KR100537375B1 - 인듐-틴-옥사이드를 포함하는 금속적층구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인듐-틴-옥사이드 박막을 포함하는 금속 적층구조에 있어서, 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 구성되는 제 1 박막층과; 상기 제 1 박막층 두께의 10 ~ 40% 두께로 상기 제 1 박막층 상부에 적층되며, 구리(Cu)로 구성되는 제 2 박막층과; 상기 제 1 박막층과 실질적으로 동일한 두께로서, 상기 제 2 박막층 상부에 적층되며, 인듐-틴-옥사이드로 구성되는 제 3 박막층을 포함하는 금속 적층구조를 제공한다.

Description

인듐-틴-옥사이드를 포함하는 금속적층구조{multi layer structure including Indium-Thin-Oxide}
본 발명은 인듐-틴-옥사이드(Indium-Thin-Oxide) 박막을 포함하는 금속적층구조에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 투명전도성 물질인 인듐-틴-옥사이드 및 이와 다른 금속 박막의 적층구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
투명전도성 물질인 인듐-틴-옥사이드(Indium Thin Oxide : ITO 이하 ITO라 한다.)는, 적외선 영역에서 높은 반사도를 보이고, 가시광선 영역에서는 높은 투과율을 가지는 전기 전도도가 우수한 물질로 잘 알려져 있다.
따라서 유기전기발광소자의 애노드(anode) 전극이나 액정표시장치의 투명전극 등에 활발히 활용되고 있다.
일반적으로 ITO는 비저항 200uΩ정도, 투과도가 90 내지 95 정도의 값을 가지는 것으로 알려져 있는 바, 대면적으로 형성될 경우 저항이 증가된다. 따라서 유기전기발광소자 등에 이용될 경우 응답속도의 지연이 나타날 수 있다.
이에 본 발명은 ITO 박막의 투과도를 크게 저하시키지 않는 범위 내에서 전기전도도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 인듐-틴-옥사이드(Indium-Thin-Oxide)를 포함하는 금속 적층구조에 있어서, 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 구성되는 제 1 박막층과; 상기 제 1 박막층 두께의 10 ~ 40% 두께로 상기 제 1 박막층 상부에 적층되며, 구리(Cu)로 구성되는 제 2 박막층과; 상기 제 1 박막층과 실질적으로 동일한 두께로서, 상기 제 2 박막층 상부에 적층되며, 인듐-틴-옥사이드로 구성되는 제 3 박막층을 포함하는 금속 적층구조인 것을 특징으로 한다. 이때 상기 제 2 박막층은 상기 제 1 박막층 두께의 10 ~ 20% 두께로 상기 제 1 박막층 상부에 적층되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 제 1 박막층 및 상기 제 3 박막층은 400 내지 600Å이고, 상기 제 2 박막층은 50 내지 200Å인 것을특징으로 한다. 또한 상기 제 2 박막층은 50 내지 150Å인 것을 특징으로 하는 바, 이하 본 발명의 올바른 실시예를 설명한다.
본 발명은 ITO와 Cu 박막이 서로 번갈아 가며 세 개의 층으로 적층된 것을 특징으로 하는 바, 특히 바람직하게는 ITO-Cu-ITO 순서로 층층이(layer-by-layer) 적층된 삼중막 구조인 것을 특징으로 한다.
이하의 표 1은 상기와 같은 결과를 얻기까지 ITO 박막과 Cu, Mo, AlNd, Cr 박막을 서로 다른 두께 및 순서로 적층한 구조에 대한 면저항, 면저항균일도, 각각에 대한 평균투과도를 나타낸 것이다.
이때 물질명 다음의 괄호내의 숫자는 해당 물질 박막의 두께로서 Å 단위로 표시하였고, 물질과 물질 사이의 사선은 적층된 순서를 구분하기 위한 것이다. 일례로 ITO(500)/Cu(180)/ITO(500) 는 각각 180Å 두께의 Cu를 사이에 두고 각각 500Å의 ITO 박막이 적층된 것을 나타낸다.
표 1
번호 적층구조 면저항 면저항균일도 평균투과도
1 ITO(500)/Cu(180)/ITO(500) 3.77 1.38 57
3.85 3.31 57
2 ITO(500)/Mo(100)/ITO(500) 14.98 2.12 31
14.96 1.94 31
3 ITO(500)/AlNd(100)/ITO(500) 10.31 0.92 40
10.29 1.88 42
4 ITO(500)/Cr(100)/ITO(500) 19.29 2.35 25
19.84 1.28 27
5 ITO(500) 39.06 0.83 92
6 Cu(180)/ITO(1000) 4.14 6.54 38
3.91 2.99 38
7 Mo(100)/ITO(1000) 13.41 2.68 22
13.01 3.3 22
8 AlNd(100/ITO(1000)) 9.19 0.92 22
9.33 0.43 24
9 Cr(100)/ITO(1000) 15.29 1.67 16
15.79 1.45 17
10 ITO(1000) 21.66 2.35 92
11 ITO(1000)/Cu(180) 3.99 1.5 38
3.96 1.64 37
12 ITO(1000)/Mo(100) 21.48 4.17 27
20.57 4.13 26
13 ITO(1000)/AlNd(100) 13.24 3.63 24
13.08 1.6 23
14 ITO(1000)/Cr(100) 25.64 3.39 20
26.58 3.18 21
상기의 표를 통해 검토해 볼 때 ITO와 Cu의 적층구조가 대체적으로 낮은 면저항을 나타내고 잇는데, 특히 투과도 면에 있어서는 ITO/Cu/ITO 의 삼중막 구조가 뛰어난 성질을 보이고 있다.
특히 ITO(500)/Cu(180)/ITO(500) 의 경우가 면저항 및 투과도를 감안할 때 가장 우수한 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
한편 이상의 박막은 일반적인 스퍼터링을 통해 구현된 것이다.
이에 ITO/Cu/ITO 의 삼중층 구조를 기본으로 하되, 중간에 위치되는 Cu의 두께를 달리하면서 각각 면저항, 면저항 균일도, 평균투과도를 검사하였고, 그 결과는 이하의 표 2에 나타나 있다.
표 2
번호 적층구조 면저항 면저항균일도 평균투과도
1 ITO(500)/ITO(500) 35 2.73 87
2 ITO(500)/Cu(140)/ITO(500) 4.7 2.13 66
4.8 2.15 67
3 ITO(500)/Cu(100)/ITO(500) 6.6 1.97 77
6.7 1.19 76
4 ITO(500)/Cu(66)/ITO(500) 11.7 2.71 81
11.4 2 81
5 ITO(1000) 6.7 2.35 92
이때 번호 1과, 번호 5는 서로 다른 공정을 통해 1000Å 의 ITO 박막을 구현한 것으로, 즉 번호 1번의 경우에는 500Å의 ITO 박막을 대기노출시킨 후 다시 그 상부로 500Å의 ITO 박막을 적층하여 최종적으로 1000Å의 ITO 박막을 구현한 것에 대한 결과이며, 번호 5는 1000Å의 ITO 단일막에 대한 결과이다.
한편, 앞서의 표 2를 검토한 결과 Cu의 두께가 얇아질수록 투과도 특성은 향상되지만, 저항특성은 저하됨을 알 수 있다.
따라서 본 발명의 가장 바람직한 형태는 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 구성되는 제 1 박막층과, 상기 제 1 박막층 두께의 10 ~ 40% 두께로 제 1 박막층 상부에 적층되며, 구리(Cu)로 구성되는 제 2 박막층과, 상기 제 1 박막층과 실질적으로 동일한 두께로서, 상기 제 2 박막층 상부에 적층되며, 인듐-틴-옥사이드로 구성되는 제 3 박막층인 것이 유리하다.
이때 제 2 박막층은 제 1 박막층 두께의 10 ~ 20% 두께로 상기 제 1 박막층 상부에 적층될 수 있고, 제 1 박막층 및 제 3 박막층은 400 내지 600Å이며, 상기 제 2 박막층은 50 내지 200Å인 것을 특징으로 한다. 또 제 2 박막층은 50 내지 150Å인 것을 특징으로 한다.
특히 이러한 ITO/Cu/ITO 삼중적층막 구조가 유기전기발광장치 등의 표시장치에 적용될 경우 가장 유리한 형태는 ITO(500)/Cu(66)/ITO(500) 으로서, 투과도 및 면저항에 있어서 표시소자의 전극에 알맞은 특성을 가진다.
-- 제 1 실시예 --
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼중적층막 구조를 가지는 ITO 전극을 포함하는 액정표시장치용 기판에 대한 평면도로서, 상기 ITO 전극으로 이루어지는 화소 전극 배치 구조를 중심으로 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 배선(10)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선(12)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(10) 및 데이터 배선(12)이 교차되는 영역은 화소 영역(P)으로 정의되고, 상기 게이트 배선(10) 및 데이터 배선(12)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며, 상기 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소 영역(P)에는 화소 전극(14)이 형성되어 있다.
상기 화소 전극(14)을 이루는 물질은, 본 발명에 따른 삼중적층막 구조를 가지는 ITO 전극물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
-- 제 2 실시예 --
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼중적층막 구조를 가지는 ITO 전극을 포함하는 유기전계발광 소자에 대한 평면도로서, 상기 ITO 전극이 유기전계발광 다이오드 소자의 제 1 전극으로 이용되는 일예를 중심으로 설명한다.
도시한 바와 같이, 제 1 방향으로 게이트 배선(37)이 형성되어 있고, 게이트 배선(37)과 교차되고, 서로 이격되게 데이터 배선(51) 및 전력공급 배선(41)이 형성되어 있고, 게이트 배선(37), 데이터 배선(51), 전력공급 배선(41)이 서로 교차되는 영역은 화소 영역(P)을 정의한다.
상기 게이트 배선(37) 및 데이터 배선(51)이 교차되는 영역에는 스위칭용 박막트랜지스터(TS)가 위치하고, 스위칭용 박막트랜지스터(TS) 및 전력공급 배선(41)이 교차되는 지점에는 구동용 박막트랜지스터(TD)가 위치하여, 전력공급 배선(41)과 스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 반도체층(31)과 일체형 패턴을 이루는 캐패시터 전극(34)이 중첩되는 스토리지 캐패시턴스(CST)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 구동용 박막트랜지스터(TD)와 연결되어 제 1 전극(58)이 형성되어 있고, 도면으로 제시하지는 않았지만, 제 1 전극(58)을 덮는 영역에는 유기전계발광층 및 제 2 전극이 차례대로 형성된다.
상기 제 1 전극(58) 형성부는 유기전계발광부(I)로 정의된다.
미설명 부호인 "35"는 각각 스위칭용 박막트랜지스터(TS)의 게이트 전극에 해당된다.
상기 제 1 전극(58)을 이루는 물질은, 본 발명에 따른 삼중층 적층 구조의 ITO 전극물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한 예로, 상기 제 1 전극(58)은 양극(anode electrode)을 이루고, 제 2 전극(미도시)는 음극으로 이루어질 수 있으며, 발광된 빛이 제 1 전극쪽으로 발광되는 하부발광방식으로 구동될 수 있다.
그러나, 본 발명은 상기 실시예 들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 ITO 적층구조에 의하면, 기존 ITO대비 비저항을 기존 200 uΩ·㎝에서 110 ~ 40 uΩ·㎝ 수준으로 낮출 수 있어 배선적용가능하게 하고, 저저항 투명전도막을 이용하여 유기 EL의 성능을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다. 한 예로, 스퍼터(sputter) 공정이 추가되나, ITO 배선저항을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 삼중적층막 구조를 가지는 ITO 전극을 포함하는 액정표시장치용 기판에 대한 평면도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 삼중적층막 구조를 가지는 ITO 전극을 포함하는 유기전계발광 소자에 대한 평면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
31 : 반도체층 34 : 캐패시터 전극
37 : 게이트 배선 41 : 전력공급 배선
51 : 데이터 배선 58 : 제 1 전극
P : 화소 영역 CST : 스토리지 캐패시턴스
TS : 스위칭용 박막트랜지스터 TD: 구동용 박막트랜지스터
I :유기전계발광부

Claims (4)

  1. 인듐-틴-옥사이드(Indium-Thin-Oxide)를 포함하는 금속 적층구조에 있어서,
    400 내지 600Å 두께의 인듐-틴-옥사이드(ITO) 제 1 박막층과;
    상기 제 1 박막층 두께의 10 ~ 20% 두께로 상기 제 1 박막층 상부에 적층되는 구리(Cu) 제 2 박막층과;
    상기 제 1 박막층과 실질적으로 동일한 두께로 상기 제 2 박막층 상부에 적층되는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 제 3 박막층
    을 포함하는 금속 적층구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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