Organische Feldeffekttransistoren (OFET)

OFET-Prinzipaufbau
OFET-Prinzipaufbau

Scheidet man eine (organische) Halbleiterschicht auf ein solches Substrat ab, übernimmt der Si-Bulk die Gate-Funktion und kontrolliert den Stromfluss zwischen den Goldelektroden. Ein passend dotiertes Si-SiO2-Interface in CMOS-Qualität garantiert einen reproduzierbaren Gatekontakt. Die Goldelektroden mit patentierter Haftschicht unterdrücken auch für p-leitende Halbleiter die Ausbildung von Injektionsbarrieren zwischen den Goldelektroden und der Organik im Transistorkanal, so dass sich zuverlässige ohmsche Source / Drain-Kontakte im OFET ausbilden.

Layout eines OFET-Chips
Layout eines OFET-Chips

Aufgrund der Zuverlässigkeit und der reproduzierbaren Präparation sind diese Substrate weltweit bei allen großen Entwicklern von organischen Halbleitermaterialien im Rahmen der standardisierten Materialüberwachung im Einsatz.

Im Standardlayout werden auf 200 mm-Wafern je 60 Chips der Größe 15 × 15 mm² mit insgesamt 960 einzelnen Transistorstrukturen realisiert. Auf jedem Chip befinden sich vier Gruppen mit je vier identischen Transistoren der Kanallängen 2.5, 5, 10 und 20 µm. Identische Layouts mit abgestufter Kanalweite sowie die flexible Wahl der Oxiddicke erlauben die Anpassung an einen weiten Spannungs- und Leitfähigkeitsbereich der untersuchten Materialien. Kundenspezifische Layouts mit veränderter Elektrodengeometrie sind jederzeit möglich.

Der OFET-Handprober

OFET-Handprober
Der OFET-Handprober

Um OFET-Bauelemente mit fester Substratgröße, festem Pad-Raster und fester Pad-Anordnung auf Substratebene in großen Stückzahlen einfach und schnell, d. h. ohne Prober, Manipulatornadeln und Mikroskop, zu messen, hat das Fraunhofer IPMS einen Miniprober entwickelt. Dieser weist zwei elektrische Vorderseitenanschlüsse (Source und Drain) und einen Rückseitenanschluss (Gate) auf.

Auf den lediglich 0,5 mm × 0,5 mm großen Kontaktpads kann so eine sehr sichere Kontaktierung erfolgen. Weitere Varianten des Miniprobers bezüglich der Anschlüsse, sowohl der Lage als auch der Anzahl, sind möglich. Insofern ist der Miniprober nicht nur auf den Einsatz für OFETs beschränkt. Die Weiterleitung der Messsignale erfolgt mit BNC- bzw. Triaxkabeln bis zum Messgerät.

Vorteile des OFET-Handprobers:

  • Es ist kein Abtastsystem erforderlich
  • Einfacher Umgang mit dem Messobjekt
  • Stabile und sichere Verbindung
  • Andere Chipgrößen und Pad-Anordnungen sind möglich
  • Mobiler Einsatz
  • Kompakte Größe