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KR100761082B1 - Thin film transistor and its manufacturing method - Google Patents

Thin film transistor and its manufacturing method Download PDF

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KR100761082B1
KR100761082B1 KR1020050078468A KR20050078468A KR100761082B1 KR 100761082 B1 KR100761082 B1 KR 100761082B1 KR 1020050078468 A KR1020050078468 A KR 1020050078468A KR 20050078468 A KR20050078468 A KR 20050078468A KR 100761082 B1 KR100761082 B1 KR 100761082B1
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layer
metal catalyst
capping layer
silicon layer
forming
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양태훈
이기용
서진욱
박병건
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 비정질 실리콘층을 SGS 결정화법으로 다결정 실리콘층으로 결정화할 때, 비정질 실리콘층의 상부 및 하부에 각각 상부 캡핑층 및 하부 캡핑층을 형성하고, 상기 상부 캡핑층의 상부 또는 하부 캡핑층의 하부에 금속 촉매층을 형성한 후, 결정화함으로서 결정화에 기여한 금속 촉매가 하부 캡핑층 또는 상부 캡핑층으로 확산함으로서 다결정 실리콘층에 잔류하는 금속 촉매의 농도를 최소화시키는 박막트랜지스터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.According to the present invention, when the amorphous silicon layer is crystallized into a polycrystalline silicon layer by SGS crystallization, an upper capping layer and a lower capping layer are formed on the upper and lower portions of the amorphous silicon layer, respectively, and the upper or lower capping layer of the upper capping layer is formed. The present invention relates to a thin film transistor and a method for manufacturing the same, which minimize the concentration of the metal catalyst remaining in the polycrystalline silicon layer by forming a metal catalyst layer at the bottom and then diffusing the metal catalyst contributing to the crystallization by the crystallization to the lower capping layer or the upper capping layer.

SGS 결정화법, 금속 촉매 SGS crystallization method, metal catalyst

Description

박막트랜지스터 및 그의 제조 방법{Thin film transistor and method for fabricating the same}Thin film transistor and its manufacturing method {Thin film transistor and method for fabricating the same}

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일실시 예에 따른 결정화법으로 결정화된 다결정 실리콘층을 포함하는 박막트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor including a polycrystalline silicon layer crystallized by a crystallization method according to an embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 일실시 예에 따른 결정화법으로 결정화된 다결정 실리콘층을 포함하는 박막트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor including a polycrystalline silicon layer crystallized by a crystallization method according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

120 : 하부 캡핑층 130 : 비정질 실리콘층120: lower capping layer 130: amorphous silicon layer

135 : 다결정 실리콘층 140 : 상부 캡핑층135 polycrystalline silicon layer 140 upper capping layer

150 : 금속 촉매층150: metal catalyst layer

본 발명은 박막트랜지스터 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 SGS 결정화법으로 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 결정화할 때, 상기 다결정 실리콘층에 금속 촉매의 잔류량이 최소인 박막트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly, when the amorphous silicon layer is crystallized into a polycrystalline silicon layer by the SGS crystallization method, a thin film transistor having a minimum amount of metal catalyst in the polycrystalline silicon layer and a method of manufacturing the same. It is about.

일반적으로, 다결정 실리콘층은 높은 전계 효과 이동도와 고속 동작 회로에 적용이 가능하며 CMOS 회로 구성이 가능하다는 장점이 있어 박막트랜지스터용 반도체층의 용도로서 많이 사용되고 있다. 이러한 다결정 실리콘층을 이용한 박막트랜지스터는 주로 능동 행렬 액정 디스플레이 장치(AMLCD)의 능동소자와 유기 전계 발광 소자(OLED)의 스위칭 소자 및 구동 소자에 사용된다. In general, the polycrystalline silicon layer is widely used as a semiconductor layer for thin film transistors because of its advantages in that it can be applied to high field effect mobility, high speed operation circuits, and CMOS circuits. Thin film transistors using such polycrystalline silicon layers are mainly used in active elements of active matrix liquid crystal display (AMLCD) and switching elements and driving elements of organic electroluminescent element (OLED).

이때, 박막트랜지스터에 사용하는 다결정 실리콘층의 제작은 직접 증착법, 고온 열처리를 이용한 기술 또는 레이저 열처리 방법 등을 이용한다. 레이저 열처리 방법은 저온 공정이 가능하고 높은 전계효과 이동도를 구현할 수 있지만, 고가의 레이저 장비가 필요하므로 대체 기술이 많이 연구되고 있다.In this case, the polycrystalline silicon layer used for the thin film transistor may be fabricated using a direct deposition method, a technique using high temperature heat treatment, or a laser heat treatment method. Although the laser heat treatment method is capable of low temperature processing and can implement high field effect mobility, a lot of alternative technologies have been studied because expensive laser equipment is required.

현재, 금속을 이용하여 비정질 실리콘을 결정화 하는 방법은 고상결정화(Solid Phase Crystallization)보다 낮은 온도에서 빠른 시간 내에 결정화시킬 수 있는 장점을 가지고 있기 때문에 많이 연구되고 있다. 금속을 이용한 결정화 방법은 금속 유도 결정화(MIC, Metal Induced Crystallization) 방법과 금속 유도 측면 결정화(MILC, Metal Induced Lateral Crystallization) 방법으로 구분된다. 그러나, 금속 촉매를 이용한 상기 방법의 경우는 금속 촉매에 의한 오염으로 인하여 박막트랜지스터의 소자 특성이 저하되는 문제점이 있다.Currently, the method of crystallizing amorphous silicon using a metal has been studied a lot because it has the advantage that can be crystallized in a short time at a lower temperature than the solid phase crystallization (Solid Phase Crystallization). Crystallization using metal is divided into Metal Induced Crystallization (MIC) and Metal Induced Lateral Crystallization (MILC). However, the method using the metal catalyst has a problem in that the device characteristics of the thin film transistor are deteriorated due to contamination by the metal catalyst.

상기와 같은 금속 촉매의 오염 문제를 해결하기 위하여 덮개층을 이용한 결정화 방법으로 다결정 실리콘층을 제조하는 방법(공개 특허 2003-0060403)이 개발되었다. 상기 방법은, 기판 상에 비정질 실리콘층 및 덮개층을 증착하고 그 위에 금속 촉매층을 형성시킨 다음, 상기 기판을 열처리 혹은 레이저를 이용한 열처리 공정으로 상기 금속 촉매를 덮개층을 통해서 비정질 실리콘층으로 확산시켜 시드를 형성시킨 후, 이를 이용하여 다결정 실리콘층을 얻어내는 방법이다. 상기 방법은 금속 촉매가 덮개층을 통하여 확산되기 때문에 필요이상의 금속 오염을 막을 수 있다는 장점이 있으나 여전히 다결정 실리콘층 내부에 금속 촉매층이 다량 존재하는 문제점이 있다.In order to solve the contamination problem of the metal catalyst as described above, a method of manufacturing a polycrystalline silicon layer by a crystallization method using a cover layer (published patent 2003-0060403) has been developed. The method includes depositing an amorphous silicon layer and a capping layer on a substrate, forming a metal catalyst layer thereon, and then diffusing the substrate with the amorphous silicon layer through the capping layer by heat treatment using a heat treatment or a laser. After forming a seed, it is a method of obtaining a polycrystalline silicon layer using this. The method has an advantage of preventing metal contamination more than necessary because the metal catalyst is diffused through the cover layer, but there is still a problem that a large amount of the metal catalyst layer is present inside the polycrystalline silicon layer.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 비정질 실리콘층의 상부 및 하부에 각각 상부 캡핑층 및 하부 캡핑층을 형성하고, 상기 상부 캡핑층의 상부 또는 하부 캡핑층의 하부에 금속 촉매층을 형성한 후, 결정화함으로서 결정화에 기여한 금속 촉매가 하부 캡핑층 또는 상부 캡핑층으로 확산함으로서 다결정 실리콘층에 잔류하는 금속 촉매의 농도를 최소화시키는 박막트랜지스터 및 그의 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages and problems of the prior art, to form an upper capping layer and a lower capping layer on the upper and lower portions of the amorphous silicon layer, respectively, the upper or lower cap of the upper capping layer After forming the metal catalyst layer on the lower portion of the ping layer, and the crystallization of the metal catalyst contributed to the crystallization diffused into the lower capping layer or the upper capping layer to provide a thin film transistor and a method for manufacturing the same to minimize the concentration of the metal catalyst remaining in the polycrystalline silicon layer. There is an object of the present invention.

본 발명의 상기 목적은 기판; 상기 기판상에 위치하고 금속촉매가 존재하는 하나 또는 다수개의 캡핑층; 상기 캡핑층 상에 형성된 반도체층; 및 상기 반도체층상에 형성된 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간절연막 및 소오스/드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터에 의해 달성된다.The object of the present invention is a substrate; One or more capping layers on the substrate and having a metal catalyst; A semiconductor layer formed on the capping layer; And a gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a source / drain electrode formed on the semiconductor layer.

또한, 본 발명의 상기 목적은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판상에 하부 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 하부 캡핑층상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘층상에 상부 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 상부 캡핑층상에 금속 촉매층을 형성하는 단계; 상기 기판을 열처리하여 상기 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 단계; 상기 금속 촉매층 및 상부 캡핑층을 제거하는 단계; 및 상기 다결정 실리콘층을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계로 이루어진 박막트랜지스터 제조 방법에 의해서도 달성된다.In addition, the above object of the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Forming a lower capping layer on the substrate; Forming an amorphous silicon layer on the lower capping layer; Forming an upper capping layer on the amorphous silicon layer; Forming a metal catalyst layer on the upper capping layer; Heat treating the substrate to crystallize the amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer; Removing the metal catalyst layer and the upper capping layer; And patterning the polycrystalline silicon layer to form a semiconductor layer.

또한, 본 발명의 상기 목적은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판상에 금속 촉매층을 형성하는 단계; 상기 금속 촉매층상에 하부 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 하부 캡핑층상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘층상에 상부 캡핑층을 형성하는 단계; 상기 기판을 열처리하여 상기 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 단계; 상기 상부 캡핑층을 제거하는 단계; 및 상기 다결정 실리콘층을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계로 이루어진 박막트랜지스터 제조 방법에 의해서도 달성된다.In addition, the above object of the present invention comprises the steps of preparing a substrate; Forming a metal catalyst layer on the substrate; Forming a lower capping layer on the metal catalyst layer; Forming an amorphous silicon layer on the lower capping layer; Forming an upper capping layer on the amorphous silicon layer; Heat treating the substrate to crystallize the amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer; Removing the upper capping layer; And patterning the polycrystalline silicon layer to form a semiconductor layer.

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.

<실시 예 1><Example 1>

도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일실시 예에 따른 결정화법으로 결정화된 다결정 실리콘층을 포함하는 박막트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor including a polycrystalline silicon layer crystallized by a crystallization method according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하여 설명하면, 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판(100)상에 물리적 기상 증착법(Physical Vapor Deposition) 또는 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)으로 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 버퍼층(110)을 형성한다.Referring to FIG. 1A, a buffer layer 110 is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition on a transparent insulating substrate 100 such as glass or plastic. Form.

이때, 상기 버퍼층(110)은 하부 기판에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화시 열의 전달의 속도를 조절함으로서, 비정질 실리콘층의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역활을 한다. At this time, the buffer layer 110 serves to prevent the diffusion of moisture or impurities generated in the lower substrate, or to control the rate of heat transfer during crystallization, so that the amorphous silicon layer can be crystallized well.

이어서, 상기 기판상에 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법으로 하부 캡핑층(Lower Capping Layer)(120)을 형성한다.Subsequently, a lower capping layer 120 is formed on the substrate by physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

이때, 상기 하부 캡핑층(120)은 실리콘 질화막으로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 실리콘 질화막은 굴절율(Reflective Index)이 1.9 이하인 것이 바람직한데, 이는 상기 하부 캡핑층(120)이 굴절율이 1.9 이하인 실리콘 질화막일 때, 금속 촉매의 확산이 용이하기 때문이다. 또한, 상기 하부 캡핑층(120)은 100 내지 5000Å의 두께로 형성된다.In this case, the lower capping layer 120 is preferably formed of a silicon nitride film, and the silicon nitride film preferably has a refractive index of 1.9 or less, which means that the lower capping layer 120 has a refractive index of 1.9 or less. This is because diffusion of the metal catalyst is easy. In addition, the lower capping layer 120 is formed to a thickness of 100 to 5000Å.

이어서, 상기 하부 캡핑층(120)상에 비정질 실리콘층(130)을 형성한다.Subsequently, an amorphous silicon layer 130 is formed on the lower capping layer 120.

이어서, 상기 비정질 실리콘층(130)상에 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하여 상부 캡핑층(Upper Capping Layer)(140)을 형성한다.Subsequently, an upper capping layer 140 is formed on the amorphous silicon layer 130 by using physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

이때, 상기 상부 캡핑층(140)은 상기 하부 캡핑층(120)과 마찬가지로 굴절율이 1.9 이하인 실리콘 질화막으로 형성한다. 또한, 상기 상부 캡핑층(140)은 100 내지 5000Å의 두께로 형성된다.In this case, the upper capping layer 140 is formed of a silicon nitride film having a refractive index of 1.9 or less, similarly to the lower capping layer 120. In addition, the upper capping layer 140 is formed to a thickness of 100 to 5000Å.

이때, 상기 하부 캡핑층(120) 및 상부 캡핑층(140)은 각각 단일층으로 형성되어 있는 것으로 도시하고 있으나, 필요하다면, 각각 2 이상의 복수 층으로 형성하여도 무방하다.In this case, although the lower capping layer 120 and the upper capping layer 140 are shown as being formed in a single layer, respectively, if necessary, may be formed of two or more layers, respectively.

이어서, 상기 상부 캡핑층(140)상에 금속 촉매층(150)을 형성한다.Subsequently, a metal catalyst layer 150 is formed on the upper capping layer 140.

이때, 상기 금속 촉매층(150)은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Cr, Ru, Rh, Cd 및 Pt 중 어느 하나 이상을 포함하도록 형성하는데, 바람직하게는 Ni을 포함하는 금속 촉매층(150)을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 상부 캡핑층(140), 비정질 실리콘층(130) 및 하부 캡핑층(120)에서 확산 속도가 빠르고, 상기 비정질 실리콘층(130)을 결정화할 때, 결정화 특성이 우수하기 때문이다.At this time, the metal catalyst layer 150 is formed to include any one or more of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Cr, Ru, Rh, Cd and Pt, Preferably, the metal catalyst layer 150 including Ni is preferably formed. This is because the diffusion rate is high in the upper capping layer 140, the amorphous silicon layer 130, and the lower capping layer 120, and the crystallization characteristics are excellent when the amorphous silicon layer 130 is crystallized.

또한, 상기 금속 촉매층(150)은 약 1×1013 atoms/cm2 이하의 농도로 아주 적은 양으로 형성하는 것이 바람직한데, 이는 증착하는 금속 촉매의 양을 최소화하여 금속 촉매의 잔류량을 최소화하기 위해서이다.In addition, the metal catalyst layer 150 is preferably formed in a very small amount at a concentration of about 1 × 10 13 atoms / cm 2 or less, in order to minimize the amount of metal catalyst to be deposited to minimize the residual amount of the metal catalyst to be.

도 1b를 참조하여 설명하면, 상기 기판을 로(furnace), RTA(Rapid Thermal Annealling) 또는 레이져(Laser) 등과 같은 가열 장치로 열처리한다.Referring to FIG. 1B, the substrate is heat-treated with a heating device such as a furnace, rapid thermal annealing (RTA), or laser.

상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 촉매층(150)의 금속 촉매는 확산하게 된다. 이때, 상기 열처리 공정은 750℃ 이하의 온도에서 수초 또는 수시간동안 진행된다.The metal catalyst of the metal catalyst layer 150 is diffused by the heat treatment process. At this time, the heat treatment process is carried out for several seconds or several hours at a temperature of 750 ℃ or less.

이때, 상기 금속 촉매층(150)의 소정 금속 촉매는 확산 거리가 짧아 상부 캡핑층(140)까지 확산하여 제1금속 촉매(151)가 되고, 상기 금속 촉매층(150)의 소정 금속 촉매는 비정질 실리콘층(130)까지 확산하여 제2금속 촉매(152)가 된다. 이때, 상기 제2금속 촉매(152) 중 소정의 금속 촉매들은 상기 비정질 실리콘층(130)을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 핵인 시드(153)를 형성한다. 이때, 상기 시드(153)는 비정질 실리콘층(130)까지 확산한 제2금속 촉매(152)가 어떤 임계점을 돌파하면서 형성되는 것으로, 일반적으로 비정질 실리콘층(130)까지 확산한 여러 제2금속 촉매(152)가 특정 갯수 이상이 모인 경우 시드(153)가 된다.In this case, the predetermined metal catalyst of the metal catalyst layer 150 has a short diffusion distance and diffuses to the upper capping layer 140 to become the first metal catalyst 151, and the predetermined metal catalyst of the metal catalyst layer 150 is an amorphous silicon layer. It diffuses to 130 to become the second metal catalyst 152. At this time, predetermined metal catalysts of the second metal catalyst 152 form a seed 153 which is a nucleus that crystallizes the amorphous silicon layer 130 into a polycrystalline silicon layer. In this case, the seed 153 is formed while the second metal catalyst 152 diffused to the amorphous silicon layer 130 breaks through a certain critical point, and generally various second metal catalysts diffused to the amorphous silicon layer 130. 152 is a seed 153 when more than a certain number is collected.

또한, 상기 금속 촉매층(150)의 소정 금속 촉매는 상기 하부 캡핑층(154)까지 확산하여 제3금속 촉매(154)가 될 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 금속 촉매층(150)의 금속 촉매의 확산은 비정질 실리콘층(130)까지만 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 이는 불필요하게 공정 시간(열처리 시간)을 늘려 기판에 손상을 줄 확률을 높일 필요가 없기 때문이다.In addition, the predetermined metal catalyst of the metal catalyst layer 150 may be diffused to the lower capping layer 154 to become the third metal catalyst 154. In this case, preferably, the diffusion of the metal catalyst of the metal catalyst layer 150 may be performed only up to the amorphous silicon layer 130. This is because it is not necessary to increase the processing time (heat treatment time) unnecessarily to increase the probability of damaging the substrate.

이때, 각 층에서 금속 촉매의 농도는 하부 캡핑층(120), 비정질 실리콘층(130) 및 상부 캡핑층(140) 순으로 높다. 이는 어느 한 순간의 농도를 말하는 것으로 상기 비정질 실리콘층(130)에 시드(153)이 형성되고, 상기 비정질 실리콘층(130)이 결정화되기 시작하는 시점에서 결정화가 완료되기 직전의 시점에서의 상태 이다.At this time, the concentration of the metal catalyst in each layer is higher in the order of the lower capping layer 120, the amorphous silicon layer 130 and the upper capping layer 140. This refers to a concentration at any one time, and is a state at which a seed 153 is formed in the amorphous silicon layer 130 and immediately before crystallization is completed when the amorphous silicon layer 130 starts to crystallize. .

도 1c를 참조하여 설명하면, 상기 도 1b를 참조하여 설명한 열처리 공정을 계속하여 진행하면, 도 1c에서 도시한 바와 같이 상기 금속 촉매층(150)에서 금속 촉매가 비정질 실리콘층(130)으로 확산하여 형성된 상기 시드(153)를 핵으로 하여 상기 비정질 실리콘층(130)이 다결정 실리콘층(135)으로 결정화된다.Referring to FIG. 1C, if the heat treatment process described with reference to FIG. 1B is continued, a metal catalyst is formed by diffusion into the amorphous silicon layer 130 from the metal catalyst layer 150 as shown in FIG. 1C. Using the seed 153 as a nucleus, the amorphous silicon layer 130 is crystallized into the polycrystalline silicon layer 135.

이때, 도에서는 금속 촉매층(150)과 상부 캡핑층(140)이 제거되지 않은 상태에서 결정화되는 것으로 도시하고 있는데, 필요하다면, 상기 금속 촉매층(150)만을, 또는 금속 촉매층(150)과 상부 캡핑층(140) 모두를 제거한 후, 열처리 공정을 진행하여 결정화 공정을 실시할 수 있다.(이때, 도 1b를 참조하여 설명한 금속 촉매를 확산시키는 열처리가 제1열처리 공정이고, 도 1c를 참조하여 설명한 결정화 열처리는 제2열처리 공정으로 구분될 수 있다.)In this case, the metal catalyst layer 150 and the upper capping layer 140 is shown to be crystallized in a state that is not removed, if necessary, only the metal catalyst layer 150, or the metal catalyst layer 150 and the upper capping layer. After removing all of the 140, a heat treatment process may be performed to perform a crystallization process. (At this time, the heat treatment for diffusing the metal catalyst described with reference to FIG. 1B is a first heat treatment process and the crystallization described with reference to FIG. 1C. Heat treatment may be divided into a second heat treatment process.)

이때, 상기 결정화를 위한 열처리 또는 결정화가 완료된 후의 추가적인 열처리에 의해 상기 다결정 실리콘층 내부의 제2금속 촉매(152)들 중 일부는 하부 캡핑층(120)으로 확산하여 하부 갭핑층(120)에 존재하는 제4금속 촉매(155)이 될 수 있다.In this case, some of the second metal catalysts 152 in the polycrystalline silicon layer are diffused into the lower capping layer 120 by the heat treatment for crystallization or additional heat treatment after the crystallization is completed, thereby present in the lower gapping layer 120. The fourth metal catalyst 155 may be.

이때, 각 층에서 금속 촉매의 농도는 하부 캡핑층(120)과 다결정 실리콘층(135)의 농도는 비슷하고, 상기 상부 캡핑층(140)의 농도는 상기 하부 캡핑층(120)과 다결정 실리콘층(135)의 농도보다는 높다. 이는 상기 다결정 실리콘층(135)으로부터 하부 캡핑층(120)으로 확산해 가는 제4금속 촉매(155)에 의해서이다. 즉, 상기 제4금속 촉매(155)가 계속적으로 상기 하부 캡핑층(120)으로 확산하여 상기 다 결정 실리콘층(135)와 하부 캡핑층(120)의 농도가 유사해지려는 성질때문이다.At this time, the concentration of the metal catalyst in each layer is similar to the concentration of the lower capping layer 120 and the polycrystalline silicon layer 135, the concentration of the upper capping layer 140 is the lower capping layer 120 and the polycrystalline silicon layer Higher than the concentration of 135. This is due to the fourth metal catalyst 155 diffused from the polycrystalline silicon layer 135 to the lower capping layer 120. That is, the fourth metal catalyst 155 continuously diffuses into the lower capping layer 120, and the concentration of the polycrystalline silicon layer 135 and the lower capping layer 120 is about to be similar.

만일 상기 하부 캡핑층(120)이 존재하지 않거나, 상기 금속 촉매이 확산되지 않는 다른 층이라고 하면, 상기 다결정 실리콘층(135)에는 상기 상부 캡핑층(140)에서 확산하여 제2금속 촉매(152)이 됨으로서 그 농도는 계속 증가할 것이기 때문이다.If the lower capping layer 120 does not exist or the other layer does not diffuse the metal catalyst, the polycrystalline silicon layer 135 diffuses from the upper capping layer 140 so that the second metal catalyst 152 is formed. The concentration will continue to increase.

이때, 상기 도 1c에는 도시하지 않았지만, 상기 시드(153)이 형성된 후, 상기 금속 촉매층(150) 및 상부 캡핑층(140)을 제거한 후, 결정화를 위한 열처리를 계속하게 된다면, 상기 다결정 실리콘층(135)의 제2금속 촉매(152)의 농도는 더욱 낮아질 것이다. 이는 상기 제2금속 촉매(152)가 하부 캡핑층(120)으로 확산하여 제4금속 촉매(155)로 변화되기만할 뿐, 상부 캡핑층(140)에서 공급되는 제2금속 촉매(152)는 없기 때문이다.Although not shown in FIG. 1C, after the seed 153 is formed, the metal catalyst layer 150 and the upper capping layer 140 are removed, and the heat treatment for crystallization is continued. The concentration of the second metal catalyst 152 of 135 will be further lowered. This is because the second metal catalyst 152 diffuses into the lower capping layer 120 and only changes to the fourth metal catalyst 155, and there is no second metal catalyst 152 supplied from the upper capping layer 140. Because.

이때, 상기에서 상술한 바와 같이 비정질 실리콘층/캡핑층/금속 촉매층으로 적층한 후 열처리함으로서 상기 금속 촉매층의 금속 촉매가 상기 캡핑층을 통과하여 상기 비정질 실리콘층으로 확산한 후, 시드를 형성하고, 상기 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층을 결정화하는 것을 SGS(Super Grain Silicon) 결정화법이라 한다.In this case, as described above, the metal catalyst of the metal catalyst layer diffuses through the capping layer to the amorphous silicon layer by laminating with an amorphous silicon layer / capping layer / metal catalyst layer and heat treatment, and then forms a seed. Crystallization of the amorphous silicon layer from the polycrystalline silicon layer is referred to as a super grain silicon (SGS) crystallization method.

도 1d를 참조하여 설명하면, 상기 다결정 실리콘층(135)의 결정화가 완료된 후, 상기 금속 촉매층(150) 및 상부 캡핑층(140)을 제거한다.Referring to FIG. 1D, after the crystallization of the polycrystalline silicon layer 135 is completed, the metal catalyst layer 150 and the upper capping layer 140 are removed.

이때, 도에서 도시된 바와 같이 다결정 실리콘층(135) 내에는 제2금속 촉매(152)와 시드(153)이 잔류하고, 하부 캡핑층(120)에는 제3금속 촉매(154) 및 제4금 속 촉매(155)가 잔류하게 된다.At this time, as shown in the figure, the second metal catalyst 152 and the seed 153 remain in the polycrystalline silicon layer 135, and the third metal catalyst 154 and the fourth gold in the lower capping layer 120. The fast catalyst 155 remains.

따라서, 상기 다결정 실리콘층(135) 내에 잔류하는 금속 촉매는 상기 하부 캡핑층(120)이 형성하지 않고 동일한 결정화 공정을 진행한 다결정 실리콘층의 잔류 금속 촉매의 농도에 비해 최소한 상기 하부 캡핑층(120)에 잔류하는 제4금속 촉매(155) 만큼 농도가 줄어들 것이다.Accordingly, the metal catalyst remaining in the polycrystalline silicon layer 135 is at least lower than the lower capping layer 120 compared to the concentration of the residual metal catalyst of the polycrystalline silicon layer which has undergone the same crystallization process without the lower capping layer 120 being formed. The concentration will be reduced by the fourth metal catalyst 155 remaining in the c).

만일, 상기 도 1b에서의 열처리 공정을 적절히 조절하여 상기 금속 촉매가 상기 비정질 실리콘층(130)까지만 확산하여 상기 제3금속 촉매를 형성되지 않도록 하여 상기 제1금속 촉매(151), 제2금속 촉매(152) 및 시드(153)만을 형성하고, 상기 금속 촉매층(150)과 상부 캡핑층(140)을 제거한 후, 상기 비정질 실리콘층(130)을 다결정 실리콘층(135)으로 결정화한다면, 상기 비정질 실리콘층(130) 내의 제2금속 촉매(152) 중 상기 하부 캡핑층(120)으로 확산해 가는 제4금속 촉매(155) 만큼의 농도가 줄어들어 극소량의 금속 촉매가 잔류하는 다결정 실리콘층을 얻을 수 있을 것이다.If the heat treatment process in FIG. 1B is appropriately adjusted, the metal catalyst diffuses only to the amorphous silicon layer 130 so that the third metal catalyst is not formed to form the first metal catalyst 151 and the second metal catalyst. If only the 152 and the seed 153 are formed, and the metal catalyst layer 150 and the upper capping layer 140 are removed, the amorphous silicon layer 130 is crystallized with the polycrystalline silicon layer 135. Among the second metal catalysts 152 in the layer 130, the concentration of the fourth metal catalyst 155 diffused to the lower capping layer 120 is reduced to obtain a polycrystalline silicon layer in which a very small amount of metal catalyst remains. will be.

도 1e를 참조하여 설명하면, 상기 다결정 실리콘층(135)을 패터닝하여 반도체층(200)을 형성하고, 상기 반도체층(200)상에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 이들의 복층 중 어느 하나로 게이트 절연막(210)을 형성한다.Referring to FIG. 1E, the polycrystalline silicon layer 135 is patterned to form a semiconductor layer 200, and a gate insulating film (eg, one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a multilayer thereof) is formed on the semiconductor layer 200. 210).

이어서, 상기 게이트 절연막(210)상에 게이트 전극(220)을 형성하고, 상기 게이트 전극(220)상에 층간절연막(230)을 형성하고, 상기 층간절연막(230)의 소정 영역을 식각하여 상기 반도체층(200)의 소정 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성한 후, 상기 콘택홀을 통해 상기 반도체층(200)과 콘택하는 소오스/드레인 전극(240) 을 형성하여 박막트랜지스터를 완성한다.Subsequently, a gate electrode 220 is formed on the gate insulating film 210, an interlayer insulating film 230 is formed on the gate electrode 220, and a predetermined region of the interlayer insulating film 230 is etched to form the semiconductor. After forming a contact hole exposing a predetermined region of the layer 200, a source / drain electrode 240 contacting the semiconductor layer 200 is formed through the contact hole to complete the thin film transistor.

따라서, 본 일 실시 예에서 종래에 비해 반도체층 내부에 잔류하는 금속 촉매의 농도에 작아 전기적 특성이 우수한 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.Therefore, in the present exemplary embodiment, a thin film transistor having excellent electrical characteristics may be provided because the concentration of the metal catalyst remaining in the semiconductor layer is smaller than that of the conventional art.

<실시 예 2><Example 2>

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 일실시 예에 따른 결정화법으로 결정화된 다결정 실리콘층을 포함하는 박막트랜지스터의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor including a polycrystalline silicon layer crystallized by a crystallization method according to another embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하여 설명하면, 유리 또는 플라스틱과 같은 투명한 절연 기판(100)상에 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법으로 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 버퍼층(110)을 형성한다.Referring to FIG. 2A, a buffer layer 110 is formed of a silicon oxide film or a silicon nitride film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition on a transparent insulating substrate 100 such as glass or plastic.

이때, 상기 버퍼층(110)은 하부 기판에서 발생하는 수분 또는 불순물의 확산을 방지하거나, 결정화시 열의 전달의 속도를 조절함으로서, 비정질 실리콘층의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 하는 역활을 한다. At this time, the buffer layer 110 serves to prevent the diffusion of moisture or impurities generated in the lower substrate, or to control the rate of heat transfer during crystallization, so that the amorphous silicon layer can be crystallized well.

이어서, 상기 버퍼층(110)상에 금속 촉매층(150)을 형성한다.Subsequently, a metal catalyst layer 150 is formed on the buffer layer 110.

이때, 상기 금속 촉매층(150)은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Cr, Ru, Rh, Cd 및 Pt 중 어느 하나 이상을 포함하도록 형성하는데, 바람직하게는 Ni을 포함하는 금속 촉매층(150)을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 이후 형성되는 상부 캡핑층, 비정질 실리콘층 및 하부 캡핑층에서 확산 속도가 빠르고, 상기 비정질 실리콘층을 결정화할 때, 결정화 특성이 우수하기 때문이다.At this time, the metal catalyst layer 150 is formed to include any one or more of Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Cr, Ru, Rh, Cd and Pt, Preferably, the metal catalyst layer 150 including Ni is preferably formed. This is because the diffusion rate is fast in the upper capping layer, the amorphous silicon layer and the lower capping layer to be formed later, and when the amorphous silicon layer is crystallized, the crystallization characteristics are excellent.

또한, 상기 금속 촉매층(150)은 약 1×1013 atoms/cm2 이하의 농도로 아주 적은 양으로 형성하는 것이 바람직한데, 이는 증착하는 금속 촉매의 양을 최소화하여 금속 촉매의 잔류량을 최소화하기 위해서이다.In addition, the metal catalyst layer 150 may be formed in a very small amount at a concentration of about 1 × 10 13 atoms / cm 2 or less. to be.

이어서, 상기 금속 촉매층(150)상에 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법으로 하부 캡핑층(120)을 형성한다.Subsequently, the lower capping layer 120 is formed on the metal catalyst layer 150 by physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

이때, 상기 하부 캡핑층(120)은 실리콘 질화막으로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 실리콘 질화막은 굴절율가 1.9 이하인 것이 바람직한데, 이는 상기 하부 캡핑층(120)이 굴절율이 1.9 이하인 실리콘 질화막일 때, 금속 촉매의 확산이 용이하기 때문이다. 또한, 상기 하부 캡핑층(120)은 100 내지 5000Å의 두께로 형성된다.In this case, the lower capping layer 120 is preferably formed of a silicon nitride film, and the silicon nitride film preferably has a refractive index of 1.9 or less, which is when the lower capping layer 120 is a silicon nitride film having a refractive index of 1.9 or less. This is because it is easy to spread. In addition, the lower capping layer 120 is formed to a thickness of 100 to 5000Å.

이어서, 상기 하부 캡핑층(120)상에 비정질 실리콘층(130)을 형성한다.Subsequently, an amorphous silicon layer 130 is formed on the lower capping layer 120.

이어서, 상기 비정질 실리콘층(130)상에 물리적 기상 증착법 또는 화학적 기상 증착법을 이용하여 상부 캡핑층(140)을 형성한다.Subsequently, the upper capping layer 140 is formed on the amorphous silicon layer 130 by using physical vapor deposition or chemical vapor deposition.

이때, 상기 상부 캡핑층(140)은 상기 하부 캡핑층(120)과 마찬가지로 굴절율이 1.9 이하인 실리콘 질화막으로 형성한다. 또한, 상기 상부 캡핑층(140)은 100 내지 5000Å의 두께로 형성된다.In this case, the upper capping layer 140 is formed of a silicon nitride film having a refractive index of 1.9 or less, similarly to the lower capping layer 120. In addition, the upper capping layer 140 is formed to a thickness of 100 to 5000Å.

이때, 상기 하부 캡핑층(120) 및 상부 캡핑층(140)은 각각 단일층으로 형성되어 있는 것으로 도시하고 있으나, 필요하다면, 각각 2 이상의 복수 층으로 형성하여도 무방하다.In this case, although the lower capping layer 120 and the upper capping layer 140 are shown as being formed in a single layer, respectively, if necessary, may be formed of two or more layers, respectively.

도 2b를 참조하여 설명하면, 상기 기판을 로, RTA 또는 레이져 등과 같은 가열 장치로 열처리한다.Referring to Figure 2b, the substrate is heat-treated with a heating device such as a furnace, RTA or laser.

상기 열처리 공정에 의해 상기 금속 촉매층(150)의 금속 촉매는 확산하게 된다. 이때, 상기 열처리 공정은 750℃ 이하의 온도에서 수초 또는 수시간동안 진행된다.The metal catalyst of the metal catalyst layer 150 is diffused by the heat treatment process. At this time, the heat treatment process is carried out for several seconds or several hours at a temperature of 750 ℃ or less.

이때, 상기 금속 촉매층(150)의 소정 금속 촉매는 확산 거리가 짧아 하부 캡핑층(120)까지 확산하여 제6금속 촉매(251)가 되고, 상기 금속 촉매층(150)의 소정 금속 촉매는 비정질 실리콘층(130)까지 확산하여 제7금속 촉매(252)가 된다. 이때, 상기 제7금속 촉매(252) 중 소정의 금속 촉매들은 상기 비정질 실리콘층(130)을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 핵인 시드(253)를 형성한다. 이때, 상기 시드(253)는 비정질 실리콘층(130)까지 확산한 제7금속 촉매(252)가 어떤 임계점을 돌파하면서 형성되는 것으로, 일반적으로 비정질 실리콘층(130)까지 확산한 여러 제7금속 촉매(252)가 특정 갯수 이상이 모인 경우 시드(253)가 된다.At this time, the predetermined metal catalyst of the metal catalyst layer 150 has a short diffusion distance and diffuses to the lower capping layer 120 to become the sixth metal catalyst 251, and the predetermined metal catalyst of the metal catalyst layer 150 is an amorphous silicon layer. It diffuses to 130 to become the seventh metal catalyst 252. At this time, predetermined metal catalysts of the seventh metal catalyst 252 form a seed 253 which is a nucleus that crystallizes the amorphous silicon layer 130 into a polycrystalline silicon layer. In this case, the seed 253 is formed while the seventh metal catalyst 252 diffused to the amorphous silicon layer 130 breaks through a certain critical point. In general, the seventh metal catalyst diffused to the amorphous silicon layer 130 is provided. 252 is a seed 253 when a certain number or more are collected.

또한, 상기 금속 촉매층(150)의 소정 금속 촉매는 상기 하부 캡핑층(154)까지 확산하여 제8금속 촉매(254)가 될 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 금속 촉매층(150)의 금속 촉매의 확산은 비정질 실리콘층(130)까지만 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 이는 불필요하게 공정 시간(열처리 시간)을 늘려 기판에 손상을 줄 확률을 높일 필요가 없기 때문이다.In addition, the predetermined metal catalyst of the metal catalyst layer 150 may be diffused to the lower capping layer 154 to become an eighth metal catalyst 254. In this case, preferably, the diffusion of the metal catalyst of the metal catalyst layer 150 may be performed only up to the amorphous silicon layer 130. This is because it is not necessary to increase the processing time (heat treatment time) unnecessarily to increase the probability of damaging the substrate.

이때, 각 층에서 금속 촉매의 농도는 상부 캡핑층(140), 비정질 실리콘층(130) 및 상부 캡핑층(120) 순으로 높다.(이는 상기 제1실시 예와는 역순의 적층순 서이다) 이는 어느 한 순간의 농도를 말하는 것으로 상기 비정질 실리콘층(130)에 시드(253)이 형성되고, 상기 비정질 실리콘층(130)이 결정화되기 시작하는 시점에서 결정화가 완료되기 직전의 시점에서의 상태이다.In this case, the concentration of the metal catalyst in each layer is high in the order of the upper capping layer 140, the amorphous silicon layer 130 and the upper capping layer 120. (This is the lamination order in the reverse order to the first embodiment) The instantaneous concentration refers to a state in which the seed 253 is formed in the amorphous silicon layer 130 and the crystallization is completed at the time when the amorphous silicon layer 130 starts to crystallize.

도 2c를 참조하여 설명하면, 상기 도 2b를 참조하여 설명한 열처리 공정을 계속하여 진행하면, 도 2c에서 도시한 바와 같이 상기 금속 촉매층(150)에서 금속 촉매가 비정질 실리콘층(130)으로 확산하여 형성된 상기 시드(253)를 핵으로 하여 상기 비정질 실리콘층(130)이 다결정 실리콘층(135)으로 결정화된다.Referring to FIG. 2C, if the heat treatment process described with reference to FIG. 2B is continuously performed, as shown in FIG. 2C, the metal catalyst is formed by diffusion into the amorphous silicon layer 130 from the metal catalyst layer 150. The amorphous silicon layer 130 is crystallized into the polycrystalline silicon layer 135 using the seed 253 as a nucleus.

이때, 본 실시 예에서는 상기 <실시 예 1>과는 다르게 상부 캡핑층(140) 또는 금속 촉매층(150)을 제거하지 않아야 한다.(이때, 도 2b를 참조하여 설명한 금속 촉매를 확산시키는 열처리가 제1열처리 공정이고, 도 2c를 참조하여 설명한 결정화 열처리는 제2열처리 공정으로 구분될 수 있다.)In this embodiment, unlike the <Example 1>, the upper capping layer 140 or the metal catalyst layer 150 should not be removed. (At this time, a heat treatment for diffusing the metal catalyst described with reference to FIG. 2B is performed. It is a first heat treatment process, and the crystallization heat treatment described with reference to FIG. 2C may be divided into a second heat treatment process.)

이때, 상기 결정화를 위한 열처리 진행 중 또는 결정화가 완료된 후의 추가적인 열처리에 의해 상기 다결정 실리콘층 내부의 제7금속 촉매(252)들 중 일부는 상부 캡핑층(140)으로 확산하여 상부 갭핑층(140)에 존재하는 제8금속 촉매(255)이 될 수 있다.At this time, some of the seventh metal catalysts 252 in the polycrystalline silicon layer are diffused into the upper capping layer 140 by the additional heat treatment during or after the heat treatment for crystallization is completed, the upper gapping layer 140. It may be the eighth metal catalyst 255 present in the.

이때, 각 층에서 금속 촉매의 농도는 상부 캡핑층(140)과 다결정 실리콘층(135)의 농도는 비슷하고, 상기 하부 캡핑층(120)의 농도는 상기 상부 캡핑층(140)과 다결정 실리콘층(135)의 농도보다는 높다. 이는 상기 다결정 실리콘층(135)으로부터 상부 캡핑층(140)으로 확산해 가는 제8금속 촉매(255)에 의해서이다. 즉, 상기 제8금속 촉매(255)가 계속적으로 상기 상부 캡핑층(140)으로 확산하여 상기 다 결정 실리콘층(135)와 상부 캡핑층(140)의 농도가 유사해지려는 성질 때문이다.At this time, the concentration of the metal catalyst in each layer is similar to the concentration of the upper capping layer 140 and the polycrystalline silicon layer 135, the concentration of the lower capping layer 120 is the upper capping layer 140 and the polycrystalline silicon layer Higher than the concentration of 135. This is due to the eighth metal catalyst 255 diffusing from the polycrystalline silicon layer 135 to the upper capping layer 140. That is, the eighth metal catalyst 255 continuously diffuses into the upper capping layer 140, and thus the concentration of the polycrystalline silicon layer 135 and the upper capping layer 140 is about to be similar.

만일 상기 상부 캡핑층(140)이 존재하지 않거나, 상기 금속 촉매이 확산되지 않는 다른 층이라고 하면, 상기 다결정 실리콘층(135)에는 상기 하부 캡핑층(120)에서 확산하여 제7금속 촉매(252)이 됨으로서 그 농도는 계속 증가할 것이기 때문이다.If the upper capping layer 140 does not exist or the other layer does not diffuse the metal catalyst, the polycrystalline silicon layer 135 diffuses from the lower capping layer 120 to form a seventh metal catalyst 252. The concentration will continue to increase.

도 2d를 참조하여 설명하면, 상기 다결정 실리콘층(135)의 결정화가 완료된 후, 상기 상부 캡핑층(140)을 제거한다.Referring to FIG. 2D, after the crystallization of the polycrystalline silicon layer 135 is completed, the upper capping layer 140 is removed.

이때, 도에서 도시된 바와 같이 다결정 실리콘층(135) 내에는 제7금속 촉매(152)와 시드(153)이 잔류하고, 하부 캡핑층(120)에는 제4금속 촉매(251)가 잔류하게 된다.In this case, as shown in FIG. 7, the seventh metal catalyst 152 and the seed 153 remain in the polycrystalline silicon layer 135, and the fourth metal catalyst 251 remains in the lower capping layer 120. .

따라서, 상기 다결정 실리콘층(135) 내에 잔류하는 금속 촉매는 상기 상부 캡핑층(140)이 형성하지 않고 동일한 결정화 공정을 진행한 다결정 실리콘층의 잔류 금속 촉매의 농도에 비해 최소한 상기 상부 캡핑층(140)으로 확산하여 나간 제9금속 촉매(255) 만큼 농도가 줄어들 것이다.Therefore, the metal catalyst remaining in the polycrystalline silicon layer 135 is at least the upper capping layer 140 compared to the concentration of the residual metal catalyst of the polycrystalline silicon layer which has undergone the same crystallization process without the upper capping layer 140 being formed. The concentration will be reduced by the ninth metal catalyst 255 which is diffused into ().

도 2e를 참조하여 설명하면, 상기 다결정 실리콘층(135)을 패터닝하여 반도체층(200)을 형성하고, 상기 반도체층(200)상에 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 이들의 복층 중 어느 하나로 게이트 절연막(210)을 형성한다.Referring to FIG. 2E, the polycrystalline silicon layer 135 is patterned to form the semiconductor layer 200, and a gate insulating film (eg, one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a multilayer thereof) is formed on the semiconductor layer 200. 210).

이어서, 상기 게이트 절연막(210)상에 게이트 전극(220)을 형성하고, 상기 게이트 전극(220)상에 층간절연막(230)을 형성하고, 상기 층간절연막(230)의 소정 영역을 식각하여 상기 반도체층(200)의 소정 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성한 후, 상기 콘택홀을 통해 상기 반도체층(200)과 콘택하는 소오스/드레인 전극(240)을 형성하여 박막트랜지스터를 완성한다.Subsequently, a gate electrode 220 is formed on the gate insulating film 210, an interlayer insulating film 230 is formed on the gate electrode 220, and a predetermined region of the interlayer insulating film 230 is etched to form the semiconductor. After forming a contact hole exposing a predetermined region of the layer 200, a source / drain electrode 240 contacting the semiconductor layer 200 is formed through the contact hole to complete a thin film transistor.

따라서, 본 일 실시 예에서 종래에 비해 반도체층 내부에 잔류하는 금속 촉매의 농도에 작아 전기적 특성이 우수한 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.Therefore, in the present exemplary embodiment, a thin film transistor having excellent electrical characteristics may be provided because the concentration of the metal catalyst remaining in the semiconductor layer is smaller than that of the conventional art.

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 박막트랜지스터 및 그의 제조 방법은 반도체층에 잔류하는 금속 촉매의 농도가 소량이므로 전기적 특성이 우수한 박막트랜지스터를 제공할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the thin film transistor of the present invention and its manufacturing method have an effect of providing a thin film transistor having excellent electrical characteristics since the concentration of the metal catalyst remaining in the semiconductor layer is small.

Claims (12)

기판;Board; 상기 기판상에 위치하는 버퍼층;A buffer layer on the substrate; 상기 버퍼층 상에 위치하고 금속촉매가 존재하는 하나 또는 다수개의 캡핑층;One or more capping layers disposed on the buffer layer and having a metal catalyst; 상기 캡핑층 상에 형성된 반도체층; 및A semiconductor layer formed on the capping layer; And 상기 반도체층 상에 형성된 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간절연막 및 소오스/드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.A thin film transistor comprising: a gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a source / drain electrode formed on the semiconductor layer. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체층은 SGS 결정화법으로 결정화된 다결정 실리콘층인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The semiconductor layer is a thin film transistor, characterized in that the polycrystalline silicon layer crystallized by the SGS crystallization method. 기판;Board; 상기 기판상에 위치하는 금속촉매층;A metal catalyst layer on the substrate; 상기 금속촉매층 상에 위치하고 금속촉매가 존재하는 하나 또는 다수개의 캡핑층;One or more capping layers positioned on the metal catalyst layer and having a metal catalyst; 상기 캡핑층 상에 형성된 반도체층; 및A semiconductor layer formed on the capping layer; And 상기 반도체층 상에 형성된 게이트 절연막, 게이트 전극, 층간 절연막 및 소오스/드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.A thin film transistor comprising: a gate insulating film, a gate electrode, an interlayer insulating film, and a source / drain electrode formed on the semiconductor layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캡핑층은 실리콘 질화막을 포함하고 있고, 굴절율이 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터.The capping layer includes a silicon nitride film and has a refractive index of 1.9 or less. 기판을 준비하는 단계;Preparing a substrate; 상기 기판상에 하부 캡핑층을 형성하는 단계;Forming a lower capping layer on the substrate; 상기 하부 캡핑층상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;Forming an amorphous silicon layer on the lower capping layer; 상기 비정질 실리콘층상에 상부 캡핑층을 형성하는 단계;Forming an upper capping layer on the amorphous silicon layer; 상기 상부 캡핑층상에 금속 촉매층을 형성하는 단계;Forming a metal catalyst layer on the upper capping layer; 상기 기판을 열처리하여 상기 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 단계;Heat treating the substrate to crystallize the amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer; 상기 금속 촉매층 및 상부 캡핑층을 제거하는 단계; 및Removing the metal catalyst layer and the upper capping layer; And 상기 다결정 실리콘층을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계Patterning the polycrystalline silicon layer to form a semiconductor layer 를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.Thin film transistor manufacturing method comprising a. 기판을 준비하는 단계;Preparing a substrate; 상기 기판상에 금속 촉매층을 형성하는 단계;Forming a metal catalyst layer on the substrate; 상기 금속 촉매층상에 하부 캡핑층을 형성하는 단계;Forming a lower capping layer on the metal catalyst layer; 상기 하부 캡핑층상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;Forming an amorphous silicon layer on the lower capping layer; 상기 비정질 실리콘층상에 상부 캡핑층을 형성하는 단계;Forming an upper capping layer on the amorphous silicon layer; 상기 기판을 열처리하여 상기 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 단계;Heat treating the substrate to crystallize the amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer; 상기 상부 캡핑층을 제거하는 단계; 및Removing the upper capping layer; And 상기 다결정 실리콘층을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계Patterning the polycrystalline silicon layer to form a semiconductor layer 를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.Thin film transistor manufacturing method comprising a. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 반도체층을 형성하는 단계 이후에,After forming the semiconductor layer, 상기 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on the substrate; 상기 게이트 절연막상에 게이트 전극을 형성하는 단계;Forming a gate electrode on the gate insulating film; 상기 게이트 전극상에 층간절연막을 형성하는 단계; 및Forming an interlayer insulating film on the gate electrode; And 상기 반도체층의 소정 영역과 콘택하는 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.And forming a source / drain electrode in contact with the predetermined region of the semiconductor layer. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 금속 촉매층은 Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Cr, Ru, Rh, Cd 및 Pt 중 어느 하나 이상을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.The metal catalyst layer is Ni, Pd, Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Co, Mo, Cr, Ru, Rh, Cd and Pt manufacturing a thin film transistor, characterized in that it comprises any one Way. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 금속 촉매층은 금속 촉매의 농도가 1013 atoms/cm2 이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.The metal catalyst layer is a thin film transistor manufacturing method, characterized in that the concentration of the metal catalyst is 10 13 atoms / cm 2 or less. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 상부 캡핑층 또는 하부 캡핑층은 실리콘 질화막을 포함하고 있고, 굴절율이 1.9 이하인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.The upper capping layer or the lower capping layer includes a silicon nitride film, and the refractive index is 1.9 or less thin film transistor manufacturing method characterized in that.
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