KR20110002420A - 안탄트렌계 화합물 및 반도체 장치 - Google Patents
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Abstract
구조식 (1)의 안탄트렌계 화합물이 개시된다:
상기 식에서, X는 제16족 원소를 나타내고; n은 0 내지 20의 정수를 나타내고; m은 1 내지 9의 정수를 나타내고; A 단편 내의 B 단편에의 결합 위치, B 단편 내의 A 단편에의 결합 위치, B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치 및 C 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로, 예컨대 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아릴알킬기 등으로 구성되는 군에서 선택된 1종의 치환기를 나타낸다.
상기 식에서, X는 제16족 원소를 나타내고; n은 0 내지 20의 정수를 나타내고; m은 1 내지 9의 정수를 나타내고; A 단편 내의 B 단편에의 결합 위치, B 단편 내의 A 단편에의 결합 위치, B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치 및 C 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로, 예컨대 수소 원자, 알킬기, 아릴기, 아릴알킬기 등으로 구성되는 군에서 선택된 1종의 치환기를 나타낸다.
Description
본 발명은, 안탄트렌계 화합물 및 그와 같은 안탄트렌계 화합물로 구성되는 반도체 층을 포함한 반도체 장치에 관한 것이다.
최근, 유기 반도체 물질로 구성되는 반도체 층을 포함하는 반도체 장치가 상당한 주목을 받고 있다. 그러한 반도체 장치에서, 반도체 층은 무기 물질로 구성된 반도체 층을 포함하는 구성과 비교하여, 저온에서 코팅 및 증착될 수 있다. 그로 인해, 그와 같은 반도체 장치는 대면적화에 유리하고, 플라스틱과 같이 내열성이 낮으나 가요성인 기판 위에 형성될 수 있다. 다기능화와 함께 비용의 절감도 기대된다.
현재, 반도체 층을 구성하는 유기 반도체 물질로, 예를 들어 아래의 구조식을 갖는 안트라센, 나프타센 및 펜타센과 같은 폴리아센 화합물이 널리 연구되고 있다.
이들 폴리아센 화합물에서, 고리의 길이가 연장되면서, π 시스템이 넓어지고, 인접하는 분자들 사이에 더 큰 궤도 겹침이 형성되며, 이로써 캐리어 이동성이 향상될 것이 예상된다. 그러나, 일반적으로, 안정적으로 존재할 수 있는 최대 고리 길이를 갖는 아센 화합물은 펜타센이며, 헥사센보다 더 긴 고리 길이를 갖는 폴리아센 화합물은 불안정하다고 말할 수 있다. 이 때문에, 이와 같은 폴리아센 화합물을 단리하는 것은 어렵다(문헌 [Journal of Organic Chemistry, 1999, Vol. 64, pp. 2505 내지 2512]; 및 문헌 [Journal of The American Chemical Society, 2006, Vol. 128, pp. 2873 내지 2879] 참조). 또한, 넓은 π 시스템을 구축하기 위한 수단으로, 다수의 폴리아센 화합물을 결합시켜 얻은 올리고 폴리아센 화합물들이 보고되어 있다(JP-A-2004-107257; 문헌 [Angewante Chemie , International Edition, 2003, Vol. 42, pp. 1159 내지 1162]; 및 문헌 [Journal of Applied Physics, 2004, Vol. 95, pp. 5795 내지 5799] 참조).
그러나, 구성 단위로서의 폴리아센 화합물은, 그의 분자 내에 반응 활성 부위를 갖고(구체적으로, 예를 들어, 펜타센에 있어서는, 6-위치 및 12-위치에서 전자 밀도가 높고, 6-위치 및 12-위치가 반응 활성 부위이다) 산소, 빛, 물, 고온 등에 의해 쉽게 분해 반응을 일으키며, 대기 중에서의 안정성이 만족스럽지 않다. 그리고, 올리고 폴리아센 화합물에 있어서도, 그것이 이와 같은 폴리아센 화합물을 갖는 한, 분자의 안정성을 확립하는 것은 어렵다고 여길 수 있다.
따라서, 대기중에서 적합한 안정성을 갖는 안탄트렌계 화합물 및 그와 같은 안탄트렌계 화합물로 구성되는 반도체 층을 포함하는 반도체 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 아래의 구조식 (1)로 나타내지는 안탄트렌계 화합물(올리고 디칼코제노 안탄트렌계 화합물)이 제공된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 아래의 구조식 (2)로 나타내지는 안탄트렌계 화합물(올리고 디칼코제노 안탄트렌계 화합물)이 제공된다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 그 위에 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스/드레인 전극 및 채널 형성 영역을 갖는 기판을 포함하며,
채널 형성 영역이 상기의 본 발명의 제1 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물(올리고 디칼코제노 안탄트렌계 화합물)로 구성되는 반도체 장치도 제공된다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 그 위에 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스/드레인 전극 및 채널 형성 영역을 갖는 기판을 포함하며, 채널 형성 영역이 상기 본 발명의 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물(올리고 디칼코제노 안탄트렌계 화합물)로 구성되는 반도체 장치 또한 제공된다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 또는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치의 채널 형성 영역을 구성하는 안탄트렌계 화합물에서(이들은 여기서 이후에 통칭적으로 "본 발명의 제1 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등"으로 지칭된다),
X는 제16족 원소를 나타내고;
n은 0 내지 20의 정수를 나타내고;
m은 1 내지 9의 정수를 나타내고;
A 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 A 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
C 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이다.
A 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치와 언제나 동일한 필요는 없으며; B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치는 C 단편 내의 B 단편에의 결합 위치와 언제나 동일할 필요는 없다. 여기서 n=0일 경우, 당연히, A 단편 내의 C 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이고; C 단편 내의 A 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이 되도록 하는 다른 해석이 주어진다. 또한, n이 2 이상인 경우, B 단편들은 일 부류로서 서로 선형으로 결합할 수 있으며, 부분적으로 분지된 상태로 서로 결합할 수 있고 또는 일 부류로서 서로 환상으로 결합할 수 있다. 유사하게 m이 2 이상인 경우, C 단편은 일 부류로서 서로 선형으로 결합할 수 있으며, 부분적으로 분지된 상태로 서로 결합할 수 있고 또는 일 부류로서 서로 환상으로 결합할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 또는 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치의 채널 형성 영역을 구성하는 안탄트렌계 화합물에서(이들은 여기서 이후에 통칭적으로 "본 발명의 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등"으로 지칭된다),
X는 제16족 원소를 나타내고;
[Y] 및 [Z] 각각은 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리, 헤테로시클릭기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 술파모일기, 아실기, 아실옥시기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이도기, 술피닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 아미노기, 불화 탄화수소기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캡토기 및 실릴기로 구성되는 군에서 선택된 1종의 관능기를 나타내고;
n은 0 내지 20의 정수를 나타내고;
m은 1 내지 9의 정수를 나타내고;
A 단편 내의 [Y]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 [Y]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
C 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이다.
A 단편 내의 [Y]에의 결합 위치는 B 단편 내의 [Y]에의 결합 위치와 언제나 동일한 필요는 없으며; B 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 C 단편 내의 [Z]에의 결합 위치와 언제나 동일할 필요는 없다. 여기서 n=0일 경우, 당연히, A 단편 내의 [Z]에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이고; C 단편 내의 [Z]에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이 되도록 하는 다른 해석이 주어진다. 또한, [Y] 내의 A 단편에의 결합 위치, [Y] 내의 B 단편에의 결합 위치, [Z] 내의 B 단편에의 결합 위치 및 [Z] 내의 C 단편에의 결합 위치는 중요하지 않다. n이 2 이상인 경우, B 단편들은 일 부류로서 서로 선형으로 결합할 수 있으며, 부분적으로 분지된 상태로 서로 결합할 수 있고 또는 일 부류로서 서로 환상으로 결합할 수 있다. 유사하게 m이 2 이상인 경우, C 단편은 일 부류로서 서로 선형으로 결합할 수 있으며, 부분적으로 분지된 상태로 서로 결합할 수 있고 또는 일 부류로서 서로 환상으로 결합할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등에서(이하 종종 통칭적으로 간단히 "본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등"으로 지칭된다), 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각은 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리, 헤테로시클릭기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 술파모일기, 아실기, 아실옥시기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이도기, 술피닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 아미노기, 할로겐 원자, 불화 탄화수소기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캡토기 및 실릴기로 구성되는 군에서 선택된 1종의 치환기를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등에서, 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리 및 할로겐 원자로 구성되는 군에서 선택된 치환기를 나타내는 것이 더 바람직하다.
여기서, 알킬기의 예는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 옥틸기 및 도데실기를 포함한다. 알킬기가 선형인지 분지되었는지는 중요하지 않다. 또한, 시클로알킬기의 예는 시클로펜틸기 및 시클로헥실기를 포함하고; 알케닐기의 예는 비닐기를 포함하며; 알키닐기의 예는 에티닐기를 포함하고; 아릴기의 예는 페닐기 및 나프틸기를 포함하고; 아릴알킬기의 예는 메틸 아릴기, 에틸아릴기, 이소프로필아릴기 및 n-부틸아릴기를 포함하며; 방향족 헤테로시클릭 고리의 예는 피리딜기, 티에닐기, 푸릴기, 피리다지닐기, 피리미디닐기, 피라지닐기, 트리아지닐기, 이미다졸릴기, 피라졸릴기, 티아졸릴기, 퀴나졸리닐기 및 프탈라지닐기를 포함하며; 헤테로시클릭기의 예는, 피롤리딜기, 이미다졸리딜기, 모르폴릴기 및 옥사졸리딜기를 포함하며; 알콕시기의 예는 메톡시기, 에톡시기, 프로필옥시기, 펜틸옥시기 및 헥실옥시기를 포함하며; 시클로알콕시기의 예는 시클로펜틸옥시기 및 시클로헥실옥시기를 포함하고; 아릴옥시기의 예는 페녹시기, 나프틸옥시기를 포함하고; 알킬티오기의 예는 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 펜틸티오기 및 헥실티오기를 포함하고; 시클로알킬티오기의 예는 시클로펜틸티오기 및 시클로헥실티오기를 포함하며; 아릴티오기의 예는 페닐티오기 및 나프틸티오기를 포함하며; 알콕시카르보닐기의 예는 메틸옥시카르보닐기, 에틸옥시카르보닐기, 부틸옥시카르보닐기 및 옥틸옥시카르보닐기를 포함하고; 아릴옥시카르보닐기의 예는 페닐옥시카르보닐기 및 나프틸옥시카르보닐기를 포함하며; 술파모일기의 예는 아미노술포닐기, 메틸아미노술포닐기, 디메틸아미노술포닐기, 시클로헥실아미노술포닐기, 페닐아미노술포닐기, 나프틸아미노술포닐기 및 2-피리딜아미노술포닐기를 포함하며; 아실기의 예는 아세틸기, 에틸카르보닐기, 프로필카르보닐기, 시클로헥실카르보닐기, 옥틸카르보닐기, 2-에틸헥실카르보닐기, 도데실카르보닐기, 페닐카르보닐기, 나프틸카르보닐기 및 피리딜카르보닐기를 포함하며; 아실옥시기의 예는 아세틸옥시기, 에틸카르보닐옥시기, 옥틸카르보닐옥시기 및 페닐카르보닐옥시기를 포함하며; 아미드기의 예는 메틸 카르보닐아미노기, 에틸카르보닐아미노기, 디메틸카르보닐아미노기, 펜틸카르보닐아미노기, 시클로헥실카르보닐아미노기, 2-에틸헥실카르보닐아미노기, 페닐카르보닐아미노기 및 나프틸카르보닐아미노기를 포함하며; 카르바모일기의 예는 아미노카르보닐기, 메틸아미노카르보닐기, 디메틸아미노카르보닐기, 시클로헥실아미노카르보닐기, 2-에틸헥실아미노카르보닐기, 페닐아미노카르보닐기, 나프틸아미노카르보닐기 및 2-피리딜아미노카르보닐기를 포함하며; 우레이도기의 예는 메틸우레이도기, 에틸우레이도기, 시클로헥실우레이도기, 도데실우레이도기, 페닐우레이도기, 나프틸우레이도기 및 2-피리딜아미노우레이도기를 포함하고; 술피닐기의 예는 메틸술피닐기, 에틸술피닐기, 부틸술피닐기, 시클로헥실술피닐기, 2-에틸헥실술피닐기, 페닐술피닐기, 나프틸술피닐기 및 2-피리딜술피닐기를 포함하며; 알킬술포닐기의 예는 메틸술포닐기, 에틸술포닐기, 부틸술포닐기, 시클로헥실술포닐기, 2-에틸헥실술포닐기 및 도데실술포닐기를 포함하고; 아릴술포닐기의 예는 페닐술포닐기, 나프틸술포닐기, 2-피리딜술포닐기를 포함하며; 아미노기의 예는 아미노기, 에틸아미노기, 디메틸아미노기, 부틸아미노기, 2-에틸헥실아미노기, 아닐리노기, 나프틸아미노기 및 2-피리딜아미노기를 포함하고; 할로겐원자의 예는 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자를 포함하며; 불화 탄화수소기의 예는 플루오로메틸기, 트리플루오로메틸기, 펜타플루오로에틸기 및 펜타플루오로페닐기를 포함한다. 추가로, 예시된 시아노기, 니트로기, 히드록시기 및 머캡토기가 있을 수 있다. 실릴기의 예는 트리메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기, 트리페닐실릴기 및 페닐디에틸실릴기를 포함한다. 여기서, 상기 예시한 치환기들 각각은 상기의 치환기들 중 임의의 것에 의해 추가로 치환될 수 있다. 또한, 이들 치환기들 다수가 서로 결합하여 고리를 형성할 수 있다.
상기의 바람직한 형태를 포함한 본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물에서, X가 산소 원자인 형태가 훨씬 더 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등에서, 반복 단위(단량체 단위)는 대기중에서 안정하며, 반복 단위(단량체 단위)는 넓은 π 시스템을 갖는다(더 많은 방향족 고리를 갖는다). 즉, 본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 내의 단량체 단위의 6-위치 및 12-위치의 탄소 원자 각각은 16족에 속하는 원소로 치환되며, 그에 따라 6-위치 및 12-위치는 반응 활성 부위가 아니다. 따라서, 화합물은 산소, 빛, 물, 고온 등에 의해 분해 반응을 거의 일으키지 않으며 대기중 안정성에 있어서 우수하다. 또한, 인접하는 분자들 사이에 더 큰 궤도 겹침이 형성되며, 캐리어 이동성이 향상될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 대기 중에서 높은 산소 내성, 내광 견뢰도, 내열성, 내수성 및 내용매성을 가지며 높은 캐리어 이동성도 갖는 안정한 유기 반도체 물질을 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등으로부터 채널 형성 영역을 구성함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치(유기 트랜지스터)는 높은 캐리어 이동성을 보일 수 있으며, 대기중 고온에서 열 처리 이후에도 높은 안정성 및 높은 캐리어 이동성을 유지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등은 높은 안정성을 가지며, 그에 따라 반도체 장치 제조 공정의 폭을 확장하는 것이 가능하다.
도 1A 및 1B는 각각 예 1 및 예 2의 안탄트렌계 화합물의 합성 반응식을 도시하는 도면이다.
도 2는 예 3의 안탄트렌계 화합물의 합성 반응식을 도시하는 도면이다.
도 3A는 소위 보텀 게이트/톱 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이며; 도 3B는 소위 보텀 게이트/보텀 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이다.
도 4A는 소위 톱 게이트/톱 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이며; 도 4B는 소위 톱 게이트/보텀 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이다.
도 2는 예 3의 안탄트렌계 화합물의 합성 반응식을 도시하는 도면이다.
도 3A는 소위 보텀 게이트/톱 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이며; 도 3B는 소위 보텀 게이트/보텀 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이다.
도 4A는 소위 톱 게이트/톱 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이며; 도 4B는 소위 톱 게이트/보텀 콘택트형 전계 효과 트랜지스터의 부분 단면 모식도이다.
이하, 참조 도면을 참조하여, 아래의 예에 기초해 본 발명에 따른 실시예들을 기술한다. 그러나, 본 발명이 이들 예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안되며, 예의 다양한 수치 및 물질들은 예시일 뿐이다. 설명은 아래의 순서로 행한다.
1. 본 발명의 제1 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물; 본 발명의 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물; 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치; 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치; 및 그들 전부에 대한 설명.
2. 예 1(본 발명의 제1 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물)
3. 예 2(실시예 1의 변형)
4. 예 3(본 발명의 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물)
5. 예 4(본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 반도체 장치 및 기타)
[본 발명의 제1 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물; 본 발명의 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물; 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 장치; 본 발명의 제2 실시예에 따른 반도체 장치; 및 그들 전부에 대한 설명]
본 발명의 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물 등에서, X는 제16족 원소를 나타낸다. 여기서 지칭된 "16족 원소"는 주기율표의 16족에 속하는 원소들의 통칭적인 이름이며; 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te) 및 폴로늄(Po)이 이것으로 분류된다. 이들 원소들은 산소족 원소 또는 칼코젠이라고도 불린다. 또한, 각각의 A 단편, B 단편 및 C 단편 그것 자체는 디옥사안탄트렌계 화합물, 특히 6,12-디옥사안탄트렌(종종 "PXX"로 약칭되는 소위 페리-잔테녹산텐)을 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치에서 수소 원자를 포함한 아래의 치환기 중 임의의 것으로 치환함으로써 얻어지는 유기 반도체 물질이다.
본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 반도체 장치(이하 종종 통칭적으로 간단히 "본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치"로 지칭된다)가 보텀 게이트/보텀 콘택트형의 전계 효과 트랜지스터(FET)로 구성되는 경우, 그와 같은 보텀 게이트/보텀 콘택트형 FET는 다음을 포함한다.
(A) 기판 위에 형성된 게이트 전극;
(B) 게이트 전극 위에 형성된 게이트 절연층;
(C) 게이트 절연층 위에 형성된 소스/드레인 전극; 및
(D) 소스/드레인 전극 사이에 위치하고 게이트 절연층 위에 형성된 채널 형성 영역,
대안으로서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치가 보텀 게이트/톱 콘택트형 FET로 구성되는 경우, 그와 같은 보텀 게이트/톱 콘택트형 FET는 다음을 포함한다.
(A) 기판 위에 형성된 게이트 전극;
(B) 게이트 전극 위에 형성된 게이트 절연층;
(C) 게이트 절연층 위에 형성된 채널 형성 영역 및 채널 형성 영역 연장부; 및
(D) 채널 형성 영역 연장부 위에 형성된 소스/드레인 전극.
대안으로서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치가 톱 게이트/보텀 콘택트형 FET로 구성되는 경우, 그와 같은 톱 게이트/보텀 콘택트형 FET는 다음을 포함한다.
(A) 기판 위에 형성된 소스/드레인 전극;
(B) 소스/드레인 전극 사이에 위치한 기판 위에 형성된 채널 형성 영역;
(C) 채널 형성 영역 위에 형성된 게이트 절연층; 및
(D) 게이트 절연층 위에 형성된 게이트 전극.
대안으로서, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치가 톱 게이트/톱 콘택트형 FET로 구성되는 경우, 그와 같은 톱 게이트/톱 콘택트형 FET는 다음을 포함한다.
(A) 기판 위에 형성된 채널 형성 영역 및 채널 형성 영역 연장부;
(B) 채널 형성 영역 연장부 위에 형성된 소스/드레인 전극;
(C) 소스/드레인 전극 및 채널 형성 영역 위에 형성된 게이트 절연층; 및
(D) 게이트 절연층 위에 형성된 게이트 전극.
여기서, 기판은 산화규소계 물질(예를 들어, SiOX 및 스핀 온 글래스(SOG)); 질화규소(SiNY); 산화알루미늄(Al2O3); 또는 금속 산화물 고 유전상수 절연 필름으로 구성될 수 있다. 기판이 이와 같은 물질로 구성되는 경우, 기판은 아래의 물질들로부터 적절하게 선택되는 지지체 위에(또는 지지체의 상부에) 형성될 수 있다. 즉, 지지체 및/또는 상기의 기판 외의 기판의 예는 유기 중합체, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트(폴리메타크릴산 메틸(PMMA)), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐페놀(PVP), 폴리에테르술폰(PES), 폴리이미드, 폴리카르보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)(중합체 물질로 구성된 가요성 플라스틱 필름, 플라스틱 시트 또는 플라스틱 기판과 같은 중합체 물질의 형태를 갖는다); 및 운모를 포함한다. 이와 같은 가요성 중합체 물질로 구성된 기판을 사용함으로써, 예를 들어, 반도체 장치는 만곡된 모양을 갖는 디스플레이 장치 또는 전자 기구에 맞추어 넣어지거나 일체화될 수 있다. 기판의 다른 예는 다양한 유리 기판, 그 표면 위에 절연 필름을 갖는 다양한 유리 기판, 석영 기판, 그 표면 위에 절연 필름을 갖는 석영 기판, 그 표면에 절연 필름을 갖는 규소 기판 및 스테인리스강과 같은 모든 종류의 합금 또는 모든 종류의 금속으로 제조된 금속 기판을 포함한다. 전기 절연성을 갖는 지지체로는, 상기의 물질 중 적절한 물질이 선택될 수 있다. 지지체의 다른 예는 도전성 기판(예컨대, 금속(예컨대, 금)으로 제조된 기판, 고 배향성 흑연으로 제조된 기판, 스테인리스강 기판 등)을 포함한다. 또한, 반도체 장치의 구성 및 구조에 따라, 반도체 장치는 지지체 위에 제공될 수 있다. 이와 같은 지지체는 상기의 물질중 임의의 것으로 제조될 수 있다.
게이트 전극, 소스/드레인 전극 및 배선을 구성하는 물질의 예는 금속, 예컨대 백금(Pt), 금(Au), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 은(Ag), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 티타늄(Ti), 인듐(In), 주석(Sn); 이와 같은 금속 원소를 함유하는 합금; 이와 같은 금속으로 구성된 도전성 입자; 이와 같은 금속을 함유하는 합금으로 구성된 도전성 입자; 및 불순물 함유 폴리실리콘과 같은 도전성 물질을 포함한다. 각각이 이와 같은 원소를 함유하는 층들을 포함하는 적층 구조가 사용될 수 있다. 또, 게이트 전극, 소스/드레인 전극 및 배선을 구성하는 물질로는, 유기 물질(도전성 중합체), 예컨대 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)/폴리스티렌 술폰산[PEDOT/PSS]을 예로 들 수도 있다. 게이트 전극, 소스/드레인 전극 및 배선을 구성하는 물질은 동일 또는 상이할 수 있다.
게이트 전극, 소스/드레인 전극 및 배선을 형성하는 방법이 이들을 구성하는 물질에 따라 달라지지만, 그 예는 물리 기상 증착법(PVD법); MOCVD법을 포함한 다양한 화학적 기상 증착법(CVD법); 스핀 코팅법; 다양한 인쇄법, 예컨대 스크린 인쇄법, 잉크젯 인쇄법, 오프셋 인쇄법, 리버스 오프셋 인쇄법, 그라비아 인쇄법, 미세접촉법; 다양한 코팅법, 예컨대 에어 독터 코팅법, 블레이드 코팅법, 로드 코팅법, 나이프 코팅법, 스퀴즈 코팅법, 리버스 롤 코팅법, 트랜스퍼 롤 코팅법, 그라비아 코팅법, 키스 코팅법, 주조 코팅법, 스프레이 코팅법, 슬릿 오리피스 코팅법, 캘린더 코팅법 및 침지법; 스탬프법; 리프트 오프법; 섀도우 마스크법; 도금법, 예컨대 전해 도금법, 무전해 도금법 및 그의 조합; 및 스프레이법을 포함한다. 바람직할 시, 이와 같은 방법은 패터닝 기술과 결합될 수 있다. 또한, PVD법의 예는 (a) 다양한 진공 기상 증착법, 예컨대 전자 빔 가열법, 저항 가열법, 플래시 기상 증착법 및 도가니를 가열하는 방법; (b) 플라스마 기상 증착법; (c) 다양한 스퍼터링법, 예컨대 이극 진공관 스퍼터링법, 직류 스퍼터링법, 직류 마그네트론 스퍼터링법, 고주파 스퍼터링법, 마그네트론 스퍼터링법, 이온빔 스퍼터링법 및 바이어스 스퍼터링법; 및 (d) 다양한 이온 도금법, 예컨대 직류(DC)법, RF법, 다중-음극법, 활성화 반응법, 전기장 기상 증착법, 고주파 이온 도금법 및 반응성 이온 도금법을 포함한다.
또, 게이트 절연층을 구성하는 물질의 예는 무기 절연 물질, 예컨대 산화규소계 물질, 질화규소(SiNY) 및 금속 산화물 고 유전상수 절연 필름; 및 유기 절연 물질, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐페놀(PVP) 및 폴리비닐알코올(PVA)을 포함한다. 이들 물질들은 조합으로 사용될 수 있다. 산화규소계 물질의 예는 산화규소(SiOX), BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, 산화질화규소(SiON), SOG(스핀 온 글래스) 및 저 유전상수 물질(예를 들어, 폴리아릴에테르, 시클로퍼플루오로카본 중합체, 벤조시클로부텐, 시클릭 불화탄소 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오로아릴 에테르, 폴리플루오로이미드, 비정질 탄소 및 유기SOG)을 포함한다.
대안으로서, 게이트 절연층은 게이트 전극의 표면을 산화 또는 질화 함으로써 형성할 수 있거나 또는 게이트 전극의 표면 위에 산화물 필름이나 질화물 필름을 증착함으로써 얻을 수 있다. 게이트 전극의 표면을 산화하는 방법은 게이트 전극을 구성하는 물질에 따라 변하며, 그 예는 O2 플라즈마를 사용하는 산화법 및 양극 산화법을 포함한다. 또한, 게이트 전극의 표면을 질화하는 방법은 게이트 전극을 구성하는 재료에 따라 변하며, 그 예는 N2 플라즈마를 사용하는 질화법을 포함한다. 대안으로서, 예를 들어 Au로 제조된 게이트 전극이 사용될 경우, 침지법과 같은 방법에 의해 일단부가 머캡토기로 변형된 선형 탄화수소와 같은, 게이트 전극과 화학적 결합을 형성할 수 있는 관능기를 갖는 절연 분자로 게이트 전극 표면을 코팅함으로써 게이트 전극의 표면 위에 자기 조립식으로 게이트 절연층을 형성할 수 있다.
채널 형성 영역 또는 채널 형성 영역과 채널 형성 영역 연장부의 형성 방법의 예는 상기한 다양한 PVD법; 스핀 코팅법; 상기한 다양한 인쇄법; 상기한 다양한 코팅법; 침지법; 주조법; 및 스프레이법을 포함한다. 경우에 따라서, 본 발명의 제1 또는 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물에 첨가제(예를 들어, n형 불순물 및 p형 불순물과 같은 소위 도핑 물질)를 첨가할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치가 디스플레이 장치나 다양한 전자 기구에 적용 및 사용될 경우, 지지체 위에 다수의 반도체 장치를 집적한 단일의 집적 회로를 제조할 수 있거나 또는 개별적인 반도체 장치를 절단에 의해 분리해 별도의 부품을 형성하여 사용할 수 있다. 또한, 반도체 장치를 수지로 밀봉할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 장치는 액정 표시 장치, 유기 전계 발광 기구, 전자 페이퍼, 다양한 센서, RFID(무선 주파수 식별 카드) 등에 사용될 수 있다.
예 1
예 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물에 관한 것이다. 예 1의 안탄트렌계 화합물은 아래의 구조식 (1)로 나타내지는 안탄트렌계 화합물(올리고 디칼코제노 안탄트렌계 화합물)이다.
각각의 A 단편, B 단편 및 C 단편 그것 자체는 디옥사안탄트렌계 화합물, 특히 6,12-디옥사안탄트렌("PXX", 소위 페리-잔테녹산텐)을 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치에서 수소 원자를 포함한 상기의 치환기 중 임의의 것으로 치환함으로써 얻어지는 유기 반도체 물질이다. 여기서, X는 제16족 원소를 나타내고; n은 0 내지 20의 정수를 나타내고; m은 1 내지 9의 정수를 나타낸다.
또한, A 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; B 단편 내의 A 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; C 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이다.
예 1에서, X는 산소(O) 원소이며; n은 0이며; m은 1이다. 따라서, B 단편은 존재하지 않고; A 단편 내의 C 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이고; C 단편 내의 A 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이 되도록 하는 다른 해석이 주어진다. 구체적으로, A 단편 내의 C 단편에의 결합 위치는 3-위치의 한 부위이고; C 단편 내의 A 단편에의 결합 위치는 10-위치의 한 부위이다. 또한, A 단편에서, 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R9는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다. 또한, C 단편에서 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R3는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다.
보다 구체적으로, 예 1의 안탄트렌계 화합물은, 아래의 구조식 (3)으로 나타내진다. 또한, 예 1의 안탄트렌계 화합물의 합성 반응식을 도 1A에 나타낸다. 즉, 당량의 3,9-디브로모-페리-잔테녹산텐과 p-에틸페닐 보론산을 팔라듐 촉매 존재 하에 스즈키-미야우라 교차 커플링반응(Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction)시킴으로써 화합물 (a)를 얻는다(문헌 [Miyaura, N. and Suzuki, A., J. Chem . Soc ., Chem . Commun ., 1979, 866]; 및 문헌 [Miyaura, N., Yamada, K. and Suzuki, A., Tetrahedron Lett ., 1979, 3437] 참조). 이어서, 화합물 (a)와 0.5 당량의 비스(피나콜라토)디보론을 팔라듐 촉매 존재 하에 스즈키-미야우라 교차 커플링반응시킴으로써 화합물 (b)를 얻는다. 또한, 당량의 화합물 (a)와 화합물 (b)를 팔라듐 촉매 존재 하에 스즈키-미야우라 교차 커플링반응시킴으로써, 구조식 (3)으로 나타내진 화합물을 얻을 수 있다.
예 1 또는 후술하는 바와 같은 예 2 내지 3 각각의 안탄트렌계 화합물에서, 반복 단위(단량체 단위)는 대기중에서 안정하다. 즉, 예 1 또는 후술하는 바와 같은 예 2 내지 3 각각 내의 단량체 단위(그의 주요 골격은 PXX로 구성됨)의 6-위치 및 12-위치의 탄소 원자들이 16족에 속하는 원소(특히, 산소 원소)로 치환되므로 그 위치는 더 이상 반응 활성 부위가 아니며; 화합물은 산소, 빛, 물, 고온 등에 의해 분해 반응을 거의 일으키지 않고 대기중 안정성에 있어서 우수하다. 또한, 반복 단위(단량체 단위)는 넓은 π 시스템을 갖는다. 즉, 화합물은 더 많은 방향족 고리를 가지며, 그것의 π 전자 공액 영역이 확장된다. 따라서, 예 1 또는 후술하는 바와 같은 예 2 내지 3 각각의 안탄트렌계 화합물은 인접하는 분자들 사이에 더 큰 궤도 겹침(소위 π-π 스택)을 형성하며, 그것의 캐리어 이동성이 향상될 수 있다. 즉, 예 1 또는 후술하는 바와 같은 예 2 내지 3에 따르면, 대기 중에서 높은 산소 내성, 내광 견뢰도, 내열성, 내수성 및 내용매성을 가지며 높은 캐리어 이동성도 갖는 안정한 유기 반도체 물질을 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 예 1 또는 후술하는 바와 같은 예 2 내지 3 각각의 안탄트렌계 화합물로부터 유기 트랜지스터의 채널 형성 영역을 구성함으로써, 유기 트랜지스터는 높은 캐리어 이동성을 보일 수 있으며, 대기중 고온에서 열 처리 이후에도 높은 안정성 및 높은 캐리어 이동성을 유지할 수 있다. 또한, 예 1 또는 후술하는 바와 같은 예 2 내지 3 각각의 안탄트렌계 화합물은 높은 안정성을 가지며, 그에 따라 반도체 장치 제조 공정의 폭을 확장하는 것이 가능하다.
예 2
예 2는, 예 1의 변형이다. 예 1에서는, n을 0으로 설정한 반면, 예 2에서는 n을 1로 설정했다.
구체적으로, A 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 3-위치의 한 부위이고; B 단편 내의 A 단편에의 결합 위치는 10-위치의 한 부위이다. 또한, B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치는 3-위치의 한 부위이고; C 단편 내의 B 단편에의 결합 위치는 10-위치의 한 부위이다. A 단편에서, 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R9는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다. 또한, B 단편에서, 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이다. 추가로, C 단편에서, 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R3는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다.
더 구체적으로, 예 2의 안탄트렌계 화합물은, 아래의 구조식 (4)로 나타내진다. 또한, 예 2의 안탄트렌계 화합물의 합성 반응식을 도 1B에 나타낸다. 즉, 3,9-디브로모-페리-잔테녹산텐과 2 당량의 화합물 (b)를 팔라듐 촉매 존재 하에 스즈키-미야우라 교차 커플링반응시킴으로써 구조식 (4)로 나타내지는 화합물을 얻을 수 있다.
예 3
예 3은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 안탄트렌계 화합물에 관한 것이다. 예 3의 안탄트렌계 화합물은, 아래의 구조식 (2)로 나타내지는 안탄트렌계 화합물(올리고 디칼코제노 안탄트렌계 화합물)이다.
상기 화학식 (2)에서,
X는 제16족 원소를 나타내고;
n은 0 내지 20의 정수를 나타내고;
m은 1 내지 9의 정수를 나타내고;
[Y] 및 [Z] 각각은 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리, 헤테로시클릭기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 술파모일기, 아실기, 아실옥시기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이도기, 술피닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 아미노기, 불화 탄화수소기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캡토기 및 실릴기로 구성되는 군에서 선택된 1종의 관능기를 나타낸다.
또한, A 단편 내의 [Y]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; B 단편 내의 [Y]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; B 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며; C 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이다.
예 3에서, X는 산소(O) 원소이고; n은 0; m은 1이다. 따라서, B 단편 및 [Y]가 존재하지 않고; A 단편 내의 [Z]에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이 되도록 하는 다른 해석이 주어진다. 구체적으로, A 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 3-위치의 한 부위이고; C 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 10-위치의 한 부위이다. 또한, A 단편에서, 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R9는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다. 또한, C 단편에서 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R3는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다. 추가로, [Z]는 아릴기, 구체적으로는 페닐기이다.
더 구체적으로, 예 3의 안탄트렌계 화합물은, 아래의 구조식 (5)로 나타내진다. 또한, 예 3의 안탄트렌계 화합물의 합성 반응식을 도 2에 나타낸다. 즉, p-페닐렌디보론산과 2 당량의 화합물 (a)를 팔라듐 촉매 존재 하에 스즈키-미야우라 교차 커플링반응시킴으로써 구조식 (5)로 나타내지는 화합물을 얻을 수 있다.
예 3에서, 예컨대 n은 1로 설정될 수도 있다. 구체적으로, 예컨대 A 단편 내의 [Y]에의 결합 위치는 3-위치의 한 부위로 설정되고, B 단편 내의 [Y]에의 결합 위치는 10-위치의 한 부위로 설정된다. 또한, B 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 3-위치의 한 부위로 설정되고; C 단편 내의 [Z]에의 결합 위치는 10-위치의 한 부위로 설정된다. 또한, A 단편에서, 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R9는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다. 또한, B 단편에서 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이다. 추가로, C 단편에서 치환기 R1, R2, R4, R5, R7, R8, R10 및 R11 각각은 수소 원자이며; R3는 아릴알킬기, 구체적으로는, 에틸아릴기, 보다 구체적으로는, 에틸페닐기이다. 추가로, [Y]는 아릴기, 구체적으로는 페닐기이다. 또한, [Z]는 알킬기, 구체적으로는 에틸기이다.
예 4
예 4는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 반도체 장치 각각에 관한 것이다. 예 4의 반도체 장치(구체적으로, 전계 효과 트랜지스터(FET))는 그 위에 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스/드레인 전극 및 채널 형성 영역을 갖는 기판을 포함하며, 채널 형성 영역은 상기 구조식 (1)로 나타내진 안탄트렌계 화합물로 구성된다. 대안으로서, 예 4의 반도체 장치는 그 위에 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스/드레인 전극 및 채널 형성 영역을 갖는 기판을 포함하며, 채널 형성 영역은 상기 구조식 (2)로 나타내진 안탄트렌계 화합물로 구성된다.
더 구체적으로, 도 3A의 부분 단면 모식도에 도시되듯이, 예 4의 반도체 장치는 소위 보텀 게이트/톱 콘택트형 FET(더 구체적으로, TFT)이며, 다음을 포함한다.
(A) 기판 (10, 11) 위에 형성된 게이트 전극 (12);
(B) 게이트 전극 (12) 위에 형성된 게이트 절연층 (13);
(C) 게이트 절연층 (13) 위에 형성된 채널 형성 영역 (14) 및 채널 형성 영역 연장부 (14A); 및
(D) 채널 형성 영역 연장부 (14A) 위에 형성된 소스/드레인 전극 (15).
기판 (10,11)은 유리 기판으로 구성된 기판 (10) 및 그 표면 위에 형성되고 SiO2로 제조되는 절연 필름 (11)로 구성되고; 게이트 전극 (12) 및 소스/드레인 전극 (15) 각각은 금속 박막으로 구성되며; 게이트 절연층 (13)은 SiO2로 구성된다. 또한, 채널 형성 영역 (14) 및 채널 형성 영역 연장부 (14A) 각각은, 예 1 내지 3에 기술된 안탄트렌계 화합물들 중 임의의 것으로 구성된다. 여기서, 더 구체적으로, 게이트 전극 (12) 및 게이트 절연층 (13)은 절연 필름 (11)위에 형성된다.
이하, 보텀 게이트/톱 콘택트형의 FET(구체적으로는 TFT)의 제조 방법의 개요를 기술한다.
[단계 500A]
우선, 기판(그 표면 위에 SiO2로 제조된 절연 필름 (11)이 형성된 유리 기판(10)) 상에 게이트 전극 (12)를 형성한다. 구체적으로, 석판술에 기초해 절연 필름 (11) 상에 게이트 전극 (12)를 형성해야 할 부분을 제거한 레지스트층(도시하지 않음)을 형성한다. 그 후, 밀착층으로서의 크롬(Cr)층(도시하지 않음) 및 게이트 전극 (12)로서의 금(Au)층을 진공 기상 증착법에 의해 순차적으로 전체면 위에 증착하고, 그 후 레지스트층을 제거한다. 이렇게 해서, 소위 리프트 오프법에 기초해 게이트 전극 (12)를 얻을 수 있다.
[단계 510A]
다음에, 게이트 전극 (12)를 포함하는 기판(절연 필름 (11)) 상에 게이트 절연층 (13)을 형성한다. 구체적으로, 스퍼터링법에 기초해 게이트 전극 (12) 및 절연 필름 (11) 상에 SiO2로 제조되는 게이트 절연층 (13)을 형성한다. 게이트 절연층 (13)을 증착하는 중, 게이트 전극 (12)의 일부를 경질 마스크로 덮음으로써 사진석판술 공정의 적용 없이 게이트 전극 (12)의 방전부(도시하지 않음)를 형성할 수 있다.
[단계 520A]
이어서, 게이트 절연층 (13) 상에 채널 형성 영역 (14) 및 채널 형성 영역 연장부 (14A)를 형성한다. 구체적으로, 진공 기상 증착법에 기초해 상기의 예 1 내지 3에서 기술된 안탄트렌계 화합물 중 임의의 것을 증착한다.
[단계 530A]
그 후, 사이에 채널 형성 영역 (14)를 개재하도록 채널 형성 영역 연장부 (14A) 위에 소스/드레인 전극 (15)를 형성한다. 구체적으로, 밀착층으로서의 크롬(Cr)층(도시하지 않음) 및 소스/드레인 전극 (15)로서의 금(Au)층을 전체면 위에 순차적으로 진공 기상 증착법에 기초해 형성한다. 이렇게 해서, 도 3A에 나타낸 구조를 얻을 수 있다. 소스/드레인 전극 (15)을 증착하는 중, 채널 형성 영역 연장부 (14A)의 일부를 경질 마스크로 덮음으로써 사진석판술 공정의 적용 없이 소스/드레인 전극 (15)를 형성할 수 있다.
[단계 540A]
최종적으로, 표면부동화 필름인 절연층(도시하지 않음)을 전체면 위에 형성하고; 소스/드레인 전극 (15) 상부의 절연층 상에 개구부를 형성하고; 개구부의 내부를 포함한 전체면 위에 배선 물질층을 형성한 후; 배선 물질층을 패턴화한다. 그에 따라, 절연층 위에 소스/드레인 전극 (15)에 접속된 배선(도시하지 않음)이 형성된 보텀 게이트/톱 콘택트형의 FET(TFT)을 얻을 수 있다.
FET는, 도 3A에 나타낸 소위 보텀 게이트/톱 콘택트형에 한정되지 않으며, 그 외에, FET는 소위 보텀 게이트/보텀 콘택트형, 소위 톱 게이트/톱 콘택트형 또는 소위 톱 게이트/보텀 콘택트형으로 형성될 수도 있다.
부분 단면 모식도가 도 3B에 도시된 소위 보텀 게이트/보텀 콘택트형 FET(더구체적으로, TFT)는 다음을 포함한다.
(A) 기판 (10, 11) 위에 형성된 게이트 전극 (12);
(B) 게이트 전극 (12) 위에 형성된 게이트 절연층 (13);
(C) 게이트 절연층 (13) 위에 형성된 소스/드레인 전극 (15); 및
(D) 소스/드레인 전극 (15) 사이에 위치하고 게이트 절연층 (13) 위에 형성된 채널 형성 영역 (14).
이하, 보텀 게이트/보텀 콘택트형의 TFT의 제조 방법의 개요를 기술한다.
[단계 500B]
우선, 단계 500A와 유사하게, 기판(절연 필름 (11)) 상에 게이트 전극 (12)를 형성하고; 그 후 단계 510A와 유사하게, 게이트 전극 (12) 및 절연 필름 (11) 상에 게이트 절연층 (13)을 형성한다.
[단계 510B]
그 다음, 게이트 절연층 (13) 상에 금(Au)층으로 구성된 소스/드레인 전극 (15)를 형성한다. 구체적으로, 석판술에 기초해 소스/드레인 전극 (15)를 형성해야 할 부분을 제거한 레지스트층을 형성한다. 그 후, 단계 500A와 유사하게, 밀착층으로서의 크롬(Cr)층(도시하지 않음) 및 소스/드레인 전극 (15)로서의 금(Au)층을 진공 기상 증착법에 의해 순차적으로 레지스트층 및 게이트 절연층 (13) 위에 증착하고, 그 후 레지스트층을 제거한다. 이렇게 해서, 소위 리프트 오프법에 기초해 소스/드레인 전극 (15)를 얻을 수 있다.
[단계 520 B]
그 후, 단계 520A와 동일한 방식에 기초해 소스/드레인 전극 (15) 사이에 위치한 게이트 절연층 (13)의 일 부분 위에 채널 형성 영역 (14)를 형성한다. 이렇게 해서, 도 3B에 나타낸 구조를 얻을 수 있다.
[단계 530B]
최종적으로, 단계 540A에서와 동일한 단계를 수행함으로써, 보텀 게이트/보텀 콘택트형 FET(TFT)를 얻을 수 있다.
부분 단면 모식도가 도 4A에 도시된 소위 톱 게이트/톱 콘택트형 FET(더 구체적으로, TFT)는 다음을 포함한다.
(A) 기판 (10, 11) 위에 형성된 채널 형성 영역 (14) 및 채널 형성 영역 연장부 (14A);
(B) 채널 형성 영역 연장부 (14A) 위에 형성된 소스/드레인 전극 (15);
(C) 소스/드레인 전극 (15) 및 채널 형성 영역 (14) 위에 형성된 게이트 절연층 (13); 및
(D) 게이트 절연층 (13) 위에 형성된 게이트 전극 (12).
이하, 톱 게이트/톱 콘택트형 TFT 제조 방법의 개요를 기술한다.
[단계 500C]
우선, 단계 520A에서와 동일한 방식에 기초해 기판(그 표면 위에 SiO2로 제조된 절연 필름 (11)이 형성된 유리 기판(10)) 상에 채널 형성 영역 (14) 및 채널 형성 영역 연장부 (14A)를 형성한다.
[단계 510C]
그 후, 사이에 채널 형성 영역 (14)을 개재하도록 채널 형성 영역 연장부 (14A) 위에 소스/드레인 전극 (15)를 형성한다. 구체적으로, 밀착층으로서의 크롬(Cr)층(도시하지 않음) 및 소스/드레인 전극 (15)로서의 금(Au)층을 전체면 위에 순차적으로 진공 기상 증착법에 기초해 형성한다. 소스/드레인 전극 (15)를 증착하는 중, 채널 형성 영역 연장부 (14A)의 일부를 경질 마스크로 덮음으로써 사진석판술 공정의 적용 없이 소스/드레인 전극 (15)를 형성할 수 있다.
[단계 520C]
계속해서, 소스/드레인 전극 (15) 및 채널 형성 영역 (14) 상에 게이트 절연층 (13)을 형성한다. 구체적으로, 스핀코팅법에 의해 PVA를 전체면에 증착함으로써, 게이트 절연층 (13)을 얻을 수 있다.
[단계 530C]
그 후, 게이트 절연층 (13) 위에 게이트 전극 (12)을 형성한다. 구체적으로, 밀착층으로서의 크롬(Cr)층(도시하지 않음) 및 게이트 전극 (12)로서의 금(Au)층을 전체면 위에 순차적으로 진공 기상 증착법에 기초해 형성한다. 그에 따라 도 4A에 도시된 구조를 얻을 수 있다. 게이트 전극 (12)를 증착하는 중, 게이트 절연층 (13)의 일부를 경질 마스크로 덮음으로써 사진석판술 공정의 적용 없이 게이트 전극 (12)를 형성할 수 있다. 최후에, 단계 540A와 동일한 공정을 실행함으로써, 톱 게이트/톱 콘택트형의 FET(TFT)을 얻을 수 있다.
부분 단면 모식도가 도 4B에 도시된 소위 톱 게이트/보텀 콘택트형 FET(더 구체적으로, TFT)는 다음을 포함한다.
(A) 기판 (10, 11) 위에 형성된 소스/드레인 전극 (15);
(B) 소스/드레인 전극 (15) 사이에 위치한 기판 (10, 11) 위에 형성된 채널 형성 영역 (14);
(C) 채널 형성 영역 (14) 위에 형성된 게이트 절연층 (13); 및
(D) 게이트 절연층 (13) 위에 형성된 게이트 전극 (12).
이하, 톱 게이트/보텀 콘택트형 TFT 제조 방법의 개요를 기술한다.
[단계 500D]
우선, 기판(그 표면 위에 SiO2로 제조된 절연 필름 (11)이 형성된 유리 기판(10)) 상에 소스/드레인 전극 (15)를 형성한다. 구체적으로, 밀착층으로서의 크롬(Cr)층(도시하지 않음) 및 소스/드레인 전극 (15)로서의 금(Au)층을 진공 기상 증착법에 기초해 형성한다. 소스/드레인 전극 (15)를 증착하는 중, 기판(절연 필름 (11))의 일부를 경질 마스크로 덮음으로써 사진석판술 공정의 적용 없이 소스/드레인 전극 (15)를 형성할 수 있다.
[단계 510D]
그 후, 단계 520A에서와 동일한 방식에 기초해 소스/드레인 전극 (15) 사이에 위치한 기판(절연막 (11)) 상에 채널 형성 영역 (14)를 형성한다. 실제로는, 소스/드레인 전극 (15) 위에 채널 형성 영역 연장부 (14A)가 형성된다.
[단계 520D]
이어서, 단계 520 C에서와 동일한 방식으로 소스/드레인 전극 (15) 및 채널 형성 영역 (14) 위에(실제로는, 채널 형성 영역 (14) 및 채널 형성 영역 연장부 (14A) 위에) 게이트 절연층 (13)을 형성한다.
[단계 530D]
그 후, 단계 530 C에서와 동일한 방식으로 게이트 절연층 (13) 위에 게이트 전극 (12)을 형성한다. 이렇게 해서, 도 4B에 나타낸 구조를 얻을 수 있다. 마지막으로, 단계 540A에서와 동일한 단계를 실행함으로써, 톱 게이트/보텀 콘택트형 FET(TFT)를 얻을 수 있다.
본 발명을 바람직한 예에 기초해 설명하였다. 그러나, 본 발명이 이들 예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 반도체 장치의 구조 및 구성, 제조 조건 및 제조 방법은 예시일 뿐이며 적절히 변경될 수 있다. 본 발명에 따른 실시예에의해 얻은 반도체 장치가 디스플레이 장치나 다양한 전자 기구에 적용 또는 사용될 경우, 지지체 또는 지지 부재 위에 다수의 FET를 집적한 단일의 집적 회로를 제조할 수 있거나 또는 개별적인 FET를 절단에 의해 분리해 별도의 부품을 형성하여 사용할 수 있다.
본 출원은, 전체가 여기에 참조로서 도입된, 2009년 7월 1일 일본 특허청에 출원된 일본 선 특허 출원 제JP 2009-156459호에 개시된 것에 관한 주제를 포함한다.
첨부된 청구항 또는 그들의 동등물의 범위 내인 이상, 설계 요건 및 다른 요소들에 따라 다양한 수정, 조합, 부분-조합 및 변화가 일어날 수 있음이 당업자에게 이해되어야 한다.
없음.
Claims (10)
- 아래의 구조식 (1)로 나타내지는 안탄트렌계 화합물.
(상기 식에서,
X가 제16족 원소를 나타내고;
n이 0 내지 20의 정수를 나타내고;
m이 1 내지 9의 정수를 나타내고;
A 단편 내의 B 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 A 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 C 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
C 단편 내의 B 단편에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리, 헤테로시클릭기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 술파모일기, 아실기, 아실옥시기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이도기, 술피닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 아미노기, 할로겐 원자, 불화 탄화수소기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캡토기 및 실릴기로 구성되는 군에서 선택된 1종의 치환기를 나타낸다) - 제1항에 있어서, 상기 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리 및 할로겐 원자로 구성되는 군에서 선택된 치환기를 나타내는 안탄트렌계 화합물.
- 제1항에 있어서, 상기 X가 산소 원소인 안탄트렌계 화합물.
- 아래의 구조식 (2)로 나타내지는 안탄트렌계 화합물.
(상기 식에서,
X가 제16족 원소를 나타내고;
[Y] 및 [Z] 각각이 독립적으로 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리, 헤테로시클릭기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 술파모일기, 아실기, 아실옥시기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이도기, 술피닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 아미노기, 불화 탄화수소기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캡토기 및 실릴기로 구성되는 군에서 선택된 1종의 관능기를 나타내고;
n이 0 내지 20의 정수를 나타내고;
m이 1 내지 9의 정수를 나타내고;
A 단편 내의 [Y]에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 [Y]에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
B 단편 내의 [Z]에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이며;
C 단편 내의 [Z]에의 결합 위치가 1-위치 내지 5-위치 및 7-위치 내지 11-위치 중 1 이상이고;
치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로 수소 원자, 알킬기, 시클로알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리, 헤테로시클릭기, 알콕시기, 시클로알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 시클로알킬티오기, 아릴티오기, 알콕시카르보닐기, 아릴옥시카르보닐기, 술파모일기, 아실기, 아실옥시기, 아미드기, 카르바모일기, 우레이도기, 술피닐기, 알킬술포닐기, 아릴술포닐기, 아미노기, 할로겐 원자, 불화 탄화수소기, 시아노기, 니트로기, 히드록시기, 머캡토기 및 실릴기로 구성되는 군에서 선택된 1종의 치환기를 나타낸다) - 제4항에 있어서, 상기 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리 및 할로겐 원자로 구성되는 군에서 선택된 치환기를 나타내는 안탄트렌계 화합물.
- 제4항에 있어서, 상기 X가 산소 원소인 안탄트렌계 화합물.
- 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스/드레인 전극 및 채널 형성 영역을 그 위에 갖는 기판을 포함하며, 상기 채널 형성 영역이 제1항에 따른 안탄트렌계 화합물로 구성되는 반도체 장치.
- 게이트 전극, 게이트 절연층, 소스/드레인 전극 및 채널 형성 영역을 그 위에 갖는 기판을 포함하며, 채널 형성 영역이 제4항에 따른 안탄트렌계 화합물로 구성되는 반도체 장치.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 치환기 R1, R2, R3, R4, R5, R7, R8, R9, R10 및 R11 각각이 독립적으로 알킬기, 알케닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 방향족 헤테로시클릭 고리 및 할로겐 원자로 구성되는 군에서 선택된 치환기를 나타내는 반도체 장치.
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 X가 산소 원소인 반도체 장치.
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