(57)【要約】本発明は、有機電界効果トランジスタ、ＯＦＥＴの構造化法および機能性ポリマー層の改善された構造化を有する集積回路に関する。構造化は、まずインプリンティングにより凹所が製造された成形層中へ、機能性ポリマーをドクター塗布により導入することにより達成される。
2004515928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも以下の層：
−導電性有機材料からなる、少なくとも１個のソース電極および少なくとも１個のドレイン電極の間および少なくとも１個のソース電極および少なくとも１個のドレイン電極の上方の有機半導体層
−半導体層の上方の有機絶縁層および
−有機導体層
を有し、その際、導体層と、別の２個の層の少なくとも１個とが構造化されている、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）。
【請求項２】
２０μｍ未満、殊に１０μｍ未満、極めて好ましくは２〜５μｍの、ソース電極とドレイン電極との間の距離ｌを有する、請求項１記載のＯＦＥＴ。
【請求項３】
１μｍの層厚を有する電極を含む、請求項１または２記載のＯＦＥＴ。
【請求項４】
少なくとも１個の構造化された導体層ともう１個の構造化された層とを有するＯＦＥＴを少なくとも１個含む集積回路。
【請求項５】
少なくとも１個の機能性ポリマーをネガ型にドクター塗布することによるＯＦＥＴの構造化法。
【請求項６】
以下の作業工程：
ａ）基板または下側層上にネガ型のための成形層を載置する工程
ｂ）この成形層に、後の構造のネガに相当する凹所を得る工程、および
ｃ）その後、この凹所に機能性ポリマーをドクター塗布により導入する工程
を含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
成形層を構造化の後に除去する、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２回、機能性ポリマーを成形層の凹所にドクター塗布により導入する、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
成形層中の凹所をインプリンティングにより製造する、請求項５から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
連続的な方法として連続するベルトを用いて実施する、請求項５から９までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、有機電界効果トランジスタ、ＯＦＥＴの構造化法および機能性ポリマー層の改善された構造化を有する集積回路に関する。
【０００２】
ＯＦＥＴをベースとする有機集積回路（集積プラスチック回路）は、マイクロエレクトロニクスの大量適用および使い捨て製品、例えば認識”タグ”および製品”タグ”のために使用される。”タグ”は、例えば製品かまたはトランクに取り付けられるような電子式バーコードである。ＯＦＥＴは、ＲＦＩＤタグ：高周波数認識タグとしての幅広い使用範囲を有し、この場合このＲＦＩＤタグは表面にのみ取り付けられていればよいというわけではない。ＯＦＥＴではこれらの用途のために、シリコン技術の優れた運転挙動は省かれ得るが、しかしながらそのためには低い製造コストおよび機械的柔軟性が保証されているべきである。構成部品、例えば電子式バーコードは典型的に使い捨て製品であり、これらの構成部品が廉価な工程で製造される場合に限り経済的に重要となる。
【０００３】
従来、製造コストのためにＯＦＥＴの導体層のみが構造化されている。構造化は、まず全面を被覆し、これに引き続き、更に材料特異的である構造化を行うという２段階の工程（”リソグラフィー法”、これに関してはＡｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ ７３（１），１９９８，第１０８頁．第１１０頁およびＭｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．１８９，１９９０，第２２１頁−第２２５頁参照）によってのみ実施することができる。”材料特異性”とは、上記光化学成分を用いる上記工程が、導電性有機材料であるポリアニリンに対してのみ機能することを意味する。もう１つの導電性有機材料、例えばポリピロールをこの方法で容易に構造化することはほぼ不可能である。
【０００４】
別の層、例えば機能性ポリマーからなる少なくとも半導体層および絶縁層を構造化しないことは、得られるＯＦＥＴの明らかな出力低下を招くが、しかしながらそれにもかかわらずこれはコストの理由から断念される。構造化された層は別の公知の方法（例えば印刷）を用いて、ソース電極とドレイン電極との間の距離を示し、従ってＯＦＥＴの出力密度のための尺度の１つである長さｌが、少なくとも３０〜５０μｍとなるようにのみ構造化されることができる。しかしながら長さｌが１０μｍ未満となるように試みられ、従って現在、費用のかかるリソグラフィー法以外にどの構造化法も重要であるとは思われない。
【０００５】
従って本発明の課題は、廉価でかつ大量生産に適当な、高い分解力を有するＯＦＥＴを構造化する方法を提供することである。さらに本発明の課題は、構造化された複数の層が備えられているために出力が強く、かつよりコンパクトであるＯＦＥＴを達成することであり、この場合このＯＦＥＴは、より短い距離ｌを有して製造可能である。
【０００６】
本発明の対象は、基板上に少なくとも以下の層：
−導電性有機材料からなる、少なくとも１個のソース電極および少なくとも１個のドレイン電極の間および少なくとも１個のソース電極および少なくとも１個のドレイン電極の上方の有機半導体層
−半導体層の上方の有機絶縁層および
−有機導体層
を有し、その際、導体層と、別の２個の層の少なくとも１個とが構造化されている有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）である。さらに、本発明の対象は少なくとも１個の機能性ポリマーをネガ型にドクター塗布することによるＯＦＥＴの構造化法である。最後に、本発明の対象は、少なくとも１個の構造化された導体層ともう１個の構造化された層とを有するＯＦＥＴを、少なくとも１個含む集積回路である。
【０００７】
凹所を有し、この凹所に機能性ポリマーがドクター塗布により充填され、この機能性ポリマーが、例えばＯＦＥＴの電極または半導体層または絶縁層を形成する、構造化された層または構造化された層の一部はネガ型と呼称される。
【０００８】
本発明の方法は、以下の作業工程：
ａ）基板または下側層上に、場合により、構造化すべき領域に限定されているべきではない全面の成形層を載置する工程。この成形層は機能性ポリマー（従って半導体層、導電性層または絶縁層）ではなく、導電性有機電極層のための型または凸版として利用される別の有機材料である。この別の有機材料は絶縁特性を有するはずである。
【０００９】
ｂ）この成形層に、インプリンティング（スタンプの刻印と、後に続く露出による硬化）により、構造に相当する凹所を得る工程および
ｃ）その後、この凹所に機能性ポリマーを、液状で、溶液としておよび／または溶融物としてドクター塗布により導入する工程
を含む。
【００１０】
成形層上の構造のネガ型は、基板または下側層上でのインプリト法により製造されることができ、このインプリント法はエレクトロニクス部品およびマイクロエレクトロニクス部品の分野で確立された技術である。ネガ型の材料は、インプリンティングおよび露出の後に凹所を有するＵＶ硬化塗料であってよい。
【００１１】
このために適した塗料は市販されており、インプリンティングにより構造化する方法は刊行物から公知である。一般に、層として基板または下側層上に載置されている未硬化成形ポリマー上でインプリンティングを行う場合、スタンプは、凹所が構造化が行われるべき方法で生じるように刻印される。その後、凹所を備えた層は、再度熱硬化されるかまたは照射により硬化され、それにより堅固な成形層が生じ、この成形層には機能性ポリマーがドクター塗布により導入されてよい。
【００１２】
ドクター塗布法の利点は、機能性ポリマーの困難な構造化が、導入され、効果の実証されたインプリント法により準備されることにある。これにより豊かな技術的背景が利用されることができ、極めて微細な構造が達成され得る。ドクター塗布法は更に非材料特異的である。それどころかドクター塗布法により、ポリアニリン、しかしまた別の全ての導電性有機材料、例えばポリピロールは、電極を製造するために使用されることもできる。同様にこのドクター塗布法により、別の全ての有機材料、例えばポリチオフェンは半導体として、および／またはポリビニルフェノールは絶縁体としてドクター塗布により導入されることができ、従って全てのＯＦＥＴは構造化されることができる。
【００１３】
本方法の１つの実施態様によれば、機能性ポリマーの硬化を行った後にネガ型は取り出され、従って場合により溶剤の蒸発または収縮により生じる機能性ポリマーとネガ型との間の高さの差は低減される。
【００１４】
場合により生じるネガ型と機能性ポリマーとの間の高さの差を回避する別の試みはドクター塗布工程の繰り返しであり、これによりネガ型の容積は簡単に更に満たされる。
【００１５】
通常、機能性ポリマーは十分に、その最適なコンシステンシー中に放置することができる。従って、例えばポリアニリンは導電性有機材料として最適な導電性で所定の粘度を有する。例えばポリアニリンが印刷されるべきであり、ドクター塗布により導入されない場合、その粘度は印刷法に適した値に調節されなければならない。これは多くの場合に導電性の損失を意味する。ドクター塗布に関しては、粘度の幅が印刷よりも不均一に大きく、従って通常は有機材料において粘度の変更が加えられてはならない。
【００１６】
最後にドクター塗布法の利点は、層を厚くするという能力である。従って、例えば厚さ１μｍのポリマー電極の導電性は通常の０．２μｍの層厚の場合よりも効果的に高い。従って１μｍまでの範囲内、殊に０．３〜０．７μｍの範囲内の層厚を有するＯＦＥＴが有利である。
【００１７】
方法の有利な１つの構成により、連続的に運転し、すなわちベルトを成形層と一緒に順次種々の段階を通過し、ここで最初に例えばマスクでの露光により成形層に凹所を形成し、凹所に引き続き更なる経過で少なくとも１回ドクター塗布段階で機能性ポリマーを充填する。
【００１８】
ここで、ＯＦＥＴおよび／または多くのＯＦＥＴからなる集積回路の構造に機能的に関係している全ての有機材料、有機金属材料および／または無機材料は”機能性ポリマー”と呼称される。これには、例えば電極を形成する導電性成分（例えばポリアニリン）、層を電極の間に形成する半導電性成分および絶縁成分が属する。従って”機能性ポリマー”の名称には、非ポリマー成分、例えばオリゴマー化合物が含まれることが明らかに指摘されるであろう。
【００１９】
ここでは、要するに”有機材料をベースとする”ものは全て”有機的”と呼称され、その際、”有機材料”という定義は英語で”プラスチック”と呼称される全ての種類の有機合成樹脂、有機金属合成樹脂および／または無機合成樹脂を含む。これは、古典的な半導体（ゲルマニウム、シリコン）および典型的な金属導体を除く全ての種類の物質である。従って、独断的な意味で、炭素含有材料として有機材料に限定することは考えておらず、むしろ例えばシリコンの幅広い使用も考えられている。さらに、この用語はポリマーまたはオリゴマーの材料に限定されるべきではなく、”小さい分子”の使用も十分に考慮可能である。
【００２０】
ここで、構造化すべき層が載置されるＯＦＥＴの全ての層は”下側層”と呼称される。成形ポリマーからなる成形層は”下側層”または基板に接続する。ここで、また成形ポリマーは”ポリマー”という名称によりポリマーの凝結状態に固定されることはなく、むしろこの物質は、ネガ型を形成するために実際に可能な全ての合成樹脂であってもよい。
【００２１】
以下に本発明の方法の実施態様は略図をもとにして詳説される。
【００２２】
図１．１．は、基板または下側層１が、例えば成形ポリマー、例えばＵＶにより硬化可能な塗料からなるネガ型の成形層２に、例えば全面的に載置されていることを示す。成形層２には、図１．２．に示されるような刻印スタンプ４で凹所が備えられ、従って成形層２中に凹所がスタンプ４で刻印され、この場合このスタンプ４は例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなっていてよい。スタンプ４に凹所１２を刻印する間に成形層２をＵＶ光で照射し、それにより、成形ポリマー２を、凹所１２の持続的に形成しながら硬化させる。それにより、図１．３．に示されているように凹所１２が成形層２中に生じる。刻印が完了した後に、スタンプ４を成形層２から取り出す。凹所１２中に、機能性ポリマー８（例えばポリアニリン）をドクター９を用いてドクター塗布により導入する（図１．４．）。図１．５．では、完成されたＯＦＥＴ中で、機能性ポリマー８が成形層２の凹所１２を充填していることが認められる。
【００２３】
図２は、連続的工程または連続的ロール刻印での方法のもう１つの実施態様を示す。基板または下側層１と、ＵＶにより硬化可能な塗料であっても、しかしながら熱的に硬化可能な塗料であってもよい成形層２とからベルトを認めることができる。ところで、このベルトを矢印１３により表示されたように左から右へ、複数の刻印ロール１０に沿って、種々の作業工程下に置く。このベルトはまず、未硬化成形ポリマー２を照射から保護するシャドープレート（Ｓｃｈａｔｔｅｎｂｌｅｃｈ）３を通過する。その後、成形ポリマー２中に、スタンプロール４を用いて凹所を刻印し、この凹所を、スタンプロール４中に集積されたＵＶランプ５を用いてすぐに硬化させる。５から出ている矢印方向は、５から照射された光円錐の方向を示す。その後、凹所１２を成形層２中に備えたベルトは、ＵＶランプまたは加熱部６下で後硬化され、従って構造化された塗料７が生じる。その後、凹所１２を有する構造化された塗料７中に、ドクター９を用いて機能性ポリマー８をドクター塗布により導入し、従って完成構造１１が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
インプリンティングによるＯＦＥＴの製造法を示す略図。
【図２】
連続的工程または連続的ロール刻印での方法のもう１つの実施態様を示す略図。
【符号の説明】
１  基板または下側層、  ２  ネガ型の成形層、  ３  シャドープレート、  ４  刻印スタンプ、  ５  ＵＶランプ、  ６  加熱部、  ７  塗料、  ８  機能性ポリマー、  ９  ドクター、  １０  刻印ロール、  １１  完成構造、  １２  凹所、  １３  ベルトの進行方向
【図１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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