후지필름과 imec 유기반도체의 새로운 감광수지 기술을 발표

▲2011년 1월에 출시된 후지필름 플래그쉽 미러리스 X-pro1

후속작 X-pro2는 2015년 유기센서가 탑재가 확실시 되고있다.

문제는 센서크기가 1.5크롭사이즈 or 풀프레임인지 알려지지 않고있다. 

후지필름 주식회사와 유럽 반도체 연구기관 imec는, 서브 미크론(*1) 배열의 패턴 형성이 가능한 유기 반도체(*2) 용의 신감광수지(photoresist)(*3) 기술을 개발했습니다.

유기 반도체는, 실리콘등의 무기 반도체와 비교하여 가볍고, 넓으며, 플렉서블이 가능한 등의 특징으로부터, 유기 태양전지나 플렉서블 디스플레이, 센서등의 용도를 개척한다고 기대되어 최근, 연구 개발이 활발해지고 있습니다.

현재, 유기 반도체를 생산하기 위한 패터닝 방법으로서 쉐도우 마스크법(*4)이나 잉크젯 인쇄법(*5)등이 있습니다만, 이러한 방식에는 대형 기판상에서 고해상도에 패터닝 하는 것이 곤란이라고 말하는 과제가 있습니다.한편, 현재 주류기법인, 실리콘 반도체의 패터닝에 채용되고 있는 포트리소그래피(*6) 방식은, 대형 기판상에서의 고해상 패터닝이 가능합니다만, 유기 반도체를 생산하는 경우, 감광수지(photoresist)가 유기 반도체 재료를 용해해 버리는 문제가 있었습니다.

이번, 후지필름과 imec은, 유기 반도체 재료에의 데미지를 주지 않고 , 대형 기판상에서 서브 미크론배열의 패턴 형성을 가능하게 하는 신감광수지(photoresist) 기술을 개발했습니다. 이번 신기술은, 후지필름의 유기화학 합성기술을 구사해 재료 설계한 감광수지(photoresist)에, 후지 필림・imec의 반도체 프로세스 기술을 융합시켜 구축한 것입니다. 게다가 기존의 i선로광 장치를 사용할 수 있어 새로운 설비 투자가 필요없기때문에, 제조단가가 저렴한 고해상의 유기 반도체 디바이스의 제조에 공헌할 수 있습니다.

또, 후지필름과 imec은, 기술 검증 때문에, 신기술을 이용해 유기 포토디텍터(OPD)(*7) 및 유기 발광 다이오드(OLED)(*8)를 제작해, 그 동작을 실험했습니다.

유기반도체 재료를 패터닝 하고, 200μm×200μm사이즈까지의 미세한 수광 소자를 형성한 OPD를 제작.일반적으로 유기 반도체 재료에 패터닝 하면, 빛을 전기로 변환하는 특성(광전 변환 특성)이 열화 합니다만, 이번 제작한 OPD는 패터닝 해도 그 열화 없이 동작하는 것을 확인했습니다. 또 OLED에서는, 유기 반도체 재료를 패터닝 하고, 20μm피치의 발광소자를 형성해, 균일한 발광을 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었습니다.

유기반도체 소자는 300μm×300μm 크기의 OPD를 형성하기 위해 패턴화되고, 인공적인 태양광(AM1.5G)을 복사하는 광전 변환 특성(빨간 점선)이 검사되었다. 

유기반도체 소재의 패턴 형성 없는 광전 변환 특성(빨간 실선)과 비교하면, 패턴 형성으로 인한 저하는 나타나지 않았다.

비슷하게, 복사되지 않은 암전류에 대해 패턴 형성이 포함된 것(검은 점선)과 패턴 형성이 포함된 것(검은 실선) 사이의 차이는 없었다.

15μm 직경의 OLED 점들이 새로운 감광 소자 기술을 포함하는 토출된 작은 미립자 유기 반도체 소재의 패턴을 형성하여 20μm 피치로 배열되었다. 

이것은 각 점이 균일한 빛을 방출한다는 것이 확인된 것이다.

후지필름과 imec은, 향후도, 반도체 재료나 프로세스 기술, 시스템 융합의 연구 개발을 진행시켜 유기반도체의 산업화에 공헌해 갈 것입니다.

imec 연구기관은?

imec는 나노 전자 연구에 대해 세계 최고의 독립적인 연구 기관입니다. imec는 ICT (정보 통신 기술), 의료, 에너지 분야에서 세계적인 파트너십을 가지고 혁신적인 능력으로 과학적 지식을 높이고 있습니다. imec는 산업과 결합 된 기술 솔루션을 제공합니다. 유일한 하이테크 환경을 갖춘 세계 최고 수준의 기술력으로 지속 가능한 사회의 더 나은 삶을위한 기초 기술 개발을하고 있습니다. 

imec 본부는 벨기에 루벤시에있어, 네덜란드, 대만, 미국, 중국, 인도에 지사가 있습니다. imec 직원은 2,000 명 이상 (주재 연구원, 객원 연구원 약 650 명 포함)입니다. imec의 2012 년 수입은 약 3.2 억 유로입니다.

*1 서브 미크론: 1만 분의 1 밀리. 1 미크론의 10 분의 1.

*2 유기 반도체: 반도체 특성을 나타내는 유기 저분자 화합물이나 고분자.

*3 감광수지(photoresist): 노광에 의해 광화학 반응을 일으켜 현상액 용해도가 노광부와 노광되지 않은 부분에서 변화하는 반도체 제조의 미세 가공에 사용되는 감광성 재료.

*4 새도우 마스크 기법: 천공 패턴이 형성된 섀도우 마스크(차폐판) 위에서 물질을 증착하여 패턴을 형성하는 방법.

*5 잉크젯 인쇄 기법 : 재료 미립자를 잉크젯 노즐로 토출하여 패턴을 형성하는 방법.

*6 사진석판술(photolithography) 기법: 가공하는 기판에 감광 소자를 도포하여 막을 형성하고 마스크를 통해 패턴 노광 소자막에 광화학 반응을 일으킨다. 현상에 의해 기판에 마스크 모양에 해당하는 소자 패턴을 형성하고, 이 저항을 에칭 보호막으로 기판에 패턴을 전사하는 미세 가공 방법.

*7 유기 광검출기: 유기 반도체를 이용한 광 검출 소자.

*8 유기 발광다이오드: 유기 반도체를 이용한 발광 소자.