KR100339562B1 - Method for fabricating display device of semiconductor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 스크린 인쇄 방법을 적용하여 강유전체를 형성함에 따라 핀-홀이 발생하여 절연파괴 특성이 낮아지고, 평활한 면을 구현하기 어려워 발광층과의 접착력이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 기판의 상부에 일정한 패턴을 갖는 어드레스 전극을 형성하는 공정과; 상기 어드레스 전극을 포함한 기판 상의 전면에 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말과 저융점 유리 분말을 플라즈마를 통해 용융 및 분사시켜 강유전체를 형성하는 공정과; 상기 강유전체 상의 전면에 액상으로 도포하는 졸-겔 방법을 통해 비도전성인 금속산화물의 평탄화층을 형성하는 공정과; 상기 평탄화층 상의 전면에 진공증착법을 통해 발광층을 형성하는 공정과; 상기 발광층의 상부에 순차적으로 상판유전층 및 투명전극을 형성하는 공정으로 이루어지는 반도체 표시소자의 제조방법을 통해, 플라즈마 분사를 통해 강유전체를 형성함에 따라 매우 치밀한 유전체층을 형성할 수 있어 기포의 발생을 최소화함과 아울러 절연파괴 강도를 증대시킬 수 있으며, 별도의 소성처리가 요구되지 않아 공정의 단순화, 생산성 증대, 원가절감 및 특성향상 등에 기여할 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor display device. In the related art, pin-holes are generated due to the formation of a ferroelectric by applying a screen printing method, resulting in low dielectric breakdown characteristics and difficulty in achieving a smooth surface. There was a problem of this deterioration. Therefore, the present invention provides a method for forming an address electrode having a predetermined pattern on a substrate; Forming a ferroelectric by melting and spraying SrTiO 3 , PbTiO 3 , BaTiO 3 powder and low melting glass powder on a front surface of the substrate including the address electrode through a plasma; Forming a planarization layer of a non-conductive metal oxide through a sol-gel method applied in a liquid phase to the entire surface of the ferroelectric; Forming a light emitting layer on the entire surface of the planarization layer through vacuum deposition; Through the method of manufacturing a semiconductor display device comprising a step of sequentially forming a top dielectric layer and a transparent electrode on top of the light emitting layer, a very dense dielectric layer can be formed by forming a ferroelectric through plasma injection, thereby minimizing the generation of bubbles. In addition, it is possible to increase the dielectric breakdown strength, and there is no need for a separate firing treatment, thereby simplifying the process, increasing productivity, reducing the cost, and improving the characteristics.
Description
본 발명은 반도체 표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 SSD(solid state display) 또는 TDEL(thick dielectric electroluminescent) 표시소자의 유전체막에 핀-홀(pin-hole) 생성을 방지함과 아울러 평탄도를 향상시키기에 적당하도록 한 반도체 표시소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor display device, and in particular, to prevent pin-hole formation and flatness in the dielectric film of a solid state display (SSD) or thick dielectric electroluminescent (TDEL) display device. A method of manufacturing a semiconductor display device adapted to be improved.
일반적으로, SSD 또는 TDEL 표시소자는 반도성 형광체 재료에 전기장을 인가하였을때 발광하는 현상을 이용하는 능동형 발광 표시소자이다.In general, SSD or TDEL display devices are active light emitting display devices that utilize the phenomenon of emitting light when an electric field is applied to the semiconducting phosphor material.
특히, 상기 TDEL 표시소자는 종래 박막형 EL 표시소자의 단점인 공정의 복잡성, 박막절연체의 재현성 저하등의 문제를 해결함과 아울러 우수한 발광특성으로 인해 새로운 차세대 표시소자로 주목받고 있다. 이와같은 종래 TDEL 표시소자의 제조방법을 첨부한 도1의 사시도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In particular, the TDEL display device is attracting attention as a new next generation display device due to solving the problems of the disadvantages of the conventional thin film type EL display device, such as a reduction in the reproducibility of the thin film insulator and excellent light emission characteristics. When described in detail with reference to the perspective view of Figure 1 attached to a conventional manufacturing method of such a TDEL display device as follows.
먼저, 기판(1)의 상부에 진공증착 또는 스크린 인쇄(screen printing) 방법을 통해 10㎛ 정도의 두께로 전극물질(Al)을 형성하여 어드레스 전극(2)을 형성한다. 이때, 기판(1)은 고온소결특성에 따라 일반적으로 96% Al2O3기판을 적용한다.First, the electrode material Al is formed to a thickness of about 10 μm by vacuum deposition or screen printing on the substrate 1 to form the address electrode 2. In this case, the substrate 1 generally applies a 96% Al 2 O 3 substrate according to the high temperature sintering characteristics.
그리고, 상기 어드레스 전극(2)을 포함하는 기판(1) 상의 전면에 페로브스카이트(perovskite) 결정구조를 갖는 직경 2∼3㎛의 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말을 유기용제와 혼합한 페이스트(paste) 상태로 스크린 인쇄 방법을 이용하여 50∼200㎛의후막(厚膜)으로 도포한 다음 산화분위기에서 900℃∼1000℃의 온도로 소성하여 강유전체(3)를 형성한다. 이때, 강유전체(3)는 낮은 구동전압을 유지함과 아울러 후속 공정을 통해 형성되는 발광층(4)을 전기적인 절연파괴로부터 보호하는데 목적이 있으므로, 핀-홀이 없어야 하며, tanδ가 작고 아울러 발광층(4)과의 밀착성이 우수해야 한다.And, the front perovskite (perovskite) in diameter having a crystal structure 2~3㎛ of SrTiO 3, PbTiO 3, BaTiO 3 powder on the substrate 1 including the address electrodes (2) are mixed with an organic solvent In a paste state, a ferroelectric 3 is formed by applying a thick film having a thickness of 50 to 200 µm using a screen printing method and then firing at a temperature of 900 ° C to 1000 ° C in an oxidizing atmosphere. At this time, since the ferroelectric 3 maintains a low driving voltage and protects the light emitting layer 4 formed through a subsequent process from electrical breakdown, there should be no pin-hole, the tanδ is small, and the light emitting layer 4 ) Should be excellent in adhesion.
그리고, 상기 강유전체(3)의 상부에 진공증착 방법을 통해 ZnS : Sm(red), ZnS : Tb(green), CaGa2S4: Ce(blue) 발광체를 약 0.5㎛∼2㎛의 두께로 형성하여 발광층(4)을 형성한다.In addition, ZnS: Sm (red), ZnS: Tb (green), and CaGa 2 S 4 : Ce (blue) emitters are formed on the ferroelectric layer 3 in a thickness of about 0.5 μm to 2 μm through vacuum deposition. The light emitting layer 4 is formed.
그리고, 상기 발광층(4) 상의 전면에 ITO(indium-tin oxide)를 약 0.5㎛ 정도의 두께로 도포한 다음 450℃∼500℃의 온도에서 약 1시간 정도 소성하여 투명전극(5)을 형성한다.Then, ITO (indium-tin oxide) is coated on the entire surface of the light emitting layer 4 to a thickness of about 0.5㎛ and then baked for about 1 hour at a temperature of 450 ℃ to 500 ℃ to form a transparent electrode (5). .
최종적으로, 도면에 도시하지는 않았지만 외부의 습기나 오염으로부터 소자를 보호하기 위해서 저융점 유리막 또는 실리콘 실란트(sealant)를 10㎛∼20㎛의 두께로 형성한다.Finally, although not shown in the drawings, in order to protect the device from external moisture or contamination, a low melting glass film or a silicone sealant is formed to a thickness of 10 µm to 20 µm.
한편, 공정특성에 따라 도2의 사시도에 도시한 바와같이 상기 강유전체(3)와 발광층(4)의 사이에 액상상태로 도포하는 졸-겔(sol-gel) 또는 유기금속 증착(metalorganic deposition : MOD) 방법으로 수 ㎛의 중간층(11)을 형성하거나 발광층(4)과 투명전극(5) 사이에 1㎛∼3㎛의 두께로 박막(薄膜)의 유전체층(12)을 선택적으로 형성할 수 있다.Meanwhile, as shown in a perspective view of FIG. 2, sol-gel or metalorganic deposition (MOD) applied in a liquid state between the ferroelectric 3 and the light emitting layer 4 according to process characteristics. The intermediate layer 11 of several micrometers may be formed, or the thin film dielectric layer 12 may be selectively formed between the light emitting layer 4 and the transparent electrode 5 at the thickness of 1 micrometer-3 micrometers.
그러나, 상기한 바와같은 종래 반도체 표시소자의 제조방법은 강유전체를 형성하기 위하여 스크린 인쇄 방법을 적용함에 따라 핀-홀이 발생하여 절연파괴 특성이 낮아짐과 아울러 평활한 면을 구현하기 어려워 발광층과의 접착력이 저하되는 문제점이 있었다.However, in the conventional method of manufacturing a semiconductor display device as described above, as the screen printing method is applied to form a ferroelectric, pin-holes are generated, resulting in low dielectric breakdown characteristics and difficulty in achieving a smooth surface. There was a problem of this deterioration.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 플라즈마 분사(spraying)를 이용하여 강유전체를 형성한 다음 액상상태로 도포하는 졸-겔 방법을 통해 평탄화층을 형성하여 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 표시소자의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to form a ferroelectric by using plasma spraying (spraying) and then the planarization layer through a sol-gel method of applying in a liquid state The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor display device which can be formed to improve characteristics.
도1은 종래 TDEL 표시소자를 보인 사시도.1 is a perspective view showing a conventional TDEL display device.
도2는 종래 TDEL 표시소자의 다른 예를 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing another example of a conventional TDEL display element.
도3은 본 발명에 적용되는 플라즈마 분사 증착장치의 개념적인 이해를 돕기 위한 예시도.Figure 3 is an exemplary view for helping a conceptual understanding of the plasma spray deposition apparatus applied to the present invention.
도4a 내지 도4d는 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 제조방법을 일 실시예로 도시한 수순단면도.4A to 4D are cross-sectional views showing a method of manufacturing a semiconductor display device according to the present invention as an embodiment.
***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
31:기판 32:어드레스 전극31: substrate 32: address electrode
33:강유전체 34:평탄화층33: ferroelectric 34: planarization layer
35:발광층 36:상판유전층35: light emitting layer 36: top dielectric layer
37:투명전극37: transparent electrode
상기한 바와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 반도체 표시소자의 제조방법은 기판의 상부에 일정한 패턴을 갖는 어드레스 전극을 형성하는 공정과; 상기 어드레스 전극을 포함한 기판 상의 전면에 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말과 저융점 유리 분말을 플라즈마를 통해 용융 및 분사시켜 강유전체를 형성하는 공정과; 상기 강유전체 상의 전면에 액상상태로 도포하는 졸-겔 방법을 통해 비도전성인 금속산화물의 평탄화층을 형성하는 공정과; 상기 평탄화층 상의 전면에 진공증착법을 통해 발광층을 형성하는 공정과; 상기 발광층의 상부에 순차적으로 상판유전층 및 투명전극을 형성하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a semiconductor display device for achieving the object of the present invention as described above comprises the steps of forming an address electrode having a predetermined pattern on the substrate; Forming a ferroelectric by melting and spraying SrTiO 3 , PbTiO 3 , BaTiO 3 powder and low melting glass powder on a front surface of the substrate including the address electrode through a plasma; Forming a planarization layer of a non-conductive metal oxide through a sol-gel method applied in a liquid state on the entire surface of the ferroelectric material; Forming a light emitting layer on the entire surface of the planarization layer through vacuum deposition; And forming a top dielectric layer and a transparent electrode sequentially on the light emitting layer.
상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 제조방법을 첨부한 도3 및 도4a 내지 도4d를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 3 and 4a to 4d attached to the method for manufacturing a semiconductor display device according to the present invention as described above in detail as follows.
먼저, 도3은 본 발명에 적용되는 플라즈마 분사 증착장치의 개념적인 이해를 돕기 위한 예시도로서, 이에 도시한 바와같이 냉각라인(21)이 형성된 캐소드(22)와애노드(23) 전극 사이에 직류를 공급하면서 Ar, He, H2등과 같은 반응가스를 가스관(24)을 통과시키면, 반응가스가 가열과 분해에 의해 팽창됨으로써, 이온화되어 고에너지를 갖는 플라즈마 상태로 고속으로 노즐(25)을 통해 분사된다.First, Figure 3 is an exemplary view for helping a conceptual understanding of the plasma spray deposition apparatus applied to the present invention, as shown therein a direct current between the cathode 22 and the anode 23, the cooling line 21 is formed When the reaction gas, such as Ar, He, H 2, etc., is passed through the gas pipe 24 while supplying the reaction gas, the reaction gas is expanded by heating and decomposition, thereby ionizing it through the nozzle 25 at high speed in a plasma state having high energy. Sprayed.
이때, 상기 노즐(25)의 입구에 형성된 분말 공급부(powder feeder),(26)를 통해 페로브스카이트 결정구조를 갖는 직경 2∼3㎛의 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3분말과 전이온도 500℃ 이하의 저융점 유리 분말을 공급하면, 고온(4000∼10000℃)의 플라즈마에 의해 녹으면서 플라즈마 플레임(flame),(27)과 함께 음속의 2배 내지 3배의 속도로 날아가 어드레스 전극이 형성되어 홀더(28)에 고정된 기판(29)에 충돌, 부착된다.In this case, the powder supply part (powder feeder), (26) a perovskite SrTiO 2~3㎛ diameter of a crystal structure 3, through PbTiO 3, BaTiO 3 powder and the transition point 500 formed at the inlet of the nozzle 25 When the low melting point glass powder of less than or equal to ℃ is supplied, it is melted by the plasma of high temperature (4000 to 10000 ℃) and blown at a speed of 2 to 3 times the speed of sound together with the plasma flame and 27 to form an address electrode. Then, it collides and adheres to the board | substrate 29 fixed to the holder 28. As shown in FIG.
한편, 상기 분말 공급부(26)를 통해 공급되는 분말의 입자경이 작을수록 가속속도와 승온속도가 증가하여 치밀한 강유전막을 얻을 수는 있으나, 높은 응력을 발생시킬 수 있으므로, 공정변수 및 입자경을 신중히 선택하여야 하며, 보다 높은 기판(29)과의 결합력과 치밀한 막구조를 얻기 위해서는 상기 플라즈마 플레임(27)에 대해서 기판(29)이 90°의 각도를 유지하는 것이 매우 중요하다.On the other hand, as the particle diameter of the powder supplied through the powder supply unit 26 is smaller, the acceleration rate and the temperature increase rate are increased, so that a dense ferroelectric film can be obtained, but high stress can be generated, so the process variable and the particle diameter should be carefully selected. In addition, it is very important that the substrate 29 maintains an angle of 90 ° with respect to the plasma flame 27 in order to obtain a higher bonding force with the substrate 29 and a dense film structure.
그리고, 도4a 내지 도4d는 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 제조방법을 일실시예로 도시한 수순단면도로서, 이에 도시한 바와같이 유리, 유리세라믹 또는 금속 기판(31) 상에 Ag 재질의 어드레스 전극(32)을 형성하는 공정(도4a)과; 상기 어드레스 전극(32)을 포함한 기판(31) 상의 전면에 도3의 설명에서와 같이 SrTiO3, PbTiO3, BaTiO3등과 같은 강유전체 분말과 저융점 유리 분말을 플라즈마를 통해 용융 및 분사시켜 강유전체(33)를 형성하는 공정(도4b)과; 상기 강유전체(33) 상의 전면에 액상상태로 도포하는 졸-겔 방법을 통해 비도전성인 금속산화물의 평탄화층(34)을 형성한 다음 그 평탄화층(34) 상의 전면에 진공증착법을 통해 발광층(35)을 형성하는 공정(도4c)과; 상기 발광층(35) 상의 전면에 순차적으로 상판유전층(36) 및 투명전극(37)을 형성하는 공정(도4d)으로 이루어진다.4A through 4D are cross-sectional views showing an example of a method of manufacturing a semiconductor display device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4A to FIG. 4D, an address of an Ag material on a glass, glass ceramic, or metal substrate 31 is illustrated. Forming an electrode 32 (FIG. 4A); As in the front in Figure 3 described on the substrate 31 including the address electrode (32), SrTiO 3, PbTiO 3, BaTiO 3 is melted and injected through a ferroelectric powder and a low melting point glass powder plasma, such as a ferroelectric (33 ) Is formed (FIG. 4B); The planarization layer 34 of the non-conductive metal oxide is formed through the sol-gel method applied on the entire surface of the ferroelectric 33, and then the light emitting layer 35 is formed on the entire surface of the planarization layer 34 by vacuum deposition. Forming a process (FIG. 4C); The upper dielectric layer 36 and the transparent electrode 37 are sequentially formed on the entire surface of the light emitting layer 35 (FIG. 4D).
이때, 상기 평탄화층(34) 형성에 적용되는 졸-겔 방법은 액상으로 상기 강유전체(33) 상에 도포됨에 따라 강유전체(33) 표면에 잔류하는 기포를 충분히 메꾸게 되어 핀-홀의 발생을 최소화할 수 있고, 또한 양호한 표면 유동성에 의해 평활도가 향상되므로, 균일한 전기장에 의한 발광특성 향상에 기여함과 아울러 발광층(35)과의 접착력이 향상됨에 따라 절연파괴 강도의 증대에 기여할 수 있게 된다.In this case, the sol-gel method applied to forming the planarization layer 34 fills the bubbles remaining on the surface of the ferroelectric 33 as the liquid is applied on the ferroelectric 33 to minimize the occurrence of pin-holes. In addition, since the smoothness is improved by good surface fluidity, it contributes to the improvement of the luminescence properties by the uniform electric field and to the increase of the dielectric breakdown strength as the adhesion to the light emitting layer 35 is improved.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 강유전체(33)의 제조는 plasma sparying 이외에 flame spraying 또는 magnetically stabilized-DC arc plasma spraying 방법을 적용할 수 있다.Meanwhile, in the manufacture of the ferroelectric 33 according to the embodiment of the present invention, flame spraying or magnetically stabilized-DC arc plasma spraying may be applied in addition to plasma sparying.
상술한 바와같이 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 제조방법은 먼저, 플라즈마 분사를 통해 강유전체를 형성함에 따라 매우 치밀한 유전체층을 형성할 수 있게 되어 기포의 발생을 최소화함과 아울러 절연파괴 강도를 증대시킬 수 있으며, 별도의 소성처리가 요구되지 않아 공정의 단순화, 생산성 증대, 원가절감 및 특성향상 등에 기여할 수 있고, 500℃ 이하의 저융점 유리 분말을 적용하여 높은 열처리가 요구되지 않음에 따라 기판의 재료를 다양하게 선택할 수 있는 효과가 있고, 그 강유전체 상에 졸-겔 방법을 통해 평탄화층을 형성함에 따라 강유전체 표면에 잔류하는 기포를 충분히 메꾸게 되어 핀-홀의 발생을 최소화할 수 있고, 양호한 표면 유동성에 의해 평활도가 향상되므로, 균일한 전기장에 의한 발광특성 향상에 기여함과 아울러 발광층과의 접착력이 향상됨에 따라 절연파괴 강도의 증대에 기여할 수 있게 된다.As described above, in the method of manufacturing the semiconductor display device according to the present invention, as the ferroelectric is formed through plasma injection, a very dense dielectric layer can be formed, thereby minimizing the generation of bubbles and increasing the dielectric breakdown strength. It does not require a separate firing treatment, so it can contribute to simplification, productivity, cost reduction, and improvement of properties. By applying low melting point glass powder below 500 ℃, high heat treatment is not required. Various effects can be selected, and as the planarization layer is formed on the ferroelectric by the sol-gel method, bubbles remaining on the surface of the ferroelectric are sufficiently filled to minimize the occurrence of pin-holes, and the surface fluidity is good. As a result, the smoothness is improved, thereby contributing to the improvement of the light emission characteristics by the uniform electric field and As the adhesion strength of the resin is improved, it is possible to contribute to the increase of the dielectric breakdown strength.
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| KR1019990043284A KR100339562B1 (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Method for fabricating display device of semiconductor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019990043284A KR100339562B1 (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Method for fabricating display device of semiconductor |
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| KR1019990043284A KR100339562B1 (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Method for fabricating display device of semiconductor |
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