KR20150020922A - 신축성 기판의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 신축성 기판 - Google Patents

신축성 기판의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 신축성 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 제조 방법은 신축성 기판 상에 몰드를 압착하여 상기 신축성 기판의 상부면에 볼록 영역들과 오목 영역들을 형성하는 것, 및 상기 신축성 기판의 상기 오목 영역들을 채워 비신축성 패턴들을 형성하는 것을 포함하되, 상기 신축성 기판은 상기 비신축성 패턴들에 의해 정의되는 신축성 영역을 포함하고, 상기 비신축성 패턴들은 상기 신축성 영역과 접촉하는 측면을 가지며, 상기 신축성 패턴들의 측면은 돌출부들과 상기 돌출부들 사이의 비 돌출부가 반복적으로 연결되어 구성된다.

Description

신축성 기판의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 신축성 기판 {Method of fabricating stretchable substrate and the stretchable substrate formed thereby}
본 발명은 신축성 기판의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 신축성 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 신축성 기판에 관한 것이다.
신축성 전자회로는 휨 기능(bendable function)만 가능했던 기존의 유연소자와 달리, 로봇용 센서 피부, wearable 통신 소자, 인체내부 또는 부착형 바이오 소자 및 차세대 디스플레이 등 다양한 분야에서 응용 가능성을 가진다. 이에 따라, 신축성 전자회로를 구현하기 위한 연구가 진행되고 있다.
전자소자를 구성하는 물질은 단단하지만 부서지기 쉬워 스트레인(strain)에 대한 낮은 확장능력을 가지고 있다. 따라서, 전자소자를 포함하는 신축성 전자회로를 구현하기 위해, 전자 소자들을 연결하는 금속배선 부분만을 신축성이 가능한 구조로 만드는 방법이 주로 이용되고 있다. 그러나 전자 소자들을 연결하여 늘어날 수 있는 금속배선 부분만 신축성을 유지한 경우, 일정 강도 이상의 신축 또는 수축 시, 스트레인이 금속 배선부에서 전자소자로 전달되고, 이로 인하여 전자소자의 특성저하를 나타낸다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 점진적인 신축성 기판을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 제조 방법은 신축성 기판 상에 몰드를 압착하여 상기 신축성 기판의 상부면에 볼록 영역들과 오목 영역들을 형성하는 것, 및 상기 신축성 기판의 상기 오목 영역들을 채워 비신축성 패턴들을 형성하는 것을 포함하되, 상기 신축성 기판은 상기 비신축성 패턴들에 의해 정의되는 신축성 영역을 포함하고, 상기 비신축성 패턴들은 상기 신축성 영역과 접촉하는 측면을 가지며, 상기 신축성 패턴들의 측면은 돌출부들과 상기 돌출부들 사이의 비 돌출부가 반복적으로 연결되어 구성된다.
상기 신축성 기판은 PDMS 기판 또는 폴리우레탄 기판일 수 있다.
상기 비신축성 패턴들을 형성하는 것은, 상기 볼록 영역들과 상기 오목 영역들이 형성된 상기 신축성 기판 상에 비신축성 물질막을 도포하는 것, 및 상기 신축성 기판의 상기 볼록 영역들 상에 형성된 상기 비신축성 물질막을 식각하는 것을 포함할 수 있다.
상기 비신축성 패턴은 하드타입의 PDMS를 포함할 수 있다.
상기 돌출부들은 삼각 형태, 사각 형태, 또는 원 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 제조 방법은 신축성 기판 상에 마스크 패턴을 배치하는 것, 및 상기 마스크 패턴을 통해 서로 다른 광양이 상기 신축성 기판에 조사되어 서로 다른 신축성을 갖는 신축성 기판의 영역들을 형성하는 것을 포함하되, 상기 신축성 기판의 영역들은 조사된 광양이 많을수록 적은 신축성을 갖는다.
상기 신축성 기판은 광경화 PDMS(hv-PDMS) 기판일 수 있다.
상기 마스크 패턴은 홀들을 가질 수 있다.
상기 마스크 패턴은 중심부, 상기 중심부로부터 일 측에 배치된 제 1 가장자리부 및 상기 중심부로부터 타 측에 배치된 제 2 가장자리부를 포함하되, 상기 홀들의 폭은 상기 제 1 가장자리부에서 상기 중심부로 점진적으로 커지고, 상기 중심부에서 상기 제 2 가장자리부로 점진적으로 작아질 수 있다.
상기 신축성 기판의 영역들은 중심영역, 제 1 가장자리 영역, 및 제 2 가장자리 영역을 포함하되, 상기 중심영역은 상기 마스크 패턴의 중심부와 대응되고, 상기 제 1 가장자리 영역은 상기 마스크 패턴의 상기 제 1 가장자리부와 대응되고, 제 2 가장자리 영역은 상기 마스크 패턴의 상기 제 2 가장자리부에 대응될 수 있다.
상기 신축성 기판의 영역들은 중심영역, 제 1 가장자리 영역, 및 제 2 가장자리 영역을 포함하되, 상기 중심영역은 상기 제 1 가장자리 영역 및 상기 제 2 가장자리 영역보다 적은 신축성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 점진적인 신축성 기판은 신축성 기판, 및 상기 신축성 기판에 매립된 비 신축성 패턴들을 포함하되, 상기 신축성 기판은 상기 비신축성 패턴들에 의해 정의되는 신축성 영역을 포함하고, 상기 비신축성 패턴들은 상기 신축성 영역과 접촉하는 측면을 가지며, 상기 신축성 패턴들의 측면은 돌출부들과 상기 돌출부들 사이의 비 돌출부가 반복적으로 연결되어 구성된다.
상기 돌출부들은 삼각 형태, 사각 형태, 또는 원 형태를 가질 수 있다.
상기 비 신축성 패턴들은 제 1 영역, 상기 제 1 영역의 일측에 배치된 제 2 영역 및 상기 중심영역의 타측에 배치된 제 3 영역을 포함하되, 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역은 상기 비신축성 패턴과 상기 신축성 영역이 접촉하는 측면을 포함할 수 있다.
상기 비 신축성 패턴들 상에 배치되는 전자소자를 포함하되, 상기 전자소자는, 상기 제 1 영역 상에 배치된 게이트 전극, 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역 상의 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상의 이격되어 배치된 소오스 전극 및 드레인 전극, 및 상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 상기 게이트 절연막의 상부면을 덮는 반도체 층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역보다 신축성이 적을 수 있다.
상기 신축성 기판은 상기 제 2 영역과 인접한 제 4 영역 및 상기 3 영역과 인접한 제 5 영역을 더 포함하되, 상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역은 상기 게이트 절연막에 노출될 수 있다.
상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역은 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역보다 신축성이 클 수 있다.
상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역에 금속 배선이 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자소자는 점진적인 신축성 기판 상에 형성된다. 따라서, 상기 점진적인 신축성 기판에 일정강도 이상의 이완 및 수축의 힘이 가해져도 상기 힘이 상기 전자소자에 직접적으로 전달되지 않게 되어 상기 전자소자의 전기적인 특성 저하를 방지할 수 있다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 메커니즘을 설명한 그래프들이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 점진적인 신축성 기판을 나타낸 것으로, 도 1d의 A를 확대한 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 제조 방법으로 제조된 점진적인 신축성 기판을 포함하는 전자소자를 나타낸 것으로 도 3a 내지 도 3c의 Ⅱ-Ⅱ' 선으로 자른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 제조 방법들로 제조된 점진적인 신축성 기판들을 나타낸 단면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 메커니즘을 설명한 그래프들이다.
도 1a을 참조하면, 신축성 기판(1)은 제 1 영역과 제 2 영역을 포함한다. 상기 제 1 영역은 단단한 영역이고, 상기 제 2 영역은 신축성 좋은 유연한 영역이다. 상기 제 1 영역에 전자 소자들이 배치될 수 있고, 상기 제 2 영역에 금속 배선들이 배치될 수 있다. 상기 신축성 기판에 확장 및 수축이 가해질 경우, 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역 사이에 신축성의 차이가 커, 상기 제 2 영역에 가해진 힘이 상기 제 1 영역으로 직접 전달될 수 있다. 이에 따라, 상기 전자 소자들의 기계적 파손 및 전자 소자들의 전기적인 특성 저하를 유발할 수 있다.
반면에, 도 1b를 참조하면, 신축성 기판(2)은 제 1 영역, 제 2 영역 및 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 제 3 영역을 포함한다. 상기 제 1 영역은 신축성이 거의 없는 단단한 영역이고, 상기 제 2 영역은 신축성이 좋은 유연한 영역이며, 상기 제 3 영역은 상기 제 1 영역의 신축성과 상기 제 2 영역의 신축성의 중간의 신축성을 갖는 영역이다. 더욱 상세하게, 상기 제 3 영역은 상기 제 2 영역에서 상기 제 1 영역으로 갈수록 신축성이 점진적으로 커지는 영역일 수 있다. 도 1a에서 설명된 신축성 기판과 비교해보면, 상기 신축성 기판에 확장 및 수축이 가해질 경우, 상기 제 2 영역에 가해진 힘이 상기 제 1 영역에 직접 전달되지 않고 상기 제 3 영역에서 점진적으로 완충될 수 있다. 따라서, 상기 확장 및 수축에 의한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역의 분리가 일어나지 않게 되며, 상기 제 1 영역에 형성된 전자 소자들의 기계적 파손 및 전기적인 특성 저하의 유발을 방지할 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 점진적인 신축성 기판을 나타낸 것으로, 도 2d의 A를 확대한 평면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기판(11)을 준비한다. 상기 기판(11)은 쉽게 변형이 가능하고, 외부 자극에 대해 탄성을 갖는 재질로 된 신축성 기판일 수 있다. 상기 기판(11)은 예를 들어, PDMS(plydimethylsiloxane) 기판 또는 폴리우레탄(Polyurethane) 기판일 수 있다.
몰드(13)를 상기 기판(11)에 물리적으로 압착한다. 상세하게, 상기 몰드(13)를 상기 기판(11)의 상면과 대응되게 배치시킨 후 상기 기판(11) 상부면에 압력을 가할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(11)의 상부면에 오목 영역들(11a)과 볼록 영역들(11b)이 형성될 수 있다. 상기 몰드(13)는 압착부(13a)를 가지며, 상기 압착부(13a)가 상기 기판(11)의 상부면을 압착시킬 수 있다. 상기 압착부(13a)의 형태는 후속 공정에서 형성되는 비 신축성 패턴들(17)의 모양을 결정한다.
도 2c를 참조하면, 상기 기판(11) 상에 비신축성 물질을 도포하여 비신축성 물질막을 형성한다. 상기 비신축성 물질막(15)은 하드타입의 PDMS(Hard- PDMS)막일 수 있다. 상기 비신축성 물질막(15)은 잉크젯 프린팅 공정 또는 스크린 프린팅 공정을 이용하여 상기 기판(11) 상에 형성될 수 있다. 상기 비축성 물질막(15)은 상기 기판(11)의 상부면을 덮으며, 상기 기판(11)의 오목 영역들(11a)을 채울 수 있다.
도 2d를 참조하면, 상기 기판(11)의 볼록 영역들(11b) 상에 형성된 상기 비신축성 물질막(15)을 식각한다. 이에 따라, 상기 기판(11)의 상기 오목 영역들(11a)에 비신축성 패턴들(17)이 형성되고, 상기 기판(11) 내에 상기 비신축성 패턴들(17)이 포함된 점진적인 신축성 기판(20)을 형성할 수 있다.
도 2d 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상기 기판(11)의 신축성 영역(11c)은 상기 비신축성 패턴들(17)에 의해 정의될 수 있다. 상기 신축성 영역(11c)과 접촉되는 상기 비신축성 패턴들(17)의 측면은 돌출부들(17a)과 상기 돌출부들(17a) 사이의 비 돌출부(17b)가 반복적으로 연결되어 구성될 수 있다. 상기 돌출부들(17a)은 삼각 형태, 사각 형태, 또는 원 형태일 수 있다. 상기 돌출부들(17a) 사이의 상기 비 돌출부(17b)에는 상기 신축성 영역(11c)과 맞물리는 B 영역들을 가질 수 있으며, 상기 B 영역들은 상기 기판(11)과 상기 비신축성 패턴(17) 사이의 신축성이 점진적으로 변화되는 영역일 수 있다. 예를 들어, 상기 B 영역들의 신축성은 상기 비신축성 패턴들(17)의 신축성 크기와 상기 기판(11)의 신축성 크기의 중간일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 비신축성 패턴들(17) 상에 전자 소자들(100; 도 4 참조)이 형성될 수 있고, 상기 점진적인 신축성 기판(20)의 상기 신축성 영역(11c) 상에 금속 배선들(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 기판(11)에 이완 및/또는 수축의 힘이 가해질 경우, 상기 힘은 상기 B 영역에서 완충되어 상기 비신축성 패턴들(17) 상에 형성된 상기 전자 소자들(100)에 영향을 주지 않는다. 따라서, 상기 전자소자(100)의 전기적인 특성 저하를 방지할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 점진적인 신축성 기판의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기판(21)을 준비한다. 상기 기판(21)은 광에 반응하며, 상기 광의 조사 양에 따라 경화되는 정도가 달라지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 기판(21)은 예를 들어, 광경화 PDMS(hv-PDMS) 기판일 수 있다. 상기 기판(21)은 중심영역(C), 제 1 가장자리 영역(E1), 제 1 최외곽 가장자리 영역(P1), 상기 제 2 가장자리 영역(E2), 및 제 2 최외곽 가장자리 영역(P2)을 포함할 수 있다.
상기 기판(21) 상에 포토 마스크(23)를 배치하고, 상기 포토 마스크(23)를 통해 상기 기판(21)에 광(25)을 조사할 수 있다. 상기 포토 마스크(23)는 광(25)을 관통시키는 홀들(23a)을 포함한다. 상기 포토 마스크(23)는 중심부(PC), 상기 중심부(PC)의 양 옆에 위치하는 제 1 가장자리부(PE1) 및 제 2 가장자리부(PE2)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 상기 제 1 가장자리부(PE1)는 상기 제 1 가장자리부(PE1)에서 제일 외곽에 위치하는 제 1 최외곽 가장자리부(PP1)를 포함하고, 상기 제 2 가장자리부(PE2)는 상기 제 2 가장자리부(PE2)에서 제일 외곽에 위치하는 제 2 최외곽 가장자리부(PP2)를 포함한다.
상기 홀들(23a)의 폭은 상기 제 1 최외곽 가장자리부(PP1)에서 상기 중심부(PC)로 갈수록 점진적으로 커질 수 있고, 상기 중심부(PC)에서 상기 제 2 최외곽 가장자리부(PE2)로 갈수록 점진적으로 작아질 수 있다. 상세하게, 상기 제 1 최외곽 가장자리부(PP2)를 구성하는 상기 홀들(23a)의 폭은 상기 제 1 가장자리부(PE1)를 구성하는 상기 홀들(23a)의 폭보다 작을 수 있다. 이와 마찬가지로, 상기 제 2 최외곽 가장자리부(PP2)를 구성하는 상기 홀들(23a)의 폭은 상기 제 2 가장자리부(PE2)를 구성하는 상기 홀들(23a)의 폭보다 작을 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 가장자리부들(PE1, PE2)을 구성하는 상기 홀들(23a)의 폭은 상기 중심부(PC)를 구성하는 상기 홀들(23a)의 폭보다 작을 수 있다.
이에 따라, 상기 중심부(PC)의 상기 홀들(23a)을 통해 관통하여 상기 기판(21)의 중심영역(C)에 조사되는 광양은 상기 제 1 및 제 2 가장자리부들(PE1, PE2)의 상기 홀들(23a)을 통해 관통하여 상기 기판(21)의 상기 제 1 및 제 2 가장자리 영역들(E1, E2)에 조사되는 광양보다 더 많을 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 가장자리부들(PE1, PE2)의 상기 홀들(23a)을 통해 관통하여 상기 기판(21)의 상기 제 1 및 제 2 가장자리 영역들(E1, E2)에 조사되는 광양은 상기 제 1 및 제 2 최외곽 가장자리부들(PP1, PP2)의 상기 홀들(23a)을 통해 관통하여 상기 기판(21)의 상기 제 1 및 제 2 최외곽 가장자리 영역들(P1, P2)에 조사되는 광양보다 더 많을 수 있다.
상기 기판(21)에 서로 다른 광양이 조사됨에 따라 신축성의 강도가 다른 점진적인 신축성 기판(30)을 형성할 수 있다. 상세하게, 광이 많이 조사되는 상기 기판(21)의 영역일수록 상기 기판(21)의 신축성의 강도가 작게 변형된다. 예를 들어, 상기 점진적인 신축성 기판(30)의 상기 제 1 및 제 2 최외곽 가장자리 영역들(P1, P2)은 점진적인 신축성 기판(30)의 상기 제 1 및 제 2 가장자리 영역들(E1, E2)보다 더 큰 신축성을 가질 수 있다. 그리고, 상기 점진적인 신축성 기판(30)의 상기 제 1 및 제 2 가장자리 영역들(E1, E2)은 상기 점진적인 신축성 기판(30)의 상기 중심영역(C)보다 더 큰 신축성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 점진적인 신축성 기판(30)의 신축성은 상기 제 1 최외곽 가장자리영역(PP1)에서 상기 중심영역(PC)으로 갈수록 점진적으로 작아지다가 상기 중심영역(PC)에서 상기 제 2 최외곽 가장자리영역(PP2)으로 갈수록 점진적으로 커질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 제조 방법으로 제조된 점진적인 신축성 기판을 포함하는 전자소자를 나타낸 것으로, 도 3a 내지 도 3c의 Ⅱ-Ⅱ' 선으로 자른 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 5에 도시된 실시예에서, 다른 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 점진적인 신축성 기판(30) 상에 전자소자(100)를 형성할 수 있다. 상기 전자소자(100)는 트랜지스터일 수 있다. 상기 점진적인 신축성 기판(30)의 상기 중심영역(PC) 상에 게이트 전극(101)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 전극(101)은 폴리 실리콘 또는 금속물질을 포함할 수 있다. 상기 점진적인 신축성 기판(30) 상에 상기 게이트 전극(101)을 덮는 게이트 절연막(103)이 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(103)은 상기 제 1 및 제 2 가장자리 영역들(E1, E2) 상에 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(103)은 유기막(예를 들어, 패럴린(Parylene)), 무기막(예를 들어, 실리콘산화막(SiO2) 또는 실리콘질화막(SiNx))일 수 있다.
상기 게이트 절연막(103) 상에 소오스 전극(105)과 드레인 전극(107)이 형성될 수 있다. 상기 소오스 전극(105) 및 상기 드레인 전극(107)은 서로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 소오스 전극(105) 및 상기 드레인 전극(107)은 예를 들어, 텅스텐(W), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 은(Ag) 또는 금(Au)과 같은 금속물질을 포함할 수 있다.
상기 소오스 전극(105)과 상기 드레인 전극(107) 사이에 노출된 상기 게이트 절연막(103) 상에 반도체층(109)이 형성될 수 있다. 상기 반도체층(109)은 상기 소오스 전극(105) 및 상기 드레인 전극(107)의 상부면으로 연장될 수 있다. 상기 반도체층(109)은 유기 반도체층, 실리콘 반도체층, 또는 산화물 반도체층일 수 있다.
도시하지 않았지만, 상기 점진적인 신축성 기판(30)의 상기 제 1 및 제 2 최외곽 가장자리 영역들(P1, P2)에 금속 배선들(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 금속 배선들은 상기 점진적인 신축성 기판(30) 상에 형성된 다수의 트렌지스터들을 전기적으로 연결할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 점진적인 신축성 기판(30) 상에 전자소자(100)를 형성할 경우, 상기 금속 배선들이 형성된 상기 제 1 및 제 2 최외곽 가장자리 영역들(P1, P2)에 일정강도 이상의 이완 및 수축의 힘이 가해져도 상기 힘이 상기 전자소자(100)가 형성된 상기 점진적인 신축성 기판 (30)의 중심영역(C)에 모두 전달되지 않는다. 다시 말해, 상기 제 1 및 제 2 가장자리 영역들(E1, E2)의 신축성의 크기는 상기 제 1 및 제 2 최외곽 가장자리 영역들(P1, P2)의 신축성의 크기와 상기 중심영역(C)의 신축성의 크기의 중간이다. 이에 따라, 상기 제 1 및 제 2 최외곽 가장자리 영역들(P1, P2)에 가해진 힘이 상기 제 1 및 제 2 가장자리 영역들(E1, E2)에서 완충되어 상기 중심영역(C)에 모든 힘이 전달되지 않게 된다. 따라서, 이완 및 수축의 힘에 의한 상기 점진적인 신축성 기판(30)에 형성된 상기 전자소자(100)의 전기적인 특성 저하를 방지할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예들에 따른 제조 방법들로 제조된 점진적인 신축성 기판들을 나타낸 단면도들이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 점진적인 신축성 기판들(40, 50, 60)은 기판들(41, 51, 61)과 상기 기판들(41, 51, 61) 내에 형성된 비신축성 패턴들(43, 53, 63)을 포함할 수 있다. 상기 비신축성 패턴들(43, 53, 63)에 의해 상기 기판들(41, 51, 61) 내에 상기 점진적인 신축성 기판들(40, 50, 60)의 신축성 영역들(41c, 51c, 61c)이 정의될 수 있다. 상기 기판들(41, 51, 61)은 신축성 기판일 수 있다.
도 6a와 같이, 복수 개의 상기 비신축성 패턴들(43)은 상기 기판(41)과 동일한 높이를 갖도록 상기 기판(41) 내에 형성될 수 있다. 상기 비신축성 패턴들(43)의 간격들은 일 방향으로 점진적으로 넓어지며, 동시에 상기 비신축성 패턴들(43)의 폭은 점진적으로 좁아질 수 있다. 상기 비신축성 패턴들(43)의 간격은 상기 신축성 영역들(41c)의 폭을 의미한다. 이에 따라, 상기 비신축성 패턴들(43) 사이의 상기 신축성 영역들(41c)의 폭은 점진적으로 넓어지므로, 상기 점진적인 신축성 기판(40)은 상기 일 방향으로 점진적으로 커지는 신축성을 가질 수 있다.
도 6b와 같이, 상기 비신축성 패턴(53)의 하부면은 상기 기판(51)의 하부면과 동일한 면을 가지며, 상기 비신축성 패턴(53)의 상부면은 상기 기판(51)의 상부면과 동일한 면을 가질 수 있다. 상기 비신축성 패턴(53)의 일 측벽과 상기 기판(51)의 하부면 사이의 높이는 일 방향으로 갈수록 점진적으로 낮아질 수 있다. 즉, 상기 비신축성 패턴(53)의 일 측벽은 상기 비신축성 패턴(53)의 상단에서 하단으로 향하는 경사진 측벽일 수 있다. 이에 따라, 상기 점진적인 신축성 기판(50)은 상기 일 방향으로 점진적으로 커지는 신축성을 가질 수 있다.
도 6c와 같이, 상기 비신축성 패턴(63)의 하부면은 상기 기판(61)의 하부면과 동일한 면을 가지며, 상기 비신축성 패턴(63)의 상부면은 상기 기판(61)의 상부면과 동일한 면을 가질 수 있다. 상기 비신축성 패턴(63)의 일 측벽은 일 방향으로 갈수록 뽀족한 돌출부들(65a)과 상기 돌출부들(65a) 사이의 함몰부(65b)를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 점진적인 신축성 기판(60)은 상기 비신축성 패턴(63)과 상기 신축성 영역(61c)이 서로 맞물려 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 점진적인 신축성 기판(60)은 상기 일 방향으로 점진적으로 커지는 신축성을 가질 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
11, 21, 41, 51, 61: 기판 11a: 오목 영역들
11b: 볼록 영역들 11c, 41c, 51c, 61c: 신축성 영역
13: 몰드 13a: 압착부
15: 비신축성 물질막 17, 43, 53, 63: 비신축성 패턴들
17a, 65a: 돌출부들 17b: 비 돌출부
20, 30, 40, 50, 60: 신축성 기판 23a: 홀들
25: 광 65b: 함몰부
100: 전자소자 101: 게이트 전극
103: 게이트 절연막 105: 소오스 전극
107: 드레인 전극 109: 반도체층

Claims (19)

  1. 신축성 기판 상에 몰드를 압착하여 상기 신축성 기판의 상부면에 볼록 영역들과 오목 영역들을 형성하는 것; 및
    상기 신축성 기판의 상기 오목 영역들을 채워 비신축성 패턴들을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 신축성 기판은 상기 비신축성 패턴들에 의해 정의되는 신축성 영역을 포함하고, 상기 비신축성 패턴들은 상기 신축성 영역과 접촉하는 측면을 가지며, 상기 신축성 패턴들의 측면은 돌출부들과 상기 돌출부들 사이의 비 돌출부가 반복적으로 연결되어 구성되는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신축성 기판은 PDMS 기판 또는 폴리우레탄 기판인 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비신축성 패턴들을 형성하는 것은,
    상기 볼록 영역들과 상기 오목 영역들이 형성된 상기 신축성 기판 상에 비신축성 물질막을 도포하는 것; 및
    상기 신축성 기판의 상기 볼록 영역들 상에 형성된 상기 비신축성 물질막을 식각하는 것을 포함하는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비신축성 패턴은 하드타입의 PDMS를 포함하는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부들은 삼각 형태, 사각 형태, 또는 원 형태를 갖는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  6. 신축성 기판 상에 마스크 패턴을 배치하는 것; 및
    상기 마스크 패턴을 통해 서로 다른 광양이 상기 신축성 기판에 조사되어 서로 다른 신축성을 갖는 신축성 기판의 영역들을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 신축성 기판의 영역들은 조사된 광양이 많을수록 적은 신축성을 갖는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 신축성 기판은 광경화 PDMS(hv-PDMS) 기판인 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 홀들을 갖는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 중심부, 상기 중심부로부터 일 측에 배치된 제 1 가장자리부 및 상기 중심부로부터 타 측에 배치된 제 2 가장자리부를 포함하되,
    상기 홀들의 폭은 상기 제 1 가장자리부에서 상기 중심부로 점진적으로 커지고, 상기 중심부에서 상기 제 2 가장자리부로 점진적으로 작아지는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신축성 기판의 영역들은 중심영역, 제 1 가장자리 영역, 및 제 2 가장자리 영역을 포함하되,
    상기 중심영역은 상기 마스크 패턴의 중심부와 대응되고, 상기 제 1 가장자리 영역은 상기 마스크 패턴의 상기 제 1 가장자리부와 대응되고, 제 2 가장자리 영역은 상기 마스크 패턴의 상기 제 2 가장자리부에 대응되는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 신축성 기판의 영역들은 중심영역, 제 1 가장자리 영역, 및 제 2 가장자리 영역을 포함하되,
    상기 중심영역은 상기 제 1 가장자리 영역 및 상기 제 2 가장자리 영역보다 적은 신축성을 갖는 점진적인 신축성 기판의 제조 방법.
  12. 신축성 기판; 및
    상기 신축성 기판에 매립된 비 신축성 패턴들을 포함하되,
    상기 신축성 기판은 상기 비신축성 패턴들에 의해 정의되는 신축성 영역을 포함하고, 상기 비신축성 패턴들은 상기 신축성 영역과 접촉하는 측면을 가지며, 상기 신축성 패턴들의 측면은 돌출부들과 상기 돌출부들 사이의 비 돌출부가 반복적으로 연결되어 구성되는 점진적인 신축성 기판.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 돌출부들은 삼각 형태, 사각 형태, 또는 원 형태를 갖는 점진적인 신축성 기판.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 비 신축성 패턴들은 제 1 영역, 상기 제 1 영역의 일측에 배치된 제 2 영역 및 상기 중심영역의 타측에 배치된 제 3 영역을 포함하되,
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역은 상기 비신축성 패턴과 상기 신축성 영역이 접촉하는 측면을 포함하는 점진적인 신축성 기판.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비 신축성 패턴들 상에 배치되는 전자소자를 포함하되,
    상기 전자소자는,
    상기 제 1 영역 상에 배치된 게이트 전극;
    상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역 상의 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막;
    상기 게이트 절연막 상의 이격되어 배치된 소오스 전극 및 드레인 전극; 및
    상기 소오스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 상기 게이트 절연막의 상부면을 덮는 반도체 층을 포함하는 점진적인 신축성 기판.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역보다 신축성이 적은 점진적인 신축성 기판.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 신축성 기판은 상기 제 2 영역과 인접한 제 4 영역 및 상기 3 영역과 인접한 제 5 영역을 더 포함하되,
    상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역은 상기 게이트 절연막에 노출되는 점진적인 신축성 기판.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역은 상기 제 2 영역 및 상기 제 3 영역보다 신축성이 큰 점진적인 신축성 기판.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 4 영역 및 상기 제 5 영역에 금속 배선이 배치되는 점진적인 신축성 기판.

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