KR102277446B1 - Method for forming a three dimensional structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용액 공정을 통한 실리콘 기반의 3차원 구조체의 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 유기 실리콘 전구체를 제공하여, 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것; 및 상기 유기 실리콘 패턴에 자외선을 조사하여, 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유기 실리콘 전구체는 20℃ 및 1기압 하에서 1.0 cP 내지 1.0×107 cP의 점도를 갖고, 상기 유기 실리콘 패턴과 상기 실리콘 산화물 패턴은 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다.The present invention relates to a method of forming a silicon-based three-dimensional structure through a solution process, and more particularly, to provide an organic silicon precursor on a substrate to form an organic silicon pattern; and irradiating ultraviolet light to the organic silicon pattern to form a silicon oxide pattern. In this case, the organic silicon precursor may have a viscosity of 1.0 cP to 1.0×10 7 cP under 20° C. and 1 atmosphere, and the organic silicon pattern and the silicon oxide pattern may have substantially the same size.

Description

3차원 구조체의 형성 방법{Method for forming a three dimensional structure}Method for forming a three-dimensional structure {Method for forming a three dimensional structure}

본 발명은 용액 공정을 통한 실리콘 기반의 3차원 구조체의 형성 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of forming a silicon-based three-dimensional structure through a solution process.

최근 플렉서블 소재/소자에 대한 연구와 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 다양한 금속/절연체/반도체 소재들이 실리콘, 유리 등의 기판의 제약을 벗어나 유연성을 갖는 플라스틱 기판에까지 적용 범위가 넓어지고 있다. 특히 실리콘 기반 소재의 경우, 용액 상태인 다양한 소재들이 개발되고 있다. 이러한 용액 상태의 실리콘 기반 물질의 경우, 신뢰도가 높은 전기적/기계적/광학적 특성을 보여주고 있어 향후 차세대 디스플레이, 휴대형 기기, 태양전지 및 바이오/메디컬 제품 등 다양한 플랫폼 기반 응용 기술에 적용이 가능한 장점을 가지고 있으며, 응용성이 뛰어나다.Recently, research and development of flexible materials/devices are being actively conducted. Various metal/insulator/semiconductor materials are being applied to plastic substrates with flexibility beyond the limitations of substrates such as silicon and glass. In particular, in the case of silicon-based materials, various materials in a solution state are being developed. In the case of such a solution-state silicon-based material, it shows reliable electrical/mechanical/optical properties, so it has the advantage of being applicable to various platform-based application technologies such as next-generation displays, portable devices, solar cells, and bio/medical products. and has excellent applicability.

하지만, 기존의 용액 상태의 실리콘 기반 물질은 저온에서 소성하여 코팅제나 몰드로 사용될 수 있는데, 이 경우 유연성을 그대로 가지고 있지만 낮은 밀도와 내열성이 좋지 않은 문제가 있다. 한편, 용액 상태의 실리콘 기반 물질로부터 안정적인 SiO2와 같은 소재를 얻기 위해서는 고온 소성이나 플라즈마 처리 등과 같은 비진공 공정이 요구된다. 하지만 플라스틱과 같은 유연한 기판 소재는 저온 공정이 반드시 요구되므로, 저온 공정에서도 고밀도 및 우수한 내열성을 갖는 실리콘 박막/구조물을 형성할 수 있는 공정 개발이 필요한 실정이다. 현재 저온 공정을 활용한 무기물 박막 공정은 ALD 방식을 활용하여 치밀한 유전/보호막을 형성하는 것이 대표적인데, 증착 속도가 비진공 기반 공정에 비하여 느리므로 수율이 낮은 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 유기물-무기물의 복합 형태로 박막을 증착하는 연구가 수행되고 있으나, 유기물의 경우는 무기물 기반보다 침투성/내열성/내화학성 등의 특성이 열악한 문제가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0106359호(2012.09.26)에 개시되어 있다.
However, the conventional silicone-based material in a solution state can be used as a coating agent or a mold by firing at a low temperature. In this case, although flexibility is maintained, low density and poor heat resistance have problems. Meanwhile, in order to obtain a stable material such as SiO 2 from a silicon-based material in a solution state, a non-vacuum process such as high-temperature firing or plasma treatment is required. However, since a flexible substrate material such as plastic requires a low-temperature process, it is necessary to develop a process capable of forming a silicon thin film/structure having high density and excellent heat resistance even in a low-temperature process. Currently, the inorganic thin film process using a low-temperature process is representative of forming a dense dielectric/protective film using the ALD method, but the deposition rate is slower than that of the non-vacuum-based process, so there is a problem of low yield. To overcome this, research on depositing a thin film in the form of an organic-inorganic composite is being conducted, but in the case of an organic material, there is a problem in that properties such as permeability/heat resistance/chemical resistance are poorer than that of an inorganic material.
The technology underlying the present invention is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2012-0106359 (2012.09.26).

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상온 상압의 공정으로도 고밀도의 3차원 실리콘 구조체를 형성하는 방법을 제공하는데 있다.
The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of forming a high-density three-dimensional silicon structure even in the process of room temperature and pressure.

본 발명의 개념에 따른, 3차원 구조체의 형성 방법은, 기판 상에 유기 실리콘 전구체를 제공하여, 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것; 및 상기 유기 실리콘 패턴에 자외선을 조사하여, 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유기 실리콘 전구체는 20℃ 및 1기압 하에서 1.0 cP 내지 1.0×107 cP의 점도를 갖고, 상기 유기 실리콘 패턴과 상기 실리콘 산화물 패턴은 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다.According to a concept of the present invention, a method for forming a three-dimensional structure includes: providing an organic silicon precursor on a substrate to form an organic silicon pattern; and irradiating ultraviolet light to the organic silicon pattern to form a silicon oxide pattern. In this case, the organic silicon precursor may have a viscosity of 1.0 cP to 1.0×10 7 cP under 20° C. and 1 atmosphere, and the organic silicon pattern and the silicon oxide pattern may have substantially the same size.

상기 유기 실리콘 전구체는 20℃ 및 1기압 하에서 액체상태이며, 상기 유기 실리콘 전구체는 Si-O 결합을 포함할 수 있다.The organosilicon precursor is in a liquid state at 20° C. and 1 atm, and the organosilicon precursor may include a Si—O bond.

상기 유기 실리콘 전구체는 폴리디메틸실록산(PDMS), 또는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)를 포함할 수 있다.The organosilicon precursor may include polydimethylsiloxane (PDMS) or tetraethylorthosilicate (TEOS).

상기 자외선은 100nm 내지 200nm의 파장 범위를 가질 수 있다.The ultraviolet light may have a wavelength range of 100 nm to 200 nm.

상기 자외선을 조사하는 것은, 상기 유기 실리콘 전구체를 상기 기판 상에 제공하는 것과 동시에 수행되거나 또는 상기 유기 실리콘 패턴을 형성한 후에 수행될 수 있다.Irradiating the ultraviolet light may be performed simultaneously with providing the organosilicon precursor on the substrate or after forming the organosilicon pattern.

상기 유기 실리콘 전구체는, 이의 점도 및 전기전도도를 변화시킬 수 있는 용매 또는 이온을 추가로 포함할 수 있다. 상기 유기 실리콘 전구체를 상기 기판 상에 제공하는 것은, 전기수력학적(electrohydrodynamic) 제트 프린팅법을 이용하는 것을 포함하며, 상기 용매는 사이클로펜타논(cyclopentanone), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 감마-뷰티로락톤(γ-butyrolactone), 톨루엔, 메탄올, 에탄올, 에틸 에테르, N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide), N-메틸-2-피로디논(N-methyl-2-pyrrodinone), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 및 헥산(hexane), 글리세롤(glycerol), 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(Triethylene Glycol Monomethyl Ether), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 및 프로필렌 글리콜(Propylene glycol)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 이온은 산, 염기 또는 이온염을 포함할 수 있다.The organosilicon precursor may further include a solvent or ion capable of changing its viscosity and electrical conductivity. Providing the organosilicon precursor on the substrate includes using an electrohydrodynamic jet printing method, and the solvent is cyclopentanone, cyclohexanone, gamma-butyrolactone. (γ-butyrolactone), toluene, methanol, ethanol, ethyl ether, N,N-dimethyl acetamide, N-methyl-2-pyrrodinone, tetra with tetrahydrofuran, ethyl acetate and hexane, glycerol, Triethylene Glycol Monomethyl Ether, Ethylene glycol and Propylene glycol At least one selected from the group consisting of, the ion may include an acid, a base, or an ionic salt.

상기 유기 실리콘 전구체를 상기 기판 상에 제공하는 것은, 제트 프린팅법 또는 임프린트 리소그래피법을 추가로 이용하는 것을 포함할 수 있다.Providing the organic silicon precursor on the substrate may include further using a jet printing method or an imprint lithography method.

상기 유기 실리콘 패턴과 상기 실리콘 산화물 패턴은 1 내지 10의 종횡비를 가질 수 있다.The organic silicon pattern and the silicon oxide pattern may have an aspect ratio of 1 to 10.

상기 유기 실리콘 패턴 및 상기 실리콘 산화물 패턴은 각각 복수개로 제공되고, 상기 유기 실리콘 패턴들 및 상기 실리콘 산화물 패턴들을 형성하는 것은: 제1 유기 실리콘 패턴으로부터 제1 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것; 및 제2 유기 실리콘 패턴으로부터 제2 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함하고, 상기 제2 실리콘 산화물 패턴은 상기 제1 실리콘 산화물 패턴 상에 형성될 수 있다.The organic silicon pattern and the silicon oxide pattern are provided in plurality, respectively, and forming the organic silicon patterns and the silicon oxide patterns may include: forming a first silicon oxide pattern from a first organic silicon pattern; and forming a second silicon oxide pattern from a second organic silicon pattern, wherein the second silicon oxide pattern may be formed on the first silicon oxide pattern.

상기 제2 유기 실리콘 패턴은 상기 제1 유기 실리콘 패턴 상에 형성되며, 상기 제1 및 제2 실리콘 산화물 패턴들은, 적층된 상기 제1 및 제2 유기 실리콘 패턴들에 자외선을 조사하여 함께 형성될 수 있다.The second organosilicon pattern may be formed on the first organosilicon pattern, and the first and second silicon oxide patterns may be formed together by irradiating ultraviolet rays to the stacked first and second organosilicon patterns. have.

상기 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것은, 평면적 관점에서 상기 기판 상에 격자 형태를 갖는 상기 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것을 포함하고, 상기 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것은, 상기 유기 실리콘 패턴에 자외선을 조사하여 격자 형태의 상기 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다.Forming the organosilicon pattern includes forming the organosilicon pattern having a lattice shape on the substrate in a plan view, and forming the silicon oxide pattern includes irradiating ultraviolet rays to the organosilicon pattern to form a lattice It may include forming the silicon oxide pattern of the form.

본 발명의 다른 개념에 따른, 3차원 구조체의 형성 방법은, 기판 상에 유기 실리콘 전구체를 제공하여, 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것; 및 상기 유기 실리콘 패턴에 100nm 내지 200nm의 파장 범위를 갖는 자외선을 조사하여, 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이때, 상기 유기 실리콘 전구체는 Si-O 결합을 포함하고, 20℃ 및 1기압 하에서 1.0 cP 내지 1.0×107 Cp의 점도를 갖는 액체상태일 수 있다.According to another concept of the present invention, a method for forming a three-dimensional structure includes: providing an organic silicon precursor on a substrate to form an organic silicon pattern; and irradiating the organic silicon pattern with ultraviolet rays having a wavelength range of 100 nm to 200 nm to form a silicon oxide pattern. In this case, the organic silicon precursor may be in a liquid state including a Si-O bond and having a viscosity of 1.0 cP to 1.0×10 7 Cp at 20° C. and 1 atm.

상기 유기 실리콘 전구체는 폴리디메틸실록산(PDMS), 또는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)를 포함할 수 있다.The organosilicon precursor may include polydimethylsiloxane (PDMS) or tetraethylorthosilicate (TEOS).

상기 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것은, 순차적으로 적층된 유기 실리콘 패턴들을 형성하는 것을 포함하고, 상기 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것은, 상기 유기 실리콘 패턴들에 자외선을 조사하여 순차적으로 적층된 실리콘 산화물 패턴들을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
Forming the organosilicon pattern includes forming sequentially stacked organosilicon patterns, and forming the silicon oxide pattern includes irradiating ultraviolet light to the organosilicon patterns to sequentially stack silicon oxide patterns. may include forming.

본 발명에 따른 3차원 구조체의 형성 방법은, 상온 및 상압 하에서 별다른 표면 처리나 첨가물이 없이도 SiO2 또는 이와 유사한 화학구조를 갖는 실리콘 산화물 구조체를 형성할 수 있다. 이로써, 3차원 구조체가 형성될 기판 및 다른 박막에 대한 손상을 최소화할 수 있다. 나아가, 고점도의 유기 실리콘 용액을 사용하여 보다 복잡한 3차원 구조체를 형성할 수 있다.
The method of forming a three-dimensional structure according to the present invention can form a silicon oxide structure having a chemical structure similar to that of SiO 2 or similar thereto without any surface treatment or additives under room temperature and pressure. Accordingly, it is possible to minimize damage to the substrate on which the three-dimensional structure is to be formed and other thin films. Furthermore, it is possible to form a more complex three-dimensional structure using a high-viscosity organosilicon solution.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조체를 형성하는 방법을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따라 형성된 실리콘 산화물 패턴의 원자 조성을 분석한 그래프이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 3차원 구조체를 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 실리콘 패턴을 형성하기 위한 전기수력학적 제트 프린팅 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 6a, 도 6b 및 도 7은 전기수력학적 제트 프린팅 장치를 이용하여 유기 실리콘 패턴을 형성하는 방법을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자를 형성하는 방법을 개략적으로 나타내는 사시도들이다.
1A to 1C are cross-sectional views schematically illustrating a method of forming a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph analyzing the atomic composition of a silicon oxide pattern formed according to embodiments of the present invention.
3 and 4 are cross-sectional views schematically showing a three-dimensional structure according to other embodiments of the present invention.
5 is a schematic view showing an electrohydrodynamic jet printing apparatus for forming an organic silicon pattern according to embodiments of the present invention.
6A, 6B, and 7 are cross-sectional views schematically illustrating a method of forming an organic silicon pattern using an electrohydrodynamic jet printing apparatus.
8A to 8C are perspective views schematically illustrating a method of forming a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the configuration and effect of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various forms and various modifications may be made. However, it is provided so that the disclosure of the present invention is complete through the description of the present embodiments, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of the technical content. Parts indicated with like reference numerals throughout the specification indicate like elements.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or plan views that are ideal illustrative views of the present invention. In the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have a schematic nature, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate specific shapes of regions of the device and not to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. The embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprises' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

실시예Example 1 One

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조체를 형성하는 방법을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.1A to 1C are cross-sectional views schematically illustrating a method of forming a three-dimensional structure according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 기판(100) 상에 유기 실리콘 전구체를 제공하여, 유기 실리콘 패턴(110)이 형성될 수 있다. 상기 기판(100)은 실리콘 기판과 같은 반도체 기판, 유리 기판과 같은 투명기판, 또는 고분자 기판과 같은 유연 기판일 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 기판(100) 상에 상기 유기 실리콘 전구체를 제공하는 것은, 전기수력학적(electrohydrodynamic) 제트 프린팅법, 제트 프린팅법, 임프린트 리소그래피법, 또는 이들의 조합을 이용할 수 있으나, 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 유기 실리콘 전구체를 제공하는 구체적인 방법은 후술한다.Referring to FIG. 1A , by providing an organic silicon precursor on a substrate 100 , an organic silicon pattern 110 may be formed. The substrate 100 may be a semiconductor substrate such as a silicon substrate, a transparent substrate such as a glass substrate, or a flexible substrate such as a polymer substrate, but is not particularly limited. To provide the organic silicon precursor on the substrate 100 , an electrohydrodynamic jet printing method, a jet printing method, an imprint lithography method, or a combination thereof may be used, but is not particularly limited. A specific method of providing the organic silicon precursor will be described later.

상기 유기 실리콘 전구체는 Si-O 결합을 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 유기 실리콘 전구체는, 그에게 자외선이 조사될 경우, 경화되어 실리콘 산화물(SiO2)을 형성할 수 있는 물질일 수 있다. 또한, 상기 유기 실리콘 전구체는 20℃ 및 1기압 하에서 액체상태인 물질일 수 있다. 일 예로, 상기 유기 실리콘 전구체는 폴리디메틸실록산(PDMS), 또는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)를 포함할 수 있다.The organosilicon precursor may include a compound having a Si—O bond. The organosilicon precursor may be a material capable of forming a silicon oxide (SiO 2 ) by curing when ultraviolet rays are irradiated thereto. In addition, the organic silicon precursor may be a material in a liquid state under 20 ℃ and 1 atmosphere. For example, the organic silicon precursor may include polydimethylsiloxane (PDMS) or tetraethylorthosilicate (TEOS).

상기 유기 실리콘 전구체는 동일한 물질이더라도 다양한 점도, 기화 온도 및 전기전도도 등을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 유기 실리콘 전구체가 상기 폴리디메틸실록산(PDMS)인 경우, 상기 PDMS는 이의 분자량과 함께 혼합되는 단분자의 종류에 따라 다양한 점도 범위와 기화 온도를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 PDMS는 20℃ 및 1기압 하에서 1 cP 내지 1.0×107 cP의 점도 범위를 가질 수 있다.The organosilicon precursor may have various viscosities, vaporization temperatures, electrical conductivity, and the like even with the same material. For example, when the organosilicon precursor is the polydimethylsiloxane (PDMS), the PDMS may have various viscosity ranges and vaporization temperatures depending on the molecular weight thereof and the type of monomolecules to be mixed. For example, the PDMS may have a viscosity range of 1 cP to 1.0×10 7 cP at 20° C. and 1 atm.

나아가, 상기 유기 실리콘 전구체는 용매 및/또는 이온을 더 포함함으로써, 이의 점도, 기화 온도 및 전기전도도를 다양하게 변화시킬 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어, 사이클로펜타논(cyclopentanone), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 감마-뷰티로락톤(γ-butyrolactone), 톨루엔, 메탄올, 에탄올, 에틸 에테르, N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide), N-메틸-2-피로디논(N-methyl-2-pyrrodinone), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 및 헥산(hexane), 글리세롤(glycerol), 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(Triethylene Glycol Monomethyl Ether), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 및 프로필렌 글리콜(Propylene glycol) 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유기 실리콘 전구체를 포함하는 용액의 전기전도도를 제어하기 위해서, 산 (예를 들어, HCl, HNO3, CH3COOH 등), 염기(예를 들어, KOH, NaOH, NH4OH 등) 또는 이온염(예를 들어, NaCl, KCl 등)을 추가할 수 있다. 만약, 상기 전기수력학적 제트 프린팅법을 이용하는 경우, 상기 유기 실리콘 전구체의 점도 및 전기전도도를 조절하여 공정을 최적화할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.Furthermore, the organic silicon precursor may further include a solvent and/or ions, thereby variously changing its viscosity, vaporization temperature, and electrical conductivity. The solvent is, for example, cyclopentanone, cyclohexanone, gamma-butyrolactone, toluene, methanol, ethanol, ethyl ether, N,N-dimethyl acetamide ( N,N-dimethyl acetamide), N-methyl-2-pyrrodinone, tetrahydrofuran, ethyl acetate and hexane, glycerol, It may include at least one selected from the group consisting of triethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol, and propylene glycol. In order to control the electrical conductivity of the solution containing the organosilicon precursor, an acid (eg, HCl, HNO3, CH3COOH, etc.), a base (eg, KOH, NaOH, NH4OH, etc.) or an ionic salt (eg, , NaCl, KCl, etc.) can be added. If the electrohydrodynamic jet printing method is used, the process may be optimized by adjusting the viscosity and electrical conductivity of the organic silicon precursor, and a detailed description thereof will be given later.

선택적으로, 상기 유기 실리콘 전구체는 열경화를 위한 가교제 내지 광경화를 위한 광개시제 등의 첨가물을 포함하지 않을 수 있다. 상기 유기 실리콘 전구체는 특정 파장 범위의 자외선을 통해 빠르게 경화될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.Optionally, the organic silicon precursor may not include additives such as a crosslinking agent for thermal curing or a photoinitiator for photocuring. The organosilicon precursor may be rapidly cured through ultraviolet rays in a specific wavelength range, and a detailed description thereof will be described later.

상기 기판(100) 상에 형성된 상기 유기 실리콘 패턴(110)은 박막, 라인 형태, 바(bar) 형태 또는 요철 형태 등의 모양을 가질 수 있으나, 이는 당업자가 목적하는 구조체에 맞게 형성할 수 있다. 만약, 상기 유기 실리콘 전구체가 20℃ 및 1기압 하에서 1.0 cP 내지 1.0×107 cP의 고점도를 갖는다면, 상기 유기 실리콘 패턴(110)은 처음 형성되었을 때의 형태를 유지하며 경화될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 3차원 구조체를 형성하는데 보다 유리할 수 있다.The organic silicon pattern 110 formed on the substrate 100 may have a shape such as a thin film, a line shape, a bar shape, or an uneven shape, but may be formed according to a structure desired by those skilled in the art. If the organosilicon precursor has a high viscosity of 1.0 cP to 1.0×10 7 cP under 20° C. and 1 atm, the organosilicon pattern 110 may be cured while maintaining the shape when initially formed. Therefore, it may be more advantageous to form a three-dimensional structure according to the present invention.

도 1b를 참조하면, 상기 기판(100) 상에 형성된 상기 유기 실리콘 패턴(110)에 자외선(125)이 조사될 수 있다. 상기 자외선(125)은 자외선 조사기(120)를 통해 조사될 수 있다. 상기 자외선 조사기(120)는 램프 방식의 대면적 광원 또는 LED, 레이저 등의 직접 광원을 포함할 수 있다. 상기 자외선(125)은 100nm 내지 200nm의 파장 범위를 가질 수 있다.Referring to FIG. 1B , ultraviolet 125 may be irradiated to the organic silicon pattern 110 formed on the substrate 100 . The UV 125 may be irradiated through the UV irradiator 120 . The ultraviolet irradiator 120 may include a large-area light source of a lamp type or a direct light source such as an LED or a laser. The ultraviolet ray 125 may have a wavelength range of 100 nm to 200 nm.

도 2는 유기 실리콘 패턴(110, PDMS)에 100nm 내지 200nm의 파장 범위를 갖는 자외선(125)을 1분동안 조사한 뒤, 이의 원자 조성을 분석한 그래프이다.FIG. 2 is a graph analyzing the atomic composition of the organic silicon pattern 110 (PDMS) after irradiating ultraviolet rays 125 having a wavelength range of 100 nm to 200 nm for 1 minute.

도 2를 참조하면, 가로 축은 식각 시간(Etch time), 즉 대상물의 깊이를 나타낸다. 식각 시간 200초 부근까지는 상기 유기 실리콘 패턴(110)의 원자 조성을 분석한 것으로, 산소 원자가 실리콘 원자보다 약 2배정도 많음을 살펴볼 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 유기 실리콘 패턴(110)(예를 들어, PDMS)은 100nm 내지 200nm의 파장 범위를 갖는 자외선(125) 조사를 통해 실리콘 산화물(SiO2)으로 변환될 수 있음을 확인할 수 있다. 식각 시간 200초 부근 이후부터는 상기 기판(100)에 해당한다.Referring to FIG. 2 , the horizontal axis represents an etching time, that is, a depth of an object. The atomic composition of the organic silicon pattern 110 was analyzed until the etching time of 200 seconds, and it can be seen that oxygen atoms are about twice that of silicon atoms. That is, it can be confirmed that the organic silicon pattern 110 (eg, PDMS) according to the present invention can be converted into silicon oxide (SiO 2 ) through ultraviolet 125 irradiation having a wavelength range of 100 nm to 200 nm. . After the etching time is around 200 seconds, it corresponds to the substrate 100 .

즉, 상기 실험 결과를 통해 100nm 내지 200nm의 자외선(125) 파장을 이용함으로써, 본 발명에 따른 상기 유기 실리콘 패턴(110)은 추가적인 가교제 내지 광개시제 없이도 단시간에 경화되어 실리콘 산화물로 변환될 수 있음을 확인할 수 있다. 이는, 상기 유기 실리콘 패턴(110)이 상기 파장 범위의 자외선(125)을 잘 흡수할 수 있기 때문이다. 나아가, 상기 자외선(125)의 조사는 상온(약 20℃) 및 상압(약 1기압) 하에서도 수행될 수 있으므로, 상기 기판(100) 및 상기 유기 실리콘 패턴(110)의 손상이 최소화될 수 있다.That is, by using the ultraviolet 125 wavelength of 100 nm to 200 nm through the experimental results, the organic silicon pattern 110 according to the present invention is cured in a short time without an additional crosslinking agent or photoinitiator It can be confirmed that it can be converted into silicon oxide. can This is because the organic silicon pattern 110 can well absorb the ultraviolet ray 125 in the wavelength range. Furthermore, since the irradiation of the ultraviolet rays 125 can be performed at room temperature (about 20° C.) and under normal pressure (about 1 atmosphere), damage to the substrate 100 and the organic silicon pattern 110 can be minimized. .

상기 자외선(125)은, 진공 자외선(vacuum UV) 또는 KrF, ArF 레이저와 같은 깊은 자외선 레이저(deep UV laser)를 이용할 수 있다. 상기 깊은 자외선 레이저를 이용하는 경우, 일반 자외선 램프에 비해 빛의 세기가 매우 강하므로, 반응 시간(경화 시간)을 크게 단축할 수 있다. 또한 집중된 레이저 빔의 크기에 해당하는 영역만 선택적으로 주사가 가능하기 때문에, 레이저에 기반한 마이크로 패터닝이 가능할 수 있다. 예를 들어, 도시되진 않았지만, 상기 유기 실리콘 패턴(110)이 박막 형태로 형성된 경우, 상기 레이저 빔을 상기 박막의 일부에만 주사하여, 상기 박막의 상기 일부만이 실리콘 산화물로 변환되도록 패터닝할 수 있다. 나아가 펄스 레이저(pulsed laser)를 이용한다면, 주사 시간이 매우 짧기 때문에 주사 영역 주변으로 열적 확산이 거의 일어나지 않아 반응시키고자 하는 영역만 실리콘 산화물로 선택적으로 변화시킬 수 있다.As the ultraviolet ray 125 , a vacuum UV or a deep UV laser such as a KrF or ArF laser may be used. In the case of using the deep ultraviolet laser, since the intensity of light is very strong compared to a general ultraviolet lamp, the reaction time (curing time) can be greatly shortened. In addition, since only an area corresponding to the size of the focused laser beam can be selectively scanned, laser-based micro-patterning may be possible. For example, although not shown, when the organic silicon pattern 110 is formed in the form of a thin film, the laser beam may be scanned only on a portion of the thin film to be patterned such that only the part of the thin film is converted into silicon oxide. Furthermore, if a pulsed laser is used, since the scan time is very short, thermal diffusion hardly occurs around the scan region, so that only the region to be reacted can be selectively changed to silicon oxide.

도 1c를 참조하면, 상기 유기 실리콘 패턴(110)이 경화되어 실리콘 산화물 패턴(130)이 형성될 수 있다. 상기 실리콘 산화물 패턴(130)의 형태는, 앞서 상기 기판(100) 상에 형성된 상기 유기 실리콘 패턴(110)의 형태에 대응될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 특정 범위의 자외선 조사를 통해, 상기 실리콘 산화물 패턴(130)은 SiO2 또는 이와 유사한 화학구조를 가질 수 있다. 나아가, 별다른 표면 처리나 첨가물이 없이도 SiO2 또는 이와 유사한 화학구조를 갖는 상기 실리콘 산화물 패턴(130)을 형성할 수 있기 때문에, 공정이 단순해질 수 있다.Referring to FIG. 1C , the organic silicon pattern 110 may be cured to form a silicon oxide pattern 130 . The shape of the silicon oxide pattern 130 may correspond to the shape of the organic silicon pattern 110 previously formed on the substrate 100 . In addition, as described above, through ultraviolet irradiation in a specific range, the silicon oxide pattern 130 may have SiO 2 or a chemical structure similar thereto. Furthermore, since the silicon oxide pattern 130 having SiO 2 or a chemical structure similar thereto can be formed without any surface treatment or additives, the process can be simplified.

본 실시예에서는 단순한 형태의 3차원 구조체를 형성하는 예시적인 방법을 설명하였지만, 고점도의 상기 유기 실리콘 전구체를 사용하여 보다 복잡한 3차원 형태의 패턴(구조물)을 형성할 수 있고, 다르게는 상기 유기 실리콘 패턴(110)이나 상기 살리콘 산화물 패턴을 복수개로 적층하여 복잡한 3차원 형태의 패턴(구조물)을 형성할 수 있다. 특히 후자에 대해 이어서 설명한다.
Although an exemplary method of forming a three-dimensional structure of a simple shape has been described in this embodiment, a more complex three-dimensional pattern (structure) can be formed using the organosilicon precursor having a high viscosity, and alternatively, the organosilicon A complex three-dimensional pattern (structure) may be formed by stacking a plurality of the pattern 110 or the salicone oxide pattern. In particular, the latter will be described next.

실시예Example 2 2

도 3 및 도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 3차원 구조체를 개략적으로 나타내는 단면도들이다. 본 실시예들에서는, 앞서 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다. 앞서 본 발명의 개념을 설명하기 위한 3차원 구조체의 제조 방법과 동일한 구성에 대하여는 동일한 참조번호가 제공될 수 있다.3 and 4 are cross-sectional views schematically showing a three-dimensional structure according to other embodiments of the present invention. In the present embodiments, detailed descriptions of technical features overlapping with those previously described with reference to FIGS. 1A to 1C will be omitted, and differences will be described in detail. The same reference numbers may be provided for the same configuration as the manufacturing method of the three-dimensional structure for explaining the concept of the present invention above.

본 발명의 일 실시예에 따른 도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 실리콘 산화물 구조체(SS)가 제공될 수 있다. 상기 실리콘 산화물 구조체(SS)는 상기 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 및 제2 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b)을 포함할 수 있다. 도시되진 않았으나, 평면적 관점에서, 상기 제2 실리콘 산화물 패턴(130b)은 상기 제1 실리콘 산화물 패턴(130a)과 중첩될 수 있다. 그러나, 다른 예로, 상기 제2 실리콘 산화물 패턴(130b)은 상기 제1 실리콘 산화물 패턴(130a)을 가로지를 수 있으며, 따라서 상기 제2 실리콘 산화물 패턴(130b)의 일부만 상기 제1 실리콘 산화물 패턴(130a)의 일부와 중첩될 수 있다. 결론적으로, 상기 제1 및 제2 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b)의 배치 관계는 특별히 제한되지 않으며, 이는 구체적인 반도체 소자의 용도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.Referring to FIG. 3 according to an embodiment of the present invention, a silicon oxide structure SS may be provided on the substrate 100 . The silicon oxide structure SS may include first and second silicon oxide patterns 130a and 130b sequentially stacked on the substrate 100 . Although not shown, in a plan view, the second silicon oxide pattern 130b may overlap the first silicon oxide pattern 130a. However, as another example, the second silicon oxide pattern 130b may cross the first silicon oxide pattern 130a, and thus only a part of the second silicon oxide pattern 130b is the first silicon oxide pattern 130a. ) can be overlapped with a part of In conclusion, the arrangement relationship of the first and second silicon oxide patterns 130a and 130b is not particularly limited, and may be variously changed according to the specific use of the semiconductor device.

상기 실리콘 산화물 구조체(SS)를 형성하는 방법으로, 두 가지 예들이 있을 수 있다. 일 예로, 앞서 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 방법에 따라 상기 제1 실리콘 산화물 패턴(130a)을 상기 기판(100) 상에 형성할 수 있다. 이후, 다시 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 방법에 따라 상기 제2 실리콘 산화물 패턴(130b)을 상기 제1 실리콘 산화물 패턴(130a) 상에 형성할 수 있다.As a method of forming the silicon oxide structure SS, there may be two examples. For example, the first silicon oxide pattern 130a may be formed on the substrate 100 according to the method described above with reference to FIGS. 1A to 1C . Thereafter, the second silicon oxide pattern 130b may be formed on the first silicon oxide pattern 130a according to the method described with reference to FIGS. 1A to 1C again.

다른 예로, 먼저 상기 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 및 제2 유기 실리콘 패턴들(미도시)이 형성될 수 있다. 각각의 상기 제1 및 제2 유기 실리콘 패턴들을 형성하는 것은, 앞서 도 1a를 참조하여 설명한 바와 같을 수 있다. 특히, 고점도(예를 들어, 1.0cP 내지 1.0×107 cP)를 갖는 유기 실리콘 전구체를 사용하는 경우, 경화 전에도 유기 실리콘 패턴의 형태가 유지될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. 따라서, 상기 제1 유기 실리콘 패턴을 형성한 후, 이의 위에 바로 제2 유기 실리콘 패턴을 형성할 수 있다. As another example, first and second organic silicon patterns (not shown) sequentially stacked on the substrate 100 may be formed. Forming each of the first and second organic silicon patterns may be the same as described above with reference to FIG. 1A . In particular, when an organic silicon precursor having a high viscosity (eg, 1.0 cP to 1.0 × 10 7 cP) is used, the shape of the organic silicon pattern can be maintained even before curing as described above. Accordingly, after forming the first organosilicon pattern, a second organosilicon pattern may be formed directly on the first organosilicon pattern.

이어서, 적층된 상기 제1 및 제2 유기 실리콘 패턴들에 자외선을 조사하여, 적층된 상기 제1 및 제2 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b)이 각각 형성될 수 있다. 본 예의 경우, 앞서 설명한 예와 비교하여 한 번의 자외선 조사로 상기 실리콘 산화물 구조체(SS)를 형성할 수 있으므로, 보다 효율적인 공정을 수행할 수 있다.
Then, by irradiating ultraviolet rays to the stacked first and second organic silicon patterns, the stacked first and second silicon oxide patterns 130a and 130b may be respectively formed. In the case of this example, since the silicon oxide structure SS can be formed by one UV irradiation compared to the example described above, a more efficient process can be performed.

본 발명의 다른 실시예에 따른 도 4를 참조하면, 기판(100) 상에 실리콘 산화물 구조체(SS)가 제공될 수 있다. 상기 실리콘 산화물 구조체(SS)는 상기 기판(100) 상에 순차적으로 적층된 제1 내지 제4 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b, 130c, 130d)을 포함할 수 있다. 도시되진 않았으나, 평면적 관점에서, 상기 제1 내지 제4 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b, 130c, 130d)은 서로 중첩될 수 있다. 그러나, 상기 제1 내지 제4 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b, 130c, 130d)의 배치 관계는 특별히 제한되지 않으며, 이는 구체적인 반도체 소자의 용도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.Referring to FIG. 4 according to another embodiment of the present invention, a silicon oxide structure SS may be provided on the substrate 100 . The silicon oxide structure SS may include first to fourth silicon oxide patterns 130a , 130b , 130c , and 130d sequentially stacked on the substrate 100 . Although not shown, in a plan view, the first to fourth silicon oxide patterns 130a, 130b, 130c, and 130d may overlap each other. However, the arrangement relationship of the first to fourth silicon oxide patterns 130a, 130b, 130c, and 130d is not particularly limited, and may be variously changed according to the specific use of the semiconductor device.

일 예로, 상기 실리콘 산화물 구조체(SS)는 복수개의 상기 실리콘 산화물 패턴들(130a~130d)이 적층된 기둥 형태일 수 있다. 본 발명에 따른 실리콘 산화물 구조체(SS)는, 복수개의 상기 실리콘 산화물 패턴들(130a~130d)을 용이하게 반복 적층할 수 있으므로, 높은 종횡비를 갖는 3차원 구조체를 구현할 수 있다. 예를 들어, 상기 실리콘 산화물 구조체(SS)는 폭 A 및 높이 B를 가질 수 있다. 이때, 상기 실리콘 산화물 구조체(SS)의 종횡비(B/A)는 1 내지 10의 범위를 가질 수 있다.For example, the silicon oxide structure SS may have a columnar shape in which a plurality of the silicon oxide patterns 130a to 130d are stacked. Since the silicon oxide structure SS according to the present invention can easily repeatedly stack the plurality of silicon oxide patterns 130a to 130d, a three-dimensional structure having a high aspect ratio can be implemented. For example, the silicon oxide structure SS may have a width A and a height B. In this case, the aspect ratio (B/A) of the silicon oxide structure SS may be in the range of 1 to 10.

상기 실리콘 산화물 구조체(SS)를 형성하는 방법으로, 앞서 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 두 가지 예들이 있을 수 있다. 일 예로, 앞서 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 방법에 따라 상기 제1 내지 제4 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b, 130c, 130d)을 각각 독립적으로 형성할 수 있다.As a method of forming the silicon oxide structure SS, as described above with reference to FIG. 3 , there may be two examples. For example, the first to fourth silicon oxide patterns 130a, 130b, 130c, and 130d may be independently formed according to the method described above with reference to FIGS. 1A to 1C .

다른 예로, 고점도를 갖는 유기 실리콘 전구체를 사용하여 순차적으로 적층된 제1 내지 제4 유기 실리콘 패턴들(미도시)을 형성한 후, 상기 제1 내지 제4 유기 실리콘 패턴들에 자외선을 조사하여 상기 제1 내지 제4 실리콘 산화물 패턴들(130a, 130b, 130c, 130d)을 각각 형성할 수 있다.
As another example, after sequentially stacked first to fourth organosilicon patterns (not shown) are formed using an organosilicon precursor having a high viscosity, the first to fourth organosilicon patterns are irradiated with ultraviolet light to First to fourth silicon oxide patterns 130a, 130b, 130c, and 130d may be formed, respectively.

실시예Example 3 3

도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 실리콘 패턴(110)을 형성하기 위한 전기수력학적 제트 프린팅 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.5 is a schematic view showing an electrohydrodynamic jet printing apparatus for forming the organic silicon pattern 110 according to embodiments of the present invention.

도 5를 참조하면, 전기수력학적 제트 프린팅 장치는 기판(100)이 로딩되는 스테이지(200)를 포함할 수 있다. 상기 스테이지(200)는, 가장 하단에 위치한 이동부(201), 상기 이동부(201) 상의 금속 플레이트(203), 및 상기 금속 플레이트(203) 상의 히터(205)를 포함할 수 있다. 상기 이동부(201)는 2차원적으로 또는 3차원적으로 이동할 수 있다. 즉, 상기 이동부(201)가 상기 기판(100)을 이동시켜 상기 기판(100) 상에 패턴을 형성할 수 있다. 상기 금속 플레이트(203)는 지지체의 역할을 하며, 상기 히터(205)는 상기 기판(100)을 일정 온도로 가열할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the electrohydrodynamic jet printing apparatus may include a stage 200 on which a substrate 100 is loaded. The stage 200 may include a moving part 201 located at the lowest end, a metal plate 203 on the moving part 201 , and a heater 205 on the metal plate 203 . The moving unit 201 may move two-dimensionally or three-dimensionally. That is, the moving unit 201 may move the substrate 100 to form a pattern on the substrate 100 . The metal plate 203 serves as a support, and the heater 205 may heat the substrate 100 to a predetermined temperature.

전기수력학적 제트 프린팅 장치는 유기 실리콘 전구체(115)를 토출하는 분사부(210)를 포함할 수 있다. 상기 분사부(210)는 몸체(213) 및 노즐(211)을 포함할 수 있다. 상기 몸체(213)로 유입된 상기 유기 실리콘 전구체(115)는, 상기 몸체(213) 내의 이동 통로를 통해 상기 노즐(211)로 이동할 수 있다. 이후, 상기 노즐(211)과 상기 기판(100) 사이의 전기장에 의해 상기 유기 실리콘 전구체(115)가 상기 노즐(211)로부터 토출될 수 있다. 토출된 유기 실리콘 전구체(117)는 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 이에 대한 구체적인 원리는 후술한다.The electrohydrodynamic jet printing apparatus may include a spraying unit 210 for discharging the organic silicon precursor 115 . The injection unit 210 may include a body 213 and a nozzle 211 . The organic silicon precursor 115 introduced into the body 213 may move to the nozzle 211 through a movement passage in the body 213 . Thereafter, the organic silicon precursor 115 may be discharged from the nozzle 211 by an electric field between the nozzle 211 and the substrate 100 . The discharged organic silicon precursor 117 may be provided on the substrate 100 . A specific principle for this will be described later.

전기수력학적 제트 프린팅 장치는 상기 분사부(210)에 액체 상태의 상기 유기 실리콘 전구체(115)를 공급하기 위한 실린지 펌프(220)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 실린지 펌프(220)는 실린더(221), 피스톤(223) 및 구동부(225)를 포함할 수 있다. 상기 실린더(221) 내에는 상기 유기 실리콘 전구체(115)가 채워질 수 있다. 상기 구동부(225)에 의해 상기 피스톤(223)이 상승하면서, 상기 실린더(221) 내의 상기 유기 실리콘 전구체(115)를 상기 분사부(210)로 이송시킬 수 있다.The electrohydrodynamic jet printing apparatus may include a syringe pump 220 for supplying the organosilicon precursor 115 in a liquid state to the injection unit 210 . Specifically, the syringe pump 220 may include a cylinder 221 , a piston 223 , and a driving unit 225 . The organosilicon precursor 115 may be filled in the cylinder 221 . As the piston 223 rises by the driving unit 225 , the organic silicon precursor 115 in the cylinder 221 may be transferred to the injection unit 210 .

전기수력학적 제트 프린팅 장치는 파워 공급기(230) 및 제어부(240)를 포함할 수 있다. 상기 파워 공급기(230)는 상기 스테이지(200) 및 상기 분사부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이로써, 상기 파워 공급기(230)는 상기 스테이지(200)의 상기 기판(100)과 상기 분사부(210)의 상기 노즐(211) 사이에 전위차를 발생시켜, 이들 사이에 전기장을 형성할 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 후술한다.The electrohydrodynamic jet printing apparatus may include a power supply 230 and a control unit 240 . The power supply 230 may be electrically connected to the stage 200 and the injection unit 210 . Accordingly, the power supply 230 may generate a potential difference between the substrate 100 of the stage 200 and the nozzle 211 of the spray unit 210 to form an electric field therebetween. A more detailed description thereof will be given later.

상기 제어부(240)는 상기 스테이지(200), 상기 실린지 펌프(220) 및 상기 파워 공급기(230)와 각각 연결되어, 이들을 제어할 수 있다. 일 예로, 상기 제어부(240)는 상기 스테이지(200)의 상기 이동부(201)와 연결되어, 패턴 형성을 위한 기판(100)의 이동을 제어할 수 있다. 상기 제어부(240)는 상기 실린지 펌프(220)와 연결되어, 상기 실린지 펌프(220)에서 이송되는 유기 실리콘 전구체(115)의 유량 및 이송 압력을 조절할 수 있다. 상기 제어부(240)는 상기 파워 공급기(230)와 연결되어 상기 기판(100)과 상기 노즐(211) 사이의 전기장을 조절할 수 있다. 상기 제어부(240)는, 예를 들어 컴퓨터일 수 있다.
The control unit 240 may be connected to the stage 200 , the syringe pump 220 , and the power supply 230 , respectively, and control them. For example, the control unit 240 may be connected to the moving unit 201 of the stage 200 to control the movement of the substrate 100 for forming a pattern. The control unit 240 may be connected to the syringe pump 220 to control the flow rate and conveying pressure of the organic silicon precursor 115 transferred from the syringe pump 220 . The controller 240 may be connected to the power supply 230 to adjust an electric field between the substrate 100 and the nozzle 211 . The control unit 240 may be, for example, a computer.

도 6a, 도 6b 및 도 7은 도 5를 참조하여 설명한 전기수력학적 제트 프린팅 장치를 이용하여 유기 실리콘 패턴(110)을 형성하는 방법을 개략적으로 나타내는 단면도들이다.6A, 6B, and 7 are cross-sectional views schematically illustrating a method of forming the organic silicon pattern 110 using the electrohydrodynamic jet printing apparatus described with reference to FIG. 5 .

도 6a를 참조하면, 노즐(211)을 통해 유기 실리콘 전구체(115)가 전기수력학적 방법으로 토출되어, 기판(100) 상에 유기 실리콘 패턴(110)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6A , the organic silicon precursor 115 may be discharged by an electrohydrodynamic method through the nozzle 211 to form the organic silicon pattern 110 on the substrate 100 .

전기수력학적 제트 프린팅법은 전기장을 이용하여 액적을 토출하는 기술이다. 상기 기판(100)과 상기 노즐(211) 사이에 일정 전압을 인가하면, 이들 사이에 전기장(EF)이 발생할 수 있다. 이와 동시에 상기 노즐(211) 근처의 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 표면에 전하가 집중될 수 있다. 이때 상기 표면에 발생되는 전하와 상기 전기장(EF)에 의해 정전기적 인력이 발생하고, 상기 인력으로 인해 상기 노즐(211)을 통해 상기 유기 실리콘 전구체(115)가 토출될 수 있다. Electrohydrodynamic jet printing is a technique for discharging droplets using an electric field. When a predetermined voltage is applied between the substrate 100 and the nozzle 211 , an electric field EF may be generated therebetween. At the same time, charges may be concentrated on the surface of the organic silicon precursor 115 near the nozzle 211 . In this case, an electrostatic attraction may be generated by the electric charge generated on the surface and the electric field EF, and the organic silicon precursor 115 may be discharged through the nozzle 211 due to the attractive force.

토출된 유기 실리콘 전구체(117)는 다양한 드롭(drop) 크기를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 드롭 크기는 상기 정전기적 인력에 의해 조절될 수 있다. 상기 정전기적 인력은 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 전기 전도도, 점도, 및 상기 전기장(EF)의 세기 등에 의존하므로, 상기 변수들을 적절히 조절하여 목적하는 상기 드롭 크기를 형성할 수 있다. 일 예로, 상기 정전기적 인력을 조절해 상기 노즐(211) 사이즈보다 작은 크기의 액적을 토출하여 미세 패턴을 형성할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다(도 7 참조).The discharged organic silicon precursor 117 may have various drop sizes. For example, the drop size may be adjusted by the electrostatic attraction. Since the electrostatic attraction depends on the electrical conductivity, viscosity, and strength of the electric field EF of the organosilicon precursor 115 , the desired drop size may be formed by appropriately adjusting the parameters. For example, a fine pattern may be formed by discharging droplets having a size smaller than the size of the nozzle 211 by controlling the electrostatic attraction, which will be described later in detail (see FIG. 7 ).

상기 전기수력학적 제트 프린팅법은 스크린 인쇄와 같이 상기 기판(100) 상에 압력을 가하여 패턴을 형성할 필요가 없으므로, 상기 기판(100)에 물리적 손상을 최소화시킬 수 있다. 또한, 일반적인 제트 프린팅법이 액적을 푸싱(Pushing)하여 분사하는 개념이라면, 상기 전기수력학적 제트 프린팅법은 상기 노즐(211)과 상기 기판(100) 사이의 전위차를 이용해 액적을 풀링(Pulling)하여 토출하는 개념이다. 따라서, 상기 전기수력학적 제트 프린팅법은 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 점도에 크게 영향을 받지 않으므로, 다양한 점도(특히, 고점도)의 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 토출이 가능하다.Since the electrohydrodynamic jet printing method does not need to form a pattern by applying pressure on the substrate 100 like screen printing, physical damage to the substrate 100 can be minimized. In addition, if the general jet printing method is a concept of pushing and jetting droplets, the electrohydrodynamic jet printing method pulls the droplets using the potential difference between the nozzle 211 and the substrate 100 . The concept of ejection. Accordingly, since the electrohydrodynamic jet printing method is not significantly affected by the viscosity of the organosilicon precursor 115 , it is possible to discharge the organosilicon precursor 115 of various viscosities (particularly, high viscosity).

도 6b를 참조하면, 노즐(211)을 통해 유기 실리콘 전구체(115)가 전기수력학적 방법으로 토출되어, 기판(100) 상에 요철 형태의 유기 실리콘 패턴들(110)이 형성될 수 있다. 즉, 앞서 도 6a와는 달리, 토출된 유기 실리콘 전구체(115)가 불연속적으로 상기 기판(100) 상에 제공됨으로써, 드롭 형태의 패턴들이 형성될 수 있다. 이는, 앞서 설명한 정전기적 인력을 조절하여 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 토출을 제어함으로써 구현할 수 있다. 요철 형태의 상기 유기 실리콘 패턴들(110)을 통해, 더욱 다양한 형태의 3차원 구조체를 구현할 수 있다.Referring to FIG. 6B , the organic silicon precursor 115 may be discharged by an electrohydrodynamic method through the nozzle 211 to form the organic silicon patterns 110 having concavo-convex shapes on the substrate 100 . That is, unlike in FIG. 6A , as the discharged organic silicon precursor 115 is discontinuously provided on the substrate 100 , drop-shaped patterns may be formed. This can be implemented by controlling the discharge of the organic silicon precursor 115 by controlling the electrostatic attraction described above. Through the organic silicon patterns 110 in the concavo-convex shape, it is possible to implement a three-dimensional structure of more various shapes.

도 7을 참조하면, 앞서 도 6a와는 달리, 콘 제트(cone jet) 형태로 상기 유기 실리콘 전구체(115)가 토출될 수 있다. 즉, 토출된 유기 실리콘 전구체(117)의 드롭 크기는, 상기 노즐(211) 사이즈보다 작을 수 있다.Referring to FIG. 7 , unlike FIG. 6A , the organic silicon precursor 115 may be discharged in the form of a cone jet. That is, a drop size of the discharged organic silicon precursor 117 may be smaller than a size of the nozzle 211 .

구체적으로, 정전기적 인력에 의한 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 토출 압력이, 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 표면장력보다 커지는 경우, 구형이던 상기 유기 실리콘 전구체(115)의 표면이 콘(cone)의 형태로 변형될 수 있다. 이와 함께, 앞서 도 6a에 나타난 드롭 크기보다 더 작은 드롭 크기(즉, 상기 노즐(211) 사이즈의 1/10 이하)를 갖는 액적이 토출될 수 있다. 상기 토출된 유기 실리콘 전구체(117)는 실제트 또는 스프레이의 형태로 분사될 수 있다. 상기 콘 제트를 이용해 형성된 유기 실리콘 패턴(110)은 수십 μm의 선폭 및 수 μm의 높이를 가질 수 있다. 즉, 상기 전기수력학적 제트 프린팅법을 이용함으로써, 고점도(예를 들어, 1.0 cP 내지 1.0×107 cP)를 갖는 유기 실리콘 전구체(115)를 사용하는 경우에도 미세한 패턴을 프린팅 기술로 직접 형성할 수 있다.Specifically, when the discharge pressure of the organosilicon precursor 115 due to electrostatic attraction is greater than the surface tension of the organosilicon precursor 115, the spherical surface of the organosilicon precursor 115 becomes a cone. can be transformed into the form of In addition, droplets having a drop size smaller than the drop size shown in FIG. 6A (ie, 1/10 or less of the nozzle 211 size) may be discharged. The discharged organic silicon precursor 117 may be sprayed in the form of a realt or a spray. The organic silicon pattern 110 formed using the cone jet may have a line width of several tens of μm and a height of several μm. That is, by using the electrohydrodynamic jet printing method, a fine pattern can be directly formed by printing technology even when the organic silicon precursor 115 having a high viscosity (eg, 1.0 cP to 1.0 × 10 7 cP) is used. can

이상의 도 6a, 도 6b 및 도 7을 참조하여 설명한 전기수력학적 제트 프린팅법은 다른 박막 형성 공정과 쉽게 조합이 가능하다. 예를 들어, 도시되진 않았지만, 기판(100) 상에 박막을 화학적 기상 증착, 스핀 코팅, 스퍼터링, 또는 전기 도금 등의 방법으로 형성한 뒤, 상기 박막 상에 상기 전기수력학적 제트 프린팅법을 이용하여 유기 실리콘 패턴(110)을 형성할 수 있다. 따라서, 반도체 소자를 형성하는 공정에 있어서, 어느 박막 상에 3차원 실리콘 산화물 구조체(SS)를 용이하게 형성할 수 있다.
The electrohydrodynamic jet printing method described above with reference to FIGS. 6A, 6B and 7 can be easily combined with other thin film forming processes. For example, although not shown, a thin film is formed on the substrate 100 by a method such as chemical vapor deposition, spin coating, sputtering, or electroplating, and then on the thin film using the electrohydrodynamic jet printing method. An organic silicon pattern 110 may be formed. Accordingly, in the process of forming the semiconductor device, the three-dimensional silicon oxide structure SS can be easily formed on any thin film.

실시예Example 4 4

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자를 형성하는 방법을 개략적으로 나타내는 사시도들이다. 보다 구체적으로, 상기 반도체 소자는 액정표시장치일 수 있다. 본 실시예에서는, 앞서 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 것과 중복되는 기술적 특징에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이점에 대해 상세히 설명한다.8A to 8C are perspective views schematically illustrating a method of forming a semiconductor device according to another exemplary embodiment of the present invention. More specifically, the semiconductor device may be a liquid crystal display. In the present embodiment, detailed descriptions of technical features overlapping with those previously described with reference to FIGS. 1A to 1C will be omitted, and differences will be described in detail.

도 8a를 참조하면, 하부 기판(300)이 제공될 수 있다. 상기 하부 기판(300)은 투명한 기판일 수 있으며, 일 예로 유리 또는 플라스틱 기판일 수 있다. Referring to FIG. 8A , a lower substrate 300 may be provided. The lower substrate 300 may be a transparent substrate, for example a glass or plastic substrate.

상기 하부 기판(300) 아래에 반사판(305)이 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 반사판(305)은 백색판, 거울상 또는 휘도향상필름(DBEF)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 반사판(305)을 이용하는 경우, 반사형 게스트 호스트형 액정표시장치가 구현될 수 있다. 다른 실시예로, 상기 반사판(305)은 상기 하부 기판(300)과 후술할 제1 전극층(310) 사이에 제공될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다.A reflective plate 305 may be provided under the lower substrate 300 . For example, the reflection plate 305 may include a white plate, a mirror image, or a luminance enhancement film (DBEF). For example, when the reflective plate 305 is used, a reflective guest host type liquid crystal display device may be implemented. In another embodiment, the reflection plate 305 may be provided between the lower substrate 300 and the first electrode layer 310 to be described later, but is not particularly limited.

상기 하부 기판(300) 상에 상기 제1 전극층(310)이 형성될 수 있다. 도시되진 않았지만, 상기 제1 전극층(310)은 복수개로 제공되어 서로 횡적으로 이격되어 정렬될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 전극층(310)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 실버나노와이어, 탄소나노튜브, 그래핀, PEDOT:PSS, 폴리아닐린, 폴리티오펜 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The first electrode layer 310 may be formed on the lower substrate 300 . Although not shown, the first electrode layer 310 may be provided in plurality and may be arranged to be horizontally spaced apart from each other. For example, the first electrode layer 310 may include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), silver nanowires, carbon nanotubes, graphene, PEDOT:PSS, polyaniline, polythiophene, or a combination thereof. may include

상기 제1 전극층(310) 상에 제1 절연층(320)이 형성될 수 있다. 상기 제1 절연층(320)은 후술할 액정층(335)을 상기 제1 전극층(310)으로부터 단락시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 절연층(320)은 상기 액정층(335) 내의 액정의 배향을 조절할 수 있다. 상기 제1 절연층(320)은 투명 절연층일 수 있다. 일 예로, 상기 제1 절연층(320)은, 유기계로서 폴리이미드, 폴리아크릴레이트, 에폭시, 폴리비닐알코올, 파릴렌, 폴리스타이렌, 폴리아세테이트, 폴리비닐피로리돈, 불소계 고분자, 폴리비닐크로라이드 또는 이들의 반복단위가 적어도 하나 포함된 화합물을 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 제1 절연층(320)은, 무기계로서 실리콘옥사이드(SiO), 실리콘나이트라이드(SiN), 실리콘옥시나이트라이드(SiON), 실리콘카바이드(SiC), 실리콘옥시카바이드(SiOC) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 상기 제1 절연층(320)은 상기 유기계 및 상기 무기계의 조합을 포함할 수 있다.A first insulating layer 320 may be formed on the first electrode layer 310 . The first insulating layer 320 may short-circuit the liquid crystal layer 335 , which will be described later, from the first electrode layer 310 . In addition, the first insulating layer 320 may control the alignment of the liquid crystal in the liquid crystal layer 335 . The first insulating layer 320 may be a transparent insulating layer. For example, the first insulating layer 320 is an organic type, and may include polyimide, polyacrylate, epoxy, polyvinyl alcohol, parylene, polystyrene, polyacetate, polyvinylpyrrolidone, fluorine-based polymer, polyvinyl chloride, or these. It may include a compound including at least one repeating unit of As another example, the first insulating layer 320 is inorganic, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon carbide (SiC), silicon oxycarbide (SiOC), or these may include a combination of As another example, the first insulating layer 320 may include a combination of the organic type and the inorganic type.

도 8b를 참조하면, 상기 제1 절연층(320) 상에 3차원 구조체인 실리콘 산화물 패턴(330)이 형성될 수 있다. 상기 실리콘 산화물 패턴(330)은 후술할 액정층(335)의 서브-픽셀(sub-pixel)을 구분하기 위해서, 격자 형태로 형성될 수 있다. 상기 실리콘 산화물 패턴(330)은 앞서 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 설명한 방법으로 형성될 수 있으며, 구체적으로 앞서 도 5, 6a, 6b 및 7을 참조하여 설명한 전기수력학적 제트 프린팅법을 이용해 형성될 수 있다.Referring to FIG. 8B , a silicon oxide pattern 330 that is a three-dimensional structure may be formed on the first insulating layer 320 . The silicon oxide pattern 330 may be formed in a lattice shape to distinguish sub-pixels of the liquid crystal layer 335 , which will be described later. The silicon oxide pattern 330 may be formed by the method described above with reference to FIGS. 1A to 1C , and specifically to be formed using the electrohydrodynamic jet printing method described with reference to FIGS. 5, 6A, 6B and 7 above. can

예를 들어, 고점도(예를 들어, 1.0 cP 내지 1.0×107 cP)의 PDMS 용액을 상기 제1 절연층(320) 상에 전기수력학적 제트 프린팅 분사하여, 격자 형태의 유기 실리콘 패턴(미도시)을 형성할 수 있다. 고점도의 PDMS 용액을 사용하기 때문에, 상기 유기 실리콘 패턴은 높은 종횡비를 가질 수 있다. 이어서, 상기 제1 절연층(320) 상의 상기 유기 실리콘 패턴에 100nm 내지 200nm 파장 범위의 자외선을 조사하여, 상기 실리콘 산화물 패턴(330)을 형성할 수 있다.For example, by electrohydrodynamic jet printing spraying a PDMS solution of high viscosity (eg, 1.0 cP to 1.0×10 7 cP) on the first insulating layer 320, a lattice-shaped organic silicon pattern (not shown) ) can be formed. Since a high-viscosity PDMS solution is used, the organic silicon pattern may have a high aspect ratio. Next, the silicon oxide pattern 330 may be formed by irradiating ultraviolet rays in a wavelength range of 100 nm to 200 nm to the organic silicon pattern on the first insulating layer 320 .

도 8c를 참조하면, 상기 실리콘 산화물 패턴(330) 격자의 빈 공간들을 채우는 액정층(335)이 형성될 수 있다. 상기 액정층(335)은 호스트인 액정과 게스트인 이색성 색소를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8C , a liquid crystal layer 335 filling empty spaces of the lattice of the silicon oxide pattern 330 may be formed. The liquid crystal layer 335 may include a liquid crystal as a host and a dichroic dye as a guest.

상기 액정층(335) 상에, 순차적으로 적층된 제2 절연층(340), 제2 전극층(350), 및 상부 기판(360)이 형성될 수 있다. 상기 제2 절연층(340), 상기 제2 전극층(350), 및 상기 상부 기판(360)에 대한 구체적인 설명은, 앞서 상기 제1 절연층(320), 상기 제1 전극층(310), 및 상기 하부 기판(300)에서 설명한 바와 동일할 수 있다.A second insulating layer 340 , a second electrode layer 350 , and an upper substrate 360 sequentially stacked may be formed on the liquid crystal layer 335 . A detailed description of the second insulating layer 340 , the second electrode layer 350 , and the upper substrate 360 is described above for the first insulating layer 320 , the first electrode layer 310 , and the It may be the same as described for the lower substrate 300 .

본 발명의 일 예로서, 본 발명에 따른 액정표시장치가 PM(passive matrix) 구동 방식의 디스플레이 장치에 적용되는 경우를 설명한다. 도시되진 않았지만, 복수개의 상기 제1 전극층들(310)은 스트라이프(stripe) 형태로 서로 나란하게 정렬될 수 있다. 반면, 복수개의 상기 제2 전극층들(350)은 상기 제1 전극층들(310)과 교차하는 스트라이프 형태로 서로 나란하게 정렬될 수 있다.As an example of the present invention, a case in which the liquid crystal display according to the present invention is applied to a PM (passive matrix) driving type display device will be described. Although not shown, the plurality of first electrode layers 310 may be arranged side by side in a stripe shape. On the other hand, the plurality of second electrode layers 350 may be arranged in parallel with each other in the form of a stripe crossing the first electrode layers 310 .

본 발명의 다른 예로서, 본 발명에 따른 액정표시장치가 AM(active matrix) 구동 방식의 디스플레이 장치에 적용되는 경우를 설명한다. 도시되진 않았지만, 상기 제2 전극층(350)은 일체로 형성되어 공통(common) 전극으로 사용될 수 있다. 이때, 상기 제1 전극층(310)은 박막 트랜지스터(TFT)와 연결되며, 상기 서브-픽셀들에 대응되는 형상으로 패턴화될 수 있다. As another example of the present invention, a case in which the liquid crystal display device according to the present invention is applied to an AM (active matrix) driving type display device will be described. Although not shown, the second electrode layer 350 may be integrally formed and used as a common electrode. In this case, the first electrode layer 310 may be connected to a thin film transistor (TFT) and patterned in a shape corresponding to the sub-pixels.

본 실시예에 따른 반도체 소자의 형성 방법은, 별도의 패터닝, 표면처리, 및/또는 열처리 없이, 전기수력학적 제트 프린팅법 및 자외선 조사만을 이용하여 상기 실리콘 산화물 패턴(330)을 용이하게 형성할 수 있다. 이로써, 상기 제1 전극층(310) 및 상기 제1 절연층(120)의 손상을 최소화할 수 있으며 공정을 단순화할 수 있다. 본 실시예에서는 액정표시장치의 제조 방법을 예시하였지만, 본 실시예들에 따른 3차원 구조체의 형성 방법을 이용하여 미세유체 채널(microfluid channel)의 격자 구조체, 또는 OLED, 염료 감응 태양전지 및 전기변색(electrochromic) 소자의 뱅크(bank) 구조체를 형성할 수 있다.In the method of forming the semiconductor device according to the present embodiment, the silicon oxide pattern 330 can be easily formed using only the electrohydrodynamic jet printing method and ultraviolet irradiation without separate patterning, surface treatment, and/or heat treatment. have. Accordingly, damage to the first electrode layer 310 and the first insulating layer 120 can be minimized and the process can be simplified. Although this embodiment exemplifies a method of manufacturing a liquid crystal display device, a lattice structure of microfluid channels, or OLED, dye-sensitized solar cell, and electrochromic using the method of forming a three-dimensional structure according to the present embodiments A bank structure of an (electrochromic) device may be formed.

Claims (14)

기판 상에 노즐을 통해 유기 실리콘 전구체를 제공하여, 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것; 및
상기 유기 실리콘 패턴에 자외선을 조사하여, 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함하되,
상기 유기 실리콘 전구체는 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함함으로써, 20℃ 및 1기압 하에서 1.0×102 cP 내지 1.0×107 cP의 점도를 갖고,
상기 기판 상에 상기 유기 실리콘 전구체를 제공하는 것은:
상기 기판과 상기 노즐 사이의 전압 차로 이들 사이에 전기장을 발생시키는 것; 및
상기 전기장에 의해 상기 노즐로부터 상기 유기 실리콘 전구체를 토출시키는 것을 포함하며,
상기 유기 실리콘 전구체는, 이의 점도 및 전기전도도를 변화시킬 수 있는 용매 또는 이온을 추가로 포함하고,
상기 용매는 사이클로펜타논(cyclopentanone), 사이클로헥사논(cyclohexanone), 감마-뷰티로락톤(γ-butyrolactone), 톨루엔, 메탄올, 에탄올, 에틸 에테르, N,N-디메틸 아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide), N-메틸-2-피로디논(N-methyl-2-pyrrodinone), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofuran), 에틸 아세테이트(ethyl acetate) 및 헥산(hexane), 글리세롤(glycerol), 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(Triethylene Glycol Monomethyl Ether), 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol) 및 프로필렌 글리콜(Propylene glycol)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하며,
상기 이온은 산, 염기 또는 이온염을 포함하고,
상기 유기 실리콘 전구체의 상기 점도, 상기 전기전도도 및 상기 전기장의 세기를 조절함으로써, 토출된 상기 유기 실리콘 전구체의 드롭의 크기를 제어하며,
상기 유기 실리콘 패턴과 상기 실리콘 산화물 패턴은 동일한 크기를 갖고,
상기 유기 실리콘 패턴과 상기 실리콘 산화물 패턴은, 30 μm 내지 50 μm의 폭 및 1 μm 내지 2 μm의 높이를 갖는 3차원 구조체의 형성 방법.
providing an organosilicon precursor through a nozzle on the substrate to form an organosilicon pattern; and
Including forming a silicon oxide pattern by irradiating the organic silicon pattern with ultraviolet rays,
The organosilicon precursor contains polydimethylsiloxane (PDMS), and has a viscosity of 1.0×10 2 cP to 1.0×10 7 cP at 20° C. and 1 atm,
Providing the organosilicon precursor on the substrate comprises:
generating an electric field between the substrate and the voltage difference between the nozzles; and
discharging the organosilicon precursor from the nozzle by the electric field,
The organosilicon precursor further comprises a solvent or ion capable of changing its viscosity and electrical conductivity,
The solvent is cyclopentanone, cyclohexanone, gamma-butyrolactone, toluene, methanol, ethanol, ethyl ether, N,N-dimethyl acetamide (N,N-dimethyl) acetamide), N-methyl-2-pyrrodinone, tetrahydrofuran, ethyl acetate and hexane, glycerol, triethylene glycol monomethyl It contains at least one selected from the group consisting of ether (Triethylene Glycol Monomethyl Ether), ethylene glycol (Ethylene glycol) and propylene glycol (Propylene glycol),
The ion includes an acid, a base or an ionic salt,
By adjusting the viscosity, the electrical conductivity, and the strength of the electric field of the organic silicon precursor, the size of the discharged organic silicon precursor drop is controlled,
The organic silicon pattern and the silicon oxide pattern have the same size,
The organic silicon pattern and the silicon oxide pattern, a method of forming a three-dimensional structure having a width of 30 μm to 50 μm and a height of 1 μm to 2 μm.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 자외선은 100nm 내지 200nm의 파장 범위를 갖는 3차원 구조체의 형성 방법.
According to claim 1,
The ultraviolet light is a method of forming a three-dimensional structure having a wavelength range of 100 nm to 200 nm.
제1항에 있어서,
상기 자외선을 조사하는 것은, 상기 유기 실리콘 전구체를 상기 기판 상에 제공하는 것과 동시에 수행되거나 또는 상기 유기 실리콘 패턴을 형성한 후에 수행되는 3차원 구조체의 형성 방법.
According to claim 1,
The irradiating of the ultraviolet rays is performed simultaneously with providing the organosilicon precursor on the substrate or after forming the organosilicon pattern.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유기 실리콘 전구체를 상기 기판 상에 제공하는 것은, 제트 프린팅법 또는 임프린트 리소그래피법을 추가로 이용하는 것을 포함하는 3차원 구조체의 형성 방법.
According to claim 1,
The providing of the organic silicon precursor on the substrate includes further using a jet printing method or an imprint lithography method.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유기 실리콘 패턴 및 상기 실리콘 산화물 패턴은 각각 복수개로 제공되고,
상기 유기 실리콘 패턴들 및 상기 실리콘 산화물 패턴들을 형성하는 것은:
제1 유기 실리콘 패턴으로부터 제1 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것; 및
제2 유기 실리콘 패턴으로부터 제2 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함하고,
상기 제2 실리콘 산화물 패턴은 상기 제1 실리콘 산화물 패턴 상에 형성되는 3차원 구조체의 형성 방법.
According to claim 1,
The organic silicon pattern and the silicon oxide pattern are each provided in plurality,
Forming the organic silicon patterns and the silicon oxide patterns includes:
forming a first silicon oxide pattern from the first organic silicon pattern; and
forming a second silicon oxide pattern from the second organic silicon pattern;
The method of forming a three-dimensional structure in which the second silicon oxide pattern is formed on the first silicon oxide pattern.
제9항에 있어서,
상기 제2 유기 실리콘 패턴은 상기 제1 유기 실리콘 패턴 상에 형성되며,
상기 제1 및 제2 실리콘 산화물 패턴들은, 적층된 상기 제1 및 제2 유기 실리콘 패턴들에 자외선을 조사하여 함께 형성되는 3차원 구조체의 형성 방법.
10. The method of claim 9,
The second organosilicon pattern is formed on the first organosilicon pattern,
The method of forming a three-dimensional structure in which the first and second silicon oxide patterns are formed together by irradiating ultraviolet rays to the stacked first and second organic silicon patterns.
제1항에 있어서,
상기 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것은, 평면적 관점에서 상기 기판 상에 격자 형태를 갖는 상기 유기 실리콘 패턴을 형성하는 것을 포함하고,
상기 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것은, 상기 유기 실리콘 패턴에 자외선을 조사하여 격자 형태의 상기 실리콘 산화물 패턴을 형성하는 것을 포함하는 3차원 구조체의 형성 방법.
According to claim 1,
Forming the organic silicon pattern includes forming the organic silicon pattern having a lattice shape on the substrate in a plan view,
The forming of the silicon oxide pattern may include forming the silicon oxide pattern in a lattice form by irradiating the organic silicon pattern with ultraviolet light.
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