KR100293820B1 - 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장비상의 난점을 극복하면서, 원하는 모든 박막 트랜지스터에 오프셋 영역을 용이하게 형성할 수 있는 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법은 절연기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 비정질 실리콘막을 결정화시켜 폴리실리콘막으로 변형시키는 단계; 기판 전면에 게이트 산화막을 형성하는 단계; 게이트 산화막 상에 게이트를 형성하는 단계; 게이트의 표면을 전자자기공명 플라즈마를 이용하여 산화시켜 금속산화막을 형성하는 단계; 및, 기판 전면에 불순물 이온을 주입하여 금속산화막 양 측의 폴리시리콘막에 소오스 및 드레인 영역을 형성함과 동시에, 게이트의 양 측벽에 오프셋 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 본 실시예에서. 전자자기공명 플라즈마를 이용한 산화는 O2, N2O, NH3, NO 개스 및 이들 개스의 혼합개스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 개스를 이용하여 진행한다.

Description

폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법
본 발명은 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로, 특히 오프셋(offset) 영역을 구비한 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 폴리실리콘-박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)는 엑시머 레이저 어닐링(Excimer Laser Annealing)으로 비정질 실리콘막을 결정화시킴으로써 폴리실리콘막을 형성한다. 여기서, 비정질 실리콘막의 결정화시 액상과 고상의 두가지 상이 공존하는데, 액상 실리콘막은 온도에 따라 고상으로 응고한다. 이때, 액상에서 고상으로 상전이되는 폴리실리콘 입자는 핵생성 후 액상 쪽으로 입자성장이 이루어지다가 다른 폴리실리콘 입자와 접하여 결정입계(grain boundary)를 형성한다.
한편, 폴리실리콘-TFT의 가장 큰 문제점 중의 하나는 누설전류가 크다는 점인데, 이러한 누설전류를 감소시키기 위해서, TFT에 오프셋(offset) 영역을 형성한다. 오프셋 영역을 형성하기 위해서, 일반적으로 양극처리(anodization) 공정을 이용하여, 게이트를 산화시켰다.
그러나, 상기한 양극처리 공정에 있어서는 모든 전극들이 전기적으로 연결되어 있어야 할 뿐만 아니라 습식 산화 전해조(bath)가 요구되기 때문에, 장비상의 난점이 있고 원하는 모든 TFT에 오프셋 영역을 형성할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 장비상의 난점을 극복하면서, 원하는 모든 TFT에 오프셋 영역을 용이하게 형성할 수 있는 폴리실리콘-TFT의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
〔도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〕
10 : 절연기판 11 : 비정질 실리콘막
11a : 폴리실리콘막 12 : 게이트 산화막
13 : 게이트 14 : 금속산화막
15a, 15b : 소오스 및 드레인 16a, 16b : 오프셋 영역
17 : 패시배이션막 18a, 18b : 소오스 및 드레인 전극
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리실리콘-TFT의 제조방법은 절연기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 비정질 실리콘막을 결정화시켜 폴리실리콘막으로 변형시키는 단계; 기판 전면에 게이트 산화막을 형성하는 단계; 게이트 산화막 상에 게이트를 형성하는 단계; 게이트의 표면을 전자자기공명 플라즈마를 이용하여 산화시켜 금속산화막을 형성하는 단계; 및, 기판 전면에 불순물 이온을 주입하여 금속산화막 양 측의 폴리실리콘막에 소오스 및 드레인 영역을 형성함과 동시에, 게이트의 양 측벽에 오프셋 영역을 형성하는 단계를 포함한다.
본 실시예에서. 전자자기공명 플라즈마를 이용한 산화는 O2, N2O, NH3, NO 개스 및 이들 개스의 혼합개스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 개스를 이용하여 진행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘-TFT의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 유리와 같은 투명한 절연기판(10) 상에 비정질 실리콘막(11)을 박막으로 형성한다. 그런 다음, 엑시머 레이저 어닐링으로 비정질 실리콘막(11)을 결정화시켜, 도 1b에 도시된 바와 같이 폴리실리콘막(11a)을 형성한다.
도 1c를 참조하면, 도 1b의 구조 상에 게이트 산화막(12)을 증착하고 패터닝하여 게이트(13)를 형성한다. 바람직하게, 게이트용 금속막은 Al막, Mo막, MoW막으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 막으로 형성한다. 그런 다음, 도 1d에 도시된 바와 같이, 전자자기공명(Electron Cyclon Resonator; 이하, ECR) 플라즈마를 이용하여 게이트(13)의 표면을 산화시켜, 게이트(13) 상부 및 양 측벽에 금속산화막(14), 바람직하게 Al2O3막을 형성한다. 즉, ECR 플라즈마 내에 금속 물질이 노출될 경우에는 금속 산화물이 형성된다. 이때, ECR 플라즈마를 이용한 산화는 O2, N2O, NH3, NO 개스 및 이들 개스의 혼합개스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 개스를 이용하여 진행하고, 게이트(13) 양 측벽의 금속산화막(14)의 폭이 10Å 내지 10㎛가 되도록 한다.
도 1e를 참조하면, 기판 전면으로 소정의 불순물 이온을 주입하여, 금속산화막(14) 양 측의 폴리실리콘막(11a)에 소오스 및 드레인 영역(15a, 15b)을 형성함과 동시에, 게이트(13)의 양 측의 폴리실리콘막(11a)에 10Å 내지 10㎛의 폭을 갖는 오프셋 영역(16a, 16b)을 형성한다. 그런 다음, 금속산화막(14)을 제거하고 게이트(13)의 형태로 게이트 산화막(12)을 패터닝한다.
도 1f를 참조하면, 기판 전면에 패시배이션막(15)을 형성하고, 소오스 및 드레인 영역(15a, 15b)의 일부가 노출되도록 패시배이션막(17)을 식각하여 콘택홀을 형성한다. 그런 다음, 콘택홀에 매립되도록 소오스 및 드레인용 금속막을 증착하고 패터닝하여 소오스 및 드레인 전극(18a, 18b)을 형성한다.
상기한 본 발명에 의하면, ECR 플라즈마 내에 금속 물질을 노출시켜 금속산화막을 형성함으로써, 종래의 양극처리공정에서 발생되는 장비상의 난점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라 원하는 모든 TFT에 오프셋 영역을 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 폴리실리콘- TFT의 누설전류를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

Claims (5)

  1. 절연기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계;
    상기 비정질 실리콘막을 결정화시켜 폴리실리콘막으로 변형시키는 단계;
    상기 기판 전면에 게이트 산화막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 산화막 상에 게이트를 형성하는 단계;
    상기 게이트의 표면을 전자자기공명 플라즈마를 이용하여 산화시켜 금속산화막을 형성하는 단계; 및,
    상기 기판 전면에 불순물 이온을 주입하여 상기 금속산화막 양 측의 폴리시리콘막에 소오스 및 드레인 영역을 형성함과 동시에, 상기 게이트의 양 측벽에 오프셋 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화는 엑시머 레이저 어닐링으로 진행하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전자자기공명 플라즈마를 이용한 산화는 O2, N2O, NH3, NO 개스 및 이들 개스의 혼합개스로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 개스를 이용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 오프셋 영역은 10Å 내지 10㎛의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트는 Al막, Mo막, MoW막으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나의 막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘-박막 트랜지스터의 제조방법.
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