JP6110063B2 - 有機発光表示装置及び有機発光表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、有機発光表示装置及び有機発光表示装置の製造方法に関するものであり、より詳細にはキャパシタ領域及び画素領域上で短絡が発生することを防止できる構造を有する有機発光表示装置及び有機発光表示装置の製造方法に関するものである。
情報通信産業の急激な発達につれ、表示装置の使用が急増しており、最近では、低消費電力、軽量、薄型、高解像度の条件を満す表示装置が要求されている。このような要求に応じるため、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機発光特性を利用する有機発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ）などが開発されつつある。
有機発光表示装置は、自体発光特性を有する次世代表示装置であって、液晶表示装置に比べ、視野角、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）、応答速度、消費電力などの側面から優れた特性を有し、かつバックライトを必要としないため、軽量、薄型で製作することが可能である。
有機発光表示装置は、画素領域と非画素領域を提供する下部基板と、封止（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）するために基板と対向するように配置され、エポキシのような封止剤（ｓｅａｌａｎｔ）により基板に付着する上部容器または上部基板で構成される。基板の画素領域には走査線（ｓｃａｎ ｌｉｎｅ）とデータ線（ｄａｔａ ｌｉｎｅ）との間にマトリックス方式で接続されて画素を構成する多数の発光素子が形成され、非画素領域には画素領域の走査線とデータ線から延びた走査線とデータ線、有機発光素子の動作のための電源電圧供給線、及び入力パッドを介して外部から供給された信号を処理し、走査線とデータ線に供給する走査駆動部及びデータ駆動部が形成される。
有機発光表示装置は、画素領域及びトランジスタ領域以外に駆動電圧を一定に維持させる役割を果たすキャパシタ領域が形成されている。従来のキャパシタは、薄膜トランジスタを形成するためのゲート電極及びソース／ドレーン電極の一部を前記キャパシタ領域に残留させて構成する。
最近では薄膜トランジスタを形成するための半導体層及びその上部に位置する透明電極の一部を前記キャパシタ領域に残留させてキャパシタ（ＩＯＳ ＣＡＰＡＣＩＴＯＲ）を構成する。
このような透明電極を利用したキャパシタを構成するため、透明電極とその上部のゲート電極を一括エッチングする。このとき、透明電極とゲート電極を一つのエッチング防止膜をマスクとして一括エッチングすると、図１Ａに図示するようにゲート電極６の下部の透明電極５が前記ゲート電極６より外側へ突出する形状で形成される。
このように形成された透明電極５は、上部ゲート電極６に比べ、外側へ突出しているため、後続工程である層間絶縁膜７を形成し、これをエッチングしてパターニングする際に透明電極５の一部が共にエッチングされ、透明電極５の副産物が形成されることがある。前記透明電極５の副産物は、導電性物質であるため、意図しない静電気または短絡現象が発生し得る。このような透明電極５は、キャパシタ領域だけでなく、画素領域上にも形成されるが、前述したように画素領域上の透明電極５とゲート電極６を一括エッチングすれば透明電極５の端部がゲート電極６より外側へ突出するため、上記のように層間絶縁膜７をパターニングする際に同一の静電気または短絡現象が発生し得るという問題があった。
さらには、図１Ｂに図示するようにキャパシタ領域Ｃ上では層間絶縁膜７を形成する際、下部ゲート絶縁膜４の一部が共にエッチングされる場合、ゲート絶縁膜４の上部に位置する透明電極５の末端部が垂れ下がり、前記エッチングされたゲート絶縁膜４により露出した半導体層３との距離が隣接または接触するようになり短絡不良（Ｓ）などが発生する可能性が高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、キャパシタ領域及び画素領域上でエッチング工程による短絡が発生することを防止することが可能な、新規かつ改良された有機発光表示装置及び有機発光表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、キャパシタ領域を含む基板と、前記基板上に位置するバッファ層と、前記キャパシタ領域の前記バッファ層の上部に位置する半導体層と、前記半導体層の上部に形成されるゲート絶縁膜と、前記キャパシタ領域の前記ゲート絶縁膜の上部に形成される透明電極と、を含み、断面における前記透明電極の幅は、前記半導体層の幅より小さい、有機発光表示装置が提供される。
前記透明電極は、ＩＴＯまたはＩＺＯから選択された一つ以上を含む物質で形成されていてもよい。
前記半導体層は、ポリシリコンで形成されていてもよい。
前記透明電極と半導体層の幅の差異は、０．６μｍ以下であってもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、キャパシタ領域及びトランジスタ領域を含む基板と、前記基板上に位置するバッファ層と、前記キャパシタ領域の前記バッファ層の上部及び前記トランジスタ領域の前記バッファ層の上部に位置する半導体層と、前記半導体層の上部に形成されるゲート絶縁膜と、前記キャパシタ領域の前記ゲート絶縁膜の上部と前記トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜の上部に形成される透明電極と、前記トランジスタ領域の前記透明電極の上部に形成されるゲート電極と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の上部に位置して前記トランジスタ領域の前記半導体層とコンタクトホールに接続されるソース／ドレーン電極と、を含み、断面における前記キャパシタ領域の前記透明電極の幅は、前記キャパシタ領域の前記半導体層の幅より小さい、有機発光表示装置が提供される。
前記ゲート電極は、アルミニウム、クロム−アルミニウム合金またはモリブデン−アルミニウム合金のうちいずれか一つからなる単一層または多重層であってもよい。
前記ソース／ドレーン電極は、アルミニウム、クロム−アルミニウム合金またはモリブデン−アルミニウム合金のうちいずれか一つからなる単一層または多重層であってもよい。
前記透明電極は、ＩＴＯまたはＩＺＯから選択された一つ以上を含む物質で形成されていてもよい。
前記半導体層は、ポリシリコンで形成されていてもよい。
前記透明電極と半導体層の幅の差異は、０．６μｍ以下であってもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、キャパシタ領域を含む基板の前記キャパシタ領域上に形成されたバッファ層の上部に半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上部にゲート絶縁膜、透明電極及びゲート電極を順次に形成するステップと、前記キャパシタ領域の上部に第１エッチング防止膜を形成するステップと、前記第１エッチング防止膜以外の領域に形成されたゲート電極をエッチングするステップと、前記第１エッチング防止膜を除去して前記ゲート電極をマスクとして前記透明電極が前記ゲート電極に比べ、内側へ凹むようにエッチングするステップと、を含む、有機発光表示装置の製造方法が提供される。
前記透明電極は、前記ゲート電極の内側へ０．６μｍ以下の範囲で凹んでいてもよい。
前記ゲート電極をエッチングするステップは、前記ゲート電極を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングするようにしてもよい。
前記内側に凹むようにエッチングするステップは、前記透明電極を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングしてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、キャパシタ領域及びトランジスタ領域を含む基板の前記キャパシタ領域上に形成されたバッファ層の上部に半導体層を形成するステップと、前記半導体層の上部にゲート絶縁膜、透明電極及びゲート電極を順次に形成するステップと、前記キャパシタ領域の上部に第１エッチング防止膜を形成するステップと、前記第１エッチング防止膜以外の領域に形成されたゲート電極をエッチングするステップと、前記第１エッチング防止膜を除去して前記ゲート電極をマスクとして前記透明電極が前記ゲート電極に比べ、内側へ凹むようにエッチングするステップと、前記基板上部に層間絶縁膜を提供するステップと、前記トランジスタ領域の上部に第２エッチング防止膜を形成して前記第２エッチング防止膜以外の領域に形成された前記層間絶縁膜をエッチングするステップと、を含み、前記層間絶縁膜をエッチングするステップで、前記透明電極は前記ゲート電極によってエッチングが遮断される、有機発光表示装置の製造方法が提供される。
前記透明電極は、前記ゲート電極の内側へ０．６μｍ以下の範囲で凹んでいてもよい。
前記ゲート電極をエッチングするステップは、前記ゲート電極を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングしてもよい。
前記内側へ凹むようにエッチングするステップは、前記透明電極を選択的にエッチングするために乾式エッチングしてもよい。
上記有機発光表示装置の製造方法は、前記基板上部にソース／ドレーン電極を提供するステップと、前記トランジスタ領域の上部に第３エッチング防止膜を形成し、前記第３エッチング防止膜以外の領域に形成された前記ソース／ドレーン電極をエッチングするステップをさらに含んでいてもよい。
前記ソース／ドレーン電極をエッチングするステップは、前記キャパシタ領域上に形成された前記ゲート電極をエッチングし、前記透明電極が外部に露出するようにするステップを含んでいてもよい。
前記ゲート電極と前記ソース／ドレーン電極は、１回のエッチングにより同時にエッチングされてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基板の画素領域上に形成されたバッファ層の上部にゲート絶縁膜、透明電極及びゲート電極を順次に形成するステップと、前記画素領域の上部にエッチング防止膜を形成するステップと、前記エッチング防止膜以外の領域に形成されたゲート電極をエッチングするステップと、前記エッチング防止膜を除去して前記ゲート電極をマスクとして前記透明電極が前記ゲート電極に比べて内側へ凹むようにエッチングするステップと、を含む、有機発光表示装置の製造方法が提供される。
前記透明電極は、前記ゲート電極の内側へ０．６μｍ以下の範囲で凹んでいてもよい。
前記ゲート電極をエッチングするステップは、前記ゲート電極を選択的にエッチングするためのエッチング液を使用して湿式エッチングしてもよい。
前記内側へ凹むようにエッチングするステップは、前記透明電極を選択的にエッチングするために乾式エッチングしてもよい。
以上説明したように本発明によれば、キャパシタ領域及び画素領域上でエッチング工程による短絡が発生することを防止することが可能な、新規かつ改良された有機発光表示装置及び有機発光表示装置の製造方法を提供することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
本発明の利点、特徴、及びそれらを達成する方法は、添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現され得る。本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるように、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が発明を実施できる程度に本発明を開示するものであり、本発明は、特許請求の範囲によってのみ定義される。図面において表示された構成要素のサイズ及び相対的なサイズは、説明を明瞭にするために誇張される場合がある。
明細書全体にかけて同一の参照符号は同一構成要素を指し、「及び／または」は言及された要素の各々及び一つ以上のすべての組合せを含む。
本明細書で使用された用語は、実施形態を説明するためであり、本発明を制限するものではない。本明細書において単数形は、文言で特別に言及しない限り、複数形をも含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」または「で作られている（ｍａｄｅ ｏｆ）」は、言及した構成要素、段階、動作または素子に対する、一つ以上の他の構成要素、段階、動作または素子の存在または追加を排除しない。
第１、第２等が、多様な素子、構成要素を説明するために使用される。しかしながら、これら素子、構成要素及び／またはセクションは、これらの用語によって制限されないことはもちろんである。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものである。したがって、以下で言及される第１構成要素は、本発明の技術的思想内で第２構成要素であり得ることはもちろんである。
本明細書で記述する実施形態は、本発明の理想的な概略図である平面図及び断面図を参照して説明する。したがって、製造技術または許容誤差などによって例示する図の形態が変形されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、図示する特定形態に制限されるものではなく、製造工程により生成される形態の変化も含むものである。したがって、図面で例示する領域は概略的な属性を有し、図面で例示する領域の模様は素子の領域の特定形態を例示するためのものであり、発明の範囲を制限するものではない。
他に定義されなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通に理解され得る意味において使用される。また一般的に使用される辞書に定義されている用語は特に定義しない限り、理想的または過度に解釈されない。
以下、図２Ａを参照して本発明の一実施形態による有機発光表示装置について説明する。図２Ａは、本発明の一実施形態による有機発光表示装置の断面図である。
本発明の一実施形態による有機発光表示装置は、キャパシタ領域Ｃを含む基板１０と、基板１０上に位置するバッファ層１２と、キャパシタ領域Ｃのバッファ層１２の上部に位置する半導体層１４と、半導体層１４の上部に形成されるゲート絶縁膜１６と、キャパシタ領域Ｃのゲート絶縁膜１６の上部に形成される透明電極１８を含み、断面における透明電極１８の幅は半導体層１４の幅より小さい。
まず、基板１０は、ＳｉＯ２を主成分とする透明なガラス材質からなる。基板１０は、必ずしもこれに限定されるものではなく、透明なプラスチック材で形成してもよい。基板１０を形成するプラスチック材は絶縁性有機物であってもとく、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ、ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｐｈｏｎｅ）、ポリアクリル酸塩（ＰＡＲ、ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ、ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ、ｐｏｌｙｅｔｈｙｅｌｅｎｅ ｎａｐｔｈａｌａｔｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ、ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｉｄｅ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｌｌｙｌａｔｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリカーボネート（ＰＣ、ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ、ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｔｒｉａｃｅｔａｔｅ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ、ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）からなるグループから選択される有機物であってもよい。
画像が基板１０の方向に実現する裏面発光型である場合には、基板１０は透明な材質で形成しなければならない。しかし、画像が基板１０の反対方向に実現する前面発光型である場合には、基板１０は必ずしも透明な材質で形成する必要はない。この場合、基板１０を金属で形成することができる。金属で基板１０を形成する場合、基板１０は炭素、鉄、クロム、マンガン、ニッケル、チタン、モリブデン及びステンレススチール（ＳＵＳ）からなる群から選択された一つ以上を含み得るが、これに限定されるものではない。基板１０は、金属フォイルで形成してもよい。
基板１０の上部には、基板１０の平滑性と不純物の侵入を遮断するためのバッファ層１２がさらに形成されてもよい。バッファ層１２は、基板１０の全面に渡って提供され、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）またはシリコン酸窒化膜（ＳｉＯ２Ｎｘ）の単一層またはこれらの多層であってもよい。
バッファ層１２の上部には半導体層１４が形成される。半導体層１４はシリコン（Ｓｉ）すなわち、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）で構成され、またはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）で構成されてもよい。その他にもゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムヒ素（ＡｌＡｓ）などで構成されるが、これに限定されるものではない。また、半導体層１４は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板のｎ型不純物を低濃度で拡散させたシリコン半導体層であってもよく、その他にも半導体層１４は、非晶質シリコンの一部をＰ型またはＮ型不純物でドーピングした形態であってもよい。
本実施形態による半導体層１４は、基板１０の領域のうちキャパシタ領域Ｃ上に形成され、上部の透明電極１８と共にキャパシタを構成する。
半導体層１４の上部には、半導体層１４をカバーし、半導体層１４と上部の透明電極１８を絶縁させるゲート絶縁膜１６が位置する。ゲート絶縁膜１６は、バッファ層１２と同様にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯ２Ｎｘ）またはこれらの多重層であってもよい。ゲート絶縁膜１６は、バッファ層１２と同一の材質で形成されることがあってもよく、他の材質で製作されることがあってもよい。
キャパシタ領域Ｃでのゲート絶縁膜１６の上部には透明電極１８が形成される。透明電極１８は、前述したように下部の半導体層１４とキャパシタを構成し、キャパシタによって本実施形態による有機発光表示装置の駆動電圧が一定に維持される。
透明電極１８は、透明導電性物質で形成され、より好ましくは、透明導電性物質はＩＴＯ （Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）、導電性ポリマー（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ）及びナノワイヤー（Ｎａｎｏｗｉｒｅ）のうち一つ以上を含んでいてもよい。すなわち、透明電極１８は、透明導電性物質のうち一つ以上を混合した材質で形成されていてもよい。
本実施形態による透明電極１８は、下部の半導体層１４とキャパシタを構成するが、図２Ａに図示するように、断面における前記透明電極１８の幅は半導体層１４の幅より小さい。図示する例において、透明電極１８は、半導体層１４に比べて左側端部からｄ１の長さだけ内側へ凹んでおり、右側端部からｄ２の長さだけ内側へ凹んでいる。すなわち、透明電極１８の幅は、半導体層１４の幅より（ｄ１＋ｄ２）の長さだけ小さい。具体的には前記透明電極１８と半導体層１４の幅の差異は０．６μｍ以下であってもよい。
このような構成により、後述するように層間絶縁膜２２を基板１０全体に提供し、これをエッチングしてトランジスタ領域Ｔを構成する際、図１で調べたような透明電極の垂れ下がる現象による短絡が発生すること（Ｓ）を防止することができ、不良を最小化することができる。また、層間絶縁膜２２をパターニングするためにエッチングする際、上部に積層されるゲート電極２０に比べ、内側へ（ｄ１＋ｄ２）の長さだけ凹んでいるため、透明電極１８がエッチングされ、導電性副産物が発生することを防止することができる。これについては図８Ｃを参照して後述する。
以下、図２Ｂを参照して本発明の他の実施形態による有機発光表示装置について説明する。図２Ｂは、本発明の他の実施形態による有機発光表示装置の断面図である。
本発明の他の実施形態による有機発光表示装置は、キャパシタ領域Ｃ及びトランジスタ領域Ｔを含む基板１０と、基板１０上に位置するバッファ層１２と、キャパシタ領域Ｃのバッファ層１２の上部とトランジスタ領域Ｔのバッファ層１２の上部に位置する半導体層１４と、半導体層１４の上部に形成されるゲート絶縁膜１６と、キャパシタ領域Ｃのゲート絶縁膜１６の上部とトランジスタ領域Ｔのゲート絶縁膜１６の上部に形成される透明電極１８と、トランジスタ領域Ｔの透明電極１８の上部に形成されるゲート電極２０と、ゲート電極２０と絶縁され、ゲート電極２０の上部に位置してトランジスタ領域Ｔの半導体層１４とコンタクトホールに接続されるソース／ドレーン電極２４を含み、断面におけるキャパシタ領域Ｃの透明電極１８の幅は、キャパシタ領域Ｃの半導体層１４の幅より小さい。
基板１０及びその上部に形成されるバッファ層１２は、前の実施形態と同一であるため説明を省略する。ただし、前の実施形態とは異なり、基板１０にはキャパシタ領域Ｃ以外に薄膜トランジスタが形成されるトランジスタ領域Ｔ及び有機発光層が形成され、実質的に発光する画素領域Ｐをさらに含んでいてもよい。
バッファ層１２の上部には半導体層１４が形成される。半導体層１４は、シリコン（Ｓｉ）すなわち、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）で構成され、またはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）で構成されることもある。その他にもゲルマニウム（Ｇｅ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、アルミニウムヒ素（ＡｌＡｓ）などで構成され得るが、これに限定されるものではない。また、半導体層１４は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板のｎ型不純物を低濃度で拡散させたシリコン半導体層であり得、その他にも半導体層１４は、非晶質シリコンの一部をＰ型またはＮ型不純物でドーピングした形態であってもよい。
半導体層１４は、トランジスタ領域Ｔ及びキャパシタ領域Ｃに共通して形成される。ただし、同一の過程によって形成される半導体層１４は、トランジスタ領域Ｔとキャパシタ領域Ｃでの構成が一部異なる場合があり、それによる効果も異なる場合がある。
すなわち、トランジスタ領域Ｔに形成された半導体層１４は、ゲート電極２０に印加されるゲート電圧に応じて選択的にソース／ドレーン電極２４に電流が流れるようにして最終的には画素領域Ｐに形成された透明電極１８に駆動電流を印加して画素領域Ｐの上部に提供される一連の有機発光層が発光するようにする。したがって、トランジスタ領域Ｔの半導体層１４は、その一部のみ不純物がドーピングされた形態であってもよい。
反面、キャパシタ領域Ｃで形成された半導体層１４は、上部の透明電極１８とキャパシタを構成するように伝導体である必要があるため、半導体層１４の全領域が不純物でドーピングされ、導体の性質を帯びる構成を有していてもよい。
一方、前述したように、透明電極１８は、下部の半導体層１４とキャパシタを構成するが、図２Ｂに図示するように断面における透明電極１８の幅は半導体層１４の幅より小さい。図示する例で透明電極１８は、半導体層１４に比べて左側端部からｄ１の長さだけ内側へ凹んでおり、右側端部からｄ２の長さだけ内側へ凹んでいる。すなわち、透明電極１８の幅は、半導体層１４の幅より（ｄ１＋ｄ２）の長さだけ小さい。具体的には透明電極１８と半導体層１４の幅の差異は０．６μｍ以下であってもよい。
このような構成により、後述するように層間絶縁膜２２を基板１０全体に提供し、これをエッチングしてトランジスタ領域Ｔを構成する際、図１で説明したような透明電極の垂れ下がる現象による短絡が発生すること（Ｓ）を防止することができ、不良を最小化することができる。また、層間絶縁膜２２をパターニングするためにエッチングする際、上部に積層されるゲート電極２０に比べて内側へ（ｄ１＋ｄ２）の長さだけ凹んでいるため、透明電極１８がエッチングされ、導電性副産物が発生することを防止することができる。これについては図８Ｃを参照して後述する。
半導体層１４の上部にはゲート絶縁膜１６が形成され、ゲート絶縁膜１６の上部には透明電極１８が形成される。ゲート絶縁膜１６及び透明電極１８は、前述した実施形態と構成が同一であるため説明を省略する。ただし、透明電極１８は基板１０の全領域にかけて形成される。すなわち、透明電極１８は、キャパシタ領域Ｃだけでなく、トランジスタ領域Ｔ及び画素領域Ｐにも形成される。
キャパシタ領域Ｃで透明電極１８は、下部の導体の性質を有するようにドーピングされた半導体層１４と共にキャパシタを構成し、トランジスタ領域Ｔで透明電極１８は、上部のゲート電極２０と共にゲート駆動電圧を伝達する役割を果たし、画素領域Ｐで透明電極１８は、トランジスタ領域Ｔのソース／ドレーン電極２４と接続され、駆動電圧の印加を受けて有機発光層が発光するようにする画素部を構成する。
続いて、トランジスタ領域Ｔで透明電極１８の上部にはゲート電極２０が形成される。ゲート電極２０は、ゲート信号を印加して各画素別に発光を制御することができる。
ゲート電極２０は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム−アルミニウム（Ｃｒ−Ａｌ）、モリブデン−アルミニウム（Ｍｏ−Ａｌ）またはアルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）のようなアルミニウム合金の単一層であり得、クロム（Ｃｒ）またはモリブデン（Ｍｏ）合金の上にアルミニウム合金が積層された多重層をゲート電極２０として形成することもできる。
本実施形態でゲート電極２０は、モリブデン−アルミニウム−モリブデン（Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏ）３重構造であり得、その下部のＩＴＯで構成された透明電極１８と共に、４重構造（ＩＴＯ−Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏ）を有してもよい。
ゲート電極２０の上部には層間絶縁膜２２が形成される。層間絶縁膜２２は、ゲート電極２０とソース／ドレーン電極２４を電気的に絶縁させる役割を果たし、バッファ層１２と同様にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯ２Ｎｘ）またはこれらの多重層であってもよい。
層間絶縁膜２２の上部には半導体層１４と電気的に接続されるソース／ドレーン電極２４が形成される。ここで、ソース／ドレーン電極２４は、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデンタングステン（ＭｏＷ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム−ネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン合金（Ｍｏ ａｌｌｏｙ）、アルミニウム合金（Ａｌ ａｌｌｏｙ）、及び銅合金（Ｃｕ ａｌｌｏｙ）から選択されるいずれか一つで形成されていてもよい。ソース／ドレーン電極２４は、半導体層１４により電気的に接続され、画素領域Ｐでの透明電極１８に電圧を印加する。
続いて、画素領域Ｐを除いた基板１０全体に画素定義膜（ＰＤＬ）２６が形成される。画素定義膜２６は、基板１０全体に形成され、トランジスタ領域Ｔ及びキャパシタ領域Ｃの内部の構成要素をカバーする。画素定義膜２６は、画素領域Ｐで透明電極１８の一部を外部で露出させる開口部２８が形成され、画素部を定義する。画素定義膜２６は、無機物質例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯ２Ｎｘ）またはこれらの多重層で構成されていてもよい。
続いて、図３〜図７Ｃを参照して本発明の一実施形態による有機発光表示装置の製造方法について説明する。図３〜図７Ｃは、本発明の一実施形態による有機発光表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
本発明の一実施形態による有機発光表示装置の製造方法は、キャパシタ領域Ｃ及びトランジスタ領域Ｔを含む基板１０のキャパシタ領域Ｃ上に形成されたバッファ層１２の上部に半導体層１４を形成するステップと、半導体層１４の上部にゲート絶縁膜１６、透明電極１８及びゲート電極２０を順次に形成するステップと、キャパシタ領域Ｃの上部に第１エッチング防止膜ＰＲを形成するステップと、第１エッチング防止膜ＰＲ以外の領域に形成されたゲート電極２０をエッチングするステップと、第１エッチング防止膜ＰＲを除去してゲート電極２０をマスクとして透明電極１８がゲート電極２０に比べ、内側へ凹むようにエッチングするステップを含む。
先に図３を参照すると、基板１０を提供して基板１０の上部にバッファ層１２を形成する。キャパシタ領域Ｃ、画素領域Ｐ及びトランジスタ領域Ｔは、任意に区切られた領域であり、キャパシタ領域Ｃは、基板１０上のトランジスタ領域Ｔ以外の領域に透明電極１８と半導体層１４を残留させ、これらによってキャパシタを成す領域を意味し、画素領域Ｐは、有機発光層が形成され、実際に光を発生させる領域を意味し、トランジスタ領域Ｔは、画素領域Ｐの有機発光層に駆動電圧を印加するため、ゲート電極２０、ソース／ドレーン電極２４及び半導体層１４を含む薄膜トランジスタが形成される領域を意味する。使用できる基板１０の種類は、前述したとおりである。基板１０の上部には平滑性及び不純物の侵入を防止するためのバッファ層１２が形成される。
次に図４を参照すると、バッファ層１２の上部に半導体層１４を形成し、その上部にはゲート絶縁膜１６を形成する。半導体層１４は、前述したように薄膜トランジスタを構成するためにトランジスタ領域Ｔに形成され、キャパシタの一側電極を構成するためにキャパシタ領域Ｃに形成される。
トランジスタ領域Ｔ及びキャパシタ領域Ｃを含む基板１０の領域全体に非晶質シリコンまたはポリシリコンを提供し、トランジスタ領域Ｔ及びキャパシタ領域Ｃを除いた残り領域のシリコンを除去し、半導体層１４を残留させる。前述したように、トランジスタ領域Ｔ及びキャパシタ領域Ｃを構成する半導体層１４は、互いに同一の材質で構成されるが、互いに異なるように不純物がドーピングされ、トランジスタ領域Ｔの半導体層１４は、全体のうち一部に不純物がドーピングされ、キャパシタ領域Ｃの半導体層１４は、全体に不純物がドーピングされて導体を構成することができる。
次に図５及び図６を参照してゲート絶縁膜１６の上部に透明電極１８及びゲート電極２０を提供する。透明電極１８及びゲート電極２０は、基板１０の一面に形成される。透明電極１８及びゲート電極２０は、連続的に形成されるため、互いに電気的に接続されるが、透明電極１８及びゲート電極２０は、下部のゲート絶縁膜１６により下部の半導体層１４と電気的に絶縁される。前述したように透明電極１８は、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電性物質であってもよく、ゲート電極２０は、単一金属または複数の金属層が積層された形態であってもよい。
次に図７Ａ〜図７Ｃを参照すると、本実施形態による有機発光表示装置の製造方法は、キャパシタ領域Ｃの上部に第１エッチング防止膜ＰＲを形成するステップ（図７Ａ）と、第１エッチング防止膜ＰＲ以外の領域に形成されたゲート電極２０をエッチングするステップ（図７Ｂ）と、第１エッチング防止膜ＰＲを除去してゲート電極２０をマスクとして透明電極１８がゲート電極２０に比べ、内側へ凹むようにエッチングするステップ（図７Ｃ）を含む。
従来の有機発光表示装置の製造方法は、キャパシタ領域Ｃの上部にエッチング防止膜を形成した後、ゲート電極２０と透明電極１８を一括してエッチングする。したがって、先立って図１Ａで説明したように上部から下部に行くほど幅が広くなるピラミッド形態でエッチングされる。すなわち、フォトレジストのようなエッチング防止膜を利用して一括エッチングする場合、上部のゲート電極２０より下部の透明電極１８の幅がさらに広くエッチングされる。
反面、本実施形態による有機発光表示装置の製造方法は、図７Ａに図示するようにゲート電極２０の上部にエッチング防止膜ＰＲを形成し、図７Ｂに図示するように一次的にゲート電極２０のみをエッチングする。この際、ゲート電極２０を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングすることができる。続いて、エッチング防止膜ＰＲを除去し、キャパシタ領域Ｃ上でパターニングされたゲート電極２０をマスクとして、図７Ｃに図示するように下部の透明電極１８を２次的にエッチングする。この際、透明電極１８を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングすることができる。
このような場合、湿式エッチング工程の特性上エッチング防止マスクの下部に隣接して位置する層は、エッチング防止マスクに比べ、内側へ一定の距離だけ凹むようにエッチングされ、エッチング防止マスクから離れて位置するほど外側へ突出するようにエッチングされる。すなわち、前述したように全体的にピラミッド形態でエッチングされる。透明電極１８は、マスクとして使用されるゲート電極２０の下部に隣接して位置するため、図７Ｃに図示するように各端がｄ１またはｄ２だけ凹むようにエッチングされる。結果的に下部の半導体層１４に比べ（ｄ１＋ｄ２）の長さだけ幅が減少したため、下部の半導体層１４と静電気または短絡の発生が抑制される。透明電極１８は、ゲート電極２０の内側へ０．６μｍ以下で凹ませることができる。
本実施形態では、キャパシタ領域Ｃを基準にして説明したが、画素領域Ｐでも同一の形態で２重エッチングし、下部の半導体層１４は内側へ凹むようにすることができる。すなわち、本実施形態と他の実施形態による有機発光表示装置の製造方法は、基板の画素領域Ｐ上に形成されたバッファ層１２の上部にゲート絶縁膜１６、透明電極１８及びゲート電極２０を順次に形成するステップと、画素領域Ｐの上部にエッチング防止膜ＰＲを形成するステップと、エッチング防止膜ＰＲ以外の領域に形成されたゲート電極２０をエッチングするステップと、エッチング防止膜ＰＲを除去してゲート電極２０をマスクとして透明電極１８がゲート電極２０に比べ、内側へ凹むようにエッチングするステップを含み得る。前記のような画素領域Ｐを構成する他の要素は、本実施形態で説明した内容と同様である。
続いて、図８Ａ〜図９Ｄを参照して本発明の他の実施形態による有機発光表示装置の製造方法について説明する。図８Ａ〜図９Ｄは、本発明の他の実施形態による有機発光表示装置の製造方法を順次に示す断面図である。
本発明の他の実施形態による有機発光表示装置の製造方法は、キャパシタ領域Ｃ及びトランジスタ領域Ｔを含む基板１０のキャパシタ領域Ｃ上に形成されたバッファ層１２の上部に半導体層１４を形成するステップと、半導体層１４の上部にゲート絶縁膜１６、透明電極１８及びゲート電極２０を順次に形成するステップと、キャパシタ領域Ｃの上部に第１エッチング防止膜ＰＲを形成するステップと、第１エッチング防止膜ＰＲ以外の領域に形成されたゲート電極２０をエッチングするステップと、第１エッチング防止膜ＰＲを除去してゲート電極２０をマスクとして透明電極１８がゲート電極２０に比べ、内側へ凹むようにエッチングするステップと、基板１０の上部に層間絶縁膜２２を提供するステップと、トランジスタ領域Ｔの上部に第２エッチング防止膜ＰＲを形成して第２エッチング防止膜以外の領域に形成された層間絶縁膜２２をエッチングするステップを含み、層間絶縁膜２２をエッチングするステップで、透明電極１８は、ゲート電極２０によってエッチングが遮断される。
本実施形態による有機発光表示装置の製造方法で、透明電極１８がゲート電極２０に比べ、内側へ凹むようにエッチングするステップまでは前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略する。
本実施形態ではこれにさらに基板１０の上部に層間絶縁膜２２を提供するステップと、トランジスタ領域Ｔの上部に第２エッチング防止膜ＰＲを形成して第２エッチング防止膜以外の領域に形成された層間絶縁膜２２をエッチングするステップを含み、層間絶縁膜２２をエッチングするステップで、透明電極１８は、ゲート電極２０によってエッチングが遮断される。
先に、図８Ａを参照すると、ゲート電極２０の上部に層間絶縁膜２２を形成する。層間絶縁膜２２は、図示するように画素領域Ｐ、トランジスタ領域Ｔ及びキャパシタ領域Ｃを含む基板１０全体に提供される。層間絶縁膜２２は、トランジスタ領域Ｔで透明電極１８及びゲート電極２０とソース／ドレーン電極２４を電気的に絶縁させる役割を果たす。
基板１０全体に層間絶縁膜２２を形成してトランジスタ領域を除いた残り領域の層間絶縁膜２２を除去するため、図８Ｂに図示するようにトランジスタ領域Ｔの上部にエッチング防止膜ＰＲを形成する。
次に、図８Ｃに図示するように、エッチング防止膜ＰＲが形成されたトランジスタ領域Ｔ以外に提供された層間絶縁膜２２をエッチングして除去する。層間絶縁膜２２は乾式エッチング方法によってエッチングされるようにしてもよい。
従来の場合、層間絶縁膜２２をエッチングすることにおいて、キャパシタ領域Ｃ及び画素領域Ｐの層間絶縁膜２２が除去されるだけではなく、透明電極１８の一部が共にエッチングされ、導電性副産物が発生して静電気及び短絡現象が発生する。
これに対し、本実施形態による層間絶縁膜２２のエッチングステップでは図８Ｃに図示するように先だって説明したゲート電極２０及び透明電極１８の２重エッチングによりゲート電極２０に比べ、透明電極１８が内側へ凹んでおり、層間絶縁膜２２のエッチング物質が透明電極１８をエッチングすることを防止できる（点線で図示する領域を参照）。すなわち、層間絶縁膜２２をパターニングするためにエッチングする際、上部に積層されるゲート電極２０に比べ、内側へ（ｄ１＋ｄ２）の長さだけ凹んでいるため、透明電極１８がエッチングされ、導電性副産物が発生することを防止することができ、不良画素の発生を抑制することができる。
続いて、図９Ａ〜図９Ｄを参照すると、本実施形態による有機発光表示装置の製造方法は、基板１０の上部にソース／ドレーン電極２４を提供するステップと、トランジスタ領域Ｔの上部にエッチング防止膜ＰＲを形成してエッチング防止膜以外の領域に形成されたソース／ドレーン電極２４をエッチングするステップをさらに含んでいてもよい。
すなわち、基板１０全体領域にソース／ドレーン電極２４を形成し、これをパターニングするためのエッチング防止膜ＰＲをトランジスタ領域Ｔの上部に形成する。次に、エッチング防止膜ＰＲをマスクとしてソース／ドレーン電極２４をパターニングし、所望する形態のソース／ドレーン電極２４を形成する。
上記のようにソース／ドレーン電極をエッチングするステップは、キャパシタ領域上に形成されたゲート電極２０をエッチングし、透明電極１８が外部に露出するようにするステップを含んでいてもよい。
すなわち、図９Ｂに図示するように、一つのエッチング工程によりキャパシタ領域Ｃ及び画素領域Ｐ上に形成されたゲート電極２０及びソース／ドレーン電極２４を一括して除去することができる。単一のエッチング工程により一括エッチングが容易であるようにゲート電極２０とソース／ドレーン電極２４は互いに同一物質で形成されてもよい。例えば、ゲート電極２０がモリブデン−アルミニウム−モリブデンの３重膜構造である場合、ソース／ドレーン電極２４もモリブデン−アルミニウム−モリブデンの３重膜構造であってもよく、一つのエッチング液を利用してゲート電極２０及びソース／ドレーン電極２４の６重膜を一括してエッチングすることができる。
続いて、図９Ｃを参照すると、キャパシタ領域Ｃで前述した図１Ｂと別に外部に露出した上部の透明電極１８が下部の半導体層１４に比べ、幅が小さいため、内側へ凹む構成を有し、エッチング工程などでゲート絶縁膜１６またはバッファ層１２が一部損傷し、半導体層１４が露出する場合にも上部の透明電極１８と離隔するため、電気的に絶縁され、短絡が防止される。
続いて、図９Ｄを参照して、基板１０の上部に画素領域Ｐを定義する画素定義膜２６を基板１０の全体に提供した後開口部２８を形成し、これによって露出した透明電極１８の上部に有機発光層３０を形成して画素部を構成する。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１０ 基板
１２ バッファ層
１４ 半導体層
１６ ゲート絶縁膜
１８ 透明電極
２０ ゲート電極
２２ 層間絶縁膜
２４ ソース／ゲート電極
２６ 画素定義膜
２８ 開口部
３０ 有機発光層
１２ バッファ層
１４ 半導体層
１６ ゲート絶縁膜
１８ 透明電極
２０ ゲート電極
２２ 層間絶縁膜
２４ ソース／ゲート電極
２６ 画素定義膜
２８ 開口部
３０ 有機発光層
Claims (21)
- キャパシタ領域を含む基板と、
前記基板上に位置するバッファ層と、
前記キャパシタ領域の前記バッファ層の上部に位置する半導体層と、
前記半導体層の上部に形成されるゲート絶縁膜と、
前記キャパシタ領域の前記ゲート絶縁膜の上部に形成される透明電極と、
前記キャパシタ領域の前記透明電極の上部に形成されるゲート電極と、
を含み、
断面における前記透明電極の幅は、前記半導体層の幅より小さく、
前記キャパシタ領域の前記透明電極は、前記キャパシタ領域の前記ゲート電極に比べ、内側へ凹んでいる、有機発光表示装置。 - 前記透明電極は、ＩＴＯまたはＩＺＯから選択された一つ以上を含む物質で形成される、請求項１に記載の有機発光表示装置。
- 前記半導体層は、ポリシリコンで形成される、請求項１に記載の有機発光表示装置。
- 前記透明電極と前記半導体層との幅の差異は、０．６μｍ以下である、請求項１に記載の有機発光表示装置。
- キャパシタ領域及びトランジスタ領域を含む基板と、
前記基板上に位置するバッファ層と、
前記キャパシタ領域の前記バッファ層の上部及び前記トランジスタ領域の前記バッファ層の上部に位置する半導体層と、
前記半導体層の上部に形成されるゲート絶縁膜と、
前記キャパシタ領域の前記ゲート絶縁膜の上部と前記トランジスタ領域の前記ゲート絶縁膜の上部に形成される透明電極と、
前記キャパシタ領域の前記透明電極の上部と前記トランジスタ領域の前記透明電極の上部に形成されるゲート電極と、
前記トランジスタ領域の前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の上部に位置して前記トランジスタ領域の前記半導体層とコンタクトホールに接続されるソース／ドレーン電極と、
を含み、
断面における前記キャパシタ領域の前記透明電極の幅は、前記キャパシタ領域の前記半導体層の幅より小さく、
前記キャパシタ領域の前記透明電極は、前記キャパシタ領域の前記ゲート電極に比べ、内側へ凹んでいる、有機発光表示装置。 - 前記ゲート電極は、アルミニウム、クロム−アルミニウム合金またはモリブデン−アルミニウム合金のうちいずれか一つからなる単一層または多重層である、請求項５に記載の有機発光表示装置。
- 前記ソース／ドレーン電極は、アルミニウム、クロム−アルミニウム合金またはモリブデン−アルミニウム合金のうちいずれか一つからなる単一層または多重層である、請求項５に記載の有機発光表示装置。
- 前記透明電極は、ＩＴＯまたはＩＺＯから選択された一つ以上を含む物質で形成される、請求項５に記載の有機発光表示装置。
- 前記半導体層は、ポリシリコンで形成される、請求項５に記載の有機発光表示装置。
- 前記透明電極と前記半導体層との幅の差異は、０．６μｍ以下である、請求項５に記載の有機発光表示装置。
- キャパシタ領域を含む基板の前記キャパシタ領域上に形成されたバッファ層の上部に半導体層を形成するステップと、
前記半導体層の上部にゲート絶縁膜、透明電極及びゲート電極を順次に形成するステップと、
前記キャパシタ領域の上部に第１エッチング防止膜を形成するステップと、
前記第１エッチング防止膜以外の領域に形成されたゲート電極をエッチングするステップと、
前記第１エッチング防止膜を除去し、前記ゲート電極をマスクとして前記透明電極が前記ゲート電極に比べ、内側へ凹むように前記透明電極をエッチングして、断面における前記透明電極の幅を、前記半導体層の幅より小さくするステップと、
を含む、有機発光表示装置の製造方法。 - 前記透明電極は、前記ゲート電極の内側へ０．６μｍ以下の範囲で凹んでいる、請求項１１に記載の有機発光表示装置の製造方法。
- 前記ゲート電極をエッチングするステップは、
前記ゲート電極を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングする、請求項１１に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記内側に凹むようにエッチングするステップは、
前記透明電極を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングする、請求項１１に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - キャパシタ領域及びトランジスタ領域を含む基板の前記キャパシタ領域上に形成されたバッファ層の上部に半導体層を形成するステップと、
前記半導体層の上部にゲート絶縁膜、透明電極及びゲート電極を順次に形成するステップと、
前記キャパシタ領域の上部に第１エッチング防止膜を形成するステップと、
前記第１エッチング防止膜以外の領域に形成されたゲート電極をエッチングするステップと、
前記第１エッチング防止膜を除去し、前記ゲート電極をマスクとして前記透明電極が前記ゲート電極に比べ、内側へ凹むように前記透明電極をエッチングして、断面における前記透明電極の幅を、前記半導体層の幅より小さくするステップと、
前記基板の上部に層間絶縁膜を提供するステップと、
前記トランジスタ領域の上部に第２エッチング防止膜を形成して前記第２エッチング防止膜以外の領域に形成された前記層間絶縁膜をエッチングするステップと、
を含み、
前記層間絶縁膜をエッチングするステップで、前記透明電極は前記ゲート電極によってエッチングが遮断される、有機発光表示装置の製造方法。 - 前記透明電極は、前記ゲート電極の内側へ０．６μｍ以下の範囲で凹む請求項１５に記載の有機発光表示装置の製造方法。
- 前記ゲート電極をエッチングするステップは、
前記ゲート電極を選択的にエッチングするためにエッチング液を使用して湿式エッチングする、請求項１５に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記内側へ凹むようにエッチングするステップは、
前記透明電極を選択的にエッチングするために乾式エッチングする、請求項１５に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記基板上部にソース／ドレーン電極を提供するステップと、
前記トランジスタ領域の上部に第３エッチング防止膜を形成し、前記第３エッチング防止膜以外の領域に形成された前記ソース／ドレーン電極をエッチングするステップをさらに含む、請求項１５に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記ソース／ドレーン電極をエッチングするステップは、
前記キャパシタ領域上に形成された前記ゲート電極をエッチングし、前記透明電極が外部に露出するようにするステップを含む、請求項１９に記載の有機発光表示装置の製造方法。 - 前記ゲート電極と前記ソース／ドレーン電極は、１回のエッチングにより同時にエッチングされる、請求項２０に記載の有機発光表示装置の製造方法。
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