KR20120068505A - Infra red laser apparatus and a method of fabricating an array substrate using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 적외선 레이저 장비에 관한 것으로, 특히, 적외선 레이저 장비 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to infrared laser equipment, and more particularly, to an infrared laser equipment and a method of manufacturing an array substrate using the same.
정보화 사회의 발전에 따라 다양한 형태의 표시장치가 요구되고 있으며, 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기전기발광 표시장치(organic electroluminescent display device), 플라즈마 표시장치(plasma display panel device), 전계방출 표시장치(field emission display device) 등과 같은 평판표시장치(flat panel display)가 널리 개발되고 있다. 이러한 평판표시장치는, 다수의 화소를 매트릭스 형태로 배열하고 각 화소마다 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 포함하여 개별 구동하는 능동행렬(active matrix) 형태가 주로 이용된다.With the development of the information society, various types of display devices are required, liquid crystal display devices, organic electroluminescent display devices, plasma display panel devices, and field emission. Flat panel displays such as field emission display devices have been widely developed. In such a flat panel display, an active matrix form in which a plurality of pixels are arranged in a matrix form and individually driven, including a thin film transistor as a switching element, is mainly used.
박막 트랜지스터는 실리콘과 같은 반도체로 이루어진 액티브층을 포함하는데, 비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)이 저온에서 저가의 유리 기판과 같은 대형 기판 상에 형성할 수 있으며, 공정이 간단하여 널리 이용되고 있다. The thin film transistor includes an active layer made of a semiconductor such as silicon, and amorphous silicon (a-Si: H) can be formed on a large substrate such as a low-cost glass substrate at low temperature, and the process is simple and widely It is used.
그러나, 비정질 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터는, 낮은 전계효과 이동도(field effect mobility)를 가지고 있어 응답 속도가 느리며, 특히, 대면적 표시장치에서의 고속 구동에 어려움이 있다. However, a thin film transistor using amorphous silicon has a low field effect mobility and thus has a slow response speed, and in particular, there is a difficulty in high speed driving in a large area display device.
이에 따라, 다결정 실리콘(polycrystalline silicon)을 이용한 박막 트랜지스터를 채용하는 표시장치가 널리 연구 및 개발되고 있다. 다결정 실리콘을 이용한 표시장치에서는 화소 영역의 박막 트랜지스터와 구동 회로를 동일 기판 상에 형성할 수 있으며, 화소 영역의 박막 트랜지스터와 구동 회로를 연결하는 과정이 불필요하므로 공정이 간단해진다. 또한, 다결정 실리콘은 비정질 실리콘에 비해 전계효과 이동도가 100 내지 200배 정도 더 크므로 응답 속도가 빠르고, 온도와 빛에 대한 안정성도 우수한 장점이 있다.Accordingly, display devices employing thin film transistors using polycrystalline silicon have been widely researched and developed. In a display device using polycrystalline silicon, the thin film transistor and the driving circuit of the pixel region can be formed on the same substrate, and the process is simplified because the process of connecting the thin film transistor and the driving circuit of the pixel region is unnecessary. In addition, since polycrystalline silicon has a field effect mobility of about 100 to 200 times larger than amorphous silicon, the response speed is fast and the stability of temperature and light is excellent.
이러한 다결정 실리콘층은, 비정질 실리콘층을 형성하고 이를 결정화하는 과정을 통해 형성되는데, 통상적으로, 엑시머 레이저(Excimer laser)를 이용한 레이저 어닐링(laser annealing) 공정을 통해 비정질 실리콘을 열처리함으로써 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 레이저 어닐링 공정은, 협소한 레이저 빔이 여러 샷(shot)을 통해 기판 표면을 가로질러 점진적으로 스캐닝되기 때문에, 비교적 느리고, 레이저 빔의 샷이 균일하지 못하여 형성된 다결정 실리콘층이 위치에 따라 균일하지 않다는 단점이 있다.The polycrystalline silicon layer is formed through a process of forming an amorphous silicon layer and crystallizing it, and typically, may be formed by heat-treating the amorphous silicon through a laser annealing process using an excimer laser. . However, this laser annealing process is relatively slow because the narrow laser beam is progressively scanned across the substrate surface through several shots, and the shot of the laser beam is not uniform, depending on the position of the polycrystalline silicon layer formed. The disadvantage is that it is not uniform.
최근, 간접 열 결정화(indirect thermal crystallization: ITC) 기술을 이용하여 비정질 실리콘을 미세 결정 실리콘(microcrystalline silicon: μc-Si)으로 결정화하는 기술이 대두되고 있다. ITC 기술은, 적외선(infrared ray: IR) 다이오드 레이저를 이용하여 광을 조사하고, 조사된 레이저의 에너지를 열변환층에서 열로 변환한 후, 이때 발생된 순간적인 고온의 열을 이용하여 비정질 실리콘을 결정화함으로써, 미세 결정 실리콘(μc-Si)을 형성하는 기술이다. 적외선 레이저는 약 308nm의 파장을 갖는 기존의 자외선 엑시머 레이저 대비 안정적이며, 보다 균일하게 결정화가 가능하여, 균일한 소자 특성을 얻을 수 있다. Recently, a technique for crystallizing amorphous silicon into microcrystalline silicon (μc-Si) using indirect thermal crystallization (ITC) technology has emerged. ITC technology irradiates light using an infrared ray (IR) diode laser, converts the energy of the irradiated laser into heat in the thermal conversion layer, and then uses the instantaneous high temperature heat generated to recover amorphous silicon. By crystallization, it is a technique of forming fine crystalline silicon (μc-Si). Infrared lasers are more stable than conventional ultraviolet excimer lasers having a wavelength of about 308 nm, and can be crystallized more uniformly, thereby obtaining uniform device characteristics.
그런데, 평판표시장치가 대면적화 됨에 따라, 공정 시간의 단축 및 효율 증가를 위해 라인 빔(line-beam) 형태의 적외선 레이저가 사용된다. However, as the flat panel display device becomes larger, a line-beam infrared laser is used to shorten the process time and increase efficiency.
이러한 라인 빔 형태의 적외선 레이저는 도 1a 내지 도 1c에 도시한 것과 같은 프로파일을 가진다. 도 1a는 일반적인 라인 빔 형태의 적외선 레이저의 삼차원 프로파일이고, 도 1b는 일반적인 라인 빔 형태의 적외선 레이저의 길이 방향에 따른 이차원 프로파일이며, 도 1c는 일반적인 라인 빔 형태의 적외선 레이저의 폭 방향에 따른 이차원 프로파일이다. This line beam type infrared laser has a profile as shown in Figs. 1A to 1C. FIG. 1A is a three-dimensional profile of an infrared laser in the form of a general line beam, FIG. 1B is a two-dimensional profile in the longitudinal direction of an infrared laser in the form of a general line beam, and FIG. 1C is a two-dimensional profile in the width direction of an infrared laser in the form of a general line beam. Profile.
도시한 바와 같이, 적외선 레이저에서는 라인 빔의 길이 방향으로 양단에 불균일한 빔 숄더(beam shoulder)가 발생하며, 대면적 평판표시장치의 제조시 레이저 빔 간의 중첩 문제를 해결하기 위해서는 이러한 빔 숄더를 제거해야 한다. As shown, an infrared laser generates non-uniform beam shoulders at both ends in the longitudinal direction of the line beam, and removes the beam shoulders to solve the overlapping problem between the laser beams when manufacturing a large area flat panel display. Should be.
따라서, 적외선 레이저의 빔 숄더 부분은 투과되지 않도록 라인 빔에 대응하는 슬릿 형태의 개구부를 가지며, 나머지 부분은 금속 물질로 이루어진 마스크가 사용된다. 이때, 금속 물질은 몰리브덴(molybdenum: Mo)이 주로 이용된다. Therefore, the beam shoulder portion of the infrared laser has a slit-shaped opening corresponding to the line beam so as not to be transmitted, and the remaining portion is a mask made of a metallic material. In this case, as the metal material, molybdenum (Mo) is mainly used.
그러나, 이러한 몰리브덴 마스크는 장시간 사용할 경우, 변형이 되는 문제가 있다. However, such a molybdenum mask has a problem of deformation when used for a long time.
도 2a와 도 2b는 파장에 따른 몰리브덴의 흡수율과 반사율을 도시한 그래프이다. 도시한 바와 같이, 808nm의 적외선 레이저를 이용할 경우, 몰리브덴 마스크가 레이저를 흡수하는 비율은 약 40% 정도이다. 따라서, 몰리브덴 마스크를 장시간 사용할 경우, 몰리브덴이 레이저를 흡수하여 변형되므로 마스크의 역할을 하지 못하며 신뢰성 문제가 발생한다. 2A and 2B are graphs showing absorbance and reflectance of molybdenum according to wavelengths. As shown, when the 808 nm infrared laser is used, the rate at which the molybdenum mask absorbs the laser is about 40%. Therefore, when molybdenum mask is used for a long time, since molybdenum absorbs and deforms the laser, the molybdenum mask does not act as a mask and a reliability problem occurs.
한편, 마스크의 재료로 몰리브덴보다 용융점이 높은 인바(invar)를 사용할 경우에도, 장시간 사용에 따른 신뢰성 문제가 발생한다.
On the other hand, even when an invar having a higher melting point than molybdenum is used as the material of the mask, reliability problems due to long time use occur.
상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 장시간 사용에도 신뢰성이 높은 마스크를 포함하는 적외선 레이저 장비를 제공하는 것이다.In order to solve the above-mentioned conventional problems, it is an object of the present invention to provide an infrared laser equipment including a high reliability mask even for long time use.
본 발명의 다른 목적은 적외선 레이저를 이용하여 균일도가 높은 미세 결정 실리콘을 가지는 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an array substrate including a thin film transistor having fine crystal silicon with high uniformity using an infrared laser.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 어레이 기판의 제조 방법은 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상부에 제1절연층을 형성하는 단계, 상기 제1절연층 상부에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 비정질 실리콘층 상부에 열변환층을 형성하는 단계, 구리 박막을 포함하는 마스크를 통해 라인 빔 형태의 적외선 레이저를 상기 열변환층에 조사함으로써, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 미세 결정 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 미세 결정 실리콘층 상부의 열변환층을 제거하는 단계, 상기 미세 결정 실리콘층을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층 상부에 오믹 콘택층을 형성하는 단계, 상기 오믹 콘택층 상부에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an array substrate, the method including forming a gate electrode on a substrate, forming a first insulating layer on the gate electrode, and an amorphous silicon layer on the first insulating layer. Forming a layer, forming a heat conversion layer on the amorphous silicon layer, and irradiating the heat conversion layer with an infrared laser in the form of a line beam through a mask including a copper thin film, thereby crystallizing the amorphous silicon layer Forming a crystalline silicon layer, removing a heat conversion layer on the microcrystalline silicon layer, patterning the microcrystalline silicon layer to form an active layer, and forming an ohmic contact layer on the active layer And forming source and drain electrodes on the ohmic contact layer.
여기서, 상기 마스크는 실리콘 웨이퍼 상부에 상기 구리 박막을 포함하며, 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 구리 박막 사이에 위치하는 버퍼층과, 상기 구리 박막 상부의 보호층을 더 포함한다. 상기 버퍼층과 상기 보호층은 실리콘 질화물로 이루어진다. Here, the mask includes the copper thin film on the silicon wafer, and further includes a buffer layer positioned between the silicon wafer and the copper thin film, and a protective layer on the copper thin film. The buffer layer and the protective layer are made of silicon nitride.
상기 적외선 레이저는 808nm의 파장을 가지는 것을 특징으로 한다.The infrared laser is characterized by having a wavelength of 808nm.
본 발명의 적외선 레이저 장비는 라인 빔 형태의 적외선 레이저와, 구리 박막을 포함하며, 상기 라인 빔 형태의 적외선 레이저를 선택적으로 패터닝하는 마스크를 포함한다.The infrared laser device of the present invention includes an infrared laser in the form of a line beam, a copper thin film, and a mask for selectively patterning the infrared laser in the form of the line beam.
여기서, 상기 마스크는 실리콘 웨이퍼 상부에 상기 구리 박막을 포함하며, 상기 구리 박막은 약 2000Å의 두께를 가진다.Here, the mask includes the copper thin film on the silicon wafer, the copper thin film has a thickness of about 2000Å.
또한, 상기 마스크는 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 구리 박막 사이에 위치하는 버퍼층과, 상기 구리 박막 상부의 보호층을 더 포함하며, 상기 버퍼층과 상기 보호층은 실리콘 질화물로 이루어지고 약 300Å의 두께를 가진다.
The mask further includes a buffer layer positioned between the silicon wafer and the copper thin film, and a protective layer on the copper thin film, wherein the buffer layer and the protective layer are formed of silicon nitride and have a thickness of about 300 GPa.
본 발명에 따른 적외선 레이저 장비에서는 구리를 실리콘 웨이퍼에 코팅하여 라인 빔용 마스크를 형성함으로써, 장시간 사용에도 변형 없이 장파장 영역의 라인 빔 형태의 적외선 레이저를 자르거나 패턴할 수 있다. 따라서, 적외선 레이저를 이용한 공정에서의 불량 발생을 방지할 수 있으며 신뢰성을 높일 수 있다. In the infrared laser device according to the present invention, by coating copper on a silicon wafer to form a line beam mask, it is possible to cut or pattern an infrared laser in the form of a line beam in a long wavelength region without deformation even for a long time use. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of defects in the process using an infrared laser and to increase the reliability.
또한, 이러한 마스크를 포함하는 적외선 레이저 장비를 이용하여 실리콘을 결정화함으로써, 균일도가 높은 미세 결정 실리콘층을 형성할 수 있으며, 이러한 미세 결정 실리콘층을 이용하여 특성이 향상된 박막 트랜지스터를 제조할 수 있고, 이를 적용하여 동작 속도가 빠르고 안정도가 우수한 평판표시장치를 제공할 수 있다. 게다가, 균일도가 높으며 대면적을 갖는 평판표시장치를 제공할 수 있다.
In addition, by crystallizing silicon using an infrared laser device including such a mask, it is possible to form a highly uniform microcrystalline silicon layer, it is possible to manufacture a thin film transistor with improved characteristics using such a microcrystalline silicon layer, By applying this, it is possible to provide a flat panel display device having fast operation speed and excellent stability. In addition, it is possible to provide a flat panel display having a high uniformity and a large area.
도 1a는 일반적인 라인 빔 형태의 적외선 레이저의 삼차원 프로파일이고, 도 1b는 일반적인 라인 빔 형태의 적외선 레이저의 길이 방향에 따른 이차원 프로파일이며, 도 1c는 일반적인 라인 빔 형태의 적외선 레이저의 폭 방향에 따른 이차원 프로파일이다.
도 2a와 도 2b는 파장에 따른 몰리브덴의 흡수율과 반사율을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 레이저용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 4a와 도 4b는 파장에 따른 구리의 흡수율과 반사율을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 레이저 장비를 이용하여 실리콘을 결정화함으로써 제조된 어레이 기판을 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명에 따른 어레이 기판의 제조 방법을 도시한 단면도이다. FIG. 1A is a three-dimensional profile of an infrared laser in the form of a general line beam, FIG. 1B is a two-dimensional profile in the longitudinal direction of an infrared laser in the form of a general line beam, and FIG. Profile.
2A and 2B are graphs showing absorbance and reflectance of molybdenum according to wavelengths.
3 is a cross-sectional view showing a mask for an infrared laser according to the present invention.
4A and 4B are graphs showing the absorption and reflectance of copper according to wavelengths.
5 is a partial cross-sectional view of an array substrate manufactured by crystallizing silicon using an infrared laser device according to an embodiment of the present invention.
6A to 6G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an array substrate according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described in detail a preferred embodiment according to the present invention.
본 발명에 따른 적외선 레이저용 마스크는 구리로 형성된다. The mask for infrared lasers according to the present invention is formed of copper.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 레이저용 마스크를 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a mask for an infrared laser according to the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 적외선 레이저용 마스크는 실리콘 웨이퍼(wafer)(100) 상부에 버퍼층(102)과 구리 박막(104) 및 보호층(106)이 순차적으로 증착된 구조를 가진다. 이러한 마스크는 라인 빔에 대응하여 슬릿 형태의 개구부(도시하지 않음)를 가지며, 나머지 부분은 구리로 이루어진다. As illustrated, the infrared laser mask of the present invention has a structure in which a
여기서, 구리 박막(104)은 약 2000Å의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 한편, 구리 박막(104)은 실리콘 웨이퍼(100)와의 점착력이 좋지 않으므로, 실리콘 웨이퍼(100)와 구리 박막(104) 사이에 버퍼층(102)이 형성된다. 버퍼층(102)은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어지며, 약 300Å의 두께를 가질 수 있다. 또한, 구리 박막(104)이 산화되는 것을 방지하기 위해, 구리 박막(104) 상부에는 보호층(106)이 형성된다. 보호층(106)은 실리콘 질화물(SiNx)로 이루어지고, 약 300Å의 두께를 가질 수 있다. Here, the copper
도 4a와 도 4b는 파장에 따른 구리의 흡수율과 반사율을 도시한 그래프이다. 도시한 바와 같이, 808nm의 적외선 레이저를 이용할 경우, 구리 마스크는 레이저를 거의 100% 반사하여, 거의 흡수하지 않는다. 따라서, 구리 마스크를 장시간 사용하더라도 마스크가 변형되지 않는다. 4A and 4B are graphs showing the absorption and reflectance of copper according to wavelengths. As shown, when using an 808 nm infrared laser, the copper mask reflects almost 100% of the laser and hardly absorbs it. Therefore, even if the copper mask is used for a long time, the mask is not deformed.
한편, 본 발명의 마스크는 녹는점이 높은 실리콘 웨이퍼(도 3의 100)을 기판으로 사용하므로, 섭씨 1300도 이상의 고온 공정에서도 기판의 변화를 최소화할 수 있다. 따라서, 신뢰성의 저하 없이 장시간 사용할 수 있는 장점을 가진다. On the other hand, since the mask of the present invention uses a silicon wafer (100 in FIG. 3) having a high melting point as a substrate, the change of the substrate can be minimized even at a high temperature process of 1300 degrees Celsius or more. Therefore, there is an advantage that can be used for a long time without deterioration of reliability.
이러한 구리 마스크를 포함하는 적외선 레이저 장비를 이용하여 비정질 실리콘층을 결정화함으로써 미세 결정 실리콘층을 형성하고, 미세 결정 실리콘층을 액티브층으로 가지는 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다. By using an infrared laser device including a copper mask, the amorphous silicon layer is crystallized to form a microcrystalline silicon layer, and a thin film transistor having the microcrystalline silicon layer as an active layer can be manufactured.
이하, 이러한 미세 결정 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an array substrate including a thin film transistor using such microcrystalline silicon and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 적외선 레이저 장비를 이용하여 실리콘을 결정화함으로써 제조된 어레이 기판을 부분적으로 도시한 단면도이다.5 is a partial cross-sectional view of an array substrate manufactured by crystallizing silicon using an infrared laser device according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 상부에 금속과 같은 도전 물질로 게이트 전극(112)이 형성된다. 기판(110)은 투명 또는 불투명할 수 있으며, 유리나 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(112)은 구리나 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등의 단일 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 비교적 저항이 낮은 구리나 알루미늄의 제1층과 다른 금속 물질 또는 이들의 합금의 제2층을 포함하는 이중층 구조로 형성할 수도 있다. As shown in FIG. 5, the
게이트 전극(112) 상부에는 게이트 절연막(114)이 형성된다. 게이트 절연막(114)은 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)의 단일층 구조 또는 이들의 이중층 구조로 형성될 수 있다.The
게이트 절연막(114) 상부에는 게이트 전극(112)에 대응하여 액티브층(116)이 형성된다. 여기서, 액티브층(116)은 구리 마스크를 포함하는 적외선 레이저 장비를 이용하여 비정질 실리콘을 결정화함으로써 형성된 미세 결정 실리콘으로 이루어진다. The
액티브층(116) 상부에는 에치 스토퍼(etch stopper)층(118)이 형성된다. 에치 스토퍼층(118)은 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어질 수 있으며, 박막 트랜지스터의 채널에 대응하는 액티브층(116)이 식각되는 것을 방지한다.An
에치 스토퍼층(118) 상부에는 오믹 콘택층(120)이 형성된다. 오믹 콘택층(120)은 불순물이 도핑된 실리콘으로 이루어질 수 있다. An
오믹 콘택층(120) 상부에는 금속과 같은 도전 물질로 소스 및 드레인 전극(122, 124)이 형성된다. 소스 및 드레인 전극(122, 124)은 구리나 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등의 단일 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 비교적 저항이 낮은 구리나 알루미늄의 제1층과 다른 금속 물질 또는 이들의 합금의 제2층을 포함하는 이중층 구조로 형성할 수도 있다. 소스 및 드레인 전극(122, 124)은 오믹 콘택층(120)과 동일한 모양, 즉, 동일한 단면 구조를 가지며, 그 가장자리들이 일치한다. 또한, 소스 및 드레인 전극(122, 124)은 액티브층(116)과 그 가장자리가 일치할 수 있다. Source and
게이트 전극(112)과 액티브층(116), 소스 및 드레인 전극(122, 124)은 박막 트랜지스터를 이룬다. The
소스 및 드레인 전극(122, 124) 상부에는 보호막(126)이 형성되고, 보호막(126)은 드레인 전극(124)을 드러내는 콘택홀(126a)을 가진다. 보호막(126)은 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)의 단일층 구조 또는 이들의 이중층 구조로 형성될 수 있으며, 비교적 저유전율을 갖는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 아크릴 수지(acrylic resin)로 형성될 수도 있다. 보호막(126)은 박막 트랜지스터에 의한 기판(110) 상의 단차를 없앨 수 있을 정도의 두께를 가지며, 표면이 평탄한 것이 바람직하다. A
보호막(126) 상부에는 화소 전극(128)이 형성되고, 화소 전극(128)은 콘택홀(126a)을 통해 드레인 전극(124)과 접촉한다. 화소 전극(128)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)와 같은 투명도전물질로 이루어지거나, 알루미늄이나 크롬과 같은 불투명도전물질로 이루어질 수 있다. The
본 발명에 따른 어레이 기판에서는, 적외선 레이저 조사에 의해 형성된 미세 결정 실리콘을 이용하여 박막 트랜지스터의 액티브층(116)을 형성하므로, 고속 구동이 가능하며 균일한 특성을 갖는 표시장치를 제조할 수 있다. In the array substrate according to the present invention, since the
이러한 본 발명에 따른 어레이 기판의 제조 방법에 대하여, 도 6a 내지 도 6g를 참조하여 설명한다. Such a method of manufacturing the array substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6G.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명에 따른 어레이 기판의 제조 방법을 도시한 단면도이다. 6A to 6G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an array substrate according to the present invention.
도 6a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 상부에 금속과 같은 도전 물질을 사진식각공정을 통해 패터닝하여 게이트 전극(112)을 형성한다. 여기서, 기판(110)은 투명 또는 불투명할 수 있으며, 유리나 플라스틱과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 게이트 전극(112)은 구리나 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등의 단일 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 또는, 게이트 전극(112)은 비교적 저항이 낮은 구리나 알루미늄의 제1층과 다른 금속 물질 또는 이들의 합금의 제2층을 포함하는 이중층 구조로 형성할 수도 있다. As illustrated in FIG. 6A, the
한편, 도시하지 않았지만, 게이트 전극(112)과 연결되고 제1방향을 따라 연장된 게이트 배선 및 게이트 배선의 일단에 위치하는 게이트 패드도 함께 형성된다. Although not shown, a gate line connected to the
이어, 도 6b에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(112) 상부에는 제1절연막(114)과 비정질 실리콘층(116a), 제2절연막(118a) 그리고 열변환층(119)을 순차적으로 형성한다. 6B, the first insulating
제1절연막(114)은 게이트 절연막의 역할을 하는 것으로, 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)의 단일층 구조 또는 이들의 이중층 구조로 형성될 수 있다. 제2절연막(118a)은 박막 트랜지스터의 채널 부분이 손상되는 것을 방지하기 위한 에치 스토퍼(etch stopper)의 역할을 하는 것으로, 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어질 수 있으며, 100 Å 내지 500 Å 의 두께로 형성될 수 있다.The first insulating
열변환층(119)은 적외선 레이저의 에너지를 흡수할 수 있는 물질로 이루어지며, 주로 몰리브덴과 같은 금속 물질로 이루어진다. The
다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 적외선 레이저(200)를 조사하여 비정질 실리콘층(116a)을 결정화한다. 이때, 적외선 레이저(200)는 일방향을 따라 스캔하며 조사되는데, 일례로, 도면 상의 우측에서 좌측으로 스캔하며 조사된다. Next, as shown in FIG. 6C, the
여기서, 적외선 레이저(200)는 라인 빔 형태를 가지며, 빔 숄더를 제거하기 위해 구리로 이루어진 마스크(도시하지 않음)를 통해 비정질 실리콘층(116a)에 조사된다. Here, the
적외선 레이저(200)가 조사된 열변환층(119)은 적외선 레이저의 에너지를 흡수하고, 이로 인해 발생되는 열에 의해 비정질 실리콘층(116a)이 결정화되어 미세 결정 실리콘층(116b)이 형성된다. The
한편, 적외선 레이저(200)는 808nm의 파장을 가지는 것이 사용될 수 있다. On the other hand, the
다음, 도 6d에 도시한 바와 같이, 미세 결정 실리콘층(116b)을 형성한 후, 열변환층(도 6c의 119)를 제거하고 제2절연막(118a)을 사진식각공정을 통해 패터닝하여 게이트 전극(112)에 대응하는 에치 스토퍼층(118)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 6D, after forming the
이어, 도 6e에 도시한 바와 같이, 에치 스토퍼층(118) 상부에 불순물이 도핑된 실리콘을 증착하여 불순물 반도체층을 형성하고, 그 위에 금속과 같은 도전 물질을 증착하여 도전물질층을 형성한 후, 사진식각공정을 통해 도전물질층과 불순물 반도체층 및 미세 결정 실리콘층(도 6d의 116b)을 순차적으로 패터닝하여, 오믹 콘택층(120)과 소스 및 드레인 전극(124), 그리고 액티브층(1164)을 형성한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 6E, an impurity doped semiconductor layer is deposited on the
따라서, 소스 및 드레인 전극(122, 124)은 오믹 콘택층(120)과 동일한 모양, 즉, 동일한 단면 구조를 가지며, 그 가장자리들이 일치한다. 또한, 소스 및 드레인 전극(122, 124)은 액티브층(116)과 그 가장자리가 일치할 수 있다. Thus, the source and drain
여기서, 액티브층(116)은 소스 및 드레인 전극(122, 124)과 동일 사진식각공정에서 형성되나, 액티브층(116)은 소스 및 드레인 전극(122, 124)과 다른 사진식각공정에서 형성될 수 있으며, 에치 스토퍼층(118)과 동일 사진식각공정에서 형성될 수도 있다.The
소스 및 드레인 전극(122, 124)은 구리나 알루미늄, 크롬, 몰리브덴, 텅스텐 등의 단일 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 비교적 저항이 낮은 구리나 알루미늄의 제1층과 다른 금속 물질 또는 이들의 합금의 제2층을 포함하는 이중층 구조로 형성할 수도 있다. The source and drain
한편, 도시하지 않았지만, 소스 전극(122)에 연결되고 제2방향을 따라 연장되는 데이터 배선 및 데이터 배선의 일단에 위치하는 데이터 패드도 함께 형성된다. 데이터 배선은 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의한다. Although not shown, a data line connected to the
게이트 전극(112)과 액티브층(116), 소스 및 드레인 전극(122, 124)은 박막 트랜지스터를 이룬다. The
다음, 도 6f에 도시한 바와 같이, 소스 및 드레인 전극(122, 124) 상부에는 보호막(126)이 형성되어, 소스 및 드레인 전극(122, 124)을 덮는다. 보호막(126)은 사진식각공정을 통해 패터닝되어, 드레인 전극(124)을 부분적으로 드러내는 콘택홀(126a)이 형성된다. 보호막(126)은 실리콘 질화물(SiNx)이나 실리콘 산화물(SiO2)의 단일층 구조 또는 이들의 이중층 구조로 형성될 수 있으며, 비교적 저유전율을 갖는 벤조사이클로부텐(benzocyclobutene)이나 아크릴 수지(acrylic resin)로 형성될 수도 있다. 보호막(126)은 박막 트랜지스터에 의한 기판(110) 상의 단차를 없앨 수 있을 정도의 두께를 가지며, 표면이 평탄한 것이 바람직하다. Next, as shown in FIG. 6F, a
이어, 도 6g에 도시한 바와 같이, 보호막(126) 상부에는 도전물질을 증착하고 패터닝하여 화소 전극(128)을 형성한다. 화소 전극(128)은 게이트 배선(도시하지 않음)과 데이터 배선(도시하지 않음)에 의해 정의되는 화소 영역에 위치하며, 콘택홀(126a)을 통해 노출된 드레인 전극(124)과 접촉한다. 화소 전극(128)은 인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide)나 인듐-징크-옥사이드(indium zinc oxide)와 같은 투명도전물질로 이루어지거나, 알루미늄이나 크롬과 같은 불투명도전물질로 이루어질 수 있다. 6G, a conductive material is deposited and patterned on the
본 발명의 실시예에서는 적외선 레이저와 적외선 레이저용 마스크가 비정질 실리콘의 결정화에 사용되는 경우에 대하여 설명하였으나, 그 밖에도 레이저 어닐링 기술, 레이저 도핑 기술, 레이저 스크라이빙 기술 등과 같은 적외선 레이저를 이용한 가공에 모두 적용될 수 있다.
In the embodiment of the present invention, the case where the infrared laser and the mask for the infrared laser are used for the crystallization of the amorphous silicon has been described, but in addition to the processing using the infrared laser such as laser annealing technology, laser doping technology, laser scribing technology, etc. All can be applied.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
100 : 실리콘 웨이퍼 102 : 버퍼층
104 : 구리 박막 104 : 보호층100
104: copper thin film 104: protective layer
Claims (10)
상기 게이트 전극 상부에 제1절연층을 형성하는 단계;
상기 제1절연층 상부에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
상기 비정질 실리콘층 상부에 열변환층을 형성하는 단계;
구리 박막을 포함하는 마스크를 통해 라인 빔 형태의 적외선 레이저를 상기 열변환층에 조사함으로써, 상기 비정질 실리콘층을 결정화하여 미세 결정 실리콘층을 형성하는 단계;
상기 미세 결정 실리콘층 상부의 열변환층을 제거하는 단계;
상기 미세 결정 실리콘층을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계;
상기 액티브층 상부에 오믹 콘택층을 형성하는 단계;
상기 오믹 콘택층 상부에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조 방법.
Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a first insulating layer on the gate electrode;
Forming an amorphous silicon layer on the first insulating layer;
Forming a heat conversion layer on the amorphous silicon layer;
Irradiating the thermal conversion layer with an infrared laser in the form of a line beam through a mask including a copper thin film, thereby crystallizing the amorphous silicon layer to form a microcrystalline silicon layer;
Removing the heat conversion layer on the microcrystalline silicon layer;
Patterning the microcrystalline silicon layer to form an active layer;
Forming an ohmic contact layer on the active layer;
Forming a source and a drain electrode on the ohmic contact layer
Method of manufacturing an array substrate comprising a.
상기 마스크는 실리콘 웨이퍼 상부에 상기 구리 박막을 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And the mask comprises the thin copper film on a silicon wafer.
상기 마스크는 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 구리 박막 사이에 위치하는 버퍼층과, 상기 구리 박막 상부의 보호층을 더 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
The method according to claim 2,
The mask further comprises a buffer layer positioned between the silicon wafer and the copper thin film, and a protective layer on the copper thin film.
상기 버퍼층과 상기 보호층은 실리콘 질화물로 이루어진 어레이 기판의 제조 방법.
The method according to claim 3,
And the buffer layer and the protective layer are made of silicon nitride.
상기 적외선 레이저는 808nm의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조 방법.
The method according to claim 1,
And said infrared laser has a wavelength of 808 nm.
구리 박막을 포함하며, 상기 라인 빔 형태의 적외선 레이저를 선택적으로 패터닝하는 마스크
를 포함하는 적외선 레이저 장비.
An infrared laser in the form of a line beam;
A mask comprising a copper thin film and selectively patterning an infrared laser in the form of the line beam
Infrared laser equipment comprising a.
상기 마스크는 실리콘 웨이퍼 상부에 상기 구리 박막을 포함하는 적외선 레이저 장비.
The method of claim 6,
The mask is an infrared laser equipment including the thin copper film on the silicon wafer.
상기 구리 박막은 약 2000Å의 두께를 가지는 적외선 레이저 장비.
The method of claim 7,
The copper thin film is infrared laser equipment having a thickness of about 2000Å.
상기 마스크는 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 구리 박막 사이에 위치하는 버퍼층과, 상기 구리 박막 상부의 보호층을 더 포함하는 적외선 레이저 장비.
The method of claim 6,
The mask further comprises a buffer layer positioned between the silicon wafer and the copper thin film, and a protective layer on the copper thin film.
상기 버퍼층과 상기 보호층은 실리콘 질화물로 이루어지고 약 300Å의 두께를 가지는 적외선 레이저 장비.The method according to claim 9,
The buffer layer and the protective layer is made of silicon nitride infrared laser equipment having a thickness of about 300 약.
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|---|---|---|---|
| KR1020100130153A KR20120068505A (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Infra red laser apparatus and a method of fabricating an array substrate using the same |
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| KR1020100130153A KR20120068505A (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Infra red laser apparatus and a method of fabricating an array substrate using the same |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112736087A (en) * | 2019-10-10 | 2021-04-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | Manufacturing method of array substrate, array substrate and display panel |
-
2010
- 2010-12-17 KR KR1020100130153A patent/KR20120068505A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112736087A (en) * | 2019-10-10 | 2021-04-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | Manufacturing method of array substrate, array substrate and display panel |
| CN112736087B (en) * | 2019-10-10 | 2024-03-05 | 京东方科技集团股份有限公司 | Manufacturing method of array substrate, array substrate and display panel |
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| WITN | Withdrawal due to no request for examination |