KR19990018395A

KR19990018395A - Method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor liquid crystal display device

Info

Publication number: KR19990018395A
Application number: KR1019970041571A
Authority: KR
Inventors: 윤찬주
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-15

Abstract

다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관해 개시한다. 본 발명에 따르면, 박막 트랜지스터의 활성 영역 패턴을 저온 다결정 실리콘으로 형성함과 동시에 패드의 게이트 전극과 투명 전극을 직접 접촉시키는 것이 아니라 활성 영역 패턴을 매개로 하여 연결한다. 따라서 TFT-LCD의 개구율이 높고 광특성이 양호하게 되며, 투명 전극 패턴을 형성하기 위한 공정시 패드의 게이트 전극과 투명 전극 패턴의 경계면에서 화학적 부식이 일어나는 문제가 방지된다.A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor is disclosed. According to the present invention, the active region pattern of the thin film transistor is formed of low-temperature polycrystalline silicon and is connected via the active region pattern instead of directly contacting the gate electrode and the transparent electrode of the pad. Therefore, the aperture ratio of the TFT-LCD is high and the optical characteristics are good, and the problem of chemical corrosion occurring at the interface between the gate electrode and the transparent electrode pattern of the pad during the process of forming the transparent electrode pattern is prevented.

Description

Method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor liquid crystal display device

본 발명은 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 액정 표시 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 패드부위의 게이트 전극과 투명 화소 전극간의 접촉 구조를 개선한 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 액정 표시 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor liquid crystal display device, and more particularly, to a method for manufacturing a low temperature polycrystalline silicon thin film transistor liquid crystal display device having improved contact structure between a gate electrode and a transparent pixel electrode on a pad portion.

화상정보시대에서 정보전달의 주 매개체인 표시장치의 퍼스널(personal)화, 스페이스(space)의 절약화라는 요구에 부응하여 지금까지 표시장치의 주종이었던 거대한 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대신하여 액정 표시소자(Liquid crystal Display; 액정 표시 소자), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 일렉트론 루미네센스(Electr-Luminescence; EL)등 각종 평판 표시 장치가 개발되어 왔다.In response to the demands for personalization of display devices and space saving in the information and information era, a large cathode ray tube (CRT), which has been the dominant display device, has been replaced. Various flat panel display devices such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and an electroluminescence (EL) have been developed.

그중에서도 특히 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 함)는 전기장에 의하여 분자의 배열이 변화하는 액정의 광학적 성질을 이용하는 액정기술과 반도체기술을 융합한 표시장치로서, 평판 표시 장치의 대명사로 불리고 있다. 최근들어서는 저원가 및 고성능의 박막 트랜지스터 (Thin Film Transistor: 이하 TFT라 함) LCD의 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 광 누설이 많고 개구율이 낮은 비정질 실리콘 TFT-LCD에 비해 광특성이 양호하며 개구율이 향상된 저온 다결정 실리콘 TFT-LCD에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Among them, a liquid crystal display (LCD) is a display device that combines a liquid crystal technology and a semiconductor technology using the optical properties of liquid crystals whose molecules are changed by an electric field. have. Recently, the development of low cost and high performance thin film transistor (TFT) LCDs has been actively developed, and the optical properties are better and the aperture ratio is improved compared to amorphous silicon TFT-LCDs having high light leakage and low aperture ratio. Research into low temperature polycrystalline silicon TFT-LCDs is being actively conducted.

그런데 종래의 저온 다결정 실리콘 TFT-LCD 형성 공정에 따르면 패드의 게이트 전극과 투명 화소 전극(Indium Tin Oxide 전극:이하 ITO 전극)이 직접 접촉하는 구조로 형성된다. 이렇게 패드의 게이트 전극을 구성하는 알루미늄막과 투명 화소 전극이 직접 접촉하는 경우 ITO막을 패터닝하기 위하여 현상액, 스트리퍼(stripper), HF 세정액 등을 ITO막이 형성된 기판에 처리할 경우 알루미늄과 ITO막의 경계면에서 화학적 부식이 일어나는 문제가 있다.However, according to the conventional low temperature polycrystalline silicon TFT-LCD forming process, the gate electrode of the pad and the transparent pixel electrode (hereinafter referred to as an ITO electrode) are formed in a direct contact structure. When the aluminum film constituting the gate electrode of the pad and the transparent pixel electrode are in direct contact with each other, a developer, stripper, HF cleaning solution, etc. is applied to the substrate on which the ITO film is formed in order to pattern the ITO film. There is a problem of corrosion.

따라서 본 발명은 패드의 게이트막과 ITO막간의 접촉을 방지하여 저온 다결정 실리콘 TFT-LCD의 특성을 향상시키고 제조 공정을 개선하는 것이다.Accordingly, the present invention improves the characteristics of the low-temperature polycrystalline silicon TFT-LCD and improves the manufacturing process by preventing contact between the gate film of the pad and the ITO film.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 액정 표시 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 중간 단계 구조물들의 단면도들이다.1 to 7 are cross-sectional views of intermediate structures in a process for explaining a method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정 표시 소자의 제조 방법에 의하면 박막 트랜지스터의 활성 영역 패턴을 저온 다결정 실리콘으로 형성함과 동시에 패드의 게이트 전극과 투명 전극을 직접 접촉시키는 것이 아니라 활성 영역 패턴을 매개로 하여 연결한다.In order to achieve the above technical problem, according to the method of manufacturing a thin film transistor liquid crystal display device according to the present invention, the active region pattern of the thin film transistor is formed of low-temperature polycrystalline silicon, and the active electrode is not directly contacted with the gate electrode and the transparent electrode of the pad. Connect via the area pattern.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 일 실시예에 의하면, 먼저 기판상에 박막 트랜지스터의 게이트 전극으로 기능하는 도전막 패턴과 패드의 게이트 전극으로 기능하는 도전막 패턴을 동시에 형성한다. 다음에 상기 도전막 패턴들이 형성된 기판 전면에 제1 절연막을 형성한 후, 상기 제1 절연막을 식각하여 상기 패드의 게이트 전극으로 기능하는 도전막 패턴만을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 계속해서 상기 콘택홀을 매립하고 패드의 게이트 전극과 접촉하는 활성 영역 패턴과 박막 트랜지스터가 형성될 활성 영역 패턴을 상기 제1 절연막위에 형성한 후, 상기 박막 트랜지스터가 형성될 활성 영역 패턴에 소오스/드레인 영역을 형성함과 동시에 상기 패드의 게이트 전극과 접촉하는 활성 영역 패턴을 도체화시킨다. 이어서 상기 소오스/드레인 영역과 접촉하는 금속막 패턴을 형성하고, 상기 드레인 영역과 접촉하는 금속막 패턴과 패드의 게이트 전극과 접촉하고 있는 활성 영역 패턴을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 마지막으로 상기 콘택홀을 매립하고 제3 절연막위에 소정 두께가 되는 투명 전극 패턴을 형성한다.According to one embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, first, a conductive film pattern serving as a gate electrode of a thin film transistor and a conductive film pattern serving as a gate electrode of a pad are simultaneously formed on a substrate. Next, after the first insulating film is formed on the entire surface of the substrate on which the conductive film patterns are formed, the first insulating film is etched to form a contact hole exposing only the conductive film pattern serving as a gate electrode of the pad. After filling the contact hole and forming an active region pattern in contact with the gate electrode of the pad and an active region pattern on which the thin film transistor is to be formed on the first insulating layer, the source / drain is formed in the active region pattern on which the thin film transistor is to be formed. At the same time as forming a region, the active region pattern in contact with the gate electrode of the pad is conductorized. Subsequently, a metal film pattern in contact with the source / drain area is formed, and a contact hole for exposing the metal film pattern in contact with the drain area and the active area pattern in contact with the gate electrode of the pad is formed. Finally, the contact hole is filled and a transparent electrode pattern having a predetermined thickness is formed on the third insulating film.

본 발명에 있어서, 상기 도전막 패턴은 알루미늄막 패턴이다. 그리고 상기 콘택홀을 매립하고 패드의 게이트 전극과 접촉하는 활성 영역 패턴과 박막 트랜지스터가 형성될 활성 영역 패턴을 상기 제1 절연막위에 형성하는 단계는 먼저 상기 콘택홀을 매립하고 상기 제1 절연막위에 소정 두께가 되도록 비정질 실리콘막을 형성한 다음 상기 비정질 실리콘막을 활성 영역 패턴으로 패터닝한다. 이어서 상기 활성 영역 패턴을 결정화한다.In the present invention, the conductive film pattern is an aluminum film pattern. The step of filling the contact hole and forming an active region pattern in contact with the gate electrode of the pad and an active region pattern on which the thin film transistor is to be formed is first buried in the contact hole and a predetermined thickness on the first insulating layer. An amorphous silicon film is formed to be, and then the amorphous silicon film is patterned into an active region pattern. The active region pattern is then crystallized.

본 발명에 따라 TFT-LCD를 제조하면 LCD의 개구율이 높고 광특성이 양호하게 되며, 투명 전극 패턴을 형성하기 위한 공정시 패드의 게이트 전극과 투명 전극 패턴의 경계면에서 화학적 부식이 일어나는 문제가 방지된다.When the TFT-LCD is manufactured according to the present invention, the aperture ratio of the LCD is high and the optical characteristics are good, and the problem of chemical corrosion occurring at the interface between the gate electrode and the transparent electrode pattern of the pad during the process of forming the transparent electrode pattern is prevented. .

이하 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 여러 막과 영역들의 두께는 명료성을 위해서 강조되었다. 또한 어느 한 막이 다른 막 또는 기판위에 존재하는 것으로 지칭될 때, 다른 막 또는 기판 바로 위에 있을 수도 있고, 층간막이 존재할 수도 있다. 도면에서 동일참조부호는 동일부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to FIGS. 1 to 7. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. In the accompanying drawings, the thicknesses of the various films and regions are highlighted for clarity. Also, when either film is referred to as being on another film or substrate, it may be directly over the other film or substrate, or an interlayer film may be present. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1을 참조하면, 기판(10)상에 도전막을 형성한 후 패터닝하여 TFT의 게이트 전극(11)과 패드의 게이트 전극(12)을 형성한다. 게이트전극(11, 12)은 알루미늄(Al)을 사용하여 형성한다.Referring to FIG. 1, a conductive film is formed on a substrate 10 and then patterned to form a gate electrode 11 of a TFT and a gate electrode 12 of a pad. The gate electrodes 11 and 12 are formed using aluminum (Al).

도 2를 참조하면, 게이트 전극(11, 12)이 형성된 기판 전면에 절연막(14)을 형성한다. 이어서 절연막(14)을 패터닝하여 패드의 게이트 전극(12)을 일부 노출시키는 콘택홀(16)을 형성한다. 이 콘택홀(16)은 후속 공정에서 형성되는 활성 영역 층과 패드의 게이트 전극(12)간의 접촉을 제공하기 위해 형성되는 것이다.Referring to FIG. 2, an insulating film 14 is formed on the entire surface of the substrate on which the gate electrodes 11 and 12 are formed. Subsequently, the insulating layer 14 is patterned to form a contact hole 16 exposing a part of the gate electrode 12 of the pad. This contact hole 16 is formed to provide contact between the active region layer formed in a subsequent process and the gate electrode 12 of the pad.

도 3을 참조하면, 절연막(14)위에 활성 영역층으로 사용될 비정질 실리콘막을 증착한다. 이 때 비정질 실리콘막은 콘택홀(16)을 매립하며 콘택홀(16)에 의해 노출된 패드의 게이트 전극(12)과 접촉하게 된다. 이어서 비정질 실리콘막을 패터닝하여 TFT 소오스 드레인 영역이 형성될 활성 영역 패턴(17)과 패드의 게이트 전극(12)과 완전히 오버랩되는 활성 영역 패턴(18)을 형성한다. 다음에 활성 영역 패턴들(17, 18)에 레이저를 조사하여 다결정 실리콘막으로 전환시킨다.Referring to FIG. 3, an amorphous silicon film to be used as an active region layer is deposited on the insulating film 14. At this time, the amorphous silicon film fills the contact hole 16 and comes into contact with the gate electrode 12 of the pad exposed by the contact hole 16. Subsequently, the amorphous silicon film is patterned to form an active region pattern 17 on which the TFT source drain region is to be formed and an active region pattern 18 completely overlapping the gate electrode 12 of the pad. Next, the active region patterns 17 and 18 are irradiated with a laser to switch to the polycrystalline silicon film.

도 4를 참조하면, 상기 결과물상에 질화막과 포토레지스트를 차례대로 증착한 후, 배면 노광한 후, 현상 및 식각공정을 거쳐 활성 영역 패턴(17)상에 질화막 패턴(20)을 형성한다. 계속해서 질화막 패턴(20)을 이온 주입 마스크로 하여 결과물 전면에 이온을 주입한 후 활성화하여 소오스/드레인 영역(미도시)을 형성한다. 이 때 패드의 게이트 전극(12)과 접촉하고 있는 활성 영역 패턴(18)에도 이온을 주입하고 활성 영역 패턴을 도체화한다.Referring to FIG. 4, after the nitride film and the photoresist are sequentially deposited on the resultant, the back surface is exposed, the nitride film pattern 20 is formed on the active region pattern 17 through a development and etching process. Subsequently, the nitride film pattern 20 is used as an ion implantation mask, and ion is implanted into the entire surface of the resultant, and then activated to form a source / drain region (not shown). At this time, ions are also implanted in the active region pattern 18 which is in contact with the gate electrode 12 of the pad, and the active region pattern is conductive.

도 5를 참조하면, TFT 활성 영역 패턴(17)에 크롬등으로 이루어진 금속막을 증착한 후, 패터닝하여 소오스/드레인 전극(22)을 형성한다.Referring to FIG. 5, a metal film made of chromium or the like is deposited on the TFT active region pattern 17, and then patterned to form a source / drain electrode 22.

도 6을 참조하면, 소오스/드레인 전극(22)이 형성된 결과물 전면에 보호막(24)을 형성한다. 다음에 보호막(24)을 패터닝하여 드레인 전극(22)을 노출시키는 콘택홀(26)과 패드의 게이트 전극(12)과 접촉하고 있는 활성 영역 패턴(18)을 노출시키는 콘택홀(27)을 형성한다.Referring to FIG. 6, the passivation layer 24 is formed on the entire surface of the resultant source / drain electrode 22 formed thereon. Next, the passivation layer 24 is patterned to form a contact hole 26 exposing the drain electrode 22 and a contact hole 27 exposing the active region pattern 18 in contact with the pad electrode electrode 12. do.

도 7을 참조하면 마지막으로 콘택홀들(26, 27)을 매립하는 ITO막을 증착한 후, 패터닝하여 투명 전극(28)을 형성한다.Referring to FIG. 7, an ITO film filling the contact holes 26 and 27 is finally deposited, and then patterned to form a transparent electrode 28.

이후, TFT-LCD를 완성하는 공정은 통상의 공정에 따라 실시된다.Thereafter, the process of completing the TFT-LCD is carried out according to a conventional process.

도면 및 상세한 설명에서 본 발명의 바람직한 실시예가 기술되었고, 특정 용어가 사용되었으나, 이는 이하의 청구범위에 개시되어 있는 발명의 범주로 이를 제한하고자 하는 목적이 아니라 기술적인 개념에서 사용된 것이다. 따라서 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.While the preferred embodiments of the invention have been described in the drawings and the description, specific terms have been used, which are used in technical concepts rather than for the purpose of limiting the scope of the invention as set forth in the claims below. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiments, and modifications and improvements are possible at the level of those skilled in the art.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 저온 다결정 실리콘막을 TFT의 활성층으로 사용하기 때문에 TFT-LCD의 개구율이 높고 광특성이 양호하게 된다. 또 패드의 게이트 전극을 구성하는 알루미늄막을 투명 화소 전극과 직접 접촉시키는 것이 아니라 도체화된 저온 다결정 실리콘막을 매개로 하여 접촉시키기 때문에 ITO막을 패터닝하기 위하여 현상액, 스트리퍼(stripper), HF 세정액 등을 ITO막이 형성된 기판에 처리할 경우 알루미늄과 ITO막의 경계면에서 화학적 부식이 일어나는 문제가 방지된다.As described above, according to the present invention, since the low-temperature polycrystalline silicon film is used as the active layer of the TFT, the aperture ratio of the TFT-LCD is high and the optical characteristics are good. In addition, the aluminum film forming the gate electrode of the pad is not directly contacted with the transparent pixel electrode but is contacted through a conductive low temperature polycrystalline silicon film. Treatment with the formed substrate prevents the problem of chemical corrosion at the interface between the aluminum and the ITO film.

Claims

Simultaneously forming a conductive film pattern serving as a gate electrode of a thin film transistor and a conductive film pattern serving as a gate electrode of a pad on a substrate;

Forming a first insulating film on an entire surface of the substrate on which the conductive film patterns are formed;

Etching the first insulating layer to form a contact hole exposing only a conductive layer pattern serving as a gate electrode of the pad;

Forming an active region pattern filling the contact hole and contacting the gate electrode of the pad and an active region pattern on which the thin film transistor is to be formed on the first insulating layer;

Forming a source / drain region in an active region pattern in which the thin film transistor is to be formed and simultaneously conducting an active region pattern in contact with a gate electrode of the pad;

Forming a metal film pattern in contact with the source / drain region;

Forming a contact hole exposing the metal layer pattern in contact with the drain region and the active region pattern in contact with the gate electrode of the pad; And

And embedding the contact hole and forming a transparent electrode pattern having a predetermined thickness on the third insulating film.

The method of manufacturing a thin film transistor liquid crystal display device according to claim 1, wherein the conductive film pattern is an aluminum film pattern.

The method of claim 1, wherein the filling of the contact hole and forming an active region pattern in contact with the gate electrode of the pad and an active region pattern on which the thin film transistor is to be formed are formed on the first insulating layer.

Filling the contact hole and forming an amorphous silicon film on the first insulating film to have a predetermined thickness;

Patterning the amorphous silicon film into an active region pattern; And

And crystallizing the active region pattern.