KR20170123617A - 박막 트랜지스터 기판, 표시 패널, 레이저 어닐링 방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 기판, 표시 패널, 레이저 어닐링 방법 Download PDF

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KR20170123617A
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미치노부 미즈무라
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브이 테크놀로지 씨오. 엘티디
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Abstract

레이저 어닐링의 스루풋 향상을 도모하고, TFT의 채널 폭 내에 높은 정밀도로 레이저광의 패턴을 조사하여 레이저 어닐링함으로써, 전하 이동도가 높고, 또한 고전위 유지 특성을 가지며 저소비 전력의 TFT 기판을 얻는다. 기판(1A) 상의 종렬과 횡렬을 따라 각각 복수의 박막 트랜지스터(10)를 배열한 박막 트랜지스터 기판(1)으로서, 각 박막 트랜지스터(10)는, 채널 영역을 형성하는 어모퍼스 실리콘층(13)을 레이저 어닐링하여 폴리실리콘층으로 한 레이저 어닐링부(10A)를 구비하고, 레이저 어닐링부(10A)는, 레이저 어닐링을 행하는 레이저광과 기판이 상대적으로 이동하는 스캔 방향(S)을 따라 설정 피치로 배치되며, 스캔 방향(S)에 직교하는 방향으로 형성된 채널 폭(W) 내에 채널 폭보다 좁은 레이저 어닐링부(10)를 갖는다.

Description

박막 트랜지스터 기판, 표시 패널, 레이저 어닐링 방법
본 발명은, 박막 트랜지스터 기판, 그 박막 트랜지스터 기판을 구비하는 표시 패널, 박막 트랜지스터 기판을 형성하기 위한 레이저 어닐링 방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터 기판은, 액티브 매트릭스 구동 방식의 액정 패널이나 유기 EL 패널 등의 표시 패널 기판으로서, 일반적으로 알려져 있으며, 도트 매트릭스 형상으로 복수 병렬된 화소 전극마다 배치되는 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)를 구비하고 있다. 특히, 컬러 표시를 행하는 표시 패널의 경우에는, RGB의 서브 픽셀이 모여 1개의 화소가 되므로, 박막 트랜지스터 기판은, 화소수의 3배의 서브 픽셀마다 박막 트랜지스터가 배치되어 있다.
박막 트랜지스터(이하, TFT라고 함)로서는, 최근 스위칭 특성이 우수한 어모퍼스 실리콘 TFT가 이용되고 있다. 어모퍼스 실리콘 TFT는, 기본적으로는, 게이트 전극 상에 절연막(게이트 절연막)을 개재하여 반도체층인 어모퍼스 실리콘층이 형성되고, 어모퍼스 실리콘층 상에, 드레인 전극과 소스 전극이 배치되며, 어모퍼스 실리콘층 상의 소스 전극과 드레인 전극의 사이에 채널 영역이 형성되어 있으며, 드레인 전극과 소스 전극 중 어느 한쪽이, 투명 도전막에 의하여 형성되는 화소 전극에 접속되어 있다.
어모퍼스 실리콘 TFT는, 양호한 스위칭 특성을 갖지만, 채널 영역에 있어서의 전하 이동도가 0.5 ㎠/Vs로 낮은 것이 난점이며, 향후 더 고밀도·고정밀화되는 표시 패널에서 요구되는 고전하 이동도에는 전부 대응할 수 없다. 이것에 대응하기 위하여, TFT 기판의 제조 공정에 있어서, 채널 영역이 될 예정 개소의 어모퍼스 실리콘층에 레이저광을 조사하여, 어모퍼스 실리콘층을 용융·재결정화시켜, 고전하 이동도가 얻어지는 다결정 실리콘(폴리실리콘)층을 형성하는 레이저 어닐링이 행해지고 있다.
레이저 어닐링의 종래 기술로서는, 하기 특허문헌 1에 기재된 방법이 알려져 있다. 이것에 따르면 기판 상에 설정된 TFT 형성 영역의 가로 세로 중 어느 한쪽의 배열 방향으로 기판을 반송하면서, 복수의 TFT 형성 영역에 대응하여 기판의 반송 방향과 교차하는 방향으로 복수의 렌즈를 배치한 마이크로렌즈 어레이를, 기판의 반송 방향과 교차하는 방향으로 이동하여, 마이크로렌즈 어레이의 렌즈와 기판의 TFT 형성 영역을 위치 맞춤하고, 기판이 이동하여 TFT 형성 영역이 렌즈 어레이에 있어서의 대응 렌즈의 바로 아래에 도달했을 때에, 렌즈 어레이에 레이저광을 조사하고, 복수의 렌즈에 의하여 레이저광을 집광하여 각 TFT 형성 영역의 어모퍼스 실리콘층을 어닐링 처리하고 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2010-283073호
상술한 종래 기술에서는, 레이저 광원으로서 50Hz 정도의 반복 주파수로 발진하는 펄스 레이저가 이용되고 있으며, 고밀도 또는 대화면의 기판 전체면을 레이저 어닐링하기 위하여, 상당한 작업시간이 걸려, 스루풋의 향상이 과제가 되고 있다. 이것에 대해서는, 6000Hz 정도의 고주파수로 발진하는 펄스 레이저를 이용하여, 스루풋 향상을 도모하는 것이 생각되고 있지만, 그 경우에는 기판의 반송 속도(스캔 속도)가 빨라져, 기판의 특정 위치에 양호한 정밀도로 레이저광을 조사하기 위한 위치 제어가 곤란해진다.
한편, 레이저 어닐링은, 도트 매트릭스 형상으로 복수 병렬되는 화소 전극 또는 서브 픽셀마다 배치되는 TFT 영역 중에서, 채널 영역을 선택하여 레이저광을 조사하고 있다. 그러나, 채널 영역 전체의 어모퍼스 실리콘층을 폴리실리콘화하면, 전하 이동도가 높아지는 것에 더하여, 역방향 전류를 낮게 억제할 수 없게 되어, 오프 전류가 높아진다. 이로 인하여, 전위 유지 특성이 낮아져, 누설되는 전류가 많아지기 때문에, 소비 전력이 높아지는 문제가 발생한다. 이것에 대하여, 채널 영역 내의 특정 개소를 레이저 어닐링할 때, 레이저광의 조사 위치가 채널 폭 방향을 따라 불규칙해지면, TFT마다의 동작 특성에 편차가 발생하게 되므로, 4μm 정도의 채널 폭 내에 높은 정밀도로 레이저광의 패턴을 조사하는 것이 필요해진다.
본 발명은, 이와 같은 문제에 대처하는 것을 과제의 일례로 하는 것이다. 즉, 레이저 어닐링의 스루풋 향상을 도모하는 것, TFT의 채널 폭 내에 높은 정밀도로 레이저광의 패턴을 조사하여 레이저 어닐링함으로써, 전하 이동도가 높고, 또한 동작 특성의 편차가 적은 TFT를 얻는 것 등이 본 발명의 목적이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판은, 이하의 구성을 구비하는 것이다.
기판 상의 종렬과 횡렬을 따라 각각 복수의 박막 트랜지스터를 배열한 박막 트랜지스터 기판으로서, 각 박막 트랜지스터는, 채널 영역을 형성하는 어모퍼스 실리콘층을 레이저 어닐링하여 폴리실리콘층으로 한 레이저 어닐링부를 구비하고, 상기 레이저 어닐링부는, 레이저 어닐링을 행하는 레이저광과 상기 기판이 상대적으로 이동하는 스캔 방향을 따라 설정 피치로 배치되며, 상기 스캔 방향에 직교하는 방향으로 형성된 채널 폭 내에 상기 채널 폭보다 좁은 상기 레이저 어닐링부를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
이와 같은 특징을 갖는 박막 트랜지스터 기판은, 레이저 어닐링에 있어서 조사되는 레이저광의 펄스 주파수를 높이고, 레이저광과 기판의 스캔 속도를 높인 경우에, 스캔 방향을 따라 레이저 어닐링부에 약간의 위치 어긋남이 발생했다고 해도, 스캔 방향과 직교하는 방향으로 채널 폭이 형성되어 있음으로써, 채널 폭 내에 양호한 위치 정밀도로 레이저 어닐링부를 형성할 수 있다. 이로써, 스캔 속도와 레이저광의 펄스 주파수를 높여 스루풋 향상을 도모하면서, 전하 이동도가 높고, 또한 동작 특성의 편차가 적은 TFT 기판을 얻을 수 있다.
도 1은 TFT 기판의 개략 구성을 나타낸 설명도이다.
도 2는 레이저 어닐링의 개요를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 TFT 기판의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 TFT 기판에 있어서의 TFT 구조를 나타낸 설명도((a)는 평면도, (b)가 (a)에 있어서의 X-X단면도)이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, TFT 기판(1)은, 기판 상의 종렬 및 횡렬에, 데이터선(2)과 게이트선(3)이 각각 복수 형성되어 있으며, 데이터선(2)과 게이트선(3)의 교차부 근방에 TFT(10)가 형성되고, TFT(10)마다 투명 전극 형성부(4)가 배치되어 있다. 이와 같이, TFT 기판(1)은, 기판(1A) 상의 종렬과 횡렬을 따라 각각 복수의 TFT(10)가 배열되어 있다. 도시한 예에서는, 데이터선(2)이 폭 P1의 피치를 갖고, 게이트선(3)이 폭 P2의 피치를 갖고 있으며, TFT(10)는, 그에 따라, 종렬에 폭 P1의 피치를 갖고 횡렬에 폭 P2의 피치를 가지며 도트 매트릭스 형상으로 배열되어 있다.
TFT 기판(1)의 제조에 있어서의 레이저 어닐링은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(1A) 상에 게이트선(3)의 패턴을 형성하고, 게이트선(3) 위를 게이트 절연막으로 덮어, 그 위에 어모퍼스 실리콘층을 적층한 후, TFT(10)의 채널 영역이 형성될 예정의 특정 개소에 대하여 레이저광을 조사하여 어닐링 처리를 행한다.
도 2는, 레이저 어닐링의 개요를 나타내고 있다. 레이저광(L)의 조사는, 레이저 광조사 장치(20)에 의하여 행해진다. 레이저 광조사 장치(20)는, 설정된 펄스 주파수로 레이저광(L)을 출사하는 레이저 광원(21)과, 출사된 레이저광(L)을 소정의 공간에 균일 조사하기 위한 빔호모지나이저(22), 미러 등의 조사 광학계(23), 마스크(24), 마이크로렌즈 어레이(25)를 구비하고 있다. 여기서의 마스크(24)와 마이크로렌즈 어레이(25)는, 기판(1A) 상의 TFT(10)에 있어서의 채널 영역이 형성될 예정의 특정 개소에 따른 배열 패턴을 구비하고 있다.
레이저 어닐링은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 어모퍼스 실리콘층이 형성된 기판(1A)을, 기판 반송 장치(26)에 의하여 1축 방향(스캔 방향(S))을 따라 반송하면서, 레이저 광원(21)으로부터 레이저광(L)을 설정된 펄스 주파수로 조사하여, 기판(1A)과 레이저광(L)을 1축 방향을 따라 스캔한다. 이로써, 마이크로렌즈 어레이(25)에 의하여 집광된 레이저광(L)이, 기판(1A) 상에 복수 배열되는 특정 개소에 선택적으로 조사된다. 여기에서는, 기판(1A)을 1축 방향으로 반송하여 스캔하는 예를 나타냈지만, 기판(1A)과 레이저광(L)은 상대적으로 1축 방향으로 이동하면 되고, 기판(1A)을 반송하는 대신에 레이저광(L)을 이동시키도록 해도 된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 종렬과 횡렬에 매트릭스 형상으로 배열되는 TFT(10)의 특정 개소에 레이저광(L)을 조사하기 위하여, 마이크로렌즈 어레이(25)의 각 렌즈(25L)는, 1개의 TFT(10)에 있어서의 특정 개소에 대응하도록 복수 배열되어 있으며, 기판(1A)과 레이저광(L)을 1축 방향(스캔 방향(S))을 따라 스캔하면서, 1축 방향에 직교하는 방향(도시 N 방향)을 따라, 마이크로렌즈 어레이(25)를 이동시키고, 레이저광(L)을, 렌즈(25L)를 통과시켜 특정 개소에 집광시킨다.
도 3 및 도 4는, 상술한 레이저 어닐링을 거쳐 형성된 TFT 기판(1)의 구성예를 나타내고 있다. 상술한 바와 같이, TFT(10)는, 데이터선(2)과 게이트선(3)의 교차부 근방에 형성되어 있으며, 기본 구성으로서 게이트 전극(11), 게이트 절연막(12), 채널 영역을 형성하는 어모퍼스 실리콘층(13), 소스·드레인 전극(14, 15), 보호층(16)을 구비하고 있고, 소스·드레인 전극(14)이 화소 또는 서브 픽셀을 형성하는 투명 도전 패턴(17)에 접속되어 있다. 이와 같이, TFT(10)는, 기판(1A) 상의 종렬과 횡렬을 따라 각각 복수 배열된 투명 도전 패턴(17)마다 배치되어 있다.
이 TFT(10)는, 상술한 레이저 어닐링에 의하여 형성되는 레이저 어닐링부(10A)를 구비하고 있다. 이 레이저 어닐링부(10A)는, 채널 영역을 형성하는 어모퍼스 실리콘층(13)을 레이저 어닐링하여 폴리실리콘층으로 한 부위이며, 어모퍼스 실리콘층(13)에 대하여 부분적으로 폴리실리콘층을 형성하고 있다.
레이저 어닐링부(10A)는, 레이저 어닐링을 행하는 레이저광(L)과 기판(1A)이 상대적으로 이동하는 스캔 방향(S)을 따라 설정 피치 P0으로 배치되어 있으며, 스캔 방향(S)에 직교하는 방향(N)으로 형성된 채널 폭(W) 내에 레이저 광조사의 패턴을 갖고 있다. 스캔 방향(S)에 대하여 직교하는 방향(N)을 따라 채널 폭(W)을 형성하고, 그 채널 폭(W) 내에 레이저 어닐링부(10A)를 형성함으로써, 스캔 방향(S)을 따라 레이저 어닐링부(10)의 형성 위치에 어긋남이 발생했다고 해도, 채널 폭(W) 방향에 있어서의 레이저 어닐링부(10)의 위치 정밀도를 확보할 수 있다.
레이저 어닐링부(10A)의 스캔 방향(S)을 따른 위치는, 스캔의 속도와 레이저광(L)의 펄스 주파수로 설정되는 설정 피치 P0에 의하여 결정되지만, 스루풋 향상을 목표로 하여, 스캔 속도를 높게 하고, 펄스 주파수를 높게 하면, 펄스 신호 출력에 대한 레이저 발진의 시간 지연 등이 영향을 주어, 스캔 방향(S)을 따라 위치 오차가 발생하기 쉬워진다. 이것에 대하여, 스캔 방향(S)에 대하여 채널 폭(W)의 방향을 직교시킴으로써, 이와 같은 스캔 방향(S)을 따른 위치 오차가 채널 폭(W)의 방향을 따른 레이저 어닐링부(10A)의 위치 정밀도에는 영향을 주지 않게 된다.
레이저 어닐링부(10A)의 채널 폭(W) 방향의 위치 정밀도는, 스캔 속도나 레이저광(L)의 펄스 주파수와는 관계 없이, 마이크로렌즈 어레이의 기계적인 위치 조정으로 높은 정밀도를 얻을 수 있다. 이로써, 레이저 어닐링부(10A)는, 스루풋 향상을 위하여, 스캔 속도를 높이고, 펄스 주파수를 높였다고 해도, 그것에 영향을 주는 일 없이, 채널 폭(W) 내에서의 위치 정밀도를 확보할 수 있다.
레이저 어닐링부(10A)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 스캔 방향(S)을 따른 폭 M1이 스캔 방향(S)에 직교하는 방향의 폭 M2보다 길어지도록 하고, 또 스캔 방향(S)의 길이(폭 M1)가 스캔 방향(S)을 따른 채널 폭(W)의 길이(소스·드레인 전극(14, 15)의 폭(Ws))보다 길게 하고 있다. 이로써, 스캔 방향(S)을 따른 레이저 어닐링부(10A)의 위치 오차를 폭 M1의 길이로 흡수하여, 레이저 어닐링부(10A)를 채널 폭(W) 내에 위치시킬 수 있다. 이때, 레이저 어닐링부(10A)는, 채널 영역 전체를 결정화하여 폴리실리콘층을 얻어도 되고, 채널 영역 내의 특정 패턴으로 결정화하여 폴리실리콘층을 얻어도 된다.
이와 같은 레이저 어닐링부(10A)를 갖는 TFT 기판(1)은, 고스캔 속도·고펄스 주파수의 허용폭을 넓히는 것이 가능해져, 스루풋 향상을 목표로 할 수 있으며, 그때에 형성되는 레이저 어닐링부(10A)에 채널 폭 방향의 위치 정밀도를 확보하여, TFT마다의 동작 특성의 편차를 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 TFT 기판(1)은, TFT(10)에 있어서의 어모퍼스 실리콘층(13)의 채널 영역에 폴리실리콘층이 되는 레이저 어닐링부(10)를 형성하고 있으므로, 전하 이동도가 높은 TFT(10)를 얻을 수 있다.
또, 레이저 어닐링부(10A)를 형성할 때의 스캔 방향(S)을 TFT(10)의 채널 폭(W)의 방향과 직교하는 방향으로 설정하고 있으므로, 레이저 어닐링에 있어서 조사되는 레이저광(L)의 펄스 주파수를 높이고, 레이저광(L)과 기판(1A)의 스캔 속도를 높인 경우에, 스캔 방향(S)을 따라 레이저 어닐링부(10A)에 약간의 위치 어긋남이 발생했다고 해도, 레이저 어닐링부(10A)의 채널 폭(W) 방향의 위치를 높은 정밀도로 설정할 수 있다. 이로써, 스캔 속도와 레이저광의 펄스 주파수를 높여 스루풋 향상을 도모하면서, 고전위 유지 특성을 갖고 저소비 전력의 TFT 기판을 얻을 수 있으며, TFT(10)마다의 특성의 편차도 억제할 수 있다.
이 TFT 기판(1)을 액티브 매트릭스 기판으로 하는 액정 패널이나 유기 EL 패널 등 표시 패널은, 고정밀화·고밀도화된 패널에 있어서, 높은 생산성과 저소비 전력을 실현할 수 있다.
1: 박막 트랜지스터 기판(TFT 기판) 1A: 기판
2: 데이터선 3: 게이트선
4: 투명 전극 형성부 10: 박막 트랜지스터(TFT)
10A: 레이저 어닐링부 11: 게이트 전극
12: 게이트 절연막 13: 어모퍼스 실리콘층
14, 15: 소스·드레인 전극 16: 보호층
17: 투명 도전 패턴 20: 레이저 광조사 장치
21: 레이저 광원 22: 빔호모지나이저
23: 조사 광학계 24: 마스크
25: 마이크로렌즈 어레이 25L: 렌즈
26: 기판 반송 장치 L: 레이저광
W: 채널 폭 S: 스캔 방향

Claims (9)

  1. 기판 상의 종렬과 횡렬을 따라 각각 복수의 박막 트랜지스터를 배열한 박막 트랜지스터 기판으로서,
    각 박막 트랜지스터는, 채널 영역을 형성하는 어모퍼스 실리콘층을 레이저 어닐링하여 폴리실리콘층으로 한 레이저 어닐링부를 구비하고,
    상기 레이저 어닐링부는, 레이저 어닐링을 행하는 레이저광과 상기 기판이 상대적으로 이동하는 스캔 방향을 따라 설정 피치로 배치되며,
    상기 스캔 방향에 직교하는 방향으로 형성된 채널 폭 내에 상기 채널 폭보다 좁은 상기 레이저 어닐링부를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 설정 피치는, 상기 레이저광과 상기 기판이 상대적으로 이동하는 스캔의 속도와 레이저광의 펄스 주파수로 설정되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레이저 어닐링부는, 상기 스캔 방향을 따른 폭이 상기 스캔 방향에 직교하는 방향의 폭보다 긴 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 어닐링부는, 상기 스캔 방향의 길이가 상기 스캔 방향을 따른 상기 채널 폭의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각 박막 트랜지스터는, 상기 기판 상의 종렬과 횡렬을 따라 각각 복수 배열된 투명 전극 패턴마다 배치되고,
    상기 투명 전극 패턴은, 상기 스캔 방향을 따른 폭이 상기 스캔 방향에 직교하는 방향의 폭보다 짧은 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 박막 트랜지스터 기판을 구비한 표시 패널.
  7. 기판과 레이저광을 1축 방향을 따라 스캔하면서, 상기 1축 방향에 직교하는 방향을 따라, 복수의 렌즈를 배열한 마이크로렌즈 어레이를 이동시키고, 상기 레이저광을, 상기 렌즈를 통과시켜, 박막 트랜지스터의 채널 영역이 되는 특정 개소에 집광시키며, 상기 특정 개소에 상기 기판 상의 어모퍼스 실리콘층을 폴리실리콘층으로 하는 레이저 어닐링부를 형성하는 방법으로서,
    상기 레이저 어닐링부는, 상기 1축 방향을 따라 설정 피치로 배열되고,
    상기 스캔의 방향에 직교하는 방향으로 형성 예정의 채널 폭 내에 정해진 형상의 상기 레이저 어닐링부가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 설정 피치는, 상기 스캔의 속도와 상기 레이저광의 펄스 주파수로 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 레이저 어닐링부는, 상기 스캔의 방향의 길이가 상기 스캔의 방향을 따른 상기 채널 폭의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 레이저 어닐링 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017187486A1 (ja) 2016-04-25 2017-11-02 堺ディスプレイプロダクト株式会社 薄膜トランジスタ、表示装置及び薄膜トランジスタの製造方法
CN111162129A (zh) * 2020-01-21 2020-05-15 京东方科技集团股份有限公司 晶体管及其制备方法、显示基板和显示装置
CN113325625B (zh) * 2021-06-24 2022-07-29 业成科技（成都）有限公司 显示面板的制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3580033B2 (ja) * 1996-06-20 2004-10-20 ソニー株式会社 薄膜半導体装置及びその製造方法とレーザアニール装置
JP3845569B2 (ja) * 2001-11-08 2006-11-15 セイコーエプソン株式会社 薄膜半導体装置及びその製造方法並びに当該装置を備える電子デバイス
KR100462862B1 (ko) * 2002-01-18 2004-12-17 삼성에스디아이 주식회사 티에프티용 다결정 실리콘 박막 및 이를 이용한디스플레이 디바이스
JP4526772B2 (ja) * 2002-03-26 2010-08-18 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及び半導体装置の作製方法
JP2009026877A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Sharp Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2009289874A (ja) * 2008-05-28 2009-12-10 Sony Corp 薄膜トランジスタおよび表示装置
JP5471046B2 (ja) 2009-06-03 2014-04-16 株式会社ブイ・テクノロジー レーザアニール方法及びレーザアニール装置
WO2013051221A1 (ja) * 2011-10-03 2013-04-11 パナソニック株式会社 薄膜素子、薄膜素子アレイ及び薄膜素子の製造方法
WO2013061383A1 (ja) * 2011-10-28 2013-05-02 パナソニック株式会社 薄膜半導体装置及びその製造方法
CN102842619B (zh) * 2012-09-03 2016-08-03 南京中电熊猫液晶显示科技有限公司 一种半导体装置及其制造方法
JP5918118B2 (ja) * 2012-12-18 2016-05-18 株式会社日本製鋼所 結晶半導体膜の製造方法
KR102151751B1 (ko) * 2013-07-19 2020-10-27 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 이를 포함하는 유기 발광 표시 장치
WO2016072024A1 (ja) * 2014-11-07 2016-05-12 堺ディスプレイプロダクト株式会社 薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ及び表示パネル
WO2016157313A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 堺ディスプレイプロダクト株式会社 薄膜トランジスタ及び表示パネル

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