KR100490041B1 - 액정표시장치용박막트랜지스터및제조방법 - Google Patents
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Abstract
액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 활성층을 다결정 규소와 비정질 규소의 이중막으로 형성한다. 이러한 박막 트랜지스터를 형성하기 위하여는, 게이트 절연막으로 니켈, 구리, 팔라듐 등의 금속 원자가 혼합되고 Si-O 기가 함유된 가시 광선 투과율이 높은 유기 절연막을 이용하며, 그 위에 수소의 농도가 10% 이상이며 다른 불순물의 농도는 5E+19/㎤ 이하인 비정질 규소막과 탄소, 산소, 질소 중 적어도 하나의 농도가 5E+20/㎤ 이상인 비정질 규소막을 차례로 증착한다. 기판의 전면에서 엑시머 레이저 어닐링을 하여 하부 규소막의 결정화를 통한 다결정 규소막을 형성한다. 이 때 하부 규소막 위에 형성되어 있는 상부 규소막은 Eopt(optical band gap)이 커서 레이저의 에너지를 많이 흡수하지 못하므로 비정질 상태로 유지되고, 하부 규소막은 수소의 농도가 높고 하부 규소막 아래의 유기 절연막에 포함되어 있는 니켈, 구리, 팔라듐 등의 금속 원자가 열에 녹아 하부 규소막으로 녹아 들어가 촉매 역할을 하므로 결정화가 잘 된다. 따라서 낮은 파워의 레이저로도 결정화가 가능하게 되어 상부 규소막의 비정질 규소의 결정화를 억제할 수 있다.
Description
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스(active matrix) 액정 표시 장치의 스위칭 소자로 많이 이용되는 박막 트랜지스터의 경우, 비정질 규소(amorphous silicon)나 다결정 규소(polysilicon)를 활성층으로 주로 사용한다.
비정질 규소를 활성층으로 하는 박막 트랜지스터는 저온에서 증착이 가능하며 박막 트랜지스터의 누설 전류(leakage current)가 낮다는 이점이 있으나 전자의 이동도(mobility)가 낮아 대화면 동화상 표시 장치에의 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다.
한편, 다결정 규소를 활성층으로 하는 박막 트랜지스터는 비정질 규소 박막 트랜지스터에 비해 2자리수 정도 큰 전자 이동도를 갖고 있으나, 비저항이 작아 누설 전류가 크다는 단점을 가지고 있다.
본 발명의 과제는 높은 전자 이동도와 낮은 누설 전류를 갖는 박막 트랜지스터를 구현하는 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 전자 이동도가 높은 다결정 규소와 누설 전류가 낮은 비정질 규소의 다중막을 활성층으로 하는 박막 트랜지스터를 형성한다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 유리 등의 투명한 절연 기판(10) 위에 게이트 전극(2)이 형성되어 있고, 게이트 전극(2) 위에 게이트 절연막(3)이 전면적으로 형성되어 있다. 게이트 절연막(3)은 니켈, 구리, 팔라듐(Pd ; palladium) 등 금속 원자가 혼합되고 Si-O 기가 함유된 가시 광선 투과율이 높은 유기 절연막으로 형성되어 있다. 이러한 유기 절연막을 게이트 절연막으로 이용하는 것은 유기 절연막에 함유된 Si-O기로 인하여 이후에 게이트 절연막(3) 위에 형성되는 다결정 규소막(4)의 계면 특성이 우수하게 되기 때문이다.
게이트 전극(2) 상부의 게이트 절연막(3) 위에는 다결정 규소막(4)이 형성되어 있고, 그 위에 비정질 규소막(5)과 저항 접촉층으로 이용되는 고농도로 도핑된 n+ 비정질 규소막(61, 62)이 차례로 형성되어 있다.
n+ 비정질 규소막(61, 62)의 상부에는 게이트 전극(2)을 중심으로 양쪽으로 소스 전극(71)과 드레인 전극(72)이 형성되어 있다. 그 위에는 드레인 전극(72)을 노출시키는 접촉 구멍(contact hole)을 가지고 있는 보호막(8)이 형성되어 있다. 보호막(8) 위에는 ITO(indium tin oxide) 등의 투명 도전 물질로 이루어져 있으며 보호막에 형성되어 있는 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극(72)과 연결되는 화소 전극(9)이 형성되어 있다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 유리 등의 투명한 절연 기판(10) 위에 금속을 증착하고 패터닝하여 게이트 전극(2)을 포함하는 게이트 패턴을 형성한다. 다음, 니켈, 구리, 팔라듐(Pd ; palladium) 등 금속 원자가 혼합되고 Si-O 기가 함유된 가시 광선 투과율이 높은 유기 절연막(3)을 코팅한다.
그 위에 수소의 농도가 10% 이상이며 다른 불순물의 농도는 5E+19/㎤ 이하인 비정질 규소막(이하 "하부 규소막"이라 한다)을 증착한다. 그리고, 그 위에 탄소, 산소, 질소 중 적어도 하나의 농도가 5E+20/㎤ 이상인 비정질 규소막(이하 "상부 규소막"이라 한다)을 증착한다.
기판의 전면에서 엑시머 레이저 어닐링(ELA ; excimer laser annealing)을 하여 하부 규소막을 결정화하여 다결정 규소막을 형성한다. 이 때 하부 규소막 위에 형성되어 있는 상부 규소막은 Eopt(optical band gap)이 커서 레이저의 에너지를 많이 흡수하지 못하므로 비정질 상태로 유지되고, 하부 규소막은 수소의 농도가 높고 하부 규소막 아래의 유기 절연막에 포함되어 있는 니켈, 구리, 팔라듐 등의 금속 원자가 열에 녹아 하부 규소막으로 녹아 들어가 촉매 역할을 하므로 결정화가 잘 된다. 따라서 낮은 파워의 레이저로도 결정화가 가능하게 되어 상부 규소막의 비정질 규소의 결정화를 억제할 수 있다. 다음, 불산(HF) 용액을 사용하여 상부 규소막 위에 형성된 오염막을 제거한다. 그리고, 상부 규소막 위에 고농도로 도핑된 n+ 비정질 규소막을 증착하고, 3개의 규소막을 함께 패터닝한다.
다음, 금속을 증착하고 패터닝하여 소스/드레인 전극(71, 72)을 포함하는 데이터 패턴을 형성한다. 그리고, 소스/드레인 전극(71, 72)을 마스크로 하여 n+ 비정질 규소막을 식각한다.
그 위에 보호막(8)을 증착하여 패터닝하고, 마지막으로 화소 전극(9)을 증착하고 패터닝하여 박막 트랜지스터 기판을 완성한다.
본 발명에서와 같이, 다결정 규소와 비정질 규소의 이중막으로 박막 트랜지스터의 활성층을 형성함으로써 높은 전자 이동도와 낮은 누설 전류를 갖는 박막 트랜지스터를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
Claims (10)
- 게이트 전극,상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,상기 게이트 전극 상부의 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 다결정 규소층,상기 다결정 규소층 위에 형성되어 있는 비정질 규소층,상기 비정질 규소층 위에, 상기 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며,상기 비정질 규소층은 탄소, 산소, 질소 중 적어도 하나의 농도가 5E+20/㎤ 이상인 비정질 규소로 이루어진 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터.
- 제1항에서,상기 비정질 규소층 위에 형성되어 있는 도핑된 비정질 규소층을 더 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터.
- 게이트 전극,상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,상기 게이트 전극 상부의 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 다결정 규소층,상기 다결정 규소층 위에 형성되어 있는 비정질 규소층,상기 비정질 규소층 위에, 상기 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하며,상기 게이트 절연막은 니켈, 구리, 팔라듐 등의 금속 원자가 혼합되고 Si-O 기가 함유된 유기 절연막으로 이루어진 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터.
- 제3항에서,상기 비정질 규소층 위에 형성되어 있는 도핑된 비정질 규소층을 더 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터.
- 투명 기판 위에 게이트 전극을 형성하는 단계,상기 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,상기 게이트 절연막 위에 하부 비정질 규소막을 증착하는 단계,상기 하부 비정질 규소막 위에 상기 하부 비정질 규소막과 함유물 또는 함유량이 다른 상부 비정질 규소막을 증착하는 단계,상기 하부 비정질 규소막과 상기 상부 비정질 규소막이 증착된 상기 투명 기판의 전면에서 레이저를 조사하여 하부 비정질 규소막을 결정화하는 단계,상기 상부 비정질 규소막 위에 도핑된 비정질 규소막을 증착하는 단계,상기 3개의 규소막을 패터닝하는 단계,상기 도핑된 비정질 규소막 위에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계,상기 소스 전극 및 드레인 전극을 마스크로 하여 상기 도핑된 비정질 규소막을 식각하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제5항에서,상기 게이트 절연막은 니켈, 구리, 팔라듐 중 적어도 하나의 금속 원자가 혼합되고 Si-O 기가 함유된 유기 절연막을 코팅하여 형성하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제6항에서,상기 하부 비정질 규소막은 수소의 농도가 10% 이상이며 다른 불순물의 농도는 5E+19/㎤ 이하인 비정질 규소로 형성하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제7항에서,상기 상부 비정질 규소막은 탄소, 산소, 질소 중 적어도 하나의 농도가 5E+20/㎤ 이상인 비정질 규소로 형성하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
- 제8항에서,상기 하부 비정질 규소막을 결정화하는 단계는 상기 기판의 전면에서 엑시머 레이저 어닐링을 하는 단계인 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제9항에서,상기 엑시머 레이저 어닐링을 하는 단계 이후에 불산 용액을 사용하여 상부 비정질 규소막 위에 형성된 오염막을 제거하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 제조 방법.
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Also Published As
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