KR100759692B1 - Organic light emitting display device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 유기전계발광 소자를 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view illustrating a conventional organic light emitting display device.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광 소자를 설명하기 위한 단면도.2 is a cross-sectional view for explaining an organic light emitting display device according to the present invention.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 유기전계발광 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an organic light emitting display device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10, 100: 기판 11, 101: 버퍼층10, 100:
12, 102: 반도체층 12, 102: semiconductor layer
12a 및 12b, 102a 및 102b: 소스 및 드레인 영역12a and 12b, 102a and 102b: source and drain regions
12c, 102c: 채널 영역 13, 103: 게이트 절연막12c and 102c:
14, 104: 게이트 전극 15, 105: 층간절연막14 and 104: gate electrodes 15 and 105: interlayer insulating film
16a 및 16b, 106a 및 106b: 소스 및 드레인 전극16a and 16b, 106a and 106b: source and drain electrodes
17, 107: 평탄화층 18, 108: 애노드 전극17, 107:
19, 109: 화소 정의막 20, 110: 유기 박막층19, 109:
21, 111: 캐소드 전극 105a: 불화탄소막21, 111:
105b: 실리콘 질화막 105c: TEOS막105b:
본 발명은 유기전계발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불순물의 침투로 인한 소자의 전기적 특성 저하가 방지되도록 한 유기전계발광 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic electroluminescent device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an organic electroluminescent device and a method of manufacturing the same so as to prevent the deterioration of the electrical characteristics of the device due to the penetration of impurities.
유기전계발광 소자(Organic light emitting device)는 자체발광 특성을 갖는 차세대 표시 소자로서, 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device; LCD)에 비해 시야각, 콘트라스트(contrast), 응답속도, 소비전력 등의 측면에서 우수한 특성을 갖는다.Organic light emitting devices are next-generation display devices with self-luminous characteristics.They are organic light emitting devices that have a viewing angle, contrast, response speed, and power consumption compared to liquid crystal display devices (LCDs). Has excellent properties.
유기전계발광 소자는 애노드 전극, 유기 박막층 및 캐소드 전극으로 구성되며, 애노드 전극과 캐소드 전극에 소정의 전압이 인가되면 애노드 전극을 통해 주입되는 정공과 캐소드 전극을 통해 주입되는 전자가 발광층에서 재결합하게 되고, 이 과정에서 발생되는 에너지 차이에 의해 빛을 방출한다. The organic light emitting device is composed of an anode electrode, an organic thin film layer and a cathode electrode, and when a predetermined voltage is applied to the anode electrode and the cathode electrode, holes injected through the anode electrode and electrons injected through the cathode electrode are recombined in the light emitting layer. In this process, light is emitted by the energy difference generated by this process.
이러한 유기전계발광 소자는 주사선(scan line)과 신호선(signal line) 사이에 매트릭스 방식으로 연결되어 화소를 구성하는 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식과, 각 화소의 동작이 스위치 역할을 하는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)에 의해 제어되는 액티브 매트릭스(active matrix) 방식으로 구성될 수 있다.Such an organic light emitting display device has a passive matrix method in which a pixel is connected between a scan line and a signal line to form a pixel, and a thin film transistor in which an operation of each pixel serves as a switch. It may be configured in an active matrix manner controlled by a film transistor (TFT).
도 1은 박막 트랜지스터를 포함하는 종래의 유기전계발광 소자를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for describing a conventional organic light emitting display device including a thin film transistor.
기판(10) 상에 버퍼층(11)이 형성되고, 버퍼층(11) 상에 소스 및 드레인 영역(12a 및 12b)과 채널 영역(12c)을 포함하는 반도체층(12)이 형성된다. 반도체층(12) 상부에는 게이트 절연막(13)에 의해 반도체층(12)과 절연되는 게이트 전극(14)이 형성되고, 게이트 전극(14)을 포함하는 전체 상부면에는 소스 및 드레인 영역(12a 및 12b)이 노출되도록 콘택홀이 형성된 층간절연막(15)이 형성된다. 층간절연막(15) 상에는 콘택홀을 통해 소스 및 드레인 영역(12a 및 12b)과 연결되는 소스 및 드레인 전극(16a 및 16b)이 형성되고, 소스 및 드레인 전극(16a 및 16b)을 포함하는 전체 상부면에는 소스 또는 드레인 전극(16a 또는 16b)이 노출되도록 비아홀이 형성된 평탄화막(17)이 형성된다. 그리고 평탄화막(17) 상에는 비아홀을 통해 소스 또는 드레인 전극(16a 또는 16b)과 연결되는 애노드 전극(18) 및 발광 영역을 정의하기 위해 애노드 전극(18)을 소정 부분 노출시키기 위한 화소 정의막(19)이 형성되고, 애노드 전극(18) 상에는 유기 박막층(20) 및 캐소드 전극(21)이 형성된다.The
상기와 같이 구성된 종래의 유기전계발광 소자에서 층간절연막(15)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 TEOS(Tetra Ethyl-Ortho Silicate)막으로 형성된다. 그러나 층간절연막(15)이 실리콘 질화막(SiNx)이나 TEOS막으로 형성되면 후속 열처리 과정에서 발생되는 유기물, 무기물, 수분 등과 같은 불순물이 반도체층(12)의 활성 영역으로 침투하게 되고, 온도 및 습도가 높은 사용 환경에서 수분의 침투로 인해 트랜지스터의 전기적 특성이 변화되어 소자의 신뢰성이 저하된다. In the conventional organic light emitting display device configured as described above, the interlayer insulating film 15 is formed of a silicon nitride film (SiNx) or a TEOS (Tetra Ethyl-Ortho Silicate) film. However, when the interlayer insulating film 15 is formed of a silicon nitride film (SiNx) or a TEOS film, impurities such as organic materials, inorganic materials, moisture, and the like generated in subsequent heat treatment processes penetrate into the active region of the
본 발명의 목적은 불순물이 활성 영역으로 침투되지 못하도록 함으로써 소자의 전기적 특성 변화가 방지될 수 있도록 한 유기전계발광 소자 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device and a method of manufacturing the same, in which impurities can be prevented from penetrating into the active region so that a change in electrical characteristics of the device can be prevented.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 유기전계발광 소자는 절연 기판, 상기 절연 기판 상에 형성되며 소스 및 드레인 영역을 포함하는 반도체층, 상기 반도체층 상에 형성되며 상기 반도체층과 절연되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 포함하는 전체 상부면에 형성되며 상기 소스 및 드레인 영역이 노출되도록 콘택홀이 형성된 층간절연막, 상기 콘택홀을 통해 상기 소스 및 드레인 영역과 연결되는 소스 및 드레인 전극, 상기 소스 및 드레인 전극을 포함하는 전체 상부면에 형성되며 상기 소스 또는 드레인 전극이 노출되도록 비아홀이 형성된 평탄화막, 상기 비아홀을 통해 상기 소스 또는 드레인 전극과 연결된 제 1 전극, 상기 제 1 전극 상에 형성된 유기 박막층, 상기 유기 박막층 상에 형성된 제 2 전극을 포함하며, 상기 층간절연막이 적어도 이층 구조로 형성되고 불화탄소막을 포함 한다.An organic electroluminescent device according to an aspect of the present invention for achieving the above object is an insulating substrate, a semiconductor layer formed on the insulating substrate and including a source and drain regions, formed on the semiconductor layer and the semiconductor layer and A gate electrode insulated, an interlayer insulating film formed on an entire upper surface including the gate electrode, and having a contact hole formed to expose the source and drain regions, a source and drain electrode connected to the source and drain regions through the contact hole, A planarization layer formed on the entire upper surface including the source and drain electrodes and formed with a via hole to expose the source or drain electrode, a first electrode connected to the source or drain electrode through the via hole, and formed on the first electrode An organic thin film layer, and a second electrode formed on the organic thin film layer, wherein the interlayer Film is formed by at least two-ply structure, and comprises a fluorinated carbon film.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따른 유기전계발광 소자의 제조 방법은 절연 기판 상에 소스 및 드레인 영역을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층을 포함하는 전체 상부면에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 반도체층 상부의 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극을 포함하는 전체 상부면에 적어도 이층 구조로 형성되며 불화탄소막을 포함하는 층간절연막을 형성하는 단계, 상기 소스 및 드레인 영역이 노출되도록 상기 층간절연막에 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 콘택홀을 통해 상기 소스 및 드레인 영역과 연결되도록 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 및 드레인 전극을 포함하는 전체 상부면에 평탄화막을 형성한 후 상기 소스 또는 드레인 전극이 노출되도록 상기 평탄화막에 비아홀을 형성하는 단계, 상기 비아홀을 통해 상기 소스 또는 드레인 전극과 연결되도록 제 1 전극을 형성하는 단계, 상기 제 1 전극 상에 유기 박막층을 형성하는 단계, 상기 유기 박막층 상에 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an organic light emitting display device, the method including: forming a semiconductor layer including a source and a drain region on an insulating substrate, and an entire upper surface including the semiconductor layer; Forming a gate insulating film on the gate insulating film on the gate insulating film on the semiconductor layer; forming an interlayer insulating film including a carbon fluoride film on at least an entire upper surface including the gate electrode; Forming a contact hole in the interlayer insulating layer so that the source and drain regions are exposed; forming a source and drain electrode to be connected to the source and drain regions through the contact hole; After forming the planarization film on the entire upper surface including the source or drain electrode Forming a via hole in the planarization layer to form a first electrode to be connected to the source or drain electrode through the via hole; forming an organic thin film layer on the first electrode; Forming two electrodes.
그러면 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. no.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기전계발광 소자를 설명하기 위 한 단면도이다.2 is a cross-sectional view for explaining an organic light emitting display device according to a preferred embodiment of the present invention.
투명 또는 불투명 절연물로 이루어진 기판(100) 상에 버퍼층(101)이 형성되고, 버퍼층(101) 상에 소스 및 드레인 영역(102a 및 102b)과 채널 영역(102c)를 포함하는 반도체층(102)이 형성된다. 반도체층(102) 상부에는 게이트 절연막(103)에 의해 반도체층(102)과 절연되는 게이트 전극(104)이 형성되고, 게이트 전극(104)을 포함하는 전체 상부면에는 소스 및 드레인 영역(102a 및 102b)이 노출되도록 콘택홀이 형성된 층간절연막(105)이 형성된다. 층간절연막(105) 상에는 콘택홀을 통해 소스 및 드레인 영역(102a 및 102b)과 연결되는 소스 및 드레인 전극(106a 및 106b)이 형성되고, 소스 및 드레인 전극(106a 및 106b)을 포함하는 전체 상부면에는 소스 또는 드레인 전극(106a 또는 106b)이 노출되도록 비아홀이 형성된 평탄화막(107)이 형성된다. 그리고 평탄화막(107) 상에는 비아홀을 통해 소스 또는 드레인 전극(106a 또는 106b)과 연결된 애노드 전극(108) 및 발광 영역을 정의하기 위해 애노드 전극(108)을 소정 부분 노출시키기 위한 화소 정의막(109)이 형성되고, 애노드 전극(108) 상에는 유기 박막층(110) 및 캐소드 전극(111)이 형성된다.A
층간절연막(105)은 이층 이상의 다층 구조로 형성되며, 불화탄소막을 포함한다. 예를 들어, 다층 구조의 실시예로서, 도면에 도시된 바와 같이, 불화탄소막(105a), 실리콘 질화막(105b) 및 TEOS막(105c)이 순차적으로 적층된 구조로 형성되거나, 실리콘 질화막(105b), 불화탄소막(105a) 및 TEOS막(105c)이 순차적으로 적층된 구조로 형성될 수 있다. 또는 이층 구조의 실시예로서, 불화탄소막(105a) 및 TEOS막(105c)이 적층된 구조로 형성될 수 있다.The interlayer
그러면 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 유기전계발광 소자의 제조 방법을 도 3a 내지 도 3f를 통해 설명하면 다음과 같다.Next, a method of manufacturing an organic light emitting display device according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 3A to 3F.
도 3a를 참조하면, 기판(100) 상에 소스 및 드레인 영역(102a 및 102b)과 채널 영역(102c)를 포함하는 반도체층(102)을 형성한다. 기판(100)은 전면 발광 구조인 경우 불투명한 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있으며, 배면 발광 구조인 경우 유리와 같이 투명한 물질로 이루어진 기판을 사용할 수 있다. 이 때 열에 의한 기판(100)의 피해를 방지하고 기판(100)으로부터 이온이 외부로 확산되는 것을 방지하기 위해 기판(100) 상에 실리콘 산화막(SiO2)이나 실리콘 질화막(SiNx)으로 버퍼층(101)을 형성한 후 반도체층(102)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3A, a
도 3b를 참조하면, 반도체층(102)을 포함하는 전체 상부면에 게이트 절연막(103)을 형성한다. 그리고 채널 영역(102c) 상부의 게이트 절연막(103) 상에 게이트 전극(104)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, the
도 3c를 참조하면, 게이트 전극(104)을 포함하는 전체 상부면에 층간절연막(105)을 형성한다. 이 때 층간절연막(105)은 이층 이상의 다층 구조로 형성하며, 불화탄소막을 포함하도록 형성한다. 예를 들어, 다층 구조의 실시예로서, 도면에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(104)을 포함하는 전체 상부면에 불화탄소막(105a)을 형성한 후 불화탄소막(105a) 상에 실리콘 질화막(105b) 및 TEOS막(105c)을 순차적으로 형성하거나, 다른 실시예로서, 게이트 전극(104)을 포함하는 전체 상부면에 실리콘 질화막(105b)을 형성한 후 실리콘 질화막(105b) 상에 불화탄소막(105a) 및 TEOS막(105c)을 순차적으로 형성할 수 있다. 또는 이층 구조의 실시예로서, 게이트 전극(104)을 포함하는 전체 상부면에 불화탄소막(105a)을 형성한 후 불화탄소막(105a) 상에 TEOS막(105c)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3C, an
불화탄소막(105a)은 테프론(Teflon; 액체 또는 고체 상태의 불화탄소물: 제품명) 등을 포함하는 군에서 선택된 하나로 형성할 수 있으며, 유기전계발광 소자의 특성상 낮은 온도에서 증착이 가능한 플라즈마 화학기상증착(PECVD)과 같은 플라즈마 증착법 또는 코팅 방법을 이용하여 500 내지 2000Å의 두께로 형성할 수 있고, 실리콘 질화막(105b) 및 TEOS막(105c)은 플라즈마 증착법을 이용하여 1500 내지 2500Å의 두께 및 2500 내지 3500Å의 두께로 형성할 수 있다.The
도 3d를 참조하면, 층간절연막(105)을 패터닝하여 소스 및 드레인 영역(102a 및 102b)의 반도체층(102)이 노출되도록 콘택홀을 형성한다. 그리고 콘택홀이 매립되도록 전체 상부면에 금속을 증착한 후 패터닝하여 콘택홀을 통해 소스 및 드레인 영역(102a 및 102b)과 연결되는 소스 및 드레인 전극(106a 및 106b)을 형성한다.Referring to FIG. 3D, the
도 3e를 참조하면, 소스 및 드레인 전극(106a 및 106b)을 포함하는 전체 상부면에 평탄화막(107)을 형성한 후 평탄화막(107)을 패터닝하여 소스 또는 드레인 전극(106a 또는 106b)이 노출되도록 비아홀을 형성한다. 그리고 비아홀이 매립되도록 전체 상부면에 전극 물질을 증착한 후 패터닝하여 비아홀을 통해 소스 또는 드레인 전극(106a 또는 106b)과 연결되는 애노드 전극(108)을 형성한다.Referring to FIG. 3E, the
도 3f를 참조하면, 전체 상부면에 화소 정의막(109)을 형성한 후 발광 영역 을 정의하기 위해 애노드 전극(108)의 소정 부분이 노출되도록 화소 정의막(109)을 패터닝한다. 그리고 노출된 애노드 전극(108) 상에 유기 박막층(110)을 형성하고, 유기 박막층(110) 상에 캐소드 전극(111)을 형성한다. 유기 박막층(110)은 정공 수송층, 유기발광층 및 전자 수송층이 적층된 구조로 형성하거나, 정공 주입층과 전자 주입층이 더 포함되도록 형성할 수 있다. Referring to FIG. 3F, after forming the
상기와 같이 제조된 본 발명의 유기전계발광 소자는 층간절연막(105)이 불화탄소막(105a)을 포함하는 다층 구조로 형성된다. 불화탄소막(105a)은 유전상수가 낮고 막질이 단단하며 화학적 안정성이 높고 수분의 차단 효과가 높은 것으로 알려져 있다("Moisture absorption studies of Fluorocarbon films deposited from Pentafluoroethane and Octafluorocyclobutane plasmas", Ravindra V. Tanikella et. al., Journal of Electronic Materials Vol. 31, No. 10, 2002, pp. 1096 참조). 따라서 불화탄소막(105a)을 포함하는 다층 구조의 층간절연막(105)을 형성함으로써 기생 캐패시턴스가 낮아 신호지연(time delay)이 감소되고, 열처리 과정에서 발생되는 유기물, 무기물, 수분 등과 같은 불순물이 반도체층(102)으로 침투하지 못하여 트랜지스터의 전기적 특성 변화가 방지된다. 또한, 불화탄소막(105a)은 플라즈마 증착법 또는 코팅 방법으로 저온에서 용이하게 형성할 수 있으므로 유기전계발광 소자의 전기적 특성 변화가 발생되지 않으며, 층덮힘(step coverage) 및 매립(gap fill) 특성이 우수하여 높은 표면 평탄도를 얻을 수 있고, 일반적인 사진 및 식각 공정으로 패터닝이 가능하다. In the organic electroluminescent device of the present invention manufactured as described above, the
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, the preferred embodiment of the present invention has been disclosed through the detailed description and the drawings. The terms are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 층간절연막을 불화탄소막을 포함하는 다층 구조로 형성한다. 유전상수가 낮고 막질이 단단하며 화학적 안정성이 높고 수분의 차단 효과가 높은 불화탄소막에 의해 신호 지연이 감소되어 소자의 전기적 특성이 향상되고, 유기물, 무기물, 수분 등과 같은 불순물의 침투가 방지되어 트랜지스터의 전기적 특성 변화가 방지된다. 따라서 유기전계발광 소자의 전기적 특성 및 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 저온에서 증착이 가능하고 층덮힘 및 매립 특성이 우수하며 일반적인 사진 및 식각 공정으로 패터닝이 가능한 불화탄소막을 사용함으로써 기존 공정의 적용이 가능해진다.As described above, the present invention forms the interlayer insulating film in a multilayer structure including a fluorocarbon film. The fluorocarbon film with low dielectric constant, hard film quality, high chemical stability and high water blocking effect reduces signal delay to improve the electrical characteristics of the device, and prevents penetration of impurities such as organic, inorganic, and moisture. Electrical property changes are prevented. Therefore, electrical characteristics and reliability of the organic light emitting display device may be improved. In addition, it is possible to apply the existing process by using a carbon fluoride film that can be deposited at low temperatures, excellent layer covering and buried characteristics, and can be patterned by general photo and etching processes.
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