KR100592266B1 - Manufacturing method of organic thin film transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로서, 게이트 전극이 형성된 절연 기판 상에 게이트 절연막을 도포하여 상기 게이트 전극을 절연하는 제 1 단계; 상기 게이트 절연막 상에서 상기 게이트 전극의 양단에 대응하는 소정의 위치에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 제 2 단계; 기판의 전면적에 걸쳐 상기 유기 활성층의 재료가 자동 층상 단절이 가능한 충분한 두께 또는 충분한 각도를 가지도록 포토 레지스트 재료를 도포한 다음, 노광 및 현상에 의해 활성층을 형성하고자 하는 영역을 노출시켜 포토 레지스트층을 형성하는 제 3 단계; 및 상기 포토 레지스트층이 형성된 기판의 전면적에 걸쳐 유기 활성층의 재료를 증착시켜, 상기 소스 전극과 드레인 전극을 서로 연결하는 유기 활성층을 형성하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing an organic thin film transistor, comprising: a first step of insulating the gate electrode by applying a gate insulating film on an insulating substrate on which the gate electrode is formed; Forming a source electrode and a drain electrode at predetermined positions corresponding to both ends of the gate electrode on the gate insulating film; The photoresist material is applied by applying a photoresist material such that the material of the organic active layer has a sufficient thickness or an angle sufficient for automatic layer breakage over the entire surface of the substrate, and then exposing the area to be formed by exposure and development to expose the photoresist layer. Forming a third step; And depositing a material of an organic active layer over the entire surface of the substrate on which the photoresist layer is formed, to form an organic active layer connecting the source electrode and the drain electrode to each other.
Description
도 1은 종래의 유기 박막 트랜지스터의 기본 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the basic structure of a conventional organic thin film transistor.
도 2는 유기 박막 트랜지스터의 동작 원리를 나타낸 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an operating principle of an organic thin film transistor.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a structure of an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.4A is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.4B is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.4C is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.4D is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.4E is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 20: 유기 박막 트랜지스터10, 20: organic thin film transistor
100, 200: 기판100, 200: substrate
110, 210: 게이트 전극110, 210: gate electrode
120, 220: 게이트 절연막120, 220: gate insulating film
130, 230: 소스 및 드레인 전극130 and 230: source and drain electrodes
240: 포토 레지스트층240: photoresist layer
250: 유기 활성층 재료250: organic active layer material
255: 유기 활성층255: organic active layer
260: 패시베이션막260: passivation film
본 발명은 유기 박막 트랜지스터, 그 제조 방법, 유기 전계 발광 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토 레지스트를 이용하여 유기 활성층을 보다 정밀하게 패터닝할 수 있는 유기 박막 트랜지스터, 그 제조 방법, 유기 전계 발광 표시장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic thin film transistor, a method for manufacturing the same, an organic light emitting display, and a method for manufacturing the same. More particularly, an organic thin film transistor capable of more accurately patterning an organic active layer using a photoresist, and a method of manufacturing the same. And an organic electroluminescent display and a method of manufacturing the same.
유기 반도체는 반도체 특성을 나타내는 공액성 유기 고분자인 폴리아세틸렌이 개발된 이후, 유기물의 특성인 합성 방법의 다양성, 섬유나 필름 형태로 성형이 용이함, 유연성, 전도성, 저렴한 생산비 때문에 새로운 전기전자재료로서 기능성 전자소자 및 광소자 등 광범위한 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다. 전도 성 고분자를 이용한 소자 등에서, 유기물을 활성층으로 사용하는 유기 박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor)에 관한 연구는 1980년 이후부터 시작되었으며, 최근에는 전세계에서 많은 연구가 진행중에 있다. 유기 박막 트랜지스터는 실리콘-박막 트랜지스터와 구조적으로는 거의 같은 형태를 가지지만 반도체 활성층 영역에 실리콘 대신에 유기물을 사용한다는 차이점이 있다. 유기 박막 트랜지스터는 제작 공정의 측면에서, 실리콘-박막 트랜지스터에 비하여 간단하고 비용이 저렴하며 충격에 의해 깨지지 않고 구부리거나 접을 수 있는 전자 회로 기판에 적합하다는 장점을 가지고 있다. 특히 넓은 면적 위에 소자를 제작할 필요가 있을 때, 낮은 공정 온도를 필요로 하는 경우와 구부려야 하는 제품에 대해 유용하다.The organic semiconductor is functional as a new electric and electronic material due to the development of polyacetylene, a conjugated organic polymer exhibiting semiconductor characteristics, and the ease of forming into a fiber or film form, a variety of synthetic methods, which are organic properties, and flexibility, conductivity, and low production cost. Active research is being conducted in a wide range of fields such as electronic devices and optical devices. In devices using conductive polymers, research on organic thin film transistors using organic materials as active layers has been started since 1980, and recently, many studies are underway in the world. The organic thin film transistor has a structure almost the same as that of a silicon thin film transistor, but there is a difference in that an organic material is used in place of silicon in the semiconductor active layer region. Organic thin film transistors have the advantages of being simple, inexpensive, and suitable for electronic circuit boards that can be bent or folded without being impacted by impacts in terms of fabrication processes. It is especially useful for applications that require low process temperatures and for products that need to bend when the device needs to be fabricated over a large area.
현재 유기 박막 트랜지스터는 전자 종이(electronic sheet), 능동형 유기 전계 발광표시장치(유기 EL)의 구동 소자, 스마트 카드, 상품 태그용 플라스틱 칩 등에 높은 활용도가 예상되므로 세계의 많은 기업체와 연구소 및 대학에서 연구되고 있다. 유기 박막 트랜지스터의 성능은 유기 활성층의 결정도, 기판과 유기 활성층 계면의 전하 특성, 소스/드레인 전극과 유기 활성층 계면의 캐리어 주입능력 등에 좌우된다.Currently, organic thin film transistors are expected to be highly utilized in electronic sheets, driving elements of active organic electroluminescent displays (organic ELs), smart cards, plastic chips for product tags, and thus, researched by many companies, research institutes and universities around the world. It is becoming. The performance of the organic thin film transistor depends on the crystallinity of the organic active layer, the charge characteristics of the interface between the substrate and the organic active layer, and the carrier injection ability between the source / drain electrode and the organic active layer interface.
도 1은 종래의 유기 박막 트랜지스터의 기본 구조를 나타낸 단면도이다. 게이트 전극(110)이 형성된 기판(100) 상에 게이트 절연막(120)이 도포되어 있고, 게이트 전극(110)을 중심으로 하여 소스 및 드레인 전극(130)이 배치되어 있으며, 소스 전극과 드레인 전극(130) 사이에는 유기 물질로 이루어진 유기 활성층(140)이 접속되어 있다. 그리고, 유기 박막 트랜지스터의 전면에 걸쳐 보호용 패시베이션막(150)이 도포되어 있다.1 is a cross-sectional view showing the basic structure of a conventional organic thin film transistor. The
도 2는 유기 박막 트랜지스터의 동작 원리를 나타낸 개념도이다. 전체 구조는 실리콘을 기반으로 한 트랜지스터와 큰 차이가 없다. 게이트에 전압을 가할 때 반도체 활성층에 전기장(전계)이 걸리는 전계 효과 트랜지스터의 원리와 동일하다. 소자에 흐르는 전류는 소스와 드레인 사이에 전압을 인가하여 얻게 되며, 이때 소스는 접지되어 있어 전자나 정공의 공급처 역할을 하게 된다. 그 위에 표시된 층이 유기 반도체 층이다.2 is a conceptual diagram illustrating an operating principle of an organic thin film transistor. The overall structure is not much different from transistors based on silicon. The principle is the same as that of a field effect transistor in which an electric field is applied to the semiconductor active layer when a voltage is applied to the gate. The current flowing through the device is obtained by applying a voltage between the source and the drain. The source is grounded to serve as a source of electrons or holes. The layer indicated thereon is an organic semiconductor layer.
소자의 동작원리를 p-형 반도체를 중심으로 살펴보면, 우선 소스와 드레인, 게이트에 전압을 인가하지 않으면 유기물 반도체 내의 전하들은 모두 반도체 내에 고루 퍼져 있게 된다(도 2(a)). Looking at the operation principle of the device centered on the p-type semiconductor, if the voltage is not applied to the source, drain, and gate first, all the charges in the organic semiconductor is evenly spread in the semiconductor (Fig. 2 (a)).
이때, 소스와 드레인 사이에 전압을 인가하여 전류를 흘리면 낮은 전압 하에서는 전압에 비례하는 전류가 흐르게 된다. 여기에 만약 게이트에 양의 전압을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전기장에 의하여 양의 전하인 정공들은 모두 위로 밀려 올라가게 된다(도 2(b)). 따라서, 게이트 절연막에 가까운 부분에는 전도 전하가 없는 공핍층(depletion layer)이 생긴다. 이 때, 소스와 드레인간에 전압을 인가하면 전도 가능한 전하 운반자가 줄어들어 있기 때문에 게이트에 전압을 인가하지 않았을 때보다 더 적은 전류가 흐르게 된다. At this time, when a current is applied by applying a voltage between the source and the drain, a current proportional to the voltage flows under a low voltage. If a positive voltage is applied to the gate, all of the positive charge holes are pushed up by the electric field due to the applied voltage (Fig. 2 (b)). Therefore, a depletion layer free of conductive charges is formed in a portion close to the gate insulating film. At this time, when a voltage is applied between the source and the drain, the conduction charge carriers are reduced, so that less current flows than when no voltage is applied to the gate.
반대로, 게이트에 음의 전압을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전기장의 효과로 유기물과 게이트 절연막 사이에 양의 전하가 유도되고, 게이트 절연막과 가까 운 부분에 전하의 양이 많이 축적되어 축적층(accumulation layer)이 생긴다(도 2(c)). 이 때, 소스와 드레인간에 전압을 인가하면 전도 가능한 전하 운반자가 증가해 있기 때문에 게이트에 전압을 인가하지 않았을 때보다 더 많은 전류가 흐르게 된다.On the contrary, when a negative voltage is applied to the gate, a positive charge is induced between the organic material and the gate insulating film due to the effect of the electric field due to the applied voltage, and a large amount of charge is accumulated in the portion close to the gate insulating film, thereby accumulating the accumulation layer ( accumulation layer) (FIG. 2 (c)). At this time, when a voltage is applied between the source and the drain, the conduction charge carriers increase, so that more current flows than when no voltage is applied to the gate.
그러므로, 소스와 드레인 사이에 전압을 인가한 상태에서, 게이트에 양의 전압과 음의 전압을 교대로 인가하여 주면 소스와 드레인 사이에 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 이 전류량의 비를 점멸비(On/Off ratio)라 하며, 점별비가 클수록 우수한 유기 박막 트랜지스터가 된다.Therefore, in the state where a voltage is applied between the source and the drain, positive and negative voltages are alternately applied to the gate to control the amount of current flowing between the source and the drain. The ratio of the amount of current is called an on / off ratio, and the larger the point-to-point ratio, the better the organic thin film transistor.
한편, 유기 박막 트랜지스터의 반도체 활성층 재료로서 여러 소재가 개발되어 왔다. 유기 박막 트랜지스터는 전하 이동도가 낮은 것이 단점으로 지적되어 왔는데, 1995년에 필립스(Philips)의 브라운 등(Brown et al.)에 의하여, 펜타센(Pentacene) 박막으로 제조한 전계 효과 트랜지스터가 개발된 이후, 1997년 펜실바니아 주립대의 잭슨 등(Jackson et al.)은 결정화를 용이하게 하여 전하 이동도 1.5 cm2/Vs, 점멸률은 약 108에 이르는 트랜지스터를 개발함으로써 비정질 실리콘(a-Si:H) 전계효과 트랜지스터의 특성에 준하는 성능을 가지게 하였다. 펜타센은 벤젠 고리 다섯개가 결합된 구조를 가진 물질로서, 박막 트랜지스터에서 요구되는 성능을 실현시키는데 가장 유용한 물질로 고려되고 있다.On the other hand, various materials have been developed as semiconductor active layer materials for organic thin film transistors. It has been pointed out that the organic thin film transistor has a low charge mobility.In 1995, by Philips Brown et al., A field effect transistor made of a pentacene thin film was developed. Later, in 1997, Jackson et al., Pennsylvania State University developed amorphous transistors (a-Si: H) that facilitated crystallization and developed transistors with a charge mobility of 1.5 cm 2 / Vs and a blink rate of about 10 8 . ) It has performance comparable to that of field effect transistor. Pentacene is a material having a structure in which five benzene rings are combined, and is considered to be the most useful material for realizing the performance required in thin film transistors.
그런데, 상기 펜타센을 증착하는 방법으로는 미세 금속 마스크(Fine Metal Mask)를 이용하거나, 에치 마스크(Etch mask) 및 산소 플라즈마를 이용함으로써 건 식 기상 증착을 하는 방법이 이용될 수 있다. 그러나. 상기 두가지 방법은 포토프로세스에 비하여 패터닝의 정밀성에 뒤떨어진다. 정밀하지 못한 패터닝은 소스 전극과 드레인 전극 사이에서 누설 전류가 발생할 가능성을 높이는 문제점을 야기한다. 포토프로세스를 이용하는 패터닝의 경우 종래의 일반적인 공정을 그대로 이용하는 것은 유기 활성층인 펜타센이 포토 레지스트의 현상 및 에칭시에 열화되므로 종래의 포토프로세스를 그대로 적용하기 곤란하다.However, as a method of depositing pentacene, a method of performing dry vapor deposition by using a fine metal mask or using an etch mask and an oxygen plasma may be used. But. The two methods lag behind the precision of patterning compared to the photoprocess. Poor patterning causes problems that increase the likelihood of leakage current between the source and drain electrodes. In the case of patterning using a photo process, it is difficult to apply the conventional photo process as it is because the pentacene, an organic active layer, deteriorates during development and etching of the photoresist.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 소스 전극과 드레인 전극간의 누설 전류가 발생하지 않도록 미세 패터닝이 구현된 유기 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an organic thin film transistor and a method for manufacturing the organic thin film is implemented so that no leakage current between the source electrode and the drain electrode.
또한, 본 발명의 다른 목적은 포토 레지스트를 이용함으로써 유기 활성층의 미세 패터닝이 가능한 유기 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic thin film transistor capable of fine patterning of an organic active layer by using a photoresist and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 포토 레지스트를 이용한 유기 박막 트랜지스터를 구비함으로써 마스크의 사용 개수를 저감시킨 유기 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an organic thin film transistor having a reduced number of masks by providing an organic thin film transistor using a photoresist and a method of manufacturing the same.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명은 게이트 전극이 형성된 절연 기판 상에 게이트 절연막을 도포하여 상기 게이트 전극을 절연하는 제 1 단계;The present invention has been made in order to achieve the above object, the present invention is a first step of insulating the gate electrode by applying a gate insulating film on an insulating substrate on which the gate electrode is formed;
상기 게이트 절연막 상에서 상기 게이트 전극의 양단에 대응하는 소정의 위 치에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 제 2 단계;Forming a source electrode and a drain electrode at predetermined positions corresponding to both ends of the gate electrode on the gate insulating layer;
기판의 전면적에 걸쳐 상기 유기 활성층의 재료가 자동 층상 단절이 가능한 충분한 두께 또는 충분한 각도를 가지도록 포토 레지스트 재료를 도포한 다음, 노광 및 현상에 의해 활성층을 형성하고자 하는 영역을 노출시켜 포토 레지스트층을 형성하는 제 3 단계; 및The photoresist material is applied by applying a photoresist material such that the material of the organic active layer has a sufficient thickness or an angle sufficient for automatic layer breakage over the entire surface of the substrate, and then exposing the area to be formed by exposure and development to expose the photoresist layer. Forming a third step; And
상기 포토 레지스트층이 형성된 기판의 전면적에 걸쳐 유기 활성층의 재료를 증착시켜, 상기 소스 전극과 드레인 전극을 서로 연결하는 유기 활성층을 형성하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다.And depositing a material of an organic active layer over the entire surface of the substrate on which the photoresist layer is formed to form an organic active layer connecting the source electrode and the drain electrode to each other. To provide.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 3 단계에서, 상기 포토 레지스트 재료는 그 위에 유기 활성층의 재료를 증착할 때 상기 유기 활성층의 재료가 자동 층상 단절이 가능한 충분한 두께 또는 충분한 각도를 가지도록 도포되는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, in the third step, the photoresist material is applied such that when the material of the organic active layer is deposited thereon, the material of the organic active layer has a sufficient thickness or sufficient angle to enable automatic layer breakage. It is characterized by.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 3 단계에서, 상기 포토 레지스트 재료는 적어도 2000Å 이상의 두께를 가지도록 도포되는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, in the third step, the photoresist material is applied so as to have a thickness of at least 2000 mm 3 or more.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 3 단계에서, 상기 포토 레지스트 재료에, 수직방향을 기준으로 0도 내지 45도 중 어느 한 각도로 패터닝이 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, in the third step, the photoresist material is characterized in that the patterning is made at any angle of 0 degrees to 45 degrees with respect to the vertical direction.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 포토 레지스트 재료는 네가형 포토 레지스트 재료이며, 상기 노광은 상기 유기 활성층을 형성하고자 하는 폭을 초과한 부분을 향하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, the photoresist material is a negative photoresist material, characterized in that the exposure is directed toward a portion exceeding the width to form the organic active layer.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 포토 레지스트 재료는 유기 재료인 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, the photoresist material is characterized in that it is an organic material.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 포토 레지스트층과 상기 유기 활성층 상에, 상기 포토 레지스트층과 상기 유기 활성층 사이의 빈공간을 메우는 패시베이션막을 증착시키는 제 5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the present invention, the method further includes a fifth step of depositing a passivation film filling the empty space between the photoresist layer and the organic active layer on the photoresist layer and the organic active layer.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 패시베이션막은 파릴렌(Parylene)으로 증착되는 것을 특징으로 한다.According to another feature of the invention, the passivation film is characterized in that the deposition of parylene (Parylene).
상기와 같은 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법에 의하면, 다음과 같은 구조의 유기 박막 트랜지스터를 가진다.According to the above-described method for manufacturing an organic thin film transistor, the organic thin film transistor has the following structure.
본 발명에 따른 유기 박막 트랜지스터는, 기판 상에 형성된 것으로, 유기 활성층에 전계를 인가하고자는 위치에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극이 형성된 기판의 전면적을 덮어 상기 게이트 전극을 절연시키는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에서 상기 게이트 전극에 대칭되도록 배치된 소스 및 드레인 전극, 및 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극과의 사이에 연결된 유기 활성층을 포함하는 유기 박막 트랜지스터에 있어서,The organic thin film transistor according to the present invention is formed on a substrate, a gate electrode disposed at a position to apply an electric field to the organic active layer, a gate insulating film covering the entire surface of the substrate on which the gate electrode is formed, and insulating the gate electrode; An organic thin film transistor comprising a source and a drain electrode disposed to be symmetrical to the gate electrode on a gate insulating film, and an organic active layer connected between the source electrode and the drain electrode.
상기 유기 활성층에 대응되는 영역을 제외한 기판의 전면적에 걸쳐 도포된 포토 레지스트층을 구비하고,A photoresist layer applied over the entire area of the substrate except for a region corresponding to the organic active layer,
상기 포토 레지스트층은 상기 유기 활성층의 양단에서, 상기 유기 활성층의 재료를 도포할 때 상기 유기 활성층의 재료가 자동 층상 단절 가능한 충분한 두께 또는 충분한 각도를 가진다.The photoresist layer has a sufficient thickness or a sufficient angle at which the material of the organic active layer can be automatically layered when the material of the organic active layer is applied at both ends of the organic active layer.
그리고, 상기 포토 레지스트는 상기 활성층의 양단에서, 적어도 2000Å 이상의 두께를 가질 수 있다.The photoresist may have a thickness of at least 2000 GPa at both ends of the active layer.
또한, 상기 포토 레지스트는 상기 활성층의 양단에서, 수직방향을 기준으로 0도 내지 45도 중 어느 한 각도를 가질 수 있다.In addition, the photoresist may have an angle between 0 degrees and 45 degrees with respect to the vertical direction at both ends of the active layer.
그리고, 상기 포토 레지스트는 유기 재료로 이루어질 수 있다. The photoresist may be made of an organic material.
또한, 상기 포토 레지스트층과 상기 유기 활성층 상에, 상기 포토 레지스트층과 상기 유기 활성층 사이의 빈공간을 메우는 패시베이션막을 더 구비할 수 있다.In addition, a passivation film may be further provided on the photoresist layer and the organic active layer to fill an empty space between the photoresist layer and the organic active layer.
그리고, 상기 패시베이션막은 파릴렌(Parylene)으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the passivation film is preferably made of parylene.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 단면도이고, 도 4는 그 제조 방법을 각 공정별로 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view of an organic thin film transistor according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the same according to each process.
도 3을 참조하면, 유기 박막 트랜지스터는 실리콘, 플라스틱, 유리 또는 절연막이 형성된 금속호일 등으로 이루어진 절연 기판(200) 상에 게이트 전극(210)을 구비하고 있다. 통상적으로 절연 기판(200)의 표면상에는 버퍼층이 코팅되어 있으나, 버퍼층은 반드시 필요한 것은 아니고 기판(200)의 평탄화를 위한 것으로서, SiO2, SiNx 또는 이들의 다층막으로 형성할 수 있다. 버퍼층은 PECVD법, APCVD법, LPCVD법, ECR법, RF sputter법 등에 의해 증착될 수 있으며, 대략 3000Å 정도로 증착 가능하다. 이하에서는 버퍼층을 생략하고 설명한다.Referring to FIG. 3, the organic thin film transistor includes a
절연 기판(200) 상에 형성되는 게이트 전극(210)용 재료는, Mo, MoW, Al, Al-Nd, Cr, Al/Cu, Au/Ti, Au/Cr 등의 도전성 금속막이 사용된다. 게이트 전극(210)을 형성하는 물질에는 반드시 이에 한정되지 않으며, 도전성 폴리머 등 다양한 도전성 물질이 게이트 전극(210)으로 사용될 수 있다. 게이트 전극(210)이 형성되는 영역은 유기 활성층(255)의 채널 영역에 대응된다.As the material for the
게이트 전극(210)을 형성하기 위하여 게이트 전극 증착용 진공 챔버 안에 게이트 전극을 정의하는 새도우 마스크를 씌운 기판을 넣고, 금속 보트에 게이트 전극용 금속을 넣는다. 진공 챔버 안의 진공도는 5×10-4 Torr 이하가 되도록 한다. 바람직하게는 5×10-7 Torr 정도의 진공도가 적합하다. 초당 3~5Å의 증착 속도로 증착시켜 도 4a와 같이 게이트 전극을 형성한다. 알루미늄 게이트 전극의 경우 약 1700Å 두께로 형성할 수 있다.In order to form the
이어서, 도 4b와 같이, 상기 기판(200) 및 상기 게이트 전극(210)의 위에, 게이트 절연막(220)을 형성한다. 게이트 절연막(220)에 이용되는 재료로서는 실리콘 산화막을 사용할 수 있다. 문턱 전압을 줄이기 위하여는 유전율이 큰 유전체, 예를 들어, SiNx 및 Al2O3의 범용적인 절연막과 BaxSr
1-x TiO3 BST(Barium Trontium Titanate)를 대표로 하여, HfO2, ZrO2, Ta2O5, Y2
O3, TiO2와 강유전성의 절연체 계열 과, PbZrxTi1-x O3(PZT), Bi4Ti3O12
, BaMgF4, SrBi2(Ta1-x Nbx)2O9
, Ba(Zr1-xTix)O3(BZT), BaTiO3, SrTiO3, Bi4Ti3O12 등을 사용할 수도 있다.
Subsequently, as shown in FIG. 4B, a
다음으로 도 4c와 같이, 상기 게이트 절연막(220) 상에 소스 및 드레인 전극(230)이 형성된다. 소스 전극 및 드레인 전극(230)을 형성하기 위하여는, 기판(200)에 소스/드레인 전극용 새도우 마스크를 씌우고, 일함수가 높은 금속 재료를 진공 증착하여 박막 트랜지스터의 소스/드레인 전극(230)을 형성한다. 일함수가 높은 금속 재료로서는 금(Au)를 사용하는 것이 적합하다. 진공 증착 챔버내의 진공도를 5×10-4 Torr 이하, 바람직하게는 5×10-7 Torr 정도가 되게 한다. 초당 3~5Å의 증착 속도로 증착시켜 약 1500Å 두께로 소스/드레인 전극(230)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4C, source and drain
상기 소스 및 드레인 전극(230) 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이 유기 활성층(255)이 구비된다. 그러나, 본 발명에 의한 유기 박막 트랜지스터를 제조하기 위하여는 포토 레지스트층(240)을 먼저 형성해 두어야 한다.An organic
포토 레지스트층(240)은 형성하기 위하여, 유기 활성층(255)에 대응하는 영역을 제외하고, 소스 및 드레인 전극(230) 및 게이트 절연막(220)을 가지는 기판(200)의 전면적에 걸쳐서, 포토 레지스트 재료가 도포된다. 포토 레지스트 재료는 유기 재료를 사용할 수 있다.The
상기 포토 레지스트층(240)은 유기 활성층(255)의 양단에서, 상기 유기 활성층의 재료를 도포할 때 유기 활성층의 재료가 자동 층상 단절이 가능한 충분한 두 께 또는 충분한 각도를 가지도록 증착된다. 이것은 도 3에서와 같이, 포토 레지스트층(240) 위에 증착되는 유기 활성층 재료(250)와, 채널을 이루는 유기 활성층(255) 사이를 물리적으로 독립시키기 위한 것이다.The
유기 활성층 재료(250)의 증착시에 유기 활성층(255)과의 물리적 독립을 위하여는, 통상적으로 유기 활성층(255)이 1000Å 내외로 증착되므로, 자동 층상 단절이 원활히 이루어 질 수 있도록 포토 레지스트의 두께는 2000Å 이상 되는 것이 바람직하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.For physical independence from the organic
또한, 포토 레지스트층(240) 위에 증착되는 유기 활성층 재료(250)로부터 채널을 이루는 유기 활성층(255)이 용이하게 독립될 수 있도록, 포토 레지스트층(240)은 그 단부에서 적절한 각도를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 4d에 도시된 바와 같이, 수직방향을 기준으로 0도 내지 45도 중 어느 한 각도를 가질 수 있다.In addition, the
포토 레지스트층(240)의 단부가 각도를 가지기 위하여는 포토 레지스트 재료에 대한 노광 및 현상에 유의해야 한다. 예를 들어, 도 4d와 같이, 네가형(Nega-type) 포토 레지스트 재료가 도포된 경우, 유기 활성층(255)을 형성하고자 하는 폭을 초과한 부분을 향하여 노광 및 현상이 이루어질 수 있다. 반대로, 포지(Posi-type) 포토 레지스트 재료를 도포하고, 유기 활성층(255)을 형성하고자 하는 폭의 부분을 향하여 노광 및 현상이 이루어질 수도 있으나, 이 경우 빛의 간섭 및 반사 현상으로 인해 미세 패터닝이 곤란할 수 있으므로, 네가형 포토 레지스트 재료를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.In order for the end of the
이어서, 도 4e와 같이, 기판(200)의 전면적에 걸쳐서 유기 활성층 재료를 증착시킨다. 이로써, 포토 레지스트층(240)의 위에는 유기 활성층 재료(250)가 도포되고, 소스 전극과 드레인 전극(230) 사이에는 유기 활성층(255)이 형성된다.Next, as shown in FIG. 4E, the organic active layer material is deposited over the entire surface of the
유기 활성층(255)을 형성하기 위하여는, 진공 증착법, 바람직하게는 열 증발법으로 형성한다. 유기 활성층(255)은 테트라센(tetracene), 펜타센(pentacene), 올리고 티오펜(oligo-thiophene) 등과 같은 유기 반도체 물질을 사용하여 형성한다. 진공 증착 챔버내의 진공도를 5×10-4 Torr 이하, 바람직하게는 5×10-7 Torr 정도 되도록 하여 초당 0.5Å의 증착 속도로 증착시켜, 약 1000Å 두께로 형성한다.In order to form the organic
마지막으로, 포토 레지스트층(240)과 유기 활성층(255) 상에 패시베이션막(260)을 증착시킴으로써 도 3과 같이, 유기 박막 트랜지스터 패키지를 완성한다. 본 발명에 의한 유기 박막 트랜지스터에서, 패시베이션막(260)은 소자를 보호하기 위한 보호막으로서의 역할 외에, 포토 레지스트층(240)과 유기 활성층(255) 사이의 빈공간을 메우는 역할을 겸한다.Finally, the
특히, 포토 레지스트층(240)과 유기 활성층(255) 사이의 빈공간을 메우는데 가장 적합한 재료로서는 파릴렌(Parylene)을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 파릴렌은 증착에 있어서 미세한 구멍이 전혀 없게 증착될 수 있기 때문이다.In particular, it is preferable to use parylene as the most suitable material for filling the void space between the
파릴렌은 폴리 파라질리렌(poly(para-xylylene))의 약어로서, 화학기상증착(CCVD) 공정에 의해 증착될 경우 코팅하고자 하는 모재의 형상에 관계없이 미세 핀-홀 및 크랙에도 균일하게 코팅되는 특성을 가지고 있다. 따라서, 도 4e와 같이 등방성 에칭이 아니고 수직 방향으로 소정의 각도를 가진 크랙 형태의 벽을 가진 포토 레지스트층(240)에 대해서도 그 내부에 침투하여 증착될 수 있다.Parylene is an abbreviation of poly (para-xylylene), which is uniformly coated on fine pin-holes and cracks regardless of the shape of the base material to be coated when deposited by chemical vapor deposition (CCVD) process. Has the characteristic of becoming. Accordingly, the
그외에도, 파릴렌은 5㎛의 두께에서 1000V 이상의 직류전압에 대한 절연성을 가질 정도로 우수한 절연성을 가지고, 수중 24시간 경과 후 0.1% 이하의 흡습성을 가지는 방수성을 보유하며, 산화 작용에 대한 뛰어난 내식성 및 내화학성을 가지고 있다.In addition, parylene has an excellent insulation enough to have insulation against DC voltage of 1000 V or more at a thickness of 5 μm, has a moisture resistance of 0.1% or less after 24 hours in water, and has excellent corrosion resistance against oxidation and It has chemical resistance.
한편, 상기 구조에 따라 제조된 유기 박막 트랜지스터는 유기 전계 발광 표시장치(organic electro-luminescent display device)의 소자로서 유용하게 사용될 수 있으며, 상기 제조 방법에 따라 제조된 유기 박막 트랜지스터는 유기 전계 발광 표시장치의 제조 방법에 있어서 미세 패터닝 및 용이한 비아홀 형성, 마스크 사용 개수 저감 등의 장점을 가질 수 있다.Meanwhile, the organic thin film transistor manufactured according to the above structure may be usefully used as an element of an organic electroluminescent display device, and the organic thin film transistor manufactured according to the manufacturing method may be an organic electroluminescent display device. In the method of manufacturing may have advantages such as fine patterning and easy via hole formation, the number of masks used.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention made as described above, the following effects can be obtained.
본 발명에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조 방법에 의하면 소스 전극과 드레인 전극간의 누설 전류가 발생하지 않도록 미세 패터닝이 구현될 수 있으며, 유기 박막 트랜지스터의 유기 활성층 형성에 미리 패터닝된 포토 레지스트를 이용함으로써 미세 패터닝이 구현되는 동시에, 상기 포토 레지스트가 제거되지 않고 그대로 남아 있도록 함으로써 마스크의 사용 개수가 저감된다.According to the method of manufacturing an organic thin film transistor according to the present invention, fine patterning may be implemented so that leakage current between a source electrode and a drain electrode does not occur, and fine patterning is performed by using a photoresist previously patterned to form an organic active layer of the organic thin film transistor. At the same time, the number of masks used is reduced by allowing the photoresist to remain unremoved.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명을 가장 바람직한 실시예를 기준으로 설명 하였으나, 상기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 내용이 그에 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 구성에 대한 일부 구성요소의 부가,삭감,변경,수정 등이 있더라도 첨부된 특허청구범위에 의하여 정의되는 본 발명의 기술적 사상에 속하는 한, 본 발명의 범위에 해당된다. As described above, the present invention has been described with reference to the most preferred embodiment, but the above embodiment is only for helping the understanding of the present invention, and the content of the present invention is not limited thereto. Even if there are additions, reductions, changes, modifications, and the like of some components of the composition of the present invention, it falls within the scope of the present invention as long as it belongs to the technical idea of the present invention defined by the appended claims.
예를 들어, 실시예들에 대한 설명 및 도면에서 유기 활성층의 위치는 소스 및 드레인 전극의 상부 또는 측부에 배치되는 것으로 표현되었으나, 유기 활성층의 일부가 소스 및 드레인 전극의 측면으로 연장될 수도 있는 것과 같이, 기타 구성요소의 위치 변이는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 당업자가 용이하게 설계 변경할 수 있는 정도의 것이며 본 발명의 균등 범위에 속하는 것으로 이해하여야 한다.For example, in the description and drawings of the embodiments, the position of the organic active layer is expressed as being disposed on the top or side of the source and drain electrodes, but a part of the organic active layer may extend to the sides of the source and drain electrodes. Likewise, it is to be understood that the position shift of the other components can be easily changed by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention and falls within the equivalent scope of the present invention.
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- 2004-03-23 KR KR1020040019639A patent/KR100592266B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20050094509A (en) | 2005-09-28 |
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