KR19990016619A - Manufacturing method of electroluminescent device using porous silicon - Google Patents

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Abstract

(가) 기판의 상면에 폴리 실리콘을 형성하는 단계; (나) 상기 폴리 실리콘을 소정 농도의 불산 용액속에서 양극화 공정으로 다공성 실리콘을 형성하는 단계;(다) 상기 다공성 실리콘상에 포토레지스트법으로 ITO 전극 패턴을 형성하는단계;(라) 상기 ITO막이 제거된 부분에 절연막을 형성하는 단계; 및 (마) 상기 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 다공성 실리콘을 이용한 전계발공소자의 제조방법에 관한 것으로서, 다공성 실리콘상에 절연막을 형성시켜 ITO막 이외의 부분으로 전류가 흐르는 것을 방지함으로써 광효율을 증대시킬 수 있다.(A) forming polysilicon on the upper surface of the substrate; (B) forming porous silicon by anodizing the polysilicon in a hydrofluoric acid solution of a predetermined concentration; (c) forming an ITO electrode pattern on the porous silicon by a photoresist method; (d) the ITO film is Forming an insulating film on the removed portion; And (e) removing the pattern; relates to a method for manufacturing an electroluminescent device using a porous silicon comprising a, forming an insulating film on the porous silicon to prevent the current flow to the portion other than the ITO film to improve the light efficiency You can increase it.

Description

다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 제조방법Manufacturing method of electroluminescent device using porous silicon

본 발명은 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자(electroluminescence:EL)의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an electroluminescence device (EL) using porous silicon.

디스플레이 장치에는 대전된 양 전극 사이에 가스방전을 이용한 플라즈마 소자(plasma display panel,PDP), 전자빔의 주사로 인한 형광체의 발광을 이용한 음극선관(cathode ray tube,CRT), 열전자를 애노우드(anode)상에 도포된 형광체에 충돌시켜 발광하는 형광표시관(vacuum fluorescent display,VFD), 전계에 의한 발광효과를 이용한 전계발광소자(EL) 등 다양한 종류의 것들이 있다.The display device includes a plasma display panel (PDP) using gas discharge between a charged electrode, a cathode ray tube (CRT) using light emission of a phosphor by scanning an electron beam, and an anode of hot electrons. There are various kinds of things, such as a fluorescent fluorescent display (VFD) that emits light by colliding with a phosphor coated on it, and an electroluminescent device (EL) using an emission effect by an electric field.

각각의 디스플레이(display) 장치는 그 기능과 구조적 특성에 따라서 사용 목적에 맞게 선택적으로 적용되고 있다. 이러한 디스플레이 장치들은 전기적 화상신호 또는 데이터 신호등을 시각화한다는 점에서 여러 분야에서 구조적이나 기능적으로 개선되어 발전된 것들이다.Each display device is selectively applied according to the purpose of use according to its function and structural characteristics. These display devices are structurally and functionally improved in many fields in that they visualize electrical image signals or data signals.

최근의 디스플레이 장치의 개발 동향은 다량의 대중 정보를 표시하는 매체에 대한 요구와 고선명 텔레비젼(HDTV) 등에 적용하기 위하여 고선명도의 대형 화면을 가지는 동시에 박막화된 표시장치를 제조하는 것이다.The recent development trend of display apparatuses is to manufacture a display apparatus having a large screen with high definition and a thin film to apply to a demand for a medium displaying a large amount of public information and high definition television (HDTV).

이러한 개발 추세에 따라서 다공성 실리콘(porous silicon)을 이용한 발광 소자에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.In accordance with this development trend, researches on light emitting devices using porous silicon have been actively conducted.

다공질 실리콘을 이용한 발광 소자는 다공성 실리콘 기판에 소정의 전압을 가하거나 광을 조사하면 다공성 실리콘층의 특성에 따라 가시광 영역의 빛을 발하게 된다. 상기 다공성 실리콘은 실리콘을 전해액에 침지시킨 상태에서 전기화학적으로 양극화(anodizing) 함으로써 제조된다. 이때, 사용하는 전해액의 농도, 전해액에 침지시키는 시간, 인가하는 전류밀도 등에 따라서 얻어지는 다공성 실리콘의 특성이 달라져서 상이한 파장영역, 즉, 적,녹,청색의 빛을 발하게 된다.A light emitting device using porous silicon emits light in the visible region according to the characteristics of the porous silicon layer when a predetermined voltage is applied to the porous silicon substrate or irradiated with light. The porous silicon is manufactured by electrochemically anodizing in a state in which silicon is immersed in an electrolyte solution. At this time, the characteristics of the porous silicon obtained vary depending on the concentration of the electrolyte solution used, the time to be immersed in the electrolyte solution, the current density to be applied, and the like to emit light of different wavelength ranges, that is, red, green, and blue.

이와 같은 동작 특성을 갖는 다공성 실리콘을 이용한 발광 소자는 대부분 다공성 실리콘을 실리콘 웨이퍼(wafer)를 이용하여 만들거나, 또는 글라스(glass) 기판을 이용한 실리콘층에 다공성 영역을 만들어 사용한다.Most light emitting devices using porous silicon having such operating characteristics may be made of porous silicon using a silicon wafer, or by making a porous region in a silicon layer using a glass substrate.

그런데, 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자는 발광 효과를 충분히 발휘할 수 있는 기술적 축적이 아직은 미비한 상태라 앞으로 지속적으로 연구 및 개발을 해야 할 분야이다.By the way, the electroluminescent device using the porous silicon is a field to be continuously researched and developed because the technical accumulation that can sufficiently exhibit the light emitting effect is still insufficient.

본 발명이 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 것으로서, 다공성 실리콘상에 절연막을 형성시켜 광효율을 증대시키도록 구조가 개선된 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to achieve the above object, and an object thereof is to provide a method of manufacturing an electroluminescent device using porous silicon having an improved structure to increase light efficiency by forming an insulating film on porous silicon.

도 1은 본 발명에 따른 제조방법으로 완성된 다공성 실리콘을 이용한 발광소자를 도시한 수직단면도이며,1 is a vertical cross-sectional view showing a light emitting device using a porous silicon completed by the manufacturing method according to the present invention,

도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 제조단계별 공정후의 수직단면도로서,2 to 7 is a vertical cross-sectional view after each step of the manufacturing step of the electroluminescent device using the porous silicon according to the present invention,

도 2는 실리콘 소자의 기판상에 폴리 실리콘이 형성된 이후의 상태를 도시한 수직 단면도이며,2 is a vertical sectional view showing a state after polysilicon is formed on a substrate of a silicon element,

도 3은 도 2의 기판상에 다공성 실리콘이 형성된 이후의 상태를 도시한 수직 단면도이며,3 is a vertical cross-sectional view showing a state after the porous silicon is formed on the substrate of FIG.

도 4는 도 3의 다공성 실리콘상에 ITO 막이 형성된 이후의 상태를 도시한 수직 단면도이며,4 is a vertical cross-sectional view showing a state after the ITO film is formed on the porous silicon of FIG.

도 5는 도 4의 ITO 막상에 포토 레지스트가 도포된 이후의 상태를 도시한 수직 단면도이며,5 is a vertical cross-sectional view showing a state after the photoresist is applied on the ITO film of FIG.

도 6은 도 5의 ITO 막을 식각된 이후의 상태를 도시한 수직 단면도이며,6 is a vertical cross-sectional view showing a state after etching the ITO film of FIG.

도 7은 도 6의 다공성 실리콘상에 절연막이 형성된 이후의 상태를 나타낸 수직 단면도이다.FIG. 7 is a vertical cross-sectional view illustrating a state after an insulating film is formed on the porous silicon of FIG. 6.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명* Brief description of symbols for the main parts of the drawings

11. p형 실리콘11.p-type silicon

12. 폴리 실리콘층12. Polysilicon Layer

13. 다공성 실리콘층13. Porous Silicon Layer

14. ITO막14. ITO membrane

15. 포토 레지스트15. Photoresist

16. 산화규소막16. Silicon oxide film

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 제조방법은, (가) 기판의 상면에 폴리 실리콘을 형성하는 단계; (나) 상기 폴리 실리콘을 소정 농도의 불산 용액속에서 양극화 공정으로 다공성 실리콘을 형성하는 단계;(다) 상기 다공성 실리콘상에 포토레지스트법으로 ITO 전극 패턴을 형성하는단계;(라) 상기 ITO막이 제거된 부분에 절연막을 형성하는 단계; 및 (마) 상기 패턴을 제거하는 단계;를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing an electroluminescent device using the porous silicon of the present invention comprises the steps of: (a) forming polysilicon on the upper surface of the substrate; (B) forming porous silicon by anodizing the polysilicon in a hydrofluoric acid solution of a predetermined concentration; (c) forming an ITO electrode pattern on the porous silicon by a photoresist method; (d) the ITO film is Forming an insulating film on the removed portion; And (e) removing the pattern.

본 발명은 (나) 단계에서 상기 불산 용액은 그 농도를 10 내지 20 중량퍼센트로 하고, 상기 양극화 공정시 전류밀도는 1 내지 5 mA/㎠ 로 하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that in step (b) the hydrofluoric acid solution has a concentration of 10 to 20% by weight, and the current density during the polarization process is 1 to 5 mA / cm 2.

본 발명에 따르면, 상기 절연막은 산화규소막인 것이 바람직하다.According to the present invention, the insulating film is preferably a silicon oxide film.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자와 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of an electroluminescent device using a porous silicon and a method for manufacturing the same according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 일 예를 도시한 것이다.1 illustrates an example of an electroluminescent device using porous silicon according to the present invention.

도면을 참조하면, 실리콘으로 이루어진 기판(11)상에 다공성의 실리콘층(13)이 형성된다. 그리고, 상기 다공성의 실리콘층(13)에는 소정 패턴의 ITO막(14)이 형성되고, 상기 ITO막(14)의 사이에는 절연막으로서 산화규소막(SIO2,16)이 형성되어 있다.Referring to the drawings, a porous silicon layer 13 is formed on a substrate 11 made of silicon. An ITO film 14 having a predetermined pattern is formed on the porous silicon layer 13, and silicon oxide films SIO 2 and 16 are formed between the ITO films 14 as insulating films.

상기 다공성을 이용한 전계발광소자를 제조하기 위한 방법은 도 2에서 도 7까지 나타낸 바와 같다.The method for manufacturing the electroluminescent device using the porosity is as shown in Figs.

도 2를 참조하면, 소정 두께의 p형 실리콘 기판(11) 상면에 n형이 도핑(doping)된 폴리 실리콘층(poly silicon layer,12)이 얇은 막으로 형성되어 있다. 이때, 상기 폴리 실리콘층(12)은 감압 화학적 기상성장(low pressure chemical vapor deposition,LPCVD)법으로 소정의 전원을 인가하여 상기 p형 실리콘 기판(11)상에 형성시키는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, an n-type doped polysilicon layer 12 is formed of a thin film on an upper surface of a p-type silicon substrate 11 having a predetermined thickness. In this case, the polysilicon layer 12 is preferably formed on the p-type silicon substrate 11 by applying a predetermined power by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method.

이어서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 폴리 실리콘층(12)을 양극화 처리하여 실리콘의 조직을 다공질화시킨다. 즉, 폴리 실리콘층(12)을 불산 용액에 함침시키고, 소정의 전류를 가하여 조직성를 변화시키게 된다. 상기 폴리 실리콘층(12)을 다공성 실리콘층(13)으로 조직 변화를 시키기 위하여 행하는 전기화학적 처리방법으로는 양극화법을 들 수 있는데, 상기 양극화법의 공정 변수로는 전해액의 농도, 전류 밀도, 시간 및 pH 등이 있다. 이때, 상기 양극화의 전해 조건은 불산의 농도가 10 내지 20 중량퍼센트 정도이고, 약 1 내지 5 mA/㎠ 의 전류 밀도를 가하게 된다.3, the polysilicon layer 12 is anodized to make the silicon structure porous. That is, the polysilicon layer 12 is impregnated in the hydrofluoric acid solution, and a predetermined current is applied to change the texture. An electrochemical treatment method for changing the structure of the polysilicon layer 12 into the porous silicon layer 13 may be anodization method. The process variables of the anodization method include electrolyte concentration, current density, and time. And pH. At this time, the electrolytic conditions of the anodization is a concentration of hydrofluoric acid is about 10 to 20% by weight, and a current density of about 1 to 5 mA / ㎠.

도 4는 상기 다공성 실리콘층(13) 상에 ITO막(14)을 형성된 것을 나타낸다.상기 ITO막(14)을 형성시키기 위한 통상적인 방법으로는 스퍼터링법(sputtering)을 사용한다.4 shows that an ITO film 14 is formed on the porous silicon layer 13. A conventional method for forming the ITO film 14 uses sputtering.

이어서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 ITO막(14) 상면에 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 포토 레지스트(photo resist,15)를 도포하여 소정의 패턴을 형성시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 5, a photoresist 15 is coated on the upper surface of the ITO film 14 by a photolithography process to form a predetermined pattern.

소정의 패턴이 ITO막(14) 상부에 형성되면, 도 6과 같이, 에칭액을 이용하여 상기 ITO막(14)을 에칭하여 패턴이 형성된 부분이외의 ITO막(14)을 제거시키게 된다. 이때, 에칭액으로서는 증류수(distilled water) 대 염산 대 질산의 비가 12.5 : 12.5 : 1인 것이 바람직하다.When a predetermined pattern is formed on the ITO film 14, as shown in FIG. 6, the ITO film 14 is etched using an etching solution to remove the ITO film 14 other than the portion where the pattern is formed. At this time, as the etching solution, the ratio of distilled water to hydrochloric acid to nitric acid is preferably 12.5: 12.5: 1.

이어서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 ITO막(14)이 제거된 부분은 다공성 실리콘(13)이 외부에 직접적으로 노출되므로 절연막으로서 작용할 수 있는 산화규소막(SiO2,16)을 형성시킨다. 이것은 ITO막(14)이 형성된 부분이외에도 미세하게 발광 현상이 일어나기 때문이다. 이때, 상기 실리카막(16)을 형성시키는 방법으로서는 여러 가지 방법이 있을 수 있으나 통상적으로 전해액에 침지시켜 백금 전극을 촉매로 하여 소정의 전원을 인가하여 형성시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 7, the portion from which the ITO film 14 has been removed forms a silicon oxide film (SiO 2 , 16) that can act as an insulating film since the porous silicon 13 is directly exposed to the outside. This is because the light emission phenomenon occurs minutely in addition to the portion where the ITO film 14 is formed. At this time, there may be a variety of methods for forming the silica film 16, but is usually formed by applying a predetermined power source by using a platinum electrode as a catalyst by immersion in the electrolyte solution.

이와 같이, 상기 ITO막(14) 상부에 형성된 포토 레지스트를 박리하면 도 1에 도시된 바와 같이 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자를 완성하게 된다.As such, when the photoresist formed on the ITO film 14 is peeled off, an electroluminescent device using porous silicon is completed as shown in FIG. 1.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 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 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 제조 방법은 다공성 실리콘상에 절연막을 형성시켜 ITO막 이외의 부분으로 전류가 흐르는 것을 방지함으로써 광효율을 증대시킬 수 있다.As described above, the method of manufacturing the electroluminescent device using the porous silicon of the present invention can increase the light efficiency by forming an insulating film on the porous silicon to prevent current from flowing to portions other than the ITO film.

Claims (3)

(가) 기판의 상면에 폴리 실리콘을 형성하는 단계;(A) forming polysilicon on the upper surface of the substrate; (나) 상기 폴리 실리콘을 소정 농도의 불산 용액속에서 양극화 공정으로 다공성 실리콘을 형성하는 단계;(B) forming porous silicon by anodizing the polysilicon in a hydrofluoric acid solution of a predetermined concentration; (다) 상기 다공성 실리콘상에 포토레지스트법으로 ITO 전극 패턴을 형성하는단계;(C) forming an ITO electrode pattern on the porous silicon by a photoresist method; (라) 상기 ITO막이 제거된 부분에 절연막을 형성하는 단계; 및(D) forming an insulating film in a portion where the ITO film is removed; And (마) 상기 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 다공성 실리콘을 이용한 전계발공소자의 제조방법.(E) removing the pattern; manufacturing method of the electroluminescent device using a porous silicon comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, (나) 단계에서 상기 불산 용액은 그 농도를 10 내지 20 중량퍼센트로 하고, 상기 양극화 공정시 전류밀도는 1 내지 5 mA/㎠ 로 하는 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 제조방법.In step (b), the hydrofluoric acid solution has a concentration of 10 to 20% by weight, and a current density during the anodization process is 1 to 5 mA / cm 2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 절연막은 산화규소막인 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘을 이용한 전계발광소자의 제조방법.The insulating film is a method of manufacturing an electroluminescent device using porous silicon, characterized in that the silicon oxide film.
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