KR100343307B1 - A method for manufacturing a thin film transistor - Google Patents

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KR100343307B1 KR1019970026987A KR19970026987A KR100343307B1 KR 100343307 B1 KR100343307 B1 KR 100343307B1 KR 1019970026987 A KR1019970026987 A KR 1019970026987A KR 19970026987 A KR19970026987 A KR 19970026987A KR 100343307 B1 KR100343307 B1 KR 100343307B1
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가이치 후쿠다
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가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 절연기판(11)상에 비정질 실리콘층(12) 및 제 1 게이트절연막(15)을 플라즈마CVD법에 의해서 연속적으로 퇴적하여 제 1 게이트절연막(15)을 비정질 실리콘층(12)과 함께 섬형상으로 가공하고 제 1 게이트절연막(15)상에 제 2 게이트절연막(16) 및 금속배선층을 퇴적하고, 금속배선층을 에칭하여 게이트전극(17)을 형성한 후, 제 2 게이트절연막(16) 및 제 1 게이트절연막(15)을 에칭하여 게이트절연막을 패터닝하고, 비정질 실리콘층중에 선행하는 공정으로 노출된 부분에 게이트전극(17)을 마스크로 사용하여 이온도핑 및 레이져조사(照射)를 실시하여 이 부분을 다결정화시켜 소스영역(13) 및 드레인영역(14)을 형성하여 게이트전극 배선의 저저항화 및 활성층과 소스·드레인전극의 오믹접속이 가능하고, 또 제조 과정에서 필요한 마스크 갯수가 적고, 생산성이 우수한 박막 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor and a method of manufacturing the same. The amorphous silicon layer 12 and the first gate insulating film 15 are successively deposited by the plasma CVD method on the insulating substrate 11 to form the first gate insulating film 15. ) Is processed together with the amorphous silicon layer 12 into an island shape, the second gate insulating film 16 and the metal wiring layer are deposited on the first gate insulating film 15, and the metal wiring layer is etched to form the gate electrode 17. After that, the second gate insulating film 16 and the first gate insulating film 15 are etched to pattern the gate insulating film, and the gate electrode 17 is used as a mask on the exposed portion of the amorphous silicon layer by the preceding process. Doping and laser irradiation are performed to polycrystallize this portion to form the source region 13 and the drain region 14 to reduce the resistance of the gate electrode wiring and to make the ohmic connection between the active layer and the source and drain electrodes. , Less mask number required in the manufacturing process, characterized in that the productivity is providing superior thin-film transistor and a method of manufacturing the same.

Description

박막 트랜지스터의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A THIN FILM TRANSISTOR}Manufacturing method of thin film transistor {A METHOD FOR MANUFACTURING A THIN FILM TRANSISTOR}

본 발명은 액정표시장치의 스위칭소자 등에 사용되는 박막 트랜지스터(TFT)의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또, 상기 구조를 구비한 박막 트랜지스터를 사용한 박막 트랜지스터 어레이 및 액티브 매트릭스형 액정표시장치의 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a thin film transistor (TFT) used in a switching element of a liquid crystal display device and the like and a manufacturing method thereof. The present invention also relates to a structure of a thin film transistor array and an active matrix liquid crystal display device using the thin film transistor having the above structure.

트위스티드 네마틱형(TN) 액정을 사용한 액티브 매트릭스형 액정표시장치는 대용량, 고밀도 등의 특성이 우수하여 텔레비젼 화상표시나 그래픽 디스플레이 등에 널리 사용되고 있다.BACKGROUND ART Active matrix liquid crystal display devices using twisted nematic liquid crystal (TN) liquid crystals have excellent characteristics such as large capacity and high density, and are widely used in television image displays and graphic displays.

이와 같은 액티브 매트릭스형 액정표시장치는 누화(cross talk)가 없는 높은 콘트라스트 표시를 실현하기 위해서 각 화소의 구동 및 제어를 반도체 스위칭소자를 이용하여 실시하는 방식이 채용되고 있다. 반도체 스위칭소자로서는 투과형 표시가 가능하고 동시에 대면적화도 비교적 용이한 등의 이유로 유리기판 상에서 비정질 실리콘(amorphous silicone)으로 반도체 활성층(채널, 소스 및 드레인 영역)을 형성한 박막 트랜지스터(TFT)가 사용된다.In such an active matrix liquid crystal display device, in order to realize high contrast display without cross talk, a method of driving and controlling each pixel using a semiconductor switching element is employed. As the semiconductor switching element, a thin film transistor (TFT) in which a semiconductor active layer (channel, source, and drain regions) is formed of amorphous silicon on a glass substrate is used because of its transmissive display and relatively large area. .

이와 같은 비정질 실리콘 TFT의 구조로서는 게이트 전극을 활성층인 비정질 실리콘층의 하층쪽에 배치한 역스태거형 TFT, 또는 게이트 전극을 비정질 실리콘층의 상층쪽에 배치한 순스태거형 TFT 등이 일반적으로 알려져 있다.As the structure of such an amorphous silicon TFT, an inverted staggered TFT in which a gate electrode is disposed below an amorphous silicon layer serving as an active layer, or a forward staggered TFT in which a gate electrode is disposed above an amorphous silicon layer is generally known.

이 중, 역스태거형 TFT는 양호한 트랜지스터 특성을 얻기 쉬운 반면, 비정질 실리콘층의 하층쪽에 게이트 전극을 배치하는 구조이기 때문에 게이트 전극 배선(주사선)의 저항을 적게 하는 것이 쉽지 않다. TFT를 액티브 매트릭스형 액정표시장치에 적용하는 경우, TFT의 구성 요소 중에서 가장 저저항화가 요구되는 것은 게이트 전극 배선이고 LCD(liguid crystal device)가 대형화 하는 만큼, 이 문제는 심각하게 된다. 또, 생산성에 관해서는 역스태거 구조인 경우, 보통 6매 이상의 포토 마스크가 필요하기 때문에 원가 절감이 쉽지 않다는 문제도 있었다.Among these, the reverse staggered TFT is easy to obtain good transistor characteristics, but it is not easy to reduce the resistance of the gate electrode wirings (scanning lines) because the gate electrode is arranged under the amorphous silicon layer. When the TFT is applied to an active matrix liquid crystal display device, the lowest resistance among the components of the TFT is required to be gate electrode wiring, and this problem becomes serious as the LCD (liguid crystal device) is enlarged. In addition, in terms of productivity, in the case of the reverse staggered structure, since there are usually six or more photo masks, cost reduction is not easy.

한편, 순스태거형 TFT는 게이트 전극이 비정질 실리콘층의 상층쪽에(톱게이트형), 소스·드레인 전극이 비정질실리콘층에 배치된다. 순스태거형 TFT는 궁극적으로 포토마스크수를 두 개까지 줄이는 것도 가능하고 생산성 및 제조비용에 대해 유리하다. 또 톱게이트형이므로 게이트 전극 배선의 재료로서 Al(알루미늄)의 사용이 가능하고 후막화도 용이하다.On the other hand, in the forward staggered TFT, the gate electrode is disposed above the amorphous silicon layer (top gate type), and the source and drain electrodes are arranged in the amorphous silicon layer. The net staggered TFT can ultimately reduce the number of photomasks by two and is advantageous for productivity and manufacturing cost. In addition, since it is a top gate type, it is possible to use Al (aluminum) as a material of the gate electrode wiring, and to thicken easily.

그러나 이 순스태거 구조에서도 종래, 이하에 논하는 것과 같은 문제가 있었다. 우선, 소스·드레인 전극 위에 형성된 n+a-Si(n+비정질 실리콘)와 활성층의 a-Si의 오믹 접촉이 곤란하고, TFT에 충분한 온(ON)전류를 취할 수 없는 것을 들수 있다. 소스·드레인 전극에 ITO(Indium Tin Oxide)를 이용하여 a-Si 형성 전에 ITO 표면을 PH3의 플라즈마처리를 실시하는 등의 아이디어가 제안되고 있지만, 계속해서 형성되는 a-Si층에 P의 오염에 의해 악영향을 미치게 된다. 또한, 소스·드레인 전극과 게이트 전극과의 겹침이 커지기 때문에 게이트·소스 간, 게이트·드레인 간의 기생 용량이 커져 버린다.However, this forward stagger structure also has the same problem as discussed below. First, it is difficult to make an ohmic contact between n + a-Si (n + amorphous silicon) formed on the source and drain electrodes and a-Si of the active layer, and it is not possible to obtain a sufficient ON current for the TFT. Though ideas such as performing a plasma treatment of PH 3 on the surface of the ITO before forming a-Si by using ITO (Indium Tin Oxide) on the source and drain electrodes have been proposed, the contamination of P on the subsequently formed a-Si layer is proposed. It is adversely affected by. In addition, since the overlap between the source and drain electrodes and the gate electrode becomes large, the parasitic capacitance between the gate and the source and between the gate and the drain becomes large.

미국 특허 4,727,044호 공보에는 하기와 같이 톱게이트형 TFT의 제조방법이 나타나 있다. 즉, 유리 기판 위에 비정질 실리콘층을 형성하여 이 비정질 실리콘층 위에 게이트 절연막을 통해서 게이트 전극을 형성한다. 다음에 이 게이트 전극을 마스크로서 이용하여 소스 및 드레인 영역에 해당하는 비정질 실리콘층에 이온도핑 및 레이져조사를 행하여 상기 영역의 비정질 실리콘층을 결정화한다. 게이트 전극에 의해 마스크되어 있던 부분의 비정질 실리콘층이 채널을 구성한다. 이 과정을 이용하여 톱게이트형 TFT의 일종인 단결정 실리콘(LSI)에서 채용되고 있는 코·플레이너형(co-planar) TFT를 제조하는 경우에는 이하의 과정이 계속된다. 게이트 전극 및 소스·드레인 영역 상을 절연성 보호막으로 덮은 다음 이 절연성 보호막에 컨택트홀을 형성하고 다음에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성한다.U.S. Patent No. 4,727,044 discloses a method of manufacturing a top gate type TFT as follows. That is, an amorphous silicon layer is formed on the glass substrate, and a gate electrode is formed on the amorphous silicon layer through the gate insulating film. Next, using the gate electrode as a mask, ion doping and laser irradiation are performed on the amorphous silicon layer corresponding to the source and drain regions to crystallize the amorphous silicon layer of the region. The amorphous silicon layer of the portion masked by the gate electrode constitutes a channel. When the co-planar TFT employed in single crystal silicon (LSI), which is a type of top gate TFT, is manufactured using this process, the following process continues. The gate electrode and the source / drain regions are covered with an insulating protective film, and then contact holes are formed in the insulating protective film, and then source and drain electrodes are formed.

그러나 상기와 같이 미국 특허 4,727,044호 공보에 기재된 TFT 구조에는 이하에 논한 바와 같은 문제가 있다.However, the TFT structure described in US Patent No. 4,727,044 as described above has a problem as discussed below.

우선, 액정표시장치의 적용을 고려한 경우, 비정질 실리콘층을 섬형상으로 가공하고 인접하는 TFT 사이에서 반도체층을 분리할 필요가 있다. 이 경우에는 게이트 절연막의 형성 전에 비정질 실리콘층을 섬형상으로 가공하는 것이 되지만, 비정질 실리콘층과 게이트 절연막과의 경계면(채널계면)을 청정하게 하는 것이 곤란하기 때문에 이동도, 신뢰성 등에서 우수한 TFT를 얻을 수 없다.First, when the application of the liquid crystal display device is considered, it is necessary to process the amorphous silicon layer into islands and to separate the semiconductor layer between adjacent TFTs. In this case, although the amorphous silicon layer is processed into an island shape before the gate insulating film is formed, it is difficult to clean the interface (channel interface) between the amorphous silicon layer and the gate insulating film, thereby obtaining a TFT having excellent mobility and reliability. Can not.

또한, 소스·드레인 영역에 해당하는 비정질 실리콘층에 이온도핑을 실시할 때, 게이트 절연막을 통하여 그 하층쪽에 있는 비정질 실리콘층에 이온도핑을 실시하게 되기 때문에 상당히 높은 가속 전압이 필요하게 된다. 또한, 단결정 실리콘(LSI)의 제조 과정은 게이트 절연막을 통해서 이온 주입을 실시하는 것이 보통이다. 게이트 절연막을 통해서 이온 주입이 가능한 것은 게이트 절연막의 막두께가 50㎚ 이하로 얇은 것에 기인하고 있다. 이에 대해 액정표시장치에 사용되는 TFT는 공정 삭감을 위해서 주사선과 신호선의 사이의 층간 절연막을 게이트 절연막으로 겸용하는 것이 일반적이고 절연성의 확보, 또는 주사선과 신호선의 교차부의 용량 저감의 관점에서 게이트 절연막에는 200∼500㎚ 정도의 두께가 사용된다. 이 두께로는 이온도핑의 가속 전압을 100kV로 해도 이온은 비정질 실리콘층까지 도달하지 않기 때문에 실질적으로 게이트 절연막을 통한 이온도핑은 불가능하다.In addition, when ion doping an amorphous silicon layer corresponding to a source / drain region, an ion doping is performed to the amorphous silicon layer below the gate insulating film, so that a significantly high acceleration voltage is required. In addition, in the manufacturing process of single crystal silicon (LSI), ion implantation is usually performed through a gate insulating film. The ion implantation through the gate insulating film is attributable to the thin film thickness of the gate insulating film being 50 nm or less. On the other hand, the TFT used in the liquid crystal display device generally uses the interlayer insulating film between the scanning line and the signal line as a gate insulating film for process reduction, and the gate insulating film is used in view of ensuring insulation or reducing the capacitance at the intersection of the scanning line and the signal line. A thickness of about 200 to 500 nm is used. At this thickness, even if the acceleration voltage of ion doping is 100 kV, since ions do not reach the amorphous silicon layer, ion doping through the gate insulating film is practically impossible.

또, 레이져조사에 의한 비정질 실리콘층의 결정화도 게이트 절연막을 통한 레이져조사로는 비정질 실리콘층에서 수소 등의 가스 방출에 따른 비정질 실리콘이 튀어 흩어지는 어블레이션(ablation)이 일어나기 쉽다. 또, 어블레이션 이외에도 비정질 실리콘층 상의 절연막에 의한 레이져 광의 간섭이 일어나기 때문에 절연막의 막두께의 불일치에 대응하여, 비정질 실리콘층에 입사하는 레이져 광의 강도가 변화하는 문제도 있다.Crystallinity of the Amorphous Silicon Layer by Laser Irradiation The laser irradiation through the gate insulating film is likely to cause ablation in which the amorphous silicon is scattered due to the release of gas such as hydrogen from the amorphous silicon layer. In addition to the ablation, laser light interference by the insulating film on the amorphous silicon layer occurs, so that there is a problem that the intensity of the laser light incident on the amorphous silicon layer changes in response to the mismatch in the film thickness of the insulating film.

이상과 같이 게이트 절연막을 통한 레이져조사로는 또, 비정질 실리콘층의 결정화를 안정적으로 실시하는 것은 곤란하다.As described above, it is difficult to stably crystallize the amorphous silicon layer by laser irradiation through the gate insulating film.

본 발명은 상기와 같은 사정에 비추어 이루어진 것으로서 본 발명의 목적은 채널과 게이트 절연의 계면이 청정하고 양호한 특성을 보이는 TFT를 얻는 것에 있다. 본 발명의 목적은 게이트 전극 배선(주사선)의 저저항화가 용이하게 실현되고 반도체 활성층과 소스 전극 및 드레인 전극의 오믹 접속이 확실하게 실시되며 동시에 제조 과정에서 필요로 하는 마스크 갯수의 삭감이 가능하고 따라서 우수한 생산성을 구비한 박막 트랜지스터의 제조방법 및 구조를 제공하는 것에 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to obtain a TFT in which the interface between the channel and the gate insulation is clean and exhibits good characteristics. An object of the present invention is to easily realize the low resistance of the gate electrode wiring (scanning line), to ensure the ohmic connection between the semiconductor active layer, the source electrode and the drain electrode, and to reduce the number of masks required in the manufacturing process. It is to provide a method and a structure for manufacturing a thin film transistor having excellent productivity.

도 1은 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터의 구조의 일례를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a thin film transistor based on the present invention;

도 2는 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터의 구조의 다른 예를 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing another example of the structure of a thin film transistor based on the present invention;

도 3은 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터의 구조의 다른 예를 나타내는 단면도,3 is a cross-sectional view showing another example of the structure of a thin film transistor based on the present invention;

도 4a는 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 어레이 구조의 일례를 나타내는 평면도,4A is a plan view showing an example of a structure of a thin film transistor array based on the present invention;

도 4b는 도 4a의 박막 트랜지스터 어레이의 A-A부 단면도,4B is a cross-sectional view of the A-A section of the thin film transistor array of FIG. 4A;

도 5a는 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 어레이 구조의 다른 예를 나타내는 평면도,5A is a plan view showing another example of the structure of a thin film transistor array based on the present invention;

도 5b는 도 5a의 박막 트랜지스터 어레이의 A-A부 단면도,5B is a cross-sectional view of the A-A section of the thin film transistor array of FIG. 5A;

도 6a는 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 어레이 구조의 다른 예를 나타내는 평면도,6A is a plan view showing another example of the structure of a thin film transistor array based on the present invention;

도 6b는 도 6a의 박막 트랜지스터 어레이의 B-B부 단면도,FIG. 6B is a sectional view taken along the line B-B of the thin film transistor array of FIG. 6A;

도 7은 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 어레이 구조의 다른 예를 나타내는 평면도,7 is a plan view showing another example of the structure of a thin film transistor array based on the present invention;

도 8은 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 구조의 다른 예를 나타내는 단면도,8 is a cross-sectional view showing another example of a thin film transistor structure according to the present invention;

도 9는 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 구조의 다른 예를 나타내는 단면도,9 is a cross-sectional view showing another example of a thin film transistor structure based on the present invention;

도 10은 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터를 이용한 액정표시소자의 단면도,10 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using a thin film transistor according to the present invention;

도 11은 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 구조의 다른 예를 나타내는 단면도 및11 is a sectional view showing another example of a thin film transistor structure based on the present invention;

도 12는 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터 구조의 다른 예를 나타내는 단면도이다.12 is a cross-sectional view showing another example of a thin film transistor structure according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 ; 유리기판 12 : 채널영역11; Glass substrate 12: channel area

13 : 소스영역 14 : 드레인영역13 source region 14 drain region

15 : 제 1 게이트절연막 16 : 제 2 게이트절연막15: first gate insulating film 16: second gate insulating film

17 : 게이트전극 18 : 소스전극17: gate electrode 18: source electrode

19 : 드레인전극 21, 31 : 절연성보호막19: drain electrode 21, 31: insulating protective film

22, 32 : 화소전극 41 : 신호선22, 32: pixel electrode 41: signal line

42 : 주사선 43 : 제 1 컨택트홀42: scanning line 43: first contact hole

51 : 하부 용량전극 53 : 제 2 컨택트홀51: lower capacitor electrode 53: second contact hole

56 : 실드전극 61, 63 : 광차단층56 shield electrode 61, 63 light blocking layer

62 : 절연성막 71, 77 : 편광필터62: insulating film 71, 77: polarizing filter

72, 74 : 배향막 73 : 액정72, 74: alignment film 73: liquid crystal

75 : 대향전극 76 : 유리기판75: counter electrode 76: glass substrate

박막 트랜지스터의 제조방법Manufacturing Method of Thin Film Transistor

본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터의 제조방법은 하기의 공정,The manufacturing method of the thin film transistor based on this invention is the following process,

절연성 기판 상에 비정질 실리콘층을 퇴적하는 공정;Depositing an amorphous silicon layer on the insulating substrate;

상기 비정질 실리콘층을 퇴적하는 공정을 연속하여 제 1 게이트 절연막을 퇴적하는 공정;Depositing a first gate insulating film in a continuous process of depositing the amorphous silicon layer;

상기 비정질 실리콘층을 제 1 게이트 절연막과 함께 섬형상으로 패터닝하는 공정;Patterning the amorphous silicon layer in an island shape together with a first gate insulating film;

섬형상으로 패터닝된 제 1 게이트 절연막 상에서 제 2 게이트 절연막을 퇴적하는 공정;Depositing a second gate insulating film on the first gate insulating film patterned in an island shape;

제 2 게이트 절연막상에서 금속 도체층을 퇴적하는 공정;Depositing a metal conductor layer on the second gate insulating film;

상기 도체층을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 공정 및Patterning the conductor layer to form a gate electrode; and

게이트 전극을 마스크로서 이용하여 상기 비정질 실리콘층에 불순물 이온을 도핑하는 공정을 구비한다.And doping the amorphous silicon layer with impurity ions using a gate electrode as a mask.

본 발명의 박막 트랜지스터의 제조방법에 의하면 게이트 절연막은 제 1 게이트 절연막 및 제 2 게이트의 절연막의 두개의 층으로 구성되고 반도체층인 비정질 실리콘층은 제 1 게이트 절연막과 동시에 섬형상으로 가공된 후, 그 전체가 제 2 게이트 절연막으로 덮인다. 이와 같은 공정을 채용함으로써 비정질 실리콘층의 퇴적과 제 1 게이트 절연막의 퇴적과의 사이에 패터닝 공정이 개재하지 않기 때문에 비정질 실리콘층과 제 1 게이트절연막을 동일 반응실 안에서 진공상태를 유지한 채, 연속적으로 플라즈마 CVD(Chemical Vapour Deposition)법에 의해 퇴적하는 것이 가능하게 된다. 이 결과 비정질 실리콘층과 게이트 절연막과의 사이에 청정한 계면(채널계면)을 얻는 것이 용이하게 되고 이동도, 신뢰성 등에 대해서 우수한 특성을 구비한 TFT를 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the thin film transistor of the present invention, the gate insulating film is composed of two layers of the insulating film of the first gate insulating film and the second gate, and the amorphous silicon layer, which is a semiconductor layer, is processed in an island shape simultaneously with the first gate insulating film, The whole is covered with the 2nd gate insulating film. By adopting such a process, the patterning process is not interposed between the deposition of the amorphous silicon layer and the deposition of the first gate insulating film, so that the amorphous silicon layer and the first gate insulating film are kept in a vacuum state in the same reaction chamber and continuously. As a result, it is possible to deposit by the plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method. As a result, it is easy to obtain a clean interface (channel interface) between the amorphous silicon layer and the gate insulating film, and a TFT having excellent characteristics in mobility, reliability, and the like can be manufactured.

또한, 비정질 실리콘층은 게이트 전극 형성 전에 섬형상으로 가공되어 있기 때문에 TFT 어레이를 구성할 때에, 인접하는 TFT 사이에서 반도체층이 서로 완전히 분리되어 있어 필드 TFT가 형성되는 일은 없다.In addition, since the amorphous silicon layer is processed in an island shape before forming the gate electrode, when forming the TFT array, the semiconductor layers are completely separated from each other between adjacent TFTs, so that no field TFT is formed.

게이트 전극을 마스크에 이용하여 자기정합식으로 형성되는 소스·드레인 영역은 레이져조사에 의한 다결정화에 의해 도핑원소가 충분히 활성화되기 때문에 종래 CVD법으로 형성되는 n+a-Si(n형 비정질 실리콘)와 비교하여 전기 저항이 작다. 이 때문에 소스 영역과 소스 전극 및 드레인 영역과 드레인 전극과의 사이에서 각각 충분한 오믹 접촉을 확보할 수 있다. 이 결과 비정질 실리콘을 활성층에 이용한 톱게이트 구조의 TFT에 있어서 종래부터 과제였던 TFT 특성의 개선과 기생용량의 저감을 동시에 실현할 수 있다.The source and drain regions formed by using a gate electrode as a mask in a self-aligning manner are n + a-Si (n-type amorphous silicon) formed by conventional CVD because doping elements are sufficiently activated by polycrystallization by laser irradiation. Compared with, the electrical resistance is small. For this reason, sufficient ohmic contact can be ensured between a source region, a source electrode, and a drain region, and a drain electrode, respectively. As a result, it is possible to simultaneously realize improvement of TFT characteristics and reduction of parasitic capacitance in a TFT having a top gate structure using amorphous silicon as an active layer.

불순물 이온을 도핑하는 공정 전에 적어도 제 2 게이트 절연막을 게이트 전극을 마스크로서 이용한 에칭에 의해 제거해 둔다. 이것에 의해, 낮은 가속 전압으로도 비정질 실리콘층의 이온도핑이 가능하게 된다.At least the second gate insulating film is removed by etching using the gate electrode as a mask before the step of doping the impurity ions. This enables ion doping of the amorphous silicon layer even at a low acceleration voltage.

바람직하게는 불순물 이온을 도핑하는 공정 전에, 제 2 게이트 절연막 및 제 1 게이트 절연막을 게이트 전극을 마스크로서 이용한 에칭에 의해 제거하여 비정질 실리콘층의 표면을 노출시킨다. 또한, 비정질 실리콘층 상에 절연막이 존재하고 있으면, 레이져조사 때 비정질 실리콘층이 어블레이션을 일으키기 쉽기 때문에 이점에서도 이온도핑 전에 비정질 실리콘층의 표면을 노출시켜 두는 것이 바람직하다.Preferably, prior to the step of doping the impurity ions, the second gate insulating film and the first gate insulating film are removed by etching using the gate electrode as a mask to expose the surface of the amorphous silicon layer. If an insulating film is present on the amorphous silicon layer, the amorphous silicon layer is likely to cause ablation during laser irradiation. Therefore, it is preferable to expose the surface of the amorphous silicon layer before ion doping.

게이트 절연막으로서 질화실리콘을 사용하는 경우, 그 에칭에는 게이트 전극의 에칭과 동일한 레지스트 패턴(resist pattern)이 사용된다. 이때, 게이트 전극에 대한 사이드 에칭을 일으키면, 게이트 전극과 소스·드레인 영역과의 사이에서 쇼트가 일어나기 쉽거나 또는 차양 형상으로 내민 게이트 전극이 이온 도핑과 레이져조사 때에 그늘을 만들어 TFT 특성을 저하시키는 일이 있다. 따라서 사이드에칭을 방지하는 것이 필요하다. 또한 하층쪽의 비정질 실리콘층을 남기기 위해서 높은 선택비를 갖는 에칭 방법을 채용할 필요가 있다. 이 쌍방의 조건을 만족하는방법으로서 CHF3와 O2의 혼합가스, 또는 CF4와 H2와의 혼합가스 등, 적어도 C, H와 F를 포함하는 혼합가스를 이용한 리액티브·이온 에칭법이 유효하다.When silicon nitride is used as the gate insulating film, the same resist pattern as the etching of the gate electrode is used for the etching. At this time, when side etching is performed on the gate electrode, shorting is likely to occur between the gate electrode and the source / drain region, or the gate electrode which is formed into a shade shape causes shading during ion doping and laser irradiation to degrade TFT characteristics. There is this. Therefore, it is necessary to prevent side etching. In addition, it is necessary to employ an etching method having a high selectivity in order to leave the amorphous silicon layer on the lower layer side. As a method of satisfying both of these conditions, a reactive ion etching method using a mixed gas containing at least C, H and F, such as a mixed gas of CHF 3 and O 2 or a mixed gas of CF 4 and H 2 , is effective. Do.

소스 전극 및 드레인 전극의 배치Placement of Source and Drain Electrodes

본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터의 제조 방법에 있어서 소스 전극 및 드레인 전극을 각각 소스 영역 및 드레인 영역의 하측 및 상측 모두 배치할 수 있다.In the manufacturing method of the thin film transistor based on this invention, a source electrode and a drain electrode can be arrange | positioned both the lower side and the upper side of a source region and a drain region, respectively.

전자의 경우, 즉, 소스 전극을 소스 영역과 절연성 기판과의 사이에, 동일하게 드레인 전극을 드레인 영역과 절연성 기판과의 사이에 각각 배치하는 경우, 박막 트랜지스터의 제조 과정은 하기와 같이 된다. 비정질 실리콘층의 퇴적에 앞서서 소스 전극 및 드레인 전극을 그들 간격이 후속하는 공정에서 형성되는 게이트 전극의 폭보다도 넓게 되도록 형성하여 둔다. 비정질 실리콘층의 퇴적 후, 비정질 실리콘층은 게이트 전극을 마스크로 이용한 이온 도핑 및 레이져조사에 의해 다결정화한다. 이에 의해 채널길이가 게이트 전극에 대하여 자기정합식으로 결정됨과 동시에 저저항화된 소스 영역에 소스 전극이, 드레인 영역에 드레인 전극이 각각 접속된다.In the former case, namely, when the source electrode is disposed between the source region and the insulating substrate and the drain electrode is similarly disposed between the drain region and the insulating substrate, the manufacturing process of the thin film transistor is as follows. Prior to the deposition of the amorphous silicon layer, the source electrode and the drain electrode are formed so that their spacing is wider than the width of the gate electrode formed in a subsequent step. After deposition of the amorphous silicon layer, the amorphous silicon layer is polycrystallized by ion doping and laser irradiation using the gate electrode as a mask. As a result, the channel length is determined in a self-aligning manner with respect to the gate electrode, and the source electrode is connected to the low resistance source region and the drain electrode is connected to the drain region.

또한, 이 경우 이온도핑 전에 미리 게이트 절연막을 게이트 전극과 동일 패턴으로 에칭하여 비정질 실리콘층의 표면을 노출시켜 두는 것이 특히 중요한 점이다. 그 이유는 소스 전극 및 드레인 전극을 저저항 다결정 실리콘층의 밑면에 접속하기 위해서는 비정질 실리콘층의 이온도핑 때, 불순물을 깊게 넣을 필요가 있기 때문이다.In this case, it is particularly important to expose the surface of the amorphous silicon layer by etching the gate insulating film in the same pattern as the gate electrode before ion doping. The reason is that in order to connect the source electrode and the drain electrode to the bottom surface of the low-resistance polycrystalline silicon layer, it is necessary to deeply insert impurities during ion doping of the amorphous silicon layer.

소스 전극 및 드레인 전극의 재료로서는 저저항임과 동시에 레이져 조사 때 고온에서 견딜 수 있는 고융점 재료인 것이 필요하다. 이 점에서 MoW 합금과 MoTa 합금은 쌍방의 요구를 만족하는 재료이어서 바람직하다. 특히 MoW 합금은 MoTa 합금보다도 저저항이기 때문에 보다 바람직하다.As the material of the source electrode and the drain electrode, it is necessary to be a high melting point material that is low resistance and can withstand high temperatures during laser irradiation. In this respect, the MoW alloy and the MoTa alloy are preferred because they are materials that satisfy both requirements. In particular, MoW alloy is more preferable because of lower resistance than MoTa alloy.

후자의 경우, 즉, 소스 전극 및 드레인 전극을 각각 드레인 영역 및 소스 영역의 상측에 배치하는 경우, 박막 트랜지스터의 제조 과정은 하기와 같이 된다. 전자의 경우와 같이 게이트 전극, 제 2 게이트 절연막 및 제 1 게이트 절연막을 패터닝한 후, 소스 영역 및 드레인 영역에 해당하는 비정질 실리콘층에, 게이트 전극을 마스크로서 이용하고 불순물 이온으로 도핑을 실시한다 다음에 상기 영역 상에 금속 박막을 퇴적한 후, 비정질 실리콘층에 열처리를 행하고 다시 이 금속박막을 에칭에 의해 제거한다. 이에 의해 비정질 실리콘층의 표면이 금속 실리사이드화되고 소스·드레인 영역이 형성된다.In the latter case, that is, when the source electrode and the drain electrode are disposed above the drain region and the source region, the manufacturing process of the thin film transistor is as follows. After patterning the gate electrode, the second gate insulating film, and the first gate insulating film as in the case of the former, the amorphous silicon layer corresponding to the source region and the drain region is used as a mask and doped with impurity ions. After depositing a metal thin film on the above region, the amorphous silicon layer is heat treated and the metal thin film is removed by etching again. As a result, the surface of the amorphous silicon layer is metal silicided to form source and drain regions.

이 제조방법은 비정질 실리콘층 내, 불순물 이온으로 도핑된 영역에서 표면에 금속 실리사이드를 형성함으로써 상기 영역의 저저항화를 꾀하고 있다. 이 경우도 TFT의 전류구동 능력을 떨어뜨리지 않고 자기정합식 TFT를 형성하는 것이 가능하고 또한 소스 영역과 소스 전극 및 드레인 영역과 드레인 전극과의 접속부에서 각각 충분한 오믹 접촉이 실현된다. 따라서 종래의 비정질 실리콘을 활성층으로서 이용한 톱게이트 구조의 TFT에서 과제였던 TFT 특성의 개선과 기생용량의 저감을 동시에 달성할 수 있다. 또한, 실리사이드를 형성하는 금속으로서는 Mo, Ti 또는 W가 적합하다.This manufacturing method aims to reduce the resistance of the region by forming metal silicide on the surface of the amorphous silicon layer in a region doped with impurity ions. Also in this case, it is possible to form a self-aligning TFT without degrading the current driving capability of the TFT, and sufficient ohmic contact is realized at the connection portions between the source region, the source electrode, the drain region, and the drain electrode, respectively. Therefore, the improvement of the TFT characteristic and the reduction of parasitic capacitance which were the subject of the conventional TFT of the top gate structure which used amorphous silicon as an active layer can be achieved simultaneously. As the metal forming the silicide, Mo, Ti or W is suitable.

광차폐막의 배치Placement of Light Shields

바람직하게는 상기 박막 트랜지스터에 있어서 박막 트랜지스터의 하층쪽에 비정질 탄화 실리콘층으로 이루어진 광차폐막을 배치한다. 이 경우 절연성 기판과 비정질 실리콘층과의 사이에 추가로 절연성 막을 배치하여 절연성 기판과 상기 절연성 막과의 사이에 광차폐막을 배치하거나, 또는 절연성 기판과 비정질 실리콘층과의 사이에 직접 광차폐막을 배치할 수 있다.Preferably, in the thin film transistor, a light shielding film made of an amorphous silicon carbide layer is disposed below the thin film transistor. In this case, an insulating film is further disposed between the insulating substrate and the amorphous silicon layer to arrange a light shielding film between the insulating substrate and the insulating film, or a light shielding film is directly disposed between the insulating substrate and the amorphous silicon layer. can do.

종래 광차페막으로서 비정질 실리콘막을 이용한다는 아이디어는 알려져 있다. 그러나 비정질 실리콘막은 막의 전기 저항이 낮고, 특히 광조사에 의해 도전성을 띠기 때문에 광차폐막 전하의 영향에 의한 백게이트(back gate) 효과로 역치 전압이 시프트하는 등 TFT 특성에 영향이 나타난다. 이 발명에서는 광차폐층으로서 탄화 실리콘막(SiCx)을 이용하고 있기 때문에 비정질 실리콘막과 비교하여 광전도성이 2단 이상 낮고 고저항인 광차폐막을 얻을 수 있다. 탄화실리콘막은 비정질 실리콘막과 비교하면, 밴드갭이 넓기 때문에 광차폐 능력은 약간 떨어진다. 그러나 C의 함유량의 조정에 의해 적합한 막을 얻을 수 있다.The idea of using an amorphous silicon film as a conventional light shielding film is known. However, since the amorphous silicon film has a low electrical resistance and is particularly conductive by light irradiation, there is an influence on the TFT characteristics such that the threshold voltage shifts due to a back gate effect caused by the light shielding film charge. In this invention, since the silicon carbide film (SiCx) is used as the light shielding layer, a light shielding film having a high photoresist of at least two stages and a high resistance can be obtained as compared with the amorphous silicon film. Since the silicon carbide film has a wider band gap than the amorphous silicon film, the light shielding ability is slightly inferior. However, by adjusting the content of C, a suitable film can be obtained.

바람직하게는 활성층을 형성하는 반도체막을 이층으로 구성하여 그 상층 부분을 비정질 실리콘, 하층 부분을 SiCx로 하여 하층의 SiCx를 광차폐막으로 사용한다. 광차폐막을 이와 같이 형성한다면 광차폐막에 빛이 조사되어도 광생성 캐리어의 수명이 짧기 때문에 TFT의 누설 전류를 문제 없는 레벨로 억제하는 것이 가능하고 따라서 내광성이 우수한 TFT를 얻을 수 있다.Preferably, the semiconductor film forming the active layer is composed of two layers, the upper layer portion is made of amorphous silicon and the lower layer portion is made of SiCx, and the lower layer SiCx is used as the light shielding film. If the light shielding film is formed in this way, even if light is irradiated to the light shielding film, the life of the photo-generating carrier is short, so that it is possible to suppress the leakage current of the TFT to a problem-free level, thereby obtaining a TFT having excellent light resistance.

박막 트랜지스터의 구조Structure of thin film transistor

본 발명의 박막 트랜지스터를 스위칭소자로서 이용한 어레이기판은 하기 구성을 구비한다:An array substrate using the thin film transistor of the present invention as a switching element has the following configuration:

절연성 기판;Insulating substrates;

섬형상으로 형성되고 상기 절연성 기판 상에 이차원적으로 배열된 비정질 실리콘층, 각 비정질 실리콘층은 채널 영역 및 채널 영역의 양측에 형성된 소스 영역 및 드레인 영역을 갖고 있다;An amorphous silicon layer formed in an island shape and two-dimensionally arranged on the insulating substrate, each amorphous silicon layer having a channel region and a source region and a drain region formed on both sides of the channel region;

상기 비정질 실리콘층 상에서 채널 영역(복수)을 덮도록 형성된 제 1 게이트 절연막(복수):A first gate insulating layer (plural) formed on the amorphous silicon layer to cover a channel region (plural):

제 1 게이트 절연막(복수) 상에서 형성된 제 2 절연막(복수);A second insulating film (plural) formed on the first gate insulating film (plural);

제 2 게이트 절연막(복수) 상에서 형성된 게이트전극(복수);A gate electrode (plural) formed on the second gate insulating film (plural);

소스 영역(복수)에 접속된 소스 전극(복수);A source electrode (plural) connected to the source region (plural);

드레인 영역(복수)에 접속된 드레인 전극(복수);A drain electrode (plural) connected to the drain region (plural);

상기 절연성 기판 상에서 이차원적으로 배열된 화소 전극(복수), 각 화소 전극은 각 소스 전극에 전기적으로 접속되어 있다;Pixel electrodes (plural) arranged two-dimensionally on the insulating substrate, each pixel electrode being electrically connected to each source electrode;

드레인 전극(복수)과 일체적으로 형성된 신호선(복수), 상기 신호선은 서로 인접하는 화소 전극(복수)의 사이에 배열되어 있다;A signal line (plural) formed integrally with the drain electrode (plural), and the signal line is arranged between the pixel electrodes (plural) adjacent to each other;

게이트 전극(복수)과 일체적으로 형성된 주사선(복수), 상기 주사선은 신호선(복수)과 교차하여 제 2 게이트 절연막(복수)을 통해서 신호선(복수)의 상층측에 배열되어 있다.Scan lines (plural) formed integrally with the gate electrodes (plural), which are intersected with the signal lines (plural), are arranged on the upper layer side of the signal lines (plural) through the second gate insulating film (plural).

또한, 상기 박막 트랜지스터 어레이기판에 있어서 소스 전극 및 드레인 전극을 각각 소스 영역 및 드레인 영역의 하측 및 상측 모두에 배치하는 것이 가능하다. 또, 화소 전극을 소스 전극 및 드레인 전극 상층쪽 및 하층쪽 모두에 배치하는 것이 가능하다.Further, in the thin film transistor array substrate, it is possible to arrange the source electrode and the drain electrode on both the lower side and the upper side of the source region and the drain region, respectively. In addition, it is possible to arrange the pixel electrodes on both the upper and lower layers of the source electrode and the drain electrode.

화소 전극을 소스 전극 및 드레인 전극 상층쪽에 배치하는 경우, 절연성 보호막이 신호선(복수) 및 주사선(복수)의 위를 덮도록 퇴적되고 이 절연성 보호막 위에 화소 전극(복수)이 배치된다. 화소 전극(복수)은 절연성 보호막에 형성된 제 1 컨택트홀(복수)를 통하여 소스 전극(복수)에 전기적으로 접속된다.When the pixel electrode is disposed on the upper side of the source electrode and the drain electrode, an insulating protective film is deposited so as to cover the signal line (plural) and the scanning line (plural), and the pixel electrode (plural) is disposed on the insulating protective film. The pixel electrode (plural) is electrically connected to the source electrode (plural) through the first contact hole (plural) formed in the insulating protective film.

상기 구조를 구비한 박막 트랜지스터 어레이는 예를 들면 이하에 나타나는 과정으로 제조된다.The thin film transistor array having the above structure is manufactured, for example, by the following procedure.

절연성 기판 상에 신호선을 배열한다. 드레인 전극은 절연성 기판 상에서 신호선과 동일 공정으로 신호선과 일체적으로 형성되고 동시에 소스 전극이 절연성 기판 상에서 형성된다. 이와 같이 형성된 드레인 전극 및 소스 전극상에 상기 구조를 구비한 박막 트랜지스터가 형성된다. 또한, 주사선은 게이트 전극과 동일 공정으로 게이트 전극과 일체적으로 형성된다. 또한, 상기 제 2 게이트 절연막이 주사선과 신호선 사이의 층간 절연막으로서도 이용된다. 다음에 절연성 보호막을 절연성 기판, 박막 트랜지스터, 신호선 및 주사선의 상면을 덮도록 퇴적한다. 상기 절연성 보호막에 제 1 컨택트홀을 형성하여 소스 전극의 일부를 노출시킨다. 상기 절연성 보호막 상면 내, 신호선 및 주사선으로 구분되는 각 영역(화소 영역)의 윗쪽에 해당하는 영역에 화소 전극을 형성한다. 화소 전극은 제 1 컨택트홀을 통해서 소스전극에 접속된다.Arrange the signal lines on the insulating substrate. The drain electrode is integrally formed with the signal line in the same process as the signal line on the insulating substrate, and at the same time, the source electrode is formed on the insulating substrate. A thin film transistor having the above structure is formed on the drain electrode and the source electrode thus formed. In addition, the scan line is formed integrally with the gate electrode in the same process as the gate electrode. The second gate insulating film is also used as the interlayer insulating film between the scan line and the signal line. Next, an insulating protective film is deposited to cover the upper surfaces of the insulating substrate, the thin film transistor, the signal line, and the scan line. A first contact hole is formed in the insulating protective layer to expose a portion of the source electrode. A pixel electrode is formed in the upper surface of the insulating protective film and in a region corresponding to the upper portion of each region (pixel region) which is divided into a signal line and a scanning line. The pixel electrode is connected to the source electrode through the first contact hole.

이와 같은 화소 전극을 박막 트랜지스터의 상층쪽에 배치한 구조를 구비하는 박막 트랜지스터 어레이의 경우, LCD의 개구율을 크게 취하는 것이 가능하게 된다.In the case of the thin film transistor array having the structure in which such pixel electrodes are arranged on the upper layer side of the thin film transistor, it is possible to take a large aperture ratio of the LCD.

또한, 화소 전극을 소스 전극 및 드레인 전극 상층쪽에 배치하는 구조의 경우, 바람직하게는 박막 트랜지스터 어레이를 하기와 같이 구성한다. 즉, 절연성 기판 상에서 신호선과 동일 공정으로 하부 용량 전극을 형성하여 화소 전극을 절연성 보호막에 형성된 제 2 컨택트홀을 통해서 이 하부 용량 전극에 접속하고 이 하부 용량 전극과 주사선과의 사이에서 보조 용량을 구성한다. 상기 구조인 경우, 하부 용량 전극은 화소 전극을 통해서 소스 전극과 접속되어 있다. 이와 같이 하여 양쪽전극의 접속을 투명 도전성 박막인 화소 전극으로 겸용함으로써 LCD의 개구율을 크게 취하는 것이 가능하게 된다.In the case of the structure in which the pixel electrode is disposed on the upper side of the source electrode and the drain electrode, the thin film transistor array is preferably configured as follows. That is, the lower capacitance electrode is formed on the insulating substrate in the same process as the signal line, and the pixel electrode is connected to the lower capacitance electrode through the second contact hole formed in the insulating protective film, and the storage capacitor is configured between the lower capacitance electrode and the scan line. do. In the above structure, the lower capacitor electrode is connected to the source electrode through the pixel electrode. In this way, by connecting both electrodes as a pixel electrode which is a transparent conductive thin film, the aperture ratio of the LCD can be made large.

또한, 화소 전극을 소스 전극 및 드레인 전극 상층쪽에 배치하는 경우, 바람직하게는 박막 트랜지스터 어레이를 하기와 같이 구성한다. 즉, 신호선을 화소 전극의 테두리부가 상기 절연성 보호막을 통해서 신호선에 겹치도록 형성하고 신호선을 블랙 매트릭스로서 기능시킨다. 이에 의해 종래 블랙 매트릭스를 별도로 설치한 경우와 비교해서 마스크 맞춤 정밀도의 마진을 취할 필요가 없어지기 때문에 LCD의 개구율을 더욱 크게 취하는 것이 가능하게 된다.In the case where the pixel electrode is disposed above the source electrode and the drain electrode, the thin film transistor array is preferably configured as follows. That is, the signal line is formed so that the edge portion of the pixel electrode overlaps the signal line through the insulating protective film, and the signal line functions as a black matrix. This eliminates the necessity of taking the margin of mask matching accuracy as compared with the case where the conventional black matrix is separately provided, so that the aperture ratio of the LCD can be made larger.

그러나 이와 같은 구조를 단순히 이용한 경우는 화소 전극과 신호선과의 겹침에 의해 양자의 커플링용량이 과대하게 될 우려가 있다. 이 커플링 용량은 LCD의 표시에 누화를 낳는 등, 문제를 일으키는 요인이 된다. 이 문제의 해결을 위해서 박막 트랜지스터 어레이를 하기와 같이 구성한다. 즉, 신호선의 윗쪽에 제 2게이트 절연막을 통해서 실드 전극을 배치한다. 또한, 이 실드 전극은 주사선과 동일 공정으로 주사선과 일체적으로 형성할 수 있다. 화소 전극을 그 테두리부가 이 실드 전극에 상기 절연성 보호막을 통해서 겹치도록 형성한다. 이에 의해 이 실드 전극을 블랙매트릭스로서 기능시킴과 동시에 이 실드 전극과 화소 전극과의 사이에 보조 용량을 구성한다.However, in the case where such a structure is simply used, the coupling capacitance of both may be excessive due to the overlap between the pixel electrode and the signal line. This coupling capacitance causes problems such as crosstalk to the LCD display. To solve this problem, a thin film transistor array is constructed as follows. That is, the shield electrode is disposed over the signal line through the second gate insulating film. The shield electrode can be formed integrally with the scan line in the same process as the scan line. The pixel electrode is formed such that its edge portion overlaps the shield electrode through the insulating protective film. As a result, the shield electrode functions as a black matrix and an auxiliary capacitance is formed between the shield electrode and the pixel electrode.

이와 같이 하여 화소 전극과 신호선의 사이에 실드 전극을 개재시킴으로써 전계가 실드되고 신호선의 전위 변동이 화소 전위에 영향을 미치는 것을 방지한다. 상기 구조를 구비하는 박막 트랜지스터에서는 실드 전극을 주사선(따라서 게이트 전극)과 동일 공정으로 형성되는 보조 용량선 또는 인접 화소의 주사선 그것으로 겸용할 수 있고, 특별한 공정의 증대를 수반하지 않고서 실드 구조를 만들 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스 구조의 형성은 화소 전극의 테두리부를 실드 전극에 겹치는 것에 의해 실시하는 것이 좋고, 이 경우 화소 전극의 테두리부를 신호선에 겹치지 않는 쪽이 수율의 관점으로는 바람직하다.By interposing the shield electrode between the pixel electrode and the signal line in this way, the electric field is shielded and the potential variation of the signal line is prevented from affecting the pixel potential. In the thin film transistor having the above structure, the shield electrode can be used as the storage capacitor line formed in the same process as the scan line (and thus the gate electrode) or the scan line of the adjacent pixel, and the shield structure can be made without increasing the special process. Can be. The formation of the black matrix structure is preferably performed by overlapping the edge of the pixel electrode with the shield electrode, and in this case, it is preferable that the edge of the pixel electrode does not overlap the signal line from the viewpoint of yield.

또한, 화소 전극을 ITO로 구성하는 경우, 바람직하게는 절연성 보호막을 산화 실리콘 또는 산질화 실리콘으로 구성한다.In the case where the pixel electrode is made of ITO, the insulating protective film is preferably made of silicon oxide or silicon oxynitride.

특히 신호선의 윗쪽에 ITO로 이루어진 화소 전극의 테두리부를 겹치는 경우, 또는 실드 전극의 윗쪽에 ITO로 이루어진 화소 전극의 테두리부를 겹치는 경우에는 ITO의 에칭에 높은 가공 정밀도가 요구되기 때문에 건식 에칭의 채용이 바람직하다. ITO의 건식 에칭 방법으로서는 예를 들면, 요오드화수소(HI) 가스, 브롬화수소(HBr) 가스, 염화수소(HCI) 가스를 이용한 리액티브 이온 에칭이 알려져 있지만,밑바탕에 질화 실리콘을 이용하면, 가장 선택성이 좋은 HI가스를 이용해도 에칭 선택비가 3정도 밖에 얻을 수 없고 질화 실리콘은 막이 감소하게 된다. 밑바탕으로서 산화 실리콘 또는 산질화 실리콘을 사용하고 동시에 에칭 가스에 HI를 이용하는 조합에 의해 10 정도의 선택비가 얻어지고 보호막의 막감소를 지장없는 레벨로 억제할 수 있고, ITO의 건식 에칭이 가능하게 된다.In particular, when the edge of the pixel electrode made of ITO overlaps the signal line or when the edge of the pixel electrode made of ITO overlaps the shield electrode, the use of dry etching is preferable because high processing precision is required for the etching of ITO. Do. As a dry etching method of ITO, reactive ion etching using, for example, hydrogen iodide (HI) gas, hydrogen bromide (HBr) gas, and hydrogen chloride (HCI) gas is known, but when silicon nitride is used as the base, the most selective Even with good HI gas, the etching selectivity is only about 3, and the silicon nitride film is reduced. By using silicon oxide or silicon oxynitride as the base and using HI as the etching gas at the same time, a selectivity of about 10 can be obtained, and the film reduction of the protective film can be suppressed to an uninterrupted level, allowing dry etching of ITO. .

화소 전극이 소스 전극 및 드레인 전극의 하층쪽에 배치된 박막 트랜지스터 어레이는 예를 들면, 이하에 나타나는 과정으로 제작된다.The thin film transistor array in which the pixel electrode is disposed below the source electrode and the drain electrode is manufactured by, for example, the procedure shown below.

우선, 절연성 기판 상에서 투명 도전성 박막(예를 들면 ITO)을 퇴적하고 다음에 그 위에 금속 박막을 퇴적한다. 금속 박막과 투명 도전성 박막을 동시에 패터닝하여 투명 전도성 박막 상에서 적층된 신호선, 신호선과 일체인 드레인 전극 및 금속 박막으로 덮힌 화소 전극을 동시에 형성한다. 다음에 이들 상에서 상기 구조를 구비한 박막 트랜지스터 및 주사선을 형성한다. 그 위에 절연성 보호막을 퇴적한 후, 화소 전극 영역의 절연성 보호막을 에칭에 의해 제거하고, 또한 해당 영역의 금속 박막을 에칭하고 제거하여 소스 전극을 형성한다. 이상과 같은 과정에 의하면 박막 트랜지스터 어레이의 형성에 필요한 패터닝 공정수를 하나 줄일 수 있다.First, a transparent conductive thin film (for example, ITO) is deposited on an insulating substrate, and then a metal thin film is deposited thereon. The metal thin film and the transparent conductive thin film are patterned at the same time to simultaneously form a signal line stacked on the transparent conductive thin film, a drain electrode integrated with the signal line, and a pixel electrode covered with the metal thin film. Next, a thin film transistor and a scanning line having the above structure are formed on these. After the insulating protective film is deposited thereon, the insulating protective film of the pixel electrode region is removed by etching, and the metal thin film of the region is etched and removed to form a source electrode. According to the above process, the number of patterning processes required to form the thin film transistor array can be reduced by one.

또한, 화소 전극과 신호선과의 동시 가공은 아이디어로서 바텀 게이트(bottom gate)구조의 역 스태거형 TFT와 종래 순스태거형 TFT으로도 가능하지만 역스태거형 TFT로는 소스·드레인 영역의 컨택트부가 n+a-Si층 상에 ITO를 접속하는 구조가 되고 이러한 계통에서는 양호한 컨택트 특성을 얻는 것이 어렵다.한편, 종래의 순스태거형 TFT로는 상기와 같이 소스·드레인 전극 표면이 금속막이면, PH3의 플리스마 처리의 효과가 적고 역시 양호한 컨택트 특성을 얻는 것이 어렵다. 이에 대해 본 발명의 구조를 구비한 박막 트랜지스터에서는 레이져 조사에 의해 형성된 다결정 실리콘을 소스 전극 및 드레인 전극과의 컨택트층으로서 이용하고 있기 때문에 용이하게 양호한 컨택트를 얻을 수 있고 화소 전극과 신호선과의 동시 가공을 실용화할 수 있다.In addition, the simultaneous processing of the pixel electrode and the signal line is also possible as an inverted staggered TFT having a bottom gate structure and a conventional forward staggered TFT, but the inverse staggered TFT has a contact portion in the source / drain region n +. It is difficult to obtain good contact characteristics in such a system because ITO is connected to the a-Si layer. On the other hand, in the conventional forward staggered TFT, if the source / drain electrode surface is a metal film as described above, the fleece of PH 3 is achieved. The effect of hemp treatment is small and it is also difficult to obtain good contact properties. On the other hand, in the thin film transistor having the structure of the present invention, since polycrystalline silicon formed by laser irradiation is used as a contact layer between the source electrode and the drain electrode, good contact can be easily obtained, and simultaneous processing between the pixel electrode and the signal line is achieved. Can be put to practical use.

이하, 본 발명의 각종 실시형태에 대해서 도면에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, various embodiment of this invention is described based on drawing.

(실시예 1)(Example 1)

도 1 및 도 2는 본 발명에 기초한 박막 트랜지스터의 구조의 예를 나타내는 단면도이다. 이하에 이 박막 트랜지스터의 제조방법 및 구조에 대해서 설명한다.1 and 2 are sectional views showing an example of the structure of a thin film transistor based on the present invention. The manufacturing method and structure of this thin film transistor will be described below.

유리제의 절연성기판(코닝사제 1737)(11)의 한 주요면위에 플라즈마CVD법에 의해 두께 0.1㎛의 비정질 실리콘층(12)을 퇴적하고, 또 동일한 반응실속에서 진공상태를 유지한 채 연속적으로 플라즈마 CVD법에 의해서 두께 0.05㎛의 질화실리콘층(15)(제 1 게이트절연막)을 퇴적한다. 다음으로, 비정질 실리콘층(12)을 그 상측의 질화실리콘층(15)과 함께 사진 석판술에 의해 섬형상으로 패터닝한다. 이들 상부를 덮는 것처럼 두께 0.35㎛의 질화실리콘층(16)(제 2 게이트절연막)을 퇴적한다. 질화실리콘층(16)위에 두께 0.3㎛의 Al 및 두께 0.1㎛의 Mo를 차례로 적층하고 사진 석판술에 의해서 패터닝하여 게이트전극(17)을 형성한다.The amorphous silicon layer 12 having a thickness of 0.1 탆 was deposited on one main surface of the insulating substrate made of glass (1737 manufactured by Corning Corporation) 11 by plasma CVD, and continuously plasma was maintained in the same reaction chamber in a vacuum state. The silicon nitride layer 15 (first gate insulating film) having a thickness of 0.05 mu m is deposited by the CVD method. Next, the amorphous silicon layer 12 is patterned in an island shape by photolithography with the silicon nitride layer 15 on the upper side thereof. A silicon nitride layer 16 (second gate insulating film) having a thickness of 0.35 mu m is deposited as if covering these upper portions. On the silicon nitride layer 16, Al having a thickness of 0.3 mu m and Mo having a thickness of 0.1 mu m are sequentially stacked and patterned by photolithography to form a gate electrode 17.

다음으로, 게이트전극(17)의 에칭에 사용된 것과 동일한 레지스트 패터닝을사용하여 질화실리콘막(16, 15)을 에칭하여 게이트절연막을 완성한다. 이것과 동시에 게이트전극(17)으로 덮여져 있지 않은 부분에 해당하는 비정질 실리콘층(13, 14)을 노출시킨다. 레지스트 패턴의 박리후, 게이트전극(17)을 마스크로 사용하여 비정질 실리콘층(13, 14)에 인(P)을 도핑한다. 이 이온 도핑은 H2로 5% 희석한 PH3가스를 플라즈마 분해하여 발생되는 이온 종류를 질량 분리를 실시하지 않고 일괄하여 전계로 가속하여 비정질 실리콘층에 넣는 방법에 의해 실시된다. 또한, 이와같이 질량분리를 실시하지 않으면 대면적 기판의 처리가 용이하게 된다.Next, the silicon nitride films 16 and 15 are etched using the same resist patterning used for etching the gate electrode 17 to complete the gate insulating film. At the same time, the amorphous silicon layers 13 and 14 corresponding to portions not covered with the gate electrode 17 are exposed. After exfoliation of the resist pattern, phosphorus (P) is doped into the amorphous silicon layers 13 and 14 using the gate electrode 17 as a mask. This ion doping is carried out by a method in which the ion species generated by plasma decomposition of the PH 3 gas diluted by 5% with H 2 is accelerated by an electric field and placed in an amorphous silicon layer without mass separation. In addition, if the mass separation is not performed in this manner, the processing of the large-area substrate becomes easy.

다음으로, 상부에서 XeCl 엑시머레이져를 조사한다. 또한, 레이져 조사에는 그밖의 ArF, KrF, XeF 등의 엑시머레이져 또는 YAG 레이져 또는 Ar레이져 등을 사용할 수도 있다. 게이트전극(17)을 마스크로 사용하고 있기 때문에 노출된 부분, 즉 P가 도핑된 부분의 비정질 실리콘층만이 결정화되며, 이것에 의해 P가 활성화되어 저저항의 N형 다결정실리콘으로 변한다. 이 결과, 게이트전극에 대해 자기정합하도록 소스영역(13) 및 드레인영역(14)이 형성된다. 이상과 같이 하여 본 발명에 기초하는 박막 트랜지스터가 만들어진다.Next, examine the XeCl excimer laser from the top. In addition, other excimer lasers, such as ArF, KrF, and XeF, a YAG laser, an Ar laser, etc. can also be used for laser irradiation. Since the gate electrode 17 is used as a mask, only the amorphous silicon layer of the exposed portion, that is, the portion doped with P, is crystallized, whereby P is activated to change into low-resistance N-type polycrystalline silicon. As a result, the source region 13 and the drain region 14 are formed so as to self-align with the gate electrode. As described above, a thin film transistor based on the present invention is produced.

또한, 게이트절연막을 구성하는 제 1 게이트절연막(15)과 제 2 게이트절연막(16)의 각각의 막두께의 분배에 관해서는 적절한 범위가 있다. 우선, 제 1 게이트절연막에 대해서는 TFT 특성면에서 그 하한값은 5nm 정도이다. 또한, 비정질 실리콘층과 동시에 섬형상으로 패터닝하는 공정을 고려하면 너무 두꺼운 것은 형상의 제어가 곤란해지기 때문에 그 상한값은 비정질 실리콘층의 막두께 정도로 하는 것이 바람직하다. 반면에, 제 2 게이트절연막의 두께는 섬형상으로 가공된 비정질 실리콘층 및 제 1 게이트절연막의 상부를 덮을 필요가 있기 때문에 비정질 실리콘층과 제 1 게이트절연막의 합계 막두께 이상의 값으로 하는 것이 바람직하다.In addition, the distribution of the thicknesses of the first gate insulating film 15 and the second gate insulating film 16 constituting the gate insulating film has an appropriate range. First, the lower limit of the first gate insulating film is about 5 nm in terms of TFT characteristics. In consideration of the step of patterning in an island shape at the same time as the amorphous silicon layer, too thick is difficult to control the shape, so the upper limit is preferably about the film thickness of the amorphous silicon layer. On the other hand, since the thickness of the second gate insulating film needs to cover the upper portion of the amorphous silicon layer and the first gate insulating film processed into island shapes, the thickness of the second gate insulating film is preferably equal to or greater than the total film thickness of the amorphous silicon layer and the first gate insulating film. .

또한, 게이트전극(17)을 패터닝한 후에 제 2 게이트절연막(16) 및 제 1 게이트절연막(15)을 에칭할 때, 후속되는 공정과의 정합성이 취해지면 반드시 제 1 게이트절연막(15)을 완전히 제거할 필요는 없다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이 제 1 게이트절연막(15)의 일부를 남기도록 에칭을 실시해도 좋다.In addition, when etching the second gate insulating film 16 and the first gate insulating film 15 after patterning the gate electrode 17, the first gate insulating film 15 must be completely provided if the matching with the subsequent process is achieved. There is no need to remove it. That is, as shown in FIG. 2, you may etch so that a part of 1st gate insulating film 15 may remain.

상기와 같이, 게이트전극(17)에 배리어메탈(barrier metal)이 적층된 Al을 사용하는 것에 의해 게이트전극 배선(주사선)의 저저항화가 도모되어 대형 LCD의 제조가 가능해진다. Al의 상부에 배리어 메탈(이 예에서는 Mo)을 적층하는 목적의 하나는 후속되는 이온도핑의 공정으로 채널영역으로의 수소의 주입을 블록(block)하기 위해서이다. 채널 부분의 비정질 실리콘층에 수소가 주입되면 TFT 특성의 악화의 원인이 된다. 또 다른 목적은 레이져 조사 또는 절연성 보호막 퇴적 등의 열공정에 있어서, Al에 힐록(hillock)이 발생하는 것을 방지하기 위해서이다. 따라서, 배리어메탈의 재료로는 Mo외에 고융점이고 또 고밀도인 W, Ta가 적합하다. 이중 W는 최대의 융점 및 밀도를 갖고 있기 때문에 가장 적합하다. 배리어메탈의 두께는 내열성능, 이온블록 성능, 적층막 가공시의 형상 제어성을 고려하면 0.03∼0.2㎛의 범위가 적당하다.As described above, by using Al in which a barrier metal is laminated on the gate electrode 17, the resistance of the gate electrode wiring (scanning line) can be reduced, and a large LCD can be manufactured. One purpose of stacking a barrier metal (Mo in this example) on top of Al is to block the injection of hydrogen into the channel region in a subsequent ion doping process. Injecting hydrogen into the amorphous silicon layer in the channel portion causes deterioration of TFT characteristics. Another object is to prevent the occurrence of hillock in Al in thermal processes such as laser irradiation or insulating protective film deposition. Therefore, as the material of the barrier metal, W and Ta having high melting point and high density besides Mo are suitable. W is most suitable because of its maximum melting point and density. The thickness of the barrier metal is suitably in the range of 0.03 to 0.2 占 퐉 in consideration of heat resistance, ion block performance, and shape controllability during lamination film processing.

이온도핑과 레이져 조사의 순서에 관해서는, 상기 실시예와 같이 이온도핑후에 레이져 조사를 실시한 경우에는 이온의 활성화율이 높아지고, 반면에 레이져 조사후에 이온도핑을 실시한 경우에는 레이져 조사시의 비정질 실리콘의 융발(融發)이 일어나기 어렵다. 따라서, 대량생산에서의 프로세스 윈도우를 고려하면 후자쪽이 바람직하다고 말할 수 있지만 후자의 경우에는 다결정화한 소스 및 드레인영역이 이온도핑에 의해서 재결정화하지 않도록 가속전압 및 선량의 조정이 필요하다.As for the ion doping and laser irradiation procedures, the activation rate of the ions increases when the laser irradiation is performed after ion doping as in the above embodiment, whereas the ion silicon is subjected to the ion irradiation after the laser irradiation. Fluctuations are unlikely to occur. Therefore, the latter may be preferable in consideration of the process window in mass production, but in the latter case, it is necessary to adjust the acceleration voltage and the dose so that the polycrystallized source and drain regions do not recrystallize by ion doping.

(실시예2)Example 2

도 3은 상기 구조를 구비한 박막 트랜지스터에 소스전극 및 드레인전극을 접속하는 한 예를 나타내는 단면도이다. 이 예에 있어서는 소스전극(18) 및 드레인전극(19)은 각각 소스영역(13) 및 드레인영역(14)의 하측에 배치된다.3 is a cross-sectional view showing an example in which a source electrode and a drain electrode are connected to a thin film transistor having the above structure. In this example, the source electrode 18 and the drain electrode 19 are disposed below the source region 13 and the drain region 14, respectively.

도 3에 나타낸 구조는 다음과 같이 제조된다. 유리기판(11)의 한 주요면위에 우선, Mo-W 합금을 퇴적하여 사진 석판술에 의해서 패터닝하여 소스전극(18) 및 드레인전극(19)을 형성한다. 이 양 전극의 간격을 후속공정으로 형성되는 게이트전극(17)의 폭(게이트 길이) 보다도 넓고, 또 후속공정으로 형성되는 섬형상의 비정질 실리콘층의 폭 보다도 좁게 형성해 둔다. 이 위에 상기한 제조방법에 따라서 박막 트랜지스터를 형성한다. 게이트전극(17)을 마스크로 사용하여 비정질 실리콘층으로 이온도핑 및 레이져 조사를 실시하여 박막 트랜지스터의 소스영역(13) 및 드레인영역(14)을 형성한다. 이때, 동시에 소스영역(13) 및 드레인영역(14)을 구성하는 저저항의 다결정 실리콘층이 이 하부측에 배치된 소스전극(18) 및 드레인전극(19)과 접속된다.The structure shown in FIG. 3 is manufactured as follows. On one main surface of the glass substrate 11, first, a Mo-W alloy is deposited and patterned by photolithography to form a source electrode 18 and a drain electrode 19. The gap between the two electrodes is formed to be wider than the width (gate length) of the gate electrode 17 formed in the subsequent step, and smaller than the width of the island-shaped amorphous silicon layer formed in the subsequent step. On this, a thin film transistor is formed in accordance with the above-described manufacturing method. Using the gate electrode 17 as a mask, ion doping and laser irradiation are performed on the amorphous silicon layer to form the source region 13 and the drain region 14 of the thin film transistor. At this time, a low resistance polycrystalline silicon layer constituting the source region 13 and the drain region 14 is connected to the source electrode 18 and the drain electrode 19 arranged on the lower side.

이와같이, 소스전극(18) 및 드레인전극(19)이 소스영역(13) 및 드레인영역(14)의 하층측에 배치되는 구조의 경우, 도우펀트(dopant)(이 예에서는 P)를 비정질 실리콘층(12)의 막두께 방향으로 깊이 넣을 필요가 있기 때문에 이온 도핑시 가속전압으로는 50∼80kV가 적당하다.As described above, in the case of the structure in which the source electrode 18 and the drain electrode 19 are disposed on the lower layer side of the source region 13 and the drain region 14, a dopant (P in this example) is formed of an amorphous silicon layer. Since it is necessary to insert deeply in the film thickness direction of (12), 50-80 kV is suitable as an acceleration voltage at the time of ion doping.

(실시예3)Example 3

도 4a, 도 4b에 본 발명의 박막 트랜지스터(도 3)를 스위칭소자로서 사용한 박막 트랜지스터 어레이의 구조의 한 예를 나타낸다. 도 4a는 평면도, 도 4b는 A-A부 단면도이다. 이 예에 있어서, 화소전극(32)은 박막 트랜지스터 보다도 하부측의 층에 배치된다.4A and 4B show an example of the structure of a thin film transistor array using the thin film transistor (FIG. 3) of the present invention as a switching element. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line A-A. In this example, the pixel electrode 32 is disposed in the layer on the lower side than the thin film transistor.

유리기판(11)의 한 주요면위에 ITO를 퇴적하고, 이 상부에 Mo-W 합금층을 퇴적한 후, 사진 석판술에 의해서 패터닝하여 드레인전극(19), 드레인전극과 일체의 신호선(41) 및 화소전극(32)을 형성한다. 또한, 드레인전극(19) 및 신호선(41)은 ITO층위에 형성되며, 화소전극(32)의 윗면은 이 단계에서는 Mo-W 합금층으로 덮여 있다. 이 위에 상기한 제조방법(실시예 2)에 따라서 박막 트랜지스터를 형성한다. 주사선(42)은 게이트전극(17)과 동시에 게이트전극(17)과 일체적으로 형성된다. 다음으로, 전체를 절연성보호막(31)(예를들면 질화실리콘)으로 덮어 사진 석판술에 의해서 패터닝하여 화소전극(32)의 윗면의 절연성 보호막을 화소전극(32)의 테두리부 및 소스전극(18)의 상부를 제외하고 제거한다. 다음으로 화소전극(32) 위의 Mo-W막을 그 테두리부(18a) 및 소스전극(18)을 빼고 에칭에 의해 제거한다.ITO is deposited on one main surface of the glass substrate 11, and a Mo-W alloy layer is deposited on the upper surface thereof, and then patterned by photolithography to form the drain electrode 19 and the signal line 41 integral with the drain electrode. And a pixel electrode 32. Further, the drain electrode 19 and the signal line 41 are formed on the ITO layer, and the upper surface of the pixel electrode 32 is covered with the Mo-W alloy layer in this step. A thin film transistor is formed thereon according to the above-described manufacturing method (Example 2). The scan line 42 is formed integrally with the gate electrode 17 at the same time as the gate electrode 17. Next, the entire surface is covered with an insulating protective film 31 (for example, silicon nitride) and patterned by photolithography so that the insulating protective film on the upper surface of the pixel electrode 32 is rimmed and the source electrode 18. Remove the top of). Next, the Mo-W film on the pixel electrode 32 is removed by etching with the edge portion 18a and the source electrode 18 removed.

이상과 같이 하여 도 4a, 도 4b에 나타내는 박막 트랜지스터 어레이가 얻어진다. 또한, 상기 과정에 있어서 사진 석판술의 마스크갯수는 전부 4개이다.As described above, the thin film transistor array shown in FIGS. 4A and 4B is obtained. In the above process, the number of masks of photolithography is four in total.

(실시예 4)(Example 4)

도 5a, 도 5b에 본 발명의 박막 트랜지스터(도 3)를 스위칭소자로 사용한 박막 트랜지스터 어레이의 구조의 다른 예를 나타낸다. 도 5a는 평면도, 도 5b는 A-A부 단면도이다. 이 예에 있어서, 화소전극(22)은 박막 트랜지스터 보다도 상부층에 배치된다.5A and 5B show another example of the structure of a thin film transistor array using the thin film transistor (FIG. 3) of the present invention as a switching element. FIG. 5A is a plan view and FIG. 5B is a sectional view taken along the line A-A. In this example, the pixel electrode 22 is disposed above the thin film transistor.

우선, 유리기판(11)의 한 주요면위에 상기한 제조방법(실시예2)에 따라서 박막 트랜지스터를 형성한다. 또한, 신호선(41)은 드레인전극(19)과 동시에 드레인 전극과 일체적으로 형성되며, 주사선(42)은 게이트전극(17)과 동시에 게이트전극과 일체적으로 형성된다. 다음으로, 전체를 질화실리콘으로 이루어진 절연성보호막(21)으로 덮어 사진 석판술에 의해서 패터닝하여 컨택트홀(43)(제 1 컨택트홀)을 설치하여 박막 트랜지스터의 소스전극(18)의 표면의 일부를 노출시킨다. 그 위에 ITO를 스퍼터링법에 의해서 퇴적한 후, 이것을 패터닝하여 화소전극(22)을 형성한다. 화소전극(22)은 절연성보호막(21)에 설치된 컨택트홀(43)을 통하여 소스전극(18)에 접속된다.First, a thin film transistor is formed on one main surface of the glass substrate 11 according to the above-described manufacturing method (Example 2). In addition, the signal line 41 is formed integrally with the drain electrode at the same time as the drain electrode 19, and the scan line 42 is formed integrally with the gate electrode at the same time as the gate electrode 17. Next, the entire surface is covered with an insulating protective film 21 made of silicon nitride and patterned by photolithography to provide a contact hole 43 (first contact hole), thereby partially removing the surface of the source electrode 18 of the thin film transistor. Expose After ITO is deposited thereon by sputtering, it is patterned and the pixel electrode 22 is formed. The pixel electrode 22 is connected to the source electrode 18 through a contact hole 43 provided in the insulating protective film 21.

상기와 같은 구조를 구비한 TFT 어레이는 신호선(41), 주사선(42), 화소전극(22)이 제 2 게이트절연막(16) 또는 절연성 보호막(21)을 통하여 각각 다른 층에 배치되기 때문에, 서로 쇼트하는 확률이 작아져 신호선(41)과 화소전극(22)과의 거리, 주사선(42)과 화소전극(22)의 거리를 작게 할 수 있다. 따라서, 개구율이 큰 LCD를 수율좋게 제조하는 것이 가능하다.Since the TFT array having the above structure is arranged in different layers through the second gate insulating film 16 or the insulating protective film 21, the signal line 41, the scanning line 42, and the pixel electrode 22 are mutually arranged. The probability of shorting becomes small, so that the distance between the signal line 41 and the pixel electrode 22 and the distance between the scanning line 42 and the pixel electrode 22 can be made small. Therefore, it is possible to manufacture LCD with a large aperture ratio with good yield.

또한, 상기 제조 과정에 있어서 사진 석판술의 마스크 갯수는 전부 5개이다.In the manufacturing process, the number of masks of photolithography is five in total.

(실시예 5)(Example 5)

도 6a, 도 6b에 본 발명의 박막 트랜지스터(도 3)를 스위칭소자로서 사용한 박막 트랜지스터 어레이의 구조의 다른 예를 나타낸다. 도 6a는 평면도, 도 6b는 B-B부 단면도이다. 이 예에 있어서도 화소전극(22)은 박막 트랜지스터 보다도 상부측의 층에 배치된다.6A and 6B show another example of the structure of a thin film transistor array using the thin film transistor (FIG. 3) of the present invention as a switching element. 6A is a plan view and FIG. 6B is a sectional view taken along the line B-B. Also in this example, the pixel electrode 22 is disposed in the layer on the upper side than the thin film transistor.

이 예에서는 주사선(42)의 하측에, 상기한 제 2 게이트절연막(16)을 통하여 주사선(42)이 대향하도록 하부 용량전극(51)이 배치되어 있다. 그밖의 구조에 대해서는 도 5에 나타낸 TFT 어레이와 동일하다.In this example, the lower capacitor electrode 51 is disposed below the scan line 42 so that the scan line 42 faces through the second gate insulating film 16. Other structures are the same as those of the TFT array shown in FIG.

도 6a, 도 6b에 있어서, 보조용량을 형성하는 하부 용량 전극(51)은 신호선(41), 드레인전극(19) 및 소스전극(18)과 동일 공정으로 형성된다. 또한, 인접 화소의 주사선(42)이 상부 용량 전극으로도 기능한다.6A and 6B, the lower capacitance electrode 51 forming the auxiliary capacitance is formed in the same process as the signal line 41, the drain electrode 19, and the source electrode 18. In addition, the scanning lines 42 of adjacent pixels also function as upper capacitor electrodes.

박막 트랜지스터를 덮는 절연성보호막(21)은 각 화소마다 2군데의 개구부, 즉, 제 1 컨택트홀(43) 및 제 2 컨택트홀(53)이 설치된다. 제 1 컨택트홀(43)을 통하여 소스전극(18)과 화소전극(22)이 접속되며, 제 2 컨택트홀(53)을 통하여 화소전극(22)과 하부 용량 전극(51)이 접속된다.In the insulating protective film 21 covering the thin film transistor, two openings are formed in each pixel, that is, the first contact hole 43 and the second contact hole 53. The source electrode 18 and the pixel electrode 22 are connected through the first contact hole 43, and the pixel electrode 22 and the lower capacitor electrode 51 are connected through the second contact hole 53.

또한, 화소전극(22)의 테두리부는 신호선(41)에 절연보호막(21)을 통하여 겹치도록 배치되어 있어 신호선(41)이 블랙매트릭스로 기능하고 있다. 이와 같은 구조를 채용하는 것에 의해 신호선측에 대해서는 전용 블랙매트릭스를 설치하는 것이 불필요하게 되어 신호선(41)의 경계부까지를 유효표시 영역으로 하는 것이 가능해지기 때문에 LCD의 개구율을 크게 할 수 있다.In addition, the edge portion of the pixel electrode 22 is disposed so as to overlap the signal line 41 through the insulating protective film 21, so that the signal line 41 functions as a black matrix. By adopting such a structure, it is unnecessary to provide a dedicated black matrix on the signal line side, and it becomes possible to make the effective portion of the boundary of the signal line 41 an effective display area, thereby increasing the aperture ratio of the LCD.

(실시예 6)(Example 6)

도 7에 본 발명의 박막 트랜지스터(도 3)를 스위칭소자로서 사용한 박막 트랜지스터 어레이의 구조의 다른 예(평면도)를 나타낸다.7 shows another example (top view) of the structure of a thin film transistor array using the thin film transistor (FIG. 3) of the present invention as a switching element.

이 예에서는 실드전극(56)이 상기한 제 2 게이트절연막(16)(도 6b)을 통하여 신호선(41)의 상측에 신호선(41)과 대향하도록 배치되어 있다.In this example, the shield electrode 56 is disposed to face the signal line 41 on the upper side of the signal line 41 through the second gate insulating film 16 (FIG. 6B).

또한, 이 실드전극(56)은 절연성보호막(21)(도 6b)을 통하여 화소전극(22)의 테두리부가 이 실드전극(56)에 겹치도록 배치되어 있다. 이 실드전극(56)은 주사선(42)과 동시에 주사선과 일체적으로 형성된다. 그밖의 구조에 대해서는 도 6a, 도 6b에 나타낸 TFT어레이와 동일하다.The shield electrode 56 is arranged such that the edge portion of the pixel electrode 22 overlaps the shield electrode 56 via the insulating protective film 21 (FIG. 6B). The shield electrode 56 is formed integrally with the scan line simultaneously with the scan line 42. Other structures are the same as those of the TFT array shown in Figs. 6A and 6B.

이 예에 있어서, 실드전극(56)은 보조용량을 형성하는 상부 용량 전극으로서 기능하는 것 이외에 이 실드전극(56)이 화소전극(22)의 테두리부와 겹치도록 배치되어 있기 때문에 블랙매트릭스로도 기능하고 있다. 또한, 이 실드전극(56)은 전계실드 효과를 갖고, 신호선(41)의 전위변동이 화소전극(22)에 영향을 끼치는 것을 방지하기 때문에 신호선(41)과 화소전극(22)의 커플링에 기인하는 표시성능의 저하를 방지하여 개구율이 높은 LCD를 얻을 수 있다.In this example, the shield electrode 56 functions not only as an upper capacitance electrode for forming the storage capacitor but also as a black matrix because the shield electrode 56 is disposed so as to overlap the edge portion of the pixel electrode 22. It is functioning. In addition, the shield electrode 56 has an electric field shielding effect, and prevents the potential variation of the signal line 41 from affecting the pixel electrode 22. Therefore, the shield electrode 56 has a coupling effect between the signal line 41 and the pixel electrode 22. It is possible to prevent the deterioration of display performance resulting from the LCD with a high aperture ratio.

또한, 이 예에 있어서, 절연성보호막(21)은 산화실리콘으로 구성되어 있으며, 화소전극(22)은 ITO를, HI를 사용하여 건식에칭하는 것에 의해 형성된다.In this example, the insulating protective film 21 is made of silicon oxide, and the pixel electrode 22 is formed by dry etching of ITO using HI.

(실시예 7)(Example 7)

도 8에 본 발명의 박막 트랜지스터(도 3)의 하층측에 광차단층을 설치하는예를 나타낸다.8 shows an example in which a light blocking layer is provided on the lower layer side of the thin film transistor (FIG. 3) of the present invention.

이 예에서는 유리기판(11)의 상부에 광차단층(61)을 배치하고, 그 위에 절연성의 막(62)을 형성하며, 이 절연성의 막(62)을 통하여 광차단층(61)의 상부에 박막 트랜지스터를 배치하고 있다.In this example, the light blocking layer 61 is disposed on the glass substrate 11, an insulating film 62 is formed thereon, and the thin film is formed on the light blocking layer 61 through the insulating film 62. The transistor is arranged.

광차단층(61)은 비정질 탄화실리콘(SiCx)으로 이루어지며, 비정질 실리콘층과 마찬가지로 플라즈마 CVD법에 의해서 퇴적된다. 원료가스로는 SiH4, CH4, H2의 혼합가스를 사용하는 것이 일반적이다. CH4, SiH4의 유량을 조절하는 것에 의해서 SiCx중의 C/Si 조성비가 조절된다.The light blocking layer 61 is made of amorphous silicon carbide (SiCx), and is deposited by a plasma CVD method similarly to an amorphous silicon layer. As a source gas, it is common to use a mixed gas of SiH 4 , CH 4 , H 2 . The C / Si composition ratio in SiCx is controlled by adjusting the flow rates of CH 4 and SiH 4 .

미량의 C의 첨가라도 SiCx층의 광도전성이 떨어지기 때문에 SiCx의 밴드갭이 비정질 실리콘의 밴드갭과 비교하여 0.05∼0.20eV정도 높아지도록 조절한다. 구체적으로는 비정질 실리콘의 밴드갭을 1.75eV로 하면 SiCx의 밴드갭을 1.80∼1.95eV정도로 하면 좋다. 또한, SiCx중의 C/Si 조성비는 1∼10at% 정도이다. SiCx는 박막 트랜지스터의 광누설 경로를 차단하도록 섬형상으로 가공하고, 그 위를, 예를들면 질화실리콘 또는 산화실리콘으로 이루어진 절연막으로 덮는다.Even when a small amount of C is added, the photoconductivity of the SiCx layer is inferior, so that the bandgap of SiCx is adjusted to be 0.05 to 0.20 eV higher than that of amorphous silicon. Specifically, when the band gap of amorphous silicon is 1.75 eV, the band gap of SiCx may be about 1.80 to 1.95 eV. In addition, C / Si composition ratio in SiCx is about 1-10 at%. SiCx is processed into island shapes to block the light leakage path of the thin film transistor, and is covered thereon with an insulating film made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.

(실시예 8)(Example 8)

도 9에 본 발명의 박막 트랜지스터(도 3)에 광차단층을 설치하는 다른 예를 나타낸다.9 shows another example in which a light blocking layer is provided in the thin film transistor (FIG. 3) of the present invention.

이 예에서는 유리기판(11)상에 비정질 탄화실리콘(SiCx)으로 이루어진 광차단층(63)이 형성되며, 이 위에 직접 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 즉, 반도체 활성층이 SiCx와 비정질 실리콘의 이층구조로 되어 있으며, 그 하층측이 광차단층(63)으로 기능하고, 상층측의 비정질 실리콘층에 박막 트랜지스터의 채널영역(12), 소스영역(13) 및 드레인영역(14)이 형성되어 있다.In this example, a light blocking layer 63 made of amorphous silicon carbide (SiCx) is formed on the glass substrate 11, and a thin film transistor is directly formed thereon. That is, the semiconductor active layer has a two-layer structure of SiCx and amorphous silicon, and the lower layer functions as a light blocking layer 63, and the channel region 12 and the source region 13 of the thin film transistor are disposed on the amorphous silicon layer on the upper layer side. And a drain region 14 are formed.

바람직하게는 SiCx층과 비정질 실리콘층 사이에 깨끗한 계면을 얻기 위하여 이 층들을 진공상태로 유지한 채 연속적으로 플라즈마 CVD에 의해서 퇴적한다. 구체적으로는 플라즈마 방전을 유지한 채, 원료가스의 전환만으로(예를들면 CH4가스의 온/오프) SiCx층과 비정질 실리콘층을 연속적으로 퇴적한다. SiCx의 조성은 앞에서 나타낸 예(예 7)와 동일하다.Preferably, these layers are deposited by plasma CVD continuously while maintaining the vacuum in order to obtain a clean interface between the SiCx layer and the amorphous silicon layer. Specifically, the SiCx layer and the amorphous silicon layer are continuously deposited only by switching the source gas (for example, on / off of CH 4 gas) while maintaining the plasma discharge. The composition of SiCx is the same as in the example (Example 7) shown above.

이와같이 SiCx층(63)위에 비정질 실리콘층이 적층된 구조의 경우, 비정질 실리콘층이 얇아질수록 TFT의 광누설전류가 저하한다. 그러나, 너무 얇으면 SiCx층의 결함 준위에 밴드가 구부려지는 것에 영향을 받아 TFT의 이동도가 저하한다. 따라서, 비정질 실리콘층의 막두께를 10nm이상, 50nm이하, 바람직하게는 15nm이상, 30nm 이하로 한다.In the structure in which the amorphous silicon layer is laminated on the SiCx layer 63 as described above, the thinner the amorphous silicon layer, the lower the light leakage current of the TFT. However, if the thickness is too thin, the mobility of the TFT decreases due to the bending of the band in the defect level of the SiCx layer. Therefore, the film thickness of the amorphous silicon layer is 10 nm or more and 50 nm or less, preferably 15 nm or more and 30 nm or less.

(실시예 9)(Example 9)

도 10에 본 발명의 박막 트랜지스터(도 3)를 사용한 투과광형 액정표시소자의 단면도를 나타낸다.10 is a cross-sectional view of a transmission light type liquid crystal display device using the thin film transistor (FIG. 3) of the present invention.

대향기판은 유리기판(76), 대향전극(75), 배향막(74) 및 편광필터(77) 등으로 구성된다. 유리기판(76)의 내면측에는 ITO로 이루어진 대향전극(75)이 형성되며, 대향전극(75)의 표면은 저온큐어형 폴리이미드로 이루어진 배향막(74)으로 덮여져 있고, 유리기판(76)의 외부면측에는 편광필터(77)가 부착되어 있다.The counter substrate is composed of a glass substrate 76, a counter electrode 75, an alignment film 74, a polarization filter 77, and the like. On the inner surface side of the glass substrate 76, a counter electrode 75 made of ITO is formed, and the surface of the counter electrode 75 is covered with an alignment film 74 made of a low temperature cure polyimide, and the glass substrate 76 The polarization filter 77 is attached to the outer surface side.

한편, 어레이기판은 본 발명의 박막 트랜지스터 어레이(유리기판(11), 게이트전극(17), 소스전극(18), 드레인전극(19), 화소전극(22) 등으로 구성된다), 배향막(72) 및 편광필터(71) 등으로 구성된다. 화소전극(22)의 표면은 저온 큐어형 폴리이미드로 이루어진 배향막(72)으로 덮여져 있고, 유리기판(11)의 외부면측에는 편광필터(71)가 부착되어 있다.On the other hand, the array substrate is a thin film transistor array (consisting of the glass substrate 11, the gate electrode 17, the source electrode 18, the drain electrode 19, the pixel electrode 22, etc.) of the present invention, the alignment film 72 ) And a polarization filter 71 or the like. The surface of the pixel electrode 22 is covered with an alignment film 72 made of low temperature cure polyimide, and a polarizing filter 71 is attached to the outer surface side of the glass substrate 11.

어레이기판과 대향기판은 서로 대향하도록 배치되며, 이 사이에 액정(73)이 봉입되어 있다. 또한, 각각의 배향막(72, 74)은 배향방향이 서로 직교하도록 배향처리가 실시되어 있다.The array substrate and the opposing substrate are arranged to face each other, and the liquid crystal 73 is enclosed therebetween. Further, the alignment films 72 and 74 are subjected to an alignment process so that the alignment directions are perpendicular to each other.

화소전극(22)의 하부측에 배치된 절연성보호막(21)으로는 투명한 유기절연막이 사용된다. 상기한 바와 같이, 신호선(41)(도 5a)과 화소전극(22)의 커플링 용량은 액정표시소자의 표시 특성을 저하시키기 때문에 이 커플링 용량을 작게 억제하는 것이 필요하다. 따라서, 4 이하의 유전율을 가진 투명한 유기절연막을 1㎛이상의 두께로 도포하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 아크릴수지, 폴리이미드 수지 또는 벤조시클로헵텐수지 등을 사용할 수 있고, 또 포토레지스트와 같이 감광성이 있으면 가공이 용이하다. 또한, 바람직하게는 TFT의 보호기능을 향상시키기 위하여 이 유기절연막상에 추가로 질화실리콘 등의 무기절연막을 적층한다.As the insulating protective film 21 disposed below the pixel electrode 22, a transparent organic insulating film is used. As described above, since the coupling capacitance between the signal line 41 (Fig. 5A) and the pixel electrode 22 degrades the display characteristics of the liquid crystal display element, it is necessary to reduce the coupling capacitance small. Therefore, it is preferable to apply a transparent organic insulating film having a dielectric constant of 4 or less to a thickness of 1 µm or more. Specifically, an acrylic resin, a polyimide resin, a benzocycloheptene resin, or the like can be used, and if it is photosensitive like a photoresist, processing is easy. Further, in order to improve the protective function of the TFT, an inorganic insulating film such as silicon nitride is further laminated on this organic insulating film.

또한, 이 유기보호막을 착색하여 칼라필터로 하는 것도 가능하다.It is also possible to color this organic protective film to form a color filter.

이 경우, 어레이기판측에 칼라필터의 기능을 갖게 할 수 있고, 고개구율의 LCD를 저비용으로 제조할 때 유리하다.In this case, it is possible to have a function of a color filter on the array substrate side, which is advantageous when manufacturing a high aperture ratio LCD at low cost.

(실시예10)Example 10

도 11은 본 발명에 기초한 박막 트랜지스터의 구조의 다른 예를 나타내는 단면도이다.11 is a cross-sectional view showing another example of the structure of a thin film transistor based on the present invention.

석영유리제의 절연성기판(코닝사제 1737)(11)의 한 주요면위에 플라즈마 CVD법에 의해서 두께 0.1㎛의 비정질 실리콘층(비정질 실리콘층)(12)을 퇴적하고, 또 동일한 반응실속에서 진공상태를 유지한 채 연속적으로 플라즈마 CVD법에 의해 두께 0.05㎛의 질화실리콘층(15)(제 1 게이트절연막)을 퇴적한다. 비정질 실리콘(12)을 그 상측의 질화실리콘층(15)과 함께 사진 석판술에 의해서 섬형상으로 패터닝한다. 다음으로, 이것들을 덮도록 두께 0.35㎛의 질화실리콘층(16)(제 2 절연막)을 퇴적한다. 질화실리콘층(16)위에 두께 0.3㎛의 Al 및 두께 0.1㎛의 Mo를 차례로 적층하여 사진 석판술에 의한 패터닝으로 게이트전극(17)을 형성한다.An amorphous silicon layer (amorphous silicon layer) 12 having a thickness of 0.1 탆 was deposited on one main surface of an insulating substrate made of quartz glass (1737 manufactured by Corning Corporation) 11 by plasma CVD, and vacuum was maintained in the same reaction chamber. While maintaining, the silicon nitride layer 15 (first gate insulating film) having a thickness of 0.05 µm was deposited continuously by plasma CVD. Amorphous silicon 12 is patterned in an island shape by photolithography with the silicon nitride layer 15 thereon. Next, a silicon nitride layer 16 (second insulating film) having a thickness of 0.35 mu m is deposited so as to cover these. A gate electrode 17 is formed by patterning by photolithography by sequentially laminating 0.3 μm thick Al and 0.1 μm thick Mo on the silicon nitride layer 16.

다음으로, 게이트전극(17)의 에칭에 사용된 것과 동일한 레지스트 패터닝을 사용하여 질화실리콘막(16, 15)을 에칭하여 게이트절연막을 형성함과 동시에 게이트전극(17)으로 덮여져 있지 않은 부분에 해당하는 비정질 실리콘층(85, 86)을 노출시킨다. 레지스트패턴의 박리후, 게이트전극(17)을 마스크로 사용하여 비정질 실리콘층에 P를 도핑한다.Next, the silicon nitride films 16 and 15 are etched using the same resist patterning used for etching the gate electrode 17 to form a gate insulating film, and at the same time not covered with the gate electrode 17. The corresponding amorphous silicon layers 85 and 86 are exposed. After exfoliation of the resist pattern, P is doped into the amorphous silicon layer using the gate electrode 17 as a mask.

다음으로, 노출된 비정질 실리콘층 상부에 Mo를 스퍼터링하고, 250℃로 열처리하여 비정질 실리콘층과 Mo층의 경계면에 Mo실리사이드를 형성한다. 그 후, 습식에칭에 의해서 Mo층을 제거하면 비정질 실리콘층의 표층부에 Mo실리사이드가 남는다. 이 결과, 게이트전극에 대해서 자기정합하도록 소스영역(85) 및드레인영역(86)이 형성된다. 이상과 같이 하여 본 발명의 박막 트랜지스터가 만들어진다.Next, Mo is sputtered on the exposed amorphous silicon layer and heat-treated at 250 ° C. to form Mo silicide on the interface between the amorphous silicon layer and the Mo layer. Thereafter, when the Mo layer is removed by wet etching, Mo silicide remains on the surface layer portion of the amorphous silicon layer. As a result, the source region 85 and the drain region 86 are formed so as to self-align with the gate electrode. As described above, the thin film transistor of the present invention is produced.

(실시예 11)(Example 11)

도 12는 상기 구조(도 11)를 구비한 박막 트랜지스터에 소스전극(88) 및 드레인전극(89)을 접속하는 예를 나타내는 단면도이다.12 is a cross-sectional view showing an example in which the source electrode 88 and the drain electrode 89 are connected to the thin film transistor having the structure (Fig. 11).

소스전극(88) 및 드레인전극(89)의 접속은 유리기판(11)위에 박막 트랜지스터를 형성하는 공정의 최후 단계에 있어서, 소스영역(85) 및 드레인영역(86)의 형성과 동시에 실시된다. 즉, 노출된 비정질 실리콘층 위에 Mo를 스퍼터링하고 250℃의 열처리에 의해서 비정질 실리콘층과 Mo층의 경계면에 Mo 실리사이드를 형성한다. 다음으로, Mo층을 습식 에칭에 의해서 패터닝하여 소스전극(88) 및 드레인전극(89)을 형성한다. 또한, 이 양 전극의 간격을 이미 형성한 게이트전극(17)의 폭 보다도 넓고 비정질 실리콘의 섬(12) 보다도 좁게 형성한다. 이 결과, 게이트전극(17)에 대해서 자기정합하도록 소스영역(85) 및 드레인영역(86)이 형성됨과 동시에 소스전극(88) 및 드레인전극(89)이 형성된다.The connection between the source electrode 88 and the drain electrode 89 is performed simultaneously with the formation of the source region 85 and the drain region 86 in the last step of the process of forming the thin film transistor on the glass substrate 11. That is, Mo silicide is formed on the interface between the amorphous silicon layer and the Mo layer by sputtering Mo on the exposed amorphous silicon layer and heat treatment at 250 ° C. Next, the Mo layer is patterned by wet etching to form the source electrode 88 and the drain electrode 89. Further, the gap between the two electrodes is formed to be wider than the width of the gate electrode 17 already formed and narrower than the island 12 of amorphous silicon. As a result, the source region 85 and the drain region 86 are formed so as to self-align with the gate electrode 17, and the source electrode 88 and the drain electrode 89 are formed.

상기 제조방법은 비정질 실리콘층 내에, 불순물 이온으로 도핑된 영역의 표면에 Mo 실리사이드를 형성하는 것에 의해서 상기 영역의 저저항화를 도모하고 있다. 이 경우, TFT의 전류구동능력을 떨어뜨리지 않고 자기정합식 TFT를 형성하는 것이 가능하며, 또한 소스영역(85)과 소스전극(88) 및 드레인영역(86)과 드레인전극(89)의 접속부에서 각각 충분한 오믹접촉이 실현된다. 또한, 실리사이드를 형성하는 금속으로는 Mo외에 Ti 또는 W가 적합하다.The manufacturing method aims at reducing the resistance of the region by forming Mo silicide on the surface of the region doped with impurity ions in the amorphous silicon layer. In this case, it is possible to form a self-aligning TFT without degrading the current driving capability of the TFT, and at the connection portion of the source region 85 and the source electrode 88 and the drain region 86 and the drain electrode 89. Sufficient ohmic contact is realized in each case. As the metal forming the silicide, Ti or W is suitable in addition to Mo.

본 발명의 박막 트랜지스터의 구조 및 제조방법은 게이트절연막을 제 1 및 제 2 게이트절연막의 2개의 층으로 구성하고 있다. 반도체활성층인 비정질 실리콘층 위에 제 1 게이트절연막을 퇴적하여 비정질 실리콘층을 제 1 게이트절연막과 동시에 섬형상으로 가공한 후, 이 전체를 제 2 게이트절연막으로 덮는다. 이와같은 공정을 채용하는 것에 의해 비정질 실리콘층의 퇴적과 제 1 게이트절연막(게이트절연막)의 퇴적 사이에 패터닝공정이 개재하지 않기 때문에 비정질 실리콘층과 제 1 게이트절연막을 동일한 반응실속에서 진공상태를 유지한 채 연속적으로 플라즈마 CVD법에 의해서 퇴적하는 것이 가능하다. 이 결과, 비정질 실리콘층과 게이트절연막 사이에 깨끗한 계면을 얻는 것이 용이해져 박막 트랜지스터의 이동도, 신뢰성 등을 향상시킬 수 있다.In the structure and manufacturing method of the thin film transistor of the present invention, the gate insulating film is composed of two layers of the first and second gate insulating films. A first gate insulating film is deposited on the amorphous silicon layer, which is a semiconductor active layer, and the amorphous silicon layer is processed into islands simultaneously with the first gate insulating film, and then the whole is covered with the second gate insulating film. By adopting such a process, the patterning process is not interposed between the deposition of the amorphous silicon layer and the deposition of the first gate insulating film (gate insulating film), so that the amorphous silicon layer and the first gate insulating film are kept in the vacuum in the same reaction chamber. It is possible to deposit continuously by the plasma CVD method. As a result, it is easy to obtain a clean interface between the amorphous silicon layer and the gate insulating film, and the mobility, reliability, and the like of the thin film transistor can be improved.

또한, 게이트전극을 마스크로 사용하여 자기정합식으로 형성되는 소스 및 드레인 영역은 레이져 조사에 의한 다결정화에 의해서 도핑 원소가 충분히 활성화되기 때문에 종래의 CVD로 형성되는 n+a-Si(n형 비정질 실리콘)과 비교하여 전기저항이 적고, 소스·드레인영역과 소스·드레인 전극 사이에 각각 충분한 오믹 접촉을 형성할 수 있다.In addition, the source and drain regions formed in a self-aligning manner using the gate electrode as a mask are n + a-Si (n-type amorphous) formed by conventional CVD because doping elements are sufficiently activated by polycrystallization by laser irradiation. Compared with silicon), the electrical resistance is low, and sufficient ohmic contact can be formed between the source and drain regions and the source and drain electrodes, respectively.

이 결과, 종래의 비정질 실리콘을 활성층에 사용한 톱게이트 구조의 TFT에 있어서 과제였던 TFT 특성의 개선과 기생용량의 저감을 동시에 달성할 수 있다.As a result, the improvement of TFT characteristic and the reduction of parasitic capacitance which were the subject in the TFT of the top gate structure which used the conventional amorphous silicon for the active layer can be achieved simultaneously.

또한, 이온 도핑전에 미리 게이트절연막을 게이트전극과 동일 패턴으로 에칭하여 비정질 실리콘층의 표면을 노출시켜 두는 것에 의해서 낮은 가속전압이라도비정질 실리콘층으로의 이온도핑이 가능하게 된다.In addition, by etching the gate insulating film in the same pattern as the gate electrode in advance before ion doping, exposing the surface of the amorphous silicon layer, ion doping into the amorphous silicon layer is possible even at a low acceleration voltage.

또한, 불순물 이온도핑 전에 비정질 실리콘층의 표면을 노출시켜 두기 때문에 이온도핑 후의 레이져조사 때 비정질 실리콘층이 어블레이션을 일으키는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the surface of the amorphous silicon layer is exposed before the impurity ion doping, it is possible to prevent the amorphous silicon layer from causing ablation during laser irradiation after ion doping.

본 발명의 박막 트랜지스터의 제조방법에 의하면 제조공정중에 사용되는 마스크갯수는 광차단층을 설치하지 않는 경우에 4개 내지 5개, 광차단층을 설치하는 경우에 5개 내지 6개이며, 종래의 제조방법 보다도 적은 공정수로 박막 트랜지스터의 제조가 가능하게 된다.According to the manufacturing method of the thin film transistor of the present invention, the number of masks used in the manufacturing process is four to five when no light blocking layer is provided, and five to six when the light blocking layer is provided. The thin film transistor can be manufactured with fewer steps.

이상과 같이, 본 발명의 박막트랜지스터의 제조방법에 의해서 대형 LCD를 저비용으로 제조하는 것이 가능하게 된다.As described above, it is possible to manufacture a large LCD at low cost by the manufacturing method of the thin film transistor of the present invention.

또한, 본 발명의 박막 트랜지스터의 제조방법 및 구조는 액티브매트릭스형 액정표시소자에 한정되는 것이 아니라 비정질 실리콘 밀착 센서 등에도 적용하는 것이 가능하다.In addition, the manufacturing method and structure of the thin film transistor of the present invention are not limited to an active matrix liquid crystal display device, but can be applied to an amorphous silicon adhesion sensor or the like.

Claims (1)

기판상에 반도체층을 퇴적하는 공정,Depositing a semiconductor layer on a substrate, 상기 반도체층을 퇴적하는 공정과 연속하여 제 1 게이트 절연막을 형성하는 공정,Forming a first gate insulating film in succession with depositing the semiconductor layer; 상기 반도체층을 상기 제 1 게이트 절연막과 함께 섬형상으로 패터닝하는 공정,Patterning the semiconductor layer in an island shape together with the first gate insulating film, 상기 섬형상으로 패터닝된 반도체층의 단부를 덮어 제 1 게이트 절연막상에 제 2 게이트 절연막을 퇴적하는 공정,Depositing a second gate insulating film on the first gate insulating film by covering an end portion of the island patterned semiconductor layer; 상기 제 2 게이트 절연막상에 게이트전극을 형성하는 공정,Forming a gate electrode on the second gate insulating film, 상기 게이트 전극으로 덮여지지 않은 영역의 상기 제 2 게이트 절연막 및 상기 제 1 게이트 절연막을 제거하고, 상기 반도체층을 노출시키는 공정,Removing the second gate insulating film and the first gate insulating film in a region not covered with the gate electrode and exposing the semiconductor layer; 상기 반도체층의 노출된 영역에 불순물 이온을 도핑하는 공정, 및Doping impurity ions in the exposed region of the semiconductor layer, and 상기 불순물 이온이 도핑된 상기 반도체층의 노출된 영역에 레이저를 조사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.And irradiating a laser to an exposed region of the semiconductor layer doped with the impurity ions.
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