KR102375255B1 - 투습 방지막과 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Si계 무기 절연층; Si계 유기 절연층; 및 상기 Si계 무기 절연층과 상기 Si계 유기 절연층 사이에 구비된 Si계 중간층을 포함하여 이루어지고, 상기 Si계 중간층은 상기 Si계 유기 절연층보다 탄소(C)의 함량이 적은 투습 방지막과 그 제조방법을 제공한다.

Description

투습 방지막과 그 제조 방법{Film for preventing humidity from percolation and Method for manufacturing the same}
본 발명은 투습 방지막에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유기 발광 소자 또는 태양전지 등에 적용될 수 있는 투습 방지막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
유기 발광 소자(Organic Light Emitting Device) 또는 태양전지(Solar Cell) 등은 그 내부로 수분이 침투하게 되면 소자가 쉽게 열화되어 소자 특성이 떨어지고 수명도 단축되는 문제가 있다. 따라서, 유기 발광 소자 또는 태양전지 등에는 수분 침투를 방지하기 위한 투습 방지막이 형성된다.
종래의 경우 상기 투습 방지막의 재료로서 SiNX 가 주로 이용되었다. 상기 SiNX 는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 공정을 통해서 증착된다.
그러나, 이와 같은 SiNX 로 이루어진 종래의 투습 방지막의 경우 원하는 정도의 투습 방지 효과를 구현하기 어려운 단점이 있고, 또한 공정 진행 중 발생하는 파티클(Particle)이 상기 SiNX 의 표면에 형성되어 투습 방지 효과를 저하시키는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 투습 방지 효과가 향상될 수 있는 투습 방지막과 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
파티클(Particle)로 인한 문제를 방지하기 위해서 상기 SiNX 의 상면에 프린팅(printing) 공정을 통해서 유기 절연물을 적층하는 방안을 고려할 수 있다. 즉, 스크린 프린팅 공정 또는 잉크젯 프린팅 공정을 통해서 상기 SiNX 의 상면에 유기 절연물을 코팅함으로써, 다층 구조의 투습 방지막을 형성할 수 있다.
그러나, 상기 다층 구조의 투습 방지막을 형성하는 방안은 상기 프린팅 공정을 진행하는 과정에서 눌림 불량이 발생할 수 있고 또한 상기 프린팅 공정 이후에 유기 절연물의 경화를 위한 UV 처리 또는 열처리 공정시 불량이 발생할 수 있어 공정 수율이 떨어져 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명자는 파티클(Particle)로 인한 문제를 방지하기 위해서 SiNX 의 표면에 유기 절연물을 형성하여 다층 구조의 투습 방지막을 제공하면서도, 상기 유기 절연물을 프린팅 공정이 아닌 진공 증착 공정을 통해 형성함으로써 유기 절연물 형성 과정에 불량 발생을 방지할 수 있는 방안을 개발하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, Si계 무기 절연층; Si계 유기 절연층; 및 상기 Si계 무기 절연층과 상기 Si계 유기 절연층 사이에 구비된 Si계 중간층을 포함하여 이루어지고, 상기 Si계 중간층은 상기 Si계 유기 절연층보다 탄소(C)의 함량이 적은 투습 방지막을 제공한다.
상기 Si계 중간층은 탄소(C)를 함유하지 않은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 15 원자% 이하의 탄소(C)를 함유하는 실리콘 산화물(SiOx:C)로 이루어질 수 있다.
상기 Si계 중간층의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 상기 Si계 중간층의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 클 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층은 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어질 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 상기 Si계 무기 절연층의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 클 수 있다.
상기 Si계 유기 절연층은 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)로 이루어질 수 있다.
상기 Si계 유기 절연층의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 상기 Si계 유기 절연층의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 클 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층의 두께는 0.3㎛ 내지 1.5㎛ 범위이고, 상기 Si계 유기 절연층의 두께는 1㎛ 내지 20㎛ 범위이고, 상기 Si계 중간층의 두께는 10Å 내지 3000Å 범위일 수 있다.
본 발명은 또한, Si계 무기 절연층을 증착하는 공정; 상기 Si계 무기 절연층 상에 Si계 중간층을 증착하는 공정; 및 상기 Si계 중간층 상에 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정을 포함하여 이루어지고, 상기 Si계 무기 절연층을 증착하는 공정, 상기 Si계 중간층을 증착하는 공정, 및 상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정은 모두 진공 챔버 내에서 수행하는 투습 방지막의 제조 방법을 제공한다.
상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정은 실리콘(Si)과 탄소(C)를 포함하는 소스(source) 물질, 및 산소(O)를 포함하는 반응 물질을 이용한 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 Si계 중간층을 증착하는 공정은 상기 Si계 유기 절연층을 증착하기 위한 소스 물질 및 반응 물질과 동일한 소스 물질 및 반응 물질을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 Si계 중간층을 증착하는 공정과 상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정은 동일한 챔버 내에서 연속 공정으로 수행할 수 있다.
상기 Si계 중간층을 증착하는 공정은 상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정보다 플라즈마 세기 또는 플라즈마 양을 증가시킬 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층은 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)로 형성하고, 상기 Si계 유기 절연층은 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)로 형성하고, 상기 Si계 중간층은 탄소(C)를 함유하지 않은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 15 원자% 이하의 탄소(C)를 함유하는 실리콘 산화물(SiOx:C)로 형성할 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층, 상기 Si계 중간층, 및 상기 Si계 유기 절연층 중 적어도 하나의 상면에 대해서 산화질소(N2O), 산소(O2), 및 암모니아(NH3) 중에서 적어도 하나의 플라즈마를 이용하여 표면처리를 수행하는 공정을 추가로 포함할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Si계 무기 절연층 위에 Si계 유기 절연층이 구비되어 있기 때문에 상기 유기 절연층이 파티클(particle)을 커버할 수 있어 파티클로 인한 문제가 방지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Si계 무기 절연층과 Si계 유기 절연층 사이에 Si계 중간층이 구비되어 있기 때문에, 투습 방지 기능을 향상될 수 있고 상기 Si계 무기 절연층과 상기 Si계 유기 절연층의 사이의 계면 특성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Si계 무기 절연층, Si계 유기 절연층, 및 상기 Si계 중간층을 모두 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정과 같이 진공 챔버 내에서 수행하기 때문에, 종래 유기 절연물을 프린팅 공정으로 이용할 경우 발생하는 눌림 불량이나 UV 또는 열처리 불량이 발생하지 않아 공정 수율 및 생산성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투습 방지막이 적용된 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투습 방지막의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투습 방지막이 적용된 장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투습 방지막이 적용된 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 기판(10), 소자층(20), 및 투습 방지막(30)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(10)은 유리 또는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 장치가 플렉시블(Flexible) 장치일 경우에는 상기 기판(10)은 폴리이미드와 같은 플라스틱 재료로 이루어질 수 있다.
상기 소자층(20)은 상기 기판(10) 상에 형성되어 있다. 상기 소자층(20)은 본 발명에 따른 장치의 용도에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 예로서, 상기 소자층(20)는 유기 발광 소자로 이루어질 수도 있고, 태양 전지로 이루어질 수도 있다.
상기 소자층(20)이 유기 발광 소자로 이루어진 경우, 상기 소자층(20)은 제1 전극, 유기 발광층, 및 제2 전극을 포함하여 이루어진다. 상기 제1 전극은 ITO와 같은 양극(Anode)으로 이루어질 수 있다. 상기 유기 발광층은 상기 제1 전극의 상면 상에 차례로 적층된 정공 주입층(Hole Injecting Layer), 정공 수송층(Hole Transporting Layer), 발광층(Emitting Layer), 전자 수송층(Electron Transporting Layer), 및 전자 주입층(Electron Injecting Layer)의 조합으로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 전극은 상기 유기 발광층의 상면 상에 적층된 Ag 또는 Al과 같은 음극(Cathode)으로 이루어질 수 있다. 상기 발광부(20)의 구체적인 구성은 당업계에 공지된 다양한 구조로 변경될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 상기 기판(10)과 상기 유기 발광 소자로 이루어진 소자층(20) 사이에 박막 트랜지스터가 추가로 형성되어, 상기 유기 발광 소자에서의 발광이 상기 박막 트랜지스터에 의해 조절될 수 있다. 이와 같이 박막 트랜지스터가 구비된 유기 발광 소자는 화상을 디스플레이하는 표시 장치로 이용될 수 있다.
상기 소자층(20)이 태양전지로 이루어진 경우, 상기 소자층(20)은 제1 전극, 반도체층, 및 제2 전극을 포함하여 이루어진다. 상기 제1 전극은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전 산화물로 이루어질 수 있다. 상기 반도체층 P형 반도체층, I형 반도체층, 및 N형 반도체층을 포함한 PIN구조로 형성될 수 있다. 상기 제2 전극은 ZnO, ZnO:B, ZnO:Al, SnO2, SnO2:F 또는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전 산화물로 이루어질 수도 있고, Ag, Al, Ag+Mo, Ag+Ni, Ag+Cu 과 같은 금속으로 이루어질 수도 있다. 한편, 상기 제1 전극, 반도체층, 및 제2 전극을 포함하는 태양전지는 복수 개의 단위셀이 직렬로 연결된 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같은 태양전지는 당업계에 공지된 다양한 구조로 변경될 수 있다.
상기 투습 방지막(30)은 상기 소자층(20)의 상면 및 측면 상에 형성되어, 상기 소자층(20)의 내부로 수분이 침투하는 것을 방지한다. 이와 같은 투습 방지막(30)에 대해서는 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투습 방지막의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 투습 방지막(30)은 Si계 무기 절연층(31), Si계 유기 절연층(32), 및 Si계 중간층(33)을 포함하여 이루어진다.
도 2에 도시된 바와 같이, Si계 무기 절연층(31), Si계 중간층(33), Si계 유기 절연층(32), Si계 중간층(33), 및 Si계 무기 절연층(31)의 순으로 적층 되고, 각각의 층이 도시된 적층 순서대로 반복될 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층(31)은 상기 투습 방지막(30)의 최하층을 구성할 수 있고, 그에 따라 상기 Si계 무기 절연층(31)은 상기 소자층(도 1의 도면부호 20)의 상면 및 측면과 접할 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층(31)은 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 박막으로 이루어진다. 이와 같은 Si계 무기 절연층(31)은 조밀한 막질을 가지게 되어 투습 방지 기능을 수행할 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층(31)에 적용된 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)의 박막은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition: PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)은 Si계 소스(source) 물질과 반응(reactant) 물질을 이용한 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층(31)을 형성하기 위해 이용되는 Si계 소스 물질은 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), 및 HMDSN(Hexamethyldisilazane)로 이루어진 소스 가스 중 적어도 하나의 소스 가스로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 Si계 무기 절연층(31)을 형성하기 위해 이용되는 반응 물질은 산화질소(N2O), 산소(O2), 암모니아(NH3), 및 질소(N2) 중 적어도 하나의 반응가스를 포함한다. 상기 실리콘 산화 질화물(SiON)을 얻기 위한 반응 물질로는 산화질소(N2O)와 산소(O2) 중 적어도 하나의 반응가스와 암모니아(NH3)의 조합을 이용할 수 있고, 상기 실리콘 질화물(SiNx)을 얻기 위한 반응 물질로는 암모니아(NH3) 및 질소(N2) 중 적어도 하나의 반응가스를 이용할 수 있다.
결국, 상기 Si계 무기 절연층(31)에 이용되는 실리콘 산화 질화물(SiON)은 i) 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), 및 HMDSN(Hexamethyldisilazane)로 이루어진 소스 가스 중 적어도 하나의 소스 가스와 ii) 산화질소(N2O)와 산소(O2) 중 적어도 하나와 암모니아(NH3)의 조합으로 이루어진 반응가스를 이용하여, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다.
또한, 상기 Si계 무기 절연층(31)에 이용되는 실리콘 질화물(SiNx)은 i) 실란(Silane; SiH4), 디실란(Disilane; Si2H6), 트리실란(Trisilane; Si3H8), TEOS(Tetraethylorthosilicate), DCS(Dichlorosilane), HCD(Hexachlorosilane), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane) 및 TSA(Trisilylamine), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), 및 HMDSN(Hexamethyldisilazane)로 이루어진 소스 가스 중 적어도 하나의 소스 가스와 ii) 암모니아(NH3) 및 질소(N2) 중 적어도 하나의 반응가스를 이용하여, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다.
상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해서 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진 상기 Si계 무기 절연층(31)을 증착한 이후에, 상기 Si계 무기 절연층(31)에 대한 표면 처리 공정을 추가로 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 Si계 무기 절연층(31)의 상면에 대해서 산화질소(N2O), 산소(O2), 및 암모니아(NH3) 중에서 적어도 하나의 플라즈마를 이용하여 표면처리를 수행할 수 있다. 이와 같이, 상기 Si계 무기 절연층(31)의 상면에 대한 표면처리 공정을 수행하게 되면 투습 방지 효과가 향상될 수 있다. 상기 표면 처리 공정을 수행한 경우, 표면처리가 수행된 상기 Si계 무기 절연층(31)의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 표면처리가 수행되지 않은 상기 Si계 무기 절연층(31)의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 증가될 수 있다.
상기 Si계 무기 절연층(31)은 0.3㎛ 내지 1.5㎛의 두께를 가질 수 있다. 만약, 상기 Si계 무기 절연층(31)의 두께가 0.3㎛ 미만이 되면 투습 방지 효과가 떨어질 수 있고, 상기 Si계 무기 절연층(31)의 두께가 1.5㎛를 초과하게 되면 플렉시블(flexible) 장치에 적용될 때 벤딩(bending) 특성이 떨어질 수 있다.
상기 Si계 유기 절연층(32)은 상기 Si계 중간층(33)을 사이에 두고 상기 Si계 무기 절연층(31)과 이격되어 있다.
상기 Si계 유기 절연층(32)은 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)의 박막으로 이루어진다. 이와 같은 Si계 유기 절연층(32)은 벌크(Bulk)한 막질을 가지게 되어 파티클 커버(Particle Cover) 기능을 수행할 수 있다.
상기 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)의 박막은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)은 실리콘(Si)과 탄소(C)를 포함하는 소스(source) 물질과 산소(O)를 포함하는 반응(reactant) 물질을 이용한 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다.
상기 Si계 유기 절연층(32)을 형성하기 위해 이용되는 실리콘(Si)과 탄소(C)를 포함하는 소스 물질은 TEOS(Tetraethylorthosilicate), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), 및 HMDSN(Hexamethyldisilazane)로 이루어진 소스 가스 중 적어도 하나의 소스 가스로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 Si계 유기 절연층(32)을 형성하기 위해 이용되는 산소(O)를 포함하는 반응 물질은 산화질소(N2O), 및 산소(O2) 중 적어도 하나의 반응가스를 포함한다.
결국, 상기 Si계 유기 절연층(32)에 이용되는 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)의 박막은 i) TEOS(Tetraethylorthosilicate), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), 및 HMDSN(Hexamethyldisilazane)로 이루어진 소스 가스 중 적어도 하나의 소스 가스와 ii) 산화질소(N2O) 및 산소(O2) 중 적어도 하나의 반응가스를 이용하여, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다.
상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해서 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)로 이루어진 상기 Si계 유기 절연층(32)을 증착한 이후에, 상기 Si계 유기 절연층(32)에 대한 표면 처리 공정을 추가로 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 Si계 유기 절연층(32)의 상면에 대해서 산화질소(N2O), 산소(O2), 및 암모니아(NH3) 중에서 적어도 하나의 플라즈마를 이용하여 표면처리를 수행할 수 있다. 이와 같이, 상기 Si계 유기 절연층(32)의 상면에 대한 표면처리 공정을 수행하게 되면 투습 방지 효과가 향상될 수 있다. 상기 표면 처리 공정을 수행한 경우, 표면처리가 수행된 상기 Si계 유기 절연층(32)의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 표면처리가 수행되지 않은 상기 Si계 유기 절연층(32)의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 증가될 수 있다.
상기 Si계 유기 절연층(32)은 1㎛ 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있다. 만약, 상기 Si계 유기 절연층(32)의 두께가 1㎛ 미만이 되면 파티클 커버(Particle Cover) 기능이 떨어질 수 있고, 상기 Si계 유기 절연층(32)의 두께가 20㎛를 초과하게 되면 플렉시블(flexible) 장치에 적용될 때 벤딩(bending) 특성이 떨어질 수 있다.
상기 Si계 중간층(33)은 상기 Si계 무기 절연층(31)과 상기 Si계 유기 절연층(32)의 사이에 형성되어 있다. 상기 Si계 중간층(33)은 상기 Si계 무기 절연층(31)의 상면 및 상기 Si계 유기 절연층(32)의 하면과 접하도록 형성될 수도 있고, 상기 Si계 무기 절연층(31)의 하면 및 상기 Si계 유기 절연층(32)의 상면과 접하도록 형성될 수도 있다.
상기 Si계 중간층(33)은 상기 Si계 무기 절연층(31)의 투습 방지 기능을 강화시킴과 더불어 상기 Si계 무기 절연층(31)과 상기 Si계 유기 절연층(32)의 사이의 계면 특성을 향상시킨다.
상기 Si계 중간층(33)은 상기 Si계 유기 절연층(32)보다 탄소(C)의 함량이 적은 물질의 박막으로 이루어진다. 구체적으로, 상기 Si계 중간층(33)은 탄소(C)를 함유하지 않은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 탄소(C)를 함유하는 실리콘 산화물(SiOx:C)로 이루어진다.
상기 Si계 유기 절연층(32)을 구성하는 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)의 박막에 함유된 탄소(C)의 함유량은 15 원자(atomic)% 내지 30 원자% 범위가 되고, 상기 Si계 중간층(33)을 구성하는 실리콘 산화물(SiOx or SiOx;C)의 박막에 함유된 탄소(C)의 함유량은 0 내지 15 원자% 범위가 될 수 있다.
상기 Si계 중간층(33)은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 Si계 중간층(33)은 Si와 C를 포함하는 소스(source) 물질과 반응(reactant) 물질을 이용한 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다.
상기 Si계 중간층(33)은 상기 Si계 유기 절연층(32)을 증착하기 위한 소스 물질 및 반응 물질과 동일한 소스 물질 및 반응 물질을 이용하여 증착할 수 있다. 이 경우, 상기 Si계 유기 절연층(32)을 형성하는 공정과 상기 Si계 중간층(33)을 형성하는 공정은 후술하는 것과 같이 다른 공정 조건은 동일하게 유지하면서 플라즈마 세기 또는 플라즈마 양을 변경하면서 동일한 공정 챔버 내에서 연속 공정으로 진행할 수 있다.
구체적으로, 상기 Si계 중간층(33)을 형성하기 위해 이용되는 Si와 C를 포함하는 소스 물질은 TEOS(Tetraethylorthosilicate), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), 및 HMDSN(Hexamethyldisilazane)로 이루어진 소스 가스 중 적어도 하나의 소스 가스로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 Si계 중간층(33)을 형성하기 위해 이용되는 반응 물질은 산화질소(N2O), 및 산소(O2) 중 적어도 하나의 반응가스를 포함한다.
결국, 상기 Si계 중간층(33)은 i) TEOS(Tetraethylorthosilicate), TriDMAS(Tri-dimethylaminosilane), HMDSO(Hexamethyldisiloxane), 및 HMDSN(Hexamethyldisilazane)로 이루어진 소스 가스 중 적어도 하나의 소스 가스와 ii) 산화질소(N2O) 및 산소(O2) 중 적어도 하나의 반응가스를 이용하여, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해 증착될 수 있다.
다만, 상기 Si계 중간층(33)을 구성하는 박막이 상기 Si계 유기 절연층(32)보다 탄소(C)의 함량이 낮도록 하기 위해서 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정 중에 탄소(C) 함량을 줄이기 위한 방안이 요구되고, 그 일 예로서 플라즈마의 세기와 양을 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정 진행중에 공급되는 산화질소(N2O) 또는 산소(O2)의 플라즈마 세기를 증가시키거나 또는 산화질소(N2O) 또는 산소(O2)의 플라즈마 양을 증가시키게 되면 소스 물질에 포함되어 있는 탄소(C)의 제거 능력이 증가하게 되어, 최종적으로 증착되는 상기 Si계 중간층(33)의 박막에 함유된 탄소(C)의 함량이 줄어들게 된다.
상기 Si계 중간층(33)을 구성하는 탄소(C)를 함유하는 실리콘 산화물(SiOx:C)에 함유된 탄소(C)의 함유량은 15 원자(atomic)% 이하인 것이 바람직할 수 있다. 다만, 위에서와 같이 Si와 C를 포함하는 소스 물질을 이용하여 상기 Si계 중간층(33)을 형성할 경우 탄소(C)의 제거에 한계가 있기 때문에, 얻어진 Si 중간층(33)에 함유된 탄소(C)의 함유량은 0.3 원자% 이상이 될 수 있다.
상기 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정을 통해서 상기 Si계 중간층(33)을 증착한 이후에, 상기 Si계 중간층(33)에 대한 표면 처리 공정을 추가로 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 Si계 중간층(33)의 상면에 대해서 산화질소(N2O), 산소(O2), 및 암모니아(NH3) 중에서 적어도 하나의 플라즈마를 이용하여 표면처리를 수행할 수 있다. 이와 같이, 상기 Si계 중간층(33)의 상면에 대한 표면처리 공정을 수행하게 되면 투습 방지 효과가 향상될 수 있다. 상기 표면 처리 공정을 수행한 경우, 표면처리가 수행된 상기 Si계 중간층(33)의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 표면처리가 수행되지 않은 상기 Si계 중간층(33)의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 증가될 수 있다.
상기 Si계 중간층(33)은 10Å 내지 3000Å의 두께를 가질 수 있다. 만약, 상기 Si계 중간층(32)의 두께가 10Å 미만이 되면 투습 방지 개선 및 계면특성 향상 효과가 떨어질 수 있고, 상기 Si계 중간층(33)의 두께가 3000Å을 초과하게 되면 플렉시블(flexible) 장치에 적용될 때 벤딩(bending) 특성이 떨어질 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 Si계 무기 절연층(31), 상기 Si계 유기 절연층(32), 및 상기 Si계 중간층(33)을 모두 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정과 같이 진공 챔버 내에서 수행하기 때문에, 종래 유기 절연물을 프린팅 공정으로 이용할 경우 발생하는 눌림 불량이나 UV 또는 열처리 불량이 발생하지 않아 공정 수율 및 생산성이 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투습 방지막이 적용된 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치는, 기판(10), 소자층(20), 투습 방지막(30), 및 추가(additional) 투습 방지막(40)을 포함하여 이루어진다.
상기 기판(10), 소자층(20), 및 투습 방지막(30)은 전술한 도 1 및 도 2에 따른 실시예와 동일하다.
상기 추가 투습 방지막(40)은 상기 기판(10)과 상기 소자층(20) 사이에 위치하여 투습 방지 기능과 더불어 상기 기판(10)에 포함된 불순물이 상기 소자층(20)으로 확산되는 것을 방지하는 배리어(barrier) 기능도 함께 수행할 수 있다.
상기 추가 투습 방지막(40)은 전술한 도 2에 따른 투습 방지막(30)과 동일한 구조 및 방법에 의해 형성될 수 있다.
이상 설명한, 본 발명에 따른 투습 방지막은 유기 발광 소자 및 태양전지 이외에도 투습 방지가 요구되는 다양한 분야의 다양한 장치에 확대 적용될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기판 20: 소자층
30: 투습 방지막 31: Si계 무기 절연층
32: Si계 유기 절연층 33: Si계 중간층
40: 추가 투습 방지막

Claims (15)

  1. Si계 무기 절연층;
    Si계 유기 절연층; 및
    상기 Si계 무기 절연층과 상기 Si계 유기 절연층 사이에 구비된 Si계 중간층을 포함하여 이루어지고,
    상기 Si계 중간층은 상기 Si계 유기 절연층보다 탄소(C)의 함량이 적고,
    상기 Si계 중간층의 일면은 상기 Si계 유기 절연층의 일면과 접하고 있고, 상기 Si계 중간층의 타면은 상기 Si계 무기 절연층의 일면과 접하고 있는 투습 방지막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Si계 중간층은 탄소(C)를 함유하지 않은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 15 원자% 이하의 탄소(C)를 함유하는 실리콘 산화물(SiOx:C)로 이루어진 투습 방지막.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Si계 중간층의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 상기 Si계 중간층의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 큰 투습 방지막.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 Si계 무기 절연층은 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어진 투습 방지막.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 Si계 무기 절연층의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 상기 Si계 무기 절연층의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 큰 투습 방지막.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 Si계 유기 절연층은 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)로 이루어진 투습 방지막.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Si계 유기 절연층의 상면의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량이 상기 Si계 유기 절연층의 다른 영역의 산소(O2) 함량 또는 질소(N2) 함량보다 큰 투습 방지막.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 Si계 무기 절연층의 두께는 0.3㎛ 내지 1.5㎛ 범위이고, 상기 Si계 유기 절연층의 두께는 1㎛ 내지 20㎛ 범위이고, 상기 Si계 중간층의 두께는 10Å 내지 3000Å 범위인 투습 방지막.
  9. Si계 무기 절연층을 증착하는 공정;
    상기 Si계 무기 절연층 상에 Si계 중간층을 증착하는 공정; 및
    상기 Si계 중간층 상에 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정을 포함하여 이루어지고,
    상기 Si계 무기 절연층을 증착하는 공정, 상기 Si계 중간층을 증착하는 공정, 및 상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정은 모두 진공 챔버 내에서 수행하고,
    상기 Si계 중간층의 일면은 상기 Si계 유기 절연층의 일면과 접하고 있고, 상기 Si계 중간층의 타면은 상기 Si계 무기 절연층의 일면과 접하고 있는 투습 방지막의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정은 실리콘(Si)과 탄소(C)를 포함하는 소스(source) 물질, 및 산소(O)를 포함하는 반응 물질을 이용한 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 공정으로 이루어진 투습 방지막의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 Si계 중간층을 증착하는 공정은 상기 Si계 유기 절연층을 증착하기 위한 소스 물질 및 반응 물질과 동일한 소스 물질 및 반응 물질을 이용하여 수행하는 투습 방지막의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 Si계 중간층을 증착하는 공정과 상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정은 동일한 챔버 내에서 연속 공정으로 수행하는 투습 방지막의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 Si계 중간층을 증착하는 공정은 상기 Si계 유기 절연층을 증착하는 공정보다 플라즈마 세기 또는 플라즈마 양을 증가시키는 투습 방지막의 제조 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 Si계 무기 절연층은 실리콘 산화 질화물(SiON) 또는 실리콘 질화물(SiNx)로 형성하고,
    상기 Si계 유기 절연층은 탄소 주입 실리콘 산화물(SiOC)로 형성하고,
    상기 Si계 중간층은 탄소(C)를 함유하지 않은 실리콘 산화물(SiOx) 또는 15 원자% 이하의 탄소(C)를 함유하는 실리콘 산화물(SiOx:C)로 형성하는 투습 방지막의 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 Si계 무기 절연층, 상기 Si계 중간층, 및 상기 Si계 유기 절연층 중 적어도 하나의 상면에 대해서 산화질소(N2O), 산소(O2), 및 암모니아(NH3) 중에서 적어도 하나의 플라즈마를 이용하여 표면처리를 수행하는 공정을 추가로 포함하는 투습 방지막의 제조 방법.
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