KR20100070231A - 유기박막트랜지스터, 패턴형성방법, 이를 이용한 유기박막트랜지스터 및 액정표시소자 제조방법 - Google Patents
유기박막트랜지스터, 패턴형성방법, 이를 이용한 유기박막트랜지스터 및 액정표시소자 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에서는 SAM(Self Assembly Monolayer)물질을 이용하여 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성한다. SAM층은 SAM물질을 적층한 후 자외선을 조사하고 세정에 의해 자외선이 조사된 영역의 SAM물질을 제거함으로써 형성되며, 이 SAM층을 마스크층으로 이용하여 금속층을 식각한다. SAM층은 유기박막트랜지스터의 소스전극 및 드레인전극과 유기반도체층 사이에 형성되어 소스전극 및 드레인전극과 유기반도체층을 오믹컨택시킨다.
액정표시소자, 유기박막트랜지스터, SAM, 식각, 오믹컨택
Description
본 발명은 액정표시소자의 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로, SAM물질을 사용하여 금속층을 패터닝함으로써 공정이 간단하고 특성이 향상된 액정표시소자의 유기박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 유기반도체는 반도체 특성을 나타내는 공액성 유기 고분자인 폴리아세틸렌이 개발된 후, 합성방법의 다양함, 필름형태로 형성이 용이함, 유연성, 전도성, 저렴한 생산비와 같은 유기물의 특성 때문에 새로운 전기전자재료로서 기능성 전자소자 및 광소자등 광범위한 분야에서 활발한 연구가 이루어지고 있다.
이러한 전도성 고분자를 이용한 소자 중에서, 유기물을 액티브층으로 사용하는 유기박막트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: OTFT)에 관한 연구가 1980년 이후부터 시작되었으며, 근래에는 전세계에서 많은 연구가 진행 중에 있다. 상기 유기박막트랜지스터는 Si-박막트랜지스터와 구조적으로 거의 같은 형태로 반도 체 영역에 Si 대신에 유기물을 사용한다는 차이점이 있다. 이러한 유기박막트랜지스터는 기존의 Si박막을 형성하기 위한 플라즈마를 이용한 화학증착(CVD)을 대신하여 상압의 프린팅 공정으로 박막형성이 가능하며, 더 나아가서는 플라스틱 기판을 이용한 연속공정(Roll to Roll)이 가능하고 저가의 트랜지스터를 구현할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 유기박막트랜지스터 연구의 최종 목적은 박막트랜지스터의 모든층을 유기막으로 형성하고, 이를 통해 상압에서 유기박막트랜지스터의 인쇄공정 및 연속공정이 가능하도록 하는데 있다. 그리고, 현재까지는, 액티브층을 유기막으로하는 유기박막트랜지터의 연구가 시도되고 있는 상태이며, 계속해서 액티브층 이외에 증작장비 없이도 상압에서 유기박막트랜지스터를 제작할 수 있는 연구가 진행될 것이다.
도 1은 이러한 유기박막트랜지스터의 구조를 나타내는 도면이다. 이때, 도면에는 탑게이트(top gate)방식 유기박막트랜지스터가 개시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 유기박막트랜지스터는 기판(10)에 일정 간격으로 형성된 소스전극(12) 및 드레인전극(14)과, 상기 소스전극(12)과 드레인전극(14) 사이의 기판(10) 상부 및 소스전극(12)과 드레인전극(14)의 상면 일부에 형성된 유기물질로 이루어진 유기반도체층(15)과, 상기 유기반도체층(15) 위에 형성된 게이트절연층(16)과, 상기 게이트절연층(16) 위에 형성된 게이트전극(18)으로 이루어진다.
상기한 구조의 유기박막트랜지스터에서 소스전극(12) 및 드레인전극(14)은 통상적인 사진식각공정에 의해 형성된다. 즉, 기판(10) 전체에 걸쳐 금속층을 적층하고 그 위에 포토레지스트(photoresist)를 적층하고 현상한 후, 현상된 포토레지스트패턴에 의해 금속층을 식각함으로써 소스전극(12) 및 드레인전극(14)을 형성한다.
그런데, 상기와 같은 사진식각공정은 고가의 포토레지스트와 노광장치, 현상액과 박리제(striper) 등의 화학약품을 사용해야만 하기 때문에, 공정이 복잡하고 비용이 증가하며, 환경오염을 일으킨다는 문제가 있었다.
더욱이, 상기와 같은 현상액이나 박리제를 사용하는 경우, 식각되는 금속의 표면이 상기 현상액이나 박리제에 의해 변질되어 소스전극(12) 및 드레인전극(14) 위에 형성되는 유기반도체층(15)과의 계면특성이 저하될 뿐만 아니라 접촉저항이 증가하는 문제도 있었다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, SAM층을 마스크층으로 사용하여 패턴을 형성하는 패턴형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다른 목적은 상기 패턴형성방법에 의해 유기박막트랜지스터 및 액정표시소자를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 패턴형성방법에 의해 형성된 유기박막트랜지스터를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법은 기판상에 금속층을 형성하는 단계; 상기 금속층 상에 X(CH2)nSH(X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30) 또는 C6H5-yFySH(y는 1-5)로 이루어진 SAM(Self Assembly Nonolayer)물질을 도포하여 SAM층을 형성하는 단계; 상기 SAM층의 일부 영역에 자외선을 조사하는 단계; 상기 SAM층을 세정액에 의해 세정하여 자외선이 조사된 SAM층을 제거하여 상기 금속층 상에 SAM패턴을 형성하는 단계; 상기 SAM패턴을 이용하여 상기 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및 상기 소스전극 및 드레인전극이 형성된 기판에 유기반도체층, 게이트절연층 및 게이트전극을 형성하는 단계로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터는 기판상에 형성된 소스전극 및 드레인전극; 상기 소스전극 및 드레인전극 위에 형성되며, X(CH2)nSH(X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30) 또는 C6H5-yFySH(y는 1-5)로 이루어진 SAM(Self Assembly Nonolayer)층; 상기 소스전극 및 드레인전극 위에 형성된 유기반도체층; 상기 유기반도체층 위에 형성된 게이트절연층; 및 상기 게이트절연층 위에 형성된 게이트전극으로 구성된다.
상기 SAM층은 소스전극 및 드레인전극과 유기반도체층에 배치되어 소스전극 및 드레인전극과 유기반도체층을 오믹컨택시킨다.
본 발명에서는 SAM층을 사용하여 금속층을 식각하므로 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 제조비용을 절감할 수 있게 된다. 본 발명에서는 자외선의 조사와 세정에 의해 패터닝되는 SAM물질을 사용하여 금속층을 식각하므로 현상액이나 박리제와 같은 고가의 화학약품이 필요없게 되어 제조비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.
둘째, 공정을 단순화할 수 있게 된다. 본 발명에서는 자외선의 조사와 세정에 의해 SAM패턴을 형성하고 이를 이용해 금속층을 식각하므로, 포토레지스트의 현상 및 박리공정이 필요없게 되어 제조공정을 대폭 단순화할 수 있게 된다.
셋째, 환경오염을 방지한다. 본 발명에서는 현상액이나 박리제와 같은 화학약품을 사용하지 않으므로, 이러한 화학약품에 의해 환경이 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.
넷째, 유기박막트랜지스터의 특성이 향상된다. 본 발명에서는 화학약품 없이 단순히 자외선의 조사 및 탈이온수만을 사용하여 마스크층을 형성한 후, 소스전극 및 드레인전극을 형성하므로 소스전극 및 드레인전극 상부의 표면이 화학약품에 의해 변질되는 것을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 소스전극 및 드레인전극과 유기반도체층 사이의 컨택저항이 저하되어 유기박막트랜지터의 특성이 향상된다.
이하, 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에서는 금속층을 패터닝하는 마스크층(mask layer)로서, 종래의 포토레지스트를 사용하지 않고 SAM(Self Assembly Monolayer)층을 사용한다. 이러한 SAM층은 별도의 현상액이나 박리제가 필요없기 때문에, 상기 현상액이나 박리제에 의해 식각대상인 금속층이 표면이 변질되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명에서는 상기 SAM층을 형성하는 SAM물질로서 X(CH2)nSH을 사용한다. 이때, X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30의 범위이다. 또한, 본 발명에서는 SAM층을 형성하는 SAM물질로서 C6H5-yFySH를 사용할 수 있다. 이때, y는 1-5이다.
상기와 같은 SAM물질이 Au나 Cu와 같은 금속층에 도포되면 상기 SAM물질이 금속층의 금속과 결합하여 SAM층을 형성하는데, SAM물질과 Au금속층의 결합이 화학 식 1에 도시되어 있다.
Au + C6H5-yFySH ---> AuSC6H5-yFy
이때, 금속층으로는 Au 뿐만 아니라 Cu나 Al과 같은 다양한 금속을 사용할 수 있다.
Au와 같은 금속층에 X(CH2)nSH로 이루어진 SAM물질이 도포되는 경우, X(CH2)nSH의 H기가 빠지고 S가 금속층의 Au와 결합하여 금속층에는 AuS(CH2)nX로 이루어진 SAM층이 형성된다. 또한, Au와 같은 금속층에 C6H5-yFySH로 이루어진 SAM물질을 도포하는 경우, C6H5-yFySH의 H가 빠지고 S가 금속층의 Au와 결합하여 금속층 상부에는 AuSC6H5-yFy로 이루어진 SAM층을 형성할 수 있게 된다.
이러한 SAM층은 식각액에 대해 내성이 강하므로, 하부의 금속층을 식각하는 마스크층으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 금속층과 유기반도체층의 사이에서 금속배선의 일함수를 낮춤으로써 금속층과 유기반도체층 사이에 오믹컨택을 구현한다.
이하, 도 2a-2e를 참조하여 본 발명에 따른 SAM물질을 이용한 패턴형성방법에 대해 설명한다.
우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 절연물질로 이루어진 기 판(110)상에 금속층(112a)을 적층한 후, 그 위에 SAM물질을 도포하여 화학식 1과 같은 화학결합에 의해 금속층(112a) 상에 SAM층(120a)이 형성된다. 이때, 상기 금속층(112a)은 Au, Cu, Al 등과 같은 금속을 스퍼터링법에 의해 증착함으로써 형성되며, SAM층(120a)은 X(CH2)nSH이나 C6H5-yFySH 등의 유기물질로서, 약 10-50Å의 두께로 도포된다.
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, SAM층(120a)이 형성된 기판(110) 상부에 개구부가 형성된 마스크(130)를 위치시킨 상태에서 자외선(ultraviolet ray)를 약 1-2.5초 동안 조사한다. 상기 자외선이 조사됨에 따라 자외선이 조사된 영역의 SAM물질이 다음의 화학식 2와 같이 Au이온과 X(CH2)nSO3 -으로 된다.
이때, 상기 화학식 2는 금속층은 Au이고 SAM물질은 AuS(CH2)nX인 경우의 화학반응이지만, 금속층이 Cu나 Al과 같은 다른 금속으로 이루어지거나 SAM물질이 C6H5-yFySH 경우에도 화학식 2와 같은 화학반응에 의해 SAM물질이 분해될 것이다.
그 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 자외선이 조사된 기판(110)을 탈이온수와 같은 세정액으로 세정하면, SAM층(120a)에서 자외선이 조사되어 분해된 영역이 상기 탈이온수(deionized water)에 용융되어 제거되어, 금속층(112a)에는 도 2d에 도시된 바와 같이 SAM패턴(120)만이 남아있게 된다.
이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 SAM패턴(120)을 마스크층으로 하여 금속층(112a)에 식각액을 작용시켜 SAM패턴(120)에 의해 블로킹되지 않은 영역의 금속을 식각함으로써 기판(110)상에 금속패턴(112)을 형성한다.
상기와 같은 방법에 의해 기판(110)상에는 금속으로 이루어진 패턴(112)이 형성되며, 그 위에는 SAM패턴(120)이 배치된다. 종래 포토레지스트를 이용한 사진식각방법에 의한 패턴형성방법에서 마스크층으로 사용되던 포토레지스트패턴이 금속층을 식각한 후 박리제에 의해 제거되는데 반해, 본 발명에서는 금속층을 식각하는데 사용되는 SAM패턴(120)이 금속패턴 위에 그대로 남아 있게 된다. 따라서, 포토레지스트를 사용하는 종래 패턴형성방법에 비해 SAM패턴(120)을 박리하는 공정이 필요없게 되므로, 공정을 단순화할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 패턴형성방법에서는 자외선의 조사에 의해 SAM물질이 분해되고 탈이온수의 세정에 의해 자외선이 조사된 영역의 SAM물질이 제거되므로, 현상액과 같은 화학약품이 필요없게 된다. 따라서, 비용을 절감할 수 있고 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 화학약품에 의해 금속층의 표면이 변질되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 패턴형성방법이 적용된 유기박막트랜지스터를 구비한 액정표시소자 제조방법을 도 3a-3f를 참조하여 설명한다.
우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 제1기판(210)상에 Au, Cu, Al 등과 같은 금속을 스퍼터링법에 의해 증착하여 금속층(212a)을 형성하고 그 위에 X(CH2)nSH이나 C6H5-yFySH 등으로 이루어진 SAM물질을 약 10-50Å의 두께로 적층하여 SAM층(220a)을 형성한다. 이어서, 개구부를 구비한 마스크(230)를 상기 제1기판(210) 상에 배치한 상태에서 자외선을 조사한다.
SAM물질을 도포함에 따라 화학식 1과 같은 결합에 의해 금속층(212a)상에 SAM층(220a)이 형성되고 자외선이 조사됨에 따라 화학식 2에 같은 화학반응에 의해 자외선이 조사된 SAM물질이 탈이온수에 의해 제거되어 SAM패턴이 형성된다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, SAM패턴(220)이 금속층(212a)에 형성된 상태에서 식각액을 작용시키면, 상기 SAM패턴(220)이 마스크층으로 작용하여 상기 SAM패턴(220)이 형성되지 않은 영역의 금속층(212a)이 제거되어 도 3c에 도시된 바와 같이 제1기판(210) 위에 소스전극(212) 및 드레인전극(214)이 형성된다. 이때, 상기 SAM패턴(220)은 소스전극(212) 및 드레인전극(214)에 남아 있게 된다.
이어서, 소스전극(212) 및 드레인전극(214)이 형성된 제1기판(210) 전체에 걸쳐 유기반도체물질을 적층하여 유기반도체층(215a)을 형성한다. 이때, 유기반도체물질은 p형 또는 n형 유기반도체물질이 사용 가능한데, p형 유기반도체물질로는 LCPBC(Liquid Crystal Polyfluorene Block Copolymer), 폴리사이오핀(Polythiophene), 펜타센 (Pentacene), 폴리-3-헥실티오펜(Poly-3-hexylthionphene), 플로렌-비티오펜 (Fouoren-bithiophene) 등이 사용될 수 있고, n형 유기반도체물질로는 루테튬 비스프탈로시아닌(Lutetium bisphthalocyanine), 툴륨 비스프탈로시아닌 (thulium bisphthalocyanine), 테트라시아노퀴노 디메탄 (Tetracyanoquinodime- thane; TCNQ), C60, C70, 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카르복실 디안하이드라이드 (1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride; NTCDA), 1,4,5,8-나프탈렌 테트라카르복실 디이미드(1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic diimide NTCDI), 11,11,12,12-테트라시아노나프소2,6-퀴노디메탄(11,11,12,12-Tetracyanona- phtho-2,6-quinodimethane; TCNNQ), NTCDI-C8H, NTCDI-C12H, NTCDI-C18H, NTCDI- BnCF3, NTCDI-C8F 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 유기반도체물질은 스크린프린팅, 잉크젯, 노즐(nozzle)코팅, 바(bar) 코팅장치, 슬릿(slit) 코팅 또는 스핀(spin) 코팅 등을 이용하여 제1기판(210)에 도포된다.
그후, 상기 유기반도체층(215a) 위에 절연층(216a) 및 금속층(218a)를 형성한다. 상기 절연층(216a)은 실리콘산화물(SiOx) 또는 실리콘질화물 (SiNx) 등의 무기절연물질을 CVD방법에 의해 형성하거나 BCB(Benzocyclobutene), 아크릴계 물질, 폴리이미드, 폴리메틸메타릴레이트(polymethylmethacrylate: PMMA), 폴리프로필렌(Polypropylene), 불소계물질(CYTOPTM), 폴리바이닐알코올(Polyvinylalcohol), 폴리바이닐페놀(Polyvinylphenol), PET(Polyethylene terephthalate), 폴리자일렌계 물질(Poly-p-xylylene), CYMM(Cyanopulluane), 폴리메틸스타일렌 (Poly-methylstyrene)와 같은 유기절연물질을 적층함으로써 형성된다. 본 발명의 유기박막트랜지스터에서는 그 하부의 유기반도체층(215a)과의 접촉특성을 감안하여 무기절연물질보다는 유기절연물질로 절연층(216a)을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속층(218a)는 Cr, Cu, Al, Al합금, W, Mo, Ag 등을 스퍼터링방법에 의해 적층함으로써 형성한다.
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 유기반도체층(215a), 절연층(216a) 및 금속층(218a)를 식각하여 소스전극(212) 및 드레인전극(214) 사이의 제1기판(210)과 소스전극(212) 및 드레인전극(214)의 일부 영역 상부에 유기반도체층(215), 게이트절연층(216) 및 게이트전극(218)을 형성하여, 상기 제1기판(210)에 유기반도체층(215)으로 이루어진 유기박막트랜지스터를 형성한다.
이때, 상기 유기반도체층(215a), 절연층(216a) 및 금속층(218a)의 식각은 통상적인 사진식각방법에 형성될 수 있다. 즉, 상기 금속층(218a) 상에 포토레지스트를 도포하고 현상한 후, 식각액에 금속층(218a)을 식각하여 게이트전극(218)을 형성하고 식각된 게이트전극(218)을 마스크층으로 하여 절연층(216a)과 유기반도체층(215a)을 식각가스에 의해 건식식각함으로써 유기반도체층(215)과 게이트절연층(216a)을 형성하는 것이다.
또한, 상기 유기반도체층(215a), 절연층(216a) 및 금속층(218a)을 식각각스에 의한 건식식각방법에 의해 한꺼번에 식각함으로써, 유기반도체층(215), 게이트절연층(216) 및 게이트전극(218)을 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 유기반도체층(215a), 절연층(216a) 및 금속층(218a)은 도 2a-2e에 도시된 패턴형성방법에 의해 식각될 수도 있다.
즉, 금속층(218a) 상부에 X(CH2)nSH이나 C6H5-yFySH 등으로 이루어진 SAM물질 을 도포하고 자외선을 도포한 후 탈이온수에 의해 세정하여 상기 금속층(218a) 상부에 SAM패턴을 형성하고, 이어서 상기 SAM물질을 마스크층으로 이용하여 상기 금속층(218a) 및 그 하부의 유기반도체층(215a), 절연층(216a)을 식각하는 것이다. 이러한 SAM물질을 이용하여 게이트전극(218)을 형성하는 경우와 SAM물질을 이용하여 소스전극(212) 및 드레인전극(214)을 형성하는 경우의 차이는 소스전극(212) 및 드레인전극(214) 위에는 SAM패턴(220)이 남아 있는 반면에, 게이트전극(218) 위에는 SAM패턴이 남아 있지 않다는 것이다.
이와 같이, 본 발명에서는 소스전극(212) 및 드레인전극(214) 위에 SAM패턴(220)이 남아 있게 된다. 이 SAM패턴(220)은 소스전극(212) 및 드레인전극(214) 사이의 일함수를 감소시켜 상기 소스전극(212) 및 드레인전극(214)과 유기반도체층(215)을 접속시킨다. 즉, 본 발명에서는 소스전극(212) 및 드레인전극(214)에 배치되는 SAM패턴(220)이 오믹컨택층의 역할을 하여 소스전극(212) 및 드레인전극(214)과 유기반도체층(215)을 전기적으로 도통시키는 것이다.
또한, 본 발명에서는 상기와 같이, 화학약품 없이 단순히 자외선의 조사 및 탈이온수만을 사용하여 마스크층을 형성한 후, 소스전극(212) 및 드레인전극(214)을 형성하므로 소스전극(212) 및 드레인전극(214) 상부의 표면이 화학약품에 의해 변질되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그 결과, 상기 소스전극(212) 및 드레인전극(214)과 유기반도체층(215) 사이의 막특성이 향상되어(예를 들면 소스전극(212) 및 드레인전극(214)과 유기반도체층(215) 사이의 컨택저항이 저하되어), 유기박막트랜지터의 특성이 향상된다.
이후, 도 3e에 도시된 바와 같이, 유기박막트랜지스터가 형성된 제1기판(210) 전체에 걸쳐 보호층(236)을 형성한 후, 그 위에 화소전극(219)을 형성한다. 이때, 상기 보호층(236)에는 컨택홀이 형성되어 보호층(236)에 형성된 화소전극(219)이 상기 컨택홀을 통해 유기박막트랜지스터의 드레인전극(214)과 접속된다.
상기 보호층(236)의 무기절연물질이나 유기절연물질로 형성할 수 있지만, 표면의 평탄화나 기생용량 등을 감안하여 유기절연물질로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 화소전극(219)은 ITO(Indium Tin Oixde)나 IZO(Indium Zinc Oixde)와 같은 투명 도전물질을 적층한 후, 사진식각공정에 의해 식각함으로써 형성될 수 있다.
한편, 도 3f에 도시된 바와 같이, 제2기판(240)에는 블랙매트릭스(242)와 컬러필터층(244)이 형성된다. 상기 블랙매트릭스(242)는 화상이 구현되지 않은 화상비표시영역으로 광이 투과하여 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로, Cr이나 CrOx 등을 적층하고 식각하여 형성한다. 컬러필터층(244)은 R(Red), G(Green), B(Blue) 서브컬러필터로 이루어진 실제 화상을 구현한다. 또한, 상기 컬러필터층(244) 위에는 ITO나 IZO이 적층되어 공통전극(246)이 형성된다.
상기와 같이 유기박막트랜지스터가 형성된 제1기판(210) 및 컬러필터층(244)이 형성된 제2기판(240)이 외곽에 도포된 실재(도면표시하지 않음)에 의해 합착된 후, 상기 제1기판(210) 및 제2기판(240) 사이에 액정층(250)이 형성됨으로써 유기박막트랜지스터 액정표시소자가 완성된다.
상기와 같이 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터가 구비된 액정표시소자에서는 박막트랜지스터의 소스전극(212) 및 화소전극(214)이 SAM물질로 식각되어 형성 되고 상기 소스전극(212) 및 화소전극(214) 위에는 AuS(CH2)nX나 AuSC6H5-yFy 등으로 이루어진 SAM패턴(220)이 배치된다. 상기 SAM패턴(220)은 소스전극(212) 및 화소전극(214)과 유기반도체층(215) 사이에 위치하여 오믹컨택을 실현하는 것으로, 일반적인 박막트랜지스터의 오믹컨택층의 역할을 한다.
따라서, 별도의 오믹컨택층을 형성할 필요가 없게 되므로, 공정을 단순화할 수 있게 된다. 또한, 상기 SAM패턴(220)은 금속층과 유기반도체층 사이의 컨택저항을 감소시키기 때문에, 상기 SAM패턴(220)을 형성함에 따라 유기박막트랜지스터의 특성이 향상된다.
한편, 상술한 본 발명에서는 탑게이트방식의 박막트랜지스터가 개시되어 있지만, 본 발명의 패턴형성방법이 이러한 탑게이트방식 박막트랜지스터의 형성에만 한정되는 것이 아니라 바텀게이트방식과 같은 다양한 방식의 박막트랜지스터를 제작하는데 적용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 패턴형성방법이 특정 재질의 금속층을 식각하는데 사용되는 것이 아니라 다양한 재질의 금속층을 식각하는데 사용될 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 패턴형성방법은 유기박막트랜지스터에만 한정되는 것이 아니라 일반적인 Si-박막트랜지스터에도 적용될 수 있을 것이다. 이때에도 도 2a-도 2e에 도시된 패턴형성방법에 의해 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극 뿐만 아니라 게이트전극도 형성할 수 있을 것이다.
따라서, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래 유기박막트랜지스터의 구조를 나타내는 단면도.
도 2a-2e는 본 발명에 따른 SAM물질을 이용한 패턴형성방법을 나타내는 도면.
도 3a-3f는 본 발명에 따른 SAM물질을 이용한 액정표시소자 제조방법을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
210,240 : 기판 212 : 소스전극
214 : 드레인전극 215 : 유기반도체층
218 : 게이트전극 220 : SAM패턴
Claims (12)
- 기판 상에 금속층을 형성하는 단계;상기 금속층 상에 X(CH2)nSH(X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30) 또는 C6H5-yFySH(y는 1-5)로 이루어진 SAM(Self Assembly Nonolayer)물질을 도포하여 SAM층을 형성하는 단계;상기 SAM층의 일부 영역에 자외선을 조사하는 단계;상기 SAM층을 세정액에 의해 세정하여 자외선이 조사된 SAM층을 제거하여 상기 금속층 상에 SAM패턴을 형성하는 단계; 및상기 SAM패턴을 이용하여 상기 금속층을 식각하여 패턴을 형성하는 단계로 구성된 패턴형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속층은 Au, Cu 및 Al을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성방법.
- 기판 상에 금속층을 형성하는 단계;상기 금속층 상에 X(CH2)nSH(X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30) 또는 C6H5-yFySH(y는 1-5)로 이루어진 SAM(Self Assembly Nonolayer)물질을 도포하여 SAM층을 형성하는 단계;상기 SAM층의 일부 영역에 자외선을 조사하는 단계;상기 SAM층을 세정액에 의해 세정하여 자외선이 조사된 SAM층을 제거하여 상기 금속층 상에 SAM패턴을 형성하는 단계;상기 SAM패턴을 이용하여 상기 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및상기 소스전극 및 드레인전극이 형성된 기판에 유기반도체층, 게이트절연층 및 게이트전극을 형성하는 단계로 구성된 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 SAM층은 10-50Å의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 유기반도체층, 게이트절연층 및 게이트전극을 형성하는 단계는,유기반도체물질를 적층하는 단계;절연물질을 적층하는 단계;금속층을 형성하는 단계; 및사진식각방법에 의해 상기 유기반도체물질, 절연물질 및 금속층을 식각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 유기반도체층, 게이트절연층 및 게이트전극을 형성하 는 단계는,유기반도체물질를 적층하는 단계;절연물질을 적층하는 단계;금속층을 형성하는 단계; 및X(CH2)nSH(X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30) 또는 C6H5-yFySH(y는 1-5)로 이루어진 SAM(Self Assembly Nonolayer)물질로 이루어진 SAM층을 금속층 위에 형성하는 단계;상기 SAM층에 자외선을 조사하고 세정하여 SAM패턴을 형성하는 단계; 및상기 SAM패턴을 이용하여 상기 유기반도체물질, 절연물질 및 금속층을 식각하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 세정액은 탈이온수인 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법
- 제3항에 있어서, 상기 자외선은 1-2.5초 조사되는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터 제조방법
- 제1기판 상에 금속층을 형성하는 단계;상기 금속층 상에 X(CH2)nSH(X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30) 또는 C6H5-yFySH(y는 1-5)로 이루어진 SAM(Self Assembly Nonolayer)물질을 도포하여 SAM층을 형성하는 단계;상기 SAM층의 일부 영역에 자외선을 조사하는 단계;상기 SAM층을 세정액에 의해 세정하여 자외선이 조사된 SAM층을 제거하여 상기 금속층 상에 SAM패턴을 형성하는 단계;상기 SAM패턴을 이용하여 상기 금속층을 식각하여 소스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계;상기 소스전극 및 드레인전극이 형성된 기판에 유기반도체층, 게이트절연층 및 게이트전극을 형성하는 단계;상기 제1기판상에 보호층을 형성하는 단계; 및상기 보호층 위에 화소전극을 형성하는 단계로 액정표시소자 제조방법.
- 제9항에 있어서,제2기판에 블랙매트릭스와 컬러필터를 형성하는 단계; 및상기 제1기판 및 제2기판을 합착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
- 기판 상에 형성된 소스전극 및 드레인전극;상기 소스전극 및 드레인전극 위에 형성되며, X(CH2)nSH(X는 CH3, F, C6H5,C6H5-yFy(y는 1-5), NH2 중 어느 하나이며, n은 3-30) 또는 C6H5-yFySH(y는 1-5)로 이루어진 SAM(Self Assembly Nonolayer)층;상기 소스전극 및 드레인전극 위에 형성된 유기반도체층;상기 유기반도체층 위에 형성된 게이트절연층; 및상기 게이트절연층 위에 형성된 게이트전극으로 구성된 유기박막트랜지스터.
- 제11항에 있어서, 상기 SAM층은 소스전극 및 드레인전극을 유기반도체층과 오믹컨택시키는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
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