일반적으로, OLED 패널 제조 과정에서 첫 번째 과정은 백플레인 공정입니다. 백플레인 위에 OLED 소자가 올라가고 끝으로 봉지 공정이 이루어지죠. 백플레인 공정의 경우 TFT의 종류 등에 따라 세부적으로는 달라지겠지만, 기본적으로는 증착과 패터닝, 그리고 식각 공정의 반복으로 이루어집니다. 현재, 중소형 OLED에는 LTPS-TFT, 중대형 OLED에는 산화물 TFT가 주로 적용되고 있죠. LTPS-TFT 백플레인 공정은 오랜 기간에 걸쳐 비교적 잘 확립이 되어 있습니다. 기본적으로는 기판 위에 비정질 실리콘층을 증착하고, 레이저 결정화 공정을 통해 다결정 실리콘을 형성한 후, 절연막과 전극 증착 후 패터닝 과정, 이온 도핑 과정 등을 통하여 LTPS-TFT를 완성합니다.
산화물 TFT의 경우, 아직 표준에 가까운 제조 공정이 구축되어 있지는 않습니다만 다양한 공정 개발을 통하여 제조 과정이 안정화되고 있습니다. 특히 활성층(channel layer)을 중심으로 한 공정 방식에 따라 식각 정지(Etch Stopper, ES)와 후방 활성층 식각(Back Channel Etch), 그리고 자기 정렬(Self-Align, SA) 방식들로 구분되죠.
ES 방식의 경우, 소스와 드레인 형성 과정에서 후방 활성층이 손상되는 것을 막기 위해 식각 정지층 (Etch stop layer, ESL)을 반도체 위에 한층 더 형성합니다. 이는 ESL 패턴 형성을 위한 마스크 공정이 추가되고 게이트 전극과 소스/드레인 전극간의 겹침(overlap)이 크다는 문제점이 있죠. BSE 방식은 비정질 실리콘 TFT에 적용된 기술로서, 기존 라인의 활용이 가능하고 게이트 전극과 소스/드레인 전극간의 겹침(overlap)이 상대적으로 적어 RC 지연에도 유리하며, 소자의 크기가 작은 장점이 있습니다. 다만, 아직 소자의 성능이 일부 부족하고 소스와 드레인의 패터닝 과정에서 후방 활성층이 공정에 노출되어 식각 선택비 확보, 손상의 방지 등이 필요합니다. 자기 정렬 방식은 LTPS-TFT와 유사하나 공정 온도가 낮으며 레이저 결정화, 도핑 및 활성화 과정 등의 반도체 공정을 필요로 하지 않는다는 점이 다릅니다. 다만, 소스와 드레인 금속 공정의 확보 등 개선되어야 할 점들이 적지 않아 활발한 연구 개발이 이루어지고 있죠.
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# 더! 생각해보기
a. OLED 백플레인에서 다결정 실리콘 TFT의 공정들을 분류하고, 각각의 장단점들을 살펴보자
b. 산화물 TFT의 현재 공정은 어떻게 이루어지고, 앞으로 제조 공정에서의 발전 방향은 어떻게 될까
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