispielsweise hydrophobe Abschnitte 2 und hydrophile Abschnitte 3 umfasst. Auf die strukturierte Substratoberfläche wird mit Hilfe eines Farbwerks 14 eine Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgetragen. Die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers soll für die folgende Erläuterung hydrophile Eigenschaften aufweisen. Die strukturierte Substratoberfläche wird an den Walzen des Farbwerks 14 vorbeigeführt, so dass die hydrophilen Abschnitte 3 von der Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers bedeckt werden, während die Abschnitte 2 der Matrizenverbindung unbenetzt bleiben. Nachdem auf die strukturierte Substratoberfläche die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufgetragen wurde, rotiert diese weiter und gelangt mit der Oberfläche eines Gummituchzylinders 15 in Kontakt. Die Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers wird nun auf die Oberfläche des Gummituchzylinders 15 übertragen, während die strukturierte Substratoberfläche auf dem Platten zylinder 13 wieder zum Farbwerk 14 weiterbewegt wird, um erneut Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers aufzunehmen. Die Oberfläche des Gummituchzylinders 15 wird weiter rotiert, so dass sie schließlich mit der Oberfläche eines Trägers 16 in Kontakt gelangt. Dazu wird der Träger 16 aus einem Vorratsbehälter 17 entnommen und zwischen dem Gummituchzylinder 15 und dem Druckzylinder 18 hindurchgeführt. Dabei wird die auf der Oberfläche des Gummituchzylinders 15 vorgegebene Struktur, welche aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer gebildet wird, auf die Oberfläche des Trägers 16 übertragen. Der bedruckte Träger 16 wird anschließend über ein Transportband 19 einem Auffangbehälter 20 zugeführt. 3 shows an apparatus for performing the method according to the invention, wherein only the electrically conductive organic polymer is transferred to a support for the end product, while the sections of the matrix connection form a printing form which is used for printing on the support with the solution of the electrically conductive organic polymer. In the 3 The device shown essentially corresponds to a device such as is used for example for offset printing. On a plate cylinder 13 is an arcuate substrate 1 spanned on which sections 2 are arranged from a matrix connection. The substrate 1 can have, for example, hydrophilic properties, while the sections 2 form hydrophobic sections of the matrix connection. The sections 2 the matrix connection can be formed, for example, from a silicone. Between the sections 2 the matrix connection are sections 3 arranged in which the surface of the substrate 1 exposed. A structured substrate surface is thus obtained, which has, for example, hydrophobic sections 2 and hydrophilic sections 3 includes. An inking unit is applied to the structured substrate surface 14 applied a solution of the electrically conductive organic polymer. The solution of the electrically conductive organic polymer should have hydrophilic properties for the following explanation. The structured substrate surface is on the rollers of the inking unit 14 passed by, leaving the hydrophilic sections 3 covered by the solution of the electrically conductive organic polymer while the sections 2 the matrix connection remain unwetted. After the solution of the electrically conductive organic polymer has been applied to the structured substrate surface, it rotates further and arrives with the surface of a blanket cylinder 15 in contact. The solution of the electrically conductive organic polymer is now on the surface of the blanket cylinder 15 transferred while the structured substrate surface on the plate cylinder 13 back to the inking unit 14 is moved further to take up solution of the electrically conductive organic polymer again. The surface of the blanket cylinder 15 is rotated further, so that it finally meets the surface of a carrier 16 came into contact. To do this, the carrier 16 from a storage container 17 removed and between the blanket cylinder 15 and the impression cylinder 18 passed. This is done on the surface of the blanket cylinder 15 predetermined structure, which is formed from the electrically conductive organic polymer, on the surface of the carrier 16 transfer. The printed carrier 16 is then on a conveyor belt 19 a collecting container 20 fed.

Die Herstellung von Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer wurde in 3 anhand eines hydrophilen Substrates 1 beschrieben, auf welchem hydrophobe Abschnitte 2 aus der Matrizenverbindung angeordnet sind und wobei eine hydrophile Lösung eines elektrisch leitfähigen organischen Polymers selektiv nur die hydrophilen Abschnitte 3 der Substratoberfläche bedeckt. Es ist jedoch auch möglich, ein hydrophobes Substrat 1 zu verwenden, auf welchem hydrophile Abschnitte 2 der Matrizenverbindung angeordnet sind. In diesem Fall wird eine hydrophobe Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers verwendet. Dazu kann beispielsweise eine Lösung in einem organischen unpolaren Lösungsmittel verwendet werden. In diesem Fall werden dann die hydrophoben Abschnitte 3, in welchen die hydrophobe Substratoberfläche freiliegt, von der hydrophoben Lösung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers benetzt.The production of semiconductor lines from an electrically conductive organic polymer was described in 3 using a hydrophilic substrate 1 described on which hydrophobic sections 2 are arranged from the matrix connection and wherein a hydrophilic solution of an electrically conductive organic polymer selectively only the hydrophilic sections 3 covered the substrate surface. However, it is also possible to use a hydrophobic substrate 1 to use on which hydrophilic sections 2 the matrix connection are arranged. In this case, a hydrophobic solution of the electrically conductive organic polymer is used. For example, a solution in an organic non-polar solvent can be used. In this case, the hydrophobic sections 3 , in which the hydrophobic substrate surface is exposed, wetted by the hydrophobic solution of the electrically conductive organic polymer.

Das anhand von 3 beschriebene Verfahren wurde als Negativverfahren erläutert. Es ist aber auch möglich, das Verfahren als Positivverfahren auszugestalten. 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 2 benetzt.That based on 3 The method described was explained as a negative method. However, it is also possible to design the process as a positive process. To do this, the polarity of the solution of the electrical The conductive polymer is chosen to be the same or at least largely similar to the polarity of the sections formed from the matrix connection, so that the solution of the electrically conductive polymer selectively only the sections 2 wetted.

4 zeigt elektronenmikroskopische Aufnahmen von Leiterbahnen aus PEDOT/PSS, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt wurden. Die Leiterbahnen weisen eine Linienbreite von 10 μm bei einem Abstand von 100 μm zwischen benachbarten Leiterbahnen auf. Die 4A bis C zeigen verschiedene Vergrößerungen der Anordnung. 4A zeigt die Anordnung in Übersicht, wobei eine relativ geringe Vergrößerung gewählt wurde. Ruf der Oberfläche eines Substrats 1 sind helle Linien 21 angeordnet, welche aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer gebildet sind. Die dunklen Bereiche 22, welche zwischen den hellen Linien 21 angeordnet sind, entsprechen Abschnitten der Substratoberfläche, denen durch Behandlung mit Octadecyltrichlorosilan als Matrizenverbindung hydrophobe Eigenschaften verliehen wurden. In der vergrößerten Darstellung 4B erkennt man die dunklen Bereiche 22, welche frei von elektrisch leitfähigem organischem Polymer sind. Die hellen Bereiche 21, welche dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer entsprechen, sind klar begrenzt und zeigen einen scharfen Übergang zu den hydrophoben Abschnitten 22. Auch bei der in 4C dargestellten höchsten Auflösung zeigt die Grenze zwischen den Halbleiterstrecken 21 aus dem elektrisch leitfähigen organischen Polymer und den hydrophoben Bereichen 22 keine Unregelmäßigkeiten. 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. Die Herstellung der in 4 dargestellten strukturierten Halbleiterstrecken wird weiter unten anhand von Beispielen näher erläutert. 4 shows electron micrographs of conductor tracks made of PEDOT / PSS, which were shown with the inventive method. The conductor tracks have a line width of 10 μm with a distance of 100 μm between adjacent conductor tracks. The 4A to C show different enlargements of the arrangement. 4A shows the arrangement in an overview, with a relatively small magnification selected. Call the surface of a substrate 1 are bright lines 21 arranged, which are formed from the electrically conductive organic polymer. The dark areas 22 which between the bright lines 21 arranged correspond to sections of the substrate surface which have been given hydrophobic properties by treatment with octadecyltrichlorosilane as a matrix compound. The dark areas can be seen in the enlarged illustration 4B 22 which are free of electrically conductive organic polymer. The bright areas 21 , which correspond to the electrically conductive organic polymer, are clearly limited and show a sharp transition to the hydrophobic sections 22 , Even with the 4C The highest resolution shown shows the boundary between the semiconductor paths 21 from the electrically conductive organic polymer and the hydrophobic areas 22 no irregularities. The electrically conductive organic polymer completely fills the hydrophilic areas defined by the matrix connection on the substrate surface, so that a uniform structure is obtained after evaporation of the solvent. The manufacture of the 4 The illustrated structured semiconductor paths are explained in more detail below using 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. 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. Als Zwischenschichten eignen sich zum Beispiel Dielektrika, wie SiO2 oder organische Polymere in organischen Feldeffekttransistoren oder ITO (Indium-Zinn-Oxid) in organischen Leuchtdioden. Die Justierung verschiedener Drucklagen ist im Offsetdruck im Größenordnungsbereich von 20 μm möglich. Dies ist für Anwendungen, in denen organische Feldeffekttransistoren bzw. organische Leuchtdioden verwendet werden, ausreichend. Der Aufbau eines organischen Feldeffekttransistors, wie er weiter unten in Beispiel 12 hergestellt wird, ist in 5 dargestellt. Auf einen Untergrund 23, der beispielsweise eine Polymerfolie oder ein Siliziumwafer sein kann, ist eine Gateelektrode 24 aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer angeordnet. Die Gateelektrode 24 wird durch ein Gatedielektrikum 25 isoliert, das beispielsweise aus einem Polymermaterial oder einem isolierenden Oxid, wie Siliziumdioxid bestehen kann. Auf dem Gatedielektrikum 25 sind Sourceelektrode 26 und Drainelektrode 27 angeordnet, welche ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer aufgebaut sind. Zwischen Sourceelektrode 26 und Drainelektrode 27 ist eine Leiterstrecke 28 angeordnet, die beispielsweise aus Polythiophen aufgebaut ist und deren Leitungseigenschaften über die Gateelektrode gesteuert werden können.The method according to the invention can also be used for the production of multi-layer microelectronic components, such as for the production of organic field effect transistors or organic diodes. For this purpose, an intermediate layer must be available on which hydrophilic and hydrophobic sections can be produced in order to obtain a structured substrate surface on which the solution of the electrically conductive organic polymer can be applied selectively in the hydrophilic or hydrophobic sections. Suitable 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. The adjustment of different print positions is possible in offset printing in the order of 20 μm. This is sufficient for applications in which organic field effect transistors or organic light-emitting diodes are used. The structure of an organic field effect transistor, as is produced further below in Example 12, is shown in 5 shown. On a surface 23 which can be a polymer film or a silicon wafer, for example, is a gate electrode 24 arranged from an electrically conductive organic polymer. The gate electrode 24 is through a gate dielectric 25 isolated, which can consist for example of a polymer material or an insulating oxide, such as silicon dioxide. On the gate dielectric 25 are source electrode 26 and drain electrode 27 arranged, which are also constructed from an electrically conductive organic polymer. Between source electrode 26 and drain electrode 27 is a ladder track 28 arranged, which is made up of polythiophene, for example, and whose conduction properties can be controlled via the gate electrode.

Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in den folgenden Beispielen demonstriert.The execution of the method according to the invention is demonstrated in the following examples.

Beispiel 1example 1

KontaktwinkelmessungenContact 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. 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. Bei den Kontaktwinkelmessungen wurden die in Tabelle 1 angegebenen Werte ermittelt.The hydrophilic and hydrophobic properties the substrate surface, the sections covered with the matrix connection and the electrical conductive Organic polymers were measured by measuring the contact angle with water detected. Monolayers of the silanes used as the matrix compound were generated by a thermally oxidized silicon wafer for 1 h 100 ° C below Nitrogen flow and a pressure of 200 mbar in an atmosphere of silane was stored. For the contact angle measurements, those in table 1 specified values determined.

Tabelle 1

Figure 00220001
Table 1
Figure 00220001

Beispiel 2Example 2

Kontaktwinkelmessungen für organisches SubstrateContact angle measurements for 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 if one Polyester film (polyethylene naphthalate) for 10 s in an oxygen plasma is treated at 400 W and 0.1 mbar and then analog Example 1 applied a self-organized monolayer of an alkylsilane becomes.

Beispiel 3Example 3

Stempelherstellungstamp 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. Die Schicht wird bei 100°C für 60 s auf einer Heizplatte unter einem Stickstoffstrom vorgetrocknet. Die Umwandlung zum Polybenzoxazol wird durch eine Temperaturbehandlung bei 400°C während 30 min in einem Inertgasofen durchgeführt. Die Dicke der erhaltenen Polybenzoxazolschicht beträgt 1,3 μm.One is placed on a silicon wafer 25% solution a poly (o-hydroxy) amide spin-coated in N-methylpyrrolidone at 2500 revolutions for 10 s. The layer is at 100 ° C for 60 s pre-dried on a hot plate under a stream of nitrogen. The conversion to polybenzoxazole is carried out by a thermal treatment at 400 ° C while Performed in an inert gas oven for 30 min. The thickness of the polybenzoxazole layer obtained is 1.3 μm.

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. Die Schichtdicke des Fotoresists beträgt 1,3 μm. Der Fotoresistfilm wird anschließend durch eine Maske mit 60 mJ/cm2 bei 365 nm belichtet und mit einer 2,38 %-igen wässrigen Lösung von Tetramethylammoniumhydroxid während 60 s bei Raumtemperatur entwickelt. Die Resiststruktur wird mit einem Sauerstoffplasma (O2, 400 W, 0,1 mbar) in das Polybenzoxazol übertragen. Durch geringes Überätzen wird der Resist vollständig von der Polybenzoxazolschicht entfernt. 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. Die Herstellung der Polydimethyldisiloxanschicht wird nach den Vorgaben des Herstellers durchgeführt. 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.To structure the polybenzoxazole layer, a silicon-containing i-line photoresist is first spun on at 5000 rpm for 20 s and then dried at 100 ° C. for 60 s. The layer thickness of the photoresist is 1.3 μm. 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 s at room temperature. The resist structure is transferred into the polybenzoxazole using an oxygen plasma (O 2 , 400 W, 0.1 mbar). The resist is completely removed from the polybenzoxazole layer by slight overetching. A stamp is now produced from the structure produced in the polybenzoxazole layer by applying a layer of polydimethyldisiloxane with a thickness of 1-3 mm on the structured polybenzoxazole layer. The polydimethyldisiloxane layer is produced according to the manufacturer's specifications. After the polydimethyldisiloxane layer has hardened, the stamp is removed and washed with ethanol and n-hexane alternately for 10 min and 2 min in an ultrasonic bath and dried under a stream of nitrogen.

Beispiel 4Example 4

Strukturierungstructuring

Der in Beispiel 3 hergestellte Stempel wird bei 100°C bei einem Druck von 200 mbar im Stickstoffstrom mit Octadecyltrich lorosilan bedampft. Der Stempel wird anschließend für 10 s auf die Oberfläche eines Substrats gedrückt. Als Substrat wird ein Siliziumwafer verwendet, welcher durch Oxidation auf seiner Oberfläche mit einer Schicht aus Siliziumdioxid versehen ist. 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 SiO2 erzeugt wird.The stamp produced in Example 3 is steamed with octadecyltrichlorosilane at 100 ° C. at a pressure of 200 mbar in a nitrogen stream. The stamp is then pressed onto the surface of a substrate for 10 s. A silicon wafer is used as the substrate, which is provided with a layer of silicon dioxide on its surface by oxidation. The layer of octadecyltrichlorosilane deposited on the stamp is transferred from the raised areas of the stamp to the substrate, so that a monomolecular layer of octadecyl residues is generated on the surface of the SiO 2 .

Beispiel 5Example 5

Strukturierungstructuring

Beispiel 4 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle von Octadecyltrichlorosilan Tridecafluoro-1,1,2,3-tetrahydrooctyltrichlorosilan verwendet wird.Example 4 is repeated, but instead of octadecyltrichlorosilane tridecafluoro-1,1,2,3-te trahydrooctyltrichlorosilane is used.

Beispiel 6Example 6

Der in Beispiel 3 erhaltene Stempel wird für 10 min in eine 3 %-ige Lösung von Octadecyltrichlorosilan in trockenen Hexan gegeben. Der Stempel wird aus der Lösung entnommen und überschüssiges Lösungsmittel im Trockenschrank bei 60°C unter vermindertem Druck verdampft. 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 stamp obtained in Example 3 is for 10 min in a 3% solution of octadecyltrichlorosilane in dry hexane. The Stamp becomes from the solution removed and excess solvent in a drying cabinet at 60 ° C evaporated under reduced pressure. The one with octadecyltrichlorosilane used stamp is for 10 s on a substrate surface pressed from silicon dioxide so that the octadecyltrichlorosilane transferred from the raised areas of the stamp to the substrate surface is formed and a monomolecular layer on the substrate surface becomes.

Beispiel 7Example 7

Beispiel 6 wird wiederholt, wobei jedoch anstelle von Octadecyltrichlorosilan Tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilan verwendet wird.Example 6 is repeated, with however, instead of octadecyltrichlorosilane, tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyltrichlorosilane is used.

Beispiel 8Example 8

Auftrag des elektrisch leitfähigen organischen PolymersOrder 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. 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. 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. Anschließend wird das benetzte Substrat für 3 min bei 100°C getrocknet.The ones obtained in Examples 4 to 7 Substrates on their surface Hydrophobic areas are defined in a solution PEDOT / PSS submerged. The not coated with octadecyltrichlorosilane Hydrophilic areas of the substrate surface become even with it PEDOT / PSS wetted while the hydrophobic areas not coated with octadecyltrichlorosilane be wetted. The substrate is removed at an angle of 45 ° solution of the organic polymer, the PEDOT / PSS on the substrate surface only remains in the hydrophilic sections. Then will the wetted substrate for 3 min at 100 ° C dried.

Beispiel 9Example 9

Abscheidung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers durch AufsprühenSeparation of the electrical 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. Die benetzten Substrate werden anschließend während 3 min während 100°C getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen.The ones obtained in Examples 4 to 7 Substrates are made with a solution sprayed by PEDOT / PSS, the substrate being inclined is held so that excess polymer suspension can expire. The wetted substrates are then min during Dried at 100 ° C, to the solvent to remove.

Beispiel 10Example 10

Abscheidung des elektrisch leitfähigen organischen Polymers durch AufschleudernSeparation of the electrical 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. Anschließend wird das Substrat während 3 min bei 100°C getrocknet, um das Lösungsmittel zu verdampfen.In the examples 4 to 7 The substrate obtained is a solution of PEDOT / PSS in each case Spin speed of 2000 rpm spun on. Then the substrate is min at 100 ° C dried to the solvent to evaporate.

In 4 sind Ausschnitte der in den Beispielen 8 bis 10 hergestellten Leiterbahnen in unterschiedlicher Vergrößerung dargestellt.In 4 sections of the conductor tracks produced in Examples 8 to 10 are shown in different magnifications.

Beispiel 11Example 11

Elektrische Charakterisierungelectrical characterization

Auf die in Beispiel 8 dargestellten Leiterstrecken wird bei 60°C Pentazen aufgedampft. Dabei werden Transistoren mit einer Ladungsträgerbeweglichkeit von 0,03 cm2/Vs, einer Einsatzspannung von 16 V, einer Subeinsatzspannungssteigerung von 3,4 V/Dekade und einem On/Off-Stromverhältnis von 103 erhalten. Die gemessenen Kennlinien der in Beispiel 11 erhaltenen organischen Transistoren sind für verschiedene Gate-Sourcespannungen in 6 dargestellt.Pentazen is evaporated onto the conductor paths shown in Example 8 at 60 ° C. Transistors with a charge carrier mobility of 0.03 cm 2 / Vs, a threshold voltage of 16 V, a sub threshold voltage increase of 3.4 V / decade and an on / off current ratio of 10 3 are obtained. The measured characteristic curves of the organic transistors obtained in Example 11 are in for various gate-source voltages 6 shown.

Beispiel 12Example 12

Herstellung eines organischen Transistorsmanufacturing 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. Auf die strukturierte Substratoberfläche wird wie bei Beispiel 10 beschrieben, eine Lösung von PEDOT/PSS aufgeschleudert und anschließend durch Erwärmen überschüssiges Lösungsmittel entfernt. Zur Herstellung des Gatedielektrikums wird eine Lösung von 10 % Poly-4-hydroxystyrol, 1 % Vernetzer, 89 % n-Butanol bei 2500 Upm/30 s aufgeschleudert. 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. 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. Die Justierung des Stempels relativ zur Gateelektrode erfolgt unter einem Mikroskop, wobei eine Genauigkeit von ca. 100 μm erreicht wird. 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. Auf diese Struktur wird eine 2 %-ige Lösung von Poly-3-hexylthiophen in Chloroform bei 1500 Upm während 20 s aufgeschleudert. Das Lösungsmittel wird entfernt, indem das Substrat anschließend für 1 min auf einer Heizplatte auf 70° erhitzt wird. Die Transistoren weisen eine Ladungsträgerbeweglichkeit von 0,001 cm2/Vs bei einer Einsatzspannung von 4 V auf. Die Kennlinien der Transistoren bei verschiedenen Gatespannungen sind in 7 dargestellt.On a silicon wafer which was provided with a layer of silicon dioxide on its surface by oxidation, a hydrophilic section is first defined, as described in Example 8, on which the gate electrode is to be deposited. As described in Example 10, a solution of PEDOT / PSS is spun onto the structured substrate surface and then excess solvent is removed by heating. To produce the gate dielectric, a solution of 10% poly-4-hydroxystyrene, 1% crosslinker, 89% n-butanol is spun on at 2500 rpm / 30 s. To evaporate the solvent, the substrate is first heated on a hot plate to 100 ° C. for 1 min and then heated to 200 ° C. for 1 min for crosslinking. As described in Example 8, hydrophilic sections are now created by printing on the layer of the gate dielectric in order to define the sections for the source electrode and the drain electrode. The stamp is adjusted relative to the gate electrode under a microscope, with an accuracy of approx. 100 μm being achieved. For the production of the source and drain electrodes, a solution of the electrically conductive organic polymer is again spun on as described in Example 10 and the substrate is then briefly heated on a hotplate to remove solvent. A 2% solution of poly-3-hexylthiophene in chloroform is spun onto this structure at 1500 rpm for 20 s. The solvent is removed by subsequently heating the substrate to 70 ° on a hot plate for 1 min. The transistors have a charge carrier mobility of 0.001 cm 2 / Vs at a threshold voltage of 4 V. The characteristics of the transistors at different gate voltages are in 7 shown.

11
Substratsubstratum
22
Abschnitte der Matrizenverbindungsections the matrix connection
33
freiliegende Abschnitte der Substratoberfläche.exposed Sections of the substrate surface.
44
Polymerlösung (polar)Polymer solution (polar)
55
elektrisch leitfähiges Polymerelectrical conductive polymer
66
Polymerlösung (unpolar)Polymer solution (non-polar)
77
HochdruckwalzeHigh-pressure roller
88th
erhabene Bereichesublime areas
99
Reservoirreservoir
1010
Transportwalzetransport roller
1111
Abstreiferscraper
1212
Substratwalzesubstrate roll
1313
Plattenzylinderplate cylinder
1414
Farbwerkinking
1515
GummituchzylinderBlanket cylinder
1616
Trägercarrier
1717
Vorratsbehälterreservoir
1818
Druckzylinderpressure cylinder
1919
Transportbandconveyor belt
2020
Auffangbehälterreceptacle
2121
Linien aus elektrisch leitfähigem organischem Polymerlines made of electrically conductive organic polymer
2222
hydrophobe Bereichehydrophobic areas
2323
Untergrundunderground
2424
Gateelektrodegate electrode
2525
Gatedielektrikumgate dielectric
2626
Sourceelektrodesource electrode
2727
Drainelektrodedrain
2828
aktive Halbleiterschichtactive Semiconductor layer

Claims (12)

Verfahren zur Erzeugung strukturierter Halbleiterstrecken aus einem elektrisch leitfähigen organischen Polymer, umfassend zumindest die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Substrats mit einer Substratoberfläche; 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; 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.A method for producing structured semiconductor paths from an electrically conductive organic polymer, comprising at least the following steps: providing a substrate with a substrate surface; applying a matrix connection in sections to the substrate surface, so that a structured Substrate surface with hydrophilic and hydrophobic sections is obtained, the hydrophilic and hydrophobic sections being formed by sections of the matrix connection on the one hand and exposed sections of the substrate surface on the other hand; Applying an electrically conductive polymer present in the liquid phase to the structured substrate surface, the liquid phase of the electrically conductive polymer wetting only the hydrophilic sections or only the hydrophobic sections of the structured substrate surface and obtaining a wetted substrate surface in which structured semiconductor paths from the electrically conductive organic polymer are defined. 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 die connection formed sections of the structured substrate surface a printing process can be generated. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Druckverfahren ein Hochdruckverfahren ist.The method of claim 2, wherein the printing process is a high pressure process is. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Hochdruckverfahren ein Mikrokontaktdruck ist.4. The method of claim 3, wherein the high pressure method is a Is micro contact pressure. 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 matrix connection applied as a monomolecular layer to the substrate surface becomes. 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 matrix connection via a covalent bond is bound to the substrate surface. 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 on the substrate surface linking groups for covalent connection the matrix connection are provided. 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 sections are formed from the matrix connection. 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 matrix compound alkyl chains with 5 to 20 carbon atoms includes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Matrizenverbindung zumindest teilweise fluoriert ist. 11: Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Matrizenverbindung ein Silan ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the matrix compound is at least partially fluorinated. 11: Procedure according to one of the preceding claims, wherein the matrix connection Is silane. 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 from the wetted substrate surface transmit a carrier becomes. 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 from the wetted substrate surface first on an intermediate carrier and from the intermediate carrier transferred to the carrier becomes.
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