KR20130053097A - Printed organic nand flash memory and methods therefor - Google Patents
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
Abstract
Description
본 발명은 일렉트릿과 유기박막트랜지스터를 기반으로 하여 비휘발성 인쇄 NAND 플래시 유기메모리 개발 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a nonvolatile printed NAND flash organic memory development technology based on an electret and an organic thin film transistor.
아이폰, 아이패드 등의 차세대 이동통신기기의 기술의 발달과 이에 대한 수요가 폭증됨에 따라 저가의 고용량 플래시메모리에 대한 수요 또한 급증하고 있다. 현재 상용화된 플래시메모리의 경우, 실리콘 등의 무기물 반도체 소재를 기반으로 한다. 이러한 무기물 반도체 기반 전자소자는 딱딱하며, 공정온도가 높고, 더욱이 막대한 자금과 설비 투자가 필요하다. 따라서 단위면적당 제품 단가가 상대적으로 비싸고, 높은 공정온도를 요구해 플라스틱과 같은 유연기판에 적용되지 못한다. As the technology of the next generation mobile communication devices such as the iPhone and the iPad is developed and the demand for them is soaring, the demand for low-cost, high-capacity flash memory is also rapidly increasing. Currently commercially available flash memory is based on inorganic semiconductor materials such as silicon. Such inorganic semiconductor-based electronic devices are hard, have high process temperatures, and require huge capital and equipment investment. Therefore, the unit cost per unit area is relatively expensive, and high process temperature is required, so it cannot be applied to flexible substrates such as plastics.
이에 반해 유기물 반도체 및 인쇄전자 기술을 이용한 차세대 메모리는 효율적인 소재 및 에너지 사용을 인한 친환경성, 낮은 공정 온도, 유연기판 소재 응용 가능성 및 Roll-to-Roll 연속공정을 통한 높은 생산성 등의 장점이 있다. 따라서 이러한 유기메모리를 개발을 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 유기메모리 구조는 도 1에 나타난 바와 같이, 전기적 쌍안정성(electrical bistability)을 갖는 유기소재를 활용한 캐패시터(Capacitor) 구조의 메모리, 강유전성(ferroelectric) 혹은 일렉트릿 물질을 게이트 절연층으로 활용하거나 금속 나노입자 등을 플로팅 게이트로 적용한 유기트랜지스터 기반 메모리, 또는 캐패시터 구조의 메모리에 트랜지스터나 정류기를 결합한 하이브리드 메모리 등으로 나뉜다. 캐패시터 구조의 쌍안정성 메모리는 유기소재 위/아래 전극 간의 통전이나 유기소재내 전하전이에 의한 전도도 변화 등의 원리에 의해 메모리 특성이 나타나며, 개별적인 메모리 셀 자체의 특성이 매우 우수하며, 낮은 동작 전압, 오랜 저장 시간, 짧은 스위칭 시간을 갖는다. 하지만 메모리 셀 간의 균일도가 불량하고, 메모리 셀 간의 Cross-Talk 방지를 위한 추가 장치가 필요하다. 반면 트랜지스터 기반 메모리는 트랜지스터 구조내 게이트 절연체 층에 저장된 전하(쌍극자 혹은 트랩된 전자/정공)에 의해 반도체 채널의 전도도가 바뀌는 현상을 이용하며, 메모리 셀 간의 균일도가 우수하며 기존 집적회로 등과의 적합성이 뛰어나 회로 설계나 공정 상 유리하다. 하지만, 각각의 메모리 셀의 특성이 만족스럽지 못하며 비교적 높은 전압, 느린 동작속도, 짧은 저장시간 등의 문제가 상존한다. In contrast, next-generation memories using organic semiconductors and printed electronics have advantages such as eco-friendliness due to efficient materials and energy use, low process temperatures, application possibilities for flexible substrate materials, and high productivity through continuous roll-to-roll processing. Therefore, research for the development of such organic memory is being actively conducted. As shown in FIG. 1, the memory, ferroelectric, or electret material of a capacitor structure using an organic material having electrical bistability may be used as a gate insulating layer, or as a metal nanostructure, as shown in FIG. 1. Organic transistor-based memory in which particles are applied as floating gates, or hybrid memory in which transistors or rectifiers are coupled to memory of a capacitor structure. The bistable memory of the capacitor structure is characterized by the characteristics such as the conduction between the top and bottom electrodes of the organic material and the change of conductivity due to the charge transfer in the organic material, and the characteristics of the individual memory cells themselves are very excellent. Long storage time, short switching time However, the uniformity between memory cells is poor, and an additional device for cross-talk prevention between memory cells is needed. Transistor-based memory, on the other hand, utilizes a phenomenon in which the conductivity of a semiconductor channel is changed by charges (dipoles or trapped electrons / holes) stored in the gate insulator layer in the transistor structure. Excellent for circuit design and process. However, the characteristics of each memory cell are not satisfactory, and problems such as relatively high voltage, slow operation speed, and short storage time exist.
상기한 유기반도체의 문제점을 해결하기 위하여 일렉트릿(Electret)기술과 전자인쇄기술을 응용하여 접목시키는 시도가 다양하게 이루어지고 있다.In order to solve the above problems of the organic semiconductor, various attempts have been made to apply the electret technique and the electronic printing technique.
일렉트릿(Electret)은 사전적 의미로 반영구적 분극을 가진 유전체를 일컫는다. 절연체 내에 영구적이거나 혹은 유도된 쌍극자 배열, 혹은 외부로부터 주입된 전하에 의해 분극이 형성된다. 일렉트릿내에 전하가 저장되는 원리를 이용하여 플래시 메모리의 플로팅-게이트(Floating-Gate)와 유사한 기능을 가진 트랜지스터 기반 유기메모리 소자에 적용할 수 있다. 강유전체 메모리 또한 절연체 내 영구적 쌍극자 배열에 의해 나타나는 분극 효과이므로, 넓은 의미로 강유전체 메모리 역시 일렉트릿 메모리의 범주에 속한다고 할 수 있다. Electret refers to a genome with semi-permanent polarization in a lexical sense. Polarization is formed by a permanent or induced dipole arrangement in the insulator, or by charge injected from the outside. The principle of storing charge in an electret is applicable to transistor-based organic memory devices with functions similar to the floating-gate of flash memories. Ferroelectric memory is also a polarization effect exhibited by the permanent dipole arrangement in the insulator, so in a broad sense, ferroelectric memory also belongs to the category of electret memory.
인쇄(printing) 기술은 인류가 잉크를 통해 방대한 양의 정보를 종이 위에 표시하면서부터 약 천 년 동안 사용되어 왔다. 이러한 인쇄 기술은 최근에 개인용 컴퓨터 등의 IT 기술의 발달과 함께 매우 빠른 속도로 발전하여 현재 누구나 쉽게 전문적인 인쇄물을 회사나 가정에서 만드는 시대가 도래하게 되었다. 이제 인쇄기술은 단순히 문서를 출력하는 수준을 넘어서 여러 광/전기적 특성의 기능성 잉크를 통해 사용자의 욕구에 맞는 다양한 제품생산에 응용되고 있다. 그 중 대표적인 분야가 인쇄 기술을 이용하여 다양한 전자소자를 제작하는 인쇄전자(Printed Electronics) 기술이다. Printing technology has been in use for about a thousand years since mankind displayed vast amounts of information on paper through ink. This printing technology has recently developed very fast with the development of IT technologies such as personal computers, and now it is time for anyone to easily produce professional printed materials in a company or home. Printing technology is now being applied to the production of a variety of products that meet the needs of users through functional inks of various optical and electrical characteristics, beyond just printing documents. The representative field is printed electronics technology that manufactures various electronic devices using printing technology.
인쇄전자 기술은 전통적인 전자산업의 기반이 된 실리콘 반도체를 대체해 값비싼 대규모의 진공 설비 없이 획기적인 roll-to-roll 연속공정을 통해 비용을 절감하고 생산성을 크게 증대시킬 수 있다. 또한 공정을 유지하는 데 사용되는 전기 등 각종 에너지의 소비를 줄여서 환경 친화적인 공정이 가능하며, 원하는 부분에만 선택적으로 전자소자 제작에 필요한 잉크만 소비됨으로써 불필요한 화학적인 폐기물의 배출을 최소화 할 수 있다. 이러한 많은 장점을 지니고 있는 인쇄전자 기술은 현재 다양한 요소부품 제작 공정에 적용하는 단계에 있으며, 향후 모든 광/전자소자나 제품을 제작하는 공정에 폭넓게 적용될 것으로 예상된다. 아울러 인쇄공정 기술은 많은 잉크소재들이 저온에서 공정이 가능하여 유연한 플라스틱기판 위에 전자소자를 구현하는 플라스틱 전자공학 기술과 매우 높은 공정 적합성을 지니고 있어서 향후 플렉서블 전자소자 공정 기술로 사용될 수 있는 높은 가능성을 지니고 있다. 인쇄전자소자 및 회로 기술의 주요 시장은 디스플레이, 태양전지, logic과 메모리 분야이다. 여러 시장 조사 기관들은 이들 분야에서 밝은 미래를 내다보는 자료를 발표하고 있으며, 향후 10년 내에 960억 달러의 시장이 형성될 것으로 예측하고 있다. Printed electronics technology replaces silicon semiconductors, which are the basis of the traditional electronics industry, and can dramatically reduce costs and significantly increase productivity through breakthrough roll-to-roll continuous processes without the need for expensive large-scale vacuum equipment. In addition, it is possible to eco-friendly process by reducing the consumption of various energy, such as electricity used to maintain the process, it is possible to minimize the discharge of unnecessary chemical waste by consuming only the ink necessary for the manufacture of electronic devices selectively to the desired part. Printed electronic technology, which has many of these advantages, is currently being applied to various component parts manufacturing processes, and is expected to be widely applied to all optical / electronic devices or products manufacturing processes in the future. In addition, the printing process technology has a high process compatibility with the plastic electronics technology that enables many ink materials to be processed at a low temperature to realize electronic devices on a flexible plastic substrate, and has a high possibility of being used as a flexible electronic device processing technology in the future. have. The main markets for printed electronics and circuit technology are the display, solar cells, logic and memory sectors. Several market research firms publish data that look forward to a bright future in these areas, and predict that a $ 96 billion market will be formed in the next decade.
고분자 전하 저장층을 이용한 유기 전계효과 트랜지스터 기반 비휘발성 유기물 트랜지스터 메모리 및 그 제조방법에 관한 기술로는 등록특허공보 10-0680001를 참조할 수 있다. 상기 문헌은 고농도 도핑된 n형 실리콘 반도체 위에 열 산화 방식에 의해 300nm 두께로 실리콘산화물(SiO2) 게이트 절연층을 형성하는 단계와; 상기 실리콘산화물 게이트 절연층 위에 절연체 성질을 띠면서도 전하를 저장할 수 있는 능력을 가진 고분자 전하 저장층(polymeric electret)을 30nm 정도의 두께로 코팅하는 단계와; 코팅된 고분자 전하 저장 절연층의 표면 위에 유기반도체 물질을 증착하는 단계와; 증착된 유기반도체박막 위에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계를 거쳐 제작된 유기전계효과 트랜지스터 메모리이다. For a technique related to an organic field effect transistor based nonvolatile organic transistor memory using a polymer charge storage layer and a method of manufacturing the same, reference may be made to Patent Publication No. 10-0680001. The document includes forming a silicon oxide (SiO 2 ) gate insulating layer having a thickness of 300 nm on a heavily doped n-type silicon semiconductor by thermal oxidation; Coating a polymeric electret on the silicon oxide gate insulating layer having an insulator property and having an ability to store charge to a thickness of about 30 nm; Depositing an organic semiconductor material on the surface of the coated polymer charge storage insulating layer; An organic field effect transistor memory is fabricated by forming a source / drain electrode on a deposited organic semiconductor thin film.
본 발명은 고농도 도핑된 n형 실리콘 반도체 위에 열 산화 방식에 의해 300nm 두께로 실리콘산화물(SiO2) 게이트 절연층을 형성하는 단계와 상기 실리콘산화물 게이트 절연층 위에 절연체 성질을 띠면서도 전하를 저장할 수 있는 능력을 가진 고분자 전하 저장층(polymeric electret)을 30nm 정도의 두께로 코팅하는 단계와 코팅된 고분자 전하 저장 절연층의 표면 위에 유기반도체 물질을 증착하는 단계와 증착된 유기 반도체 박막 위에 유기 전계효과 트랜지스터의 소스(Source)와 드레인(Drain) 전극을 증착하는 단계를 포함하는 것을 구성상의 특징으로 한다.The present invention provides a method of forming a silicon oxide (SiO 2 ) gate insulating layer having a thickness of 300 nm on a thermally doped n-type silicon semiconductor by a thermal oxidation method, and having an insulator property on the silicon oxide gate insulating layer. Coating a polymeric electret with a thickness of about 30 nm, depositing an organic semiconductor material on the surface of the coated polymeric charge storage insulating layer, and depositing an organic field effect transistor on the deposited organic semiconductor thin film. And a step of depositing source and drain electrodes.
상기 구성으로 인해 기존의 유기 전계효과 트랜지스터(Organic Field-Effect Transistor)의 구조 내에 전하를 저장할 수 있는 절연체 물질을 간단한 용액 공정을 통한 스핀코팅 방법을 이용해 삽입함으로서, 전형적인 OFET의 특성 뿐만아니라, 비휘발성 트랜지스터 메모리로서의 특성도 함께 나타나는 메모리 소자를 제공할 수 있고, 그 구조와 기능에서 실리콘 기반 무기물 반도체의 MOSFET와 비슷하지만, 상온에서 공정이 이루어져 유연한 기판에 제작이 가능할 뿐만 아니라, 제작 공정이 쉽고 단순하여 대 면적 및 대량 생산이 가능하고, 제품의 가격적인 측면에서 매우 저렴한 장점이 있다.Due to the above structure, an insulator material capable of storing charge in the structure of the existing organic field-effect transistor is inserted by using a spin coating method through a simple solution process, thereby not only the characteristics of the typical OFET, but also the non-volatile characteristics. It is possible to provide a memory device that also exhibits characteristics as a transistor memory, and its structure and function are similar to those of a silicon-based inorganic semiconductor, but the process is performed at room temperature, which enables fabrication on a flexible substrate, and the fabrication process is easy and simple. Large area and mass production are possible, and the price of the product is very low.
그러나 상기 기술은 기상 증착 방법을 통해 유기반도체 층을 형성하여야 하며 고분자 반도체와 같은 인쇄 가능한 유기반도체에는 적용되지 못한다. 또한 고농도 도핑된 n형 실리콘 기판과 열 산화 방식에 의해 300 nm 두께로 형성된 SiO2 절연체를 사용해야 하기 때문에 유연한 기판 위에 대 면적 대량 생산이 가능한 R2R 인쇄공정에 적합하지 않다. 또한 상대적으로 매우 높은 100V 이상의 구동전압이 필요하며 단위면적당 메모리 저장용량이 낮은 단점이 있다.However, the above technique must form an organic semiconductor layer through a vapor deposition method and is not applicable to printable organic semiconductors such as polymer semiconductors. In addition, the use of highly doped n-type silicon substrates and SiO 2 insulators formed 300 nm thick by thermal oxidation is not suitable for large-area mass production R2R printing processes on flexible substrates. In addition, a relatively high driving voltage of 100V or more is required, and memory storage capacity per unit area is low.
본 발명은 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 NAND 타입의 유기 플래시 메모리를 제안한다.The present invention proposes a NAND type organic flash memory to overcome the above disadvantages.
플래시 메모리는 크게 NAND와 NOR 타입으로 분류될 수 있다. Flash memories can be broadly classified into NAND and NOR types.
도 2는 NAND 및 NOR type 플래시 메모리 구조와 회로도를 나타낸다. 비트선(Bit Line)과 접지선(Ground Line) 사이에 셀(cell)이 병렬로 배치된 코드 저장형 NOR 플래시메모리와 달리 NAND 플래시 메모리는 셀이 직렬로 배치된 데이터 저장형 플래시 메모리이다. 2 illustrates a NAND and NOR type flash memory structure and circuit diagram. Unlike a code storage NOR flash memory in which cells are disposed in parallel between a bit line and a ground line, a NAND flash memory is a data storage flash memory in which cells are disposed in series.
도 3은 NOR 및 NAND type 플래시 메모리의 성능을 비교하여 도시한 도면이다. NAND 플래시 메모리는 NOR 플래시 메모리에 비하여 대용량화가 쉽지만 속도는 느린 편이다. 따라서 NOR 플래시 메모리는 주로 핸드폰의 메모리 등으로 사용되고, NAND 플래시 메모리는 MP3 플레이어, 인터넷 폰, 디지털카메라, 디지털캠코더, 휴대용 저장장치 등 주로 휴대용 정보통신기기의 메모리로 사용된다. 3 is a diagram illustrating performances of NOR and NAND type flash memories. NAND flash memory is easier to mass-capture than NOR flash memory, but slower. Therefore, NOR flash memory is mainly used as a memory of a mobile phone, and NAND flash memory is mainly used as a memory of a portable information communication device such as an MP3 player, an Internet phone, a digital camera, a digital camcorder, a portable storage device, and the like.
유기박막트랜지스터(OTFT)와 같은 인쇄기술 기반 전자소자는 단순, 저가, 대면적, 고효율, 저온 공정 등의 공정상의 많은 장점들을 갖는다. 하지만, 소자 성능은 기존 실리콘 기반 기술에 비해 크게 뒤쳐지는 형편이다. 따라서 인쇄전자 기술을 활용해 유기 플래시메모리를 개발하기 위해서는 NAND 타입의 플래시 메모리가 더 적합하며, 동작속도는 한계를 갖지만 단순 회로 구성을 통해 저용량, 저가의 플렉서블 메모리를 구현할 수 있다. 이는 Printed RFID 태그, 스마트 카드, 전자종이 등의 다양한 인쇄전자 응용 분야에 폭넓게 활용 가능하다.Printing technology-based electronic devices such as organic thin film transistors (OTFTs) have many advantages in the process, such as simple, low cost, large area, high efficiency, low temperature process. However, device performance lags far behind conventional silicon-based technologies. Therefore, to develop organic flash memory using printed electronic technology, NAND type flash memory is more suitable, and its operation speed is limited, but low-capacity and low-cost flexible memory can be realized through simple circuit configuration. It can be widely used in various printed electronic applications such as printed RFID tags, smart cards, and electronic paper.
저가의 NAND 플래시 메모리를 인쇄기술을 통해 구현하기 위해서는 하부 전극 형성, 반도체 활성층, 플로팅 게이트, 절연층 및 상부 게이트 전극 형성에 이르기까지 Roll-to-Roll 연속 공정을 통해 이루어져야 하며, 각각에 필요한 기능성 잉크와 그에 맞는 인쇄기술이 필요하다. 특히 전하 저장층인 플로팅 게이트를 적절히 형성시키는 작업이 중요한데, 인쇄 공정을 통해 플로팅 게이트 층을 형성시키기 매우 까다롭다. In order to realize low-cost NAND flash memory through printing technology, roll-to-roll processing is needed to form lower electrodes, semiconductor active layers, floating gates, insulating layers, and upper gate electrodes. And printing technology is required. In particular, it is important to properly form a floating gate, which is a charge storage layer, which is very difficult to form a floating gate layer through a printing process.
일렉트릿은 이러한 플로팅 게이트 형성 단계의 공정상의 문제점을 극복하고, 공정 단계를 줄일 수 있으며, 아울러 플로팅 게이트와 유사한 역할과 구동 메커니즘을 갖는 유기 플래시 메모리를 구현할 수 있도록 한다. 일렉트릿은 Poly(2-vinyl naphthalene) (PVN)과 같이 단일 고분자 성분으로 이루어져 있으며, 적절한 Orthogonal 용매를 사용하여 잉크화 한 후, 반도체 층에 손상을 가하지 않도록 잉크젯 프린팅과 같은 비접촉식 인쇄 공정을 통해 손쉽게 형성할 수 있다. 기존의 일렉트릿 기반 메모리는 주로 일렉트릿 층을 스핀코팅을 통해 먼저 형성한 후, 열 증착 방법을 통해 펜타센과 같은 단분자 유기반도체 층을 형성 함으로써 구현 되었다. 하지만 이는 진공 공정을 사용해야 하는 단점으로 인해 실제 인쇄전자 소자에 적용하기에는 무리가 따른다. 따라서 용액 공정이 용이한 고분자 반도체 및 직교(Orthogonal)용매에 용해된 일렉트릿 잉크를 활용하여 연속공정을 통해 쉽게 형성할 수 있다.The electret overcomes the process problems of the floating gate forming step, reduces the process step, and enables the implementation of an organic flash memory having a role and driving mechanism similar to that of the floating gate. Electrets consist of a single polymer, such as Poly (2-vinyl naphthalene) (PVN), and are easily inkized using an appropriate orthogonal solvent and then easily contacted through a non-contact printing process such as inkjet printing to avoid damaging the semiconductor layer. Can be formed. The conventional electret-based memory is mainly implemented by first forming an electret layer by spin coating, and then forming a monomolecular organic semiconductor layer such as pentacene by thermal deposition. However, this is difficult to apply to the actual printed electronic device due to the disadvantage of using a vacuum process. Therefore, the solution may be easily formed through a continuous process using an electret ink dissolved in a polymer semiconductor and an orthogonal solvent, which is easy to process.
본 발명은 인쇄기술과 일렉트릿을 활용하여 대면적, 저가의 유연전자 소자 및 기기에 적용 가능한 NAND 플래시 유기메모리를 개발하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for developing a NAND flash organic memory that can be applied to a large area and low cost flexible electronic devices and devices using printing technology and electrets.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은In order to solve the above problems,
기판과;A substrate;
상기 기판위에 형성된 소스/드레인 전극과;A source / drain electrode formed on the substrate;
상기 소스/드레인 전극위에 형성된 인쇄반도체와;A printed semiconductor formed on the source / drain electrodes;
상기 인쇄반도체위에 도포된 일렉트릿층과;An electret layer coated on said printed semiconductor;
상기 일렉트릿층 위에 도포된 게이트 절연층과;A gate insulating layer coated on the electret layer;
상기 게이트 절연층위에 형성된 게이트 전극;A gate electrode formed on the gate insulating layer;
으로 구성되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 과제 해결을 위한 수단으로 제공한다.The present invention provides a NAND flash organic memory as a means for solving the problem.
상기 소스/드레인 전극은 금속, 탄소화합물, 전도성 고분자로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.The source / drain electrodes may be selected from metals, carbon compounds, and conductive polymers.
상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 사마리움(Sm), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 아연(Zn), 인듐(In), 지르코늄(Zr)으로부터 선택되며,The metal is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), aluminum (Al), calcium (Ca), samarium (Sm), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), zinc (Zn), indium (In), zirconium (Zr),
상기 탄소화합물은 탄소나누튜브(CNT) 및 그래핀으로부터 선택되며,The carbon compound is selected from carbon nanotubes (CNT) and graphene,
상기 전도성고분자는 PEDOT:PSS 및 Polyaniline (PANI)으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.The conductive polymer is selected from PEDOT: PSS and Polyaniline (PANI).
상기 인쇄반도체는 고분자 및 단분자 유기반도체, 금속산화물 반도체, 탄소화합물 반도체로부터 선택되는 것을 특징으로 하고,The printed semiconductor is characterized in that selected from polymer and monomolecular organic semiconductor, metal oxide semiconductor, carbon compound semiconductor,
상기 유기반도체는 Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P(NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P형 및 N형, 고분자 및 단분자 유기반도체로부터 선택되고The organic semiconductor is Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P (NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P type and N type, Selected from polymer and monomolecular organic semiconductor
상기 산화물반도체는 아연산화물(ZnOx), 인듐산화물(InOx), 인듐갈륨아연산화물(IGZO), 인듐주석산화물(ITO) 산화물반도체로부터 선택되며The oxide semiconductor is selected from zinc oxide (ZnO x ), indium oxide (InO x ), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium tin oxide (ITO) oxide semiconductor.
상기 탄소화합물 반도체는 반도체성 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene) 나노리본으로부터 선택된다.The carbon compound semiconductor is selected from semiconducting carbon nanotubes (CNT) and graphene nanoribbons.
상기 일렉트릿층은 Poly(α-methylstyrene), Polystyrene (PS), TeflonTM AF, Poly(2-vinlynaphthalene) (PVN)인 것을 특징으로 한다.The electret layer is characterized in that the poly (α-methylstyrene), Polystyrene (PS), Teflon TM AF, Poly (2-vinlynaphthalene) (PVN).
상기 일렉트릿 층은 단일층 또는 다층 구조로 선택되는 것을 특징으로 한다. The electret layer is characterized in that it is selected in a single layer or multilayer structure.
상기 일렉트릿층의 도포에 사용된 용매는 직교(Orthogonal) 용매인 것을 특징으로 한다.The solvent used for the application of the electret layer is characterized in that the orthogonal solvent.
상기 Orthogonal 용매는 n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone 으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다. The orthogonal solvent is characterized in that selected from n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone.
상기 게이트 절연층은 P(VDF-TrFE), Poly(methyl methacrylate) (PMMA), Poly(4-vinylphenol) (PVP), Poly(4-vinylpyrrole) (PVPyr)로 선택되는 것을 특징으로 한 다.The gate insulating layer is selected from P (VDF-TrFE), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), Poly (4-vinylphenol) (PVP), and Poly (4-vinylpyrrole) (PVPyr).
상기 게이트 절연층은 P(VDF-TrFE), PMMA, PVP, 및 PVPyr의 Orthogonal 용매로 Acetonitrile, NMP, Butanol, 2-propanol로 선택되는 것을 특징으로 한다.
The gate insulating layer is selected from Acetonitrile, NMP, Butanol, and 2-propanol as an orthogonal solvent of P (VDF-TrFE), PMMA, PVP, and PVPyr.
한편 본 발명은 상기한 과제를 보다 효과적으로 해결하기 위하여 On the other hand, the present invention to solve the above problems more effectively
기판을 준비하는 단계와;Preparing a substrate;
상기 기판위에 소스/드레인 전극을 형성시키는 단계와;Forming a source / drain electrode on the substrate;
상기 소스/드레인 전극위에 인쇄반도체층을 형성시키는 단계와;Forming a printed semiconductor layer on the source / drain electrodes;
상기 인쇄반도체위에 일렉트릿층을 도포하는 단계와;Applying an electret layer on the printed semiconductor;
상기 일렉트릿층 위에 게이트 절연층을 도포하는 단계와;Applying a gate insulating layer over said electret layer;
상기 게이트 절연층위에 게이트 전극을 형성시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법을 제공한다.It provides a method for manufacturing a NAND flash organic memory comprising the step of forming a gate electrode on the gate insulating layer.
본 발명의 구성에 따르면, 인쇄기술과 일렉트릿을 활용해 NAND 플래시 유기메모리를 롤투롤(Roll-to-Roll) 연속 공정을 통해 손쉽고 값싸게 제조할 수 있다. 보다 구체적으로 다음과 같은 효과가 기대된다.According to the configuration of the present invention, NAND flash organic memory can be easily and cheaply manufactured through a roll-to-roll continuous process using printing technology and electret. More specifically, the following effects are expected.
첫째, Orthogonal 유기용매의 적절한 선택에 따라 Bi-layer 구조의 고분자 절연체를 적층할 수 있다.First, a bi-layer structured polymer insulator can be laminated according to the appropriate selection of an orthogonal organic solvent.
둘째, 저유전율/고유전율 절연체 조합을 통해 전하 이동 특성이 우수하며 저전압에서 구동하는 고성능 유기박막트랜지스터(Organic Thin-Film Transitor:OTFT ) 소자를 제작할 수 있다. Second, a combination of low dielectric constant / high dielectric insulators can be used to fabricate high performance organic thin-film transistors (OTFTs) that have excellent charge transfer characteristics and operate at low voltages.
셋째, 탑게이트/바텀업 컨택트(Top-Gate/Bottom-Contact) 구조의 OTFT 내 Bi-layer 절연체의 첫 번째 층으로 사용되는 일렉트릿의 종류 변경에 따라 일반적인 트랜지스터나 비휘발성 메모리로서 기능을 적절히 변화시킬 수 있다.Third, according to the type of electret used as the first layer of Bi-layer insulator in OTFT of Top-Gate / Bottom-Contact structure, the function is appropriately changed as a general transistor or nonvolatile memory. You can.
넷째 단순한 일렉트릿 잉크의 성분 변화를 통해 일반적인 트랜지스터와 메모리 셀을 구분하여 인쇄할 수 있어 NAND 플래시 메모리 제작에 적용 가능하다. Fourth, by simply changing the composition of the electret inks, it is possible to classify and print general transistors and memory cells, which can be applied to NAND flash memory fabrication.
상기한 효과를 종합하면, 본 발명의 일렉트릿 기반 NAND 플래시 유기메모리는 인쇄기술 및 플렉서블 전자 기술 발전과 더불어 Printed RFID 태그, 스마트 태그, 전자종이 및 센서 등과 같은 다양한 차세대 모바일 전자기기의 정보저장 매체로서 폭넓게 활용될 수 있다. 향후, 막대한 규모의 인쇄전자, 특히 인쇄 메모리 분야 시장을 선점할 수 있다.In summary, the electret-based NAND flash organic memory of the present invention is an information storage medium of various next generation mobile electronic devices such as printed RFID tags, smart tags, electronic papers, and sensors, along with the development of printing technology and flexible electronic technology. It can be widely used. In the future, it is possible to preoccupy a huge market for printed electronics, especially print memory.
도 1은 일반적인 유기메모리의 구조와 형태를 나타내는 도면이다.
도 2는 NAND 및 NOR type 플래시 메모리 구조와 회로도를 나타낸다.
도 3은 NOR 및 NAND type 플래시 메모리의 성능을 비교하여 도시한 도면이다.
도 4는 일렉트릿을 활용한 유기박막트랜지스터 메모리의 소자구조 및 표면을 나타낸 도면이다.
도 5는 일렉트릿을 활용한 유기트랜지스터 메모리 특성 및 구동 메커니즘을 비교한 도면이다.
도 6은 일렉트릿을 활용한 유기트랜지스터 메모리의 사이클링 내구성 시험(cycling endurance test) 결과를 나타내는 도면이다.
도 7은 일렉트릿을 활용한 유기트랜지스터 메모리가 20V 이하의 저전압에서도 구동될 수 있음을 나타내는 도면이다.
도 8은 일렉트릿을 활용한 유기트랜지스터 메모리의 다층 사이클링 내구성 시험(multi-layer cycling endurance test) 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 일렉트릿을 활용한 유기트랜지스터 메모리의 정보 저장시간을 나타내는 도면이다.
도 10은 NAND 플래시 유기메모리 단면도를 나타낸다.
도 11은 NAND 플래시 메모리 어레이(Array) 구조를 나타낸다.
도 12는 기판위에 전극을 형성하는 리버스 오프셋 프린팅(Reverse offset printing )방법의 공정 모식도이다.
도 13은 일렉트릿을 활용한 NAND 플래시 유기메모리 제조 단계를 나타내는 모식도이다.1 is a view showing the structure and shape of a general organic memory.
2 illustrates a NAND and NOR type flash memory structure and circuit diagram.
3 is a diagram illustrating performances of NOR and NAND type flash memories.
4 is a diagram illustrating a device structure and a surface of an organic thin film transistor memory using an electret.
5 is a view comparing organic transistor memory characteristics and driving mechanism using an electret.
FIG. 6 is a diagram illustrating a cycling endurance test result of an organic transistor memory using an electret.
7 is a diagram illustrating that an organic transistor memory using an electret can be driven even at a low voltage of 20V or less.
FIG. 8 is a diagram illustrating a result of a multi-layer cycling endurance test of an organic transistor memory using an electret.
9 is a view showing information storage time of an organic transistor memory using an electret.
10 is a cross-sectional view of a NAND flash organic memory.
11 shows a NAND flash memory array structure.
12 is a process schematic diagram of a reverse offset printing method of forming an electrode on a substrate.
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a manufacturing step of a NAND flash organic memory using an electret. FIG.
이하 첨부된 도면과 실시예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용된 용어 등은 본 발명을 보다 구체적이고 명확하게 설명하고자 예시한 것에 불과할 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되어 해석되어서는 아니된다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and embodiments. The terms used in the present specification and the like are merely illustrated to explain the present invention more specifically and clearly, and the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.
본 발명의 NAND 플래시 유기메모리는 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판위에 소스/드레인 전극을 형성시키는 단계와; 상기 소스/드레인 전극위에 인쇄반도체층을 형성시키는 단계와; 상기 인쇄반도체위에 일렉트릿층을 도포하는 단계와; 상기 일렉트릿층 위에 게이트 절연층을 도포하는 단계와; 상기 게이트 절연층위에 게이트 전극을 형성시키는 단계를 거쳐 제조된다.
The NAND flash organic memory of the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Forming a source / drain electrode on the substrate; Forming a printed semiconductor layer on the source / drain electrodes; Applying an electret layer on the printed semiconductor; Applying a gate insulating layer over said electret layer; It is manufactured through the step of forming a gate electrode on the gate insulating layer.
(1) 기판을 형성하는 단계(1) forming a substrate
플라스틱이나 유리기판을 사용하여 기판을 준비한다.
Prepare the substrate using plastic or glass substrate.
(2) 기판위에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계(2) forming a source / drain electrode on the substrate
NAND 플래시 메모리 어레이(Array)를 구성하기 위한 소스/드레인 하부 전극을 형성한다. 상기 소스/드레인 전극은 금속, 탄소화합물, 전도성 고분자로부터 선택된다.Source / drain lower electrodes for forming a NAND flash memory array are formed. The source / drain electrodes are selected from metals, carbon compounds and conductive polymers.
상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 사마리움(Sm), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 아연(Zn), 인듐(In), 지르코늄(Zr)으로부터 선택된다.The metal is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), aluminum (Al), calcium (Ca), samarium (Sm), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), zinc (Zn), indium (In), zirconium (Zr).
상기 탄소화합물은 탄소나누튜브(CNT) 및 그래핀으로부터 선택된다.The carbon compound is selected from carbon nanotubes (CNT) and graphene.
상기 전도성고분자는 PEDOT:PSS 및 Polyaniline (PANI)으로부터 선택된다.The conductive polymer is selected from PEDOT: PSS and Polyaniline (PANI).
상기 금속, 탄소화합물 또는 전도성 고분자로부터 선택된 소스/드레인 전극을 기판상에 인쇄하기 위한 방법은 포토 리소그래피(Photolithography), 그라비아(Gravure), 잉크젯(Inkjet), 스크린(Screen), 플렉소그래피(Flexography), 리버스 오프셋(Reverse-Offset), Nano-Imprint, 스프레이(Spray) 프린팅 등의 방법을 사용한다.
A method for printing a source / drain electrode selected from the metal, the carbon compound or the conductive polymer on a substrate may include photolithography, gravure, inkjet, screen, and flexography. , Reverse-Offset, Nano-Imprint, and Spray printing.
(3) 소스/드레인 전극위에 인쇄반도체층을 형성하는 단계(3) forming a printed semiconductor layer on the source / drain electrodes
박막트랜지스터 및 플래시 메모리의 활성층으로 활용되는 인쇄반도체 층을 형성한다. It forms a printed semiconductor layer that is used as an active layer of thin film transistors and flash memory.
상기 인쇄반도체는 고분자 및 단분자 유기반도체, 금속산화물 반도체, 탄소화합물 반도체로부터 선택된다.The printed semiconductor is selected from polymer and monomolecular organic semiconductor, metal oxide semiconductor, and carbon compound semiconductor.
상기 고분자 및 단분자 유기반도체는 Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P(NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P형 및 N형, 고분자 및 단분자 유기반도체로부터 선택된다.The polymer and monomolecular organic semiconductors include Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P (NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P-type And N-type, high molecular weight, and monomolecular organic semiconductors.
상기 금속산화물 반도체는 아연산화물(ZnOx), 인듐산화물(InOx), 인듐갈륨아연산화물(IGZO), 인듐주석산화물(ITO) 산화물반도체로부터 선택된다.The metal oxide semiconductor is selected from zinc oxide (ZnO x ), indium oxide (InO x ), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium tin oxide (ITO) oxide semiconductor.
상기 탄소화합물 반도체는 반도체성 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene) 나노리본으로부터 선택된다.The carbon compound semiconductor is selected from semiconducting carbon nanotubes (CNT) and graphene nanoribbons.
상기한 소재로부터 선택된 인쇄반도체층은 스핀코팅, Spray, Inkjet, Flexography, Screen, Dip-Coating, Gravure 등의 방법을 통해 소스/드레인 전극위에 형성된다. 이는 기판 전체에 전면 코팅하거나 국부적인 영역에 한해 패턴을 형성할 수 있으며, 반도체 박막 형성 후 반도체 결정성 및 안정성 등의 소자 성능을 향상시키기 위해 열처리나 광학적 노출(exposure) 등을 시행한다.
The printed semiconductor layer selected from the above materials is formed on the source / drain electrodes through spin coating, spraying, inkjet, flexography, screen, dip coating, and gravure. This can be patterned only on the entire surface of the substrate or in a localized area. After the semiconductor thin film is formed, heat treatment or optical exposure is performed to improve device performance such as semiconductor crystallinity and stability.
(4) 인쇄반도체 층위에 첫째 게이트 절연층과 일렉트릿 층을 도포하는 단계(4) applying a first gate insulating layer and an electret layer on the printed semiconductor layer
접지(ground select) 트랜지스터 및 비트선 (bit-line selectr) 트랜지스터로 사용하기 위해 NAND 플래시 메모리 어레이의 양 끝 단의 트랜지스터 영역에 Bi-layer구조의 절연체 역할을 수행하는 절연체를 형성한다. Insulators serving as insulators of the Bi-layer structure are formed in the transistor regions at both ends of the NAND flash memory array for use as ground select transistors and bit-line selectr transistors.
상기 게이트 절연층은 P(VDF-TrFE), Poly(methyl methacrylate) (PMMA), Poly(4-vinylphenol) (PVP), Poly(4-vinylpyrrole) (PVPyr)로 선택되며, P(VDF-TrFE), PMMA, PVP, 및 PVPyr의 Orthogonal 용매로 Acetonitrile, NMP, Butanol, 2-propanol로 선택된다.The gate insulating layer is selected from P (VDF-TrFE), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), Poly (4-vinylphenol) (PVP), Poly (4-vinylpyrrole) (PVPyr), and P (VDF-TrFE) Acetonitrile, NMP, Butanol, 2-propanol are selected as the orthogonal solvents of PMMA, PVP, and PVPyr.
이때 사용되는 절연체 잉크는 Polystyrene (PS), Poly(methyl methacrylate) (PMMA) 등이 사용되며, 잉크젯 프린팅이나 금속 쉐도우 마스크를 이용한 Spray 프린팅, Gravure, Screen, Flexography 등의 방법이 사용된다. 1번째 게이트 절연층 형성과 함께 메모리 셀 역할을 담당할 일렉트릿 층을 형성한다. Polystyrene (PS), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), etc. are used as the insulator ink, and inkjet printing or spray printing using a metal shadow mask, Gravure, Screen, Flexography, and the like are used. Together with the formation of the first gate insulating layer, an electret layer to serve as a memory cell is formed.
상기 일렉트릿층은 Poly(α-methylstyrene), Polystyrene (PS), TeflonTM AF, Poly(2-vinlynaphthalene) (PVN)인 것을 특징으로 한다.The electret layer is characterized in that the poly (α-methylstyrene), Polystyrene (PS), Teflon TM AF, Poly (2-vinlynaphthalene) (PVN).
상기 일렉트릿 층은 단일층 또는 다층 구조로 선택된다.The electret layer is selected in a single layer or multilayer structure.
상기 일렉트릿층의 도포에 사용된 용매는 직교(Orthogonal) 용매인 것을 특징으로 한다.The solvent used for the application of the electret layer is characterized in that the orthogonal solvent.
상기 Orthogonal 용매는 n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone 으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.The orthogonal solvent is characterized in that selected from n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone.
이때 사용되는 일렉트릿 잉크는 Poly(2-vinyl naphthalene) (PVN), Poly(4-vinyl phyridine) (P4VPyr), Poly(a-methyl styrene) (PaMS) 등의 고분자 사용된다. 이때 역시 잉크젯 프린팅이나 금속 쉐도우 마스크를 이용한 Spray 프린팅, Gravure, Screen, Flexography 등의 방법을 사용할 수 있다.
At this time, the electret ink used is a polymer such as Poly (2-vinyl naphthalene) (PVN), Poly (4-vinyl phyridine) (P4VPyr), and Poly (a-methyl styrene) (PaMS). In this case, inkjet printing or spray printing using a metal shadow mask may be used, such as gravure, screen, or flexography.
(5) 일렉트릿 층위에 두번째 게이트 절연층을 도포하는 단계(5) applying a second gate insulating layer over the electret layer
저전압 트랜지스터 구동 및 빠른 메모리 스위칭 소자 구현을 위한 고유전율 게이트 절연체 층을 형성한다. 두번째 게이트 절연층에 사용되는 소재는 P(VDF-TrFE), Poly(methyl methacrylate) (PMMA), Poly(4-vinylphenol) (PVP), Poly(4-vinylpyrrole) (PVPyr)와 같은 고유전상수 고분자 절연체 및 졸-젤 방법으로 형성 가능한 ZrOx나 Al2O3와 같은 금속산화물 절연체 등이다. It forms a high-k gate insulator layer for driving low voltage transistors and implementing fast memory switching devices. The materials used for the second gate insulating layer are high dielectric constant polymer insulators such as P (VDF-TrFE), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), Poly (4-vinylphenol) (PVP), and Poly (4-vinylpyrrole) (PVPyr). And metal oxide insulators such as ZrO x or Al 2 O 3 which can be formed by the sol-gel method.
상기한 소재를 바탕으로 스핀코팅이나 Dipping, Spray, Flexography, Gravure, Screen 프린팅을 통해 일렉트릿 층 위에 두번째 게이트 절연층을 도포한다. 이때 주의해야 할 것은 2번째 절연층은 하부에 놓인 1번째 게이트 절연층 및 일렉트릿 층에 손상을 주지 않아야 하며, 이를 위해 1번째 층을 녹이지 않으나 P(VDF-TrFE)는 용해시키는 완벽한 Orthogonal 용매를 사용하여 제작한다. 이때 사용되는Orthogonal 용매로는 Acetonitrile이나 NMP 등이 사용된다. 전면 코팅이나 국부적인 패터닝 방법이 모두 사용가능하며, 절연 박막의 특성을 향상시키기 위해 열처리나 UV 등에 의한 광학적 가교 결합을 행할 수 있다.
Based on the above materials, a second gate insulating layer is coated on the electret layer through spin coating, dipping, spraying, flexography, gravure, and screen printing. It should be noted that the second insulating layer should not damage the first gate insulating layer and the electret layer underneath. For this purpose, the complete orthogonal solvent which does not melt the first layer but dissolves P (VDF-TrFE) Produce using At this time, orthogonal solvent used is Acetonitrile or NMP. Both front coating and local patterning methods can be used, and optical crosslinking by heat treatment or UV can be performed to improve the properties of the insulating thin film.
(6) 게이트 절연층 위로 게이트 전극을 형성시키는 단계(6) forming a gate electrode over the gate insulating layer
최종단계인 게이트 전극을 형성시키는 단계는 상기 형성된 게이트 절연층위로 NAND 플래시 메모리의 상부전극 및 메모리 어레이의 비트라인을 형성한다. 게이트 전극으로 사용되는 소재로는 알루미늄, 금, 은, 구리, 니켈 등의 금속 박막이 사용된다. 상기한 소재의 전극을 열증착, E-Beam, Sputter 등의 방법을 통해 게이트 절연층위로 형성하거나, PEDOT:PSS와 같은 전도성 고분자나 Ag 혹은 Cu, Au 등의 금속성 잉크를 사용하여 금속 쉐도우 마스크를 이용한 기상 증착 방법이나 Inkjet, Gravure, Reverse-Offset, Microcontact 프린팅 등의 방법을 통해 구현될 수도 있다.The final step of forming the gate electrode forms a top electrode of the NAND flash memory and a bit line of the memory array on the formed gate insulating layer. As a material used for the gate electrode, a metal thin film such as aluminum, gold, silver, copper, or nickel is used. The electrode of the material is formed on the gate insulating layer through thermal deposition, E-Beam, Sputter, or the like, or a metal shadow mask is formed by using a conductive polymer such as PEDOT: PSS or a metallic ink such as Ag, Cu, or Au. It can also be implemented by using vapor deposition method, inkjet, Gravure, Reverse-Offset, Microcontact printing.
플라스틱이나 유리기판 위에 금속 전극 (소스/드레인)을 형성하며, 그 위에 고분자반도체, 일렉트릿으로 사용된 Poly(2-vinlynaphthalene,PVN), 게이트 절연층으로 사용된 P(VDF-TrFE)층을 차례로 도포한다. 마지막으로 게이트 전극을 금속 쉐도우 마스크 등을 통해 형성시킨다. Metal electrode (source / drain) is formed on plastic or glass substrate, polymer semiconductor, Poly (2-vinlynaphthalene, PVN) used as electret and P (VDF-TrFE) layer used as gate insulation layer Apply. Finally, the gate electrode is formed through a metal shadow mask or the like.
용액공정을 통해 복층 박막을 형성하기 위해서는 적절한 Orthogonal 용매의 선택이 매우 중요하다. Orthogonal 용매는 하부층에 손상을 가하지 않으며 상부층을 용해시키는 용매로 정의된다. 본 발명은 고분자반도체, 고분자 일렉트릿, 고분자절연체 순서로 복층 박막을 형성하였으며, 고분자 일렉트릿과 절연체에 사용한 Orthogonal 용매는 각각 2-butanone과 acetonitrile 이다.In order to form a multilayer thin film through the solution process, the selection of an appropriate orthogonal solvent is very important. Orthogonal solvents are defined as solvents that do not damage the lower layer and dissolve the upper layer. In the present invention, a multilayer thin film was formed in the order of the polymer semiconductor, the polymer electret, and the polymer insulator, and the orthogonal solvents used in the polymer electret and the insulator were 2-butanone and acetonitrile, respectively.
일렉트릿 기반 유기트랜지스터 메모리는 사용되는 일렉트릿의 종류에 따라 극명한 특성 차이를 보인다. 도 5에 나타난 바와 같이, P(VDF-TrFE) 단독으로 사용된 소자는 메모리 특성이 전혀 나타나지 않으며, Polystyrene (PS)의 경우는 큰 메모리 Window를 유도하기 위한 인가된 게이트 전압이 높다. 즉, 50V 이하에서는 메모리 Window가 거의 발생하지 않으며, 90V 이상의 높은 전압 하에서 45V 정도의 메모리 Window를 보인다. 반면 Poly(2-vinlynaphthalene) (PVN)의 경우 상대적으로 PS보다 작은 인가 전압에 하에서도 큰 메모리 특성을 유도할 수 있다. 이는 유기반도체로부터 PS와 PVN으로 전자 및 전공 주입 및 저장에 필요한 에너지 장벽 크기 차이에 의해 나타나는 특성이다. PVN의 경우, 고분자 내 확장된 공액구조로 인해 PS에 비해 낮은 에너지 밴드 갭을 가지며, 이는 전하 주입 및 저장에 필요한 에너지 장벽의 크기가 PS보다 낮게 한다. 아울러, 일렉트릿 및 게이트 절연층의 두께 감소와 유전율 증가를 통해 현재 상용적으로 사용되는 실리콘 기반 플래시 메모리의 구동 전압인 15~20V 이하에서 쓰기/지우기 특성 구현이 가능한 낮은 전압 구동 유기 트랜지스터 메모리를 인쇄 방법을 통해 구현할 수 있다. Electret-based organic transistor memory exhibits distinct characteristics depending on the type of electret used. As shown in FIG. 5, the device used by P (VDF-TrFE) alone does not exhibit any memory characteristics. Polystyrene (PS) has a high applied gate voltage to induce a large memory window. That is, the memory window hardly occurs below 50V, and the memory window of about 45V is displayed under the high voltage of 90V or more. Poly (2-vinlynaphthalene) (PVN), on the other hand, can induce large memory characteristics even under applied voltages lower than PS. This is due to the difference in energy barrier size required for electron and electroporation and storage from organic semiconductors to PS and PVN. In the case of PVN, due to the expanded conjugated structure in the polymer, it has a lower energy band gap than PS, which makes the energy barrier required for charge injection and storage lower than PS. In addition, by reducing the thickness of the electret and gate insulating layers and increasing the dielectric constant, a low voltage driving organic transistor memory capable of implementing write / erase characteristics below 15 to 20 V, the driving voltage of currently used silicon-based flash memories, is printed. It can be implemented through the method.
일렉트릿 기반 유기트랜지스터 메모리는 우수한 비휘발성 메모리 특성을 보여준다. 도 6과 같이 1000번 이상의 순환내구력 (cycling endurance) 시험에서도 안정적인 쓰기/지우기/읽기 특성을 확인시켜 주었다. 또한 0.5 초 이내의 빠른 스위칭 속도를 보여주는데, 측정 장치상의 한계로 정확한 쓰기/지우기 속도는 확인할 수 없으나 수 ms 이하의 동작속도를 보일 것으로 예상된다. 도 7와 같이 얇은 두께의 일렉트릿 및 게이트 절연체 도입을 통해 20V 이하에서도 안정적인 유기메모리 특성을 구현할 수 있다. 도 8에 나타난 바와 같이, 인가된 게이트 전압의 크기를 변경시켜 줌으로써, 일렉트릿 기반 유기트랜지스터 메모리의 문턱전압을 (+) 혹은 (-) 방향으로 일정하게 이동시킬 수 있다. 이렇게 이동된 문턱전압 조절 효과에 의해 반도체 채널 내에 흐르는 전류의 양의 차이를 구분 지을 수 있으며, 이는 다층(Multi-level) 유기 메모리를 구현에 응용된다. 즉, 하나의 메모리 셀 내에 '1'과 '0'의 두 개의 정보가 아닌, '00''10''01' '11'의 4개 이상의 다양한 정보를 한꺼번에 저장시킬 수 있다. 이는 단위 면적당 메모리의 용량을 급격히 증가시킬 수 있는 방법으로 응용된다. Cycling endurance 시험평가에서도 1000번 이상의 쓰기/지우기/읽기 과정 동안 다층 메모리 특성이 안정적으로 구현됨을 확인할 수 있었다. [도 6d]에 나타난 바와 같이, 일렉트릿 내에 저장된 정보는 107 초 이상의 오랜 정보 저장시간을 보여준다. 이는 비휘발성 정보저장 매체로서의 응용 가능성을 의미한다.Electret-based organic transistor memory shows excellent nonvolatile memory characteristics. As shown in Figure 6, even more than 1000 cycling endurance (cycling endurance) test confirmed the stable write / erase / read characteristics. It also shows a fast switching speed of less than 0.5 seconds. Due to the limitations of the measuring device, the exact write / erase speed cannot be confirmed, but it is expected to show an operation speed of several ms or less. As shown in FIG. 7, stable organic memory characteristics can be realized at 20V or less by introducing a thin electret and gate insulator. As shown in FIG. 8, by changing the magnitude of the applied gate voltage, the threshold voltage of the electret-based organic transistor memory may be constantly shifted in the positive or negative direction. The shifted threshold voltage adjustment effect can distinguish the difference in the amount of current flowing in the semiconductor channel, which is applied to implement a multi-level organic memory. That is, not more than two pieces of information of '1' and '0' but four or more pieces of information of '00' 10 '01' and '11' can be stored in one memory cell at a time. This is applied in a way that can rapidly increase the capacity of the memory per unit area. In the Cycling endurance test evaluation, it was confirmed that the multi-layer memory characteristics were stably implemented during more than 1000 write / erase / read processes. As shown in FIG. 6D, the information stored in the electret shows a long information storage time of 10 7 seconds or more. This means the applicability as a nonvolatile information storage medium.
위와 같이, 사용되는 일렉트릿의 종류에 따라 비휘발성 메모리 혹은 단순 트랜지스터로의 특성을 다르게 유도시킬 수 있다. 예컨대, 50V의 동일한 인가 전압하에서, PS/P(VDF-TrFE) 기반 OTFT 소자는 단순 트랜지스터로서 동작하며, 반면 PVN/P(VDF-TrFE) 기반 OTFT 소자는 비휘발성 유기메모리로 동작하게 한다. 따라서 [도 7]에 나타난 바와 같이, NAND 플래시 유기메모리를 제작 할 경우, 비트선(bit-line select) 트랜지스터와 접지선(ground select) 트랜지스터는PS/P(VDF-TrFE) 기반 OTFT로 구현하며, 그 사이의 메모리 셀들은 PVN/P(VDF-TrFE) 기반 OTFT로 제작한다.
As described above, the characteristics of the nonvolatile memory or the simple transistor may be induced differently according to the type of electret used. For example, under the same applied voltage of 50V, the PS / P (VDF-TrFE) based OTFT device operates as a simple transistor, while the PVN / P (VDF-TrFE) based OTFT device allows it to operate as a nonvolatile organic memory. Therefore, as shown in FIG. 7, when fabricating a NAND flash organic memory, a bit-line select transistor and a ground select transistor are implemented using PS / P (VDF-TrFE) based OTFT. Memory cells in the meantime are fabricated with PVN / P (VDF-TrFE) based OTFT.
이하 실시예를 바탕으로 인쇄기술을 이용한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a NAND flash organic memory using a printing technique will be described in more detail with reference to the following Examples.
[실시예: 인쇄기술을 이용한 NAND 플래시 유기메모리의 제조][Example: Fabrication of NAND Flash Organic Memory Using Printing Technology]
듀퐁 텐진의 PEN 기판을 사용하여 이를 초음파 세척기를 통해서 이소프로필 알코올, 아세톤, 물 순으로 10분씩 세척을 하고 질소가스를 통해서 완전 건조 시켰다. 그런다음 포토리지스터를 통한 포토 리소그라피 공정을 통해 NAND 플래시 메모리 어레이(Array)를 구성하기 위한 소스/드레인 하부 전극을 형성시켰다. 포토 리지스터 패턴위에 금을 10-6 torr의 진공챔버에서 열 증착 방법을 통해서 증착한 후 리프트오프 공정을 통해서 금 소스/드레인 전극 패턴을 길이 10um 두께 20nm로 형성하였다. Using a PEN substrate of DuPont Tenjin, it was washed for 10 minutes in the order of isopropyl alcohol, acetone and water through an ultrasonic cleaner and completely dried through nitrogen gas. A photolithography process using a photoresistor was then used to form the source / drain bottom electrodes to form the NAND flash memory array. Gold was deposited on the photoresist pattern in a vacuum chamber of 10 −6 torr by thermal evaporation, and then a gold source / drain electrode pattern was formed to a thickness of 10 nm in length of 10 μm through a liftoff process.
그 위에 박막트랜지스터 및 플래시 메모리의 활성층으로 활용되는 인쇄반도체 층을 형성시키기 위하여 P3HT (입수처: 시그마알드리치)를 클로로벤젠 용매에 1.5 wt%의 중량비로 완전 용해시켜 0.2 um 필터를 통해서 용액 속에 존재하는 미세 먼지 등을 완전 제거시켰다. 상기 제조된 용액을 마이크로 팹 사에서 제조된 50 um 단위노즐과 유니젯 사에서 제조된 잉크젯 장비를 사용하여 500kHz의 속도로 토출시켜 유기반도체 층을 형성하였다.P3HT (obtained from Sigma Aldrich) is completely dissolved in a chlorobenzene solvent in a weight ratio of 1.5 wt% to form a printed semiconductor layer serving as an active layer of a thin film transistor and a flash memory. Fine dust and the like were completely removed. The prepared solution was discharged at a rate of 500 kHz using a 50 um unit nozzle manufactured by Micro Fab and an inkjet device manufactured by UniJet, thereby forming an organic semiconductor layer.
그 위에 Poly(2-vinlynaphthalene, PVN 입수처: 시그마 알드리치)를 2-butanone 용매에 5.0wt %의 중량비로 용액을 형성하여 2000 RPM의 속도로 스핀코팅 하여 전하를 가둘 수 있는 기능성을 지닌 일렉트릿층을 형성하였다. On top of that, Poly (2-vinlynaphthalene, PVN obtained from Sigma Aldrich) was formed into a 2-butanone solvent at 5.0wt% by weight and spin-coated at a speed of 2000 RPM to trap charges. Formed.
그 위에 P(VDF-TrFE)를 Acetonitrile (시그마 알드리치)에 용해시켜 3.0 wt.%의 용액을 제조하여 3000 RPM으로 스핀코팅해서 120 nm 두께의 게이트 절연층을 형성시켰다. P (VDF-TrFE) was dissolved in Acetonitrile (Sigma Aldrich) to prepare a 3.0 wt.% Solution and spincoated at 3000 RPM to form a 120 nm thick gate insulating layer.
상기 형성된 게이트 절연층위로 알루미늄 박막을 고진공 챔버에서 열증착 방법으로 통해서 20nm의 박막을 형성하여 게이트 전극을 형성시켰다.
A 20 nm thin film was formed on the formed gate insulating layer by thermal evaporation in a high vacuum chamber to form a gate electrode.
상기한 실시예에 의하여 제조된 일렉트릿을 활용한 NAND 플래시 유기메모리의 소자구조 및 표면은 도 4에 잘 나타나 있다. 표면 Profile 분석을 통한 바와 같이 이중층 구조의 절연체 박막이 성공적으로 형성됐음을 확인할 수 있다.
The device structure and the surface of the NAND flash organic memory using the electret manufactured according to the above-described embodiment are well illustrated in FIG. 4. As can be seen from the surface profile analysis, the insulator thin film having a double layer structure was successfully formed.
상기한 실시예에서는 최종 제작된 트랜지스터 및 비휘발성 메모리 소자의 전류-전압 특성을 Keithley 4200 SCS 반도체 특성 측정장비를 통해 질소 분위기에서 수행하였다.In the above embodiment, the current-voltage characteristics of the final transistor and the nonvolatile memory device were performed in a nitrogen atmosphere through a Keithley 4200 SCS semiconductor characteristic measurement apparatus.
상기한 실시예를 통해 제조된 비휘발성 유기트랜지스터 메모리의 경우, P(VDF-TrFE) 단일층, PS/P(VDF-TrFE) 및 PVN/P(VDF-TrFE) 이중층 메모리 구조의 메모리 성능을 [도5]에 적시하였다. P(VDF-TrFE) 단일층 구조의 경우 메모리 윈도우(Memory window)가 나타나지 않으며, PS/P(VDF-TrFE)는 PVN/P(VDF-TrFE) 소자보다 특성이 약하게 나타난다. 이는 PVN 일렉트릿 소재가 갖는 전하저장 특성이 PS보다 우수하기 때문에 나타나는 현상이다.In the case of the nonvolatile organic transistor memory fabricated by the above embodiment, the memory performance of the P (VDF-TrFE) single layer, PS / P (VDF-TrFE), and PVN / P (VDF-TrFE) double layer memory structures is evaluated. 5]. In the P (VDF-TrFE) single layer structure, a memory window does not appear, and PS / P (VDF-TrFE) is weaker than PVN / P (VDF-TrFE) devices. This is because the charge storage characteristics of PVN electret materials are superior to that of PS.
상기한 실시예에서는 [도6]에 나타난 바와 같이 연속적인 쓰기/읽기/지우기/읽기/쓰기 메모리 동작을 반복측정 함으로써 안정적으로 전기적 신호에 의해 쓰기/지우기가 가능한 비휘발성 메모리 특성을 확보하였다.In the above-described embodiment, as shown in FIG. 6, the non-volatile memory characteristics capable of stably writing / erasing by electrical signals are secured by repeatedly measuring successive write / read / erase / read / write memory operations.
상기한 실시예에서는 [도7]에 타나난 바와 같이, 얇은 두께의 일렉트릿 및 게이트 절연체의 두께로 소자를 제작하여 20V 이하의 낮은 구동전압에서 구동하는 트랜지스터 메모리 특성을 확인하였다.In the above-described embodiment, as shown in FIG. 7, the device was fabricated with the thickness of the thin electret and gate insulator, and the transistor memory characteristic of driving at a low driving voltage of 20V or less was confirmed.
상기한 실시예에서는 [도8]에 나타난 바와 같이, 인가되는 게이트 전압의 크기에 비례해 저장되는 전하의 양이 조절되고, 이를 통하여 측정되는 전류값(정보)의 레벨을 조절할 수 있다. 이는 ‘1’과 ‘0’의 이진수 기록이 아닌 ‘0’, ‘1’, ‘2’, ‘3’ 등의 다층 정보 저장성을 보임으로써 메모리 용량을 보다 크게 증가시킬 수 있음을 확인하였다.In the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, the amount of charge stored in proportion to the magnitude of the applied gate voltage is adjusted, and thus the level of the measured current value (information) can be adjusted. This shows that it is possible to increase the memory capacity even more by showing multi-layered information storage such as '0', '1', '2', and '3' rather than binary records of '1' and '0'.
상기한 실시예에서는 [도9]에 나타난 바와 같이, 저장된 정보의 보존시간 (Retention Time)을 측정함으로써 107초 이상 안정적으로 정보가 유지되는 비휘발성 메모리 특성을 확인하였다.In the above-described embodiment, as shown in FIG. 9, non-volatile memory characteristics in which information is stably maintained for 10 to 7 seconds or more by measuring a retention time of stored information are confirmed.
상기한 실시예에서는 256Bit NAND 플래시 메모리 어레이(Array)를 [도10]과 [도11]과 같이 제작하였으며, [도16]에 나타난 바와 같이, 트랜지스터 영역과 메모리 영역으로 구분되어 트랜지스터와 메모리 각각의 특성이 나타남을 확인하였다.
In the above embodiment, a 256Bit NAND flash memory array is manufactured as shown in FIGS. 10 and 11, and as shown in FIG. 16, the transistor and memory regions are divided into transistor and memory regions, respectively. It was confirmed that the characteristics appear.
본 발명은 실시예에 기재된 방법에 국한되는 것은 아니며, [도14]와 [도15]에 타나난 방법과 같이 다양한 일렉트릿 메모리 및 트랜지스터 NAND 플래시 메모리 어레이를 구현할 수 있다.The present invention is not limited to the method described in the embodiment, and various electret memory and transistor NAND flash memory arrays can be implemented as shown in FIGS. 14 and 15.
없음none
Claims (36)
상기 기판위에 형성된 소스/드레인 전극과;
상기 소스/드레인 전극위에 형성된 인쇄반도체와;
상기 인쇄반도체위에 도포된 일렉트릿층과;
상기 일렉트릿층 위에 도포된 게이트 절연층과;
상기 게이트 절연층위에 형성된 게이트 전극;
으로 구성되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리Claims [1]
A source / drain electrode formed on the substrate;
A printed semiconductor formed on the source / drain electrodes;
An electret layer coated on said printed semiconductor;
A gate insulating layer coated on the electret layer;
A gate electrode formed on the gate insulating layer;
NAND flash organic memory, characterized in that consisting of
상기 소스/드레인 전극은 금속, 탄소화합물, 전도성 고분자로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 1,
The source / drain electrodes are selected from metals, carbon compounds and conductive polymers.
상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 사마리움(Sm), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 아연(Zn), 인듐(In), 지르코늄(Zr)으로부터 선택되며,
상기 탄소화합물은 탄소나누튜브(CNT) 및 그래핀으로부터 선택되며,
상기 전도성고분자는 PEDOT:PSS 및 Polyaniline (PANI)으로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 2,
The metal is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), aluminum (Al), calcium (Ca), samarium (Sm), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), zinc (Zn), indium (In), zirconium (Zr),
The carbon compound is selected from carbon nanotubes (CNT) and graphene,
The conductive polymer is NAND flash organic memory, characterized in that selected from PEDOT: PSS and Polyaniline (PANI)
상기 인쇄반도체는 고분자 및 단분자 유기반도체, 금속산화물 반도체, 탄소화합물 반도체로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 1,
The printed semiconductor is NAND flash organic memory, characterized in that selected from polymer and mono-molecule organic semiconductor, metal oxide semiconductor, carbon compound semiconductor
상기 유기반도체는 Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P(NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P형 및 N형, 고분자 및 단분자 유기반도체로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리5. The method of claim 4,
The organic semiconductor is Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P (NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P type and N type, NAND flash organic memory, characterized in that selected from polymer and monomolecular organic semiconductor
상기 산화물반도체는 아연산화물(ZnOx), 인듐산화물(InOx), 인듐갈륨아연산화물(IGZO), 인듐주석산화물(ITO) 산화물반도체로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리5. The method of claim 4,
The oxide semiconductor is selected from zinc oxide (ZnO x ), indium oxide (InO x ), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium tin oxide (ITO) oxide semiconductor.
상기 탄소화합물 반도체는 반도체성 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene) 나노리본으로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리5. The method of claim 4,
The carbon compound semiconductor is a NAND flash organic memory, characterized in that selected from semiconducting carbon nanotubes (CNT), graphene nanoribbons
상기 일렉트릿층은 Poly(α-methylstyrene), Polystyrene (PS), TeflonTM AF, Poly(2-vinlynaphthalene) (PVN)인 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 1,
The electret layer is NAND flash organic memory, characterized in that the poly (α-methylstyrene), Polystyrene (PS), Teflon TM AF, Poly (2-vinlynaphthalene) (PVN)
상기 일렉트릿 층은 단일층 또는 다층 구조로 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 1,
The electret layer is a NAND flash organic memory, characterized in that selected in a single layer or a multi-layer structure
상기 일렉트릿층의 도포에 사용된 용매는 직교(Orthogonal) 용매인 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 9,
The solvent used to apply the electret layer is an orthogonal solvent, NAND flash organic memory
상기 Orthogonal 용매는 n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone 으로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 10,
The orthogonal solvent is NAND flash, characterized in that selected from n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone Organic memory
상기 게이트 절연층은 P(VDF-TrFE), Poly(methyl methacrylate) (PMMA), Poly(4-vinylphenol) (PVP), Poly(4-vinylpyrrole) (PVPyr)로 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리The method of claim 1,
The gate insulating layer is NAND flash organic, characterized in that selected from P (VDF-TrFE), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), Poly (4-vinylphenol) (PVP), Poly (4-vinylpyrrole) (PVPyr) Memory
상기 게이트 절연층인 P(VDF-TrFE), PMMA, PVP, 및 PVPyr의 Orthogonal 용매로 Acetonitrile, NMP, Butanol, 2-propanol로 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리13. The method of claim 12,
NAND flash organic memory characterized in that the gate insulating layer P (VDF-TrFE), PMMA, PVP, and orthogonal solvent of PVPyr selected from Acetonitrile, NMP, Butanol, 2-propanol
상기 기판위에 소스/드레인 전극을 형성시키는 단계와;
상기 소스/드레인 전극위에 인쇄반도체층을 형성시키는 단계와;
상기 인쇄반도체위에 일렉트릿층을 도포하는 단계와;
상기 일렉트릿층 위에 게이트 절연층을 도포하는 단계와;
상기 게이트 절연층위에 게이트 전극을 형성시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법Preparing a substrate;
Forming a source / drain electrode on the substrate;
Forming a printed semiconductor layer on the source / drain electrodes;
Applying an electret layer on the printed semiconductor;
Applying a gate insulating layer over said electret layer;
And forming a gate electrode on the gate insulating layer.
상기 상기 소스/드레인 전극은 금속, 탄소화합물, 전도성고분자로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법The method of claim 14,
Wherein the source / drain electrode is selected from a metal, a carbon compound, and a conductive polymer.
상기 금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca), 사마리움(Sm), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 아연(Zn), 인듐(In), 지르코늄(Zr)으로부터 선택되며,
상기 탄소화합물은 탄소나누튜브(CNT) 및 그래핀으로부터 선택되며,
상기 전도성고분자는 PEDOT:PSS 및 Polyaniline (PANI)로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법The method of claim 14,
The metal is gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), aluminum (Al), calcium (Ca), samarium (Sm), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), zinc (Zn), indium (In), zirconium (Zr),
The carbon compound is selected from carbon nanotubes (CNT) and graphene,
The conductive polymer is a method for manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that selected from PEDOT: PSS and Polyaniline (PANI)
상기 인쇄반도체는 고분자 및 단분자 유기반도체, 금속산화물 반도체, 탄소화합물 반도체로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법The method of claim 14,
The printed semiconductor is a method of manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that selected from polymer and mono-molecule organic semiconductor, metal oxide semiconductor, carbon compound semiconductor
상기 유기반도체는 Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P(NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P형 및 N형, 고분자 및 단분자 유기반도체로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법18. The method of claim 17,
The organic semiconductor is Pentacene, Tetracene, Rubrene, PCBM, TIPS-Pentacene, TES-ADT, P3HT, F8T2, F8BT, P (NDI2OD-T2), PC12TV12T, PTVPhI, DPP, PDI8-CN2, Naphthalenediimide P type and N type, Method for manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that selected from polymer and monomolecular organic semiconductor
상기 산화물반도체는 아연산화물(ZnOx), 인듐산화물(InOx), 인듐갈륨아연산화물(IGZO), 인듐주석산화물(ITO) 산화물반도체로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법18. The method of claim 17,
The oxide semiconductor may be selected from zinc oxide (ZnO x ), indium oxide (InO x ), indium gallium zinc oxide (IGZO), and indium tin oxide (ITO) oxide semiconductor.
상기 탄소화합물 반도체는 반도체성 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(Graphene) 나노리본으로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법18. The method of claim 17,
The carbon compound semiconductor is a method of manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that selected from semiconducting carbon nanotube (CNT), graphene (Graphene) nanoribbon
상기 일렉트릿층은 Poly(α-methylstyrene), Polystyrene (PS), TeflonTM AF, Poly(2-vinlynaphthalene) (PVN), Poly(4-vinylpyridine) (P4VPyr) 인 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법The method of claim 14,
The electret layer is a NAND flash organic memory, characterized in that the poly (α-methylstyrene), Polystyrene (PS), Teflon TM AF, Poly (2-vinlynaphthalene) (PVN), Poly (4-vinylpyridine) (P4VPyr) How to make
상기 일렉트릿 층은 단일층 또는 다층 구조로 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법The method of claim 14,
The electret layer is a method of manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that the single layer or a multi-layer structure selected.
상기 일렉트릿층의 도포에 사용된 용매는 직교(Orthogonal) 용매인 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법23. The method of claim 22,
The solvent used to apply the electret layer is an orthogonal solvent, the method of manufacturing a NAND flash organic memory
상기 Orthogonal 용매는 n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone 으로부터 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법24. The method of claim 23,
The orthogonal solvent is NAND flash, characterized in that selected from n-butylacetate, 2-butanone, dimetyl sulfoxide, 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol, acetonitrile, Butanol, 2-Propanol, Anisole, N-Methylpyrrolidone (NMP), Acetone How to manufacture organic memory
상기 게이트 절연층은 P(VDF-TrFE), Poly(methyl methacrylate) (PMMA), Poly(4-vinylphenol) (PVP), Poly(4-vinylpyridine) (PVPyr)로 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법23. The method of claim 22,
The gate insulating layer is selected from P (VDF-TrFE), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), Poly (4-vinylphenol) (PVP), and Poly (4-vinylpyridine) (PVPyr). How to manufacture memory
상기 게이트 절연층인 P(VDF-TrFE), PMMA, PVP, 및 PVPyr의 Orthogonal 용매로 Acetonitrile, NMP, Butanol, 2-propanol로 선택되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리26. The method of claim 25,
NAND flash organic memory characterized in that the gate insulating layer P (VDF-TrFE), PMMA, PVP, and orthogonal solvent of PVPyr selected from Acetonitrile, NMP, Butanol, 2-propanol
상기 소스/드레인 전극의 형성은 포토 리소그래피(Photolithography)를 포함해 Gravure, Inkjet, Screen, Flexography, Reverse-Offset, Nano-Imprint, Spray 프린팅 중 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법16. The method of claim 15,
Formation of the source / drain electrodes is performed by a method selected from Gravure, Inkjet, Screen, Flexography, Reverse-Offset, Nano-Imprint, and Spray printing, including photolithography. How to manufacture
상기 인쇄반도체층의 형성은 스핀코팅, Spray, Inkjet, Flexography, Bar-Coating, Slot-die Coating, Screen, Dip-Coating, Gravure 중에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법18. The method of claim 17,
Formation of the printed semiconductor layer is manufactured by NAND flash organic memory characterized in that the method is selected by spin coating, Spray, Inkjet, Flexography, Bar-Coating, Slot-die Coating, Screen, Dip-Coating, Gravure How to
상기 인쇄반도체층의 형성 후 반도체 결정성 및 안정성 등의 소자 성능을 향상시키기 위해 열처리나 광학적 노출(exposure)을 수행하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법18. The method of claim 17,
After the printed semiconductor layer is formed, the step of performing heat treatment or optical exposure to improve device performance such as semiconductor crystallinity and stability is added.
상기 일렉트릿층은 Poly(α-methylstyrene), Polystyrene (PS), TeflonTM AF, Poly(2-vinlynaphthalene) (PVN), Poly(4-vinylpyridine)(P4VPyr) 에서 선택되는 고분자 잉크를 사용하여 잉크젯 프린팅이나 금속 쉐도우 마스크를 이용한 Spray 프린팅, Gravure, Screen, Flexography 에서 선택되는 방법에 의해 수행되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법22. The method of claim 21,
The electret layer is inkjet printing using a polymer ink selected from Poly (α-methylstyrene), Polystyrene (PS), Teflon ™ AF, Poly (2-vinlynaphthalene) (PVN), and Poly (4-vinylpyridine) (P4VPyr). Or a method of manufacturing a NAND flash organic memory characterized in that it is performed by a method selected from Spray printing, Gravure, Screen, Flexography using a metal shadow mask.
상기 게이트 절연층은 P(VDF-TrFE), Poly(methyl methacrylate) (PMMA), Poly(4-vinylphenol) (PVP), Poly(4-vinylpyridine) (PVPyr)에서 선택되는 잉크를 사용하여 잉크젯 프린팅이나 금속 쉐도우 마스크를 이용한 Spray 프린팅, Gravure, Screen, Flexography에서 선택되는 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법26. The method of claim 25,
The gate insulating layer may be formed by ink jet printing using ink selected from P (VDF-TrFE), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), Poly (4-vinylphenol) (PVP), and Poly (4-vinylpyridine) (PVPyr). Method for manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that performed by a method selected from spray printing, gravure, screen, flexography using a metal shadow mask
상기 게이트 절연층은 저전압 트랜지스터 구동 및 빠른 메모리 스위칭 소자 구현을 위해 저유전율/고유전율 이중게이트 절연층 구조로 도포하는 단계가 추가된 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법26. The method of claim 25,
The gate insulating layer is a method of manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that the step of applying a low dielectric constant / high dielectric constant double gate insulating layer structure for driving a low voltage transistor and fast memory switching device implementation
상기 고 유전율 게이트 절연층에 사용되는 소재는 P(VDF-TrFE)와 같은 고 유전상수 고분자 절연체 또는 졸-젤 방법으로 형성 가능한 ZrOx나 Al2O3와 같은 금속산화물 절연체인 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법The method of claim 32,
The material used for the high dielectric constant gate insulating layer is a high dielectric constant polymer insulator such as P (VDF-TrFE) or a metal oxide insulator such as ZrO x or Al 2 O 3 which can be formed by a sol-gel method. How to manufacture flash organic memory
상기 고 유전율 게이트 절연층은 스핀코팅, Dipping, Spray, Flexography, Gravure, Screen 프린팅 중 선택되는 방법에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법34. The method of any one of claims 32 or 33,
The high dielectric constant gate insulating layer is a method of manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that performed by a method selected from spin coating, Dipping, Spray, Flexography, Gravure, Screen printing.
상기 고 유전율 게이트 절연층에 사용되는 용매는 Orthogonal 용매인 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법The method of claim 32,
The solvent used for the high dielectric constant gate insulating layer is an orthogonal solvent.
상기 Orthogonal 용매는 Acetonitrile 또는 NMP 인 것을 특징으로 한 NAND 플래시 유기메모리를 제조하는 방법
36. The method of claim 35,
The orthogonal solvent is a method of manufacturing a NAND flash organic memory, characterized in that Acetonitrile or NMP
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