KR20090007056A - Method of testing thin film transistor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수명 측정을 위한 SPC-TFT를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating an SPC-TFT for measuring lifetime according to an embodiment of the present invention.
도 2는 시간에 따른 문턱전압의 변화량을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the amount of change in threshold voltage over time.
도 3은 시간에 따른 가속 팩터를 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing an acceleration factor over time.
도 4는 도 2에 도시된 제1 및 제2 그래프를 로그(log)-로그(log) 스케일로 변환한 그래프이다.FIG. 4 is a graph in which the first and second graphs shown in FIG. 2 are converted to a log-log scale.
본 발명은 박막 트랜지스터의 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터의 수명을 예측하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 박막 트랜지스터의 검사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for inspecting a thin film transistor, and more particularly, to a method for inspecting a thin film transistor that can shorten the time required to predict the life of the thin film transistor.
표시장치의 하나인 유기전계발광 표시장치는 아몰퍼스 실리콘을 고상 결정화 방식으로 결정화한 고상 결정화 폴리 실리콘형 박막 트랜지스터를 사용한다. 유기전계발광 표시장치에서 상기한 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 드레인 전극이 서로 전기적으로 연결된 선형구조를 갖는다. 상기한 박막 트랜지스터의 문턱전압은 시간이 경과함에 따라서 점진적으로 변화하게 되는데, 박막 트랜지스터의 문턱전압이 변화하면 상기 유기전계발광 표시장치는 저 전류에서 구동하게 되고, 그 결과 픽셀 불량이 발생하여 유기전계발광 표시장치의 휘도가 전체적으로 저하된다.The organic light emitting display device, which is one of the display devices, uses a solid state crystallized polysilicon thin film transistor in which amorphous silicon is crystallized by a solid state crystallization method. In the organic light emitting display device, the thin film transistor has a linear structure in which a gate electrode and a drain electrode are electrically connected to each other. The threshold voltage of the thin film transistor is gradually changed as time passes. When the threshold voltage of the thin film transistor is changed, the organic light emitting display device is driven at a low current. The luminance of the light emitting display device is lowered as a whole.
한편, 디스플레이 산업에서 표시장치의 수명이 큰 이슈가 되고 있는 상황이므로, 표시장치의 수명을 예측하는 방법이 최근 활발하게 연구되고 있다. 특히, 현재 TV에 적용되는 유기전계발광 표시장치의 수명이 50000시간 정도로 예측되고 있으며, 수명을 예측하는데는 5년 내지 6년 정도의 시간이 소요된다. 여기서, 상기한 50000시간의 수명은 상기한 박막 트랜지스터의 문턱전압이 대략 0.2V 정도 변화된 시점이라 할 수 있다.On the other hand, since the lifespan of display devices has become a major issue in the display industry, methods for predicting the lifespan of display devices have been actively studied in recent years. In particular, the lifespan of an organic light emitting display device applied to a TV is estimated to be about 50,000 hours, and it takes 5 to 6 years to predict the lifespan. In this case, the 50000 hour lifespan may be a time point at which the threshold voltage of the thin film transistor is changed by about 0.2V.
따라서, 본 발명의 목적은 박막 트랜지스터의 수명을 예측하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 박막 트랜지스터의 검사방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for inspecting a thin film transistor that can shorten the time required to predict the life of the thin film transistor.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 검사방법에 의하면, 기 설정된 온도를 유지하는 환경에서 게이트 전극과 드레인 전극이 전기적으로 연결된 박막 트랜지스터를 구비한다. 상기 박막 트랜지스터의 소오스 전극에 정상 스트레스 전류보다 높은 가속 스트레스 전류를 인가한다. 이후, 특정 시간에 상기 박막 트랜지스터의 문턱전압의 변화량을 측정한다. 측정된 상기 문턱전압의 변화량은 상기 특정 시간에 기 설정된 문턱전압의 기준 변화량과 비교된다. 여기서, 상기 문턱전압의 기준 변화량보다 측정된 상기 문턱전압 변화량이 크면 상가 박막 트랜지스터를 불량으로 판정 한다. 한편, 상기 문턱전압의 기준 변화량보다 측정된 상기 문턱전압 변화량이 작으면 기 설정된 데이터를 근거로하여 상기 박막 트랜지스터의 수명을 계산한다.According to the method for inspecting a thin film transistor according to the present invention, the thin film transistor includes a thin film transistor electrically connected to a gate electrode and a drain electrode in an environment of maintaining a predetermined temperature. An accelerated stress current higher than the normal stress current is applied to the source electrode of the thin film transistor. Thereafter, the amount of change in the threshold voltage of the thin film transistor is measured at a specific time. The measured change amount of the threshold voltage is compared with a reference change amount of the preset threshold voltage at the specific time. Here, if the threshold voltage change amount is larger than the reference change amount of the threshold voltage, the thin film transistor is determined to be defective. Meanwhile, when the threshold voltage change amount is smaller than the threshold change amount of the threshold voltage, the lifetime of the thin film transistor is calculated based on preset data.
이러한 박막 트랜지스터의 검사방법에 따르면, SPC-TFT에 단지 100시간동안 가속 스트레스 전류를 인가하여 상기 SPC-TFT의 수명을 예측함으로써, 상기 SPC-TFT의 수명을 예측하는데 소요되는 검사시간을 단축시킬 수 있다.According to the inspection method of the thin film transistor, by applying an accelerated stress current to the SPC-TFT for only 100 hours to predict the life of the SPC-TFT, it is possible to shorten the inspection time required to predict the life of the SPC-TFT have.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수명 측정을 위한 고상 결정화(Solid Phase Crystallization: SPC)-박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)를 나타낸 회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, TFT의 수명을 예측하기 위하여 SPC-TFT(100)가 사용되고, 상기 SPC-TFT(100)는 아몰퍼스 실리콘을 SPC 방식으로 결정화하여 형성된다.1 is a circuit diagram illustrating a solid phase crystallization (SPC) -thin film transistor (TFT) for measuring lifetime according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the SPC-
도 1을 참조하면, 수명 예측 실험에 사용되는 상기 SPC-TFT(100)는 게이트 전극(101)과 드레인 전극(102)이 전기적으로 연결된 선형 구조를 가지며, 상기 SPC-TFT(100)의 소오스 전극(103)에는 정상 스트레스 전류보다 높은 가속 스트레스 전류(Is)가 제공된다. 또한, 수명 예측 실험에 사용되는 상기 SPC-TFT(100)의 채널길이에 대한 채널폭의 비율은 200/4을 갖는다.Referring to FIG. 1, the SPC-TFT 100 used in the life prediction experiment has a linear structure in which a
상기 수명 예측 실험은 40℃의 온도 환경에서 상기 소오스 전극(103)에 상기 가속 스트레스 전류(Is)를 인가하면서 시간에 따라 상기 SPC-TFT(100)의 문턱전압의 변화량을 측정한다.The life prediction experiment measures the amount of change in the threshold voltage of the SPC-
본 발명에서, 상기 SPC-TFT(100)의 수명은 상기 SPC-TFT(100)의 문턱전압이 0.2V 정도로 변화되는 시간으로 정의될 수 있다. 즉, 상기 SPC-TFT(100)의 문턱전압이 0.2V 이상으로 증가하면, 사람의 눈에는 시인되지 않을지라도 상기 SPC-TFT(100)를 채용하는 표시장치(미도시, 예를 들어, 유기전계발광 표시장치)의 휘도가 저하되는 현상이 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 상기 SPC-TFT(100)의 문턱전압이 0.2V 정도로 변화되는 시간을 상기 SPC-TFT(100)의 수명으로 예측하는 것이 바람직하다.In the present invention, the lifetime of the SPC-
도 2는 시간에 따른 문턱전압의 변화량(ΔVth)을 나타낸 그래프이고, 도 3은 시간에 따른 가속 팩터를 나타낸 그래프이다. 도 2에서, 제1 그래프(G1)는 상기 정상 구동 전류(10㎂)를 인가하였을 때 시간에 따른 문턱전압의 변화량(ΔVth)을 나타낸 것이고, 제2 그래프(G2)는 상기 가속 스트레스 전류(Is, 30㎂)를 인가하였을 때 시간에 따른 문턱전압의 변화량(ΔVth)을 나타낸 것이다.FIG. 2 is a graph showing an amount of change of threshold voltage ΔVth over time, and FIG. 3 is a graph showing an acceleration factor over time. In FIG. 2, a first graph G1 represents a change amount ΔVth of a threshold voltage over time when the normal driving current 10 μs is applied, and a second graph G2 represents the acceleration stress current Is. , The change in threshold voltage over time (ΔVth) is shown.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 정상 구동 전류(예를 들어, 10㎂)를 상기 SPC-TFT(100)에 인가할 때보다 상기 가속 스트레스 전류(Is, 예를 들어, 30㎂)를 상기 SPC-TFT(100)에 인가할 때, 상기 SPC-TFT(100)의 문턱전압의 변화량(ΔVth)이 증가한다. 결과적으로, 상기 정상 구동 전류(10㎂)를 상기 SPC-TFT(100)에 인가할 때보다 상기 가속 스트레스 전류(Is, 30㎂)를 인가하면, 상기 SPC-TFT(100)의 수명을 예측하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.As shown in FIG. 2, the accelerated stress current Is (eg, 30 mA) is applied to the SPC than when the normal driving current (eg, 10 mA) is applied to the SPC-
예를 들어, 상기 정상 구동 전류(10㎂)을 SPC-TFT에 인가하여 상기 SPC-TFT(100)의 수명을 예측하는데 대략 6년의 시간이 소요되었다면, 상기 가속 스트레 스 전류(Is, 30㎂)를 상기 SPC-TFT(100)에 인가하여 상기 SPC-TFT(100)의 수명을 예측하는데에는 대략 2년의 시간이 소요될 수 있다.For example, if it takes approximately 6 years to estimate the life of the SPC-
여기서, 가속 팩터는 상기 가속 스트레스 전류(Is)를 상기 정상 구동 전류로 나눈값으로 정의된다. 즉, 상기 정상 구동 전류가 10㎂이고, 상기 가속 스트레스 전류(Is)가 30㎂일 때, 상기 가속 팩터는 3으로 정의된다.Here, the acceleration factor is defined as a value obtained by dividing the acceleration stress current Is by the normal driving current. That is, when the normal driving current is 10 mA and the acceleration stress current Is is 30 mA, the acceleration factor is defined as three.
또한, 상기 가속 팩터는 상기 소오스 전극(103)에 상기 정상 구동 전류를 인가하였을 때의 문턱전압의 변화량(ΔVth)을 상기 소오스 전극(103)에 상기 가속 스트레스 전류(Is)를 인가하였을 때의 문턱전압의 변화량(ΔVth)으로 나눈 값으로 정의될 수 있다.In addition, the acceleration factor is a threshold when the acceleration stress current Is is applied to the
도 3을 참조하면, 상기 정상 구동 전류가 10㎂이고, 상기 가속 스트레스 전류(Is)가 30㎂일 때, 도 2에 도시된 문턱전압의 변화량(ΔVth)을 근거로하여 시간에 따른 가속 팩터를 계산하면 상기 가속 팩터는 대략 3의 근처에서 나타나는 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 3, when the normal driving current is 10 mA and the acceleration stress current Is is 30 mA, the acceleration factor over time is determined based on the change amount ΔVth of the threshold voltage shown in FIG. 2. Calculations show that the acceleration factor appears in the vicinity of approximately three.
상술한 바에 따르면, 수명 예측 실험에서 상기 SPC-TFT(100)의 소오스 전극(103)으로 정상 구동 전류보나 높은 가속 스트레스 전류(Is)를 인가함으로써, 상기 SPC-TFT(100)의 수명을 예측하는 시간을 단축시킬 수 있다.As described above, in the life prediction experiment, the life time of the SPC-
도 4는 도 2에 도시된 제1 및 제2 그래프(G1, G2)를 로그(log)-로그(log) 스케일로 변환한 그래프이다. 도 4에서, 제3 그래프(G3)는 상기 정상 구동 전류(10㎂)를 인가하였을 때 시간에 따른 문턱전압의 변화량(ΔVth)을 나타낸 것이고, 제4 그래프(G4)는 상기 가속 스트레스 전류(Is, 30㎂)를 인가하였을 때 시간에 따른 문 턱전압의 변화량(ΔVth)을 나타낸 것이다.FIG. 4 is a graph obtained by converting the first and second graphs G1 and G2 illustrated in FIG. 2 to a log-log scale. In FIG. 4, the third graph G3 shows the change amount ΔVth of the threshold voltage over time when the normal driving current 10 mA is applied, and the fourth graph G4 shows the acceleration stress current Is. , 30Hz) shows the change in threshold voltage over time (ΔVth).
도 4를 참조하면, 상기 정상 구동 전류(10㎂)를 SPC-TFT(100)의 소오스 전극으로 인가한 경우, 문턱전압의 변화량(ΔVth)이 시간에 따라 천천히 증가한 반면에, 상기 가속 스트레스 전류(30㎂)를 상기 SPC-TFT(100)의 소오스 전극으로 인가한 경우, 문턱전압의 변화량(ΔVth)이 시간에 따라 빠르게 변화하였다.Referring to FIG. 4, when the normal driving current 10 mA is applied to the source electrode of the SPC-
상기한 제3 그래프(G3)를 지수함수로 나타내면, 상기 문턱전압 변화량(ΔVth)은 다음 수학식을 만족한다.When the third graph G3 is represented by an exponential function, the threshold voltage change amount ΔVth satisfies the following equation.
<수학식>Equation
여기서, ΔVth는 상기 문턱전압의 변화량이고, t는 시간이며, α와β는 상수이다.Is the amount of change of the threshold voltage, t is time, and alpha and beta are constants.
40℃의 온도에서 200/4의 채널폭/채널길이를 갖는 상기 SPC-TFT에 30㎂의 가속 스트레스 전류를 인가하였을 때, 정상인 SPC-TFT에서는 100시간 지점에서 상기 문턱전압의 변화량(ΔVth)은 0.05V보다 작거나 같아야 하며, 1000시간 지점에서 상기 문턱전압의 변화량(ΔVth)은 0.1V보다 작거나 같아야 한다. 상기한 조건을 만족하기 위하여 상기 α는 0.015보다 작고, 상기 β는 0.26보다 작은 것이 바람직하다.When an accelerated stress current of 30 mA is applied to the SPC-TFT having a channel width / channel length of 200/4 at a temperature of 40 ° C, the change amount of the threshold voltage ΔVth at 100 hours is normal in the SPC-TFT. It should be less than or equal to 0.05V, and the change amount ΔVth of the threshold voltage at a point of 1000 hours should be less than or equal to 0.1V. In order to satisfy the above conditions, α is preferably less than 0.015 and β is less than 0.26.
상기와 같이 한계 조건을 기 설정해두고, SPC-TFT의 수명을 예측하는 검사를 실시하면, 100시간 경과 후에는 실험한 SPC-TFT의 수명을 예측가능하다. 즉, 100시 간 경과 후에 상기 SPC-TFT의 문턱전압 변화량이 0.05V 이상이면, 상기 SPC-TFT는 불량으로 판정되고, 상기 SPC-TFT의 문턱전압 변화량이 0.05V이하이면, 상기 SPC-TFT는 정상으로 판정된다.If a limit condition is set as described above and a test for predicting the life of the SPC-TFT is performed, the life of the experimental SPC-TFT can be predicted after 100 hours. That is, if the threshold voltage change amount of the SPC-TFT is greater than 0.05V after 100 hours, the SPC-TFT is determined to be defective, and if the threshold voltage change amount of the SPC-TFT is less than 0.05V, the SPC-TFT is It is determined to be normal.
또한, 상기 문턱전압의 변화량(ΔVth)이 0.2V가 되는 시간을 SPC-TFT의 수명으로 가정했을 때, 상기한 수학식에 상기 문턱전압의 변화량(ΔVth)에 0.2V를 대입하여 시간을 산출하면 대략 50000시간이 산출된다.Further, when assuming that the time when the amount of change (ΔVth) of the threshold voltage becomes 0.2V is the lifetime of the SPC-TFT, the time is calculated by substituting 0.2V into the amount of change (ΔVth) of the threshold voltage in the above equation. Approximately 50000 hours are calculated.
이와 같은 박막 트랜지스터의 검사방법에 따르면, SPC-TFT에 단지 100시간동안 정상 구동 전류보다 높은 가속 스트레스 전류를 인가하면 상기 SPC-TFT의 수명을 예측할 수 있다. 따라서, 상기 SPC-TFT의 수명을 예측하는데 소요되는 검사시간을 단축시킴으로써, 상기 SPC-TFT의 수명을 효율적으로 예측할 수 있다.According to the inspection method of the thin film transistor, when the acceleration stress current higher than the normal driving current is applied to the SPC-TFT for only 100 hours, the life of the SPC-TFT can be predicted. Therefore, by shortening the inspection time required to predict the life of the SPC-TFT, it is possible to efficiently predict the life of the SPC-TFT.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
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CN111060798B (en) * | 2019-12-18 | 2021-10-15 | 中国测试技术研究院流量研究所 | Automatic power aging test system and test method for MOS (metal oxide semiconductor) tube |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |