WO2016016553A1 - Transistor à effet de champ organique et son procédé de fabrication - Google Patents

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conductive
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insulating
semiconductor
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Mohammed Benwadih
Abdelkader Aliane
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Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/481—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate conductors
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K10/40—Organic transistors
    • H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
    • H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
    • H10K10/464—Lateral top-gate IGFETs comprising only a single gate

Definitions

  • the present application relates to an electronic device and its method of manufacture.
  • Some electronic components of an electronic device include a semiconductor portion of a semiconductor organic material in contact with an insulating portion.
  • An example of such an electronic component corresponds to an organic field effect transistor in which the insulating portion corresponds to the gate insulator and wherein the channel is formed in the semiconductor portion.
  • Another example of an electronic component corresponds to a metal-insulator-semiconductor capacitance.
  • the production of a portion of a semiconductor organic material generally employs wet processes, in particular sol-gel processes.
  • a disadvantage of wet manufacturing processes is that the interface between the insulating portion and the semiconductor portion may include a large number of defects.
  • the presence of defects at the interface between the semiconductor portion and the insulating portion can disrupt the func ⁇ tion of the electronic component.
  • certain properties of the electronic component in particular the mobility of the charge carriers, may depend on the state of the interface between the semiconductor portion and the insulating portion.
  • the presence of defects at the interface between the semiconductor portion and the insulating portion may cause hysteresis phenomena during operation of the transistor.
  • An object of an embodiment is to overcome all or part of the disadvantages of electronic devices comprising a semiconductor portion of a semiconductor organic material in contact with an insulating portion and their manufacturing methods described above.
  • Another object of an embodiment is that the operation of the electronic device is not or only slightly disturbed by the presence of defects at the interface between the semiconductor portion and the insulating portion.
  • Another object of an embodiment is that the semiconductor portion is performed by methods of manu ⁇ cation wet.
  • one embodiment provides an electronic device comprising at least one electronic component comprising a semiconductor portion in a semi ⁇ organic semiconductor material in contact with a first insulating portion made of a first electrically insulating material and heating means of one interface between the semiconductor portion and the first insulating portion.
  • the heating means comprises a conductive track of an elec trically conductive material ⁇ , the first insulating portion interposed between the semiconductor portion and the conductive trace According to one embodiment, the conductive track is in contact with the first insulating portion.
  • the first electrically insulating material has a thermal conductivity of between 20 Wm -1 .K -1 and 100 Wm -1 .K -1 .
  • the first electrically insulating material is alumina.
  • the electrically conductive material has a resistivity of between 0.03 ⁇ / m and 10 ⁇ / m.
  • the conductive track is made of tin and aluminum oxide, made of carbon, of a metal, in particular silver, copper, gold, nickel, palladium, platinum, aluminum or an alloy or a mixture of at least two of these metals, a mixture of at least one of these metals and carbon, especially a mixture of silver and carbon, or a conductive polymer, by example the PEDOT: PSS or a polyaniline.
  • a metal in particular silver, copper, gold, nickel, palladium, platinum, aluminum or an alloy or a mixture of at least two of these metals, a mixture of at least one of these metals and carbon, especially a mixture of silver and carbon, or a conductive polymer, by example the PEDOT: PSS or a polyaniline.
  • the device further comprises a second insulating portion covering the first insulating portion, the second insulating portion being a second electrically insulating material, the thermal conductivity of the second electrically insulating material being less than the thermal conductivity of the insulating portion. first electrically insulating material.
  • the conductive track is covered by the second insulating portion.
  • the device comprises electrically conductive portions extending over the second insulating portion and through the second insulating portion and coming into contact with the ends of the conductive track.
  • the second insulating portion is made of zirconium oxide (ZrC> 2), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), fluoropolymer, polyvinylpyrrolidone (PVP), parylene, polyimide (PI), of polyvinylidene fluoride (PVDF), into a copolymer of PVDF, in particular poly (vinylidene fluoride - trifluoroethylene) (P (VDF-TrFE)), poly (vinylidene fluoride tetrafluoroethylene), poly (vinylidene fluoride trifluoroethylene - chlorofluoroethylene (P (VDF-TrFE-CTFE)) or poly (vinylidene fluoride - trifluoroethylene chlorotrifluoroethylene (P (VDF-TrFE-CTFE)), in a mixture of two or more copolymers of PVDF or in a mixture of PVDF and at least one cop
  • the electronic component is a field effect transistor comprising a gate insulator comprising the first insulating portion, the transistor channel being formed in the semiconductor portion.
  • One embodiment also provides a use of the electronic device as defined above, comprising a first step of heating the interface between the semiconductor portion and the first insulating portion at a temperature between 35 ° C and 65 ° C and a second control step of the electronic component, the first and second steps being distinct or at least partially merged.
  • Figure 1 is a sectional view of an example of an organic field effect transistor
  • FIG. 2 represents evolution curves of the drain current as a function of the gate voltage of the field effect transistor shown in FIG. 1 for two different drain-source voltages;
  • Figures 3 and 4 are sectional views of an embodiment of an organic field effect transistor
  • FIG. 5 represents a curve of evolution of the temperature at the interface between the semiconductor material and the gate of the field effect transistor shown in the figures
  • FIG. 6 represents evolution curves of the drain current as a function of the gate voltage of the field effect transistor shown in FIGS. 3 and 4 for two different drain-source voltages.
  • Fig. 7 is a sectional view of another embodiment of a field effect transistor.
  • FIGS. 8A to 8F are sectional views of structures obtained at successive stages of an embodiment of a method for manufacturing the field effect transistor shown in FIGS. 3 and 4.
  • ⁇ means “to within 10%”.
  • layer consisting mainly of a material” or “layer based on a material” means that a layer comprises a proportion greater than or equal to 95% of said material, this proportion being preferably greater than 99%.
  • electrically insulating material is used to refer to a material whose resistivity is greater than 10 ⁇ m and the term “semiconductor material” is a material whose electrical resistivity is between and
  • Figure 1 is a sectional view of an example of an electronic device 10 comprising an organic transistor 11 field effect said "high gate”.
  • the electronic device
  • the conductive portion 22 forms the gate of the transistor 11.
  • the insulating layer 20 corresponds to the gate insulator of the transistor 11.
  • the conductive portions 14 and 16 form the drain and source contacts of the transistor 11.
  • the channel of the transistor 11 is formed in the semiconductor layer 18.
  • the thickness of the substrate 12 may be between 5 ⁇ m and 1000 ⁇ m.
  • the substrate 12 may be a rigid substrate or a flexible substrate.
  • a flexible substrate may, under the action of an external force, deform, including bending, without breaking or tearing.
  • An example of a rigid substrate comprises a substrate made of silicon, germanium or glass.
  • the substrate 12 is a flexible film.
  • An example of a flexible substrate comprises a film made of PEN (polyethylene naphthalate), PET (polyethylene terephthalate), PI (polyimide) or PEEK (polyetheretherketone).
  • the substrate 12 may have a thickness of 10 ⁇ m to 300 ⁇ m and exhibit a flexible behavior.
  • the conductive portions 14, 16, 22 may have a thickness of between 20 nm and 100 nm. They may be made of tin and aluminum oxide, of a metallic material, in particular silver, gold, nickel, palladium, platinum, aluminum or an alloy or a mixture of at least two of the materials or a conductive polymer, for example poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT: PSS).
  • the semiconductor layer 18 has a thickness of between 60 nm and 200 nm.
  • the semiconductor layer 18 is made of a semiconductor organic material. It may be composed of small N-type organic molecules, in particular perylenes and their derivatives, small P-type organic molecules, especially pentacenes and their derivatives, P-type polymers, especially polythiophenes and their derivatives, or N-type polymers, especially vinylenes, polymers containing azoles, polythiophenes and their derivatives.
  • the insulating layer 20 has a thickness between
  • It may be made of an oxide, for example alumina (Al 2 O 3) or silicon dioxide (SiO 2), or an insulating polymer, for example polystyrene.
  • oxide for example alumina (Al 2 O 3) or silicon dioxide (SiO 2)
  • insulating polymer for example polystyrene.
  • the field effect transistor may be of the "low gate” type. In this case, he successively understands:
  • an electrically insulating layer forming the gate insulator of the transistor, covering the conductive portion and the substrate;
  • FIG. 2 represents curves A1, A2, B1, B2 for the evolution of the drain current Id as a function of the voltage Vg applied to the gate of the transistor 11.
  • the curves A1, A2, B1 and B2 were obtained with a field effect transistor 11 having the structure shown in FIG. 1 in which the substrate 12 was in PEN, the conductive portions 14 and 16 were made of gold and had a thickness of 30 nm, the semiconductor layer 18 was pentacene and had a thickness of 100 nm, the insulating layer 20 was made with the fluoropolymer marketed by Bellex under the name Cytop and had a thickness of 700 nm and the conductive portion 22 was silver and had a thickness of 500 nm.
  • the curves A1 and A2 were obtained in the case where the voltage between the drain and the source was -5 V, which corresponds to a linear operating regime of the transistor 11, and the curves B1 and B2 were obtained in the where the voltage between the drain and the source was -40 V, which corresponds to a saturation operating regime of the transistor 11.
  • the Al and B1 curves were obtained by decreasing the gate voltage Vg from 10 V to -40 V while the A2 and B2 curves were obtained by increasing the gate voltage Vg from -40 V to 10 V.
  • the inventors have demonstrated that disturbances in the behavior of an electronic component due to defects at the interface between the semiconductor layer and the insulating layer can be reduced, or even eliminated, when the temperature of the interface is greater than a threshold. temperature.
  • the electronic device comprises means for heating the interface.
  • Figure 3 is a sectional view of an embodiment of an electronic device 30 comprising an organic field effect transistor 31 called "high gate”.
  • transistor 31 may have a "low gate” structure.
  • the elements common with the electronic device 10 shown in FIG. 1 are designated by the same references.
  • the electronic device 30 comprises:
  • a first electrically insulating layer 32 covering the semiconductor layer 18 and forming an interface 33 with the semiconductor layer 18;
  • a second electrically insulating layer 40 covering the track 34 and the first insulating layer 32; and electrically conductive portions 42, 44 extending on and through the second insulating layer 40, the conductive portion 42 being in contact with the first end 36 of the track 34 and the conductive portion 44 being in contact with the second end 38 from runway 34.
  • Figure 4 is a sectional view of Figure 3 along line IV-IV.
  • the track 34 winds on the semiconductor layer 18 forming zigzags.
  • the first insulating layer 32 has a thickness of between 50 nm and 200 nm.
  • the electrically insulating layer of the insulating material 32 has a thermal conductivity greater than 15 Wm _ lK ⁇ l, preferably between 20 Wm-1.K ⁇ 1 and 100 Wm _ lK ⁇ l.
  • the first insulating layer 32 may be made of Al 2 O 3.
  • the second insulating layer 40 has a thickness of between 100 nm and 500 nm.
  • the electrically insulating material constituting the insulating layer 40 has a lower thermal conductivity in the insulating layer forming material 32, for example less than 1 _ Wm lK ⁇ l, preferably between 0.1 Wm-1.K ⁇ 1 and 0, 5 Wm _ lK ⁇ l.
  • the second insulating layer 40 may be made of zirconium oxide (ZrC> 2), polystyrene (PS), polymethylmethacrylate (PMMA), fluoropolymer, especially Cytop, polyvinylpyrrolidone (PVP), parylene, polyimide (PI), of polyvinylidene fluoride (PVDF), of a copolymer of PVDF, of a mixture of two or more copolymers of PVDF or of a mixture of PVDF and at least one copolymer of PVDF, or a mixture of two or more of these compounds.
  • ZrC> 2 zirconium oxide
  • PS polystyrene
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • fluoropolymer especially Cytop
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • PI polyimide
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • copolymers of PVDF are poly (vinylidene fluoride - trifluoroethylene) (P (VDF-TrFE)), poly (vinylidene fluoride - tetrafluoroethylene), poly (vinylidene fluoride - trifluoroethylene chlorofluoroethylene (P (VDF-TrFE-CTFE)) and polyvinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorotrifluoroethylene (P (VDF-TrFE-CTFE))
  • the material composing the second insulating layer 40 has an absolute permittivity which increases with temperature, which is the case for PVDF and its copolymers described above.
  • the conductive track 34 may be made of tin and aluminum oxide, of carbon, of a metal, in particular silver, copper, gold, nickel, palladium, platinum, aluminum or a metal. alloy or a mixture of at least two of these metals, a mixture of at least one of the metals mentioned above and carbon, especially a mixture of silver and carbon, or a conductive polymer, for example the PEDOT: PSS or polyaniline.
  • the conductive portions 42, 44 and the conductive track 34 may be made of the same material or of different materials.
  • the conductive track 34 has a thickness between 10 nm and 5000 nm.
  • the conductive track 34 may have a width of between 100 nm and the width of the transistor channel.
  • the conductive track 34 may have a total length between the length of the transistor channel and 100 nm.
  • the material constituting the conductive track 34 has a resistivity of between 0.03 ⁇ / m and 10 ⁇ / m.
  • the material constituting the conductive track 34 may have a square resistance of between 0.03 and 10 for a thickness of between 30 nm and 6 ⁇ m.
  • the total resistance of the conductive track 34 can be between 10 ohms and 1000 ohms.
  • the material constituting the conductive track 34 is chosen with sufficient resistivity for the conductive track 34 to heat up by the Joule effect when a current flows through it. This results in an increase in the temperature at the interface 33 between the semiconductor layer 18 and the insulating layer 32.
  • the temperature at the interface 33 is between 30 ° C. and 90 ° C. preferably between 35 ° C and 65 ° C.
  • the fact of using two insulating layers 32, 40 advantageously makes it possible to promote and confine the transfer of heat from the conductive track 34 to the interface 33.
  • the fact that the material constituting the second insulating layer 40 has an absolute permittivity which increases with the temperature makes it possible to improve the conduction properties of the transistor 31 since the temperature at the interface 33 is increased in operation.
  • FIG. 5 represents a curve C of temperature evolution at the interface 33 as a function of the electrical power supplied to the conductive track 34.
  • the curve C was obtained with an electronic device 30 in which the substrate 12 was in PEN , the conductive portions 14 and 16 were of gold and had a thickness of 30 nm, the semiconductor layer 18 was pentacene and had a thickness of 50 nm, the first insulating layer 32 was made of alumina and had a thickness of 500 nm, the second insulating layer 40 was Cytop and had a thickness of 500 nm, the conductive track 34 was silver and had a resistance of 25.3 ohms, and the conductive portions 42, 44 were silver and had a thickness of 4 ⁇ m.
  • the inventors have demonstrated that the rise in temperature at the interface 33 makes it possible to reduce, or even eliminate, the disturbances in the operation of the transistor 31 due to faults at this interface.
  • the heating of the interface 33 and the control of the transistor 31 are carried out at distinct stages. For example, in a first phase, a current is passed through the conductive track 34 so as to raise the temperature at the interface 33, for example by applying a voltage of between 1 V and 15 V between the conductive portions. 42, 44 and, in a second phase, the conductive portion 42 is left floating and the conductive portion 44 is brought to the control potential of the transistor 31.
  • the heating of the interface 33 and the control of the transistor 31 are performed at stages at least partly simultaneous.
  • a voltage for example between 1 V and 15 V, is applied between the conductive portions 42 and 44, which causes the passage of a current in the conductive track 34 and the rise in temperature at the interface 33.
  • the transistor 31 is further controlled by the same voltage.
  • FIG. 6 shows Dl and El evolution curves of the drain current Id as a function of the voltage Vg applied between the conductive portions 42 and 44 of the transistor 31.
  • the curves A1, A2, B1, B2 described above are, moreover, , represented in FIG.
  • the curves D1 and E1 were obtained with an electronic device 30 having the same structure as that used to realize FIG. 5 except that the resistance of the conductive track 34 was 600 ohms.
  • the curves D1 and E1 were obtained after applying a voltage of 40 V between the conductive portions 42 and 44 for 10 minutes, which resulted in an increase in the temperature of the interface 33 to about 65 ° C.
  • the curve D1 was obtained in the case where the voltage between the drain and the source was -5 V and the curve El was obtained in the case where the voltage between the drain and the source was -40 V.
  • the curves D1 and E1 were obtained by increasing and then decreasing the voltage Vg over a range of voltages. No hysteresis phenomena were observed.
  • Each curve A1, A2, B1, B2, D1 and E1 successively comprises from the line to the left of the first, second and third zones Z1, Z2, Z3 delimited very schematically in FIG. 6.
  • the current Id varies. moderately according to Vg and is at a low level. This corresponds to a transistor in the off state.
  • the current Id varies moderately as a function of Vg and is at a high level. This corresponds to a transistor in the on state.
  • the current varies more strongly as a function of Vg from the low level to the high level. This corresponds to the transition from the off state to the off state of the transistor.
  • the slope of the evolution curve of the current Id as a function of Vg is the highest possible in zone Z2.
  • the slope of the curves D1 and E1 is advantageously increased with respect to the curves A1, A2, B1 and B2 in the second zone Z2.
  • Figure 7 is a sectional view of an embodiment of an electronic device 50 comprising a so-called "high gate” field effect transistor 51.
  • the elements common with the electronic device 30 shown in FIGS. 3 and 4 are designated by the same references.
  • the insulating layers 32 and 40 are replaced by a single electrically insulating layer 52 covering the semiconductor layer 18.
  • the device 50 further comprises a track 54 of a conductive material on the insulating layer 52.
  • the track 54 connects two conductive portions 56, 58 extending on the insulating layer 52.
  • the insulating layer 52 has a thickness of between 100 nm and 500 nm.
  • the insulating layer 52 may be made of the same material as the insulating layer 32.
  • the conductive track 54 may have the same shape and the same composition as the conductive track 34 described above.
  • the conductive portions 56, 58 may have the same composition as the conductive portions 42, 44 described above.
  • the operation of the transistor 51 is analogous to the operation of the transistor 31 described above.
  • the structure of the transistor 51 is advantageously simpler than the structure of the transistor 31.
  • FIGS. 8A to 8F illustrate successive steps of an embodiment of a method for manufacturing the field effect transistor 31 shown in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 8A represents the structure obtained after the formation of the conductive portions 14, 16 on the substrate 12.
  • the conductive portions 14, 16 may be deposited by the dry route, in particular by evaporation under vacuum, or by wet process.
  • the method of forming the conductive portions 14, 16 may correspond to a method said additive, for example by direct printing of the material at the desired locations, for example by inkjet printing, heliography, screen printing, flexography, spray coating (English spray coating) or drop-casting (English drop-casting) .
  • the method of forming the conductive portions 14, 16 may correspond to a so-called subtractive process, in which the material is deposited on the entire structure and in which the unused portions are then removed, for example by photolithography or laser ablation.
  • the deposition on the entire structure can be carried out by spin coating, spray coating, heliography, slot-die coating, blade-coating. ), flexography or screen printing.
  • FIG. 8B shows the structure obtained after the formation of the semiconductor layer 18.
  • the semiconductor layer 18 can be deposited by wet method according to an additive or subtractive method as described previously.
  • a drying step may, in addition, be carried out at a temperature between 90 ° C and 100 ° C, for 10 minutes to 30 minutes.
  • FIG. 8C shows the structure obtained after the formation of the first insulating layer 32.
  • the insulating layer 32 can be deposited by a sol-gel process.
  • the formation of the insulating layer 32 may comprise a step of preparing a sol containing the insulating material constituting the insulating layer 32, a soil deposition step and a gel drying step.
  • the step of preparing the soil may comprise preparing a solution comprising precursors of the insulating material.
  • the precursors may be metal alkoxides and / or metal salts.
  • the chemical reactions are triggered when the precursors are put in the presence of water: the hydrolysis of the precursors intervenes first, then the condensation of the hydrolyzed products leads to the gelling of the system by the formation of a three-dimensional network of the insulating material. .
  • Floor can be shaken for several hours.
  • the step of stirring the soil can be carried out at a temperature between 30 ° C and 80 ° C. An increase in the viscosity of the soil is observed until the gel is obtained.
  • the step of forming the insulating layer 32 is performed before obtaining the gel, when the soil has the desired viscosity.
  • the method of forming the insulating layer 32 may correspond to an additive or subtractive process as previously described.
  • the drying step can be carried out by ultraviolet or laser annealing.
  • Figure 8D shows the structure obtained after the formation of the conductive track 34.
  • the conductive track 34 can be deposited by an additive or subtractive process as previously described.
  • a drying step may, in addition, be carried out at a temperature between 90 ° C and 100 ° C, for 10 minutes to 30 minutes.
  • Figure 8E shows the structure obtained after the formation of the second insulating layer 40.
  • the insulating layer 40 may be formed by an additive or subtractive process as previously described.
  • a drying step may, in addition, be carried out at a temperature between 90 ° C and 100 ° C, for 10 minutes to 30 minutes.
  • FIG. 8F shows the structure obtained after forming the conductive portions 42, 44.
  • the conductive portions 42, 44 can be formed in the same way as the conductive portions 14, 16.
  • a drying step can be carried out at a temperature between 90.degree. ° C and 100 ° C, for 10 minutes to 30 minutes.
  • MIS capacitor Metal-Insulator-Semiconductor capacitor

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un transistor à effet de champ (30) comprenant au moins un composant électronique (31) comportant une portion semiconductrice (18) en un matériau semiconducteur organique en contact avec une première portion isolante (32) en un premier matériau isolant électriquement et des moyens (34) de chauffage de l'interface (33) entre la portion semiconductrice et la première portion isolante.

Description

TRANSISTOR À EFFET DE CHAMP ORGANIQUE ET SON PROCÉDÉ DE
FABRICATION
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR14/57316 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente demande concerne un dispositif électronique et son procédé de fabrication.
Exposé de 1 ' art antérieur
Certains composants électroniques d'un dispositif électronique comprennent une portion semiconductrice en un matériau organique semiconducteur en contact avec une portion isolante. Un exemple d'un tel composant électronique correspond à un transistor organique à effet de champ dans lequel la portion isolante correspond à l'isolant de grille et dans lequel le canal est formé dans la portion semiconductrice. Un autre exemple de composant électronique correspond à une capacité métal-isolant- semiconducteur .
La réalisation d'une portion en un matériau organique semiconducteur met généralement en oeuvre des procédés par voie humide, notamment des procédés sol-gel. Un inconvénient des procédés de fabrication par voie humide est que l'interface entre la portion isolante et la portion semiconductrice peut comprendre un nombre important de défauts. La présence de défauts à l'interface entre la portion semiconductrice et la portion isolante peut perturber le fonc¬ tionnement du composant électronique. En effet, certaines propriétés du composant électronique, notamment la mobilité des porteurs de charges, peuvent dépendre de l'état de l'interface entre la portion semiconductrice et la portion isolante. A titre d'exemple, dans le cas d'un transistor organique à effet de champ, la présence de défauts à l'interface entre la portion semi- conductrice et la portion isolante peut entraîner des phénomènes d'hystérésis lors du fonctionnement du transistor.
Résumé
Un objet d'un mode de réalisation vise à pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs électroniques comprenant une portion semiconductrice en un matériau organique semiconducteur en contact avec une portion isolante et de leurs procédés de fabrication décrits précédemment.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le fonctionnement du dispositif électronique n'est pas ou peu perturbé par la présence de défauts à 1 ' interface entre la portion semiconductrice et la portion isolante.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que la portion semiconductrice est réalisée par des procédés de fabri¬ cation par voie humide.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif électronique comprenant au moins un composant électronique comportant une portion semiconductrice en un matériau semi¬ conducteur organique en contact avec une première portion isolante en un premier matériau isolant électriquement et des moyens de chauffage de 1 ' interface entre la portion semiconductrice et la première portion isolante.
Selon un mode de réalisation, les moyens de chauffage comprennent une piste conductrice d'un matériau conducteur élec¬ triquement, la première portion isolante étant interposée entre la portion semiconductrice et la piste conductrice Selon un mode de réalisation, la piste conductrice est au contact de la première portion isolante.
Selon un mode de réalisation, le premier matériau isolant électriquement a une conductivité thermique comprise entre 20 W.m_1.K_1 et 100 W.m_1.K_1.
Selon un mode de réalisation, le premier matériau isolant électriquement est l'alumine.
Selon un mode de réalisation, le matériau conducteur électriquement a une résistivité comprise entre 0,03 Ω/m et 10 Ω/m.
Selon un mode de réalisation, la piste conductrice est en oxyde d' étain et d'aluminium, en carbone, en un métal, notamment l'argent, le cuivre, l'or, le nickel, le palladium, le platine, l'aluminium ou un alliage ou un mélange d'au moins deux de ces métaux, en un mélange d'au moins l'un de ces métaux et de carbone, notamment un mélange d'argent et de carbone, ou en un polymère conducteur, par exemple le PEDOT : PSS ou un polyaniline.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend, en outre, une deuxième portion isolante recouvrant la première portion isolante, la deuxième portion isolante étant en un deuxième matériau isolant électriquement, la conductivité thermique du deuxième matériau isolant électriquement étant inférieure à la conductivité thermique du premier matériau isolant électriquement .
Selon un mode de réalisation, la piste conductrice est recouverte par la deuxième portion isolante.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend des portions conductrices électriquement s 'étendant sur la deuxième portion isolante et au travers de la deuxième portion isolante et venant au contact des extrémités de la piste conductrice.
Selon un mode de réalisation, la deuxième portion isolante est en oxyde de zirconium (ZrC>2) , en polystyrène (PS) , en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) , en polymère fluoré, en polyvinylpyrrolidone (PVP) , en parylène, en polyimide (PI), en polyfluorure de vinylidène (PVDF) , en un copolymère du PVDF, notamment le poly (fluorure de vinylidène - trifluoroéthylène) (P (VDF-TrFE) ) , le poly (fluorure de vinylidène tétrafluoroéthylène) , le poly (fluorure de vinylidène trifluoroéthylène - chlorofluoroéthylène (P (VDF-TrFE-CTFE) ) ou le poly (fluorure de vinylidène - trifluoroéthylène chlorotrifluoroéthylène (P (VDF-TrFE-CTFE) ) , en un mélange de deux ou plus de deux copolymères du PVDF ou en un mélange de PVDF et d'au moins un copolymère du PVDF, ou un mélange de deux ou plus de ces composés.
Selon un mode de réalisation, le composant électronique est un transistor à effet de champ comprenant un isolant de grille comportant la première portion isolante, le canal du transistor étant formé dans la portion semiconductrice .
Un mode de réalisation prévoit également une utilisation du dispositif électronique tel que défini précédemment, comprenant une première étape de chauffage de 1 ' interface entre la portion semiconductrice et la première portion isolante à une température comprise entre 35°C et 65°C et une deuxième étape de commande du composant électronique, les première et deuxième étapes pouvant être distinctes ou au moins en partie confondues.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 est une vue en coupe d'un exemple de transistor organique à effet de champ ;
la figure 2 représente des courbes d' évolution du courant de drain en fonction de la tension de grille du transistor à effet de champ représenté en figure 1 pour deux tensions drain- source différentes ;
les figures 3 et 4 sont des vues en coupe d'un mode de réalisation d'un transistor organique à effet de champ ;
la figure 5 représente une courbe d' évolution de la température à l'interface entre le matériau semiconducteur et la grille du transistor à effet de champ représenté sur les figures
3 et 4 en fonction de la puissance électrique fournie à la résistance de chauffage du transistor ;
la figure 6 représente des courbes d' évolution du courant de drain en fonction de la tension de grille du transistor à effet de champ représenté sur les figures 3 et 4 pour deux tensions drain-source différentes ; et
la figure 7 est une vue avec coupe d'un autre mode de réalisation d'un transistor à effet de champ ; et
les figures 8A à 8F sont des vues avec coupe de structures obtenues à des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du transistor à effet de champ représenté sur les figures 3 et 4.
Description détaillée
Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Dans la suite de la description, les expressions "sensiblement", "environ" et
"approximativement" signifient "à 10 % près". En outre, on entend par "couche principalement constituée d'un matériau" ou "couche à base d'un matériau" qu'une couche comporte une proportion supérieure ou égale à 95 % dudit matériau, cette proportion étant préférentiellement supérieure à 99 %.
Dans la suite de la description, on appelle "matériau isolant électriquement" un matériau dont la résistivité est supérieure à 10^ Q.m et on appelle "matériau semiconducteur" un matériau dont la résistivité électrique est comprise entre et
0,1 Q.m et 103 Q.m.
La figure 1 est une vue en coupe d'un exemple d'un dispositif électronique 10 comprenant un transistor organique 11 à effet de champ dit "à grille haute". Le dispositif électronique
10 comprend du bas vers le haut :
un substrat 12 ;
des portions conductrices électriquement 14, 16 sur le substrat 12 ; une couche semiconductrice 18 recouvrant les portions conductrices 14, 16 et une partie du substrat 12 ;
une couche isolante électriquement 20 recouvrant la couche semiconductrice 18 ; et
une portion conductrice électriquement 22 recouvrant la couche isolante 20.
La portion conductrice 22 forme la grille du transistor 11. La couche isolante 20 correspond à l'isolant de grille du transistor 11. Les portions conductrices 14 et 16 forment les contacts de drain et de source du transistor 11. Le canal du transistor 11 est formé dans la couche semiconductrice 18.
L'épaisseur du substrat 12 peut être comprise entre 5 ym et 1000 um. Le substrat 12 peut être un substrat rigide ou un substrat flexible. Un substrat flexible peut, sous l'action d'une force extérieure, se déformer, notamment se plier, sans se casser ou se déchirer. Un exemple de substrat rigide comprend un substrat en silicium, en germanium ou en verre. De préférence, le substrat 12 est un film flexible. Un exemple de substrat flexible comprend un film en PEN (polyéthylène naphtalate) , PET (polyéthylène téréphtalate) , PI (polyimide) ou PEEK (polyétheréthercétone) . De préférence, le substrat 12 peut avoir une épaisseur de 10 ym à 300 ym et présenter un comportement flexible.
Les portions conductrices 14, 16, 22 peuvent avoir une épaisseur comprise entre 20 nm et 100 nm. Elles peuvent être réalisées en oxyde d'étain et d'aluminium, en un matériau métallique, notamment en argent, en or, en nickel, en palladium, en platine, en aluminium ou un alliage ou un mélange d'au moins deux des matériaux, ou en un polymère conducteur, par exemple le poly(3, 4-éthylènedioxythiophène) : poly (styrène sulfonate) (PEDOT : PSS) .
La couche semiconductrice 18 a une épaisseur comprise entre 60 nm et 200 nm. La couche semiconductrice 18 est en un matériau organique semiconducteur. Elle peut être composée de petites molécules organiques de type N, notamment des pérylènes et leurs dérivés, de petites molécules organiques de type P, notamment des pentacènes et leurs dérivés, de polymères de type P, notamment des polythiophènes et leurs dérivés, ou de polymères de type N, notamment des vinylènes, des polymères contenant des unités azoles, des polythiophènes et leurs dérivés.
La couche isolante 20 a une épaisseur comprise entre
50 nm et 500 nm. Elle peut être réalisée en un oxyde, par exemple de l'alumine (AI2O3) ou du dioxyde de silicium (S1O2), ou en un polymère isolant, par exemple du polystyrène.
A titre de variante, le transistor à effet de champ peut être du type "à grille basse". Dans ce cas, il comprend successivement :
un substrat ;
une portion conductrice électriquement, formant la grille du transistor, sur le substrat ;
une couche isolante électriquement, formant l'isolant de grille du transistor, recouvrant la portion conductrice et le substrat ;
une couche semiconductrice, dans laquelle est formée le canal du transistor, recouvrant la couche isolante ; et
des portions conductrices électriquement, formant les contacts de drain et de source du transistor, sur la couche semiconductrice .
La figure 2 représente des courbes Al, A2, Bl, B2 d'évolution du courant Id de drain en fonction de la tension Vg appliquée à la grille du transistor 11.
Les courbes Al, A2, Bl et B2 ont été obtenues avec un transistor à effet de champ 11 ayant la structure représentée en figure 1 dans lequel le substrat 12 était en PEN, les portions conductrices 14 et 16 étaient en or et avaient une épaisseur de 30 nm, la couche semiconductrice 18 était en pentacène et avait une épaisseur de 100 nm, la couche isolante 20 était réalisée avec le polymère fluoré commercialisé par la société Bellex sous l'appellation Cytop et avait une épaisseur de 700 nm et la portion conductrice 22 était en argent et avait une épaisseur de 500 nm. Les courbes Al et A2 ont été obtenues dans le cas où la tension entre le drain et la source était de -5 V, ce qui correspond à un régime de fonctionnement linéaire du transistor 11, et les courbes Bl et B2 ont été obtenues dans le cas où la tension entre le drain et la source était de -40 V, ce qui correspond à un régime de fonctionnement en saturation du transistor 11. Les courbes Al et Bl ont été obtenues en faisant décroître la tension de grille Vg de 10 V à -40 V tandis que les courbes A2 et B2 ont été obtenues en faisant croître la tension de grille Vg de -40 V à 10 V.
Les courbes Al et A2 ne se superposent pas et les courbes Bl et B2 ne se superposent pas. Ceci est représentatif de phénomènes d'hystérésis.
Les inventeurs ont mis en évidence que les perturbations du comportement d'un composant électronique dus aux défauts à l'interface entre la couche semiconductrice et la couche isolante peuvent être réduites, voire supprimées, lorsque la température de l'interface est supérieure à un seuil de température. Dans ce but, le dispositif électronique comprend des moyens de chauffage de l'interface.
La figure 3 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un dispositif électronique 30 comprenant un transistor organique à effet de champ 31 dit "à grille haute". A titre de variante, le transistor 31 peut avoir une structure "à grille basse". Les éléments communs avec le dispositif électronique 10 représenté en figure 1 sont désignés par les mêmes références.
Le dispositif électronique 30 comprend :
une première couche isolante électriquement 32 recouvrant la couche semiconductrice 18 et formant une interface 33 avec la couche semiconductrice 18 ;
une piste 34 d'un matériau conducteur électriquement et résistif sur la première couche isolante 32, la piste 34 ayant des première et deuxième extrémités opposées 36, 38 ;
une deuxième couche isolante électriquement 40 recouvrant la piste 34 et la première couche isolante 32 ; et des portions conductrices électriquement 42, 44 s 'étendant sur et au travers de la deuxième couche isolante 40, la portion conductrice 42 étant au contact de la première extrémité 36 de la piste 34 et la portion conductrice 44 étant au contact de la deuxième extrémité 38 de la piste 34.
La figure 4 est une vue en coupe de la figure 3 selon la ligne IV-IV. Dans le présent mode de réalisation, la piste 34 serpente sur la couche semiconductrice 18 en formant des zigzags.
La première couche isolante 32 a une épaisseur comprise entre 50 nm et 200 nm. Le matériau isolant électriquement de la couche isolante 32 a une conductivité thermique supérieure à 15 W.m_l.K~l, de préférence comprise entre 20 W.m-1.K~1 et 100 W.m_l.K~l. La première couche isolante 32 peut être réalisée en AI2O3.
La deuxième couche isolante 40 a une épaisseur comprise entre 100 nm et 500 nm. Le matériau isolant électriquement composant la couche isolante 40 a une conductivité thermique inférieure au matériau composant la couche isolante 32, par exemple inférieure à 1 W.m_l.K~l, de préférence comprise entre 0,1 W.m-1.K~1 et 0,5 W.m_l.K~l. La deuxième couche isolante 40 peut être réalisée en oxyde de zirconium (ZrC>2) , en polystyrène (PS) , en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) , en polymère fluoré, notamment le Cytop, en polyvinylpyrrolidone (PVP) , en parylène, en polyimide (PI), en polyfluorure de vinylidène (PVDF) , en un copolymère du PVDF, en un mélange de deux ou plus de deux copolymères du PVDF ou en un mélange de PVDF et d'au moins un copolymère du PVDF, ou un mélange de deux ou plus de ces composés . A titre d'exemple, des copolymères du PVDF sont le poly (fluorure de vinylidène - trifluoroéthylène) (P (VDF-TrFE) ) , le poly (fluorure de vinylidène - tétrafluoroéthylène) , le poly (fluorure de vinylidène - trifluoroéthylène chlorofluoroéthylène (P (VDF-TrFE-CTFE) ) et le poly (fluorure de vinylidène - trifluoroéthylène - chlorotrifluoroéthylène (P (VDF- TrFE-CTFE) ) . De préférence, le matériau composant la deuxième couche isolante 40 a une permittivité absolue qui augmente avec la température, ce qui est le cas pour le PVDF et ses copolymères décrits précédemment.
La piste conductrice 34 peut être réalisée en oxyde d' étain et d'aluminium, en carbone, en un métal, notamment l'argent, le cuivre, l'or, le nickel, le palladium, le platine, l'aluminium ou un alliage ou un mélange d'au moins deux de ces métaux, en un mélange d'au moins l'un des métaux cités précédemment et de carbone, notamment un mélange d'argent et de carbone, ou en un polymère conducteur, par exemple le PEDOT : PSS ou un polyaniline. Les portions conductrices 42, 44 et la piste conductrice 34 peuvent être réalisées dans le même matériau ou dans des matériaux différents .
Selon un mode de réalisation, la piste conductrice 34 a une épaisseur comprise entre 10 nm et 5000 nm. La piste conductrice 34 peut avoir une largeur comprise entre 100 nm et la largeur du canal du transistor. La piste conductrice 34 peut avoir une longueur totale comprise entre la longueur du canal du transistor et 100 nm.
Selon un mode de réalisation, le matériau composant la piste conductrice 34 a une résistivité comprise entre 0,03 Ω/m et 10 Ω/m. Le matériau composant la piste conductrice 34 peut avoir une résistance carrée comprise entre 0,03 et 10 pour une épaisseur comprise entre 30 nm et 6 ym. La résistance totale de la piste conductrice 34 peut être comprise entre 10 ohms et 1000 ohms .
Le matériau composant la piste conductrice 34 est choisi avec une résistivité suffisance pour la piste conductrice 34 s'échauffe par effet Joule lorsqu'elle est traversée par un courant. Ceci entraîne une élévation de la température à l'interface 33 entre la couche semiconductrice 18 et la couche isolante 32. De préférence, lorsque le transistor 31 est utilisé, la température à l'interface 33 est comprise entre 30 °C et 90 °C, de préférence entre 35 °C et 65 °C.
Le fait d'utiliser deux couches isolantes 32, 40 permet de façon avantageuse de favoriser et de confiner le transfert de chaleur depuis la piste conductrice 34 vers l'interface 33. Le fait que le matériau composant la deuxième couche isolante 40 a une permittivité absolue qui augmente avec la température permet d'améliorer les propriétés de conduction du transistor 31 puisque la température à l'interface 33 est augmentée en fonctionnement.
La figure 5 représente une courbe C d'évolution de la température à l'interface 33 en fonction de la puissance électrique fournie à la piste conductrice 34. La courbe C a été obtenue avec un dispositif électronique 30 dans lequel le substrat 12 était en PEN, les portions conductrices 14 et 16 étaient en or et avaient une épaisseur de 30 nm, la couche semiconductrice 18 était en pentacène et avait une épaisseur de 50 nm, la première couche isolante 32 était en alumine et avait une épaisseur de 500 nm, la deuxième couche isolante 40 était en Cytop et avait une épaisseur de 500 nm, la piste conductrice 34 était en argent et avait une résistance de 25,3 ohms, et les portions conductrices 42, 44 étaient en argent et avaient une épaisseur de 4 um.
Les inventeurs ont mis en évidence que l'élévation de la température à l'interface 33 permet de réduire, voire de supprimer, les perturbations du fonctionnement du transistor 31 dues aux défauts à cette interface.
Selon un mode de réalisation, le chauffage de l'interface 33 et la commande du transistor 31 sont réalisés à des étapes distinctes. A titre d'exemple, dans une première phase, on fait passer un courant dans la piste conductrice 34 de façon à élever la température à l'interface 33, par exemple en appliquant une tension comprise entre 1 V et 15 V entre les portions conductrices 42, 44 et, dans une deuxième phase, la portion conductrice 42 est laissée flottante et la portion conductrice 44 est amenée au potentiel de commande du transistor 31.
Selon un autre mode de réalisation, le chauffage de l'interface 33 et la commande du transistor 31 sont réalisés à des étapes au moins en partie simultanées. Une tension, par exemple comprise entre 1 V et 15 V, est appliquée entre les portions conductrices 42 et 44, ce qui entraîne le passage d'un courant dans la piste conductrice 34 et l'élévation de la température à l'interface 33. Simultanément, le transistor 31 est, en outre, commandé par cette même tension.
La figure 6 représente des courbes Dl et El d'évolution du courant Id de drain en fonction de la tension Vg appliquée entre les portions conductrices 42 et 44 du transistor 31. Les courbes Al, A2, Bl, B2 décrites précédemment sont, en outre, représentées en figure 6.
Les courbes Dl et El ont été obtenues avec un dispositif électronique 30 ayant la même structure que celui utilisé pour réaliser la figure 5 à la différence que la résistance de la piste conductrice 34 était de 600 ohms.
Les courbes Dl et El ont été obtenues après avoir appliqué une tension de 40 V entre les portions conductrices 42 et 44 pendant 10 min, ce qui a entraîné une augmentation de la température de l'interface 33 jusqu'à environ 65°C.
La courbe Dl a été obtenue dans le cas où la tension entre le drain et la source était de -5 V et la courbe El a été obtenue dans le cas où la tension entre le drain et la source était de -40 V. Les courbes Dl et El ont été obtenues en faisant croître puis décroître la tension Vg sur une plage de tensions. Il n'a pas été observé de phénomènes d'hystérésis.
Chaque courbe Al, A2, Bl, B2, Dl et El comprend successivement de la droite vers la gauche des première, deuxième et troisième zones ZI, Z2, Z3 délimitées très schématiquement en figure 6. Dans la première zone ZI, le courant Id varie modérément en fonction de Vg et est à un niveau bas. Ceci correspond à un transistor à l'état bloqué. Dans la troisième zone Z3, le courant Id varie modérément en fonction de Vg et est à un niveau haut. Ceci correspond à un transistor à l'état passant. Dans la deuxième zone Z2 entre les première et troisième zones ZI et Z3, le courant varie plus fortement en fonction de Vg du niveau bas au niveau haut. Ceci correspond au passage de l'état passant à l'état bloqué du transistor. Il est souhaitable que la pente de la courbe d'évolution du courant Id en fonction de Vg soit la plus élevée possible dans la zone Z2. La pente des courbes Dl et El est, de façon avantageuse, augmentée par rapports aux courbes Al, A2, Bl et B2 dans la deuxième zone Z2.
La figure 7 est une vue en coupe d'un mode de réalisation d'un dispositif électronique 50 comprenant un transistor 51 à effet de champ dit "à grille haute". Les éléments communs avec le dispositif électronique 30 représenté sur les figures 3 et 4 sont désignés par les mêmes références.
Par rapport au dispositif électronique 30, les couches isolantes 32 et 40 sont remplacées par une seule couche isolante électriquement 52 recouvrant la couche semiconductrice 18. Le dispositif 50 comprend, en outre, une piste 54 d'un matériau conducteur sur la couche isolante 52. La piste 54 relie deux portions conductrices 56, 58 s 'étendant sur la couche isolante 52.
La couche isolante 52 a une épaisseur comprise entre 100 nm et 500 nm. La couche isolante 52 peut être réalisée dans le même matériau que la couche isolante 32. La piste conductrice 54 peut avoir la même forme et la même composition que la piste conductrice 34 décrite précédemment. Les portions conductrices 56, 58 peuvent avoir la même composition que les portions conductrices 42, 44 décrites précédemment.
Le fonctionnement du transistor 51 est analogue au fonctionnement du transistor 31 décrit précédemment. La structure du transistor 51 est, de façon avantageuse, plus simple que la structure du transistor 31.
Les figures 8A à 8F illustrent des étapes successives d'un mode de réalisation d'un procédé de fabrication du transistor 31 à effet de champ représenté sur les figures 3 et 4.
La figure 8A représente la structure obtenue après la formation des portions conductrices 14, 16 sur le substrat 12.
Selon la nature du matériau, les portions conductrices 14, 16 peuvent être déposées par voie sèche, notamment par évaporation sous vide, ou par voie humide. Le procédé de formation des portions conductrices 14, 16 peut correspondre à un procédé dit additif, par exemple par impression directe du matériau aux emplacements souhaités, par exemple par impression par jet d'encre, héliographie, sérigraphie, flexographie, revêtement par pulvérisation (en anglais spray coating) ou dépôt de gouttes (en anglais drop-casting) . Le procédé de formation des portions conductrices 14, 16 peut correspondre à un procédé dit soustractif, dans lequel le matériau est déposé sur la totalité de la structure et dans lequel les portions non utilisées sont ensuite retirées, par exemple par photolithographie ou ablation laser. Selon le matériau considéré, le dépôt sur la totalité de la structure peut être réalisé par dépôt à la tournette, revêtement par pulvérisation, héliographie, revêtement par filière (en anglais slot-die coating) , revêtement à la lame (en anglais blade-coating) , flexographie ou sérigraphie.
La figure 8B représente la structure obtenue après la formation de la couche semiconductrice 18. La couche semiconductrice 18 peut être déposée par voie humide selon un procédé additif ou soustractif comme cela a été décrit précédemment. Une étape de séchage peut, en outre, être réalisée à une température entre 90°C et 100°C, pendant 10 minutes à 30 minutes .
La figure 8C représente la structure obtenue après la formation de la première couche isolante 32. La couche isolante 32 peut être déposée par un procédé sol-gel. La formation de la couche isolante 32 peut comprendre une étape de préparation d'un sol contenant le matériau isolant composant la couche isolante 32, une étape de dépôt du sol et une étape de séchage du gel. L'étape de préparation du sol peut comprendre la préparation d'une solution comprenant des précurseurs du matériau isolant. Les précurseurs peuvent être des alcoxydes métalliques et/ou des sels métalliques. Les réactions chimiques sont déclenchées lorsque les précurseurs sont mis en présence d'eau : l'hydrolyse des précurseurs intervient tout d'abord, puis la condensation des produits hydrolysés conduit à la gélification du système par la formation d'un réseau tridimensionnel du matériau isolant. Le sol peut être agité pendant plusieurs heures . Selon un mode de réalisation, l'étape d'agitation du sol peut être effectuée à une température comprise entre 30°C et 80°C. Il est observé une augmentation de la viscosité du sol jusqu'à l'obtention du gel. De préférence, l'étape de formation de la couche isolante 32 est réalisée avant l'obtention du gel, lorsque le sol a la viscosité souhaitée .
Le procédé de formation de la couche isolante 32 peut correspondre à un procédé additif ou soustractif comme cela a été décrit précédemment. L'étape de séchage peut être réalisée par un recuit ultraviolet ou laser.
La figure 8D représente la structure obtenue après la formation de la piste conductrice 34. La piste conductrice 34 peut être déposée par un procédé additif ou soustractif comme cela a été décrit précédemment. Une étape de séchage peut, en outre, être réalisée à une température entre 90°C et 100°C, pendant 10 minutes à 30 minutes.
La figure 8E représente la structure obtenue après la formation de la deuxième couche isolante 40. La couche isolante 40 peut être formée par un procédé additif ou soustractif comme cela a été décrit précédemment. Une étape de séchage peut, en outre, être réalisée à une température entre 90°C et 100°C, pendant 10 minutes à 30 minutes.
La figure 8F représente la structure obtenue après la formation des portions conductrices 42, 44. Les portions conductrices 42, 44 peuvent être formées de la même façon que les portions conductrices 14, 16. Une étape de séchage peut être réalisée à une température entre 90°C et 100°C, pendant 10 minutes à 30 minutes.
Des modes de réalisation particuliers ont été décrits.
Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que les modes de réalisation aient été décrits pour des transistors à effet de champ, il est clair qu'ils s'appliquent à tout type de composant électronique organique comprenant une interface entre une portion d'un matériau semiconducteur organique et une portion isolante, par exemple une capacité Métal-Isolant-Semiconducteur (capacité MIS) .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif électronique (30 ; 50) comprenant au moins un composant électronique (31 ; 51) comportant une portion semiconductrice (18) en un matériau semiconducteur organique en contact avec une première portion isolante (32 ; 52) en un premier matériau isolant électriquement et des moyens (34 ; 54) de chauffage de l'interface (33) entre la portion semiconductrice et la première portion isolante, dans lequel le composant électronique est un transistor à effet de champ comprenant un isolant de grille comportant la première portion isolante (32 ; 52), le canal du transistor étant formé dans la portion semiconductrice (18) .
2. Dispositif électronique selon la revendication 1, dans lequel les moyens de chauffage comprennent une piste conductrice (34 ; 54) d'un matériau conducteur électriquement, la première portion isolante (32 ; 52) étant interposée entre la portion semiconductrice (18) et la piste conductrice (34 ; 54)
3. Dispositif électronique selon la revendication 2, dans lequel la piste conductrice (34 ; 54) est au contact de la première portion isolante (32 ; 52) .
4. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le premier matériau isolant électriquement a une conductivité thermique comprise entre 20 W.m-l.K-1 et 100 W.m-l.K-1.
5. Dispositif électronique selon la revendication 4, dans lequel le premier matériau isolant électriquement est
1 ' alumine .
6. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le matériau conducteur électriquement a une résistivité comprise entre 0,03 Ω/m et 10 Ω/m.
7. Dispositif électronique selon la revendication 2, dans lequel la piste conductrice (34 ; 54) est en oxyde d'étain et d'aluminium, en carbone, en un métal, notamment l'argent, le cuivre, l'or, le nickel, le palladium, le platine, l'aluminium ou un alliage ou un mélange d' au moins deux de ces métaux, en un mélange d'au moins l'un de ces métaux et de carbone, notamment un mélange d'argent et de carbone, ou en un polymère conducteur, par exemple le PEDOT : PSS ou un polyaniline.
8. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant, en outre, une deuxième portion isolante (40) recouvrant la première portion isolante (32), la deuxième portion isolante étant en un deuxième matériau isolant électriquement, la conductivité thermique du deuxième matériau isolant électriquement étant inférieure à la conductivité thermique du premier matériau isolant électriquement.
9. Dispositif électronique selon les revendications 3 et 8, dans lequel la piste conductrice (34) est recouverte par la deuxième portion isolante (40) .
10. Dispositif électronique selon la revendication 9, comprenant des portions conductrices électriquement (42, 44 ; 56, 58) s 'étendant sur la deuxième portion isolante (40) et au travers de la deuxième portion isolante et venant au contact des extrémités de la piste conductrice (34) .
11. Dispositif électronique selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel la deuxième portion isolante (40) est en oxyde de zirconium (Zr02) , en polystyrène (PS) , en polyméthacrylate de méthyle (PMMA) , en polymère fluoré, en polyvinylpyrrolidone (PVP) , en parylène, en polyimide (PI), en polyfluorure de vinylidène (PVDF) , en un copolymère du PVDF, notamment le poly (fluorure de vinylidène - trifluoroéthylène) (P (VDF-TrFE) ) , le poly (fluorure de vinylidène tétrafluoroéthylène) , le poly (fluorure de vinylidène trifluoroéthylène - chlorofluoroéthylène (P (VDF-TrFE-CTFE) ) ou le poly (fluorure de vinylidène - trifluoroéthylène chlorotrifluoroéthylène (P (VDF-TrFE-CTFE) ) , en un mélange de deux ou plus de deux copolymères du PVDF ou en un mélange de PVDF et d'au moins un copolymère du PVDF, ou un mélange de deux ou plus de ces composés.
12. Utilisation du dispositif électronique (30 ; 50) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, comprenant une première étape de chauffage de l'interface (33) entre la portion semiconductrice (18) et la première portion isolante (32 ; 52) à une température comprise entre 35 °C et 65 °C et une deuxième étape de commande du composant électronique (31 ; 51) , les première et deuxième étapes pouvant être distinctes ou au moins en partie confondues .
PCT/FR2015/052041 2014-07-29 2015-07-23 Transistor à effet de champ organique et son procédé de fabrication Ceased WO2016016553A1 (fr)

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