[논문]플라즈마 증합법으로 증착된 ppMMA 박막의 유전특성

임재성; 신백균; 남광우; 김진식; 황명환; 김종택; 이은학; 강대하

문제 정의

상부전극으로 는 A1을 사용하여 ITO 하부전극과 크로스 되는 형태로 열 증착 장비를 이 용하여 측정 시를 제작하였다. 본 연구에서는 유전체 박막의 광 투과 특 성, 가교결합 등의 장점을 고려하여 ppMMA 유천체 박막을 제작하였다.
TFT 소자의 Gate 절연츰은 고유전율, 패터닝 여부, 저 누설 전류 및 활성층과의 계면특성 제어 둥이 필효조건으로 생각되며, 현재 폴리 비닐페놀(PVP), 폴리이미드) 및 PMMA 등 많은 유기 절연막들이 연구되고 있으나, 필요조건을 만족할 만한 재료적인 특성들이 저조하며 최근 이러한 특성들을 개선하기 위혜 재료 개발연구를 활발히 진행하고 있다. 이 애 본 연구에서는 기존의 OTFT 게이트 철연층으호 사용되고 있는 &&를 대신하여 ppMMA 유전체의 적용 가능성을 보기 위한 연구를 수행하였다. 유도결합형 플라즈마와 정전결합형 플라즈마 두 가지 방법을 이용하여 플라즈마 중합체 박막을 증착하였고 각각의 유전 및 절연 특성에 대해서 관 찰하였다.
플라즈마 중합 방법으로 구현한 ppMMA 박막을 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연（유전）층으로의 옹용을 위한 연구를 수행하였다. 유기 유천체 박막은 유도형 플라즈마 및 정전결합형 플라즈마 중합 방법으로 제작하였고, 유전 및 절연 특성에 대하여 알아보았다.

제안 방법

ppMMA 박막에서의 Gate 절연층으로서 특성 발휘여부를 확인하기 위해서 제조된 박막의 유천특성을 조사하였다. 그림 3은 유도형 플라즈마 및 정 전결합형 플라즈마를 이용하여 성막된 ppMMA 박막의 주파수에 따른 유전 상수의 변화를 나타내었다.
ppMMA 유전체 박막의 유전 및 철연 특성을 알아보기 위해서 십자혖 전 극 배열로 capacitor 초자를 제작하였다. 하부전극흐로 사용된 ITO(유리기 판)를 2.
ppMMA 유전체의 분자 구조 변화를 분석하기 위해 KBr 단결정 기판 위 헤 성장시칸 후 적외선 흡수 분광기(FTTR : Fourier Transform^Infrared Spec)를 사용하여 측정하였다. 유전 특성을 측정하기 위해 Hewlett Packard사의 임피던스 분석기 (Iwedance analyzer, LF92A)를 이용하여 측정 주파수 1 K에서 1 MHz까지 각각의 유도 결합형 플라즈마(ICP) 맟 정전 결합형 플라즈마(CCP) 조건예서 제조돤 MMA 유전체 박막을 측정하였다.
1 torr로 유지시킨 조건하에서 mma 모노머를 주입시켜 중합 하였다. ppMMA의 두께 측정은 표면 단차 측정기(a-s£ep ghlomer)를 사용하였고, 유전체의 두꼐롤 30로 일정하게 성막시켰다. 상부전극으로 는 A1을 사용하여 ITO 하부전극과 크로스 되는 형태로 열 증착 장비를 이 용하여 측정 시를 제작하였다.
그리고 요구되는 진공도와 쁖터리 펌흐의 오염을 방지하기 위해 액체질소를 사용 하는 콜드트랩(Cold Trap)을 설치하였다. 가스의 유입욘 방전관 내부로 캐 리어 가스가 유입될 수 있토록 하고, 반옹기 안으로 모토머 가스가 유입될 수 있도록 하기 위혜 두 개의 가스공급원을 각각 설치하였으며. 유량조절장 치(Maas Flow Controller, FC-2 TylanX 사용하여 아르곤 캐리어가스 유량을 조철하여 방전관호로 유입되도록 하였다.
진공의 검춤은 진공게이지(&ani GaugefModel PGTS 23593 Okano, lO'W3 tg))를 사용하였다. 그리고 요구되는 진공도와 쁖터리 펌흐의 오염을 방지하기 위해 액체질소를 사용 하는 콜드트랩(Cold Trap)을 설치하였다. 가스의 유입욘 방전관 내부로 캐 리어 가스가 유입될 수 있토록 하고, 반옹기 안으로 모토머 가스가 유입될 수 있도록 하기 위혜 두 개의 가스공급원을 각각 설치하였으며.
유전 특성을 측정하기 위해 Hewlett Packard사의 임피던스 분석기 (Iwedance analyzer, LF92A)를 이용하여 측정 주파수 1 K에서 1 MHz까지 각각의 유도 결합형 플라즈마(ICP) 맟 정전 결합형 플라즈마(CCP) 조건예서 제조돤 MMA 유전체 박막을 측정하였다. 또한, 전압*전류(VT) 측정 장비(Source Measurement Unit (SMU : Keithly. Model )룰 사용하여 샘플의 절연 특성도 관찰하였다.
ppMMA의 두께 측정은 표면 단차 측정기(a-s£ep ghlomer)를 사용하였고, 유전체의 두꼐롤 30로 일정하게 성막시켰다. 상부전극으로 는 A1을 사용하여 ITO 하부전극과 크로스 되는 형태로 열 증착 장비를 이 용하여 측정 시를 제작하였다. 본 연구에서는 유전체 박막의 광 투과 특 성, 가교결합 등의 장점을 고려하여 ppMMA 유천체 박막을 제작하였다.
플라즈마 중합 방법으로 구현한 ppMMA 박막을 유기 박막 트랜지스터의 게이트 절연（유전）층으로의 옹용을 위한 연구를 수행하였다. 유기 유천체 박막은 유도형 플라즈마 및 정전결합형 플라즈마 중합 방법으로 제작하였고, 유전 및 절연 특성에 대하여 알아보았다. ICP ppMMA 박막의 유전 및 철연특성은 기존의 스핀코팅 방법으로 제작된 PMMA 유천체 박막보다 크게 향상됨을 알 수 있었다.
이 애 본 연구에서는 기존의 OTFT 게이트 철연층으호 사용되고 있는 &&를 대신하여 ppMMA 유전체의 적용 가능성을 보기 위한 연구를 수행하였다. 유도결합형 플라즈마와 정전결합형 플라즈마 두 가지 방법을 이용하여 플라즈마 중합체 박막을 증착하였고 각각의 유전 및 절연 특성에 대해서 관 찰하였다.
가스의 유입욘 방전관 내부로 캐 리어 가스가 유입될 수 있토록 하고, 반옹기 안으로 모토머 가스가 유입될 수 있도록 하기 위혜 두 개의 가스공급원을 각각 설치하였으며. 유량조절장 치(Maas Flow Controller, FC-2 TylanX 사용하여 아르곤 캐리어가스 유량을 조철하여 방전관호로 유입되도록 하였다. 플라즈마 방전 천력 70[W]t 방전 주파수 13.
ppMMA 유전체의 분자 구조 변화를 분석하기 위해 KBr 단결정 기판 위 헤 성장시칸 후 적외선 흡수 분광기(FTTR : Fourier Transform^Infrared Spec)를 사용하여 측정하였다. 유전 특성을 측정하기 위해 Hewlett Packard사의 임피던스 분석기 (Iwedance analyzer, LF92A)를 이용하여 측정 주파수 1 K에서 1 MHz까지 각각의 유도 결합형 플라즈마(ICP) 맟 정전 결합형 플라즈마(CCP) 조건예서 제조돤 MMA 유전체 박막을 측정하였다. 또한, 전압*전류(VT) 측정 장비(Source Measurement Unit (SMU : Keithly.
0 mm 간격으로 습식 식각하여 패터닝 하였다. 패터닝 돤 ITO 표 현을 acetone, ethanol, decorex, DI water 순서로 각각 10분씩 초음파 세척 하였고, 세척한 ITO 기판온 잔공 챔버로 이동되었다,라즈마 중합 장비의 전체적연 개략노를 그림 1에 나타내었다 ppMMA의 제작을 위한 플라즈마 발생 천원으로는 13.56 MHz의 RF 플라즈마 발생기 (RF PlasmaGenerator(AUTO ELEC. ST-500, 600 W))를 사용하였고, 임피던스 먜칭을 위해서 매칭 박스(MaKhi BoxfLoad Coupler L£-1(W))를 설치하였으며, 방전부에 공급되는 전력을 측정하기 위해서 RF 방전전력계(RF Power MeterCCollins 30K-3))를 연결하였다. 진공의 검춤은 진공게이지(&ani GaugefModel PGTS 23593 Okano, lO'W3 tg))를 사용하였다.
유량조절장 치(Maas Flow Controller, FC-2 TylanX 사용하여 아르곤 캐리어가스 유량을 조철하여 방전관호로 유입되도록 하였다. 플라즈마 방전 천력 70[W]t 방전 주파수 13.56 MHz, 10 $gn의 유량으로 질소(N2)를 유입시켜 반응기 압력 0.1 torr로 유지시킨 조건하에서 mma 모노머를 주입시켜 중합 하였다. ppMMA의 두께 측정은 표면 단차 측정기(a-s£ep ghlomer)를 사용하였고, 유전체의 두꼐롤 30로 일정하게 성막시켰다.
ppMMA 유전체 박막의 유전 및 철연 특성을 알아보기 위해서 십자혖 전 극 배열로 capacitor 초자를 제작하였다. 하부전극흐로 사용된 ITO(유리기 판)를 2.0 mm 간격으로 습식 식각하여 패터닝 하였다. 패터닝 돤 ITO 표 현을 acetone, ethanol, decorex, DI water 순서로 각각 10분씩 초음파 세척 하였고, 세척한 ITO 기판온 잔공 챔버로 이동되었다,라즈마 중합 장비의 전체적연 개략노를 그림 1에 나타내었다 ppMMA의 제작을 위한 플라즈마 발생 천원으로는 13.

대상 데이터

ST-500, 600 W))를 사용하였고, 임피던스 먜칭을 위해서 매칭 박스(MaKhi BoxfLoad Coupler L£-1(W))를 설치하였으며, 방전부에 공급되는 전력을 측정하기 위해서 RF 방전전력계(RF Power MeterCCollins 30K-3))를 연결하였다. 진공의 검춤은 진공게이지(&ani GaugefModel PGTS 23593 Okano, lO'W3 tg))를 사용하였다. 그리고 요구되는 진공도와 쁖터리 펌흐의 오염을 방지하기 위해 액체질소를 사용 하는 콜드트랩(Cold Trap)을 설치하였다.

이론/모형

적외선 분광분석장치(FTdR)를 이용하여 플라즈마 중합법으로 제조퇸 ppMMA 박막의 분자구조를 분석하였다. 스핀팅(rrcoating)장비틀 사용한 PMMA 스펙트럼의 피크를 분석한 결과 상이한 차이를 보이고 있다 [2 ].

성능/효과

유기 유천체 박막은 유도형 플라즈마 및 정전결합형 플라즈마 중합 방법으로 제작하였고, 유전 및 절연 특성에 대하여 알아보았다. ICP ppMMA 박막의 유전 및 철연특성은 기존의 스핀코팅 방법으로 제작된 PMMA 유천체 박막보다 크게 향상됨을 알 수 있었다. 또한, ICP ppMMA 대비 CCP ppMMA의 경우에도 박막의 치밀함과 가교도 차이로 인한 다른 결과를 나타냈다.
전압이 높아짐에 따라 CCP 방법으로 성막된 샘플 대비 ICP 방법으로 성막된 샘플이 안정화된 절연특성을 보여주고, ICP ppMMA 박막이 절연특성이 상실되는 경향은 보이지 않은 우수한 절연체 박막이라고 예측할 수 있다.

후속연구

또한, ICP ppMMA 대비 CCP ppMMA의 경우에도 박막의 치밀함과 가교도 차이로 인한 다른 결과를 나타냈다. 결과적으로 13.7의 고유전상수를 가진 ppMMA 박막을 얻을 수 있었고 우수한 절연 특성을 나타냈다, 향후 추가적인 실험을 통하여 플라즈마 중합방법으로 제작된 유기 박막의 특성들을 분석하고, 요구되는 OTFT 소자에 적용될 수 있는 우수한 유기 유전체 박막을 기대해 본다.

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