防止基板變形的製作方法

2023-06-12 08:05:41

專利名稱：防止基板變形的製作方法
技術領域：
本發明涉及防止基板由於熱應力或沉積應力引起的變形。
背景技術：
優先權要求本申請根據35U. S. C. § 119要求於2004年11月20日在韓國知識產權局提交的 名稱為「SUBSTRATE AND SUBSTRATE WITH THIN FILM TRANSISTOR(基板和具有薄膜電晶體 的基板)」、正式指定序列號為10-2004-0095535的申請的優先權，其全部內容在此結合併 作為參考。對最近需求日益增加的移動顯示裝置和柔性顯示裝置的要求為薄、輕以不易破 碎。移動顯示裝置和柔性顯示裝置可以通過利用薄的玻璃基板來實現薄和輕。薄的玻 璃基板不容易進行處理和精確對準，並且在抵抗外部衝擊方面非常弱。為了解決這些問題， 已經採用一種利用現有玻璃基板，然後以化學方法或機械方法使該玻璃基板變薄的方法。 然而，該方法複雜並且變薄的玻璃基板對於抵抗外部衝擊仍然非常弱。因此，該方法在實踐 中不能使用。為了解決由玻璃基板的使用引起的這些問題，已經使用利用塑料基板的方法，該 塑料基板比玻璃基板更柔軟並且不容易被外部衝擊損傷。然而，塑料基板具有低的熱阻，因 此它不能耐受高溫處理，例如多晶矽薄膜電晶體的形成和其它沉積。為了解決這些問題，已經提出了一種利用具有高熱阻和高柔性的金屬基板的方 法。然而，當將一層沉積在金屬基板上並且由此得到的金屬基板經歷高溫處理時，由此得到 的金屬基板由於基板和該層的熱膨脹係數之間的差異而變形。例如，當該層的熱膨脹係數 大於金屬基板的熱膨脹係數時，金屬基板朝向該層的方向凸起。相反，當金屬基板的熱膨脹 係數大於該層的熱膨脹係數時，金屬基板朝向與該層的方向相對的方向凸起。當然，這個問 題不僅在使用金屬基板時出現，在使用其他基板時也會出現。

發明內容
本發明提供一種防止由於熱應力或沉積應力而變形的基板。根據本發明的一個方面，提供一種基板，其包括設置在該基板的一個表面上的薄 膜電晶體；和變形防止層，其設置在該基板的另一個表面上並包括至少一層。該基板優選進一步包括設置在該基板的一個表面上的平整層，其中薄膜電晶體設 置在該平整層上，並且變形防止層的材料和厚度都與平整層的材料和厚度相同。平整層優選包括氧化矽。該基板優選進一步包括設置在該基板的一個表面上的平整層；和設置在平整層 上的緩衝層，其中薄膜電晶體設置在緩衝層上，變形防止層包括材料和厚度與平整層的材 料和厚度相同的第一層以及材料和厚度與緩衝層的材料和厚度相同的第二層。
平整層優選包括氧化矽。該基板優選進一步包括設置在該基板一個表面的整個區域上以覆蓋薄膜電晶體 的保護膜。優選變形防止層的材料和厚度與保護膜的材料和厚度相同。該基板優選進一步包括設置在該基板的一個表面上的平整層，其中薄膜電晶體設 置在平整層上，變形防止層包括材料和厚度與平整層的材料和厚度相同的第一層以及材料 和厚度與保護膜的材料和厚度相同的第三層。平整層包括氧化矽。該基板優選進一步包括設置在該基板的一個表面上的平整層；和設置在平整層 上的緩衝層，其中薄膜電晶體設置在緩衝層上，且變形防止層包括材料和厚度與平整層的 材料和厚度相同的第一層，材料和厚度與緩衝層的材料和厚度相同的第二層，以及材料和 厚度與保護膜的材料和厚度相同的第三層。平整層優選包括氧化矽。變形防止層優選設置在該基板的該一個表面上並且包括材料和厚度與形成在該 基板的該一個表面的整個區域上的層的材料和厚度相同的層。該基板優選包括金屬基板。根據本發明的另一方面，提供一種疊層基板，包括基板；和設置在該基板的一個 表面上的變形防止層。該疊層基板優選進一步包括設置在該基板的另一個表面上的平整層。優選變形防止層的材料和厚度與平整層的材料和厚度相同。平整層優選包括氧化矽。該基板優選包括金屬基板。


當參考附圖對本發明進行更詳細的描述時，本發明將變得更易於理解並且其更完 整的評價和許多優點將是顯而易見的，在附圖中，相同的附圖標記表示相同或相似的元件， 其中圖1為具有不同熱膨脹係數的兩層的疊層的截面示意圖；圖2和3為通過熱應力變形的圖1的疊層的截面示意圖；圖4為根據本發明實施例的包括薄膜電晶體的基板的截面示意圖；圖5為其上形成有平整層的金屬基板的截面示意圖；圖6為根據本發明另一實施例的包括薄膜電晶體的基板的截面示意圖；圖7為根據本發明又一實施例的包括薄膜電晶體的基板的截面示意圖；圖8為根據本發明又一實施例的包括薄膜電晶體的基板的截面示意圖；圖9為根據本發明又一實施例的包括薄膜電晶體的基板的截面示意圖；圖10為根據本發明又一實施例的包括薄膜電晶體的基板的截面示意圖；和圖11為根據本發明又一實施例的包括薄膜電晶體的基板的截面示意圖。
具體實施例方式移動顯示裝置和柔性顯示裝置可以通過利用薄的玻璃基板來實現薄和輕。薄的玻 璃基板不容易進行處理和精確對準，並且在抵抗外部衝擊方面非常弱。為了解決這些問題，已經提出了一種利用具有高熱阻和高柔性的金屬基板的方 法。然而，當層2沉積在金屬基板1上並且由此得到的金屬基板1經歷高溫處理時，如圖1 所示，由此得到的金屬基板1由於基板1和層2的熱膨脹係數之間的差異而變形。例如，當 層2的熱膨脹係數大於金屬基板1的熱膨脹係數時，如圖2所示，金屬基板1朝向層2的方 向凸起。相反，當金屬基板1的熱膨脹係數大於層2的熱膨脹係數時，如圖3所示，金屬基 板1朝向與層2的方向相對的方向凸起。當然，這個問題不僅在使用金屬基板時出現，在使 用其他基板時也會出現。圖4為根據本發明實施例的包括薄膜電晶體120的基板110的截面示意圖。參考 圖4，薄膜電晶體120形成在基板110的一個表面上，至少包括一層的變形防止層101形成 在基板110的另一個表面上。基板110可以為金屬基板或由其他各種材料的基板。薄膜電晶體120包括由MoW等形成的柵電極121 ；與柵電極121絕緣的源電極 122和漏電極123 ；以及半導體層124，其與柵電極121絕緣並接觸源電極122和漏電極123。 為了使半導體層124與柵電極121絕緣，在半導體層124和柵電極121之間設置柵絕緣膜 130。源電極122和漏電極123可以利用層間絕緣膜140與柵電極121絕緣。在該實施例中，多晶矽層可以用作半導體層124。該多晶矽層通過將非晶矽層轉 化為多晶矽層的結晶工藝製造。對應於低溫工藝的結晶工藝的例子包括雷射退火、引入金 屬的結晶(MIC)等。該多晶矽層通常利用準分子雷射退火方法或者順序橫向固化方法來制 造，其中準分子雷射退火方法為利用雷射使非晶矽層熔化然後同時冷卻已熔化的非晶矽層 和使晶粒生長，順序橫向固化方法基於這一事實非晶矽晶粒從雷射輻射的非晶矽層的液 體區域和未被雷射輻射的非晶矽層的固體區域之間的邊界垂直生長。通常，在基板上形成薄膜電晶體的工藝為高溫工藝，特別是，這種結晶工藝為高溫 工藝。因此，在薄膜電晶體的製造期間可能發生由於熱引起的變形、層的剝落等。如果變形防止層101沒有形成在基板110上，則基板110會由於熱應力而向更靠 近薄膜電晶體120的方向或相反方向發生彎曲。因此，該彎曲可以通過在與熱應力施加的 方向相反的方向上對基板110施加應力來防止。換句話說，當基板110不具有形成在其上的變形防止層101，並向更靠近形成在基 板Iio的一個表面上的薄膜電晶體120的方向彎曲時，與圖2所示的情況類似，在基板110 的另一表面上由熱膨脹係數小於基板110的材料形成變形防止層101，因此可以防止由熱 應力導致的基板110的變形。同樣，當基板110不具有形成在其上的變形防止層101，並向 遠離形成在基板110的一個表面上的薄膜電晶體120的方向彎曲時，與圖3所示的情況類 似，在基板110的另一表面上由熱膨脹係數大於基板110的材料形成變形防止層101，因此 可以防止由熱應力導致的基板110的變形。S卩，變形防止層101的材料和厚度可以根據基 板110彎曲的方向和程度適當地進行選擇，從而可以防止基板110的變形。基板110的變 形的防止有助於防止層之間的分離等。由於在薄膜電晶體120形成在基板110上之後的工藝(例如有機/無機材料的沉 積)也可能是高溫工藝，因此基板110的變形或者層之間的分離可能由於各層的熱膨脹係數之間的差異而發生。然而，它們可以通過形成在基板110的另一表面上的變形防止層101 來防止。儘管本實施例涉及多晶矽薄膜電晶體，但是各種薄膜電晶體可以應用於本發明。 該規則同樣適用於下面所述的實施例。為了方便，下面的實施例只涉及圖4所示的多晶矽 薄膜電晶體。圖5為其上形成有平整層212的金屬基板210的截面示意圖。圖6為根據本發明 另一實施例的包括薄膜電晶體220的金屬基板210的截面示意圖。金屬基板210具有高柔性和高熱阻。如圖5所示，金屬基板210的一個表面非常 粗糙，因此在其上形成薄膜電晶體等之前它需要平整化。平整化可以通過首先化學或機械 拋光金屬基板210的粗糙表面，然後在金屬基板210的拋光表面上形成平整層212來進行。 在該情況下，平整層212具有約5000至10000A的厚度，因此它具有內應力。因此，優選平 整層212由內應力小的氧化矽材料形成。該優選同樣適用於下述實施例。然而，平整層212由於熱應力膨脹，因此它具有與基板210不同的熱膨脹係數。該 熱膨脹係數差異引起基板210變形。特別是，當在平整層212上由多晶矽形成半導體層224 以形成薄膜電晶體220時，基板210必須經歷高溫處理，因此最小化由於平整層212和基板 210的熱膨脹係數之間的差異引起的變形是很重要的。該變形可以通過在基板210的另一 表面上形成變形防止層202來防止。在該情況下，變形防止層的材料和厚度優選與平整層212的材料和厚度相同，因 為由平整層212和基板210的熱膨脹係數之間的差異引起的基板210的變形，可以通過沿 與施加熱應力的方向相反的方向對基板210施加與施加到基板210上的熱應力大小相同的 應力來防止。圖7為根據本發明另一實施例的包括薄膜電晶體320的基板310的截面示意圖。 本實施例中的基板310與圖6的基板210的不同之處在於在平整層312上形成緩衝層314， 該平整層312形成在基板310的一個表面上，以及形成在基板310的另一表面上的變形防 止層包括第一層302和第二層304。第一層302形成以用於抵消由於平整層312和基板310的熱膨脹係數之間的差異 引起的熱應力。薄膜電晶體320根據施加到柵電極321上的信號控制在源電極322和漏電極323之 間傳輸的信號。為了正確地實現這個目的，源電極322和漏電極323之間的溝道形成在其中 的半導體層324應當被保護免受外部汙染。在該實施例中，為了防止外部汙染物穿透半導體 層324，在半導體層324下形成緩衝層314。然而，由於緩衝層314和基板310的熱膨脹係數 之間的差異引起的熱應力可能再次施加到基板310。在該情況下，第二層304抵消該熱應力。由於第一層302用於抵消由於平整層312引起的熱應力，因此第一層302優選以 與平整層312相同的材料和相同的厚度形成。由於第二層304用於抵消由於緩衝層314引 起的熱應力，因此第二層304優選以與緩衝層314相同的材料和相同的厚度形成。圖8為根據本發明另一實施例的包括薄膜電晶體420的基板410的截面示意圖。 通常，可以包括保護膜450以覆蓋形成在基板410的一個表面上的薄膜電晶體420。除了保 護薄膜電晶體420不受到外部汙染以外，保護膜450在薄膜電晶體420上形成各種元件之 前使薄膜電晶體420的上表面平整化。
在薄膜電晶體420上的各種元件部分的形成可能是高溫工藝。在該情況下，可能 由於保護膜450和基板410的熱膨脹係數之間的差異而發生基板410變形、層之間分離等。 因此，形成變形防止層405以抵消由於保護膜450和基板410的熱膨脹係數之間的差異引 起的熱應力。變形防止層405的材料和厚度優選與保護膜450的材料和厚度相同。當然，這種保護膜可以應用到圖6所示的基板結構中。換句話說，保護膜可以形成 於在平整層上形成的薄膜電晶體上，該平整層形成在基板的一個表面上。因此，如圖9的實 施例所示，分別對應於平整層512和保護膜550的第一層502和第三層505用作變形防止 層，從而防止基板510的變形、層之間的分離等。這種保護膜也可以應用到圖7所示的基板結構中。換句話說，保護膜可以形成於 在緩衝層上形成的薄膜電晶體上，該緩衝層形成於在基板的一個表面上形成的平整層上。 因此，如圖10的實施例所示，分別對應於平整層612、緩衝層614和保護膜650的第一層 602、第二層604和第三層605用作變形防止層，從而防止基板610的變形、層之間的分離寸。圖11為根據本發明另一實施例的包括薄膜電晶體720的基板710的截面示意圖。 參考圖11，薄膜電晶體720形成在基板710的一個表面上，包括兩層703和704的變形防止 層形成基板的另一表面上。變形防止層包括兩層703和704的原因在於形成在基板710的 一個表面的整個區域上的層為兩個，即柵絕緣膜730和層間絕緣膜740。如上所述，由於熱膨脹係數差異引起的基板變形主要是由於基板和形成在基板的 整個表面上的每層的熱膨脹係數之間的差異。因此，優選形成的變形防止層所包括的層對 應於形成在基板的整個表面上的層，以抵消由基板和形成在基板的整個表面上的層的熱膨 脹係數之間的差異引起的熱應力。在該情況下，包括在變形防止層中的層的材料和厚度優 選與形成在基板的整個表面上的層的材料和厚度相同。儘管在上述實施例中，變形防止層形成在包括薄膜電晶體的基板上，但是變形防 止層也可以形成在不具有薄膜電晶體的基板的一個表面上。在該情況下，即使包括形成在 其一個表面上的變形防止層的基板經歷高溫處理，也可以防止該基板的變形等。當然，在上 述實施例中的所有元件可以應用到不具有薄膜電晶體但在其一個表面上形成有變形防止 層的基板上。例如，在基板的另一表面上形成平整層，變形防止層的材料和厚度與平整層的 材料和厚度相同。根據本發明的不具有薄膜電晶體的基板和具有薄膜電晶體的基板可以具有下述 效果。首先，在其一個表面上形成有薄膜電晶體的基板的情況下，在基板的另一表面上形成 變形防止層，從而防止由將非晶矽層轉化為多晶矽層以製造薄膜電晶體的過程中產生的熱 引起的基板變形或層之間的分離。第二，變形防止層也可以防止可能在薄膜電晶體形成在基板上之後的工藝期間產 生的、由各層的熱膨脹係數之間的差異引起的基板變形或層之間的分離。第三，在不具有薄膜電晶體的基板的情況下，在基板的一個表面上形成變形防止 層，從而防止基板在經歷高溫處理時變形。雖然本發明已經參考示例性實施例進行了描述，但是本領域技術人員應當理解， 各種形式和細節的變化可以得到，只要不偏離本發明的精神和範圍，本發明的範圍由所附 權利要求進行限定。
權利要求
一種薄膜電晶體基板，包括基板；設置在所述基板的一個表面上的薄膜電晶體；設置在所述基板的所述一個表面的整個區域上以覆蓋所述薄膜電晶體的保護膜；和變形防止層，所述變形防止層設置在所述基板的另一個表面上，其中，所述變形防止層包括材料和厚度與所述保護膜的材料和厚度相同的層。
2.根據權利要求1的基板，進一步包括設置在所述基板的所述一個表面上的平整層； 其中所述薄膜電晶體設置在所述平整層上，所述變形防止層進一步包括材料和厚度與所述 平整層的材料和厚度相同的另一層。
3.根據權利要求2的基板，其中所述平整層包括氧化矽。
4.根據權利要求1的基板，進一步包括設置在所述基板的所述一個表面上的平整層； 和設置在所述平整層上的緩衝層，其中所述薄膜電晶體設置在所述緩衝層上，其中所述變形防止層包括材料和厚度與所述平整層的材料和厚度相同的第一層，和材 料和厚度與所述緩衝層的材料和厚度相同的第二層。
5.根據權利要求4的基板，其中所述平整層包括氧化矽。
全文摘要
一種防止由於熱應力或沉積應力而變形的基板，包括設置在該基板一個表面上的變形防止層。該基板可以包括設置在該基板的一個表面上的薄膜電晶體和變形防止層，該變形防止層設置在該基板的另一個表面上並包括至少一層。
文檔編號H01L27/12GK101976671SQ20101027375
公開日2011年2月16日 申請日期2005年11月18日 優先權日2004年11月20日
發明者具在本, 徐旼徹, 牟然坤, 申鉉秀 申請人:三星移動顯示器株式會社