KR101023127B1 - Thin Film Transistor, The method for Using The Same and Organic Light Emitting Display Device Comprising the TFT - Google Patents
Thin Film Transistor, The method for Using The Same and Organic Light Emitting Display Device Comprising the TFT Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 박막트랜지스터, 그의 제조방법 및 그를 구비하는 유기전계발광표시장치에 관한 것으로, 화소부와 주변부를 포함하는 기판; 상기 기판 상에 위치하는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 위치하며, 화소부에 대응되는 반도체층; 상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연막; 상기 반도체층과 절연되며, 상기 게이트 절연막 상에 위치하는 게이트 전극; 및 상기 게이트 전극과 절연되며, 상기 반도체층과 콘택홀을 통하여 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극을 포함하며, 상기 반도체층의 영역 중 콘택홀에 대응되는 영역은 불순물 도핑이 된 영역인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터, 그의 제조방법 및 그를 구비하는 유기전계발광표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film transistor, a method for manufacturing the same, and an organic light emitting display device having the same, comprising: a substrate including a pixel portion and a peripheral portion; A buffer layer on the substrate; A semiconductor layer on the buffer layer and corresponding to the pixel portion; A gate insulating layer on the semiconductor layer; A gate electrode insulated from the semiconductor layer and positioned on the gate insulating layer; And a source / drain electrode insulated from the gate electrode and electrically connected to the semiconductor layer through a contact hole, wherein a region corresponding to the contact hole of the semiconductor layer is an impurity doped region. A thin film transistor, a manufacturing method thereof, and an organic light emitting display device having the same are provided.
결정화, 줄 열 Crystallization, row of columns
Description
본 발명은 박막트랜지스터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 유기전계발광표시장치에 관한 것으로써, 게이트 전극용 금속 이용하여 종래의 전계 인가를 이용한 줄열(joule heating)에 의한 결정화과정에서 발생하는 아크발생을 해결하여 소자의 불량을 최소화하고, 생산수율을 증진시킬 수 있는 방법을 제공한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor, a method for manufacturing the same, and an organic light emitting display device including the same, wherein the generation of arcs during crystallization by joule heating using a conventional electric field application using a metal for a gate electrode is provided. It provides a way to minimize the defect of the device and improve the production yield.
일반적으로 열처리 방법에는 열처리로를 사용하는 로열처리(furnace annealing), 할로겐램프 등의 복사열을 이용하는 RTA(rapid thermal annealing), 레이저를 사용하는 레이저 어닐링(laser annealing), 주울 가열을 이용하는 열처리 방법등 다양하다. 이러한 열처리 방법들은 열처리의 온도범위, 열처리 온도의 균일성, 승온 속도, 냉각 속도, 구입가격, 유지비용 등에 의하여 재료 및 공정의 특성에 적합하게 선택된다. 특히, 고온의 열처리가 요구되거나, 재료 및 공정의 특정상 재료의 국부적인 영역에 고속 열처리가 필요한 경우, 선택할 수 있는 열처리 방법은 극히 한정되어 있다. Generally, there are various heat treatment methods such as furnace annealing using a heat treatment furnace, rapid thermal annealing using radiant heat such as halogen lamps, laser annealing using laser, and heat treatment using joule heating. Do. These heat treatment methods are selected according to the characteristics of the material and process by the temperature range of the heat treatment, the uniformity of the heat treatment temperature, the temperature increase rate, the cooling rate, the purchase price, the maintenance cost. In particular, when a high temperature heat treatment is required or a high speed heat treatment is required in a local region of a material and a specific phase of a process, the heat treatment method that can be selected is extremely limited.
상기의 열처리 방법들 중, 레이저 어닐링 방법은 재료의 표면에 급속 열처리가 가능하지만, 레이저의 파장 및 열처리가 필요한 물질의 종류에 따라 열처리의 가능 여부가 결정되기 때문에 열처리할 수 있는 재료가 한정되어 있다. 특히, 대면적을 열처리할 경우에는 라인 빔 타입의 레이저를 중첩하여 스캐닝하여야 하므로 레이저 빔 강도의 불균일성 및 레이저 빔 자체의 시간에 따르는 조사량의 불균일성 등의 문제점이 발생한다. 또한 장비의 가격은 물론 유지비용이 매우 비싸다는 단점이 있다. Of the above heat treatment methods, the laser annealing method is capable of rapid heat treatment on the surface of the material, but the material that can be heat-treated is limited because the availability of heat treatment is determined according to the wavelength of the laser and the type of material to be heat-treated. . In particular, when heat-treating a large area, it is necessary to superimpose and scan the line beam type laser, thereby causing problems such as nonuniformity of laser beam intensity and nonuniformity of irradiation dose over time of the laser beam itself. In addition, the cost of the equipment as well as the maintenance costs are very expensive.
RTA 법은 반도체 제조공정에서 널리 사용되고 있으나, 현재 기술로는 직경 300 mm 실리콘 웨이퍼에만 적용이 가능하고, 그 보다 넓은 기판을 균일하게 열처리하는데 아직 한계가 있다. 또한, 열처리의 최대 승온 속도가 400℃/sec로서, 이 보다 더 큰 승온 속도를 요하는 공정에서는 사용이 불가능하다. The RTA method is widely used in the semiconductor manufacturing process, but is currently applicable only to a 300 mm diameter silicon wafer, and there is still a limit to uniformly heat treating a wider substrate. In addition, the maximum temperature increase rate of the heat treatment is 400 ° C / sec, it can not be used in a process that requires a higher temperature increase rate.
따라서, 상기 문제점들을 해결하고 공정상의 제약으로부터 자유로울 수 있는 열처리 방법에 대한 많은 연구가 행해지고 있으며, 그 중에는, 도전층에 전계를 인가하여 주울 가열하는 급속 열처리 방법이 있으며, 이러한 열처리 방법은 발생한 고열의 열전도에 의해 소망하는 소재를 선택적으로 급속 열처리할 수 있고, 상기 RTA 공정의 승온 속도보다 훨씬 더 큰 승온 속도를 기대할 수 있다. Therefore, many studies have been conducted on a heat treatment method that solves the above problems and can be free from process constraints. Among them, there is a rapid heat treatment method in which a joule is heated by applying an electric field to a conductive layer, and this heat treatment method is characterized by The heat conduction allows for selective rapid heat treatment of the desired material, and much higher heating rates can be expected than the heating rates of the RTA process.
그러나, 상기와 같이 전계 인가에 의한 주울 가열을 이용한 열처리 방법들에서 주울 가열 중에 발생하는 아크 등의 물리적 현상에 의한 불량을 해결하지 못하는 문제점이 있다. However, in the heat treatment methods using joule heating by applying an electric field as described above, there is a problem in that a defect caused by physical phenomenon such as an arc generated during joule heating cannot be solved.
본 발명은 소자에서 사용되는 전극용 금속을 이용하여 전계인가에 의한 결정화한 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 유기전계발광표시장치를 제공함으로써, 종래에 금속막의 전도열에 의해 비정질 실리콘층을 결정화하는 과정에서 발생하는 아크문제를 해결하고자 한다. 또한, 마스크 절감으로 공정을 단순화하고자 하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a thin film transistor comprising a semiconductor layer crystallized by electric field application using an electrode metal used in an element, a method of manufacturing the same, and an organic electroluminescence display device comprising the same, and according to the related art, To solve the arc problem that occurs during the crystallization of the amorphous silicon layer. In addition, the purpose is to simplify the process by reducing the mask.
본 발명은 박막트랜지스터, 그의 제조방법 및 그를 구비하는 유기전계발광표시장치에 관한 것으로, 화소부와 주변부를 포함하는 기판; 상기 기판 상에 위치하는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 위치하며, 화소부에 대응되는 반도체층; 상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연막; 상기 반도체층과 절연되며, 상기 게이트 절연막 상에 위치하는 게이트 전극; 및 상기 게이트 전극과 절연되며, 상기 반도체층과 콘택홀을 통하여 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극을 포함하며, 상기 반도체층의 영역 중 콘택홀에 대응되는 영역은 불순물 도핑이 된 영역인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터, 그의 제조방법 및 그를 구비하는 유기전계발광표시장치를 제공한다.The present invention relates to a thin film transistor, a method for manufacturing the same, and an organic light emitting display device having the same, comprising: a substrate including a pixel portion and a peripheral portion; A buffer layer on the substrate; A semiconductor layer on the buffer layer and corresponding to the pixel portion; A gate insulating layer on the semiconductor layer; A gate electrode insulated from the semiconductor layer and positioned on the gate insulating layer; And a source / drain electrode insulated from the gate electrode and electrically connected to the semiconductor layer through a contact hole, wherein a region corresponding to the contact hole of the semiconductor layer is an impurity doped region. A thin film transistor, a manufacturing method thereof, and an organic light emitting display device having the same are provided.
본 발명은 전극을 형성할 때, 사용하는 게이트 전극용 박막에 전계를 인가하여 사용하여 비정질실리콘층을 다결정실리콘층으로 결정화 함으로써, 종래의 줄 열(Joule heating)에 의한 다결정실리콘층 제조시 발생하는 아크의 문제점을 해결할 수 있는 것으로, 반도체층의 도핑시 사용한 마스크를 사용하여 결정화에 필요한 콘택홀을 사용함으로써, 공정을 단순화 할 수 있고, 또한 전체적으로 불량을 감소하고 생산수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In the present invention, when the electrode is formed, an amorphous silicon layer is crystallized into a polysilicon layer by applying an electric field to a thin film for a gate electrode to be used, thereby producing polysilicon layer produced by conventional joule heating. The problem of the arc can be solved. By using the contact hole necessary for crystallization using the mask used for the doping of the semiconductor layer, the process can be simplified, and the overall effect can be reduced and the yield can be improved. have.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명 되어지는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.
(실시예)(Example)
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터에 관한 도면이다.1A to 1G are views of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 화소부(a)와 주변부(b)를 포함하는 기판(100)을 준비하고, 상기 기판(100) 상에 버퍼층(110)을 형성한다. 상기 기판(100)은 유리 또는 플라스틱 등일 수 있고, 상기 버퍼층(110)은 상기 기판(100)에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화 시 열의 전달 속도를 조절함으로써, 비정질 실리콘층의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역할을 하며, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막과 같은 절연막을 이용하여 단층 또는 이들의 복층으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1A, a
그 후에, 상기 버퍼층(110) 상에 비정질 실리콘층 패턴(120P)을 형성한다. Thereafter, an amorphous
도 1b를 참조하면, 상기 비정질 실리콘층 패턴(120P)상에 제 1 마스크(A)를 사용하여 불순물 도핑을 실시한다. 이때 상기 비정질 실리콘층 패턴(120P)의 도핑된 영역(120a)은 추후 반도체층으로 형성시 영역에서 소오스/드레인 영역에 속하게 되며, 상기 불순물 도핑은 P형 또는 N형 불순물을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 1B, an impurity doping is performed on the amorphous
도 1c를 참조하면, 상기 기판(100) 전면에 걸쳐 게이트 절연막(130)을 형성하고, 상기 비정질 실리콘층 패턴(120P)을 이온도핑할 때 이용한 제 1 마스크(A)를 동일하게 사용하여 게이트 절연막(130)에 콘택홀(130C)를 형성한다. 그러므로 상기 콘택홀(130C)에 의하여 상기 비정질 실리콘층 패턴(120P)의 도핑된 영역(120a)이 노출된다.Referring to FIG. 1C, a gate
도 1d를 참조하면, 상기와 같이 형성한 기판(100) 전면에 걸쳐 게이트 전극용 금속막(140a)을 형성한다. 상기 게이트 전극용 금속막(140a)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)과 같은 알루미늄 합금의 단일층이나, 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 합금 위에 알루미늄 합금이 적층된 다중층일 수 있으며, 상기 게이트 전극용 금속막(140a)은 일반적인 게이트 전극의 두께여도 무방하나, 바람직하게 50 내지 200 nm로 형성한다. 그 이유는 50nm 보다 얇게 형성할 경우 게이트 전극용 금속막(140a)이 불균일하게 형성되어 비정질 실리콘층 내에 열 전도가 균일하지 못해 불균일한 결정화가 일어나기 때문이고, 이후, 패터닝하여 게이트 전극으로 형성시에는 200nm 이하의 두께가 전극으로써 역할을 하기에 무리가 없으며 박막소자로써 적당한 두께이기 때문이다. Referring to FIG. 1D, the gate
이후, 상기 게이트 전극용 금속막(140a)에 전계를 인가하여 줄열(joule heating)에 의해 상기 비정질 실리콘층 패턴(120P)을 다결정실리콘층(미도시)으로 결정화하여 반도체층(120)을 형성한다. Subsequently, the
상기 게이트 전극용 금속막(140a)은 도전성을 가지기 때문에 전계를 인가하였을 때 가열되며, 상기 게이트 전극용 금속막(140a)의 열이 상기 비정질 실리콘층 패턴(120P)에 전달되어 결정화가 진행되게 된다. 이때, 결정화를 바람직하게 진행하기 위해서는 약 100내지 10000V/㎠를, 1㎲ 내지 1sec 동안 가해준다. 그 이유는 100V이하의 전계는 결정화를 진행하기 부족한 줄열을 내며, 10000V이상의 전계는 국부적인 아크를 발생시킨다. 그리고 1㎲이하로 전계를 가해주면 불충분한 줄열(Joule heating)로 결정화가 진행되기 어려우며, 1sec이상 가해주면 기판이 휘거나 열전도로 인한 가장자리의 결정화 불량이 발생하여 소자에 악영향을 줄 수 있기 때문이다. Since the gate
또한, 본 발명에서는 콘택홀(130c)을 통하여 상기 게이트 전극용 금속막(140a)이 상기 비정질 실리콘층 패턴(120P)과 직접접촉해 있어 금속막의 전도열에 의한 비정질실리콘층이 결정화시 발생하는 아크를 방지하여 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, the gate
이어서, 도 1e를 참조하면, 상기 게이트 전극용 금속막(140c)은 패터닝하여 상기 기판(100)의 화소부(a)에 위치하는 게이트 전극(140) 및 주변부(b)에 위치하는 금속패턴(140c)를 형성한다. 상기 게이트 전극(140)은 반도체층(120)의 채널영역(120c)의 상부에 대응되도록 위치하며, 도핑된 반도체층 영역(120a)은 반도체층(120)의 소오스/드레인 영역(120s,120d)에 속하게 되며, 상기 금속패턴(140c)는 이후 얼라인 마크로 사용하게 된다.Subsequently, referring to FIG. 1E, the gate
이 후에, 도 1f를 참조하면, 상기 게이트 전극(140)을 포함하는 상기 기판(100) 전면에 걸쳐 층간 절연막(150)이 위치한다. 상기 층간 절연막(150)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중층일 수도 있다. Afterwards, referring to FIG. 1F, an
그리고 나서, 도 1g를 참조하면, 상기와 같이 층간절연막(150)을 형성한 후에, 층간 절연막(150)을 식각하여 상기 반도체층(120)과 연결되는 소오스/드레인 전극(160a,160b)을 형성한다. Then, referring to FIG. 1G, after forming the
여기서, 상기 소오스/드레인 전극(160a,160b)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴텅스텐(MoW), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 구리(Cu), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 알루미늄 합금(Al alloy), 및 구리 합금(Cu alloy) 중에서 선택되는 어느 하나로 형성될 수 있다. 이로써 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터는 완성된다. The source /
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터를 포함하는 유기전계발광표시장치의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of an organic light emitting display device including a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 본 발명의 도 1a 내지 도 1g의 실시예에 따른 박막트랜지스터를 포함하는 상기 기판(100) 전면에 절연막(170)을 형성한다. 상기 절연막(170)은 무기막인 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리게이트 온 글래스 중에서 선택되는 어느 하나 또는 유기막인 폴리이마이드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin) 또는 아크릴레이트(acrylate) 중에서 선택되는 어느 하나로 형성할 수 있다. 또한 상기 무기막과 상기 유기막의 적층구 조로 형성될 수도 있다. Referring to FIG. 2, an insulating
상기 절연막(170)을 식각하여 상기 소오스/드레인 전극(160a,160b)을 노출시키는 비아홀(도시안됨)을 형성한다. 상기 비아홀을 통하여 상기 소오스/드레인 전극(160a,160b)중 어느 하나와 연결되는 제 1 전극(180)을 형성한다. 상기 제 1 전극(180)은 애노드 또는 캐소드로 형성할 수 있다. 상기 제 1 전극(180)이 애노드인 경우, 상기 애노드는 ITO, IZO 또는 ITZO 중에서 어느 하나로 이루어진 투명 도전막으로 형성할 수 있으며, 캐소드인 경우 상기 캐소드는 Mg, Ca, Al, Ag, Ba 또는 이들의 합금을 사용하여 형성할 수 있다. The insulating
이어서, 상기 제 1 전극(180) 상에 상기 제 1 전극(220)의 표면 일부를 노출시키는 개구부를 갖는 화소정의막(230)을 형성하고, 상기 노출된 제 1 전극(180) 상에 발광층을 포함하는 유기막층(190)을 형성한다. 상기 유기막층(190)에는 정공주입층, 정공수송층, 정공억제층, 전자억제층, 전자주입층 및 전자수송층으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 복수의 층을 더욱 포함할 수 있다. 이어서, 상기 유기막층(190) 상에 제 2 전극(195)을 형성한다. 이로써 본 발명의 일 실시예에 따른 유기전계발광표시장치를 완성한다.Subsequently, a pixel definition layer 230 having an opening that exposes a portion of the surface of the first electrode 220 is formed on the
도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 박막트랜지스터에 관한 도면이다.1A to 1G are views of a thin film transistor according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 유기전계발광표시장치에 관한 도면이다.2 is a diagram of an organic light emitting display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
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