KR20060086169A - Intensity controlling mask for laser, laser apparatus comprising the same and making method of thin film transistor using the same - Google Patents
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Abstract
본발명은 레이저용 강도조절 마스크, 이를 포함하는 레이저 장치 그리고 이를 이용한 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다. 본발명에 따른 레이저용 강도조절 마스크는 강도유지 영역과, 상기 강도유지 영역의 마주하는 양 측에 마련되어 있는 강도감소 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 레이저광의 강도를 균일하게 할 수 있다.The present invention relates to a laser intensity control mask, a laser device comprising the same, and a method of manufacturing a thin film transistor using the same. Laser intensity control mask according to the present invention is characterized in that it comprises an intensity maintenance region and the intensity reduction region provided on both sides of the intensity maintenance region. Thereby, the intensity | strength of a laser beam can be made uniform.
Description
도 1은 종래 레이저 장치에서 생성된 레이저광의 강도분포를 나타내는 그림이며,1 is a diagram showing the intensity distribution of the laser light generated in the conventional laser device,
도 2는 종래 레이저 장치에서 생성된 레이저광의 강도분포를 나타내는 그래프이며,Figure 2 is a graph showing the intensity distribution of the laser light generated in the conventional laser device,
도 3은 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 포함하는 레이저 장치에서 비정질 실리콘층에 레이저광을 조사하는 것을 나타낸 개략도이고,3 is a schematic diagram showing the irradiation of the laser light to the amorphous silicon layer in the laser device including the intensity control mask for laser according to the first embodiment of the present invention,
도 4는 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 나타낸 사시도이고,Figure 4 is a perspective view showing a laser intensity control mask according to a first embodiment of the present invention,
도 5는 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 통과한 레이저광의 강도분포를 나타낸 개략도이고,5 is a schematic diagram showing the intensity distribution of the laser beam passing through the intensity control mask for laser according to the first embodiment of the present invention,
도 6은 도1의 레이저 장치에 사용된 마스크를 나타낸 개략도이고,6 is a schematic view showing a mask used in the laser device of FIG.
도 7은 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크에서 반사된 레이저광의 강도분포를 나타낸 개략도이고, 7 is a schematic diagram showing the intensity distribution of the laser light reflected from the intensity control mask for laser according to the first embodiment of the present invention,
도 8은 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 한 쌍으로 마련한 것을 나타낸 개략도이고,8 is a schematic view showing that a pair of laser intensity control masks according to a first embodiment of the present invention is provided in pairs,
도 9는 본발명의 제2실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 나타낸 사시도이고,9 is a perspective view showing a laser intensity control mask according to a second embodiment of the present invention,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 구조를 도시한 단면도이고,10 is a cross-sectional view showing the structure of a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention,
도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 실시예에 따른 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도이고,11A to 11E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 12는 레이저를 조사하여 비정질 실리콘층을 폴리 실리콘층으로 결정화하는 순차적 측면 고상 결정 공정을 도시한 개략도이고,12 is a schematic diagram illustrating a sequential lateral solid phase crystallization process of irradiating a laser to crystallize an amorphous silicon layer into a polysilicon layer,
도 13은 순차적 측면 고상 결정 공정을 통하여 비정질 실리콘층이 폴리 실리콘층으로 결정화되는 과정에서 폴리 실리콘층의 미세구조를 도시한 도면이다.FIG. 13 illustrates a microstructure of a polysilicon layer in a process in which an amorphous silicon layer is crystallized into a polysilicon layer through a sequential side solid phase crystallization process.
도 14는 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 포함하는 또 다른 레이저 장치에서 비정질 실리콘층에 레이저광을 조사하는 것을 나타낸 개략도이다.Figure 14 is a schematic diagram showing the irradiation of the laser light to the amorphous silicon layer in another laser device including a laser intensity control mask according to a first embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 *Explanation of Signs of Major Parts of Drawings
10 : 레이저 발생부 20 : 제1광학계10: laser generating unit 20: the first optical system
30a, 30b, 30c : 반사 미러 40 : 마스크30a, 30b, 30c: reflection mirror 40: mask
41 : 투광부 45 : 소광부41: light emitting part 45: the matting part
50 : 제2광학계 60 : 프로젝션 렌즈부50: second optical system 60: projection lens unit
70 : 보호 미러 80 : 레이저용 강도조절 마스크70: protective mirror 80: laser intensity control mask
본 발명은, 레이저용 강도조절 마스크와 이를 포함하는 레이저 장치 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser intensity control mask, a laser device including the same, and a method of manufacturing a thin film transistor using the same.
표시장치 중에서 최근에 평판표시장치(flat display device)가 각광을 받고 있다. 평판표시장치는 액정표시장치(LCD)와 유기전기발광장치(OLED)를 포함한다. Recently, flat display devices have come into the spotlight among display devices. The flat panel display device includes a liquid crystal display (LCD) and an organic electroluminescent device (OLED).
액정표시장치와 유기전기발광 표시장치는 서로 다른 메커니즘에 의해 영상을 표시하지만, 공통적으로 영상을 표시하기 위해 박막트랜지스터를 갖는다.The liquid crystal display and the organic electroluminescent display display an image by different mechanisms, but have a thin film transistor to display the image in common.
박막트랜지스터는 채널부, 게이트 전극, 소스 콘택부, 데이터 콘택부 등으로 이루어져 있다. 이 중 채널부는 비정질 실리콘으로 형성할 수 있다. 그런데 비정질 실리콘은 낮은 이동도로 인해 전기적 특성과 신뢰성이 낮으며, 표시소자를 대면적화하는데 어려움이 있다.The thin film transistor includes a channel portion, a gate electrode, a source contact portion, a data contact portion, and the like. The channel portion may be formed of amorphous silicon. However, amorphous silicon has low electrical characteristics and reliability due to low mobility, and it is difficult to make a large display area.
이러한 문제점을 극복하기 위해 이동도가 대략 20 내지 150㎤/Vsec 정도가 되는 폴리 실리콘을 채널부로 사용하는 폴리 실리콘 박막트랜지스터 액정표시장치가 개발되었다. 폴리 실리콘 박막트랜지스터는 비교적 높은 이동도를 갖고 있어 구동 회로를 액정패널에 직접 내장하는 칩 인 글래스(chip in glass)를 구현할 수 있다.To overcome this problem, a polysilicon thin film transistor liquid crystal display using polysilicon having a mobility of about 20 to 150 cm 3 / Vsec as a channel portion has been developed. Polysilicon thin film transistors have a relatively high mobility and can implement chip in glass in which a driving circuit is directly embedded in a liquid crystal panel.
폴리 실리콘의 박막을 형성하는 기술로서, 기판소재의 상부에 직접 폴리 실리콘을 고온에서 증착하는 방법, 비정질 실리콘을 적층하고 600℃ 정도의 고온으로 결정화하는 고온 결정화 방법, 비정질 실리콘을 적층하고 레이저 등을 이용하여 열처리하는 방법 등이 개발되었다. 그러나 이러한 방법들은 고온 공정이 요구되기 때문에 유리기판에 적용하기는 어려움이 있으며, 불균일한 결정립계로 인하여 박막트랜지스터간의 전기적인 특성이 균일하지 않은 단점이 있다.As a technology for forming a thin film of polysilicon, a method of depositing polysilicon directly on the substrate material at a high temperature, a high temperature crystallization method of laminating amorphous silicon and crystallizing it at a high temperature of about 600 ° C, laminating amorphous silicon and a laser, etc. The method of heat treatment using the said, etc. were developed. However, these methods are difficult to apply to the glass substrate because the high temperature process is required, there is a disadvantage that the electrical characteristics between the thin film transistors are not uniform due to non-uniform grain boundaries.
이 중 레이저를 이용하는 방법에는 순차적 측면 고상 결정(sequential lateral solidification, SLS)방법과 엑시머 레이저 어닐링(excimer laser annealing, ELA) 방법이 있다. SLS 방법에서는 폴리 실리콘의 그레인이 기판과 평행하게 성장하며 ELA방법에서는 폴리 실리콘의 그레인이 기판의 수직방향으로 성장한다. Among them, lasers include a sequential lateral solidification (SLS) method and an excimer laser annealing (ELA) method. In the SLS method, grains of polysilicon grow in parallel with the substrate, and in the ELA method, grains of polysilicon grow in the vertical direction of the substrate.
위 두 가지 방법 모두 레이저광이 띠 형상으로 비정질 실리콘에 조사된다. 도 1은 종래 레이저 장치에서 생성된 레이저광의 강도분포를 나타내는 그림이며 도 2는 종래 레이저 장치에서 생성된 레이저광의 강도분포를 나타내는 그래프이다. 그림과 같이 레이저광의 강도는 중앙부분보다 장축의 가장자리를 따른 부분이 더 높게 나타난다. 이러한 불균일한 레이저광의 강도 분포에 의하여 생성되는 폴리 실리콘의 결정화 특성이 달라지며 나아가 박막트랜지스터 간의 특성도 달라지게 된다.In both methods, the laser beam is irradiated to the amorphous silicon in a band shape. 1 is a view showing the intensity distribution of the laser light generated in the conventional laser device, Figure 2 is a graph showing the intensity distribution of the laser light generated in the conventional laser device. As shown in the figure, the intensity of the laser beam is higher in the part along the edge of the long axis than in the center part. The crystallization characteristics of the polysilicon produced by the intensity distribution of the non-uniform laser light is changed, and the characteristics between the thin film transistors are also changed.
본발명의 목적은 레이저광의 강도를 균일하게 할 수 있는 레이저용 강도조절 마스크를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a laser intensity control mask that can make the intensity of laser light uniform.
본발명의 다른 목적은 레이저광의 강도를 균일하게 할 수 있는 레이저용 강도조절 마스크를 포함하는 레이저 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a laser device comprising a laser intensity control mask capable of making the intensity of laser light uniform.
본발명의 또 다른 목적은 레이저광의 강도를 균일하게 할 수 있는 레이저용 강도조절 마스크를 사용하여 박막트랜지스터를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor using a laser intensity control mask that can make the intensity of laser light uniform.
상기의 목적은, 강도유지 영역과, 상기 강도유지 영역의 마주보는 양 측에 마련되어 있는 강도감소 영역을 포함하는 레이저용 강도조절 마스크에 의하여 달성될 수 있다.The above object can be achieved by an intensity control mask for a laser including an intensity maintenance region and an intensity reduction region provided on opposite sides of the intensity maintenance region.
상기 강도유지 영역은 입사되는 레이저광을 투과시키거나 또는 반사시킬 수 있다.The intensity maintaining region may transmit or reflect incident laser light.
상기 강도감소 영역은 상기 강도유지 영역에 가까워질수록 레이저광 강도감소율이 감소하는 것이 바람직하다.The closer the intensity reduction region is to the intensity maintenance region, the lower the laser beam intensity reduction ratio is.
상기 레이저용 강도조절 마스크는 베이스 기판과 상기 강도감소 영역에 형성되어 있는 슬릿 패턴을 포함할 수 있으며, 상기 슬릿 패턴은 크롬층으로 이루어질 수 있다.The laser intensity control mask may include a slit pattern formed on the base substrate and the intensity reduction region, and the slit pattern may be formed of a chromium layer.
상기 슬릿 패턴은 상기 강도유지 영역과 강도감소 영역 사이의 경계와 평행하게 형성되어 있거나 수직 방향으로 형성되어 있을 수 있다.The slit pattern may be formed parallel to the boundary between the strength maintenance region and the strength reduction region or in a vertical direction.
상기 본발명의 다른 목적은 레이저 발생부와, 상기 레이저 발생부에서 발생되어 입사되는 레이저광의 강도 패턴을 조절하는 강도조절 마스크를 포함하는 레이저 장치에 의하여 달성될 수 있다.Another object of the present invention can be achieved by a laser device including a laser generator and an intensity control mask for adjusting the intensity pattern of the laser light incident and incident on the laser generator.
상기 강도조절 마스크는 서로 마주하는 한 쌍의 강도감소 영역과 상기 한 쌍의 강도감소 영역 사이에 위치하는 강도유지 영역을 포함하는 것이 바람직하다. The intensity control mask preferably includes a pair of intensity reduction regions facing each other and an intensity maintenance region located between the pair of intensity reduction regions.
상기 강도조절 마스크는 서로 마주하는 한 쌍으로 마련되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the intensity control mask is provided in pairs facing each other.
레이저광의 초점을 조절하여 비정질 실리콘층에 조사하는 프로젝션 렌즈부를 더 포함하며, 상기 강도조절 마스크는 상기 레이저 발생부와 상기 프로젝션 렌즈부 사이에 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a projection lens unit for adjusting the focus of the laser light to irradiate the amorphous silicon layer, wherein the intensity control mask is located between the laser generation unit and the projection lens unit.
상기 본발명의 또 다른 목적은, 기판 소재 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 레이저 발생부와, 상기 레이저 발생부에서 발생되어 입사되는 레이저광의 강도 패턴을 조절하는 강도조절 마스크를 포함하는 레이저 장치를 이용한 순차적 측면 고상 결정공정을 통하여 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 폴리 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 폴리 실리콘층 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 폴리 실리콘층의 상기 게이트 막의 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 폴리 실리콘층에 불순물을 주입하여 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상에 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 또는 상기 층간절연막을 식각하여 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역을 드러내는 접촉구를 각각 형성하는 단계, 상기 접촉구를 통하여 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역과 각각 연결되는 소스 콘택부 및 드레인 콘택부를 각각 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 제조방법에 의하여 달성될 수 있다.Still another object of the present invention is to form an amorphous silicon layer on a substrate material, a laser device including a laser generation unit, and an intensity control mask for adjusting the intensity pattern of the laser light generated and incident on the laser generation unit Forming a polysilicon layer by crystallizing the amorphous silicon layer through a sequential lateral solid-phase crystallization process, forming a gate insulating film on the polysilicon layer, and forming a gate electrode on the gate layer of the polysilicon layer Forming a source region and a drain region by implanting impurities into the polysilicon layer; forming an interlayer insulating layer on the gate electrode; etching the gate insulating layer or the interlayer insulating layer to etch the source region and the interlayer insulating layer. Respectively forming contact holes exposing the drain region, It can be achieved by a thin film transistor manufacturing method comprising the steps of forming each group through the contact hole of the source region and the drain region and the parts of the source contact and the drain contact portion to be connected, respectively.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본발명을 더욱 상세히 설명하겠다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 포함하는 레이저 장치에서 비정질 실리콘층에 레이저광을 조사하는 것을 나타낸 개략도이다. 도 3에 도시한 레이저 장치는 SLS방법에 사용되는 레이저 장치에 관한 것이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the irradiation of the laser light to the amorphous silicon layer in the laser device including a laser intensity control mask according to a first embodiment of the present invention. The laser device shown in FIG. 3 relates to a laser device used in the SLS method.
레이저 장치는 크게 레이저 발생부(10), 광학계(20, 50), 반사 미러(30a,30b, 30c), 마스크(40), 프로젝션 렌즈부(60), 보호 미러(70) 그리고 제1광학계(20) 내에 마련되어 있는 레이저용 강도조절 마스크(80)를 포함한다.The laser device is largely comprised of a
레이저 발생부(10)는 가공되지 않은 원시 레이저광을 발생한다. 레이저 발생부(10)는 레이저 발생 튜브(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 레이저 발생 튜브는 각각 상부전극과 하부전극을 포함하며, 이들 사이에 Ze, Cl, He, Ne 가스 등이 충진되어 있는 구조이다. 원시 레이저광의 크기는 12mmㅧ36mm 정도이며 펄스 유지시간은 약 20ns이다.The
레이저 발생부(10)에서 발생한 원시 레이저광은 제1광학계(20)로 공급된다. 제1광학계(20)는 복수의 미러와 렌즈를 포함한다. 제1광학계(20)에는 펄스 유지 시간 연장부(pulse duration extender, PDE)가 마련되어 있어 펄스 유지 시간을 20ns에서 200ns로 증가시킨다. 펄스 유지 시간이 길수록 형성되는 폴리 실리콘의 결정 크기가 커져 품질이 우수해진다. 제1광학계(20)는 또한 레이저광을 원하는 크기로 조절하는 기능도 한다. 레이저광은 제1광학계(20) 내에 위치한 레이저용 강도조절 마스크(80)를 거치면서 강도 패턴이 균일해진다. 레이저용 강도조절 마스크(80)의 구성과 작용에 대하여는 후술한다.The raw laser light generated by the
제1광학계(20)를 거치면서 펄스유지시간이 증가하고 크기가 조절된 레이저광은 제1반사미러(30a)에 반사된 후 마스크(40)를 지나게 된다. 레이저광은 마스크(40)를 거치면서 일정한 패턴을 가지게 된다.
As the pulse holding time increases and the size of the laser beam is adjusted while passing through the first
마스크(40)를 거쳐 일정한 패턴을 가지게 된 레이저광은 제2반사미러(30b), 제2광학계(50), 그리고 제3반사미러(30c)를 거친 후에 프로젝션 렌즈부(60)로 입사된다. 프로젝션 렌즈부(60)는 레이저광의 초점을 맞추고 레이저광의 크기를 축소시킨다. 실제 비정질 실리콘층(210)에 조사되는 레이저광의 크기는 마스크(40)를 통과한 레이저광의 약 1/5가 된다. 이와 같이 실제 사용되는 레이저광보다 마스크(40)의 크기가 큰 것은 마스크(40)의 패턴 형성을 용이하게 하기 위함이다.The laser light having a predetermined pattern through the
프로젝션 렌즈부(60)를 거친 레이저는 보호 미러(70)를 거쳐 비정질 실리콘층(210)에 조사되어 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화한다. The laser passing through the
프로젝션 렌즈부(60)와 비정질 실리콘층(210) 간의 간격은 약 25mm정도로 매우 작다. 간격이 좁아 실리콘 결정화 과정 중에 실리콘이 튀어서 프로젝션 렌즈부(60)를 손상시킬 수 있는데 보호 미러(70)는 이를 방지하는 역할을 한다. 보호 미러(70) 역시 실리콘에 의해 손상될 수 있으므로 일정 시간 사용 후 교체한다.The distance between the
보호미러(70)의 하부에는 비정질 실리콘층(210)이 형성되어 있는 기판(200)이 위치하고 있다. 비정질 실리콘층(210)은 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD) 방법으로 기판(200) 상에 증착될 수 있다. 기판(200)은 스테이지(300)에 안착되어 있다. 스테이지(300)는 기판(200)을 X-Y 방향으로 이동시키면서 비정질 실리콘층(210) 전체가 결정화될 수 있도록 한다. The
이하 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크(80)의 구성과 작용을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the laser
레이저용 강도조절 마스크(80)는 쿼츠나 유리등으로 이루어진 베이스 기판(81)을 포함한다. 베이스 기판(81) 상에는 중앙부분에 마련되어 있는 강도유지 영역(82)과, 강도유지 영역(82)의 마주하는 양 편에 마주하여 마련되어 있는 강도감소 영역(85)이 형성되어 있다. 강도유지 영역(82)을 거치는 레이저광의 강도는 그대로 유지되며, 강도감소 영역(85)을 거치는 레이저광의 강도는 다소 감소하게 된다.The laser
강도 감소 영역(85)에는 양 영역(82, 85) 사이의 경계와 평행한 복수의 슬릿 패턴(86)이 마련되어 있다. 슬릿 패턴(86)간의 간격은 강도유지 영역(82)에 가까워질수록 넓어지고, 강도유지 영역(82)에서 멀어질수록 좁아진다. 슬릿 패턴(81)은 이에 한정되지는 않으나, 크롬 등으로 이루어져 레이저광의 반사율 또는 투과율을 감소시킨다. 슬릿 패턴(86)은 MgF2, Al2O3, SiO2, CaF2
, AlF3 등으로 이루어질 수도 있다. 슬릿 패턴(86)이 조밀할 수록 레이저광의 강도가 많이 감소하게 된다.The
레이저용 강도조절 마스크(80)에 입사되는 레이저광은 강도유지 영역(82)에 비해 강도감소 영역(85)에서 강도가 강한 패턴을 가지고 있다. 강도유지 영역(81)을 거치는 강도가 상대적으로 약한 레이저광은 강도가 그대로 유지되는 반면, 강도감소 영역(85)을 거치는 강도가 상대적으로 강한 레이저광은 슬릿 패턴(85)에 의해 강도가 감소한다. 강도가 특히 강한 양 측면을 거치는 레이저광은 조밀하게 형성되어 있는 슬릿 패턴(86)에 의해 강도가 더욱 많이 감소된다. 이에 의해 레이저용 강도조절 마스크(80)를 통과한 레이저광은 위치에 관계없이 균일한 강도 패턴을 가지게 된다.
The laser light incident on the laser
레이저용 강도조절 마스크(80)를 통과하여 균일한 강도 패턴을 가지게 된 레이저광은 마스크(40)를 통과하면서 일정한 패턴을 가지게 된다. 도 6은 도1의 레이저 장치에 사용된 마스크(40)를 나타낸 개략도이다.The laser beam having a uniform intensity pattern through the laser
마스크(40)는 쿼츠로 이루어져 있으며 입사된 레이저광이 투과되는 투과영역(41)와 투과영역(41)을 둘러싸고 있는 차단영역(45)으로 이루어져 있다. 차단영역(45)에는 크롬층이 형성되어 있다.The
투과영역(41)에는 슬릿이 일렬로 배치되어 있으며 서로 나란히 배치되어 있는 2개의 슬릿열(42a, 42b)을 가진다. 여기서 각 슬릿열(42a, 42b)의 슬릿은 서로 엇갈리게 배치되어 있다. 2개 슬릿열(42a, 42b)의 크기(d1×d2)는 약 10mm×90mm정도인데 이 크기는 마스크(40)에 입사되는 레이저광의 크기와 유사하다.In the
도 7은 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크(80)에서 반사된 레이저광의 강도 분포를 나타낸 개략도이고, 도 8은 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크(80)를 한 쌍으로 마련한 것을 나타낸 개략도이다.7 is a schematic view showing the intensity distribution of the laser light reflected from the laser
도 7과 같이 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크(80)는 입사되는 레이저광을 투과시키는 대신 반사하도록 마련될 수도 있다. 이 경우 레이저용 강도조절 마스크(80)는 베이스 기판(81) 배면에 반사를 위한 별도의 코팅층을 더 포함할 수 있다. 반사시에도 투과 시와 마찬가지로 강도감소 영역(85)을 거치는 레이저광의 강도가 감소되어 강도 패턴이 균일해진다.As shown in FIG. 7, the
도 8과 같이 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크(80)를 서로 마주보는 한 쌍으로 마련하여 강도 감소를 효과적으로 수행할 수도 있다.
As shown in FIG. 8, the
도 9는 본발명의 제2실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 나타낸 사시도이다. 제1실시예와 달리 슬릿 패턴(86)이 양 영역(81, 85)의 경계에 대하여 수직방향으로 형성되어 있다. 또한 슬릿 패턴(86)의 폭은 강도유지 영역(81)에 가까워질수록 감소한다.9 is a perspective view showing a laser intensity control mask according to a second embodiment of the present invention. Unlike the first embodiment, the
강도감소 영역(85)에 마련되는 슬릿 패턴(86)은 제1실시예 및 제2실시예와 달리 격자 형상 등으로 다양하게 변형될 수 있다.Unlike the first and second embodiments, the
실시예에서는 레이저용 강도조절 마스크(80)가 제1광학부(20) 내에 위치하는 것으로 나타내었으나 레이저용 강도조절 마스크(80)는 레이저 발생부(10)와 프로젝션 렌즈부(60) 사이에서 다양한 위치에 배치될 수 있다. 또한 레이저용 강도조절 마스크(40)는 레이저 광로 상에서 X-Y방향으로 위치 조절 가능하게 마련되는 것이 바람직하다.In the exemplary embodiment, the laser
이하에서는 본발명의 실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크(80)를 사용하여 제조된 박막트랜지스터에 대하여 설명하겠다.Hereinafter, a thin film transistor manufactured using the
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 구조를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view showing the structure of a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 10에서 보는 바와 같이, 기판소재(110)의 상에 버퍼층(111)이 형성되어 있으며 버퍼층(111)의 상부에 폴리 실리콘층(130)이 위치하고 있다. 버퍼층(111)은 주로 산화 실리콘으로 되어 있으며 기판소재(110) 중의 알칼리 금속 등이 폴리 실리콘층(130)으로 들어오는 것을 방지한다. 폴리 실리콘층(130)은 채널부(131)를 중심으로 LDD층(lightly doped domain, 132a, 132b)과 소스/드레인 영역(133a,134b) 이 형성되어 있다. LDD층(132a, 132b)은 n- 도핑되어 있으며, 핫 캐리어(hot carrier)들을 분산시키기 위해 형성된다. 반면 채널부(131)는 불순물이 도핑되어 있지 않으며 소스/드레인 영역(133a, 133b)은 n+ 도핑되어 있다. 폴리 실리콘층(130)의 상부에는 산화실리콘이나 질화실리콘으로 이루어진 게이트 절연막(141)이 형성되어 있으며, 채널부(131) 상부에 게이트 절연막(141)에는 게이트 전극(151)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(141)의 상부에는 게이트 전극(151)을 덮는 층간절연막(152)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(141)과 층간절연막(152)은 폴리 실리콘층(130)의 소스/드레인 영역(133a, 133b)을 드러내는 접촉구(181, 182)를 가지고 있다. 층간 절연막(152)의 상부에는 접촉구(181)를 통하여 소스 영역(133a)과 연결되어 있는 소스 콘택부(161)와 게이트 전극(151)을 중심으로 소스 콘택부(161)와 마주하며 접촉구(182)를 통하여 드레인 영역(133b)과 연결되어 있는 드레인 콘택부(162)가 형성되어 있다. 층간 절연막(152)은 보호막(171)으로 덮여 있고, 보호막(171)에는 드레인 콘택부(162)를 드러내는 접촉구(183)가 형성되어 있으며, 보호막(171)의 상부에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 또는 반사율을 가지는 도전 물질로 이루어진 화소 전극(172)이 형성되어 접촉구(183)를 통해 드레인 콘택부(162)와 연결되어 있다.As shown in FIG. 10, the
이하에서는 본발명의 실시예에 따른 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 제조방법에 대하여 설명하겠다. Hereinafter, a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention will be described.
도 11a 내지 도 11e는 본 발명의 실시예에 따른 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도이고, 도 12은 레이저를 조사하여 비정질 실리콘층을 폴리 실리콘층으로 결정화하는 순차적 측면 고상 결정 공정을 도시한 개략도이고, 도 13은 순차적 측면 고상 결정 공정을 통하여 비정질 실리콘층이 폴리 실리콘층으로 결정화되는 과정에서 폴리 실리콘층의 미세구조를 도시한 도면이다.11A to 11E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 12 illustrates a sequential side solid state crystallization process of crystallizing an amorphous silicon layer into a polysilicon layer by irradiating a laser. 13 is a schematic diagram illustrating a microstructure of a polysilicon layer in a process of crystallizing an amorphous silicon layer into a polysilicon layer through a sequential side solid phase crystallization process.
우선 도 11a와 같이 기판소재(110)상에 버퍼층(111)과 비정질 실리콘층(121)을 증착하고, 비정질 실리콘층(121)을 순차적 측면 고상 결정 방법으로 결정화한다. 이 때 본 발명의 실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크(80)를 사용한다. 결정화 과정은 다음과 같다.First, as shown in FIG. 11A, the
도 12에서 보는 바와 같이 순차적 측면 고상 결정 공정은 슬릿 패턴으로 형성되어 있는 투과영역(41)을 가지는 마스크(40)를 이용하여 레이저광을 조사하여 비정질 실리콘층(121)을 국부적으로 완전히 녹여 투과영역(41)에 대응하는 비정질 실리콘층(121)에 액상영역(122)을 형성한다. 여기서 마스크(40)를 통과하는 레이저광은 레이저용 강도조절 마스크(80)를 통과하면서 강도 분포가 균일하게 되어 있어 형성되는 폴리 실리콘층은 균일한 특성을 가지게 된다. As shown in FIG. 12, in the sequential side solid-state crystal process, a laser beam is irradiated using a
이 때 폴리 실리콘층의 결정립은 레이저가 조사된 액상영역(122)과 레이저가 조사되지 않은 고상영역의 경계에서 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다. 결정립들의 성장은 액상 영역(122)의 중앙에서 서로 만나면 멈추게 되고, 슬릿 패턴을 결정립의 성장 방향으로 이동하면서 레이저광을 조사하면 결정립의 측면 성장은 계속 진행하여 원하는 정도로 성장시킬 수 있다. At this time, the crystal grains of the polysilicon layer grow in a direction perpendicular to the boundary surface at the boundary between the
도 13은 슬릿 패턴이 수평 방향으로 형성되어 있을 경우 폴리 실리콘층(130)의 결정립 구조를 나타내는 것이다. 결정립은 슬릿 패턴에 대하여 수 직하게 성장함을 알 수 있다.13 illustrates a grain structure of the
도 11b는 결정화가 완료된 폴리 실리콘층(130)을 패터닝한 것을 나타낸다.FIG. 11B shows the patterning of the
이어 도 11c와 같이 산화실리콘이나 질화실리콘을 증착하여 게이트 절연막(121)을 형성한다. 이어 게이트 배선용 전도성 물질을 증착한 후 패터닝하여 게이트 전극(151)을 형성한다. 이어 게이트 전극(151)을 마스크로 하여 n형 불순물을 이온주입하여 폴리 실리콘층(130)에 채널부(131), LDD층(132a, 132b), 소스/드레인 영역(133a, 133b)을 형성한다. LDD층(132a, 132b)을 제조하는 방법은 여러 가지가 있는데, 예를 들어 게이트 전극(151)을 이중층으로 만든 후 습식식각을 통해 오버행을 만드는 방법을 이용할 수 있다.Next, as shown in FIG. 11C, silicon oxide or silicon nitride is deposited to form a
이어, 도 11d에서 보는 바와 같이, 게이트 절연막(121)의 상부에 게이트 전극(151)을 덮는 층간 절연막(152)을 형성한 다음, 게이트 절연막(121)과 함께 패터닝하여 폴리 실리콘층(130)의 소스/드레인 영역(133a, 133b)을 드러내는 접촉구(181, 182)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 11D, an
이어 도 11e에서 보는 바와 같이, 기판 소재(110)의 상부에 데이터 배선용 금속을 증착하고 패터닝하여, 접촉구(181, 182)를 통하여 소스/드레인 영역(133a, 133b)과 각각 연결되는 소스 콘택부(161) 및 드레인 콘택부(162)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 11E, a metal layer for data wiring is deposited and patterned on the
이어 도 10에서 보는 바와 같이, 그 상부에 보호막(171)을 도포한 후, 패터닝하여 드레인 콘택부(162)를 드러내는 접촉구(183)를 형성한다. 이어 ITO 또는 IZO 와 같은 투명 도전 물질 또는 우수한 반사도를 가지는 도전물질을 적층하고 패터닝하여 화소전극(172)을 형성한다.
Subsequently, as shown in FIG. 10, after applying the
도 14는 본발명의 제1실시예에 따른 레이저용 강도조절 마스크를 포함하는 또 다른 레이저 장치에서 비정질 실리콘층에 레이저광을 조사하는 것을 나타낸 개략도이다. 도 14는 ELA방법에 사용되는 레이저 장치를 나타낸 것이다.Figure 14 is a schematic diagram showing the irradiation of the laser light to the amorphous silicon layer in another laser device including a laser intensity control mask according to a first embodiment of the present invention. 14 shows a laser device used in the ELA method.
도 3의 레이저 장치와 달리 보호렌즈(70)와 비정질 실리콘층(210) 사이에 장축 셔터(90)가 마련되어 있다. ELA방법에서는 SLS에 비하여 비정질 실리콘층(210)에 조사되는 레이저광의 길이 대 폭의 비가 큰데 장축 셔터(90)는 레이저광을 띠 형태로 조절한다. 도 3의 레이저 장치와 마찬가지로 레이저용 강도조절 마스크(80)에 의해 레이저광의 강도는 균일해진다.Unlike the laser device of FIG. 3, a long-
본발명에 따른 박막트랜지스터 및 이를 이용하는 박막트랜지스터 기판은 액정표시장치 또는 유기전기발광장치(organic light emitting diode) 등의 표시장치에 사용될 수 있다. The thin film transistor according to the present invention and the thin film transistor substrate using the same may be used in a display device such as a liquid crystal display or an organic light emitting diode.
유기전기발광장치는 전기적인 신호를 받아 발광하는 유기물을 이용한 자발광형 소자이다. 유기전기발광장치에는 음극층(화소전극), 홀 주입층, 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 양극층(대향전극)이 적층되어 있다. 본발명에 따른 박막트랜지스터 기판의 드레인 콘택부는 음극층과 전기적으로 연결되어 데이터 신호를 인가할 수 있다.The organic electroluminescent device is a self-luminous device using an organic material that emits light upon receiving an electrical signal. In the organic electroluminescent device, a cathode layer (pixel electrode), a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and an anode layer (counter electrode) are stacked. The drain contact portion of the thin film transistor substrate according to the present invention may be electrically connected to the cathode layer to apply a data signal.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 레이저광의 강도를 균일하게 할 수 있는 레이저용 강도조절 마스크가 제공된다.As described above, according to the present invention, there is provided a laser intensity control mask capable of making the intensity of laser light uniform.
또한 레이저광의 강도를 균일하게 할 수 있는 레이저용 강도조절 마스크를 포함하는 레이저 장치와 이를 이용한 박막트랜지스터의 제조방법이 제공된다.In addition, a laser device including a laser intensity control mask capable of uniformizing the intensity of a laser beam and a method of manufacturing a thin film transistor using the same are provided.
Claims (13)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |