KR100441435B1 - 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법이 개시되어 있다.
본 발명에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법은, 제 1 마스크를 이용하여 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계, 반도체층이 형성된 기판 상에 게이트 절연막을 형성하고, 제 2 마스크를 이용하여 반도체층 상부의 게이트 절연막 상에 게이트를 형성하는 단계, 게이트를 마스크로 사용하여 이온주입공정을 수행함으로써 상기 반도체층 양측부의 반도체층에 소오스영역/드레인영역을 형성하는 단계, 소오스영역/드레인영역이 형성된 기판 상에 층간절연막 및 하부 금속막을 순차적으로 형성하는 단계, 하부 금속막 상에 포토레지스트를 도포한 후, 하프톤 마스크를 사용하여 노광 및 현상함으로써 하부전극영역이외의 두께가 하부전극부의 두께보다 상대적으로 얇은 콘택홀 형성을 위한 제 3 마스크로서의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 포토레지스트 패턴을 마스크로 식각공정을 진행함으로써 콘택홀을 형성함과 동시에 하부전극을 형성하는 단계, 포토레지스트 패턴을 제거하고, 기판 상에 도전성 물질을 증착한 후, 제 4 마스크를 이용하여 소오스전극/드레인전극을 형성하는 단계 및 소오스전극/드레인전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성한 후, 제 5 마스크를 이용하여 하부전극을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 마스크 제작 비용을 절감하고, 유기전계발광표시장치의 공정 제조시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 마스크 수를 절감할 수 있는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
통상, 평판표시장치(Flat Panel Display) 중에서 유기전계발광표시장치(OELD : Organic Electro Luminescence Display)는 자발광이며, 시야각이 넓고, 응답속도가 빠르고, 얇은 두께와 낮은 제작비용 및 높은 콘트라스트(Contrast) 등의 특성을 나타냄으로써 향후 차세대 평판표시장치로 주목받고 있다.
이와 같은 유기전계발광표시장치는, 전자와 정공이 반도체 안에서 전자-정공 쌍을 만들거나 캐리어(Carrier)들이 좀더 높은 에너지 상태로 여기된 후 다시 안정화 상태인 바닥상태로 떨어지는 과정을 통해 빛이 발생하는 현상을 이용한다.
그리고, 유기전계표시장치는 구동방식에 따라 PM(Passive Matrix) 및 AM(Active Matrix)로 구분된다.
도1은 종래의 AM 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
종래의 AM 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법은, 도1에 도시된 바와 같이 기판(10) 상에 산화막으로된 버퍼층(Buffer layer : 12)과 폴리실리콘막을 순차적으로 형성한 다음 제 1 마스크를 사용하여 패터닝하여 반도체층(14)을 형성한다.
다음으로, 반도체층(14)을 포함한 버퍼층(12) 상에 게이트 절연막(16)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(16) 상에 게이트 금속물질을 증착한 다음 제 2 마스크를 사용하여 패터닝하여 반도체층(14) 상부의 게이트 절연막(16) 상에 게이트(18)를 형성한다. 이어서, n형 또는 p형 불순물 중의 하나를 반도체층(14)으로 이온주입하여 게이트(18) 양측의 반도체층(14)에 고농도 소오스영역/드레인영역(15a, 15b)을 형성한다.
계속해서, 소오스영역/드레인영역(15a, 15b)이 형성된 기판(10) 상에 산화막으로 이루어지는 층간 절연막(20)을 형성한 후, 후속공정에서 형성될 소오스전극/드레인전극을 연결하기 위한 콘택홀(21a, 21b)을 제 3 마스크를 사용하여 형성한다. 이때, 상기 콘택홀(21a, 21b)은 소오스영역/드레인영역(15a, 15b)이 노출되도록 층간절연막(20)을 식각하여 형성된다.
이어서, 콘택홀(21a, 21b)을 포함한 층간절연막(20) 상에 금속물질을 증착한 다음 제 4 마스크를 사용하여 패터닝하여 콘택홀(21a, 21b)을 통해 소오스영역/드레인영역(15a, 15b)과 각각 콘택되는 소오스전극/드레인전극(22a, 22b)을 형성한다.
다음으로, 상기 소오스전극/드레인전극(22a, 22b)이 형성된 기판(10) 상에 산화막으로 이루어지는 보호막(24)을 형성한다. 이어서, 후속공정에서 형성될 하부전극을 연결하기 위하여 소오스전극(22a) 또는 드레인전극(22b) 중의 어느 하나 일예로, 드레인전극(22b)이 개방되도록 보호막(22)에 제 5 마스크를 사용하여비아홀(26)을 형성한다.
계속해서, 상기 비아홀(26)을 포함한 보호막(24) 상에 도전막을 증착한 후, 제 6 마스크를 사용하여 패터닝하여 비아홀(26)을 통해 드레인전극(22b)과 연결되는 하부전극(28)을 형성한다.
다음으로, 하부전극(28)이 형성된 기판(10) 상에 평탄화막(30)을 형성한 다음 하부전극(28)이 노출되도록 제 7 마스크를 사용하여 개구부(32)를 형성한다.
마지막으로, 상기 개구부(32)가 형성된 기판(10) 상에 증착공정을 수행함으로써 Alq3. Anthracene, PPV(Poly(p-phenylenevinylene)), 및 PT(polythiophene) 등의 유기물을 개구부(32) 상에 증착시켜 하부전극(28)과 연결된 발광층(34)을 형성한다. 그리고, 상기 발광층(34)이 형성된 기판(10) 상에 도전성 물질을 증착하여 상부전극(36)을 형성한다.
그러나, 종래의 AM형태의 유기전계발광표시장치의 제조방법은 유기전계발광표시장치를 제조하는 데 최소 7매의 마스크가 필요하다.
즉, 반도체층을 형성하는 과정의 제 1 마스크, 게이트를 형성하는 과정의 제 2 마스크, 콘택홀을 형성하는 과정의 제 3 마스크, 소오스전극/드레인전극을 형성하는 과정의 제 4 마스크, 비아홀을 형성하는 과정의 제 5 마스크, 하부전극을 형성하는 과정의 제 6 마스크 및 개구부를 형성하는 과정의 제 7 마스크 즉, 총7매의 마스크가 사용되었다.
따라서, 총 7매의 많은 수의 마스크가 사용됨으로써 유기전계발광표시장치의 공정수 및 공정시간이 길어지고, 마스크 제작 비용이 과도하게 지출되어 유기전계발광표시장치의 생산 단가를 높이는 문제점을 초래하고 있다.
본 발명의 목적은, 마스크 수를 감소시켜 유기전계발광표시장치를 제조할 수 있는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도2a 내지 도2j는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
40 : 기판 42 : 버퍼층
44 : 반도체층 46 : 게이트 절연막
48 : 게이트 50 : 층간절연막
52 : 하부 금속막 54 : 포토레지스트 패턴
55 : 콘택홀 56 : 하부전극
58 : 소오스전극/드레인전극 60 : 보호막
62 : 개구부 64 : 발광층
66 : 상부전극
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치의 제조방법은, 제 1 마스크를 이용하여 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층이 형성된 기판 상에 게이트 절연막을 형성하고, 제 2 마스크를 이용하여 상기 반도체층 상부의 상기 게이트 절연막 상에 게이트를 형성하는 단계, 상기 게이트를 마스크로 사용하여 이온주입공정을 수행함으로써 상기 반도체층 양측부의 상기 반도체층에 소오스영역/드레인영역을 형성하는 단계, 상기 소오스영역/드레인영역이 형성된 기판 상에 층간절연막 및 하부 금속막을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 하부 금속막 상에 포토레지스트를 도포한 후, 하프톤 마스크(Halftone mask)를 사용하여 노광 및 현상함으로써 하부전극영역 이외의 두께가 하부전극 부의 두께보다 상대적으로 얇은 콘택홀 형성을 위한 제 3 마스크로서의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 식각공정을 진행함으로써 콘택홀을 형성함과 동시에 하부전극을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 기판 상에 도전성 물질을 증착한 후, 제 4 마스크를 이용하여 소오스전극/드레인전극을 형성하는 단계 및 상기 소오스전극/드레인전극이 형성된기판 상에 보호막을 형성한 후, 제 5 마스크를 이용하여 상기 하부전극을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 하부전극영역 이외의 두께는 1.0㎛ 내지 2.0㎛로 이루어지고, 상기 하부전극 영역부의 두께는 0.3㎛ 내지 1.0㎛로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 하프톤 마스크는 크롬(Cr)을 이용하여 패턴이 형성된 것일 수 있고, 상기 개구부가 형성된 기판 상에 발광층 및 상부전극을 형성하는 단계가 더 수행될 수 있다.
또한, 상기 소오스전극/드레인전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성한 후, 제 5 마스크를 이용하여 상기 하부전극을 노출시키는 개구부를 형성하기 이전에 상기 보호막 상에 유기막을 형성하는 공정이 더 수행될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도2a 내지 도2i는 본 발명의 일 실시예에 따른 AM타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
본 발명에 따른 AM타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법은, 도2a에 도시된 바와 같이 기판(40) 상에 기판(40)으로부터 불순물이 유입되는 것을 차단하기 위하여 1,000Å 내지 3,000Å의 두께의 산화막으로된 버퍼층(42)을 형성하고, 상기 버퍼층(42) 상부에 비정질실리콘의 결정화에 의한 폴리실리콘막을 형성한 후 제 1 마스크를 사용하여 패터닝하여 반도체층(44)을 형성한다.
이때, 상기 버퍼층(42)은 Si02로 이루어지는 단일막 또는 SiNx/SiO2로 이루어지는 이중막으로 이루어질 수 있고, 상기 비정질실리콘의 결정화는 SPC(Solid Phase Crystallization) 또는 ELA(Eximer Laser Annealing)로 이루어질 수 있고, 상기 반도체층의 패터닝은 통상의 포토리소그래피공정으로 이루어질 수 있다.
다음으로, 도2b에 도시된 바와 같이 반도체층(44) 상에 SiO2로 이루어지는 게이트 절연막(46)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(46) 상에 도전성 게이트 금속물질을 증착한 다음 제 2 마스크를 사용하여 패터닝하여 반도체층(44) 상부의 게이트 절연막(46) 상에 게이트(48)를 형성한다. 이어서, n형 또는 p형 불순물 중의 하나를 반도체층(44)으로 이온주입하여 게이트(48)의 양측의 반도체층(44)에 고농도 소오스영역/드레인영역(49a, 49b)을 형성한다.
계속해서, 도2c에 도시된 바와 같이 소오스영역/드레인영역(49a, 49b)이 형성된 기판(40) 상에 Si02로 이루어지는 단일막 또는 SiNx/SiO2로 이루어지는 이중막으로 이루어지는 층간 절연막(50)을 형성하고, 상기 층간 절연막(50) 상에 스퍼터링(Sputtering) 등의 방법으로 하부 금속막(52)을 형성한다.
이때, 상기 하부 금속막(52)은 후속공정에서 하부전극 즉, 애노드 전극으로 가능하며, 상기 하부 금속막(52)은 ITO(Indium Tin Oxide) 및 IZO(In2O3Zn5) 등의 투명재질 또는 일함수(Work function)가 높은 금속재질로 이루어질 수 있다.
이어서, 도2d에 도시된 바와 같이 하부 금속막(52) 상에 지역별로 빛의 회절간섭을 이용한 하프톤 마스크(Halftone mask)를 이용하여 제 3 마스크로 사용되는포토레지스트 패턴(54)을 형성한다.
이때, 상기 제 3 마스크로 사용되는 포토레지스트 패턴(54)은 후속공정에서 형성될 소오스전극/드레인전극(58a, 58b)과 연결되는 콘택홀(55a, 55b)을 형성하기 위하여 콘택홀(55a, 55b) 형성영역이 개방된 식각 마스크로 기능한다.
그리고, 상기 포토레지스트 패턴(54)은 지역별로 빛의 회절간섭을 이용한 하프톤 마스크를 이용하여 빛의 노광량의 차이에 의해서 하부전극영역 이외의(48) 두께는 0.3㎛ 내지 1㎛이고, 하부전극영역부(48) 즉, 하부 금속막(52)이 식각되어 하부전극(56)이 형성될 부위의 두께는 1.0㎛ 내지 2.0㎛로 두께차가 발생되어 있다.
또한, 상기 하프톤 마스크는 일반적으로 고가의 MoSiO를 사용하여 패턴을 형성하나, 본 발명에서는 저가의 크롬(Cr)으로 패턴을 형성한 것이다.
다음으로, 도2e에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(54)을 사용하여 1차 식각공정을 진행함으로써 층간절연막(50) 상부의 소정 하부 금속막(52)을 식각한다.
이때, 상기 1차 식각공정은 습식 또는 건식 식각방법을 사용할 수 있으며, 상기 1차 식각공정에 의해서 포토레지스트 패턴(54) 상부가 일부 식각될 수 있으나 적절한 식각공정을 유지함으로써 게이트(48) 상부의 포토레지스트 패턴(54)이 완전히 식각되지 않도록 한다.
다음으로, 도2f에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴(54)을 마스크로 사용하여 2차 식각공정을 진행함으로써 콘택홀(55a, 55b)을 형성한다.
이때, 상기 콘택홀(55a, 55b)은 소오스영역/드레인영역(49a, 49b)이 노출되도록 층간절연막(50) 및 게이트 절연막(46)을 식각하여 이루어지며, 상기 2차 식각공정은 습식 또는 건식식각방법을 사용할 수 있고, 상기 2차 식각공정의 수행에 의해서 포토레지스트 패턴(54)의 상부가 소정두께 식각된다.
이후, 하부전극영역(48) 부의 포토레지스트 패턴(54)을 잔존시키고, 게이트(48) 상부의 포토레지스트 패턴(54)을 애싱(Ashing)에 의해서 완전히 제거한다.
계속해서, 도2g에 도시된 바와 같이 2차 식각공정 및 애싱후 잔존하는 포토레지스트 패턴(54)을 마스크로 사용하여 3차 식각공정을 진행하여 하부 금속막(52)을 식각함으로써 하부전극(56)을 형성한다.
다음으로, 도2h에 도시된 바와 같이 콘택홀(55a, 55b)을 포함한 층간 절연막(50) 상에 금속물질을 증착 형성한 다음 제 4 마스크를 사용하여 패터닝하여 콘택홀(55a, 55b)을 통해 소오스영역/드레인영역(49a, 49b)과 각각 콘택되는 소오스전극/드레인전극(58a, 58b)을 형성한다.
다음으로, 도2i에 도시된 바와 같이 소오스전극/드레인전극(51a, 51b)이 형성된 절연기판(40) 상에 보호막(60)을 형성한 후, 제 5 마스크를 사용하여 하부전극(56)을 노출시키는 개구부(62)를 형성한다.
이때, 상기 보호막(60)은 종래의 평탄화막의 기능도 동시에 수행하는 것이며, 상기 보호막(60)으로 SiO2, SiNx 등의 무기막, 아크릴(Acryl), PI(Polyimides), BCB(Benzocyclobutene) 등의 유기막이 사용될 수 있다.
마지막으로 도2j에 도시된 바와 같이 개구부(62)에 의해서 노출된 하부전극(56) 상에 Alq3. Anthracene, PPV(Poly(p-phenylenevinylene)), 및 PT(polythiophene) 등의 유기물을 증착하여 발광층(64)을 형성하고, 상기 발광층(64) 상에 도전성 물질의 스퍼터링 등에 의해서 증착함으로써 상부전극(66)을 형성한다.
이때, 상기 발광층(64)은 HTL(Hole Transporting Layer )이라는 정공수송층 및 ETL(Electron Transporting Layer)이라는 전자수송층을 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명에 따른 다른 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법은, 도3에 도시된 바와 같이 소오스전극/드레인전극(58a, 58b)이 형성된 기판(40) 상에 보호막(60)을 형성한 후, 제 5 마스크를 이용하여 상기 하부전극(56)을 노출시키는 개구부(62)를 형성하기 이전에 보호막(60) 상에 유기막(70)을 형성하는 공정이 더 수행되는 것을 특징으로 한다.
즉, 무기막 또는 유기막으로 이루어지는 보호막(60) 상에 아크릴 등의 유기막(70)이 더 구비되는 것이다.
이때, 상기 유기막(70)은 소오스전극(58a) 또는 드레인전극(58b)과 상부전극(66) 사이의 이격거리를 증가시킴으로서 기생 커패시턴스를 축소하고, 보호막(60)이 유기 단막으로 이루어질 경우의 흡습성 문제 또는 파티클 발생 문제 등을 해결하도록 구비되는 것이다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 총 5매의 마스크를 사용하여 유기전계발광표시장치를 제조할 수 있으므로 유기전계발광표시장치의 공정수 및 공정시간을 단축시킬 수 있다.
따라서, 마스크 제작 비용을 절감하고, 유기전계발광표시장치의 공정 제조시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (5)
- 제 1 마스크를 이용하여 기판 상에 반도체층을 형성하는 단계;상기 반도체층이 형성된 기판 상에 게이트 절연막을 형성하고, 제 2 마스크를 이용하여 상기 반도체층 상부의 상기 게이트 절연막 상에 게이트를 형성하는 단계;상기 게이트를 마스크로 사용하여 이온주입공정을 수행함으로써 상기 반도체층 양측부의 상기 반도체층에 소오스영역/드레인영역을 형성하는 단계;상기 소오스영역/드레인영역이 형성된 기판 상에 층간절연막 및 하부 금속막을 순차적으로 형성하는 단계;상기 하부 금속막 상에 포토레지스트를 도포한 후, 하프톤 마스크(Halftone mask)를 사용하여 노광 및 현상함으로써 하부전극 이외의 영역이 하부전극부분의 두께보다 상대적으로 얇은 콘택홀 형성을 위한 제 3 마스크로서의 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 식각공정을 진행함으로써 콘택홀을 형성함과 동시에 하부전극을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 기판 상에 도전성 물질을 증착한 후, 제 4 마스크를 이용하여 소오스전극/드레인전극을 형성하는 단계; 및상기 소오스전극/드레인전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성한 후, 제 5 마스크를 이용하여 상기 하부전극을 노출시키는 개구부를 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 상부의 두께는 1.0㎛ 내지 2.0㎛로 이루어지고, 상기 게이트 측부의 두께는 0.3㎛ 내지 1.0㎛로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 하프톤 마스크는 크롬(Cr)을 이용하여 패턴이 형성된 것임을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 개구부가 형성된 기판 상에 발광층 및 상부전극을 형성하는 단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 소오스전극/드레인전극이 형성된 기판 상에 보호막을 형성한 후, 제 5 마스크를 이용하여 상기 하부전극을 노출시키는 개구부를 형성하기 이전에 상기 보호막 상에 유기막을 형성하는 공정이 더 수행되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 타입의 유기전계발광표시장치의 제조방법.
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