KR20160062269A - 유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터 - Google Patents

유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터 Download PDF

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Abstract

유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터가 개시된다. 유기물 박막 패터닝 방법은 유기물 박막을 형성하는 공정; 포토마스크를 얼라인하여 상기 유기물 박막의 일부 영역에 선택적으로 노광 영역을 설정하는 공정; 및 상기 유기물 박막의 일부 영역에 선택적으로 자외선 또는 극자외선을 조사하여 상기 일부 영역의 반도체 특성을 제거하는 공정을 포함한다.

Description

유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터{Organic film pattering method, semiconductor element and transistor manufactured by the same}
본 발명은 유기물 박막에 포토마스크를 이용하여 자외선을 부분적으로 조사하여 반도체 또는 도체 특성이 필요한 영역을 패터닝할 수 있는 유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터에 관한 것이다.
기존의 실리콘(Silicon, Si)이나 게르먀늄(Germanium, Ge)물질과 같은 무기물의 경우 포토리지스트(photoresist)와 같은 유기물 감광제를 이용하여 패턴을 만든 후, 습식에칭(wet etching)이나 건식에칭(dry etching)의 공정을 사용하여 원하는 형태의 모양을 만들어 사용하게 된다. 이러한 무기물 소자의 경우 우수한 전하 이동도를 가지고 있으며, 그에 따른 많은 연구가 진행되어 왔다. 그로 인해 많은 전자제품이나 PC에 없어서는 안되는 반도체 재료로 쓰이고 있다.
하지만, 무기물 그 자체가 가지는 특성 때문에 저온에서의 공정이 힘들고 상대적으로 기계적 탄성이 부족하고, 또한 고온의 진공장비가 필요로 하는 특징을 가진다. 최근의 전자제품의 추세가 고성능 고비용의 관점에서 저비용의 이동이 용이한 소형의 제품으로 바뀌면서 또한, 궁극적으로 초소형, 유연성, 그리고 저비용의 특성을 가지는 소자에 대한 끊임없는 연구가 진행되고 있다. 즉, 최근의 반도체 소자의 연구가 기존의 무기물이 가지는 단점을 극복할 수 있는 대체물질에 대한 연구로 진행되고 있다.
이러한 차세대 반도체 소자의 연구 방향에서 유기물질이 이에 대한 대안으로 떠오르고 있다. 단분자 및 고분자의 형태로 이루어져 있는 유기물질 기반 반도체들은 절연체와의 접해져 있는 영역에서 전계효과에 따른 전하의 축적(accumulation)이 생겨나서 채널을 형성하게 된다. 이러한 채널이 형성되게 되면 양 끝에 위치하는 전극(electrode)을 통하여 전기가 흐르게 되어서 반도체 트랜지스터의 작동을 하게 된다. 기본적으로 이러한 유기물반도체 소자는 뛰어난 기계적 특성을 바탕으로 유연성 및 나아가서 신축성을 가지게 되며 저온에서의 공정을 통하여 소자를 제작하게 된다.
초기에는 무기물 반도체와 마찬가지로 진공증착방법을 통하여 단분자를 표면에너지가 낮은 기판에 박막을 제조하였다. 하지만, 진공증착방식보다는 용액상으로 유기물 반도체 물질을 제조하여 대면적의 기판에 제조할 수 있는 공정은 기존의 진공 증착방식과는 비용면에서 보다 더 유리하다고 알려져 있어서 그에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 용액공정을 통한 증착방법으로는 스핀 코팅(Sping coating), 딥 코팅(Dip coating), 스프레이 코팅 (Sparay coating), 트랜스퍼 프린팅 (Transfer printing), 잉크젯 프린팅(Inkjet printing), 오프셋 프린팅(Offset printing), 리버스 오프셋 프린팅(Reverse offset printing), 그라비어 프린팅(Gravure printing), 롤프린팅(Roll printing) 등이 알려있지만, 일반적으로 스핀코팅이 대면적 기판에서 균일한 특성을 가지는 박막을 만드는 데에 가장 유리하다고 알려져 있다.
또한 딥코팅, 스프레이코팅, 트랜스퍼 프린팅, 스핀코팅등은 장비의 단순성으로 인하여 저렴한 박막생산 단가를 달성하는데 유리하다. 하지만, 스핀코팅과 딥코팅, 트랜스퍼 프린팅, 스프레이 코팅 등으로 유기물 반도체 박막을 제조하게 되면 복잡한 소자나 회로 또는 여러 가지 유기물반도체로 이루어진 시스템을 만들기가 어렵다. 또한, 반도체 소자나 회로에 있어서 적절하게 전기적으로 격리되어 있지 않은 경우에는 인접소자에 전류가 흐르게 되는 크로스-토크(cross-talk)현상에 의한 오류가 발생하게 된다. 그리하여 인접소자간에는 반도체나 도체와 같은 전류를 흐를 수 있는 영역이 없거나 제거되야 한다. 그래서, 유기물 반도체의 경우 진공증착의 경우에는 섀도우 마스크를 사용하여 원하는 영역에만 유기물을 증착하거나 또는 용액공정의 경우 표면에너지 차이를 이용한 선택적 증착방법 또는 잉크젯 방식을 통하여 원하는 영역에 용액형 반도체물질을 형성하는 방법을 사용하지만, 낮은 생산효율과 불균일성으로 인하여 새로운 개선방법이 필요하다.
본 발명은 유기물 박막에 포토마스크를 이용하여 자외선을 부분적으로 조사하여 반도체 또는 도체 특성이 필요한 영역을 패터닝할 수 있는 유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유기물 박막에 포토마스크를 이용하여 자외선을 부분적으로 조사하여 반도체 특성이 필요한 영역을 패터닝할 수 있는 유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기물 박막을 형성하는 공정; 포토마스크를 얼라인하여 상기 유기물 박막의 일부 영역에 선택적으로 노광 영역을 설정하는 공정; 및 상기 유기물 박막의 일부 영역에 선택적으로 자외선 또는 극자외선을 조사하여 상기 일부 영역의 반도체 특성을 제거하는 공정을 포함하는 유기물 박막 패터닝 방법이 제공될 수 있다.
상기 포토마스크를 얼라인하는 공정 이전에, 상기 유기물 박막에 전극을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 노광 영역은 상기 전극의 위치에 일치되도록 형성될 수 있다.
상기 포토마스크는, 석영 또는 알루미나로 구성되는 세라믹 층과, 상기 세라믹 층의 일면에 배열되는 메탈로 구성된 마스크 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유기물 박막에 포토마스크를 이용하여 자외선을 부분적으로 조사하여 반도체 특성이 필요한 영역을 패터닝하는 방법을 통해 제조되는 소자가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 유기물 박막; 및 상기 유기물 박막에 배열되는 적어도 하나의 전극을 포함하되, 상기 유기물 박막은 얼라인된 포토마스크에 의해 상기 전극이 형성된 영역을 제외한 일부 영역이 선택적으로 자외선 또는 극자외선이 조사되어 반도체 특성이 제거된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 박막 패터닝 방법 및 이를 이용하여 제조된 소자, 트랜지스터를 제공함으로써, 유기물 박막에 포토마스크를 이용하여 자외선을 부분적으로 조사하여 반도체 또는 도체 특성이 필요한 영역을 패터닝할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 박막 패터닝 공정을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 방법을 통해 제조된 유기물 반도체 소자를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 유기물 반도체 소자에 자외선 또는 극자외선을 부분적으로 조사한 경우 분자의 배열 및 분자간 결합이 파괴된 일 예를 도시한 도면.
도 4는 도 1의 방법으로 패터닝된 유기 단분자들의 분광 광학현미경 사진.
도 5는 도 1의 방법으로 미세패턴된 유기 단분자 박막의 라인 패턴된 분광 광학현미경 사진.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 또는 극자외선을 부분적으로 조사한 유기물 박막의 결정성 변화를 도시한 그래프.
도 7은 도 1의 공정을 이용하여 제조된 유기물 반도체 소자 어레이를 나타낸 분광 광학현미경 사진.
도 8은 도 7의 유기물 반도체 소자 어레이의 소자 특성을 도시한 그래프.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기물 박막 패터닝 공정을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 방법을 통해 제조된 유기물 반도체 소자를 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 유기물 반도체 소자에 자외선 또는 극자외선을 부분적으로 조사한 경우 분자의 배열 및 분자간 결합이 파괴된 일 예를 도시한 도면이며, 도 4는 도 1의 방법으로 패터닝된 유기 단분자들의 분광 광학현미경 사진이고, 도 5는 도 1의 방법으로 미세패턴된 유기 단분자 박막의 라인 패턴된 분광 광학현미경 사진이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 또는 극자외선을 부분적으로 조사한 유기물 박막의 결정성 변화를 도시한 그래프이며, 도 7은 도 1의 공정을 이용하여 제조된 유기물 반도체 소자 어레이를 나타낸 분광 광학현미경 사진이고, 도 8은 도 7의 유기물 반도체 소자 어레이의 소자 특성을 도시한 그래프이다.
제1 공정에서 기판(210) 위에 유기물 박막(220)을 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유기물 박막(220)은 유기물 반도체 용액을 이용하여 용액 공정을 통해 형성될 수 있다.
유기물 반도체 용액은 단분자 또는/및 고분자를 기반으로 한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 유기물 반도체 용액은 하나의 유기물질을 포함할 수도 있으며, 복수의 유기물질을 포함할 수도 있다.
즉, 적어도 하나의 유기물질을 포함하는 유기물 반도체 용액을 이용하여 용액 공정을 통해 기판(210) 위에 유기물 박막(220)을 형성할 수 있다.
이외에도, 유기물 박막(220)을 구성하는 물질은 자기조립분자층(self-assembled monolayer), 또는 탄소원자를 기본으로 하는 탄소계 물질인 카본나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 퓰러린(fullerene 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합일 수도 있다.
이때, 용액 공정은 스핀 코팅, 딥코딩, 잉크젯 프린팅, 오프셋 프린팅, 리버스 오프셋 프린팅, 그라비어 프린팅 및 폴 프리팅 중 어느 하나의 공정일 수 있다.
상기의 용액 공정을 통해 형성되는 유기물 박막(220)의 두께는 1nm ~ 10um 이내로 형성될 수 있다.
또한 유기물 반도체 용액에는 유기물질 이외에도 유기절연체를 포함하도록 혼합될 수 있다. 또한, 유기물 반도체 용액에는 감광제가 첨가될 수도 있다.
이와 같은 유기물 박막(220)은 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(210)상에 형성될 수 있다.
다른 예를 들어, 유기물 박막(220)은 기판(210)에의 부착력 증대등의 목적을 위해 절연층(215)가 기판(210)에 형성된 후 해당 절연층(215) 위에 형성될 수도 있다.
예를 들어, 절연층(215)는 SiO2일 수 있다. SiO2이외에도 MgF2, PMMA, PDMS 등으로 형성될 수도 있음은 당연하다.
도 1에는 상세히 도시되어 있지 않으나, 유기물 박막(220)을 형성한 후 특성 향상을 위해 추가적으로 열처리나 진공처리 공정을 더 수행할 수도 있다.
제1 실시예에 따르면, 높은 농도로 도핑된(heavily p-doped) 실리콘 웨이퍼상에 실리콘 산화막을 열처리하여 200nm 두께의 유기물 박막을 형성할 수 있다.
이와 같이 도핑된 실리콘 웨이퍼는 기판의 기능도 수행하고, 전도성이 높아 게이트 전극의 기능도 수행할 수 있다. 또한, 열처리 방법을 통해 형성된 실리콘 산화막은 게이트 절연막 기능을 할 수도 있다.
상기와 같이 기술된 유기물 박막(220)의 기능은 전기적으로 도체나 반도체 특성을 가진다. 이로 인해, 유기물 박막(220)은 전류를 전달하거나 전류의 양을 조절할 수 있는 특성을 가진다. 또한, 이미 전술한 바와 같이, 유기물 박막(220)을 형성하는데 다양한 물질이 혼합될 수 있는 바, 유기물 박막(220)는 광특성, 자기적 특성 및 기타 여러 기능적인 특성을 가진 박막을 포함할 수도 있다.
상기와 같이 유기물 박막을 형성한 후, 제2 공정(115)에서 유기물 박막(220) 상에 전극을 증착한다.
여기서, 전극은 금속을 증착하여 형성될 수도 있으며, 유기물 전극을 증착하여 형성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 전극을 형성하는 것을 중심으로 설명하나, 전극을 패터닝하여 소자를 제조할 수도 있다. 이하에서는 이러한 소자를 박막 트랜지스터로 통칭하기로 한다.
전극은 예를 들어, 금, 은, 크롬, 칼슘, 바륨, 탄탈륨, 티타늄, 구리, 알루미늄, 몰리브데늄, 텅스텐, 니켈, 팔라듐, 백금과 같은 금속을 증착하여 형성할 수 있다.
또한, 박막 트랜지스터는 ITO, IZO, ZTO 등과 같은 금속 산화물, 전도성 고분자, CNT(carbon nanotube), 그래핀(Graphene) 물질을 포함하거나 상기의 물질을 포함한 전극 물질을 증착하여 제조될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 유기물 박막상에 형성되는 전극은 게이트 전극일 수도 있으며, 소스/드레인 전극일 수도 있다. 게이트 전극이나 소스/드레인 전극은 동일한 금속 또는 유기물 전극으로 형성될 수도 있으며, 각기 상이한 금속 또는 유기물 전극을 증착하고 패터닝하여 형성될 수도 있다.
유기물 박막(220)에 전극을 증착하는 공정은 열증발(thermal evaporation), 전자빔 증발(electron beam evaporation), 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착방법(chemical vapor deposition), 원자층 증착법(atomic layer deposition) 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
도 1에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 유기물 박막(220)상에 전극(225)를 형성하는 공정을 중심으로 설명하였다. 그러나, 구현 방법에 따라 전극(225)를 우선 형성한 후 후속 공정으로 유기물 박막(220)을 전극 위에 형성하여 소자를 제조할 수도 있다.
도 2에는 소스/드레인 전극(225)이 유기물 박막(220)상에 형성된 일 예가 도시되어 있다.
이어, 제3 공정(120)에서 포토마스크를 얼라인한다.
포토마스크(230)는 유기물 박막(220)상에 유기물 반도체 특성이 필요한 비노광 영역과 유기물 반도체 특성이 필요치 않은 노광 영역을 설정하기 위한 공정이다.
포토마스크(230)는 도 2를 참조하면, 자외선 또는 극자외선이 투과되는 세라믹층(231)과 자외선 또는 극자외선을 투과시키지 않도록 세라믹층(231)의 일면에 배열되는 적어도 하나의 마스크(232)를 포함한다.
여기서, 세라믹층(231)은 자외선 또는 극자외선을 투과시킬 수 있는 석영 또는 알루미나로 형성될 수 있다. 석영이나 알루미나 이외에도 자외선 또는 극자외선을 투과시킬 수 있는 물질인 경우 모두 동일하게 적용될 수 있다.
또한, 마스크(232)는 메탈 물질로, 세라믹층(231)을 투과한 자외선 또는 극자외선을 투과시키지 않는 물질로 구성된다.
포토마스크 얼라인 공정은 현미경이나 기타 보조 도구를 이용하여 마스크(232)와 전극 또는 소자 배열을 확인한 후 마스크를 얼라인할 수 있다.
물론, 포토마스크 얼라인 공정은 사람이 눈으로 박막 트랜지스터상의 전극 또는 소자 배열을 확인한 후 마스크를 정밀하게 설정하여 노광 영역을 설정할 수도 있다.
포토마스크(230)에 포함되는 마스크(232)는 필름이나 새도우 마스크 형태로 구현될 수도 있음은 당연하다.
상기와 같은 포토마스크 얼라인 공정이 완료되면, 제4 공정(125)에서 자외선 또는 극자외선을 유기물 박막에 노광시킨다.
유기물 박막(230)에 자외선 또는 극자외선을 노광시키면, 포토마스크(230)에 의해 설정된 노광 영역에만 자외선 또는 극자외선이 투과되고, 마스크(232)에 의해 가려진 비노광 영역에는 자외선 또는 극자외선이 투과되지 않는다.
이로 인해, 마스크(232)에 가려진 비노광 영역에 일치하는 유기물 박막(230)의 영역에는 자외선 또는 극자외선이 조사되지 않으며, 마스크(232)가 가려지지 않은 노광 영역에 일치하는 유기물 박막(230)의 일부 영역에는 자외선 또는 극자외선이 조사되어 유기물 박막에 존재하는 분자간의 일정한 배열과 화학적 결합이 완전히 제거되거나 부분적으로 파괴되어 반도체 특성이 사라지게 된다.
또한, 자외선 또는 극자외선의 광원은 UV-LED, Hg, D2, Ar2, Kr2, Xe2, XeCl, KrF, KrCl, F2 등과 같은 램프를 이용하여 조사될 수 있다. 또한, 자외선 또는 극자외선의 온도는 5 ~ 300도 이내일 수 있다.
도 3에는 자외선 또는 극자외선의 노광에 따라 유기물 박막(230)의 일부 영역이 반도체 특성이 사라져 패터닝된 일 예가 도시되어 있다.
이와 같이, 유기물 박막(230)에 자외선 또는 극자외선의 조사에 따라 일부 영역을 선택적으로 노광시켜 반도체 특성을 제거함으로써 해당 영역을 식각 공정 등을 통해 제거하는 후속 공정을 수행하지 않을 수 있는 이점이 있다.
유기물 박막(230)에 노광되는 자외선 또는 극자외선의 파장은 유기물 박막(230)의 반도체 특성을 제거하거나 일부 결합을 제거할 수 있도록 100nm 내지 350nm 범위를 가질 수 있다.
또한, 유기물 박막(230)의 노광 효과를 높이기 위해 자외선 또는 극자외선의 노광은 진공 상태에서 수행될 수도 있으며, 질소, 아르곤과 같은 특정한 가스가 투입된 공간에서 수행될 수도 있다. 또한 자외선 또는 극자외선 노광시 물질의 효율적 분해를 위해 10ppm-2000ppm의 산소와 같은 반응성 기체가 소량 첨가될 수 있다.
물론, 자외선 또는 극자외선을 조사하는 공정 이외에도 유기물 박막의 특성을 변화시키기 위해 추가적으로 열이나 습도를 조절하는 공정을 더 수행할 수도 있다.
이와 같이, 자외선 또는 극자외선을 조사하여 유기물 박막상에 필요에 따라 절연체적인 특성을 가지는 영역을 패터닝할 수 있으므로, 유기물 박막상에 절연체적 특성을 위한 식각 등과 같은 제거 공정을 별도로 수행하지 않을 수 있는 이점 있다.
상기의 자외선 또는 극자외선의 조사는 유기물 박막에 포함된 전하가 이동하는 능력을 상실할때까지 수행될 수 있다. 따라서, 자외선 또는 극자외선을 조사하는 시간은 예를 들어, 1분 내지 수 시간 동안 지속될 수 있다. 이와 같이, 자외선 또는 극자외선을 조사하는 시간은 유기물 박상의 특성과 램프 특성에 따라 달라질 수 있음은 당연하다.
제 1 실시예
높은 농도로 도핑된 (heavily p-doped) 실리콘 웨이퍼에 열처리 방법을 통해 실리콘 산화막을 200 nm의 두께로 형성한다. 이미 전술한 바와 같이, 도핑된 실리콘 웨이퍼는 기판뿐만 아니라 전도성이 높아 게이트 전극으로 사용할 수 있다. 또한, 열처리 방법을 통해 형성된 실리콘 산화막은 게이트 절연막 역할을 할 수도 있다.
이와 같이, 유기물 박막을 형성한 후, 포토리소그래피 공정을 통해 금을 이용하여 전극을 형성한다. 전극을 형성한 후에 PFBT(Pentafluorobenzenethiol)을 금으로 된 전극위에 증착하여 표면에너지를 변화시킨다. 그리고, 단분자 유기물반도체인 diF-TESADT를 클로로벤젠에 약 2wt%로 용액을 만든 후에 스핀코팅방법을 사용하여 웨이퍼 전 면적에 걸쳐 균일하게 도포한다.
웨이퍼와 석영마스크를 컨택얼라이너(contact aligner)를 이용하여 채널 부분을 석영마스크에 있는 크롬패턴으로 보호하도록 배열하고 마스크와 샘플을 고정시킨다. 마스크와 샘플을 자외선 및 극자외선(파장대역 150 nm ~ 254 nm)을 조사할 수 있는 장비로 이동하고 자외선 및 극자외선을 약 45분간 조사한다.
이 때 분위기는 질소 분위기로 유지하였으며 지속적으로 질소를 공급할 수 있다.
도 4에는 도 1에서 설명한 바와 같이 자외선 또는 극자외선 노광을 통해 패터닝된 유기 단분자들의 분광 광학 현미경 사진이 도시되어 있으며, 도 5에는 상기의 방법으로 형성된 미세패턴된 유기 단분자 박막의 라인 패턴된 분광 광학현미경 사진이 도시되어 있다.
도 6에는 도 1과 같이 포토마스크를 이용하여 노광 영역을 설정한 후 유기물 박막에 자외선 또는 극자외선을 조사한 경우 유기물 박막의 결정성 변화를 도시한 그래프이다.
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 이용하여 노광 영역을 설정한 후 유기물 박막에 자외선 또는 극자외선을 조사한 경우 유기물 박막을 패터닝하는 방법을 이용하여 제조된 유기물 반도체 소자 어레이를 도시한 것이며, 도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른 포토마스크를 이용하여 노광 영역을 설정한 후 유기물 박막에 자외선 또는 극자외선을 조사한 경우 유기물 박막을 패터닝하는 방법을 이용하여 제조된 유기물 반도체 소자 특성을 도시한 것이다.
도 7에 도시된 분광 광학현미경 이미지는 상기의 과정을 통하여 자외선 및 극자외선을 맞은 영역은 검게 변하고 마스크로 보호된 영역은 분자배열은 특성으로 나타나는 복굴절(birefringence)현상으로 인하여 다소 밝게 빛나고 있다. 도 8은 도 7에서 나타낸 바와 같이 제작된 소자의 전류전달 특성곡선으로 전류의 온-오프비가 107 이상으로 개선되고 게이트 누설전류 특성이 10-12 A로 줄어듬을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
210: 기판
215: 절연층
220: 유기물 박막
225: 전극
230: 포토마스크

Claims (7)

  1. 유기물 박막을 형성하는 제1 공정;
    포토마스크를 얼라인하여 상기 유기물 박막의 일부 영역에 선택적으로 노광 영역을 설정하는 제2 공정; 및
    상기 유기물 박막의 일부 영역에 선택적으로 자외선 또는 극자외선을 조사하여 상기 일부 영역의 반도체 특성을 제거하는 제3 공정을 포함하는 유기물 박막 패터닝 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공정에서 형성된 상기 유기물 박막은 진공증착 또는 용액으로 형성되되,
    상기 유기물 박막은 단분자, 고분자, 자기조립분자층(self-assembled monolayer) 또는 탄소원자를 기본으로 하는 탄소계 물질인 카본나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 퓰러린(fullerence) 중 적어도 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유기물 박막 패터닝 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 유기물 박막은 전기적으로 도체 또는 반도체 특성을 가져서 전류를 전달하거나 전류의 양을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 유기물 박막 패터닝 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 포토마스크를 얼라인하는 공정 이전에,
    상기 유기물 박막에 전극을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 노광 영역은 상기 전극의 위치에 일치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 유기물 박막 패터닝 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 포토마스크는,
    석영 또는 알루미나로 구성되는 세라믹 층과,
    상기 세라믹 층의 일면에 배열되는 메탈로 구성된 마스크 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기물 박막 패터닝 방법.
  6. 제1 항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 유기물 박막 패터닝 방법을 통해 제조되는 소자.
  7. 유기물 박막; 및
    상기 유기물 박막에 배열되는 적어도 하나의 전극을 포함하되,
    상기 유기물 박막은 얼라인된 포토마스크에 의해 상기 전극이 형성된 영역을 제외한 일부 영역이 선택적으로 자외선 또는 극자외선이 조사되어 반도체 특성이 제거된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180018996A (ko) * 2016-08-10 2018-02-22 중앙대학교 산학협력단 저온소결 산화물과 반도체 나노입자가 결합된 다중 센서 어레이 및 이의 제조 방법
KR20190050408A (ko) * 2017-11-03 2019-05-13 중앙대학교 산학협력단 Cnt를 이용한 1차원 섬유 기반 전자소자 제조방법 및 그 전자소자

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