KR100742383B1 - Thin Film Transistor and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도.1 to 4 are cross-sectional views of a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.
도 5내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도.5 to 8 are cross-sectional views of a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.
<도면 주요부호에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Major Symbols in Drawings>
100 : 기판 110 : 버퍼층100
120 : 반도체층 121 : 다결정 실리콘막120
122 : 비정질 실리콘막 130 : 게이트 절연막122: amorphous silicon film 130: gate insulating film
140 : 게이트 전극 150 : 층간 절연막140: gate electrode 150: interlayer insulating film
161,162 : 소스/드레인 전극161,162: source / drain electrodes
본 발명은 박막 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 다결정 실리콘막의 오염 및 소자 특성의 저하를 방지할 수 있는 박막 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a thin film transistor capable of preventing contamination of a polycrystalline silicon film and deterioration of device characteristics.
최근에 음극선관(cathode ray tube)과 같은 종래의 표시소자의 단점을 해결하는 액정표시장치(liquid crystal display device), 유기전계발광장치(organic electroluminescence device) 또는 PDP(plasma display panel)등과 같은 평판형 표시장치(flat panel display device)가 주목받고 있다.Recently, a flat panel type such as a liquid crystal display device, an organic electroluminescence device, or a plasma display panel that solves the shortcomings of conventional display devices such as cathode ray tubes. Flat panel display devices are attracting attention.
상기 액정표시장치는 자체발광소자가 아니라 수광소자이기 때문에 밝기, 콘트라스트, 시야각 및 대면적화 등에 한계가 있고, PDP는 자체발광소자이기는 하지만, 다른 평판형표시장치에 비해 무게가 무겁고, 소비전력이 높을 뿐만 아니라 제조 방법이 복잡하다는 문제점이 있다.Since the liquid crystal display is not a light emitting device but a light receiving device, there is a limit in brightness, contrast, viewing angle, and large area, and although the PDP is a light emitting device, it is heavier in weight and consumes more power than other flat panel displays. In addition, there is a problem that the manufacturing method is complicated.
반면에, 유기전계발광표시장치는 자체발광소자이기 때문에 시야각, 콘트라스트 등이 우수하고, 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량, 박형이 가능하고, 소비 전력 측면에서도 유리하다. 또한, 직류 저전압 구동이 가능하고 응답속도가 빠르며 전부 고체이기 때문에 외부 충격에 강하고 사용 온도 범위도 넓을 뿐만 아니라 제조 방법이 단순하고 저렴하다는 장점을 가지고 있다.On the other hand, since the organic light emitting display device is a self-luminous element, it is excellent in viewing angle, contrast, etc., and because it does not need a backlight, it is possible to be lightweight and thin, and is advantageous in terms of power consumption. In addition, since it is possible to drive a DC low voltage, fast response speed, and all solid, it is resistant to external shock, wide use temperature range, and has a simple and inexpensive manufacturing method.
이때, 상기 유기전계발광표시장치를 구동하거나 제어하기 위해 박막트랜지스터(Thin film transistor)를 사용하여 스위칭(Switching) 및 드라이빙(driving) 소자로 이용된다.In this case, in order to drive or control the organic light emitting display device, a thin film transistor is used as a switching and driving element.
상기 박막 트랜지스터는 소스 영역, 채널 영역 및 드레인 영역을 포함하는 반도체층, 상기 반도체층상에 위치하는 게이트 절연막, 상기 반도체층의 채널 영역과 대응하도록 위치하며 상기 게이트 절연막상에 형성된 게이트 전극 및 상기 소스/드레인 영역에 각각 접촉하는 소스/드레인 전극으로 구성된다.The thin film transistor may include a semiconductor layer including a source region, a channel region, and a drain region, a gate insulating layer positioned on the semiconductor layer, a gate electrode positioned to correspond to the channel region of the semiconductor layer, and the source / And source / drain electrodes respectively in contact with the drain region.
이때, 다결정 실리콘으로 이루어진 반도체층에 소스/드레인 영역을 형성하기 위한 이온주입공정을 수행하는데, 비정질 물질에서 이온의 투영범위는 항상 가우시안 분포를 따라 일정하게 분포하지만, 원자들이 규칙적으로 배열되어 있는 다결정 실리콘에 직접 이온주입을 하게 되면 가우시안 분포곡선에 꼬리를 형성하게 된다. 이것은 채널링 효과에 의한 것으로 수직으로 입사하는 이온이 채널을 통과할 경우 에너지의 손실이 매우 적어 긴 거리를 이동할 수 있기 때문이다. 이로 인해 반도체층에 이온의 분포가 불규칙하여 소자 특성을 저하시키는 단점이 있다.In this case, an ion implantation process is performed to form a source / drain region in a semiconductor layer made of polycrystalline silicon. In an amorphous material, a projection range of ions is always uniformly distributed along a Gaussian distribution, but atoms are regularly arranged. Direct ion implantation into silicon forms tails in a Gaussian distribution curve. This is due to the channeling effect because when the vertically incident ions pass through the channel, the energy loss is very small and the long distance can be moved. As a result, the distribution of ions in the semiconductor layer is irregular, which lowers device characteristics.
또한, 회로부의 구동 박막트랜지스터의 경우에 다결정 실리콘막으로 이루어진 반도체층을 사용하면 문턱전압을 낮춰 바람직하지만, 문턱전압이 매우 낮아지게 되면 오히려, 온/오프를 제어하기 어렵게 되어 소자의 구동불량이 발생하는 문제점이 있다.Also, in the case of the driving thin film transistor of the circuit part, it is preferable to use a semiconductor layer made of a polycrystalline silicon film to lower the threshold voltage. However, when the threshold voltage becomes very low, it becomes difficult to control on / off, resulting in poor driving of the device. There is a problem.
또한, 상기 반도체층을 형성하기 위해, 포토 리소그래피법을 사용하여 다결정 실리콘막 상에 포토 레지스트를 형성하여 패터닝하는데, 이는 유기물인 포토 레지스트에 의해 접촉된 다결정 실리콘막이 오염되어 소자의 특성을 저하시키는 문제점이 발생한다.In addition, in order to form the semiconductor layer, a photoresist is formed and patterned on the polycrystalline silicon film using a photolithography method, which causes a problem that the polycrystalline silicon film contacted by the organic photoresist is contaminated and thus deteriorates the characteristics of the device. This happens.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다결정 실리콘막의 오염 및 소자 특성의 저하를 방지할 수 있는 박막 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film transistor and a method of manufacturing the same, which solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, and which can prevent contamination of a polycrystalline silicon film and deterioration of device characteristics. .
본 발명의 상기 목적은 기판; 상기 기판 상에 위치하며, 다결정 실리콘막 및 비정질 실리콘막이 순차적으로 적층된 반도체층; 상기 반도체층 상에 위치하는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 위치하는 게이트 전극; 상기 게이트 전극 상에 위치하는 층간 절연막; 및 상기 층간 절연막 상에 위치하는 소스/드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터에 의해 달성된다.The object of the present invention is a substrate; A semiconductor layer on the substrate, the semiconductor layer in which a polycrystalline silicon film and an amorphous silicon film are sequentially stacked; A gate insulating layer on the semiconductor layer; A gate electrode on the gate insulating layer; An interlayer insulating layer on the gate electrode; And a source / drain electrode positioned on the interlayer insulating film.
또한, 본 발명의 상기 목적은 기판을 제공하고, 상기 기판 상에 다결정 실리콘막을 형성하고, 상기 다결정 실리콘막 상에 비정질 실리콘막을 형성하고, 상기 다결정 실리콘막과 비정질 실리콘막을 동시 식각하여 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층 상에 게이트 절연막을 형성하고, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하고, 상기 게이트 전극 상에 층간 절연막을 형성하고, 상기 층간 절연막 상에 소스/드레인 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법에 의해 달성된다.In addition, the object of the present invention is to provide a substrate, to form a polycrystalline silicon film on the substrate, to form an amorphous silicon film on the polycrystalline silicon film, and simultaneously etching the polycrystalline silicon film and the amorphous silicon film to form a semiconductor layer And forming a gate insulating film on the semiconductor layer, forming a gate electrode on the gate insulating film, forming an interlayer insulating film on the gate electrode, and forming a source / drain electrode on the interlayer insulating film. It is achieved by the method of manufacturing a thin film transistor.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 또한 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길 이, 두께등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention. In the drawings, the length, thickness, etc. of layers and regions may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.1 to 4 are cross-sectional views of a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터는 절연 유리, 플라스틱 또는 도전성 기판으로 이루어진 기판(100) 상에 버퍼층(110)이 위치한다. 상기 버퍼층(110)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중층일 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(110)은 기판으로부터 불순물이 상부로 침투하는 것을 막아주는 역할을 하고, 비정질 실리콘막의 결정화 시, 결정화의 속도를 조절해주는 역할을 할 수 있다.Referring to FIG. 1, in the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention, the
상기 버퍼층(110) 상에 반도체층(120)이 위치한다. 상기 반도체층(120)은 다결정 실리콘막(121)과 그 상부에 비정질 실리콘막(122)이 순차적으로 적층된 구조를 취하고 있으며, 상기 다결정 실리콘막(121)은 소스/드레인 영역 및 채널 영역을 구비하고 있다. The
이때, 상기 다결정 실리콘막(121)과 비정질 실리콘막(122)은 동일한 패턴 길이를 갖는 것이 바람직히다. 이는 상기 다결정 실리콘막(121) 상에 비정질 실리콘막(122)이 위치함으로써, 추후 소스/드레인 영역을 형성하기 위한 이온주입공정 시, 반동효과에 의해 상기 반도체층(120)의 다결정 실리콘막(121)으로 침투하던 산소원자들이 상기 비정질 실리콘막(122)에서 대부분 포획되어 상기 다결정 실리콘막(121)으로 침투되던 것을 방지할 수 있다.In this case, the
또한, 회로부 구동 박막트랜지스터의 경우에 다결정 실리콘막(121)의 채널 영역 상에 비정질 실리콘막(122)이 위치함으로써, 종래의 다결정 실리콘막의 반도체층의 낮은 문턱전압에 비하여 높은 문턱전압을 제공할 수 있으므로 박막트랜지스터의 온/오프를 제어하기 용이하다는 이점이 있다. 이때, 상기 비정질 실리콘막(122)은 100 내지 300Å의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이는 상기 비정질 실리콘막(122)이 100Å보다 얇으면, 반동효과를 방지하기 어렵고 온/오프를 용이하게 제어할 수 있을 만큼의 문턱전압이 발생하지 않게 되며, 300Å보다 두꺼우면, 이온주입을 위해 많은 에너지가 필요하고 문턱전압이 너무 높게 되어 구동전압이 상승하기 때문이다.In addition, in the case of a circuit driving thin film transistor, the
상기 반도체층(120) 상에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층으로 이루어진 게이트 절연막(130)이 위치하고, 상기 게이트 절연막(130) 상에 상기 반도체층(120)의 일부영역과 대응되는 위치에 게이트 전극(140)이 위치한다.A gate
또한, 상기 게이트 전극(140) 상에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층으로 이루어진 층간 절연막(150)이 위치한다. In addition, an
상기 층간 절연막(150) 상에 게이트 절연막(130) 및 층간 절연막(150)을 관통하는 콘택홀들을 통해 상기 반도체층(120)의 소스/드레인 영역과 접하는 소스/드레인 전극(161,162)이 위치한다.Source /
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the manufacturing method of the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
도 2를 참조하면, 절연 유리, 플라스틱 또는 도전성 기판으로 이루어진 기 판(100)이 제공된다. 이어서, 상기 기판(100) 상에 버퍼층(110)을 형성한다. 상기 버퍼층(110)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다. Referring to FIG. 2, a
이어, 상기 버퍼층(110)이 형성된 기판(100) 상에 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition) 또는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 비정질 실리콘막을 형성한다. 이때, 상기 비정질 실리콘막 내에는 수소와 같은 가스들이 많이 함유하고 있어 결정화 공정과 같은 이후 공정에 악영향을 미치기 때문에 상기 수소와 같은 가스들을 제거하는 탈수소 공정과 같은 탈가스 처리 공정을 진행한다.Subsequently, an amorphous silicon film is formed on the
이어서, 상기 비정질 실리콘막을 RTA(Rapid Thermal Annealing)법, SPC(Solid Phase Crystallization)법, ELA(Excimer Laser Crystallization)법, MIC(Metal Induced Crystallization)법, MILC(Metal Induced Lateral Crystallization)법 또는 SLS(Sequential Lateral Solidification)법 등과 같은 여러 결정화법 중 어느 하나 이상을 이용하여 다결정 실리콘막(121)으로 결정화한다.Subsequently, the amorphous silicon film is RTA (Rapid Thermal Annealing), SPC (Solid Phase Crystallization), ELA (Excimer Laser Crystallization), MIC (Metal Induced Crystallization), MILC (Metal Induced Lateral Crystallization) or SLS (Sequential). The
이어서, 상기 다결정 실리콘막(121)이 형성된 기판(100) 상에 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition) 또는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 비정질 실리콘막(122)을 형성한다.Subsequently, the
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 다결정 실리콘막(121)과 비정질 실리콘막(122)을 동시 식각하여 반도체층(120)을 형성한다. 보다 자세하게는, 상기 비정질 실리콘막(122) 상에 포토 레지스트를 형성하고, 상기 다결정 실리콘막(121)과 비정질 실리콘막(122)을 동시에 식각하여 상기 다결정 실리콘막(121)과 비정질 실리콘막(122)이 동일한 패턴 길이를 갖는 반도체층(120)을 형성한다.3 and 4, the
이어서, 상기 반도체층(120)의 비정질 실리콘막(122) 상에 포토 레지스트를 도포하고, 이온주입공정을 수행하여 상기 다결정 실리콘막(121)의 소스/드레인 영역과 채널 영역을 형성하고, 상기 포토 레지스트를 제거한다. 여기서, 상기 비정질 실리콘막(122) 상에 직접 이온주입공정을 수행함으로써, 산소원자의 반동효과를 확실히 없애고 이온주입기의 에너지를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.Subsequently, a photoresist is applied on the
상기와는 달리, 상기 이온주입공정을 수행하고, 상기 소스/드레인 영역과 소소/드레인 전극과의 전기적 콘택 특성을 고려하여, 상기 다결정 실리콘막(121)의 채널 영역에 대응되도록 형성된 포토 레지스트를 이용하여 상기 소스/드레인 영역 상에 위치하는 비정질 실리콘막(122)을 제거할 수도 있다.Unlike the above, the photoresist is formed to correspond to the channel region of the
상기와 같이, 종래 다결정 실리콘막을 포토 리소그래피법으로 패터닝함으로써, 다결정 실리콘막이 오염되던 문제점을 방지할 수 있어 소자 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.As described above, by conventionally patterning the polycrystalline silicon film by the photolithography method, it is possible to prevent the problem that the polycrystalline silicon film is contaminated and to prevent the deterioration of device characteristics.
또한, 회로부 구동 박막트랜지스터의 경우에 다결정 실리콘막(121)의 채널 영역 상에 비정질 실리콘막(122)이 위치함으로써, 종래의 다결정 실리콘막의 반도체층의 낮은 문턱전압에 비하여 높은 문턱전압을 제공할 수 있으므로 박막트랜지스터의 온/오프를 제어하기 용이하다는 이점이 있다. 이때, 상기 비정질 실리콘막(122)은 100 내지 300Å의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이는 상기 비정질 실리콘막(122)이 100Å보다 얇으면, 이후 이온주입공정에서 반동효과에 의해 산소 원자들이 다결정 실리콘막으로 침투하는 것을 방지하기 어렵고 온/오프를 용이하게 제 어할 수 있을 만큼의 문턱전압이 발생하지 않게 되며, 300Å보다 두꺼우면, 이온주입을 위해 많은 에너지가 필요하고 문턱전압이 너무 높게 되어 구동전압이 상승하게 되는 문제점이 있기 때문이다.In addition, in the case of a circuit driving thin film transistor, the
이어, 상기 반도체층(120) 상에 게이트 절연막(130)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(130)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다.Subsequently, a
이어서, 상기 게이트 절연막(130) 상에 상기 반도체층(120)의 일부영역과 대응되는 위치에 게이트 전극(140)을 형성한다. Subsequently, the
이어, 상기 게이트 전극(140) 상에 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중층일 수 있는 층간 절연막(150)을 형성한다.Subsequently, an
이어서, 상기 층간 절연막(150), 게이트 절연막(130) 및 비정질 실리콘막(122)을 식각하여 콘택홀들을 형성하고, 상기 기판(100) 전면에 소스/드레인 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 콘택홀들을 통해 상기 반도체층(120)의 소스/드레인 영역에 접촉하는 소스/드레인 전극(161,162)을 형성하여 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터를 제조한다.Subsequently, the
상기와 같이, 다결정 실리콘막과 비정질 실리콘막의 이중층으로 이루어진 반도체층을 형성해줌으로써, 다결정 실리콘막의 패터닝 시 감광제에 의한 오염을 방지할 수 있고, 이온주입공정 시 산소원자의 반동효과에 의한 다결정 실리콘막의 전하 이동도의 저하를 방지할 수 있으며, 회로부의 구동 박막트랜지스터의 문턱전압을 적절히 높혀 구동불량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, by forming a semiconductor layer composed of a double layer of a polycrystalline silicon film and an amorphous silicon film, it is possible to prevent contamination by a photosensitive agent during patterning of the polycrystalline silicon film, and to charge the polycrystalline silicon film due to the reaction effect of oxygen atoms in the ion implantation process. The mobility can be prevented from being reduced, and the driving failure can be reduced by appropriately increasing the threshold voltage of the driving thin film transistor of the circuit unit.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도 이다.5 through 8 are cross-sectional views of a thin film transistor according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터는 절연 유리, 플라스틱 또는 도전성 기판으로 이루어진 기판(200) 상에 버퍼층(210)이 위치한다. 상기 버퍼층(210)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 다중층일 수 있다. 또한, 상기 버퍼층(210)은 기판으로부터 불순물이 상부로 침투하는 것을 막아주는 역할을 하고, 비정질 실리콘막의 결정화 시, 결정화의 속도를 조절해주는 역할을 할 수 있다.Referring to FIG. 5, in the thin film transistor according to the second exemplary embodiment of the present invention, a
상기 버퍼층(210) 상에 반도체층(220)이 위치한다. 상기 반도체층(220)은 다결정 실리콘막(221)과 그 상부에 비정질 실리콘막(222)이 순차적으로 적층된 구조를 취하고 있으며, 상기 다결정 실리콘막(221)은 소스/드레인 영역 및 채널 영역을 구비하고 있다. The
이때, 상기 비정질 실리콘막(222)은 상기 다결정 실리콘막(221)의 소스/드레인 영역 상에 위치하는 것이 바람직하다. 이는 상기 다결정 실리콘막(221)의 소스/드레인 영역 상에 비정질 실리콘막(222)이 위치함으로써, 추후 소스/드레인 영역을 형성하기 위한 이온주입공정 시, 반동효과에 의해 상기 반도체층(220)의 다결정 실리콘막(221)으로 침투하던 산소원자들이 상기 비정질 실리콘막(222)에서 대부분 포획되어 상기 다결정 실리콘막(221)으로 침투되던 것을 방지할 수 있다.In this case, the
이때, 상기 비정질 실리콘막(222)은 100 내지 300Å의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이는 상기 비정질 실리콘막(222)이 100Å보다 얇으면, 반동효과를 방지하기 어렵고, 300Å보다 두꺼우면, 이온주입을 위해 많은 에너지가 필요하기 때문 이다.In this case, the
상기 반도체층(220) 상에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층으로 이루어진 게이트 절연막(230)이 위치하고, 상기 게이트 절연막(230) 상에 상기 반도체층(220)의 일부영역과 대응되는 위치에 게이트 전극(240)이 위치한다.A
또한, 상기 게이트 전극(240) 상에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층으로 이루어진 층간 절연막(250)이 위치한다. In addition, an
상기 층간 절연막(250) 상에 상기 게이트 절연막(230) 및 층간 절연막(250)을 관통하는 콘택홀들을 통해 상기 반도체층(220)의 소스/드레인 영역과 접하는 소스/드레인 전극(261,262)이 위치한다.Source /
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the manufacturing method of the thin film transistor according to the second embodiment of the present invention configured as described above is as follows.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 절연 유리, 플라스틱 또는 도전성 기판으로 이루어진 기판(200)이 제공된다. 이어서, 상기 기판(200) 상에 버퍼층(210)을 형성한다. 상기 버퍼층(210)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다. 6 to 8, a
이어, 상기 버퍼층(210)이 형성된 기판(200) 상에 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition) 또는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 비정질 실리콘막을 형성한다. 이때, 상기 비정질 실리콘막 내에는 수소와 같은 가스들이 많이 함유하고 있어 결정화 공정과 같은 이후 공정에 악영향을 미치기 때문에 상기 수소와 같은 가스들을 제거하는 탈수소 공정과 같은 탈가스 처리 공정을 진행한다.Subsequently, an amorphous silicon film is formed on the
이어서, 상기 비정질 실리콘막을 RTA(Rapid Thermal Annealing)법, SPC(Solid Phase Crystallization)법, ELA(Excimer Laser Crystallization)법, MIC(Metal Induced Crystallization)법, MILC(Metal Induced Lateral Crystallization)법 또는 SLS(Sequential Lateral Solidification)법 등과 같은 여러 결정화법 중 어느 하나 이상을 이용하여 다결정 실리콘막(221)으로 결정화한다.Subsequently, the amorphous silicon film is RTA (Rapid Thermal Annealing), SPC (Solid Phase Crystallization), ELA (Excimer Laser Crystallization), MIC (Metal Induced Crystallization), MILC (Metal Induced Lateral Crystallization) or SLS (Sequential). The
이어서, 상기 다결정 실리콘막(221)이 형성된 기판(200) 상에 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition) 또는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 비정질 실리콘막(222)을 형성한다.Subsequently, an
이어서, 상기 다결정 실리콘막(221)과 비정질 실리콘막(222)을 하프톤 마스크를 이용하여 동시 식각하여 반도체층(220)을 형성한다. 보다 자세하게는, 상기 비정질 실리콘막(222) 상에 포토 레지스트를 형성하고, 상기 다결정 실리콘막(221)과 비정질 실리콘막(222)을 하프톤 마스크를 이용하여 동일한 패턴 길이로 동시 식각하고, 상기 다결정 실리콘막(221)의 소스/드레인 영역이 형성되는 영역 상에 비정질 실리콘막(222)을 남기고, 채널 영역이 형성되는 영역의 비정질 실리콘막(222)을 제거한다. 이로써, 종래 다결정 실리콘막을 포토 리소그래피법으로 패터닝함으로써, 다결정 실리콘막이 오염되던 문제점을 방지할 수 있어 소자 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.Subsequently, the
이때, 상기 비정질 실리콘막(222)은 100 내지 300Å의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 이는 상기 비정질 실리콘막(222)이 100Å보다 얇으면, 이후 이온주입공 정에서 반동효과에 의해 산소 원자들이 다결정 실리콘막으로 침투하는 것을 방지하기 어렵고, 300Å보다 두꺼우면, 이온주입을 위해 많은 에너지가 필요하기 때문이다.In this case, the
이어, 상기 반도체층(220) 상에 게이트 절연막(230)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(230)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 다중층일 수 있다.Subsequently, a
이어서, 상기 게이트 절연막(230) 상에 상기 반도체층(220)의 일부영역과 대응되는 위치에 게이트 전극(240)을 형성한다. 다음에, 상기 게이트 전극(240)을 마스크로 이온주입공정을 수행하여 상기 반도체층(220)에 소스/드레인 영역을 형성한다.Subsequently, the
이와는 달리, 상기 게이트 절연막(230)을 형성하기 이전에, 상기 다결정 실리콘막(221)의 채널 영역이 형성되는 위치에 포토 레지스트를 형성하고, 소스/드레인 영역을 형성하기 위한 이온주입공정을 수행하고, 상기 소스/드레인 영역과 소스/드레인 전극과의 전기적 콘택 특성을 고려하여, 상기 다결정 실리콘막(221)의 소스/드레인 영역 상에 위치한 비정질 실리콘막(222)과 포토 레지스트를 모두 제거할 수도 있다.Alternatively, before forming the
여기서, 상기 이온주입공정에서 반동효과에 의해 상기 반도체층(220)의 다결정 실리콘막(221)으로 침투하던 산소원자들이 상기 비정질 실리콘막(222)에서 대부분 포획되어 상기 다결정 실리콘막(221)으로 침투되던 것을 방지할 수 있어 캐리어의 이동도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.Here, oxygen atoms that have penetrated into the
이어, 상기 게이트 전극(240) 상에 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들 의 다중층일 수 있는 층간 절연막(250)을 형성한다.Subsequently, an
이어서, 상기 층간 절연막(250), 게이트 절연막(230) 및 비정질 실리콘막(222)을 식각하여 콘택홀들을 형성하고, 상기 기판(200) 전면에 소스/드레인 물질을 증착하고 패터닝하여, 상기 콘택홀들을 통해 상기 반도체층(220)의 소스/드레인 영역에 접촉하는 소스/드레인 전극(261,262)을 형성하여 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터를 제조한다.Subsequently, the
상기와 같이, 다결정 실리콘막과 비정질 실리콘막의 이중층으로 이루어진 반도체층을 형성해줌으로써, 다결정 실리콘막의 패터닝 시 감광제에 의한 오염을 방지할 수 있고, 이온주입공정 시 산소원자의 반동효과에 의한 다결정 실리콘막의 전하 이동도의 저하를 방지할 수 있는 이점이 있다.As described above, by forming a semiconductor layer composed of a double layer of a polycrystalline silicon film and an amorphous silicon film, it is possible to prevent contamination by a photosensitive agent during patterning of the polycrystalline silicon film, and to charge the polycrystalline silicon film due to the reaction effect of oxygen atoms in the ion implantation process. There is an advantage that can prevent the degradation of mobility.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.The present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, but is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 발명의 박막 트랜지스터 및 그 제조방법은 다결정 실리콘막의 패터닝 시 감광제에 의한 오염을 방지할 수 있고, 이온주입공정 시 산소원자의 반동효과에 의한 다결정 실리콘막의 전하 이동도의 저하를 방지할 수 있으며, 회로부의 구동 박막트랜지스터의 문턱전압을 적절히 높혀 구동불량을 감소시킬 수 있는 효과 가 있다.Therefore, the thin film transistor of the present invention and the method of manufacturing the same can prevent the contamination by the photosensitive agent during the patterning of the polycrystalline silicon film, and can prevent the degradation of the charge mobility of the polycrystalline silicon film due to the reaction effect of oxygen atoms during the ion implantation process. In addition, the threshold voltage of the driving thin film transistor of the circuit unit may be appropriately increased to reduce driving failure.
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KR20050031249A (en) * | 2003-09-29 | 2005-04-06 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | Poly silicon thin film transistor and the fabrication method thereof |
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