KR101888089B1 - 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법 - Google Patents

결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 결정화 방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법은 그린 레이저(green laser)를 이용한 결정화에 있어, 호모지나이저(homogenizer) 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하여 간섭 길이(coherent length)의 주기성을 n배로 증가시킴으로써 그린 레이저를 이용한 광학계의 균일도를 향상시키기 위한 것으로, 호모지나이저 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하고 이들 전면에 집광 렌즈를 설치한 광학계를 제공하는 단계; 비정질 실리콘 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; 및 상기 광학계를 거친 그린 레이저빔을 상기 비정질 실리콘 박막에 주사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화하는 단계를 포함한다.

Description

결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법{CRYSTALLIZATION METHOD AND METHOD OF FABRICATING THIN FILM TRANSISTOR USING THEREOF}
본 발명은 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그린 레이저(green laser)를 이용한 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치와 유기전계 발광소자가 개발되어 기존의 브라운관을 대체하고 있다.
상기 액정표시장치에 주로 사용되는 구동 방식인 능동 매트릭스(Active Matrix; AM) 방식은 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나며, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 스위칭소자로 사용하여 각 화소(pixel)별로 전압의 온, 오프를 조절하는 방식이다.
또한, 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가지며, 스스로 빛을 내는 자체발광 소자이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 직류 5V 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하여 최근 평판표시장치로서 주목받고 있다.
이러한 액정표시장치와 유기전계 발광소자에 있어서 공통적으로 화소영역 각각을 온, 오프 제어하기 위해서 필수적으로 스위칭소자인 박막 트랜지스터를 사용하게 된다.
일반적으로 상기 박막 트랜지스터는 액티브층으로 비정질 실리콘(amorphous silicon)을 이용하고 있으나, 상기 비정질 실리콘은 원자 배열이 무질서하기 때문에 빛 조사나 전기장 인가 시 준안정 상태(metastable state)로 변화되어 박막 트랜지스터의 안정성이 문제가 되고 있다. 또한, 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 채널 내부에서 캐리어(carrier)의 이동도가 0.1cm2/Vs ~ 1.0cm2/Vs로 낮아 이를 구동회로용 소자로 사용하는데는 어려움이 있다.
이러한 문제를 해결하고자 이동도가 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 큰 다결정 실리콘(polycrystalline silicon) 박막 트랜지스터가 개발되었고, 상기 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 낮은 감광도와 높은 이동도를 실현할 수 있으므로 화소 어레이(pixel array)와 구동회로를 동일 기판에 직접 제작할 수 있다는 장점이 있다.
이러한 집적화에 의해 종래 필요하였던 구동 집적회로(driver Integrated Circuit; driver IC)와 화소 어레이를 연결하는 추가 공정이 불필요하여 생산성 및 신뢰성이 크게 향상될 수 있으며, 전술한 바와 같이 상기 다결정 실리콘 박막의 우수한 특성으로 인해 더 작고 뛰어난 성능의 박막 트랜지스터의 제작이 가능하다는 장점이 있다.
이러한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 액티브층으로 다결정 실리콘을 필요로 한데, 상기 다결정 실리콘을 제작하는 방법으로는 크게 다결정 실리콘을 기판 위에 직접 증착(as-deposition)하여 형성하는 방법과 기판 위에 비정질 실리콘을 증착한 뒤 열처리(annealing)하여 결정화하는 방법이 있다. 특히, 저가의 유리기판을 사용하기 위해서는 저온 공정이 요구되며 구동회로부의 소자에 이용하기 위해서는 박막 트랜지스터의 이동도를 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.
상기 다결정 실리콘을 제작하기 위해 일반적으로 사용되는 고상결정화(Solid Phase Crystallization; SPC)방법은 비교적 간단한 공정으로도 균일한 다결정 실리콘을 얻을 수 있지만, 열처리 온도가 600℃ 이상의 고온이고 열처리 시간도 수십 시간 정도로 길어서 유리기판을 사용하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.
또한, 상기 고상결정화방법으로 얻어진 다결정 실리콘은 보통 수㎛ 수준의 비교적 큰 그레인(grain)을 가지나 상기 그레인 내에 결함(defect)이 많이 형성되어 있다는 단점이 있다. 상기 결함은 그레인 경계(grain boundary) 영역 다음으로 박막 트랜지스터의 성능에 좋지 않은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
최근 저온에서 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 제작하기 위하여 여러 가지 결정화방법이 연구되고 있는데, 현재 대두되고 있는 방법이 레이저를 이용한 결정화방법이다.
레이저 어닐링에 의한 비정질 실리콘의 결정화는 기판 온도를 현저하게 증가시키지 않고 비정질 실리콘에만 많은 양의 에너지를 공급할 수 있기 때문에 낮은 변형점을 갖는 유리기판뿐만 아니라 플라스틱 기판 등에도 사용될 수 있다.
레이저 어닐링에 사용되는 레이저의 예로는 엑시머 레이저(Excimer Laser; EL) 및 아르곤(Ar) 레이저가 있다.
상기 엑시머 레이저를 이용한 결정화는 가스 매질에 의해 308nm 파장을 갖는 레이저빔을 생성시켜 결정화에 이용하고 있는데, 상기 엑시머 레이저는 매우 고가이고 수명이 짧으며, 주기적으로 발진에 필요한 기체를 바꿀 필요가 있어 유지비용이 큰 단점이 있다. 엑시머 레이저의 보수는 시간이 소모되므로 보수비용이 높다.
따라서, 상기 엑시머 레이저를 대신할 레이저 어닐링 장치의 개발이 시급하다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 유지비용이 크지 않은 그린 레이저를 이용한 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 그린 레이저를 이용한 광학계의 회절 현상을 줄여 결정화 시 불균일을 개선하도록 한 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 결정화방법은 호모지나이저(homogenizer) 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하고 이들 전면에 집광 렌즈를 설치한 광학계를 제공하는 단계; 비정질 실리콘 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; 및 상기 광학계를 거친 그린(green) 레이저빔을 상기 비정질 실리콘 박막에 주사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 광학계를 거쳐 간섭 길이(coherent length)의 주기성이 n배로 증가된 레이저빔을 상기 비정질 실리콘 박막에 주사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 위에 버퍼층을 형성한 후, 그 위에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 비정질 실리콘 박막을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘 박막에 탈수소 공정을 진행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 박막 트랜지스터의 제조방법은 호모지나이저 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하고 이들 전면에 집광 렌즈를 설치한 광학계를 제공하는 단계; 비정질 실리콘 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; 및 상기 광학계를 거친 그린 레이저빔을 상기 비정질 실리콘 박막에 주사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화하는 단계; 및 상기 결정화된 다결정 실리콘 박막을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법은 그린 레이저를 이용하여 결정화함으로써 기존의 엑시머 레이저 결정화에 비해 유지비용이 절감되며, 이에 따라 높은 생산성 및 가격 경쟁력이 확보되는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법은 상기 그린 레이저를 이용한 결정화에 있어, 호모지나이저(homogenizer) 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하여 간섭 길이(coherent length)의 주기성을 n배로 증가시킴으로써 그린 레이저를 이용한 광학계의 균일도를 향상시킬 수 있게 된다.
구체적으로 간섭 길이 및 에너지 변동폭이 감소하게 되며, 결정화 공정 후 장축에서 발생하는 가로선 줄무늬 불량을 개선할 수 있게 된다. 그 결과 뮤라(mura)가 억제되어 유기전계 발광소자의 성능이 개선되는 효과를 제공한다. 또한, 이를 이용한 결정화 시 불균일을 개선할 수 있게 되어 대면적 디스플레이에 적용 가능한 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 그린 레이저 결정화 장치를 예를 들어 나타내는 도면.
도 2는 그린 레이저의 간섭 길이를 보여주는 도면.
도 3은 그린 레이저를 이용한 결정화 공정 후에 발생하는 가로선 줄무늬 불량을 보여주는 현미경 사진.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 구성 일부를 개략적으로 나타내는 도면.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 결정화방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 그린 레이저 결정화 장치를 예를 들어 나타내는 도면이다.
최근에는 그린 레이저의 출력 전력이 현저하게 증가되었고, 출력 안정성도 개선되었다. 반도체의 결정화에 그린 레이저를 사용하는 경우에는 반도체의 흡수력 계수에 관련되어 고조파로의 변환이 필요하다. 그린 레이저로부터 방출된 레이저빔은 비선형 광소자를 사용하여 비정질 실리콘에 충분히 흡수 가능한 2차 고조파(second harmonic)로 변환된다. 이때, 변환 이후에도 충분히 높은 출력 레벨이 유지될 수 있다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 그린 레이저 결정화 장치는 크게 레이저 발생장치(150)와 파장분리 거울(beam splitter)(154)을 포함하는 광학계로 구성될 수 있으며, 상기 레이저 발생장치(150)로부터 발생된 레이저빔(155)은 상기 광학계를 거쳐 소정 기판(110)에 주사 방식으로 조사되게 된다.
상기 레이저 발생장치(150)는 적외선 형태로 빛 에너지를 공급하는 다이오드(152)와 상기 다이오드(152)로부터 나온 빛 에너지를 집진(集塵)시켜 실질적인 레이저빔(155)을 발생시키는 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 봉(rod)(151) 및 2차 고조파 발생(Second-Harmonic Generation; SHG) 광학계(153)로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 다이오드는(152) 적외선 형태로 상기 YAG 봉(151)에 빛 에너지를 공급하는 역할을 하며, 상기 YAG 봉(151)은 그 내부로 입사된 빛 에너지를 통해 상기 YAG 봉(151)을 이루는 원자들이 고 에너지 상태로 되었다가 원래 상태로 돌아오면서 레이저빔(155)을 발생시키는 역할을 한다. 또한, 2차 고조파 발생 광학계(153)는 상기 YAG 봉(151)으로부터 나온 레이저빔(155)의 파장을 배가시키는 역할을 하는 것으로 상기 다이오드(152)로부터 상기 YAG 봉(151)으로 입사된 후 이를 통해 나오는 레이저빔(155)은 여전히 1064nm 파장을 갖지만, 상기 2차 고조파 발생 광학계(153)를 지나면서, 이의 작용에 의해 그 일부는 여전히 1064nm 파장을 갖는 또 다른 일부는 그 길이가 반으로 줄어든 532nm의 파장을 갖는 레이저빔(155)이 만들어지게 된다.
상기 2차 고조파 발생 광학계(153)를 통과하여 2개의 파장대를 갖는 레이저빔(155)은 파장분리 거울(154)을 통해 532nm 파장의 레이저빔(155)과 1064nm 파장의 적외선(IR)으로 분리되게 된다.
이와 같은 광학 시스템에 의해 처리된 레이저빔은 비정질 실리콘이 증착된 비정질 실리콘 박막의 표면에 조사되고, 그 레이저빔은 조사 면적이 중첩되도록 일 방향으로 점차 이동(shift)되어, 상기 비정질 실리콘 박막의 전체 표면에 레이저 어닐링을 실행한다. 이에 따라 비정질 실리콘 박막이 결정화되게 된다.
전술한 그린 레이저 결정화 장치는 보수 가능성 및 저비용의 이용 가능성에 대한 이점을 갖는다. 상기 그린 레이저는 고체 레이저라 엑시머 레이저와 다르게 기체를 사용하지 않으므로, 저하된 여기 소스 성분을 바꿀 필요가 없다. 고체 레이저의 여기 소스는 20년 이상의 수명을 갖는 것으로 알려져 있으며, 그린 레이저는 레이저 발진에 필요한 구성성분의 수가 엑시머 레이저 보다 현저하게 작다.
다만, 그린 레이저의 문제점으로 그린 레이저의 간섭성(coherence)이 관련된다. 일반적으로 레이저는 높은 간섭성을 갖는다. 그러므로, 레이저빔을 분할하고 분할된 레이저빔을 합성하여 균일한 에너지 분포를 갖는 빔을 구하는 방법에 의해 선형 빔을 구할 때 선형 빔에서는 간섭이 일어나 정재파(standing wave)를 발생시킨다. 엑시머 레이저는 다른 레이저와 비교해 매우 작은 수십 ㎛의 간섭 길이(coherent length)를 갖는다. 그러므로, 엑시머 레이저로부터 구해진 선형 빔에서는 간섭이 쉽게 일어나지 않아 정재파가 두드러지지 않는다.
이에 비해 그린 레이저는 약 350㎛의 간섭 길이를 가지므로 상기 기재된 바와 같이 발생되는 정재파가 상당히 강하다.
한편, 생산성을 개선하는 이점 및 대향 생산성을 갖는 레이저 어닐링 방법으로 펄스 발진에 의해 얻어진 고전력 레이저빔이 광학 시스템에 의해 처리되어, 수 cm의 사각 형상을 갖는 스팟(spot) 또는 예를 들어 조사면을 따라서 10cm 이상의 길이를 갖는 스트라이프(stripe)를 형성하고, 레이저 조사 위치가 레이저 어닐링을 실행하는 주사 방식으로 조사면에 대해 이동되는 방법이 사용될 수 있다.
이 경우 광학 시스템은 조사면을 따라서 레이저빔 에너지의 분포를 균일하게 만들고, 레이저빔을 스트라이프 형태로 처리하는 기능을 갖는다.
레이저빔 에너지의 분포를 균일하게 만드는 광학 시스템으로 빔 호모지나이저(homogenizer)를 들 수 있다.
도 2는 그린 레이저의 간섭 길이를 보여주는 도면이다.
그린 레이저를 위한 호모지나이저 제작 시 다음의 수학식 1과 같은 간섭 길이를 가지게 된다.
Figure 112011076430073-pat00001
여기서, 상기 d는 렌즈렛(lenslet) 사이즈를 나타내며, λ 및 f는 각각 레이저 파장 및 초점거리(focal length)를 나타낸다. 일 예로, 상기 렌즈렛 사이즈 및 초점거리는 각각 2mm 및 500mm를 적용하였다.
상기 도 2를 참조하면, 이 경우 레이저빔의 피크-투-계곡(peak to valley)간의 에너지 차이(△E)는 약 3% 정도이며, 간섭 길이(LC)는 345.8㎛이다.
도 3은 그린 레이저를 이용한 결정화 공정 후에 발생하는 가로선 줄무늬 불량을 보여주는 현미경 사진이다.
상기 도 3을 참조하면, 상기의 간섭 길이에 의해 비정질 실리콘 결정화 시 도시된 바와 같은 줄무늬가 발생하는 것을 알 수 있다.
이때, 상기 줄무늬 간격은 대략 0.35mm로 간섭 길이에 해당한다.
이와 같은 간섭 길이에 의한 주기적인 현상을 근본적으로 없앨 수는 없으나, 이를 보다 빠른 주기로 발생시켜 발생 간격 및 에너지 차이를 줄일 수는 있다.
이에 따라 본 발명에서는 호모지나이저 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하여 간섭 길이의 주기성을 n배로 증가시킴으로써 그린 레이저를 이용한 광학계의 균일도를 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하며, 이를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학계의 구성 일부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
상기 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광학계는 그린 레이저를 이용한 광학계의 균일도를 향상시키기 위해 일 예로, 호모지나이저 어레이 세트(160a, 160b)를 2개로 분리하고 이들 전면에 집광 렌즈(condensing lens)(170)를 설치하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 2개로 분리된 레이저빔(155a, 155b)은 서로 다른 위상차를 가지며 중첩됨에 따라 간섭 길이의 주기성이 2배로 증가하게 된다.
이 경우 간섭 길이가 약 170㎛로 감소하는 것을 알 수 있으며, 피크-투-계곡간의 에너지 차이는 약 1%로 감소하는 것을 알 수 있다.
다만, 본 발명에 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 호모지나이저 어레이 세트는 n개(n≥2)로 분리할 수 있다.
이하, 상기의 광학계를 이용한 결정화방법을 도면을 참조하여 예를 들어 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 결정화방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
이때, 본 발명의 실시예는 결정화하고자 하는 박막으로 비정질 실리콘을 예를 들어 설명하고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(110) 전면에 소정 두께의 버퍼층(buffer layer)(111)을 형성한다.
상기 버퍼층(111)은 기판(110) 내에 존재하는 나트륨(natrium; Na) 등의 불순물이 결정화공정 중에 상부 층으로 침투하는 것을 차단하는 역할을 한다.
이후, 상기 버퍼층(111)이 형성된 기판(110) 전면에 비정질 실리콘을 증착하여 소정의 비정질 실리콘 박막(120)을 형성한다.
상기 비정질 실리콘 박막(120)을 증착하는 대표적인 방법으로는 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD)방법과 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)방법이 있다. 상기 플라즈마 화학기상증착방법으로 비정질 실리콘 박막(120)을 증착할 경우에는 증착 시 기판의 온도에 따라 다소 차이는 있으나 약 20％ 내외의 수소원자가 상기 비정질 실리콘 박막(120) 내에 포함되게 된다.
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 상기 비정질 실리콘 박막(120)에 탈수소(dehydrogenation) 공정을 진행하여 비정질 실리콘 박막(120) 내에 포함된 수소를 제거한다.
이후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 레이저 발생장치(150)를 통해 상기 비정질 실리콘 박막(120)에 레이저빔(155)을 주사하여 다결정 실리콘 박막(130)을 형성한다.
이때, 상기 결정화에는 전술한 바와 같이 호모지나이저 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하여 간섭 길이의 주기성을 n배로 증가시킨 레이저빔(155)을 이용하게 된다.
상기 본 발명에 따라 결정화된 다결정 실리콘 박막은 박막 트랜지스터, 태양전지, 이미지 센서 등의 반도체 소자 제작에 사용될 수 있으며, 상기 결정화방법에 의해 결정화된 다결정 실리콘 박막을 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(110) 위에 소정 두께의 버퍼층(111)을 형성한다.
이때, 상기 버퍼층(111)은 실리콘산화막(SiO2)으로 구성되어 기판(110) 내에 존재하는 나트륨 등의 불순물이 결정화공정 중에 상부 층으로 침투하는 것을 차단하는 역할을 한다.
이후, 상기 버퍼층(111)이 형성된 기판(110) 위에 비정질 실리콘 박막을 소정 두께로 증착한 후, 전술한 본 발명의 결정화방법을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 다결정 실리콘 박막을 형성한다.
이때, 전술한 바와 같이 상기 비정질 실리콘 박막을 증착하는 대표적인 방법으로는 저압 화학기상증착방법과 플라즈마 화학기상증착방법이 있다. 상기 플라즈마 화학기상증착방법으로 비정질 실리콘 박막을 증착할 경우에는 증착 시 기판의 온도에 따라 다소 차이는 있으나 약 20％ 내외의 수소원자가 상기 비정질 실리콘 박막 내에 포함되게 된다.
그리고, 필요에 따라 상기 비정질 실리콘 박막에 탈수소 공정을 진행하여 비정질 실리콘 박막 내에 포함된 수소를 제거한다.
그리고, 상기 비정질 실리콘 박막에 전술한 광학계를 거친 레이저빔을 조사하여 균일한 그레인을 가진 다결정 실리콘 박막을 형성한다.
이후, 상기 다결정 실리콘 박막을 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 패터닝하여 소정의 액티브층(124)을 형성한다.
이후, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(124)이 형성된 기판(110) 전면에 실리콘산화막 또는 실리콘질화막(SiNx)을 증착하여 게이트절연막(115a)을 형성한다.
그리고, 상기 게이트절연막(115a)이 형성된 기판(110)에 일 방향으로 연장하는 게이트라인(미도시)을 형성하는 동시에 상기 액티브층(124) 상부에 상기 게이트라인과 연결되는 게이트전극(121)을 형성한다.
이때, 상기 게이트전극(121) 및 게이트라인은 제 1 도전막을 상기 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.
여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 2가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.
그리고, 예를 들어 N-타입 박막 트랜지스터를 형성하는 경우, 상기 게이트전극(121)을 마스크로 고농도의 n+ 이온을 상기 액티브층(124)의 소정영역에 주입하여 소오스영역(124a)과 드레인영역(124b)을 형성한다. 이때, 상기 게이트전극(121)은 액티브층(124)의 채널영역(124c)에 도펀트(dopant)가 침투하는 것을 방지하는 이온-스타퍼(ion stopper)의 역할을 하게 된다.
이후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 전면에 층간절연막(115b)을 증착한 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 게이트절연막(115a)과 층간절연막(115b)의 일부 영역을 선택적으로 패터닝하여 상기 소오스영역(124a) 및 드레인영역(124b)의 일부를 각각 노출시키는 제 1 콘택홀(140a) 및 제 2 콘택홀(140b)을 형성한다.
이후, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀(140a) 및 제 2 콘택홀(140b)을 통해 각각 상기 소오스영역(124a) 및 드레인영역(124b)과 전기적으로 접속하는 소오스전극(122) 및 드레인전극(123)을 형성한다.
이때, 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인(미도시)이 형성되게 되며, 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 및 데이터라인은 제 2 도전막을 상기 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.
여기서, 상기 제 2 도전막으로 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 2 도전막은 상기 저저항 도전물질이 2가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수 있다.
이후, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 전면에 보호막(115c)을 증착한 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 보호막(115c)의 일부 영역을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 제 3 콘택홀(140c)을 형성한다.
그리고, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 전면에 제 3 도전막을 형성한다. 이때, 상기 제 3 도전막은 화소전극을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다.
이후, 포토리소그래피 공정을 통해 상기 제 3 도전막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)에 상기 제 3 도전막으로 이루어지며, 상기 제 3 콘택홀(140c)을 통해 상기 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극(118)을 형성한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 결정화방법은 그린 레이저를 이용한 결정화에 있어, 레이저빔의 간섭 길이 및 에너지 변동폭이 감소하게 되며, 결정화 공정 후 장축에서 발생하는 가로선 줄무늬 불량을 개선할 수 있게 된다. 그 결과 뮤라(mura)가 억제되어 유기전계 발광소자의 성능이 개선되게 된다. 또한, 이를 이용한 결정화 시 불균일을 개선할 수 있게 되어 대면적 디스플레이에 적용 가능하게 된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
110 : 기판 111 : 버퍼층
120 : 비정질 실리콘 박막 130 : 다결정 실리콘 박막
150 : 레이저 발생장치 155,155a,155b : 레이저빔
160a,160b : 호모지나이저 어레이 세트
170 : 집광 렌즈

Claims (6)

  1. 호모지나이저(homogenizer) 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하고 이들 전면에 집광 렌즈를 설치한 광학계를 제공하는 단계;
    비정질 실리콘 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 광학계를 거친 그린(green) 레이저빔으로서 간섭 길이(coherent length)의 주기성이 n배로 증가된 레이저빔을 상기 비정질 실리콘 박막에 주사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화하는 단계를 포함하는 결정화방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 위에 버퍼층을 형성한 후, 그 위에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 결정화방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 실리콘 박막을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘 박막에 탈수소 공정을 진행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 결정화방법.
  5. 호모지나이저 어레이 세트를 n개(n≥2)로 분리하고 이들 전면에 집광 렌즈를 설치한 광학계를 제공하는 단계;
    비정질 실리콘 박막이 형성된 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 광학계를 거친 그린 레이저빔으로서 간섭 길이의 주기성이 n배로 증가된 레이저빔을 상기 비정질 실리콘 박막에 주사하여 상기 비정질 실리콘 박막을 다결정 실리콘 박막으로 결정화하는 단계; 및
    상기 결정화된 다결정 실리콘 박막을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
  6. 삭제
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