[한국기술뉴스] 경희대학교 윤성민 교수 연구팀은 플렉서블 패널의 성능이 우수한 박막 트랜지스터 제조방법을 개발했다. 개발된 기술은 경희대학교 산학협력단을 통해 2020년 09월 29일 특허를 출원(출원번호 제1020200127410호)했다. 특허 명칭은 ' 플렉서블 산화물 반도체 박막 트랜지스터’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

디스플레이 기술이 발달하면서 화면을 접었다 펼 수 있는 플렉서블 패널을 이용한 전자제품들이 개발되었습니다. 플렉서블 패널의 내부에는 얇은 막으로 형성된 박막 트랜지스터가 내장되어 있습니다. 박막 트랜지스터는 반도체의 일종으로 빛을 켜고 끄는 스위치와 같은 역할을 수행합니다.  휴대전화와 같은 고성능 전자기기에는 속도가 우수한 자기정합형 코플라나 박막 트랜지스터가 사용됩니다. 그러나 이러한 방식은 제조 과정에 추가적인 도핑 공정이 필요해 고온 환경에서 작업이 진행되는 단점이 있습니다. 또한, 절연막으로 무기물을 사용하기 때문에 우수한 성능을 지닌 플렉서블 기판을 제조하기 어렵다는 문제가 있습니다.

경희대학교 윤성민 교수 연구팀은 소자 제조 과정에서 유기물 층간 절연막을 도입하여 우수한 성능의 박막 트랜지스터 소자를 구현할 수 있는 플렉서블 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 개발했습니다.

박막 트랜지스터 소자를 제조하기 위해 기판 위에 유기층과 무기층을 각각 증착시킵니다. 이후 반도체 박막과 보호 절연막을 차례대로 증착합니다. 박막과 보호 절연막을 식각한 후 게이트 절연막과 게이트 전극을 증착합니다. 이후 식각과 코팅작업을 통해 층간 절연막을 형성합니다. 층간 절연막을 식각해 컨택 비아홀을 형성한 뒤 알루미늄 박막을 증착해 박막 트랜지스터를 완성합니다.

연구팀은 실험을 통해 제조된 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성과 물리적 특성을 확인했습니다. 제조된 소자는 게이트 전압-드레인 전류 특성이 전기적으로 우수한 성능을 지닌 것이 밝혀졌습니다. 또한, 1mm의 곡률 반경으로 접는 것이 가능했으며, 7만 회 가량의 반복적인 굽힘 실험 후에도 정상적으로 작동하는 것을 확인했습니다.

본 발명을 통해 유연한 특성을 지닌 박막 트랜지스터 소자를 제조하여, 플렉서블 패널의 전기적 특성과 내구성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.

디스플레이 기술이 발달하면서 화면을 접었다 펼 수 있는 플렉서블 패널을 이용한 전자제품들이 개발되었습니다. 플렉서블 패널의 내부에는 얇은 막으로 형성된 박막 트랜지스터가 내장되어 있습니다. 박막 트랜지스터는 반도체의 일종으로 빛을 켜고 끄는 스위치와 같은 역할을 수행합니다. 

휴대전화와 같은 고성능 전자기기에는 속도가 우수한 자기정합형 코플라나 박막 트랜지스터가 사용됩니다. 그러나 이러한 방식은 제조 과정에 추가적인 도핑 공정이 필요해 고온 환경에서 작업이 진행되는 단점이 있습니다. 또한, 절연막으로 무기물을 사용하기 때문에 우수한 성능을 지닌 플렉서블 기판을 제조하기 어렵다는 문제가 있습니다.

경희대학교 윤성민 교수 연구팀은 소자 제조 과정에서 유기물 층간 절연막을 도입하여 우수한 성능의 박막 트랜지스터 소자를 구현할 수 있는 플렉서블 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 개발했습니다.

박막 트랜지스터 소자를 제조하기 위해 기판 위에 유기층과 무기층을 각각 증착시킵니다. 이후 반도체 박막과 보호 절연막을 차례대로 증착합니다. 박막과 보호 절연막을 식각한 후 게이트 절연막과 게이트 전극을 증착합니다. 이후 식각과 코팅작업을 통해 층간 절연막을 형성합니다. 층간 절연막을 식각해 컨택 비아홀을 형성한 뒤 알루미늄 박막을 증착해 박막 트랜지스터를 완성합니다.

연구팀은 실험을 통해 제조된 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성과 물리적 특성을 확인했습니다.

제조된 소자는 게이트 전압-드레인 전류 특성이 전기적으로 우수한 성능을 지닌 것이 밝혀졌습니다. 또한, 1mm의 곡률 반경으로 접는 것이 가능했으며, 7만 회 가량의 반복적인 굽힘 실험 후에도 정상적으로 작동하는 것을 확인했습니다.

본 발명을 통해 유연한 특성을 지닌 박막 트랜지스터 소자를 제조하여, 플렉서블 패널의 전기적 특성과 내구성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.