KR20090059511A - Method for fabricating organic thin film transistor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기박막트랜지스터 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저농도의 유기반도체 재료의 코팅 특성을 개선한 유기박막트랜지스터 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an organic thin film transistor, and more particularly, to a method for manufacturing an organic thin film transistor having improved coating characteristics of a low concentration organic semiconductor material.
통상적으로, 박막트랜지스터는 이미지 표시용 디스플레이에서 스위칭소자로 사용되는 것으로, 박막트랜지스터중 유기박막트랜지스터는 반도체층 재료로서 반도체성 유기물질을 사용하고, 유리기판 대신에 플렉시블(flexible)한 기판을 사용한다는 점을 제외하고는 실리콘박막 트랜지스터와 비교하여 구조적으로 유사한 형태를 갖는다.In general, a thin film transistor is used as a switching element in an image display display. Among the thin film transistors, an organic thin film transistor uses a semiconducting organic material as a semiconductor layer material, and uses a flexible substrate instead of a glass substrate. Except for the point, it has a structurally similar form compared to the silicon thin film transistor.
또한, 액상 재료 프로세스가 적용되는 박막트랜지스터 기술의 관심이 높아지면서 고성능 박막트랜지스터 특성을 가질 수 있는 재료의 개발이 많이 이루어지고 있으나 재료의 가격이 매우 높고 고농도의 재료로 제조되어진 경우에 정상적인 코팅특성을 가질 수 있는 경우가 대다수이다.In addition, as the interest of the thin film transistor technology to which the liquid material process is applied increases, there are many developments of materials capable of having high performance thin film transistor characteristics. However, when the cost of the material is very high and made of a high concentration of material, the coating characteristics are normal. Most likely you can have one.
그러나, 이러한 고농도 재료를 적용하는 경우에 재료 코스트(cost)가 매우 높은 단점이 있기 때문에 재료 코스트가 낮은 저농도 유기막을 코팅하는 기술이 제안되고 있다.However, a technique of coating a low concentration organic film having a low material cost has been proposed because of the disadvantage that the material cost is very high when applying such a high concentration material.
이러한 관점에서, 저농도 유기막을 코팅하는 기술을 이용한 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해 도 1 및 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.In this regard, the organic thin film transistor manufacturing method according to the prior art using the technique of coating a low concentration organic film will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
도 1은 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 저농도의 유기반도체 재료 코팅시에 증착되는 박막 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view illustrating an organic thin film transistor and a method of manufacturing the same according to the prior art, which is a cross-sectional view schematically showing a thin film form deposited when coating a low-concentration organic semiconductor material.
도 2는 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 저농도의 유기반도체 재료 코팅시에 증착되는 박막 형태에 액상 재료 자체의 용매의 비율이 높아지면서 나타나는 현상을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to the prior art, and is a cross-sectional view schematically illustrating a phenomenon in which a ratio of a solvent of a liquid material itself increases in a thin film form deposited when coating a low-concentration organic semiconductor material. to be.
종래기술에 따른 유기박막트랜지스터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부기판 (11)상에 투명도전막, 예를들어 ITO막 또는 IZO막으로 형성된 소스/드레인전극 (13a, 13b)을 형성한다.The organic thin film transistor according to the related art forms source /
그다음, 상기 소스/드레인전극(13a, 13b)을 포함한 하부기판(11)상에 약 2 wt%의 저농도인 액상의 유기반도체 재료를 코팅하여 유기반도체층(15)을 형성한다. 이때, 상기 유기반도체층(15)은 약 2 wt%의 저농도로 코팅하기 때문에 상기 소스/드레인전극 (13a, 13b)의 표면에만 증착된다. 이는 금속인 소스/드레인전극(13a, 13b)과 유기반도체(15)가 직접 접합을 하므로 접촉저항이 커져 TFT의 출력(output) 특성에서 저전압의 전류집중(current crowding) 현상이 발생하고, TFT 오프 상태에서 캐리어를 차단하지 못하는 문제가 발생한다.Subsequently, a low concentration liquid organic semiconductor material of about 2 wt% is coated on the
그러나, 상기와 같이 제조되는 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.However, according to the organic thin film transistor manufacturing method according to the prior art prepared as described above has the following problems.
종래기술의 경우, 저농도로 유기반도체 재료를 증착하는 경우에, 재료 코스트가 줄어 들지만 증착 특성이 떨어지며, 속도 보트(speed boat)성 불량이 나타나며, 전체적인 막 증착 균일성이 낮아진다. 특히, 농도 조절은 유기 반도체 재료의 성능 및 두께를 조절하기 위한 인자(factor)이다.In the prior art, in the case of depositing organic semiconductor materials at low concentrations, the material cost is reduced, but the deposition characteristics are deteriorated, speed boat property defects appear, and overall film deposition uniformity is low. In particular, concentration control is a factor for controlling the performance and thickness of organic semiconductor materials.
따라서, 기존의 고농도인 4 wt%에서 2 wt%로 농도를 낮춘 경우에, 이와 같은 문제점이 나타는데, 이러한 저농도에 기인하여 액상 재료 자체의 용매(17)의 비율이 높아지면서, 도 2에 도시된 바와 같이, 막 표면에서의 용매효과로 인해 응집현상이 발생하므로 인해 유기막 코팅 불량이 대다수 발생하게 된다.Therefore, such a problem appears when the concentration is lowered from the existing high concentration of 4 wt% to 2 wt%, and the ratio of the
한편, 하부기판(11)과 스스/드레인전극(13a, 13b) 등에서의 계면특성이 서로 달라 유기반도체층을 형성하기 위해 유기반도체 재료를 이용하여 하부기판(11)전면에 코팅하여 형성한 유기반도체층(15)의 경우, 특히 데이터배선(미도시)이나 소스 및 드레인전극(13a, 13b) 주변에 형성된 부분이 상기 배선(미도시) 또는 전극위에 말려 올라감으로써 상기 데이터배선(미도시)이나 소스 및 드레인전극 주변의 기판상부에는 형성되는 않는 부분이 발생하는 현상이 나타난다.On the other hand, the organic semiconductor formed by coating the entire surface of the
이러한 현상에 의해 소스 및 드레인전극과 접촉함과 동시에 이 두 전극이 이격된 영역 전체에 끊김없이 형성되어야 할 유기반도체 물질층이 분리되어 박막트랜지스터를 완성시 채널이 형성되지 않음에 따라 박막트랜지스터 구동이 되지 않는 구동불량의 문제가 발생함으로써 생산수율이 저하된다.As a result of this phenomenon, the organic semiconductor material layer that should be formed in the entire area where the two electrodes are contacted at the same time as the contact between the source and drain electrodes is separated, and thus the channel is not formed when the thin film transistor is completed. The production failure is reduced by the problem of unstable driving.
이에 본 발명은 상기 종래기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 타용매처리를 통해 기판과 전극표면에 용매효과에 의한 코팅불량을 억제하여 유기반도체층의 코팅을 개선시킬 수 있는 유기박막트랜지스터 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems according to the prior art, the object of the present invention is to improve the coating of the organic semiconductor layer by suppressing coating defects due to the solvent effect on the substrate and the electrode surface through other solvent treatment. The present invention provides a method for manufacturing an organic thin film transistor.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유기반도체물질의 코팅성을 높여 박막트랜지스터의 구동불량을 감소시킴으로써 생산수율을 향상시킬 수 있는 유기박막트랜지스터 제조방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an organic thin film transistor manufacturing method which can improve the production yield by reducing the driving failure of the thin film transistor by increasing the coating property of the organic semiconductor material.
그리고, 본 발명의 또다른 목적은 저농도의 유기반도체 재료의 코팅 특성을 개선한 유기박막트랜지스터를 적용한 액정표시소자 제조방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device using an organic thin film transistor having improved coating characteristics of a low concentration organic semiconductor material.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법은 기판상에 일정간격을 두고 서로 이격되는 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계; 상기 소스/드레인전극이 형성된 기판을 타용매처리하는 단계; 상기 기판과 소스/드레인전극상에 유기반도체층을 형성하는 단계; 상기 유기반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 및 상기 게이트절연막상에 게이트전극을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.The organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other at a predetermined interval on the substrate; Solvent-treating the substrate on which the source / drain electrodes are formed; Forming an organic semiconductor layer on the substrate and the source / drain electrodes; Forming a gate insulating film on the organic semiconductor layer; And forming a gate electrode on the gate insulating film.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 적용한 액정표시소자 제조방법은 제1기판상에 일정간격을 두고 서로 이격되는 소스전극과 드 레인전극을 형성하는 단계; 상기 소스/드레인전극이 형성된 기판을 타용매처리하는 단계; 상기 기판과 소스/드레인전극상에 유기반도체층을 형성하는 단계; 상기 유기반도체층상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막상에 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극을 포함한 제1기판전면에 형성되고 상기 드레인전극을 노출시키는 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막상에 상기 드레인전극과 전기적으로 연결되는 화소전극을 형성하는 단계; 제2기판상에 화소영역을 제외한 부분에서 빛을 차광하는 블랙매트릭스를 형성하는 단계; 상기 제2기판상에 색상을 구현하기 위한 컬러필터층를 형성하는 단계; 및 상기 제1기판과 제2기판사이에 액정층을 형성하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device using an organic thin film transistor, the method including: forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other at a predetermined interval on a first substrate; Solvent-treating the substrate on which the source / drain electrodes are formed; Forming an organic semiconductor layer on the substrate and the source / drain electrodes; Forming a gate insulating film on the organic semiconductor layer; Forming a gate electrode on the gate insulating film; Forming a passivation layer on the front surface of the first substrate including the gate electrode and exposing the drain electrode; Forming a pixel electrode on the passivation layer, the pixel electrode being electrically connected to the drain electrode; Forming a black matrix on the second substrate, the black matrix shielding light at a portion other than the pixel region; Forming a color filter layer for realizing color on the second substrate; And forming a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate.
본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention has the following effects.
본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법은 저농도의 액상의 유기 반도체물질이 전극 및 기판상에 표면 에너지 차이에 의한 끊김없이 코팅되도록 기판표면에 디클로로메탄(dichloromethane)용매를 이용한 타용매처리한후 건조시켜 주므로써 이후 형성되는 저농도의 유기반도체 재료의 코팅특성을 개선시킬 수 있다.The organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention is a low-concentration liquid organic semiconductor material is coated after drying the other solvent using a dichloromethane (dichloromethane) solvent on the surface of the substrate so as to seamlessly coated on the electrode and the substrate due to the difference in surface energy. The coating properties of the low-concentration organic semiconductor material formed afterwards can be improved.
또한, 본 발명은 용매효과에 의한 코팅불량을 개선하기 위해 기판표면에 타용매처리를 해줌으로써 웨팅(wetting)특성을 유지하며 응집력을 약화시켜 코팅 특성을 개선시킬 수 있다.In addition, the present invention can improve the coating properties by maintaining the wettability (wetting) and weakening the cohesive force by the other solvent treatment on the surface of the substrate to improve the coating defects due to the solvent effect.
또한, 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법은 유기반도체물질의 코 팅성을 높여 박막트랜지스터의 구동불량을 감소시킴으로써 생산수율을 향상시킬 수 있다.In addition, the organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention can improve the production yield by reducing the poor driving of the thin film transistor by increasing the coating property of the organic semiconductor material.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an organic thin film transistor according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 제조공정단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views of a manufacturing process for explaining a method of manufacturing an organic thin film transistor according to the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 유기박막트랜지스터는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 기판(101)상에 유기물질로 형성된 버퍼막(103)과, 상기 버퍼막(103)상에 각각 섬 형상으로 투명도전막 즉, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)으로 형성된 소스/드레인전극(105a, 105b)과, 상기 소스/드레인전극(105a, 105b)을 포함한 버퍼막(103)상에 형성된 유기반도체층(109a)과, 상기 유기반도체층(109a)상에 형성된 게이트절연막(111a)과, 상기 소스/드레인전극(105a, 105b)과 오버랩되도록 상기 게이트절연막(111a)상에 형성된 게이트전극(113)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3D, the organic thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention has a
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해설명하면 다음과 같다.Referring to the organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention configured as described above are as follows.
도 3a에 도시된 바와 같이, 유리 또는 투명한 플라스틱재질의 기판(101)상에 버퍼막(103)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, a
이때, 상기 버퍼막(103)은 이후 형성될 유기반도체층의 결정성장을 좋게 하기 위해 증착되며, 실리콘산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 및 실리콘산화물 (SiOx)과 실리콘질화물(SiNx)이 적층된 이중막중 어느 하나의 무기 절연물질을 형성하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 물질, 폴리이미드, 폴리메틸메타릴레이트(polymethylmethacrylate:PMMA)와 같은 유기절연물질을 이용하여 형성 한다.At this time, the
그다음, 상기 버퍼막(103)상에 투명도전막(105)을 형성한다. 이때, 상기 투명도전막(105)은 액정표시장치에 적용되는 소자에서 일반적으로 사용되고, 막 형성공정이 용이한 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 과 같은 투명한 재질 또는 이들 막중 어느 하나의 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)중 어느 하나가 적층된 이중막을 이용하여 형성한다.Next, a transparent
한편, 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)과 같은 금속층을 상기 투명도전막(105)하부에 증착하여 투명도전막 및 금속막을 적층된 이중구조로 소스/드레인전극을 형성하면, 유기박막트랜지스터의 소스/드레인전극에 대한 라인저항이 감소될 수 있다.Meanwhile, when a metal layer such as chromium (Cr) or molybdenum (Mo) is deposited under the transparent
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 투명도전막(105)상에 포토레지스트 (photoresist)(미도시)를 도포하고, 상기 포토레지스트상부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 정렬한후, 자외선을 조사하여 노광하고 그 이후에 현상하여 포토레지스트를 패터닝한다.Subsequently, as shown in FIG. 3B, a photoresist (not shown) is coated on the transparent
그다음, 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 사용하여 상기 투명도전막(105)을 선택적으로 식각하여 소스/드레인전극(105a, 105b)를 형성하고, 상기 포토레지스트를 제거한다. 이때, 금속인 소스/드레인전극과 후속 공정에서 형성될 유기반도체가 직접 접합을 하게 되므로 접촉저항이 커져 TFT의 출력(output) 특성에서 저전 압의 전류집중(current crowding) 현상이 발생하고, TFT 오프 상태에서 캐리어를 차단하지 못하는 문제가 발생하게 된다.Next, the transparent
이러한 소스/드레인전극과 유기반도체가 직접 접합시에 접촉저항이 커지는 것을 방지하기 위해, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 소스/드레인전극(105a, 105b)과 버퍼막(103)표면에 후속 공정에서 형성될 액상의 유기반도체 재료의 코팅을 향상시키기 위해 타용매처리(107)를 진행한다. In order to prevent the contact resistance from increasing when the source / drain electrodes and the organic semiconductor are directly bonded to each other, as shown in FIG. 3C, a subsequent process is performed on the surfaces of the source /
이때, 상기 타용매처리(107)는 먼저 디클로로메탄(dichloromethane)용매를 스핀코팅(spin-coating) 처리한후 N2 분위기에서 건조(dry)시킨다. 이때, 상기 타용매처리(107)에 사용하는 용매로는 디클로로메탄(dichloromethane)용매로 한정하는 것은 아니며, 기타 다른 용매도 사용가능하다.In this case, the
또한, 상기 타용매처리(107)는 유기반도체 재료의 주요 용매(solvent)로 사용되는 것을 의미한다. 만약, 용매가 여러 종류가 섞인 경우에는 혼합되어 있는 용매의 어느 것으로 처리하든 무관하다.In addition, the other
그리고, 상기 타용매처리(107)는 스핀코팅하거나 디핑(dipping)해도 되며, 특정막을 형성하는 것이 아니므로 어떤 조건에서 형성해도 무관하다. 특히, 용제를 미리 처리하여 기재의 막 특성을 용제특성과 똑같이 만들어 준다는 개념이므로 특정 공정조건이 필요한 것이 아니다. 단, 잔존하는 용제가 전극/유기반도체간에 불순물로 작용할 수 없도록 충분한 질소(Na2) 건조를 통해 휘발시키는 것이 바람직하다.The other
그다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 용매처리된 버퍼막(103)을 포함한 소스/드레인전극(105a, 105b)상에 저농도의 액상의 유기반도체 재료를 코팅하여 유기반도체층(109)을 형성한다. 이때, 상기 유기반도체층(109)으로 사용될 유기물질로는 LCPBC(Liquid Crystalline Polyfluorene Block copolymer), 펜타센(Pentacene), 폴리사이오핀(polythiophene) 등을 사용한다. 이때, 상기 액상의 유기반도체 재료의 농도는 약 0.1 ∼ 10 wt%이고, 두께는 약 300 ∼ 2000 Å 인 것이 바람직하다. Next, as shown in FIG. 3D, a low concentration of liquid organic semiconductor material is coated on the source /
또한, 상기 유기반도체층(109)은 잉크젯장치, 노즐(nozzle) 코팅장치, 바(bar) 코팅장치, 슬릿(slit) 코팅장치 또는 스핀(spin) 코팅장치 등을 이용하여 형성한다.In addition, the
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기반도체층(109)상에 포토레지스트 (photoresist)(미도시)를 도포하고, 상기 포토레지스트상부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 정렬한후, 자외선을 조사하여 노광하고 그 이후에 현상하여 포토레지스트를 패터닝한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a photoresist (not shown) is applied on the
그다음, 도 3e에 도시된 바와 같이, 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 사용하여 상기 유기반도체층 (109)을 선택적으로 식각하여 유기반도체층패턴(109a)을 형성하고 상기 패터닝된 포토 레지스트를 제거한다.3E, the
이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 유기반도체층패턴(109a)을 포함한 기판(101) 전면에 무기절연물질을 증착하거나 또는 유기절연물질을 도포하여 게이트절연막(111)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3F, an inorganic insulating material is deposited on the entire surface of the
이때, 상기 게이트절연막(111)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물 (SiNx) 등의 무기 절연물질을 형성하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 물질, 폴리이미드, 폴리메틸메타릴레이트(polymethylmethacrylate:PMMA)와 같은 유기절연물질을 이용하여 형성한다. 하지만, 여기서는 이후 형성될 유기반도체층과의 접촉특성을 위해 무기절연물질보다는 유기절연물질을 사용하여 게이트절연막을 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the
그다음, 도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 게이트절연막(111)상에 금속물질을 증착한다. 이때, 상기 금속물질은 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄 (Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W) 계열 등의 금속물질중에서 적어도 하나 또는 하나 이상으로 이루어진다.Next, as illustrated in FIG. 3G, a metal material is deposited on the
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 금속물질층상에 포토레지스트를 도포하고 이어 포토레지스트상부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 정렬한후, 자외선을 조사하여 노광하고 그 이후에 현상하여 포토레지스트를 패터닝한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a photoresist is applied on the metal material layer, and then a photomask (not shown) in which a predetermined pattern is formed on the photoresist is aligned, exposed to ultraviolet light, and then developed. The photoresist is patterned.
그다음, 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 사용하여 상기 금속물질층을 선택적으로 선택적으로 식각하여 상기 소스/드레인전극(105a, 105b)과 오버랩되도록 게이트전극(113)을 형성함으로써, 유기박막트랜지스터를 완성한다.Thereafter, the metal material layer is selectively etched using the patterned photoresist as a mask to form a
이때, 상기 유기박막트랜지스터의 게이트전극(113), 게이트절연막(111), 소스/드레인전극(105a, 105b) 및 유기반도체층패턴(109a)이 모두 유기물질로 형성되는 경우에는 저온 공정이 가능하므로 상기 기판(101)은 플렉서블한 특성의 플라스틱기판 또는 필름으로 사용가능하다.In this case, when the
한편, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 적용한 액정표시소자 제조방법에 대해 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the liquid crystal display device manufacturing method applying the organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention configured as described above is as follows.
도 4는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 적용한 액정표시소자의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device to which an organic thin film transistor manufacturing method according to the present invention is applied.
도 3a를 참조하면, 유리 또는 투명한 플라스틱재질의 하부기판(101)상에 버퍼막 (103)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, a
이때, 상기 버퍼막(103)은 이후 형성될 유기반도체층의 결정성장을 좋게 하기 위해 증착되며, 실리콘산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx) 및 실리콘산화물 (SiOx)과 실리콘질화물(SiNx)이 적층된 이중막중 어느 하나의 무기 절연물질을 형성하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 물질, 폴리이미드, 폴리메틸메타릴레이트(polymethylmethacrylate:PMMA)와 같은 유기절연물질을 이용하여 형성한다.At this time, the
그다음, 상기 버퍼막(103)상에 투명도전막(105)을 형성한다. 이때, 상기 투명도전막(105)은 액정표시장치에 적용되는 소자에서 일반적으로 사용되고, 막 형성공정이 용이한 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 과 같은 투명한 재질 또는 이들 막중 어느 하나의 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)중 어느 하나가 적층된 이중막을 이용하여 형성한다.Next, a transparent
한편, 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)과 같은 금속층을 상기 투명도전막(105)하부에 증착하여 투명도전막 및 금속막을 적층된 이중구조로 소스/드레인전극을 형성하면, 유기박막트랜지스터의 소스/드레인전극에 대한 라인저항이 감소될 수 있다.Meanwhile, when a metal layer such as chromium (Cr) or molybdenum (Mo) is deposited under the transparent
이어서, 도 3b를 참조하면, 상기 투명도전막(105)상에 포토레지스트 (photoresist)(미도시)를 도포하고, 상기 포토레지스트상부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 정렬한후, 자외선을 조사하여 노광하고 그 이후에 현상하여 포토레지스트를 패터닝한다.Subsequently, referring to FIG. 3B, a photoresist (not shown) is coated on the transparent
그다음, 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 사용하여 상기 투명도전막(105)을 선택적으로 식각하여 소스/드레인전극(105a, 105b)를 형성하고, 상기 포토레지스트를 제거한다.Next, the transparent
이어서, 도 3c를 참조하면, 상기 소스/드레인전극(105a, 105b)이 형성된 버퍼막(103)표면에 후속 공정에서 형성될 액상의 유기반도체 재료의 코팅을 향상시키기 위해 타용매처리(107)를 진행한다.Next, referring to FIG. 3C, another
이때, 상기 타용매처리(107)는 먼저 디클로로메탄(dichloromethane)용매를 스핀코팅(spin-coating) 처리한후 N2 분위기에서 건조(dry)시킨다. 이때, 상기 타용매처리(107)에 사용하는 용매로는 디클로로메탄(dichloromethane)용매로 한정하는 것은 아니며, 기타 다른 용매도 사용가능하다.In this case, the other
또한, 상기 타용매처리(107)는 유기반도체 재료의 주요 용매(solvent)로 사용되는 것을 의미한다. 만약, 용매가 여러 종류가 섞인 경우에는 혼합되어 있는 용매의 어느 것으로 처리하든 무관하다.In addition, the other
그리고, 상기 타용매처리(107)는 스핀코팅하거나 디핑(dipping)해도 되며, 특정막을 형성하는 것이 아니므로 어떤 조건에서 형성해도 무관하다. 특히, 용제를 미리 처리하여 기재의 막 특성을 용제특성과 똑같이 만들어 준다는 개념이므로 특정 공정조건이 필요한 것이 아니다. 단, 잔존하는 용제가 전극/유기반도체간에 불순물로 작용할 수 없도록 충분한 질소(Na2) 건조를 통해 휘발시키는 것이 바람직하다.The other
그다음, 도 3d를 참조하면, 용매처리된 버퍼막(103)을 포함한 소스/드레인전극(105a, 105b)상에 저농도의 액상의 유기반도체 재료를 코팅하여 유기반도체층 (109)을 형성한다. 이때, 상기 유기반도체층(109)으로 사용될 유기물질로는 LCPBC (Liquid Crystalline Polyfluorene Block copolymer), 펜타센(Pentacene), 폴리사이오핀(polythiophene) 등을 사용한다. 이때, 상기 액상의 유기반도체 재료의 농도는 약 0.1 ∼ 10 wt%이고, 두께는 약 300 ∼ 2000 Å 인 것이 바람직하다. Next, referring to FIG. 3D, a low concentration liquid organic semiconductor material is coated on the source /
또한, 상기 유기반도체층(109)은 잉크젯장치, 노즐(nozzle) 코팅장치, 바(bar) 코팅장치, 슬릿(slit) 코팅장치 또는 스핀(spin) 코팅장치 등을 이용하여 형성한다.In addition, the
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 유기반도체층(109)상에 포토레지스트 (photoresist)(미도시)를 도포하고, 상기 포토레지스트상부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 정렬한후, 자외선을 조사하여 노광하고 그 이후에 현상하여 포토레지스트를 패터닝한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a photoresist (not shown) is applied on the
그다음, 도 3e를 참조하면, 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 사용하여 상기 유기반도체층(109)을 선택적으로 식각하여 유기반도체층패턴(109a)을 형성하고 상기 패터닝된 포토 레지스트를 제거한다.Next, referring to FIG. 3E, the
이어서, 도 3f를 참조하면, 상기 유기반도체층패턴(109a)을 포함한 기판 (101) 전면에 무기절연물질을 증착하거나 또는 유기절연물질을 도포하여 게이트절연막(111)을 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 3F, an inorganic insulating material is deposited on the entire surface of the
이때, 상기 게이트절연막(111)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물 (SiNx) 등의 무기 절연물질을 형성하거나 또는 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 물질, 폴리이미드, 폴리메틸메타릴레이트(polymethylmethacrylate:PMMA)와 같은 유기절연물질을 이용하여 형성한다. 하지만, 여기서는 이후 형성될 유기반도체층과의 접촉특성을 위해 무기절연물질보다는 유기절연물질을 사용하여 게이트절연막을 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the
그다음, 도 3g를 참조하면, 상기 게이트절연막(111)상에 금속물질을 증착한다. 이때, 상기 금속물질은 크롬(Cr), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄 (Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W) 계열 등의 금속물질중에서 적어도 하나 또는 하나 이상으로 이루어진다.Next, referring to FIG. 3G, a metal material is deposited on the
이어서, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 금속물질층상에 포토레지스트를 도포하고 이어 포토레지스트상부에 소정의 패턴이 형성된 포토마스크(미도시)를 정렬한후, 자외선을 조사하여 노광하고 그 이후에 현상하여 포토레지스트를 패터닝한다.Subsequently, although not shown in the drawings, a photoresist is applied on the metal material layer, and then a photomask (not shown) in which a predetermined pattern is formed on the photoresist is aligned, exposed to ultraviolet light, and then developed. The photoresist is patterned.
그다음, 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 사용하여 상기 금속물질층을 선택적으로 선택적으로 식각하여 상기 소스/드레인전극(105a, 105b)과 오버랩되도록 게이트전극(113)을 형성함으로써, 유기박막트랜지스터를 완성한다.Thereafter, the metal material layer is selectively etched using the patterned photoresist as a mask to form a
이때, 상기 유기박막트랜지스터의 게이트전극(113), 게이트절연막(111), 소스/드레인전극(105a, 105b) 및 유기반도체층패턴(109a)이 모두 유기물질로 형성되는 경우에는 저온 공정이 가능하므로 상기 기판(101)은 플렉서블한 특성의 플라스틱기판 또는 필름으로 사용가능하다.In this case, when the
도 4에 도시된 바와 같이, 상기의 유기 박막트랜지스터가 형성된 하부기판 (101)상에 BCB, 아크릴계 물질, 폴리이미드와 같은 유기절연물질로 보호막(115)을 형성한다.As shown in FIG. 4, the
그다음, 상기 보호막(115)에 형성된 콘택홀(115a)을 통해 상기 드레인전극 (105a)에 연결되도록 상기 보호막(115)의 화소영역에 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 과 같은 투명한 재질로 이루어진 화소전극(117)을 형성한다.Next, a transparent layer such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is formed in the pixel region of the
한편, 상기 하부기판(101)에 대향되어 합착되는 상부기판(12)에는 화소영역을 제외한 부분에서 빛을 차광하는 블랙매트릭스(123)를 형성한다.On the other hand, the upper substrate 12 which is opposed to the
그다음, 상기 상부기판(121)상에 색상을 구현하기 위한 컬러필터층(125)을 형성하고, 그 위에 화소를 구동하기 위한 공통전극(127)을 형성한다.Next, a
이어서, 이와 같은 상부기판(121)과 하부기판(101)을 일정공간을 갖고 합착하고, 이들 기판사이에 액정층(131)을 형성하므로써 유기박막트랜지스터를 적용한 액정표시소자 제조를 완료한다.Subsequently, the
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. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
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.Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also within the scope of the present invention.
도 1은 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 저농도의 유기반도체 재료 코팅시에 증착되는 박막 형태를 개략적으로 도시한 단면도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to the prior art, and is a cross-sectional view schematically illustrating a thin film form deposited during coating of a low-concentration organic semiconductor material.
도 2는 종래기술에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 단면도로서, 저농도의 유기반도체 재료 코팅시에 증착되는 박막 형태에 액상재료 자체의 용매의 비율이 높아지면서 나타나는 현상을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to the prior art, and is a cross-sectional view schematically illustrating a phenomenon in which the solvent of the liquid material itself increases in the form of a thin film deposited when coating a low-concentration organic semiconductor material. to be.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 제조공정단면도이다.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic thin film transistor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 적용한 액정표시소자의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device to which an organic thin film transistor according to the present invention is applied.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
101 : 기판 103 : 버퍼막101
105 : 투명도전막 105a : 소스전극105: transparent
105b : 드레인전극 107 : 타용매처리105b: drain electrode 107: other solvent treatment
109 : 유기반도체층 109a : 유기반도체층패턴109:
111 : 게이트절연막 113 : 게이트전극111: gate insulating film 113: gate electrode
115 : 보호막 117 : 화소전극115: protective film 117: pixel electrode
121 : 상부기판 123 : 블랙매트릭스121: upper substrate 123: black matrix
125 : 컬러필터층 127 : 공통전극 125: color filter layer 127: common electrode
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