KR101846477B1 - 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법 - Google Patents
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Abstract
국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 제공한다. 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법은 손상된 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치를 준비하는 단계 및 이때의 전자 장치 중 상기 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 이때의 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 트랜지스터 특성 복원방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 국소 열처리를 통한 손상된 트랜지스터 특성 복원방법에 관한 것이다.
트랜지스터(transistor)는 평판 표시 장치 등 다양한 전자 장치에 사용되고 있다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(thin film transitor; TFT)는 액정 표시 장치(liquid crystal display; LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display; OLED Display), 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 평판 표시 장치에서 스위칭 소자 또는 구동 소자로서 이용되고 있다.
박막 트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극, 화소 전극에 인가될 신호를 전달하는 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극, 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 그리고 소스 전극 및 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 있는 반도체를 포함한다.
도 1은 트랜지스터 소자가 내재된 디스플레이 장치에서 정전기가 발생된 것을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 이러한 디스플레이 장치 제품에서 정전기(electrostatic discharge; ESD)나 제품의 구동간 발생하는 스트레스(stress)에 의해 트랜지스터 소자의 열화(degradation) 현상이 발생할 수 있다.
이와 같이 트랜지스터 소자의 열화 현상이 발생할 경우, 디스플레이 장치의 구동이 불가능해질 수 있다.
또한, 디스플레이 장치의 생산 진행 시에도, 마무리 단계인 모듈(module) 작업 진행간 발생하는 정전기에 의해 트랜지스터 소자의 파괴가 발생될 수 있고, 이러한 문제는 제품의 수율 감소의 중요한 원인이 된다.
이에, 정전기나 스트레스에 의해 특성이 저하된 트랜지스터의 특성을 복원하는 방법에 대하여 연구할 필요성이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 제공한다. 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법은 손상된 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치를 준비하는 단계 및 상기 전자 장치 중 상기 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 온도가 300 ℃ 이하로 열처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널의 온도가 200 ℃ 내지 300 ℃ 에서 열처리하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이저 조사된 에너지는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 손상된 트랜지스터 소자는 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 박막 트랜지스터는, 반도체층, 상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연층, 상기 게이트 절연층 상에 위치하는 게이트 전극 및 상기 반도체층 상에 전기적으로 접촉하는 소스 전극과 드레인 전극을 포함하고, 상기 반도체층 영역 중 상기 게이트 전극의 하부에 위치하는 영역은 활성 채널인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반도체층은 산화물 반도체, 비정질 규소, 칼코겐 화합물 또는 그래핀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 산화물 반도체는 아연, 인듐, 갈륨, 주석, 및 타이타늄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 산화물인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 제공한다. 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법은 외곽에 게이트 드라이브 회로 및 데이터배선 드라이드 회로가 내재된 디스플레이 장치를 준비하는 단계 및 상기 게이트 드라이브 회로 또는 데이터배선 드라이드 회로의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면은 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 제공한다. 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법은 복수개의 픽셀을 포함하는 디스플레이 장치를 준비하는 단계 및 상기 복수개의 픽셀 중 일부 픽셀의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치에서 발생된 ESD 또는 비정상 신호에 의하여 트랜지스터 소자의 특성이 열화될 수 있다. 이에 이러한 특성이 저하된 손상된 트랜지스터 소자에 대하여 레이저를 조사하여 국부적 열처리를 수행함으로써 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원시킬 수 있다.
이러한 트랜지스터 소자의 복원 방법을 통하여 생산 수율 상승 및 제품 단가 감소 등의 경제적 이익을 확보할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 트랜지스터 소자가 내재된 디스플레이 장치에서 정전기가 발생된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법 전후의 트랜지스터 소자의 특성을 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법 전후의 트랜지스터 소자의 특성을 측정한 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 나타낸 공정순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법은 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치를 준비하는 단계(S100) 및 상기 전자 장치 중 상기 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
먼저, 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치를 준비한다(S100). 이때의 전자장치는 특성이 저하된 손상된 트랜지스터 소자가 포함될 수 있다. 따라서, 손상된 트랜지스터란 전기적 특성 등이 저하된 소자를 의미할 수 있다.
이러한 전자 장치는 액정 표시 장치, 유기 발광 표시 장치, 전기 영동 표시 장치 등의 평판 표시 장치를 포함할 수 있다. 또한, 이에 제한되지 않고, 트랜지스터 소자를 스위칭 소자 또는 구동 소자로 이용하는 모든 장치들을 포함할 수 있다.
그 다음에, 상기 전자 장치 중 상기 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사한다(S200). 이 때, 전자 장치의 전체 영역이 아닌 손상된 트랜지스터 소자가 위치하는 일부 영역만 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 이러한 레이저 조사를 통하여 손상된 트랜지스터 소자를 열처리할 수 있고, 이러한 열처리를 통하여 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원할 수 있다.
만일, 손상된 트랜지스터 소자 영역만 국소 열처리를 수행하지 않고, 전자 장치 전체를 열처리를 수행할 경우, 다른 부품들이 오히려 손상될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치의 액정 또는 OLED의 유기물이 손상될 수 있어, 전체 장치의 열처리는 곤란한 문제가 있다. 이에 본 발명은 특성이 저하된 손상된 트랜지스터 소자에만 레이저를 조사하여 열처리를 수행함으로써 전자 장치의 다른 부품의 손상 없이 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원할 수 있다.
또한, 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 온도가 300 ℃ 이하로 열처리하는 것을 특징으로 한다. 만일, 손상된 트랜지스터 소자의 온도를 300 ℃를 초과하여 열처리를 수행할 경우, 손상된 트랜지스터 소자의 반도체층 구조가 파괴되어 오히려 트랜지스터 소자의 특성이 저하될 수 있다.
또한, 바람직하게 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널(active channel)에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.
트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치에서 발생된 ESD 또는 비정상 신호에 의하여 트랜지스터 소자의 특성이 열화되는 것은 트랜지스터 소자의 활성채널에서의 결합(defect) 발생 등의 문제 때문에 트랜지스터 소자의 전기적 특성 저하를 유발할 수 있다.
따라서, 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널에 레이저를 조사함으로써 활성채널의 온도를 상승시켜 활성채널의 구조를 회복하여 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원할 수 있다.
이때의 활성채널의 온도가 300 ℃ 이하로 열처리하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널의 온도가 200 ℃ 내지 300 ℃ 에서 열처리할 수 있다.
만일, 활성채널의 온도를 200 ℃ 미만의 온도로 열처리를 수행할 경우, 활성채널의 구조를 회복 효과가 충분하지 않을 수 있고, 만일, 활성채널의 온도를 300 ℃ 초과의 온도로 열처리를 수행할 경우, 오히려 활성채널의 구조가 파괴될 수 있다.
예를 들어, 트랜지스터 소자가 ZnO 산화물 반도체 박막 트랜지스터 인 경우, 반도체층은 ZnO 산화물 반도체 물질일 것이고, 활성채널 영역의 물질도 ZnO일 것이다. 이때 ESD 또는 비정상 신호에 의하여 활성채널 영역에서의 산소 결핍 또는 산소 원자의 위치 이동으로 결함(defect)구조가 만들어질 수 있다. 이러한 결함에 의해 트랜지스터 소자의 전기적 특성이 저하될 수 있다.
따라서, 트랜지스터 소자의 특성 변화 또는 비정상 특성은 이러한 산화물 반도체의 산소의 거동에 의해서 유발되므로, 산소의 구조 회복을 통하여 트랜지스터 소자의 특성을 복원시킬 수 있다.
이때 산소의 거동은 200 ℃ 내지 300 ℃에서 활발하므로, 200 ℃ 내지 300 ℃의 열처리를 통하여 산소의 구조 회복이 발생하고, 이로 인하여 defect state가 감소되며, 트랜지스터의 특성이 복원될 수 있다.
다만, 이때 300 ℃ 초과의 온도에서는 Zn와 같은 양이온의 거동이 활발하게 된다. 따라서, 활성채널의 온도를 300 ℃ 초과의 온도로 열처리를 수행할 경우, 산소의 구조 회복이 아닌 Zn의 구조 파괴가 발생할 수 있다.
한편, 상기 레이저 조사된 에너지는 상기 트랜지스터 소자의 반도체층 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 한다. 즉, 레이저의 에너지는 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
이는 레이저 조사된 에너지가 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 작을 경우, 활성채널 물질의 온도를 상승시키기 곤란하기 때문이다.
한편, 본 발명에서 특성을 복원하는 트랜지스터 소자는 박막 트랜지스터일 수 있다. 이러한 박막 트랜지스터는 탑 게이트(top gate) 구조 또는 바텀 게이트(bottom gate) 구조일 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고 다양한 구조가 가능하다.
예를 들어, 탑 게이트(top gate) 구조의 박막 트랜지스터는 반도체층, 상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연층, 상기 게이트 절연층 상에 위치하는 게이트 전극 및 상기 반도체층 상에 전기적으로 접촉하는 소스 전극과 드레인 전극을 포함할 수 있다. 이때, 상기 반도체층의 영역 중 상기 게이트 전극의 하부에 위치하는 영역은 활성 채널이다. 이러한 활성 채널은 반도체층의 영역 중에 게이트 전극의 하부에 위치하고, 소스 전극과 드레인 전극의 사이의 채널 역할을 한다.
이때의 반도체층은 산화물 반도체, 비정질 규소, 칼코겐 화합물 또는 그래핀을 포함할 수 있다.
이때의 산화물 반도체는 아연, 인듐, 갈륨, 주석, 및 타이타늄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 산화물일 수 있다.
예를 들어, 산화물 반도체는 아연, 인듐, 갈륨, 주석, 및 타이타늄으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 2이상의 물질을 포함하는 이성분계 또는 다성분계 물질일 수 있다. 구체적 예를 들어, 산화물 반도체 물질은 InZnO, InGaO, InSnO, ZnSnO, GaSnO, GaZnO, 또는 InGaZnO을 포함할 수 있다.
이때의 게이트 절연층은 절연물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연층은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 이들의 복합물을 포함할 수 있다.
또한, 이때의 게이트 전극은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이때의 게이트 전극은 알루미늄, 금, 은, 구리, 몰리브덴, 크롬, 티타늄, 탄탈륨, 인듐-주석 및 이들 각각의 합금들을 포함하는 군에서 선택되는 하나의 금속 전극일 수 있다.
또한, 이때의 소스 전극 및 드레인 전극은 전도성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소스 전극 및 드레인 전극은 각각 독립적으로 알루미늄, 금, 은, 구리, 몰리브덴, 크롬, 티타늄, 탄탈륨, 인듐-주석 및 이들 각각의 합금들을 포함하는 군에서 선택되는 하나의 금속 전극일 수 있다.
다른 예를 들어, 바텀 게이트(bottom gate) 구조의 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상에 위치하는 게이트 절연층, 상기 게이트 전극 상에 위치하는 반도체층 및 상기 반도체층 상에 전기적으로 접촉하는 소스 전극과 드레인 전극을 포함할 수 있다. 이때, 상기 반도체층의 영역 중 상기 게이트 전극의 상부에 위치하는 영역은 활성 채널이다. 이러한 활성 채널은 반도체층의 영역 중에 게이트 전극의 상부에 위치하고, 소스 전극과 드레인 전극의 사이의 채널 역할을 한다.
본 발명에 따르면, 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치에서 발생된 ESD 또는 비정상 신호에 의하여 트랜지스터 소자의 특성이 열화될 수 있다. 이러한 특성이 저하된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하여 국부적 열처리를 수행함으로써 트랜지스터 소자의 전기적 특성을 복원시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법은 외곽에 게이트 드라이브 회로 및 데이터배선 드라이드 회로가 내재된 디스플레이 장치를 준비하는 단계 및 상기 게이트 드라이브 회로 또는 데이터배선 드라이브 회로의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 디스플레이 장치의 외곽에는 게이트 드라이브 회로(Gate 회로부) 및 데이터배선 드라이브 회로(Data배선 회로부)가 위치할 수 있다. 이러한 게이트 드라이브 회로는 게이트 라인에 연결된 게이트 전극에 게이트 신호를 제공하는 구동회로이고, 데이터배선 드라이브 회로는 데이터 라인에 연결된 소스 전극에 데이터 신호를 제공는 구동회로이다.
이와 같이 디스플레이 장치의 외곽에 배치된 게이트 드라이브 회로 또는 데이터배선 드라이브 회로에 ESD 또는 기타 스트레스에 의하여 게이트 드라이브 회로 또는 데이터배선 드라이브 회로 내의 트랜지스터 소자의 열화 현상이 발생하여 트랜지스터가 손상될 수 있다.
이에, 본 발명은 게이트 드라이브 회로 또는 데이터배선 드라이브 회로의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하여 국소 열처리를 수행함으로써, 다른 부품들의 손상 없이 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원할 수 있다.
또한, 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 온도가 300 ℃ 이하로 열처리하는 것을 특징으로 한다. 만일, 손상된 트랜지스터 소자의 온도를 300 ℃를 초과하여 열처리를 수행할 경우, 손상된 트랜지스터 소자의 반도체층 구조가 파괴되어 오히려 트랜지스터 소자의 특성이 저하될 수 있다.
바람직하게 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널(active channel)에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.
ESD 또는 기타 스트레스에 의하여 트랜지스터 소자의 특성이 열화되는 것은 트랜지스터 소자의 활성채널에서의 결합(defect) 발생 등의 문제 때문에 트랜지스터 소자의 전기적 특성 저하를 유발할 수 있다.
따라서, 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널에 레이저를 조사함으로써 활성채널의 온도를 상승시켜 활성채널의 구조를 회복하여 트랜지스터 소자의 특성을 복원할 수 있다.
한편, 상기 레이저 조사된 에너지는 상기 트랜지스터 소자의 반도체층 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 한다. 즉, 레이저의 에너지는 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
이는 레이저 조사된 에너지가 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 작을 경우, 활성채널 물질의 온도를 상승시키기 곤란하기 때문이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법을 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법은 복수개의 픽셀(pixel)을 포함하는 디스플레이 장치를 준비하는 단계 및 상기 복수개의 픽셀 중 일부 픽셀의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 디스플레이 패널은 액정 패널을 포함할 수 있고, 이러한 액정 패널은 반도체 기판 상에 형성되는 복수개의 픽셀 어레이를 구비할 수 있다. 이러한 픽셀 어레이 내에는 복수 개의 게이트 라인들과 복수 개의 데이터 라인들 및 복수개의 화소 회로들이 행과 열로 배치될 수 있다. 또한, 이러한 각 화소 회로는 스위칭 기능을 하는 박막 트랜지스터, 유전체로서 액정을 사용하고 인가되는 전압에 대응하여 국부적으로 액정의 광 투과 특성을 변화시켜 통과하는 빛의 양을 조절하는 역할을 하는 액정 커패시터 및 액정 양단에 축적되는 전하의 포집 능력을 증가시키기 위한 저장 커패시터로 구성될 수 있다.
따라서, 액정 패널은 픽셀 당 각각의 박막 트랜지스터를 통해 화상 신호 전압이 해당 액정 커패시터로 인가되면 액정이 구동된다. 이때, 박막 트랜지스터가 턴-오프(turn-off)되면, 해당 액정 커패시터는 플로팅(floating) 상태가 되고 그 결과 인가된 신호 전압이 유지된다. 이와 같은 동작 원리에 따라서 모든 게이트 전극들에 순차적으로 펄스를 인가하고 해당 소스 전극들로 화상 신호 전압들을 각각 인가하면 패널의 모든 화소들을 구동할 수 있다.
따라서, 복수개의 픽셀을 포함하는 디스플레이 장치에서 각 픽셀에는 스위칭 기능을 하는 트랜지스터 소자가 구비될 수 있다.
이때, ESD 또는 기타 스트레스에 의하여 일부 픽셀의 트랜지스터 소자의 특성이 열화될 수 있고, 이 경우 액정 패널 중 일부 픽셀의 비정상 특성이 발생되는 dot성 불량이 발생할 수 있다.
이에, 본 발명은 일부 픽셀의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하여 국소 열처리를 수행함으로써, 다른 부품들의 손상 없이 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원할 수 있다. 따라서 이를 통해 개별 픽셀의 비정상 특성 개선 및 소자 uniformity 개선이 가능할 것이다.
또한, 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 온도가 300 ℃ 이하로 열처리하는 것을 특징으로 한다. 만일, 손상된 트랜지스터 소자의 온도를 300 ℃를 초과하여 열처리를 수행할 경우, 손상된 트랜지스터 소자의 반도체층 구조가 파괴되어 오히려 트랜지스터 소자의 특성이 저하될 수 있다.
바람직하게 상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널(active channel)에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.
ESD 또는 기타 스트레스에 의하여 트랜지스터 소자의 특성이 열화되는 것은 트랜지스터 소자의 활성채널에서의 결합(defect) 발생 등의 문제 때문에 트랜지스터 소자의 전기적 특성 저하를 유발할 수 있다.
따라서, 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널에 레이저를 조사함으로써 활성채널의 온도를 상승시켜 활성채널의 구조를 회복하여 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원할 수 있다.
한편, 상기 레이저 조사된 에너지는 상기 트랜지스터 소자의 반도체층 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 한다. 즉, 레이저의 에너지는 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 한다.
이는 레이저 조사된 에너지가 트랜지스터 소자의 반도체층의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 작을 경우, 활성채널 물질의 온도를 상승시키기 곤란하기 때문이다.
실험예 1
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법 전후의 트랜지스터 소자의 특성을 측정한 그래프이다.
먼저, 외곽에 게이트 드라이브 회로가 내재된 디스플레이 장치를 준비하였다. 이때의 게이트 드라이브 회로의 트랜지스터 소자는 ZnO 산화물 박막 트랜지스터가 사용되었다. 이때의 트랜지스터 소자의 초기(initial) 상태, 열화된 최종(final) 상태 및 열화된 트랜지스터 소자에 100mJ/25nsec의 레이저를 조사하여 국소 열처리를 수행한 경우(after Laser 100mJ)의 전기적 특성을 측정하였다. 레이저 파장은 308 nm를 사용하였으며, 레이저 빔은 25mm x 400 um 크기의 직사각형 형태로 시료에 조사되었다. Repeat rate 는 10Hz이며 레이저 빔은 단일 조사 형태로 (beam overlap 0%) 평가에 적용되었다.
도 4를 참조하면, 레이저(100mJ/25nsec)를 통한 열처리를 수행한 경우, 열화된 특성이 초기 특성과 동일한 수준으로 복원됨을 확인할 수 있다.
본 발명에 따르면, 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치에서 발생된 ESD 또는 비정상 신호에 의하여 트랜지스터 소자의 특성이 열화될 수 있다. 이러한 특성이 저하된 손상된 트랜지스터 소자에 대하여 레이저를 조사하여 국부적 열처리를 수행함으로써 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원시킬 수 있다.
이러한 트랜지스터 소자의 복원 방법을 통하여 생산 수율 상승 및 제품 단가 감소 등의 경제적 이익을 확보할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (17)
- 정전기나 제품의 구동간 발생하는 스트레스에 의한 열화현상에 의해 손상된 트랜지스터 소자가 내재된 전자 장치를 준비하는 단계; 및
상기 전자 장치 중 상기 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 하고,
상기 트랜지스터 소자는 산화물 반도체 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하고,
상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널에 레이저를 조사하여 상기 활성채널 영역에서의 산소 결핍 또는 산소 원자의 위치 이동으로 만들어진 결함구조를 감소시키는 것을 특징으로 하고,
상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널의 온도가 200 ℃ 내지 300 ℃ 에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 레이저 조사된 에너지는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 산화물 반도체 박막 트랜지스터는,
반도체층;
상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연층;
상기 게이트 절연층 상에 위치하는 게이트 전극; 및
상기 반도체층 상에 전기적으로 접촉하는 소스 전극과 드레인 전극을 포함하고,
상기 반도체층의 영역 중 상기 게이트 전극의 하부에 위치하는 영역은 활성 채널인 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법. - 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 산화물 반도체는 아연, 인듐, 갈륨, 주석, 및 타이타늄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 산화물인 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법. - 외곽에 게이트 드라이브 회로 및 데이터배선 드라이드 회로가 내재된 디스플레이 장치를 준비하는 단계; 및
상기 게이트 드라이브 회로 또는 데이터배선 드라이드 회로의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 하고,
상기 손상된 트랜지스터 소자는 정전기나 제품의 구동간 발생하는 스트레스에 의한 열화현상에 의해 손상된 것이고,
상기 트랜지스터 소자는 산화물 반도체 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하고,
상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널에 레이저를 조사하여 상기 활성채널 영역에서의 산소 결핍 또는 산소 원자의 위치 이동으로 만들어진 결함구조를 감소시키는 것을 특징으로 하고,
상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널의 온도가 200 ℃ 내지 300 ℃ 에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법. - 삭제
- 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 레이저 조사된 에너지는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법. - 복수개의 픽셀을 포함하는 디스플레이 장치를 준비하는 단계; 및
상기 복수개의 픽셀 중 일부 픽셀의 손상된 트랜지스터 소자에 레이저를 조사하는 단계를 포함하고,
상기 레이저 조사에 따른 열처리를 통하여 상기 손상된 트랜지스터 소자의 특성을 복원하는 것을 특징으로 하고,
상기 손상된 트랜지스터 소자는 정전기나 제품의 구동간 발생하는 스트레스에 의한 열화현상에 의해 손상된 것이고,
상기 트랜지스터 소자는 산화물 반도체 박막 트랜지스터인 것을 특징으로 하고,
상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널에 레이저를 조사하여 상기 활성채널 영역에서의 산소 결핍 또는 산소 원자의 위치 이동으로 만들어진 결함구조를 감소시키는 것을 특징으로 하고,
상기 레이저를 조사하는 단계는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널의 온도가 200 ℃ 내지 300 ℃ 에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법. - 삭제
- 삭제
- 제14항에 있어서,
상기 레이저 조사된 에너지는 상기 손상된 트랜지스터 소자의 활성채널 물질의 에너지밴드갭보다 큰 것을 특징으로 하는 국소 열처리를 통한 트랜지스터 특성 복원방법.
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