WO2017014441A1 - 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치 및 이의 제조 방법 - Google Patents

전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치 및 이의 제조 방법을 공개한다. 본 발명은 전도성이 낮은 반도체층과 저항 변화 물질로 형성된 투명 전극의 경계 영역에 나노 단위의 금속으로 형성된 메탈 메쉬를 형성함으로써, 절연체인 투명 전극에 인가된 전계가 메탈 메쉬를 통해서 보다 효율적으로 저항 변화 물질 전체 영역으로 퍼지도록 함으로써, 보다 낮은 전압으로 균일한 밀도의 전도성 필라멘트를 형성할 수 있다. 또한, 투명 전극 아래에 형성된 나노 메탈 메쉬는 투명 전극을 통해서 유입된 전류를 반도체층 전체로 확산시키는 기능을 수행함으로써, 반도체 장치의 전류 주입 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치 및 이의 제조 방법
본 발명은 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
1907년 CaO물질이 투명전극으로 제안된 이후 Display 사업이 태동하기까지 투명전극에 대한 관심은 그리 크지 않았다. 그러나 LED, 태양전지, LCD, OLED, 투명 Display, 터치패널 등의 수광 및 발광소자 사업이 성장하면서 다양한 투명전극이 많은 관심을 받고 있다.
수광 및 발광소자의 구조설계, 소자 제작기술은 소자의 성능 향상에 있어서 매우 중요한 역할을 한다. 그 방법으로는 전류 주입효율을 높여 구동전압을 낮추는 방법이 있고, 균일한 전류 분산 및 주입을 위해서 전극의 접촉 면적을 넓히거나 투명전극(transparent conduction electrode; TCE)을 사용하거나, 광추출 및 흡수를 위해 표면에 나노패턴을 만드는 방법이 널리 사용되고 있다.
그 중에서 수광 및 발광소자의 효율을 향상시키기 위한 노력으로 TCE의 연구는 가장 중요한 부분을 차지하고 있다. 투명전극은 빛의 투과와 전류의 주입/추출을 동시에 필요로하는 IT산업의 핵심 재료로 주로 ITO(Indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide)가 사용되고 있다. ITO전극의 경우 Flexibliliy에 대한 기계적 특성이 약하고, 희토류금속의 사용으로 문제가 되고 있다. 이를 대체 할 수 있는 고분자 투명전극, CNT, Graphene, 은나노와이어 등 기반의 투명전극이 제안되고 있다. 그러나 TCE층의 빛의 흡수에 의해 수광소자의 광흡수나 발광소자의 광추출에 어려움이 있다. 또한 광학적 특성을 높이기 위해 열처리를 진행함에 따라 전기적 특성이 감소하며, 기판과 컨택된 전극의 bonding에 데미지를 주는 단점이 있다. 효율향상을 위해서는 오믹접촉을 통해 동작전압을 낮추어주거나 생성된 빛을 잘 투과시켜 효율을 높여줄 수 있다. 현재 일반적으로 적용되는 투명전극은 투과도와 전기 전도도 사이의 Trade-off 관계를 갖는다. 또한 자외선 영역으로 갈수록 투과도가 낮아지는 특성을 갖는다.
자외선 영역에서 이용될 수 있을 만큼 높은 투과도를 가지는 물질은 큰 밴드갭(wide band-gap)을 가지므로, 전극으로 이용되기에는 전도성이 매우 낮고 반도체 물질과 Ohmic contact 이 이루어지지 않아 전극으로 이용하는 것이 불가능하다. 현재의 기술로는 가시광 영역뿐만 아니라 자외선 영역에서도 높은 투과도를 나타내면서도, Ohmic contact 이 이루어져 높은 전기전도도를 나타내는 투명 전극을 구현할 수 없다. 따라서, 가시광 영역부터 UV 영역까지 적용될 수 있는 투명전극을 구현하기 위해서는, 높은 투과도를 지니는 동시에 발광소자와 오믹 접촉 형성이 가능한 투명전극 개발이 필수적이다.
현재 고저항 물질에 전계를 인가하여 내부에 전도성 필라멘트를 형성하여 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화되는 특성을 가지는 큰 밴드갭 물질을 투명 전극으로 이용하고자 하는 연구가 진행되어지고 있다. 대표적인 예로는 본 출원인이 출원한 한국특허 제 10-1321353 호가 있다.
이러한 저항 변화 물질의 특성을 이용하여 저항변화 물질을 수광 및 발광소자의 투명전극으로 사용할 수 있다. 그러나 소자에 적용 시 소자의 전도도가 낮을 경우 효과적으로 전계가 전달되지 않아 전도성 필라멘트를 형성하기 어렵다. 또한 형성하더라도 소자에 큰 데미지를 주어 소자가 파괴되는 문제가 발생한다. 따라서 전도도가 낮은 물질로 구성된 소자에도 적용이 가능한 전도성 필라멘트 형성하는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소자에 데미지를 주지 않으면서도 비도전성 저항 변화 물질로 형성된 투명 전극 내부에 균일하게 전도성 필라멘트를 형성하여 저항 상태를 저저항 상태로 변화시킨 투명 전극을 포함하는 반도체 장치 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법은, (a) 기판위에 반도체층을 형성하는 단계; (b) 상기 반도체층 위에 메탈 메쉬를 형성하는 단계; (c) 상기 메탈 메쉬 및 상기 반도체층 위에 저항 변화 물질을 이용하여 투명 전극을 형성하되, 상기 메탈 메쉬의 일부 영역이 외부에 노출되도록 투명 전극을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 투명 전극과 외부로 노출된 상기 메탈 메쉬 위에 전압 인가 장치의 전극을 각각 접촉시키고, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 상기 투명 전극 내부에 전도성 필라멘트를 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에서 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 반도체층 위에 폭보다 길이가 더 긴 나노 사이즈의 물질(나노 물질)이 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계; (b2) 상기 네트워크의 일부가 잠기도록 상기 반도체층 위에 패턴층을 형성하는 단계; (b3) 상기 네트워크를 제거하여 상기 패턴층위에 네트워크에 대응되는 패턴을 형성하는 단계; (b4) 상기 반도체층 위에 메탈을 증착하여 상기 패턴에 대응되는 메탈 메쉬를 형성하는 단계; 및 (b5) 상기 패턴층을 제거하여 상기 기판위에 상기 메탈 메쉬만을 잔존시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에서, 상기 (b1) 단계는 스프레이(spray) 방식 또는 디핑(dipping) 방식으로 네트워크를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에서, 상기 나노 물질이 CNT(Carbon Nano Tube)인 경우에, 상기 (b3) 단계는 O2 플라즈마 처리방식 또는 산소 열처리 방식을 적용하여, CNT를 제거할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치는, 기판; 상기 기판위에 형성된 반도체층; 상기 반도체층 위에 형성된 메탈 메쉬; 및 상기 메탈 메쉬의 일부 영영이 외부에 노출되도록 상기 반도체층 및 상기 메탈 메쉬 위에 저항 변화 물질로 형성된 투명 전극을 포함하고, 상기 투명 전극 내부에는 전도성 필라멘트가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 반도체 장치는, 상기 투명 전극과 외부로 노출된 상기 메탈 메쉬 위에 전압 인가 장치의 전극을 각각 접촉시키고, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 상기 투명 전극 내부에 전도성 필라멘트를 형성할 수 있다.
본 발명은 전도성이 낮은 반도체층과 저항 변화 물질로 형성된 투명 전극의 경계 영역에 나노 단위의 금속으로 형성된 메탈 메쉬를 형성함으로써, 절연체인 투명 전극에 인가된 전계가 메탈 메쉬를 통해서 보다 효율적으로 저항 변화 물질 전체 영역으로 퍼지도록 함으로써, 보다 낮은 전압으로 균일한 밀도의 전도성 필라멘트를 형성할 수 있다.
또한, 투명 전극 아래에 형성된 나노 메탈 메쉬는 투명 전극을 통해서 유입된 전류를 반도체층 전체로 확산시키는 기능을 수행함으로써, 반도체 장치의 전류 주입 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 나노 스케일의 메탈 메쉬를 반도체층 위에 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 메탈 메쉬 형성에 이용되는 나노 물질의 일 예인 CNT의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 패턴층 위에 추가로 금속층을 형성하는 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 구조를 도시하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치의 구조 및 이의 제조 방법에 대해서 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 장치를 제조하기 위해서, 본 발명의 제조 방법은, (a) 기판(100)위에 반도체층(200)을 형성하고, (b) 반도체층(200) 위에 메탈 메쉬(300)를 형성한다.
그 후, (c) 메탈 메쉬(300) 및 반도체층(200) 위에 저항 변화 물질을 이용하여 투명 전극(400)을 형성한다. 이 때, 투명 전극(400)은 메탈 메쉬(300)의 일부 영역이 외부에 노출되도록 형성된다. 이 경우, 메탈 메쉬(300)가 노출될 영역을 제외한 나머지 영역에 저항 변화 물질을 증착하여 투명 전극(400)을 형성할 수도 있고, 반도체층(200) 및 메탈 메쉬(300) 전체 면적에 투명 전극(400)을 형성한 후, 메탈 메쉬(300)를 노출시킬 영역의 투명 전극(400)을 제거할 수도 있다.
그 후, (d) 투명 전극(400)과 외부로 노출된 메탈 메쉬(300) 위에 전압 인가 장치(1000)의 전극을 접촉시키고, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 투명 전극(400) 내부에 전도성 필라멘트(410)를 형성한다. 이 때, 전압 인가 장치(1000)의 하나의 전극은 노출된 메탈 메쉬(300)에 접촉하고, 다른 하나의 전극은 투명 전극(400) 표면에 접촉한 후, 전압을 인가함으로써 투명 전극(400) 전체 영역에 균일하게 전계를 인가할 수 있게 된다.
상술한 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 도 2의 (a) 단계에서, 기판(100)은 반도체 발광 소자 또는 수광 소자를 형성할 때 일반적으로 이용되는 기판(100)(예컨대, 사파이어 기판, 실리콘 기판 등)이 이용될 수 있다.
기판(100) 위에 형성되는 반도체층(200)은 발광 소자 또는 수광 소자를 형성하기 위해서 순차적으로 적층된 반도체층들을 모두 통칭하는 것으로서, 예컨대, 반도체층(200)은 n-AlGaN 층, 활성층, p-AlGaN 층이 순차적으로 형성된 발광 구조물일 수 있다. 본 발명의 특징은 반도체층(200)의 형성에 있는 것이 아니라, 그 위에 나노 메탈 메쉬(300)를 형성하고, 그 위에 투명 전극(400)을 형성하는 구성에 있는 것으로서, 반도체층 형성 방식에 제한이 없으므로, 반도체층(200)의 형성 과정에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 도 2의 (b) 단계에서, 반도체층(200) 위에 형성되는 메탈 메쉬(300)는 일반적인 메탈 메쉬 형성 방법을 적용하여 형성될 수 있다. 즉, 반도체층(200)위에 마스크를 배치하고 증착하여 메탈 메쉬(300)를 형성할 수 있고, 이 보다 선폭이 작은 나노 스케일의 메탈 메쉬(300)를 형성하기 위해서는 도 3a 내지 도 5를 참조하여 후술하는 방식에 따라서 메탈 메쉬(300)를 형성할 수도 있다.
한편, 도 2의 (c) 단계에서, 반도체층(200) 위에 메탈 메쉬(300)가 형성된 후, 그 위에 저항 변화 물질을 증착하여 투명 전극(400)을 형성한다. 이 때, 저항 변화 물질은 투명한 재질을 갖으며, 인가되는 전계에 의해서 내부에 전도성 필라멘트(410)가 형성됨으로써 원래의 저항 상태인 고저항 상태에서 저저항 상태로 저항 상태가 변화될 수 있는 물질이다. 이러한 물질로는 투명한 전도성 Oxide 계열의 물질(SiO2, Ga2O3, Al2O3, ZnO, ITO 등), 투명한 전도성 Nitride 계열의 물질(Si3N4, AlN, GaN, InN 등), 투명한 전도성 폴리머 계열의 물질(polyaniline (PANI), poly(ethylenedioxythiophene)-polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) 등), 및 투명한 전도성 나노 물질(CNT, CNT-oxide, Graphene, Graphene-oxide 등) 등을 이용될 수 있다.
이러한 투명 전극(400)은 저항 변화 물질 중에서, 밴드 갭이 ITO보다 큰 투명한 재질의 저항 변화 물질로 형성됨으로써, 가시광 영역의 빛 뿐만 아니라, 자외선 영역의 빛에 대해서도 높은 투과도를 나타낸다. 또한, 투명 전극(400)은 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압이 인가되어, 그 내부에 전계가 인가되고, 인가된 전계에 의해서 그 내부에 전도성 필라멘트(410)가 형성되어 저항 상태가 고저항 상태에서 저저항 상태로 변화된 상태이다. 따라서, 투명 전극(400)은 자외선 영역까지 높는 광 투과도를 나타낼 뿐만 아니라, 전도성 필라멘트(410)를 통한 높은 전기 전도도를 나타낸다.
또한, 도 2의 (c) 단계에서 반도체층(200) 및 메탈 메쉬(300) 위에 형성되는 투명 전극(400)은, 메탈 메쉬(300)의 일부가 외부로 노출되도록 형성된다. 이를 위해서는 상술한 바와 같이, 메탈 메쉬(300)가 노출될 영역을 제외한 나머지 영역에 저항 변화 물질을 증착하여 투명 전극(400)을 형성하는 것이 바람직하지만, 반도체층(200) 및 메탈 메쉬(300) 전체 면적에 투명 전극(400)을 형성한 후, 메탈 메쉬(300)를 노출시킬 영역의 투명 전극(400)을 제거하는 방식으로 투명 전극(400)을 형성할 수도 있다.
그 후, 도 2의 (d) 단계에서, 전압 인가 장치(1000)의 하나의 전극은 외부로 노출된 반도체층(200) 위의 메탈 메쉬(300)에 접촉하고, 다른 하나의 전극은 투명 전극(400) 표면에 접촉한 후, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가한다. 그러면, 반도체층(200) 전체 면적에 형성된 메탈 메쉬(300)의 전체 영역이 전압 인가 장치(1000)의 하나의 전극과 연결되어 있으므로, 투명 전극(400) 전체 영역에 균일하게 전계가 인가되고, 따라서, 투명 전극(400) 전체에 균일하게 전도성 필라멘트(410)가 형성된다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 나노 스케일의 메탈 메쉬를 반도체층 위에 형성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노 스케일의 메탈 메쉬 형성 방법의 일 예를 설명하면, 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 메탈 메쉬가 형성될 반도체층(200)이 형성된 기판(100) 위에 나노 물질들(310-1~310-n)이 상호 연결되는 네트워크(310)를 형성한다.
여기서, 본 발명에 적용되는 나노 물질은 나노 사이즈의 물질로서, 직경보다 길이가 더 긴 물질로서 정의되고, 대표적인 예로 CNT(Carbon Nano Tube)가 있으며, 그 밖에, Au, Ag, Cu, Si, GaN, ZnO, SiO2, TiO2 등의 나노 와이어 및 나노 막대 등이 적용될 수 있다. 나노 와이어 및 나노 막대의 폭에 따라서 반도체층(200) 위에 형성되는 메탈 메쉬(300)의 선폭이 결정되므로, 나노 와이어 및 나노 막대의 폭 및 재질은 소망하는 메탈 메쉬(300)의 선폭뿐만 아니라, 후술하는 공정을 고려하여 선택된다. 후술하는 본 발명의 바람직한 실시예에서는 CNT를 이용하여 메탈 메쉬(300)를 형성하였다.
본 발명에서는, 반도체층(200) 위에 나노 물질들이 서로 연결된 상태로 배열된 것을 네트워크(310)로 정의하고, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 네트워크(310)를 형성하는 방식으로, 나노 물질들이 혼합된 용액에 반도체층(200)이 형성된 기판(100)을 담갔다가 꺼내어 건조시키는 디핑(dipping) 방식 또는 나노 물질이 혼합된 용액을 반도체층(200)위에 분사하여 건조시키는 스프레이(spray) 방식을 이용하였으나, 나노 물질로 구성된 네트워크(310)를 반도체층(200)위에 형성할 수 있는 방식이라면 제한이 없다.
나노 물질로 네트워크(310)가 반도체층(200)위에 형성되면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 반도체층(200) 위에 패턴층(320)을 형성한다. 패턴층(320)은 나노 물질로 형성된 네트워크(310)의 형상을 전사하기 위한 것으로서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 네트워크(310)를 형성하는 나노 물질들의 일부만이 잠기도록, 나노 물질의 폭보다 낮은 두께로 반도체층(200)위에 패턴층 형성 물질을 증착함으로써 패턴층(320)을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 CNT로 네트워크(310)를 형성하였고, 그 위에 SiO2 또는 Ga2O3 와 같은 산화물계 화합물을 증착하여 패턴층(320)을 형성하였다.
이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 나노 물질의 폭이 다양하므로, 네트워크(310)를 형성하는 나노 물질의 폭에 따라서 패턴층(320)의 두께가 조절되어야 한다. 도 4에 도시된 예에서, 네트워크(310)를 형성하는 CNT의 직경은 1nm부터 25nm 까지 다양하고, 도 4의 A에 도시된 single wall 구조의 CNT 뿐만 아니라, 도 4의 B에 도시된 Multi-wall 구조의 CNT도 적용이 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 CNT의 폭을 고려하여 CNT 폭의 약 50%~80%의 두께로 패턴층(320)을 형성하였다. 또한, 패턴층(320)을 형성하는 물질의 경우에도, 후술하는 공정에서 선택적으로 패턴층(320) 내부의 나노 물질을 제거할 수 있는 것이라면 산화물계 화합물에 한정되지 않는다.
또한, 나노 물질 네트워크(310)가 ZnO, SiO2 TiO2 등과 같은 산화물계 화합물로 형성된 경우에는, 이 후에 나노 물질 네트워크(310)를 제거하는 공정을 고려하여 산화물계 화합물 이외의 물질을 이용하여 패턴층(320)을 형성하는 것이 바람직하다.
그 후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 패턴층(320) 내부에 형성된 네트워크(310)를 제거하여, 패턴층(320) 내부에 네트워크(310)의 형상과 동일한 패턴(340)을 형성한다. 패턴층(320) 내부의 네트워크(310)를 제거하는 방식으로는 네트워크(310)를 형성하는 나노 물질에 따라서 다양한 방식이 적용될 수 있다. 도 3c에 도시된 예에서, 본 발명의 바람직한 실시예는 CNT를 이용하여 네트워크(310)를 형성하였으므로, 패턴층(320)을 손상시키지 않고, CNT 만을 제거하기 위해서, O2 플라즈마 처리나 400도 이상의 온도에서 산소 열처리 방식을 적용하여 CNT를 이산화탄소로 승화시켜 제거하였다.
한편, 상술한 CNT 이외의 나노 물질로 네트워크(310)를 형성한 경우에는, 아래의 표 1과 같이 각 나노 물질에 대응되는 에칭 용액을 이용하여 나노 물질로 형성된 네트워크(310)를 제거할 수 있다.
나노 와이어/나노 막대 에칭 용액
Ni (H3PO4:HNO3:CH3COOH:H2O)(3:3:1:1 비율)
Au AquaRegia((HCl:HNO3)(3:1 비율))
Ag (NH4OH:H2O2:CH3OH)(1:1:4 비율)
Cu (300g Sodiumpersulfate : 1000ml H2O)
Si (HF:HNO3:H2O)(1:3:5 비율)
GaN (Acid/H2O2 or KOH)
ZnO (HCl or H3PO4 or NH4Cl)
SiO2 (HF)
TiO2 (H3PO4-H2O2)
패턴층(320)에서 나노 물질 네트워크(310)가 제거되어 네트워크(310) 패턴(340)이 형성되면, 도 3d에 도시된 바와 같이, 패턴층(320) 위에 메탈 메쉬(300)를 형성할 금속을 증착하여 나노 물질이 제거된 네트워크(310)의 빈자리(즉, 메탈 메쉬 패턴)를 메탈로 채움으로써, 반도체층(200) 위에 메탈 메쉬(300)를 형성하고, 반도체층(200)으로부터 패턴층(320)을 제거함으로써 반도체층(200)위에 메탈 메쉬(300)를 최종적으로 형성한다.
패턴층(320)을 제거하는 방식으로는, 패턴층(320)을 형성하는 물질의 종류에 대응되는 용액으로 습식 식각을 수행하여 패턴층(320)을 제거한다. 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 산화물계 화합물을 증착하여 패턴층(320)을 형성하였으므로, 이를 반도체층(200)으로부터 분리하기 위해서, BOE(Buffered Oxide Etch) 방식을 이용하여 패턴층(320)을 제거하였다.
한편, 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 나노 물질로 CNT를 이용하여 네트워크를 형성하고, 그 위에 패턴층을 형성한 후, O2 플라즈마 처리나 400도 이상의 온도에서 산소 열처리 방식을 적용하여 CNT를 이산화탄소로 승화시켜 제거하였다. 이 때, CNT 제거를 보다 원활하게 수행하기 위해서, Au Pt Ag Cu와 같이 CNT보다 환원 전위가 높은 금속을 패턴층 위에 증착시킴으로써, 열처리시에 CNT가 보다 원활하게 산화되도록 한다.
도 5을 참조하면, CNT 폭의 약 50%~60% 두께까지 패턴층을 형성하고, 그 위에 CNT 폭의 약 80%에 이르기까지 Au, Pt, Ag, 및 Cu와 같이 CNT보다 환원 전위가 높은 금속을 증착하여 금속층(370)을 형성한 후 열처리를 수행하면, CNT 단독으로 열처리를 수행할 때보다 원활한 산화 반응이 일어나서, 보다 효과적으로 CNT 를 제거할 수 있다.
아울러, CNT 가 제거되면, CNT 위에 증착되어 있던 Au, Pt, Ag, 및 Cu 와 같은 금속들은 패턴층에 형성된 패턴 내부로 떨어지게 되고, 메탈 메쉬를 형성하기 위해서 패턴층 위에 메탈을 증착하면, 패턴 내부에 있는 Au, Pt, Ag, 및 Cu 와 같은 메탈들은 증착되는 메탈과 함께 메탈 메쉬(300)를 형성하게 되므로, 별도의 제거 과정이 필요하지 않아 기존 공정에 적용이 용이하다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. (a) 기판위에 반도체층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 반도체층 위에 메탈 메쉬를 형성하는 단계;
    (c) 상기 메탈 메쉬 및 상기 반도체층 위에 저항 변화 물질을 이용하여 투명 전극을 형성하되, 상기 메탈 메쉬의 일부 영역이 외부에 노출되도록 투명 전극을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 투명 전극과 외부로 노출된 상기 메탈 메쉬 위에 전압 인가 장치의 전극을 각각 접촉시키고, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 상기 투명 전극 내부에 전도성 필라멘트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    (b1) 상기 반도체층 위에 폭보다 길이가 더 긴 나노 사이즈의 물질(나노 물질)이 상호 연결된 네트워크를 형성하는 단계;
    (b2) 상기 네트워크의 일부가 잠기도록 상기 반도체층 위에 패턴층을 형성하는 단계;
    (b3) 상기 네트워크를 제거하여 상기 패턴층위에 네트워크에 대응되는 패턴을 형성하는 단계;
    (b4) 상기 반도체층 위에 메탈을 증착하여 상기 패턴에 대응되는 메탈 메쉬를 형성하는 단계; 및
    (b5) 상기 패턴층을 제거하여 상기 기판위에 상기 메탈 메쉬만을 잔존시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 (b1) 단계는
    스프레이(spray) 방식 또는 디핑(dipping) 방식으로 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 나노 물질이 CNT(Carbon Nano Tube)인 경우에,
    상기 (b3) 단계는 O2 플라즈마 처리방식 또는 산소 열처리 방식을 적용하여, CNT를 제거하는 것을 특징으로 하는 전도성 필라멘트가 형성된 투명 전극을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 기판;
    상기 기판위에 형성된 반도체층;
    상기 반도체층 위에 형성된 메탈 메쉬; 및
    상기 메탈 메쉬의 일부 영영이 외부에 노출되도록 상기 반도체층 및 상기 메탈 메쉬 위에 저항 변화 물질로 형성된 투명 전극을 포함하고,
    상기 투명 전극 내부에는 전도성 필라멘트가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 투명 전극과 외부로 노출된 상기 메탈 메쉬 위에 전압 인가 장치의 전극을 각각 접촉시키고, 저항 변화 물질에 고유한 임계 전압 이상의 전압을 인가하여 상기 투명 전극 내부에 전도성 필라멘트를 형성한 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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