다결정 실리콘 ＴＦＴ 및 이를 적용한 유기발광디스플레이 document_id A220623010185

본 발명은 다결정 실리콘 TFT 및 이를 적용한 유기발광디스플레이(poly-Si thin film transistor and Organic Light Emitting Display adopting the same)에 관한 것이다. 다결정 실리콘(polycrystalline Si, 이하 p-Si)은 비정질 실리콘에 비해 이동도(mobility)가 높고 양호한 광 안정성을 가진다. 이러한 다결정 실리콘은 폭 넓은 응용분야에서 이용되고 있으며, 특히 TFT 나 메모리 소자에 많이 이용된다. poly-Si TFT는 예를 들어 디스플레이의 스위칭 소자로 이용된다. TFT와 같은 능동소자를 이용하는 디스플레이 소자(display device)에는 TFT-LCD, TFT-OLED 등이 있다. TFT-LCD 나 TFT-OLED는 X-Y 매트릭스 상으로 배열된 각 화소마다 TFT 가 배치되어 있는 구조를 가진다. 이와 같이 다수의 TFT 가 배열되어 있는 LCD, OLED 등의 성능은 TFT 자체의 전기적 특성에 크게 의존된다. TFT의 중요한 특성 중의 하나는 Si 활성층의 이동도이다. Si 활성층의 이동도를 높이기 위해서 결정화가 필수적이다. 결정 실리콘에 대한 연구는 단결정에 근접하는 poly-Si 의 개발이다. 미국특허 6,322,625 는 양질의 실리콘 결정을 제조하는 방법에 관련된다. 이와 같이 실리콘의 결정화에 대한 연구가 많이 진전되어 심지어 단결정에 근접하는 정도의 결정 구조를 얻을 수 있게 되었다. p-Si TFT의 단점 중의 하나가 오프 커런트 시 높은 누설전류이다. p-Si TFT에서, 전류의 누설이 드레인의 공핍 영역(depletion region)에서 결정경계트랩 (grain boundary traps)에 의해 발생하는 것을 알려져 있다.(참조:Ferry G. Fossum, et al., IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-32, pp. 1878-1884, 1985) 전류 누설의 보다 효과적인 감소를 위해 오프셋 구조(Offset structure)가 제안되었다(참조: M. Rodder et al., IEEE Electron Device Letters, Vol. EDL-6, No. 11, November 1985). 오프셋 영역은 LDD(Lightly Doped Drain)로서 채널과 게이트/드레인의 사이에 각각 위치한다. 이러한 LDD는 드레인의 전계(Electric field)를 약화시켜 게이트 전압과 드레인 전압에 의한 전계방출(Field Emission)을 감소시킨다. 그러나, 이러한 오프셋 구조를 형성하기 위하여 추가적인 마스크를 이용한 국부적 차등 도핑 공정이 요구된다. 마스크를 이용하여 오프셋 영역에 성공적으로 차등 도핑을 위해서는 마스크를 기판에 대해 정밀하게 정렬시켜야 한다. 그러나, 이 방법은 별도의 마스크를 이용하기 때문에 도핑 공정이 까다로울 뿐 아니라 수율도 낮고 생산성이 떨어진다. LDD 적용에 의한 역 누설전류의 감소를 위한 다양한 방법이 알려져 있다. 예를 들어 큰 게이트(Large Gate)는 누설전류를 감소시킬 수 있으나 제한된 면적(limited area)의 픽셀 내에서 발광영역의 크기가 감소가 불가피하며 따라서 발광 효율이 감소하게 된다. 한편 듀얼 게이트 TFT는 제조공정이 복잡하여 제조 비용이 높다. 한편으로는 OLED의 픽셀의 각 스위칭 TFT에 부가적 회로(additional circuit)를 적용하여 누설전류의 감소를 도모하고 있으나 부가적 회로는 별도의 TFT 등의 소자가 포함되기 때문에 제조비용이 매우 높아지는 결점이 있다.