Günstige Fertigung von Plastik-Transistoren rückt näher

Neues Verfahren nutzt sonst eher unerwünschten Effekt des Unterätzens. Mit einem neuartigen Verfahren zur Herstellung von Polymertransistoren mit Kanallängen von unter einem Mikrometer wollen Forscher der Technischen Universität Ilmenau, dem Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) und dem California Institute of Technology (Caltech) gemeinsam einen Schritt näher zur günstigen Massenfertigung von Plastikchips rücken. Dabei nutzen die Partner den bekannten und sonst unerwünschten Effekt des Unterätzens aus.

6. Juli 2004 um 11:36 Uhr / Christian Klaß

Dabei wird zunächst laut einer gemeinsamen Pressemitteilung eine 50 nm dicke Goldschicht aufgedampft und photolithographisch grob vorstrukturiert. Im anschließenden Ätzprozess wird nun nicht nur das vom Photolack unbedeckte Gold weggeätzt, sondern auch ein sehr schmaler Streifen unterhalb der Ränder des Photolacks. Nach einer weiteren Gold-Beschichtung und anschließendem Entfernen der Photoschicht bleiben schmale Kanäle in der Goldschicht zurück, die nun mit dem leitfähigen Polymer gefüllt werden und den Transistor bilden. Auf diese Weise sollen sich Kanallängen von unter 1 Mikrometer realisieren lassen. Die so hergestellten Transistoren würden eine hervorragende Funktionstüchtigkeit zeigen. Zudem kämen neben dem Unterätzprozess nur relativ wenige und einfache Prozesse zum Einsatz, die in der Mikroelektronik etabliert seien und die Fertigung entsprechend unkompliziert machen sollen. Die Strukturen können auch auf flexiblem Substrat, also einer Druckerfolie, hergestellt werden.

"Es eröffnet sich damit die Perspektive zur Herstellung anwendungsfähiger All-Polymer-Schaltkreise, wobei gegenüber der Silizium-Technologie drei teure Prozesse entfallen: die Herstellung der Silizium-Wafer, hochauflösende Lithographie und sämtliche Hochtemperaturprozesse. Noch zu lösende Probleme sind der Übergang zu einem dünnen Isolator und die Reduzierung von parasitären Kapazitäten" , so Prof. Dr. Gernot Paasch von der IFW Dresden.

An der Entwicklung einer Plastik- oder Polymerelektronik wird weltweit intensiv geforscht. Angestrebt werden Anwendungen, die wirtschaftlich mit der Silizium-Mikroelektronik nicht möglich sind. Die Schaltkreise sollen nur eine geringere Komplexität aufweisen und nur einige Hundert Transistoren auf einem Chip enthalten. Sie sollen aber flexibel (biegbar) und trotz geringer Taktrate leistungsfähig genug und extrem kostengünstig zu produzieren sein. Anwendungsbeispiele sind elektronische Wasserzeichen z.B. auf Geldscheinen, die Ansteuerung flexibler organischer Displays, das Ersetzen des Barcode durch so genannte Smart Cards und elektronisch beschreibbares Papier. Kommerziell sind bisher noch keine Produkte verfügbar.

Den Forschern zufolge war es bisher schwierig, den Abstand der Elektroden, zwischen denen der Strom fließt, also die so genannte Kanallänge, klein genug zu gestalten sein. Denn aus der erforderlichen Taktfrequenz und der erreichbaren Beweglichkeit bei einer kostengünstigen Abscheidung der Polymerschicht ergebe sich, dass die Kanallänge kleiner sein muss als ein Mikrometer. Dies habe sich bisher nur mit dem in der Silizium-Technologie verwendeten, aber für Polymerelektronik viel zu teuren Lithographieverfahren bewerkstelligen lassen. In vielen Labors wird deswegen an Drucktechniken gearbeitet. Trotz der jüngsten Erfolge auf diesem Gebiet erreichen die Massendruckverfahren bisher nicht die erforderlichen geringen Abmessungen. Die neue Technik der Technischen Universität Ilmenau, des IFW Dresden und des California Institute of Technology (Caltech) könnte das Problem lösen.