DE10255870A1

DE10255870A1 - Verfahren zur Herstellung von organischen Feldeffektransistoren mit Top-Kontakt-Architektur aus leitfähigen Polymeren

Info

Publication number: DE10255870A1
Application number: DE10255870A
Authority: DE
Inventors: Marcus Dr. Halik; Hagen Dr. Klauk; Ute Zschieschang; Günter Dr. Schmid
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-06-17
Also published as: WO2004055922A3; AU2003289814A8; AU2003289814A1; DE10394118D2; WO2004055922A2

Abstract

Durch Verwendung einer wässerigen ein leitfähiges Polymer enthaltenden Lösung können aufgrund gegensätzlicher Grenzflächeneigenschaften von hydrophiler Polymerlösung und hydrophobem organischen Halbleiter organische Feldeffekttransistoren mit einer Top-Kontakt-Architektur unter vollständigem Erhalt der elektrischen Eigenschaften des organischen Halbleiters gefertigt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schichten aus einem Schichtmaterial auf organischen Halbleiterschichten.
In der herkömmlichen Halbleitertechnologie auf der Basis anorganischer Halbleiter wird im Allgemeinen eine Zeitspanne von mehreren Wochen benötigt, um aus einem Siliziumwafer entsprechende Mikrochips herzustellen. Diese verhältnismäßig langen Zeiträume haben ihre Ursache in der Vielzahl von zum Teil recht aufwändigen Produktionsschritten, welche unterschiedlichste Verfahren, wie Fotolithografie oder Abscheidungs- sowie Ätzprozesse beinhalten, die bei der Herstellung des Mikrochips durchlaufen werden.
Für bestimmte Anwendungen bieten sich leitfähige organische Polymere langfristig als eine kostengünstige Alternative zu den bislang verwendeten anorganischen Halbleitermaterialien an. Mikroelektronische Bauelemente, wie Transistoren, auf der Basis organischer Halbleiter lassen sich beispielsweise durch geeignete Drucktechniken relativ unkompliziert schichtweise auf einem Substrat aufbauen. Die Herstellung elektronischer Schaltkreise auf der Basis organischer Materialien sollte sich daher in wesentlich kürzeren Zeiträumen durchführen lassen als bei den anorganischen Analoga. Erste Bauelemente auf der Basis organischer Halbleiter sind bereits erfolgreich getestet worden. Bis zu einer Einführung im industriellen Maßstab sind jedoch noch eine Reihe von Problemen zu lösen.
So bleibt auch bei organischen Schichtsystemen die Aufgabe bestehen, den organischen Halbleiter entsprechend der zu erzielenden Schaltungslogik zu strukturieren und eine elektrische Verbindung zur organischen Halbleiterstrecke durch die Abscheidung geeigneter Kontakte herzustellen.
Werden Schichten aus einem Material auf ein Substrat abgeschieden, gibt es prinzipiell die Möglichkeiten entweder die Schicht nach erfolgter Abscheidung zu strukturieren oder vor der Abscheidung einzelne Bereiche auf dem Substrat in gezielter Art und Weise zu definieren bzw. die Abscheidung des Materials auf das Substrat definiert zu steuern. Letztgenannte Möglichkeit bietet den Vorteil, Materialkosten und aufwändige Reinigungs- oder Wiedergewinnungsprozesse einzusparen.
Soll die Schicht, die in diesem Fall zum Beispiel aus einem Polymer aufgebaut sein kann, erst nach der Abscheidung strukturiert werden, so können beispielsweise zum Polymer geeignete fotoaktive Komponenten gegeben werden und auf diese Weise eine Formulierung des Polymers mit fotoaktiven Eigenschaften hergestellt werden. Durch selektive Belichtung kann dann zum Beispiel die Löslichkeit des Polymers in einem Entwickler gezielt verändert werden. Bereiche der Schicht, die für die Herstellung des mikroelektronischen Bauelements nicht benötigt werden, können dann mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden.
Alternativ kann auch auf die zu strukturierende Schicht eine Fotolackschicht aufgebracht werden, welche zunächst mit Hilfe einer Fotomaske selektiv belichtet wird, um eine Strukturierung vorzubereiten. Nach der Entwicklung der Fotolackschicht wird eine Maske erhalten, durch welche Abschnitte der zu strukturierenden Schicht, welche entfernt werden sollen, freigelegt werden. In einem nachfolgenden Ätzschritt, in den meisten Fällen ein Plasmaprozess, können dann die freiliegenden Abschnitte der Schicht abgetragen werden. Ab schließend wird noch die Fotomaske entfernt, zum Beispiel mit einem geeigneten Lösungsmittel.
Neben optischen Verfahren zur selektiven Belichtung unter Verwendung von Fotomasken können auch mechanische Methoden zur Strukturierung von Schichten eingesetzt werden. So bietet beispielsweise das Siebdruckverfahren die Möglichkeit, eine strukturierte Lackschicht auf einer zu strukturierenden Schicht aufzubringen. Analog zu den optischen Verfahren erfordert diese Methode ebenfalls einen Strukturübertragungsprozess auf die unter der Lackschicht angeordnete Schicht in einem Ätzprozess und die nachfolgende Entfernung des Lackes.
Im Vergleich zu den optischen Verfahren liegt die erreichbare Strukturauflösung beim Siebdruckverfahren jedoch lediglich bei etwa 200 μm und kann deshalb nur für die Erzeugung von relativ groben Strukturen eingesetzt werden. Sie ist somit ausreichend für die Abbildung großflächiger Elektroden und Leiterbahnen, muss jedoch bei feineren Strukturen, wie hochintegrierten Schaltkreisen, durch höher auflösende Verfahren ersetzt werden.
Auch der Tintenstrahldruck ist ein mechanisches Verfahren zur Erzeugung definierter Strukturen. Das die Schicht bildende Material wird in diesem Fall als Lösung in Form kleiner Tröpfchen auf die Substratoberfläche aufgespritzt. Hierzu ist es erforderlich, dass das aufzubringende Material entweder selbst eine druckfähige Beschaffenheit aufweist oder durch Beimischung geeigneter Lösungsmittel und Additive entsprechend präpariert wird. Die Zusatz- und Lösungsmittel sollten nach der Aufbringung rasch verdampfen, um ein Zusammenlaufen der Schichtstruktur zu verhindern.
Der Aufbau eines mikroelektronischen Bauelements auf der Basis organischer Materialien erfolgt schichtweise. Ein bestimmtes Material wird jeweils als Schicht abgeschieden und gleichzeitig mit der Abscheidung oder in einem späteren Schritt strukturiert. Dabei ist erforderlich, dass beim Aufbau der jeweiligen Struktur die unterhalb dieser Struktur angeordneten Schichten durch die Abscheidung und Strukturierung des Materials nicht negativ beeinflusst werden. Beispielsweise darf eine Schicht aus einem organischen Halbleitermaterial durch die Bearbeitung ihre elektrischen Eigenschaften nicht verlieren. Besonders bei niedermolekularen Halbleitern, wie Pentazen, Tetrazen oder α-Oligothiophenen, bewirkt eine nachträgliche Behandlung der organischen Halbleiterschicht mit organischen Lösungsmitteln, Entwicklerlösungen, Ätzlösungen und dergleichen, wie es beim fotolithografischen Strukturieren von Metallschichten oder Drucken von Polymeren notwendig ist, eine irreversible Veränderung der molekularen Struktur der Halbleiterschicht, sodass diese ihre Halbleitereigenschaften verliert.
Um den Ladungsträgertransport in organischen Halbleitern zu verbessern, wurden Verfahren entwickelt, mit denen halbleitende Moleküle wie Pentazen oder Oligothiophen möglichst geordnet abgeschieden werden können. Dies ist beispielsweise durch Vakuumsublimation möglich. Ein geeignetes Abscheiden des organischen Halbleiters führt dabei zu einer Erhöhung der Kristallinität des Halbleitermaterials. Durch die verbesserte π-π-Überlappung zwischen den Molekülen bzw. den Seitenketten kann die Energiebarriere für den Ladungsträgertransport abgesenkt werden. Beim weiteren Aufbau eines mikroelektronischen Bauelements darf die hohe Ordnung der organischen Halbleiterschicht nicht zerstört werden. So muss vermieden werden, dass beispielsweise Lösungsmittelmoleküle in die organische Halbleiterschicht eindringen, sodass diese quillt, oder dass Dopanden eindiffundieren, welche die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verändern.
Organische Halbleiter können beispielsweise in Feldeffekttransistoren oder elektronischen Bauteilen verwendet werden, deren Funktionsweise auf einem Feldeffekt beruht. Für eine Anwendung organischer Halbleiter in Feldeffekttransistoren oder ähnlichen elektronischen Bauteilen ist es erforderlich, dass sich der organische Halbleiter wie ein Isolator verhält, wenn kein elektrisches Feld anliegt, während er unter Einfluss eines elektrischen Feldes durch Ausbildung eines Leiterkanals die Eigenschaften eines elektrischen Leiters zeigt.
Die Injektion bzw. Extraktion von Ladungsträgern in die bzw. aus der organischen Halbleiterschicht erfolgt über eine Kontaktfläche, die zwischen der organischen Halbleiterschicht und einem Kontakt ausgebildet wird. Als Material für die Kontakte können sowohl Metalle als auch organische leitfähige Polymere verwendet werden. Als organische Halbleitermaterialien können beispielsweise Pentazen, Tetrazen, α-Oligothiophene oder polymere Halbleiter, wie Poly-3-hexylthiophen und F8T2 eingesetzt werden.
In der Literatur werden prinzipiell zwei verschiedene Transistorarchitekturen für organische Feldeffekttransistoren beschrieben, die beide durch ihre spezifischen Vor- und Nachteile charakterisiert sind.
Der wesentliche Unterschied zwischen beiden Architekturen besteht in der Reihenfolge, in welcher der organische Halbleiter bzw. die Source-/Drainkontakte aufgebracht werden. So werden bei sog. Bottom-Kontakt-Transistoren mittels fotolithografischer, drucktechnischer oder Aufdampfmethoden zunächst die Source- und Drainelektroden auf dem Gatedielektrikum abgeschieden und erst im letzten Schritt der empfindliche Halbleiter aufgebracht. Die organische Halbleiterschicht kann also nicht mehr durch nachfolgende Prozessschritte zerstört werden.
Vorteilhaft an diesem Aufbau ist, dass sich sehr kleine Kanallängen realisieren lassen. Bei einer fotolithografischen Strukturierung können Strukturbreiten von weniger als 1 μm dargestellt werden. Bei diesem Aufbau erreicht man jedoch nur kleine Kontaktflächen zwischen dem Source-/Drainkontakt und dem Halbleiter. Unter dem Einfluss des Feldes der Gateelektrode wird daher nur eine geringe Anzahl an Ladungsträgern in den Halbleiter injiziert bzw. aus diesem extrahiert. Im eingeschalteten Zustand fließt daher nur ein geringer Strom durch den Transistor, d.h. das Verhältnis der Ströme in ein- bzw. ausgeschalteten Zustand ist vergleichsweise niedrig.
Bei der Top-Kontakt-Architektur sind die Source- bzw. Drainkontakte auf der Schicht des organischen Halbleiters angeordnet. Das hat den Vorteil, dass bei dieser Anordnung mehr Ladungsträger in den Halbleiter injiziert werden können, da die Kontaktfläche zwischen Kontakt und organischem Halbleiter relativ groß ist. Es wird dadurch ein hoher elektronischer Wirkungsgrad erreicht, d.h. die Ansprech- und Schaltzeiten des Transistors können verkürzt und damit die Leistung des elektronischen Bauelementes erhöht werden. Schwierigkeiten bereitet die Herstellung eines solchen Transistors, da die Elektroden auf der organischen Halbleiterschicht dargestellt werden müssen ohne dabei die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters zu beeinflussen.
Bisher wurden ausschließlich Verfahren beschrieben, bei denen die Source- und Drainkontakte mittels Metallverdampfung unter Verwendung einer Schattenmaske auf der organischen Halbleiterschicht abgeschieden und strukturiert werden. Diese Methode erlaubt jedoch lediglich die Definition von Leitungskanälen mit einer Länge von etwa 20 bis 30 μm. Darüber hinaus ist eine Justierung der Source- und Drainkontakte zu den unteren Strukturlagen (Gate, Gatedielektrikum) mit dieser Technik äußerst aufwändig.
Es war daher bisher nicht möglich, hoch aufgelöste Strukturen für Kontakte auf Schichten aus organischen Halbleitermaterialien unter Erhalt der halbleitenden Eigenschaften zu erzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Abscheidung von Schichtmaterialien auf organischen Halbleiterschichten zur Verfügung zu stellen, das die Herstellung elektronischer Bauelemente ermöglicht, welche eine hohe Leistungsfähigkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen von Schichten aus einem Schichtmaterial auf organischen Halbleiterschichten, mit den Schritten:
Bereitstellen einer organischen Halbleiterschicht, Aufbringen einer Lösung oder einer Suspension eines Schichtmaterials in einem wässrigen Lösungsmittel auf die organische Halbleiterschicht,
Entfernen des wässrigen Lösungsmittels, sodass eine Schicht aus dem Schichtmaterial erhalten wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein wässriges Lösungsmittel verwendet, um ein an sich beliebiges Schichtmaterial auf der organischen Halbleiterschicht aufzubringen. Die organische Halbleiterschicht weist ausgeprägt hydrophobe Eigenschaften auf. Diese hohe Hydrophobie bewirkt, das polare Fremdmoleküle, wie Dopanden, Wassermoleküle etc., nicht in den Molekülverband der organischen Halbleiterschicht eindringen können. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt also die gegensätzlichen Grenzflächeneigenschaften von organischer Halbleiterschicht und der auf dieser aufzubringenden Lösung bzw. Suspension. Ein Eindringen von Lösungsmittelmo lekülen oder sonstiger Verbindungen wird wirksam unterdrückt. Während der Prozessierung des Schichtmaterials werden daher irreversible strukturelle Veränderung im geordneten Molekülverband vermieden, sodass kein Verlust der Halbleitereigenschaften befürchtet werden muss.
Das Schichtmaterial kann an sich beliebig gewählt werden, sofern sich aus ihm eine Lösung oder eine Suspension im wässrigen Lösungsmittel herstellen lässt. Als Schichtmaterial kann beispielsweise ein organisches Polymer verwendet werden oder auch eine elektrisch leitfähige organische Verbindung bzw. eine Vorstufe einer solchen Verbindung. Es lassen sich aber beispielsweise auch Metalle mit diesem Verfahren auf der organischen Halbleiterschicht aufbringen. Die Metalle müssen dazu in einer Form vorliegen, die sich im wässrigen Lösungsmittel suspendieren lässt, beispielsweise als Sol oder in Form einer Suspension von Nanopartikeln aus Metallen. Ebenso lassen sich bestimmte Kohlenstoffmodifikationen, beispielsweise Fullerene, als Suspension auf die organische Halbleiterschicht aufbringen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich nun also Schichten aus an sich beliebigen Schichtmaterialien auf organischen Halbleiterschichten aufbringen, sodass die Möglichkeiten, elektronische Bauelemente auf der Basis organischer Halbleiter darzustellen, wesentlich erweitert werden. So lassen sich insbesondere die Kontaktflächen zwischen organischer Halbleiterschicht und dem abgeschiedenen Schichtmaterial, über welche eine Injektion bzw. Extraktion von Ladungsträgern in die bzw. aus der organischen Halbleiterschicht erfolgt, wesentlich vergrößern, was die Herstellung leistungsfähigerer mikroelektronischer Bauelemente ermöglicht
Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Verwendung eines wässrigen Lösungsmittels, durch welches ein Eindringen von Verunreinigungen in die organische Halbleiterschicht und damit eine Zerstörung deren geordneter Strukturen wirksam vermieden werden kann.
Das wässrige Lösungsmittel kann neben Wasser noch andere Lösungsmittel umfassen, beispielsweise Alkohole. Es hat sich jedoch gezeigt, dass organische Lösungsmittel zu einem Verlust der Halbleitereigenschaften der organischen Schicht führen. Bereits Alkohole verschlechtern die Halbleitereigenschaften der organischen Halbleiterschicht deutlich. Der Anteil derartiger Lösungsmittel am wässrigen Lösungsmittel wird daher bevorzugt möglichst niedrig gehalten und sollte einen Anteil von 5 % nach Möglichkeit nicht überschreiten. Besonders bevorzugt wird reines Wasser als wässriges Lösungsmittel verwendet, da es einerseits stark polar ist, eine hohe Oberflächenspannung aufweist, und sich andererseits unter milden Bedingungen vollständig verdampfen lässt, beispielsweise unter vermindertem Druck. Das Wasser weist dabei bevorzugt einen im Wesentlichen neutralen pH auf (pH = 7), um beispielsweise eine Protonierung oder Deprotonierung des organischen Halbleiters zu vermeiden, was zu einer Änderung der Struktur der organischen Halbleiterschicht führen würde.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die aus dem Schichtmaterial hergestellte Schicht eine Struktur auf, beispielsweise die Struktur eines Kontakts oder allgemeiner gesagt, bildet die aus dem Schichtmaterial hergestellte Schicht erhabene Abschnitte auf der organischen Halbleiterschicht aus. Dazu wird die Lösung oder die Suspension des Schichtmaterials abschnittsweise auf die organische Halbleiterschicht aufgebracht. Nach Verdampfen des wässrigen Lösungsmittels, insbesondere Wasser, bleibt dann das Schichtmaterial als erhabener Abschnitt auf der Oberfläche der organischen Halbleiterschicht zurück.
In einer ersten Ausführungsform wird die Lösung oder die Suspension des Schichtmaterials durch eine Drucktechnik auf die organische Halbleiterschicht aufgebracht. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von mikroelektronischen Schaltkreisen in großen Stückzahlen, wobei geringere Anforderungen an die Auflösung der Strukturen gestellt werden. Diese Ausführungsform eignet sich also besonders für Anwendungen, die unter einem hohen Kostendruck stehen. Die für das Auftragen verwendete Drucktechnik unterliegt an sich keinen besonderen Einschränkungen. Insbesondere geeignet sind hochvolumige Drucktechniken, wie Flexo- oder Offsetdruck, welche eine kostengünstige Herstellung einfacher elektronischer Bauelemente mit hohen Stückzahlen erlauben.
Bei höherer Auflösung besteht die Gefahr, dass nach dem Auftrag der Lösung oder Suspension des Schichtmaterials Abschnitte zusammenlaufen und damit die Auflösung der Struktur verloren geht. Für die Herstellung von Strukturen mit hoher Auflösung geht man daher bevorzugt in der Weise vor, dass auf der organischen Halbleiterschicht eine Maske mit erhabenen Abschnitten und zwischen den erhabenen Abschnitten angeordneten Gräben aufgebracht wird und die Lösung oder die Suspension des Schichtmaterials in die Gräben eingefüllt wird.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also in einem ersten Schritt eine Negativmaske der zu erzeugenden Struktur hergestellt. In einem zweiten Schritt werden diese Negativstrukturen mit einer Lösung oder Suspension des Schichtmaterials, bevorzugt einer wässrigen Formulierung des Schichtmaterials aufgefüllt. Auch hierbei verhindert der hydrophobe Charakter der organischen Halbleiterschicht ein Eindringen der hydraphilen Formulierung. Überschüssige Formulierung kann durch Abrakeln von den erhabenen Bereichen der Negativmaske entfernt werden. Damit können im Fall eines elektrisch leitfähigen Schichtmaterials die mit der Formulierung beladenen Abschnitte voneinander isoliert werden. Anschließend wird zur Entfernung des wässrigen Lösungsmittels getrocknet.
Das Beladen der Maske mit der Lösung oder der Suspension der Schichtverbindung, insbesondere ein elektrisch leitfähiges Polymer, erfolgt mittels üblichen Techniken, wie Spin-Dip oder Spray-Coating. Diese Verfahren erlauben eine rasche und großflächige Auftragung der Polymerlösung bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen Homogenität. Zudem handelt es sich bei diesen Techniken um ausgereifte Verfahren. Entsprechende Anlagen stehen bereits zur Verfügung.
Die Maske kann beispielsweise durch eine Drucktechnik hergestellt werden, wobei ein geeignetes organisches Polymer als Schichtmaterial verwendet wird, das in einem wässrigen Lösungsmittel gelöst oder suspendiert ist. Das Lösungsmittel wird anschließend entfernt und die erhaltene Struktur ggf. ausgehärtet. Dann wird, wie oben beschrieben, eine Lösung oder Suspension eines weiteren Schichtmaterials, bevorzugt eines elektrisch leitfähigen Schichtmaterials, in die erhaltenen Gräben eingefüllt. Hier wird also das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für die Herstellung der Maske, wie auch für die Herstellung der leitfähigen Strukturen verwendet. Dies zeigt die universelle Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung von Strukturen auf organischen Halbleiterschichten.
Die Auflösung bei einem Druckverfahren beträgt ca. 50 μm und ist daher insbesondere für Anwendungen von Interesse, bei denen es auf die Herstellung hoher Stückzahlen bei begrenzter Integrationsdichte der erzeugten elektronischen Schaltkreise ankommt.
Um eine hohe Auflösung der Struktur zu erreichen, wird bevorzugt in der Weise vorgegangen, dass die Maske erzeugt wird, indem eine Lösung oder Suspension eines Polymers in einem wässrigen Lösungsmittel auf der Schicht aus dem organischen Halbleitermaterial abgeschieden wird, das wässrige Lösungsmittel verdampft wird, sodass ein Polymerfilm erhalten wird, das Polymer zumindest abschnittsweise in eine unlösliche Form überführt wird, und löslichen Abschnitte des Polymerfilms mit einem wässrigen Lösungsmittel abgelöst werden.
Bevorzugt wird auch bei dieser Ausführungsform mit Wasser als wässrigem Lösungsmittel gearbeitet. Um das Polymer in eine unlösliche Form zu überführen, wird dieses bevorzugt mit einem geeigneten Vernetzungsmittel vernetzt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Polymerfilm mit einer fotolithographischen Technik prozessiert, um lösliche und unlösliche Abschnitte zu erzeugen. Dies ermöglicht besonders hohe Auflösungen. Die dazu erforderlichen Belichtungstechniken sind beispielsweise aus der Prozessierung von Halbleiterchips auf Siliziumbasis bekannt. Allgemein wird dabei so vorgegangen, dass der Polymerfilm fotoaktiv ausgebildet ist, und die unlöslichen Abschnitte des Polymerfilms erhalten werden, indem der Polymerfilm abschnittsweise belichtet wird.
Im Allgemeinen werden dabei die belichteten Abschnitte des Polymerfilms in eine unlösliche Form überführt, da durch die Belichtung eine Vernetzung des Polymers bewirkt wird.
Die Herstellung einer Negativmaske umfasst bei dieser Ausführungsform des Verfahrens also die folgenden Schritte:

– Aufbringen einer Fotolacklösung auf das Halbleitersubstrat;
– Trocknen der aufgebrachten Fotolacklösung;
– Belichten des Fotolacks über eine strukturierte Maske, wobei belichtete und unbelichtete Bereiche des Fotolacks gebildet werden und die belichteten Bereiche des Fotolacks vernetzen;
– Entfernen der nicht belichteten Bereiche des Fotolacks unter Ausbildung der Negativmaske.

Der Fotolack wird auch hier bevorzugt als wässrige Lösung oder Suspension auf die organische Halbleiterschicht aufgebracht.
Es handelt sich bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens um ein einfaches Verfahren mit einem ausgereiften praxiserprobten Lithografieschritt hoher Auflösung, wodurch Strukturen unterhalb 10 μm zugänglich werden.
Für die Herstellung von Kontakten wird als Schichtmaterial eine elektrisch leitfähige organische Verbindung gewählt. Auf diese Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die einfache Herstellung von Topkontakten auf organischen Halbleiterschichten. Geeignete elektrisch leitfähige organische Verbindungen sind dem Fachmann bekannt und können auch von kommerziellen Anbietern bezogen werden. Eine beispielhafte Verbindung ist Baytron P^®, das von der Bayer AG, DE, bezogen werden kann.
Bevorzugt ist es, wenn die Trocknung der Lösung oder der Suspension der Schichtverbindung bei einer Temperatur unterhalb von 80°C durchgeführt wird. Bei einer höheren Temperatur besteht die Gefahr einer thermischen Veränderung der elektrisch leitfähigen organischen Verbindung und damit eines Verlusts der Halbleitereigenschaften. Besonders bevor zugt ist eine Trocknungstemperatur von 60°C. Diese Temperatur ist zum einen hoch genug um eine deutliche Reduzierung der Trocknungszeit zu erreichen, und zum anderen ausreichend niedrig, um eine thermische Zersetzung der sensiblen organischen Materialien weitgehend auszuschließen.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Trockenschritt unter vermindertem Druck erfolgt. Durch eine Druckverminderung lässt sich der Trocknungsprozess bei gleicher Temperatur deutlich beschleunigen und somit der Umsatz erhöhen, bzw. die Trocknungstemperatur bei gleicher Trocknungszeit deutlich absenken und die Gefahr einer thermischen Schädigung der organischen Halbleiter reduzieren, wodurch die Qualität verbessert und die Ausfallquote der erzeugten Bauteile reduziert wird.
Der verminderte Druck liegt dabei vorteilhaft in einem Bereich von 100 bis 500 mbar. Dieser Bereich ist zum einen hoch genug um auch von preiswerten und kommerziell leicht erhältlichen Vakuumgeräten erreicht zu werden, und zum anderen ausreichend niedrig, um eine deutliche Absenkung der benötigten Trocknungstemperatur bzw. Reduzierung der Trockenzeit zu erreichen.
Die organische Halbleiterschicht kann an sich aus einem beliebigen organischen Halbleitermaterial aufgebaut sein. Besonders bevorzugt ist die organische Halbleiterschicht aus einem Halbleiter aufgebaut, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus Pentazen, Tetrazen und α-Oligothiophen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für die Herstellung von Topelektroden von organischen Feldeffekttransistoren. Dabei wird auf einem Substrat eine Gateelektrode abgeschieden, die Gateelektrode mit einer Schicht eines Gatedielektrikums isoliert, auf der Schicht des Gate dielektrikums eine organischen Halbleiterschicht abgeschieden, und mit einer wässrigen Lösung oder Suspension eines elektrisch leitfähigen Schichtmaterials eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode auf der Schicht des organischen Halbeiters abgeschieden.
Besonders bevorzugt wird bei der Herstellung eines organischen Feldeffekttransistors in der Weise vorgegangen, dass auf der Schicht des organischen Halbleiters mit einer wässrigen Lösung oder Suspension eines Polymers eine Maske hergestellt wird, welche einer Drain- und einer Sourceelektrode entsprechende Ausnehmungen aufweist, in denen die Schicht des organischen Halbleiters freiliegt,
die Ausnehmungen der Maske mit einer wässrigen Lösung oder Suspension eines elektrisch leitfähigen Schichtmaterials aufgefüllt werden, und
das Wasser verdampft wird, so dass eine Source- und eine Drainelektrode erhalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei niederen Temperaturen durchgeführt werden. Es können daher flexible temperaturempfindliche Substrate verwendet werden. Als Substrat dienen vorzugsweise preiswerte, flexible Polymerfolien auf der Basis von Polyethylennaphthalat, Polyethylenterephthalat, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Epoxidharze, Polyimide, Polybenzoxazole, Polyether bzw. deren elektrisch leitfähig beschichtete Varianten, sowie flexible Metallfolien, Glas, Quarz, oder elektrisch leitfähig beschichtete Gläser.
Als Gatedielektrikum können gängige Materialien verwendet werden, wie Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid oder auch organische polymere, wie Polyacrylate, Polyterphthalte, Polyethylen oder Polystyrol und Polyvinylphenol.
Das erfindungsgemäße Verfahren, das hierbei bevorzugt als Druckprozess ausgeführt wird, kann auch zur Definition einer Gatelage dienen, wodurch die Stückkosten für zwei Lagen je Bauelement reduziert werden, da es sich um den gleichen Prozessschritt handelt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine einfache, extrem kostengünstige Methode zum strukturierten Aufbringen von vorzugsweise elektrisch leitfähigem Polymer direkt auf organische Halbleiterschichten bereitgestellt. Dadurch lassen sich organische Feldeffekttransistoren mit Top-Kontakt-Architektur in hoher Auflösung realisieren, die bisher nicht zugänglich waren. Die Top-Kontakt-Architektur erlaubt die Fertigung von integrierten Schaltungen mit einer höheren Leistungsfähigkeit, wie sie beispielsweise für die Verwendung bei RF-ID-Anwendungen gefordert werden.
Die Vorteile des Verfahrens liegen im Wesentlichen in den folgenden Punkten.
Es ist das erste Verfahren zur Herstellung von Transistoren sehr kleiner Strukturbreite unter Verwendung einer Top-Kontakt-Architektur mit vorzugsweise niedermolekularen Halbleitern, wie Pentazen, Tetrazen und Oligothiophenen.
Es handelt sich um ein einfaches Verfahren mit einem ausgereiften praxiserprobten Lithografieschritt hoher Auflösung, wodurch Strukturen unterhalb 10 μm zugänglich werden.
Das Verfahren ist auf Hochvolumenprozesse übertragbar, beispielsweise auf ein Druckverfahren, so dass in diesem Fall kein Lithografieschritt mehr notwendig ist. Die Auflösung bei einem Druckverfahren beträgt ca. 50 μm und ist daher insbesondere für Anwendungen von Interesse, bei denen es auf die Herstellung hoher Stückzahlen bei begrenzter Integrationsdichte der erzeugten elektronischen Schaltkreise ankommt.
Alle verwendeten Verbindungen und Formulierungen sind kommerziell erhältlich bzw. einfach herzustellen. Dadurch fallen nur niedrige Vorbereitungs- und Präparationskosten an.
Es handelt sich bei dem Verfahren um einen Niedertemperaturprozess, der daher für flexible temperaturempfindliche Substrate geeignet ist.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin begründet, dass die Erzeugung der Kontaktstrukturen auch ohne Anwendung traditioneller kostenintensiver und apparatetechnisch aufwändiger fotolithografischer Prozesse erfolgen kann.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren sowie anhand von Beispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:
1 eine schematische Darstellung einzelner Arbeitsschritte, die bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines organischen Feldeffekttransistors mit Top-Kontakt-Architektur durchlaufen werden;
2 eine schematische Darstellung eines organischen Feldeffekttransistors,
mit Bottom-Kontakt-Architektur, in 2A gezeigt,
mit Top-Kontakt-Architektur, in 2B gezeigt;
3 eine Grafik, in welcher die Abhängigkeit der Filmdicke von der Rotationsgeschwindigkeit beim Spin-Coating dargestellt ist;
4 eine Grafik, in welcher elektrische Charakteristika eines organischen Feldeffekttransistors mit Top- Kontakt-Architektur auf Pentazen-Basis wiedergegeben sind.
1 zeigt eine schematische Darstellung einzelner Schritte, die bei der Herstellung eines organischen Feldeffekttransistors mit Top-Kontakt-Architektur bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durchlaufen werden. Gezeigt ist jeweils eine seitliche Ansicht auf einen Schnitt durch den Schichtaufbau. Zunächst wird auf einem Substrat 4, beispielsweise eine Polymerfolie, Gateelektrode 3 definiert. Die Gateelektrode 3 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen und durch eine Drucktechnik auf das Substrat 4 aufgebracht werden. Die Gateelektrode 3 wird anschließend mit einer Schicht aus einem Dielektrikum 2 abgedeckt und damit isoliert. Als Dielektrikum kann ein geeignetes organisches Polymer verwendet werden. Auf dem Dielektrikum 2 wird schließlich eine organische Halbleiterschicht 1 abgeschieden. Die Halbleiterschicht kann beispielsweise aus Pentazen bestehen, das durch Sublimation abgeschieden wird. Man erhält den in 1A dargestellten Aufbau.
Im nachfolgenden, in 1B gezeigten Schritt, wird die organische Halbleiterschicht 1 mit einem Fotolack 5 gleichmäßig beschichtet. Der Fotolack wird dabei als wässrige Lösung oder Suspension eingesetzt. Diese Lösung oder Suspension kann mit üblichen Verfahren als dünne Schicht aufgebracht werden, beispielsweise durch Aufschleudern oder Aufsprühen. Anschließend wird der in 1B dargestellte Aufbau kurz erwärmt, beispielsweise auf eine Temperatur von 60 °C, um das Wasser zu verdampfen und einen gleichmäßigen Film des Fotolacks zu erhalten.
Der Fotolack 5 wird nun, wie in 1C gezeigt, mittels einer strukturierten Maske 6 belichtet, so dass belichtete Fotolackbereiche 7 und unbelichtete Fotolackbereiche 8 erhalten werden, deren Anordnung einem Negativbild der zu er zeugenden Struktur entspricht. Die belichteten Fotolackbereiche 8 werden durch die Belichtung fotochemisch vernetzt und dadurch in einer Entwicklerlösung unlöslich.
Nach dem Entfernen der unbelichteten Fotolackbereiche 8 durch Auswaschen mit einer Entwicklerlösung, bleiben, wie in 1D gezeigt, lediglich die belichteten Fotolackbereiche 7 auf der organischen Halbleiterschicht erhalten. Zwischen den Fotolackbereichen 7 sind Gräben ausgebildet, in denen die organische Halbleiterschicht 1 jeweils freiliegt. Man erhält also eine Negativmaske der darzustellenden Struktur.
Ruf die Negativmaske wird im nächsten Arbeitsschritt eine Lösung oder Suspension 9 gegeben, welche ein leitfähiges Polymer als Schichtverbindung enthält. Dazu kann die Lösung bzw. Suspension 9 beispielsweise aufgesprüht werden. Wie in 1E gezeigt, kann die Lösung bzw. Suspension 9 im Überschuss eingesetzt werden, sodass auch die Fotolackbereiche 7 auf ihrer Oberseite bedeckt sind.
Die überschüssigen Anteile 10 der Polymerlösung werden anschließend, wie in 1F gezeigt, mit Hilfe einer Rakelvorrichtung 20 entfernt, so dass nur die Anteile 11 der Polymerlösung zwischen den belichteten Photolackbereichen 7 verbleiben, welche später die leitenden Strukturen ausbilden.
Abschließend wird das Wasser aus den in den Gräben der Negativmaske verbliebenen Anteilen 11 der Polymerlösung in einem Trocknungsschritt entfernt, wobei, wie in 1G gezeigt, die endgültige elektrisch leitende Struktur 12 erhalten wird, welche den Drain- bzw. den Sourcekontakt des Transistors bildet.
2 zeigt in einer schematischen Gegenüberstellung Aufbau und Funktionsweise verschiedener organischer Feldeffekttransistoren.
Bei der in 2A gezeigten Bottom-Kontakt-Architektur befinden sich Sourcekontakt 15 und Drainkontakt 14 unterhalb der organischen Halbleiterschicht 13. Auf einer Gateelektrode 19 ist eine Schicht eines Dielektrikums 18 angeordnet, durch welches die Gateelektrode elektrisch isoliert wird. Auf der Schicht des Dielektrikums 18 sind voneinander elektrisch isolierte Source- und Drainkontakte 15, 14 angeordnet. Source- und Drainkontakte 15, 14 sowie die zwischen Source- und Drainkontakt 15, 14 freiliegenden Bereiche des Dielektrikums 18 sind von einer Schicht aus einem organischem Halbleiter 13 bedeckt. Unter dem Einfluss des Feldes der Gateelektrode 19 bildet sich in der organischen Halbleiterschicht zwischen Source- und Drainkontakt 15, 14 ein Leitungskanal 16 aus, durch welchen bei Anlegen einer Spannung zwischen den Source- und Drainkontakten 15, 14 Ladungsträger 17 fließen können. Die Kontaktfläche zwischen Source- bzw. Drainkontakt 15, 14 und der organischen Halbleiterschicht 13, durch welche Ladungsträger vom Sourcekontakt 15 in den Leitungskanal 16 injiziert bzw. vom Leitungskanal 16 in den Drainkontakt 14 extrahiert werden können, ist dabei nur gering ausgebildet, weshalb nur vergleichsweise kleine Ströme durch den Leitungskanal 16 fließen können.
Demgegenüber sind, wie in 2B gezeigt, bei der Top-Kontakt-Architekur Source- und Drainkontakte 15, 14 auf der organischen Halbleiterschicht 13 angeordnet. Auf der Gateelektrode 19 ist zunächst wieder eine Schicht aus einem Dielektrikum 18 angeordnet, durch welches die Gateelektrode 19 elektrisch isoliert wird. Auf der Schicht des Dielektrikums 18 ist nun jedoch direkt die organische Halbleiterschicht 13 angeordnet. Auf der organischen Halbleiterschicht 13 sind schließlich, elektrisch voneinander isoliert, Source- und Drainkontakt 15, 14 angeordnet. Durch das Feld der Gateelektrode 19 werden nun wesentlich größere Bereiche der organischen Halbleiterschicht 13 erfasst, sodass sich zwischen den Source- und Drainkontakten 15, 14 ein sehr breiter Leitungskanal 16 innerhalb der organischen Halbleiterschicht 13 ausbildet. Insbesondere kann sich eine große Kontaktfläche zwischen Source-/Drainkontakten 15, 16 und der organischen Halbleiterschicht 13 ausbilden, durch welche Ladungsträger 17 in den Leitungskanal 16 ein- bzw. aus diesem austreten können. Diese Durchtrittsfläche ist im Vergleich zur Bottom-Kontakt-Architektur, siehe 2A, wesentlich erhöht. Dadurch passieren eine größere Anzahl von Ladungsträgern 17 den Leitungskanal, d.h. es fließt ein größerer Strom.
Die Leistungsfähigkeit eines organischen Feldeffekttransistors mit einer Top-Kontakt-Architektur wird dadurch im Vergleich zu einem auf einer Bottom-Kontakt-Architektur basierenden organischem Feldeffekttransitor deutlich verbessert, da durch die erhöhte Anzahl der pro Zeiteinheit transportierten Ladungsträger, die Ansprechzeiten reduziert und die möglichen Taktraten, welche unmittelbar die Leistungsfähigkeit des elektronischen Schaltkreises bestimmen, ansteigen.
Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der folgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Herstellung einer wässrigen fotoaktiven Polymerlösung
Zunächst werden 5 g Polyvinylalkohol PVA (Aldrich) in 95 g entionisiertem Wasser durch 24-stündiges Schütteln auf einer Rüttelapparatur gelöst. Anschließend wird 1 g Ammoniumdichromat zugegeben, weitere 2 Stunden geschüttelt und die Lösung durch einen Zellulosefilter (0,4 μm) druckfiltriert.
Beispiel 2
Fotolithografisches Herstellen der Negativstrukturen der Source-/Drainkontakte
Auf eine Halbleiterschicht, welche aus Pentazen, Tetrazen oder Oligothiophen besteht und auf ein Substrat aufgebaut aus Trägersubstrat, Gateelektrode und Gatedielektrikum, mit einer Schichtdicke von 20 – 100 nm aufgedampft wurde, werden 2 ml einer gemäß Beispiel 1 angefertigten PVA-Lösung mit einer Pipette aufgebracht und auf einem Spincoater bei einer Drehzahl zwischen 1000 und 5000 Umdrehungen pro Minute für eine Dauer von 30 s ausgeschleudert. Anschließend wird die Lösung für 2 bis 5 Minuten an Luft getrocknet.
In 3 ist die Abhängigkeit der Filmdicke des durch Spin-Coating aufgebrachten Films in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit gezeigt. Hierzu wurden drei Messungen bei 1500, 3000 und 5000 Umdrehungen pro Minute durchgeführt und die erhaltenen Messpunkte durch eine Regressionskurve miteinander verbunden. Dabei ist deutlich die starke Abnahme der Filmdicke mit steigender Rotationsgeschwindigkeit zu erkennen. Die Verdünnung ist eine Folge der mit steigender Rotationsgeschwindigkeit zunehmenden Zentrifugalkraft, der nur die weitgehend konstante Adhäsionskraft entgegenwirkt.
Im nächsten Schritt wird das so präparierte Substrat in einen Belichter eingespannt und mit einer Hellfeld-Hartmaske, auf welche die entsprechenden Strukturen der Source/Drain-Lage abgebildet sind, justiert, und in Abhängigkeit der Schichtdicke der PVA-Schicht zwischen 15 und 45 s mit einer Dosis von 7 mW/cm² belichtet. Nach dem Belichten wird die Probe mit entionisiertem Wasser entwickelt und gründlich gewaschen. Abschließend erfolgt die Trocknung mit Hilfe einer Trockenschleuder.
Beispiel 3
Herstellen der Negativstrukturen der Source-Drainkontakte durch Drucken
Auf einer gemäß Beispiel 2 gefertigten Halbleiterschicht wird mit Hilfe eines computergesteuerten Mikrodispensers eine nach Beispiel 1 angefertigte PVR-Lösung deponiert. Anschließend wird die Lösung für ca. 5 Minuten getrocknet und mit einer UV-Lampe für 40 s flutbelichtet.
Beispiel 4
Herstellen der Source-/Drainkontakte aus organischen leitfähigen Polymeren mittels Spincoating
Auf eine gemäß Beispiel 2 hergestellte Probe, werden 2 ml einer wässrigen Formulierung eines organischen leitfähigen Polymers (z.B. Baytron P^®) aufgebracht und auf einem Spincoater bei einer Drehzahl zwischen 1000 und 3000 Umdrehungen pro Minute, für eine Dauer von 30 s ausgeschleudert. Die Probe wird mittels einem Silikonrakel von überstehender Polymerlösung befreit. Anschließend wird die Probe für 20 Minuten in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 50°C und einem Druck von 100 – 400 mbar getrocknet.
Beispiel 5
Herstellen der Source-/Drainkontakte aus organischen leitfähigen Polymeren mittels Spincoating
Auf eine gemäß Beispiel 2 hergestellte Probe, werden 2 ml einer wässrigen Formulierung eines organischen leitfähigen Polymers (z.B. Baytron P^®) aufgebracht und auf einem Spincoater bei einer Drehzahl zwischen 1000 und 3000 Umdrehungen pro Minute für eine Dauer von 30 s ausgeschleudert. Die Pro be wird mittels einem Silikonrakel von überstehender Polymerlösung befreit. Anschließend wird die Probe für eine Dauer von 20 Minuten in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 50°C und einem Druck von 100 – 400 mbar getrocknet.
Beispiel 6
Herstellen der Source-/Drainkontakte aus organischen leitfähigen Polymeren durch Drucken
Auf eine gemäß Beispiel 3 hergestellte Probe, wird mit Hilfe eines computergesteuerten Mikrodispensers eine Baytron P-Lösung deponiert. Die Deposition erfolgt in die Zwischenräume der Negativstrukturen, wobei die Negativstrukturen ein Zusammenlaufen der Baytron-Tropfen verhindern und somit scharfe Strukturen erhalten werden. Ein Abrakeln der Probe ist in diesem Fall nicht notwendig, da über den computergesteuerten Mikrodispenser ein definiertes Volumen deponiert werden kann. Anschließend wird die Probe für die Dauer von 20 Minuten in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 50°C und einem Druck von 100 – 400 mbar getrocknet.
Beispiel 7
Elektrische Kenndaten eines organischen Feldeffekttransistors mit Top-Kontakt-Architektur
4 zeigt die typischen elektrischen Charakteristika eines organischen Feldeffekttransistors mit Top-Kontakt-Architektur auf Pentazen-Basis. Bei den durchgeführten Messungen betrug die Ladungsträgerbeweglichkeit 2.3 cm²/Vs, das Ein/Aus-Verhältnis 10⁵ und die Schwellspannung –3 V.
Dabei zeigt 4A die Ausgangskennlinienschar eines organischen Feldeffekttransistors mit Top-Kontakt-Architektur. Aufgetragen sind 4 Kennlinien, d.h. die Abhängigkeit der Stromstärke am Drain-Kontakt (Drain-Strom, in μA) gegen die angelegte Spannung zwischen Drain- und Sourcekontakt (Drain-Source-Spannung, in V) von der Drain-Source-Spannung. Scharparameter ist die zwischen Gate- und Sourceelektrode angelegte Spannung (Gate-Source-Spannung) mit Werten von –5 V, –10 V, –15 V und –20 V.
Es ist eine deutliche Zunahme der Drain-Stromstärke mit steigender Drain-Source-Spannung zu erkennen. Diese Abhängigkeit wächst mit steigender Gate-Source-Spannung. Triebkraft für den Ladungsträgertransport ist die Potentialdifferenz, also die Drain-Source-Spannung. Mit steigender Triebkraft, also mit steigender Drain-Source-Spannung nimmt erwartungsgemäß die Drain-Stromstärke zu. Demgegenüber hängt die Anzahl der für den Stromfluss zur Verfügung stehenden Ladungsträger von der anliegenden Gate-Source-Spannung ab. Je höher die Gate-Source-Spannung, desto weniger Ladungsträger stehen zur Verfügung und umgekehrt. Vor diesem Hintergrund erklärt sich die deutlicher werdende Abhängigkeit zwischen Drain-Stromstärke und Drain-Source-Spannung mit ansteigender Gate-Source-Spannung.
In 4A ist die Abhängigkeit des Drain-Stromes von der Gate-Source-Spannung bei einer Drain-Source-Spannung von –20 V gezeigt. Deutlich ist die Abnahme des Drain-Stromes bei steigender Gate-Source Spannung zu erkennen. Trägt man die Wurzel des Drain-Strom-Wertes gegen die Gate-Source-Spannung auf, so erhält man insbesondere bei sehr niedrigen Gate-Source-Spannungswerten die von der Theorie geforderte lineare Abhängigkeit.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Schichten aus einem Schichtmaterial auf organischen Halbleiterschichten, mit den Schritten: Bereitstellen einer organischen Halbleiterschicht, Aufbringen einer Lösung oder einer Suspension eines Schichtmaterials in einem wässrigen Lösungsmittel auf die organische Halbleiterschicht, Entfernen des wässrigen Lösungsmittels, sodass auf der organischen Halbleiterschicht eine Schicht aus dem Schichtmaterial erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wässrige Lösungsmittel der Lösung oder der Suspension Wasser ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die wässrige Lösung oder Suspension des Schichtmaterials einen im Wesentlichen neutralen pH aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lösung oder die Suspension des Schichtmaterials abschnittsweise auf die organische Halbleiterschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lösung oder die Suspension des Schichtmaterials durch eine Drucktechnik auf die organische Halbleiterschicht aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der organischen Halbleiterschicht eine Maske mit erhabenen Abschnitten und zwischen den erhabenen Abschnitten angeordneten Gräben aufgebracht wird und die Lösung oder die Suspension des Schichtmaterials in die Gräben eingefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Maske erzeugt wird, indem eine Lösung oder Suspension eines Polymers in dem wässrigen Lösungsmittel auf der Schicht aus dem organischen Halbleitermaterial abgeschieden wird, das wässrige Lösungsmittel verdampft wird, sodass ein Polymerfilm erhalten wird, das Polymer zumindest abschnittsweise in eine unlösliche Form überführt wird, und löslichen Abschnitte des Polymerfilms mit einem wässrigen Lösungsmittel abgelöst werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Polymerfilm fotoaktiv ausgebildet ist, und die unlöslichen Abschnitte des Polymerfilms erhalten werden, indem der Polymerfilm abschnittsweise belichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schichtmaterial eine elektrisch leitfähige organische Verbindung ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wasser bei einer Temperatur von weniger als 80 °C abgedampft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wasser bei vermindertem Druck abgedampft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die organische Halbleiterschicht aus einem Halbleiter aufgebaut ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die gebildet ist aus Pentazen, Tetrazen und α-Oligothiophen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf einem Substrat ein Gateelektrode abgeschieden wird, die Gateelektrode mit einer Schicht eines Gatedielektrikums isoliert wird, auf der Schicht des Gatedielektrikums eine organischen Halbleiterschicht abgeschieden wird, und mit einer wässrigen Lösung oder Suspension eines elektrisch leitfähigen Schichtmaterials eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode auf der Schicht des organischen Halbleiters abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei auf der Schicht des organischen Halbleiters mit einer wässrigen Lösung oder Suspension eines Polymers eine Maske hergestellt wird, welche einer Drain- und einer Sourceelektrode entsprechende Ausnehmungen aufweist, in denen die Schicht des organischen Halbleiters freiliegt, die Ausnehmungen der Maske mit einer wässrigen Lösung oder Suspension eines elektrisch leitfähigen Schichtmaterials aufgefüllt werden, und das Wasser verdampft wird, so dass eine Source- und eine Drainelektrode erhalten wird.