KR101716898B1 - Method for manufacturing of Poly-Silicon Thin Film Transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 게이트 전극 상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘패턴 및 베리어막을 순차적으로 형성하는 단계와, 베리어막 상에서 게이트 전극이 형성된 영역을 제외한 영역에 열전달 패턴을 형성하는 단계와, 열전달 패턴이 형성된 기판 상에 레이저 어닐링 공정을 수행하여 비정질 실리콘 패턴을 결정화시켜 폴리 실리콘 패턴을 형성하는 단계와, 열전달 패턴 및 베리어막을 제거하는 단계와, 폴리 실리콘 패턴이 형성된 기판 상에 오믹 콘택층 및 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 소스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 콘택홀이 구비된 보호막을 형성하고 콘택홀이 형성된 보호막에 화소전극을 형성하는 단계를 포함함으로써 균일한 소자 특성을 얻을 수 있게 되어 고신뢰성, 고이동도의 확보가 가능한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor, comprising: forming a gate electrode on a substrate; sequentially forming a gate insulating film, an amorphous silicon pattern and a barrier film on the gate electrode; Forming a heat transfer pattern on a region except a region where a gate electrode is formed on a film, performing a laser annealing process on a substrate on which a heat transfer pattern is formed to crystallize the amorphous silicon pattern to form a polysilicon pattern, Forming an ohmic contact layer and a source / drain electrode on the substrate on which the polysilicon pattern is formed; forming a protective film having a contact hole on the substrate on which the source / drain electrode is formed, And forming a pixel electrode on the formed protective film, High reliability is the device characteristics can be obtained, a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor is obtained for high mobility possible.
Description
본 발명은 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor.
최근 들어 첨단 표시장치로 각광받고 있는 평판표시장치 즉, 예를 들면 능동구동형 액정표시장치 (Active Matrix Liquid Crystal Display; AMLCD), 전자방출표시장치(Electron Emission Display Device; FED) 또는 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Diode Display; OLED)에는 각 화소를 구동하기 위하여 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 사용하고 있다. 2. Description of the Related Art In recent years, a flat panel display device that has been popular as a high-tech display device, such as an active matrix liquid crystal display (AMLCD), an electron emission display device (FED) (OLED), a thin film transistor (TFT) is used to drive each pixel.
이러한 박막트랜지스터는 주로 실리콘을 사용하여 제조되며 이러한 실리콘은 비정질상태보다 다결정질상태로 제작될 경우 전계 효과 이동도가 높기 때문에 고속으로 평판표시장치를 구동할 수 있다. Such a thin film transistor is mainly manufactured using silicon. When such a silicon is manufactured in a polycrystalline state rather than an amorphous state, the field effect mobility is high, so that the flat panel display can be driven at a high speed.
그리고 평판표시장치에 사용되는 기판으로는 단결정 실리콘 기판이나 석영기판, 유리기판 또는 플라스틱 기판등이 사용될 수 있으나, 비용이 저렴하고 투명하며 제작이 용이하다는 장점 때문에 유리 기판이 많이 사용되고 있다. A single crystal silicon substrate, a quartz substrate, a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used as the substrate used for the flat panel display, but glass substrates are widely used because they are inexpensive, transparent and easy to manufacture.
그러나 유리기판상에 형성된 비정질상태의 실리콘을 결정질 상태의 실리콘으로 변화시키기 위해서는 유리기판이 변형되지 않는 온도범위에서 결정화 열처리를 진행하여야만 한다. However, in order to convert the amorphous silicon formed on the glass substrate into crystalline silicon, the crystallization heat treatment must proceed in a temperature range in which the glass substrate is not deformed.
이와 같이 낮은 온도에서 다결정 실리콘을 제조하는 기술(Low Temperature Polysilicon; LTPS)로는 레이저 어닐링 방법이 있다. 레이저 어닐링 방법은 제조 가격이 낮고 효율성이 높기 때문에 다른 저온 결정화 기술보다 우수한 것으로 알려져 있다. Such a low temperature polysilicon (LTPS) technique for producing polycrystalline silicon at a low temperature is a laser annealing method. Laser annealing methods are known to be superior to other low temperature crystallization techniques because of their low manufacturing cost and high efficiency.
일반적으로 레이저 어닐링 방법에서는 308nm의 파장을 가진 엑시머 레이저(Excimer Laser)를 주로 사용한다. Generally, in the laser annealing method, an excimer laser having a wavelength of 308 nm is mainly used.
이러한 엑시머 레이저를 이용한 레이저 어닐링 방법은 사용하는 레이저 파장이 비정질 실리콘에서 높은 흡수율을 갖기 때문에 기판에 손상을 가하지 않고 짧은 시간 내에 비정질 실리콘을 가열하고 용융시켜 폴리 실리콘을 제조할 수 있다는 장점이 있다. The laser annealing method using the excimer laser has an advantage that the polysilicon can be manufactured by heating and melting the amorphous silicon within a short time without damaging the substrate because the laser wavelength used has a high absorption rate in the amorphous silicon.
그러나 엑시머 레이저를 이용한 레이저 어닐링 방법은 제조된 다결정 실리콘의 전자 이동도가 낮고, 전체 박막 트랜지스터의 균일성을 확보하기 어렵기 때문에 고품질의 평판표시장치에 사용되는 폴리 실리콘 박막트랜지스터(Poly-Silicon Thin Film Transistor)를 제조하기에는 한계가 있다. However, since the laser annealing method using the excimer laser has a low electron mobility of the produced polycrystalline silicon and it is difficult to ensure the uniformity of the entire thin film transistor, a polysilicon thin film transistor There is a limit in manufacturing a transistor.
따라서, 고이동도, 균일성 확보를 구현할 수 있는 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법이 요구되고 있다. Therefore, a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor capable of realizing high mobility and uniformity is required.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고이동도, 균일성확보를 구현할 수 있도록 하는 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor capable of realizing high mobility and uniformity.
본 발명의 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법은 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 게이트 전극 상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘패턴 및 베리어막을 순차적으로 형성하는 단계와, 베리어막 상에서 게이트 전극이 형성된 영역을 제외한 영역에 열전달 패턴을 형성하는 단계와, 열전달 패턴이 형성된 기판 상에 레이저 어닐링 공정을 수행하여 비정질 실리콘 패턴을 결정화시켜 폴리 실리콘 패턴을 형성하는 단계와, 열전달 패턴 및 베리어막을 제거하는 단계와, 폴리 실리콘 패턴이 형성된 기판 상에 오믹 콘택층 및 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 소스/드레인 전극이 형성된 기판 상에 콘택홀이 구비된 보호막을 형성하고 콘택홀이 형성된 보호막에 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 어닐링 공정은 800~ 810nm의 파장을 가지는 적외선 다이오드 레이저를 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전달 패턴은 게이트 전극이 형성된 영역에 상응하는 베리어막을 노출하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비정질 실리콘 패턴을 결정화시켜 폴리 실리콘 패턴을 형성하는 단계는 열전달 패턴이 형성된 영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 열전달 패턴을 사용하고, 열전달 패턴의 미형성영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 상기 게이트 전극을 사용하여 상기 비정질 실리콘 패턴을 결정화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극은 75%정도의 광흡수율을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극이 Mo를 포함하여 형성된 경우, 게이트 전극의 광흡수율은 20 내지 46 %일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 게이트 전극이 MoTi를 포함하여 형성된 경우, 게이트 전극의 광흡수율은 20 내지 50 %일 수 있다.A method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to the present invention includes the steps of forming a gate electrode on a substrate, sequentially forming a gate insulating film, an amorphous silicon pattern and a barrier film on the gate electrode, Forming a heat transfer pattern on a region other than the heat transfer pattern, forming a polysilicon pattern by crystallizing the amorphous silicon pattern by performing a laser annealing process on the substrate on which the heat transfer pattern is formed, removing the heat transfer pattern and the barrier film, Forming an ohmic contact layer and a source / drain electrode on a substrate having a polysilicon pattern formed thereon, forming a protective film having a contact hole on the substrate on which the source / drain electrode is formed, and forming a pixel electrode .
According to one embodiment of the present invention, the laser annealing process can be performed through an infrared diode laser having a wavelength of 800 to 810 nm.
According to an embodiment of the present invention, the heat transfer pattern may be formed to expose a barrier film corresponding to an area where the gate electrode is formed.
According to an embodiment of the present invention, a step of crystallizing an amorphous silicon pattern to form a polysilicon pattern includes the steps of using a heat transfer pattern as a heat transfer means for crystallizing an amorphous silicon pattern in a region where a heat transfer pattern is formed, The amorphous silicon pattern can be crystallized using the gate electrode as a heat transfer means for crystallizing the amorphous silicon pattern.
According to an embodiment of the present invention, the gate electrode may have a light absorption rate of about 75%.
According to an embodiment of the present invention, when the gate electrode is formed to include Mo, the light absorption rate of the gate electrode may be 20 to 46%.
According to an embodiment of the present invention, when the gate electrode is formed to include MoTi, the light absorption rate of the gate electrode may be 20 to 50%.
본 발명에 따른 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법은 열전달막에 레이저를 조사한 후 발생된 열이 비정질 실리콘막에 전달되도록 하여 결정화함으로써, 비정질 실리콘막에 직접적으로 레이저를 조사하는 레이저 어닐링방법보다 간접적인 고상 결정화가 가능하여 균일한 소자 특성을 얻을 수 있게 되고, 이로써 고신뢰성, 고이동도등의 특성을 갖게 되는 효과가 있다. The method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to the present invention is a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor which is characterized in that heat generated after a laser beam is irradiated on a heat transfer film is transferred to the amorphous silicon film to crystallize the amorphous silicon film, Crystallization can be performed, uniform device characteristics can be obtained, and as a result, characteristics such as high reliability and high mobility can be obtained.
그리고, 본 발명에 따른 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법은 열전달 패턴이 형성된 영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 열전달 패턴을 사용하고, 열전달 패턴이 형성되지 않은 영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 게이트 전극을 사용함으로써, 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 열전달 패턴만을 사용할 때보다 광흡수율이 증가하게 되므로, 레이저 파워를 증대시키는 고가의 레이저 장비를 통해 광흡수율을 증가시킬 때보다 레이저 장비의 단가를 상승시키지 않아도 광흡수율을 증가시킬 수 있게 되는 효과가 있다. In the method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to the present invention, a heat transfer pattern is used as a heat transfer means for crystallizing an amorphous silicon pattern in a region where a heat transfer pattern is formed, and a heat transfer pattern for crystallizing an amorphous silicon pattern Since the use of the gate electrode as the means of heat treatment increases the light absorptivity as compared with the case where only the heat transfer pattern is used as the heat transfer means for crystallizing the amorphous silicon pattern, the laser absorptivity is increased by increasing the laser power, The light absorption rate can be increased without increasing the unit price of the light emitting diode.
도 1a 내지 도 4a는 본 발명에 따른 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 평면도들
도 1b 내지 도 4b는 도 1a 내지 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ'선상의 단면도들
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 열전달 패턴에 도달하는 광 흡수율을 도시한 그래프
도 5b는 본 발명의 실시예에 따라 게이트 전극에 도달하는 광 흡수율을 도시한 그래프
도 5c는 본 발명의 실시예에 따라 게이트 전극의 사용 물질에 따른 광흡수율을 도시한 그래프
도 6은 본 발명에 따라 형성되는 폴리실리콘 박막트랜지스터를 적용한 유기발광다이오드 표시소자의 화소에 대한 등가회로도FIGS. 1A to 4A are plan views showing a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to the present invention
Figs. 1B to 4B are cross-sectional views taken along line I-I 'of Figs. 1A to 4A,
FIG. 5A is a graph showing the light absorption rate reaching the heat transfer pattern according to the embodiment of the present invention
FIG. 5B is a graph showing the light absorptance reaching the gate electrode according to the embodiment of the present invention
FIG. 5C is a graph showing the light absorptance according to the material used for the gate electrode according to the embodiment of the present invention
6 is an equivalent circuit diagram of a pixel of an organic light emitting diode display element to which a polysilicon thin film transistor formed according to the present invention is applied
이하는 본 발명의 일실시예에 따른 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법에 관해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명에 따른 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법은 800~ 810nm정도의 파장을 가진 적외선 다이오드 레이저를 이용하여 수행하는 데, 도 1a 및 도 1b 내지 도 4a 및 도 4b를 참조하여 보다 상세히 설명한다. The method for fabricating a polysilicon thin film transistor according to the present invention is performed using an infrared diode laser having a wavelength of about 800 to 810 nm, which will be described in more detail with reference to FIGS. 1A and 1B to 4A and 4B.
도 1a 내지 도 4a는 본 발명에 따른 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 평면도들이고, 도 1b 내지 도 4b는 도 1a 내지 도 4a의 Ⅰ-Ⅰ'선상의 단면도들이다. FIGS. 1A to 4A are plan views showing a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to the present invention, and FIGS. 1B to 4B are cross-sectional views taken along line I-I 'of FIGS. 1A to 4A.
먼저, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 게이트 전극(14)을 형성한다. First, a
상기 게이트 전극(14)은 기판(10) 전면에 게이트 전극용 금속막을 증착한 후, 패터닝함으로써 형성된다. The
이어, 게이트 전극(14)이 형성된 기판(10) 상에 게이트 절연막(16)을 형성하고, 게이트 절연막(16)이 형성된 기판(10)상에 비정질 실리콘막을 형성한 후, 패터닝하여 비정질 실리콘 패턴(18a)을 형성한다. A
이어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘패턴(18a)이 형성된 기판(10) 상에 베리어막(barrier layer: 20)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, a
상기 베리어막(20)은 비정질 실리콘 패턴(18a)이 형성된 기판(10) 전면에 형성되고, 실리콘 산화막(SiO2), 산화아연(ZnO2), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 실리콘 질화막(SiNx), 산화주석(SnO2) 및 이들 계열의 이성분계 이상의 산화물등이 사용될 수 있다. The
이어, 베리어막(20)이 형성된 기판(10)상에 열전달 패턴(Heat transition pattern, 22)을 형성한다. Next, a
상기 열전달 패턴(22)은 800~810nm의 파장을 갖는 적외선 다이오드 레이저를 이용하여 조사된 에너지를 열로 변환하는 패턴으로써, Mo, Mo/Ti. Cu등의 막과 같은 열전달막을 기판(10)상에 증착한 후, 패터닝하여 형성된다. The
이때, 열전달 패턴(22)은 폴리실리콘 박막트랜지스터가 형성되는 영역 중에서 게이트 전극(14)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된다. 다시 말해, 열전달 패턴(22)는 게이트 전극(14)이 형성된 영역에 상응하는 베리어막(20)이 노출되도록 형성된다. At this time, the
이어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 비정질 실리콘패턴(18a), 베리어막(20) 및 열전달 패턴(22)이 형성된 기판(10) 전면에 레이저 어닐링공정을 수행하여, 비정질 실리콘 패턴(18a)을 결정화하여 폴리 실리콘패턴(18b)을 형성한다. 3A and 3B, a laser annealing process is performed on the entire surface of the
본 발명에 따른 레이저 어닐링공정은 800~ 810nm정도의 파장을 가진 적외선 다이오드 레이저(Infrared ray diode laser: IR diode Laser)를 상기 열전달 패턴(22)이 형성된 기판(10) 전면에 조사하면, 비정질 실리콘 패턴(18a)에 간접적으로 전달되고 비정질 실리콘 패턴(18a)을 결정화시켜 폴리 실리콘패턴(18b)을 형성한다. In the laser annealing process according to the present invention, when an infrared diode laser (IR diode laser) having a wavelength of about 800 to 810 nm is irradiated on the entire surface of the
다시 말해, 엑시머 레이저를 이용한 레이저 어닐링 방법은 비정질 실리콘패턴에 레이저를 조사한 후 발생된 열이 비정질 실리콘패턴을 결정화시키지만, 본 발명에 따른 적외선 다이오드 레이저(IR diode Laser)를 이용한 레이저 어닐링방법은 비정질 실리콘패턴 상에 형성된 열전달 패턴에 레이저를 조사한 후 발생된 열이 비정질 실리콘패턴으로 전달되어 이를 결정화시킨다. In other words, the laser annealing method using an excimer laser crystallizes the amorphous silicon pattern by heat generated after the laser is irradiated on the amorphous silicon pattern. However, the laser annealing method using the IR diode laser according to the present invention is not limited to the amorphous silicon The heat generated after the laser beam is irradiated onto the heat transfer pattern formed on the pattern is transferred to the amorphous silicon pattern and crystallized.
따라서, 본 발명에 따른, 열전달 패턴에 레이저를 조사한 후 발생된 열이 비정질 실리콘패턴에 전달되도록 하는 레이저 어닐링방법은 비정질 실리콘패턴에 직접적으로 레이저를 조사하는 레이저 어닐링방법보다 간접적인 고상 결정화가 가능하여 균일한 소자 특성을 얻을 수 있게 되고, 이로써 고신뢰성, 고이동도등의 특성을 갖게 된다. Therefore, according to the present invention, a laser annealing method for transferring heat generated after laser irradiation to a heat transfer pattern to an amorphous silicon pattern enables indirect solid-phase crystallization rather than a laser annealing method for directly irradiating an amorphous silicon pattern with a laser It is possible to obtain uniform device characteristics, thereby obtaining characteristics such as high reliability and high mobility.
그리고, 본 발명에 따른 레이저 어닐링 공정은 상기 열전달패턴(22)이 형성된 기판(10) 전면에 조사하면, 조사된 에너지는 다음과 같은 경로를 통해 비정질 실리콘 패턴(18a)에 간접적으로 전달되고 비정질 실리콘패턴(18a)을 결정화시키게 되어 폴리 실리콘 패턴(18b)을 형성한다. In the laser annealing process according to the present invention, when the entire surface of the
먼저, 열전달 패턴(22)이 형성된 영역에 조사된 레이저는 열전달 패턴(22) 에서 고온의 열로 변환되고, 열전달 패턴(22) 하부에 위치한 베리어막(20)을 통해 비정질 실리콘패턴(18a, ①의 방향으로 이동함)으로 전달되어 흡수된다. First, the laser beam irradiated to the region where the
이때, 열전달 패턴(22)에 직접적으로 적외선 다이오드 레이저가 조사되는 경우, 열전달 패턴(22)의 두께 및 종류에 따라 적외선 다이오드 레이저의 광흡수율이 변하게 되므로, 열전달 패턴(22)에 도달하는 광 흡수율(A)은 도 5a에 도시된 바와 같이, 최고 50% 정도가 된다. 다시 말해, 레이저 어닐링 공정시 열전달 패턴(22)이 최상부에 형성되어 있기 때문에, 열전달 패턴(22) 자체의 반사율이 증가하게 되고, 열손실 또한 발생하게 되어 최고 50% 정도의 광흡수율을 갖게 된다. At this time, when the infrared LED laser is directly irradiated on the
그리고, 열전달 패턴(22)이 형성되지 않은 영역에 조사된 레이저는 베리어막(20)을 통해 비정질 실리콘 패턴(18a,②의 방향으로 이동함)에 전달되어 흡수되고, 비정질 실리콘 패턴(18a)에 흡수된 레이저는 그 하부에 형성된 게이트 절연막(20)을 통해 게이트 전극(14)에 전달되어 흡수된다. 이때, 게이트 전극(14)에 흡수된 레이저는 고온의 열로 변환되어 게이트 전극(14) 상부에 위치한 게이트 절연막(20)을 통해 비정질 실리콘 패턴(18a, ③의 방향으로 이동함)에 전달되어 흡수된다. The laser beam irradiated on the region where the
이때, 게이트 전극(14)에 도달하는 광흡수율(A')은 도 5b에 도시된 바와 같이, 열전달 패턴(22)에 도달하는 광흡수율(50%)보다 높은 최고 75%를 갖는다. 이는 게이트 전극(14) 상부에 게이트 절연막(16)이 위치되므로, 게이트 전극(14) 자체의 반사율이 증가되고, 열손실 또한 방지할 수 있게 되어 게이트 전극(14)에 도달하는 광의 흡수율이 증가된다. At this time, the light absorption rate A 'reaching the
이와 같이, 적외선 다이오드 레이저가 조사될 때, 열전달 패턴(22)이 형성되지 않은 영역에는 게이트 전극(14)에 도달하는 광으로 인해 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키고, 열전달 패턴(22)이 형성된 영역에는 열전달 패턴(22)에 도달하는 광으로 인해 비정질 실리콘 패턴을 결정화시킨다. Thus, when the infrared diode laser is irradiated, the amorphous silicon pattern is crystallized by the light reaching the
따라서, 열전달 패턴이 형성된 영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 열전달 패턴(22)을 사용하고, 열전달 패턴이 형성되지 않은 영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 게이트 전극(14)을 사용함으로써, 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 열전달 패턴만을 사용할 때보다 광흡수율이 증가하게 되므로, 레이저 파워를 증대시키는 고가의 레이저 장비를 통해 광흡수율을 증가시킬 때보다 레이저 장비의 단가를 상승시키지 않아도 광흡수율을 증가시킬 수 있게 된다. Therefore, in the region where the heat transfer pattern is formed, the
한편, 게이트 전극(14)을 어떤 종류의 금속을 사용하느냐에 따라 광흡수율이 변할수도 있다. 즉, 도 5c에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(14)을 Mo로 사용할 경우, 최고 46%정도의 광흡수율을 가지고, 게이트 전극(14)을 MoTi로 사용할 경우, 최고 50%정도의 광흡수율을 가진다. 따라서, 게이트 전극(14)을 어떤 종류의 금속을 사용하느냐에 따라 광흡수율 또한 변할 수 있게 된다. On the other hand, the light absorptance may vary depending on what type of metal is used for the
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)상의 열전달 패턴(22) 및 베리어막(20)을 식각 공정을 통해 제거한다. 4A and 4B, the
이어, 상기 기판(10)의 폴리 실리콘 패턴(18b) 상에 불순물 비정질 실리콘막 및 소스/드레인 전극용 전극막을 순차적으로 형성하고, 불순물 비정질 실리콘막 및 소스/드레인 전극용 전극막을 패터닝하여, 오믹콘택층(18c, 18d) 및 소스/드레인전극(24a, 24b)을 형성한다. Next, an impurity amorphous silicon film and an electrode film for a source / drain electrode are sequentially formed on the
이어, 상기 소스/드레인 전극(24a, 24b)이 형성된 기판(10) 전면에 보호막(26)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다. Next, a
이와 같은 본 발명에 따른 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법은 열전달 패턴이 형성된 영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 열전달 패턴을 사용하고, 열전달 패턴이 형성되지 않은 영역에는 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 게이트 전극을 사용함으로써, 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 열전달 패턴만을 사용할 때보다 광흡수율이 증가하게 되므로, 레이저 파워를 증대시키는 고가의 레이저 장비를 통해 광흡수율을 증가시킬 때보다 레이저 장비의 단가를 상승시키지 않아도 광흡수율을 증가시킬 수 있게 된다. In the method for manufacturing a polysilicon thin film transistor according to the present invention, a heat transfer pattern is used as a heat transfer means for crystallizing an amorphous silicon pattern in a region where a heat transfer pattern is formed, and a heat transfer pattern for crystallizing an amorphous silicon pattern Since the use of the gate electrode as the means of heat treatment increases the light absorptivity as compared with the case where only the heat transfer pattern is used as the heat transfer means for crystallizing the amorphous silicon pattern, the laser absorptivity is increased by increasing the laser power, The light absorption rate can be increased without increasing the unit price of the light emitting diode.
이상에서와 같이 본 발명에 따라 형성되는 폴리실리콘 박막트랜지스터는 액정표시장치, 유기발광다이오드 표시소자등의 각 화소를 구동하기 위한 박막트랜지스터로 사용된다. As described above, the polysilicon thin film transistor formed according to the present invention is used as a thin film transistor for driving each pixel such as a liquid crystal display device, an organic light emitting diode display device, and the like.
다음은 본 발명에 따라 형성되는 폴리실리콘 박막트랜지스터를 유기발광다이오드 표시소자의 한 화소에 형성되는 복수의 박막트랜지스터에 적용하여 형성할 수 있다. Next, a polysilicon thin film transistor formed according to the present invention can be applied to a plurality of thin film transistors formed in one pixel of an organic light emitting diode display element.
도 6은 유기발광 다이오드 표시소자에 구비된 [j,k]번째 화소(122)를 나타내는 등가 회로도이다. 6 is an equivalent circuit diagram showing a [j, k]
도 6에 도시된 바와 같이, 화소(122)는 k번째 데이터라인(Dk)과 j번째 게이트라인쌍(Gj1,Gj2)의 교차 영역에 형성되는 유기발광다이오드(OLED), 구동 박막트랜지스터(DR) 및 3개의 스위치 박막트랜지스터(SW1 내지 SW3) 및 2 개의 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)를 포함한 문턱전압 보상회로(130)를 구비한다. 6, the
유기발광다이오드(OLED)의 애노드 전극은 고전위 구동전압원(VDD)에 접속되고, 캐소드 전극은 구동 박막트랜지스터(DR)의 드레인전극(D)과 문턱전압 보상회로(130)에 공통 접속된다. The anode electrode of the organic light emitting diode OLED is connected to the high potential driving voltage source VDD and the cathode electrode thereof is commonly connected to the drain electrode D of the driving thin film transistor DR and the threshold
구동 박막트랜지스터(DR)의 게이트전극(G)은 제1 노드(n1)를 경유하여 문턱전압 보상회로(130)에 접속되고, 구동 박막트랜지스터(DR)의 드레인전극(D)은 문턱전압 보상회로(130)와 유기발광다이오드(OLED)의 캐소드 전극에 공통 접속되며, 구동박막트랜지스터(DR)의 소스전극(S)은 제2 노드(n2)를 경유하여 문턱전압 보상회로(130)에 접속된다. 구동 박막트랜지스터(DR)는 자신의 게이트전극(G)에 인가되는 게이트전압과 자신의 소스전극(S)에 인가되는 소스전압의 차전압(Vgs)에 따라 유기발광다이오드(OLED)에 흐르는 전류량을 제어한다. The gate electrode G of the driving thin film transistor DR is connected to the threshold
문턱전압 보상회로(130)는 제1 내지 제3 스위치 박막트랜지스터(SW1 내지 SW3)와 제1 및 제2 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)를 구비한다. 이러한 문턱전압 보상회로(130)는 j번째 게이트라인쌍(Gj1,Gj2)에 공급되는 스캔펄스쌍(S1,S2)에 응답하여 제1 노드(n1)의 전위(Vn1)를 고전위 구동전압(Vdd) 레벨보다 큰 데이터전압(Vdata)으로 초기화시킴과 아울러 제2 노드(n2)의 전위(Vn2)를 구동 박막트랜지스터(DR)의 문턱전압(Vth)이 감산된 데이터전압(Vdata-Vth)으로 초기화시킨 후, 제2 노드(n2)의 전위(Vn2)를 기저 전압(Gnd) 레벨로 떨어뜨려 제1 노드(n1)의 전위(Vn1)를 실제 계조 전압(Vd)에 구동 박막트랜지스터(DR)의 문턱전압(Vth)이 합산된 보상 전압(Vc)으로 스케일-다운(Scale-Dowm) 시키는 역할을 한다.The threshold
이를 위해, 제1 스위치 박막트랜지스터(SW1)의 게이트전극(G)은 j번째 게이트라인쌍(Gj1,Gj2) 중 제1 게이트라인(Gj1)에 접속되고, 제1 스위치 박막트랜지스터(SW1)의 드레인전극(D)은 제2 노드(n2)에 접속되며, 제1 스위치 박막트랜지스터(SW1)의 소스전극(S)은 유기발광다이오드(OLED)의 캐소드전극과 구동 박막트랜지스터(DR)의 드레인전극(D)에 공통 접속된다. 그리고, 제2 스위치 박막트랜지스터(SW2)의 게이트전극(G)은 j번째 게이트라인쌍(Gj1,Gj2) 중 제1 게이트라인(Gj1)에 접속되고, 제2 스위치 박막트랜지스터(SW2)의 드레인전극(D)은 k번째 데이터라인(Dk)에 접속되며, 제2 스위치 박막트랜지스터(SW2)의 소스전극(S)은 제1 노드(n1)에 접속된다. 이 제1 및 제2 스위치 박막트랜지스터(SW1,SW2)는 제1 스캔펄스(S1)에 응답하여 동시에 턴 온 됨으로써 제1 노드(n1)의 전위(Vn1)를 고전위 구동전압(Vdd) 레벨보다 큰 데이터전압(Vdata)으로 초기화시킴과 아울러 제2 노드(n2)의 전위(Vn2)를 상기 데이터전압(Vdata)으로부터 구동 박막트랜지스터(DR)의 문턱전압(Vth)이 감산된 값(Vdata-Vth)으로 초기화시킨다.To this end, the gate electrode G of the first switch thin film transistor SW1 is connected to the first gate line Gj1 of the jth gate line pair Gj1 and Gj2, and the drain of the first switch thin film transistor SW1 The electrode D is connected to the second node n2 and the source electrode S of the first switch thin film transistor SW1 is connected to the cathode electrode of the organic light emitting diode OLED and the drain electrode of the driving thin film transistor DR D). The gate electrode G of the second switch thin film transistor SW2 is connected to the first gate line Gj1 of the jth gate line pair Gj1 and Gj2 and the drain electrode of the second switch thin film transistor SW2 is connected to the second gate thin- The data line D is connected to the kth data line Dk and the source electrode S of the second switch thin film transistor SW2 is connected to the first node n1. The first and second switch thin film transistors SW1 and SW2 are turned on simultaneously in response to the first scan pulse S1 so that the potential Vn1 of the first node n1 is lower than the high potential drive voltage Vdd And the potential Vn2 of the second node n2 is set to a value Vdata-Vth (Vdata-Vth) obtained by subtracting the threshold voltage Vth of the driving thin film transistor DR from the data voltage Vdata ).
제3 스위치 박막트랜지스터(SW3)의 게이트전극(G)은 j번째 게이트라인쌍(Gj1,Gj2) 중 제2 게이트라인(Gj2)에 접속되고, 제3 스위치 박막트랜지스터(SW3)의 드레인전극(D)은 제2 노드(n2)에 접속되며, 제3 스위치 박막트랜지스터(SW3)의 소스전극(S)은 기저 전압원(GND)에 접속된다. 이 제3 스위치 박막트랜지스터(SW3)는 제2 스캔펄스(S2)에 응답하여 턴 온 됨으로써, 제2 노드(n2)의 전위를 기저 전압(Gnd) 레벨로 떨어뜨린다.The gate electrode G of the third switch thin film transistor SW3 is connected to the second gate line Gj2 of the jth gate line pair Gj1 and Gj2 and the drain electrode D of the third switch thin film transistor SW3 Is connected to the second node n2 and the source electrode S of the third switch thin film transistor SW3 is connected to the ground voltage source GND. The third switch thin film transistor SW3 is turned on in response to the second scan pulse S2 to drop the potential of the second node n2 to the ground voltage Gnd level.
제1 스토리지 커패시터(Cst1)는 일측 전극이 제2 노드(n2)에 접속되고 타측 전극이 제1 노드(n1)에 접속되어 제2 노드(n2)와 제1 노드(n1) 사이에 커플링 된다. 그리고, 제2 스토리지 커패시터(Cst2)는 일측 전극이 제1 노드(n1)에 접속되고 타측 전극이 기저 전압원(GND)에 접속되어 제2 노드(n2)와 제1 노드(n1) 사이에 커플링된다. 이 제1 및 제2 스토리지 커패시터(Cst1,Cst2)는 기저 전압(Gnd) 레벨로 하향 변동된 제2 노드(n2)의 전위(Vn2)에 연동하여 제1 노드(n1)의 전위(Vn1)를 기 저장되어 있던 데이터전압(Vdata)으로부터 실제 계조 전압(Vd)에 구동 박막트랜지스터(DR)의 문턱전압(Vth)이 합산된 보상 전압(Vc)으로 스케일-다운(Scale-Dowm) 시킨다. The first storage capacitor Cst1 is coupled between the second node n2 and the first node n1 with one electrode connected to the second node n2 and the other electrode connected to the first node n1 . The second storage capacitor Cst2 has one electrode connected to the first node n1 and the other electrode connected to the ground voltage source GND so that coupling between the second node n2 and the first node n1, do. The first and second storage capacitors Cst1 and Cst2 are connected in parallel to the potential Vn2 of the second node n2 which has been down-converted to the ground voltage Gnd to have a potential Vn1 of the first node n1 (Scale-Dowm) from the previously stored data voltage (Vdata) to the actual gradation voltage (Vd) and the threshold voltage (Vth) of the driving thin film transistor (DR)
이와 같이, 유기 발광다이오드 표시소자의 한 화소에 형성되는 구동 박막트랜지스터(DR) 뿐만 아니라 3개의 스위치 박막트랜지스터도 본 발명에 따라 형성되는 폴리 실리콘 박막트랜지스터를 사용할 수 있다.
As described above, not only the driving thin film transistor DR formed on one pixel of the organic light emitting diode display element but also three switch thin film transistors can be used according to the present invention.
Claims (7)
상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘패턴 및 베리어막을 순차적으로 형성하는 단계와,
상기 베리어막 상에서 상기 게이트 전극이 형성된 영역을 제외한 영역에 열전달 패턴을 형성하는 단계와,
상기 열전달 패턴이 형성된 기판 상에 레이저 어닐링 공정을 수행하여 상기 비정질 실리콘 패턴을 결정화시켜 폴리 실리콘 패턴을 형성하는 단계와,
상기 열전달 패턴 및 상기 베리어막을 제거하는 단계와,
상기 폴리 실리콘 패턴이 형성된 기판 상에 오믹 콘택층, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 비정질 실리콘 패턴을 결정화시켜 폴리 실리콘 패턴을 형성하는 단계는,
상기 열전달 패턴이 형성된 영역에는 상기 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 상기 열전달 패턴을 사용하고, 상기 열전달 패턴의 미형성 영역에는 상기 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키는 열전달 수단으로써 상기 게이트 전극을 사용하여 상기 비정질 실리콘 패턴을 결정화시키고,
상기 게이트 전극은 상기 열전달 패턴보다 높은 광흡수율을 갖는, 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법. Forming a gate electrode on the substrate;
Sequentially forming a gate insulating film, an amorphous silicon pattern, and a barrier film on the gate electrode;
Forming a heat transfer pattern on a region of the barrier film excluding the region where the gate electrode is formed;
Performing a laser annealing process on the substrate on which the heat transfer pattern is formed to crystallize the amorphous silicon pattern to form a polysilicon pattern;
Removing the heat transfer pattern and the barrier film;
And forming an ohmic contact layer, a source electrode, and a drain electrode on the substrate on which the polysilicon pattern is formed,
The step of crystallizing the amorphous silicon pattern to form a polysilicon pattern includes:
Wherein the heat transfer pattern is used as heat transfer means for crystallizing the amorphous silicon pattern in the region where the heat transfer pattern is formed and the heat transfer means for crystallizing the amorphous silicon pattern is formed in the non- The silicon pattern is crystallized,
Wherein the gate electrode has a higher light absorption rate than the heat transfer pattern.
800~ 810nm의 파장을 가지는 적외선 다이오드 레이저를 통해 수행되는, 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법.The method of claim 1, wherein the laser annealing step
Is performed through an infrared diode laser having a wavelength of 800 to 810 nm.
상기 게이트 전극이 형성된 영역에 상응하는 상기 베리어막을 노출하도록 형성되는, 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조방법. The heat sink according to claim 1, wherein the heat transfer pattern
Wherein the barrier film is formed to expose the barrier film corresponding to the region where the gate electrode is formed.
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| KR20120000150A (en) | 2012-01-02 |
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