KR101309491B1 - liquid crystal display device and the fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리 실리콘(poly-Si)형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device having a poly-Si thin film transistor and a method of manufacturing the same.
본 발명은 박막 트랜지스터 하부에 형성되는 차광막 상에 반사막을 형성하여 비정질 실리콘을 결정화하는 공정에서 상기 반사막의 반사 특성을 이용하여 레이저 에너지 효율을 높임으로써 그레인을 균일하고 크게 형성하여 박막 트랜지스터의 특성을 향상시킨다.According to the present invention, in the process of forming a reflective film on the light shielding film formed under the thin film transistor to crystallize amorphous silicon, the laser energy efficiency is increased by using the reflective characteristic of the reflective film to form grains uniformly and largely to improve the characteristics of the thin film transistor. Let's do it.
폴리 실리콘, 차광막, 반사막 Polysilicon, shading film, reflecting film
Description
도 1은 엑시머 레이저의 에너지 밀도에 따른 결정화된 그레인 크기를 도시한 그래프. 1 is a graph showing the crystallized grain size according to the energy density of an excimer laser.
도 2는 종래 엑시머 레이저 조사 장치를 이용한 결정화 방법을 보여주는 개략도.Figure 2 is a schematic diagram showing a crystallization method using a conventional excimer laser irradiation device.
도 3a 내지 도 3c는 종래 엑시머 레이저 조사 장비에 의해 비정질 실리콘이 폴리 실리콘으로 결정화되는 과정을 보여주는 도면.3A to 3C are views illustrating a process in which amorphous silicon is crystallized to polysilicon by conventional excimer laser irradiation equipment.
도 4는 도 3a 내지 3c의 엑시머 레이저 결정화 공정에 따른 폴리 실리콘층의 평면도.4 is a plan view of a polysilicon layer according to the excimer laser crystallization process of FIGS. 3A to 3C.
도 5는 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 한 화소를 보여주는 평면도.5 is a plan view showing one pixel of an array substrate for a liquid crystal display device having a polysilicon thin film transistor according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 제 1 실시예로서, 도 5에서 A-A'로 절단하여 보여주는 단면도.FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 5 as a first embodiment according to the present invention. FIG.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 형성하는 공정을 보여주는 공정 단면도.7A to 7G are cross-sectional views illustrating a process of forming a polysilicon thin film transistor according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 엑시머 레이저 결정화 공정에 따라 형성된 폴리 실리 콘층의 그레인을 보여주는 도면.8 is a view showing grains of a polysilicon layer formed according to an excimer laser crystallization process according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 제 2 실시예로서, 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 보여주는 단면도.9 is a cross-sectional view showing a polysilicon thin film transistor as a second embodiment according to the present invention;
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터의 반사막 요철 패턴의 실시예들.10A to 10D are examples of reflective film uneven patterns of a polysilicon thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 제 3 실시예로서, 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 보여주는 단면도.11 is a cross-sectional view showing a polysilicon thin film transistor as a third embodiment according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
100, 200, 300 : 기판 103, 203 : 차광막100, 200, 300:
105, 205 : 반사막 207, 307 : 요철 패턴105, 205: reflecting
111 : 게이트 라인 112 : 데이터 라인111: gate line 112: data line
113, 213, 313 : 게이트 전극 114, 214, 314 : 반도체층113, 213, and 313
114s, 214s, 314s : 소스 불순물 영역 114s, 214s, 314s: source impurity region
114d, 214d, 314d : 드레인 불순물 영역114d, 214d, and 314d: drain impurity regions
115a, 215a, 315a : 소스 전극 115b, 215b, 315b : 드레인 전극 115a, 215a, 315a:
127a, 127b, 227a, 227b, 327a, 327b : 콘택홀127a, 127b, 227a, 227b, 327a, 327b: contact hole
121, 221, 321 : 버퍼막 123, 223, 323 : 게이트 절연막121, 221, 321:
125, 225, 325 : 층간 절연막 131, 231, 331 : 화소 전극125, 225, 325: interlayer
303 : 금속 패턴303: Metal Pattern
본 발명은 폴리 실리콘(poly-Si)형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device having a poly-Si thin film transistor and a method of manufacturing the same.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시 장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 그 중 색 재현성 등이 우수한 액정표시장치(liquid crystal display display)가 활발하게 개발되고 있다.Recently, with the rapid development of the information society, there is a need for a flat panel display having excellent characteristics such as thinning, light weight, and low power consumption. Among them, a liquid crystal display having excellent color reproducibility, etc. display displays) are being actively developed.
일반적으로 액정표시장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 삽입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직임으로써 액정 분자의 움직임에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display device is formed by arranging two substrates on which electric field generating electrodes are formed so that the surfaces on which the two electrodes are formed face each other, inserting a liquid crystal material between the two substrates, and then applying voltage to the two electrodes. It is a device that expresses an image by the transmittance of light that varies depending on the movement of liquid crystal molecules by moving the liquid crystal molecules by an electric field.
액정표시장치의 하부 기판은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 포함하는데, 박막 트랜지스터에 사용되는 반도체층은 비정질 실리콘(amorphous silicon: a-Si)이 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘이 저온에서 저가의 유리 기판과 같은 대형 기판 상에 형성하는 것이 가능하기 때문이다.The lower substrate of the liquid crystal display includes a thin film transistor that is a switching element. A semiconductor layer used in the thin film transistor is amorphous silicon (a-Si). This is because amorphous silicon can be formed on a large substrate such as a low cost glass substrate at low temperature.
그런데, 이러한 비정질 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터를 구동하기 위해서는 구동회로가 필요하다. 구동회로는 다수의 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 소자를 포함하는데, 이러한 CMOS 소자를 형성하기 위해서는 단결정 실리콘(single crystal silicon)이 이용된다.However, a driving circuit is required to drive the thin film transistor using such amorphous silicon. The driving circuit includes a plurality of complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices, and single crystal silicon is used to form such a CMOS device.
따라서, 액정표시장치는 비정질 실리콘으로 제작된 박막 트랜지스터 어레이 기판에 단결정 실리콘으로 제작된 고밀도 집적 회로(large scale integration)를 TAB(tape automated bonding) 등의 방법으로 연결하여 구동한다. 그러나, 구동회로의 가격이 매우 높기 때문에 이와 같은 액정표시장치는 가격이 높은 단점이 있다.Accordingly, the liquid crystal display device is driven by connecting a large scale integration made of single crystal silicon to a thin film transistor array substrate made of amorphous silicon by a method such as tape automated bonding (TAB). However, since the price of the driving circuit is very high, such a liquid crystal display has a disadvantage of high price.
근래에 들어 폴리 실리콘(poly-Si)을 이용한 박막 트랜지스터를 채용하는 액정표시장치가 널리 연구 및 개발되고 있다. 폴리 실리콘을 이용한 액정표시장치에서는 박막 트랜지스터와 구동 회로를 동일 기판 상에 형성할 수 있으며, 박막 트랜지스터와 구동 회로를 연결하는 과정이 불필요하므로 공정이 간단해진다. 또한, 폴리 실리콘은 비정질 실리콘에 비해 전계효과 이동도가 100 내지 200 배정도 더 크므로 응답 속도가 빠르고, 온도와 빛에 대한 안정성도 우수한 장점이 있다.Recently, a liquid crystal display device employing a thin film transistor using polysilicon (poly-Si) has been widely researched and developed. In a liquid crystal display using polysilicon, the thin film transistor and the driving circuit can be formed on the same substrate, and the process is simplified because the process of connecting the thin film transistor and the driving circuit is unnecessary. In addition, polysilicon has a field response mobility of about 100 to 200 times greater than that of amorphous silicon, so it has a fast response speed and excellent stability to temperature and light.
이러한 폴리 실리콘은 직접 증착(deposition)하거나, 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; PECVD) 또는 저압 화학 기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition ; LPCVD)으로 비정질 실리콘을 증착한 후 이를 결정화함으로써 형성할 수 있다.Such polysilicon may be formed by depositing amorphous silicon by direct deposition or by depositing amorphous silicon by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or low pressure chemical vapor deposition (LPCVD). Can be.
상기 비정질 실리콘을 이용하여 폴리 실리콘을 형성하는 방법으로는 고상 결정화(Solid Phase Crystallization : SPC) 방법, 금속유도 결정화(Metal Induced Crystallization : MIC) 방법, 그리고 엑시머 레이저 어닐링(Excimer Laser Annealing : ELA) 방법, 순차측면고상법(sequential lateral solidification : SLS) 등이 있다.Formation of the polysilicon using the amorphous silicon is a solid phase crystallization (SPC) method, metal induced crystallization (MIC) method, and Excimer Laser Annealing (ELA) method, Sequential lateral solidification (SLS).
이 중에서 엑시머 레이저 어닐링(ELA)법은 가장 널리 사용되는 결정화 방법으로 엑시머 레이저라는 펄스화된 자외선(UV)을 사용하는 어닐닝 방법이다. 비정질 실리콘 박막을 엑시머 레이저를 이용하여 어닐링함으로써 양질의 폴리 실리콘을 형성할 수 있다. 엑시머 레이저에 의해 비정질 실리콘이 녹는 온도가 높음에도 불구하고 비교적 짧은 시간내에 열처리되기 때문에 기판에 손상을 주지 않는 장점을 가지고 있다.Among these, the excimer laser annealing (ELA) method is an annealing method using pulsed ultraviolet (UV) called excimer laser as the most widely used crystallization method. Quality amorphous silicon can be formed by annealing the amorphous silicon thin film using an excimer laser. Despite the high melting temperature of the amorphous silicon by the excimer laser, since the heat treatment is performed within a relatively short time, it does not damage the substrate.
이하, 엑시머 레이저 어닐링(ELA)을 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of crystallizing amorphous silicon using excimer laser annealing (ELA) will be described.
상기 엑시머 레이저를 비정질 실리콘막에 조사하여 실리콘막을 일시적으로 용융 및 응고시킴으로써 결정화를 진행한다.The excimer laser is irradiated onto the amorphous silicon film to temporarily melt and solidify the silicon film to proceed with crystallization.
이때, 조사되는 레이저의 에너지 밀도에 따리 비정질 실리콘막의 용융 정도 및 그에 따른 결정화의 상태가 변화한다.At this time, the degree of melting of the amorphous silicon film and the state of crystallization according to it change depending on the energy density of the irradiated laser.
도 1은 엑시머 레이저의 에너지 밀도에 따른 결정화된 그레인 크기를 도시한 그래프이다. 1 is a graph showing crystallized grain size according to energy density of an excimer laser.
도 1에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘의 결정화는 레이저 에너지의 세기에 따라 제 1, 제 2, 제 3 영역으로 분류할 수 있다.As shown in FIG. 1, crystallization of amorphous silicon may be classified into first, second, and third regions according to the intensity of laser energy.
제 1 영역은 부분 용융 영역(partial melting region)으로, 비정질 실리콘층의 표면만이 용융될 정도의 세기로 레이저 에너지가 비정질 실리콘층에 조사되는 영역이며, 상기 제 1 영역에서는 이러한 조사 후 비정질 실리콘층의 표면의 부분 용융이 이뤄지고, 고상화(solidification) 과정을 거쳐 상기 비정질 실리콘층 표면에 작은 결정 입자가 형성된다.The first region is a partial melting region, in which laser energy is irradiated to the amorphous silicon layer at an intensity such that only the surface of the amorphous silicon layer is melted, and in the first region, the amorphous silicon layer after such irradiation. Partial melting of the surface of the film is performed, and small crystal particles are formed on the surface of the amorphous silicon layer through a solidification process.
제 2 영역은 완전 용융 근접 영역(near-complete melting region)으로, 상기 제 1 영역보다 레이저 에너지 세기를 높여 비정질 실리콘층이 거의 용융될 정도로 레이저 에너지를 조사하는 영역이며, 용융 후 남아있는 작은 핵들을 씨드(seed)로 하여 결정을 성장시켜 제 1 영역에 비해 성장한 결정 입자를 얻을 수 있으나, 균일한 결정 입자를 얻기는 곤란하다. 여기서, 상기 제 2 영역은 상기 제 1 영역에 비해 상당히 소폭이다.The second region is a near-complete melting region, which is a region in which laser energy is irradiated to the extent that the amorphous silicon layer is almost melted by increasing the laser energy intensity than the first region, and small nuclei remaining after melting It is possible to obtain crystal grains grown as seed and grow in comparison with the first region, but it is difficult to obtain uniform crystal grains. Here, the second region is considerably narrower than the first region.
제 3 영역은 완전 용융 영역(complete melting region)으로, 상기 제 2 영역보다 레이저 에너지 세기를 높여 비정질 실리콘층을 모두 용융시킬 정도로 레이저를 조사하는 영역이며, 비정질 실리콘층이 모두 용융된 후 고상화가 진행되어 균일한 결정 핵 생성(homogeneous nucleation)이 가능하여 조사 후, 미세한(fine) 균일 결정 입자로 이루어진 결정 실리콘층이 형성된다.The third region is a complete melting region, which is a region where laser irradiation is performed to increase the laser energy intensity than the second region to melt all the amorphous silicon layers, and solidification proceeds after all of the amorphous silicon layers are melted. Thus, homogeneous nucleation is possible, and after irradiation, a crystalline silicon layer made of fine uniform crystal grains is formed.
폴리 실리콘을 제조하는 공정에서는 제 2 영역대의 에너지 밀도를 이용하여 균일하고 큰 그레인을 형성하기 위하여, 레이저 빔의 조사 횟수 및 중첩비를 조절한다.In the process of producing polysilicon, the number of irradiation and the overlap ratio of the laser beam are controlled to form uniform and large grains by using the energy density of the second region.
그러나, 폴리 실리콘의 다수 개의 그레인 바운더리는 전류 흐름의 장애요소로 작용하여 신뢰성 있는 박막 트랜지스터 소자를 제공하기 어렵고, 다수개의 그레인 내에서는 전자간의 충돌에 의한 충돌 전류 및 열화에 의해 절연막이 파괴되어 제품 불량을 초래하는 문제점이 있다.However, many grain boundaries of polysilicon act as barriers to current flow, making it difficult to provide reliable thin film transistor elements.In a plurality of grains, the insulation film is destroyed by collision current and deterioration due to collision between electrons, resulting in product defects. There is a problem that causes.
도 2는 종래 엑시머 레이저 조사 장치를 이용한 결정화 방법을 보여주는 개략도이다.2 is a schematic view showing a crystallization method using a conventional excimer laser irradiation device.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래 엑시머 레이저 조사 장비(20)는 레이저 빔을 발생하는 레이저 발생 장치(21)와, 상기 레이저 발생 장치(21)를 통해 방출된 레이저 빔을 반사시키는 반사 미러(23)와, 상기 반사 미러(23)를 통해 반사된 레이저를 집속하고 일정한 비율로 축소하는 렌즈부(25)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the conventional excimer
상기 레이저 발생 장치(21)는 엑시머 레이저(Excimer Laser)로서 가공되지 않은 레이저 빔(laser beam)을 방출시키며, 상기 방출된 레이저 빔은 어테뉴에이터(atenuator, 미도시)를 통과하여 에너지 크기를 조절한 후, 상기 반사 미러(23)와 렌즈부(25)를 통해 기판(10)으로 조사되게 된다.The
한편, 상기 기판(10) 상에는 버퍼막(12)과 비정질 실리콘층(14)이 순차적으로 적층되어 있다.Meanwhile, the
상기 비정질 실리콘층(14)이 증착된 기판(10)은 X-Y스테이지(도시되지 않음)에 고정되어 이동됨으로써 상기 비정질 실리콘층(14)이 상기 엑시머 레이저 조사 장비(20)로부터 조사되는 레이저에 의해 점진적으로 폴리 실리콘(15)으로 결정화된다.The
도 3a 내지 도 3c는 종래 엑시머 레이저 조사 장비에 의해 비정질 실리콘이 폴리 실리콘으로 결정화되는 과정을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3a 내지 3c의 엑시머 레이저 결정화 공정에 따른 폴리 실리콘층의 평면도이다.3A to 3C are views illustrating a process in which amorphous silicon is crystallized into polysilicon by conventional excimer laser irradiation equipment, and FIG. 4 is a plan view of a polysilicon layer according to the excimer laser crystallization process of FIGS. 3A to 3C.
도 3a를 참조하면, 기판(10) 상에 버퍼막(12)이 형성되고, 상기 버퍼막(12) 상에 비정질 실리콘층(14)이 형성된다. 그리고, 완전 용융 근접 영역(NCM)에 해당하는 에너지 밀도로 레이저가 조사된 상기 비정질 실리콘층(14)은 상기 버퍼막(12)과의 계면까지 거의 용융되지만, 그 계면 일부에 용융되지 않는 비정질 실리콘이 존재하게 된다. Referring to FIG. 3A, a
이 경우 상기 계면에서 용융되지 않은 소량의 비정질 실리콘을 시드(seed)(14a)로 하여, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 상부의 용융된 실리콘쪽으로 그레인(14b)의 성장이 일어나 폴리 실리콘층(15)이 형성되며, 그레인(G)과 그레인(G) 사이에 그레인 바운더리(grain boundary)가 형성된다.In this case, a small amount of amorphous silicon that is not melted at the interface is used as a
그런데, 이미 도 1에 도시하여 설명한 바와 같이, 완전 용융 근접 영역(NCM)에서 진행하는 엑시머 레이저 어닐링(ELA)법에 의한 비정질 실리콘의 결정화에 있어서 조사되는 레이저 에너지 밀도에 따라 그레인의 크기 변화가 매우 크다. However, as already described with reference to FIG. 1, the grain size change is very large in accordance with the laser energy density irradiated in crystallization of amorphous silicon by excimer laser annealing (ELA), which proceeds in the complete melting proximity region (NCM). Big.
즉, 작은 에너지 밀도의 변화에 대해 그레인(G) 크기의 변동 폭이 매우 크기 때문에 엑시머 레이저 어닐링(ELA) 공정시 조사되는 레이저 에너지 밀도에 민감하게 반응하는 그레인 크기에 있어, 그 간격 및 크기 균일도가 일정하지 않게 된다. That is, since the variation in grain size is very large for small energy density changes, the spacing and size uniformity of the grain size are sensitive to the laser energy density irradiated during the excimer laser annealing (ELA) process. It is not constant.
그러므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 비정질 실리콘을 시드(14a)로 그레인(G)이 성장하게 됨으로 성장되는 그레인(G) 크기가 일정하지 않게 되고, 채널을 이루는 폴리 실리콘층(15)에 그레인 바운더리가 다수 존재하게 된다. Therefore, as shown in FIG. 4, the size of grain G is not constant due to the growth of grain G into the
따라서, 상기 폴리 실리콘층의 다수의 그레인 바운더리가 전류의 흐름을 방해하여 전자가 이동시에 상기 그레인 바운더리에서 산란되어 전계효과 이동도가 상당히 떨어지게 되고, 이는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터의 특성을 저하시키는 문 제점을 발생시킨다.Therefore, a large number of grain boundaries of the polysilicon layer interfere with the flow of current, so that electrons are scattered in the grain boundaries as the electrons move, so that the field effect mobility is considerably degraded. Generates.
본 발명은 박막 트랜지스터 하부에 형성되는 차광막을 이용하여 그레인을 균일하고 크게 형성하여 박막 트랜지스터의 특성을 향상시키는 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a polysilicon thin film transistor which improves the characteristics of the thin film transistor by forming grains uniformly and largely using a light shielding film formed under the thin film transistor.
또한, 본 발명은 기존의 레이저 조사 장비를 그대로 사용하면서 에너지 효율 및 장비 이용 효율을 향상시킬 수 있는 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device having a polysilicon thin film transistor which can improve energy efficiency and equipment use efficiency while using existing laser irradiation equipment.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 일 실시예는, 기판 상에 형성된 차광막과 상기 차광막 상에 형성된 반사막과; 상기 차광막 및 반사막이 형성된 기판 전면에 형성된 버퍼막과; 상기 버퍼막 상에서 상기 차광막 및 반사막 위치에 형성되며 양측에 소스 및 드레인 불순물 영역이 형성된 반도체층과; 상기 반도체층을 포함한 기판 전면에 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상에서 상기 반도체층 중앙 위치에 형성된 게이트 전극과; 상기 소스 및 드레인 불순물 영역 각각에 전기적으로 연결된 소스 및 드레인 전극;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention includes a light shielding film formed on a substrate and a reflective film formed on the light shielding film; A buffer film formed on an entire surface of the substrate on which the light blocking film and the reflective film are formed; A semiconductor layer formed on the light blocking film and the reflective film on the buffer film and having source and drain impurity regions formed at both sides thereof; A gate insulating film formed on an entire surface of the substrate including the semiconductor layer; A gate electrode formed on a center of the semiconductor layer on the gate insulating film; And source and drain electrodes electrically connected to the source and drain impurity regions, respectively.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 기판 상에 차광막 및 상기 차광막 상에 반사막을 형성하는 단계와; 상기 차광막 및 반사막이 형성된 기판 전면에 버퍼막을 형성하는 단계와; 상기 버퍼막 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 폴리 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 폴리 실리콘층을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층을 포함하는 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에서 상기 반도체층 중앙 위치에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 마스크로 상기 반도체층 양측에 불순물을 주입하여 소스 및 드레인 불순물 영역을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 불순물 영역 각각에 전기적으로 연결된 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, to achieve the above object, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, forming a light shielding film on the substrate and a reflective film on the light shielding film; Forming a buffer film on an entire surface of the substrate on which the light shielding film and the reflective film are formed; Forming an amorphous silicon layer on the buffer film; Irradiating the amorphous silicon layer with a laser to form a polysilicon layer; Patterning the polysilicon layer to form a semiconductor layer; Forming a gate insulating film on an entire surface of the substrate including the semiconductor layer; Forming a gate electrode on a center of the semiconductor layer on the gate insulating layer; Implanting impurities into both sides of the semiconductor layer using the gate electrode as a mask to form source and drain impurity regions; And forming source and drain electrodes electrically connected to the source and drain impurity regions, respectively.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 다른 실시예는, 기판 상에 형성되며, 상기 기판 하부에서 입사되는 광은 차단하고 상기 기판 상부에서 입사되는 광은 반사시키는 금속 패턴과; 상기 금속 패턴 상에 형성된 버퍼막과; 상기 버퍼막 상에서 상기 금속 패턴 위치에 형성되며 양측에 소스 및 드레인 불순물 영역이 형성된 폴리 실리콘 반도체층과; 상기 폴리 실리콘 반도체층을 포함한 기판 전면에 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상에서 상기 폴리 실리콘 반도체층 중앙 위치에 형성된 게이트 전극과; 상기 소스 및 드레인 불순물 영역 각각에 전기적으로 연결된 소스 및 드레인 전극;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, to achieve the above object, another embodiment of the liquid crystal display according to the present invention is formed on a substrate, the metal pattern for blocking the light incident from the lower substrate and reflecting the light incident from the upper substrate and; A buffer film formed on the metal pattern; A polysilicon semiconductor layer formed at the metal pattern position on the buffer layer and having source and drain impurity regions formed at both sides thereof; A gate insulating film formed on an entire surface of the substrate including the polysilicon semiconductor layer; A gate electrode formed on a center of the polysilicon semiconductor layer on the gate insulating film; And source and drain electrodes electrically connected to the source and drain impurity regions, respectively.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은, 기판 상에 형성되며, 상기 기판 하부에서 입사되는 광은 차단하고 상기 기판 상부에서 입사되는 광은 반사시키는 금속 패턴을 형성하는 단 계와; 상기 금속 패턴이 형성된 기판 전면에 버퍼막을 형성하는 단계와; 상기 버퍼막 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 폴리 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 폴리 실리콘층을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층을 포함하는 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에서 상기 반도체층 중앙 위치에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 마스크로 상기 반도체층 양측에 불순물을 주입하여 소스 및 드레인 불순물 영역을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 불순물 영역 각각에 전기적으로 연결된 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention is formed on a substrate, the light incident from the lower substrate is blocked and the light incident from the upper substrate is reflected Forming a metal pattern to be formed; Forming a buffer film on an entire surface of the substrate on which the metal pattern is formed; Forming an amorphous silicon layer on the buffer film; Irradiating the amorphous silicon layer with a laser to form a polysilicon layer; Patterning the polysilicon layer to form a semiconductor layer; Forming a gate insulating film on an entire surface of the substrate including the semiconductor layer; Forming a gate electrode on a center of the semiconductor layer on the gate insulating layer; Implanting impurities into both sides of the semiconductor layer using the gate electrode as a mask to form source and drain impurity regions; And forming source and drain electrodes electrically connected to the source and drain impurity regions, respectively.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치에 대해서 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a liquid crystal display device having a polysilicon thin film transistor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 한 화소를 보여주는 평면도이다.5 is a plan view showing one pixel of an array substrate for a liquid crystal display device having a polysilicon thin film transistor according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치용 어레이 기판은, 기판 상에 화소 영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 상호 평행하게 배치된 복수개의 게이트 라인(111)이 배열되고, 상기 게이트 라인(111)에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(112)들이 배치된다.As illustrated in FIG. 5, a plurality of array substrates for a liquid crystal display device having a polysilicon thin film transistor according to the present invention are arranged in parallel with each other at regular intervals to define a pixel region P on the substrate.
그리고, 상기 게이트 라인(111)과 데이터 라인(112)이 교차되어 정의된 각 화소 영역(P)에는 화소 전극(131)과, 상기 게이트 라인(111)의 신호에 의해 스위칭 되어 상기 데이터 라인(112)의 신호를 상기 각 화소전극(131)에 전달하는 박막 트랜지스터(T)가 형성된다.In addition, each pixel region P defined by crossing the
상기 박막 트랜지스터(T) 하부에는 차광막(103)이 형성되어 있다.A
상기 박막 트랜지스터(T)의 배면을 향해 백라이트 광원에서 발생된 광을 조사하면 폴리 실리콘층으로 이루어진 반도체층(114)이 광에 직접적으로 노출되고, 상기 반도체층(114)으로 유입된 광에 의하여 반도체층(114)에서는 캐리어(carrier)가 형성되고, 캐리어에 의하여 상기 박막 트랜지스터(T)에서는 누설전류가 발생된다.When the light generated from the backlight light source is irradiated toward the rear surface of the thin film transistor T, the
이와 같은 누설전류를 감소시켜 화질을 향상시키기 위해, 상기 반도체층(114)의 하부에 상기 반도체층(114)보다 넓은 폭으로 형성된 차광막(103)은 광이 반도체층(114)으로 직접 조사되는 것을 방지하여 누설 전류를 줄이고 화질을 향상시킬 수 있다.In order to reduce the leakage current and improve image quality, the
또한, 상기 차광막(103) 상에 반사막(105)을 형성하여, 상기 차광막(103) 상부에 형성되는 반도체층(114)을 레이저 결정화 공정에 의하여 결정화할 때 에너지 흡수율을 높여 반도체층(114)의 실리콘 그레인의 크기 균일성을 향상 및 그레인의 치수(demension)을 향상시켜 박막 트랜지스터의 특성을 향상시킨다.In addition, when the
여기서, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트 라인(111)으로부터 기판을 따라 돌출되어 형성되는 게이트 전극(113)과, 상기 게이트 라인(111)을 덮는 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과 상기 게이트 전극(113)에 대응하는 게이트 절연막 상에 배치되는 반도체층(114)과, 상기 데이터 라인(112)으로부터 기판을 따 라 돌출되어 상기 반도체층(114) 상에 배치된 소스 전극(115a)과, 상기 소스 전극(115a)에 대하여 일정 간격 이격되고 상기 반도체층(114) 상에 배치된 드레인 전극(115b)을 포함한다.The thin film transistor T may include a
여기서, 상기 드레인 전극(115b)은 화소 콘택홀(127c)을 통해 상기 화소 전극(131)과 전기적으로 연결되어 있다.The
도시되지는 않았으나 상기 어레이 기판과 대향하여 합착되는 컬러 필터 기판은 상기 화소 영역(P)과 각각 대응되는 개구부를 가지며 광 차단 역할을 수행하는 블랙 매트릭스(black matrix)층과, 컬러 색상을 구현하기 위한 적/녹/청(R/G/B) 컬러 필터층 및 상기 화소 전극과 함께 액정을 구동시키는 공통전극을 포함하여 구성되어 있다. 이와 같은 어레이 기판과 컬러 필터 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착되고 그 사이에 액정이 형성되어 액정 표시 장치가 완성된다. Although not shown, the color filter substrate bonded to the array substrate may have a black matrix layer having an opening corresponding to the pixel region P and serving as a light blocking function, and for implementing color colors. A red / green / blue (R / G / B) color filter layer and a common electrode for driving a liquid crystal together with the pixel electrode are included. Such an array substrate and a color filter substrate are bonded by a seal material having a predetermined space by a spacer and having a liquid crystal injection hole, and a liquid crystal is formed therebetween to complete the liquid crystal display device.
도 6은 도 5의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 5.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 정의된 박막 트랜지스터 영역에 형성되는 차광막(103)과, 상기 차광막 상에 형성된 반사막(105)과, 상기 차광막(103) 및 반사막(105)을 덮는 버퍼막(121)과, 상기 버퍼막(121)상에 상기 차광막(103)과 대응하여 형성된 반도체층(114)과, 상기 반도체층(114)을 포함한 기판(100)의 전면에 형성되는 게이트 절연막(123)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 게이트 절연막(123)상에 형성되는 게이트 전극(113)과, 상기 게이트 전극(113) 양측의 반도체층(114)에 형성되는 소스 및 드레인 불순물 영역(114s, 114d)과, 상기 소 스 및 드레인 불순물 영역(114s, 114d)의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀(127a, 127b)을 갖고 상기 기판(100)의 전면에 형성되는 층간 절연막(125)과, 상기 콘택홀(127a, 127b)을 통해 상기 소스/드레인 불순물 영역(114s, 114d)과 전기적으로 연결되는 소스 전극(115a) 및 드레인 전극(115b)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 6, the
도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 형성하는 공정을 보여주는 공정 단면도이다.7A to 7G are cross-sectional views illustrating a process of forming a polysilicon thin film transistor according to the present invention.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 광의 투과율이 낮은 금속막과 반사율이 뛰어난 금속막을 연속 증착하고, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 상기 금속막들을 선택적으로 제거하여 차광막(103)과 상기 차광막(103) 상의 반사막(105)을 형성한다.As shown in FIGS. 7A and 7B, a metal film having a low light transmittance and a metal film having excellent reflectance are continuously deposited on the
상기 차광막(103)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 몰리브덴(Mo) 등을 들 수 있고, 상기 반사막(105)은 상대적으로 상기 차광막(103)보다 광 반사 특성이 우수한 금속을 사용한다. 상기 반사막(105)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄 계열 금속(Al alloy, ex. AlNd), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 타이타늄(Ti) 등을 들 수 있다.Examples of a material that can be used as the
예를 들어, 상기 알루미늄으로 형성된 반사막(105)은 스퍼터링 증착시에 반사율이 92% 이상이다.For example, the
상기 차광막(103)은 기판(100) 하부로 입사되는 광을 차단하여 반도체층(114)으로부터 누설 전류가 발생하는 것을 억제하며, 상기 반사막(105)은 상기 반도체층(114)을 결정화하는 공정에서 상기 비정질 실리콘층으로 입사되는 레이저 빔을 반사하여 상기 비정질 실리콘층에서의 레이저 빔의 에너지의 흡수 효율을 높임으로써 양질의 폴리 실리콘층을 형성할 수 있도록 한다.The
도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 차광막(103) 및 반사막(105)을 포함한 기판(100)의 전면에 실리콘 산화물을 재료로 하는 버퍼막(121)을 형성하고, 상기 버퍼막(121)상에 비정질 실리콘층(114a)을 형성한다.As shown in FIG. 7C, a
도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 비정질 실리콘층(114a)에는, 예를 들어, 엑시머 레이저 등과 같은 광을 조사하여 결정화하여 폴리 실리콘층(114b)을 형성한다.As shown in FIG. 7D, the
이때, 상기 비정질 실리콘층(114a)으로 조사된 엑시머 레이저 빔은 비정질 실리콘층(114a)을 가열 및 용융시키고 상기 엑시머 레이저는 비정질 실리콘층(114a)를 투과하여 상기 반사막(105) 표면에서 반사되어 상기 비정질 실리콘층(114a)으로 다시 조사됨으로써 상기 비정질 실리콘층(114a)을 용융시켜 상기 비정질 실리콘층(114a)에 포함된 그레인의 성장을 촉진시킨다.At this time, the excimer laser beam irradiated with the
또한, 상기 비정질 실리콘층을 투과한 엑시머 레이저는 상기 반사막에서 반사될 뿐만 아니라 내부에 잠열로 존재하게 되며, 이는 엑시머 레이저의 조사가 끝나고 난 후에 복사 에너지로서 방사되게 된다.In addition, the excimer laser penetrating the amorphous silicon layer is not only reflected by the reflective film but also exists as latent heat therein, which is radiated as radiant energy after the excimer laser is irradiated.
즉, 상기 엑시머 레이저는 상기 비정질 실리콘층(114a)까지만 도달하여 비정질 실리콘층(114a)을 용융시키는 것이 아니라 상기 레이저는 투과되는 성질을 가지고 있어 손실되는 에너지가 발생되는데 상기 반사막(105)은 손실된 레이저를 다시 반사시켜 상기 비정질 실리콘층(114a)으로 재입사시키는 것이다.That is, the excimer laser does not reach only the
따라서, 상기 레이저 조사 에너지와 상기 레이저 반사 에너지에 의하여 상기 비정질 실리콘층(114a)은 용융되어 결정화가 진행되며 그레인의 성장이 촉진되게 된다.Therefore, the
한편, 상기 결정화 공정을 진행하기 전에 상기 비정질 실리콘층(114a)의 탈수소 처리를 진행한다. 즉, 플라즈마 CVD법으로 형성된 비정질 실리콘층에는 대량(약 10%)의 수소가 함유되어 있기 때문에 약 430℃의 온도에서 2시간 정도 열공정을 진행하여 비정질 실리콘층(114a)에 함유된 수소를 제거한다.Meanwhile, before the crystallization process is performed, dehydrogenation of the
이후, 도 7e에 도시된 바와 같이, 엑시머 레이저 조사가 진행되어 용융된 비정질 실리콘층은 응고되면서 상기 비정질 실리콘층(114a)의 그레인이 성장하여 폴리 실리콘층(114b)이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 7E, excimer laser irradiation proceeds to cause the molten amorphous silicon layer to solidify, and grains of the
이때, 상기 폴리 실리콘층(114b)이 응고되면서 그레인 성장시에 상기 반사막(105)에서 발생되는 복사 에너지가 성장하는 그레인의 성장을 촉진시킬 뿐만 아니라, 그레인의 크기 균일성을 향상 및 그레인의 크기를 향상시킨다.At this time, as the
그리고, 도 7f에 도시된 바와 같이, 포토 및 식각공정을 통해 상기 폴리 실리콘층(114b)을 선택적으로 제거하여 상기 차광막(103) 및 반사막(105)과 대응하는반도체층(114)을 형성한다.As shown in FIG. 7F, the
상기 반도체층(114)은 엑시머 레이저 결정화 공정에서 상기 반사막(105)의 반사 에너지와 복사 에너지에 의해 균일한 크기의 그레인이 성장된 폴리 실리콘층으로 형성되므로 채널 특성이 우수한 장점이 있다.Since the
도 7g에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(114)을 포함한 기판(100)의 전면 에 실리콘 질화막 등을 증착하여 게이트 절연막(123)을 형성한다.As shown in FIG. 7G, the
이어서, 상기 게이트 절연막(123)상에 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 게이트 전극(113)을 형성한다.Subsequently, a metal film is deposited on the
여기서, 상기 금속막은 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)등의 도전성 금속막을 스퍼터링(sputtering)법으로 증착하여 형성한다. Here, the metal film is formed by depositing a conductive metal film such as aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), chromium (Cr), tungsten (W), molybdenum (Mo) by sputtering.
그리고, 상기 게이트 전극(113)을 마스크로 이용하여 상기 기판(100)의 전면에 n형 또는 p형 불순물 이온을 선택적으로 도핑하여 상기 게이트 전극(113) 양측의 반도체층(114)에 소스/드레인 불순물 영역(114s, 114d)을 형성한다.Further, by using the
여기서, 상기 소스/드레인 불순물 영역(114s, 114d) 사이 즉, 상기 게이트 전극(113)에 대응된 하부의 반도체층(114)은 채널 영역이 된다.In this case, between the source /
이어서, 상기 게이트 전극(113)을 포함한 기판(100)의 전면에 층간 절연막(125)을 형성하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 소스/드레인 불순물 영역(114s, 114d) 의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 층간 절연막(125) 및 게이트 절연막(123)을 선택적으로 제거하여 콘택홀(127a, 127b)을 형성한다.Subsequently, an
그리고, 상기 콘택홀(127a, 127b)을 포함한 기판(100)의 전면에 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 상기 콘택홀(127a, 127b)을 통해 상기 소스/드레인 불순물 영역(114s, 114d)에 연결되는 소스 전극(115a) 및 드레인 전극(115b)을 형성한다.In addition, a metal film is deposited on the entire surface of the
도 8은 본 발명에 따른 엑시머 레이저 결정화 공정에 따라 형성된 폴리 실리 콘층의 그레인을 보여주는 도면이다.8 is a view showing grains of a polysilicon layer formed according to an excimer laser crystallization process according to the present invention.
본 발명에 따른 엑시머 레이저 결정화 공정에 따라 비정질 실리콘층은 레이저의 조사 에너지와 반사막에 의해 반사되는 반사 에너지에 의해 용융되고, 계면에서 용융되지 않은 소량의 비정질 실리콘을 시드(seed)로 하여,상부의 용융된 실리콘쪽으로 그레인(G)의 성장이 일어나 그레인(G)과 그레인(G) 사이에 그레인 바운더리(grain boundary)가 형성된다. 이때, 상기 반사막의 복사 에너지에 의해 지속적으로 에너지가 공급되므로 성장하는 그레인(G)의 크기가 크고 균일하게 형성된다.According to the excimer laser crystallization process according to the present invention, the amorphous silicon layer is melted by the irradiation energy of the laser and the reflected energy reflected by the reflecting film, and a small amount of amorphous silicon that is not melted at the interface is seeded. Growth of grain G occurs towards the molten silicon, forming grain boundaries between grains G and G. As shown in FIG. At this time, since the energy is continuously supplied by the radiant energy of the reflective film, the size of the growing grain G is large and uniformly formed.
따라서, 엑시머 레이저 결정화 공정에서 레이저 빔의 에너지 효율 개선을 통하여 그레인(G)의 크기 및 결정화 정도가 향상되며, 결정화 에너지 효율 개선을 통하여 레이저 조사 시간이 줄어들 수 있으므로 제조 시간이 감소되어 제조 수율이 향상되는 이득을 얻을 수 있다.Therefore, in the excimer laser crystallization process, the size and the degree of crystallization of the grain (G) are improved by improving the energy efficiency of the laser beam, and the laser irradiation time can be reduced by improving the crystallization energy efficiency, thereby reducing the manufacturing time and improving the production yield. You can get the benefits.
또한, 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 액정 표시 장치의 제조 방법은 차광막 상에 반사막을 형성한 후 기존 공정 순서대로 진행됨으로써 폴리 실리콘형 액정 표시 장치의 제조 공정이 용이하고 적용이 쉬운 장점이 있다.In addition, the manufacturing method of the polysilicon liquid crystal display device according to the present invention has an advantage that the manufacturing process of the polysilicon liquid crystal display device is easy and easy to apply since the reflective film is formed on the light shielding film and then proceeds in the existing process order.
도 9는 본 발명에 따른 제 2 실시예로서, 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 보여주는 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a polysilicon thin film transistor as a second embodiment according to the present invention.
여기서, 도 6에 도시된 부분과 동일한 부분에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 구체적인 도면 부호의 설명은 생략하도록 한다.Here, since the same parts as those shown in FIG. 6 have been described above, description of specific reference numerals will be omitted.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터는 기판(200) 상에 차광막(203)이 형성되어 있고, 상기 차광막(203) 상에 요철 패 턴(207)을 가지는 반사막(205)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 9, in the polysilicon thin film transistor according to the present invention, a
상기 요철 패턴(207)은 상기 반사막(205)으로 조사되는 레이저를 산란시키며 반사시켜 버퍼막(221)과 반도체층(214) 계면에 반사 에너지를 균일하게 제공함으로써 그레인이 균일하게 성장하도록 한다.The
상기 차광막(203)은 몰리브덴(Mo) 등의 금속막을 사용하며, 상기 반사막(205)은 적어도 상기 차광막(203)보다 반사 특성이 우수한 금속을 사용하며, 예를 들어 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄 계열 금속(Al alloy, ex. AlNd), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 타이타늄(Ti) 등이 있다.The
상기 차광막(203)은 기판(200) 하부에서 조사되는 빛을 차단하여 반도체층(214)의 누설 전류를 차단하는 역할을 하며, 상기 반사막(205)은 이후 비정질 실리콘의 결정화 공정에서 상기 비정질 실리콘층으로 입사되는 레이저의 손실을 최소화하여 레이저 에너지의 효율을 높임으로써 양질의 폴리 실리콘층을 형성할 수 있도록 하며, 상기 반사막(205)의 요철 패턴(207)은 상기 반사되는 레이저를 산란시켜 균일한 에너지로 반도체층(214)으로 조사되도록 한다.The
한편, 다른 실시예로서, 상기 요철 패턴(207)은 차광막(203)에 형성하고 상기 요철 패턴(207)이 형성된 차광막(203) 상에 반사막(205)을 증착시킴으로서 상기 반사막(205)에 요철 패턴(207)이 형성될 수도 있다.On the other hand, as another embodiment, the
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터의 반사막 요철 패턴의 실시예들이다.10A to 10D are examples of reflective film uneven patterns of the polysilicon thin film transistor according to the second embodiment of the present invention.
도 10a에 도시된 바와 같이, 상기 반사막(205)의 요철 패턴(207a)은 그 단면 의 모양이 반원형일 수 있다.As shown in FIG. 10A, the
도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 반사막(205)의 요철 패턴(207b)은 그 단면의 모양이 삼각형일 수 있다.As shown in FIG. 10B, the
도 10c에 도시된 바와 같이, 상기 반사막(205)의 요철 패턴(207c)은 그 단면의 모양이 사각형 또는 다각형일 수도 있다.As shown in FIG. 10C, the
도 10d에 도시된 바와 같이, 상기 반사막(205)의 요철 패턴(207d)은 그 단면의 모양이 서로 다른 모양이 혼합된 형태일 수 있다.As shown in FIG. 10D, the
예를 들어, 서로 다른 높이를 가지는 요철 패턴들이 혼합되었거나, 서로 다른 모양을 가지는 요철 패턴들이 혼합되었거나, 중첩된 요철 패턴들로 이루어질 수도 있다.For example, uneven patterns having different heights may be mixed, uneven patterns having different shapes may be mixed, or overlapping uneven patterns may be formed.
도 11은 본 발명에 따른 제 3 실시예로서, 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 보여주는 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a polysilicon thin film transistor as a third embodiment according to the present invention.
여기서, 도 6에 도시된 부분과 동일한 부분에 대해서는 앞서 설명하였으므로, 이에 대한 구체적인 도면 부호의 설명은 생략하도록 한다.Here, since the same parts as those shown in FIG. 6 have been described above, the description of specific reference numerals will be omitted.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터는 기판(300) 상에 형성되며, 상기 기판 하부에서 입사되는 광은 차단하고 상기 기판 상부에서 입사되는 광은 반사시키는 금속 패턴(303)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 11, the polysilicon thin film transistor according to the present invention is formed on a
선택적으로, 상기 금속 패턴(303)은 반사 특성이 좋은 금속으로 이루어지며, 상기 금속 패턴(303) 상에는 요철 패턴(307)이 형성될 수도 있다.Optionally, the
상기 금속 패턴(303)은 반사 특성이 우수한 금속을 사용하며, 예를 들어 은(Ag), 알루미늄(Al), 알루미늄 계열 금속(Al alloy, ex. AlNd), 구리(Cu), 크롬(Cr),몰리브덴(Mo), 타이타늄(Ti) 등이 있다.The
상기 금속 패턴(303) 상면에는 다양한 모양의 요철 패턴(307)이 형성될 수 있다.The
여기서, 상기 금속 패턴(303)은 광차단 역할을 수행할 뿐만 아니라, 레이저를 반사시켜 반도체층(314)으로 재입사시키고 복사 에너지를 발산하는 역할과 레이저 반사시에 레이저를 산란시켜 균일한 에너지로 반도체층(314)에 입사시키는 역할을 동시에 수행할 수 있다.Here, the
따라서, 상기 금속 패턴(303)은 기판(300) 하부에서 조사되는 빛을 차단하여 반도체층의 누설 전류를 차단하는 역할을 하며, 상기 금속 패턴(303)은 반사 특성이 좋아 비정질 실리콘의 결정화 공정에서 상기 비정질 실리콘층으로 입사되는 레이저의 손실을 최소화하여 레이저 에너지의 효율을 높임으로써 양질의 폴리 실리콘층을 형성할 수 있도록 하며, 상기 금속 패턴(303)의 요철 패턴(307)은 상기 반사되는 레이저를 산란시켜 균일한 에너지로 반도체층(314)으로 입사되도록 한다.Accordingly, the
이상 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치 및 그 제조 방법은 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As described above, the liquid crystal display device having the polysilicon thin film transistor according to the present invention and a method of manufacturing the same are not limited to the embodiments, and those skilled in the art within the technical idea of the present invention. It is apparent that the deformation and improvement can be made by.
본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 구비한 액정 표시 장치는 차광막 상에 반사막을 구비함으로써 상기 반사막의 반사 에너지 및 복사 에너지에 의해 성장하는 그레인의 크기가 크고 균일해져 박막 트랜지스터의 전계효과 이동도 등의 채널 특성이 향상되는 제 1 효과가 있다.In the liquid crystal display device having the polysilicon thin film transistor according to the present invention, the size of the grain grown by the reflection energy and the radiation energy of the reflection film is large and uniform by providing a reflection film on the light shielding film. There is a first effect of improving the channel characteristics.
또한, 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터의 반도체층 제조시에 레이저 결정화 에너지 효율 개선을 통하여 레이저 조사 시간이 줄어들 수 있으므로 공정 제조 시간이 감소되어 제조 수율이 향상되는 제 2 효과가 있다.In addition, since the laser irradiation time can be reduced by improving the laser crystallization energy efficiency when manufacturing the semiconductor layer of the polysilicon thin film transistor according to the present invention, there is a second effect that the manufacturing time is reduced and the manufacturing yield is improved.
또한, 본 발명에 따른 폴리 실리콘형 액정 표시 장치의 제조 방법은 차광막 상에 반사막을 형성한 후 기존 공정 순서대로 진행됨으로써 폴리 실리콘형 액정 표시 장치의 제조 공정이 용이하고 적용이 쉬운 제 3 효과가 있다.In addition, the manufacturing method of the polysilicon liquid crystal display device according to the present invention has a third effect that is easy and is easy to apply the manufacturing process of the polysilicon liquid crystal display device by forming a reflective film on the light shielding film and then proceeding in the existing process order. .
본 발명은 비정질 실리콘층에 레이저 조사시 손실되는 에너지를 감소시켜 에너지 효율을 극대화시키며 기존의 레이저 조사 공정에 용이하게 적용할 수 있는 제 4 효과가 있다.The present invention reduces the energy lost during laser irradiation to the amorphous silicon layer to maximize energy efficiency and has a fourth effect that can be easily applied to existing laser irradiation processes.
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