패시베이션 필름, 반도체 장치, 및 유기 전계발광 소자(PASSIVATION FILM, SEMICONDUCTOR DEVICE, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)

(51) 。Int. Cl.
H05B 33/04 (2006.01)
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2007-0049220
2007년05월10일
(21) 출원번호 10-2007-7006288
(22) 출원일자 2007년03월19일
심사청구일자 2007년03월19일
번역문 제출일자 2007년03월19일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2005/015601 (87) 국제공개번호 WO 2006/022403
국제출원일자 2005년08월23일 국제공개일자 2006년03월02일
(30) 우선권주장 JP-P-2004-00244003 2004년08월24일 일본(JP)
(71) 출원인 가부시키가이샤 닛폰 쇼쿠바이
일본국 오사카후 오사카시 추오구 고라이바시 4-초메 1-1
(72) 발명자 아사코 요시노부
일본국 효고 니시노미야시 니가와쵸 2-쵸메 9-26
타지리 코조
일본국 오사카 스이타시 타카시로쵸 9-10-107
추쿠다 타쿠야
일본국 도쿄 코다이라시 스즈키쵸 1-쵸메 176-9
(74) 대리인 최규팔
배정일
전체 청구항 수 : 총 3 항
(54) 패시베이션 필름, 반도체 장치, 및 유기 전계발광 소자
(57) 요약
중합 후에 우수한 수분 및 산소 차단성을 갖는 필름을 형성할 수 있는 할로겐-함유 방향족 화합물을 확인하게 되었다. 본
발명은 각각 고성능 패시베이션 필름을 갖는, 즉, 식 (1): - (X2C-Ar-CX2)-, (여기서, X는 수소 또는 불소이며; Ar은 선택
적으로 불소로 대체되는 2가의 방향환(aromatic ring)이며; Ar이 불소를 갖지 않을 때, 하나 이상의 X는 불소) 에 의해 정
의되는 반복 단위를 갖는 불소-함유 중합체를 포함하는 패시베이션 필름을 갖는 반도체 장치 및 유기 EL 소자를 제공하는
것이다.
대표도
도 5
특허청구의 범위
공개특허 10-2007-0049220
- 1 -
청구항 1.
식 (1)에 의해 정의되는 반복 단위를 갖는 불소-함유 중합체를 포함하되,
- (X2C-Ar-CX2)- (1)
X는 수소 또는 불소이며; Ar은 선택적으로 불소로 대체되는 2가의 방향환(aromatic ring)이며; Ar이 불소를 갖지 않을 때,
하나 이상의 X는 불소인 것을 특징으로 하는 패시베이션 필름.
청구항 2.
제 1 항의 패시베이션 필름을 장치의 최상부에 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
청구항 3.
제 1 항의 패시베이션 필름을 소자의 최상부에 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 전계발광 소자.
명세서
기술분야
본 발명은 반도체 장치 또는 유기 전계발광 소자 상에 표면 보호 필름으로써 형성되는 패시베이션 필름, 및 상기 패시베이
션 필름이 구비된 반도체 장치 및 유기 전계발광 소자(이하에서, '유기 EL 소자'라 함)에 관한 것이다.
배경기술
유기 EL 소자는 자체 발광형이며, 시인성이 우수하므로, 다양한 디스플레이 장치들(이하에서, '디스플레이'라 함)에서 최
근 장래성 있는 발광 소자로 간주된다. 유기 EL 소자는 기본적으로 유기 발광 물질을 함유하는 발광층 및 한 쌍의 전극들
을 포함하되, 상기 발광층은 상기 전극들 사이에 위치되며, 실제적으로, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 및 전자 수
송층이 발광 효율을 향상시키기 위하여 형성된다. 즉, 일반적으로, 유기 전계발광 소자는 한쌍의 전극층들 사이에 정공 주
입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 주입층, 및 전자 수송층을 위치시키는 것에 의해 형성되는 구조를 갖는다. 디스플레이에
대해서, 많은 경우에 상기 정공 주입층에 가까운 애노드는 투명전극이며, 상기 전자 수송층에 가까운 캐소드는 후면판(또
는 카운터(counter) 전극이다.)
그러나, 디스플레이에 사용되는 유기 EL 소자에서, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 및 전자 수송층을 형성하기 위
한 유기 물질들은 일반적으로 수분 및 산소에 약하며, Li, Na, 및 Mg 같은 금속들이 후면판을 위해 사용되므로, 상기 후면
판들 또한 수분 및 산소에 매우 약하다는 불리한 특성을 가짐으로써, 유기 EL 소자의 폭넓은 사용에 장애를 초래한다. 게
다가, MOS형 장치들 같은 반도체 장치들에 대하여, 수분 및 산소를 차단하는 것이 요구된다.
따라서, 패시베이션 필름으로 언급되는, 표면 보호층이 반도체 장치 또는 유기 EL 소자의 최상부에 형성된다. 패시베이션
필름을 위해, 일반적으로, 질화 규소, 산화 규소, 또는 금속과 같은 무기성(inorganic) 타입의 절연 필름이 종종 사용되었
다. 예를 들면, 일본 특허 출원 공개공보 제 5-6890은 상이한 특성을 갖는 질화 규소 필름들을 적층하여 형성되는 패시베
이션 필름을 갖는 반도체 장치를 개시한다. 이러한 무기성 필름들은 그들을 형성하기 위한 장비들이 매우 비싸고, 높은 온
도에서 열처리를 필요로 하여 불리하며, 따라서, 반도체 및 유기 EL 소자에 열 부하(heat load)가 인가되는 단점이 있다.
한편, 본 발명자들은 저유전율을 가지며 층간 절연 필름에 유용한 중합체들이 형성되는 할로겐-함유 방향족 화합물들에
대해 연구하고 있으며, 고수율 및 저비용의 화합물들을 제조하기 위한 혁신적인 제조방법들을 개발하고, 이미 방법 특허를
출원하였다 (일본특허출원 공개공보 제2000-309551, 2002-80412, 및 2003-89664 참조).
공개특허 10-2007-0049220
- 2 -
발명의 상세한 설명
본 발명은 할로겐-함유 유기 화합물 중 화합물의 중합 후에 수분 및 산소에 대한 차단성이 우수한 필름을 형성할 수 있는
화합물을 찾아내고, 그러한 고기능성의 패시베이션 필름이 제공된 반도체 장치 및 유기 EL 소자를 제공하는 것을 목적으
로 한다.
상기 언급된 문제들은 다음 식 (1)에 의해 정의되는 반복 단위를 갖는 불소-함유 중합체를 포함하는 패시베이션 필름을 적
용하는 것에 의해 해결될 수 있다:
- (X2C-Ar-CX2)- (1)
여기서, X는 수소 또는 불소이며; Ar은 선택적으로 불소로 대체되는 2가의 방향환(aromatic ring)이며; Ar이 불소를 갖지
않을 때, 하나 이상의 X는 불소이다.
본 발명은 또한 장치의 최상부에 상기 설명된 패시베이션 필름을 포함하는 반도체 장치, 및 소자의 최상부에 상기 설명된
패시베이션 필름을 포함하는 유기 전계발광 소자를 제공한다.
패시베이션 필름은 상기 설명된 불소-함유 중합체로부터 형성되므로, 수분 및 산소에 대한 우수한 차단성을 제공하며, 반
도체 장치 및 유기 EL 소자에 어떠한 손상도 입히지 않고 오랜 기간동안 반도체 장치 및 유기 EL 소자의 각각의 특성들을
보호하는 것이 가능하다. 특히, 본 발명의 패시베이션 필름은 증기-차단성이 우수하므로, 고온에서 최상부에 무기성 필름
또는 유기성 패시베이션 필름을 형성할 필요가 없으며, 또한, 반도체 장치 및 유기 EL 소자에 대한 손상들을 감소시킨다.
게다가, 제조 단계의 수가 감소될 수 있으며, 비용이 절감될 수 있다.
실시예
본 발명은 패시베이션 필름이 식 (1)에 의해 정의되는 반복 단위를 갖는 불소-함유 중합체로부터 형성되는 것을 특징으로
한다:
- (X2C-Ar-CX2)- (1)
여기서, X는 수소 또는 불소이며; Ar은 선택적으로 불소로 대체되는 2가의 방향환(aromatic ring)이며; Ar이 불소를 갖지
않을 때, 하나 이상의 X는 불소이다. 식 (1)에서, Ar은 벤젠환(benzene ring), 나프탈렌환(naphthalene ring), 및 안트라센
환(anthracene ring)을 포함할 수 있음을 의미한다.
식 (1)에서, X가 모두 불소이며 Ar은 비치환 벤젠환 또는 나프탈렌환인 조합, 및 X가 모두 수소이며 Ar은 4개의 불소 원자
들을 갖는 벤젠환 또는 6개의 불소 원자들을 갖는 나프탈렌환인 조합이 바람직하다. 또한, X가 모두 불소이며 Ar은 4개의
불소 원자들을 갖는 벤젠환 또는 6개의 불소 원자들을 갖는 나프탈렌환인 조합이 허용된다. 중합체 필름의 다양한 특성들
을 고려할 때, -CX2의 위치는 환상 골격부에 있어서 대칭이 되는 것이 바람직하고, 바람직하게는, 벤젠환의 경우에 있어
서, 제 1 또는 제 4 위치에 있고, 나프탈렌환의 경우에 있어서, 제 2 및 제 6 위치에 있다. 불소-함유 중합체의 실질적인 출
발물질 화합물은 상기 식 (1)에 의해 정의되는 상기 설명된 반복 단위를 갖는 상기 식의 브롬화물이거나: -(Br2C-Ar-
CBr2)-, 또는, 상기 식 (1)에 의해 정의되는 반복 단위의 이량체(dimer)이다. 상기한 단량체 브롬화물 및 이량체의 제조에
유용한 방법들은 상기 열거된 일본특허 공개공보 제2000-309551, 2002-80412, 및 2003-89664에 상세히 설명되어 있
다.
식 (1)에 의해 정의되는 반복 단위를 갖는 불소-함유 중합체의 바람직한 예들은, α,α'-디브로모-α,α,α',α'-테트라플루오르
-p-자일렌을 중합하거나,
공개특허 10-2007-0049220
- 3 -
α,α'-디브로모-α,α,α',α'-테트라플루오르-p-자일렌으로부터 per-α-플루오르[2.2]-p-사이클로판 이량체를 합성하고,
상기 이량체를 중합하여 얻어지는 폴리(α,α,α',α'-테트라플루오르-p-자일렌); 옥타플루오르[2,2]-p-사이클로판을 중합
하여 얻어지는 폴리(2,3,5,6-테트라플루오르자일렌); 및 다음과 같은 반복 유닛의 어느 하나 또는 모두를 갖는 나프탈렌환
-함유 중합체들이다.
이러한 중합체들은 산화환원 중합 방법과 또한 CVD 방법에 의해 얻어질 수 있다. CVD 방법으로써, 열, 빛, 플라즈마, 또는
이와 유사한 것을 이용하는, 모든 종래에 알려진 화학적 증기 증착법들이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 설명된 출발물질
화합물들은 열에 의해 활성 화학종(active species)을 용이하게 제조하므로, 열적 CVD 방법은 바람직하게 사용된다. 열적
CVD 방법에서, 출발물질 화합물은, 예를 들면, 증기 챔버 내의 0℃ 에서 300℃ (바람직하게 100℃ 에서 200℃), 이량체
분해 챔버 내의 400℃ 에서 1000℃ (바람직하게 600℃ 에서 800℃), 증착 챔버 내의 -50℃ 에서 300℃ (바람직하게 대략
상온), 1 에서 100 Pa 압력 하에서, 기판 상에 중합체 필름을 형성하도록 처리된다. 온도를 조절하도록, 저항 배선, 고주파
유도기, 적외선 램프, 또는 레이저 빔과 같은 가열 수단이 사용될 수 있다.
CVD 공정을 수행하기 위한 반응 장치는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 일본특허출원 공개공보 제6-33224에 설명
된 장치; 수직형 상압(normal pressure) CVD 장치, 직렬형(inline type) 상압 CVD 장치, 벨트 컨베이어형 상압 CVD 장치
와 같은 상압 CVD 장치들; 핫 월(hot wall)형 감압(reduced pressure) CVD 장치, 및 콜드 월(cold wall)형 감압 CVD 장
치와 같은 감압 CVD 장치들이 사용될 수 있으며, 이 중에서, 일본특허출원 공개공보 제6-33224에 설명된 장치가 바람직
하다. 플라즈마 CVD가 사용될 때, 원형(round type) 평행 평판형 전극 플라즈마 CVD 장치, 유도 코일형 플라즈마 CVD
장치, 핫 월형 플라즈마 CVD 장치, 및 마이크로파 전자 사이클로트론 공명(ECR) 플라즈마 CVD 장치와 같은 플라즈마
CVD 장치들이 사용될 수 있다. 포토(photo)-CVD가 사용될 때, 예를 들면, 광원으로써 저압 수은 램프, 엑시머 레이저, 아
르곤 레이저, 초고압 램프, 중수소 램프, 희가스(rare gas) 공명 와이어(wire), 할로겐 램프, Fe/Hg 금속-할로겐 램프, 또
는 이와 유사한 것을 포함하는 CVD 장치들, 및 2 이상의 종류의 포톤(photon)을 동시에 흡수하는 것에 의해서 전자들을
소정 에너지 레벨로 여기시키는 멀티-포톤(multi-photon) 흡수 방법을 포함하는 CVD장치들이 사용될 수 있다.
CVD 공정을 수행하기 위해, 필요하다면, 중합 개시제 같은 첨가제들이 첨가될 수 있으며, "Irgacure 184", "Irgacure
907", 및 "Irgacure 651" ("Irgacure은 Ciba Specialty Chemicals의 상표명이다; 모두 Ciba Specialty Chemicals에서 입
수가능하다), 벤조페논; "Darocure (상표명)" (Merck