KR20060013598A - 박막 트랜지스터 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 게이트 절연막중 소오스/드레인 전극 및 게이트전극에 대응하는 부분에 글루층을 형성하여 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막간의 접착력을 향상시키고 게이트 절연막의 핀홀에 따른 누설전류를 방지할 수 있는 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조방법을 개시한다.
본 발명의 유기 박막 트랜지스터는 기판상에 형성된 게이트전극과; 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막상부에 형성된 소오스/드레인 전극과; 상기 소오스/드레인 전극 하부 그리고 상기 소오스/드레인 전극사이의 게이트 절연막상에 형성된 글루층을 구비한다.
상기 글루층중 소오스/드레인 전극과 콘택되는 부분은 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막의 접착력을 증가시켜주는 역할을 하고, 상기 소오스/드레인 사이의 부분은 게이트 누설전류를 방지하는 역할을 한다. 상기 글루층은 상기 소오스/드레인 전극보다 낮은 일함수를 갖으며 산화가 용이한 금속의 금속산화막을 구비한다. 상기 글루층은 Ti, Cr, Mo 및 Al 으로부터 선택되는 금속의 금속산화막으로 된다.
Description
도 1은 종래의 박막 트랜지스터의 단면구조도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 단면도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 다른 공정단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면구조도,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200, 300 : 기판 210, 310 : 게이트 전극
220, 320 : 게이트 절연막 231, 235 : 접착층
241, 245 : 금속층 260, 360 : 반도체층
251/ 255, 351/355 : 소오스/드레인전극
270 : 금속막 273, 373 : 금속산화막
275, 375 : 글루층
본 발명은 박막 트랜지스터에 관한 것으로서, 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막간의 접착력을 향상시키고 게이트 절연막의 핀홀불량에 누설전류를 방지할 수 있는 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
유기 박막 트랜지스터는 차세대 디스플레이장치의 구동소자로서 활발한 연구가 진행되고 있다. 유기 박막 트랜지스터(OTFT, organic thin film transistor)는 반도체층으로 실리콘막을 사용하는 실리콘 박막 트랜지스터와는 구조적으로 거의 동일한 구조를 갖으며, 반도체층으로 실리콘막 대신에 유기막을 사용하는 것이 다르다.
유기 박막 트랜지스터는 반도체층으로 사용되는 유기막의 재료에 따라 올리고티오펜(oligothiophene), 펜타센(pentacene) 등과 같은 저분자 유기물과 폴리티오펜(polythiophene) 계열 등과 같은 고분자 유기물로 분류된다.
한편, 유기 박막 트랜지스터는 반도체층과의 콘택위치에 따라, 반도체층상부에 소오스/드레인 전극이 형성되는 탑 콘택(top-contact) 구조와 반도체층하부에 소오스/드레인 전극이 형성되는 바텀 콘택(bottom-contact) 구조로 나뉘어진다. 바텀콘택구조를 갖는 유기 박막 트랜지스터는 탑콘택구조를 갖는 유기 박막 트랜지스터에 비하여 후속공정중에 받는 손상이 적고 공정이 용이하므로, 유기박막 트랜지 스터는 주로 바텀콘택구조가 사용되고 있다.
도 1은 종래의 유기박막 트랜지스터의 단면구조를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 기판(100)상에 게이트전극(110)이 형성되고, 상기 게이트(110) 및 기판(100)상에 게이트 절연막(120)을 형성한다. 게이트 절연막(120)중 상기 게이트(110)에 대응하는 부분이 노출되도록, 상기 게이트 절연막(120)상에 소오스/드레인 전극(151), (155)을 형성한다.
상기 게이트 절연막의 노출된 부분과 소오스/드레인 전극(151), (155)상에 반도체층을 형성한다. 상기 소오스/드레인 전극(151), (155)은 각각 일함수조정용 전극물질층(141), (145)과 상기 전극물질층(141), (145)과 게이트 절연막(120)간의 접착력을 증가시켜 주기위한 접착층(131), (135)을 구비하는 이중층(double-layered) 구조를 갖는다.
상기한 바와같이 바텀콘택 구조를 갖는 유기 박막 트랜지스터에 있어서, 소오스/드레인전극으로 일함수 조정용 전극물질층(141), (145)과 게이트 절연막(120)과의 접착력 증가용 접착층(131), (135)의 이중층구조를 사용하므로써, 소오스/드레인 전극(151), (155)과 게이트 절연막(120)간의 접착력을 향상시킬 수 있었다.
그러나, 일함수가 낮은 접착층(131), (135)으로부터 홀주입(hole injection)이 발생하여 콘택저항 특성이 나빠지는 문제점이 있었다. 또한, 게이트 절연막인 유기막에 핀홀불량이 발생되는데, 이러한 핀홀불량을 통해 게이트 누설전류가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막간의 접착력 및 콘택저항특성을 향상시킬 수 있는 유기 박막 트랜지스터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 게이트 절연막에 발생된 핀홀불량에 의한 누설전류를 방지할 수 있는 유기박막 트랜지스터 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판상에 형성된 게이트전극과; 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막상부에 형성된 소오스/드레인 전극과; 상기 소오스/드레인 전극 하부 그리고 상기 소오스/드레인 전극사이의 게이트 절연막상에 형성된 글루층을 구비하는 박막 트랜지스터를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트 절연막은 BCB, 폴리이미드, PVP 및 파릴렌으로부터 선택되는 유기절연막을 구비한다.
상기 글루층중 소오스/드레인 전극과 콘택되는 부분은 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막의 접착력을 증가시켜주는 역할을 하고, 상기 소오스/드레인 사이의 부분은 게이트 누설전류를 방지하는 역할을 한다. 상기 글루층은 상기 소오스/드레인 전극보다 낮은 일함수를 갖으며 산화가 용이한 금속의 금속산화막을 구비한다. 상기 글루층은 Ti, Cr, Mo 및 Al 으로부터 선택되는 금속의 금속산화막으로 된다.
상기 소오스/드레인 전극은 전극물질층과; 상기 전극물질층과 게이트 절연막 사이에 개재된 접착층을 구비한다. 상기 소오스/드레인 전극의 전극물질층은 Au, Ni, Pt, Pd, Os, Rh, Ru 및 Ir 로부터 선택되는 노블메탈을 포함한다. 상기 접착층은 Ti, Cr, Mo 및 Al 으로부터 선택되는 금속을 구비한다.
상기 소오스/드레인 전극은 전극물질층을 구비하며, 상기 전극물질층은 Au, Ni, Pt, Pd, Os, Rh, Ru 및 Ir 로부터 선택되는 노블메탈을 포함한다.
또한, 본 발명은 기판과; 상기 기판상에 형성된 게이트전극과; 상기 게이트전극 및 기판상에 형성된 절연막과; 상기 절연막상에 형성된 소오스/드레인 전극과; 상기 소오스/드레인 전극상부 및 상기 소오스/드레인 전극사이의 절연막상에 형성된 반도체층을 포함하며, 상기 소오스/드레인 전극은 노블메탈로 구성된 전극물질층을 구비하고, 상기 반도체층은 유기물 반도체막을 구비하며, 상기 절연막은 금속의 금속산화물을 구비하여, 박막 트랜지스터의 게이트 절연막으로 작용함과 동시에 소오스/드레인 전극과의 접착력증가를 위한 글루층으로 작용하는 박막 트랜지스터를 제공한다.
또한, 본 발명은 기판상에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 및 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막상에 글루층과 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소오스/드레인 전극과 소오스/드레인 전극사이의 글루층상에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.
상기 글루층과 소오스/드레인 전극을 형성하는 방법은 기판상에 절연막을 형성하는 단계와; 상기 절연막상에 소오스/드레인 전극용 금속막을 증착하는 단계와; 상기 절연막과 금속막을 한번의 식각공정으로 동시에 식각하여 소오스/드레인 전극과, 상기 소오스/드레인 영역하부 및 소오스/드레인 영역사이의 게이트 절연막상에 글루층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 절연막을 형성하는 방법은 금속막을 증착하는 단계와; 상기 금속막을 금속산화막으로 산화시켜 절연막을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 금속막은 열산화처리 또는 플라즈마 산화처리를 통해 금속산화막으로 산화된다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막트랜지스터의 단면구조를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 기판(200)상에 게이트전극(210)이 형성되고, 게이트 전극(210)과 기판(200)상에 게이트 절연막(220)이 형성된다. 게이트 절연막(220)상에 글루층(glue layer, 275)이 형성되고, 상기 글루층(275)중 게이트 전극(210)에 대응하는 부분이 노출되도록, 상기 글루층(275)상에 소오스/드레인 전극(251), (255)이 형성된다. 상기 소오스/드레인 전극(251), (255)과 상기 글루층(275)의 노출된 부분상에 소정 도전형, 예를 들어 p형 반도체층(260)이 형성된다.
상기 기판(200)은 유리기판이거나 실리콘 기판을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 기판(200)으로 폴리에틸렌 테리프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate: PEN), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone: PES), 폴리에테르 이미드(polyether imide), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide : PPS), 폴리아릴레이트(polyallyate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리카아보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP: cellulose acetate propionate) 등과 같은 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다.
상기 게이트전극(210)은 MoW, Al, Cr, Al/Cr 등과 같은 도전성 금속을 구비한다. 또한, 게이트 전극(210)은 도전성 폴리아닐린(polyaniline), 도전성 폴리피롤(poly pirrole), 도전성 폴리티오펜(poly thiophene), 폴리에틸렌 디옥시티오펜(PEDOT: polyethylene dioxythiophene) 및 폴리스티렌 술폰산(PSS) 등과 같은 도전성 폴리머를 구비할 수도 있다.
상기 게이트절연막(220)은 BCB, 폴리이미드, PVP(polyvinylphenol) 및 파릴렌(parylene) 등과 같은 유기절연막을 구비한다.
상기 소오스/드레인 전극(251), (255)은 각각 노블메탈로 구성된 전극물질층(241), (245)와, 상기 전극물질층(241), (245)과 게이트 절연막(220)과의 접착력을 향상시켜 주기 위한 접착층(231), (235)을 구비한다.
상기 전극물질층(241), (245)은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir) 및 오스뮴(Os) 으로부터 선택되는 하나이상의 노블금속을 구비한다.
상기 접착층(231), (235)은 상기 전극물질층을 구성하는 노블금속보다는 일함수가 작고 금속산화물의 형성이 용이한 금속, 예를 들어 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 으로부터 선택되는 금속을 사용한다.
상기 반도체층(260)은 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센 (anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌 테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페릴렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체로부터 선택되는 막을 포함한다.
상기 글루층(275)은 소오스/드레인 전극(251), (255)과 게이트 절연막(220)과의 접착력을 향상시켜 주고, 또한 게이트 절연막(220)에 발생된 핀홀불량에 의해 게이트 누설전류가 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 상기 글루층(275)중 상기 소오스/드레인 전극(251), (255)과 접촉되는 부분은 소오스/드레인 전극(251), (255)과 게이트 절연막(220)간의 접착력을 증대시켜 주는 역할을 한다. 한편, 상기 글루층(275)중 소오스/드레인 전극(251), (255)사이의 노출된 부분 즉, 게이트 전극(210)에 대응하는 부분은 게이트 절연막의 핀홀불량에 의한 게이트전극(210)의 누설전류를 방지하는 역할을 한다.
상기 글루층(275)은 상기 소오스/드레인 전극(251), (255)을 구성하는 전극물질층(241), (245)의 노블메탈보다 일함수가 낮고 산화물의 형성이 용이한 금속의 금속산화물로 구성된다. 즉, 상기 글루층(275)은 상기 소오스/드레인 전극(251), (255)의 접착층(231), (235)을 구성하는 금속, 예를 들어 Ni, Cr, Al 및 Mo 로부터 선택되는 금속의 금속산화물로 구성된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제 조방법을 설명하기 위한 공정도를 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 유리, 실리콘 또는 플라스틱 등과 같은 기판(200)상에 도전성 금속막 또는 도전성 폴리머 등과 같은 게이트전극물질을 증착한 다음 패터닝하여 게이트전극(210)을 형성한다. 게이트전극(210)과 기판(200)상에 BCB, 폴리이미드, 또는 파릴렌 등과 같은 유기 절연막을 증착하여 게이트 절연막(220)을 형성한다.
게이트 절연막(220)상에 반응성 스퍼터링방법(reactive sputtering)을 이용하여 절연막인 금속산화막(273)을 증착한다. 상기 절연막(273)은 소오스/드레인 전극(251), (255)으로 사용되는 노블메탈보다는 일함수가 작고 산화물의 형성이 용이한 금속의 금속산화물로 구성된다. 예를 들어 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo) 으로부터 선택되는 금속의 금속산화물로 구성된다.
도 3b를 참조하면, 소오스/드레인전극(251), (255) 하부 및 이들사이에만 남도록 상기 절연막(273)을 패터닝하여, 접착력향상 및 게이트 누설전류 방지용 글루층(275)을 형성한다.
도 3c를 참조하면, 기판상에 게이트 절연막(220)과의 접착력을 향상시켜 주기 위한 제1금속막을 증착한 다음, 일함수 조정을 위한 노블메탈로 이루어진 제2금속막을 순차 증착한다. 이어서, 상기 제1금속막과 제2금속막을 패터닝하여, 접착층(231)과 전극물질층(241)을 구비하는 소오스전극(251)과 접착층(235)과 전극물질층(245)을 구비하는 드레인전극(255)을 각각 형성한다.
상기 소오스/드레인 전극(251), (255)용 전극물질층(241), (245)은 Au, Ni, Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, Os 로부터 선택되는 노블메탈을 포함하고, 접착층(231), (235)은 상기 전극물질층(241), (245)보다는 일함수가 낮고 산화물 형성이 용이한 금속으로 Ti, Cr, Al, Mo 로부터 선택되는 금속을 포함한다.
이어서, 유기반도체물질을 기판상에 증착한 다음 패터닝하여 도 2에 도시된 바와같이 소오스/드레인 전극(251), (255)과 글루층(275)상에 반도체층(260)을 형성한다.
상기 소오스/드레인 전극(251), (255)은 게이트 절연막(220)과 접촉되는 부분에 글루층(275)이 존재하게 되어, 게이트 절연막(220)과의 접착력이 보다 더 향상되고, 상기 소오스/드레인 전극(251), (255)사이의 반도체층(260)과 게이트 절연막(220)사이에 개재된 글루층(275)에 의해 게이트 절연막(220)인 유기절연막에 발생된 핀홀불량에 의해 게이트 누설전류가 흐르는 것이 방지된다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 또 다른 공정단면도를 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4d에 도시된 유기 박막 트랜지스터의 제조방법은 도 3a 내지 도 3c 에 도시된 유기 박막 트랜지스터의 제조방법과 동일하다. 다만, 글루층(275)을 형성하는 방법만이 상이하다.
도 4a를 참조하면, 유리, 실리콘 또는 플라스틱 등과 같은 기판(200)상에 게이트전극물질을 증착한 다음 패터닝하여 게이트전극(210)을 형성한다. 게이트전극(210)과 기판(200)상에 유기 절연막을 증착하여 게이트 절연막(220)을 형성한다.
게이트 절연막(220)상에 금속막(270)을 형성한다. 상기 금속막(270)은 소오 스/드레인 전극(251), (255)으로 사용되는 노블금속보다는 일함수가 작고 산화물의 형성이 용이한 금속막, 예를 들어 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo) 으로부터 선택되는 금속막을 구비한다.
도 4b를 참조하면, 상기 금속막(270)을 산화시켜 금속산화물로 된 절연막(273)을 형성한다. 상기 금속막(270)을 금속산화막(273)으로 산화시키는 방법으로는 로(furnace)에서 O2 분위기하에서 열산화시키는 방법 또는 O2 또는 O3 플라즈마를 이용한 플라즈마 산화처리법을 이용할 수도 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 절연막(273)을 패터닝하여 후속공정에서 형성될 소오스/드레인전극(251), (255)의 하부 및 이들사이에만 남도록, 게이트 절연막(220)상에 글루층(275)을 형성한다.
도 4d를 참조하면, 기판상에 접착력 향상을 위한 제1금속막과 노블메탈로 이루어진 일함수 조정용 제2금속막을 순차 증착한 다음 패터닝하여, 제접착층(231)과 전극물질층(241)을 구비하는 소오스전극(251)과 접착층(235)과 전극물질층(245)을 구비하는 드레인전극(255)을 형성한다.
이어서, 도 2에 도시된 바와같이 소오스/드레인 전극(251), (255) 및 이들사이의 글루층(275)상에 반도체층(260)을 형성하여 유기박막 트랜지스터를 제조한다.
본 발명의 일실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터를 제조하는 방법은 도 3a 내지 도 3c 그리고 도 4a 내지 도 4d에 도시된 바와같이, 절연막(273)을 하나의 마스크를 이용하여 사진식각하여 글루층(275)을 형성하고, 이어서 소오스/드레인 전극(251), (255)용 제1금속막과 제2금속막을 순차 증착한 다음 또 다른 마스크를 이 용하여 사진식각하여 소오스/드레인 전극(251), (255)을 형성하므로써, 2번의 식각공정을 수행하였다.
하지만, 다른 예로서, 절연막(273)과 소오스/드레인 전극용 제1금속막과 제2금속막을 순차 증착한 다음 하프톤 마스크를 이용하여 한번의 식각공정으로 글루층(275)과 소오스/드레인 전극(251), (255)을 동시에 형성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 단면구조를 도시한 것이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터는 도 2에 도시된 일 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 단면구조와 동일하다. 다만, 일실시예에서는 소오스/드레인 전극(251), (255)이 접착층(231), (235)과 전극물질층(241), (245)을 구비하는 반면에, 다른 실시예에서는 소오스/드레인 전극이 일함수조정을 위한 노블메탈로 구성된 전극물질층만을 구비하는 것만이 상이하다.
도 5를 참조하면, 기판(300)상에 게이트전극(310)이 형성되고, 게이트 전극(310)과 기판(300)상에 게이트 절연막(320)이 형성된다. 게이트 절연막(320)상에 글루층(375)이 형성되고, 상기 글루층(375)중 게이트 전극(310)에 대응하는 부분이 노출되도록 상기 글루층(375)상에 소오스/드레인 전극(351), (355)이 형성된다. 상기 소오스/드레인 전극(351), (355)과 상기 글루층(375)의 노출된 부분에 반도체층(360)이 형성된다.
상기 기판(300)은 유리기판이거나 실리콘 기판을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 기판(300)으로 폴리에틸렌 테리프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate: PEN), 폴리에테르 술폰 (polyether sulfone: PES), 폴리에테르 이미드(polyether imide), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide : PPS), 폴리아릴레이트(polyallyate), 폴리이미드(polyimide), 폴리카아보네이트(polycarbonate: PC), 셀룰로오스 트리 아세테이트(cellulose triacetate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP: cellulose acetate propionate) 등과 같은 플라스틱 기판을 사용할 수도 있다.
상기 게이트전극(310)은 MoW, Al, Cr, Al/Cr 등과 같은 도전성 금속을 사용하거나 또는 도전성 폴리아닐린(polyaniline), 도전성 폴리피롤(poly pirrole), 도전성 폴리티오펜(poly thiophene), 폴리에틸렌 디옥시티오펜(PEDOT: polyethylene dioxythiophene) 및 폴리스티렌 술폰산(PSS) 등과 같은 도전성 폴리머가 사용된다.
상기 게이트절연막(320)은 BCB, 폴리이미드, PVP 및 파릴렌(parylene) 등과 같은 유기절연막을 구비한다. 상기 소오스/드레인 전극(351), (355)은 각각 단일의 전극물질층으로 구성된다. 상기 소오스/드레인 전극(351), (355)을 위한 전극물질층은 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir) 및 오스뮴(Os) 으로부터 선택되는 노블메탈을 구비한다.
상기 반도체층(360)은 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(anthracene), 나프탈렌(naphthalene), 알파-6-티오펜, 페릴렌(perylene) 및 그 유도체, 루브렌(rubrene) 및 그 유도체, 코로넨(coronene) 및 그 유도체, 페릴렌 테트라카르복실릭디이미드(perylene tetracarboxylic diimide) 및 그 유도체, 페릴렌테트라카르복실릭 디안하이드라이드(perylene tetracarboxylic dianhydride) 및 그 유도체, 폴리티오펜 및 그 유도체, 폴리파라페릴렌비닐렌 및 그 유도체, 폴리플로렌 및 그 유도체, 폴리티오펜비닐렌 및 그 유도체로부터 선택되는 막을 포함한다.
글루층(375)중 상기 소오스/드레인 전극(351), (355)과 접촉되는 부분은 소오스/드레인 전극(351), (355)과 게이트 절연막(320)간의 접착력을 증대시켜 주는 역할을 한다. 또한, 글루층(375)중 소오스/드레인 전극(351), (355)사이의 반도체층(360)과 게이트 절연막(320)사이에 개재된 부분은 게이트 절연막(320)의 핀홀불량에 의한 게이트전극(310)의 누설전류를 방지하는 역할을 한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 공정도를 도시한 것이다.
도 6a를 참조하면, 유리, 실리콘 또는 플라스틱 등과 같은 기판(300)상에 도전성 금속막 또는 도전성 폴리머 등과 같은 게이트전극물질을 증착한 다음 패터닝하여 게이트전극(310)을 형성한다. 게이트전극(310)과 기판(300)상에 BCB, 폴리이미드, 또는 파릴렌 등과 같은 유기 절연막을 증착하여 게이트 절연막(320)을 형성한다.
게이트 절연막(320)상에 반응성 스퍼터링방법(reactive sputtering)을 이용하여 절연막(373)을 증착한다. 상기 절연막(373)은 소오스/드레인 전극(351), (355)으로 사용되는 노블금속보다는 일함수가 작고 산화물의 형성이 용이한 금속의 금속산화물로 구성된다. 상기 절연막(373)은 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al) 및 몰리브덴(Mo) 으로부터 선택되는 금속의 산화물을 구비한다.
도 6b를 참조하면, 소오스/드레인전극(351), (355) 하부 및 이들사이에만 남 도록 상기 절연막(373)을 패터닝하여, 상기 게이트 절연막(320)상에 글루층(375)을 형성한다.
도 6c를 참조하면, 기판상에 일함수 조정용 전극물질층을 증착한 다음 패터닝하여 소오스/드레인 전극(351), (355)을 형성한다. 상기 소오스/드레인 전극(351), (355)의 전극물질층은 Au, Pt, Ni, Pd, Ru, Rh, Ir 및 Os 로부터 선택되는 노블메탈로 이루어진 금속막을 구비한다.
이어서, 기판상에 유기반도체막을 증착한 다음 패터닝하여, 도 5에 도시된 바와 같이 소오스/드레인 전극(351), (355)과 글루층(375)상에 반도체층(360)을 형성한다.
상기 소오스/드레인 전극(351), (355)과 게이트 절연막(320)사이에 개재된 글루층(375)은 게이트 절연막(320)의 유기막과 소오스/드레인 전극(351), (355)의 노블메탈층간의 접착력을 향상시켜 준다. 그리고, 상기 소오스/드레인 전극(351), (355)사이의 반도체층(360)과 게이트 절연막(320)사이에 개재된 글루층(375)은 게이트 절연막(320)인 유기절연막에 발생된 핀홀불량에 따른 게이트 누설전류가 흐르는 것을 방지한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터에서는, 노블메탈층을 구비하는 소오스/드레인 전극(351), (355)과 게이트 절연막(320)을 글루층(375)에 의해 접착시켜 줌으로써, 일함수가 낮은 접착층으로부터의 홀주입이 발생되지 않으므로, 콘택저항의 특성저하를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유기박막 트랜지스터의 제조방법에서는 접착 력증가 및 누설전류방지용 글루층(375)을 패터닝하고, 이어서 노블메탈을 증착한 다음 패터닝하여 소오스/드레인 전극(351), (355)을 형성하므로써, 2번의 사진식각공정을 수행하였다.
하지만, 다른 예로서, 절연막(373)과 노블메탈층을 순차 증착한 다음 하프톤 마스크를 이용하여 한번의 사진식각공정으로 절연막(373)과 노블메탈층을 동시에 식각하여 글루층(375)과 소오스/드레인 전극(351), (355)을 동시에 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터도 일 실시예에서와 마찬가지로, 금속막을 증착한 다음 상기 금속막을 열산화 또는 플라즈마 산화처리법을 통해 금속산화막으로 산화시키고 패터닝하여 글루층을 형성할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 게이트 절연막이 BCB, 폴리이미드, 파릴렌 등과 같은 유기절연막을 구비하는 것을 예시하였으나, 실리콘 질화막(Si3N4), 실리콘 산화막(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 등과 같은 무기절연막 또는 Ta2O5, Y2O3, TiO2, BZT, PZT 등과 같은 높은 유전율을 갖는 무기절연막을 구비할 수도 있다. 또한, 게이트 절연막은 무기절연막 및 유기절연막으로부터 선택되는 절연막을 단일 또는 적층구조로 형성할 수 있다.
또한, 접착층은 Ti, Cr, Al, Mo 등과 같은 금속의 금속산화막 대신에 TiN, TiAlN 등과 같은 절연막을 구비할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 게이트 절연막이 형성되고, 그위에 접착력증가 및 누설전류방지용 절연막을 형성하는 구조를 예시하였으나, 또 다른 실시예로서 글루 층을 게이트 전극을 포함한 기판전면에 형성하므로써, 게이트 절연막의 역할을 수행할 뿐만 아니라 소오스/드레인 전극과의 접착력을 증가시켜 주고 또한 게이트 누설전류를 방지하는 역할을 수행하도록 할 수도 있다.
이때, 상기 글루층은 상기 소오스/드레인 전극의 접착층과 동일물질로 구성됨이 바람직하다. 따라서, 상기 글루층은 소오스/드레인 전극의 전극물질층을 구비하는 노블메탈보다는 일함수가 낮고 산화가 용이한 금속, 예를 들어 Ti, Cr, Al, Mo 등과 같은 금속의 산화막을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는 글루층을 구성하는 절연막이 소오스/드레인 전극을 구성하는 접착층의 금속으로부터 선택되는 것을 예시하였으나, 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막간의 접착력을 향상시키고 게이트 절연막의 핀홀불량에 의한 누설전류를 방지할 수 있는 절연막은 모두 사용가능하다.
상기한 바와같은 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트 절연막중 소오스/드레인 전극 및 게이트전극에 대응하는 부분에 글루층을 형성하여 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막간의 접착력을 향상시키고 게이트 절연막의 핀홀에 따른 누설전류를 방지할 수 있는 이점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (22)
- 기판상에 형성된 게이트전극과;상기 게이트전극을 포함한 기판상에 형성된 게이트 절연막과;상기 게이트 절연막상부에 형성된 소오스/드레인 전극과;상기 소오스/드레인 전극 하부 그리고 상기 소오스/드레인 전극사이의 게이트 절연막상에 형성된 글루층을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제1항에 있어서, 상기 게이트 절연막은 BCB, 폴리이미드, PVP 및 파릴렌으로부터 선택되는 유기절연막을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,상기 글루층중 소오스/드레인 전극과 콘택되는 부분은 소오스/드레인 전극과 게이트 절연막의 접착력을 증가시켜주는 역할을 하고, 상기 소오스/드레인 사이의 부분은 게이트 누설전류를 방지하는 역할을 하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,상기 글루층은 Ti, Cr, Mo 및 Al 으로부터 선택되는 금속의 금속산화막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,상기 소오스/드레인 전극은 전극물질층과; 상기 전극물질층과 게이트 절연막사이에 개재된 접착층을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제5항에 있어서,상기 소오스/드레인 전극의 전극물질층은 Au, Ni, Pt, Pd, Os, Rh, Ru 및 Ir 로부터 선택되는 노블메탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제6항에 있어서, 상기 글루층은 상기 소오스/드레인 전극보다 낮은 일함수를 갖으며 산화가 용이한 금속의 금속산화막을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제7항에 있어서,상기 글루층은 Ti, Cr, Mo 및 Al 으로부터 선택되는 금속의 금속산화막인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제4항에 있어서,상기 소오스/드레인 전극의 접착층은 Ti, Cr, Mo 및 Al 으로부터 선택되는 금속을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,상기 소오스/드레인 전극은 전극물질층을 구비하며,상기 전극물질층은 Au, Ni, Pt, Pd, Os, Rh, Ru 및 Ir 로부터 선택되는 노블메탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제10항에 있어서, 상기 글루층은 상기 소오스/드레인 전극보다 낮은 일함수를 갖으며 산화가 용이한 금속의 금속산화막을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제11항에 있어서, 상기 글루층은 Ti, Cr, Mo 및 Al 으로부터 선택되는 금속의 금속산화막인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 기판과;상기 기판상에 형성된 게이트전극과;상기 게이트전극 및 기판상에 형성된 절연막과;상기 절연막상에 형성된 소오스/드레인 전극과;상기 소오스/드레인 전극상부 및 상기 소오스/드레인 전극사이의 절연막상에 형성된 반도체층을 포함하며,상기 소오스/드레인 전극은 노블메탈로 구성된 전극물질층을 구비하고,상기 반도체층은 유기물 반도체막을 구비하며,상기 절연막은 금속의 금속산화물을 구비하여, 박막 트랜지스터의 게이트 절연막으로 작용함과 동시에 소오스/드레인 전극과의 접착력증가를 위한 글루층으로 작용하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제13항에 있어서, 상기 소오스/드레인 전극은 노블메탈층하부에 상기 노블메탈층보다 일함수가 낮고 산화가 용이한 금속을 구비하는 접착층을 더 포함하며,상기 절연막은 상기 접착층을 구성하는 금속의 금속산화물인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제14항에 있어서, 상기 소오스/드레인 전극은 Pt, Au, Pd, Ni, Rh, Ru, Ir 및 Os로부터 선택되는 노블메탈을 포함하고, 접착층은 Ti, Cr 및 Al 로부터 선택되는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 기판상에 게이트 전극을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극 및 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;상기 게이트 절연막상에 글루층과 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와;상기 소오스/드레인 전극과 소오스/드레인 전극사이의 글루층상에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 글루층과 소오스/드레인 전극을 형성하는 방법은기판상에 절연막을 형성하는 단계와;상기 절연막상에 소오스/드레인 전극용 금속막을 증착하는 단계와;상기 절연막과 금속막을 한번의 식각공정으로 동시에 식각하여 소오스/드레인 전극과, 상기 소오스/드레인 영역하부 및 소오스/드레인 영역사이의 게이트 절연막상에 글루층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 제17항에 있어서,상기 소오스/드레인 전극은 단일의 노블메탈로 구성된 전극물질층을 구비하거나 또는 노블메탈로 구성된 전극물질층과 게이트 절연막과의 접착력향상을 위한 접착층을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
- 제18항에 있어서,상기 접착층은 Al, Ti, Cr, Mo 로부터 선택되는 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 제18항에 있어서,상기 글루층을 위한 절연막은 Al, Ti, Cr 및 Mo 로부터 선택되는 금속의 금속산화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 제17항에 있어서, 상기 절연막을 형성하는 방법은금속막을 증착하는 단계와;상기 금속막을 금속산화막으로 산화시켜 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
- 상기 금속막은 열산화처리 또는 플라즈마 산화처리를 통해 금속산화막으로 산화되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
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