KR100599926B1 - Method for fabricating a thin film transistor including crystalline active layer and a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MILC를 이용하여 결정질 실리콘 박막트랜지스터를 제조하는 과정에서 기판 상에 비정질 실리콘 박막, 게이트 절연층 및 게이트 금속층을 패터닝 과정없이 순차로 적층한 후, 게이트 금속층을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하고 게이트 절연층과 비정질 실리콘 박막을 패터닝하여 아일랜드 형태의 실리콘 활성층을 형성한다. 본 발명에 따르면 게이트 전극 하부의 게이트 절연층과 비정질 실리콘이 활성층을 패터닝하는 과정에서 제거되지 않아 활성층의 양 측단에서 게이트 절연층과 게이트 전극의 단차가 형성되지 않은 평탄한 구조를 가지게 된다. 또한, 활성층의 채널 영역 양측에 비정질 실리콘이 연장되도록 형성되어 실리콘의 결정화에 사용된 금속 성분을 흡수하여 박막트랜지스터의 동작 특성을 개선할 수 있다.In the present invention, the amorphous silicon thin film, the gate insulating layer, and the gate metal layer are sequentially stacked on the substrate in the process of manufacturing the crystalline silicon thin film transistor using MILC, and then the gate metal layer is patterned to form a gate electrode. The insulating layer and the amorphous silicon thin film are patterned to form an island type silicon active layer. According to the present invention, since the gate insulating layer and the amorphous silicon under the gate electrode are not removed in the process of patterning the active layer, the gate insulating layer and the amorphous silicon have a flat structure in which no step between the gate insulating layer and the gate electrode is formed at both ends of the active layer. In addition, amorphous silicon extends on both sides of the channel region of the active layer to absorb metal components used for crystallization of silicon, thereby improving operation characteristics of the thin film transistor.
박막트랜지스터, MILC, 결정화, 게이트 전극Thin Film Transistors, MILC, Crystallization, Gate Electrode
Description
도 1a 내지 도 5는 결정질 실리콘 박막트랜지스터를 제조하는 종래의 제조 공정의 일례를 설명하기 위한 도면.1A to 5 are views for explaining an example of a conventional manufacturing process for manufacturing a crystalline silicon thin film transistor.
도 6 내지 도 9는 결정질 실리콘 박막트랜지스터를 제조하는 종래의 제조 공정의 다른 방식을 보여주는 도면.6 to 9 show another method of the conventional manufacturing process for manufacturing a crystalline silicon thin film transistor.
도 10 내지 도 17은 본 발명에 따라 결정질 실리콘 박막트랜지스터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면.10 to 17 are views for explaining a process of manufacturing a crystalline silicon thin film transistor according to the present invention.
도 18은 본 발명에 따라 형성된 실리콘 박막의 형태 및 결정화 상태를 보여주는 도면.18 shows the shape and crystallization state of a silicon thin film formed in accordance with the present invention.
본 발명은 결정질 실리콘 활성층을 포함하는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor)의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 박막트랜지스터의 활성층을 게이트 전극을 형성한 후에 아일랜드 형태로 패터닝하여 게이트 전극 하부의 실리콘 박막이 잔류하도록 한 점에 특징이 있다. 본 발명은 비정질 실리콘 박막을 패터닝하지 않고 바로 게이트 절연층과 게이트 금속층을 증착하므로 실리콘과 게이트 절연층 사이의 계면의 오염이 없고 게이트 절연층과 게이트 전극에 단차가 발생하지 않는 장점이 있다. 또한 결정화된 활성층의 채널 영역에 비정질 실리콘이 연장되어 활성층의 금속 성분 농도를 감소시킬 수 있는 장점이 있다. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor (Thin Film Transistor) including a crystalline silicon active layer and a semiconductor device manufactured through the same, and more particularly, to form a gate electrode after the active layer of the thin film transistor to form a gate electrode to form a gate The feature is that the silicon thin film under the electrode remains. According to the present invention, since the gate insulating layer and the gate metal layer are deposited without patterning the amorphous silicon thin film, there is an advantage that there is no contamination of the interface between the silicon and the gate insulating layer, and a step does not occur in the gate insulating layer and the gate electrode. In addition, there is an advantage that the amorphous silicon is extended in the channel region of the crystallized active layer to reduce the metal component concentration of the active layer.
현재 소자가 대면적, 고집적화 됨에 따라 트랜지스터 소자가 박막화 되고, 이에 따라서 디스플레이 장치에 사용되는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터가 다결정 실리콘 박막 트랜지스터로 대체되고 있는 실정이다. 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 통상 공정 온도가 350oC 이하로 유리, 석영 등의 투명 기판에 쉽게 만들 수 있지만, 전자 이동도(electron mobility)가 낮아 고속 동작 회로에는 사용하기 곤란하다. 하지만, 다결정 실리콘은 비정질 실리콘에 비하여 전자 이동도가 크기 때문에 기판 위에 구동회로를 만들 수 있어, 고해상도, 대면적 소자의 트랜지스터로 유리하다.As the current devices become larger and more integrated, transistor devices become thinner, and thus, amorphous silicon thin film transistors used in display devices are being replaced by polycrystalline silicon thin film transistors. Amorphous silicon thin film transistors can be easily made in transparent substrates such as glass and quartz with a process temperature of 350 ° C. or lower, but they are difficult to use in high-speed operation circuits due to their low electron mobility. However, since polycrystalline silicon has higher electron mobility than amorphous silicon, a driving circuit can be formed on a substrate, which is advantageous as a transistor of a high resolution and large area device.
비정질 실리콘을 증착한 후 다결정으로 결정화하는 방법으로는 고상결정화법(SPC: Solid Phase Crystallization), 엑시머 레이저 어닐링법(ELA: Eximer Lazer Annealing), 금속유도결정화법(MIC: Metal Induced Crystallization) 등이 있다. 여기서, SPC법은 600oC 이상의 반응로(furnace) 내에서 장시간 열처리하여 다결정 실리콘 박막을 제작하는 비교적 간단한 결정화 방법이나, 높은 결정화 온도와 긴 열처리 시간이 필수적이다. 그리고 결정화된 결정립 내부에 많은 결함이 있어 소자 제작에 어려움이 있으며, 유리기판의 변형 온도 이상인 높은 결정화 온도로 인하여 유리기판을 사용할 수 없다는 단점이 있다.Crystallization into polycrystals after deposition of amorphous silicon includes solid phase crystallization (SPC), excimer laser annealing (ELA), and metal induced crystallization (MIC). . Here, the SPC method is a relatively simple crystallization method for producing a polycrystalline silicon thin film by heat treatment for a long time in the furnace (furnace) of 600 ° C or more, but high crystallization temperature and long heat treatment time is essential. In addition, there are many defects inside the crystallized crystal grains, which makes it difficult to fabricate the device, and there is a disadvantage that the glass substrate cannot be used due to the high crystallization temperature which is higher than the deformation temperature of the glass substrate.
ELA법은 짧은 파장의 강한 에너지를 가지는 엑시머 레이저를 순간적으로 조사하여 박막을 결정화하는 방법으로 400oC 이하의 저온 결정화가 가능하고, 결정립의 크기가 크고 우수한 특성을 가진 결정립의 제조가 가능하지만, 결정화가 불균일하게 진행되고 고가의 부대장비를 필요로 하기 때문에 대량 생산 및 대면적의 소자를 제작하기가 어렵다.The ELA method is a method of crystallizing a thin film by instantaneously irradiating an excimer laser having a short wavelength of strong energy, capable of low-temperature crystallization of 400 ° C. or below, and the production of crystal grains having large crystal grains and excellent characteristics. Due to uneven crystallization and expensive auxiliary equipment, mass production and large area devices are difficult to manufacture.
금속유도측면결정화법(MILC: Metal Induced Lateral Crystallization)은 금속 박막을 비정질 실리콘 박막에 증착한 후에 반응로(furnace)에서 열처리를 하여 비정질 실리콘을 결정화시키는 방법이다. 이 방법은 레이저 열처리 방법의 문제인 결정화의 균일성, 수율 등의 문제를 많이 해결하였으나, 여전히 실제 공정에 이들이 적용되기 위해서는 500oC 정도의 온도에서 수 시간의 열처리 시간이 필요해 열처리에 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 또한 MILC에 의하여 제작된 결정질 실리콘에는 MILC를 유도한 니켈 또는 니켈실리사이드와 같은 금속 성분이 잔류하여 특히 트랜지스터의 채널 영역에서 전류 누설을 발생시키는 문제가 있다.Metal Induced Lateral Crystallization (MILC) is a method of crystallizing amorphous silicon by depositing a metal thin film on an amorphous silicon thin film and then performing heat treatment in a furnace. This method has solved many problems such as crystallization uniformity and yield, which is a problem of laser heat treatment method, but it takes a lot of time for heat treatment because it requires several hours of heat treatment time at a temperature of about 500 o C in order to apply them in actual process. There is a problem. In addition, in the crystalline silicon manufactured by MILC, metal components such as nickel or nickel silicide that induce MILC remain, which causes current leakage, particularly in the channel region of the transistor.
도 1a 내지 도 5는 금속유도측면결정화법을 이용하여 결정질 박막트랜지스터 를 제조하는 종래의 공정을 설명하기 위한 도면이다.1A to 5 are views for explaining a conventional process of manufacturing a crystalline thin film transistor using a metal-induced side crystallization method.
도 1a 박막트랜지스터의 활성층을 구성하는 비정질 실리콘 박막(11)이 절연 기판(10) 상에 형성되어 패터닝된 상태의 평면도이고 도 1b는 도 1a의 하나의 비정질 실리콘 아일랜드와 기판을 선 a-a'를 따라 절개한 단면도이다. 도시된 바와 같이 하나의 워드 라인(즉, 게이트 전극)에 연결되는 다수의 박막트랜지스터의 활성층을 구성하는 비정질 실리콘박막(11)이 일렬을 이룬 다수의 아일랜드 형태로 기판(10) 상에 패터닝된다. 도면에는 편의상 4개의 실리콘 아일랜드만을 도시하였으나, 본 발명이 속하는 분야의 기술자들은 기판에 하나의 워드라인에 연결되는 추가의 비정질 실리콘 아일랜드와 인접한 워드라인에 연결되는 비정질 실리콘 아일랜드도 동시에 형성된다는 점을 자명하게 알 수 있다. 도 1a 및 도 2a에서는 설명의 편의상 하나의 게이트 전극에 연결되는 4개의 실리콘 아일랜드만이 도시되었다.FIG. 1A is a plan view of an amorphous silicon
기판(10)은 무알칼리 유리, 석영 또는 산화 실리콘 등의 투명 절연 물질로 구성된다. 선택적으로는 기판으로부터 비정질 실리콘 박막으로 오염 물질이 확산되는 것을 방지하기 위해, 기판과 비정질 실리콘 박막 사이에 하부 절연층(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 하부 절연층은 산화실리콘(SiO2), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화질화물(SiOxNy) 또는 이들의 복합층을 PECVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition), LPCVD(low-pressure chemical vapor deposition), APCVD(atmosphere pressure chemical vapor deposition), ECR CVD(Electron Cyclotron Resonance CVD), 스퍼터링 등의 증착법을 이용하여 600oC 이하의 온도에서 300 내지 10,000Å, 양호하게는 500 내지 3,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 비정질 실리콘 박막(11)은 PECVD, LPCVD 또는 스퍼터링을 이용하여 비정질 실리콘을 100 내지 3,000Å, 양호하게는 500 내지 1,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 비정질 실리콘 박막은 소스, 드레인 및 채널 영역을 포함하고, 이후 형성될 기타 소자/전극 영역을 포함한다. 기판 상에 형성되는 비정질 실리콘 박막은 제작하고자 하는 TFT의 규격에 맞도록 패터닝 된다. 즉, 비정질 실리콘 박막(11)은 포토리소그래피에 의하여 만들어진 패턴을 사용하여 에칭 가스의 플라즈마에 의한 건식 에칭에 의하여 패터닝 된다. The
도 2a는 위와 같이 패터닝된 비정질 실리콘 박막(11) 상에 게이트 절연막(12)과 게이트 전극(13)을 순차적으로 적층한 상태를 보여주는 평면도이고 도 2b는 도 2a의 a-a'선을 따라 절개한 하나의 실리콘 아일랜드와 기판의 단면도이다. 패터닝된 게이트 절연층(12)과 게이트 전극(13)은 하나의 워드 라인에 연결되는 박막트랜지스터의 활성층을 제공하는 일렬을 이룬 다수의 비정질 실리콘 아일랜드를 가로질러 연장된다. 게이트 절연층(12)은 PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD 등의 증착법을 이용하여 산화 실리콘, 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산화질화물(SiOxNy) 또는 이들의 복합층을 300 내지 3,000Å, 양호하게는 500 내지 1,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 게이트 절연막 상에 금속 재료 또는 도핑된 폴리실리콘 등의 도전성 재료를 스퍼터링, 가열 증발(evaporation), PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD, 스퍼터링 등의 방법을 사용하여 1,000 내지 8,000Å, 양호하게는 2,000 내지 4,000Å 두께로 게이트 금속층을 증착시키고 이를 게이트 절연층(12)과 동시에 패터닝하여 게이트 전극(13)이 형성된다. 게이트 전극(13)은 포토리소그래피에 의하여 만들어진 패턴을 사용하여 습식 또는 건식 에칭에 의하여 패터닝된다.2A is a plan view illustrating a state in which the
도 2c는 도 2a의 선 b-b'를 따라 절개한 단면도이다. 종래의 기술에서는 아일랜드형 실리콘 박막(11)을 먼저 패터닝한 후에 게이트 절연층(12) 및 게이트 금속층(13)을 형성하므로 실리콘 박막의 양측에서 게이트 절연층(12)과 게이트 금속층(13)이 단차를 이루게 된다. 따라서 단차부에서 게이트 절연층에 파단이 일어나거나 게이트 금속층에 균열이 생길 가능성이 높다. 특히 게이트 금속층에 균열이 생기면 워드라인의 신호 전달에 문제를 일으켜 박막트랜지스터 패널의 기능에 결함을 일으킬 수 있다. 따라서 본 발명은 도 2c와 같이 실리콘 활성층 양측에서 게이트 절연층과 게이트 금속층의 단차가 발생하는 문제를 방지하여 박막트랜지스터의 내구성와 신뢰성을 높이는 것을 하나의 목적으로 한다.FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line b-b 'of FIG. 2A. In the related art, since the
도 3은 도 2b와 같이 형성된 게이트 전극(13)을 마스크로 사용하여 실리콘 박막의 소스(11S) 및 드레인 영역(11D)에 불순물을 주입하는 도핑 공정을 나타내는 도면이다. N-MOS TFT를 제작하는 경우에는 이온샤워 도핑 또는 이온 주입법을 사용하여 PH3, P, As 등의 불순물(dopant)을 10-200KeV(양호하게는 30-100KeV)의 에너지로 1E11-1E22/cm3(양호하게는 1E15-1E21/cm3)의 도우즈로 도핑하고, P-MOS TFT를 제작하는 경우에는 B2H6, B, BH3 등의 불순물을 20-70KeV의 에너지로 1E11-1E22/cm
3(양호하게는 1E14-1E21/cm3)의 도우즈로 도핑한다. 드레인 영역에 예를들어 약하게 도핑된 영역 또는 오프셋 영역이 있는 접합부를 형성하거나, CMOS를 형성하는 경우에는 추가의 마스크를 이용한 여러차례의 도핑 공정이 필요하다. 도 3은 하나의 비정질 실리콘 아일랜드에 불순물을 도핑하는 공정을 보여주나 실제로 불순물 도핑은 기판 상에 형성된 모든 비정질 실리콘 아일랜드에 대하여 이루어진다.3 is a diagram illustrating a doping process for implanting impurities into the
도 4는 실리콘 박막이 도핑된 이후에 기판 전체에 비정질 실리콘의 MIC(Metal Induced Crystallization) 또는 MILC를 유도하는 금속층(14)을 인가한 상태의 단면도이다. 비정질 실리콘에 MIC 또는 MILC 현상을 유도하는 금속으로서 양호하게는 니켈(Ni), 팔라듐(Pd) 또는 코발트(Co)가 사용되나 이 밖에도 Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 등의 금속이 사용될 수 있다. 니켈 또는 팔라듐 등의 MILC 유도 금속은 스퍼터링, 가열 증발, PECVD 또는 이온 주입법에 의하여 비정질 실리콘에 인가될 수 있으나, 일반적으로 스퍼터링이 사용된다. 인가되는 금속층의 두께는 비정질 실시콘의 MIC 또는 MILC를 유도하기에 필요한 한도 내에서 임의로 선택할 수 있으며, 대략 1-10,000Å 양호하게는 10-200Å의 두께로 형성된다. 이 과정에서 채널 영역(11C)은 게이트 절연막(12) 및 게이트 전극(13)에 의하여 덮여 있으므로 채널 영역에는 금속층(14)이 인가되지 않고 소스 영역(11S) 및 드레인 영역(11D)에만 금속층이 인가된다. 4 is a cross-sectional view of a
도 5는 기판 상에 금속층(14)을 인가한 후에 비정질 실리콘을 결정화시키기 위한 열처리를 실행하여 비정질 실리콘의 결정화를 유도하는 동시에 실리콘의 소스 및 드레인 영역에 주입된 불순물을 활성화시키는 공정을 도시한다. 이 공정은 텅 스텐-할로겐 또는 크세논 아크 가열 램프를 사용하여 700 또는 800oC정도의 온도에서 수분 이내의 짧은 시간 동안 가열하는 고속 어닐링(RTA)법 또는 엑시머 레이저를 사용하여 아주 짧은 시간동안 가열하는 ELC법 등이 사용될 수도 있으며, 양호하게는 반응로(furnace) 내에서 400-600oC의 온도로 0.1-50 시간, 양호하게는 0.5-20 시간 동안 진행된다. 반응로 내의 열처리 과정을 통하여 MIC 소스 금속이 인가된 소스와 드레인 영역은 MIC 현상에 의한 결정화가 진행되고 MILC 소스 금속이 인가되지 않은 소스 및 드레인 영역과 채널 영역은 금속층이 인가된 부분으로부터 전파되는 MILC에 의하여 결정화된다. 도 5의 화살표는 열처리 과정 중 MILC가 진행하는 방향을 나타낸다. FIG. 5 shows a process of applying a
도 5와 같이 활성층의 불순물 주입 및 결정화 열처리가 완료되면 기판 상에 덮개막을 형성하고 전기적 접속을 위한 콘택트 홀을 형성하고 콘택트 홀을 통하여 비정질 실리콘 박막의 소스 및 드레인 영역과 외부 회로를 접속시키는 콘택트 전극을 형성하여 박막트랜지스터를 완성한다. 도 5 이후의 공정은 통상의 박막트랜지스터 공정과 동일하므로 구체적 설명은 생략한다.When the impurity implantation and crystallization heat treatment of the active layer is completed, as shown in FIG. 5, an overcoat is formed on the substrate, a contact hole for electrical connection is formed, and a contact electrode for connecting the source and drain regions of the amorphous silicon thin film to an external circuit through the contact hole. To form a thin film transistor. Since the process after Figure 5 is the same as the conventional thin film transistor process, a detailed description thereof will be omitted.
도 6 내지 도 9는 도 4와 같이 게이트 전극을 마스크로 사용하여 결정화 유도 금속을 활성층에 인가하는 대신에 덮개막에 콘택트 홀을 형성하고 콘택트 홀을 통하여 활성층의 소스 영역과 드레인 영역에 결정화 유도 금속을 인가하여 활성층을 결정화시키는 종래의 다른 공정을 보여준다.6 through 9 form a contact hole in the overcoat instead of applying the crystallization inducing metal to the active layer using the gate electrode as a mask as shown in FIG. 4 and crystallization inducing metal in the source region and the drain region of the active layer through the contact hole. Another conventional process for crystallizing the active layer by applying is shown.
도 6은 실리콘 박막이 도핑된 이후에 게이트 절연막(12) 및 게이트 전극(13) 상에 콘택트 절연층인 덮개막(16)을 형성하고, 패터닝하여 콘택트 홀(15)을 형성한 구조의 단면도이다. 도 7은 콘택트 홀 내에 노출된 소스 영역(11S)및 드레인 영역(11D)에 활성층을 구성하는 비정질 실리콘의 MIC(Metal Induced Crystallization) 또는 MILC를 유도하는 금속층(14)을 인가한 상태의 단면도이다. 도 8은 콘택트 홀 내부에 MIC 소스 금속층(14)을 형성한 후에 열처리를 하여 비정질 실리콘의 결정화를 유도하는 동시에 실리콘의 소스 및 드레인 영역에 주입된 불순물을 활성화시키는 공정을 도시한다. 도 8에서 화살표는 MILC의 진행 방향을 나타낸다. 도 9는 열처리를 통하여 비정질 실리콘을 결정화한 후에 콘택트 홀을 통하여 비정질 실리콘 박막의 소스 및 드레인 영역과 외부 회로를 접속시키는 콘택트 전극(20)을 형성한 상태의 단면도이다. 6 is a cross-sectional view of a structure in which an
도 6 내지 도 9의 공정을 사용하면 별도의 마스크를 사용하지 않고도 결정화 유도 금속을 활성층의 채널 영역으로부터 오프셋 시킬 수 있는 장점이 있다. 콘택트 홀을 통하여 소스 영역 및 채널 영역의 일부에 결정화 유도 금속을 인가하는 기술 및 장점은 본 출원인의 대한민국 특허출원 2000-64352호에 구체적으로 기재되어 있다.Using the process of FIGS. 6 to 9 has the advantage that the crystallization induction metal can be offset from the channel region of the active layer without using a separate mask. Techniques and advantages of applying a crystallization inducing metal to a portion of a source region and a channel region through a contact hole are described in detail in Korean Patent Application No. 2000-64352 of the applicant.
위에서 설명한 종래의 공정은 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 비정질 실리콘을 기판에 증착하고 패터닝 한 후에 별도로 도 2a 및 2b와 같이 게이트 절연층과 게이트 전극을 증착하고 패터닝하는 공정을 사용한다. 종래의 공정에서는 비정질 실리콘의 증착 및 패터닝 공정과 게이트 절연층 및 게이트 금속층의 증착 공정이 불연속으로 이루어지므로 패터닝된 비정질 실리콘이 대기 중에 노출되어 오염되 고 따라서 트랜지스터의 특성이 저하되고 게이트 절연층을 형성하기 이전에 기판을 세정하여야 하는 문제가 있었다. 또한 종래 공정은 박막트랜지스터의 활성층을 제공하기 위해서 비정질 실리콘 박막을 아일랜드 형태로 패터닝한 후에 게이트 절연층 및 게이트 금속층을 증착하였으므로 도 2c와 같이 활성층의 양단에 게이트 절연층과 게이트 금속층의 단차가 형성되어 기계적 결함이 발생할 가능성이 높아지는 문제가 있었다. 또한 종래의 공정에 따르면 비정질 실리콘의 결정화를 유도하기 위해서 사용된 니켈 또는 니켈 실리사이드와 같은 금속 성분이 채널 양측의 비정질 실리콘을 결정화시키면서 채널 영역 내로 유입되어 결정화된 채널 영역, 특히 결정화 계면에 잔류하여 박막트랜지스터의 오프 전류(Off Current)와 같은 동작 특성을 열화시키는 문제가 있었다.The conventional process described above uses a process of depositing and patterning amorphous silicon on a substrate as shown in FIGS. 1A and 1B and then depositing and patterning a gate insulating layer and a gate electrode as shown in FIGS. 2A and 2B. In the conventional process, the deposition and patterning process of the amorphous silicon and the deposition process of the gate insulating layer and the gate metal layer are discontinuous, so that the patterned amorphous silicon is exposed to the air and contaminated, thus degrading the characteristics of the transistor and forming the gate insulating layer. There was a problem of cleaning the substrate before the following. In addition, in the conventional process, the gate insulating layer and the gate metal layer are deposited after the amorphous silicon thin film is patterned in an island form in order to provide an active layer of the thin film transistor. Thus, the step difference between the gate insulating layer and the gate metal layer is formed at both ends of the active layer as shown in FIG. There was a problem that the probability of occurrence of mechanical defects increased. In addition, according to the conventional process, a metal component such as nickel or nickel silicide used to induce crystallization of amorphous silicon is introduced into the channel region while crystallizing the amorphous silicon on both sides of the channel, and remains in the crystallized channel region, particularly the crystallization interface, to form a thin film. There is a problem of deteriorating operating characteristics such as off current of a transistor.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 기판 상에 비정질 실리콘 박막, 게이트 절연층 및 게이트 금속층을 연속 증착한 후 게이트 금속층과 비정질 실리콘 박막을 별도로 패터닝하여 비정질 실리콘과 게이트 절연층 간의 계면 오염을 방지하고 세정 공정을 생략할 수 있는 박막트랜지스터 제조 공정 및 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 활성층의 양측에 게이트 절연층 및 게이트 금속층의 단차가 발생하지 않도록 하여 박막트랜지스터의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은 활성층의 결정화를 유도하기 위해서 사용된 금속 성분의 채널 내 농도를 현저하게 감소시켜 박막트랜지스터의 동작 특성을 개선하는 것을 목적으로 한다.
The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the present invention after the continuous deposition of the amorphous silicon thin film, the gate insulating layer and the gate metal layer on the substrate patterning the gate metal layer and the amorphous silicon thin film and the amorphous silicon and It is an object of the present invention to provide a thin film transistor manufacturing process and structure capable of preventing interfacial contamination between gate insulating layers and omitting a cleaning process. In addition, an object of the present invention is to improve the durability and reliability of the thin film transistor by preventing the step difference between the gate insulating layer and the gate metal layer on both sides of the active layer. In addition, an object of the present invention is to significantly reduce the concentration in the channel of the metal component used to induce crystallization of the active layer to improve the operating characteristics of the thin film transistor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시 예를 설명한다. 이하의 도면에서는 동일한 구성요소가 동일한 참조번호를 사용하여 지시되어 있다. 또한 이하에서 설명하는 본 발명의 실시예에서 사용하는 공정 조건은 별도의 설명이 없는 한 종래의 기술과 관련하여 설명한 바와 동일한 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment for achieving the object of the present invention. In the following drawings, like elements are indicated using like reference numerals. In addition, it is to be understood that the process conditions used in the embodiments of the present invention described below are the same as those described in connection with the prior art unless otherwise stated.
도 10에 도시된 바와 같이 기판(20) 상에 비정질 실리콘 박막(21)을 증착하고 비정질 실리콘 박막을 패터닝하지 않은 상태에서 게이트 절연층(22) 및 게이트 금속층(23)을 연속하여 증착한다. 비정질 실리콘 박막(21), 게이트 절연층(22) 및 게이트 금속층(23)은 종래 기술에 관련하여 전술한 바와 동일한 조건으로 증착되는데, 비정질 실리콘을 기판에 증착한 후 패터닝하기 위해서 기판을 대기에 노출시키지 아니하고 연속적으로 게이트 절연층(22)과 게이트 금속층(23)을 증착하는 점에서 종래 기술과 차이가 있다. 비정질 실리콘 박막을 패터닝하기 위해서는 포토리소그래피 및 에칭 공정을 실행하기 위해서 기판을 증착장치에서 인출하여야 한다. 그러나 본 발명에서는 양호하게는 클러스터 형태의 증착 장치를 사용하여 증착기 내의 진공 상태를 유지하면서 비정질 실리콘 박막, 게이트 절연층 및 게이트 금속층을 연속적으로 기판에 증착시킬 수 있다. 선택적으로 기판 상에 실리콘 박막을 증착하기 이전에 오염물질의 확산을 방지하는 버퍼층을 증착할 수도 있는데, 본 발 명에 따르면 버퍼층부터 게이트 금속층이 연속 증착 공정에 의하여 형성될 수 있다. 이러한 연속 증착 공정을 실행할 수 있는 클러스터 형태의 증착기는 본 출원인이 출원한 공개특허공보 2002-62463호 등에 상세히 기재되어 있으므로 본 발명에 사용되는 연속 증착기에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다. 본 발명과 같이 비정질 실리콘 상에 게이트 절연층 및 게이트 금속층을 연속하여 증착하면 비정질 실리콘이 외부로 노출되지 않은 상태에서 절연층이 피복되므로 비정질 실리콘과 게이트 절연층 사이의 계면의 오염을 원천적으로 방지할 수 있고, 별도의 세정 공정을 사용하지 않더라도 순도 높은 실리콘층을 제공할 수 있는 장점이 있다. 본 실시예에서는 실리콘 박막 상에 게이트 절연층과 게이트 금속층이 연속으로 증착되는 것으로 설명되었으나, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위 내에서 실리콘 박막과 게이트 절연층을 연속으로 증착한 후, 게이트 금속층은 별도의 증착 공정을 사용하여 증착할 수도 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 10, the amorphous silicon
그 후 도 11a에 도시된 바와 같이 게이트 금속층(23)이 게이트 전극의 형태로 패터닝된다. 패터닝된 게이트 전극은 박막트랜지스터 어레이의 워드라인을 구성한다. 게이트 전극(23)은 포토리소그래피에 의하여 만들어진 패턴을 사용하여 게이트 금속만을 선택적으로 제거할 수 있는 습식 또는 건식 에칭에 의하여 패터닝된다. 도 11b는 도 11a의 c-c' 선을 따라 절취한 단면도이다. The
게이트 전극(23)을 패터닝한 후에는 도 12과 같이 기판 전체에 불순물을 도핑한다. 불순물은 게이트 절연층(22)를 통과하여 게이트 전극(23) 양측의 소스 영역 및 드레인 영역에 주입되어야 하므로 불순물은 게이트 절연층을 통과할 수 있는 상대적으로 높은 에너지를 사용하여 주입된다. 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자는 불순물의 유형과 게이트 전극의 종류 및 두께에 따라 불순물 주입 에너지를 적절히 조절할 수 있다. 불순물 타입에 따라 비정질 실리콘 박막에 주입되는 불순물의 농도와 주입 방법은 종래의 기술과 관련하여 전술한 바와 동일하다. 본 실시예에서는 불순물이 게이트 전극을 패터닝한 후에 주입되는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 원리 및 범위 내에서 불순물이 도 13a 내지 도 13c에 도시된 바와 같이 활성층을 패터닝한 후에 주입될 수도 있다.After the
도 13a는 불순물을 주입한 후에 포토레지스트를 마스크로 사용하여 박막트랜지스터의 활성층을 제공하는 비정질 실리콘 박막을 아일랜드 형태로 패터닝한 상태를 보여준다. 실리콘 아일랜드는 활성층을 구성하기에 적절한 크기로 형성되고 워드 라인을 제공하는 게이트 전극(23)을 따라 적절한 개수가 일렬로 형성된다. 실리콘 아일랜드를 패터닝하는 과정은 건식 또는 습식 에칭을 사용하여 게이트 절연층(22)을 에칭하는 단계와 비정질 실리콘(21)을 에칭하는 2단계의 에칭 공정으로 이루어진다. 본 실시예에서는 게이트 절연층(22)와 실리콘 박막(21)이 동일한 형태로 패터닝되므로 하나의 포토레지스트를 사용하여 이들을 순차로 패터닝할 수 있다. 이러한 에칭 단계에서 게이트 금속에 반응하는 에칭제를 사용하지 않고 게이트 절연층과 비정질 실리콘만을 선택적으로 제거할 후 있는 에칭제를 사용하면 에칭 공정 동안에 게이트 전극(23)은 영향을 받지 않는다. 선택적으로 도 11a와 같이 게이트 전극(23)을 패터닝할 때 사용된 포토레지스트를 제거하지 않고 그 위에 실리콘 아일랜드를 패터닝하기 위한 포토레지스트를 추가로 형성하면 사용하는 에 칭제의 종류와 무관하게 게이트 금속층은 에칭 과정에서 영향을 받지 않게 된다.FIG. 13A shows a state in which an amorphous silicon thin film which provides an active layer of a thin film transistor using a photoresist as a mask after implanting impurities is patterned in an island form. Silicon islands are formed in an appropriate size to form an active layer and are formed in an appropriate number along the
도 13b는 도 13a의 선 d-d'를 따라 절개한 하나의 실리콘 아일랜드의 단면도이다. 도 13b와 같이 게이트 전극 양측의 게이트 절연층과 실리콘 박막을 패터닝하면 실리콘 활성층(21), 게이트 절연층(22), 게이트 금속층(23)이 순차로 형성된 박막트랜지스터의 기본 구조가 제공된다. FIG. 13B is a cross-sectional view of one silicon island cut along the line d-d 'in FIG. 13A. When the gate insulating layer and the silicon thin film on both sides of the gate electrode are patterned as shown in FIG. 13B, the basic structure of the thin film transistor in which the silicon
도 13c는 도 13a에서 게이트 전극의 종방향, 구체적으로 선 e-e'를 따라 절개한 단면도이다. 도 13c에서 보는 바와 같이 본 발명은 기판(20) 위에 실리콘 박막(21) 및 게이트 절연층(22)과 게이트 금속층(23)을 순차로 증착하고 게이트 전극 및 실리콘 아일랜드를 패터닝 하였으므로 패터닝된 게이트 금속층, 즉 게이트 전극 아래의 실리콘 박막과 게이트 절연층이 실리콘 아일랜드 패터닝 공정에서 그대로 남게 된다. 따라서 본 발명에 따르면 게이트 전극(23)의 길이 방향을 따라서 실리콘 박막(21)과 게이트 절연층(22)의 단차가 형성되지 않고 도 13c와 같이 평탄한 적층구조를 형성하게 된다. 도 2c와 도 13c를 대비하여 보면 종래 기술과 본 발명의 차이를 보다 분명히 이해할 수 있다. 종래의 기술에서는 실리콘 활성층(11)을 아일랜드 형태로 패터닝한 후에 게이트 절연층(12)와 게이트 금속층(13)을 적층하였으므로 도 2c와 같이 실리콘 활성층의 양단에 게이트 절연층과 게이트 금속층의 단차가 형성될 수 밖에 없었다. 본 발명에 따르면 도 13c와 같이 게이트 금속층 하부의 실리콘 박막이 아일랜드형 실리콘 박막들 사이에서 연장되도록 잔류하므로 실리콘 박막 양측에서 게이트 절연층과 게이트 금속층의 단차가 형성되는 문제를 방지할 수 있다. 단차가 형성된 실리콘 박막에 게이트 절연층을 증착하게 되면 단 차의 모서리부에서 절연물질의 증착 두께와 균일성을 조절하기가 어려워 절연층에 결함이 생겨 전류가 누설될 우려가 크게 되는 문제가 있다. 또한, 단차 모서리부에서는 게이트 금속층의 증착 두께와 균일성을 유지하기가 어려워 금속층 단선 등의 위험이 커지게 된다. 본 발명에 따르면 게이트 절연층과 금속층이 평탄한 비정질 실리콘층에 증착되므로 단차부에서 게이트 절연층과 게이트 금속층에 결함이 발생하는 문제를 원천적으로 방지할 수 있다. FIG. 13C is a cross-sectional view taken along the line e-e ′ in the longitudinal direction of the gate electrode in FIG. 13A. As shown in FIG. 13C, the present invention is a patterned gate metal layer because the silicon
본 발명에 따르면 워드 라인을 제공하는 게이트 금속층 하부의 비정질 실리콘 박막이 잔류하게 되어 공통 게이트 전극을 사용하는 인접하는 박막트랜지스터의 활성층이 상호 분리되지 않고 비정질 실리콘에 의하여 연결되게 된다. 이 경우 인접한 박막트랜지스터 간의 전류 누설의 문제가 있을 수 있으나, 비정질 실리콘은 본 발명에 의하여 제공되는 결정질 실리콘 활성층에 비하여 비저항이 매우 크므로 실제로는 박막트랜지스터의 활성층을 아일랜드 형태로 형성한 경우와 비하여 트랜지스터의 동작과 기능에 거의 차이가 없다. 본 발명에 따른 방법은 실리콘 아일랜드 간의 전류 누설에 의한 단점보다는 게이트 금속층과 게이트 절연층의 단차를 형성하지 않아서 얻을 수 있는 장점이 훨씬 크다. 한편 후술하는 바와 같이 본 발명은 결정화 유도 금속을 사용하여 결정화된 박막 트랜지스터의 채널 영역에 잔류하는 금속 또는 금속실리사이드가 활성층 사이에 연장된 비정질 실리콘으로 확산되어 박막트랜지스터에 잔류하는 금속 성분을 크게 줄여 트랜지스터의 동작 특성, 특히 오프 전류 특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the amorphous silicon thin film under the gate metal layer providing the word line remains so that the active layers of adjacent thin film transistors using the common gate electrode are connected by amorphous silicon without being separated from each other. In this case, there may be a problem of leakage of current between adjacent thin film transistors. However, since amorphous silicon has a very high resistivity compared to the crystalline silicon active layer provided by the present invention, the transistor is actually formed as compared to the case where the active layer of the thin film transistor is formed in an island form. There is little difference in operation and function. The method according to the invention is much more advantageous than the drawback of current leakage between the silicon islands without forming a step between the gate metal layer and the gate insulation layer. Meanwhile, as will be described later, the present invention greatly reduces a metal component remaining in a thin film transistor by dispersing metal or metal silicide remaining in a channel region of a thin film transistor crystallized using a crystallization inducing metal into an amorphous silicon extending between active layers. There is an advantage to improve the operating characteristics, in particular the off current characteristics.
도핑 공정이 종료되면 도 14와 같이 게이트 절연막(22) 및 게이트 전극(23) 상에 콘택트 절연층인 덮개막(24)을 형성하고, 도 15와 같이 덮개막을 패터닝하여 콘택트 홀(25)을 형성한다. 덮개막은 PECVD, LPCVD, APCVD, ECR CVD, 스퍼터링 등의 증착법을 이용하여 산화 실리콘, 실리콘 질화물, 실리콘 산화질화물 또는 이들의 복합층을 1,000 내지 15,000Å, 양호하게는 3,000 내지 7,000Å 두께로 증착시켜 형성된다. 덮개막은 포토리소그래피 등의 방법에 의하여 형성된 패턴을 마스크로 사용하여 습식 또는 건식 에칭되고, 이에 의해 콘택트 전극이 실리콘 박막의 소스 및 드레인 영역과 접속되는 경로를 제공하는 콘택트 홀(25)이 형성된다.When the doping process is completed, the
도 16은 콘택트 홀을 통하여 활성층의 소스 영역 및 드레인 영역의 일부에 비정질 실리콘의 MIC(Metal Induced Crystallization) 또는 MILC를 유도하는 금속층(26)을 인가한 상태의 단면도이다. 비정질 실리콘에 MIC 또는 MILC 현상을 유도하는 금속으로서 양호하게는 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 코발트(Co)가 사용되나 이 밖에도 Ti, Ag, Au, Al, Sn, Sb, Cu, Cr, Mo, Tr, Ru, Rh, Cd, Pt 등의 금속이 사용될 수 있다. 니켈 또는 팔라듐 등의 MILC 유도 금속은 스퍼터링, 가열 증발, PECVD 또는 이온 주입법에 의하여 비정질 실리콘에 인가될 수 있으나, 일반적으로 스퍼터링이 사용된다. 인가되는 금속층의 두께는 비정질 실시콘의 MIC 또는 MILC를 유도하기에 필요한 한도 내에서 임의로 선택할 수 있으며, 대략 1-10,000Å 양호하게는 10-200Å의 두께로 형성된다. 콘택트 홀 이외의 부분에 인가된 금속층은 덮개막에 콘택트 홀을 형성하기 위하여 마스크로 사용된 포토레지스트 등을 리프트오프 등의 방법을 사용하여 제거할 때 동시에 제거될 수 있다.FIG. 16 is a cross-sectional view of a
도 17은 콘택트 홀 내부에 결정화 유도 금속층(26)을 형성한 후에 열처리를 하여 비정질 실리콘의 결정화를 유도하는 동시에 실리콘의 소스 및 드레인 영역에 주입된 불순물을 활성화시키는 공정을 도시한다. 이 공정은 텅스텐-할로겐 또는 크세논 아크 가열 램프를 사용하여 700 또는 800oC정도의 온도에서 수분 이내의 짧은 시간 동안 가열하는 고속 어닐링(RTA)법 또는 엑시머 레이저를 사용하여 아주 짧은 시간동안 가열하는 ELC법 등이 사용될 수도 있으며, 양호하게는 반응로(furnace) 내에서 400-600oC의 온도로 0.1-50 시간, 양호하게는 0.5-20 시간 동안 진행된다. 콘택트 홀을 통하여 MIC 소스 금속(26)이 직접 인가된 소스와 드레인 영역은 MIC 현상에 의한 결정화가 진행되고 MILC 소스 금속이 인가되지 않은 소스 및 드레인 영역과 채널 영역은 소스 금속이 인가된 부분으로부터 전파되는 MILC에 의하여 한 결정화 현상이 전파된다. 도 17에서 화살표는 MILC의 진행 방향을 나타낸다. FIG. 17 illustrates a process of forming a crystallization inducing
열처리가 종료되면 종래의 방법에 따라 콘택트 홀을 통하여 콘택트 전극을 형성하여 박막트랜지스터가 완성된다.After the heat treatment is completed, a thin film transistor is completed by forming a contact electrode through a contact hole according to a conventional method.
도 18은 결정화가 완료된 상태의 실리콘 박막의 상태를 보여주는 도면이다. 본 발명에 따르면 전술한 바와 같이 활성층을 제공하는 아일랜드 형태의 실리콘 박막이 게이트 금속층을 형성한 이후에 패터닝되므로 활성층 아일랜드 사이에는 게이트 금속층에 대응하는 형태의 실리콘 박막이 남아있게 된다. 도 17과 관련하여 설명된 열처리 과정에서 결정화 유도 금속(26)이 인가된 부분부터 결정화가 진행되어 활성층의 중앙부에서 결정화 계면이 형성된다. MILC는 니켈과 같은 결정화 유도금 속이 비정질 실리콘과 반응하여 실리사이드를 형성하면서 실리콘의 결정화를 유도하고 실리사이드가 결정화 선단을 따라 전파되면서 측방향으로 실리콘의 결정화를 유도한다. 따라서 도 18에서 게이트 전극 하부의 채널영역 특히 결정화 계면에는 상대적으로 높은 농도의 금속성분이 잔류하게 된다. 이러한 잔류 금속 성분은 MILC를 사용하여 결정화된 박막트랜지스터의 동작특성, 특히 오프 전류 특성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서 MILC를 이용하여 결정질 실리콘 TFT를 제조하는 종래의 기술에서는 채널 영역에 잔류하는 금속 성분의 농도를 저하시키는 것이 중요한 기술적 문제였다. 18 is a view showing a state of a silicon thin film in a state where crystallization is completed. According to the present invention, since the island-type silicon thin film providing the active layer is patterned after forming the gate metal layer, the silicon thin film having a shape corresponding to the gate metal layer remains between the active layer islands. In the heat treatment process described with reference to FIG. 17, crystallization proceeds from the portion to which the
본 발명에 따라 제작된 박막트랜지스터의 활성층은 도 18에 도시된 바와 같이 인접한 활성층의 채널부 사이에서 연장되는 비정질 실리콘 연결부(27)에 의하여 연결되어 있다. 따라서 활성층의 양측에서 진행하는 결정화가 활성층의 중앙부에 도달하게 되면 활성층에 연결된 비정질 실리콘 연결부(27) 내로 결정화가 진행하게 된다. 주지된 바와 같이 비정질 실리콘은 결정질 실리콘에 비하여 월등히 금속 성분의 가용도가 크므로, 활성층의 채널 영역에 잔류하는 금속 성분이 급속히 비정질 실리콘 연결부로 흡수되며 이 영역의 결정화를 유도하게 된다. 비정질 실리콘 연결부 내로 소정의 거리만큼 결정화가 진행될 때 열처리를 종료하면 연결부의 일정한 영역이 비정질 실리콘으로 남아 활성층 아일랜드 간의 절연성을 제공할 수 있다. 본 발명은 MILC의 진행에 따라 채널 영역으로 유입된 금속 성분이 채널 영역의 측방에 연결된 비정질 실리콘 연결부로 신속히 확산되도록 하여 결정화된 활성층 특히 채널 영역에 잔류하는 금속 성분의 농도를 크게 저하시켜서 잔류 금속 성 분이 박막트랜스터의 동작 특성을 저하시키는 문제를 방지할 수 있다.The active layer of the thin film transistor fabricated according to the present invention is connected by an amorphous
이상 본 발명의 내용이 실시예를 들어 설명되었으나, 본 발명의 실시예는 본 발명의 예시에 불과하며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 예를 들어, 이상의 실시예는 박막트랜지스터를 제작하는 두 가지의 공정을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 다른 형태의 제조 공정에도 이용될 수 있다. 본 발명이 속하는 분야의 기술자는 본원의 특허청구범위에 기재된 원리 및 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변형 또는 변경할 수 있다.While the content of the present invention has been described by way of examples, the embodiments of the present invention are merely illustrative of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention. For example, the above embodiment has been described using two processes of manufacturing a thin film transistor as an example, but the present invention may be used in other types of manufacturing processes. Those skilled in the art to which the present invention pertains may modify or alter the present invention in various forms within the principles and scope described in the claims herein.
예를 들어 이상에서 설명한 실시예에서는 게이트 도 13b에서 보는 바와 같이 게이트 절연층과 비정질 실리콘 박막을 동일한 형태로 패터닝하였다. 그러나, 본 발명의 원리 및 범위 내에서 게이트 절연층과 비정질 실리콘 박막의 패터닝 과정에서 게이트 전극의 하부 영역을 제외한 모든 영역의 게이트 절연층을 제거하고 비정질 실리콘박막 만을 아일랜드 형태로 패터닝할 수 있다. 이 경우에는 결정화 유도 금속을 콘택트 홀을 통하여 비정질 실리콘 박막에 인가하지 않고 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 결정화 유도 금속을 비정질 실리콘에 직접 인가하여 결정화시키는 방법을 사용할 수 있다. 또한 이상의 실시예에서는 박막트랜지스터에 하나의 게이트 전극만을 형성하였으나 본 발명의 원리 및 범위 내에서 게이트 전극을 이중으로 형성할 수 있음이 자명하다. For example, in the embodiment described above, as shown in FIG. 13B, the gate insulating layer and the amorphous silicon thin film are patterned in the same form. However, within the principles and scope of the present invention, in the process of patterning the gate insulating layer and the amorphous silicon thin film, the gate insulating layer of all regions except the lower region of the gate electrode may be removed, and only the amorphous silicon thin film may be patterned in an island form. In this case, instead of applying the crystallization inducing metal to the amorphous silicon thin film through the contact hole, as shown in FIGS. 3 to 5 can be used to crystallize by directly applying the crystallization inducing metal to the amorphous silicon. In addition, in the above embodiment, only one gate electrode is formed in the thin film transistor, but it is apparent that the gate electrode may be formed in a dual manner within the principle and scope of the present invention.
본 발명에 따르면 기판 상에 비정질 실리콘, 게이트 절연층 및 게이트 금속 층이 패터닝 공정 없이 순차로 증착된다. 따라서, 게이트 절연층 및 게이트 금속을 증착하기 전에 비정질 실리콘층을 패터닝하는 종래의 공정에 비해서 비정질 실리콘과 게이트 절연층 간의 계면이 대기 중에 노출되지 않아 계면의 오염이 방지된다. 또한, 게이트 절연층과 게이트 금속층 하부의 실리콘층이 제거되지 않으므로 활성층 양측에서 게이트 절연층과 게이트 금속층의 단차가 형성되지 않아 게이트 절연층 및 게이트 금속층의 단차부에서 결함이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 본 발명은 또한 활성층의 채널부에 잔류하는 금속 성분을 효과적으로 감소시켜 박막트랜지스터의 동작 특성을 개선할 수 있다.According to the present invention, amorphous silicon, a gate insulating layer and a gate metal layer are sequentially deposited on the substrate without a patterning process. Therefore, as compared with the conventional process of patterning the amorphous silicon layer before depositing the gate insulating layer and the gate metal, the interface between the amorphous silicon and the gate insulating layer is not exposed to the air, thereby preventing contamination of the interface. In addition, since the silicon layer under the gate insulating layer and the gate metal layer is not removed, a step difference between the gate insulating layer and the gate metal layer is not formed at both sides of the active layer, thereby preventing a problem that a defect occurs at the step portions of the gate insulating layer and the gate metal layer. have. The present invention can also effectively reduce the metal component remaining in the channel portion of the active layer to improve the operating characteristics of the thin film transistor.
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