인간에 대한 예의 (항금리 문학 창간호)

OLED의 다층 박막 봉지 방식은 캔 방식이나 하이브리드 방식과는 달리 별도의 봉지 구조물을 필요로 하지 않습니다. 즉, 음극까지 증착한 후, 이 위에 연이어서 무기층과 유기층을 번갈아 증착을 하여 다층 박막을 형성하는 방식이죠. 따라서, 별도의 봉지용 공정 라인에 대한 부담이 적고 택트 타임이 짧아지며, 다층 박막 봉지가 적용된 OLED는 전면 발광이 가능하며, 두께와 무게가 최소화되며, 특히 플라스틱 기판에 적용될 경우 유연성 측면에서도 가장 유리합니다. 이러한 다층 박막 구조는 기본적으로 무기층과 유기층이 번갈아서 증착, 형성이 되는데 실제로 산소나 수분을 막아주는 것은 무기층의 역할입니다. 따라서 산소와 수분의 누설(leakage)을 막으려면 나노 크기의 핀 홀이 없어야 하며, 또한 침투(perm..

하이브리드 봉지 방식은 기본적으로 OLED 소자 위, 즉 음극 위에 무기 보호막들을 형성하고, 위에 밀봉 성능을 갖춘 또 다른 봉지용 판(cover plate)를 고분자 접착 물질을 이용, 합착하는 것을 특징으로 합니다. 물론 봉지용 판은 유리로 될 수 있고, 경우에 따라서는 금속판도 될 수 있지만, 주로 봉지막이 사전에 형성된 플라스틱을 적용하고 있죠. 이러한 하이브리드 봉지 방식은 다양한데, 크게는 dam & fill 방식과 필름 라미네이팅(film laminating)으로 구분합니다. Dam & fill 방식은 이름 그대로 보호막이 코팅된 OLED 셀 주위에 댐을 먼저 쌓고 이 안에 경화성 수지(curable resin)을 채운 뒤, 봉지용 판과 합착을 하죠. 필름 라미네이팅 방식은 역시 보호막들이..

OLED 소자를 금속이나 유리 뚜껑으로 밀봉하는 기술은 가장 먼저 사용된 봉지 방식입니다. 금속은 캔(can), 유리는 리드(lid)로 표현하기도 하죠. 두 경우 모두 가공된 금속이나 유리 구조물에 흡습제(desiccant 혹은 getter)를 부착하고, 밀봉제(sealant)를 둘러서 OLED 소자 기판과 합착하는 방식을 취하였습니다. 물론 흡습제는 밀봉제를 통하여 조금씩 유입될 수도 있는 산소와 수분을 머금도록 하기 위해서이죠. 이 후로 기술이 발달하면서 저융점 유리인 유리 프릿(glass frit, glass paste)을 캔의 봉지 구조물의 가장자리에 두르고 레이저 등을 이용, 프릿 부분을 국부적으로 가열한 뒤, 저융점 유리 소재가 살짝 녹은 상태에서 OLED 기판과 합착 후 굳히는 방식이 많이 ..

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OLED 제조에 있어서 봉지 공정은 특히 수명과 생산성에 큰 영향을 미칩니다. 즉, 산소와 습기가 유기물로 침투하게 되면, 산소와 금속간의 반응으로 인한 전극 표면의 산화, 수소 기체 발생으로 인한 금속 전극, 주로 음극과 유기층과의 분리 등으로 인하여 빛이 만들어지지 못하는 영역인 암점(dark spot)이 생기죠. 이러한 암점들은 시간이 경과할수록 커지면서 발광 영역을 줄여 OLED 소자의 수명을 단축시킵니다. 따라서, OLED 소자 내부로 산소와 습기가 침투하는 것을 막기 위한 봉지 공정이 필요하게 되죠. 이러한 봉지 공정들은 산소와 습기의 투과도를 낮추거나 억제하면서 OLED 소자의 성능에 영향을 주지 않도록 다양한 기술로 발전하여 왔습니다. 이들을 크게 분류하면 금속이나 유리로 만든 뚜껑(can..

반도체 소자는 실로 다양하고 소자 마다의 측정 및 평가법은 더욱 다양합니다. 즉, 웨이퍼로부터 칩이 만들어지고 칩들이 패키징 될 때까지 소재, 공정, 그리고 구조와 소자들의 특성 측정과 평가가 무수히 이루어지죠. 마지막 단계에서는 프로브 카드(probe card)로 반도체 칩과 테스트 장비를 연결하여 여러 전기적 성능들을 평가합니다. 그리고 번 인 테스트(burn-in test)로 사용 전 극한 환경에서 소자를 작동시키면서 성능 평가와 함께 과도 동작을 완화시키죠. 반도체의 평가는 생산 측면에서도 이루어집니다. 대표적인 인자가 수율이죠. 수율은 결함이 없는 합격품의 비율로 웨이퍼 한 장에 설계된 최대 칩의 개수에 대해 실제 생산된 정상 칩의 개수를 백분율로 나타낸 것으로 불량률의 반대 의미입니다. 즉 투..

웨이퍼는 반도체 칩이 되기까지 세 번의 변화 과정을 거칩니다. 바닷가 모래로부터 얻어지는 잉곳을 잘라 웨이퍼로 만들고, 전공정을 통해 웨이퍼에 소자와 회로가 제조되고, 끝으로 웨이퍼가 개별 반도체 칩들로 분리되면서 비로소 반도체 칩이 됩니다. 여기서부터가 후공정입니다. 반도체 후공정인 패키징(packaging, encapsulation) 공정은 백 그라인딩(back grinding) > 다이싱(dicing) > 다이 본딩(die bonding) > 와이어본딩(wire bonding) > 몰딩(molding) 순으로 진행됩니다. 이러한 공정들은 패키징 기술의 변화에 따라 그 순서가 바뀌거나 서로 밀접하게 연결되어 합쳐지기도 하죠. 패키지는 반도체 칩을 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 하며, 이에 더하여 ..

증착, 특히 반도체 공정에서의 박막 증착(thin film deposition)은 웨이퍼 위에 얇은 막들을 만드는 과정입니다. 여기에는 단순한 물리적 충돌과 쌓임으로 진행되는 물리적 증착과 화학 반응을 수반하는 화학적 증착이 있죠. 물리적 증착법으로는 증착원에 열 에너지를 가하여 기체 상태로 만들어 웨이퍼에 이르게 한 뒤 온도를 낮춰 고체 상태의 막으로 돌아오게 하는 증발(evaporation)과 에너지를 가진 이온이 증착원과 충돌아여 이로부터 이탈된 원자들이 웨이퍼 표면으로 이동하여 쌓이게 하는 스퍼터링(sputtering)이 대표적입니다. 열 에너지는 저항 가열이나 혹은 전자선을 이용하여 제공되죠. 화학적 증착법으로는 서로 다른 기체들이 에너지를 얻어 화학 반응을 일으킴으로써 반응 생성물이 웨이퍼 위..

도핑(doping)은 절연체에 가까운 진성 반도체에 인위적으로 불순물을 넣어 전기 전도도를 높이는 과정입니다. 즉, 4가인 실리콘 안으로 5가인 비소(As)를 넣으면 자유전자가 만들어지고, 3가인 붕소(B)를 넣으면 정공이 만들어지죠. 이렇게 도핑을 하는 방법에는 높은 온도에서 불순물을 함유한 기체들이 실리콘 웨이퍼 안으로 녹아들어가서(용해), 농도 차이로 인하여 내부로 자연스럽게 이동하도록 하는 확산(diffusion)법이 있고, 에너지가 높은 원자(이온)들을 웨이퍼 표면을 관통, 내부로 반강제적으로 집어넣는 이온 주입(ion implantation)법이 있습니다. 확산 공정의 경우, 웨이퍼들이 배치된 고온의 전기로 안으로 불순물을 함유한 기체를 넣어 열분해된 불순물이 웨이퍼의 표면에 흡착되어 용해 과..

사진 식각 공정(photolithography & etching)은 감광막(photoresist)이 도포된 웨이퍼에 마스크를 정렬한 다음 자외선과 같은 빛 에너지를 조사하게 되면(exposure) 자외선에 노출된 감광막의 특성이 변하여 현상(development) 과정에서 선택적으로 패터닝이 됩니다. 다음 단계로 식각(etching)이나 도핑 과정이 진행되는데, 선택적으로 패터닝된 감광막에서 열린 부분에 대해 식각액이나 도핑용 불순물들이 들어갈 수 있어 웨이퍼의 선택적인 식각이나 도핑이 가능해지죠. 이는 마치 필름 사진을 찍을 때 필름 역할을 하는 마스크가 있고 이를 통하여 웨이퍼 위에 사진처럼 형상이 만들어지고, 이 형상을 이용하여 선택적인 식각 등이 일어난다고 하여 이러한 공정을 사진 식각 공정이라고..