DE102004040505A1 - Semiconductor circuit arrangement and method for its production - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen werden eine Halbleiterschaltungsanordnung (10) sowie ein Verfahren zu deren Herstellung, bei welchem zu materiellen Trennung eines ersten Schaltungsbereichs (30) und eines zweiten Schaltungsbereichs (40) ein Schutzmaterialbereich (50) aus Poly(para-xylen) ausgebildet ist bzw. wird.proposed are a semiconductor circuit arrangement (10) and a method for their manufacture, in which material separation of a first circuit area (30) and a second circuit area (40) a protective material region (50) of poly (para-xylene) is formed is or will be.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterschaltungsanordnung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The The present invention relates to a semiconductor circuit arrangement and a process for their preparation.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch eine Methode zur Integration organischer Feldeffekttransistoren mit anderen elektrischen Bauelementen.The In particular, the invention also relates to a method of integration organic field effect transistors with other electrical components.
Bei der Weiterentwicklung moderner Halbleiterschaltungstechnologien wird vermehrt auf eine Kombination von Schaltungsbereichen mit unterschiedlichen Basistechnologien zurückgegriffen. Oft ist es z. B. wünschenswert, Schaltungsbereiche auf der Grundlage gängiger Halbleitermaterialien, wie z. B. Silizium oder Germanium, mit Schaltungsbereichen auf der Grundlage neuartiger Materialkombinationen miteinander zu kombinieren, z. B. mit Schaltungsbereichen auf der Grundlage so genannter organischer Halbleiterbauelemente.at the advancement of modern semiconductor circuit technologies is increasingly on a combination of circuit areas with different Basic technologies are used. Often it is z. B. desirable, Circuit areas based on common semiconductor materials, such as As silicon or germanium, with circuit areas on the Combining the basis of novel material combinations z. B. with circuit areas based on so-called organic Semiconductor devices.
Bei derartigen Halbleiterschaltungsanordnungen, bei welchen unterschiedliche Schaltungstechnologien miteinander kombiniert werden, und insbesondere bei deren Herstellung können Probleme auftreten, wenn z. B. die unterschiedlichen Schaltungsbereiche auf der Grundlage sehr unterschiedlicher Materialkombinationen entsprechend auch unterschiedlichen Prozessbedingungen ausgesetzt werden müssen, die in Bezug auf benachbarte Schaltungsbereiche mit anderen Materialien schädlich sind.at such semiconductor circuit arrangements in which different Circuit technologies are combined, and in particular in their production can Problems occur when z. B. the different circuit areas based on very different material combinations accordingly also have to be exposed to different process conditions with respect to adjacent circuit areas with other materials are harmful.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterschaltungsanordnung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, bei welchen bei der Herstellung und/oder beim Betrieb die wechselseitigen schädlichen Einflüsse unter schiedlicher Schaltungsbereiche der Halbleiterschaltungsanordnung reduziert oder verhindert werden können.Of the Invention is based on the object, a semiconductor circuit arrangement and to provide a method for their production, in which at the manufacture and / or operation of the reciprocal harmful ones influences under different circuit areas of the semiconductor circuit arrangement can be reduced or prevented.
Gelöst wird die Aufgabe bei einer Halbleiterschaltungsanordnung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst bei einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterschaltungsanordnung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterschaltungsanordnung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.Is solved the task in a semiconductor circuit arrangement according to the invention with the characterizing Characteristics of the independent Patent claim 1. Furthermore, the object is achieved in a method for Producing a semiconductor circuit arrangement according to the invention with the characterizing Characteristics of the independent Claim 11. Advantageous developments of the semiconductor circuit arrangement according to the invention and the method according to the invention for producing a semiconductor circuit arrangement are respectively Subject of the dependent Dependent claims.
Bei der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung ist es vorgesehen, dass ein erster Schaltungsbereich und ein zweiter Schaltungsbereich ausgebildet sind, dass der erste Schaltungsbereich mit oder aus einem oder mehreren organischen Halbleiterbauelementen ausgebildet ist, dass ein Schutzmaterialbereich ausgebildet ist, dass durch den Schutzmaterialbereich der erste Schaltungsbereich und der zweite Schaltungsbereich räumlich und materiell voneinander getrennt ausgebildet sind und dass der Schutzmaterialbereich aus oder mit einem Parylen oder einem Poly(para-xylen) ausgebildet ist.at the semiconductor circuit arrangement according to the invention it is envisaged that a first circuit area and a second Circuit area are formed, that the first circuit area with or from one or more organic semiconductor devices is formed, that a protective material area is formed, that through the protective material area of the first circuit area and the second circuit area spatially and materially from each other are formed separately and that the protective material area or with a parylene or a poly (para-xylene) is formed.
Es ist somit eine Kernidee der vorliegenden Erfindung, dass zumindest einer der Schaltungsbereiche mit oder aus einem oder mehreren organischen Halbleiterbauelementen ausgebildet ist und dass ein zur räumlichen und materiellen Trennung der Schaltungsbereiche vorgesehener Schutzmaterialbereich aus oder mit einem Parylen ausgebildet ist.It is thus a core idea of the present invention, that at least one of the circuit areas with or of one or more organic Semiconductor devices is formed and that a spatial and material separation of the circuit areas provided protective material area is formed from or with a parylene.
Die organischen Halbleiterbauelemente sind insbesondere Dioden und/oder Feldeffekttransistoren auf der Grundlage organischer Halbleitermaterialien.The Organic semiconductor devices are in particular diodes and / or Field effect transistors based on organic semiconductor materials.
Es ist bevorzugt, dass der erste Schaltungsbereich und/oder der zweite Schaltungsbereich auf einem gemeinsamen Substrat oder auf der Grundlage eines gemeinsamen Substrats mit einem Oberflächenbereich ausgebildet sind.It It is preferred that the first circuit area and / or the second Circuit area on a common substrate or on the basis a common substrate having a surface area are formed.
Dabei wird insbesondere bevorzugt, dass der erste Schaltungsbereich im Wesentlichen direkt auf dem Oberflächenbereich des Substrats ausgebildet ist.there is particularly preferred that the first circuit area in Substantially formed directly on the surface region of the substrate is.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der zweite Schaltungsbereich im Wesentlichen direkt auf dem Oberflächenbereich des Substrats ausgebildet ist.alternative or additionally it can be provided that the second circuit area substantially directly on the surface area of the substrate is formed.
Bei einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Schutzmaterialbereich als Einbettungsbereich für den ersten Schaltungsbereich ausgebildet ist und dass durch den Schutzmaterialbereich der erste Schaltungsbereich eingebettet ausgebildet ist.at another embodiment it is envisaged that the protective material area as an embedding area for the first circuit area is formed and that through the protective material area the first circuit area is formed embedded.
Bei einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Schutzmaterialbereich als Einbettungsbereich für den zweiten Schaltungsbereich ausgebildet ist und dass durch den Schutzmaterialbereich der zweite Schaltungsbereich eingebettet ausgebildet ist.at another alternative or additional embodiment it is envisaged that the protective material area as an embedding area for the second circuit region is formed and that by the protective material area the second circuit area is formed embedded.
Der erste Schaltungsbereich und der zweite Schaltungsbereich können auch stapelartig übereinander liegend ausgebildet sein.Of the first circuit area and the second circuit area can also stacked on top of each other be formed lying.
In vorteilhafter Weise kann auch als alternative oder zusätzliche Maßnahme ein Verkapselungsmaterialbereich ausgebildet sein zur Einbettung oder Verkapselung der Halbleiterschaltungsanordnung.Advantageously, as an alternative or additional measure an encapsulation material area may be formed for embedding or Encapsulation of the semiconductor circuit arrangement.
Zur elektrischen Verbindung des ersten Schaltungsbereichs und des zweiten Schaltungsbereichs miteinander können eine Durch kontaktierung oder eine Mehrzahl Durchkontaktierungen ausgebildet sein, insbesondere in den Schutzmaterialbereich durchdringender Art und Weise.to electrical connection of the first circuit area and the second Circuit area can each other a through contact or a plurality of vias be formed, in particular in the protective material area penetrating Way.
Der Schutzmaterialbereich kann als Schicht mit einer Stärke von etwa 100 nm oder darüber ausgebildet sein, vorzugsweise mit einer Stärke von etwa 200 nm oder darüber und/oder bis zu einer Stärke von etwa 2 μm oder darunter.Of the Protective material area can be used as a layer with a thickness of about 100 nm or above be formed, preferably with a thickness of about 200 nm or more and / or up to a strength of about 2 microns or below.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterschaltungsanordnung bereit gestellt, bei welchem ein erster Schaltungsbereich und ein zweiter Schaltungsbereich ausgebildet werden, bei welchem der erste Schaltungsbereich mit oder aus einem oder mehreren organischen Halbleiterbauelementen ausgebildet wird, bei welchem ein Schutzmaterialbereich ausgebildet wird, bei welchem durch den Schutzmaterialbereich der erste Schaltungsbereich und der zweite Schaltungsbereich räumlich und materiell voneinander getrennt ausgebildet werden und bei welchem der Schutzmaterialbereich aus oder mit einem Parylen oder einem Poly(para-xylen) ausgebildet wird.Also according to the invention a method for manufacturing a semiconductor circuit arrangement ready in which a first circuit area and a second Circuit area are formed, in which the first circuit area with or one or more organic semiconductor devices is formed, in which a protective material area formed in which the first circuit area is covered by the protective material area and the second circuit area spatially and materially from each other be formed separately and in which the protective material area made of or with a parylene or a poly (para-xylene) becomes.
Denkbar ist auch eine Vorgehen, bei welchem zusätzlich oder alternativ der erste Schaltungsbereich und/oder der zweite Schaltungsbereich auf einem gemeinsamen Substrat oder auf der Grundlage eines gemeinsamen Substrats mit einem Oberflächenbereich ausgebildet werden.Conceivable is also a procedure in which additionally or alternatively the first circuit area and / or the second circuit area on a common substrate or based on a common substrate with a surface area be formed.
Dabei ist es auch denkbar, dass der erste Schaltungsbereich im Wesentlichen direkt auf dem Oberflächenbereich des Substrats ausgebildet wird.there It is also conceivable that the first circuit area substantially directly on the surface area of the substrate is formed.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der zweite Schaltungsbereich im Wesentlichen direkt auf dem Oberflächenbereich des Substrats ausgebildet wird.alternative or additionally it can be provided that the second circuit area substantially directly on the surface area of the substrate is formed.
Bei einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Schutzmaterialbereich als Einbettungsbereich für den ersten Schaltungsbereich ausgebildet wird und dass durch den Schutzmaterialbereich der erste Schaltungsbereich eingebettet ausgebildet wird.at another alternative or additional embodiment the method according to the invention it is envisaged that the protective material area as an embedding area for the first circuit area is formed and that by the protective material area the first circuit area is formed embedded.
Bei einer anderen alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der Schutzmaterialbereich als Einbettungsbereich für den zweiten Schaltungsbereich ausgebildet wird und dass durch den Schutzmaterialbereich der zweite Schaltungsbereich eingebettet ausgebildet wird.at another alternative or additional embodiment the method according to the invention it is envisaged that the protective material area as an embedding area for the second circuit area is formed and that through the protective material area the second circuit area is formed embedded.
Alternativ oder zusätzlich können der erste Schaltungsbereich und der zweite Schaltungsbereich auch stapelartig übereinander liegend ausgebildet werden.alternative or additionally can the first circuit area and the second circuit area also stacked on top of each other be formed lying.
Es ist auch denkbar, dass ein Verkapselungsmaterialbereich ausgebildet wird zur Einbettung oder Verkapselung der Halbleiterschaltungsanordnung.It It is also conceivable for an encapsulation material region to be formed becomes the embedding or encapsulation of the semiconductor circuitry.
Zur elektrischen Verbindung des ersten Schaltungsbereichs und des zweiten Schaltungsbereichs miteinander können eine Durchkontaktierung oder eine Mehrzahl Durchkontaktierungen ausgebildet werden, insbesondere in den Schutzmaterialbereich durchdringender Art und Weise.to electrical connection of the first circuit area and the second Circuit area can each other a via or a plurality of vias be formed, in particular in the protective material area penetrating Way.
Der Schutzmaterialbereich kann als Schicht mit einer Stärke von etwa 100 nm oder darüber ausgebildet werden, vorzugsweise mit einer Stärke von etwa 200 nm oder darüber und/oder bis zu einer Stärke von etwa 2 μm oder darunter.Of the Protective material area can be used as a layer with a thickness of about 100 nm or above be formed, preferably with a thickness of about 200 nm or more and / or up to a strength of about 2 microns or below.
Es ist denkbar, dass ein Schutzmaterialbereich aus einem Parylen im Rahmen eines Verdampfungs-Pyrolyse-Polymerisationsverfahrens ausgebildet oder abgeschieden wird.It It is conceivable that a protective material area of a parylene in Formed by an evaporation pyrolysis polymerization process or is deposited.
Es ist auch eine Ausführungsform des Verfahrens von Vorteil, bei welcher das Substrat auf Raumtemperatur gehalten wird, insbesondere während des Ausbildens des Schutzmaterialbereichs und/oder während des Ausbildens des Verkapselungsmaterialbereichs.It is also an embodiment of the method in which the substrate is at room temperature is held, especially during forming the protective material area and / or during the Forming the encapsulation material area.
Es ist auch eine andere Ausführungsform des Verfahrens vorgesehen, bei welcher zur Ausbildung der Durchkontaktierungen mittels Fotolithografie mittels einer Ätzmaske, insbesondere aus Fotolack, Ausnehmungen für die auszubildenden Durchkontaktierungen im Schutzmaterialbereich ausgebildet werden und bei welcher dann die gebildeten Ausnehmungen im Schutzmaterialbereich mit einem leitfähigen Durchkontaktierungsmaterial gefüllt werden, insbesondere unter Verwendung von Metallen und/oder leitfähigen Polymeren.It is also another embodiment of the Provided method in which the formation of the vias by means of photolithography by means of an etching mask, in particular of photoresist, Recesses for the tracer vias in the protective material area be formed and at which then the recesses formed in the protective material area with a conductive via material filled in particular using metals and / or conductive polymers.
Diese
und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
weiter erläutert:
Die
Erfindung betrifft insbesondere eine Methode zur Integration organischer
Feldeffekttransistoren mit anderen elektrischen Bauelementen.These and other aspects of the present invention are further explained below:
In particular, the invention relates to a method for integrating organic field effect transistors with other electrical components.
Als potentielle Produkte basierend auf organischen Feldeffekt-Transistoren (OFET) und Schaltungen eignen sich sowohl „reine" Schaltungsprodukte wie z.B. „radio frequency idenfication tags" RF-ID Transponder als auch „Kombiprodukte" bei denen organische Schaltungen oder Transistoren in Kombination mit anderen Funktionselementen (Dioden, Leuchtdioden, Photodioden, Speicherzellen etc.) eine Funktionseinheit ergeben. Dabei übernehmen die organischen Transistoren meist die Steuer- und Auswertefunktion der anderen Bauelemente, wobei eine Integration der verschiedenen Bauelemente mit den OFETs zu einem Device notwendig ist.Potential products based on organic field-effect transistors (OFET) and circuits are both "pure" circuit products te such as "radio frequency identification tags" RF-ID transponder as well as "combination products" in which organic circuits or transistors in combination with other functional elements (diodes, light-emitting diodes, photodiodes, memory cells, etc.) result in a functional unit. The organic transistors usually take over the control and evaluation of the other components, with an integration of the various components with the OFETs to a device is necessary.
Problematisch bei der Integration ist oft die Empfindlichkeit sowohl der OFETs als auch der anderen Funktionselemente gegenüber Prozessierungsschritten (Verwendung von organischen Lösungsmitteln, wässrigen Ätzlösungen, etc.) der jeweils anderen Technologie, bzw. die generelle Empfindlichkeit eines der Funktionselemente gegenüber Umwelteinflüssen (Feuchtigkeit, Luftsauerstoff, etc.). Hierbei sind besonders die Empfindlichkeit organischer Halbleiterschichten (z.B. Pentacen, Polythiophen, Oligothiophen, Cu-Phthalocyanin etc.) gegenüber o. g. Einwirkungen zu nennen. Ebenso sind verschiedene Elektrodenmaterialien (Al, Ca, Mg etc.) empfindlich gegenüber Kontaminationen.Problematic In the integration is often the sensitivity of both the OFETs as well as the other functional elements compared to processing steps (Use of organic solvents, aqueous etching solutions, etc.) of each other's technology, or the general sensitivity of a the functional elements opposite environmental influences (Humidity, atmospheric oxygen, etc.). Here are especially the Sensitivity of organic semiconductor layers (e.g., pentacene, Polythiophene, oligothiophene, Cu-phthalocyanine, etc.) compared to o. effects to call. Likewise, different electrode materials (Al, Ca, Mg, etc.) are sensitive to Contamination.
Bei der Herstellung von Kombibauelementen muss daher gewährleistet sein, dass die Integration zum einen mit einem technologisch vertretbaren Aufwand erfolgt und die Funktionseigenschaften der Einzelfunktionen uneingeschränkt erhalten bleiben bzw. sich durch den Gesamtprozess ggf. verbessern lassen.at the production of combination components must therefore be guaranteed be that integration on the one hand with a technologically justifiable Effort takes place and the functional properties of the individual functions unlimited stay or improve if necessary through the whole process to let.
Ziel der Erfindung ist die Beschreibung einer Methode zur Integration verschiedener Funktionselemente mit OFETs zu Kombibauelementen, wobei der erfindungsgemäße Schritt in der Einführung einer geeigneten strukturierbaren Zwischenschicht (Isolationsschicht) besteht, welche die einzelnen Funktionselemente voneinander trennt, ohne diese in ihrer Funktion zu beeinflussen, jedoch eine Kontaktierung untereinander ermöglicht. Diese Zwischenschicht besteht aus Parylen, welches sich durch hervorragende Barriereeigenschaften gegenüber Wasser, Luftfeuchtigkeit, organischen Lösungsmitteln und Gasen auszeichnet und durch ein Plasmapyrolyseverfahren abgeschieden wird.aim The invention is the description of a method for integration various functional elements with OFETs to combination components, wherein the step according to the invention in the introduction a suitable structurable intermediate layer (insulation layer) exists, which separates the individual functional elements, without affecting their function, but contacting each other allows. This intermediate layer consists of parylene, which has excellent barrier properties across from Water, humidity, organic solvents and gases and deposited by a plasma pyrolysis process.
Die Möglichkeiten, organische Halbleiterschichten mit einer Schutzschicht zu versehen, durch die die Halbleiterschichten vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, ge schützt werden, sind limitiert. Grund hierfür ist die Empfindlichkeit der Halbleiterschichten gegenüber organischen Lösungsmitteln, aus denen entsprechende polymeren Schutzschichten abgeschieden werden könnten, sowie die Empfindlichkeit der Halbleiterschichten gegenüber thermischer Beanspruchung, wie sie bei der Abscheidung hochwertiger anorganischer Schutzschichten aus der Gasphase (z.B. Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid) notwendigerweise auftritt.The Options, to provide organic semiconductor layers with a protective layer, by the semiconductor layers from environmental influences, in particular protected against moisture, ge are limited. The reason for this is the sensitivity of the semiconductor layers across from organic solvents, from which appropriate polymeric protective layers are deposited could as well as the sensitivity of the semiconductor layers to thermal Stress, as in the deposition of high-grade inorganic Gaseous phase protective layers (e.g., silicon oxide, silicon nitride, Alumina) necessarily occurs.
Lediglich eine Variante zum Aufbringen einer polymeren Schutzschicht auf einen organischen Halbleiter ist bisher beschrieben. Dieses System wurde ursprünglich entwickelt und wird verwendet, um organische Halbleiterschichten zu strukturieren, d.h. Einzeltransistoren in integrierten Schaltungen voneinander zu isolieren, um Leckströme zwischen den Transistoren zu vermeiden [1]. Diese photostrukturierbare Polymerformulierung beruht auf dem System Polyvinylalkohol/Ammoniumdichromat (PVA/ADC) und wird aus neutraler wässriger Lösung appliziert. Die meisten organischen Halbleiter tolerieren dieses wässrige System dank ihres starken hydrophoben Charakters, d. h. die organischen Transistoren bleiben nach der Behandlung funktionstüchtig, im Gegensatz zur Behandlung mit organischen Lösungsmitteln [2]. Man beobachtet jedoch sofort nach der Behandlung mit diesem System die gleichen Effekte (Verschiebung der Schwellspannung, Verschlechterung des Unterschwellenanstiegs ("subthreshold swing"), Verringerung des Ein-/Ausschaltverhältnisses und Vergrößerung der Hysterese der Transistoren) wie sie unter Einwirkung von Feuchtigkeit eines vergleichbaren, unbehandelten Substrates im Laufe der Zeit auftreten.Only a variant for applying a polymeric protective layer on a Organic semiconductors have been described so far. This system was originally developed and is used to organic semiconductor layers to structure, i. Single transistors in integrated circuits isolate each other to leakage currents between the transistors to avoid [1]. This photostructurable polymer formulation is based on the system polyvinyl alcohol / ammonium dichromate (PVA / ADC) and becomes neutral aqueous solution applied. Most organic semiconductors tolerate this aqueous system thanks to their strong hydrophobic character, d. H. the organic ones Transistors remain functional after treatment, in the Contrary to treatment with organic solvents [2]. You watch however, immediately after treatment with this system the same Effects (displacement of the threshold voltage, deterioration of the Sub-threshold rise ("subthreshold swing"), reduction of the On / OFF ratio and enlargement of the Hysteresis of the transistors) as they are under the action of moisture a comparable, untreated substrate over time occur.
Die Verwendung von Parylen oder Parylenen als Schutzschicht in Verbindung mit klassischen Halbleiterbauelementen (circuit boards, ICs, etc.) ist bekannt, jedoch nicht in Zusammenhang mit einer direkten Integration in Bauelemente bzw. für Anwendungen in oder mit OFET-Bauelementen.The Use of parylene or parylenes as a protective layer in combination with classic semiconductor devices (circuit boards, ICs, etc.) is known, but not in connection with direct integration in components or for Applications in or with OFET devices.
Eine Methode oder ein Verfahren zum Schutz einer organischen Halbleiterschichten und zur Integration zu Kombibauelementen, unter Erhalt der ursprünglichen Transistoreigenschaften, ist nach unserem Kenntnisstand bisher nicht bekannt.A Method or method for protecting an organic semiconductor layer and for integration into combination components, preserving the original Transistor properties, according to our knowledge is not yet known.
Aufgrund
der genannten Problematik der Empfindlichkeit vieler organischer
funktioneller Materialien und anorganischer Elektrodenmaterialien
gegenüber
Lösungsmitteln
etc. ist das Aufbringen einer geeigneten Schutzschicht schwierig.
Die lösungsmittelfreie
Abscheidung einer Polymerschicht gelingt mittels Pyrolyse und Polymerisation
in der Gasphase von Dipara-xylen zu Poly(para-xylen) (
Prinzipiell
eignen sich vier Integrationsschemata zur Realisierung solcher Kombibauelemente, siehe
Bei
Varianten gemäß
Variante
gemäß
Eine
finale Schutzschicht
In
Eine Kernidee der Erfindung ist die Schaffung einer Methode zur Integration von organischen und anorganischen Bauelementen mit organischen Feldeffekttransistoren. Dabei werden die Einzelkomponenten unter Nutzung von Parylen als Zwischenschicht angeordnet, wobei Parylen als Schutzschicht für das untere Bauelement und isolierendes Substrat für das obere Bauelement fungiert.A The core idea of the invention is the creation of a method for integration of organic and inorganic devices with organic field effect transistors. The individual components are using parylene as Interlayer disposed, with parylene as a protective layer for the lower Component and insulating substrate for the upper component functions.
Die Herstellung des unteren Bauelementes (OFET) auf einem beliebigen Substrat erfolgt z. B. gemäß der Literatur [4,5].The Production of the lower component (OFET) on any one Substrate is z. B. according to the literature [4,5].
Anschließend wird die erfindungsgemäße Parylenschicht (Parylen N, Parylen C, Parylen D) in einer entsprechenden Verdampfungs-Pyrolyse-Polymerisationsanlage abgeschieden. Vorteilhafte Schichtdicken der Parylenschutzschicht sind dabei > 200 nm und < 2 mm. Das Substrat wird während der Abscheidung des Parylens auf Raumtemperatur temperiert.Subsequently, will the parylene layer according to the invention (Parylene N, Parylene C, Parylene D) in a corresponding evaporation pyrolysis polymerization plant deposited. Advantageous layer thicknesses of the parylene protective layer are> 200 nm and <2 mm. The Substrate becomes during the deposition of the parylene tempered to room temperature.
Die Herstellung von Vias in der Parylenschutzschicht erfolgt durch Definition der Viastrukturen mittels Photolithographie, anschließenden Plasmaätzen der Parylenschicht (wobei der Photolack als Ätzmaske fungiert) und Auffüllen der Vias mit leitfähigen Materialien (Metalle – Verdampfen, Sputtern; leitfähige Polymere – PDOT:PSS, PANI-). Dabei kann das Auffüllen der Vias vor oder nach dem Entfernen der Photolackätzmaske erfolgen.The Production of vias in the parylene protective layer takes place by definition of the Viastrukturen by photolithography, subsequent plasma etching of Parylene layer (the photoresist acts as an etching mask) and filling the Vias with conductive Materials (Metals - Evaporation, sputtering; conductive Polymers - PDOT: PSS, PANI). It can fill up the vias before or after removing the photoresist etch mask respectively.
Abschließend wird das nächste Funktionselement (Diode etc.) auf der Parylenoberfläche prozessiert. Eine Parylenversiegelungsschicht kann optional nach dem oben beschriebenen Prozess in Schichtdicken > 200 nm bis < 10 mm erfolgen.Finally, it will the next Functional element (diode, etc.) processed on the parylene surface. A parylene sealant layer may optionally be as described above Process in layer thicknesses> 200 nm to <10 mm respectively.
Diese und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren erläutert, welche exemplarisch Ausführungsformen der Erfindung zeigen:These and further aspects of the present invention will be discussed below with the attached Figures explained, which exemplary embodiments of the invention show:
Nachfolgend werden strukturell und/oder funktionell ähnliche oder äquivalente Strukturen oder Verfahrensschritte mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird eine Detailbeschreibung der strukturellen Elemente oder Verfahrensschritte wiederholt.following become structurally and / or functionally similar or equivalent Structures or method steps denoted by the same reference numerals. Not in every case of their appearance is a detailed description the structural elements or process steps repeated.
Die
Sämtlichen
Ausführungsformen
aus den
Ferner
sind ein erster Schaltungsbereich
Bei
der herkömmlichen
Schaltungsanordnung
Bei
der Ausführungsform
für eine
herkömmliche
Halbleiterschaltungsanordnung
Abhilfe
schaffen dadurch erfindungsgemäß die Ausführungsformen,
die in den
Die
Ausführungsform
der
Die
Zitierte LiteraturQuoted literature
- [1] C. D. Sheraw, L. Zhou, J. R. Huang, D. J. Gundlach, T. N. Jackson, M. G. Kane, I. G. Hill, M. S. Hammond, J. Campi, B. K. Greening, J. Francl, and J. West, "Organic thin-film transistor-driven polymer-dispersed liquid crystal displays on flexible polymeric substrates," Appl. Phys. Lett., vol. 80, p. 1088 (2002).[1] C.D. Sheraw, L.Zhou, J.R. Huang, D. J. Gundlach, T.N. Jackson, M.G. Kane, I.G. Hill, M.S. Hammond, J. Campi, B.K. Greening, J. Francl, and J. West, "Organic thin-film transistor-driven polymer-dispersed liquid crystal displays on flexible polymeric substrates, "Appl. Phys. Lett., Vol. 80, p. 1088 (2002).
- [2] D. J. Gundlach, T. N. Jackson, D. G. Schlom, and S. F. Nelson "Solvent-induced phase transition in thermally evaporated pentacene films," Appl. Phys. Lett., p. 3302 (1999).[2] D.G. Gundlach, T.N. Jackson, D.G. Schlom, and S.F. Nelson "Solvent-induced phase transition in thermally evaporated pentacene films, "Appl. Phys. Lett. p. 3302 (1999).
- [3] http://www.paratronix.com/apps/process us.asp.[3] http://www.paratronix.com/apps/processus.asp.
- [4] H. Klauk, M. Halik, U. Zschieschang, F. Eder, G. Schmid, and C. Dehm, "Pentacene organic transistors and ring oscillators on glass and on flexible polymeric substrates," Appl. Phys. Lett., vol. 82, p. 4175 (2003).[4] H. Klauk, M. Halik, U. Zschieschang, F. Eder, G. Schmid, and C. Dehm, "Pentacenes organic transistors and ring oscillators on glass and on flexible polymeric substrates, "Appl. Phys. Lett., Vol. 82, p. 4175 (2003).
- [5] M. Halik, H.Klauk, U.Zschieschang, G.Schmid, W.Radlik, W.Weber "Polymer gate dielectrics and conducting polymer contacts for high-performance organic thin film transistors" – Adv. Mater. 14 (2002) 1717 – 1722.[5] M. Halik, H. Klauk, U. Zschieschang, G. Schmidt, W. Radik, W. Weber "Polymer gate dielectrics and conducting polymer contacts for high-performance organic thin film transistor "- Adv. Mater. 14 (2002) 1717-1722.
- 1010
- erfindungsgemäße Halbleiterschaltungsanordnunginventive semiconductor circuit arrangement
- 10'10 '
- herkömmliche Halbleiterschaltungsanordnungconventional Semiconductor circuitry
- 2020
- Substratsubstratum
- 20a20a
- Oberflächenbereich, OberseiteSurface area, top
- 20b20b
- Unterseitebottom
- 3030
- erster Schaltungsbereichfirst circuit area
- 30a30a
- Oberflächenbereichsurface area
- 4040
- zweiter Schaltungsbereichsecond circuit area
- 40a40a
- Oberflächenbereichsurface area
- 5050
- Schutzmaterialbereich (insbesondere mit oder ausProtective material area (especially with or out
- einem Parylen)one parylene)
- 50a50a
- Oberflächenbereichsurface area
- 6060
- Einkapselungsbereich, Versiegelungsbereichencapsulation, seal area
- 7070
- Durchkontaktierung, Viavia, Via
- 70'70 '
- Kontaktierungsmaterialcontacting material
- AA
- aktive Schichtactive layer
- AA
- erster Schaltungsbereichfirst circuit area
- BB
- zweiter Schaltungsbereichsecond circuit area
- BEBE
- Bottomelektrodebottom electrode
- DD
- Drainbereichdrain region
- GG
- Gatelektrodegate electrode
- GOXGOX
- GateisolationsbereichGate insulating region
- 00
- organisches Halbleitermaterialorganic Semiconductor material
- OFOF
- organischer Feldeffekttransistororganic Field Effect Transistor
- SS
- Sourcebereichsource region
- TETE
- Topelektrodetop electrode
Claims (23)
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