KR100595315B1 - method for crystalling amorphous layer and method for forming TFT using it - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 결정화시 전기저항 가열방식에 의하여 온도를 상승시켜 고온에서 비정질 실리콘의 결정화를 진행함으로써 조대한 결정립을 갖는 비정질 실리콘의 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 형성방법에 관한 것으로서, 절연 기판상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 비정질 실리콘층을 전기저항 가열방식으로 소정의 온도까지 가열하는 단계, 상기 소정의 온도까지 가열된 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 결정화하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.The present invention relates to a crystallization method of amorphous silicon having coarse grains and a method of forming a thin film transistor using the same by raising the temperature by the electrical resistance heating method during the laser crystallization and proceeding crystallization of the amorphous silicon at a high temperature. Forming an amorphous silicon layer on the substrate, heating the amorphous silicon layer to a predetermined temperature by an electrical resistance heating method, and crystallizing the amorphous silicon layer heated to the predetermined temperature by irradiating a laser. It features.

비정질 실리콘, 다결정 실리콘, 엑시머 레이저, 전기저항 가열방식Amorphous silicon, polycrystalline silicon, excimer laser, electric resistance heating method

Description

비정질 실리콘의 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 형성방법{method for crystalling amorphous layer and method for forming TFT using it}Crystallization method of amorphous silicon and method of forming thin film transistor using same {method for crystalling amorphous layer and method for forming TFT using it}

도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 평면도1 is a plan view showing a general liquid crystal display device

도 2a 내지 도 2d는 종래의 비정질 실리콘의 결정화 방법을 나타낸 공정 단면도2A to 2D are cross-sectional views showing a conventional method for crystallizing amorphous silicon.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 비정질 실리콘의 결정화 방법을 나타낸 공정 단면도3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of crystallizing amorphous silicon according to the present invention.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 박막트랜지스터의 형성방법을 나타낸 공정단면도4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method of forming a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 박막트랜지스터의 형성방법을 나타낸 공정단면도5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of forming a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

31 : 절연 기판 32 : 버퍼층31: insulating substrate 32: buffer layer

33 : 비정질 실리콘층 34 : 전극33 amorphous silicon layer 34 electrode

35 : 다결정 실리콘층35 polycrystalline silicon layer

본 발명은 액정표시장치(liquid crystal display device)에 관한 것으로, 특히 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시키는데 적당한 비정질 실리콘의 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a method of crystallizing amorphous silicon suitable for improving the characteristics and reliability of a device, and a method of forming a thin film transistor using the same.

일반적으로, 박막트랜지스터는 다층으로 구성되고 반도체층, 절연층, 보호층, 전극층으로 나뉘어 진다.In general, a thin film transistor is composed of a multilayer and divided into a semiconductor layer, an insulating layer, a protective layer, and an electrode layer.

상기 박막트랜지스터의 각 요소에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Each element of the thin film transistor will be described in more detail as follows.

먼저, 상기 반도체층으로는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 또는 폴리 실리콘(poly silicon) 등이 사용된다.First, amorphous silicon, polysilicon, or the like is used as the semiconductor layer.

또한, 상기 절연층(insulate layer)으로는 실리콘 질화막(SiNX), 실리콘 산화막(SiO2), 산화 알루미늄(Al2O3), 탄탈 옥사이드(TaOX)등이 사용된다.In addition, a silicon nitride film (SiN X ), a silicon oxide film (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (TaO X ), or the like may be used as the insulating layer.

또한, 상기 보호층(passivation layer)으로는 투명 유기절연물질 또는 절연물질이 사용된다.In addition, a transparent organic insulating material or an insulating material is used as the passivation layer.

또한, 상기 전극층(electrode layer)으로는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등의 금속 도전성 물질이 일반적으로 사용된다.In addition, a metal conductive material such as aluminum (Al), chromium (Cr), molybdenum (Mo) is generally used as the electrode layer.

이들 각 요소에 따른 물질들은 증착장치(Deposition Apparatus) 즉, 스퍼터링(sputtering)장치, 화학기상증착(Chemical vapor deposition) : CVD)장치 등을 사용하여 성막한 후에 리소그래피(Lithography)기술을 구사하여 소자의 각 요소로 형성된다.The materials according to each of these elements are deposited using a deposition apparatus, i.e., a sputtering apparatus, a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, and then lithography. Each element is formed.

이와 같이 구성된 각 구성층 중 반도체층은 전자가 흐르는 전도채널로서 역할을 하고 상기 전극층은 소오스 전극, 드레인 전극, 게이트 전극으로 구성되며 이 때, 소오스 전극은 상기 반도체층에 신호전압을 인가하는 수단이 된다.The semiconductor layer of each component layer configured as described above serves as a conducting channel through which electrons flow, and the electrode layer is composed of a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode, wherein the source electrode is a means for applying a signal voltage to the semiconductor layer. do.

또한, 상기 소오스 전극은 상기 반도체층을 통해 신호전압을 상기 드레인 전극으로 방출하는 수단이 된다.In addition, the source electrode serves as a means for emitting a signal voltage to the drain electrode through the semiconductor layer.

그리고 상기 게이트 전극은 상기 소오스 전극에서 드레인 전극으로 전류의 흐름을 스위칭 하는 수단이 된다.The gate electrode serves as a means for switching the flow of current from the source electrode to the drain electrode.

따라서, 박막트랜지스터는 스위칭 소자로 사용하게 되며, 액티브 매트릭스 액정표시소자(active matrix liquid crystal display device : AMLCD)를 위한 스위칭요소로 응용된다.Therefore, the thin film transistor is used as a switching element and is applied as a switching element for an active matrix liquid crystal display device (AMLCD).

이러한 액티브매트릭스 액정표시소자는 카드뮴 세레나이드(CdSe), 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H), 폴리 폴리콘(poly-Si)이 반도체층으로 사용된 박막트랜지스터를 사용함으로써 성공적인 구성이 가능해졌다.The active matrix liquid crystal display device can be successfully constructed by using a thin film transistor in which cadmium serenide (CdSe), hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H), and poly-Si are used as semiconductor layers. .

이와 같이, 박막트랜지스터의 반도체층으로 사용되는 물질 중 비정질 실리콘은 공정이 간단하고 저온에서 처리될 수 있음으로, 이미 솔라셀(Solar cell)과 같은 대면적 소자제작에 사용되고 있다.As described above, amorphous silicon of the material used as the semiconductor layer of the thin film transistor is simple to process and can be processed at low temperature, and is already used for manufacturing a large area device such as a solar cell.

또한, 비정질 실리콘을 이용한 소자의 제작공정은 최대 온도가 350℃정도의 저온처리 시스템에서 단독으로 행해질 수 있기 때문에 제작이 편리하다.In addition, the manufacturing process of the device using the amorphous silicon is convenient because the maximum temperature can be performed alone in a low temperature processing system of about 350 ℃.

그러나, 실제로 비정질 실리콘내에서의 낮은 전자 이동도(약 2㎠/Vsec 이하) 는 박막트랜지스터의 스위칭의 동작특성에 방해의 요인으로 작용하고 또한, 고속으로 박막트랜지스터를 제어하는 구동회로소자(Drive circuitry)와 박막트랜지스터의 통합을 어렵게 한다.In practice, however, low electron mobility (less than about 2 cm 2 / Vsec) in amorphous silicon acts as a barrier to the operating characteristics of switching of thin film transistors, and also drives circuitry to control thin film transistors at high speed. ) And thin film transistors are difficult to integrate.

반면, 폴리 실리콘을 반도체층으로 사용한 박막트랜지스터는 액티브매트릭스 액정표시소자에 적당하다.On the other hand, a thin film transistor using polysilicon as a semiconductor layer is suitable for an active matrix liquid crystal display device.

상기 폴리 실리콘 박막트랜지스터는 새로운 처리단계가 필요하지만, 대신에 액티브매트릭스 액정표시소자내의 스위칭 소자로서 비정질 실리콘보다 몇 배 빠른 응답속도를 가지고 있다.The polysilicon thin film transistor requires a new processing step, but instead has a response speed several times faster than that of amorphous silicon as a switching element in an active matrix liquid crystal display device.

또한, 폭넓게 사용되는 비정질 - 박막트랜지스터에 비교하여 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 가장 큰 장점은 20∼550㎠/Vsec 정도의 높은 전계효과 이동도를 가지고 있다는 것이다.In addition, the biggest advantage of the poly-silicon thin film transistor is that it has a high field effect mobility of about 20 ~ 550cm2 / Vsec.

여기서, 상기 전계효과 이동도는 박막트랜지스터의 스위칭속도를 결정하며, 폴리 실리콘은 비정질 실리콘보다 수 100배 빠르다.Here, the field effect mobility determines the switching speed of the thin film transistor, and polysilicon is several times faster than amorphous silicon.

이러한 차이는 폴리 실리콘이 여러 결정립(Grain)으로 구성되었고, 비정질실리콘 보다는 적은 디펙트(defect)를 가지고 있는 것에 기인한다.This difference is due to the fact that polysilicon is composed of several grains and has fewer defects than amorphous silicon.

따라서, 비정질 실리콘을 증착한 후에 이를 결정화시키어 폴리 실리콘을 형성함으로써 대면적 스크린을 갖는 차세대 액정표시소자를 위한 스위칭 소자뿐만 아니라, 구동회로 일체화가 가능한 소자로 기대된다.Therefore, it is expected to be a device capable of integrating a driving circuit as well as a switching device for a next-generation liquid crystal display device having a large area screen by depositing amorphous silicon and crystallizing it to form polysilicon.

이러한 폴리 실리콘을 얻기 위한 비정질 실리콘의 결정화 방법은 SPC법, MIC법, 엑시머 레이저 어닐링법 등이 있다.Crystallization methods of amorphous silicon for obtaining such polysilicon include SPC method, MIC method, excimer laser annealing method and the like.

상기 SPC(Solid phase crystallization)방법은 고상결정방법으로서, 고온(600℃ 이상)에서 비정질 실리콘을 결정화하는 방법이다. The solid phase crystallization (SPC) method is a solid phase crystal method, and is a method of crystallizing amorphous silicon at a high temperature (600 ° C. or more).

이 방법은 고상에서 결정화가 이루어지기 때문에 결정립 내에 결함(micro-twin, dislocation...)이 많아서 결정도가 떨어지며, 이를 보완하기 위하여 고온(1000℃ 이상)의 열산화막을 게이트 절연막으로 사용한다. 따라서, 1000℃이상에서 견딜 수 있는 수정과 같은 고 가격대의 소재를 사용해야만 하는 단점이 있다.In this method, since crystallization takes place in a solid phase, crystal grains are poor due to many defects (micro-twins, dislocations) in the crystal grains. In order to compensate for this, a high temperature (over 1000 ° C) thermal oxide film is used as a gate insulating film. Therefore, there is a disadvantage that must use a high-priced material such as crystals that can withstand more than 1000 ℃.

상기 MIC(Metal induced crystallization)방법은 금속유도결정화 방법으로, 비정질 실리콘 위에 금속을 증착하여 열을 가해줌으로서 결정화하는 방법이다. 이 때, 금속은 결정화되는 비정질 실리콘의 엔탈피를 낮추어 주는 역할을 한다.The metal induced crystallization (MIC) method is a metal induction crystallization method, which is a method of crystallizing a metal by applying heat by depositing a metal on amorphous silicon. At this time, the metal serves to lower the enthalpy of the amorphous silicon to be crystallized.

따라서, 500℃정도의 저온공정처리가 가능하나, 표면의 상태가 좋지 않고 금속에 의한 전기적인 특성 저하를 보인다. 또한, 이 방법도 고상 결정화이므로 결정립내의 결함이 다수 존재한다.Therefore, low temperature process treatment of about 500 ° C. is possible, but the surface condition is not good, and the electrical properties are degraded by the metal. In addition, since this method is also solid phase crystallization, there are many defects in the grains.

전술한 방법들로 결정화되는 폴리 실리콘은 결정화 초기에 실리콘 씨드(Silicon seed)로부터 액상의 실리콘이 냉각되면서 양질의 그레인(grain)을 얻을 수 있다.Polysilicon crystallized by the above-described methods can obtain a good grain (grain) as the liquid silicon is cooled from the silicon seed (Silicon seed) in the early stage of crystallization.

이러한 실리콘 결정성장은 측면성장(lateral growth)을 할 경우에 큰 결정립을 얻을 수 있다.Such silicon crystal growth can obtain large grains in lateral growth.

만약 각 실리콘 씨드의 간격이 실리콘 그레인의 최대 성장거리보다 크다면, 실리콘 씨드를 중심으로 측면 성장하게 되는 실리콘결정은 최대로 성장한 후 액상으로 남은 영역에서는 초냉각(Super-cooling)에 의해 핵 생성이 일어나서 작은 결 정립이 생긴다. If the spacing of each silicon seed is larger than the maximum growth distance of silicon grain, the silicon crystal that grows laterally around the silicon seed grows up to the maximum and the nucleation is generated by super-cooling in the remaining liquid phase. Get up and make a small grain.

그러나, 씨드 간격이 최대 성장거리 보다 적다면, 씨드를 중심으로 측면성장이 일어나서 각 결정립이 그레인 바운더리를 형성하면서 큰 결정립의 폴리 실리콘(poly-Si)박막을 형성한다.However, if the seed spacing is smaller than the maximum growth distance, lateral growth occurs around the seed to form grain boundaries, with each grain forming a large grain of poly-Si.

전술한 바와 같이, 기판 위에서 큰 실리콘의 결정이 그레인 바운더리를 형성하면서 균일하게 배치되어야 우수한 성능의 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT) 소자를 얻을 수 있다.As described above, crystals of large silicon must be uniformly arranged on the substrate while forming grain boundaries to obtain a thin film transistor (TFT) device having excellent performance.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a general liquid crystal display device.

도 1에 도시한 바와 같이, 하부 기판(10)상에 화소영역(P)을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(11)이 배열되고, 상기 게이트 라인(11)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(12)이 배열된다.As shown in FIG. 1, a plurality of gate lines 11 are arranged in one direction at regular intervals to define the pixel region P on the lower substrate 10, and are perpendicular to the gate lines 11. The plurality of data lines 12 are arranged at regular intervals in the direction.

그리고 상기 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)이 교차되어 정의된 각 화소영역(P)에는 매트릭스 형태로 형성되는 화소전극(16)과, 상기 게이트 라인(11)의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인(12)의 신호를 상기 각 화소전극(16)에 전달하는 복수개의 박막트랜지스터가 형성된다.Each pixel region P defined by crossing the gate line 11 and the data line 12 is switched by a pixel electrode 16 formed in a matrix form and a signal of the gate line 11, A plurality of thin film transistors for transmitting a signal of the data line 12 to the pixel electrodes 16 are formed.

여기서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인(11)으로부터 돌출되어 형성되는 게이트 전극(13)과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과, 상기 게이트 전극(13) 상측의 게이트 절연막위에 형성되는 반도체층(14)과, 상기 데이터 라인(12)으로부터 돌출되어 형성되는 소오스 전극(15a)과, 상기 소오스 전극(15a)에 일정한 간격을 갖고 형성되는 드레인 전극(15b)을 포함하여 구성되어 있다.Here, the thin film transistor is formed on the gate electrode 13 protruding from the gate line 11, the gate insulating film (not shown) formed on the front surface, and the gate insulating film above the gate electrode 13. And a source electrode 15a formed to protrude from the data line 12, and a drain electrode 15b formed at regular intervals on the source electrode 15a. .

여기서, 상기 드레인 전극(15b)은 상기 콘택홀(17)을 통해 상기 화소전극(16)과 전기적으로 연결되어 있다.The drain electrode 15b is electrically connected to the pixel electrode 16 through the contact hole 17.

한편, 상기와 같이 구성된 하부 기판(10)은 일정한 공간을 갖고 상부 기판(도시되지 않음)과 합착된다.Meanwhile, the lower substrate 10 configured as described above has a predetermined space and is bonded to the upper substrate (not shown).

여기서, 상기 상부 기판에는 하부 기판(10)에 형성된 화소영역(P)과 각각 대응되는 개구부를 가지며 광 차단 역할을 수행하는 블랙 매트릭스(black matrix)층과, 칼라 색상을 구현하기 위한 적/녹/청(R/G/B) 컬러 필터층 및 상기 화소전극(반사전극)(16)과 함께 액정을 구동시키는 공통전극을 포함하여 구성되어 있다.In this case, the upper substrate has an opening corresponding to the pixel region P formed in the lower substrate 10, and serves as a light blocking layer, and a red / green / color for implementing color. In addition to the blue (R / G / B) color filter layer and the pixel electrode (reflection electrode) 16, a common electrode for driving a liquid crystal is included.

이와 같은 하부 기판(10)과 상부 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착된 두 기판 사이에 액정이 주입된다.The lower and upper substrates 10 and 10 have a predetermined space by a spacer and liquid crystal is injected between two substrates bonded by a seal material having a liquid crystal injection hole.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 비정질 실리콘의 결정화 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a conventional method for crystallizing amorphous silicon is as follows.

도 2a 내지 도 2d는 종래의 비정질 실리콘의 결정화 방법을 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a conventional method for crystallizing amorphous silicon.

도 2a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(21)상에 실리콘 산화막(SiO2) 등을 이용하여 버퍼층(buffer layer)(22)을 형성하고, 상기 버퍼층(22)상에 실란 가스를 사용하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 또는 스퍼터링 등의 방법을 이용하여 비정질 실리콘(Amorphous Silicon)을 증착하여 비정질 실리콘층(23)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a PECVD layer is formed on the insulating substrate 21 using a silicon oxide film (SiO 2 ) or the like, and a PECVD layer using silane gas on the buffer layer 22. Amorphous Silicon is deposited using a method such as (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) or sputtering to form an amorphous silicon layer 23.

도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 비정질 실리콘층(23)이 증착된 절연 기판(21)을 400 ~ 500℃의 온도로 어닐 공정을 실시하여 탈수소화 공정을 진행한다.As shown in FIG. 2B, an annealing process is performed on the insulating substrate 21 on which the amorphous silicon layer 23 is deposited at a temperature of 400 to 500 ° C. to perform a dehydrogenation process.

여기서, 상기 탈수소화 공정은 이후에 진행되는 레이저 어닐링(laser annealing)시의 막 들뜸(films ablation) 현상을 방지하기 위하여 진행한다.In this case, the dehydrogenation process is performed to prevent films ablation during laser annealing.

도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 탈수소화가 진행된 비정질 실리콘층(23)의 전면에 특정 파장대의 엑시머 레이저(exaimer laser)(25)를 탈수화된 상기 비정질 실리콘층(23)에 조사하여 다결정 실리콘층(24)을 형성한다.As shown in FIG. 2C, a polycrystalline silicon layer is formed by irradiating the dehydrated amorphous silicon layer 23 with an excimer laser 25 having a specific wavelength in front of the dehydrogenated amorphous silicon layer 23. To form (24).

여기서, 상기 엑시머 레이저(25)는 상기 다결정 실리콘층(24)의 일측으로부터 화살표 방향으로 스캔링하면서 조사하게 된다.Here, the excimer laser 25 is irradiated while scanning in the direction of the arrow from one side of the polycrystalline silicon layer 24.

이때, 상기 비정질 실리콘층(23)이 순간적으로 용융된 후 응고되면서 결정화 반응이 빠르게 진행된다. 즉, 결정핵 생성반응과 결정립 성장이라는 두 가지 반응이 상온(25℃)에서 1000℃ 부근에서 순간적으로 가열됨으로써 진행되기 때문에 프로세스 윈도우(process window)가 매우 좁다.At this time, the amorphous silicon layer 23 is instantaneously melted and solidified, and the crystallization reaction proceeds rapidly. That is, the process window is very narrow because two reactions, nucleation reactions and grain growth, are performed by heating instantaneously at about 1000 ° C. at room temperature (25 ° C.).

도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 엑시머 레이저에 의한 결정화 공정이 진행된 다결정 실리콘층(24)의 결정립의 크기는 통상 수천 Å(angstrom)정도로 매우 작다.As shown in Fig. 2D, the size of the crystal grains of the polycrystalline silicon layer 24 subjected to the crystallization process by the excimer laser is usually very small, on the order of several thousand angstroms.

상기와 같은 종래의 엑시머 레이저 등을 이용한 비정질 실리콘의 결정화 방법은 고체 상태의 비정질 실리콘을 고에너지(300mJ/㎠이상) 레이저에 의하여 순간적으로 용융시켜 액정상태로 만든 다음 순간적인 냉각 작용에 의해 결정질 실리콘으로 상 변태하는 현상을 응용한 것이다.In the crystallization method of amorphous silicon using the conventional excimer laser as described above, the amorphous silicon in the solid state is instantaneously melted by a high-energy (300 mJ / cm 2 or more) laser to make the liquid crystal state, and then the crystalline silicon by the instant cooling action. The phenomenon of phase transformation is applied.

그러나 상기와 같은 종래의 비정질 실리콘의 결정화 방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.However, in the conventional method of crystallizing amorphous silicon as described above, there are the following problems.

즉, 그러나 25 ~ 1000℃의 온도에서 공정이 수십 ns시간내에서 국부적으로의 결정화가 일어나므로 그 온도 변화에 따른 유리 기판의 열충격이나 냉각시의 급속 냉각(Quenching) 현상으로 인한 프로세스 윈도우의 감소 및 공정 후 최종 결정립의 크기가 약 3000Å정도로 작다. That is, however, localization of the process occurs within a few tens of ns hours at a temperature of 25 to 1000 ° C., resulting in a reduction of the process window due to thermal shock of the glass substrate or rapid quenching during cooling. After processing, the final grain size is as small as about 3000 mm 3.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 레이저 결정화시 전기저항 가열방식에 의하여 온도를 상승시켜 고온에서 비정질 실리콘의 결정화를 진행함으로써 조대한 결정립을 갖는 비정질 실리콘의 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the crystallization method of amorphous silicon having coarse grains by increasing the temperature by the electrical resistance heating method at the time of laser crystallization and crystallization of amorphous silicon at a high temperature and a thin film using the same It is an object of the present invention to provide a method for forming a transistor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 비정질 실리콘의 결정화 방법은 절연 기판상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 비정질 실리콘층을 전기저항 가열방식으로 소정의 온도까지 가열하는 단계, 상기 소정의 온도까지 가열된 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 결정화하는 단계를 포함하여 이루어짐 을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method of crystallizing amorphous silicon, the method comprising: forming an amorphous silicon layer on an insulating substrate, heating the amorphous silicon layer to a predetermined temperature by an electric resistance heating method, and It characterized in that it comprises a step of crystallizing the amorphous silicon layer heated to a temperature of the laser irradiation.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 박막트랜지스터의 형성방법은 절연 기판상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 비정질 실리콘층을 전기저항 가열방식으로 소정온도까지 가열하고 상기 가열된 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 다결정 실리콘층을 형성하는 단계, 상기 다결정 실리콘층을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층을 포함한 절연 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 양측의 액티브층에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계, 상기 절연 기판상에 상기 소오스/드레인 영역이 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 갖는 층간 절연막을 형성하는 단계, 상기 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 영역과 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.In addition, the method for forming a thin film transistor according to the present invention for achieving the above object is to form an amorphous silicon layer on an insulating substrate, the amorphous silicon layer is heated to a predetermined temperature by an electrical resistance heating method and the heated Irradiating a laser to an amorphous silicon layer to form a polycrystalline silicon layer, patterning the polycrystalline silicon layer to form an active layer, forming a gate insulating film on an entire surface of the insulating substrate including the active layer, and gate insulation Forming a gate electrode on the film, forming a source / drain region in the active layers on both sides of the gate electrode, and forming an interlayer insulating layer having contact holes to expose a predetermined portion of the source / drain region on the insulating substrate. Forming a connection with the source / drain region through the contact hole; It characterized by yirueojim including the step of forming a source electrode and a drain electrode.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 비정질 실리콘의 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 형성방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the crystallization method of amorphous silicon according to the present invention and a method of forming a thin film transistor using the same.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 비정질 실리콘의 결정화 방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of crystallizing amorphous silicon according to the present invention.

도 3a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(31)상에 실리콘 산화막(SiO2)과 같은 절연 물질을 증착하여 버퍼층(32)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, an insulating material such as a silicon oxide film (SiO 2 ) is deposited on the insulating substrate 31 to form a buffer layer 32.

여기서, 상기 버퍼층(32)은 절연 기판(31)의 불순물들이 이후에 형성되는 비 정질 실리콘층으로 확산하는 것을 방지한다.Here, the buffer layer 32 prevents impurities of the insulating substrate 31 from diffusing into the amorphous silicon layer formed later.

한편, 상기 버퍼층(32)으로 사용되는 실리콘 산화막은 300 ~ 500℃의 고온에서 산소(O2)나 수증기를 접촉시켜 형성한다.Meanwhile, the silicon oxide film used as the buffer layer 32 is formed by contacting oxygen (O 2 ) or water vapor at a high temperature of 300 to 500 ° C.

이어, 상기 버퍼층(32)상에 실란 가스를 사용하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), LPCVD(Low Pressure CVD), 스퍼터(sputter) 등의 방법을 이용하여 300 ~ 400℃에서 비정질 실리콘(Amorphous Silicon)을 증착하여 비정질 실리콘층(33)을 형성한다.Subsequently, amorphous silicon (Amorphous Silicon) is used at 300 to 400 ° C. using a method such as Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD), Low Pressure CVD (LPCVD), or sputtering using silane gas on the buffer layer 32. E) is deposited to form an amorphous silicon layer 33.

여기서, 상기 버퍼층(32)은 약 3000Å의 두께를 갖고 형성되고, 상기 비정질 실리콘층(33)은 약 500Å의 두께를 갖고 형성된다.Here, the buffer layer 32 is formed to have a thickness of about 3000 GPa, and the amorphous silicon layer 33 is formed to have a thickness of about 500 GPa.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 비정질 실리콘층(33)이 형성된 절연 기판(31)을 400 ~ 500℃의 온도에서 어닐링하여 탈수소화 공정을 진행한다.As shown in FIG. 3B, the insulating substrate 31 on which the amorphous silicon layer 33 is formed is annealed at a temperature of 400 to 500 ° C. to perform a dehydrogenation process.

여기서, 상기 탈수소화 공정은 이후에 진행되는 레이저 어닐링(laser annealing)시의 막 들뜸(films ablation) 현상을 방지하기 위하여 진행한다.In this case, the dehydrogenation process is performed to prevent films ablation during laser annealing.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 탈수소화가 진행된 비정질 실리콘층(33)상의 양단에 전극(34)을 형성하고, 상기 전극(34)에 직류 또는 교류의 전원을 인가하는 전기저항 가열방식에 의하여 상기 비정질 실리콘층(33)을 선택적으로 가열한다.As shown in FIG. 3C, the electrodes 34 are formed at both ends of the amorphous silicon layer 33 on which the dehydrogenation is performed, and the electric resistance heating method is applied to the electrodes 34 to supply DC or AC power. The amorphous silicon layer 33 is selectively heated.

이때 상기 비정질 실리콘층(33)을 전기저항 가열방식에 의해 가열하면서 엑시머 레이저(excimer laser)(30)를 상기 비정질 실리콘층(33)에 조사함으로써 상기 비정질 실리콘층(33)을 결정화하여 다결정 실리콘층(35)을 형성한다.At this time, the amorphous silicon layer 33 is crystallized by irradiating an amorphous silicon layer 33 with an excimer laser 30 while heating the amorphous silicon layer 33 by an electric resistance heating method. (35) is formed.

여기서, 본 발명은 전기저항 가열방식에 의해 상기 비정질 실리콘층(33)을 가열된 상태에서 엑시머 레이저(30)를 조사하여 상기 비정질 실리콘층(33)을 결정화하고 있다.In the present invention, the amorphous silicon layer 33 is crystallized by irradiating the excimer laser 30 while the amorphous silicon layer 33 is heated by an electric resistance heating method.

즉, 상기 비정질 실리콘층(33)의 양측단에 전극(34)을 구성한 후 상기 전극(34)에 전기저항 가열방식으로 상기 비정질 실리콘층(33)을 미리 300 ~ 500℃의 온도로 가열한 상태에서 엑시머 레이저(30)를 일측에서 타측으로 스캔링(scanning) 조사함으로써 비정질 실리콘층(33)의 용융 및 응고 속도를 낮춤으로써 결정립 크기를 증가시킬 수 있다.That is, the electrode 34 is formed at both ends of the amorphous silicon layer 33, and the electrode 34 is heated to a temperature of 300 to 500 ° C. in advance by an electric resistance heating method. By scanning the excimer laser 30 from one side to the other side, the grain size may be increased by lowering the melting and solidification rate of the amorphous silicon layer 33.

여기서, 상기 전기저항 가열방식에 의해 상기 비정질 실리콘층(33)의 표면 온도는 약 300 ~ 500℃의 온도로 유지한다.Here, the surface temperature of the amorphous silicon layer 33 is maintained at a temperature of about 300 ~ 500 ℃ by the electrical resistance heating method.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 비정질 실리콘층(33)을 전기저항 방식에 의해 가열한 상태에서 엑시머 레이저를 조사하여 결정화된 다결정 실리콘층(35)의 결정립(A) 크기는 통상적인 3000Å보다 수배 이상 크게 된다.As shown in FIG. 3D, the crystal grain size of the polycrystalline silicon layer 35 crystallized by excimer laser irradiation while the amorphous silicon layer 33 is heated by an electrical resistance method is several times larger than that of a conventional 3000 micron. It becomes bigger.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 박막트랜지스터의 형성방법을 나타낸 공정단면도이다.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method of forming a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.

도 4a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(31)상에 산화 실리콘(SiO2)과 같은 절연 물질을 증착하여 버퍼층(32)을 형성하고, 상기 버퍼층(32)상에 비정질 실리콘층(33)을 형성한다.As shown in FIG. 4A, an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) is deposited on the transparent insulating substrate 31 to form a buffer layer 32, and an amorphous silicon layer 33 on the buffer layer 32. To form.

여기서, 상기 비정질 실리콘층(33)은 상기 버퍼층(32)상에 실란 가스를 사용 하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), LPCVD(Low Pressure CVD), 스퍼터(sputter) 등의 방법을 이용하여 300 ~ 400℃에서 비정질 실리콘(Amorphous Silicon)을 증착하여 형성한다.Here, the amorphous silicon layer 33 may be formed on the buffer layer 32 using a method such as plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), low pressure CVD (LPCVD), sputtering, etc. using silane gas. It is formed by depositing amorphous silicon (Amorphous Silicon) at 400 ℃.

이어, 상기 비정질 실리콘층(33)의 양단에 전극(34)을 형성한 후 상기 전극(34)에 전원을 인가하여 상기 비정질 실리콘층(33)이 약 300 ~ 500℃ 온도를 유지하도록 한다.Subsequently, after forming the electrodes 34 at both ends of the amorphous silicon layer 33, power is applied to the electrode 34 so that the amorphous silicon layer 33 maintains a temperature of about 300 to 500 ° C.

도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 소정의 온도로 가열된 비정질 실리콘층(33)에 엑시머 레이저를 조사하여 상기 비정질 실리콘층(33)을 결정화하여 다결정 실리콘층(35)을 형성한다.As shown in FIG. 4B, an excimer laser is irradiated to the amorphous silicon layer 33 heated to the predetermined temperature to crystallize the amorphous silicon layer 33 to form a polycrystalline silicon layer 35.

도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 결정화된 다결정 실리콘층(35)을 포토 및 식각 공정을 통해 선택적으로 제거하여 아일랜드(island) 형태를 갖는 액티브층(36)을 형성한다.As shown in FIG. 4C, the crystallized polycrystalline silicon layer 35 is selectively removed through a photo and etching process to form an active layer 36 having an island shape.

도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(36)을 포함한 절연 기판(31)의 전면에 게이트 절연막(37)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(37)상에 금속막을 형성한다. As shown in FIG. 4D, a gate insulating film 37 is formed on the entire surface of the insulating substrate 31 including the active layer 36, and a metal film is formed on the gate insulating film 37.

여기서, 상기 게이트 절연막(37)은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 둥에 의하여 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘을 증착하여 형성하고, 상기 금속막은 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)등의 도전성 금속막을 스퍼터링(sputtering)법으로 증착하여 형성한다.Here, the gate insulating film 37 is formed by depositing silicon oxide or silicon nitride by CVD (Chemical Vapor Deposition) method, the metal film is aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), chromium (Cr), tungsten Conductive metal films such as (W) and molybdenum (Mo) are formed by evaporation by sputtering.

이어, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 게이트 절연막(37)상에 게이트 배선(도시되지 않음) 및 게이트 전극(38)을 형성한다. Subsequently, the metal layer is selectively removed through a photo and etching process to form a gate wiring (not shown) and a gate electrode 38 on the gate insulating layer 37.

그리고, 상기 게이트 전극(38)을 마스크로 이용하여 상기 절연 기판(31)의 전면에 n형 또는 p형 불순물 이온을 선택적으로 주입하여 상기 게이트 전극(38) 양측의 액티브층(36)에 소오스/드레인 영역(39)을 형성한다.The n-type or p-type impurity ions are selectively implanted into the entire surface of the insulating substrate 31 by using the gate electrode 38 as a mask, and the source / electrode 36 is formed on the active layer 36 on both sides of the gate electrode 38. The drain region 39 is formed.

도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 절연 기판(31)의 전면에 레이저 등과 같은 열에너지에 의한 열 어닐링 공정을 진행하여 액티브층(36)에 형성된 각각의 이온영역을 활성화시킨다.As shown in FIG. 4E, a thermal annealing process using thermal energy such as a laser is performed on the entire surface of the insulating substrate 31 to activate each ion region formed in the active layer 36.

이어, 상기 게이트 전극(38)을 포함한 절연 기판(31)의 전면에 층간 절연막(40)을 형성하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 소오스/드레인 영역(39)이 노출되도록 상기 층간 절연막(40)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한다.Next, an interlayer insulating film 40 is formed on the entire surface of the insulating substrate 31 including the gate electrode 38, and the interlayer insulating film 40 is exposed to expose the source / drain regions 39 through photo and etching processes. Is selectively removed to form a contact hole.

여기서, 상기 층간 절연막(39)은 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기절연물질 또는 아크릴계의 유기화합물, 테프론, BCB, 사이토프 또는 PFCB 등의 유전상수가 작은 유기절연물로 형성한다.Here, the interlayer insulating film 39 is formed of an inorganic insulating material such as silicon nitride or silicon oxide or an organic insulating material having a low dielectric constant such as acrylic organic compound, Teflon, BCB, cytosol or PFCB.

이어, 상기 콘택홀을 포함한 절연 기판(31)의 전면에 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 게이트 배선에 교차하는 데이터 배선(도시되지 않음)과 소오스/드레인 영역(39)과 연결되는 소오스/드레인 전극(41)을 형성한다.Subsequently, a metal film is deposited on the entire surface of the insulating substrate 31 including the contact hole, and is connected to the data line (not shown) and the source / drain region 39 crossing the gate line through a photo and etching process. The source / drain electrodes 41 are formed.

여기서, 상기 금속막은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)의 금속이나, MoW, MoTa 또는 MoNb의 몰리브덴 합금(Mo alloy) 등을 CVD 또는 스퍼터링법으로 증착하여 형성한다. Here, the metal film is a metal of aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), titanium (Ti) or tantalum (Ta), or molybdenum of MoW, MoTa or MoNb. An alloy (Mo alloy) and the like are formed by depositing by CVD or sputtering.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 박막트랜지스터의 형성방법을 나타낸 공정단면도이다.5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of forming a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.

도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 유리 기판(41)상에 Al, Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu, Al 합금 등으로 된 금속 중에서 선택하여 스퍼터링법에 의해 200~4000Å의 두께로 금속막을 증착한다.As shown in FIG. 5A, the sputtering method is selected from a metal made of Al, Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu, Al alloy, or the like on the transparent glass substrate 41. Thereby depositing a metal film at a thickness of 200 to 4000 kPa.

이어, 상기 금속막을 포토 및 식각 공정을 통해 선택적으로 에칭하여 상기 유리 기판(41)상에 게이트 전극(42)을 형성한다.Subsequently, the metal film is selectively etched through a photo and etching process to form a gate electrode 42 on the glass substrate 41.

여기서, 상기 게이트 전극(42)이 양극산화 가능한 금속일 경우에는 힐락(hillock) 방지를 위해 게이트 전극(42)을 양극 산화할 수 있다.Here, when the gate electrode 42 is a metal capable of anodizing, the gate electrode 42 may be anodized to prevent hillock.

도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(42)을 포함한 유리 기판(41)의 전면에 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막으로 이루어진 게이트 절연막(43)을 형성한다.As shown in FIG. 5B, a gate insulating film 43 made of a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed on the entire surface of the glass substrate 41 including the gate electrode 42.

이어, 상기 게이트 절연막(43)상에 비정질 실리콘층을 형성한다.Subsequently, an amorphous silicon layer is formed on the gate insulating layer 43.

그리고 상기 비정질 실리콘층에 전기저항 가열방식으로 300 ~ 500℃의 온도로 가열하고, 상기 가열된 비정질 실리콘층에 엑시머 레이저를 조사하여 다결정 실리콘층(44)을 형성한다.The amorphous silicon layer is heated to a temperature of 300 to 500 ° C. by an electric resistance heating method, and an excimer laser is irradiated to the heated amorphous silicon layer to form a polycrystalline silicon layer 44.

도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 다결정 실리콘층(44)을 포토 및 식각 공정을 통해 선택적으로 제거하여 액티브층(45)을 형성한다. As shown in FIG. 5C, the polycrystalline silicon layer 44 is selectively removed through a photo and etching process to form an active layer 45.

여기서, 상기 액티브층(45)은 상기 게이트 전극(42)과 대응되면서 상기 게이트 전극(42)을 감싸고 형성되어 있다.Here, the active layer 45 is formed to cover the gate electrode 42 to correspond to the gate electrode 42.

도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(45)을 포함한 절연 기판(41)의 전면에 오믹 콘택층(46) 및 금속막을 차례로 형성한다.As shown in FIG. 5D, an ohmic contact layer 46 and a metal film are sequentially formed on the entire surface of the insulating substrate 41 including the active layer 45.

이어, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막 및 오믹 콘택층(46)을 선택적으로 제거하여 전기적으로 분리된 소오스 전극(47)과 드레인 전극(48)을 형성한다.Subsequently, the metal layer and the ohmic contact layer 46 are selectively removed through a photo and etching process to form an electrically separated source electrode 47 and a drain electrode 48.

한편, 전술한 공정에서는 상기 액티브층(45)과 상기 소오스 전극(47) 및 드레인 전극(48)을 별도의 마스크를 사용하여 진행하고 있지만, 하나의 마스크를 통해 형성할 수도 있다.In the above-described process, the active layer 45, the source electrode 47, and the drain electrode 48 are performed using separate masks, but may be formed through one mask.

즉, 다결정 실리콘층상에 오믹 콘택층 및 금속막을 차례로 증착하고, 상기 금속막상에 포토레지스트를 도포한 후, 마스크(하프-톤 마스크)를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이 때, 상기 마스크(하프-톤 마스크)는 빛을 완전히 차단하는 차단영역, 빛이 투과되는 투과영역 그리고 빛이 일정량만 조사되는 슬릿영역으로 구성되어 있다.That is, an ohmic contact layer and a metal film are sequentially deposited on the polycrystalline silicon layer, a photoresist is applied on the metal film, and then a photoresist pattern is formed by an exposure and development process using a mask (half-tone mask). In this case, the mask (half-tone mask) is composed of a blocking region that completely blocks the light, a transmission region through which light is transmitted, and a slit region where only a predetermined amount of light is irradiated.

따라서, 상기 현상된 포토레지스트 패턴은 서로 다른 두께를 갖고 형성된다.Therefore, the developed photoresist pattern is formed to have a different thickness.

이어, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 금속막, 상기 오믹 콘택층 및 다결정 실리콘층을 습식 또는 건식 식각으로 제거하여 액티브층을 형성한다.Subsequently, the metal layer, the ohmic contact layer, and the polycrystalline silicon layer are removed by wet or dry etching using the photoresist pattern as a mask to form an active layer.

그리고 상기 포토레지스트 패턴을 애싱(ashing)하여 상기 포토레지스트 패턴 중 상대적으로 얇은 두께를 갖는 부분을 제거한다.The photoresist pattern is ashed to remove a portion having a relatively thin thickness among the photoresist patterns.

이때, 상기 포토레지스트 패턴은 전체적으로 두께가 얇아지게 된다.In this case, the photoresist pattern is thinner as a whole.

이어, 상기 애싱된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 박막트랜지스터 의 채널 영역에 해당되는 상기 금속막 및 상기 오믹 콘택층을 식각하여 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성한 후, 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거한다. Next, the metal layer and the ohmic contact layer corresponding to the channel region of the thin film transistor are etched using the ashed photoresist pattern as a mask to form a source electrode and a drain electrode, and then the remaining photoresist pattern is removed. .

또한, 본 발명과 같이 형성된 박막트랜지스터의 전면에 절연막을 증착한 후 포토 및 식각 공정을 통해 드레인 전극의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 형성하고, 상기 콘택홀을 포함한 기판의 전면에 투명한 금속막을 증착한 후 선택적으로 제거하여 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되는 화소전극을 형성함으로써 액정표시장치를 형성할 수도 있다.In addition, after the insulating film is deposited on the entire surface of the thin film transistor formed in accordance with the present invention, a contact hole is formed to expose a predetermined portion of the surface of the drain electrode through a photo and etching process, and a transparent metal film is formed on the entire surface of the substrate including the contact hole. The liquid crystal display device may be formed by forming a pixel electrode connected to the drain electrode through the contact hole by selectively removing the substrate after deposition.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.On the other hand, the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 비정질 실리콘의 결정화 방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 형성방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the method of crystallizing amorphous silicon and the method of forming a thin film transistor using the same according to the present invention have the following effects.

첫째, 전기저항 가열방식을 통해 비정질 실리콘을 일정한 온도까지 가열한 상태에서 엑시머 레이저를 조사하여 결정화시킴으로써 조대한 결정립을 갖는 다결정 실리콘을 형성할 수 있고, 레이저 어닐링 공정의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.First, polycrystalline silicon having coarse grains can be formed by irradiating and crystallizing an excimer laser in a state in which amorphous silicon is heated to a constant temperature through an electrical resistance heating method, and stability of the laser annealing process can be greatly improved.

둘째, 다결정 실리콘 박막을 사용하는 TFT 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Second, the characteristics and reliability of the TFT device using the polycrystalline silicon thin film can be improved.

Claims (17)

절연 기판상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;Forming an amorphous silicon layer on the insulating substrate; 상기 비정질 실리콘층의 양측단에 전극을 형성하는 단계;Forming electrodes at both ends of the amorphous silicon layer; 상기 전극에 전기저항 가열방식으로 전원을 인가하여 상기 비정질 실리콘층을 가열하는 단계;Heating the amorphous silicon layer by applying power to the electrode by an electric resistance heating method; 상기 비정질 실리콘층이 소정의 온도까지 가열된 상태에서 상기 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 결정화하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.And crystallizing the amorphous silicon layer by irradiating a laser with the amorphous silicon layer heated to a predetermined temperature. 제 1 항에 있어서, 상기 소정의 온도는 300 ~ 500℃인 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.The method of claim 1, wherein the predetermined temperature is 300 to 500 ° C. 6. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저는 엑시머 레이저인 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.The method of claim 1, wherein the laser is an excimer laser. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질 실리콘층을 가열하기 전에 상기 비정질 실리콘층에 탈수소화 공정을 진행하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.2. The method of claim 1, further comprising the step of performing a dehydrogenation process on the amorphous silicon layer before heating the amorphous silicon layer. 제 4 항에 있어서, 상기 탈수화 공정은 400 ~ 500℃에서 실시하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.5. The method of claim 4, wherein the dehydration step is carried out at 400 ~ 500 ℃. 제 1 항에 있어서, 상기 절연 기판과 비정질 실리콘층 사이에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.The method of claim 1, further comprising forming a buffer layer between the insulating substrate and the amorphous silicon layer. 제 6 항에 있어서, 상기 버퍼층은 실리콘 산화막인 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.7. The method of claim 6, wherein the buffer layer is a silicon oxide film. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 전원은 교류 또는 직류 전원인 것을 특징으로 하는 비정질 실리콘의 결정화 방법.2. The method of claim 1, wherein the power source is an alternating current or direct current power source. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저는 일측에서 타측으로 스캔링하면서 조사하는 것을 특징으로 하는 비정실 실리콘의 결정화 방법.The method of claim 1, wherein the laser is irradiated while scanning from one side to the other side. 절연 기판상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;Forming an amorphous silicon layer on the insulating substrate; 상기 비정질 실리콘층의 양측단에 전극을 형성하고 상기 전극에 전기저항 가열방식으로 전원을 인가하여 소정온도까지 상기 비정질 실리콘층을 가열한 상태에서 상기 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 다결정 실리콘층을 형성하는 단계;Electrodes are formed at both ends of the amorphous silicon layer, and a power is applied to the electrodes by an electric resistance heating method to form a polycrystalline silicon layer by irradiating a laser to the amorphous silicon layer while heating the amorphous silicon layer to a predetermined temperature. Doing; 상기 다결정 실리콘층을 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계;Patterning the polycrystalline silicon layer to form an active layer; 상기 액티브층을 포함한 절연 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;Forming a gate insulating film on an entire surface of the insulating substrate including the active layer; 상기 게이트 절연막상에 게이트 전극을 형성하는 단계;Forming a gate electrode on the gate insulating film; 상기 게이트 전극 양측의 액티브층에 소오스/드레인 영역을 형성하는 단계;Forming a source / drain region in the active layers on both sides of the gate electrode; 상기 절연 기판상에 상기 소오스/드레인 영역이 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 갖는 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film having contact holes on the insulating substrate such that the source / drain regions are partially exposed on the surface thereof; 상기 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 영역과 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 형성방법.And forming a source electrode and a drain electrode connected to the source / drain region through the contact hole. 제 11 항에 있어서, 상기 소정의 온도는 300 ~ 500℃인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 형성방법.The method of claim 11, wherein the predetermined temperature is 300 to 500 ° C. 13. 제 11 항에 있어서, 상기 비정질 실리콘층을 가열하기 전에 상기 비정질 실리콘층에 탈수소화 공정을 진행하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 형성방법.The method of claim 11, further comprising performing a dehydrogenation process on the amorphous silicon layer before heating the amorphous silicon layer. 제 13 항에 있어서, 상기 탈수화 공정은 400 ~ 500℃에서 실시하는 것을 특 징으로 하는 박막트랜지스터의 형성방법.The method of claim 13, wherein the dehydration step is performed at 400 ° C. to 500 ° C. 15. 제 11 항에 있어서, 상기 절연 기판과 비정질 실리콘층 사이에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 형성방법.12. The method of claim 11, further comprising forming a buffer layer between the insulating substrate and the amorphous silicon layer. 제 11 항에 있어서, 상기 게이트 전극은 알루미늄, 알루미늄합금, 크롬, 텅스텐, 몰리브덴 등의 도전성 금속막 중에서 어느 하나로 사용하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 형성방법.12. The method of claim 11, wherein the gate electrode is one of conductive metal films such as aluminum, aluminum alloy, chromium, tungsten, and molybdenum. 제 11 항에 있어서, 상기 층간 절연막은 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기절연물질 또는 아크릴계의 유기화합물, 테프론, BCB, 사이토프 또는 PFCB 등의 유전상수가 작은 유기절연물 중에서 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 형성방법.The method of claim 11, wherein the interlayer insulating film is formed of any one of an inorganic insulating material such as silicon nitride or silicon oxide or an organic insulating material having a low dielectric constant such as acrylic organic compound, Teflon, BCB, cytosol or PFCB. Method of forming a thin film transistor.
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