WO2004066349A2 - Funktionsschicht eines organischen feldeffekt transistors mit ausgleich von druckbedingten defekten - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a functional layer of an organic field effect transistor (OFET), an electrode and / or a conductor track and a regulation for printing the same.
- OFET organic field effect transistor
- Methods for printing organic functional layers are known, for example, from DE 100 33 112.2, in which soluble organic materials, in particular also soluble polymers, are printed as OFETs or as integrated circuits.
- Roll-to-roll processes which can be combined with embossing technology, are used in particular as printing techniques.
- the known printing techniques do not always lead to the specified patterns, designs or layouts because, for various reasons, the transmission does not always correspond 100% to the specified layout for a variety of reasons, but rather can only be passed on with a certain degree of blurring.
- the object of the present invention is therefore to create patterns or design rules for printing organic circuits which take into account the errors which are unavoidable due to printing in realitas and include them.
- the invention therefore relates to a functional layer, a conductor track, an electrode and / or a plated-through hole of an OFET, which can be produced using printing technology and whose corners are rounded and / or whose wide structures have been placed at a sufficiently large distance from one another and / or their conductor tracks are cross-connected so that a defect in the conductor track is compensated for by the cross-connection.
- a support interconnect in the event of a risk of interruption is referred to as a cross connection, which may prove necessary as follows:
- the conductor tracks usually have a width of up to 300 ⁇ m, but mostly less.
- the width of the conductor track is increased. In some places within a circuit, however, this is not possible due to lack of space or is not desirable for performance reasons. It is therefore important that a cross-connection is created that leaves the width of the conductor track narrow and still compensates for defects and imperfections.
- the invention is explained in more detail below with reference to 7 figures.
- Figure 1 The design of the gate electrode (2) shown here for a field effect transistor is a design optimized according to classic optimization methods from semiconductor technology.
- the gate electrode is adapted so that it is only in the active zone of the OFET. Any overlap with the inactive zone would cause parasitic capacitances that would negatively affect the switching frequency.
- the electrical connection 1 is indicated by an arrow.
- FIG. Part 4 of the electrode is thereby electrically insulated. This would result in a dramatic drop in the performance of the transistor. It is not possible to widen the electrode, as this would increase the parasitic effects again.
- FIG. 3 shows how the same defect can be avoided by means of the introduced support conductor track or cross-connection 5.
- Figures 4 and 5 show a design for geometrically compensating series resistances:
- Patterns with edges, as they occur on cuboids, are unsuitable for printing technology. These edges are germs for defects and they promote the bleeding of the patterns during printing.
- FIG. 7 shows the improved shape with rounded corners.
- Another aspect for printing is maintaining a distance from wide feed lines.
- the invention takes into account for the first time in the drafting of the layouts, designs and / or patterns for integrated circuits or OFETs the printing difficulties and the special features of organic electronics.
- Electrodes are preferably placed along a preferred direction of the printing process, which usually guarantees the best resolution. In particular, they can be arranged parallel to the path direction.
- the web direction is the direction in which the continuous belt runs the web of the continuous belt.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Funktionsschicht eines organischen Feldeffekt Transistors (OFET), eine Elektrode und/oder eine Leiterbahn sowie eine Vorschrift zum Drucken dazu. Dabei werden die drucktechnischen Probleme, die sich beim Drucken organischer Elektronik ergeben, berücksichtigt.
Description
Beschreibung
Funktionsschicht eines organischen Feldeffekt Transistors, Elektrode und/oder Leiterbahn
Die Erfindung betrifft eine Funktionsschicht eines organischen Feldeffekt Transistors (OFET) , eine Elektrode und/oder eine Leiterbahn sowie eine Vorschrift zum Drucken dazu.
Bekannt sind beispielsweise aus der DE 100 33 112.2 Verfahren zum Drucken von organischen Funktionsschichten, bei denen lösliche organische Materialien, insbesondere auch lösliche Polymere, als OFETs oder als integrierte Schaltungen gedruckt werden.
Als Drucktechniken werden insbesondere Rolle-zu-Rolle Verfahren eingesetzt, die mit Prägetechnik kombiniert werden können.
Die bekannten Drucktechniken führen jedoch nicht immer zu den vorgegebenen Mustern, Designs oder Layouts, weil drucktechnisch die Übertragung aus den verschiedensten Gründen nicht immer 100% dem vorgegebenen Layout entspricht, sondern vielmehr nur mit einer gewissen Unscharfe weitergegeben werden kann.
Bislang wurde diesem Umstand, obwohl er bekannt ist, nie Rechnung getragen, das heißt die Designregeln, die bislang zum Drucken organischer Schaltungen aufgestellt wurden, gehen von dem hypothetischen Fall einer 1:1 Übertragung des Musters auf das Substrat aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, Muster o- der Designregeln für das Drucken organischer Schaltungen zu schaffen, die die durch das Drucken in realitas unvermeidbaren Fehler berücksichtigt und mit einbezieht.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Funktionsschicht, eine Leiterbahn, eine Elektrode und/oder eine Durchkontaktie- rung eines OFET, die drucktechnisch herstellbar ist und deren Ecken abgerundet sind und/oder deren breite Strukturen in hinreichend großem Abstand voneinander platziert wurden und/oder deren Leiterbahnen querverbunden sind, so dass eine Defektstelle in der Leiterbahn durch die Querverbindung ausgeglichen wird.
Als Querverbindung wird eine Unterstützungsleiterbahn bei Unterbrechungsgefahr bezeichnet, die sich wie folgt als nötig erweisen kann:
Bei der Herstellung von Elektroden oder Leiterbahnen mittels Drucktechnik werden diese nicht wie im Layout und der Druckplatte vordefiniert wiedergegeben. Die Breite der Leiterbahnen unterliegt einer gewissen statistischen Schwankung und es können vereinzelt Löcher in die Leiterbahn mit eingebaut sein. Dies führt zu einer Schwankung des Widerstandes im Ver- lauf der Leiterbahn. In extremen Fällen kann dies sogar zu einer Unterbrechung der Leiterbahn führen. Dieser Effekt kann für Leiterbahnen bestehend aus Gold, Polyanilin, Pedot, Drucktinten, welche mit einem leitfähigem Material gefüllt worden sind, oder Graphit/Carbon Black auftreten. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese Leiterbahnen mittels einer
Drucktechnik, über ein direktes additives Verfahren oder über ein indirektes subtraktives Verfahren hergestellt wurden. Die Leiterbahnen weisen normalerweise eine Breite von bis zu 300μm, aber meistens weniger auf.
Um die Defektstellen auszugleichen wird die Breite der Leiterbahn vergrößert. An manchen Stellen innerhalb einer Schaltung ist dies jedoch aus Platzmangel nicht möglich oder aus Performancegründen auch nicht erwünscht. Deshalb ist es wich- tig, dass eine Querverbindung geschaffen wird, die die Breite der Leiterbahn unverändert schmal lässt und doch Defekte und Fehlstellen ausgleicht.
Im folgenden wird die Erfindung noch anhand von 7 Figuren näher erläutert.
Figur 1: Bei dem Design der hier gezeigten Gateelektrode (2) für einen Feldeffekt Transistor handelt es sich um ein, nach klassischen Optimierungsmethoden aus der Halbleitertechnologie optimiertes Design. Die Gateelektrode ist dabei so ange- passt, dass sie sich nur in der aktiven Zone des OFETs befin- det . Jeder Überlapp mit der nicht-aktiven Zone würde parasitäre Kapazitäten verursachen, die sich negativ auf die Schaltfrequenz auswirken. Der elektrische Anschluss 1 wird durch einen Pfeil indiziert.
In Figur 2 ist eine Unterbrechung 3 der Leiterbahn eingezeichnet. Dadurch wird der eine Teil 4 der Elektrode elektrisch isoliert. Dies hätte einen dramatischen Einbruch der Leistungsfähigkeit des Transistors zur Folge. Eine Verbreiterung der Elektrode ist nicht möglich, da dadurch die parasi- tären Effekte wieder zunehmen würden.
In Figur 3 ist gezeigt, wie derselbe Defekt durch die eingeführte Unterstützungsleiterbahn oder Querverbindung 5 umgangen werden kann. Je höher die Gefahr einer Unterbrechung ist, desto mehr Unterstützungsleiterbahnen 5 werden eingebaut. Der Grossteil der freien Fläche muss dabei nach Möglichkeit noch frei bleiben, da ansonsten der Geschwindigkeitsgewinn des Bauteiles nicht mehr ausreichend ist.
Figuren 4 und 5 zeigen ein Design zum geometrischen Ausgleich von Serienwiederständen:
In der herkömmlichen Halbleitertechnologie können auf grund der hohen Leitfähigkeiten der Leiterbahnmaterialien geringe Unterschiede in den Zuleitungslängen ignoriert werden. In der Polymerelektronik ist dies durch die niedrigen Leitfähigkeiten der verwendeten Materialien nicht mehr möglich. Deswegen
müssen unterschiedliche Zuleitungslängen durch eine entsprechend größere Breite ausgeglichen werden, wenn eine identische Signalfortbreitung in beiden Zuleitungen notwendig ist.
In Figur 4 sind zwei Leiterbahnen 6,7 unterschiedlicher Länge gezeigt. Die spezifische Leitfähigkeit und die Dicke der beiden Leiterbahnen soll identisch sein. Aufgrund der doppelten Länge von Leiterbahn 7 wäre ihr Serienwiederstand doppelt so hoch. In Figur 5 ist die Breite von Leiterbahn 2 verdoppelt. Ebenso gut könnte natürlich auch die Breite der Leiterbahn 6 halbiert und/oder beide Breiten beider Leiterbahnen verändert worden sein, um einen ausgeglichenen Serienwiderstand zu erreichen.
Für die Drucktechnik sind Muster mit Kanten, wie sie an Quadern auftreten, ungeeignet. Diese Kanten sind Keimstellen für Defekte und sie fördern das Verlaufen der Muster beim Drucken.
In Figur 6 sind einige ungeeignete Formen gezeigt. In Figur 7 ist die verbesserte Form mit abgerundeten Ecken dargestellt.
Ein weiterer Aspekt für das Drucken ist die Wahrung eines Ab- stands zu breiten Zuleitungen.
Extrem breite Strukturen (>300μm) können leicht Defekte in einem Umkreis von ungefähr 100-500μm verursachen. Dabei handelt es sich üblicherweise um Spritzer des Druckmediums. Diese können an ungeeigneten Stellen die Funktionalität des ge- samten Bauteiles vernichten. Es ist aus diesem Grunde notwendig, sie in einem hinreichend hohen Abstand zu den aktiven Zonen bzw kritischen Leitungen zu platzieren. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, sie zu verjüngen, um so die effektive Defektfläche zu verringern, oder Defekte ganz zu ver- hindern. Dies kann aber nur dann geschehen, wenn dies der Serienwiederstand der Leiterbahn zulässt.
Die Erfindung kann insbesondere auch bei der Platzierung von
Vias und bei der Verwendung breiter Elektroden (gleicher
Orientierung) für niedrige Kanallängen in Transistoren einge- setzt werden.
Die Erfindung berücksichtigt erstmals im Entwurf der Layouts, Designs und/oder Muster für integrierte Schaltungen oder OFETs die drucktechnischen Schwierigkeiten und die Besonder- heiten der organischen Elektronik.
Elektroden werden vorzugsweise entlang einer Vorzugsrichtung des Druckverfahrens platziert, was in der Regel die beste Auflösung garantiert. Insbesondere können Sie parallel zu der Bahnrichtung angeordnet sein. Unter Bahnrichtung versteht man die Richtung, in der das durchgehende Band verläuft also die Bahn des durchlaufenden Bandes.
Claims
1. Funktionsschicht eines OFET wie eine Leiterbahn, eine E- lektrode und/oder eine Durchkontaktierung, die drucktech- nisch herstellbar ist und in deren Design zumindest eine der Ecken abgerundet ist und/oder zumindest eine breite Struktur in hinreichend großem Abstand von einer aktiven Zone und/oder einer kritischen Leitung platziert wurde und/oder deren Leiterbahn oder Elektrode durch zumindest eine Unterstützungsleiterbahn querverbunden ist, so dass eine Defektstelle in der Leiterbahn durch die Querverbindung ausgeglichen wird.
2. Funktionsschicht nach Anspruch 1, die eine strukturierte Elektrodenschicht wie die Gate Elektrode ist, wobei ein mäanderförmiges Design realisiert wurde, das über zumindest eine Unterstützungsleiterbahn querverbunden ist.
3. Funktionsschicht nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wo- bei zumindest eine Elektrode entlang der Vorzugsrichtung des Druckverfahrens angeordnet ist, beispielsweise parallel zur Bahnrichtung.
4. Funktionsschicht nach einem der vorstehenden Ansprüche, die strukturiert und leitfähig ist, wobei der durch die
Längendifferenz zweier Leiterbahnen entstandene Unterschied des Serienwiderstandes durch die Veränderung der Breite zumindest einer Leiterbahn ausgeglichen ist.
5. Verwendung obiger Ansprüche zum Aufbau organischer Bauteile wie organische Transistoren und Schaltungen hieraus, organische Dioden, organisch basierte Kondensatoren, organische Photovoltaik-Zellen, organische Sensoren und Aktoren, sowie Kombinationen hieraus.
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