KR20030031650A - 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기EL소자의 음극과 N형 박막 트랜지스터의 소오스/드레인 전극을 동시에 형성하여, 공정을 단순화한 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법은 절연기판상에 채널층을 형성하는 단계와; 상기 채널층을 포함한 절연기판상에 제1절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1절연막상에 제1전극을 형성하는 단계와; 상기 제1전극의 양측 채널층에 소정 도전형의 제1 및 제2불순물영역을 형성하는 단계와; 상기 제1전극을 포함한 제1절연막상에 제2절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2절연막을 식각하여 상기 제1 및 제2불순물영역을 노출시키는 제1 및 제2콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2콘택홀을 통해 제1 및 제2불순물영역과 각각 콘택되는 제2 및 제3전극을 형성하는 단계와; 상기 제3전극의 일부분을 노출시키는 개구부를 구비한 제3절연막을 형성하는 단계와; 상기 노출된 제3전극을 포함한 제3절연막상에 EL층을 형성하는 단계와; 상기 EL층상에 제4전극을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자 및 그의 제조방법{AMOELD and Fabrication Method thereof}

본 발명은 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 공정을 단순화한 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 단면구조를 도시한 것이다. 도 1을 참조하여 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 절연기판(10)상에 버퍼층(11)을 형성하고, 상기 버퍼층(11)상에 채널층(12)을 형성한다. 상기 채널층(12)을 포함한 버퍼층(11)상에 게이트 절연막(14)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(14)상에 게이트(16)를 형성한다. 상기 게이트(16)를 마스크로 하여 상기 채널층(12)으로 소정의 불순물, 예를 들면 P형의 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인 영역(12-1), (12-2)을 형성한다. 이때, 상기 채널층(12)중 상기 소오스/드레인 영역(12-1), (12-2)사이의 부분(12-3)은 채널영역이 된다.

이어서, 상기 게이트(16)를 포함한 게이트 절연막(14)상에 층간 절연막(18)을 형성한다. 상기 층간 절연막(18) 및 게이트 절연막(14)을 식각하여 소오스/드레인 전극용 콘택홀(19-1), (19-2)을 형성한다. 상기 콘택홀(19-1), (19-2)을 포함한 층간 절연막(18)상에 상기 콘택홀(19-1), (19-2)을 통해 상기 소오스/드레인 영역(12-1), (12-2)과 콘택되는 소오스/드레인 전극(20-1), (20-2)을 형성한다. 이로써, 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 박막 트랜지스터(51)가 얻어진다.

다음, 상기 소오스/드레인 전극(20-1), (20-2)을 포함한 층간 절연막(18)상에 패시베이션막(22)을 형성한다. 상기 패시베이션막(22)상에 음극의 화소전극(24)을 형성한다. 이어서, 상기 화소전극(24)을 포함한 패시베이션막(22)상에 평탄화막(26)을 형성한다.

상기 평탄화막(26)과 패시베이션막(24)을 식각하여 상기 소오스/드레인 전극(20-1), (20-2)중 하나, 예를 들면 드레인 전극(20-2)을 노출시키는 비어홀(23)을 형성한다. 상기 비어홀(23)을 통해 상기 드레인 전극(20-2)과 콘택되는 양극의 투명전극(30)을 형성한다.

도 1b는 도 1a에 도시된 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 등가회로도를 도시한 것이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자는 전면발광구조용 표시소자이므로 양극의 투명전극(30)이 음극의 화소전극(24)상부에 형성되어져야 한다. 이때, 종래에는 박막 트랜지스터(51)로 P형 박막 트랜지스터를 형성하므로, 박막 트랜지스터(51)의 드레인 전극(20-2)이 유기 EL 소자의 양극의 투명전극(30)과 연결되어야 한다. 따라서, 상기 평탄화막(26)과 패시베이션막(22)을 식각하여 드레인 전극(20-2)과 양극의 투명전극(30)을 연결하기 위한 비어홀(23)을 형성하게 된다.

도면상에는 도시되어 있지 않으나, 상기 음극의 화소전극(24)의 일부분이 노출되도록 평탄화막(26)을 식각하여 개구부를 형성하고, 상기 개구부를 포함한 평탄화막(26)상에 유기 EL층을 형성한 다음 상기에서 설명한 바와같이 비어홀(23)을 형성하고 양극(30)을 유기 EL층을 포함한 평탄화막(26)상에 형성한다.

상기한 바와같은 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법에 따르면, 소오스/드레인을 형성하여 박막 트랜지스터(51)를 형성한 다음, 유기전계발광소자(52)를 제조하기 위하여, 패시베이션막(22) 및 평탄화막(26)을 식각하여 비어홀(23)을 형성하기 위한 마스크, 음극의 화소전극(24)을 형성하기 위한 마스크, 상기 화소전극을 노출시키기 위한 개구부 형성용 마스크의 3매의 마스크가 요구되어 공정이 복잡한 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공정을 단순화한 액티브 매트릭스형 유기전계 발광소자 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 단면구조도,

도 1b는 도 1a에 도시된 종래의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 등가회로도,

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 절연기판 101 : 버퍼층

110 : 채널층 111, 112 : 소오스/드레인 전극

113 : 채널영역 120 : 게이트 절연막

130 : 게이트 140 : 층간 절연막

141, 142 : 콘택홀 151 : 소오스 전극

152 : 드레인 전극(음극) 160 : 평탄화막

161 : 개구부 170 : 유기 EL 층

180 : 양극의 투명전극 201 : 박막 트랜지스터

202 : 유기 EL 소자

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 절연기판상에 채널층을 형성하는 단계와; 상기 채널층을 포함한 절연기판상에 제1절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1절연막상에 제1전극을 형성하는 단계와; 상기 제1전극의 양측 채널층에 소정 도전형의 제1 및 제2불순물영역을 형성하는 단계와; 상기 제1전극을 포함한 제1절연막상에 제2절연막을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2절연막을 식각하여 상기 제1 및 제2불순물영역을 노출시키는 제1 및 제2콘택홀을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2콘택홀을 통해 제1 및 제2불순물영역과 각각 콘택되는 제2 및 제3전극을 형성하는 단계와; 상기 제3전극의 일부분을 노출시키는 개구부를 구비한 제3절연막을 형성하는 단계와; 상기 노출된 제3전극을 포함한 제3절연막상에 EL층을 형성하는 단계와; 상기 EL층상에 제4전극을 형성하는 단계를 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 절연기판상에 형성된 채널층과; 상기 채널층을 포함한 절연기판상에 형성된 제1절연막과; 상기 제1절연막상에 형성된 제1전극과; 상기 제1전극의 양측 채널층에 형성된 소정 도전형의 제1 및 제2불순물영역과; 상기 제1전극을 포함한 제1절연막상에 형성되고, 상기 제1 및 제2불순물영역을 노출시키는 제1 및 제2콘택홀을 구비한 제2절연막과; 상기 제1 및 제2콘택홀을 통해 제1 및 제2불순물영역과 각각 콘택되는 상기 제2절연막상에 형성된 제2 및 제3전극과; 상기 제3전극의 일부분을 노출시키는 개구부를 구비한 제2절연막상에 형성된 제3절연막과; 상기 노출된 제3전극을 포함한 제3절연막상에 형성된 EL층과; 상기 EL층상에 형성된 제4전극을 포함하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자를 제공하는 것을 특징으로 한다.

제1 및 제2불순물영역은 N형의 불순물영역이고, 상기 제1절연막은 게이트 절연막, 제2절연막은 층간 절연막 및 제3절연막은 평탄화막이다.

상기 제2전극은 소오스전극으로 작용하고 제3전극은 드레인 전극 및 음극의화소전극으로 작용한다. 상기 제2 및 제3전극은 제4전극에 비하여 일함수가 작은 물질로서, Al, Al 합금, Ag, Al합금으로 이루어지고, 상기 제4전극은 양극의 투명전극으로서, Li, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba로 이루어진다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 2a를 참조하면, 절연기판(100)상에 버퍼층(101)을 형성하고, 상기 버퍼층(101)상에 폴리실리콘막으로 된 채널층(110)을 형성하다. 이때, 상기 채널층(110)은 비정질 실리콘막을 다양한 결정화방법을 이용하여 결정화시켜 형성하거나 또는 폴리실리콘막을 증착한 다음 패터닝하여 형성할 수 있다.

상기 폴리 실리콘막으로 된 채널층(110)을 포함한 버퍼층(101)상에 게이트 절연막(120)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(120)상에 게이트 전극물질을 증착한 다음 게이트 형성용 마스크(도면상에는 도시되지 않음)를 이용하여 게이트(130)를 형성한다. 상기 게이트(130)를 마스크로 하여 상기 폴리실리콘막으로 된 채널층(110)으로 소정 도전형의 불순물, 예를 들면 N형 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인영역(111), (112)을 형성한다. 이때, 상기 채널층(110)중 상기 소오스/드레인 영역(111), (112)사이의 부분(113)은 채널영역으로 작용한다.

상기 게이트(130)를 포함한 게이트 절연막(120)상에 층간 절연막(140)을 형성하고, 소오스/드레인전극용 콘택홀을 형성하기 위한 마스크(도면상에는 도시되지않음)를 이용하여 상기 층간 절연막(140)과 게이트 절연막(120)을 식각하여 콘택홀(141), (142)를 형성한다.

상기 콘택홀(141), (142)을 포함한 층간 절연막(140)상에 소오스/드레인 전극물질을 증착한 다음 소오스/드레인 전극형성을 위한 마스크(도면상에는 도시되지 않음)를 이용하여 패터닝한다. 이로써, 상기 콘택홀(141), (142)을 통해 상기 소오스/드레인 영역(111), (112)과 콘택되는 소오스/드레인 전극(151), (152)을 형성한다. 이로써, 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광표시소자의 스위칭소자인 박막 트랜지스터(201)가 얻어진다.

본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자는 도 3과 같은 등가회로를 구성한다. 본 발명의 실시예에서는 박막 트랜지스터(201)를 N형으로 형성하여 줌으로써, 드레인전극(152)이 유기 EL 소자(202)의 음극과 연결되어진다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는, 소오스/드레인 전극(151), (152)을 형성하기 위한 물질로, Al, Al 합금, Ag, Ag 합금 등과 같은 일함수(work function)가 작은 물질을 사용한다. 그러므로, N형의 박막 트랜지스터를 사용하는 본 발명의 실시예에서, 소오스/드레인 전극(151), (152)중 EL소자에 연결되는 드레인 전극(152)은 음극의 화소전극으로도 작용한다.

도 2b를 참조하면, 상기 소오스/드레인 전극(151), (152)을 포함한 층간 절연막(140)상에 평탄화막(160)을 형성하고, 개구부형성용 마스크(도면상에는 도시되지 않음)를 이용하여 상기 평탄화막(160)을 식각하여 상기 화소전극(152)의 일부분을 노출시키는 개구부(161)를 형성한다.

본 발명의 실시예에서는 박막 트랜지스터(201)의 소오스/드레인 전극(151), (152)과 유기 EL 소자의 음극을 동일한 물질로 동시에 형성하여 줌으로써, 종래에서와 같이 박막 트랜지스터의 소오스/드레인 전극과 유기 EL 소자의 화소전극사이에 형성되는, 보호막으로서의 패시베이션막은 필요하지 않게 된다. 그러므로, 패시베이션막의 형성공정 및 패시베이션막을 식각하여 소오스/드레인 전극과 유기 EL 소자의 화소전극을 연결하기 위한 비어홀의 형성공정 그리고 화소전극을 형성하기 위한 공정도 배제되므로, 공정단순화를 도모할 수 있다.

도 2c를 참조하면, 상기 개구부(161)를 포함한 상기 평탄화막(160)상에 유기 EL층(170)을 형성하고, 상기 유기 EL층(170)을 포함한 평탄화막(160)상에 양극의 투명전극(180)을 형성한다. 이때, 상기 양극의 투명전극(180)을 위한 물질로, Li, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba 등과 같은 일함수가 큰물질을 사용한다. 이로써, 본 발명의 실시예에 따른 액티브 매트릭스형 유기전계발광표시소자의 EL소자(202)가 얻어진다.

상기한 바와같은 본 발명의 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자에 따르면, 소오스/드레인 전극과 화소전극을 동시에 형성하여 줌으로써, 화소전극과 소오스/드레인 전극을 연결하기 위한 비어홀 형성공정 및 별도의 화소전극 형성공정이 배제되므로 2매의 마스크공정을 생략할 수 있다. 따라서, 유기전계발광소자를 제조하기 위하여 1매의 마스크공정만이 요구되어 공정단순화를 도모할 수 있다.

또한, 소오스/드레인 전극과 음극의 화소전극을 동일한 물질로 동시에 형성하여 줌으로써 별도의 패시베이션공정이 필요하지 않으므로 공정을 보다 더 단순화할 수 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 (16)

1. 절연기판상에 채널층을 형성하는 단계와;

   상기 채널층을 포함한 절연기판상에 제1절연막을 형성하는 단계와;

   상기 제1절연막상에 제1전극을 형성하는 단계와;

   상기 제1전극의 양측 채널층에 소정 도전형의 제1 및 제2불순물영역을 형성하는 단계와;

   상기 제1전극을 포함한 제1절연막상에 제2절연막을 형성하는 단계와;

   상기 제1 및 제2절연막을 식각하여 상기 제1 및 제2불순물영역을 노출시키는 제1 및 제2콘택홀을 형성하는 단계와;

   상기 제1 및 제2콘택홀을 통해 제1 및 제2불순물영역과 각각 콘택되는 제2 및 제3전극을 형성하는 단계와;

   상기 제3전극의 일부분을 노출시키는 개구부를 구비한 제3절연막을 형성하는 단계와;

   상기 노출된 제3전극을 포함한 제3절연막상에 EL층을 형성하는 단계와;

   상기 EL층상에 제4전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 제1 및 제2불순물영역은 N형의 불순물영역인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2전극은 소오스전극으로 작용하고 제3전극은 드레인 전극 및 음극의 화소전극으로 작용하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제2 및 제3전극은 제4전극에 비하여 일함수가 작은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제3전극은 Al, Al 합금, Ag, Al합금중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제4전극은 양극의 투명전극으로 작용하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 제4전극은 Li, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제1절연막은 게이트 절연막, 제2절연막은 층간 절연막및 제3절연막은 평탄화막인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자의 제조방법.
9. 절연기판상에 형성된 채널층과;

   상기 채널층을 포함한 절연기판상에 형성된 제1절연막과;

   상기 제1절연막상에 형성된 제1전극과;

   상기 제1전극의 양측 채널층에 형성된 소정 도전형의 제1 및 제2불순물영역과;

   상기 제1전극을 포함한 제1절연막상에 형성되고, 상기 제1 및 제2불순물영역을 노출시키는 제1 및 제2콘택홀을 구비한 제2절연막과;

   상기 제1 및 제2콘택홀을 통해 제1 및 제2불순물영역과 각각 콘택되는 상기 제2절연막상에 형성된 제2 및 제3전극과;

   상기 제3전극의 일부분을 노출시키는 개구부를 구비한 제2절연막상에 형성된 제3절연막과;

   상기 노출된 제3전극을 포함한 제3절연막상에 형성된 EL층과;

   상기 EL층상에 형성된 제4전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.
10. 제 9 항에 있어서, 제1 및 제2불순물영역은 N형의 불순물영역인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 제2전극은 소오스전극으로 작용하고 제3전극은 드레인 전극 및 음극의 화소전극으로 작용하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 제2 및 제3전극은 제4전극에 비하여 일함수가 작은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 제3전극은 Al, Al 합금, Ag, Al합금중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제4전극은 양극의 투명전극으로 작용하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.
15. 제14항에 있어서, 상기 제4전극은 Li, Na, Mg, K, Ca, Rb, Sr, Cs, Ba 중 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.
16. 제9항에 있어서, 상기 제1절연막은 게이트 절연막, 제2절연막은 층간 절연막 및 제3절연막은 평탄화막인 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스형 유기전계 발광표시소자.