KR100697379B1 - Method of manufacturing poly-Si TFT - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치의 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 유리기판 상에 비정질실리콘층을 증착하는 단계와, 상기 비정질실리콘층의 표면에 n+/p+ 도핑층을 형성하는 단계와, 상기 n+/p+ 도핑층 상에 니켈막을 증착하는 단계와, 상기 니켈막을 패터닝하여 이격 배치되는 소오스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소오스 전극과 드레인 전극 사이의 n+/p+ 도핑층 부분을 식각하는 단계와, 상기 기판 결과물을 450∼500℃의 온도로 열처리하여 소오소/드레인 전극과 n+/p+ 도핑층의 계면에 니켈-실리사이드를 형성함과 동시에 니켈의 확산을 통한 결정 형성 및 상기 결정의 채널 영역으로의 측면 확장을 통해서 상기 비정질실리콘층을 다결정실리콘층으로 결정화시키는 단계와, 상기 결과물 상에 게이트 절연막을 증착하는 단계와, 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 결정화를 위한 금속으로서 소오스/드레인 금속을 이용해서 측면 방향으로 확장되어 가는 결정을 응용하여 비정질실리콘의 결정화를 이루기 때문에 채널 영역에서의 실리콘 오염을 방지할 수 있으며, 그래서, 비정질실리콘 결정화의 신뢰성을 확보할 수 있다. The present invention discloses a method for manufacturing a polysilicon thin film transistor of a liquid crystal display device. The disclosed method includes depositing an amorphous silicon layer on a glass substrate, forming an n + / p + doped layer on the surface of the amorphous silicon layer, and depositing a nickel film on the n + / p + doped layer. Forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other by patterning the nickel film; etching a portion of the n + / p + doped layer between the source electrode and the drain electrode; and etching the substrate resultant at 450 to 500 ° C. The amorphous silicon layer is formed by thermally treating at a temperature of about to form nickel-silicide at the interface between the osodine / drain electrode and the n + / p + doped layer, and simultaneously form crystals through diffusion of nickel and lateral expansion of the crystal into the channel region. Crystallizing a polysilicon layer, depositing a gate insulating film on the resultant, and forming a gate electrode on the gate insulating film. It includes the system. According to the present invention, since crystallization of amorphous silicon is achieved by applying crystals extending in the lateral direction using a source / drain metal as a metal for crystallization, silicon contamination in the channel region can be prevented, and thus, amorphous silicon Reliability of crystallization can be secured.
Description
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.2A to 2E are cross-sectional views of processes for explaining a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.3A to 3D are cross-sectional views of processes for explaining a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to still another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1,21,31 : 유리기판 2,22,32 : 비도핑된 비정질실리콘층1,21,31:
3,22,32 : n+/p+ 도핑층 4,24,34 : 니켈막3,22,32 n + / p + doped
4a,24a,34a : 소오스 전극 4b,24b,34b : 드레인 전극4a, 24a, 34a:
5,25,35 : 니켈 실리사이드 6,26,36 : 다결정실리콘층5,25,35
7,27,37 : 게이트 절연막 8,28,38 : 게이트7,27,37: gate
10 : 박막트랜지스터10: thin film transistor
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, MILC(Metal Induced Lateral Crystallization)법을 이용한 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor liquid crystal display device, and more particularly, to a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor using a MILC (Metal Induced Lateral Crystallization) method.
액정표시장치는 경박단소하고 저전압구동 및 저전력소모라는 장점을 바탕으로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대신하여 개발되어져 왔으며, 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치(이하, TFT-LCD)는 CRT에 필적할만한 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하였기 때문에 최근에는 노트북 PC 및 모니터 시장은 물론 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. Liquid crystal displays have been developed in place of CRT (Cathode Ray Tube) based on the advantages of low weight, low voltage driving and low power consumption. In recent years, it has been widely used in various fields as well as the notebook PC and monitor market because it has realized large size and colorization.
이러한 TFT-LCD는, 박막트랜지스터 및 화소전극이 구비된 어레이 기판과 컬러필터 및 상대전극이 구비된 컬러필터 기판이 액정층의 개재하에 합착되어 구성된 액정 패널과, 상기 액정 패널과 연결된 구동 드라이브 IC 및 회로기판을 포함한다. The TFT-LCD includes a liquid crystal panel in which an array substrate including a thin film transistor and a pixel electrode, and a color filter substrate including a color filter and a counter electrode are bonded to each other through a liquid crystal layer, a drive driver IC connected to the liquid crystal panel; It includes a circuit board.
한편, 이와 같은 TFT-LCD에 있어서, 액정 패널의 각 화소에 구비되는 박막트랜지스터는 그의 채널층으로서 비도핑된 비정질실리콘층이 이용되고 있는 반면 구동 드라이브 IC는 다결정실리콘층이 채널층으로 이용되고 있다. On the other hand, in such a TFT-LCD, the undoped amorphous silicon layer is used as the channel layer of the thin film transistor included in each pixel of the liquid crystal panel, whereas the polysilicon layer is used as the channel layer of the drive driver IC. .
이에 따라, 종래에는 TFT-LCD 모듈을 제작하기 위해 별도의 공정을 각각 진행하여 액정 패널 및 구동 드라이브 IC를 각각 제조하고, 이후, 이들을 연결하고 있기 때문에 전체적인 제조 공정이 복잡하며, 아울러, 집적도 면에서도 바람직하지 못한 문제점이 있었다.Accordingly, conventionally, in order to manufacture a TFT-LCD module, a separate process is performed to manufacture a liquid crystal panel and a drive driver IC, respectively, and then, since they are connected to each other, the overall manufacturing process is complicated and in terms of integration degree. There was an undesirable problem.
이에, 최근에는 박막트랜지스터의 채널층으로 다결정실리콘층을 적용하려는 기술이 제안되고 있다. 이렇게 다결정실리콘층을 채널층으로 적용하면, 박막트랜지스터 및 구동 드라이브 IC를 동일 기판에 동시에 형성할 수 있기 때문에 제조 공정의 단순화를 얻을 수 있음은 물론 집적도 향상도 기대할 수 있다. Therefore, recently, a technique for applying a polysilicon layer as a channel layer of a thin film transistor has been proposed. When the polysilicon layer is applied as the channel layer, the thin film transistor and the driving drive IC can be formed on the same substrate at the same time, thereby simplifying the manufacturing process and improving the degree of integration.
상기 박막트랜지스터의 채널층으로 다결정실리콘층을 적용하기 위한 방법으로서, 현재는 금속을 이용하는 방법과 레이저 어닐링을 이용하는 방법이 적용되고 있다. As a method for applying a polysilicon layer as a channel layer of the thin film transistor, a method using a metal and a method using laser annealing are currently applied.
여기서, 전자의 방법은 비정질실리콘층 상에 금속막을 증착한 후에 열처리를 행하여 금속 확산을 통한 결정 결합이 이루어지도록 하고, 이를 통해, 다결정실리콘층을 형성하는 방법이며, 후자의 방법은 비정질실리콘층의 증착 후에 레이저 스캐닝을 행하여 비정질실리콘이 다결정실리콘으로 결정화되도록 하여 다결정실리콘층을 형성하는 방법이다.Here, the former method is a method of forming a polysilicon layer by forming a metal film on the amorphous silicon layer and performing a heat treatment to perform a crystal bonding through metal diffusion, thereby forming a polysilicon layer, the latter method of the amorphous silicon layer It is a method of forming a polysilicon layer by performing laser scanning after deposition so that amorphous silicon is crystallized into polycrystalline silicon.
그러나, 자세하게 설명하지는 않았지만, 금속을 이용하는 방법은 결정화에 사용된 금속이 결정화된 채널 실리콘을 오염시킴으로써 누설전류의 원인이 되는 문제점이 있으며, 또한, 레이저를 이용하는 방법은 결정화에 대한 신뢰성은 있으나 그 적용에 필요한 장비 투자비가 크다는 문제점이 있다. However, although not described in detail, the method using metal has a problem of causing leakage current by contaminating the crystallized channel silicon with the metal used for the crystallization. Also, the method using the laser has the reliability of crystallization but its application There is a problem in that the equipment investment cost required to be high.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 채널 실리콘의 오염을 방지할 수 있는 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polysilicon thin film transistor capable of preventing contamination of channel silicon, as an object of the present invention.
또한, 본 발명은 신뢰성을 확보하면서도 장비 투자비의 증가를 방지할 수 있 는 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polysilicon thin film transistor which can ensure the reliability while preventing the increase of the equipment investment cost.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법은 유리기판 상에 비정질실리콘층을 증착하는 단계; 상기 비정질실리콘층의 표면에 n+/p+ 도핑층을 형성하는 단계; 상기 n+/p+ 도핑층 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착하는 단계; 상기 소오스/드레인용 금속막을 패터닝하여 채널영역을 한정하도록 이격 배치되는 소오스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소오스 전극과 드레인 전극 사이 상기 채널영역의 상기 n+/p+ 도핑층을 상기 비정질실리콘층이 노출되도록 식각하는 단계; 상기 비정질실리콘층을 열처리하여 상기 소오소 및 드레인 전극과 상기 n+/p+ 도핑층의 계면에 금속-실리사이드층를 형성함과 동시에 상기 소오스 및 드레인 금속의 확산을 통한 결정 형성과 상기 형성된 결정의 상기 채널 영역으로의 측면 확장을 통해서 상기 비정질실리콘층을 다결정실리콘층으로 결정화시키는 단계; 상기 소오스 및 드레인 전극 상에 상기 채널영역의 상기 결정화된 다결정실리콘층을 덮도록 게이트 절연막을 증착하는 단계; 및 상기 게이트 절연막 상의 상기 채널영역에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.Polycrystalline silicon thin film transistor manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of depositing an amorphous silicon layer on a glass substrate; Forming an n + / p + doping layer on a surface of the amorphous silicon layer; Depositing a source / drain metal film on the n + / p + doped layer; Patterning the source / drain metal film to form source and drain electrodes spaced apart from each other to define a channel region; Etching the n + / p + doped layer of the channel region between the source electrode and the drain electrode so that the amorphous silicon layer is exposed; Heat treating the amorphous silicon layer to form a metal-silicide layer at an interface between the source and drain electrodes and the n + / p + doping layer, and simultaneously form crystals through diffusion of the source and drain metals and the channel region of the formed crystal Crystallizing the amorphous silicon layer into a polysilicon layer through lateral expansion into the polysilicon layer; Depositing a gate insulating film on the source and drain electrodes to cover the crystallized polysilicon layer of the channel region; And forming a gate electrode in the channel region on the gate insulating layer.
여기서, 상기 n+/p+ 도핑층은 도펀트(dopant) 도핑층을 증착하여 형성하거나, 비정질실리콘층의 표면에 도펀트 (dopant)를 이온주입하여 형성할 수 있으며, 상기 도펀트 이온주입은 상온에서 가속 전압이 작은 이온 샤워(Ion shower) 방식으로 수행한다. The n + / p + doping layer may be formed by depositing a dopant doping layer or by implanting a dopant on the surface of an amorphous silicon layer, and the dopant ion implantation may be accelerated at room temperature. It is carried out in a small ion shower.
상기 소오스/드레인용 금속막은 바람직하게 니켈(Ni)막이며, 상기 열처리는 450∼500℃의 온도로 수행한다. The source / drain metal film is preferably a nickel (Ni) film, and the heat treatment is performed at a temperature of 450 to 500 ° C.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법은 유리기판 상에 비정질실리콘층과 게이트 절연막 및 게이트용 금속막을 차례로 증착하는 단계; 상기 게이트용 금속막과 상기 게이트 절연막을 상기 비정질실리콘층이 노출되도록 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 마스크로 이용해서 도펀트 이온주입을 행하여 게이트 전극 양측의 비정질실리콘층 표면에 n+/p+ 도핑층을 형성하는 단계; 상기 n+/p+ 도핑층 상에 상기 게이트 전극을 덮도록 니켈막을 증착하는 단계; 상기 비정질실리콘층을 열처리하여 상기 니켈막과 상기 n+/p+ 도핑층의 계면에 니켈-실리사이드층를 형성함과 동시에 상기 니켈막 성분의 확산을 통한 결정 형성과 상기 형성된 결정의 상기 채널 영역으로의 측면 확장을 통해서 상기 비정질실리콘층을 다결정실리콘층으로 결정화시키는 단계; 및 상기 열처리시에 반응하지 않고 잔류된 니켈막을 제거하는 단계를 포함한다. In addition, the method for manufacturing a polysilicon thin film transistor according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of depositing an amorphous silicon layer, a gate insulating film and a gate metal film on a glass substrate; Patterning the gate metal film and the gate insulating film to expose the amorphous silicon layer to form a gate electrode; Performing dopant ion implantation using the gate electrode as a mask to form an n + / p + doping layer on the surfaces of the amorphous silicon layers on both sides of the gate electrode; Depositing a nickel film on the n + / p + doped layer to cover the gate electrode; Heat-treating the amorphous silicon layer to form a nickel-silicide layer at an interface between the nickel film and the n + / p + doped layer, and at the same time, crystal formation through diffusion of the nickel film component and lateral expansion of the formed crystal into the channel region Crystallizing the amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer through; And removing the nickel film remaining without reacting during the heat treatment.
여기서, 상기 도펀트 이온주입은 상온에서 이온 샤워 방식으로 수행한다. Here, the dopant ion implantation is performed by an ion shower method at room temperature.
상기 결정화된 다결정실리콘층 표면의 니켈-실사이드막은 소오스/드레인 전극으로 사용할 수 있으며, 반면, 상기 비정질실리콘층을 다결정실리콘층으로 결정화시키는 단계 후, 상기 게이트 전극 양측의 니켈-실리사이드막 상에 소오스/드레인 전극을 형성하는 것도 가능하다. The nickel-silicide layer on the surface of the crystallized polysilicon layer may be used as a source / drain electrode, whereas after crystallizing the amorphous silicon layer with the polysilicon layer, a source may be formed on the nickel-silicide layer on both sides of the gate electrode. It is also possible to form the drain electrode.
상기 열처리는 450∼500℃의 온도로 수행한다. The heat treatment is carried out at a temperature of 450 ~ 500 ℃.
게다가, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법은 유리기판 상에 비정질실리콘층과 게이트 절연막을 차례로 증착하는 단계; 상기 게이트 절연막을 상기 비정질실리콘층이 노출되게 패터닝하여 채널영역을 한정하는 단계; 상기 패터닝된 게이트 절연막을 마스크로 이용해서 상기 비정질실리콘층의 노출된 부분 표면에 도펀트 이온주입을 행하여 n+/p+ 도핑층을 형성하는 단계; 상기 n+/p+ 도핑층 상에 상기 게이트 절연막을 덮도록 니켈막을 증착하는 단계; 상기 비정질실리콘층을 열처리하여 상기 니켈막과 상기 n+/p+ 도핑층의 계면에 니켈-실리사이드층를 형성함과 동시에 상기 니켈막 성분의 확산을 통한 결정 형성과 상기 형성된 결정의 상기 채널 영역으로의 측면 확장을 통해서 상기 비정질실리콘층을 다결정실리콘층으로 결정화시키는 단계; 상기 열처리시에 반응하지 않고 잔류된 니켈막을 제거하는 단계; 상기 니켈-실리사이드층 상에 상기 게이트 절연막을 덮도록 금속막을 증착하는 단계; 및 상기 금속막을 패터닝하여 상기 게이트 절연막 상에 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 게이트 전극 양측의 니켈-실리사이드막 상에 소오스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다. In addition, the polysilicon thin film transistor manufacturing method according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of depositing an amorphous silicon layer and a gate insulating film on a glass substrate; Patterning the gate insulating layer to expose the amorphous silicon layer to define a channel region; Forming an n + / p + doped layer by implanting dopant ions into the exposed portion of the amorphous silicon layer using the patterned gate insulating film as a mask; Depositing a nickel film on the n + / p + doped layer to cover the gate insulating film; Heat-treating the amorphous silicon layer to form a nickel-silicide layer at an interface between the nickel film and the n + / p + doped layer, and at the same time, crystal formation through diffusion of the nickel film component and lateral expansion of the formed crystal into the channel region Crystallizing the amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer through; Removing the nickel film remaining without reacting during the heat treatment; Depositing a metal film on the nickel-silicide layer to cover the gate insulating film; And forming a gate electrode on the gate insulating layer by patterning the metal layer, and simultaneously forming source and drain electrodes on the nickel-silicide layers on both sides of the gate electrode.
여기서, 상기 도펀트 이온주입은 상온에서 이온 샤워 방식으로 수행하며, 상기 열처리는 450∼500℃의 온도로 수행한다. Here, the dopant ion implantation is performed by an ion shower method at room temperature, and the heat treatment is performed at a temperature of 450 ~ 500 ℃.
본 발명에 따르면, 결정화를 위한 금속으로서 소오스/드레인 금속을 이용해서 측면 방향으로 확장되어 가는 결정을 응용하여 비정질실리콘의 결정화를 이루기 때문에 채널 영역에서의 실리콘 오염을 방지할 수 있으며, 그래서, 결정화의 신뢰성을 확보할 수 있다. According to the present invention, since crystallization of amorphous silicon is achieved by applying crystals extending in the lateral direction using a source / drain metal as the metal for crystallization, silicon contamination in the channel region can be prevented. Reliability can be secured.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 다결정실리콘 TFT 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a polysilicon TFT according to an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 유리기판(1) 상에 비정질실리콘층(2)을 증착한 후, 그 표면에 n+/p+ 도핑층(3)을 증착한다. 그런다음, n+/p+ 도핑층(3) 상에 소오스/드레인용 금속막으로서 니켈막(4)을 증착한다. 이때, 상기 니켈(Ni)은 실리사이드 형성이 쉬울 뿐만 아니라, 결정화시, 다결정실리콘의 형성에 유리하다. Referring to FIG. 1A, after depositing an amorphous silicon layer 2 on a
여기서, 상기 n+/p+ 도핑층(3)은 일반적인 도핑층 증착이 아닌, 비정질실리콘층(2)의 표면에 도펀트(dopant)를 이온주입하는 것에 의해서도 형성 가능하다. 이때, 통상의 이온주입(Implantation)은 도펀트 주입 깊이가 깊으므로, 가속 전압이 작은 이온 샤워(Ion shower) 방식으로 비정질실리콘층(2)의 표면에 도펀트를 얇게 도핑해줌이 바람직하다. Herein, the n + / p + doped
아울러, 상기 도펀트 이온주입은 상온에서 진행함이 바람직한데, 이것은 도펀트 이온주입시 온도가 높을 경우에는 이온 활성화(Ion activation)가 이루어져 이온 확산(Ion diffusion)이 일어나게 되고, 이렇게 이온 확산이 일어날 경우에는 비정질실리콘층 모두가 이온 오염(Ion contamination)이 될 수 있기 때문이다. In addition, it is preferable that the dopant ion implantation proceeds at room temperature. When the temperature of the dopant ion implantation is high, ion activation occurs and ion diffusion occurs. This is because all of the amorphous silicon layers may be ion contamination.
도 1b를 참조하면, 공지의 사진 식각 공정에 따라 상기 니켈막을 식각하고, 이를 통해, 이격 배치되는 소오스 및 드레인 전극(4a, 4b)을 형성한다. Referring to FIG. 1B, the nickel film is etched according to a known photolithography process, thereby forming source and
도 1c를 참조하면, 소오스 전극(4a)과 드레인 전극(4b) 사이의 n+/p+ 도핑층 부분을 식각하고, 이를 통해, 채널 영역에 해당하는 비정질실리콘층 부분을 노출시킨다. 이때, 상기 n+/p+ 도핑층(3)의 식각시에는 약간 과도 식각(over etch)를 행함이 바람직하다. Referring to FIG. 1C, an n + / p + doped layer portion between the
도 1d를 참조하면, 상기 단계까지의 기판 결과물에 대해 MILC(Metal Induced Lateral Crystallization)를 형성할 수 있을 정도의 온도, 예컨데, 450∼500℃로 열처리를 행한다. Referring to FIG. 1D, heat treatment is performed at a temperature sufficient to form MILC (Metal Induced Lateral Crystallization), for example, 450 to 500 ° C.
이렇게 하면, 소오스/드레인 금속인 니켈(Ni)이 그 아래의 비정질실리콘층으로 확산하면서 실리콘과의 결합이 이루어지게 되며, 이에 따라, n+/p+ 도핑층(3)과 소오스/드레인 금속인 니켈막간의 계면에 니켈-실리사이드(Ni-silicide : 5)가 형성되고, 계속적으로 상기 비정질실리콘층의 결정화가 이루어져 다결정실리콘층(6)이 형성된다. 이때, 상기 니켈-실리사이드(5)는 비정질실리콘층의 결정화에 큰 역할을 하며, 또한, 일반적으로 실리사이드는 저항이 작기 때문에 상기 니켈-실리사이드(5)는 오믹 콘택(ohmic contact)에 유리하게 작용하게 된다.In this way, nickel (Ni), which is a source / drain metal, diffuses into the amorphous silicon layer thereunder, thereby forming a bond with silicon. Thus, the n + / p + doped
아울러, 상기 열처리를 행함에 따라 도핑 영역의 활성화(activation)가 이루어지게 된다. In addition, as the heat treatment is performed, activation of the doped region is performed.
여기서, 결정화가 진행되는 동안 결정은 채널 영역으로 확장하게 되는데, 이때, 측면으로 확장된 영역은 금속의 오염이 매우 적다. 이것은 결정화 후에 남는 금속이 대부분 소오스/드레인 전극(4a, 4b)과 다결정실리콘층(6)의 계면에 집중하기 때문이다. Here, while the crystallization is in progress, the crystals are expanded to the channel region, where the laterally expanded region is very low in metal contamination. This is because most of the metal remaining after crystallization concentrates at the interface between the source /
결국, 전술한 본 발명의 방법에 따라 결정화를 수행하는 경우, 소오스/드레인 전극 아래의 비정질실리콘층 부분은 MIC 형태로 결정화되고, 그리고, 채널 영역은 MILC 형태로 결정화되며, 이때, 상기 MILC 형태로 결정화된 채널 영역에서의 실리콘 오염은 거의 없게 된다. As a result, when the crystallization is performed according to the method of the present invention described above, the amorphous silicon layer portion under the source / drain electrode is crystallized in the form of MIC, and the channel region is crystallized in the form of MILC. There is little silicon contamination in the crystallized channel region.
한편, 상기와 같이 450∼500℃로 열처리를 행할 경우, 일반적인 역스태거 타 입의 박막트랜지스터 구조에서는 다른 층들이 열에 의한 스트레스를 받게 되므로 바람직하지 못하다. 그러나, 본 발명에서 적용되는 박막트랜지스터의 구조는 코플래나(coplanar) 구조이므로, 다른 층들의 열에 의한 스트레스는 박막트랜지스터 특성에 영향을 미치지 않을 정도로 최소화된다. On the other hand, when the heat treatment at 450 ~ 500 ℃ as described above, in the thin film transistor structure of the general reverse stagger type is not preferable because the other layers are subjected to heat stress. However, since the structure of the thin film transistor to be applied in the present invention is a coplanar structure, the stress caused by the heat of other layers is minimized so as not to affect the thin film transistor characteristics.
도 1e를 참조하면, 소오스/드레인 전극(4a, 4b)을 덮도록 결과물 상에 SiO2로 이루어진 게이트 절연막(7)을 증착한다. 그런다음, 상기 게이트 절연막(7) 상에 게이트용 금속막을 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트를 형성하고, 이 결과로서, 코플래나 구조의 다결정실리콘 박막트랜지스터(10)의 제조를 완성한다. Referring to FIG. 1E, a
전술한 바와 같은 본 발명의 방법에 따르면, 다결정실리콘으로 이루어진 채널 영역을 소오스/드레인 금속을 이용해서 비정질실리콘층의 측면 방향으로 확장되어 나가는 결정을 응용하여 형성하기 때문에 결정화 후에 남은 금속에 의한 채널 영역에서의 실리콘 오염을 최대한 억제시킬 수 있다. According to the method of the present invention as described above, the channel region made of polycrystalline silicon is formed by applying a crystal extending out in the lateral direction of the amorphous silicon layer using a source / drain metal, so that the channel region by the remaining metal after crystallization Can minimize the contamination of silicon in the
이에 따라, 다결정실리콘 박막트랜지스터 형성시의 신뢰성을 확보할 수 있게 되며, 따라서, 다결정실리콘 박막트랜지스터를 구비한 액정표시장치의 제조를 안정적으로 수행할 수 있게 된다. As a result, reliability in forming a polysilicon thin film transistor can be ensured, and thus, a liquid crystal display device having a polysilicon thin film transistor can be stably manufactured.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 있어서, 비정질실리콘층의 결정화는 소오스/드레인 전극 형성 후에 수행하였지만, 게이트 절연막 및 게이트 전극의 형성 후에 수행하는 것도 가능하다. 이 경우, 게이트 절연막으로서는 열산화막이나 실리콘산화막을 사용하여야만 열적 스트레스(Thermal stress)에 의한 손상을 최소화할 수 있다. Meanwhile, in the above-described embodiment of the present invention, the crystallization of the amorphous silicon layer is performed after the source / drain electrode is formed, but may be performed after the formation of the gate insulating film and the gate electrode. In this case, a thermal oxide film or a silicon oxide film should be used as the gate insulating film to minimize damage due to thermal stress.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.2A to 2E are cross-sectional views for each process for explaining a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 유리기판(21) 상에 차례로 비정질실리콘층(22)과 게이트 절연막(27) 및 게이트 전극용 금속막(28a)을 증착한다. Referring to FIG. 2A, an
도 2b를 참조하면, 공지의 공정에 따라 게이트 전극용 금속막과 게이트 절연막(27)을 패터닝하고, 이를 통해, 게이트 전극(28)을 형성한다. Referring to FIG. 2B, the gate electrode metal film and the
도 2c를 참조하면, 게이트 전극(28)을 이온주입 마스크로 이용한 자기-정렬 방법에 따라 기판 결과물에 대해 상온에서 이온 샤워 방식으로 도펀트를 이온주입하고, 이를 통해, 상기 게이트 전극(28) 양측의 비정질실리콘층 부분 표면에 n+/p+ 도핑층(23)을 형성한다. Referring to FIG. 2C, a dopant is implanted in an ion shower method at room temperature with respect to a substrate resultant according to a self-aligning method using the
도 2d를 참조하면, 기판의 전 영역 상에 실리사이드 형성이 쉬울 뿐만 아니라, 결정화시, 다결정실리콘의 형성에 유리한 니켈막(24)을 증착한다. 그런다음, 상기 기판 결과물을 MILC를 형성할 수 있을 정도의 온도인 450∼500℃로 열처리하고, 이를 통해, 니켈막(24)과 n+/p+ 도핑층(23)의 계면에 니켈-실리사이드(25)를 형성하고, 아울러, 상기 비정질실리콘층을 다결정실리콘층(26)으로 결정화시킨다. Referring to FIG. 2D, not only silicide formation is easy on the entire region of the substrate, but also when the crystallization, a
도 2e를 참조하면, 상기 열처리시에 반응하지 않고 잔류된 니켈막을 제거한다. 그런다음, 기판 결과물 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트 전극(28) 양측의 니켈-실리사이드(25) 상에 소오스 전극(24a) 및 드레인 전극(24b)을 형성하고, 이를 통해, 다결정실리콘 박막트랜지스터의 제조를 완성한다. Referring to FIG. 2E, the nickel film remaining without reacting during the heat treatment is removed. Then, a source / drain metal film is deposited on the substrate resultant, and then patterned to form a
여기서, 상기 소오스/드레인 전극(24a, 24b)은 생략하는 것도 가능하다. 이것은 게이트 전극(28) 양측의 다결정실리콘층 표면에 형성된 니켈-실리사이드(25)가 저항이 2∼20Ω 정도로 매우 낮아 전극으로 사용하여도 무방하기 때문이다. In this case, the source /
이 실시예에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 형성방법은 자기-정렬으로 도펀트 이온주입을 행하여 n+/p+ 도핑층을 형성하므로, 공정 단순화를 이룰 수 있으며, 특히, 상기 도핑층은 후속 결정화시에 활성화되어 재결합 및 확산하게 되므로, 우수한 오믹 콘택을 형성할 수 있게 된다. The method of forming a polysilicon thin film transistor according to this embodiment forms a n + / p + doped layer by performing dopant ion implantation by self-alignment, so that the process can be simplified, and in particular, the doped layer is activated and recombined during subsequent crystallization. And since the diffusion, it is possible to form an excellent ohmic contact.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. 3A to 3D are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to still another embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 유리기판(31) 상에 차례로 비정질실리콘층(32)과 게이트 절연막(37)을 증착한다. Referring to FIG. 3A, an
도 3b를 참조하면, 공지의 공정에 따라 게이트 절연막(37)을 패터닝한다. 그런다음, 패터닝된 게이트 절연막(37)을 이온주입 마스크로 이용한 자기-정렬 방법에 따라 기판 결과물에 대해 상온에서 이온 샤워 방식으로 도펀트를 이온주입하고, 이를 통해, 상기 패터닝된 게이트 절연막(27) 양측의 비정질실리콘층 부분 표면에 n+/p+ 도핑층(33)을 형성한다. Referring to FIG. 3B, the
도 3c를 참조하면, 기판의 전 영역 상에 실리사이드 형성이 쉬울 뿐만 아니라, 결정화시, 다결정실리콘의 형성에 유리한 니켈막(34)을 증착한다. 그런다음, 상기 기판 결과물을 450∼500℃로 열처리하고, 이를 통해, 니켈막(34)과 n+/p+ 도 핑층(33)의 계면에 니켈-실리사이드(35)를 형성하고, 아울러, 상기 비정질실리콘층을 다결정실리콘층(36)으로 결정화시킨다. Referring to FIG. 3C, not only silicide formation is easy on the entire region of the substrate, but also when the crystallization, a
도 3d를 참조하면, 상기 열처리시에 반응하지 않고 잔류된 니켈막을 제거한다. 그런다음, 기판 결과물 상에 금속막, 예컨데, 니켈막을 증착한 후, 이를 패터닝하여 패터닝된 게이트 절연막(37) 상에 게이트 전극(38)을 형성함과 동시에 상기 게이트 전극(38) 양측의 니켈-실리사이드(35) 상에 소오스 전극(34a) 및 드레인 전극(34b)을 형성하고, 이 결과로서, 다결정실리콘 박막트랜지스터의 제조를 완성한다. Referring to FIG. 3D, the nickel film remaining without reacting during the heat treatment is removed. Then, a metal film, for example, a nickel film, is deposited on the substrate resultant, and then patterned to form a
여기서, 상기 열처리시에 반응하지 않고 잔류된 니켈막은 제거하지 않고, 이를 전극 물질로 사용하는 것도 가능하다. 이 경우, 게이트 전극과 소오스/드레인 전극간의 전기적 절연이 확실하게 이루어지도록 함이 중요하다. Here, it is also possible to use this as an electrode material without removing the nickel film remaining without reacting during the heat treatment. In this case, it is important to ensure electrical insulation between the gate electrode and the source / drain electrodes.
또한, 저저항 금속을 전극 물질로 사용하고자 할 경우에는 상기 미반응하여 잔류된 니켈막 상에 저저항 금속을 증착한 후, 이들을 패터닝하여 전극들을 형성할 수 있다. In addition, when a low resistance metal is to be used as an electrode material, the low resistance metal may be deposited on the unreacted and remaining nickel film, and then patterned to form electrodes.
이상에서와 같이, 본 발명은 금속을 이용한 방법으로 비정질실리콘의 결정화를 이루되 결정화를 위한 금속으로서 소오스/드레인 금속을 이용해서 측면 방향으로 확장되어 가는 결정을 응용하여 결정화를 이룸으로써, 채널 영역에서의 실리콘 오염을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 결정화의 신뢰성을 확보할 수 있음은 물론 누설 전류의 발생을 방지할 수 있어 박막트랜지스터의 신뢰성을 확보할 수 있다. As described above, the present invention achieves crystallization of amorphous silicon by a method using a metal, but crystallization by applying a crystal extending in the lateral direction using a source / drain metal as a metal for crystallization, thereby achieving It is possible to prevent the silicon contamination, thereby ensuring the reliability of crystallization and to prevent the occurrence of leakage current can ensure the reliability of the thin film transistor.
또한, 종래의 금속을 이용한 결정화 방법 및 레이저를 이용한 결정화 방법은 다결정실리콘층의 형성 이후에 박막트랜지스터를 형성하므로, 다결정실리콘 박막트랜지스터의 제조 공정이 결정화 부분 및 박막트랜지스터 제조 부분의 두 가지로 분류되며, 이에 따라, 전체 공정이 복잡하지만, 본 발명은 결정화 및 박막트랜지스터 제조를 동시에 수행하므로 공정 단순화 또한 이룰 수 있다. In addition, since the crystallization method using a metal and the crystallization method using a laser form a thin film transistor after the formation of the polysilicon layer, the manufacturing process of the polysilicon thin film transistor is classified into two parts, a crystallization part and a thin film transistor manufacturing part. Therefore, the overall process is complicated, but the present invention can simultaneously achieve the process simplification because the crystallization and thin film transistor fabrication is performed at the same time.
게다가, 열처리 장비만을 추가하면, 기존 장비를 그대로 사용하여 다결정실리콘 박막트랜지스터를 제조할 수 있으므로, 장비 투자비의 증가 또한 방지할 수 있다. In addition, by adding only the heat treatment equipment, it is possible to manufacture a polysilicon thin film transistor using the existing equipment as it is, it is also possible to prevent the increase in equipment investment costs.
아울러, 코플래나 구조로 박막트랜지스터를 형성하기 때문에 게이트용 금속으로서 저저항의 금속을 적용할 수 있으며, 이에 따라, 대화면 TFT-LCD의 제조에 유리하게 적용할 수 있다. In addition, since a thin film transistor is formed with a coplanar structure, a low-resistance metal can be used as the gate metal, and thus, it can be advantageously applied to the manufacture of a large-screen TFT-LCD.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Meanwhile, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.
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