KR20130035117A - Crystallization method and method of fabricating thin film transistor using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
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.The present invention relates to a crystallization method and a method for manufacturing a thin film transistor using the same, and more particularly, to a crystallization method using a green laser and a method for manufacturing a thin film transistor using the same.
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 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자가 개발되어 기존의 브라운관을 대체하고 있다.Recently, interest in information display has increased, and a demand for using portable information media has increased, and a light-weight flat panel display (FPD) that replaces a cathode ray tube (CRT) And research and commercialization are being carried out. Recently, a liquid crystal display device or an organic light emitting display device has been developed as a flat panel display device having excellent performance of thinness, light weight, and low power consumption, thereby replacing the existing CRT.
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.The active matrix (AM) method, which is a driving method mainly used in the liquid crystal display, has excellent resolution and video performance, and uses a thin film transistor (TFT) as a switching element for each pixel. This is to control the voltage on and off.
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.In addition, the organic light emitting device has a high brightness and low operating voltage characteristics, and because it is a self-luminous device that emits light by itself, it has a high contrast ratio, enables an ultra-thin display, and a low voltage of DC 5V to 15V. Since the drive circuit is easily manufactured and designed, it has attracted attention as a flat panel display device.
이러한 액정표시장치와 유기전계 발광소자에 있어서 공통적으로 화소영역 각각을 온, 오프 제어하기 위해서 필수적으로 스위칭소자인 박막 트랜지스터를 사용하게 된다.In such a liquid crystal display and an organic light emitting device, a thin film transistor, which is essentially a switching element, is used to control each pixel area on and off in common.
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.Generally, the thin film transistor uses amorphous silicon as an active layer. However, since the amorphous silicon has an atomic arrangement, the thin film transistor is changed into a metastable state when irradiated with light or applied with an electric field. This is a problem. In addition, the amorphous silicon thin film transistor has a low mobility of 0.1 cm 2 / Vs to 1.0 cm 2 / Vs in a channel, which makes it difficult to use it as an element for a driving circuit.
이러한 문제를 해결하고자 이동도가 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 큰 다결정 실리콘(polycrystalline silicon) 박막 트랜지스터가 개발되었고, 상기 비정질 실리콘의 결정화로 엑시머 레이저(Excimer Laser; EL)를 이용한 결정화 방법이 제안되고 있다.In order to solve this problem, a polycrystalline silicon thin film transistor having a higher mobility than the amorphous silicon thin film transistor has been developed, and a crystallization method using an excimer laser (EL) has been proposed as the crystallization of the amorphous silicon. .
상기 엑시머 레이저를 이용한 결정화는 가스 매질에 의해 308nm 파장을 갖는 레이저빔을 생성시켜 결정화에 이용하고 있다. 하지만, 레이저빔을 발생시키는 소스 매질로 가스를 이용하여 비정질 실리콘을 용융(melting)시키기 위한 최적의 파워를 갖는 레이저빔을 생성하는데, 실질적으로 생성된 레이저빔은 그 에너지 밀도의 오차범위가 커, 비정질 실리콘에 조사 시 위치별로 조사된 레이저빔의 에너지 밀도 차이가 많이 발생함으로써 위치별로 박막 트랜지스터 자체의 특성이 불균일하게 된다. 또한, 고가의 가스 매질을 수시로 교환하여야 하는 등 유지비용이 큰 단점이 있다.Crystallization using the excimer laser generates a laser beam having a wavelength of 308 nm by a gas medium, and is used for crystallization. However, using a gas as a source medium for generating a laser beam, a laser beam having an optimal power for melting amorphous silicon is generated, and the generated laser beam has a large error range of its energy density. When the amorphous silicon is irradiated, the energy density difference of the laser beam irradiated for each position is generated, and thus the characteristics of the thin film transistor itself are uneven for each position. In addition, there is a disadvantage in that the maintenance cost is large, such as expensive gas medium to be replaced at any time.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 유지비용이 크지 않은 그린 레이저를 이용한 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a crystallization method using a green laser and a method of manufacturing a thin film transistor using the same, which are intended to solve the above problems.
본 발명의 다른 목적은 그린 레이저를 이용한 결정화에 있어, 결정화 균일도를 향상시킨 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a crystallization method for improving crystallization uniformity and a method for manufacturing a thin film transistor using the same in crystallization using a green laser.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 결정화방법은 기판 위에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 박막에 제 1 에너지 밀도를 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 균일한 그레인(grain)이 형성되도록 고상결정화를 진행하는 단계; 및 상기 비정질 실리콘 박막에 상기 제 1 에너지 밀도보다 높은 제 2 에너지 밀도를 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 상기 그레인을 시드(seed)로 재결정화를 진행하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the crystallization method of the present invention comprises the steps of forming an amorphous silicon thin film on a substrate; Scanning the green laser beam having a first energy density on the amorphous silicon thin film to perform solid phase crystallization to form uniform grains; And recrystallizing the grains by seeding the amorphous silicon thin film by scanning a green laser beam having a second energy density higher than the first energy density.
이때, 상기 제 1 에너지 밀도는 300mJ/cm2 ~ 450mJ/cm2로 설정하는 것을 특징으로 한다.At this time, the first energy density is characterized in that it is set to 300mJ / cm 2 ~ 450mJ / cm 2 .
상기 제 2 에너지 밀도는 500mJ/cm2 ~ 800mJ/cm2 설정하는 것을 특징으로 한다.The second energy density is characterized in that 500mJ / cm 2 ~ 800mJ / cm 2 It is set.
본 발명의 다른 결정화방법은 기판 위에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계; 및 상기 비정질 실리콘 박막에 스텝 프로파일(step profile)을 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 결정화를 진행하는 단계를 포함한다.Another crystallization method of the present invention comprises the steps of forming an amorphous silicon thin film on a substrate; And performing crystallization by scanning a green laser beam having a step profile on the amorphous silicon thin film.
이때, 상기 레이저빔은 빔 폭(width) 방향에 대해 위상차를 가진 2개의 레이저빔이 서로 다른 에너지 밀도를 가져 스텝 프로파일을 형성하는 것을 특징으로 한다.In this case, the laser beam is characterized in that the two laser beams having a phase difference with respect to the beam width (width) direction has a different energy density to form a step profile.
이때, 상기 스텝 프로파일을 가진 그린 레이저빔은 2개의 레이저 소스를 광학계를 통해 빔 폭 방향에 대해서 위상차를 준 후에 2개의 레이저빔의 에너지 밀도를 조절하여 형성하는 것을 특징으로 한다.In this case, the green laser beam having the step profile is formed by adjusting the energy density of the two laser beams after the two laser sources give a phase difference in the beam width direction through the optical system.
스캔 방향에 대해 앞쪽에 위치한 전면(front) 레이저빔의 에너지 밀도를 낮게 설정하고, 뒤쪽의 후면(rear) 레이저빔의 에너지 밀도를 높게 설정하는 것을 특징으로 한다. The energy density of the front laser beam located in front of the scanning direction is set low, and the energy density of the rear laser beam in the rear is set high.
이때, 상기 전면 레이저빔의 에너지 밀도는 결정화가 시작되는 부분에 맞추며, 예를 들어 300mJ/cm2 ~ 350mJ/cm2로 설정하는 것을 특징으로 한다.At this time, the energy density of the front laser beam is matched to the start of the crystallization, for example, characterized in that it is set to 300mJ / cm 2 ~ 350mJ / cm 2 .
이때, 상기 후면 레이저빔의 에너지 밀도는 펄스 오버랩 샷에 의해 재결정화 되는 에너지 밀도 영역을 사용하며, 예를 들어 500mJ/cm2 ~ 800mJ/cm2로 설정하는 것을 특징으로 한다.In this case, the energy density of the rear laser beam uses an energy density region recrystallized by a pulse overlap shot, for example, it is set to 500mJ / cm 2 ~ 800mJ / cm 2 .
상기 기판 위에 버퍼층을 형성한 후, 그 위에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다.After the buffer layer is formed on the substrate, an amorphous silicon thin film is formed thereon.
상기 비정질 실리콘 박막을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘 박막에 탈수소 공정을 진행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.After forming the amorphous silicon thin film, characterized in that it further comprises the step of performing a dehydrogenation process on the amorphous silicon thin film.
본 발명의 박막 트랜지스터의 제조방법은 기판 위에 비정질 실리콘 박막을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘 박막에 스텝 프로파일을 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 결정화를 진행하는 단계; 및 상기 결정화된 실리콘 박막을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a thin film transistor of the present invention comprises the steps of forming an amorphous silicon thin film on a substrate; Scanning the green laser beam having a step profile on the amorphous silicon thin film to perform crystallization; And patterning the crystallized silicon thin film to form an active layer.
이때, 상기 레이저빔은 빔 폭 방향에 대해 위상차를 가진 2개의 레이저빔이 서로 다른 에너지 밀도를 가져 스텝 프로파일을 형성하는 것을 특징으로 한다.In this case, the laser beam is characterized in that the two laser beams having a phase difference with respect to the beam width direction has a different energy density to form a step profile.
이때, 상기 스텝 프로파일을 가진 그린 레이저빔은 2개의 레이저 소스를 광학계를 통해 빔 폭 방향에 대해서 위상차를 준 후에 2개의 레이저빔의 에너지 밀도를 조절하여 형성하는 것을 특징으로 한다.In this case, the green laser beam having the step profile is formed by adjusting the energy density of the two laser beams after the two laser sources give a phase difference in the beam width direction through the optical system.
스캔 방향에 대해 앞쪽에 위치한 전면 레이저빔의 에너지 밀도를 낮게 설정하고, 뒤쪽의 후면 레이저빔의 에너지 밀도를 높게 설정하는 것을 특징으로 한다.The energy density of the front laser beam located in front of the scanning direction is set low, and the energy density of the rear laser beam behind is set high.
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.As described above, the crystallization method and the manufacturing method of the thin film transistor using the same according to the present invention is crystallized using a green laser to reduce the maintenance cost compared to conventional excimer laser crystallization, thereby ensuring high productivity and price competitiveness Provide effect.
본 발명에 따른 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법은 상기 그린 레이저를 이용한 결정화에 있어, 레이저빔의 에너지가 다른 2번의 스캔을 이용하거나 스텝 프로파일(step profile)을 가진 레이저빔을 이용하여 결정화함으로써 결정화 균일도를 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과 대면적 디스플레이에 적용 가능한 효과를 제공한다. 또한, 그레인 사이즈(grain size) 및 결정화 균일도의 향상으로 뮤라(mura)가 억제되어 유기전계 발광소자의 성능이 개선되는 효과를 제공한다.The crystallization method according to the present invention and the manufacturing method of the thin film transistor using the same in the crystallization using the green laser, the crystallization using a laser beam having a laser beam having a step profile (step profile) using two scans with different energy of the laser beam As a result, crystallization uniformity can be improved. The result is an effect applicable to large area displays. In addition, by improving grain size and crystallization uniformity, mura is suppressed, thereby providing an effect of improving the performance of the organic light emitting device.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 그린 레이저 결정화 장치를 예를 들어 나타내는 도면.
도 3은 비정질 실리콘과 다결정 실리콘에 있어, 파장에 따른 흡수도를 나타내는 그래프.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 결정화방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 결정화방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 6a 및 도 6b는 제 1 레이저빔 및 제 2 레이저빔의 프로파일을 개략적으로 나타내는 도면.
도 7a, 도 7b 및 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 결정화방법에 사용된 레이저빔의 프로파일을 개략적으로 나타내는 도면.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도.
도 10 및 도 11은 패널의 여러 위치에 따른 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 나타내는 그래프.1 and 2 show, for example, a green laser crystallization apparatus according to the present invention.
3 is a graph showing absorbance according to wavelength in amorphous silicon and polycrystalline silicon.
4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a crystallization method according to a first embodiment of the present invention.
5A to 5C are cross-sectional views sequentially illustrating a crystallization method according to a second embodiment of the present invention.
6A and 6B schematically show profiles of a first laser beam and a second laser beam;
7A, 7B and 8 schematically show profiles of a laser beam used in the crystallization method according to the second embodiment of the present invention.
9A to 9F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention.
10 and 11 are graphs showing electrical characteristics of thin film transistors according to various positions of a panel.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 결정화방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the crystallization method and a method for manufacturing a thin film transistor using the same according to the present invention.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 그린 레이저 결정화 장치를 예를 들어 나타내는 도면이다.1 and 2 are views showing, for example, a green laser crystallization apparatus according to the present invention.
이때, 상기 도 1은 본 발명에 따른 그린 레이저 결정화 장치에 있어, 광학계의 구성을 예를 들어 나타내고 있으나, 본 발명이 상기 광학계의 구성에 한정되는 것은 아니다.1 illustrates the configuration of the optical system in the green laser crystallization apparatus according to the present invention, but the present invention is not limited to the configuration of the optical system.
상기 도면들을 참조하면, 본 발명에 따른 그린 레이저 결정화 장치는 크게 레이저 발생장치(150)와 파장분리 거울(beam splitter)(185)을 포함하는 광학계로 구성될 수 있으며, 상기 레이저 발생장치(150)로부터 발생된 레이저빔(155)은 상기 광학계를 거쳐 소정 기판(110)에 스캔(scan) 방식으로 조사되게 된다.Referring to the drawings, the green laser crystallization apparatus according to the present invention may be largely composed of an optical system including a
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.The
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.In this case, the
또한, 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.In addition, the
이러한 상기 532nm 파장의 레이저빔(155)은 다수의 반사 거울(reflection mirror)(171a, 171b, 171c), 감쇄기(attenuator)와 셔터(shutter)(181), 망원렌즈(telescope lens)(172), 균일화기(homogenizer)(182), 파장분리 거울(155) 및 포커싱 렌즈(focusing lens)(175)를 거쳐 기판(110) 위에 조사되게 된다.The
그리고, 상기 파장분리 거울(185)에 의해 분리된 레이저빔(155)은 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)(175), 이미징 렌즈(imaging lens)(173), 감쇄기(177) 및 포커싱 렌즈(174)로 이루어진 빔 분석기(beam profiler)/피드백(feedback) 제어 시스템(183)으로 입사될 수 있다.The
다만, 본 발명이 상기 광학계의 구성에 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not limited to the configuration of the optical system.
전술한 구성을 갖는 그린 레이저 결정화 장치의 경우, 에너지원으로 사용되는 다이오드(152)와 레이저빔(155)의 발생을 위한 고체 매질인 YAG 봉(151)은 통상 그 수명이 하루 15~18시간 정도 사용한다고 가정할 경우 1년 정도가 되며, 이는 가스나 액체를 레이저빔 발생의 매질로 사용하는 엑시머 레이저 장치보다 3배 이상 긴 것이 특징이다.In the case of the green laser crystallization apparatus having the above-described configuration, the
또한, 이러한 고체를 소스로 이용한 레이저 결정화 장치는 발생되는 레이저빔(155)의 단위면적 당 에너지 밀도의 오차가 기체를 매질 소스로서 이용하는 엑시머 레이저 장치를 통해 발생되는 레이저빔 대비 월등히 작아 결정화 공정 시 조사된 레이저빔(155)의 위치별 에너지 밀도 차에 의해 발생하는 줄무늬 얼룩 불량이 거의 발생하지 않는 것이 특징이다.In addition, the laser crystallization apparatus using such a solid source is irradiated during the crystallization process because the error of the energy density per unit area of the generated
다만, 상기 그린 레이저를 이용한 결정화방법은 레이저 파장에 기인한 비정질 실리콘과 다결정 실리콘의 광 흡수도에 차이가 발생하는 단점이 있다.However, the crystallization method using the green laser has a disadvantage that a difference occurs in the light absorption of the amorphous silicon and the polycrystalline silicon due to the laser wavelength.
도 3은 비정질 실리콘과 다결정 실리콘에 있어, 파장에 따른 흡수도를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing absorbance according to wavelength in amorphous silicon and polycrystalline silicon.
상기 도 3을 참조하면, 비정질 실리콘과 다결정 실리콘은 파장에 따라 광 흡수도가 서로 다르게 변하는 것을 알 수 있으며, 약 532nm 파장의 그린 레이저의 경우 비정질 실리콘과 다결정 실리콘의 광 흡수도에 차이가 크게 발생하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that the light absorption of the amorphous silicon and the polycrystalline silicon is different from each other according to the wavelength, and in the case of the green laser having a wavelength of about 532 nm, the difference in the light absorption of the amorphous silicon and the polycrystalline silicon is greatly generated. I can see that.
이와 같이 비정질 실리콘과 다결정 실리콘의 광 흡수도가 다른 것과 실리콘 전체 깊이에서 광 흡수가 일어나는 그린 레이저 파장의 특성으로 결정화가 불균일하게 이루어져 크고 작은 그레인(grain)이 무작위로 분포하게 된다.As such, the crystallization is uneven due to the difference in the light absorption between amorphous silicon and polycrystalline silicon and the green laser wavelength in which light absorption occurs at the entire depth of the silicon, resulting in random distribution of large and small grains.
즉, 그린 레이저 파장의 특성으로 레이저빔의 오버랩(overlap) 시 첫 번째 샷(shot)의 어깨(shoulder) 영역의 미세 그레인을 시드(seed)로 하여 결정이 성장함에 따라 후속 샷에서는 균일한 결정 성장이 어렵게 된다.That is, due to the characteristics of the green laser wavelength, as crystals grow by seeding the fine grain of the shoulder region of the first shot when the laser beam overlaps, the crystals grow uniformly in subsequent shots. This becomes difficult.
이에 따라 본 발명의 제 1 실시예에서는 이러한 불균일한 결정화를 개선하기 위해 레이저빔의 에너지가 다른 2번의 스캔을 이용한 결정화방법을 제안한다.Accordingly, the first embodiment of the present invention proposes a crystallization method using two scans with different energy of the laser beam in order to improve such non-uniform crystallization.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 결정화방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a crystallization method according to a first embodiment of the present invention.
이때, 본 발명의 제 1 실시예는 결정화하고자 하는 박막으로 비정질 실리콘을 예를 들어 설명하고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, although the first embodiment of the present invention describes amorphous silicon as a thin film to be crystallized, the present invention is not limited thereto.
도 4a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(110) 전면에 소정 두께의 버퍼층(buffer layer)(111)을 형성한다.As shown in FIG. 4A, a
상기 버퍼층(111)은 기판(110) 내에 존재하는 나트륨(natrium; Na) 등의 불순물이 결정화공정 중에 상부 층으로 침투하는 것을 차단하는 역할을 한다.The
이후, 상기 버퍼층(111)이 형성된 기판(110) 전면에 비정질 실리콘을 증착하여 소정의 비정질 실리콘 박막(120)을 형성한다.Thereafter, amorphous silicon
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.Representative methods of depositing the amorphous silicon
그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 상기 비정질 실리콘 박막(120)에 탈수소(dehydrogenation) 공정을 진행하여 비정질 실리콘 박막(120) 내에 포함된 수소를 제거한다.As shown in FIG. 4B, if necessary, a dehydrogenation process is performed on the amorphous silicon
이후, 도 4c에 도시된 바와 같이, 레이저 발생장치(150)를 통해 상기 비정질 실리콘 박막(120)에 300mJ/cm2 ~ 450mJ/cm2의 낮은 에너지 밀도의 레이저빔(155')을 스캔하여 균일한 고상결정화(solid phase crystallization)를 진행한다. 이때, 예를 들면 상기 고상결정화는 350mJ/cm2 영역 대의 레이저빔(155')을 이용하여 첫 번째 스캔으로 균일한 그레인의 시드를 가진 1차 다결정 실리콘 박막(130')를 형성할 수 있다.Then, the uniform scan of the
이후, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 1차 다결정 실리콘 박막(130')에 500mJ/cm2 ~ 800mJ/cm2의 높은 에너지 밀도의 레이저빔(155")을 스캔하여 상기 첫 번째 스캔으로 형성된 균일한 그레인을 시드로 사용하여 재결정화를 진행한다. 이때, 예를 들면 상기 재결정화는 650mJ/cm2 영역 대의 레이저빔을 이용하여 상기 첫 번째 스캔으로 형성된 균일한 그레인을 시드로 사용하여 재결정화를 진행하여 2차 다결정 실리콘 박막(130)을 형성한다.Then, as shown in Fig. 4d, by scanning the first polycrystalline silicon thin film (130 ') 500mJ / cm 2 ~ 800mJ / cm 2 of the laser beam (155 ") of a high energy density in the formed of a first scan Recrystallization is carried out using the uniform grain as a seed, for example, the recrystallization is performed by recrystallization using the uniform grain formed from the first scan using a laser beam in the 650 mJ / cm 2 region as a seed. Proceeding to form the secondary polycrystalline silicon
이러한 상기 본 발명의 제 1 실시예에 따른 결정화방법은 결정화 균일도가 향상되는 반면, 시드 형성 및 재결정화를 진행하기 위해서 2번의 스캔을 필요로 하기 때문에 생산성이 다소 떨어지게 된다.While the crystallization method according to the first embodiment of the present invention improves the crystallization uniformity, productivity is somewhat lowered because two scans are required for seed formation and recrystallization.
이에 따라 본 발명의 제 2 실시예에서는 이러한 생산성 저하를 개선하기 위해 스텝 프로파일(step profile)을 가진 레이저빔을 이용한 결정화방법을 제안한다.Accordingly, the second embodiment of the present invention proposes a crystallization method using a laser beam having a step profile in order to improve such productivity decrease.
균일하고 크기가 큰 그레인을 형성하기 위해서는 낮은 에너지 밀도에서 균일한 시드를 형성한 후에 높은 에너지 밀도에서 펄스 오버랩 샷에 의한 재결정화를 실시해야 한다. 상기 본 발명의 제 1 실시예의 경우에는 생산성이 저하되나, 이러한 한계를 극복하기 위해 레이저빔 프로파일을 변경함으로써 한번의 스캔으로 균일하고 큰 사이즈의 그레인을 형성할 수 있게 된다.To form uniform and large grains, it is necessary to form a uniform seed at a low energy density and then recrystallize by pulse overlap shot at a high energy density. In the case of the first embodiment of the present invention, the productivity is reduced, but by changing the laser beam profile to overcome this limitation, it is possible to form grain of uniform and large size in one scan.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 결정화방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.5A to 5C are cross-sectional views sequentially illustrating a crystallization method according to a second embodiment of the present invention.
이때, 본 발명의 제 2 실시예는 결정화하고자 하는 박막으로 비정질 실리콘을 예를 들어 설명하고 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.In this case, although the second embodiment of the present invention describes amorphous silicon as a thin film to be crystallized, the present invention is not limited thereto.
도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(210) 전면에 소정 두께의 버퍼층(211)을 형성한다.As shown in FIG. 5A, a
이후, 상기 버퍼층(211)이 형성된 기판(210) 전면에 비정질 실리콘을 증착하여 소정의 비정질 실리콘 박막(220)을 형성한다.Thereafter, amorphous silicon
전술한 바와 같이 상기 비정질 실리콘 박막(220)을 증착하는 대표적인 방법으로는 저압 화학기상증착방법과 플라즈마 화학기상증착방법이 있다. 상기 플라즈마 화학기상증착방법으로 비정질 실리콘 박막(220)을 증착할 경우에는 증착 시 기판의 온도에 따라 다소 차이는 있으나 약 20% 내외의 수소원자가 상기 비정질 실리콘 박막(220) 내에 포함되게 된다.As described above, representative methods of depositing the amorphous silicon
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 필요에 따라 상기 비정질 실리콘 박막(220)에 탈수소 공정을 진행하여 비정질 실리콘 박막(220) 내에 포함된 수소를 제거한다.And, as shown in Figure 5b, if necessary dehydrogenation process to the amorphous silicon
이후, 도 5c에 도시된 바와 같이, 레이저 발생장치(250)를 통해 상기 비정질 실리콘 박막(220)에 스텝 프로파일을 가진 레이저빔(255)을 조사하여 균일하고 큰 그레인을 가진 다결정 실리콘 박막(230)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5C, the amorphous silicon
참고로, 도 6a 및 도 6b는 제 1 레이저빔 및 제 2 레이저빔의 프로파일을 개략적으로 나타내는 도면이다.For reference, FIGS. 6A and 6B schematically illustrate profiles of a first laser beam and a second laser beam.
또한, 도 7a, 도 7b 및 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 결정화방법에 사용된 레이저빔의 프로파일을 개략적으로 나타내는 도면이다.7A, 7B and 8 are diagrams schematically showing a profile of a laser beam used in the crystallization method according to the second embodiment of the present invention.
이때, 상기 도 7a는 스텝 프로파일을 가진 레이저빔의 하부면을 개략적으로 나타내고 있으며, 상기 도 7b는 상기 스텝 프로파일을 가진 레이저빔의 측면을 개략적으로 나타내고 있다.7A schematically illustrates a lower surface of the laser beam having a step profile, and FIG. 7B schematically illustrates a side surface of the laser beam having the step profile.
상기 도면들을 참조하면, 상기 레이저빔(255)은 빔 폭(W) 방향에 대해 위상차를 가진 2개의 레이저빔(255a, 255b)의 에너지 밀도를 다르게 함으로써 스텝 프로파일을 가지게 할 수 있다.Referring to the drawings, the
이러한 스텝 프로파일을 가진 레이저빔(255)은 2개의 레이저 소스를 광학계를 통해 빔 폭(W) 방향에 대해서 위상차를 준 후에 2개의 레이저빔(255a, 255b)의 에너지 밀도를 조절함으로써 형성할 수 있다. 예를 들어 스캔 방향에 대해 앞쪽에 위치한 전면(front) 레이저빔(255a)의 에너지 밀도를 낮게 하고, 뒤쪽의 후면(rear) 레이저빔(255b)의 에너지 밀도를 높게 할 수 있다. 상기 전면 레이저빔(255a)의 에너지 밀도는 결정화가 시작되는 부분에 맞추며, 예를 들어 300mJ/cm2 ~ 350mJ/cm2 정도로 할 수 있다. 상기 후면 레이저빔(255b)의 에너지 밀도는 펄스 오버랩 샷에 의해 재결정화 되는 에너지 밀도 영역을 사용하며, 예를 들어 500mJ/cm2 ~ 800mJ/cm2 정도로 할 수 있다.The
일 예로, 비정질 실리콘 박막(220)의 두께가 500Å 정도인 경우에는 전면 레이저빔(255a)의 에너지 밀도는 350mJ/cm2 정도로 하고, 후면 레이저빔(255b)의 에너지 밀도는 750mJ/cm2 ~ 800mJ/cm2 정도로 할 수 있다.For example, when the thickness of the amorphous silicon
또한, 비정질 실리콘 박막(220)의 두께가 600Å 정도인 경우에는 전면 레이저빔(255a)의 에너지 밀도는 300mJ/cm2 정도로 하고, 후면 레이저빔(255b)의 에너지 밀도는 500mJ/cm2 ~ 600mJ/cm2 정도로 할 수 있다.In addition, when the thickness of the amorphous silicon
이와 같이 스캔 방향에 대해 전면 레이저빔(255a)의 낮은 에너지 밀도를 가진 영역을 이용하여 균일한 시드를 형성한 후에 후면 레이저빔(255b)의 높은 에너지 밀도를 가진 영역에서 재결정화 함으로써 균일하고 큰 그레인을 한번의 스캔으로 형성할 수 있게 된다.In this way, a uniform seed is formed using a region having a low energy density of the
이때, 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.In this case, the polycrystalline silicon thin film crystallized in accordance with the present invention can be used in the fabrication of semiconductor devices such as thin film transistors, solar cells, image sensors, and the like. For example, it is as follows.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다.9A to 9F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention.
먼저, 도 9a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(210) 위에 소정 두께의 버퍼층(211)을 형성한다.First, as shown in FIG. 9A, a
이때, 상기 버퍼층(211)은 실리콘산화막(SiO2)으로 구성되어 기판(210) 내에 존재하는 나트륨 등의 불순물이 결정화공정 중에 상부 층으로 침투하는 것을 차단하는 역할을 한다.In this case, the
이후, 상기 버퍼층(211)이 형성된 기판(210) 위에 비정질 실리콘 박막을 소정 두께로 증착한 후, 전술한 본 발명의 결정화방법을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막을 결정화하여 다결정 실리콘 박막을 형성한다.Thereafter, an amorphous silicon thin film is deposited to a predetermined thickness on the
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.At this time, as described above, representative methods for depositing the amorphous silicon thin film include a low pressure chemical vapor deposition method and a plasma chemical vapor deposition method. In the case of depositing the amorphous silicon thin film by the plasma chemical vapor deposition method, the hydrogen atoms of about 20% are included in the amorphous silicon thin film although there is a slight difference depending on the temperature of the substrate during deposition.
그리고, 필요에 따라 상기 비정질 실리콘 박막에 탈수소 공정을 진행하여 비정질 실리콘 박막 내에 포함된 수소를 제거한다.Then, if necessary, a dehydrogenation process is performed on the amorphous silicon thin film to remove hydrogen contained in the amorphous silicon thin film.
그리고, 상기 비정질 실리콘 박막에 스텝 프로파일을 가진 레이저빔을 조사하여 균일하고 큰 그레인을 가진 다결정 실리콘 박막을 형성한다. 이때, 예를 들어 스캔 방향에 대해 전면 레이저빔의 낮은 에너지 밀도를 가진 영역을 이용하여 균일한 시드를 형성한 후에 후면 레이저빔의 높은 에너지 밀도를 가진 영역에서 재결정화 함으로써 균일하고 큰 그레인을 한번의 스캔으로 형성할 수 있게 된다.The amorphous silicon thin film is irradiated with a laser beam having a step profile to form a polycrystalline silicon thin film having uniform and large grains. At this time, for example, a uniform seed is formed by using a region having a low energy density of the front laser beam in the scanning direction, and then recrystallized in a region having a high energy density of the rear laser beam. It can be formed by scanning.
이후, 상기 다결정 실리콘 박막을 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 패터닝하여 소정의 액티브층(224)을 형성한다.Thereafter, the polycrystalline silicon thin film is patterned through a photolithography process to form a predetermined
이후, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(224)이 형성된 기판(210) 전면에 실리콘산화막 또는 실리콘질화막(SiNx)을 증착하여 게이트절연막(215a)을 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 9B, a
그리고, 상기 게이트절연막(215a)이 형성된 기판(210)에 일 방향으로 연장하는 게이트라인(미도시)을 형성하는 동시에 상기 액티브층(224) 상부에 상기 게이트라인과 연결되는 게이트전극(221)을 형성한다.In addition, a gate line (not shown) extending in one direction is formed on the
이때, 상기 게이트전극(221) 및 게이트라인은 제 1 도전막을 상기 기판(210) 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.In this case, the
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.Here, the first conductive layer may include aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and Low resistance opaque conductive materials such as molybdenum alloys can be used. The first conductive layer may have a multilayer structure in which two or more low resistance conductive materials are stacked.
그리고, 예를 들어 N-타입 박막 트랜지스터를 형성하는 경우, 상기 게이트전극(221)을 마스크로 고농도의 n+ 이온을 상기 액티브층(224)의 소정영역에 주입하여 소오스영역(224a)과 드레인영역(224b)을 형성한다. 이때, 상기 게이트전극(221)은 액티브층(224)의 채널영역(224c)에 도펀트(dopant)가 침투하는 것을 방지하는 이온-스타퍼(ion stopper)의 역할을 하게 된다.For example, in the case of forming an N-type thin film transistor, a high concentration of n + ions is implanted into a predetermined region of the
이후, 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(210) 전면에 층간절연막(215b)을 증착한 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 게이트절연막(215a)과 층간절연막(215b)의 일부 영역을 선택적으로 패터닝하여 상기 소오스영역(224a) 및 드레인영역(224b)의 일부를 각각 노출시키는 제 1 콘택홀(240a) 및 제 2 콘택홀(240b)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 9C, after depositing the
이후, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀(240a) 및 제 2 콘택홀(240b)을 통해 각각 상기 소오스영역(224a) 및 드레인영역(224b)과 전기적으로 접속하는 소오스전극(222) 및 드레인전극(223)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 9D, a
이때, 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인(미도시)이 형성되게 되며, 상기 소오스전극(222)과 드레인전극(223) 및 데이터라인은 제 2 도전막을 상기 기판(210) 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.In this case, a data line (not shown) defining a pixel region is formed to cross the gate line, and the
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.Here, a low resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum and molybdenum alloy may be used as the second conductive film. The second conductive layer may have a multilayer structure in which two or more low resistance conductive materials are stacked.
이후, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 기판(210) 전면에 보호막(215c)을 증착한 후, 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 보호막(215c)의 일부 영역을 선택적으로 패터닝하여 상기 드레인전극(223)의 일부를 노출시키는 제 3 콘택홀(240c)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 9E, after the
그리고, 도 9f에 도시된 바와 같이, 상기 기판(210) 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.As shown in FIG. 9F, a third conductive layer is formed on the entire surface of the
이후, 포토리소그래피 공정을 통해 상기 제 3 도전막을 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(210)에 상기 제 3 도전막으로 이루어지며, 상기 제 3 콘택홀(240c)을 통해 상기 드레인전극(223)과 전기적으로 접속하는 화소전극(218)을 형성한다.Thereafter, the third conductive film is selectively removed through a photolithography process, and the third conductive film is formed on the
한편, 이와 같이 제조된 박막 트랜지스터는 레이저빔의 에너지가 다른 2번의 스캔을 이용하거나 스텝 프로파일을 가진 레이저빔을 이용하여 결정화함으로써 결정화 균일도를 향상시킬 수 있게 된다. 그 결과 대면적 디스플레이에 적용 가능하게 되며, 그레인 사이즈 및 결정화 균일도의 향상으로 뮤라(mura)가 억제되어 유기전계 발광소자 등의 디스플레이장치의 성능이 개선되게 된다.Meanwhile, the thin film transistor manufactured as described above may improve crystallization uniformity by crystallizing using two scans having different energy of the laser beam or using a laser beam having a step profile. As a result, it is possible to apply to large-area display, and the mura is suppressed by the improvement of grain size and crystallization uniformity, thereby improving the performance of display devices such as organic light emitting devices.
참고로, 도 10 및 도 11은 패널의 여러 위치에 따른 박막 트랜지스터의 전기적 특성을 나타내는 그래프로써, 패널 내의 8개 포인트(point)에서 측정한 전기적 특성을 예를 들어 나타내고 있다.For reference, FIGS. 10 and 11 are graphs showing electrical characteristics of thin film transistors according to various positions of the panel, and for example, electrical characteristics measured at eight points in the panel.
이때, 상기 도 10은 일반적인 가우시안(gaussian) 형태의 플로파일을 가진 그린 레이저를 통해 결정화한 박막 트랜지스터에 대한 전기적 특성을 나타내고 있으며, 상기 도 11은 상기 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스텝 프로파일을 가진 그린 레이저를 통해 결정화한 박막 트랜지스터에 대한 전기적 특성을 나타내고 있다.10 illustrates electrical characteristics of a thin film transistor crystallized through a green laser having a general Gaussian flow profile, and FIG. 11 illustrates a step profile according to the second embodiment of the present invention. The electrical characteristics of the thin film transistor crystallized by the excitation green laser are shown.
상기 도 10을 참조하면, 750mJ/cm2의 에너지 밀도를 가진 가우시안 형태의 그린 레이저를 통해 결정화한 박막 트랜지스터의 경우 전기적 특성이 균일하지 않은 것을 알 수 있다. 예를 들어 평균 이동도는 약 55.9cm2/Vs이며, 이때 균일도는 약 69%로 측정되었다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the thin film transistor crystallized through a Gaussian-type green laser having an energy density of 750 mJ / cm 2 is not uniform in electrical characteristics. For example, the average mobility is about 55.9 cm 2 / Vs, where uniformity is measured to be about 69%.
상기 도 11을 참조하면, 전면의 에너지 밀도는 350mJ/cm2이고 후면의 에너지 밀도는 780mJ/cm2인 스텝 프로파일을 가진 그린 레이저를 통해 결정화한 박막 트랜지스터의 경우 전기적 특성이 균일한 것을 알 수 있다. 예를 들어 평균 이동도는 약 62.4cm2/Vs이며, 이때 균일도는 약 82%로 측정되었다.Referring to FIG. 11, the energy density of the front is 350mJ / cm 2 energy density of the back it can be seen that the electrical characteristics even if the thin film transistor crystallization through the green laser with 780mJ / cm 2 in the step profile . For example, the average mobility is about 62.4 cm 2 / Vs, with a uniformity of about 82%.
상기 도 10에 측정된 결과에 비해 이동도는 약 10% 증가하였으며, 균일도는 약 13% 향상된 것을 알 수 있다.Compared to the result measured in FIG. 10, the mobility was increased by about 10%, and the uniformity was improved by about 13%.
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.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.
110,210 : 기판 111,211 : 버퍼층
120,220 : 비정질 실리콘 박막 130,230 : 다결정 실리콘 박막
150,250 : 레이저 발생장치 155,255 : 레이저빔110,210: substrate 111,211: buffer layer
120,220: amorphous silicon thin film 130,230: polycrystalline silicon thin film
150,250: laser generator 155,255: laser beam
Claims (15)
상기 비정질 실리콘 박막에 제 1 에너지 밀도를 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 균일한 그레인(grain)이 형성되도록 고상결정화를 진행하는 단계; 및
상기 비정질 실리콘 박막에 상기 제 1 에너지 밀도보다 높은 제 2 에너지 밀도를 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 상기 그레인을 시드(seed)로 재결정화를 진행하는 단계를 포함하는 결정화방법.Forming an amorphous silicon thin film on the substrate;
Scanning the green laser beam having a first energy density on the amorphous silicon thin film to perform solid phase crystallization to form uniform grains; And
And recrystallizing the grains with seeds by scanning a green laser beam having a second energy density higher than the first energy density on the amorphous silicon thin film.
상기 비정질 실리콘 박막에 스텝 프로파일(step profile)을 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 결정화를 진행하는 단계를 포함하는 결정화방법.Forming an amorphous silicon thin film on the substrate; And
And crystallizing the amorphous silicon thin film by scanning a green laser beam having a step profile.
상기 비정질 실리콘 박막에 스텝 프로파일을 가진 그린 레이저빔을 스캔하여 결정화를 진행하는 단계; 및
상기 결정화된 실리콘 박막을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법.Forming an amorphous silicon thin film on the substrate;
Scanning the green laser beam having a step profile on the amorphous silicon thin film to perform crystallization; And
And patterning the crystallized silicon thin film to form an active layer.
Priority Applications (1)
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010087667A (en) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | 구본준, 론 위라하디락사 | Method for fabricating active layer for TFT type array substrate |
US20020038626A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-04 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Excimer laser crystallization of amorphous silicon film |
JP2002158173A (en) * | 2000-09-05 | 2002-05-31 | Sony Corp | Method for manufacturing thin film, semiconductor thin film, semiconductor device, method for manufacturing semiconductor thin film, and system for manufacturing semiconductor thin film |
KR20060050318A (en) * | 2004-08-09 | 2006-05-19 | 가부시키가이샤 에키쇼센탄 기쥬쓰 가이하쓰센타 | Semiconductor device including semiconductor thin film, which is subjected to heat treatment to have alignment mark, crystallizing method for the semiconductor thin film, and crystallizing apparatus for the semiconductor thin film |
KR100889508B1 (en) * | 2001-07-02 | 2009-03-19 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010087667A (en) * | 2000-03-08 | 2001-09-21 | 구본준, 론 위라하디락사 | Method for fabricating active layer for TFT type array substrate |
JP2002158173A (en) * | 2000-09-05 | 2002-05-31 | Sony Corp | Method for manufacturing thin film, semiconductor thin film, semiconductor device, method for manufacturing semiconductor thin film, and system for manufacturing semiconductor thin film |
US20020038626A1 (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-04 | Lg.Philips Lcd Co., Ltd. | Excimer laser crystallization of amorphous silicon film |
KR100889508B1 (en) * | 2001-07-02 | 2009-03-19 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
KR20060050318A (en) * | 2004-08-09 | 2006-05-19 | 가부시키가이샤 에키쇼센탄 기쥬쓰 가이하쓰센타 | Semiconductor device including semiconductor thin film, which is subjected to heat treatment to have alignment mark, crystallizing method for the semiconductor thin film, and crystallizing apparatus for the semiconductor thin film |
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