KR100623686B1 - Method of fabricating TFT - Google Patents
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Abstract
박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 상부면과 하부면을 갖는 기판의 상기 상·하부면 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 상부면 상에 형성된 비정질 실리콘막 상에 무기 보호막을 형성하는 단계; 상기 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막을 식각하는 단계; 및 상기 상부면 상의 무기 보호막을 제거함으로써 비정질 실리콘막을 노출시키는 단계를 포함한다.Provided is a method of manufacturing a thin film transistor. The manufacturing method includes forming an amorphous silicon film on the upper and lower surfaces of a substrate having an upper surface and a lower surface; Forming an inorganic protective film on the amorphous silicon film formed on the upper surface; Etching the amorphous silicon film formed on the lower surface; And exposing the amorphous silicon film by removing the inorganic protective film on the upper surface.
박막 트랜지스터, 비정질 실리콘, 무기 보호층Thin film transistors, amorphous silicon, inorganic protective layer
Description
도 1a 내지 1d는 본 발명의 실시예에 따라 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 나타낸 단면도들,1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따라 박막 트랜지스터의 제조방법을 나타낸 단면도들,2A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 이동도 특성을 나타낸 도면, 3 is a diagram showing mobility characteristics of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 에스 팩터 특성을 나타낸 도면, 4 is a diagram showing the S factor characteristics of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 문턱전압 특성을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating threshold voltage characteristics of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *Explanation of reference numerals for the main parts of the drawing
10, 100 : 절연 기판, 10, 100: insulated substrate,
15 : 비정질 실리콘막을 형성하기 위한 기체15: gas for forming an amorphous silicon film
110a, 110b : 비정질 실리콘막, 110a, 110b: amorphous silicon film,
110 : 반도체층, 110: semiconductor layer,
120 : 무기 보호막, 120: weapon shield,
113, 116 : 반도체층의 소스, 드레인 영역113 and 116: source and drain regions of the semiconductor layer
본 발명은 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor, and more particularly, to a method of manufacturing a thin film transistor capable of improving electrical characteristics.
일반적으로 평판 표시 장치는 구동 방법에 따라 수동 구동(passive matrix)방식과 능동 구동(active matrix)방식으로 나뉘는데, 능동 구동 방식은 박막 트랜지스터(Thin Film transistor; TFT)를 사용하는 회로들을 가진다. 이와 같은 회로들은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기 전계 발광 표시 장치(Organic Electroluminescence display; OELD) 등의 평판 표시 장치에서 대표적으로 쓰인다. In general, a flat panel display device is divided into a passive matrix method and an active matrix method according to a driving method, and an active driving method has circuits using thin film transistors (TFTs). Such circuits are typically used in flat panel display devices such as liquid crystal displays (LCDs) and organic electroluminescence displays (OLEDs).
상기 박막 트랜지스터 중 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 결정화 기술의 발전으로 인해 비정질 실리콘 박막트랜지스터와 비슷한 낮은 온도에서 제작이 가능하게 되었다. 또한, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 전자나 정공의 이동도가 높으며, NMOS와 PMOS를 함께 구비하는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 박막 트랜지스터 구현이 가능하여 기판 상에 구동 회로용과 화소 구동용 박막 트랜지스터를 동시에 형성할 수 있게 되었다.Among the thin film transistors, polycrystalline silicon thin film transistors can be manufactured at a low temperature similar to that of amorphous silicon thin film transistors due to the development of crystallization technology. In addition, the mobility of electrons and holes is higher than that of amorphous silicon thin film transistors, and it is possible to implement a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) thin film transistor including NMOS and PMOS. Can be formed at the same time.
이러한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 그의 반도체층이 다결정 실리콘막인 것을 특징으로 한다. 이러한 다결정 실리콘막인 반도체층을 형성하는 것은 기판 상에 비정질 실리콘막을 적층하고, 이를 결정화함으로써 수행한다. 상기 비정질 실리콘막을 형성함에 있어서는 통상적으로 저압화학기상증착법(LPCVD)을 사용하게 되는데, 이 경우 상기 기판의 상부면과 하부면에 비정질 실리콘막이 형성된다. Such a polycrystalline silicon thin film transistor is characterized in that its semiconductor layer is a polycrystalline silicon film. Forming the semiconductor layer which is such a polycrystalline silicon film is performed by laminating an amorphous silicon film on a substrate and crystallizing it. In forming the amorphous silicon film, low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) is generally used. In this case, an amorphous silicon film is formed on the upper and lower surfaces of the substrate.
상기 기판 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막은 발광 시 색좌표에 이상을 발생시키는 등의 불량을 유발하므로 상기 결정화 후, 상부면 상에 형성된 다결정 실리콘막 상에 보호막을 적층하고 상기 보호막을 마스크로 하여 상기 하부면 상에 형성된 실리콘막을 제거하게 된다. 이어서, 상기 상부면 상의 보호막을 제거한다.Since the amorphous silicon film formed on the lower surface of the substrate causes defects such as an abnormality in color coordinates during light emission, after the crystallization, a protective film is laminated on the polycrystalline silicon film formed on the upper surface and the lower protective film is used as a mask. The silicon film formed on the surface is removed. Then, the protective film on the upper surface is removed.
그러나, 다결정 실리콘막 형성 후 상기 다결정 실리콘막 상에 보호막의 적층, 보호막의 제거 등 여러 공정을 거치게 되고, 상기 보호막의 제거 과정에서 보호막 하부의 다결정 실리콘막이 과도 식각될 수 있다. 따라서, 다결정 실리콘막의 표면이 불량해질 수 있으며 그로 인해 상기 다결정 실리콘막과 그 상부에 적층되는 절연막 사이의 계면 특성이 저하된다. 또한, 반도체층의 형성을 위한 다결정 실리콘막의 식각 공정시, 상기와 같은 문제로 커패시턴스(capacitance) 값이 달라져 기판이 깨지는 문제도 발생한다. 이는 박막 트랜지스터 소자 특성의 저하를 유발할 수 있다. However, after the polycrystalline silicon film is formed, various processes such as lamination of the protective film and removal of the protective film are performed on the polycrystalline silicon film, and the polycrystalline silicon film under the protective film may be excessively etched during the removal of the protective film. Therefore, the surface of the polycrystalline silicon film may be poor, thereby lowering the interface characteristics between the polycrystalline silicon film and the insulating film stacked thereon. In addition, in the etching process of the polycrystalline silicon film for forming the semiconductor layer, a problem arises in that the substrate is broken due to the change in capacitance due to the above problem. This may cause degradation of thin film transistor device characteristics.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 절연 기판 뒷면의 실리콘막 제거 시 반도체층에 미치는 영향을 최소화하는 방법을 사용하여, 박막 트랜지스터의 특성을 안정화시킬 수 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor that can stabilize the characteristics of the thin film transistor by using a method of minimizing the effect on the semiconductor layer when removing the silicon film on the back of the insulating substrate.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은 상부면과 하부면을 갖는 기판의 상기 상·하부 면상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계; 상기 상부면 상에 형성된 비정질 실리콘막 상에 무기 보호막을 형성하는 단계; 상기 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막을 식각하는 단계; 및 상기 상부면 상의 무기 보호막을 제거함으로써 비정질 실리콘막을 노출시키는 단계를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method of manufacturing a thin film transistor. The manufacturing method includes forming an amorphous silicon film on the upper and lower surfaces of a substrate having an upper surface and a lower surface; Forming an inorganic protective film on the amorphous silicon film formed on the upper surface; Etching the amorphous silicon film formed on the lower surface; And exposing the amorphous silicon film by removing the inorganic protective film on the upper surface.
상기 기판은 유리, 플라스틱 및 석영으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 기판인 것을 더욱 포함할 수 있다.The substrate may further include one substrate selected from the group consisting of glass, plastic, and quartz.
상기 비정질 실리콘막을 형성하는 것은 화학기상증착법을 사용하여 수행할 수 있다.Forming the amorphous silicon film may be performed using a chemical vapor deposition method.
상기 화학기상증착법은 상압화학기상증착법(APCVD), 저압화학기상증착법(LPCVD) 및 플라즈마화학기상증착법(PECVD)로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 방법일 수 있다.The chemical vapor deposition method may be one method selected from the group consisting of atmospheric chemical vapor deposition (APCVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) and plasma chemical vapor deposition (PECVD).
상기 비정질 실리콘막의 두께는 300Å 내지 700Å으로 형성하는 것이 바람직하다.Preferably, the amorphous silicon film has a thickness of 300 kPa to 700 kPa.
상기 무기 보호막은 실리콘 산화막이 바람직하다.The inorganic protective film is preferably a silicon oxide film.
상기 무기 보호막은 300Å 내지 1000Å의 두께로 형성할 수 있다.The inorganic protective film may be formed to a thickness of 300 kPa to 1000 kPa.
상기 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막을 식각하는 것은 건식식각을 사용하여 수행할 수 있다.Etching the amorphous silicon film formed on the lower surface may be performed using dry etching.
상기 제조방법은 상부면 상에 노출된 비정질 실리콘막은 ELA(excimer laser annealing), MIC(metal induced crystallization), MILC(metal induced lateral crystallization), 및 SLS(sequential lateral solidification)로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 방법을 사용하여 결정화하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the amorphous silicon film exposed on the upper surface is one selected from the group consisting of excimer laser annealing (ELA), metal induced crystallization (MIC), metal induced lateral crystallization (MILC), and sequential lateral solidification (SLS) Crystallization using a method.
상기 제조방법은 상기 비정질 실리콘막 상에 형성된 무기 보호막을 패터닝하는 단계를 더욱 포함하고, 상기 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막을 식각하는 것은 상기 패터닝된 무기 보호막을 마스크로 하여 상기 상부면 상의 비정질 실리콘막을 패터닝함과 동시에 수행할 수 있다.The manufacturing method may further include patterning an inorganic protective film formed on the amorphous silicon film, and etching the amorphous silicon film formed on the lower surface may include forming an amorphous silicon film on the upper surface using the patterned inorganic protective film as a mask. It can be done simultaneously with patterning.
상기 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막을 식각하는 것은 건식식각을 사용하여 수행할 수 있다.Etching the amorphous silicon film formed on the lower surface may be performed using dry etching.
상기 패터닝된 비정질 실리콘막은 ELA(excimer laser annealing), MIC(metal induced crystallization), MILC(metal induced lateral crystallization), 및 SLS(sequential lateral solidification)로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 방법을 사용하여 결정화하는 것이 바람직하다.The patterned amorphous silicon film is crystallized using one method selected from the group consisting of excimer laser annealing (ELA), metal induced crystallization (MIC), metal induced lateral crystallization (MILC), and sequential lateral solidification (SLS). desirable.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, lengths, thicknesses, and the like of layers and regions may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 제 1실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.1A through 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to a first exemplary embodiment of the present invention, step by step.
도 1a를 참조하면, 상부면과 하부면을 갖는 기판을 챔버 내에 로딩한다. 상기 기판은 유리, 플라스틱 및 석영으로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 기판일 수 있다. 상기 챔버에는 기판들을 고정하기 위한 척(10)이 구비되어 있고, 챔버 내에서는 비정질 실리콘막의 형성을 위한 기체(15)들이 반응을 하여, 챔버 내 고정된 여러 기판들(100) 상하부 면에 비정질 실리콘막(105)이 형성된다. 따라서, 박막 트랜지스터 제작에 필요한 상부면 이외에 하부면까지 비정질 실리콘막이 형성된다.Referring to FIG. 1A, a substrate having an upper surface and a lower surface is loaded into a chamber. The substrate may be one substrate selected from the group consisting of glass, plastic, and quartz. The chamber is provided with a chuck 10 for fixing substrates, and in the chamber,
상술한 바와 같이 상기 비정질 실리콘막(105)은 화학기상증착법(CVD)을 사용하여 형성한다. 상기 화학기상증착법은 상압화학기상증착법(APCVD), 저압화학기상증착법(LPCVD) 및 플라즈마화학기상증착법(PECVD)로 이루어진 군에서 선택되는 하나의 방법을 사용하여 수행할 수 있다. 바람직하게는 저압화학기상증착법(LPCVD)을 사용하여 비정질 실리콘막을 형성할 수 있다. 이때 챔버 내의 압력은 0.2 내지 0.354torr인 것이 바람직하며, SiH4의 분압이 200내지 250sccm인 분위기인 것이 바람직하다. 또한 상기 비정질 실리콘막(105)의 두께는 300 내지 700Å으로 형성하는 것이 바람직하다.As described above, the
도 1b를 참조하면, 상기 기판(100)의 상부면 상에 형성된 비정질 실리콘막(105a) 상에 전체에 걸쳐 무기 보호막(120)을 형성한다. 상기 무기 보호막은 SiO2 또는 SiNx일 수 있다. 바람직하게는 상기 무기 보호막(120)은 실리콘 산화 막(SiO2)이고, 300 내지 1000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 1B, an
도 1c를 참조하면, 상기 무기 보호막(도 1b의 120)을 마스크로 하여, 상기 기판 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막(105b)을 제거한다. 상기 비정질 실리콘막(105b)을 제거하는 것은 소터(sorter)를 사용하여 상기 막들이 증착된 기판을 뒤집은 후, 건식 식각하여 수행할 수 있다. 이어서 상기 무기 보호막(120)을 제거한다. 상기 무기 보호막(120)이 실리콘 산화막인 경우 상기 무기보호막(120)을 제거하는 것은 0.5 내지 1%의 HF 용액을 이용한 습식 식각법을 사용하여 수행할 수 있다.Referring to FIG. 1C, the
이로써, 상기 기판 하부면의 비정질 실리콘막(105b)과 상기 무기 보호막(120)이 제거되고, 상기 기판(100)의 상부면에는 비정질 실리콘막(105a)이 남게 된다. 상기 기판(100) 상부면의 비정질 실리콘막(105a)을 결정화함으로써 폴리 실리콘층을 형성한 후 패터닝함으로써 반도체층을 형성한다. 상기의 결정화는 ELA(excimer laser annealing), MIC(metal induced crystallization), MILC(metal induced lateral crystallization), 및 SLS(sequential lateral solidification)를 사용하여 수행할 수 있다.As a result, the
도 1d를 참조하면, 상기 반도체(110)층 상부에 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막(120)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(120)은 통상적인 절연물질 예를 들면, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진다.Referring to FIG. 1D, a
상기 게이트 절연막(120)이 형성된 기판 상에 소정의 전도성 물질을 이용하 여 게이트 전극(130)을 형성하고, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 이온주입을 실시하여 상기 반도체층에 소스 영역(110a) 및 드레인 영역(110c)을 형성한다. 이와 동시에 채널 영역(110b)이 정의된다. 또한 상기의 기판 상에 층간 절연막(140)을 형성한다. 상기 층간 절연막(140)과 게이트 절연막(120)에 상기 소스, 드레인 영역(210a, 210c)을 노출시키는 콘택홀(145)을 형성한다. 이어서 상기 콘택홀(145)이 형성된 기판상에 도전성 물질을 적층하고 이를 패터닝 함으로써 상기 콘택홀(145) 내에 노출된 소스, 드레인 영역(110a, 110c)에 각각 접하는 소스, 드레인 전극(153, 156)을 형성한다.The
도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법 중 일부 공정 단계를 나타낸 단면도이다.2A is a cross-sectional view illustrating some process steps of a method of manufacturing a thin film transistor according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 상기 도 1a와 같은 방법으로 비정질 실리콘막을 형성하고, 도 1b와 같이 기판 상부면의 비정질 실리콘막(105a) 상에 무기 보호막(120)을 동일한 방법으로 형성한 후, 상기 무기보호막(120a)을 반도체층 영역에 부합하도록 패터닝한다. 상기 패터닝된 무기 보호막(120a)을 마스크로 사용하여 상부면의 비정질 실리콘막(105a)을 패터닝하고 그와 동시에 기판 하부의 비정질 실리콘막을 제거한다. 상기 하부면 상에 형성된 비정질 실리콘막을 식각하는 것은 건식식각을 사용하여 수행할 수 있다. 상기의 비정질 실리콘막의 패터닝 후 비정질 실리콘막 상부에 남아있는 무기 보호막(120a)을 제거한다. 상기 무기 보호막(120)이 실리콘 산화막인 경우 상기 무기보호막(120)을 제거하는 것은 0.5 내지 1%의 HF 용액을 이용한 습식 식각법을 사용하여 수행할 수 있다.Referring to FIG. 2A, an amorphous silicon film is formed in the same manner as in FIG. 1A, and an inorganic
따라서, 상기와 같은 과정을 거친 후 상기 기판(100)과 그 상부면에는 패터닝된 비정질 실리콘막(105C)이 남게된다. 상기의 무기 보호막이 제거된 비정질 실리콘막(105a)을 결정화함으로써 반도체층을 형성한다. 상기의 결정화는 ELA(excimer laser annealing), MIC(metal induced crystallization), MILC(metal induced lateral crystallization), 및 SLS(sequential lateral solidification)를 사용하여 수행할 수 있다.Therefore, after the above process, the patterned amorphous silicon film 105C remains on the
도 2b를 참조하면, 반도체(110) 층 상부에 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막(120)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(120)은 통상적인 절연물질 예를 들면, 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiO2)으로 이루어진다.Referring to FIG. 2B, a
상기 게이트 절연막(120)이 형성된 기판 상에 소정의 전도성 물질을 이용하여 게이트 전극(130)을 형성하고, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 이온주입을 실시하여 상기 반도체층에 소스 영역(110a) 및 드레인 영역(110c)을 형성한다. 이와 동시에 채널 영역(110b)이 정의된다. 또한 상기의 기판 상에 층간 절연막(140)을 형성한다. 상기 층간 절연막(140)과 게이트 절연막(120)에 상기 소스, 드레인 영역(110a, 110c)을 노출시키는 콘택홀(145)을 형성한다. 이어서 상기 콘택홀(145)이 형성된 기판상에 도전성 물질을 적층하고 이를 패터닝 함으로써 상기 콘택홀(145) 내에 노출된 소스, 드레인 영역(110a, 110c)에 각각 접하는 소스, 드레인 전극(153, 156)을 형성한다.The
결정화 공정 이후 기판 하부의 실리콘막 식각과 패터닝을 수행하는 종래의 기술과는 달리, 비정질 실리콘막 상태에서 상기와 같은 공정을 거침으로써 본 발명은 반도체층과 게이트 절연막 간의 경계면에 오염원으로 작용할 수 있는 원인들을 미리 제거할 수 있다. 또한, 그 이후 결정화를 수행함으로써 폴리 실리콘막을 안정적으로 형성하여, 박막 트랜지스터 소자의 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 결정화 공정 전에 무기 보호막(120)을 제거하고 결정화 공정을 진행함으로써 상기 무기 보호막 제거에 사용되는 에천트, 예를 들면 HF 용액에 의한 과도식각으로 실리콘막이 손상되는 종래의 문제를 해결할 수 있어서, 반도체층의 표면 특성을 개선하여 양산 시 공정의 안정화를 가져올 수 있다.Unlike the conventional technique of performing etching and patterning of the silicon film on the lower part of the substrate after the crystallization process, the present invention is a cause that can act as a pollution source at the interface between the semiconductor layer and the gate insulating film by performing the above process in the amorphous silicon film state. You can remove them beforehand. Further, after that, crystallization is performed to stably form a polysilicon film, thereby improving characteristics of the thin film transistor element. That is, by removing the inorganic
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예(example)를 제시한다.Hereinafter, preferred examples will be presented to aid in understanding the present invention.
<비교예>Comparative Example
LPCVD법을 사용하여 절연 기판에 비정질 실리콘막을 형성하고, 결정화를 수행한 다음, 상기 기판 상부면에 무기 보호막을 형성하였다. 이후 기판 하부의 폴리 실리콘막을 건식 식각하고, 상부면의 상기 무기 보호막을 제거하였다. 상기 기판 상부의 폴리 실리콘막을 패터닝하여 반도체층으로 형성한 후 반도체층 상부에 게이트 절연막을 형성하고, 게이트 전극을 형성하였다. 상기 게이트 전극 상부로 층간 절연막과 소스 드레인 전극을 형성한 후 박막 트랜지스터 소자를 완성하였다. An amorphous silicon film was formed on the insulating substrate using LPCVD, crystallization was performed, and then an inorganic protective film was formed on the upper surface of the substrate. Thereafter, the polysilicon film under the substrate was dry-etched, and the inorganic protective film on the upper surface was removed. The polysilicon layer on the substrate was patterned to form a semiconductor layer, a gate insulating layer was formed on the semiconductor layer, and a gate electrode was formed. After forming the interlayer insulating film and the source drain electrode on the gate electrode, the thin film transistor device was completed.
도 3 내지 도 5의 그래프들에 있어서 A는 상기의 방법으로 제조한 박막 트랜지스터이다.In the graphs of FIGS. 3 to 5, A is a thin film transistor manufactured by the above method.
<실험예>Experimental Example
LPCVD법을 사용하여 절연 기판에 비정질 실리콘막을 형성하였다. 이때 챔버 내의 압력은 0.2 내지 0.354torr이었으며, SiH4의 분압은 200 내지 250sccm인 분위기이었으며, 또한 상기 비정질 실리콘막의 두께는 300 내지 700Å으로 형성하였다. 상기 기판 상부면에 SiO2 보호막을 300 내지 1000Å으로 형성하였다. 상기 보호막이 형성된 기판 하부의 비정질 실리콘막을 건식 식각을 수행한 다음, 기판 상부면의 보호막을 0.5 내지 1%의 HF 용액으로 습식 식각을 수행하여 제거하였다. 상기의 과정을 거쳐 기판 상부면에는 비정질 실리콘막이 남게 되고, 상기 비정질 실리콘막을 결정화하여 반도체층을 형성하였다.An amorphous silicon film was formed on the insulating substrate using the LPCVD method. At this time, the pressure in the chamber was 0.2 to 0.354 torr, the partial pressure of SiH4 was 200 to 250 sccm, and the thickness of the amorphous silicon film was formed to be 300 to 700 kPa. An SiO 2 protective film was formed on the upper surface of the substrate to 300 to 1000 GPa. After performing dry etching on the amorphous silicon film under the protective film formed substrate, the protective film on the upper surface of the substrate was removed by wet etching with 0.5 to 1% HF solution. Through the above process, an amorphous silicon film remains on the upper surface of the substrate, and the semiconductor layer was formed by crystallizing the amorphous silicon film.
상기의 반도체층을 형성하고, 상기 비교예와 동일하게 상기 반도체층 상에 박막트랜지스터 형성을 위한 과정을 수행하였다.The semiconductor layer was formed, and a process for forming a thin film transistor on the semiconductor layer was performed in the same manner as the comparative example.
도 3 내지 도 5의 그래프들에 있어서 B는 상기의 방법으로 제조한 박막 트랜지스터이다. In the graphs of FIGS. 3 to 5, B is a thin film transistor manufactured by the above method.
상기 비교예와 실험예에 따른 박막 트랜지스터의 특성은 도 3 내지 도 5의 그래프들과 같다. Characteristics of the thin film transistor according to the comparative example and the experimental example are as shown in the graphs of FIGS.
도 3은 박막 트랜지스터의 이동도 특성을 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating mobility characteristics of a thin film transistor.
도 3을 참조하면, 종래의 반도체층을 형성하는 방법보다, 무기 보호층을 사용하여 비정질 실리콘층을 보호하고 반도체층을 형성한 방법의 박막 트랜지스터의 이동도가 개선됨을 알 수 있다. 또한 이동도의 표준편차 범위(SD1)도 줄어들어, 박막 트랜지스터 소자의 제조 시 안정적인 이동도 특성을 구현할 수 있다. Referring to FIG. 3, it can be seen that the mobility of the thin film transistor of the method of protecting the amorphous silicon layer using the inorganic protective layer and forming the semiconductor layer is improved, compared to the conventional method of forming the semiconductor layer. In addition, the standard deviation range (SD1) of mobility is also reduced, it is possible to implement a stable mobility characteristics when manufacturing a thin film transistor device.
도 4는 박막 트랜지스터의 에스 팩터 특성을 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the S factor characteristics of the thin film transistor.
도 4를 참조하면, 종래의 반도체층을 형성하는 방법보다, 무기 보호층을 사용하여 비정질 실리콘층을 보호하고 반도체층을 형성한 방법의 박막 트랜지스터의 에스팩터 값이 낮다. 따라서, 박막 트랜지스터 소자의 스위칭 특성을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 4, the thin film transistor has a lower factor value than the conventional method of forming a semiconductor layer using the inorganic protective layer to protect the amorphous silicon layer and form the semiconductor layer. Therefore, the switching characteristic of a thin film transistor element can be improved.
도 5는 본발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 문턱전압 특성을 나타낸 그래프이다.5 is a graph illustrating threshold voltage characteristics of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 종래의 반도체층을 형성하는 방법보다, 무기 보호층을 사용하여 비정질 실리콘층을 보호하고 반도체층을 형성한 방법의 박막 트랜지스터가 문턱전압을 양의 방향으로 이동시킬 수 있다. 따라서 소자의 문턱전압 특성이 음의 방향으로 이동한 경우, 기판 하부면의 비정질 실리콘막 제거 시 전면 비정질 실리콘막의 보호물질을 사용하여 박막 트랜지스터를 제조하는 것만으로도 문턱전압의 특성 향상을 기대할 수 있다. 또한 문턱전압의 표준편차 범위(SD2)도 줄어들어, 박막 트랜지스터 소자의 제조 시 안정적인 문턱전압 특성을 구현할 수 있다. Referring to FIG. 5, the thin film transistor of the method of protecting the amorphous silicon layer using the inorganic protective layer and forming the semiconductor layer may move the threshold voltage in a positive direction, rather than the conventional method of forming the semiconductor layer. Therefore, when the threshold voltage characteristic of the device is shifted in the negative direction, when the amorphous silicon layer is removed from the lower surface of the substrate, the improvement of the threshold voltage characteristic can be expected only by manufacturing a thin film transistor using a protective material of the front amorphous silicon layer. . In addition, the standard deviation range of the threshold voltage (SD2) is also reduced, it is possible to implement a stable threshold voltage characteristics when manufacturing a thin film transistor device.
본 발명에 따라 기판 하부면의 비정질 실리콘막 제거 시, 무기 보호막을 사용하여 상부면의 비정질 실리콘막을 보호한 실리콘층을 사용하여 박막 트랜지스터를 제조하면, 박막 트랜지스터의 소자 특성이 향상된다. According to the present invention, when the amorphous silicon film is removed from the lower surface of the substrate, when the thin film transistor is manufactured using the silicon layer which protects the amorphous silicon film on the upper surface using the inorganic protective film, the device characteristics of the thin film transistor are improved.
반도체층과 게이트 절연막 간의 경계면에 오염원으로 작용할 수 있는 원인들을 미리 제거하고, 결정화를 수행함으로써 폴리 실리콘막을 안정적으로 형성할 수 있고, 무기 보호막 제거에 사용되는 에천트에 의한 반도체층의 손상 문제점을 해결 할 수 있어서 양산 시 공정의 안정화를 가져올 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 전하 이동도, 문턱전압 및 에스 팩터의 특성이 향상되어, 상기 박막 트랜지스터를 평판 표시 소자에 적용할 경우 응답 속도와 스위칭 특성을 개선시킬 수 있다.By eliminating the causes that may act as a contaminant at the interface between the semiconductor layer and the gate insulating film in advance, crystallization can be performed to form a polysilicon film stably, and solve the problem of damaging the semiconductor layer by an etchant used to remove the inorganic protective film. This can lead to stabilization of the process during mass production. In addition, the thin film transistor according to the embodiment of the present invention has improved characteristics of charge mobility, threshold voltage, and S factor, so that the response speed and switching characteristics may be improved when the thin film transistor is applied to a flat panel display device.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (15)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR970018717A (en) * | 1995-09-06 | 1997-04-30 | 김광호 | Polycrystalline Silicon Thin Film Transistor and Manufacturing Method Thereof |
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KR20030062723A (en) * | 2002-01-18 | 2003-07-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | Polysilicon thin layer for thin film transistor and device using thereof |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR970018717A (en) * | 1995-09-06 | 1997-04-30 | 김광호 | Polycrystalline Silicon Thin Film Transistor and Manufacturing Method Thereof |
JPH11121760A (en) | 1997-10-17 | 1999-04-30 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
KR20030062723A (en) * | 2002-01-18 | 2003-07-28 | 삼성에스디아이 주식회사 | Polysilicon thin layer for thin film transistor and device using thereof |
KR20050105870A (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | Method of fabricating tft |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8852982B2 (en) | 2012-07-11 | 2014-10-07 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Photoelectric device and manufacturing method thereof |
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