KR20120071625A - 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치와 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 고성능 유기박막트랜지스터. - Google Patents
고성능 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치와 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 고성능 유기박막트랜지스터. Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고 성능 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프링팅 장치와 이를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 고성능 유기박막트랜지스터로서, 유기박막트랜지스터의 제조방법에 있어서, (A) 각각의 저장 챔버내에 존재하는 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 각각의 유입량을 조절하여 혼합 챔버로 유입시키는 단계 및 (B) 상기 혼합 챔버내의 증기상태의 유기반도체 물질, 도판트 물질 또는 이들의 혼합 물질을 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 도핑 농도를 조절하여 젯(jet)상태로 분사하는 단계를 포함하며, 상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 유기반도체층과 소스 전극 사이 및 유기반도체층과 드레인 전극 사이에 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법과 이에 사용되는 유기 증기상 젯 프린팅 장치 및 이들을 통해 제작된 유기박막트랜지스터이며, 이와 같은 본 발명에 의하면, 소스 전극과 유기반도체층 사이와 드레인 전극과 유기반도체층 사이의 접합에서 접촉 저항 및 주입 에너지 장벽을 최소화시키고 구동 전압을 효과적으로 줄일 수 있으며 전력효율을 크게 향상시킨 유기박막트랜지스터를 제조할 수 있게 된다.
Description
본 발명은 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치와 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 고성능 유기박막트랜지스터에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 도핑된 유기반도체층을 형성하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치와 유기 증기상 젯 프린팅 장치의 장점과 유기 반도체 도핑 방법의 장점을 더하여 공간적 국소 도핑된 유기반도체층을 형성시키는 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층을 갖는 유기박막트랜지스터에 관한 것이다.
단분자 혹은 고분자 형태의 유기물질은 종래에는 주로 전기적 절연체로 여겨져 왔으나, 최근에는 이들의 전기적, 전자-광학적 반도체/도체 특성들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
유기박막트랜지스터는 단분자 혹은 고분자 형태의 유기반도체(organic semiconductor) 물질을 사용하여 구성되는 박막트랜지스터로서, 대형화가 비교적 용이하고, 공정 비용이 싸며, 유연성이 뛰어난 잠재성들을 바탕으로 현재 실리콘 및 기타 무기물 기반의 반도체 기술이 취약한 부분을 중심으로 정보 전자기술을 선도해 나갈 수 있는 차세대 기술로서 전세계적으로 연구가 활발히 진행되는 분야이다.
이와 같은 유기박막트랜지스터를 적용하여 전자종이(E-paper)나 유기발광다이오드(organic light-emitting diode; OLED) 등의 디스플레이의 구동회로로서 연구가 진행되고 있으며, 무선주파수 인식소자(Radio frequency identification; RFID)와 같은 모바일 전자소자의 인버터(inverter)를 구성하는 단위 소자로도 개발이 진행되고 있다.
일반적으로 유기박막트랜지스터는 하부 기판 상에 금속을 사용하여 형성된 게이트 전극(gate electrode), 게이트 전극을 포함한 상기 하부기판 위에 형성되는 게이트 절연막(gate dielectric), 게이트 절연막 상부 형성된 박막의 유기반도체 층과 유기반도체 층에 수송자(carrier)를 주입하고 추출하는 소스 전극(source electrode) 및 드레인 전극(drain electrode)으로 구성된다. 이때 게이트 전극과 소스, 드레인 전극의 위치에 따라 여러 가지 구조가 존재할 수 있으나 구성 요소의 큰 변화는 없다.
또한 필요에 따라 게이트 전극을 상, 하 2개로 배치하는 더블 게이트(double gate)구조도 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 다양한 유기박막트랜지스터의 구조를 나타낸다.
상기 도 1에서 (a)는 스태거드(Staggered) 구조의 유기박막트랜지스터이며, (b)는 인버티드 스태거드(Inverted staggered) 구조의 유기박막트랜지스터이며, (c)는 코플래너(Coplanar) 구조의 유기박막트랜지스터이며, (d)는 인버티드 코플래너(Inverted coplanar) 구조의 유기박막트랜지스터를 나타낸다.
이와 같은 종래의 유기박막트랜지스터의 경우에, 어떤 구조에서도 유기반도체와 소스, 드레인 전극 사이의 접합(junction)은 유기박막트랜지스터의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 부분 중 하나이다. 일반적으로 유기반도체와 소스, 드레인 전극 사이의 접합은 접촉 저항(contact resistance)과 주입 에너지 장벽(injection energy barrier)등이 증가하여 유기박막트랜지스터의 성능을 제한한다. 통상 접촉 저항이 증가되면 유기박막트랜지스터의 전계 효과 이동도(field effect mobility)가 낮아지고, 유기박막트랜지스터의 출력(output)특성에서 저 전압에서의 전류 비선형성에 따른 비 이상 현상이 발생하게 된다. 또한 포화영역에서의 유효 전하 이동도도 감소하여 전류 구동 능력 면에서도 손실이 클 수 있다고 알려졌다.(D. Gupta et al. Organic Electronics, 9, 1026, 2008)
이러한 문제점을 개선하기 위해서는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 혹은 백금(Pt)과 같이 일함수(work function)가 큰 금속을 소스, 드레인 전극에 사용하는 것이 가장 통상적인 방법이나 이를 이용하는 경우에 전극용 패턴을 형성하는 공정이 용이하지 않고, 인접한 막 들 간의 접착력이 떨어지는 문제가 발생한다.
또한 일함수가 큰 금속을 사용한다 하더라도 유기반도체와 금속 표면에서 전기적 쌍극자 현상 (electric dipole)으로 인한 추가적인 주입 에너지 장벽 증가 및 접촉 저항 증가가 발생하여 유기박막트랜지스터의 성능이 저하된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 화학적인 방법을 이용하여 금속 전극의 일함수를 증가하는 방법(V. Sholin et al. Applied Physic Letters, 92, 063307, 2008) 또는 일함수가 크고 전기적 쌍극자 현상을 크게 유발하지 않는 전도성 고분자(conducting polymer)를 전극으로 사용하는 방법(H. Kang et al. Journal of Applied Physics, 100, 064508, 2006) 등 소스, 드레인 전극 자체를 조절하는 방법들이 제시되었다.
하지만 이 방법들 역시 충분한 성능 향상을 이루지는 못하였고, 사용된 유기반도체 물질의 종류에 따라 성능이 제한되는 특성을 보인다. 특히 전도성 고분자를 사용하는 방법의 경우 소스, 드레인 전극 자체의 저항이 크게 증가하여 성능이 떨어지는 문제가 발생한다.
소스, 드레인 전극과 유기반도체 사이에 새로운 층을 삽입하여 주입 에너지 장벽을 낮추고 수송자의 주입 성능을 향상 시키는 방법들도 제시되었다. 특히 산화니켈(NiOx)나 산화몰리브덴(MoOx)와 같은 금속 산화물 층을 삽입하는 방법이 많이 사용되고 있으며 그 제조기술에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다.(대한민국특허 출원번호 10-2009-0015909, 10-2009-0015910)
또한 유기 반도체 물질을 이용한 표면처리 방법으로 매우 얇은 층을 삽입하는 방법(G. Whiting et al. Applied Physic Letters, 95, 253302, 2009) 역시 성능이 향상된 유기박막트랜지스터를 제작하는데 유용하다고 보고되었다.
그러나 이와 같은 상기의 기술들에 따른 금속 전극과 유기반도체 사이에 새로운 층을 삽입하는 방법들은 비교적 뛰어난 디바이스 성능을 보이지만, 그 제조 공정에서 추가적인 공정이 필요하며 복잡하다는 단점을 가진다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유기반도체 물질에 상관없이 성능이 향상된 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 장치 및 제조 방법을 제시하는 것을 주된 목적으로 한다.
특히, 유기박막트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극과 유기반도체 사이의 접합에서 접촉 저항 및 주입 에너지 장벽을 최소화시키기 위하여 소스 전극 및 드레인 전극과 유기반도체 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층을 형성시키기 위한 제조 장치와 제조 방법을 제시하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명은, 유기박막트랜지스터의 제조방법에 있어서, (A) 각각의 저장 챔버내에 존재하는 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 각각의 유입량을 조절하여 혼합 챔버로 유입시키는 단계 및 (B) 상기 혼합 챔버내의 증기상태의 유기반도체 물질, 도판트 물질 또는 이들의 혼합 물질을 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 도핑 농도를 조절하여 젯(jet)상태로 분사하는 단계를 포함하며, 상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 유기반도체층과 소스 전극 사이 및 유기반도체층과 드레인 전극 사이에 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법을 포함한다.
본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법의 제1특징은, 상기 (A) 단계 및 (B) 단계에서, 각각의 개폐 밸브의 단위시간당 개폐 주기, 개폐 반복 횟수 또는 개폐 시간비의 제어를 통해 캐리어 가스의 유속 및 이동을 제어함으로써, 상기 혼합 챔버로 유입되는 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 농도를 조절하고 상기 혼합 챔버 상의 노즐을 통해 분사되는 유기 물질의 도핑 농도를 조절할 수 있는 점이다.
제2특징은, 상기 (A) 단계 및 (B) 단계는, 상기 각각의 저장 챔버 및 혼합 챔버로 유입되는 각각의 캐리어가스의 유입량을 조절하여, 상기 혼합 챔버로 유입되는 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 농도를 조절하고 상기 혼합 챔버 상의 노즐을 통해 분사되는 유기 물질의 도핑 농도를 조절할 수 있는 점이다.
제3특징은, 상기 각각의 저장 챔버를 차등하게 가열하여 상기 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 온도를 차등적으로 조절함으로써, 상기 혼합 챔버로 유입되는 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 농도를 조절할 수 있는 점이다.
나아가서 본 발명은, 하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극과 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막이 형성된 상태에서, 상기 (A) 단계는, 상기 각각의 저장 챔버내에 존재하는 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 선택적으로 상기 혼합 챔버로 유입시키고, 상기 (B) 단계는, 상기 게이트 절연막의 상부를 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 상기 유기반도체 물질 및 상기 혼합 물질을 선택적으로 분사하며, 상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 선택적으로 유기반도체층 및 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되고, 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막 및 유기반도체층이 형성된 상태에서, 상기 (B) 단계는, 상기 유기반도체층의 상부를 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 상기 혼합물질을 분사하며, 상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되고, 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은, 하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막 및 동일 층상에 소스 전극과 드레인 전극이 형성된 상태에서, 상기 (A) 단계는, 상기 각각의 저장 챔버내에 존재하는 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 선택적으로 상기 혼합 챔버로 유입시키고, 상기 (B) 단계는, 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며, 상기 드레인 전극과 소스 전극의 상부에서는 상기 혼합 물질을 분사하고, 상기 게이트 절연막의 상부에서는 상기 유기반도체 물질을 분사하며, 상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 선택적으로 유기반도체층 및 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성할 수 있다.
또한 본 발명은, 하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막 및 동일 층상에 소스 전극과 드레인 전극이 형성된 상태에서, 상기 (B) 단계는, 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 상기 드레인 전극과 소스 전극의 상부에서 상기 혼합 물질을 분사하며, 상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되고, 상기 주입층 및 게이트 절연막의 상부에 유기반도체층을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 혼합 챔버의 노즐 크기는, 제작되는 유기박막트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 크기에 따라 결정될 수 있다.
나아가서 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 상기 소스 전극에 접하여 형성된 부분과 상기 드레인 전극에 접하여 형성된 부분의 두께가 서로 다르도록 형성시키거나, 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 그 상부와 하부의 도핑 농도가 서로 다르도록 형성시키거나, 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 상기 소스 전극에 접하여 형성된 부분과 상기 드레인 전극에 접하여 형성된 부분의 도핑 농도가 서로 다르도록 형성시킬 수도 있다.
바람직하게는 상기 각각의 저장 챔버을 가열하여 유기반도체 물질 및 도판트 물질를 승화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 유기반도체 물질은 펜타신(pentacene), 상기 도판트 물질은 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane)를 이용할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 상기 펜타신과 F4-TCNQ를 100:1 내지 100:10의 비율로 동시 증착하여 형성할 수 있다.
또한 본 발명은, 유기반도체 물질과 도판트 물질이 각각 저장되며, 상기 유기반도체 물질과 도판트 물질을 승화시키기 위한 가열기가 구비된 제1 저장 챔버와 제2 저장 챔버; 상기 증기상태의 유기반도체 물질과 도판트 물질이 선택적으로 유입되어 저장되며, 그 끝단에 형성된 노즐을 통해 저장된 유기 물질을 젯(jet)상태로 분사하는 혼합 챔버; 상기 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버에 저장된 각각의 유기 물질을 상기 혼합 챔버로 이동시키기 위한 이동 통로; 상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버 내부로 캐리어 가스를 유입시켜 각각의 챔버에 저장된 유기 물질을 이동시키거나 외부로 분사시키기 위한 캐리어 가스 공급기; 상기 캐리어 가스 공급기로부터 상기 혼합 챔버의 노즐까지의 캐리어 가스 이동 경로 상에 복수개가 위치되어, 상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버 상의 각각의 캐리어 가스의 유동을 개별적으로 제어하는 복수개의 개폐 밸브; 및 상기 복수개의 개폐 밸브를 개별적으로 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 포함한다.
바람직하게는 상기 제어기는, 상기 복수개의 개폐 밸브 각각의 개폐를 제어하기 위한 펄스 제너레이터를 포함할 수 있다.
나아가서 상기 혼합 챔버에는 저장된 유기 물질을 가열하기 위한 가열기가 구비될 수 있다.
한걸음 더 나아가서 상기 제어기는, 상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버에 구비된 가열기를 제어하여 상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버 내부의 온도를 조절할 수 있다.
또한 본 발명은, 하부 기판 상에 순차 또는 역순으로 형성된 게이트 전극, 게이트 절연막 및 동일 층상의 소스 전극과 드레인 전극; 상기 게이트 절연막에 적어도 일부분이 접하되 상기 소스 전극과 드레인 전극의 채널을 포함하여 형성된 유기반도체층; 및 상기 유기반도체층과 상기 소스 전극 및 상기 유기반도체층과 상기 드레인 전극 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층을 포함하며, 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층이 상기 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항의 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터. 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 제조 장치 및 제조 방법을 통해, 소스 전극과 유기반도체층 사이와 드레인 전극과 유기반도체층 사이의 접합에서 접촉 저항 및 주입 에너지 장벽을 최소화시키고 구동 전압을 효과적으로 줄일 수 있으며 전력효율을 크게 향상시킨 고성능 유기박막트랜지스터를 제조할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치와 이를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제작하는 방법에 따르면, 직접 인쇄 방식의 이점으로 값비싼 유기반도체 물질의 소비를 궁극적으로 줄일 수 있고 마이크로 패턴(micro-pattern)을 구현하기 위해 필요했던 복잡한 후속 패터닝 공정을 피할 수 있게 된다.
나아가서 환경에 유해한 유기 용매를 사용하지 않고, 고성능과 고수명의 우수한 특성을 보이는 단분자 기반 기술들을 그대로 활용 가능하다.
국소 도핑 측면에서 볼 때도, 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅은 잉크젯 프린팅에서와 같이 잉크 드롭이 이격을 두고 떨어질 때 약간의 오버랩만 있어도 하나의 큰 드롭으로 만들어지는 등의 국소 도핑이 어려운 단점이 존재하지 않아 본 발명에 따른 국소 도핑된 유기반도체층을 갖는 유기박막트랜지스터를 제작하는 것이 매우 용이해진다.
도 1은 종래기술에 따른 다양한 유기박막트랜지스터의 구조를 나타내며,
도 2는 본 발명에 의해 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성된 고성능 유기박막트랜지스터의 다양한 실시예에 대한 대략적인 구조를 도시하며,
도 3은 종래 도핑 기술에 따른 도핑된 유기반도체층을 형성한 경우를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제작하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치의 개략적인 구성을 나타내며,
도 5는 본 발명자가 본 발명 이전에 특허출원한 발명에 대한 유기 드라이 젯 프린팅 헤드가 도시된 구성도이며,
도 6은 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 도핑된 유기반도체층을 형성시키는 개념을 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법에 대한 개략적인 흐름도를 도시하며,
도 8은 상기 도 2의 (a)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시하며,
도 9는 상기 도 2의 (b)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시하며,
도 10은 상기 도 2의 (c)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시하며,
도 11은 상기 도 2의 (d)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시한다.
도 2는 본 발명에 의해 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성된 고성능 유기박막트랜지스터의 다양한 실시예에 대한 대략적인 구조를 도시하며,
도 3은 종래 도핑 기술에 따른 도핑된 유기반도체층을 형성한 경우를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제작하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치의 개략적인 구성을 나타내며,
도 5는 본 발명자가 본 발명 이전에 특허출원한 발명에 대한 유기 드라이 젯 프린팅 헤드가 도시된 구성도이며,
도 6은 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 도핑된 유기반도체층을 형성시키는 개념을 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법에 대한 개략적인 흐름도를 도시하며,
도 8은 상기 도 2의 (a)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시하며,
도 9는 상기 도 2의 (b)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시하며,
도 10은 상기 도 2의 (c)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시하며,
도 11은 상기 도 2의 (d)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
본 발명은 소스 전극과 유기반도체층 사이 및 드레인 전극과 유기반도체층 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층을 삽입한 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하기 위하여 국소 도핑이 가능한 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 제시하고 상기 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법을 제시하며, 또한 본 발명에 따른 제조 장치 및 제조 방법을 이용하여 제조된 고성능 유기박막트랜지스터를 제공하고자 한다.
이하에서는, 본 발명에 의해 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성된 유기박막트랜지스터를 먼저 살펴보고, 그 이후에 이를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치 및 이를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법에 대하여 순차적으로 살펴보기로 한다.
고성능 유기박막트랜지스터를 구현하기 위하여 가장 중요한 부분인 소스 전극과 유기반도체층 사이와 드레인 전극과 유기반도체층 사이의 접합에서 접촉 저항 및 주입 에너지 장벽을 최소화시키기 위하여 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터에서는 주입층(Injection layer)을 삽입하는데, 여기서 주입층으로 도핑된 유기반도체층을 적용하면 구동 전압을 효과적으로 줄일 수 있으며 전력효율을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같은 유기반도체층의 도핑은 근본적으로 전기가 잘 통하는 금속 전극과 전기가 잘 통하지 않는 유기반도체층 사이에 접합을 오믹접합(Ohmic contact)로 만들 수 있게 된다.
이로써, 첫째 전하 주입(charge injection)과 전하 수집(charge collection)의 효율을 향상시킬 수 있고, 둘째 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg)과 같은 화학적 반응성이 큰 금속이나 값비싼 금, 백금 등을 전극으로 사용하지 않고도 성능이 뛰어난 소자를 제작할 수 있게 된다.
본 발명에 의해 제조된 고성능 유기박막트랜지스터는 개략적으로 하부 기판 상에 순차 또는 역순으로 형성된 게이트 전극, 게이트 절연막 및 동일 층상의 소스 전극과 드레인 전극으로 구성되되, 상기 게이트 절연막에 적어도 일부분이 접하면서 상기 소스 전극과 드레인 전극의 채널을 포함하여 형성된 유기반도체층을 가지며, 상기 유기반도체층과 상기 소스 전극사이와 상기 유기반도체층과 상기 드레인 전극 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층을 포함하는 유기박막트랜지스터이다.
여기서 상기 주입층을 통해 상기 유기반도체층과 상기 소스 전극 및 상기 유기반도체층과 상기 드레인 전극이 오믹 접합(Ohmic contact)된다.
도 2는 본 발명에 의해 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성된 고성능 유기박막트랜지스터의 다양한 실시예에 대한 대략적인 구조를 도시한다.
상기 도 2를 참조하여 본 발명에 의해 제조된 고성능 유기박막트랜지스터의 구조를 살펴보면, 상기 도 2의 (a), (b), (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이 하부기판(100a, 100b, 100c, 100d) 상에 게이트 전극(110a, 110b, 110c, 110d)이 형성되고, 게이트 전극(110a, 110b, 110c, 110d)을 포함하며 게이트 절연막(120a, 120b, 120c, 120d)이 형성되어 있다.
상기 도 2의 (a) 및 (b)의 경우에는 게이트 절연막(120a, 120b) 상부에 유기반도체층(130a, 130b) 및 소스 전극(140a, 140b)과 드레인 전극(150a, 150b)이 형성되어 있는데, 상기 도 2의 (a)의 경우에는 유기반도체층(130a)의 상부에 도핑된 유기반도체층인 주입층(160a)이 형성되고 도핑된 유기반도체층인 주입층(160a) 상부에 소스 전극(140a)과 드레인 전극(150a)이 형성된 구조이며, 상기 도 2의 (b)의 경우에는 소스 전극(140b)과 드레인 전극(140b)의 하부에는 유기반도체층(130b)이 형성되지 않도록 게이트 절연막(120b)의 상부에만 형성되고, 소스 전극(140b)과 드레인 전극(140b)의 하부 상에 유기반도체층(130b)과 소스 전극(140b) 및 드레인 전극(140b) 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층(160b)이 형성된 구조이다.
또한 상기 도 2의 (c) 및 (d)의 경우에는 게이트 절연막(120c, 120d)의 상부에 소스 전극(140c, 140d)과 드레인 전극(150c, 150d)이 형성되어 있는데, 상기 도 2의 (c)의 경우에는 소스 전극(140c)과 드레인 전극(150c)의 상부에 도핑된 유기반도체층인 주입층(160c)이 형성되고 게이트 절연막(120c)과 도핑된 유기반도체층인 주입층(160c)의 상부에 유기반도체층(130c)이 형성된 구조이며, 상기 도 2의 (d)의 경우에는 소스 전극(140d)과 드레인 전극(150d)의 상부에 도핑된 유기반도체층인 주입층(160d)이 형성되고 게이트 절연막(120d)의 상부에만 유기반도체층(160d)이 형성된 구조이다.
상기 도 2에 도시된 실시예에서 보듯이 유기반도체층에 수송자를 주입하고 추출하는 소스 전극 및 게이트 전극과 유기반도체층은 그 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층이 삽입되어 오믹 접합을 이루고 있는데, 본 발명에서는 이와 같은 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층을 형성시키기 위한 장치 및 방법을 제시한다.
나아가서 상기 도 2의 (a)와 (b)는 인버티드 스태거드(Inverted staggered) 구조의 형태이고, 상기 도 2의 (c)와 (d)는 인버티드 코플래너(Inverted coplanar) 구조의 형태인데, 본 발명에 따른 도핑된 유기반도체층인 주입층이 삽입된 유기박막트랜지스터는 상기 도 2에 도시된 실시예 이외에 스태거드(Staggered) 구조, 코플래너(Coplanar) 구조 등 유기박막트랜지스터의 다양한 구조에 적용될 수 있음은 당연하다.
또한 본 발명에 의해 제조된 고성능 유기박막트랜지스터는 유기반도체층과 소스 전극 및 유기반도체층과 드레인 전극 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층이 삽입됨으로써, 상기 주입층의 전기적 특성에 따른 이점으로 소스 전극 및 드레인 전극이 기존 유기박막트랜지스터에서 흔히 사용되는 금, 은, 백금, 구리 등과 같은 전극에 제한되지 않고 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo) 등과 같은 전극 물질이 적용될 수 있으며, 나아가서 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 산화물뿐만 아니라 전도성 고분자 물질도 전극 물질로 이용될 수 있다.
이와 같은 고성능 유기박막트랜지스터에서 주입층인 도핑된 유기반도체층을 형성하는 것이 상당히 어렵다. 이는 유기박막트랜지스터 소자에서 국소 도핑(localized doping)을 구현하는 것이 매우 힘들기 때문인데, 만약 통상적으로 사용되는 진공증착법(vacuum thermal evaporation)을 사용하면 도핑된 유기반도체층이 전극 접촉 부분에 국소 도핑되지 않고 유기박막트랜지스터 소자의 채널 영역에 고루 분포하게 되는데, 도 3은 종래 도핑 기술에 따른 도핑된 유기반도체층을 형성한 경우를 도시한다.
상기 도 3에 도시된 바와 같이 종래 도핑 기술에 따라 도핑된 유기반도체층인 주입층(160)을 형성하면, 상기 도 3의 A영역과 같이 도핑된 유기반도체층이 유기박막트랜지스터 소자의 채널 영역에 고루 분포되어 전류가 흐르지 말아야 할 OFF 상태에서 전류가 크게 증가하여 결국 전류의 ON/OFF 비가 크게 감소하는 문제가 발생되게 된다.
또한 도핑 방법이 많이 사용되는 표준 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET) 공정에서는 패턴된 레지스트(photo resist) 등을 마스크로 활용하여 이온 임플란테이션(implantation)을 통한 마이크로 수준의 국소적 도핑이 가능케 하는 표준 제작 공정이 잘 알려져 있으나, 유기박막트랜지스터 제작 공정에서는 유기반도체의 내화학, 내열 등 취약한 공정성 때문에 그러한 공정의 적용이 불가능하다.
따라서 본 발명에서는 고성능이면서 마이크로 패턴화가 용이한 유기박막트랜지스터를 제작하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 제안한다.
본 발명에서 도핑된 유기반도체층을 형성함에 있어서, 도핑 프로파일(doping profile)이나 도핑 농도 비율 등과 같은 도핑 기술의 변수들에 대한 미세 조정은 유기박막트랜지스터 소자의 일관성 있는 성능을 구현하는데 매우 중요한 문제가 된다.
특히, 주 유기반도체 물질(host organic material)에 도핑이 되는 물질인 도판트(dopant)의 도핑 능력을 용이하게 조절할 수 있으며, 재현성있는 도핑 장치와 도핑 방법이 요구된다.
도 4는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제작하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제작하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치는 개략적으로 저장 챔버(210, 230), 혼합 챔버(200), 상기 도 4에는 도시되지 않았지만 캐리어 가스 공급기, 개폐 밸브(300) 및 제어기(400) 등으로 구성이 된다.
상기 도 4를 참조하여 그 구성을 좀 더 자세히 살펴보면, 제1 저장 챔버(210)와 제2 저장 챔버(230)에는 유기반도체 물질과 도판트 물질이 각각 유입되어 저장된다. 여기서 저장된 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 승화시키기 위하여 제1 저장 챔버(210)와 제2 저장 챔버(230)에는 구비되는 것이 바람직하다.
혼합 챔버(200)에는, 제1 저장 챔버(210)와 제2 저장 챔버(230)로부터 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질이 선택적으로 유입되어 저장되며, 혼합 챔버(200)의 끝단에는 저장된 유기 물질을 젯(jet) 상태로 분사하기 위한 노즐(205)이 구비된다.
여기서 제1 저장 챔버(210)와 제2 저장 챔버(230)로부터 각각의 유기 물질을 혼합 챔버(200)로 유입시키기 위하여, 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)와 혼합 챔버(200) 사이에 각각의 유기 물질을 이동시키기 위한 이동 통로(215, 235)가 형성된다.
또한 상기 도 4의 상부에 화살표로 도시되어 있지만 상기 화살표의 상부에는 제1 저장 챔버(210), 제2 저장 챔버(230) 및 혼합 챔버(200) 내부로 캐리어 가스를 유입시켜 각각의 챔버에 저장된 유기 물질을 이동시키거나 외부로 분사시키기 위한 캐리어 가스 공급기가 구비된다.
제1 저장 챔버(210), 제2 저장 챔버(230) 및 혼합 챔버(200) 상의 각각의 유기 물질을 운반하기 위한 캐리어 가스의 유동을 개별적으로 제어하기 위하여 복수개의 개폐 밸브(300)가 상기 도 4 상에서 상부에 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않고 상기 캐리어 가스 공급기로부터 혼합 챔버(200)의 노즐(205)까지의 캐리어 가스의 이동 경로 상에 복수개가 위치될 수 있다.
또한 개폐 밸브(300) 각각(310, 320, 330)의 개방 및 폐쇄를 개별적으로 제어하는 제어기(400)가 구비되는데, 여기서 제어기(400)는 개폐 밸브(300) 각각(310, 320, 330)을 고속으로 제어하기 위하여 펄스 제너레이터를 통해 디지털 신호로 제어하는 것이 바람직하다.
나아가서 혼합 챔버(200)의 내부는 증기상 젯 분사를 위하여 저장된 각각의 유기 물질의 승화 온도보다 높게 유지시키는 것이 바람직하므로 혼합 챔버(200)에도 가열기가 구비될 수 있다.
제1 저장 챔버(210), 제2 저장 챔버(230) 및 혼합 챔버(200)에 구비된 가열기는 제어기(400)에서 제어될 수 있는데, 제어기(400)가 제1 저장 챔버(210), 제2 저장 챔버(230) 및 혼합 챔버(200)의 내부 온도를 개별적으로 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치는 본 발명자가 본 발명 이전에 특허출원(출원번호:10-2008-0103751)인 유기 드라이 젯 프린팅 헤드 및 이를 이용한 프린팅 장치를 포함하여 보다 개량한 것으로서, 상기 특허출원을 참조하여 살펴본다.
도 5는 본 발명자가 본 발명 이전에 특허출원한 발명에 대한 유기 드라이 젯 프린팅 헤드가 도시된 구성도이다.
상기 도 5를 참조하여 살펴보면, 유기 물질 등 패턴을 형성할 물질이 저장되는 헤드 바디(10)에는 유기 물질이 저장되는 유기 물질 저장부(12)가 챔버형 구조로 형성되고, 유기 물질 저장부(12)를 중심으로 헤드 바디(10)를 관통하는 개키어 가스 통로(14)가 형성되어 있다.
헤드 바디(10)의 캐리어 가스 통로(14) 끝단에는 유기 물질을 분사할 수 있도록 노즐(16)이 구비되는데 상기 도 5 상에는 헤드 바디(10)와 일체로 설치되어 있으나 필요에 따라 헤드 바디(10)와 분리되어 헤드 바디(10)의 캐리어 가스 통로(14)와 관로로 연결된 상태에서 유기 물질을 분사할 수 있도록 구성할 수도 있다.
여기서 헤드 바디(10)는 열증착 승화법과 유사한 원리로 열을 가해서 유기물질 저장부(12)에 들어 있는 유기 물질을 승화시킨 다음, 승화시킨 고분자들을 캐리어 가스의 유체 흐름을 이용하여 노즐(16) 밖으로 분사시킬 수 있도록 구성되는 것이다.
본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치는 이와 같은 상기 특허출원 발명을 포함하며, 본 발명의 주된 특징에 대한 설명의 효율성을 위하여 보다 자세한 내용은 상기 특허출원발명의 명세서 상의 내용에 남겨 두기로 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 고성능 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 도핑된 유기반도체층을 형성시키는 개념을 도시한다.
상기 도 4의 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치의 구성도를 참조하면, 상기 도 6에 도시된 바와 같이 혼합 챔버(200)의 노즐(205)이 이동하면서 해당 유기 물질을 선택적으로 젯(jet) 상태로 분사하여 유기반도체층과 도핑된 유기반도체층이 형성되는데, 상기 도 6에서 B는 도핑된 유기반도체층이 형성된 영역을 나타내고 C는 유기반도체층이 형성된 영역을 나타낸다.
상기 도 6에서 OVJP 노즐(nozzle)은 유기 증기상 젯 프린팅(organic vapor-jet printing) 노즐을 의미한다.
본 발명에서는 이와 같은 유기 증기상 젯 프린팅 방법의 장점과 유기 반도체 도핑의 장점을 더하여 공간적 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층을 삽입한 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법을 제시한다.
도 7은 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법에 대한 개략적인 흐름도를 도시한다.
본 발명에서는 유기박막트랜지스터의 제조 공정상에서 도핑된 유기반도체층이 주입층을 형성시키는 공정을 도입하는데, 본 발명의 유기박막트랜지스터 제조 방법은 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하므로 상기 도 5를 같이 참조하여 살펴본다.
제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230) 내에 각각 유기반도체 물질과 도판트 물질이 유입되어 저장되면, 제1 저장 챔버(210)와 제2 저장 챔버(230)는 내부 온도를 상승시켜 각각 저장된 유기반도체 물질과 도판트 물질을 승화(S110)시킨다.
그리고 제1 저장 챔버(210)에 저장된 증기 상태의 유기반도체 물질과 제2 저장 챔버(230)에 저장된 증기 상태의 도판트 물질을 선택적으로 혼합 챔버(200)로 유입(S120)시킨다. 여기서 혼합 챔버(200) 내부로는 유기반도체 물질만 유입되던지 또는 유기반도체 물질과 도판트 물질이 각각의 유입량이 조절되면서 동시에 유입될 수 있다.
각각의 유기 물질이 선택적으로 혼합 챔버(200)에 유입되면, 혼합 챔버(200)의 노즐(205)을 통해 혼합 챔버(200) 내에 저장된 유기반도체 물질 또는 유기반도체 물질과 도판트 물질의 혼합 물질이 젯(jet) 상태로 분사(S130)된다. 이때 혼합 챔버(200) 내의 온도는 유입된 유기물질들의 승화 온도보다 높게 유지시키는 것이 바람직하다.
여기서 노즐(205)을 통해 유기반도체 물질만 분사되는 경우에는 유기반도체층이 형성되지만 유기반도체 물질과 도판트 물질의 혼합 물질이 분사되면 도핑된 유기 반도체층인 주입층이 형성(S140)되게 된다.
상기 유기반도체 물질로는 펜타신(pentacene)이 이용될 수 있으며, 상기 도판트 물질로는 강한 억셉터 분자인 F4-TCNQ (2,3,5,6 - tetrafluoro - 7,7,8,8 - tetracyanoquinodimethane)가 이용될 수 있으며, 바람직하게는 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을 상기 펜타신과 F4-TCNQ를 100:1 내지 100:10의 비율로 동시증착하여 형성시킬 수 있다.
이와 같은 유기반도체 물질이나 혼합 물질의 선택적 분사 및 형성되는 도핑 농도 비율을 제어하는데 있어서, 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터 제조 방법에서는 몇 가지 제어 방법을 제시한다.
우선 첫 번째로 직접적으로 개폐 밸브(300)의 개폐를 고속으로 제어하는데, 상기 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치에서 살펴본 바와 같이 디지털 신호로 각각의 개폐 밸브를 고속으로 제어하여 도핑 농도 비율을 제어할 수 있다. 즉 도핑이 되는 해당 위치에서 유기 젯 펄스의 횟수에 비례하여 매우 직접적이고 간결한 방식으로 박막 두께 등 증착 파라메터를 조절할 수 있는데, 이를 위하여 각각의 저장 챔버에 저장된 소스들을 혼합 챔버로 유입시키는 경우에도 해당 개폐 밸브를 제어하여 혼합 물질의 농도를 조절함으로써 도핑되는 농도를 제어하게 된다.
이를 위하여 본 발명에서는, 각각의 개폐 밸브의 단위시간당 개폐 주기, 개폐 반복 횟수 또는 개폐 시간비의 제어를 통해 캐리어 가스의 유속 및 이동을 제어함으로써, 상기 혼합 챔버로 유입되는 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 농도를 조절하고 상기 혼합 챔버 상의 노즐을 통해 분사되는 유기 물질의 도핑 농도를 조절할 수 있다.
두 번째로 상기 각각의 저장 챔버 및 혼합 챔버로 유입되는 각각의 캐리어가스의 유입량을 조절하여 각각 유입되는 캐리어가스의 유량차를 이용하여 도핑 농도를 조절할 수 있다. 상기 캐리어가스의 유입량은 캐리어가스 공급기를 통해 조절하거나 해당 개폐 밸브를 제어하여 조절할 수 있다.
세 번째로 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 온도를 조절하여 온도에 따른 유기물질의 유속을 제어함으로써 도핑 농도를 조절할 수 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 각각의 저장 챔버 및 혼합 챔버에 가열기가 구비되고 상기 가열기를 제어기가 개별적으로 제어하여 각각의 저장 챔버 및 혼합 챔버의 내부 온도를 조절함으로써 저장된 유기반도체 물질, 도판트 물질 및 이들의 혼합 물질의 온도를 조절할 수 있다.
바람직하게는 상기 각각의 저장 챔버 및 혼합 챔버의 내부 온도를 차등적으로 조절하여 상기 혼합 챔버 내부로 유입되는 각각의 유기 물질의 비율을 조절하고 또한 상기 노즐을 통해 분사되는 유기 물질의 분사 속도를 조절할 수 있다.
나아가서 상기에 제시된 세가지 제어 방법을 적절히 혼용하여 활용함으로써 증착 속도 및 도핑 농도를 더욱 정밀하게 조절할 수 있게 되는데, 상기와 같은 제어 방법들을 통해 각각의 유기 물질의 요구되는 증착 속도를 캐리어가스의 유속을 조절하여 제어하며, 주 유기반도체 물질과 도판트의 농도비를 해당 개폐 밸브의 고속 개폐를 통해 조절할 수 있게 된다.
또한 보다 정확한 도핑 두께를 조절하기 위하여 제작되는 유기박막트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 크기에 따라 상기 혼합 챔버의 노즐 크기를 결정하는 것이 바람직하다.
이하에서는 상기에서 살펴본 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법에 대한 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 살펴보기로 한다.
도 8은 상기 도 2의 (a)에 도시된 본 발명에 따fms 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시한다.
우선 상기 도 8의 (a)와 같이 하부 기판(100a) 상에 순차적으로 게이트 전극(110a)과 상기 게이트 전극(110a)을 포함하여 게이트 절연막(120a)을 형성시키는데, 이는 기존의 다양한 방법이 이용될 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
그리고 게이트 절연막(120a)의 상부에 유기반도체층(130a)을 형성시키는데, 상기 도 8의 (b)에서는 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 형성시키는 방법이 도시되어 있다. 하지만 상기 도 8 상의 유기반도체층(130a)의 형성시에는 기존의 방식이 사용될 수도 있다.
이를 상기 도 4를 참조하여 살펴보면, 제1 저장 챔버(210)에 저장된 증기상태의 유기반도체 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 혼합 챔버(200)로 유입시키는데, 이때 제2 저장 챔버(230)의 도판트 물질이 유입되지 않도록 해당 개폐 밸브(330)를 폐쇄시킨다.
혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질만 저장된 상태에서 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 게이트 절연막(120a)의 상부를 이동하면서 유기반도체 물질을 분사하여 유기반도체층(130a)이 형성된다.
상기 도 8의 (c)는 도핑된 유기반도체층인 주입층을 형성시키는 과정을 도시하는데, 다시 상기 도 4를 참조하면 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시킨다.
그리고 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 드레인 전극(150a)의 상부를 이동하면서 혼합 물질을 분사한다.
노즐(205)이 드레인 전극(150a)의 끝단에 도착하면, 노즐(205)이 더 이상 혼합 물질을 분사하지 않고 이동한다. 여기서는 해당 개폐 밸브(320)를 제어하거나, 더 이상 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)로부터 유기물질을 혼합 챔버(200)로 유입시키지 않도록 하여 혼합 물질의 분사를 멈출 수 있다.
노즐(205)이 소스 전극(140a) 시작단의 상부에 도착하면, 다시 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시키고, 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 소스 전극(140a)의 상부를 이동하면서 소스 전극이 형성될 부분에 혼합 물질을 분사한다.
도핑된 유기반도체층인 주입층(130a)이 형성된 후 상기 도 8의 (d)와 같이 도핑된 유기반도체층인 주입층(130a)의 상부에 소스 전극(140a)과 드레인 전극(150a)을 형성시키는데, 이는 일반적인 다양한 방법을 이용할 수 있으므로 형성 과정에 대한 설명은 생략한다.
이와 같은 본 발명에 따른 과정을 거쳐 상기 도 2의 (a)에 도시된 본 발명에 따른 도핑된 유기반도체층인 주입층을 갖는 유기박막트랜지스터를 제조할 수 있다.
도 9는 상기 도 2의 (b)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시한다.
상기 도 9의 (a)는 상기 도 8의 (a)와 같은 과정이므로 설명은 생략한다.
상기 도 9의 (b)에 도시된 도핑된 유기반도체층을 형성시키는 과정을 상기 도 4를 참조하여 살펴보면, 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시킨다.
그리고 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 게이트 절연막(120b)의 상부를 이동하면서 드레인 전극이 형성될 부분에서만 혼합 물질을 분사한다.
노즐(205)이 게이트 절연막(120b) 상의 드레인 전극이 형성될 부분의 끝단에 도착하면, 더 이상 제2 저장 챔버(230)로부터 도판트 물질을 혼합 챔버(200)로 유입시키지 않고 제1 저장 챔버(210)로부터 유기반도체 물질만 혼합 챔버(200)로 유입시킨다.
그리고 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질만 저장된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 게이트 절연막(120b)의 상부를 이동하면서 유기반도체물질을 분사한다.
노즐(205)이 게이트 절연막(120b) 상의 소스 전극이 형성될 부분에 도착하면, 다시 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시키고, 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 게이트 절연막(120b)의 상부를 이동하면서 소스 전극이 형성될 부분에 혼합 물질을 분사한다.
상기 과정을 거쳐 도핑된 유기반도체층인 주입층(130b)이 형성된 후 상기 도 9의 (c)와 같이 도핑된 유기반도체층인 주입층(130b)의 상부에 소스 전극(140b)과 드레인 전극(150b)을 형성시키는데, 이는 일반적인 다양한 방법을 이용할 수 있으므로 형성 과정에 대한 설명은 생략한다.
이와 같은 본 발명에 따른 과정을 거쳐 상기 도 2의 (b)에 도시된 본 발명에 따른 도핑된 유기반도체층인 주입층을 갖는 유기박막트랜지스터를 제조할 수 있다.
도 10은 상기 도 2의 (c)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시한다.
우선 상기 도 10의 (a)와 같이 하부 기판(100c) 상에 순차적으로 게이트 전극(110c)과 게이트 전극(110c)을 포함하여 게이트 절연막(120c)을 형성시키고, 게이트 절연막(120c)의 상부에 동일층상의 소스 전극(140c)과 드레인 전극(c)을 형성시키는데, 이는 기존의 다양한 방법이 이용될 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 도 10의 (b)에 도시된 도핑된 유기반도체층을 형성시키는 과정을 상기 도 4를 참조하여 살펴보면, 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시킨다.
그리고 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 드레인 전극(150c)의 상부를 이동하면서 혼합 물질을 분사한다.
노즐(205)이 드레인 전극(150c)의 끝단에 도착하면, 노즐(205)이 더 이상 혼합 물질을 분사하지 않고 이동한다. 여기서는 해당 개폐 밸브(320)를 제어하거나, 더 이상 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)로부터 유기물질을 혼합 챔버(200)로 유입시키지 않도록 하여 혼합 물질의 분사를 멈출 수 있다.
노즐(205)이 소스 전극(104c) 시작단의 상부에 도착하면, 다시 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시키고, 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 소스 전극(140c)의 상부를 이동하면서 소스 전극이 형성될 부분에 혼합 물질을 분사한다.
상기 도 10의 (b)에 도시된 과정을 통해 도핑된 유기반도체층인 주입층(160c)이 형성된 후 소스 전극(140c), 드레인 전극(150c) 및 게이트 절연막(120c) 상부에 유기반도체층(130c)을 형성시키는데, 상기 도 10의 (c)에는 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 형성시키는 방법이 도시되어 있다. 하지만 상기 도 10 상의 유기반도체층(130c)의 형성시에는 기존의 방식이 사용될 수도 있다.
상기 도 10의 (d)는 유기반도체층(130c)까지 형성된 형태를 도시하며, 이와 같은 과정을 거쳐 상기 도 2의 (c)에 도시된 본 발명에 따른 도핑된 유기반도체층인 주입층을 갖는 유기박막트랜지스터를 제조할 수 있다.
도 11은 상기 도 2의 (d)에 도시된 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터의 실시예를 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 제조하는 공정을 도시한다.
상기 도 11의 (a)는 상기 도 10의 (a)와 같은 과정이므로 설명은 생략한다.
상기 도 11의 (b)에 도시된 도핑된 유기반도체층을 형성시키는 과정을 상기 도 4를 참조하여 살펴보면, 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시킨다.
그리고 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 드레인 전극(150d)의 상부를 이동하면서 혼합 물질을 분사한다.
노즐(205)이 드레인 전극(150d)의 끝단에 도착하면, 더 이상 제2 저장 챔버(230)로부터 도판트 물질을 혼합 챔버(200)로 유입시키지 않고 제1 저장 챔버(210)로부터 유기반도체 물질만 혼합 챔버(200)로 유입시킨다.
그리고 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질만 저장된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 게이트 절연막(120d)의 상부를 이동하면서 유기반도체물질을 분사한다.
노즐(205)이 소스 전극(140d)의 시작단에 도착하면, 다시 제1 저장 챔버(210) 및 제2 저장 챔버(230)에 각각 저장된 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 농도를 조절하여 혼합 챔버(200)로 유입시키고, 혼합 챔버(200)에 유기반도체 물질과 도판트 물질이 혼합된 상태에서, 상기에서 살펴본 여러 제어 방법을 통해 노즐(205)이 소스 전극(140d)의 상부를 이동하면서 혼합 물질을 분사한다.
상기 도 11의 (c)는 도핑된 유기반도체층인 주입층(160d) 및 유기반도체층(130d)이 형성된 형태를 도시하며, 이와 같은 과정을 거쳐 상기 도 2의 (d)에 도시된 본 발명에 따른 도핑된 유기반도체층인 주입층을 갖는 유기박막트랜지스터를 제조할 수 있다.
상기에서 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법을 통해 다양한 유기박막트랜지스터를 제조하는 과정을 살펴보았는데, 바람직하게는 상기에서 살펴본 본 발명에 따른 다양한 제어 방법을 통해 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을 상기 소스 전극에 접하여 형성된 부분과 상기 드레인 전극에 접하여 형성된 부분의 두께나 도핑 농도가 서로 다르도록 형성시키거나, 상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을 그 상부와 하부의 도핑 농도가 서로 다르도록 형성시킬 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치와 이를 이용한 유기박막트랜지스터 제조 방법을 이용하면 통상적으로 사용되는 섀도우 마스크(shadow mask)를 이용하여 패터닝(patterning)하는 진공증착방법과 대비하여 직접 인쇄 방식의 이점으로 값비싼 유기반도체 물질의 소비를 궁극적으로 줄일 수 있고 마이크로 패턴(micro-pattern)을 구현하기 위해 필요했던 복잡한 후속 패터닝 공정을 피할 수 있게 된다.
또한 잉크젯 프린팅(ink-jet printing) 방법과 달리 환경에 유해한 유기 용매를 사용하지 않고, 고성능과 고수명의 우수한 특성을 보이는 단분자 기반 기술들을 그대로 활용 가능하다.
국소 도핑 측면에서 볼 때도, 본 발명에 따른 유기 증기상 젯 프린팅은 잉크젯 프린팅에서와 같이 잉크 드롭이 이격을 두고 떨어질 때 약간의 오버랩만 있어도 하나의 큰 드롭으로 만들어지는 등의 국소 도핑이 어려운 단점이 존재하지 않아 본 발명에 따른 국소 도핑된 유기반도체층을 갖는 유기박막트랜지스터를 제작하는 것이 매우 용이해진다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 100a, 100b, 100c, 100d : 하부 기판,
110, 110a, 110b, 110c, 110d : 게이트 전극,
120, 120a, 120b, 120c, 120d : 게이트 절연막,
130, 130a, 130b, 130c, 130d : 유기반도체층,
140, 140a, 140b, 140c, 140d : 소스 전극,
150, 150a, 150b, 150c, 150d : 드레인 전극,
160, 160a, 160b, 160c, 160d : 도핑된 유기반도체층,
200 : 혼합 챔버, 205 : 노즐,
210 : 제1 저장 챔버, 230 : 제2 저장 챔버,
215, 235 : 이동 통로,
300 : 개폐 밸브, 400 : 제어기.
110, 110a, 110b, 110c, 110d : 게이트 전극,
120, 120a, 120b, 120c, 120d : 게이트 절연막,
130, 130a, 130b, 130c, 130d : 유기반도체층,
140, 140a, 140b, 140c, 140d : 소스 전극,
150, 150a, 150b, 150c, 150d : 드레인 전극,
160, 160a, 160b, 160c, 160d : 도핑된 유기반도체층,
200 : 혼합 챔버, 205 : 노즐,
210 : 제1 저장 챔버, 230 : 제2 저장 챔버,
215, 235 : 이동 통로,
300 : 개폐 밸브, 400 : 제어기.
Claims (20)
- 유기박막트랜지스터의 제조방법에 있어서,
(A) 각각의 저장 챔버내에 존재하는 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 각각의 유입량을 조절하여 혼합 챔버로 유입시키는 단계 및
(B) 상기 혼합 챔버내의 증기상태의 유기반도체 물질, 도판트 물질 또는 이들의 혼합 물질을 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 도핑 농도를 조절하여 젯(jet)상태로 분사하는 단계를 포함하며,
상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 유기반도체층과 소스 전극 사이 및 유기반도체층과 드레인 전극 사이에 국소 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 (A) 단계 및 (B) 단계에서,
각각의 개폐 밸브의 단위시간당 개폐 주기, 개폐 반복 횟수 또는 개폐 시간비의 제어를 통해 캐리어 가스의 유속 및 이동을 제어함으로써, 상기 혼합 챔버로 유입되는 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 농도를 조절하고 상기 혼합 챔버 상의 노즐을 통해 분사되는 유기 물질의 도핑 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 (A) 단계 및 (B) 단계는,
상기 각각의 저장 챔버 및 혼합 챔버로 유입되는 각각의 캐리어가스의 유입량을 조절하여, 상기 혼합 챔버로 유입되는 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 농도를 조절하고 상기 혼합 챔버 상의 노즐을 통해 분사되는 유기 물질의 도핑 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 (A) 단계는,
상기 각각의 저장 챔버를 차등하게 가열하여 상기 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 온도를 차등적으로 조절함으로써, 상기 혼합 챔버로 유입되는 유기반도체 물질 및 도판트 물질의 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극과 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막이 형성된 상태에서,
상기 (A) 단계는, 상기 각각의 저장 챔버내에 존재하는 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 선택적으로 상기 혼합 챔버로 유입시키고,
상기 (B) 단계는, 상기 게이트 절연막의 상부를 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 상기 유기반도체 물질 및 상기 혼합 물질을 선택적으로 분사하며,
상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 선택적으로 유기반도체층 및 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되고,
상기 도핑된 유기반도체층인 주입층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막 및 유기반도체층이 형성된 상태에서,
상기 (B) 단계는, 상기 유기반도체층의 상부를 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 상기 혼합물질을 분사하며,
상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되고,
상기 도핑된 유기반도체층인 주입층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막 및 동일 층상에 소스 전극과 드레인 전극이 형성된 상태에서,
상기 (A) 단계는, 상기 각각의 저장 챔버내에 존재하는 증기상태의 유기반도체 물질 및 도판트 물질을 선택적으로 상기 혼합 챔버로 유입시키고,
상기 (B) 단계는, 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며, 상기 드레인 전극과 소스 전극의 상부에서는 상기 혼합 물질을 분사하고, 상기 게이트 절연막의 상부에서는 상기 유기반도체 물질을 분사하며,
상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 선택적으로 유기반도체층 및 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
하부 기판 상에 순차적으로 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하여 게이트 절연막 및 동일 층상에 소스 전극과 드레인 전극이 형성된 상태에서,
상기 (B) 단계는, 상기 혼합 챔버의 노즐이 이동하며 상기 드레인 전극과 소스 전극의 상부에서 상기 혼합 물질을 분사하며,
상기 (A) 및 (B) 단계에 의해 도핑된 유기반도체층인 주입층이 형성되고,
상기 주입층 및 게이트 절연막의 상부에 유기반도체층을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 챔버의 노즐 크기는, 제작되는 유기박막트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극 사이의 채널 크기에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항 에 있어서,
상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 상기 소스 전극에 접하여 형성된 부분과 상기 드레인 전극에 접하여 형성된 부분의 두께가 서로 다르도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 그 상부와 하부의 도핑 농도가 서로 다르도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 상기 소스 전극에 접하여 형성된 부분과 상기 드레인 전극에 접하여 형성된 부분의 도핑 농도가 서로 다르도록 형성시키는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 각각의 저장 챔버을 가열하여 유기반도체 물질 및 도판트 물질를 승화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기반도체 물질은 펜타신(pentacene), 상기 도판트 물질은 F4-TCNQ(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane)를 이용하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 도핑된 유기반도체층인 주입층을, 상기 펜타신과 F4-TCNQ를 100:1 내지 100:10의 비율로 동시증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법. - 유기반도체 물질과 도판트 물질이 각각 저장되며, 상기 유기반도체 물질과 도판트 물질을 승화시키기 위한 가열기가 구비된 제1 저장 챔버와 제2 저장 챔버;
상기 증기상태의 유기반도체 물질과 도판트 물질이 선택적으로 유입되어 저장되며, 그 끝단에 형성된 노즐을 통해 저장된 유기 물질을 젯(jet)상태로 분사하는 혼합 챔버;
상기 제1 저장 챔버 및 제2 저장 챔버에 저장된 각각의 유기 물질을 상기 혼합 챔버로 이동시키기 위한 이동 통로;
상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버 내부로 캐리어 가스를 유입시켜 각각의 챔버에 저장된 유기 물질을 이동시키거나 외부로 분사시키기 위한 캐리어 가스 공급기;
상기 캐리어 가스 공급기로부터 상기 혼합 챔버의 노즐까지의 캐리어 가스 이동 경로 상에 복수개가 위치되어, 상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버 상의 각각의 캐리어 가스의 유동을 개별적으로 제어하는 복수개의 개폐 밸브; 및
상기 복수개의 개폐 밸브를 개별적으로 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 복수개의 개폐 밸브 각각의 개폐를 제어하기 위한 펄스 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 혼합 챔버는 저장된 유기 물질을 가열하기 위한 가열기가 구비된 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치. - 제 18 항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버에 구비된 가열기를 제어하여 상기 제1 저장 챔버, 제2 저장 챔버 및 혼합 챔버 내부의 온도를 조절하는 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터를 제조하기 위한 유기 증기상 젯 프린팅 장치. - 하부 기판 상에 순차 또는 역순으로 형성된 게이트 전극, 게이트 절연막 및 동일 층상의 소스 전극과 드레인 전극;
상기 게이트 절연막에 적어도 일부분이 접하되 상기 소스 전극과 드레인 전극의 채널을 포함하여 형성된 유기반도체층; 및
상기 유기반도체층과 상기 소스 전극 및 상기 유기반도체층과 상기 드레인 전극 사이에 도핑된 유기반도체층인 주입층을 포함하며,
상기 도핑된 유기반도체층인 주입층이 상기 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 유기 증기상 젯 프린팅 장치를 이용하여 유기박막트랜지스터를 제조하는 방법으로 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터. 것을 특징으로 하는 유기박막트랜지스터.
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