KR20090058995A - 전기영동표시소자에 적용한 유기박막트랜지스터 및 그제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명은 플라스틱기판; 상기 플라스틱기판상에 형성된 소스전극과 드레인전극; 상기 소스전극과 드레인전극의 상부 및 이들사이의 플라스틱기판상에 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극; 상기 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 포함한 플라스틱기판상에 형성되고 상기 제1게이트전극과 드레인전극 일부분을 노출시키는 보호막; 상기 보호막상부에 형성되고 상기 제1게이트전극과 드레인전극과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극과 화소전극연결패턴; 및 상기 화소전극연결패턴과 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
유기반도체, 버퍼층, 포토아크릴, 화소전극, 전기영동표시소자
Description
본 발명은 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기영동표시소자에 적용가능한 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현대사회의 모든 산업, 가정 및 일반생활에 있어서 반도체 전자소자는 산업기기, 가전제품, 컴퓨터, 통신기기 등의 모든 전자제품에 필수적인 기본 단위 소자 및 부품으로 사용되고 있다.
이와 같은 반도체소자의 핵심이 되는 기술중 하나인 트랜지스터 소자의 발전과 개발이 이루어져 왔으며, 이러한 트랜지스터 소자의 대부분은 무기질 반도체인 실리콘(silicon)을 사용하였다.
이와 같은 실리콘은 특성상 구부릴 수 없으며, 깨지기 쉽고, 소자로 제작하는데 경비가 많이 든다는 특성이 있다.
이러한 특성은 미래사회가 요구하는 정보통신의 접근성과 휴대성을 이루는데 장애요소가 될 가능성이 높다.
따라서, 단순한 음성뿐 아니라 다량의 정보통신을 이동성있게 수행하기 위해서는, 이동중에 발생할 수 있는 모든 상황, 즉 구부림이라든지 충격에 강한 소자가 필요할 것이고, 무엇보다 착용하여 불편함이 없기 위해서는 가벼워야 한다.
이러한 욕구를 만족시키기 위해서는 기판에서부터 반도체소자까지 모두 플라스틱을 이용하는 것이 유리하다.
한편, 정보통신분야에 있어서 핵심분야중 하나인 정보표시소자인 디스플레이로 가장 많이 연구되고 있는 액정표시장치의 경우, 기판으로 유리를 사용하고 있는데, 이를 가벼우면서도 내충격성이 강한 플라스틱으로 대체하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
따라서, 기존의 실리콘을 재료로 한 트랜지스터로 구부림이 가능한 유기물 반도체 트랜지스터로의 대체가 필요하며, 액정표시장치, 유기전기발광디스플레이 등에서 플라스틱을 기판으로 하는 플라스틱 디스플레이의 연구가 연구가 진행되고 있다.
그리고, 스마트카드, 전자종이, 전자책 등은 기본적으로 플라스틱 기판을 사용하므로 플라스틱위에 트랜지스터를 용이하게 제작할 수 있는 유기박막트랜지스터의 개발은 핵심적이다.
통상적으로, 유기박막트랜지스터는 전도성 고분자 물질을 활성층(active layer)으로 사용되며, 이에 관한 연구가 최근에도 계속 진행되고 있다.
근래에는, 전 세계에서 많은 연구가 진행중에 있으며, 상기 유기박막 트랜지 스터는 실리콘을 이용한 박막트랜지스터와 구조적으로는 거의 같은 형태를 가진다.
그러나, 제작 공정에 있어서 상기 유기박막트랜지스터가 실리콘을 이용한 박막트랜지스터에 비하여 간단하고 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
이러한 관점에서, 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 유기박막트랜지스터의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터는 플라스틱기판(11)과, 상기 플라스틱기판(11)상에 형성되고 일정 간격만큼 떨어진 소스전극 (13) 및 드레인전극(15)과, 상기 소스전극(13) 및 드레인전극(15)을 포함한 플라스틱기판(11) 표면상에 형성된 유기반도체층(17)과, 상기 유기반도체층(17)상에 형성된 게이트절연막(19)과, 상기 게이트절연막(19)상에 형성되고 상기 소스전극(13)과 드레인전극(15)사이의 채널영역상부에 위치하는 게이트전극(21)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 구성으로 이루어지는 유기박막트랜지스터를 이용한 표시장치, 예를들어 표시장치인 전기영동장치(Electrophoretic Display Device) 의 하부어레이기판을 구성하기 위해 상기 유기박막트랜지스터의 게이트전극(21)을 포함한 게이트절연막(19)상부에 형성된 보호막(23)과, 상기 보호막(23)상에 형성되고 상기 드레인전극(15)과 콘택홀(미도시)을 통해 전기적으로 연결되는 화소전극(25)을 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 플라스틱기판(11)상에 도전물질을 증착한후 이를 포토리소그라피공정 및 식각공정으로 통해 선택적으로 패터닝하여 서로 일정 간격, 예를들어 채널영역만큼 떨어진 소스전극(13) 및 드레인전극(15)을 형성한다.
그다음, 상기 소스전극(13) 및 드레인전극(15)을 포함한 플라스틱기판(11) 표면상에 유기물로 이루어진 유기반도체층(17)을 형성한다. 이때, 상기 유기반도체층(17)은 소자의 활성층으로 사용된다.
이어서, 상기 유기반도체층(17)상에 무기재료로 게이트절연막(19)을 증착한다.
그다음, 상기 게이트절연막(19)상에 게이트 도전물질을 증착한후 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통해 이를 선택적으로 패터닝하여 상기 소스전극(13)과 드레인전극(15)사이의 채널영역상부에 위치하는 게이트전극(21)을 형성하여 유기박막트랜지스터 제조를 완료한다.
이어서, 상기와 같이 제조하는 유기박막트랜지스터를 이용한 표시장치, 예를들어 표시장치, 전기영동장치(Electrophoretic Display Device) 등의 하부어레이기판을 구성하기 위해, 상기 유기박막트랜지스터의 게이트전극(21)을 포함한 게이트절연막(19)상부에 보호막(23)을 증착한다.
그다음, 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 보호막(23)을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(15)의 일부분을 노출시키는 콘택홀(미도시)을 형 성한다.
이어서, 상기 콘택홀(미도시)을 포함한 상기 보호막(23)상에 게이트 형성용 도전물질을 증착한후 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(15)과 전기적으로 연결되는 화소전극(25)을 형성하므로써 표시장치의 하부어레이기판 제조공정을 완료한다.
그러나, 상기한 바와 같이 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 및 제조방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 및 제조방법에 의하면, 다수의 유기박막트랜지스터의 유기반도체층은 별도의 패터닝없이 사용되기 때문에 각 유기박막트랜지스터가 작동될때 전류가 인접한 유기박막 트랜지스터로 누설되어져 유기박막트랜지스터의 성능을 감소시키는 문제점이 있다.
따라서, 종래기술에 따른 유기박막트랜스터를 표시장치, 즉 플라스틱기판을 이용한 다수의 표시장치에 적용시에 이와 같은 유기박막트랜지스터의 성능의 감소로 인해 표시장치의 특성이 나빠지게 된다.
이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 유기박막트랜지스터의 전기적 특성의 감소를 최소화하여 플라스틱기판을 적용하는 표시장치에 적합하도록 한 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유기박막트랜스터를 적용한 전기영동표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터는 플라스틱기판; 상기 플라스틱기판상에 형성된 소스전극과 드레인전극; 상기 소스전극과 드레인전극의 상부 및 이들사이의 플라스틱기판상에 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극; 상기 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 포함한 플라스틱기판상에 형성되고 상기 제1게이트전극과 드레인전극 일부분을 노출시키는 보호막; 상기 보호막상부에 형성되고 상기 제1게이트전극과 드레인전극과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극과 화소전극연결패턴; 및 상기 화소전극연결패턴과 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법은, 플라스틱기판상에 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계; 상기 소스전극과 드레 인전극의 상부 및 이들사이의 플라스틱기판상에 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 적층시키는 단계; 상기 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 포함한 플라스틱기판상에 상기 제1게이트전극과 드레인전극 일부분을 노출시키는 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막상부에 상기 제1게이트전극과 드레인전극과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극과 화소전극연결패턴을 형성하는 단계; 및 상기 화소전극연결패턴과 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법은, 플라스틱기판상에 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계; 상기 소스전극과 드레인전극의 상부 및 이들사이의 플라스틱기판상에 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 적층시키는 단계; 상기 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 포함한 플라스틱기판상에 상기 제1게이트전극과 드레인전극 일부분을 노출시키는 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막상부에 상기 제1게이트전극과 드레인전극과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극과 화소전극연결패턴을 형성하는 단계; 상기 화소전극연결패턴과 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 화소전극을 포함한 플라스틱기판상에 전기영동필름을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법은 플라스틱기판에 유기박막트랜지스터를 제작하여 전기영동표시소자와 같은 표시장치를 제작할 수 있어, 플렉서블한 디스플레이 구현이 가능하게 된다.
또한, 본 발명은 다수의 유기박막트랜지스터의 유기반도체층을 패터닝하여 사용하기 때문에 유기박막트랜지스터가 작동될때 전류가 인접한 유기박막 트랜지스터로 누설되는 것이 억제되어 유기박막트랜지스터의 성능을 그대로 유지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 유기박막트랜스터를 이용한 표시장치, 즉 플라스틱기판을 이용한 다수의 표시장치에 적용시에 이와 같은 유기박막트랜지스터의 성능의 감소를 줄일 수 있어 다양한 표시장치에 적용이 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터는 박막트랜지스터영역과 캐패시터영역으로 분할된 플라스틱기판(101)과; 상기 플라스틱기판 (101)상에 형성되고 일정 간격만큼 떨어진 소스전극 (107) 및 드레인전극(109)과; 상기 소스전극(107) 및 드레인전극(109)을 포함한 플라스틱기판(101) 표면상에 적 층된 유기반도체패턴(113), 제1유기절연막(115) 및 제1게이트전극패턴(117)과; 상기 유기반도체패턴(113), 제1유기절연막(115) 및 제1게이트전극패턴(117)을 포함한 플라스틱기판(101)상에 형성된 제1보호막(119)과 제2보호막(121)과; 상기 제2보호막(121)상에 형성되고, 상기 제1게이트전극(117)과 드레인전극(109)과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극패턴(125)과 전극연결패턴(127)과; 상기 전극연결패턴 (127)상에 형성된 화소전극(131)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 플라스틱기판(101)상에는 오버코트층(103)과 SiNx와 같은 무기재료로 이루어진 버퍼층(105)이 적층되어 있다.
또한, 상기 화소전극(131)은 유기박막트랜지스터 전영역과 캐패시터영역에 걸쳐 형성되어 있다. 이때, 상기 유기박막트랜지스터영역에 위치하는 화소전극 (131)과 제2게이트전극패턴(125)사이에는 층간절연막(129)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 플라스틱기판(101)의 캐패시터영역에는 상기 소스전극(107)과 드레인전극(109)과 동시에 캐패시터 하부전극(111)이 형성되어 있으며, 상기 캐패시터영역에 위치하는 전극연결패턴(127)의 일부는 상기 캐패시터 상부전극으로 이용된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해 도 3a 내지 도 3f를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 플라스틱 재질로 이루어진 플라스틱기판(101)상에 오버코트층(over coating layer)(103)을 증착한후 이를 경화처리(curing)하고, 이어 상기 오버코트층(103)상에 SiNx와 같은 무기재료로 이루어진 버퍼층(105)을 증착한다.
그다음, 상기 버퍼층(105)상에 소스/드레인전극을 형성하기 위한 금속물질을 증착한후 이를 제1마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 금속물질층을 선택적으로 패터닝하여 소스전극(107)과 드레인전극(109)을 형성한다. 이때, 상기 소스전극(107)과 드레인전극(109)을 형성시에 캐패시터영역에 캐패시터 하부전극(111)도 함께 형성된다.
한편, 상기 포토리소그라피공정에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도면에는 도시하지 않았지만, 먼저 상기 금속물질층상에 감광막을 도포한후 소프트 베이킹처리를 하고 이어 소스/드레인용 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광시킨다.
이어서, 노광된 감광막부분을 현상하여 제거하여 제1감광막패턴을 형성하고, 이 제1감광막패턴을 마스크로 하여 상기 금속물질층을 선택적으로 식각하여 소스전극 (107)과 드레인전극(109)을 형성한다.
이때, 상기 금속물질로는 Au/Cr, Au/ITO(Indium Tin Oxide), Au/Mo, Au/Ti 중에서 선택하여 사용한다.
이어서, 상기 제1감광막패턴(미도시)을 제거한후 상기 소스전극(107)과 드레인전극(109)을 포함한 버퍼층(105)상에 유기물로 이루어진 유기반도체층(미도시)과 유기절연막(미도시) 및 제1게이트금속층(미도시)을 차례로 적층한다.
이때, 상기 제1게이트금속층(미도시)은 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에 서 적어도 하나 이상으로 이루어진다.
또한, 상기 유기반도체로는 펜타센(pentacene), 티오펜 올리고머(thiophene oligomer)를 사용한다.
그다음, 상기 제1 게이트금속층(미도시)상에 감광막(미도시)을 도포한후 제2마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정기술에 의한 노광공정 및 현상공정을 진행한후 이를 선택적으로 제거하여 제2 감광막패턴(미도시)을 형성한다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제2감광막패턴(미도시)을 마스크로 상기 제1 게이트금속층(미도시)를 습식식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 제1게이트전극(117)을 형성한다.
그다음, 계속해서 상기 제2감광막패턴(미도시)을 마스크로 상기 유기절연막(미도시) 및 유기반도체층(미도시)을 건식식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 유기반도체패턴(113)과 유기절연막패턴(115)을 형성한다.
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제2감광막패턴(미도시)을 제거하고, 상기 유기반도체패턴(113)과 유기절연막패턴(115) 및 제1게이트전극 (117)을 포함한 플라스틱기판(101) 전면에 유기물질로 이루어진 제1보호막(119)을 제2보호막(121)을 차례로 증착한다. 이때, 상기 제2보호막(121)은 포토아크릴 (photo acryl) 등의 막 자체가 감광성을 띠는 물질로 형성하기 때문에 포토리소그라피공정기술을 적용하기 위해 별도의 감광막을 도포할 필요가 있다.
그다음, 제3마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 진행하여 상기 제2보호막(121)을 선택적을 패터닝한다.
이어서, 상기 선택적으로 패터닝된 제2보호막(121)을 마스크로 상기 제1보호막(119)을 선택적으로 패터닝하여 상기 제1게이트전극(117)과 드레인전극(109)의 일부분을 각각 노출시키는 제1콘택홀(123a)과 제2콘택홀(123b)을 형성한다.
그다음, 상기 제1콘택홀(123a)과 제2콘택홀 (123b)을 포함한 제2보호막(121)상에 도전금속층(미도시)을 증착한다. 이때, 상기 도전금속층은 Cu/Ti, AlNd, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어진다.
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 도전금속층(미도시)상에 감광막을 도포한후 제4마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 제3감광막패턴(미도시)을 형성한다.
그다음, 상기 제3감광막패턴(미도시)을 마스크로 상기 도전금속층(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 상기 제1게이트전극(117)과 전기적으로 연결되는 제2게이트전극(125)과, 상기 드레인전극(109)과 전기적으로 연결되는 화소전극연결패턴(127)을 형성한다. 이때, 상기 제2보호막(121)의 역할은 전기영동표시소자에 적용시에 게이트전극의 전계 영향을 방지하기 위함이다.
이어서, 상기 제3감광막패턴(미도시)을 제거한후 제2게이트전극(125)과 화소전극연결패턴(127)을 포함한 제2보호막(121)상에 포토아크릴과 같은 감광성물질로 게이트보호막(미도시)을 형성한다.
그다음, 도 3e에 도시된 바와 같이, 제5마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공정 및 식각공정을 통해 상기 게이트보호막(미도시)을 선택적으로 패터닝하 여 게이트보호막패턴(129)을 형성한다. 이때, 상기 게이트보호막패턴(129)은 상기 화소전극연결패턴(127)의 일부분을 노출시킨다.
이어서, 상기 게이트보호막(129)과 화소전극연결패턴(127)상부에 ITO, IZO와 같은 투명도전물질을 증착한다.
그다음, 상기 투명도전물질층상에 감광막을 도포하고 이어 제6마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 제4감광막패턴(미도시)을 형성한다.
이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 제4감광막패턴을 마스크로 상기 투명도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 상기 화소전극연결패턴(127)과 전기적으로 연결되는 화소전극(131)을 형성하므로써 유기박막트랜지스터 제조공정을 완료한다.
한편, 상기와 같이 제조되는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 및 그 제조방법에 대해 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법을 설명하기 위한 전기영동표시소자의 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자는 박막트랜지스터영역과 캐패시터영역으로 분할된 플라스틱기판 (101)과; 상기 플라스틱기판 (101)상에 형성되고 일정 간격만큼 떨어진 소스전극 (107) 및 드레인전극(109)과; 상기 소스전극(107) 및 드레인전극(109)을 포함한 플라스틱기판(101) 표면상에 적층된 유기반도체패턴(113), 제1유기절연막(115) 및 제1게이트전극패턴(117)과; 상기 유기반도체패턴(113), 제1유기절연막(115) 및 제1게 이트전극패턴(117)을 포함한 플라스틱기판(101)상에 형성된 제1보호막(119)과 제2보호막(121)과; 상기 제2보호막(121)상에 형성되고, 상기 제1게이트전극(117)과 드레인전극(109)과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극패턴(125)과 화소전극연결패턴(127)과; 상기 화소전극연결패턴(127)상에 형성된 화소전극(131)과; 상기 화소전극(131)을 포함한 플라스틱기판(101)상에 형성된 전기영동필름(135)을 포함하여 구성된다.
또한, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기와 같이 구성되는 전기영동표시소자에 적용되는 플라스틱기판(101)상에 전기영동필름(135)이 적층되어 있고, 그 위에는 투명전극이나 기타 전극물질층으로 구성된 플라스틱재질로 구성된 상판(미도시)이 적층되어져 전기영동표시소자를 구성한다.
여기서, 상기 플라스틱기판(101)상에는 오버코트층(103)과 SiNx와 같은 무기재료로 이루어진 버퍼층(105)이 적층되어 있다.
또한, 상기 화소전극(131)은 유기박막트랜지스터 전영역과 캐패시터영역에 걸쳐 형성되어 있다. 이때, 상기 유기박막트랜지스터영역에 위치하는 화소전극 (131)과 제2게이트전극패턴(125)사이에는 층간절연막(129)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 플라스틱기판(101)의 캐패시터영역에는 상기 소스전극(107)과 드레인전극(109)과 동시에 캐패시터 하부전극(111)이 형성되어 있으며, 상기 캐패시터영역에 위치하는 전극연결패턴(127)의 일부는 상기 캐패시터 상부전극으로 이용된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해 도 3a 내지 도 3f 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3a을 참조하면, 플라스틱 재질로 이루어진 플라스틱기판(101)상에 오버코트층(over coating layer)(103)을 증착한후 이를 경화처리(curing)하고, 이어 상기 오버코트층(103)상에 SiNx와 같은 무기재료로 이루어진 버퍼층(105)을 증착한다.
그다음, 상기 버퍼층(105)상에 소스/드레인전극을 형성하기 위한 금속물질을 증착한후 이를 제1마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 금속물질층을 선택적으로 패터닝하여 소스전극(107)과 드레인전극(109)을 형성한다. 이때, 상기 소스전극(107)과 드레인전극(109)을 형성시에 캐패시터영역에 캐패시터 하부전극(111)도 함께 형성된다.
한편, 상기 포토리소그라피공정에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도면에는 도시하지 않았지만, 먼저 상기 금속물질층상에 감광막을 도포한후 소프트 베이킹처리를 하고 이어 소스/드레인용 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광시킨다.
이어서, 노광된 감광막부분을 현상하여 제거하여 제1감광막패턴을 형성하고, 이 제1감광막패턴을 마스크로 하여 상기 금속물질층을 선택적으로 식각하여 소스전극 (107)과 드레인전극(109)을 형성한다.
이때, 상기 금속물질로는 Au/Cr, Au/ITO(Indium Tin Oxide), Au/Mo, Au/Ti 중에서 선택하여 사용한다.
이어서, 상기 제1감광막패턴(미도시)을 제거한후 상기 소스전극(107)과 드레인전극(109)을 포함한 버퍼층(105)상에 유기물로 이루어진 유기반도체층(미도시)과 유기절연막(미도시) 및 제1게이트금속층(미도시)을 차례로 적층한다.
이때, 상기 제1게이트금속층(미도시)은 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어진다.
그다음, 상기 제1 게이트금속층(미도시)상에 감광막(미도시)을 도포한후 제2마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정기술에 의한 노광공정 및 현상공정을 진행한후 이를 선택적으로 제거하여 제2 감광막패턴(미도시)을 형성한다.
이어서, 도 3b을 참조하면, 상기 제2감광막패턴(미도시)을 마스크로 상기 제1 게이트금속층(미도시)를 습식식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 제1게이트전극(117)을 형성한다.
그다음, 계속해서 상기 제2감광막패턴(미도시)을 마스크로 상기 유기절연막(미도시) 및 유기반도체층(미도시)을 건식식각공정에 의해 선택적으로 패터닝하여 유기반도체패턴(113)과 유기절연막패턴(115)을 형성한다.
이어서, 도 3c을 참조하면, 상기 제2감광막패턴(미도시)을 제거하고, 상기 유기반도체패턴(113)과 유기절연막패턴(115) 및 제1게이트전극 (117)을 포함한 플라스틱기판(101) 전면에 유기물질로 이루어진 제1보호막(119)을 제2보호막(121)을 차례로 증착한다. 이때, 상기 제2보호막(121)은 포토아크릴 (photo acryl) 등의 자체가 감광성을 띠는 물질로 형성하기 때문에 포토리소그라피공정기술을 적용하기 위해 별도의 감광막을 도포할 필요가 있다.
그다음, 제3마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 진 행하여 상기 제2보호막(121)을 선택적을 패터닝한다.
이어서, 상기 선택적으로 패터닝된 제2보호막(121)을 마스크로 상기 제1보호막(119)을 선택적으로 패터닝하여 상기 제1게이트전극(117)과 드레인전극(109)의 일부분을 각각 노출시키는 제1콘택홀(123a)과 제2콘택홀(123b)을 형성한다.
그다음, 상기 제1콘택홀(123a)과 제2콘택홀 (123b)을 포함한 제2보호막(121)상에 도전금속층(미도시)을 증착한다. 이때, 상기 도전금속층은 Cu/Ti, AlNd, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어진다.
이어서, 도 3d을 참조하면, 상기 도전금속층(미도시)상에 감광막을 도포한후 제4마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 제3감광막패턴(미도시)을 형성한다.
그다음, 상기 제3감광막패턴(미도시)을 마스크로 상기 도전금속층(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 상기 제1게이트전극(117)과 전기적으로 연결되는 제2게이트전극(125)과, 상기 드레인전극(109)과 전기적으로 연결되는 화소전극연결패턴(127)을 형성한다. 이때, 상기 제2보호막(121)의 역할은 전기영동표시소자에 적용시에 게이트전극의 전계 영향을 방지하기 위함이다.
이어서, 상기 제3감광막패턴(미도시)을 제거한후 제2게이트전극(125)과 화소전극연결패턴(127)을 포함한 제2보호막(121)상에 포토아크릴과 같은 감광성물질로 게이트보호막(미도시)을 형성한다.
그다음, 도 3e을 참조하면, 제5마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피 공 정 및 식각공정을 통해 상기 게이트보호막(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 게이트보호막패턴(129)을 형성한다. 이때, 상기 게이트보호막패턴(129)은 상기 화소전극연결패턴(127)의 일부분을 노출시킨다.
이어서, 상기 게이트보호막(129)과 화소전극연결패턴(127)상부에 ITO, IZO와 같은 투명도전물질을 증착한다.
그다음, 상기 투명도전물질층상에 감광막을 도포하고 이어 제6마스크(미도시)를 이용한 포토리소그라피공정 및 식각공정을 통해 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 제4감광막패턴(미도시)을 형성한다.
이어서, 도 3f을 참조하면, 상기 제4감광막패턴을 마스크로 상기 투명도전물질층을 선택적으로 패터닝하여 상기 화소전극연결패턴(127)과 전기적으로 연결되는 화소전극(131)을 형성하므로써 유기박막트랜지스터 제조공정을 완료한다.
그다음, 도 4를 참조하면, 상기 화소전극(131)을 포함한 플라스틱기판(101)상에 전기영동필름 (135)을 적층한다.
이때, 상기 전기영동필름(135)은 폴리머중합체(polymer binder)에 전자잉크가 캡슐(133)을 형성하고 있는 것으로, 상기 캡슐(133)내에 분포하는 전자잉크는 화이트잉크(133a)와 블랙잉크(133b)로 이루어져 있다.
그리고, 상기 전기영동필름(135)내에 분포된 화이트잉크(133a)와 블랙잉크 (133b)는, 각각 양전하와 음전하 특성을 가진다. 즉, 상기 화이트잉크(133a)는 양전하로 대전되어 있으며, 블랙잉크(133b)는 음전하로 대전되어 있다.
또한, 상기 전기영동필름(135)은 일체형으로 접촉층(미도시)에 의해 플라스 틱기판(101)에 적층된다.
따라서, 패터닝후에도 최상층인 화소전극부와 충분한 면적으로 존재하므로 전기영동필름(135)이 접착하는데는 큰 무리가 없게 된다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 전기영동필름(135)상에는 투명물질인 ITO로 구성된 공통배선(미도시) 또는 기타 전극물질을 형성하므로써 전기영동표시소자를 완성한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 유기박막트랜지스터의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자의 단면도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
101 : 플라스틱기판 103 : 오버코트층
105 : 버퍼층 107 : 소스전극
109 : 드레인전극 111 : 캐패시터 하부전극
113 : 유기반도체패턴 115 : 유기절연막패턴
117 : 제1게이트전극 119 : 제1보호막
121 : 제2보호막 125 : 제2게이트전극
127 : 화소전극연결패턴 129 : 게이트보호막
131 : 화소전극
Claims (22)
- 플라스틱기판;상기 플라스틱기판상에 형성된 소스전극과 드레인전극;상기 소스전극과 드레인전극의 상부 및 이들사이의 플라스틱기판상에 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극;상기 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 포함한 플라스틱기판상에 형성되고 상기 제1게이트전극과 드레인전극 일부분을 노출시키는 보호막;상기 보호막상부에 형성되고 상기 제1게이트전극과 드레인전극과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극과 화소전극연결패턴; 및상기 화소전극연결패턴과 전기적으로 연결되는 화소전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
- 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱기판과 소스/드레인전극사이에 오버코트층과 버퍼층이 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
- 제 1항에 있어서, 상기 유기반도체는 펜타센(pentacene), 티오펜 올리고머(thiophene oligomer)인 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1 게이트전극은 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴 (Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
- 제 1항에 있어서, 제2 게이트전극과 화소전극연결패턴은 Cu/Ti, AlNd, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
- 제 1항에 있어서, 상기 보호막은 서로 다른 물질로 구성된 이중 보호막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
- 제 6항에 있어서, 상기 제1보호막은 유기물질이고, 제2보호막은 감광성의 포토아크릴로 구성된 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
- 플라스틱기판상에 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계;상기 소스전극과 드레인전극의 상부 및 이들사이의 플라스틱기판상에 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 적층시키는 단계;상기 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 포함한 플라스 틱기판상에 상기 제1게이트전극과 드레인전극 일부분을 노출시키는 보호막을 형성하는 단계;상기 보호막상부에 상기 제1게이트전극과 드레인전극과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극과 화소전극연결패턴을 형성하는 단계; 및상기 화소전극연결패턴과 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계;를포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 플라스틱기판과 소스/드레인전극사이에 오버코트층과 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 유기반도체는 펜타센(pentacene), 티오펜 올리고머 (thiophene oligomer)인 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 제1 게이트전극은 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴 (Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 제2 게이트전극과 화소전극연결패턴은 Cu/Ti, AlNd, 구 리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 보호막은 서로 다른 물질로 구성된 이중 보호막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제 13항에 있어서, 상기 제1보호막은 유기물질이고, 제2보호막은 감광성의 포토아크릴로 구성된 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 형성하는 단계는 습식식각공정과 건식식각공정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 플라스틱기판상에 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계;상기 소스전극과 드레인전극의 상부 및 이들사이의 플라스틱기판상에 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 적층시키는 단계;상기 적층된 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 포함한 플라스틱기판상에 상기 제1게이트전극과 드레인전극 일부분을 노출시키는 보호막을 형성하는 단계;상기 보호막상부에 상기 제1게이트전극과 드레인전극과 각각 전기적으로 연결되는 제2게이트전극과 화소전극연결패턴을 형성하는 단계;상기 화소전극연결패턴과 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계; 및상기 화소전극을 포함한 플라스틱기판상에 전기영동필름을 형성하는 단계;를포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 플라스틱기판과 소스/드레인전극사이에 오버코트층과 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 유기반도체는 펜타센(pentacene), 티오펜 올리고머 (thiophene oligomer)인 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 제1 게이트전극은 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴 (Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법.
- 제 16항에 있어서, 제2 게이트전극과 화소전극연결패턴은 Cu/Ti, AlNd, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄합금(Al alloy), 텅스텐(W)계열 또는 Ti 등의 금속물질중에서 적어도 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 보호막은 서로 다른 물질로 구성된 이중 보호막으로 구성되되, 상기 제1보호막은 유기물질이고, 제2보호막은 감광성의 포토아크릴로 구성된 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법.
- 제 16항에 있어서, 상기 유기반도체층과 유기절연막 및 제1게이트전극을 형성하는 단계는 습식식각공정과 건식식각공정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 적용한 전기영동표시소자 제조방법.
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