KR101642429B1 - 전자장치의 리페어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자장치의 기판에서 반도체 물질로 형성된 채널들의 결함을 리페어하는 방법에 있어서, 채널들을 분석하여, 채널들 중 패턴이 유실된 결함부의 위치를 파악하는 단계 및 결함부에 전도성 잉크를 분포시키는 리페어 단계를 포함하는 전자장치의 리페어 방법을 제공한다.
따라서 전도성용액을 이용하여 채널의 결함부를 리페어하기 때문에 공정이 용이하여, 경제적이며, 낮은온도에서도 공정이 가능하여 장치의 손상을 방지할 수 있음은 물론 적용범위를 확대할 수 있다.

Description

전자장치의 리페어 방법 {Repair method of electronic device}
본 발명은 전자장치의 리페어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 낮은 온도에서 공정이 가능하여 전자장치의 적용범위를 확대할 수 있으며, 공정이 용이한 전자장치의 리페어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체를 기반으로 한 직접회로는 패널(Panel) 사이즈가 더 커지거나 혹은 회로가 더욱 직접화 되면서, 반도체 공정 진행 시 결함(Defect)이 생성 될 수 있는 가능성이 크다.
때문에, 수율 향상을 위하여 공정 상 발생하는 패턴 유실 및 결함을 보상해주는 리페어(Repair)작업이 필수적이다.
한편, 최근에는 LCD 디스플레이 불량에서 생기는 결함 원인 중 TFT 결함 (패턴 유실)문제를 극복하기 위해서 2개 이상의 TFT를 설치하여 패턴 유실에 의한 TFT 불량을 다른 TFT로 작동시키는 듀얼 TFT(Dual-TFT를) 설계하여 TFT 어레이(Array)의 수율 향상을 시키는 리페어 방법을 사용하고 있다.
그런데, 상기한 종래의 전자장치 리페어 방법은 TFT를 한 픽셀 내에서 또 다른 TFT를 형성해야 하기 때문에 공정이 번거롭고 복잡할 뿐만 아니라, 높은 온도에서 공정이 이루어지기 때문에 전자장치의 손상을 초래하는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2005-0073901호
본 발명은, 공정이 용이할 뿐만 아니라, 낮은 온도에서 공정이 가능하도록 하여 전자장치의 손상을 방지할 수 있는 전자장치의 리페어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전자장치의 기판에서 반도체 물질로 형성된 채널들의 결함을 리페어하는 방법에 있어서, 상기 채널들을 분석하여, 상기 채널들 중 패턴이 유실된 결함부의 위치를 파악하는 단계; 및 상기 결함부에 전도성 잉크를 분포시키는 리페어 단계를 포함하는 전자장치의 리페어 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 전자장치의 리페어 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 전도성용액을 이용하여 채널의 결함부를 리페어하기 때문에 공정이 용이하여, 경제적이다.
둘째, 낮은 온도에서도 공정이 가능하여, 높은 열로 인한 전자장치의 손상을 방지할 수 있으며, 플라스틱 기판의 TFT 결함을 리페어하는 것도 가능 하는 등 전자장치의 적용범위를 확대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자장치의 리페어 방법에 대한 절차도이다.
도 2는 도 1의 전자장치의 리페어 방법의 제1실시예를 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 제1실시예에 따른 결과를 나타내는 광학현미경 및 SEM사진 및 테스트결과 그래프이다.
도 5는 도 1의 전자장치의 리페어 방법의 제2실시예를 나타내는 사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 5의 제2실시예에 따른 결과를 나타내는 광학현미경사진 및 테스트결과 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자장치의 리페어 방법은, 전자장치의 기판에서 반도체 물질로 형성된 채널들의 결함을 리페어(Repair)하는 방법으로서, 결함부의 위치를 파악하는 단계(S10)와, 전도성 잉크를 이용하여 상기 결함부를 리페어하는 단계(S20)를 포함한다.
상기 결함부의 위치를 파악하는 단계(S10)는, 기판의 채널(Active channel)들을 분석하여, 상기 채널들 중 패턴이 유실된 결함부의 위치를 파악하는 단계이다. 여기서, 상기 결함부의 위치 파악은 작업자가 도구를 이용하여 직접 검사를 하거나, 결함을 검사하기 위한 검사장치를 이용하여 상기 결함부의 파악을 할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 공지의 패턴결함 검사장치를 적용할 수 있으므로 생략하기로 한다.
한편, 상기 리페어 공정을 위해 적용되는 상기 채널은, TFT의 액티브 채널(active channel)로서 실리콘(Silicon), 금속 산화물 반도체, GaAs 반도체 등이 있으며, 리페어 공정을 위하여 사용되는 상기 전도성 잉크는 나노 와이어, 나노 파티클, 카본 나노튜브(Carbon nanotube)와 같은 용매의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하지만, 이는 바람직한 실시예로 전도성을 갖고 전하 캐리어를 공급해줄 수 있는 물질이라면 모두 가능함은 물론이다.
상기한 과정에서 상기 채널의 결함부의 위치를 파악하면, 상기 결함부에 전도성 잉크를 분포시켜 상기 결함부를 리페어하는 공정을 실시한다(S20).
상기한 리페어 공정에 대하여 상세하게 살펴보면, 먼저 일 실시예로 상기 리페어하는 단계는, 상기 전도성 잉크를 상기 결함부에 코팅하는 단계와, 상기 전도성 잉크를 설정된 온도에서 열처리하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 전도성 잉크를 열처리하는 온도는 80℃ 이상 150℃이하의 범위로 할 수 있는데, 이러한 열처리 온도는 일반적인 열처리 온도보다 낮은 온도에서도 리페어가 가능함을 나타내며, 이 때문에, 플라스틱 기판에 제작된 TFT 결함도 리페어할 수 있는 등 그 적용범위를 확대할 수 있다.
여기서, 상기 전도성 잉크는, 상기한 전도성 물질 용액 원액을 사용하는 것 보다는, 상기 전도성 물질과 탈이온수(DI water)를 희석하여 사용하는 것이 바람직하다. 이는, 전극 사이에 과도한 퍼컬레이션(Percolation)이 형성되어 전극 사이에 전류가 흐를 수 있기 때문이다. 한편, 상기 전도성 용액의 희석비율은, 상기 전도성물질과 상기 탈이온수(DI water)를 1:10 내지 1:1000의 비율로 희석하여 형성하는 것이 바람직하다. 이는 만약 상기 탈이온수를 10미만의 비율로 희석하게 되면, 전자장치의 소스전극과 드레인전극 사이에 과도한 퍼컬레이션이 형성될 수 있기 때문이며, 반대로 상기 탈이온수를 1000을 초과하는 비율로 희석하게 되면 충분한 전하 캐리어가 형성되지 않을 수 있기 때문이다.
다른 실시예로, 상기 리페어하는 단계는, 상기 전도성 잉크를 상기 결함부에 직접 패터닝하는 단계와, 상기 전도성 잉크를 150℃이하의 온도에서 열처리하는 단계를 포함한다. 이는 전술한 전도성 용액을 희석한 것과는 달리 전도성 잉크 원액을 사용할 수 있는 경우로서, 전도성 용액을 희석하지 않아도 가능하다. 여기서, 상기한 리페어하는 단계는, 상기 결함부에 직접 패터닝하는 단계를 제외하고 전술한 코팅을 통하여 리페어하는 방법과 유사하므로 이하에서는 상기 패터닝하는 단계에 대하여 살펴보기로 한다.
상기 전도성 용액을 패터닝하는 단계는, 패터닝을 하기 위한 패터닝 장치를 이용하여 상기 결함부에 상기 전도성 용액을 직접 패터닝한다. 여기서, 상기 패터닝 장치는, 미세한 결함부도 리페어할 수 있는 EHD 잉크젯 프린터(Electrohydrodynamic inkjet printer)가 적용가능하다.
또는, 상기 전도성 용액을 패터닝하는 단계는, 포토리소그래피(Photolithography) 공정이나, 프린팅 공정 등을 이용하여 패턴이 유실된 상기 결함부에 전도성 용액을 직접 패터닝 할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 상기 전자장치의 리페어 방법은, 채널에 결함부가 생겼을 시, 상기 전도성 용액을 상기 결함부에 코팅 또는 패터닝하여 리페어하기 때문에, 공정이 간단하고 용이하며, 낮은 온도에서 리페어할 수 있어 전자장치의 손상을 방지함은 물론 플라스틱 기판에 제작된 TFT 결함도 리페어할 수 있는 등 그 적용범위를 확대할 수 있다.
실시예 1
채널(Metal oxide channel) 중 패턴 유실이 있는 결함부에 나노 와이어로 코팅하여 리페어 하는 공정을 도 2 내지 도 4를 참조하여 하여 살펴보기로 한다.
먼저, 은나노 와이어(AgNW) 용액을 탈이온수(DI water)에 1:100 의 비율로 희석한다. 여기서, 만약 상기 은나노 와이어 용액 원액을 사용하게 되면, 전자장치(Transistor)의 소스(Source)전극(40)과 드레인(Drain)전극(30) 사이에 은나노 와이어가 과도한 퍼컬레이션이 형성되어, 소스전극(40)과 드레인전극(30) 사이에 전류가 흐르기 때문이다. 여기서, 미설명부호 10 및 20은 게이트전극과 절연층을 나타낸다.
상기한 은나노 와이어 용액을 희석하여 전도성 용액을 제조한 후에는 도 2에 나타난 바와 같이, 은나노 와이어의 퍼컬레이션이 소스전극(40)과 드레인전극(30) 사이에 전류 경로(Path)는 형성하지 않도록 하되, 채널(50)에서 패턴 유실이 있는 결함부(60)만 코팅되도록 한다.
그런 다음, 110℃에서 1분 30초 동안 열처리를 실시하여, 상기 은나노 와이어 용액 내의 유기 용매 및 탈이온수를 제거한다.
상기한 리페어 공정이 완료되면, 채널(50)의 결함부(60) 내에 은나노 와이어(100)를 통하여 충분한 전하 캐리어가 형성되었는지 확인하기 위한 전기적 특성을 테스트한다.
도 3과 도 4는 상기한 제1실시예에 따라 제작된 시편의 광학현미경 사진 및 이의 전기적 특성을 나타낸 그래프이다. 먼저, 도 3을 참조하면, 상기한 결함부에 은나노 와이어 희석용액을 이용하여 리페어 공정을 실시하였을 때, 상기 은나노 와이어가 채널 패턴이 유실된 결함부(도면에서 가운데 옅은 부분)에 랜덤(Random)하게 형성된 것을 확인할 수 있다.
이에 Vg-ld 특성 곡선을 나타내는 도 4를 참조하면, 리페어를 실시한 소자가 결함부가 있기 전의 소자와 거의 흡사한 전기적 특성을 보이고 있는 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 상기한 은나노 와이어가 채널이 유실된 결함부에 대하여 전하 캐리어를 공급해주고 있음을 확인할 수 있다. 일점쇄선은 결함부가 없는 소자의 특성그래프이고, 가는선은 결함부가 있는 소자의 특성그래프를 나타내고 있으며, 굵은선은 리페어 된 소자의 특성그래프를 나타낸다.
실시예 2
채널(Metal oxide channel)에 패턴 유실이 있는 결함부에 은나노 파티클을 직접 패터닝하여 채널 결함을 리페어하는 공정을 도 5 내지 도 7을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 5를 참조하면, 은나노 파티클 용액을 패터닝 장치를 이용하여 결함부(60)에 직접 패터닝 한다. 여기서, 상기 패터닝 장치는, EHD 잉크젯 프린터(Electrohydrodynamic (EHD) inkjet printer)를 이용한다.
상기 패터닝하는 방법은, 상기 결함부(60) 내에 충분한 전도성을 갖도록 하기 위해, 1mm/s 의 속도로 10번 이상의 복수회(Multiple) 프린팅을 실시한다. 여기서, 상기한 EHD 잉크젯 프린터의 경우 1㎛ 이하의 사이즈의 패터닝이 가능하므로, 미세한 결함이 있는 곳에도 리페어가 가능하다.
또한, 상기한 리페어 과정에서, 패턴을 오버랩핑(Overlapping)하거나, 수백 nm에서 수 ㎛의 크기의 직경을 갖는 노즐을 선택하여 다양한 결함부의 모양을 갖는 채널 결함도 리페어 가능하게 할 수 있다. 한편, 여기서 상기한 방법 이외에도, 포토리소그래피(Photolithography) 공정이나, 프린팅 공정 등을 이용하여 패턴이 유실된 결함부(60)에만 은나노 파티클 용액이 형성되도록 할 수도 있다.
이 후, 프린팅 된 상기 전도성 용액을 150℃에서 10분 동안 열처리 하여, 은나노 파티클 용액 내의 유기 용매를 제거한다.
상기한 리페어 공정이 완료되면, 채널(50)의 결함부(60) 내에 충분한 전하 캐리어가 형성되었는지 확인하기 위한 전기적 특성을 테스트한다.
도 6 과 도 7은 상기한 제2실시예에 따라 제작된 시편의 광학현미경 사진 및 이의 전기적 특성을 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조하면, 시편은 채널 내 패턴 유실이 있는 결함부를 은나노 파티클 잉크를 직접 패터닝한 것을 확인할 수 있다. 여기서, (a)는 결함부가 형성되기 전을 나타내고 있으며, (b)는 TFT의 액티브 채널(active channel)에 결함부가 형성된 것을 나타내고 있으며, (c)는 상기 결함부에 리페어를 한 상태를 나타낸 사진이다.
상기한 바와 같이 결함부가 형성된 시편을 전기적 테스트를 실시하여 도 7의 Vg-ld 특성 곡선을 확인한 결과 리페어한 소자가 원래의 소자와 거의 흡사한 전기적 특성을 보이고 있는 것으로 확인할 수 있으며, 이를 통하여 상기 전도성용액이 결함부 내 전하 캐리어를 공급해 주었음을 확인할 수 있다. 여기서, 실선은 결함부가 없는 소자의 특성그래프이고, 굵은선은 결함부가 있는 소자의 특성그래프를 나타내고 있으며, 점선은 리페어 된 소자의 특성그래프를 나타낸다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10.... 게이트전극 20... 절연층
30... 드레인전극 40... 소스전극
50... 채널 60... 결함부
100, 200... 전도성 용액

Claims (7)

  1. LCD 디스플레이를 포함하는 전자장치의 기판에서 반도체 물질로 형성된 TFT의 액티브 채널(active channel)들의 결함을 리페어하는 방법에 있어서,
    상기 TFT의 액티브 채널(active channel)들을 분석하여, 상기 채널들 중 패턴이 유실된 결함부의 위치를 파악하는 단계;
    상기 결함부에 나노 와이어, 나노 파티클, 카본 나노튜브(Carbon nanotube)를 포함하는 전도성 나노 복합체 또는 전구체로 이루어진 전도성물질과 탈이온수(DI water)의 혼합물로 이루어지는 전도성 잉크를 상기 결함부에 코팅하는 단계와, 상기 전도성 잉크를 80℃ 이상 150℃ 이하의 온도에서 열처리하는 단계를 포함하는 리페어 단계를 포함하는 전자장치의 리페어 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 잉크는,
    은나노 와이어와 탈이온수(DI water)를 1:10 내지 1:1000의 비율로 희석하여 형성되는 전자장치의 리페어 방법.
  5. LCD 디스플레이를 포함하는 전자장치의 기판에서 반도체 물질로 형성된 TFT의 액티브 채널(active channel)들의 결함을 리페어하는 방법에 있어서,
    상기 TFT의 액티브 채널(active channel)들을 분석하여, 상기 채널들 중 패턴이 유실된 결함부의 위치를 파악하는 단계;
    상기 결함부에 나노 와이어, 나노 파티클, 카본 나노튜브(Carbon nanotube)를 포함하는 전도성 나노 복합체 또는 전구체로 이루어진 전도성물질로 이루어지는 전도성 잉크를 상기 결함부에 패터닝하는 단계와, 상기 전도성 잉크를 80℃ 이상 150℃ 이하의 온도에서 열처리하는 단계를 포함하는 리페어 단계를 포함하는 전자장치의 리페어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전도성 잉크를 패터닝하는 단계는,
    EHD 잉크젯 프린터(Electrohydrodynamic inkjet printer)를 이용한 공정, 포토리소그래피(Photolithography) 공정 및 프린팅 공정 중 선택된 어느 하나로 상기 결함부에 패터닝하는 전자장치의 리페어 방법.
  7. 삭제
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