기술특집 [ 그림 1] AMOLED용 LTPS TFT 기판의단면구조 [9] (a) NMOS 로 OLED를구동하는구조 TFT 구조를두꺼운 (3μm내외 ) 유기층으로덮는다. 각화소의휘도를결정하는전압정보는저장용축전기 (C st ;storage capacitor) 에저장되는데

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영서 경
6 years ago
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기존의 LCD(liquid crystal display) 에널리사용되는 a-si(amorphous silicon) TFT는낮은공정비용과높은수율, 우수한균일도등의장점이있음에도불구하고, 지속적으로켜두면문턱전압이심각하게변하는문제점이있어서 AMOED의화소구동에는적합하지않다 [4-6].

1 기술특집 AMOLED 용 LTPS TFT 기술 박기찬 ( 건국대학교전자공학부 ) Ⅰ. 서론 현재가장빠르게성장하고있는디스플레이기술인 AMOLED(active-matrix organic light-emitting diode) 디스플레이는 LTPS(low-temperature polycrystalline silicon) TFT(thin film transistor) 기판 (backplane) 을사용하여생산하고있다 [1-3]. 기존의 LCD(liquid crystal display) 에널리사용되는 a-si(amorphous silicon) TFT는낮은공정비용과높은수율, 우수한균일도등의장점이있음에도불구하고, 지속적으로켜두면문턱전압이심각하게변하는문제점이있어서 AMOED의화소구동에는적합하지않다 [4-6]. LCD의화소스위치로사용하는 TFT에는양의게이트전압과음의게이트전압이주기적으로반복해서인가되므로 a-si TFT를사용해도문턱전압변동이심하지않고, 문턱전압이다소변하더라도 TFT는단순한스위치역할만하므로액정에인가되는전압은영향을받지않는다. 반면에 AMOLED 에서 TFT는단순한스위치가아니라신호전압에따라서 OLED에흐르는전류를미세하게결정하는전류원의역할을하므로 TFT 문턱전압의작은변화는각화소의휘도에결정적인영향을미친다. 따라서 TFT의구동시간경과에따라서문턱전압이변하면잔상및휘도변화가심각하게발생한다. 현재까지 AMOLED 의구동특성을만족하는기판기술은 LTPS TFT가유일하다 [7]. AMOLED 디스플레이의화면넓이가증가하면서, 생 산성향상을위해서유리기판도기존의 4 세대 (730mm 920mm ) 크기를넘어서 2011년부터는 5.5 세대 (1500mm 1300mm ) 크기를사용하기시작하였다. 유리기판이커지는추세와더불어서최근에는제조비용이높고공정관리가까다로운 LTPS TFT 외에 IGZO(In-Ga-Zn-O) 와같은금속산화물반도체기반의 TFT를 AMOLED에사용하려는연구가많이진행되고있다 [8]. 그러나산화물 TFT는공정및소자특성의안정성이부족해서아직까지대량생산에는적용되지않고있다. 본고에서는 AMOLED용 LTPS TFT의제조공정과 LTPS 박막결정화기술및화소회로등에대해서소개한다. Ⅱ. AMOLED 화소구조 1. LTPS TFT의구조 LTPS TFT를사용하는 AMOLED는일반적으로 [ 그림 1] 과같은구조를갖는다 [9]. 소스 / 드레인을붕소 (B; boron) 로도핑하여 PMOS로제작하고, 게이트가 LTPS 박막상부에형성되는 top-gate 구조로제작한다. LTPS 박막은 a-si 박막에엑시머레이저를조사하여결정화하는 ELA(excimer laser annealing) 공정을사용하여제작하는경우가대부분이다. TFT의게이트와소스 / 드레인의전극겸데이터배선을구성하는금속층은층간절연막 (ILD; inter-layer dielectric) 을사이에두고차례로형성한다. 화소전극을평탄하게형성하기위해서이상과같이형성한 2011 년제 12 권제 4 호 15

기술특집 [ 그림 1] AMOLED용 LTPS TFT 기판의단면구조 [9] (a) NMOS 로 OLED를구동하는구조 TFT 구조를두꺼운 (3μm내외 ) 유기층으로덮는다. 각화소의휘도를결정하는전압정보는저장용축전기 (C st ;storage capacitor) 에저장되는데, 게이트금속층과도핑된 LTPS 박막및소스 / 드레인전극등을사용하여구성한다. 2.

데이터배선과연결된스위치 TFT는스캔신호에따라서데이터전압을구동 TFT의게이트와 C st 에전달하거나차단하는역할을한다. (1) NMOS와 PMOS 화소회로비교 [ 그림 2-(a)] 와같이 NMOS를구동 TFT로사용할경우에는데이터전압이구동 TFT의게이트-소스사이전압 (V GS) 과 OLED의양극-음극사이전압 (V OLED) 으로나뉘어걸린다.

2 기술특집 [ 그림 1] AMOLED용 LTPS TFT 기판의단면구조 [9] (a) NMOS 로 OLED를구동하는구조 TFT 구조를두꺼운 (3μm내외 ) 유기층으로덮는다. 각화소의휘도를결정하는전압정보는저장용축전기 (C st ;storage capacitor) 에저장되는데, 게이트금속층과도핑된 LTPS 박막및소스 / 드레인전극등을사용하여구성한다. 2. LTPS AMOLED 화소구조 AMOLED 의기본화소회로는 [ 그림 2] 와같이 OLED 외에 2개의 TFT와 1개의축전기 (C st ) 로구성된다. OLED 와직접연결된구동 TFT는 OLED에흐르는전류를결정하여발광휘도를조절하는역할을하고, C st 는이 TFT 의게이트전압을일정하게유지한다. 데이터배선과연결된스위치 TFT는스캔신호에따라서데이터전압을구동 TFT의게이트와 C st 에전달하거나차단하는역할을한다. (1) NMOS와 PMOS 화소회로비교 [ 그림 2-(a)] 와같이 NMOS를구동 TFT로사용할경우에는데이터전압이구동 TFT의게이트-소스사이전압 (V GS) 과 OLED의양극-음극사이전압 (V OLED) 으로나뉘어걸린다. OLED를장시간사용하면전류가감소하므로 OLED와직렬로연결된 TFT의 V GS 도감소하게된다. 그결과로 V OLED 는다소증가하나, 종합적으로 OLED의전류는감소하게되고장시간발광한화소는열화되어잔상 (image sticking) 이나타난다. 반면에 [ 그림 2-(b)] 와같이 PMOS를구동 TFT로사용할경우에는데이터전압이 TFT의게이트-소스사이전압 (V GS ) 에만고스란히전달된다. 이상적으로는 OLED와 TFT의전류가 TFT의 V GS 에의해서만결정되는구조이므 (b) PMOS로 OLED를구동하는구조 [ 그림 2] AMOLED의기본화소구조로, TFT의드레인에연결된 OLED의전류-전압특성이변하더라도전류는일정하게유지된다. 따라서장시간발광한화소의열화는쉽게드러나지않고잔상 (image sticking) 이감소한다. (2) LTPS TFT 특성편차보상 ELA 공정으로결정화한 LTPS 박막은 [ 그림 3] 과같이결정립 (grain) 들이불규칙적으로배열하면서구성된다. 결정립들의경계에는다량의불포화결합 (dangling bond) [ 그림 3] Secco 식각후 LTPS 박막의 SEM 사진 16 인포메이션디스플레이

AMOLED 용 LTPS TFT 기술 용하여구성한 6T-1C 보상회로인데, 현재생산되는 ELA 기반의소형 AMOLED 패널에적용되고있다. Ⅲ. LTPS TFT 기판제조공정 1. LTPS TFT 기판제조공정 [ 그림 4] 기본화소구조로제작한 LTPS AMOLED 에나타나는불규칙한얼룩 [11] 이존재하여페르미준위의이동에따라서전하를포획할수있다 [10].

3 AMOLED 용 LTPS TFT 기술 용하여구성한 6T-1C 보상회로인데, 현재생산되는 ELA 기반의소형 AMOLED 패널에적용되고있다. Ⅲ. LTPS TFT 기판제조공정 1. LTPS TFT 기판제조공정 [ 그림 4] 기본화소구조로제작한 LTPS AMOLED 에나타나는불규칙한얼룩 [11] 이존재하여페르미준위의이동에따라서전하를포획할수있다 [10]. 결정립경계에서의전하포획은페르미준위를고정시키는역할을하므로 TFT의전자및정공채널이형성되는것을방해하여 LTPS TFT 특성에결정적인영향을미친다. ELA LTPS는특히결정립내부와결정립경계가명확히구문되므로 TFT의채널영역에서결정립의배열에따라서특성편차가매우크게나타난다 [1,6,8]. LTPS TFT의특성편차는, 화소 OLED에흐르는전류의편차를유발하여 [ 그림 4] 와같이적 록 청화소의밝기가불규칙하게나타나는원인이된다 [11]. 이러한얼룩을제거하고균일한화면을표시하기위해서는 LTPS 박막결정화공정을최적화하여 TFT의특성편차를줄이는방법과더불어, TFT의특성편차를보상하는방법을적용하여야한다. 현재까지다양한 TFT 특성편차보상기술이제안되었지만, 생산에적용되고있는기술은각화소에 TFT의문턱전압차이를보상하는회로를삽입하는것이다 [1,12]. [ 그림 5] 는 6개의 TFT와 1개의축전기를사 AMOLED용 LTPS TFT 기판의제조공정은제조업체별로조금씩다르지만, 기본적으로 [ 그림 6] 과같은순서로진행된다. (1) 차단층 (blocking layer) 증착유리기판에함유된미량의알칼리금속등의불순물이 TFT의특성에영향을미칠수있기때문에 LTPS 층과유리기판사이에차단층을형성한다. PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 SiO 2 를증착한다. (2) a-si 박막증착 LTPS 박막의전구물질 (precursor) 로서 500 A 내외두께의 a-si 박막을증착한다. PECVD 로증착하므로다량의수소가포함된다. 수소는 ELA 공정중에급격하게방출되며박막을손상시키므로 a-si 증착후에 450 내외의열을가해서제거한다. [ 그림 5] LTPS TFT 의특성편차를보상하기위한 6T-1C 화소회로 [ 그림 6] AMOLED 용 LTPS TFT 기판제조공정 2011 년제 12 권제 4 호 17

4 기술특집 (3) a-si 박막결정화현재생산되는 AMOLED 의 LTPS 박막은대부분 308 nm파장의 XeCl 엑시머레이저를사용하여결정화한다. 30ns의짧은시간동안조사되는레이저펄스에의해서 a-si 박막은용융된후식으면서결정화되지만, 두꺼운유리기판의온도는상온으로유지되므로저온공정으로간주된다. 레이저를사용하지않고, 500 ~600 가량의온도에서 a-si을고체상태로유지하면서결정화하는고상결정화 (SPC, solid-phase crystallization) 방법도오랜기간동안연구되었다. 결정화시간을단축하고공정온도를낮추기위해서니켈등의촉매를사용하거나자기장을인가하여 a-si을결정화하는기술도시험적으로적용되고있다 [1,6,13]. a-si 박막의결정화기술에대해서는 Ⅳ장에서자세하게설명한다. 결정화공정을통해서제작한 LTPS 박막은 TFT의문턱전압조절을위해서소량의붕소또는인 (P; phosphorous) 으로도핑하는경우가있다. 한편, [ 그림 1] 과같이 LTPS 박막과게이트금속층을사용해서 C st 를형성하는경우에는 TFT의채널영역은가린상태에서 LTPS 박막을도핑하여전극으로사용한다. (4) LTPS 박막패터닝결정화가완료된 LTPS 박막은 TFT 또는 C st 가되는영역을제외하고모두제거한다. 사진식각 (photolithography) 공정을이용하여불필요한부분을제거한다. (5) 게이트절연막증착 LTPS TFT의게이트절연막은 TFT의특성을좌우하는중요한요소이다. PECVD 방법으로 1000A 이하두께의 SiO 2 를증착한다. (6) 게이트전극겸배선형성 TFT의게이트전극으로서증착한금속층은 AMOLED 패널의게이트배선역할도한다. 배선저항감소를위해서알루미늄 (Al) 을주로사용한다. [ 그림 1] 은알루미늄층아래위로얇은몰리브덴층을형성하여 hillock 생성을방지하고접촉저항을감소시키는구조 (Mo/Al/Mo) 를나타낸다. 게이트금속층의패터닝도사진식각공정을이용한다. (7) 소스 / 드레인이온주입게이트전극의패터닝을통해서드러난 TFT의소스 / 드레인영역은이온주입공정으로도핑한다. PMOS를제작하기위해서는붕소로도핑한다. 이온주입에이어서급속열처리 (RTA; rapid thermal annealing) 공정으로도펀트를활성화한다 [6]. (8) 층간절연막증착및 contact hole 형성게이트배선과데이터배선을분리하고, TFT를보호하기위해서 SiN X 및 SiO 2 등의층간절연막을증착한다. SiN X 에는다량의수소가포함되는데, 이수소는 LTPS 박막내의실리콘불포화결합 (dangling bond) 에붙어서결함밀도를낮추는역할을한다. TFT의소스 / 드레인과데이터배선을연결하기위해서층간절연막에 contact hole을뚫는다. 이과정에서도사진식각공정을사용한다. (9) 소스 / 드레인전극겸데이터배선형성소스 / 드레인전극과데이터배선은동일한금속층으로동시에형성된다. 배선저항감소를위해서알루미늄을주로사용한다. 게이트배선과마찬가지로 Mo/Al/Mo 구조를사용할수도있다. 데이터배선도사진식각공정을이용하여패터닝한다. (10) 평탄화막증착및 via hole 형성 OLED는단차가없는평탄한면에증착해야전류가국부적으로집중되지않고균일하게흘러서충분한수명을확보할수있다. 이를위해서화소전극을형성하기전에두꺼운유기재료의평탄화막을덮는다. 평탄화막은 spin coating 방법으로형성한다. 유기막아래에 SiN X 을얇게증착하기도한다. 평탄화막을뚫고화소전극과 TFT의소스 / 드레인이연결되어야하므로사진식각공정을이용하여평탄화막에 via hole을뚫는다. (11) 화소전극형성 OLED의양극이되는화소전극은 ITO(In-Sn-O) 를스퍼터링공정으로증착하여형성한다. 음극을통해서위쪽으로빛을방출하는전면발광 (top emission) AMOLED 에서는 ITO 아래에알루미늄등의반사층을두어아래쪽으로빛이새지않도록한다. 화소전극도사진식각공정을 18 인포메이션디스플레이

AMOLED 용 LTPS TFT 기술 이용하여패터닝한다. (12) 화소발광영역형성 OLED는매우불안정한물질이므로사진식각공정에의해서쉽게손상된다. 따라서사진식각공정을적용할수없고, 발광부에만부분적으로증착해야한다. 각화소의발광부는 [ 그림 1] 과같이화소전극이노출된영역으로정의된다.

5 AMOLED 용 LTPS TFT 기술 이용하여패터닝한다. (12) 화소발광영역형성 OLED는매우불안정한물질이므로사진식각공정에의해서쉽게손상된다. 따라서사진식각공정을적용할수없고, 발광부에만부분적으로증착해야한다. 각화소의발광부는 [ 그림 1] 과같이화소전극이노출된영역으로정의된다. 화소전극의테두리에는 OLED가얇게증착되어전류가집중될수있으므로이테두리영역과화소전극이없는영역은두꺼운유기재료로덮어서비발광부로정의한다. 화소발광영역을정의한이후에는 OLED와전면음극을차례로증착하고봉지공정을통해서 AMOLED 패널을완성한다. 이상의공정을진행하는과정에서 7 내지 8 회의사진식각공정을수행해야하므로 LCD에비해서공정비용이높다 마스크 LTPS TFT 제조공정최근에는 AMOLED용 LTPS TFT 기판의제조공정을단순화하여공정비용을낮출수있는방법들이개발되고있다 [9,14]. 이러한공정에서는 TFT의소스 / 드레인전극과화소전극을동시에형성하여 via hole과화소전극패터닝을위한사진식각공정을제거하거나, 소스 / 드레인및게이트전극을동시에식각하고 C st 의 LTPS 전극도핑을위한사진공정을제거하는등의방법을이용하여 5 회의사진식각공정을통해서 LTPS AMOLED 기판을완성한다. Ⅳ. LTPS 결정화기술 a-si을결정화하여 LTPS 박막을제작하면다결정실리콘박막을직접증착하는것보다대면적유리기판을사용하기에유리하고더우수한특성의다결정실리콘박막을형성할수있다 [15]. a-si을결정화하기위해서열에너지를가하는방법은크게나누어레이저를이용하여짧은시간의용융상태를거치는방법과용융시키지않고고체상태를유지하면서긴시간에걸쳐서결정화하는방법으로분류할수있다. Ⅳ 장에서는이중에서중요한 ELA와 SLS(sequential lateral solidification), A-SPC(advanced solid phase crystallization), SGS(super grain silicon) 등에대해서설명한다. 1. 레이저결정화기술 (1) 대면적 ELA 기술 ELA 공정에서는 [ 그림 7] 과같이좁고 ( 수백μm ) 긴 ( 수백mm ) 레이저빔을 a-si 박막에조사한다 [8]. 엑시머레이저를사용하므로레이저빔은펄스형식으로출력되며, 각각의레이저빔펄스는기판의이동에따라서빔면적의 90 % 이상이겹쳐서기판에조사된다. 자세한결정화원리는참고문헌 15에설명되어있다. 이전의 ELA 장비는출력에너지가부족하여 (500Watt 이하 ) 레이저빔의장변길이가 460mm에불과하다 [2]. 그결과, 4 세대 (730mm 920mm ) 유리기판을한번에스캔할수없고 [ 그림 8] 과같이두번에걸쳐서나누어스캔해야한다. 이경우에는레이저빔의조사횟수가 2배로겹쳐지는영역이존재하게되는데, 이영역의결정립구조는주위의정상적인영역과는다른형태가되므로 TFT 특성도다르게된다. 이영역의 TFT 특성차이는 [ 그림 9] 와같이 AMOLED 디스플레이에줄무늬로나타난다. 이와같이크고일정한줄무늬는보상회로를사용해도눈에띈다. 최근에는 [ 그림 10] 과같은고출력 (1200Watt 급 ) ELA 광원을개발하여사용하면서레이저빔의장변길이가 750mm에달하게되었다 [16]. 이와같이긴레이저빔의에너지밀도를균일하게유지하기가곤란하므로 [ 그림 11] 과같이장변방향으로레이저빔을조금씩이동시켜서조사하는기술을적용한다 [6]. 그결과, 4 세대유리기판을한번에스캔할수있고, 균일한화면의 55인치 AMOLED [ 그림 7] ELA 결정화공정모식도 [8] 2011 년제 12 권제 4 호 19

기술특집 [ 그림 11] 레이저빔의장변방향에너지밀도차이를보상하는광학계기술 [6] [ 그림 8] 대면적기판을작은출력의 ELA

배횟수로겹쳐서조사된영역이줄무늬로나타나는 AMOLED 패널 [2] 디스플레이를제작할수있다.

이후에설명할 A-SPC 및 SGS TFT보다전기적인특성이안정적이고 off 전류가작아서안정적인 AMOLED 생산에적합하다.

공정을응용하여개발되었으나, 생산성이낮아서실제로제품생산에는적용하기어렵다 [17].

6 기술특집 [ 그림 11] 레이저빔의장변방향에너지밀도차이를보상하는광학계기술 [6] [ 그림 8] 대면적기판을작은출력의 ELA 장비로겹쳐서스캔하는공정모식도 [2] [ 그림 12] ELA TFT 의특성 [9] [ 그림 9] 레이저빔이 2 배횟수로겹쳐서조사된영역이줄무늬로나타나는 AMOLED 패널 [2] 디스플레이를제작할수있다. [ 그림 12] 는 ELA 공정으로제작한 PMOS LTPS TFT 의전형적인특성이다 [9]. 이후에설명할 A-SPC 및 SGS TFT보다전기적인특성이안정적이고 off 전류가작아서안정적인 AMOLED 생산에적합하다. [ 그림 10] Coherent 사의 1200Watt 급 ELA 광원 [16] (2) SLS 결정화기술 SLS 기술은 ELA 공정을응용하여개발되었으나, 생산성이낮아서실제로제품생산에는적용하기어렵다 [17]. SLS 기술을대량생산에적용하기위해서 TS-SLS(twoshot SLS) 와 D-SLS(directional SLS) 등이추가로제안되었다 [6,15]. [ 그림 13] 은 ELA와 TS-SLS, D-SLS의공정방법과그결과로제작한 LTPS 박막의결정구조를보여준다. TS-SLS 와 D-SLS 기술에대해서는참고문헌 6, 15, 17, 18에자세하게설명되어있다. ELA<TS-SLS<D-SLS 20 인포메이션디스플레이

AMOLED 용 LTPS TFT 기술 면에 LTPS 박막의결함밀도가다소높아서 TFT 특성이안정적이지않고, off 전류가다소높다 [1,13,19]. [ 그림 13] (a)ela, (b)ts-sls, (c)d-sls 공정모식도및제작된 LTPS 박막의결정구조 [6] (1) A-SPC 기술전통적인고상결정화기술은 10시간이상의결정화시간이필요하므로생산성이낮다.

[ 그림 16] 은 A-SPC TFT의특성을측정한결과이다. [ 그림 12] 의 ELA TFT 대비 off 전류가다소높다. A-SPC 기술은 [ 그림 17] 과같이 15인치 AMOLED TV 생산에시험적으로적용된바가있다.

7 AMOLED 용 LTPS TFT 기술 면에 LTPS 박막의결함밀도가다소높아서 TFT 특성이안정적이지않고, off 전류가다소높다 [1,13,19]. [ 그림 13] (a)ela, (b)ts-sls, (c)d-sls 공정모식도및제작된 LTPS 박막의결정구조 [6] (1) A-SPC 기술전통적인고상결정화기술은 10시간이상의결정화시간이필요하므로생산성이낮다. 그러나 A-SPC 기술에서는 [ 그림 15] 와같이교번자기장을추가적으로인가하여 a-si 박막내에유도전류를발생시키고, 그결과로줄열 (Joule heat) 을발생시켜서결정화시간을 1시간이하로단축시킨다 [20]. A-SPC 기술은이어서설명할 SGS 기술과달리추가공정이없고 LTPS 박막내에금속불순물이포함되지않는장점이있으나, 결정결함이많아서전하이동도는낮은편이다. [ 그림 16] 은 A-SPC TFT의특성을측정한결과이다. [ 그림 12] 의 ELA TFT 대비 off 전류가다소높다. A-SPC 기술은 [ 그림 17] 과같이 15인치 AMOLED TV 생산에시험적으로적용된바가있다. A-SPC TFT는 ELA TFT보다문턱전압과 on 전류가균일하지만, 이력현 [ 그림 14] TS-SLS( 흑색실선 ) TFT 와 D-SLS( 적색점선 ) TFT 의특성 [18] [ 그림 15] A-SPC 공정의모식도 순서로결정립의크기가증가하므로 TFT의 on 전류도향상된다 ([ 그림 14]). 그러나 TS-SLS 및 D-SLS 기술로제작한 TFT는특성편차가 ELA의경우보다크기때문에 AMOLED 제품에적용하기위해서는추가적인기술개발이필요하다. 2. 고상결정화기술 고상결정화방법은 ELA 대비장비가격이저렴하고, 공정관리가용이하며, 대형화에유리한장점이있다. 반 [ 그림 16] A-SPC TFT 의특성 [20] 2011 년제 12 권제 4 호 21

기술특집 [ 그림 17] A-SPC TFT 를사용한 15 인치 AMOLED TV [ 그림 19] Secco 식각후 SGS 박막의현미경사진 [13] 상 (hysteresis) 이나타나므로이문제를해결하기위한보상회로가필요하다 [19].

(2) SGS 기술니켈과같은몇몇금속이 a-si의고상결정화를촉진해서결정화온도를낮추고시간도단축시키는현상을이용해서금속유도결정화 (MIC; metal induced crystallization) 와금속유도측면결정화 (MILC; metal

SGS 기술에서는기존의방법과달리, 니켈이 a-si과직접닿지않는다. [ 그림 18-(a)] 와같이 a-si 박막위에 SiO 2 [ 그림 20] SGS TFT의특성 [1] 및 SiN X 등의절연막을증착한이후에니켈을점점이증착한다 [13].

완성된결정립의크기는 [ 그림 19] 와같이다양할수있는데, 절연막과니켈의증착조건을조절하여균일한크기의결정립을형성할수있다. [ 그림 20] 은 SGS 기술로제작한 PMOS TFT의특성이다 [1].

8 기술특집 [ 그림 17] A-SPC TFT 를사용한 15 인치 AMOLED TV [ 그림 19] Secco 식각후 SGS 박막의현미경사진 [13] 상 (hysteresis) 이나타나므로이문제를해결하기위한보상회로가필요하다 [19]. 이와같은 TV용 AMOLED의보상회로는패널상의전원공급배선에서의전압강하도보상하는기능을한다. 이제품에적용된보상회로도 6개의 TFT와 1개의축전기로구성되나, [ 그림 5] 의회로와는기능과구조가다르다. (2) SGS 기술니켈과같은몇몇금속이 a-si의고상결정화를촉진해서결정화온도를낮추고시간도단축시키는현상을이용해서금속유도결정화 (MIC; metal induced crystallization) 와금속유도측면결정화 (MILC; metal induced lateral crystallization) 등의기술이개발되었으나, 금속불순물에의해서 TFT의 off 전류가높기때문에화소의스위치역할을하기에는곤란하다 [1]. SGS 기술에서는기존의방법과달리, 니켈이 a-si과직접닿지않는다. [ 그림 18-(a)] 와같이 a-si 박막위에 SiO 2 [ 그림 20] SGS TFT의특성 [1] 및 SiN X 등의절연막을증착한이후에니켈을점점이증착한다 [13]. 이어지는열처리과정에서니켈은절연막을지나서확산하여 a-si과결합한다. a-si은니켈규화물 (silicide) 상태를거치면서저온에서다결정실리콘으로결정화된다. 완성된결정립의크기는 [ 그림 19] 와같이다양할수있는데, 절연막과니켈의증착조건을조절하여균일한크기의결정립을형성할수있다. [ 그림 20] 은 SGS 기술로제작한 PMOS TFT의특성이다 [1]. 미량이지만니켈이 LTPS 박막에포함되므로 ELA TFT보다는 off 전류가다소높고그편차도커서디스플레이의휘도가균일하지않고명암비도낮다. Off 전류를줄이기위해서두개또는네개의 TFT를직렬로배열하는 dual gate 또는 4-gate 구조를적용하기도한다. Ⅴ. 결론 [ 그림 18] SGS 공정의모식도 [13] ELA 공정을이용한 LTPS TFT는현재 AMOLED 생산에적용되고있으나, 고가의레이저장비를사용해야하고까다로운공정관리가요구되므로개선의여지가많 22 인포메이션디스플레이

AMOLED 용 LTPS TFT 기술 다. 향후대면적 AMOLED TV 생산을고려하면 ELA를대체할수있는저비용의고상결정화기술또는산화물반도체와같은새로운 TFT 재료를개발의필요성은더욱높다. 공정및재료의개발과더불어패널구조및구동방법의개선을통해서 AMOLED의제조비용을낮추고화질을향상시킬수있을것이다. 참고문헌 [ 1 ] D.Y. Choi, Y.S. Park, B.Y. Chung, B.

9 AMOLED 용 LTPS TFT 기술 다. 향후대면적 AMOLED TV 생산을고려하면 ELA를대체할수있는저비용의고상결정화기술또는산화물반도체와같은새로운 TFT 재료를개발의필요성은더욱높다. 공정및재료의개발과더불어패널구조및구동방법의개선을통해서 AMOLED의제조비용을낮추고화질을향상시킬수있을것이다. 참고문헌 [ 1 ] D.Y. Choi, Y.S. Park, B.Y. Chung, B.H. Kim, S.S. Kim, SID '10 Digest, 802 (2010). [ 2 ] S.M. Choi, C.K. Kang, S.W. Chung, M.J. Kim, M.H. Kim, K.N. Kim, B.H. Kim, SID '10 Digest, 798 (2010) [ 3 ] K.Y. Lee, SID '11 Digest, 175 (2011). [ 4 ] T. Hasumi, S. Takasugi, K. Kanoh, and Y. Kobayashi, SID '06 Digest, 1547 (2006). [ 5 ] J.H. Lee, S.G. Park, J.H. Jeon, J.C. Goh, J.M. Huh, J. Choi, K. Chung, and M.K. Han, AMFPD 2006, 300 (2006). [ 6 ] C.W. Kim, J.G. Jung, J.B. Choi, D.H. Kim, C. Yi, H.D. Kim, Y.H. Choi, J. Im, SID '11 Digest, 862 (2011). [ 7 ] Y.J. Chang, J.H. Oh, S.H. Jin, S.H. Park, M.H. Choi, W.K. Lee, J.B. Choi, H.D. Kim, S.S. Kim, SID '11 Digest, 874 (2011). [ 8 ] H.D. Kim, J.K. Jeong, H.J. Chung, Y.G. Mo, SID '08 Digest, 291 (2008). [ 9 ] J.H. Choi, C. You, J. Choi, K. Cho, D. Kwon, H.D. Kim, S.S. Kim, SID '10 Digest, 1352 (2010). [10] T. Kamins, Polycrystalline Silicon for Integrated Circuits and Displays (1998). [11] K.C. Park, J.H. Jeon, Y.I. Kim, J.B. Choi, Y.J. Chang, Z.F. Zhan, C.W. Kim, Solid State Elect. 52, 1691 (2008). [12] M.H. Lee, S.M. Seop, J.S. Kim, J.H. Hwang, H.J. Shin, S.K. Cho, K.W. Min, W.K. Kwak, S.I. Jung, C.S. Kim, W.S. Choi, S.C. Kim, E.J. Yoo, SID '09 Digest, 802 (2009). [13] H.K. Chung, K.Y. Lee, SID '05 Digest, 956 (2005). [14] I. Lee, C. Im, Y. Kim, D. Kwon, J. Kim, M. Ko, J. Yun, J. Yeo, J. Im, S. Kim, SID '11 Digest, 101 (2011). [15] 이호년, 한국정보디스플레이학회지 7 (2), 10 (2006). [16] Coherent Product Catalog, Excimer LasersㆍUV Optical Systems (2011). [17] J.B. Choi, Y.J. Chang, C.H. Park, Y.I. Kim, J.H. Eom, H.D. Na, I.D. Chung, S.H. Jin, Y.R. Song, B. Choi, H.S. Kim. K. Park, C.W. Kim, J.H. Souk, Y. Kim, B. Jung, K.C. Park, SID '08 Digest, 97 (2008). [18] J.B. Choi, C.H. Park, I.D. Chung, K.H. Lee, H.K. Min, C.W. Kim, S.S. Kim, SID '09 Digest, 88 (2009). [19] S.H. Jung, H.K. Lee, C.Y. Kim, S.Y. Yoon, C.D. Kim, I.B. Kang, SID '08 Digest, 101 (2008). [20] H.S. Seo, C.D. Kim, I.B. Kang, I.J. Chung, M.C. Jeong, J.M. Myoung, D.H. Shin, J. of Cryst. Growth, 310, 5317 (2008). 저자약력 박기찬 1997 년 : 서울대학교전기공학부학사 1999 년 : 서울대학교전기공학부석사 2003 년 : 서울대학교전기공학부박사 2003 년 ~2007 년 : 삼성전자 LCD 총괄모바일디스플레이사업부책임연구원 2007 년 ~ 현재 : 건국대학교전자공학부조교수, 부교수 관심분야 : TFT 회로및디스플레이패널설계 2011 년제 12 권제 4 호 23

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<4D F736F F D205FB8DEB8AEC3F720C1F6B8F1C7F65FBBEABEF75F4A4D485FBBEAC8ADB9B F FBCF6C1A42E646F63> Industry Brief Analyst 지목현 (6309-4650) mokhyun.ji@meritz.co.kr 가전전자부품/디스플레이 2012. 11.28 Overweight Top pick LG디스플레이(034220) Buy, TP 40,000원 산화물TFT, 2013년 디스플레이의 뜨거운 감자 2013년 산화물TFT는 태블릿 중심으로 본격적인 적용 확대