KR100348622B1 - 반도체 표시소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 종래에는 발광층과 평탄화층을 포함한 강유전체의 계면에서 기공 발생을 차단하기 어렵고, 특히 강유전체가 거친 표면을 갖게 되어 발광층과의 계면이 불량해짐으로써, 전압에 대한 불안정성 및 발광층으로의 전자주입이 불안정하여 표시소자의 특성이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 기판의 상부에 일정한 패턴을 갖는 어드레스 전극을 형성하는 공정과; 상기 어드레스 전극을 포함한 기판 상의 전면에 스크린인쇄 또는 졸-겔 방법을 통해 강유전물질을 형성한 다음 소성하여 강유전체를 형성하는 공정과; 상기 강유전체의 표면을 연마하는 공정과; 상기 연마된 강유전체의 표면에 에어로졸 증착방법을 통해 평탄화층을 형성하는 공정과; 상기 평탄화층의 상부에 진공증착법을 통해 발광층을 형성하는 공정과; 상기 발광층의 상부에 순차적으로 상판유전층 및 투명전극을 형성하는 공정으로 이루어지는 반도체 표시소자의 제조방법을 통해 강유전체와 발광층의 양호한 계면상태를 유지할 수 있어 안정된 전자이송 및 전압특성을 실현할 수 있고, 에어로졸 증착방법을 통해 형성된 PZT 박막을 플라즈마 디스플레이 패널 격벽의 최외곽층에 적용할 경우에 고반사 및 고치밀도를 갖게 되어 효율증대, 기계적 특성향상 및 불순이온 흡착을 최소화할 수 있으며, 에어로졸 증착방법에 따른 대면적화 및 원가절감에 유리한 효과가 있다.

Description

반도체 표시소자의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING DISPLAY DEVICE OF SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 SSD(solid state display) 또는 TDEL(thick dielectric electroluminescent) 표시소자의 유전체막을 에어로졸(aerosol) 증착방법을 통해 형성하여 특성을 향상시키기에 적당하도록 한 반도체 표시소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, SSD 또는 TDEL 표시소자는 반도성 형광체 재료에 전기장을 인가하였을때 발광하는 현상을 이용하는 능동형 발광 표시소자이다.

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.

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.

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㎛의 후막(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(5)을 전기적인 절연파괴로부터 보호하는데 목적이 있으므로, 핀-홀이 없어야 하며, tanδ가 작고 아울러 발광층(5)과의 밀착성이 우수해야 한다.

그리고, 상기 강유전체(3)의 상부에 유기금속 증착(metalorganic deposition : MOD) 방법으로 수 ㎛의 평탄화층(4)을 형성한다. 이때, 평탄화층(4)은 상기 강유전체(3)의 표면이 거친 상태이므로, 표면조도를 유지함과 아울러 후속 공정을 통해 형성되는 발광층(5)과의 계면상태를 양호하게 유지시키기 위하여 형성한다.

그리고, 상기 평탄화층(4)의 상부에 진공증착 방법을 통해 ZnS : Sm(red), ZnS : Tb(green), CaGa₂S₄: Ce(blue) 발광체를 약 0.5㎛∼2㎛의 두께로 형성하여 발광층(5)을 형성한다.

그리고, 상기 발광층(5)의 상부에 1㎛∼3㎛의 두께로 박막(薄膜)의 유전체층(6)을 형성한다.

그리고, 상기 유전체층(6)의 상부에 ITO(indium-tin oxide)를 약 0.5㎛ 정도의 두께로 도포한 다음 450℃∼500℃의 온도에서 약 1시간 정도 소성하여 투명전극(7)을 형성한다.

최종적으로, 도면에 도시하지는 않았지만 외부의 습기나 오염으로부터 소자를 보호하기 위해서 저융점 유리막 또는 실리콘 실란트(sealant)를 10㎛∼20㎛의 두께로 형성한다.

그러나, 상기한 바와같은 종래 반도체 표시소자의 제조방법은 비교적 높은 전압(300V∼400V peak)에서 동작하는 표시소자의 특성에 따라 발광층과 평탄화층을 포함한 강유전체의 계면에서 기공 발생을 차단하기 어렵고, 특히 강유전체가 거친 표면을 갖게 되어 발광층과의 계면이 불량해짐으로써, 전압에 대한 불안정성 및 발광층으로의 전자주입이 불안정하여 표시소자의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 강유전체를 형성한 다음 표면을 연마하고, 에어로졸 증착방법을 통해 평탄화층을 형성하여 계면상태를 안정화할 수 있는 반도체 표시소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

도1은 종래 TDEL 표시소자를 보인 사시도.

도2a 내지 도2e는 본 발명의 일 실시예를 보인 수순단면도.

도3은 본 발명에 적용되는 에어로졸 증착장치의 개념적인 이해를 돕기 위한 예시도.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

11:기판 12:어드레스 전극

13:강유전체 14:PZT 박막

15:발광층 16:투명 결정성 박막유전층

17:투명전극

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 스크린인쇄 또는 졸-겔 방법을 통해 강유전물질을 형성한 다음 소성하여 강유전체를 형성하는 공정과; 상기 강유전체의 표면을 연마하는 공정과; 상기 연마된 강유전체의 표면에 에어로졸 진공증착방법을 통해 평탄화층을 형성하는 공정과; 상기 평탄화층의 상부에 진공증착법을 통해 발광층을 형성하는 공정과; 상기 발광층의 상부에 순차적으로 상판유전층 및 투명전극을 형성하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와같은 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 제조방법을 첨부한 도2a 내지 도2e의 수순단면도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2a에 도시한 바와같이 유리, 유리세라믹 또는 금속 기판(11) 상에 Ag 재질의 어드레스 전극(12)을 형성한다.

그리고, 도2b에 도시한 바와같이 상기 어드레스 전극(12)을 포함한 기판(11) 상의 전면에 스크린인쇄 또는 졸-겔 방법을 통해 PbTiO₃, BaTiO₃등과 같은 강유전물질을 수백 ㎛의 두께로 도포하고, 산화분위기에서 900℃∼1000℃의 온도로 소성하여 강유전체(13)를 형성한 다음 #800 SiC 슬러리를 입히고(lapping), 3㎛의 직경을 갖는 다이아몬드 입자를 이용하여 그 강유전체(13)의 표면을 1차 연마한 다음 0.5㎛∼1㎛의 입경을 갖는 다이아몬드 슬러리를 이용하여 2차 정밀 연마한다.

그리고, 도2c에 도시한 바와같이 상기 1차,2차 연마된 강유전체(13)의 상부에 평탄화막으로 에어로졸 증착방법을 이용하여 치밀하고 연속적인 PZT 박막(14)을 수 ㎛의 두께로 형성한다.

그리고, 도2d에 도시한 바와같이 상기 PZT 박막(14)의 상부에 ZnS계 발광층(15)을 1㎛∼2㎛의 두께로 형성한 다음 발광층(15)의 상부에 스크린인쇄, 증착 및 스퍼터링 등의 방법으로 투명 결정성 박막유전층(16)을 형성한다.

그리고, 도2e에 도시한 바와같이 상기 투명 결정성 박막유전층(16)의 상부에 투명전극(17)을 형성한다.

한편, 도3은 본 발명에 적용되는 에어로졸 증착장치의 개념적인 이해를 돕기 위한 예시도로서, 이에 도시한 바와같이 Titanium isopropoxide와 acetic acid n-butanol, Lead acetate와 acetic acid, Zirconium acetylacetonate와 acetic acidn-butanol 혼합체가 담겨져 있는 에어로졸 발생부(23)로 부터 초음파를 이용하여 에어로졸을 발생시킨 다음 유속제어기(22)의 제어에 의해 불활성가스 주입부(21)로 부터 주입되는 전달가스(Ar)와 함께 전송라인(24)을 통해 250[SCCM]∼300[SCCM]의 유속으로 챔버(25)에 주입하여 챔버(25) 내에 장착된 기판(26) 상에 PZT 박막(미도시)을 형성한다. 이때, 도면상의 미설명 부호 '27' ,'28'은 각각 액체질소 트랩부와 로터리 펌프로, 배기되는 반응물을 외부로 내보내는 역할을 담당하며, 상기 챔버(25)는 약 700[Torr]의 압력을 유지함과 아울러 기판(26)은 약 100℃∼150℃의 온도범위를 갖도록 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, PZT 박막을 형성한 다음에는 공기중에서 약 600℃의 온도로 2시간 정도 소성하여 공정을 완료한다.

한편, 상기한 바와같은 에어로졸 증착방법을 이용한 PZT 박막은 플라즈마 디스플레이 패널 격벽의 최외곽 반사층 형성에도 적용할 수 있으며, 반사율 증가 및 불순이온의 흡착 방지를 통해 발광효율을 증가시킬 수 있게 된다.

상술한 바와같이 본 발명에 의한 반도체 표시소자의 제조방법은 강유전체의 표면을 연마하고, 에어로졸 증착방법을 통해 치밀한 막상태의 PZT 박막을 형성한 다음 발광층을 형성함에 따라 강유전체와 발광층의 양호한 계면상태를 유지할 수 있어 안정된 전자이송 및 전압특성을 실현할 수 있고, 에어로졸 증착방법을 통해 형성된 PZT 박막을 플라즈마 디스플레이 패널 격벽의 최외곽층에 적용할 경우에 고반사 및 고치밀도를 갖게 되어 효율증대, 기계적 특성향상 및 불순이온 흡착을 최소화할 수있으며, 에어로졸 증착방법에 따른 대면적화 및 원가절감에 유리한 효과가 있다.

Claims (8)

1. 기판의 상부에 일정한 패턴을 갖는 어드레스 전극을 형성하는 공정과; 상기 어드레스 전극을 포함한 기판 상의 전면에 스크린인쇄 또는 졸-겔 방법을 통해 강유전물질을 형성한 다음 소성하여 강유전체를 형성하는 공정과; 상기 강유전체의 표면을 연마하는 공정과; 상기 연마된 강유전체의 표면에 에어로졸 진공증착방법을 통해 평탄화층을 형성하는 공정과; 상기 평탄화층의 상부에 진공증착법을 통해 발광층을 형성하는 공정과; 상기 발광층의 상부에 순차적으로 상판유전층 및 투명전극을 형성하는 공정을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 표시소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 평탄화층은 PZT의 강유전체막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 표시소자의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 강유전체는 상기 어드레스 전극을 포함한 기판 상의 전면에 스크린인쇄 또는 졸-겔 방법을 통해 PbTiO₃또는 BaTiO₃의 강유전물질을 수백 ㎛의 두께로 도포하고, 산화분위기에서 900℃∼1000℃의 온도로 소성하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 표시소자의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 강유전체의 표면을 연마하는 공정은 상기 강유전체의표면에 SiC 슬러리를 입히고(lapping), 다이아몬드 입자를 이용하여 1차 연마하는 단계와; 상기 1차 연마된 강유전체를 다이아몬드 슬러리를 이용하여 2차 정밀 연마한 다음 세정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 표시소자의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 다이아몬드 입자에 비해 다이아몬드 슬러리의 입경이 작은 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 평탄화층은 에어로졸 증착장치의 Titanium isopropoxide와 acetic acid n-butanol, Lead acetate와 acetic acid, Zirconium acetylacetonate와 acetic acid n-butanol 혼합체가 담겨져 있는 에어로졸 발생부로 부터 초음파를 이용하여 에어로졸을 발생시킨 다음 유속제어기의 제어에 의해 불활성가스 주입부로 부터 주입되는 전달가스와 함께 전송라인을 통해 250[SCCM]∼300[SCCM]의 유속으로 챔버에 주입하여 챔버 내에 장착된 기판 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 표시소자의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 챔버는 700[Torr]의 압력을 유지함과 아울러 기판은 100℃∼150℃의 온도범위를 갖도록 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 표시소자의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 평탄화층을 형성한 다음에는 공기중에서 600℃의 온도로 2시간 소성하는 것을 특징으로 하는 반도체 표시소자의 제조방법.