专利名称：防止基板变形的制作方法
技术领域：
本发明涉及防止基板由于热应力或沉积应力引起的变形。
背景技术：
优先权要求本申请根据35U. S. C. § 119要求于2004年11月20日在韩国知识产权局提交的 名称为“SUBSTRATE AND SUBSTRATE WITH THIN FILM TRANSISTOR(基板和具有薄膜晶体管 的基板)”、正式指定序列号为10-2004-0095535的申请的优先权，其全部内容在此结合并 作为参考。对最近需求日益增加的移动显示装置和柔性显示装置的要求为薄、轻以不易破 碎。移动显示装置和柔性显示装置可以通过利用薄的玻璃基板来实现薄和轻。薄的玻 璃基板不容易进行处理和精确对准，并且在抵抗外部冲击方面非常弱。为了解决这些问题， 已经采用一种利用现有玻璃基板，然后以化学方法或机械方法使该玻璃基板变薄的方法。 然而，该方法复杂并且变薄的玻璃基板对于抵抗外部冲击仍然非常弱。因此，该方法在实践 中不能使用。为了解决由玻璃基板的使用引起的这些问题，已经使用利用塑料基板的方法，该 塑料基板比玻璃基板更柔软并且不容易被外部冲击损伤。然而，塑料基板具有低的热阻，因 此它不能耐受高温处理，例如多晶硅薄膜晶体管的形成和其它沉积。为了解决这些问题，已经提出了一种利用具有高热阻和高柔性的金属基板的方 法。然而，当将一层沉积在金属基板上并且由此得到的金属基板经历高温处理时，由此得到 的金属基板由于基板和该层的热膨胀系数之间的差异而变形。例如，当该层的热膨胀系数 大于金属基板的热膨胀系数时，金属基板朝向该层的方向凸起。相反，当金属基板的热膨胀 系数大于该层的热膨胀系数时，金属基板朝向与该层的方向相对的方向凸起。当然，这个问 题不仅在使用金属基板时出现，在使用其他基板时也会出现。
发明内容
本发明提供一种防止由于热应力或沉积应力而变形的基板。根据本发明的一个方面，提供一种基板，其包括设置在该基板的一个表面上的薄 膜晶体管；和变形防止层，其设置在该基板的另一个表面上并包括至少一层。该基板优选进一步包括设置在该基板的一个表面上的平整层，其中薄膜晶体管设 置在该平整层上，并且变形防止层的材料和厚度都与平整层的材料和厚度相同。平整层优选包括氧化硅。该基板优选进一步包括设置在该基板的一个表面上的平整层；和设置在平整层 上的缓冲层，其中薄膜晶体管设置在缓冲层上，变形防止层包括材料和厚度与平整层的材 料和厚度相同的第一层以及材料和厚度与缓冲层的材料和厚度相同的第二层。
平整层优选包括氧化硅。该基板优选进一步包括设置在该基板一个表面的整个区域上以覆盖薄膜晶体管 的保护膜。优选变形防止层的材料和厚度与保护膜的材料和厚度相同。该基板优选进一步包括设置在该基板的一个表面上的平整层，其中薄膜晶体管设 置在平整层上，变形防止层包括材料和厚度与平整层的材料和厚度相同的第一层以及材料 和厚度与保护膜的材料和厚度相同的第三层。平整层包括氧化硅。该基板优选进一步包括设置在该基板的一个表面上的平整层；和设置在平整层 上的缓冲层，其中薄膜晶体管设置在缓冲层上，且变形防止层包括材料和厚度与平整层的 材料和厚度相同的第一层，材料和厚度与缓冲层的材料和厚度相同的第二层，以及材料和 厚度与保护膜的材料和厚度相同的第三层。平整层优选包括氧化硅。变形防止层优选设置在该基板的该一个表面上并且包括材料和厚度与形成在该 基板的该一个表面的整个区域上的层的材料和厚度相同的层。该基板优选包括金属基板。根据本发明的另一方面，提供一种叠层基板，包括基板；和设置在该基板的一个 表面上的变形防止层。该叠层基板优选进一步包括设置在该基板的另一个表面上的平整层。优选变形防止层的材料和厚度与平整层的材料和厚度相同。平整层优选包括氧化硅。该基板优选包括金属基板。
当参考附图对本发明进行更详细的描述时，本发明将变得更易于理解并且其更完 整的评价和许多优点将是显而易见的，在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件， 其中图1为具有不同热膨胀系数的两层的叠层的截面示意图；图2和3为通过热应力变形的图1的叠层的截面示意图；图4为根据本发明实施例的包括薄膜晶体管的基板的截面示意图；图5为其上形成有平整层的金属基板的截面示意图；图6为根据本发明另一实施例的包括薄膜晶体管的基板的截面示意图；图7为根据本发明又一实施例的包括薄膜晶体管的基板的截面示意图；图8为根据本发明又一实施例的包括薄膜晶体管的基板的截面示意图；图9为根据本发明又一实施例的包括薄膜晶体管的基板的截面示意图；图10为根据本发明又一实施例的包括薄膜晶体管的基板的截面示意图；和图11为根据本发明又一实施例的包括薄膜晶体管的基板的截面示意图。
具体实施例方式移动显示装置和柔性显示装置可以通过利用薄的玻璃基板来实现薄和轻。薄的玻 璃基板不容易进行处理和精确对准，并且在抵抗外部冲击方面非常弱。为了解决这些问题，已经提出了一种利用具有高热阻和高柔性的金属基板的方 法。然而，当层2沉积在金属基板1上并且由此得到的金属基板1经历高温处理时，如图1 所示，由此得到的金属基板1由于基板1和层2的热膨胀系数之间的差异而变形。例如，当 层2的热膨胀系数大于金属基板1的热膨胀系数时，如图2所示，金属基板1朝向层2的方 向凸起。相反，当金属基板1的热膨胀系数大于层2的热膨胀系数时，如图3所示，金属基 板1朝向与层2的方向相对的方向凸起。当然，这个问题不仅在使用金属基板时出现，在使 用其他基板时也会出现。图4为根据本发明实施例的包括薄膜晶体管120的基板110的截面示意图。参考 图4，薄膜晶体管120形成在基板110的一个表面上，至少包括一层的变形防止层101形成 在基板110的另一个表面上。基板110可以为金属基板或由其他各种材料的基板。薄膜晶体管120包括由MoW等形成的栅电极121 ；与栅电极121绝缘的源电极 122和漏电极123 ；以及半导体层124，其与栅电极121绝缘并接触源电极122和漏电极123。 为了使半导体层124与栅电极121绝缘，在半导体层124和栅电极121之间设置栅绝缘膜 130。源电极122和漏电极123可以利用层间绝缘膜140与栅电极121绝缘。在该实施例中，多晶硅层可以用作半导体层124。该多晶硅层通过将非晶硅层转 化为多晶硅层的结晶工艺制造。对应于低温工艺的结晶工艺的例子包括激光退火、引入金 属的结晶(MIC)等。该多晶硅层通常利用准分子激光退火方法或者顺序横向固化方法来制 造，其中准分子激光退火方法为利用激光使非晶硅层熔化然后同时冷却已熔化的非晶硅层 和使晶粒生长，顺序横向固化方法基于这一事实非晶硅晶粒从激光辐射的非晶硅层的液 体区域和未被激光辐射的非晶硅层的固体区域之间的边界垂直生长。通常，在基板上形成薄膜晶体管的工艺为高温工艺，特别是，这种结晶工艺为高温 工艺。因此，在薄膜晶体管的制造期间可能发生由于热引起的变形、层的剥落等。如果变形防止层101没有形成在基板110上，则基板110会由于热应力而向更靠 近薄膜晶体管120的方向或相反方向发生弯曲。因此，该弯曲可以通过在与热应力施加的 方向相反的方向上对基板110施加应力来防止。换句话说，当基板110不具有形成在其上的变形防止层101，并向更靠近形成在基 板Iio的一个表面上的薄膜晶体管120的方向弯曲时，与图2所示的情况类似，在基板110 的另一表面上由热膨胀系数小于基板110的材料形成变形防止层101，因此可以防止由热 应力导致的基板110的变形。同样，当基板110不具有形成在其上的变形防止层101，并向 远离形成在基板110的一个表面上的薄膜晶体管120的方向弯曲时，与图3所示的情况类 似，在基板110的另一表面上由热膨胀系数大于基板110的材料形成变形防止层101，因此 可以防止由热应力导致的基板110的变形。S卩，变形防止层101的材料和厚度可以根据基 板110弯曲的方向和程度适当地进行选择，从而可以防止基板110的变形。基板110的变 形的防止有助于防止层之间的分离等。由于在薄膜晶体管120形成在基板110上之后的工艺(例如有机/无机材料的沉 积)也可能是高温工艺，因此基板110的变形或者层之间的分离可能由于各层的热膨胀系数之间的差异而发生。然而，它们可以通过形成在基板110的另一表面上的变形防止层101 来防止。尽管本实施例涉及多晶硅薄膜晶体管，但是各种薄膜晶体管可以应用于本发明。 该规则同样适用于下面所述的实施例。为了方便，下面的实施例只涉及图4所示的多晶硅 薄膜晶体管。图5为其上形成有平整层212的金属基板210的截面示意图。图6为根据本发明 另一实施例的包括薄膜晶体管220的金属基板210的截面示意图。金属基板210具有高柔性和高热阻。如图5所示，金属基板210的一个表面非常 粗糙，因此在其上形成薄膜晶体管等之前它需要平整化。平整化可以通过首先化学或机械 抛光金属基板210的粗糙表面，然后在金属基板210的抛光表面上形成平整层212来进行。 在该情况下，平整层212具有约5000至10000A的厚度，因此它具有内应力。因此，优选平 整层212由内应力小的氧化硅材料形成。该优选同样适用于下述实施例。然而，平整层212由于热应力膨胀，因此它具有与基板210不同的热膨胀系数。该 热膨胀系数差异引起基板210变形。特别是，当在平整层212上由多晶硅形成半导体层224 以形成薄膜晶体管220时，基板210必须经历高温处理，因此最小化由于平整层212和基板 210的热膨胀系数之间的差异引起的变形是很重要的。该变形可以通过在基板210的另一 表面上形成变形防止层202来防止。在该情况下，变形防止层的材料和厚度优选与平整层212的材料和厚度相同，因 为由平整层212和基板210的热膨胀系数之间的差异引起的基板210的变形，可以通过沿 与施加热应力的方向相反的方向对基板210施加与施加到基板210上的热应力大小相同的 应力来防止。图7为根据本发明另一实施例的包括薄膜晶体管320的基板310的截面示意图。 本实施例中的基板310与图6的基板210的不同之处在于在平整层312上形成缓冲层314， 该平整层312形成在基板310的一个表面上，以及形成在基板310的另一表面上的变形防 止层包括第一层302和第二层304。第一层302形成以用于抵消由于平整层312和基板310的热膨胀系数之间的差异 引起的热应力。薄膜晶体管320根据施加到栅电极321上的信号控制在源电极322和漏电极323之 间传输的信号。为了正确地实现这个目的，源电极322和漏电极323之间的沟道形成在其中 的半导体层324应当被保护免受外部污染。在该实施例中，为了防止外部污染物穿透半导体 层324，在半导体层324下形成缓冲层314。然而，由于缓冲层314和基板310的热膨胀系数 之间的差异引起的热应力可能再次施加到基板310。在该情况下，第二层304抵消该热应力。由于第一层302用于抵消由于平整层312引起的热应力，因此第一层302优选以 与平整层312相同的材料和相同的厚度形成。由于第二层304用于抵消由于缓冲层314引 起的热应力，因此第二层304优选以与缓冲层314相同的材料和相同的厚度形成。图8为根据本发明另一实施例的包括薄膜晶体管420的基板410的截面示意图。 通常，可以包括保护膜450以覆盖形成在基板410的一个表面上的薄膜晶体管420。除了保 护薄膜晶体管420不受到外部污染以外，保护膜450在薄膜晶体管420上形成各种元件之 前使薄膜晶体管420的上表面平整化。
在薄膜晶体管420上的各种元件部分的形成可能是高温工艺。在该情况下，可能 由于保护膜450和基板410的热膨胀系数之间的差异而发生基板410变形、层之间分离等。 因此，形成变形防止层405以抵消由于保护膜450和基板410的热膨胀系数之间的差异引 起的热应力。变形防止层405的材料和厚度优选与保护膜450的材料和厚度相同。当然，这种保护膜可以应用到图6所示的基板结构中。换句话说，保护膜可以形成 于在平整层上形成的薄膜晶体管上，该平整层形成在基板的一个表面上。因此，如图9的实 施例所示，分别对应于平整层512和保护膜550的第一层502和第三层505用作变形防止 层，从而防止基板510的变形、层之间的分离等。这种保护膜也可以应用到图7所示的基板结构中。换句话说，保护膜可以形成于 在缓冲层上形成的薄膜晶体管上，该缓冲层形成于在基板的一个表面上形成的平整层上。 因此，如图10的实施例所示，分别对应于平整层612、缓冲层614和保护膜650的第一层 602、第二层604和第三层605用作变形防止层，从而防止基板610的变形、层之间的分离寸。图11为根据本发明另一实施例的包括薄膜晶体管720的基板710的截面示意图。 参考图11，薄膜晶体管720形成在基板710的一个表面上，包括两层703和704的变形防止 层形成基板的另一表面上。变形防止层包括两层703和704的原因在于形成在基板710的 一个表面的整个区域上的层为两个，即栅绝缘膜730和层间绝缘膜740。如上所述，由于热膨胀系数差异引起的基板变形主要是由于基板和形成在基板的 整个表面上的每层的热膨胀系数之间的差异。因此，优选形成的变形防止层所包括的层对 应于形成在基板的整个表面上的层，以抵消由基板和形成在基板的整个表面上的层的热膨 胀系数之间的差异引起的热应力。在该情况下，包括在变形防止层中的层的材料和厚度优 选与形成在基板的整个表面上的层的材料和厚度相同。尽管在上述实施例中，变形防止层形成在包括薄膜晶体管的基板上，但是变形防 止层也可以形成在不具有薄膜晶体管的基板的一个表面上。在该情况下，即使包括形成在 其一个表面上的变形防止层的基板经历高温处理，也可以防止该基板的变形等。当然，在上 述实施例中的所有元件可以应用到不具有薄膜晶体管但在其一个表面上形成有变形防止 层的基板上。例如，在基板的另一表面上形成平整层，变形防止层的材料和厚度与平整层的 材料和厚度相同。根据本发明的不具有薄膜晶体管的基板和具有薄膜晶体管的基板可以具有下述 效果。首先，在其一个表面上形成有薄膜晶体管的基板的情况下，在基板的另一表面上形成 变形防止层，从而防止由将非晶硅层转化为多晶硅层以制造薄膜晶体管的过程中产生的热 引起的基板变形或层之间的分离。第二，变形防止层也可以防止可能在薄膜晶体管形成在基板上之后的工艺期间产 生的、由各层的热膨胀系数之间的差异引起的基板变形或层之间的分离。第三，在不具有薄膜晶体管的基板的情况下，在基板的一个表面上形成变形防止 层，从而防止基板在经历高温处理时变形。虽然本发明已经参考示例性实施例进行了描述，但是本领域技术人员应当理解， 各种形式和细节的变化可以得到，只要不偏离本发明的精神和范围，本发明的范围由所附 权利要求进行限定。
权利要求
一种薄膜晶体管基板，包括基板；设置在所述基板的一个表面上的薄膜晶体管；设置在所述基板的所述一个表面的整个区域上以覆盖所述薄膜晶体管的保护膜；和变形防止层，所述变形防止层设置在所述基板的另一个表面上，其中，所述变形防止层包括材料和厚度与所述保护膜的材料和厚度相同的层。
2.根据权利要求1的基板，进一步包括设置在所述基板的所述一个表面上的平整层； 其中所述薄膜晶体管设置在所述平整层上，所述变形防止层进一步包括材料和厚度与所述 平整层的材料和厚度相同的另一层。
3.根据权利要求2的基板，其中所述平整层包括氧化硅。
4.根据权利要求1的基板，进一步包括设置在所述基板的所述一个表面上的平整层； 和设置在所述平整层上的缓冲层，其中所述薄膜晶体管设置在所述缓冲层上，其中所述变形防止层包括材料和厚度与所述平整层的材料和厚度相同的第一层，和材 料和厚度与所述缓冲层的材料和厚度相同的第二层。
5.根据权利要求4的基板，其中所述平整层包括氧化硅。
全文摘要
一种防止由于热应力或沉积应力而变形的基板，包括设置在该基板一个表面上的变形防止层。该基板可以包括设置在该基板的一个表面上的薄膜晶体管和变形防止层，该变形防止层设置在该基板的另一个表面上并包括至少一层。
文档编号H01L27/12GK101976671SQ20101027375
公开日2011年2月16日 申请日期2005年11月18日 优先权日2004年11月20日
发明者具在本, 徐旼彻, 牟然坤, 申铉秀 申请人:三星移动显示器株式会社