KR101026213B1 - Fabrication of transparent thin film transistor by using laser patterning - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자 소자(electron device)의 제조 공정에 관한 것으로서, 특히 투명 박막 트랜지스터(transparent thin film transistor)의 패터닝(patterning)에 레이저(laser)를 이용하는 제조 공정에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a manufacturing process of an electronic device, and more particularly to a manufacturing process using a laser for patterning a transparent thin film transistor.
트랜지스터의 반송자(carrier)가 이동하는 채널 층을 산화물(oxide)로 대체한, 이른바 산화물 박막 트랜지스터(oxide thin film transistor, oxide TFT)는 기존의 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(TFT liquid crystal display, TFT-LCD)에 쓰이는 수소가 주입된 비정질 실리콘(a-SiH) TFT의 장점인 우수한 균일도(uniformity)를 가지고 있다. 또한 산화물 TFT는 저온 폴리실리콘(Low Temperature poly-silicon, LTPS)의 장점인 높은 이동도(mobility)를 가지고 있어 형질 면에서 매우 우수하다.The so-called oxide thin film transistor (oxide TFT), which replaces a channel layer in which a carrier of a transistor moves with oxide, is a conventional TFT liquid crystal display (TFT-LCD). It has excellent uniformity, which is an advantage of amorphous silicon (a-SiH) TFT implanted with hydrogen. In addition, the oxide TFT has a high mobility, which is an advantage of low temperature poly-silicon (LTPS), and is excellent in terms of characteristics.
또한 산화물 TFT의 제조 공정은 스퍼터링(sputtering)에 의하여 수행되므로 종래의 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 등의 방법에 비하여 보다 그 제조 과정이 간단한 장점을 가진다. 특히 산화물 TFT에 전극 재료로서 인듐 주 석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)과 같은 전도성 산화물을 사용할 경우, 소자의 광 투과도가 매우 높아 투명 트랜지스터의 제조가 가능하다.In addition, since the manufacturing process of the oxide TFT is performed by sputtering, the manufacturing process is simpler than the conventional method of chemical vapor deposition (CVD). In particular, when a conductive oxide such as indium tin oxide (ITO) is used as the electrode material for the oxide TFT, the light transmittance of the device is very high, and thus the transparent transistor can be manufactured.
투명 박막 트랜지스터의 제조가 중요한 이유는, 박막 트랜지스터가 일반적으로 디스플레이의 구동 소자(driving device) 또는 스위칭 소자로 이용되기 때문인데, 박막 트랜지스터가 투명하면 디스플레이에 대한 영향을 고려하지 않고 설계 및 제조가 간단해지는 장점이 있다.The manufacturing of transparent thin film transistors is important because thin film transistors are generally used as driving devices or switching elements of displays. When the thin film transistors are transparent, they are simple to design and manufacture without considering the effect on the display. There is an advantage to being terminated.
산화물 TFT는 산화물 층을 채널 층으로 이용하는데, 산화물 층의 증착은 스퍼터링 공정에 의하여 이루어진다. 스퍼터링 공정은 기존의 비정질(amorphous) 실리콘 층보다도 매우 낮은 온도, 즉, 거의 상온에서 증착이 이루어지므로 산화물 TFT는 기존의 TFT-LCD 뿐만 아니라 휘어질 수 있는 플라스틱 기판을 이용하는 플렉서블 디스플레이에도 사용 가능하다. 산화물 TFT에 쓰이는 전극을 투명 전도막(금속 화합물의 산화물)으로 이용하는 경우 휘어지면서도 투명한 디스플레이의 구현이 가능하다.The oxide TFT uses an oxide layer as a channel layer, and the deposition of the oxide layer is performed by a sputtering process. Since the sputtering process is performed at a much lower temperature than the conventional amorphous silicon layer, that is, almost room temperature, the oxide TFT can be used not only for the conventional TFT-LCD but also for flexible display using a flexible plastic substrate. When the electrode used in the oxide TFT is used as a transparent conductive film (oxide of a metal compound), a curved and transparent display can be realized.
산화물 TFT의 제조 공정에서, 상온에서 산화물 층을 증착하는 경우에는 낮은 온도 조건으로 인하여 산화물 층 내에 결함이 다수 발생하게 되고 결과적으로 산화물 층이 비정질 구조(amorphous structure)를 이루게 된다. 이 경우 산화물 층의 밴드 갭(band-gap) 내에 다수의 결함(defect) 및 별도의 트랩(trap)이 형성되어 산화물 TFT의 성능을 저하시키는 요인이 된다.In the manufacturing process of the oxide TFT, when the oxide layer is deposited at room temperature, many defects occur in the oxide layer due to low temperature conditions, and as a result, the oxide layer forms an amorphous structure. In this case, a large number of defects and separate traps are formed in the band-gap of the oxide layer, which is a factor that degrades the performance of the oxide TFT.
이러한 결함 및 트랩을 제거하고 산화물 채널 층의 특성을 개선하기 위하여 종래에 시도되었던 방법으로는 산화물 채널 층에 열을 가하여 산화물 채널 층을 어닐링(annealing)하는 방법이 있다. 그러나 이 같은 방법은 짧은 시간이나마 고온 공정을 요구하므로, 결과적으로 산화물 TFT를 플렉서블 기판에서 시도할 수 있는 가능성을 봉쇄하는 것이다.A conventional attempt to remove these defects and traps and to improve the properties of the oxide channel layer is to anneal the oxide channel layer by applying heat to the oxide channel layer. However, such a method requires a high temperature process for a short time, and consequently blocks the possibility of attempting an oxide TFT on the flexible substrate.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 산화물 채널 층에 대한 별도의 부가적인 어닐링 공정 없이 투명 전도체 층에 대한 레이저 패터닝(laser patterning) 공정을 이용하여 산화물 채널 층의 어닐링 및 결정화를 유도할 수 있는 TFT 제조 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was derived to solve this problem, and can induce annealing and crystallization of the oxide channel layer using a laser patterning process for the transparent conductor layer without a separate additional annealing process for the oxide channel layer. It is an object to provide a TFT manufacturing process.
본 발명은 하나의 공정 스텝으로 투명 전도체 층에 대한 패터닝 및 산화물 채널 층의 어닐링 및 결정화를 진행할 수 있는 간략화된 TFT 제조 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a simplified TFT fabrication process capable of proceeding annealing and crystallization of an oxide channel layer and patterning on a transparent conductor layer in one process step.
본 발명은 고온의 어닐링 공정을 필요로 하지 않으므로 유리 기판 또는 플렉 서블한 기판 위에 제조되는 산화물 TFT에 적용될 수 있으며 산화물 채널 층의 특성을 개선하는 제조 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention does not require a high temperature annealing process and can be applied to an oxide TFT fabricated on a glass substrate or a flexible substrate, and an object thereof is to provide a manufacturing process for improving the characteristics of an oxide channel layer.
본 발명은 유리 기판 또는 플렉서블한 기판 위에 제조되는 유기 이엘(Organic Light Emitting Diode, OLED) 소자 또는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 소자의 스위칭 소자 또는 구동 소자로 이용되는 TFT의 제조 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a process for manufacturing a TFT used as a switching element or a driving element of an organic light emitting diode (OLED) device or a liquid crystal display (LCD) device manufactured on a glass substrate or a flexible substrate. For the purpose of
투명 TFT의 경우 가장 널리 사용되는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO) 층은 투명 전도체 층으로 기능하며, 본 발명은 ITO 층에 대하여 소스(source) / 드레인(drain)을 형성하는 이른바 패터닝 공정에서 패턴 형성을 위해서 레이저를 이용한 식각(etching) 공정을 채택한다. 레이저 식각 공정을 이용하여 투명 TFT의 ITO 소스/드레인 패턴 형성 시 동시에 ITO 전극 하단부의 비정질 산화물 층의 상부에 ITO 식각에 사용되는 레이저의 에너지가 전달된다. 산화물층에 레이저의 에너지가 도달하여 산화물층의 어닐링/결정화가 진행된다.In the case of the transparent TFT, the most widely used indium tin oxide (ITO) layer functions as a transparent conductor layer, and the present invention is used in a so-called patterning process of forming a source / drain with respect to the ITO layer. Etching process using laser is adopted for pattern formation. When forming an ITO source / drain pattern of a transparent TFT using a laser etching process, energy of a laser used for etching ITO is transferred to an upper portion of an amorphous oxide layer at the bottom of the ITO electrode. The energy of the laser reaches the oxide layer and the annealing / crystallization of the oxide layer proceeds.
이 때, ITO 층이 모두 식각되지 않았더라도 전도체 층을 관통한 레이저에 의하여 ITO 하부의 산화물 층이 어닐링될 수 있다. 이 경우 ITO 층에 대한 패터닝 공정과 산화물 어닐링 공정이 동시에 진행된다.At this time, the oxide layer under the ITO may be annealed by the laser penetrating the conductor layer even if the ITO layer is not all etched. In this case, the patterning process for the ITO layer and the oxide annealing process proceed simultaneously.
또 다른 예로는, ITO 패터닝/식각 공정에 의하여 ITO 층이 식각되어 노출된 산화물 층에 레이저가 주사되어 산화물 층을 어닐링할 수 있다. 이 때 레이저 주사는 ITO 패터닝 공정부터 산화물 층의 어닐링 공정까지 중단되지 않고 계속될 수 있으며, ITO 패터닝 공정과 산화물 어닐링 공정이 하나의 단위 공정으로 제어될 수 있다.In another example, the ITO layer may be etched by an ITO patterning / etching process so that a laser is scanned on the exposed oxide layer to anneal the oxide layer. In this case, the laser scanning may be continued without stopping from the ITO patterning process to the annealing process of the oxide layer, and the ITO patterning process and the oxide annealing process may be controlled as one unit process.
ITO 패턴이 식각되는 동안 ITO 하부의 산화물 층이 어닐링되고, ITO 패턴 식각이 완료되어 산화물 층이 노출된 후에도 산화물 층이 어닐링될 수 있다. 즉, ITO 층 하부의 산화물 층에 대한 레이저 어닐링 공정은 ITO 패턴에 대한 식각과 동시에 수행될 수도 있고, 그 후에 산화물 층의 노출에 의하여 이루어질 수도 있으며, ITO 패턴에 대한 식각 공정 시부터 그 이후의 노출 후까지 계속적으로 이루어질 수도 있다.The oxide layer below the ITO is annealed while the ITO pattern is etched, and the oxide layer may be annealed even after the ITO pattern etching is completed and the oxide layer is exposed. That is, the laser annealing process for the oxide layer under the ITO layer may be performed simultaneously with the etching of the ITO pattern, and then by the exposure of the oxide layer, and subsequent exposure from the etching process for the ITO pattern. It may be made continuously until later.
본 발명의 TFT 제조 방법에 따르면, 저온에서 증착한 비정질 산화물층 상부에 전극으로 사용할 ITO 등의 투명 전도막 층을 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 형성하고, 레이저로 투명 전도막층을 부분 식각, 식각된 하부의 산화물 층을 열처리한다.According to the TFT manufacturing method of the present invention, a transparent conductive film layer, such as ITO, to be used as an electrode is formed on the amorphous oxide layer deposited at low temperature by a method such as sputtering, and the transparent conductive film layer is partially etched and etched with a laser. Heat treatment of the lower oxide layer.
본 발명의 TFT 제조 공정은 박막 트랜지스터 기판(유리 또는 접을 수 있는 절연 기판) 위에 비정질 산화물층을 형성하는 단계, 상기 비정질 규소(산화물)층 상부에 전극으로 사용할 수 있는 투명 전도막층(ITO)을 형성하는 단계, 투명 전도막을 식각하면서 그와 동시에 하부의 비정질 산화물층이 결정화가 될 수 있을 정도의 에너지를 가지는 레이저로 스캐닝하여 열처리함으로써 비정질 산화물층이 결정화로써 다결정층으로 변화하는 단계, 보호막으로 작용하는 절연막 층을 형성하는 단계, 공정 초기 기판 위에 금속 또는 투명 산화막으로 구성된 게이트 패턴을 형성하는 단계, 고유전율을 가지는 절연막을 형성하는 단계를 포함한다.The TFT manufacturing process of the present invention comprises forming an amorphous oxide layer on a thin film transistor substrate (glass or collapsible insulating substrate), and forming a transparent conductive film layer (ITO) that can be used as an electrode on the amorphous silicon (oxide) layer. And etching the transparent conductive film while scanning and heat-treating with a laser having energy enough to crystallize the underlying amorphous oxide layer, thereby converting the amorphous oxide layer into a polycrystalline layer by crystallization, acting as a protective film. Forming an insulating film layer, forming a gate pattern composed of a metal or a transparent oxide film on the substrate at the beginning of the process, and forming an insulating film having a high dielectric constant.
본 발명에 따르면 산화물 채널 층에 대한 별도의 부가적인 어닐링 공정 없이 투명 전도체 층에 대한 레이저 패터닝(laser patterning) 공정을 이용하여 산화물 채널 층의 어닐링 및 결정화를 유도할 수 있다. ITO 층에 대한 레이저 패터닝 과정에서 ITO의 식각 후 노출된 산화물 층에 레이저가 주사되어 레이저의 에너지에 의하여 산화물 층의 결정화가 이루어진다. 또는 ITO 층에 대한 식각(etching)이 진행 중인 동안에도 투명한 ITO 층을 통과한 레이저의 에너지가 산화물 층에 전달되어 산화물 층의 결정화가 이루어질 수 있다.According to the present invention, annealing and crystallization of the oxide channel layer can be induced using a laser patterning process for the transparent conductor layer without a separate additional annealing process for the oxide channel layer. In the laser patterning process for the ITO layer, the laser is scanned on the exposed oxide layer after etching the ITO, and crystallization of the oxide layer is performed by the energy of the laser. Alternatively, even while etching of the ITO layer is in progress, energy of the laser passing through the transparent ITO layer may be transferred to the oxide layer to crystallize the oxide layer.
본 발명에 따르면 하나의 공정 스텝으로 투명 전도체 층에 대한 패터닝 및 산화물 채널 층의 어닐링 및 결정화를 진행할 수 있으므로 투명 TFT의 제조 공정을 간략화할 수 있다.According to the present invention, the process for patterning the transparent conductor layer and the annealing and crystallization of the oxide channel layer can be performed in one process step, thereby simplifying the manufacturing process of the transparent TFT.
본 발명에 따르면 고온의 어닐링 공정을 필요로 하지 않으므로 유리 기판 또는 플렉서블한 기판 위에 제조되는 산화물 TFT에 적용될 수 있다. 본 발명의 방법으로 제조되는 투명 TFT는 유리 기판 또는 플렉서블한 기판 위에 제조되는 유기 이엘(Organic Light Emitting Diode, OLED) 소자 또는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 소자의 스위칭 소자 또는 구동 소자로 이용될 수 있다. 즉 본 발명의 제조 공정은 상온과 같은 낮은 온도에서 진행되므로 유리 기판, 플라스틱 기판 등 매우 다양한 용도와 환경에 적용될 수 있다.According to the present invention, since it does not require a high temperature annealing process, it can be applied to an oxide TFT fabricated on a glass substrate or a flexible substrate. The transparent TFT manufactured by the method of the present invention may be used as a switching device or driving device of an organic EL device or a liquid crystal display (LCD) device manufactured on a glass substrate or a flexible substrate. Can be. That is, since the manufacturing process of the present invention proceeds at a low temperature such as room temperature, it can be applied to a wide variety of applications and environments such as glass substrates and plastic substrates.
투명 ITO 층에 대한 레이저 패터닝이 진행되는 동안 또는 ITO 층이 식각된 후, 레이저가 산화물 층에 전달되어 산화물 층의 비정질 상태(amorphous state)를 다결정질 상태(poly crystalline state)로 변경한다. 낮은 온도에서 증착된 산화물의 경우 비정질 상태로 있기 쉬워 산화물 채널 층을 통과하는 반송자(carrier), 즉 전자(electron) 또는 정공(hole)의 이동도(mobility)가 크게 저하되는데, 레이저의 에너지가 산화물 채널 층에 전달됨으로써 다결정질 상태로 변화되어 반송자의 이동도가 증가하고 채널 특성이 개선될 수 있다.During laser patterning for the transparent ITO layer or after the ITO layer is etched, a laser is transferred to the oxide layer to change the amorphous state of the oxide layer to a poly crystalline state. Oxides deposited at low temperatures tend to remain amorphous and greatly reduce the mobility of carriers, ie electrons or holes, through the oxide channel layer. Transfer to the oxide channel layer can be changed to a polycrystalline state to increase carrier mobility and improve channel characteristics.
이하에서, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 적용될 기본적인 전자 소자의 구조를 도시한다.1 illustrates the structure of a basic electronic device to which the present invention is applied.
도 1에 따르면, 채널로 사용될 비정질 산화물층(130)과 전극으로 사용될 투명 전극층 박막(140)이 형성된 상태가 도시된다. 유리, 플라스틱 또는 유기 물질로 이루어진 플렉서블한 기판(100) 위에 게이트 전극으로 이용되는 ITO 박막층(110)이 적층되고, 게이트 절연막(120)이 형성된다. 게이트 절연막(120) 위에 비정질 산화물층(130)이 적층되는데, 비정질 산화물층(130)의 일부가 TFT의 채널로 작용하게 된다. 도 1의 상태는 아직 채널 또는 전극 ITO(140)의 패터닝이 이루어지기 전이며, 여기에 레이저 빔이 주사되어 패터닝이 이루어진다.1, a state in which an
도 2는 본 발명의 제조 공정이 수행된 후의 산화물 TFT의 단면을 도시한다.Fig. 2 shows a cross section of the oxide TFT after the manufacturing process of the present invention has been carried out.
본 발명의 제조 공정에 따라, 도 1의 투명 전극층(140)이 레이저에 의하여 패터닝되고, 그와 동시에 하부의 비정질 산화물층(130)이 레이저의 열전달로 인하 여 결정화된다. 그와 같은 결과로 인한 TFT 구조의 단면이 도 2에 도시된다.According to the manufacturing process of the present invention, the transparent electrode layer 140 of FIG. 1 is patterned by a laser, and at the same time, the lower
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 게이트 전극으로 사용할 투명 전극 또는 금속막(110)을 형성하고, 그 위에 박막 트랜지스터의 특성을 결정하는 게이트 절연층(120)을 증착한다. 절연층으로는 유전율이 높은 산화물 계통, 또는 유기 물질 등이 사용될 수 있다. 다음으로 비정질 산화물(130)을 증착한다. 비정질 산화물의 증착은 저온에서의 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 또는 스퍼터링(sputtering), 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)등의 방법으로 진행할 수 있다. 이어서, TFT 의 소스/드레인 전극 층으로 ITO 등의 투명 전도성 박막(140)을 50nm ~ 150nm 사이 두께를 지니도록 증착한다. First, as shown in FIG. 1, a transparent electrode or a
이후 도 2에서와 같이 투명 전도막 층의 일부를 적정한 에너지의 레이저로 가열해주면, 가열된 투명 전도성 박막이 식각, 제거되고 투명 전도막 층의 패턴이 형성된다(141, 142). 그와 동시에 가열/식각된 투명 전도성 박막의 하부의 비정질 산화물층도 레이저의 에너지에 의하여 영향을 받게 되어 어닐링되고, 다결정화된 산화물층(131)이 형성된다. 결정화에 최적인 비정질 산화물층(130)의 두께는 실험에 의하여 최적화된다. 산화물층(131)의 레이저에 의한 어닐링/결정화는 투명 전도막의 식각과 동시에 진행되는 것뿐 아니라 식각 후 별도의 레이저 어닐링/결정화 과정도 포함할 수 있다.Then, as shown in FIG. 2, when a part of the transparent conductive film layer is heated with a laser of an appropriate energy, the heated transparent conductive thin film is etched and removed, and patterns of the transparent conductive film layer are formed (141 and 142). At the same time, the amorphous oxide layer below the heated / etched transparent conductive thin film is also affected by the energy of the laser to anneal and form the
가열된 투명 전도성 박막이 식각되고 남은 부분은 투명 전도성 박막 패턴으로서 전극으로 기능한다(141, 142). 소스(source)(141)과 드레인(drain)(142)은 TFT의 전극으로 기능하며, 다결정화된 산화물층(131)은 TFT의 채널(channel)로서 기능한다.The heated transparent conductive thin film is etched and the remaining portion functions as an electrode as a transparent conductive thin film pattern (141, 142). The
도 3은 본 발명의 원리가 적용된 산화물 TFT의 단면을 도시한다.Fig. 3 shows a cross section of an oxide TFT to which the principles of the present invention are applied.
상기 전극 레이저 패터닝 및 채널층 어닐링/결정화 동시 공정을 이용하여 제조된 박막 트랜지스터가 도시된다. 도 3에서 절연 기판(200) 위에 게이트 전극(210) 및 박막 트랜지스터의 데이터를 저장하는 용도로 쓰이는 저장 전극(215)을 동시에 형성한 후, 박막 트랜지스터의 특성을 결정하는 게이트 절연층(220)을 증착한다. 이후 저온에서의 PECVD, 스퍼터링(sputtering), ALD 등의 방법으로 비정질 산화물(230)을 증착한다. 이어서, ITO 등의 투명 전도성을 박막 증착한 후 레이저로 식각, 투명 전도막에 의한 데이터 전극(소스, 드레인)을 형성한다(241, 242). 투명 전도막의 레이저 식각 시 동시에 하부 비정질 산화막이 레이저의 에너지에 의하여 어닐링, 일부 결정화가 진행되고 다결정화 또는 결정화된 산화물 채널층이 형성된다(250). 산화물 채널층(250)의 레이저에 의한 어닐링/결정화는 투명 전도막의 식각과 동시에 진행되는 것뿐 아니라 식각 후 별도의 레이저 어닐링/결정화 과정도 포함할 수 있다.Thin film transistors fabricated using the electrode laser patterning and channel layer annealing / crystallization simultaneous processes are shown. In FIG. 3, the
다음으로 보호층으로 사용될 절연막(260, 265)을 형성한 후 절연막(260)을 관통하여 소스/드레인 부분과의 접촉을 위한 홀(도시되지 않음)을 형성한다. 홀이 형성된 후 화소 전극으로 사용될 투명 전도막을 형성하고 패터닝하여 화소 전극(270)을 형성한다. Next, after forming insulating
상기 실시 예에서 만들어진 박막 트랜지스터는 액정 디스플레이 및 차세대 디스플레이의 능동형 구동 소자를 구성하는 한 부분에 불과하고, 유기 발광 다이오 드 등 박막 트랜지스터를 여러 개 사용하는 전류형 구동 소자 등에서의 제작 방법 또한 본 발명의 권리 범위에 속한다. The thin film transistors made in the above embodiments are only a part of the active driving elements of the liquid crystal display and the next generation display. It belongs to the scope of rights.
또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전극 레이저 패터닝 및 레이저 어닐링에 의하여 공정이 간략화되고 특성이 개선된 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 이는 유리 기판 또는 접을 수 있는 플렉서블한 기판 위에 제조된 유기이엘(OLED)소자 또는 액정 디스플레이(LCD) 소자의 스위칭 소자로 사용되는 박막 트랜지스터의 제조 공정 중, 산화물 층을 채널로 사용하고, 그 위에 위치한 전극 층에 레이저를 주사, 전극 층을 직접 식각하고 패터닝한다. 이 때 주사되는 레이저를 이용하여 전극 하부의 산화물 층이 어닐링되고 결정화하여, 산화물 채널층 내 전자나 홀 등의 반송자의 이동이 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 이를 이용하여 이동도 특성이 개선된, 외부 구동 회로의 집적이 가능한 박막 트랜지스터 구동 디스플레이 기판의 제조 또한 가능해진다. 산화물 채널의 결정화에 의한 이동도 향상은, 기본적으로 낮은 온도에서 증착된 산화물의 경우 비정질 특성을 가지게 되므로, 주사된 레이저 빔의 에너지에 의하여 상대적으로 큰 결정 구조를 형성, 결정 구조 내에서의 상대적으로 빠른 반송자 속도를 기대할 수 있고, 그로 인한 효과는 비정질 실리콘 반도체를 이용한 박막 트랜지스터상에 레이저 주사에 의하여 채널의 부분 결정화 및 이동도 향상 효과를 보는 것과 유사하다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor substrate having a simplified process and improved characteristics by electrode laser patterning and laser annealing. It uses an oxide layer as a channel during the fabrication process of a thin film transistor used as a switching element of an organic EL device or a liquid crystal display (LCD) device manufactured on a glass substrate or a collapsible flexible substrate. A laser is applied to the electrode layer to directly etch and pattern the electrode layer. At this time, the oxide layer under the electrode is annealed and crystallized by using the laser to be scanned, so that the effect of carriers such as electrons and holes in the oxide channel layer can be improved. By using this, it is also possible to manufacture a thin film transistor driving display substrate capable of integrating an external driving circuit having improved mobility characteristics. Mobility improvement due to the crystallization of the oxide channel is basically because of the amorphous properties of the oxide deposited at a low temperature, forming a relatively large crystal structure by the energy of the scanned laser beam, relatively in the crystal structure Fast carrier speeds can be expected, and the effect is similar to the effect of partial crystallization and mobility enhancement of the channel by laser scanning on thin film transistors using amorphous silicon semiconductors.
상기 실시예들에서 설명한 방법으로 투명 전도막 전극을 레이저 패터닝하고, 그와 동시에 하부의 비정질 산화물의 채널 부분의 어닐링-결정화에 의한 결정화된 채널층을 형성하면, 별도의 공정 없이도 저온에서 결정화된 채널을 가지는 산화물 트랜지스터의 제작이 가능하다. 특히 기존의 레이저 패터닝 공정이 식각 시 하부막에 미치는 손실 때문에 산업화에 걸림돌이 있음을 고려할 때, 본 발명으로 인한 레이저 패터닝과 채널 어닐링/결정화 동시 공정은 기존의 사진 식각(photo etching)보다도 공정 비용 측면에서 큰 장점을 가지며, 이를 이용하여 박막 트랜지스터의 기판 또는 차세대 디스플레이 제작이 가능하다. Laser patterning the transparent conductive film electrode by the method described in the above embodiments, and at the same time forming a crystallized channel layer by annealing-crystallization of the channel portion of the underlying amorphous oxide, the crystallized channel at low temperature without a separate process It is possible to manufacture the oxide transistor having a. In particular, the laser patterning process and the channel annealing / crystallization process according to the present invention are more cost-effective than conventional photo etching, considering that the conventional laser patterning process is an obstacle to industrialization due to the loss of the underlying layer during etching. Has a great advantage in using, it is possible to manufacture a substrate or a next-generation display of a thin film transistor.
본 발명의 일 실시예에 따른 TFT 제조 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 TFT 제조 공정을 수행하는 장치의 메모리에 미리 프로그램되어 프로그램에 지정된 순서에 따라 순차적으로 수행될 수 있다.The TFT manufacturing method according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. For example, the method may be sequentially programmed in the order specified in the program, which is pre-programmed into the memory of the device performing the TFT manufacturing process.
상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발 명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.
도 1은 본 발명의 적용될 기본적인 전자 소자의 구조를 도시한다.1 illustrates the structure of a basic electronic device to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명의 제조 공정이 수행된 후의 산화물 TFT의 단면을 도시한다.Fig. 2 shows a cross section of the oxide TFT after the manufacturing process of the present invention has been carried out.
도 3은 본 발명의 원리가 적용된 산화물 TFT의 단면을 도시한다.Fig. 3 shows a cross section of an oxide TFT to which the principles of the present invention are applied.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100,200: 기판100,200: substrate
110,210: 게이트 전극110,210: gate electrode
120,220: 게이트 절연막120,220: gate insulating film
130,230: 비정질 산화물130,230 amorphous oxide
140: 데이터 전극(드레인/소스)140: data electrode (drain / source)
141,241: 소스 전극141,241: source electrode
142,242: 드레인 전극142,242: drain electrode
131,250: 산화물 채널131,250: oxide channel
260, 265: 보호막260, 265: shield
270: 화소용 전극270: pixel electrode
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