KR0139741B1

KR0139741B1 - 박막트랜지스터 제조방법

Info

Publication number: KR0139741B1
Application number: KR1019940026005A
Authority: KR
Inventors: 박병우
Original assignee: 이헌조; 엘지전자주식회사
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 1998-07-15

Abstract

본 발명은 박막트랜지스터 제조방법에 관한 것으로, 비정질실리콘 대신 마이크로 크리스탈라인 실리콘을 증착시킨 후 레이저 어닐링하여 활성층을 형성함으로써 탈수화현상에 의한 활성층의 막질의 저하를 방지할 수 있으며, 제조가 용이할 뿐만 아니라 수율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

박막트랜지스터 제조방법

제1도는 종래의 기술에 의한 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도.

제2도는 본 발명에 의한 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 버퍼 산화막 20 : 활성층

30 : 게이트 절연막 40 : 게이트 전극

70 : 층간절연막 90 : 화소전극

100 : 기판 110 : 소스/드레인 전극

본 발명은 박막트랜지스터 제조방법에 관한 것으로, 특히 다결정실리콘을 이용하여 활성층을 형성하기 위한 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 다결정실리콘을 이용한 박막트랜지스터는 게이트 전극에 + 또는 - 바이어스 전압을 인가하면 상기 다결정실리콘으로 된 활성층내에 전도채널을 형성되어 소스/드레인간에 전류가 흐를 수 있도록 하며, 이러한 활성층의 제조방법은 크게 두 가지로 분류되는데, 그 하나는 유리기판 위에 비정질실리콘을 증착시킨 후 레이저를 이용하여 상기 비정질실리콘을 어닐링(annealing)함으로써 다결정화시키는 것으로, 이 방법의 경우 고온기술과 저온기술의 온도기준점이 600℃~650℃인데 비해 통상 사용되는 유리기판의 전이온도가 600℃이므로 600℃ 이상의 고온에서 다결정실리콘을 얻기위한 공정을 수행하게 되면 유리기판 자체가 구부러지거나 늘어나게 되어 유리기판 위에 제조되는 소자의 신뢰성을 보장할 수 없게 된다.

그리고 다결정실리콘을 이용한 박막트랜지스터의 다른 제조방법은, 600℃ 이상의 고온을 견딜 수 있는 석영기판에 비정질실리콘을 증착시킨 후 고온으로 어닐링시키거나 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 처리하여 직접 다결정실리콘을 얻는 방법으로서 제1도를 참조하여 이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 (a)도에서는 석영 기판(100)에 불순물의 확산을 방지하기 위한 소정의 두께로 버퍼 산화막(10)을 형성하고, 상기 버퍼산화막(10) 위에 다결정실리콘을 LPCVD를 이용하여 SiH₄나 Si₂H₆를 반응가스로서 600℃이상에서 반응증착시키거나, 상기 LPCVD를 이용하여 비정질실리콘을 증착시킨 후 가열로(furnace)에서 어닐링하여 SPC(Solid Phase Crystallization)하여 다결정실리콘층을 형성한 후 상기 다결정실리콘을 패터닝하여 활성층(20)을 형성한다.

(b)도에서는 상기 결과물 전면에 CVD 산화막이나 열산화막 등으로 게이트 절연막(30)을 형성하고, 이어서 상기 증착되어 있는 구조물들의 막질을 향상시키기 위해 질소(N₂) 분위기에서 900℃ 정도의 온도로 어닐링을 실시한다.

(c)도 및 (d)도에서는 상기 게이트 절연막(30) 위에 도전물질로서 예를들면, 불순물이 도핑된 다결정실리콘을 소정의 두께로 스퍼터링(sputtering)한 후 패터닝하여 게이트 전극(40´)을 형성한다.

그리고 LDD(Lightly Doped Drain)형 n채널의 경우, (e)도 내지 (g)도에서 이온 주입기를 이용하여 상기 활성층(20) 상에 소스/드레인 영역을 형성하며, n채널이나 p채널의 경우 채널별로 각각 도핑가스와 도우즈량을 다르게 한 후 도펀트를 활성화하기 위해 질소분위기에서 어닐링을 실시한다.

(h)도 및 (i)도에서 상기 어닐링 실시후 결과물 전면에 층간 절연막(70)을 형성하고, 상기 층간절연막(70)을 선택적으로 식각하여 상기 소스/드레인 영역을 노출시킴으로써 콘택홀을 형성한다.

이어서 (j)도에서는 상기 콘택홀이 형성된 콘택 영역의 저항을 낮추기 위해 이온(80) 주입을 실시한 후 도펀트를 활성화하기 위해 어닐링을 실시한 후, 플라즈마 상태의 채임버(chamber) 내에서 수소 라디칼(radical)이 채널부분으로 흡입되도록 한다.

(k)도 및 (l)도에서는 상기 (j)도의 공정 후 결과물 전면에 투명도전물질로서 예를들면 ITO(Indium Tix Oxide)를 소정의 두께로 증착시킨 후 패터닝하여 화소전극(90)을 형성하고, (m)도에서는 상기 화소전극(90) 형성 후 결과물 전면에 금속물질을 증착시켜 상기 콘택홀을 통하여 소스/드레인 영역과 연결되도록 하며, 이어서 상기 금속물질을 패터닝하여 소스/드레인전극(110)을 형성한다.

그러나 종래와 같이 활성층 형성시 비정질실리콘을 사용하는 방법은, 레이저 어닐링을 가하여 다결정화시키는 경우 비정질박막내에 함유되어 있는 수소가 승화하는 과정에서 막내에 기공(void)을 형성하여 벗겨짐으로써 막질 및 수율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 활성층 형성시 비정질실리콘 대신 마이크로 크리스탈라인 실리콘을 증착시킨 후 레이저 어닐링함으로써 막질을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 박막트랜지스터 제조방법은, 기판위에 패터닝된 다결정실리콘으로 활성층을 형성하는 박막트랜지스터에 있어서, 상기 다결정실리콘은 마이크로 크리스탈라인 실리콘을 소정의 두께로 증착시킨 후 레이저로 어닐링하여 형성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명의 박막트랜지스터 제조방법은, 제2도의 (a)도에 도시한 바와 같이 먼저 반응가스로서 SiH₄또는 Si₂H₆와, 희석가스인 H₂의 혼합비를 20:1 이상으로 하여 기판(100) 위에 마이크로 크리스탈라인 실리콘을 증착시킨다.

이때 증착방법은 저온 PE-CVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)를 사용하며, 이에따라 상기 기판(100)을 유리로 사용할 수 있다.

이어서, (b)도에서는 상기 마이크로 크리스탈라인 실리콘 증착 후 레이저로 어닐링을 실시하여 다결정화 시킨 후 그 위에 포토레지스터를 도포, 노광 및 현상하여 사진식각마스크를 형성하고 이를 적용하여 상기 다결정화된 실리콘을 패터닝함으로써 활성층(20)을 형성한다.

상기와 같이 마이크로 크리스탈라인 실리콘을 기본막으로 하여 레이저로 어닐링하는 경우 비정질 실리콘에 비해서 막의 수축이 적어 소자의 제조가 용이하며, 다결정화를 위한 활성화 에너지가 상대적으로 작기 때문에 사용가능한 레이저의 범위가 넓어진다.

이후의 공정, 즉 게이트 절연막, 게이트 전극, 소스/드레인 영역, 화소전극 및 소스/드레인 전극을 형성하는 공정은 종래와 동일하므로 제1도의 (b)도로부터 (m)도를 참조한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면 비정질실리콘 대신 마이크로 크리스탈라인 실리콘을 증착시킨 후 레이저 어닐링하여 활성층을 형성함으로써 활성층의 막질을 향상시킬 수 있으며, 제조가 용이할 뿐만 아니라 상기 활성층 막질의 향상으로 수율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

기판위에 패터닝된 다결정질실리콘으로 활성층을 형성하는 박막트랜지스터에 있어서, 상기 다결정실리콘은 마이크로 크리스탈라인 실리콘을 소정의 두께로 증착시킨 후 레이저로 어닐링하여 형성됨을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 크리스탈라인 실리콘은 SiH₄가스와 H₂가스의 혼합비를 20:1 이상으로하여 저온 PE-CVD법으로 증착됨을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 크리스탈라인 실리콘은 Si₂H₆가스와 H₂가스의 혼합비를 20:1 이상으로하여 저온 PE-CVD법으로 증착됨을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조방법.