KR100659911B1 - The method of fabricating poly crystaline silicon and the thin film transistor fabricating method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리실리콘층으로 구성된 액티브채널을 가지는 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor having an active channel composed of a polysilicon layer.

종래에는 오믹콘택층을 형성하는 데 있어서 값비싼 장비를 필요로 하는 이온주입 또는 이온 샤워 방법을 사용하였으나, Conventionally, an ion implantation or ion shower method is used, which requires expensive equipment to form an ohmic contact layer.

본 발명에서는 비정질실리콘의 표면에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 PSG 또는 BSG박막을 형성하고 레이저를 조사하여, 폴리실리콘으로 구성된 채널을 형성함과 동시에 불순물층의 형성이 가능하므로, 보다 저렴하고 단순한 공정으로 안정된 전기적 특성을 가지는 박막트랜지스터를 제작할 수 있다.


In the present invention, PSG or BSG thin film is formed on the surface of amorphous silicon by chemical vapor deposition (CVD) and irradiated with a laser to form a channel made of polysilicon and an impurity layer can be formed at the same time. In a simple process, a thin film transistor having stable electrical characteristics can be manufactured.


Description

다결정 실리콘 형성방법 및 이를 이용한 박막트랜지스터의 제조 방법{The method of fabricating poly crystaline silicon and the thin film transistor fabricating method of the same}The method of fabricating poly crystaline silicon and the thin film transistor fabricating method of the same}

도 1a 부터 도 1e는 종래 기술에 따른 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 사용하는 액정 표시장치의 제작 공정을 나타내는 공정단면도이고, 1A to 1E are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a liquid crystal display device using a polycrystalline silicon thin film transistor according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 오믹콘택층 제조공정을 설명한 흐름도이고,2 is a flowchart illustrating an ohmic contact layer manufacturing process of a thin film transistor according to the present invention;

도 3은 레이저 에너지의 밀도와 면저항의 관계를 도시한 그래프이고,3 is a graph showing the relationship between the density of the laser energy and the sheet resistance,

도 4는 박막이 PSG인 경우, SiH4/PH3 유량비 변화에 따른 면저항 변화 및 박막이 BSG인 경우 레이저 에너지밀도에 따른 면저항값의 변화를 도시한 그래프이고,4 is a graph showing the change in sheet resistance according to the SiH 4 / PH 3 flow rate change when the thin film is PSG, and the change in sheet resistance according to the laser energy density when the thin film is BSG,

도 5a 와 도 5b는 면저항(Sheet resistance)과 에너지밀도(energy density)에 따른 불순물의 농도(concentration)와 도핑영역의 깊이(doping profile)의 관계를 나타낸 그래프이고,5A and 5B are graphs showing the relationship between concentration of impurities and depth of doping region according to sheet resistance and energy density.

도 6a와 도 6b는 레이저 조사 횟수에 따른 면저항 및 평균 불순물 농도의 변화와 레이저 조사횟수에 따른 도핑깊이와 각 깊이에 따른 스프레딩 저항값을 나타낸 그래프이고, 6A and 6B are graphs showing the change of sheet resistance and average impurity concentration according to the number of laser irradiation, the doping depth according to the number of laser irradiation, and the spreading resistance value according to each depth,                 

도 7a 부터 도 7e는 본 발명에 따른 오믹콘택층 형성방법을 도입한 액정표시장치용 어레이기판의 스위칭 소자인 박막트랜지스터의 제조공정을 도시한 공정단면도이다.
7A to 7E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a thin film transistor which is a switching element of an array substrate for a liquid crystal display device incorporating an ohmic contact layer forming method according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 기판 154 : 비정질 실리콘100: substrate 154: amorphous silicon

154` : PSG(Phosposilicate glass)박막
154`: PSG (Phosposilicate glass) thin film

본 발명은 박막트랜지스터에 관한 것으로, 특히 다결정 실리콘으로 이루어진채널을 사용하는 스위칭 소자인 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly crystalline silicon TFT)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to thin film transistors, and more particularly, to a polycrystalline silicon TFT, which is a switching device using a channel made of polycrystalline silicon.

일반적으로, 다결정 실리콘박막을 형성하기 위해서는 순수 비정질 실리콘(intrinsic amorphous silicon)을 소정의 방법 즉, 절연 기판에 500Å 두께의 플라즈마 기상증착법(Plasma chemical vapor deposition)이나 LPCVD(Low pressure CVD) 방법으로 비정질 실리콘 막을 증착한 후, 이를 다시 결정화하는 방법을 사용했다In general, in order to form a polycrystalline silicon thin film, pure amorphous silicon (intrinsic amorphous silicon) is a predetermined method, that is, amorphous silicon by a plasma vapor deposition (Plasma chemical vapor deposition) method or a low pressure CVD (LPCVD) method of 500Å thickness on an insulating substrate After the film was deposited, it was used to crystallize it again.

결정화 방법은 아래와 같이 크게 세 가지로 분류될 수 있다. Crystallization methods can be classified into three categories as follows.                         

첫째, 레이저 열처리(laser annealing) 방법은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판에 레이저를 가해서 다결정 실리콘을 성장하는 방법이다.First, laser annealing is a method of growing polycrystalline silicon by applying a laser to a substrate on which an amorphous silicon thin film is deposited.

둘째, 고상 결정화(solid phase crystallization : 이하 SPC라 칭한다) 방법은 비정질 실리콘을 고온에서 장시간 열처리하여 다결정 실리콘을 형성하는 방법이다.Second, solid phase crystallization (hereinafter referred to as SPC) method is a method of forming polycrystalline silicon by heat-treating amorphous silicon for a long time at a high temperature.

셋째, 금속유도 결정화(metal induced crystallization : MIC) 방법은 비정질 실리콘 상에 금속을 증착하여 다결정 실리콘을 형성하는 방법으로, 대면적의 유리기판을 사용할 수 있다.Third, the metal induced crystallization (MIC) method is a method of forming a polycrystalline silicon by depositing a metal on amorphous silicon, a large-area glass substrate can be used.

첫번째 방법인 레이저 열처리는 현재 널리 연구되고 있는 다결정 실리콘 형성 방법으로 비정질 실리콘이 증착된 기판에 레이저 에너지를 공급하여 비정질 실리콘을 용융상태로 만든후 냉각에 의해 다결정 실리콘을 형성하는 방법이다.The first method, laser heat treatment, is a method of forming polycrystalline silicon, which is currently widely studied, and is a method of forming polycrystalline silicon by cooling laser energy by supplying laser energy to a substrate on which amorphous silicon is deposited.

두번째 방법인 고상 결정화는 600℃ 이상의 고온을 견딜 수 있는 석영기판에 불순물의 확산을 방지하기 위해 소정의 두께로 완충층(buffer layer)을 형성하고, 상기 완충층 상에 비정질 실리콘을 증착한 후, 퍼니스에서 고온 장시간 열처리 하여 다결정 실리콘을 얻는 방법으로, 전술한 바와 같이 상기 고상 결정화는 고온에서 장시간 수행되므로 원하는 다결정 실리콘 상(phase)을 얻을 수 없으며, 그레인 성장 방향성이 불규칙하여 박막 트랜지스터로의 응용시 다결정 실리콘과 접속될 게이트 절연막이 불규칙하게 성장되어 소자의 항복전압이 낮아지는 문제점이 있고, 다결정 실리콘의 입경(grain)의 크기가 심하게 불균일하여 소자의 전기적 특성을 저하시킬뿐만 아니라, 고가의 석영기판을 사용해야 하는 문제점이 있다. The second method, solid crystallization, forms a buffer layer with a predetermined thickness to prevent diffusion of impurities on a quartz substrate that can withstand high temperatures of 600 ° C. or higher, deposits amorphous silicon on the buffer layer, and then As a method of obtaining polycrystalline silicon by heat treatment at high temperature for a long time, as described above, since the solid phase crystallization is performed for a long time at a high temperature, a desired polycrystalline silicon phase cannot be obtained, and the grain growth direction is irregular, so that the polycrystalline silicon is applied to a thin film transistor. The breakdown voltage of the device is lowered due to the irregular growth of the gate insulating layer to be connected to the gate, and the grain size of the polycrystalline silicon is extremely uneven to degrade the electrical characteristics of the device, and an expensive quartz substrate should be used. There is a problem.                         

세번째 방법인 금속유도 결정화는 저가의 대면적 유리기판을 사용하여 다결정 실리콘을 형성할 수 있으나, 상기 다결정 실리콘 내부의 네트워크(network) 속에 금속의 잔류물이 존재할 가능성이 많기 때문에 막질의 신뢰성을 보장할 수 없으나, 상기 MIC 방법을 새로이 응용하여, 결정화된 다결정 실리콘을 박막 트랜지스터 및 액정표시장치의 스위칭 소자에 적용하려는 시도가 진행중이다.The third method, metal-induced crystallization, can form polycrystalline silicon using a low-cost, large-area glass substrate. However, since metal residues are more likely to be present in the network inside the polycrystalline silicon, it is possible to ensure film quality reliability. However, attempts are being made to apply the MIC method newly to apply crystallized polycrystalline silicon to thin film transistors and switching elements of liquid crystal displays.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 이용한 액정 표시장치의 제작 공정을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a manufacturing process of a liquid crystal display using a conventional polycrystalline silicon thin film transistor will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 부터 도 1e는 종래의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 제작하는 공정을 도시한 공정 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a conventional polycrystalline silicon thin film transistor.

먼저 도 1a에 도시된 도면은 기판(1) 상에 제 1 절연물질(2)과 비정질 실리콘(4)을 연속으로 증착하는 공정이다. 상기 제 1 절연막(2)은 추후 공정에서 생성될 수 있는 기판(1) 내부의 알카리 물질의 용출을 방지하기 위함이다. First, the drawing illustrated in FIG. 1A is a process of continuously depositing the first insulating material 2 and the amorphous silicon 4 on the substrate 1. The first insulating film 2 is for preventing the elution of the alkali material in the substrate 1 which may be generated in a later process.

상기 비정질 실리콘(4)을 증착한후, 소정의 결정화 방법으로 결정화 시킨다. 상기 결정화 방법은 전술한 바 있으며, 본 설명에서는 일반적인 레이저 결정화 방법을 사용하는 것을 예를 들어 설명한다.After the amorphous silicon 4 is deposited, it is crystallized by a predetermined crystallization method. The crystallization method has been described above. In the present description, a general laser crystallization method is used as an example.

이후, 도 1a 공정에서 결정화된 다결정 실리콘을 액티브층의 아일랜드(8)로 패터닝하는 단계를 도 1b에 도시하고 있다.Thereafter, the step of patterning the polycrystalline silicon crystallized in the process of FIG. 1A into the island 8 of the active layer is shown in FIG. 1B.

도 1c에 도시된 공정은 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계로, 상기 아일랜드(8) 상부에 제 2 절연층으로 게이트 절연막(10) 및 게이트 전극(12)을 형성한다. 상기 아일랜드(8)는 두 개의 영역으로 구분될 수 있으며, 제 1 액티 브 영역(14)은 순수 실리콘 영역이고, 제 2 액티브 영역(16, 17)은 불순물 영역이 그것이다. 상기 제 2 액티브 영역(16, 17)은 상기 제 1 액티브 영역(14)의 양 가장자리에 위치하고 있다.The process illustrated in FIG. 1C is a step of forming a gate insulating film and a gate electrode, forming a gate insulating film 10 and a gate electrode 12 as a second insulating layer on the island 8. The island 8 may be divided into two regions, in which the first active region 14 is a pure silicon region, and the second active regions 16 and 17 are impurity regions. The second active regions 16 and 17 are located at both edges of the first active region 14.

그리고, 상기 게이트 절연막(10) 및 상기 게이트 전극(12)은 상기 제 1 액티브 영역(14) 상에 형성되게 되는 것이다.In addition, the gate insulating layer 10 and the gate electrode 12 are formed on the first active region 14.

상기 게이트 전극(12)과 게이트 절연막(10)은 마스크의 수를 절감하기 위해 동일 패턴으로 형성된다. 상기 게이트 전극(12) 형성후에 상기 제 2 액티브 영역에 저항성 접촉층을 형성하기 위해 이온도핑을 한다. The gate electrode 12 and the gate insulating film 10 are formed in the same pattern to reduce the number of masks. After the gate electrode 12 is formed, ion doping is performed to form an ohmic contact layer in the second active region.

상기 이온도핑 방법으로는 일반적으로 이온주입(ion implantation)방법과 이온샤워(ion shower)방법을 사용할 수 있다.As the ion doping method, an ion implantation method and an ion shower method may be generally used.

이때, 상기 게이트 전극(12)은 상기 제 1 액티브(14) 영역에 도펀트(dopant)즉, 불순물이 침투하는 것을 방지하는 이온 스타퍼(Ion-stopper)의 역할을 하게 된다. 상기 이온도핑 시 도펀트의 종류에 따라 상기 실리콘 아일랜드(8)의 전기적 특성이 바뀌게 되며, 상기 도펀트가 보론(boron : B)을 포함하는 3족 원소가 도핑이 되면 P-형 반도체로, 인(phosphorus : P)을 포함하는 5족 원소가 도핑이 되면 N-형 반도체로서 동작을 하게 된다. 상기 도펀트는 반도체 소자의 사용 용도에 따라 적절한 선택이 요구된다. 상기 이온 도핑 공정후에 상기 도펀트를 활성화 하기 위한 공정으로 소정의 온도에서 어닐링공정(annealing procassing)이 진행된다.In this case, the gate electrode 12 serves as an ion stopper to prevent a dopant, that is, impurities from penetrating into the first active 14 region. When the ion doping, the electrical properties of the silicon island (8) is changed according to the type of dopant, and when the dopant is doped with a group III element containing boron (B), it is a P-type semiconductor, phosphorus (phosphorus) When the Group 5 element including P) is doped, it operates as an N-type semiconductor. The dopant needs to be appropriately selected according to the use of the semiconductor device. After the ion doping process, an annealing procassing is performed at a predetermined temperature as a process for activating the dopant.

도 1d는 상기 게이트 전극(12)과 제 2 액티브 영역(16, 17) 및 제 1 절연층(2)의 전면에 걸쳐 제 3 절연층인 층간 절연막(Inter layer insulator ; 18) 을 증착하고 패터닝하는 단계로, 상기 제 2 액티브 영역(16, 17)에 각각 소스/드레인 콘택홀(16', 17')을 형성한다.FIG. 1D illustrates the deposition and patterning of an interlayer insulator 18, which is a third insulating layer, over the entire surface of the gate electrode 12, the second active regions 16 and 17, and the first insulating layer 2. In the step, source / drain contact holes 16 'and 17' are formed in the second active regions 16 and 17, respectively.

도 1e에 도시된 도면은 여러가지 공정을 복합적으로 나타내고 있다.The figure shown in FIG. 1E is a combination of several processes.

먼저, 도 1d에서 형성한 콘택홀(16', 17')을 통해 제 2 액티브 영역(16, 17)과 각각 접촉하는 소스 전극(20) 및 드레인 전극(22)을 형성한다. First, the source electrode 20 and the drain electrode 22 contacting the second active regions 16 and 17, respectively, are formed through the contact holes 16 ′ and 17 ′ formed in FIG. 1D.

이후, 상기 전극들(20, 22) 및 기판의 전면에 걸쳐 보호층(26)을 증착하고 패터닝하여 상기 드레인 전극(22) 상부 상기 보호층(26)에 콘택홀을 형성한다. Thereafter, the protective layer 26 is deposited and patterned on the electrodes 20 and 22 and the entire surface of the substrate to form a contact hole in the protective layer 26 on the drain electrode 22.

그리고, 투명 도전전극을 증착하고 패터닝하여 상기 드레인 전극(22) 상부 상기 보호층(26)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(22)과 전기적으로 접촉하는 화소전극(28)을 형성한다.The transparent conductive electrode is deposited and patterned to form a pixel electrode 28 in electrical contact with the drain electrode 22 through a contact hole formed in the protective layer 26 on the drain electrode 22.

전술한 바와 같은 종래의 공정 중 상기 오믹콘택층을 형성하는 공정에서, 상기 이온주입 또는 이온샤워 방법을 이용한 불순물 주입방법은 고가의 복잡한 장비가 필요할뿐 아니라 불순물 활성화와 이온주입에 의한 박막의 손상을 치료하기 위한 후속 어닐링 공정이 요구되는 단점을 가지고 있다.In the process of forming the ohmic contact layer in the conventional process as described above, the impurity implantation method using the ion implantation or ion shower method not only requires expensive and complicated equipment, but also damages the thin film due to impurity activation and ion implantation. There is a disadvantage that a subsequent annealing process for treatment is required.

이와 같은 공정상의 복잡함을 줄이기 위해, 이온주입 또는 이온샤워의 방법이 아닌 가스형태의 불순물이나 불순물을 포함한 박막을 이용한 엑시머레이저 도핑은 그 방법이 단순하고 저온에서도 공정이 가능하기 때문에 유용하다고 할 수 있다.In order to reduce such process complexity, excimer laser doping using a thin film containing impurities or impurities in gas form, rather than ion implantation or ion shower method, is useful because the method is simple and can be processed at low temperature. .

이 경우 엑시머 레이저는 비정질실리콘 박막을 녹이며 이러한 액제상태의 박막에 대해 불순물의 확산계수(diffusion coefficient)가 증가하므로 도핑된 다결정 실리콘 박막형성이 용이해진다.In this case, the excimer laser melts the amorphous silicon thin film, and the diffusion coefficient of impurities increases with respect to the thin film in the liquid state, thereby making it easier to form the doped polycrystalline silicon thin film.

그런데 가스 형태의 불순물을 이용할 경우 좀도 복잡하고 정교한 챔버와 제어장치가 요구되며, 더욱이 이 경우에는 불순물의 양이 레이저조사 이전과 조사 시에 박막에 흡착되는 불순물 가스양에 의해 주로 결정되기 때문에 면저항(sheet resistance)과 접합깊이(junction depth)를 정확히 조절할 수 없는 문제점이 있다.
However, the use of gaseous impurities requires more complicated and sophisticated chambers and control devices. Furthermore, in this case, the surface resistance (the amount of impurities is mainly determined by the amount of impurity gas adsorbed on the thin film before and during laser irradiation). Sheet resistance and junction depth can not be precisely adjusted.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 상기 오믹콘택층을 형성하기 위해 인(P)과 보론(B)을 각각 포함하는 PSG(phosphosilicate glass)와 BSG(borosilicate glass)박막을 도핑물질로 하여 저온레이저에서 도핑하는 방법을 제안하여, 단순한 장비를 사용하여 안정된 전기적 특성을 가지는 박막트랜지스터를 제작하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the problems described above, in the present invention, to form the ohmic contact layer, PSG (phosphosilicate glass) and BSG (borosilicate glass) thin films each containing phosphorus (P) and boron (B) are used as doping materials. The purpose of the present invention is to propose a method of doping in low temperature laser, and to manufacture a thin film transistor having stable electrical characteristics using simple equipment.

상술한 목적을 달성하기 위한 다결정 실리콘 형성방법은 기판 상에 비정질실리콘을 증착하는 단계와; 상기 비정질실리콘 표면에 PSG(인(P)이 포함된 박막) 또는 BSG(보론(B)이 포함된 막)박막을 형성하는 단계와; 상기 PSG 또는 BSG 박막이 형성된 비정질 실리콘에 레이저를 조사하여 상기 박막 내부의 상기 인(P) 또는 보론(B)이 상기 비정질 실리콘으로 확산되도록 하여 상기 비정질 실리콘을 결정화하는 단계를 포함한다. Polycrystalline silicon forming method for achieving the above object comprises the steps of depositing amorphous silicon on a substrate; Forming a PSG (thin film containing phosphorus (P)) or BSG (thin film containing boron (B)) thin film on the surface of the amorphous silicon; Irradiating the amorphous silicon on which the PSG or BSG thin film is formed with laser to cause the phosphorus (P) or boron (B) to diffuse into the amorphous silicon to crystallize the amorphous silicon.

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상기 PSG막은 산소분위기 에서 일정비율의 SiH4와 PH3를 반응하도록 하여 형성한다.The PSG film is formed by reacting a predetermined ratio of SiH 4 and PH 3 in an oxygen atmosphere.

상기 BSG막은 산소분위기 에서 일정비율의 SiH4와 B2H6를 반응하도록 하여 형성한다.The BSG film is formed by reacting SiH 4 and B 2 H 6 in a predetermined ratio in an oxygen atmosphere.

본 발명의 특징에 따른 박막트랜지스터 형성방법은 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판 상의 소정의 위치에 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극과 노출된 기판 상에 절연막을 증착하는 단계와; 상기 절연막 상에 순수 비정질 실리콘을 증착하는 단계와; 상기 비정질 실리콘 표면에 PSG(인(P)이 포함된 박막) 또는 BSG(보론(B)이 포함된 막)박막을 형성하는 단계와; 상기 PSG 또는 BSG 박막이 형성된 비정질 실리콘에 레이저를 조사함으로써 상기 박막 내부의 인(P) 또는 보론(B)이 확산된 표면을 가진 결정질 실리콘으로 형성하여, 불순물 반도체층/순수 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 불순물 반도체층과 순수 반도체층을 동시에 패터닝하여, 상기 게이트전극 상부에 아일랜드(island) 형태로 겹쳐 형성된 액티브층(active layer)과 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성하는 단계와; 상기 오믹콘택층(ohmic contact layer)이 형성된 기판의 전면에 도전성 금속물질을 증착하고 패터닝하여, 각각 상기 오믹콘택층(ohmic contact layer)과 겹쳐 형성되며 서로 이격하는 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a method of forming a thin film transistor includes: providing a substrate; Forming a gate electrode at a predetermined position on the substrate; Depositing an insulating film on the gate electrode and the exposed substrate; Depositing pure amorphous silicon on the insulating film; Forming a PSG (thin film containing phosphorus (P)) or BSG (thin film containing boron (B)) thin film on the surface of the amorphous silicon; Irradiating the amorphous silicon on which the PSG or BSG thin film is formed with laser to form crystalline silicon having a surface on which phosphorus (P) or boron (B) is diffused, thereby forming an impurity semiconductor layer / pure semiconductor layer Wow; Simultaneously patterning the impurity semiconductor layer and the pure semiconductor layer to form an active layer and an ohmic contact layer formed in an island form on the gate electrode; Depositing and patterning a conductive metal material on the entire surface of the substrate on which the ohmic contact layer is formed, and forming source and drain electrodes overlapping the ohmic contact layer and spaced apart from each other. It includes.

전술한 단계에서, 상기 소스전극과 드레인전극 사이에 노출된 오믹콘택층을 제거하는 단계를 더욱 포함한다.In the above-described step, the method may further include removing the ohmic contact layer exposed between the source electrode and the drain electrode.

이하, 첨부된 도면과 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and embodiments will be described the present invention in detail.                     

-- 실시예 -- Example

본 발명의 실시예는 상기 박막트랜지스터를 구성하는 액티브채널과 상기 소스 및 드레인전극 사이에 개재되는 오믹콘택층 형성 시, 비정질 실리콘 상에 화학기상 증착법을 이용하여 5가 또는 3가 이온을 포함하는 PSG박막 또는 BSG박막을 형성하고, 이를 이용한 불순물 도핑방법을 제안한다.An embodiment of the present invention is a PSG containing pentavalent or trivalent ions using chemical vapor deposition on amorphous silicon when forming an ohmic contact layer interposed between an active channel constituting the thin film transistor and the source and drain electrodes. Forming a thin film or BSG thin film, and proposes a doping method using the same.

이하, 공정흐름도인 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 박막트랜지터 형성방법을 설명한다.Hereinafter, a method of forming a thin film transistor according to the present invention will be described with reference to FIG. 2.

먼저, 제 1 단계(100ST)는 실리콘 웨이퍼(또는 투명기판)를 이용하여, 산소분위기에서 실리콘기판의 표면을 얇게 산화하는 공정을 행한다. (투명한 기판의 경우에는 버퍼층으로서 질화실리콘(SiNX) 또는 산화실리콘(SiO2)으로 얇은 절연막을 형성한다.First, the first step 100 ST performs a process of thinly oxidizing the surface of a silicon substrate in an oxygen atmosphere using a silicon wafer (or transparent substrate). (In the case of a transparent substrate, a thin insulating film is formed of silicon nitride (SiN X ) or silicon oxide (SiO 2 ) as a buffer layer.

다음으로, 상기 기판이 위치한 챔버(chamber)내의 온도를 280℃로 하고 플라즈마 화학기상 증착방법(plasma chemical vapor deposition : PECVD)등을 이용하여, 약 100nm 두께의 수소화된 비정질실리콘(hydrogenated amorphous silicon ; a-Si:H)박막을 증착한다.Next, the temperature in the chamber in which the substrate is located is 280 ° C., and hydrogenated amorphous silicon having a thickness of about 100 nm using plasma chemical vapor deposition (PECVD) or the like. -Si: H) thin film is deposited.

제 2 단계(200ST)는 상기 증착된 비정질 실리콘 기판을 약 450℃의 챔버내에서 약 3시간동안 탈수소화 과정을 진행한다.In the second step 200 ST , the deposited amorphous silicon substrate is dehydrogenated for about 3 hours in a chamber at about 450 ° C.

만약, 탈수소화 공정을 행하지 않는다면 이후 공정인 레이저 공정 중 상기 비정질 실리콘에 결합된 다수의 수소이온이 이탈되면서, 상기 실리콘의 표면은 전 자를 트랩하는 다수의 결함(defect)이 존재하게 된다.If the dehydrogenation process is not performed, a plurality of hydrogen ions bonded to the amorphous silicon are released during the subsequent laser process, and the surface of the silicon has a plurality of defects trapping electrons.

따라서, 미리 탈수소화 과정을 진행하여 수소가 이탈된 실리콘표면의 상태를 비교적 안정된 상태로 유지하는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to proceed with the dehydrogenation process in advance to maintain the state of the silicon surface from which hydrogen is released in a relatively stable state.

제 3 단계(300ST)는 상기 탈수소화 공정을 마친 비정질 실리콘은 SiH4, PH3, O2를 반응물질로 하여 약 375℃에서 상압 화학기상증착(atmospheric pressure CVD : APCVD)법을 이용하여, 상기 비정질 실리콘층의 표면에 얇은 PSG(phosphosilicate glass)막(또는 BSG(borosilicate glass)막)을 형성한다.In the third step (300 ST ), the amorphous silicon that has completed the dehydrogenation process using SiH 4 , PH 3 , O 2 as a reactant using an atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) method at about 375 ° C., A thin PSG (phosphosilicate glass) film (or BSG (borosilicate glass) film) is formed on the surface of the amorphous silicon layer.

이때, 상기 PSG박막내의 불순물(P 이온)의 양은 상기 산소의 유량을 고정한 상태에서, 상기 SiH4/PH3의 유량비로 조절할 수 있다.At this time, the amount of impurities (P ions) in the PSG thin film can be adjusted by the flow rate ratio of the SiH 4 / PH 3 in a fixed state of the oxygen flow.

이때, 상기 BSG막의 경우도 마찬가지로 SiH4/B2H6의 유량비를 조절하여 불순물의 양을 조절할 수 있다.In this case, in the case of the BSG film as well, the amount of impurities may be controlled by adjusting the flow rate ratio of SiH 4 / B 2 H 6 .

제 4 단계(400ST)는 PSG박막 또는 BSG박막이 구성된 기판의 상부에 약 20ns의 펄스를가지는 엑시머레이저(이때, λ=308nm)를 조사한다. 레이저 조사시 대부분의 레이저 에너지는 PSG(또는 BSG)아래의 a-Si 박막으로 흡수되는데 그 이유는 a-Si박막 위에 있는 상기 PSG(또는 BSG)박막이 레이저 파장 λ=300nm 근처에서 낮은 흡수계수(absorption coefficient)를 갖기 때문이다.The fourth step 400 ST irradiates an excimer laser (lambda = 308 nm) having a pulse of about 20 ns on the PSG thin film or the BSG thin film substrate. During laser irradiation, most of the laser energy is absorbed into the a-Si thin film under the PSG (or BSG) because the PSG (or BSG) thin film above the a-Si thin film has a low absorption coefficient near the laser wavelength λ = 300 nm. This is because it has an absorption coefficient.

따라서, 레이저조사로 a-Si박막이 녹고 PSG에 있는 불순물이 녹아 있는 a-Si박막 안으로 확산되어 성공적으로 도핑된 폴리실리콘 박막이 형성된다. Therefore, the a-Si thin film is melted by laser irradiation and diffused into the a-Si thin film in which impurities in the PSG are dissolved to form a successfully doped polysilicon thin film.                     

이하, 레이저 에너지 밀도와, 레이저의 펄스횟수에 따른 면저항과 도핑농도 등 다수의 조건에 따라 제작한 시편의 전기적 특성을 이하 그래프를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the electrical characteristics of the specimen fabricated under a number of conditions such as laser energy density, sheet resistance and doping concentration according to the number of pulses of the laser will be described with reference to the graph below.

도 3은 PSG박막의 경우로서, 레이저 에너지의 밀도와 면저항의 관계를 도시한 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the density of the laser energy and the sheet resistance in the case of the PSG thin film.

이때, 상기 레이저의 펄스횟수를 1펄스, 5펄스, 10펄스를 가해 주었을 경우이며, 상기 SiH4/PH3의 유량비는 0.38로 고정하고, 02의 유량은 3000sccm으로 고정하여 측정한다.At this time, when the pulse number of the laser is applied 1 pulse, 5 pulses, 10 pulses, the flow rate ratio of the SiH 4 / PH 3 is fixed to 0.38, the flow rate of 0 2 is fixed by measuring 3000sccm.

도시한 바와 같이, 레이저 에너지의 밀도와 조사 횟수가 증가할수록 면저항 값이 감소된다는 것을 알 수 있다.As shown, it can be seen that the sheet resistance value decreases as the density and the number of irradiation times of the laser energy increase.

면저항이 감소한다는 것은 그만큼 폴리실리콘의 표면에 결함발생률이 줄어든다는 의미로 해석할 수 있다.The decrease in sheet resistance can be interpreted to mean that the occurrence rate of defects on the surface of the polysilicon is reduced.

이하, 도 4는 PSG박막의 경우, SiH4/PH3 유량비 변화에 따른 면저항 변화 및 박막이 BSG인 경우 레이저 에너지밀도에 따른 면저항값의 변화를 도시한 그래프이다.Hereinafter, FIG. 4 is a graph showing the change of the sheet resistance according to the SiH 4 / PH 3 flow rate change in the case of the PSG thin film and the laser energy density when the thin film is BSG.

점선 중 두 개의 점선(111,113)은 각각, SiH4/PH3의 유량비 변화를 달리하여 제조한 시편의 면저항을 측정한 것이다. (SiH4/PH3=0.19 (111), SiH4/PH 3=0.38 (113)) Two dotted lines 111 and 113 of the dotted lines are respectively measured for the sheet resistance of the specimen prepared by varying the flow rate change of SiH 4 / PH 3 . (SiH 4 / PH 3 = 0.19 (111), SiH 4 / PH 3 = 0.38 (113))

그래프에서 알 수 있듯이 상기 SiH4/PH3의 유량비를 변화시킨 결과 상기 PH3의 양이 많은 경우는 적은 경우보다 상당히 낮은 면저항 값을 가지는 결과를 얻을 수 있었다.As can be seen from the graph, as a result of changing the flow rate ratio of SiH 4 / PH 3 , when the amount of PH 3 was large, a result having a significantly lower sheet resistance value was obtained.

또, 그래프의 실선(115)으로 표시된 보론의 경우도 상기 레이저에너지 밀도가 높아질수록 면저항 값이 낮아지는 결과를 얻을 수 있었다.In the case of boron indicated by the solid line 115 of the graph, the higher the laser energy density, the lower the sheet resistance value.

이때, 도시하지는 않았지만 SiH4/B2H6의 유량비는 약 0.32로 하였으며, 이와 유사한 유량비를 가지는 SiH4/PH3=0.38 (113)의 경우와 실험결과의 차이를 보이는 것은 약간의 농도차이도 그 원인이 될 수 있지만, 동일한 유량일 경우에서의 차이는 도핑된 n-type/p-type 박막내에서 전자와 홀의 이동도(mobility)의 차에 의한 것이다.(참고로, 홀의 이동도에 비해 전자의 이동도가 훨씬 빠르다.)At this time, although not shown, the flow rate ratio of SiH 4 / B 2 H 6 was about 0.32, and the difference between the experimental results and the case of SiH 4 / PH 3 = 0.38 (113) having a similar flow rate was slightly different. The difference in the case of the same flow rate is due to the difference in mobility between electrons and holes in the doped n-type / p-type thin film. The electron mobility is much faster.)

따라서, 본 발명에서 제안한 도핑방법은 상기 반응가스인 SiH4/PH3의 유량비를 변화시켜 도핑농도의 제어가 얼마든지 가능함을 확인할 수 있다.Therefore, the doping method proposed in the present invention can be confirmed that the doping concentration can be controlled by changing the flow rate ratio of the reaction gas SiH 4 / PH 3 .

본 실험에서는 인(P)의 도핑에서는 450Ω/㎠의 최소 면저항값을, 붕소를 도핑한 경우 1100Ω/㎠의 최소 면저항값을 얻어냈으며, 이러한 값은 폴리실리콘 박막트랜지스터(poly-Si TFT)에서 소스 및 드레인 영역을 형성하기에 충분히 낮은 값이다.In this experiment, a minimum sheet resistance of 450 Ω / cm 2 was obtained for phosphorus (P) doping, and a minimum sheet resistance value of 1100 Ω / cm 2 for boron doping, and these values were obtained from a polysilicon thin film transistor (poly-Si TFT). And a value low enough to form a drain region.

이하, 도 5a 와 도 5b의 그래프는 본 발명에 따라 도핑을 행할 경우, 면저항(Sheet resistance)과 에너지밀도(energy density)에 따른 불순물의 농도(concentration)와 도핑영역의 깊이(doping profile)를 각각 측정한 결과이다.(이때, 불순물농도(ion concentration)는 홀측정(Hall measurement)방법을 사용하며, 도핑깊이(doping profile)는 SRP(spreading resistance profiling)방법을 이용한다.) Hereinafter, the graphs of FIGS. 5A and 5B show the concentration of impurities and the doping profile of doping regions according to sheet resistance and energy density, respectively, when doping is performed according to the present invention. This is the result of the measurement. (In this case, the ion concentration uses the Hall measurement method, and the doping profile uses the spreading resistance profiling method.)

도 5a의 실선(117)은 에너지 밀도와 면저항값의 관계를 나타낸 것이고, 점선(119)은 에너지 밀도에 따른 도핑농도를 나타낸 것이다.The solid line 117 of FIG. 5A shows the relationship between the energy density and the sheet resistance value, and the dotted line 119 shows the doping concentration according to the energy density.

도시한 바와 같이, 에너지밀도가 증가함에 따라 면저항값(sheet resistance)은 감소하고 도핑농도는 증가하는 결과를 얻을 수 있었다.As shown, as the energy density increased, sheet resistance decreased and the doping concentration increased.

도 5b는 에너지 밀도를 250mJ/㎠(실선 121), 300mJ/㎠(점선 123) , 350mJ/㎠(점선 125), 400mJ/㎠(점선 127)로 변화시켜 레이저를 출력하고, 각 경우에 따라 깊이에 따른 스프레딩 저항값을 측정한 결과, 레이저 에너지 밀도가 증가함에 따라 같은 불순물의 확산깊이가 증가하고, 또한 표면의 불순물 농도가 증가함을 알 수 있다.FIG. 5B shows a laser output by changing the energy density to 250 mJ / cm 2 (solid line 121), 300 mJ / cm 2 (dotted line 123), 350 mJ / cm 2 (dotted line 125), 400 mJ / cm 2 (dotted line 127), and the depth according to each case. As a result of measuring the spreading resistance value, it can be seen that as the laser energy density increases, the diffusion depth of the same impurity increases and the impurity concentration of the surface also increases.

이하, 도 6a와 도 6b는 레이저 조사 횟수에 따른 변화를 관찰한 것이다. (이때 에너지밀도는 300mJ/㎠로 고정하고 조사 회수를 1회, 2회, 5회, 10회로 나누어 측정한다.)6A and 6B illustrate changes according to the number of laser irradiations. (At this time, the energy density is fixed at 300mJ / ㎠ and the number of irradiation is measured once, twice, five times and ten times.)

도 6a의 경우는 레이저 조사 횟수에 따른 면저항 및 평균 불순물 농도의 변화를 나타낸 것으로, 실선(129)은 레이저 조사횟수에 따른 면저항값을 나타낸 것이고, 점선(131)은 레이저 조사횟수에 따른 도핑농도를 나타낸 것이다.6A shows the change in sheet resistance and average impurity concentration according to the number of laser irradiation times. The solid line 129 shows the sheet resistance value according to the number of laser irradiation times, and the dotted line 131 shows the doping concentration according to the number of laser irradiation times. It is shown.

도시한 바와 같이, 레이저를 조사한 횟수가 늘어날수록 면저항값은 낮아지고 표면의 도핑농도가 증가함을 알 수 있다. As shown, it can be seen that as the number of times of laser irradiation increases, the sheet resistance decreases and the doping concentration of the surface increases.                     

도 6b의 경우는 레이저 조사횟수에 따른 도핑깊이와 각 깊이에 따른 스프레딩 저항값을 나타낸 것으로 1펄스(실선 133), 2펄스(점선 135), 5펄스(점선 137), 10펄스(점선 139)의 경우에 대한 측정값이다.6B shows the doping depth according to the number of laser irradiation times and the spreading resistance value according to each depth. One pulse (solid line 133), two pulses (dotted line 135), five pulses (dotted line 137), and ten pulses (dotted line 139) are shown. ) Is the measured value for the case.

도시한 바와 같이, 상기 펄스 횟수에 따른 도핑깊이와 각 깊이에 따른 저항값에 약간의 차이를 보이나, 그 차가 그다지 크지 않다는 것을 알 수 있다.(앞의 에너지 밀도에 따른 측정결과는 약 102배 정도의 차이를 보이나, 펄스의 횟수에 따른 측정결과는 약 10배정도의 차이이다,) As illustrated, the look a little difference in doping depth and the resistance value for each depth corresponding to the pulse number, the difference can be seen that they are so large (measurement result according to the energy density of the front is about 10 double Although there is a difference in accuracy, the measurement result according to the number of pulses is about 10 times difference).

따라서, 도 5a와 도 5b의 경우와 비교해서 불순물의 투과깊이 및 표면 불순물농도의 변화의 폭에서 차이가 존재한다. 즉, 도핑영역의 전기적 특성은 레이저 조사횟수보다 레이저 에너지밀도 변화에 더 크게 의존한다는 결론을 얻을 수 있다.Therefore, a difference exists in the depth of change of the permeation depth and the surface impurity concentration of the impurity as compared with the case of FIGS. 5A and 5B. In other words, it can be concluded that the electrical properties of the doped region depend more on the change in laser energy density than on the number of laser irradiations.

따라서, 본 발명에 따른 박막트랜지터의 오믹콘택층인 불순물 영역은 5가인 인을 도핑할 경우 반응가스인 SiH4/PH3의 유량과, 3가인 보론을 도핑할 경우의 반응가스인 SiH4/B2H6의 유량과 에너지 밀도와 및 조사횟수의 변화에 따라 도핑깊이를 나타내는 도핑프로파일(doping profile)과 면저항값을 적절히 조절할 수 있다.Therefore, the impurity region, which is the ohmic contact layer of the thin film transistor according to the present invention, has a flow rate of SiH 4 / PH 3 , which is a reaction gas when doped with pentavalent phosphorus, and SiH 4 /, which is a reaction gas when doped with trivalent boron. Depending on the flow rate, energy density, and number of irradiation times of B 2 H 6, the doping profile and the sheet resistance, which represent the depth of doping, can be properly adjusted.

이하 도 7a 내지 도 7e를 참조하여, 본 발명에 따른 오믹콘택층 형성방법을 도입한 액정표시장치용 어레이기판의 스위칭 소자인 박막트랜지스터의 제조공정을 설명한다.(PSG 박막을 이용한 불순물 도핑공정을 예를 들어 설명한다.)Hereinafter, a manufacturing process of a thin film transistor, which is a switching element of an array substrate for a liquid crystal display device, employing the ohmic contact layer forming method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7E. An example is explained.)

도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 액정 표시장치의 제작 공정을 도시한 도면이다. 7A to 7E are diagrams illustrating a manufacturing process of a liquid crystal display device manufactured according to an exemplary embodiment of the present invention.                     

먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, 기판(111)상의 소정의 위치에 게이트 전극(150)을 형성한 후, 절연막(152)과 비정질 실리콘(154)을 소정의 두께로 연속 증착한다. 상기 절연막(152)은 실리콘 질화막(SiNx), TEOS(Tetra Ethoxy Silane) 등이 사용될 수 있고, 바람직 하게는 실리콘 산화막(SiO2)이 사용된다.First, as shown in FIG. 7A, after the gate electrode 150 is formed at a predetermined position on the substrate 111, the insulating film 152 and the amorphous silicon 154 are continuously deposited to a predetermined thickness. The insulating film 152 may be a silicon nitride film (SiN x ), TEOS (Tetra Ethoxy Silane), or the like, and preferably, a silicon oxide film (SiO 2 ) is used.

상기 비정질 실리콘이 형성된 기판을 약 450℃를 유지하는 챔버내에 넣어 탈수소화 과정을 진행한다.The substrate on which the amorphous silicon is formed is placed in a chamber maintaining about 450 ° C. to proceed with dehydrogenation.

탈수소화 과정을 진행하는 이유는 전술한 바와 같이, 이후 레이저공정 시 갑작스런 수소의 이탈에 의해 실리콘표면에서 발생하는 결함(defect)을 방지하기 위해서이다.As described above, the reason why the dehydrogenation process is performed is to prevent defects occurring on the silicon surface due to sudden release of hydrogen during the laser process.

다음으로, 상기 탈수화 과정을 거친 기판에 PH3, SiH4를 반응시킨다. 이때 02의 유량을 일정하게 유지한다.Next, PH 3 and SiH 4 are reacted with the substrate subjected to the dehydration process. At this time, the flow rate of 0 2 is kept constant.

도 7b에 도시한 바와 같이 이러한 반응을 진행하면, 상기 비정질 실리콘층(154)의 표면에는 PSG박막(154`)이 형성된다.As shown in FIG. 7B, the PSG thin film 154 ′ is formed on the surface of the amorphous silicon layer 154.

상기 PSG박막(154`)의 표면에 약 300mJ/㎠로 엑시머레이저(excimer laser)를 조사하게되면, 상기 비정질 실리콘은 완전히 녹게되고 이때,상기 PSG막의 불순물이온(P)이 확산하게 되는 과정을 거쳐 결정질로 변하게 된다.When the excimer laser is irradiated at about 300 mJ / cm 2 on the surface of the PSG thin film 154 ′, the amorphous silicon is completely melted and at this time, the impurity ions P of the PSG film are diffused. It turns into crystalline.

다음으로, 도 7c에 도시한바와 같이, 상기 반도체층을 패턴하여, 상기 게이트전극(150)상부에 액티브층(155)과 오믹콘택층(157)이 평면적으로 겹쳐 구성된 반도체층(158)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 7C, the semiconductor layer is patterned to form a semiconductor layer 158 formed by planarly stacking an active layer 155 and an ohmic contact layer 157 on the gate electrode 150. do.                     

다음으로, 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(155)과 오믹콘택층(157)으로 구성된 반도체층(158)이 형성된 기판 상에 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr)등을 포함하는 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 소스전극(160)및 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(162)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 7D, molybdenum (Mo), tungsten (W), and chromium (Cr) are formed on the substrate on which the semiconductor layer 158 including the active layer 155 and the ohmic contact layer 157 is formed. One selected from the group of conductive metals including the same may be deposited and patterned to form a source electrode 160 and a drain electrode 162 spaced apart from the predetermined distance.

다음으로, 상기 소스전극(160)및 드레인전극(162)을 식각방지막으로 하여, 이격된 두 전극 사이에 노출된 오믹콘택층(A)을 제거하는 공정을 행한다.Next, a process of removing the ohmic contact layer A exposed between the two electrodes spaced apart is performed by using the source electrode 160 and the drain electrode 162 as an etch stop layer.

다음으로, 도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인전극(160, 162)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)등이 포함된 유기절연물질 그룹과, 경우에 따라서는 벤조사이클로 부텐(benzocyclobutene)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)등이 포함된 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 보호층(163)을 형성한 후 패턴하여, 상기 드레인전극(162)상부에 드레인 콘택홀(165)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 7E, an organic insulating material including silicon nitride (SiN x ), silicon oxide (SiO 2 ), and the like on the entire surface of the substrate 100 on which the source and drain electrodes 160 and 162 are formed. A group and, optionally, one selected from the group of inorganic insulating materials including benzocyclobutene, acryl resin, and the like to form a protective layer 163 and then pattern the A drain contact hole 165 is formed on the drain electrode 162.

상기 패턴된 보호층의 상부에 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 인듐-징크-옥사이드(Indium-zinc-oxide :IZO)등이 포함된 투명도전성 물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 콘택홀(165)을 통해 상기 드레인전극(162)과 접촉하는 화소전극(167)을 형성한다.Depositing one selected from the group of transparent conductive materials including indium-tin-oxide (ITO) and indium-zinc-oxide (IZO) on top of the patterned protective layer In addition, the pixel electrode 167 is formed in contact with the drain electrode 162 through the drain contact hole 165.

전술한 바와 같은 방법으로, 본 발명에 따른 박막트랜지터를 구성할 수 있다.
As described above, the thin film transistor according to the present invention can be configured.

따라서, 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 오믹콘택층 형성방법은 흔히 사용하는 화학기상증착방법으로 도핑막을 형성하고 엑시머레이저를 이용하는 간단한 방법을 사용하므로, 이온도핑을 위한 값비싼 장비를 사용하지 않아도 되므로 비용을 절약하여 제품의 수율을 개선할 수 있는 장점이 있다.














Therefore, the method of forming the ohmic contact layer of the thin film transistor according to the present invention uses a simple method using an excimer laser and forms a doping film by a chemical vapor deposition method which is commonly used, and thus does not require expensive equipment for ion doping. There is an advantage to improve the yield of the product by saving.














Claims (11)

기판 상에 비정질실리콘을 증착하는 단계와;Depositing amorphous silicon on the substrate; 상기 비정질실리콘 표면에 PSG(인(P)이 포함된 박막) 또는 BSG(보론(B)이 포함된 막)박막을 형성하는 단계와;Forming a PSG (thin film containing phosphorus (P)) or BSG (thin film containing boron (B)) thin film on the surface of the amorphous silicon; 상기 PSG 또는 BSG 박막이 형성된 비정질 실리콘에 레이저를 조사하여 상기 박막 내부의 상기 인(P) 또는 보론(B)이 상기 비정질 실리콘으로 확산되도록 하여 상기 비정질 실리콘을 결정화하는 단계Irradiating the amorphous silicon on which the PSG or BSG thin film is formed with laser to cause the phosphorus (P) or boron (B) in the thin film to diffuse into the amorphous silicon to crystallize the amorphous silicon 를 포함하는 다결정 실리콘 형성방법.Polycrystalline silicon forming method comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PSG막은 산소분위기에서 SiH4와 PH3를 반응하도록 하여 형성하는 다결정 실리콘 형성방법. The PSG film is formed by reacting SiH 4 and PH 3 in an oxygen atmosphere. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 BSG막은 산소분위기에서 SiH4와 B2H6를 반응하도록 하여 형성하는 다결정 실리콘 형성방법.The BSG film is formed by reacting SiH 4 and B 2 H 6 in an oxygen atmosphere. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PSG또는 BSG박막은 화학기상증착법을 이용하여 형성하는 다결정 실리콘 형성방법.The PSG or BSG thin film is formed using a chemical vapor deposition method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 조사는 308nm의 파장대의 레이저를 발생시키는 엑시머레이저 조사인 다결정 실리콘 형성방법.The laser irradiation is an excimer laser irradiation to generate a laser in the wavelength band of 308nm. 기판을 구비하는 단계와;Providing a substrate; 상기 기판 상의 소정의 위치에 게이트 전극을 형성하는 단계와;Forming a gate electrode at a predetermined position on the substrate; 상기 게이트 전극과 노출된 기판 상에 절연막을 증착하는 단계와;Depositing an insulating film on the gate electrode and the exposed substrate; 상기 절연막 상에 순수 비정질 실리콘을 증착하는 단계와;Depositing pure amorphous silicon on the insulating film; 상기 비정질 실리콘 표면에 PSG(인(P)이 포함된 박막) 또는 BSG(보론(B)이 포함된 막)박막을 형성하는 단계와;Forming a PSG (thin film containing phosphorus (P)) or BSG (thin film containing boron (B)) thin film on the surface of the amorphous silicon; 상기 PSG 또는 BSG 박막이 형성된 비정질 실리콘에 레이저를 조사함으로써 상기 박막 내부의 인(P) 또는 보론(B)이 확산된 표면을 가진 결정질 실리콘으로 형성하여, 불순물 반도체층/순수 반도체층을 형성하는 단계와;Irradiating the amorphous silicon on which the PSG or BSG thin film is formed with laser to form crystalline silicon having a surface on which phosphorus (P) or boron (B) is diffused, thereby forming an impurity semiconductor layer / pure semiconductor layer Wow; 상기 불순물 반도체층과 순수 반도체층을 동시에 패터닝하여, 상기 게이트전극 상부에 아일랜드(island) 형태로 겹쳐 형성된 액티브층(active layer)과 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성하는 단계와;Simultaneously patterning the impurity semiconductor layer and the pure semiconductor layer to form an active layer and an ohmic contact layer formed in an island form on the gate electrode; 상기 오믹콘택층(ohmic contact layer)이 형성된 기판의 전면에 도전성 금속물질을 증착하고 패터닝하여, 각각 상기 오믹콘택층(ohmic contact layer)과 겹쳐 형성되며 서로 이격하는 소스전극과 드레인전극을 형성하는 단계Depositing and patterning a conductive metal material on the entire surface of the substrate on which the ohmic contact layer is formed, and forming source and drain electrodes overlapping the ohmic contact layer and spaced apart from each other. 를 포함하는 박막트랜지스터 형성방법.Thin film transistor forming method comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 PSG막은 산소분위기에서 SiH4와 PH3를 반응하도록 하여 형성하는 박막트랜지스터 형성방법. The PSG film is a thin film transistor forming method of reacting SiH 4 and PH 3 in an oxygen atmosphere. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 BSG막은 산소분위기에서 SiH4와 B2H6를 반응하도록 하여 형성하는 박막트랜지스터 형성방법.The BSG film is formed by reacting SiH 4 and B 2 H 6 in an oxygen atmosphere. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 PSG또는 BSG박막은 화학기상증착법을 이용하여 형성한 박막트랜지스터 형성방법.The PSG or BSG thin film is a thin film transistor forming method formed by chemical vapor deposition. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 레이저 조사는 308nm의 파장대의 레이저를 발생시키는 엑시머레이저 조사인 박막트랜지스터 형성방법.The laser irradiation is excimer laser irradiation to generate a laser in the wavelength range of 308nm thin film transistor forming method. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 소스전극과 드레인전극 사이에 노출된 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 박막트랜지스터 형성방법.And removing the ohmic contact layer exposed between the source electrode and the drain electrode.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57103334A (en) * 1980-12-18 1982-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH06120508A (en) * 1992-10-02 1994-04-28 Fuji Xerox Co Ltd Substrate for semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH10173204A (en) * 1996-12-12 1998-06-26 Toyota Motor Corp Manufacture of semiconductor sensor
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57103334A (en) * 1980-12-18 1982-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH06120508A (en) * 1992-10-02 1994-04-28 Fuji Xerox Co Ltd Substrate for semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH10173204A (en) * 1996-12-12 1998-06-26 Toyota Motor Corp Manufacture of semiconductor sensor
KR19990002885A (en) * 1997-06-23 1999-01-15 김영환 Method for manufacturing polycrystalline silicon thin film of semiconductor device

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