KR100678737B1 - 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법 - Google Patents

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류명관
박재철
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Abstract

본 발명은 결정화 마스크를 이용한 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 유리기판 상에 버퍼막과 비정질실리콘막을 차례로 형성하는 단계; 상기 비정질실리콘막에 대해 레이저빔이 투과되는 결정화 패턴들을 갖는 결정화 마스크를 이용해서 레이저빔을 조사하여 특정 부분들을 다결정실리콘막으로 결정화시키는 단계; 상기 결정화된 다결정실리콘막 상에 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 영역 부분을 가리는 액티브 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 액티브 마스크 패턴을 이용해서 다결정실리콘막을 식각하는 단계; 상기 액티브 마스크 패턴을 제거하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 게이트절연막과 게이트전극을 포함한 게이트라인을 차례로 형성하는 단계; 상기 게이트라인을 덮도록 게이트절연막 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 식각하여 소오스/드레인 영역의 다결정실리콘막 부분을 각각 노출시키는 콘택홀들을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 콘택홀을 통해 소오스/드레인 영역의 다결정실리콘막 부분과 각각 콘택되는 소오스/드레인 전극을 포함한 데이터라인을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 소오스전극과 콘택되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법{Method for fabricating polycrystalline silicon thin film transistor array substrate}
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법에서의 얼라인 마크 형성방법을 설명하기 위한 도면.
도 6a 내지 도 6d는 비정질실리콘막의 결정화시 사용되는 결정화 마스크에서의 결정화 패턴들을 도시한 도면.
도 7a 내지 도 7d는 결정화 패턴에 따른 결정화 양상을 도시한 도면.
도 8 내지 도 11은 본 발명에 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법에서의 레이저 결정화 방법들을 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 유리기판 2 : 버퍼막
3 : 비정질실리콘막 4 : 얼라인 마크
5 : 다결정실리콘막 6 : 액티브 마스크 패턴
7 : 게이트라인 7a : 게이트전극
10 : 결정화 마스크 12 : 결정화 패턴
20 : 레이저빔 30 : 렌즈
40 : 패터닝된 레이저빔 62 : 비투과부
64 : 투과부 66 : 반투과부
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 결정화 마스크를 이용한 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치 또는 유기발광표시장치 등과 같은 평판표시장치에서 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT)는 상기의 평판표시장치들의 성능에 있어 가장 중요한 구성요소이다. 여기서, TFT의 성능을 판단하는 기준인 이동도(mobility) 또는 누설전류 등은 전하 운반자가 이동하는 경로인 활성층이 어떤 상태(state) 또는 구조를 갖느냐, 즉, 활성층의 재료인 실리콘 박막이 어떤 상태 또는 구조를 갖느냐에 크게 좌우된다.
현재 상용화되어 있는 액정표시장치의 경우, TFT의 활성층은 대부분 비정질실리콘(amorphous silicon; 이하, a-Si)이다. 그런데, 활성층으로서 a-Si을 적용한 a-Si TFT는 이동도가 0.5㎠/Vs 내외로 매우 낮기 때문에 액정표시장치에 들어가는 모든 스위칭 소자를 만들기엔 제한적이다. 이것은 액정표시장치의 주변회로용 구동 소자는 매우 빠른 속도로 동작해야 하는데, a-Si TFT는 주변회로용 구동 소자에서 요구하는 동작 속도를 만족시킬 수 없으므로, 상기 a-Si TFT로는 주변회로용 구동 소자의 구현이 실질적으로 곤란하다는 것을 의미한다.
한편, 활성층으로서 다결정실리콘(polycrystalline silicon; 이하, poly-Si)을 적용한 poly-Si TFT는 이동도가 수십∼수백㎠/Vs로 높기 때문에 주변회로용 구동 소자에 대응 가능한 높은 구동속도를 낼 수 있다. 이 때문에, 유리기판 상에 poly-Si막을 형성시키면, 화소 스위칭 소자 뿐만 아니라 주변회로용 구동 부품들 또한 구현이 가능하게 된다. 아울러, 주변회로 형성에 필요한 별도의 모듈 공정이 필요치 않을 뿐만 아니라, 화소영역을 형성할 때 함께 주변회로 구동 부품들까지 형성할 수 있으므로 주변회로용 구동 부품 비용의 절감을 기대할 수 있다.
또한, poly-Si TFT는 높은 이동도 때문에 a-Si TFT 보다 작게 만들 수 있고, 그리고, 집적 공정을 통해 주변회로의 구동 소자와 화소영역의 스위칭 소자를 동시에 형성할 수 있기 때문에 선폭 미세화가 보다 용이해져 a-Si TFT-LCD에서 실현이 힘든 고해상도를 얻는데 매우 유리하다. 게다가, poly-Si TFT는 높은 전류 특성을 갖기 때문에 차세대 평판표시장치인 유기발광표시장치의 구동 소자로서 적합하다.
한편, poly-Si 박막을 형성하는 대표적 방법으로서 레이저를 이용하는 엑시머 레이저 어닐링(Excimer Laser Annealing; 이하, ELA) 방법과 연속 측면 결정화(Sequential Lateral Solidification; 이하, SLS) 방법이 있다.
상기 ELA 방법은 a-Si 박막에 레이저를 단일 조사(single shot)하여 poly-Si 박막을 얻는 방법인데, a-Si을 부분 용융(partial melting)시키기 때문에 poly-Si 그레인의 크기가 작아서 poly-Si TFT의 특성이 불량하고, 그리고, poly-Si 그레인 의 크기가 불균일하기 때문에 poly-Si TFT 특성의 균일성 또한 나쁘다. 아울러, 균일성을 높이기 위해서는 반복 조사를 실시해야 하기 때문에 생산성이 낮으며, 공정 범위(process window)가 작다.
상기 SLS 방법은 a-Si 박막에 마스크를 통과한 레이저를 조사하여 완전 용융시킨 후, 고상과 액상의 양쪽 경계로부터 측면 성장을 시키고, 반복해서 레이저를 조사하여 연속적으로 측면 성장을 이루어 큰 입자를 갖는 poly-Si 박막을 얻는 방법이다. 그런데, 이러한 SLS 방법의 경우 한 영역을 결정화시키기 위해서는 최소한 2번 이상의 레이저 조사가 필요하므로 공정상 번거로우며, 양쪽 경계로부터의 측면 성장이 충돌하는 곳에는 하이 앵글 그레인 바운더리(high angle grain boundary)가 형성되어 poly-Si TFT의 특성이 나빠지고, 하이 앵글 그레인 바운더리의 위치 제어가 어려우며, 레이저를 반복해서 조사하기 때문에 중첩 부위와 비중첩 부위의 poly-Si 그레인의 균일성이 좋지 못하여 poly-Si TFT 특성의 균일성이 나쁘다.
결국, 종래의 ELA 방법 및 SLS 방법 모두 poly-Si TFT 특성 및 그 균일성을 확보하는데 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, poly-Si 박막의 형성을 TFT의 형성과 동시에 진행함으로써 공정 진행이 용이한 poly-Si TFT 어레이 기판 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 poly-Si TFT의 특성 및 균일성을 향상시킬 수 있는 poly-Si TFT 어레이 기판 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 유리기판 상에 버퍼막과 a-Si막을 차례로 형성하는 단계; 상기 a-Si막에 대해 레이저빔이 투과되는 결정화 패턴들을 갖는 결정화 마스크를 이용해서 레이저빔을 조사하여 특정 부분들을 poly-Si막으로 결정화시키는 단계; 상기 결정화된 poly-Si막 상에 TFT의 채널 및 소오스/드레인 영역 부분을 가리는 액티브 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 액티브 마스크 패턴을 이용해서 poly-Si막을 식각하는 단계; 상기 액티브 마스크 패턴을 제거하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 게이트절연막과 게이트전극을 포함한 게이트라인을 차례로 형성하는 단계; 상기 게이트라인을 덮도록 게이트절연막 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막을 식각하여 소오스/드레인 영역의 poly-Si막 부분을 각각 노출시키는 콘택홀들을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 콘택홀을 통해 소오스/드레인 영역의 poly-Si막 부분과 각각 콘택되는 소오스/드레인 전극을 포함한 데이터라인을 형성하는 단계; 상기 기판 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 소오스전극과 콘택되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 poly-Si TFT 어레이 기판 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 결정화 마스크는 기판 상에 형성되는 모든 TFT의 채널과 소오스/드레인 영역에 대응해서 레이저가 투과되는 결정화 패턴들을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 결정화 패턴은 용융된 실리콘 영역내에 핵생성이 발생하지 않는 투과부 폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 결정화 마스크는 기판 상의 다결정실리콘 박막트랜지스터의 기능, 구조 및 크기에 대응하는 결정화 패턴들을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 레이저빔 조사는 단일 조사 방식으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저빔 조사는 비정질실리콘막이 완전 용융될 수 있는 에너지 이상으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 있는 경우에 기판과 동일 크기의 결정화 마스크를 이용해서 1회의 레이저빔 조사로 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분들의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 없는 경우에 기판과 동일 크기의 결정화 마스크를 이용함과 아울러 레이저빔을 결정화 마스크의 일부에 조사한 후, 상기 결정화 마스크와 기판을 동시에 이동시키면서 레이저빔을 반복 조사해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분들의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 없는 경우에 기판 보다 작은 결정화 마스크를 이용하여 레이저빔을 조사한 후, 기판만을 이동시켜 레이저빔을 반복 조사해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비가 렌즈를 사용하지 않는 프록시미티형이면서 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 있는 경우에 결정화 마스크를 기판에 접촉시키거나 근접시킨 상태에서 레이저빔 조사를 기판 전 영역에 대해 한 번 수행해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비가 렌즈를 사용하지 않는 프록시미티형이면서 결정화 장비의 레이저빔이 기판 전체를 감당할 수 없는 경우에 결정화 마스크를 기판에 접촉시키거나 또는 근접시킨 상태에서 레이저빔을 상기 결정화 마스크의 일부에 조사한 후, 마스크와 기판을 동시에 이동시키면서 레이저빔을 반복 조사해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 상기 비정질실리콘막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들을 결정화시키는 단계 전, 결정화 공정 및 포토 공정시의 기판 얼라인을 위한 얼라인 마크를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 얼라인 마크는 결정화 공정을 위한 얼라인 마크와 포토 공정을 위한 얼라인 마크를 동일 모양 및 위치에 형성하거나, 서로 다른 모양 및 위치에 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 결정화 단계시 기판 얼라인을 위한 얼라인 마크를 함께 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 상기 비정질실리콘막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들을 결정화시키는 단계 전, 상기 비정질실리콘막에 대해 탈수소 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 상기 게이트전극을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 절연막을 형성하는 단계 전, 불순물 이온주입 공정 및 활성화 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액티브 마스크 패턴은 감광막으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 기술적 원리를 설명하면, 본 발명은 결정화 마스크를 이용하여 실제로 poly-Si 박막이 필요한 지역, 즉, TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분을 레이저빔으로 단일 조사하여 결정화시키고, 이후, 포토리소그라피 공정에서 얼라인(align)을 통해 결정화된 부분에 poly-Si TFT를 형성하는 방식으로 poly-Si TFT 어레이 기판을 제조한다.
이 경우, 본 발명은 한 지역에 레이저빔의 단일 조사로 결정화를 이룰 수 있기 때문에 공정 속도를 빠르게 할 수 있으며, 따라서, 생산성을 높일 수 있다. 특히, 본 발명은 poly-Si TFT를 형성함에 있어서, 측면 성장을 통해 poly-Si막을 형성하므로 채널 영역에서 큰 그레인을 갖도록 할 수 있고, 또한, 결정화 마스크를 이용해 결정화를 행하기 때문에 모든 poly-Si TFT 내에서 하이 앵글 그레인 바운더 리의 위치 제어가 가능하여, poly-Si TFT의 특성을 향상시킬 수 있음은 물론 모든 poly-Si TFT의 특성들이 균일하게 되도록 할 수 있다.
자세하게, 도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 poly-Si TFT 어레이 기판 제조방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 투명성 절연기판인 유리기판(1) 상에 버퍼막(2)을 형성한 후, 상기 버퍼막(2) 상에 a-Si막(3)을 증착한다. 이때, 상기 a-Si막 대신에 poly-Si막을 증착할 수도 있지만, 증착으로 형성된 poly-Si막은 그레인이 작기 때문에 이후에 결정화 공정을 통해서 채널내의 poly-Si 그레인을 크게 만들어야 한다.
다음으로, 상기 a-Si막(3)에 대해 탈수소(dehydrogenation) 공정을 진행한 후, a-Si막(3) 상의 적소에 후속하는 결정화 공정 및 포토 공정에서 기판 얼라인을 위해 사용할 얼라인 마크(align mark; 4)를 공지된 포토 공정과 식각 공정을 통해 형성한다. 여기서, 상기 얼라인 마크(4)의 형성은 탈수소 공정 이전에 수행하는 것도 가능하다. 또한, 결정화를 위한 얼라인 마크와 포토 공정을 위한 얼라인 마크는 모양과 위치를 동일하게 할 수도 있고, 다르게 할 수도 있다.
이어서, 상기 얼라인 마크(4)를 이용해서 기판(1) 위치를 얼라인한 후, 소정 모양의 오픈 패턴, 즉, 결정화 패턴(12)을 구비한 결정화 마스크(10)를 사용해서 a-Si막(2)을 완전 용융시킬 수 있는 에너지 이상의 에너지를 갖는 레이져빔(20)을 단일 조사하고, 이를 통해, a-Si막의 특정 부분들을 결정화시켜 poly-Si막(5)을 형성한다.
도 1에서, 도면부호 30은 렌즈를, 그리고, 40은 패터닝된 레이저빔을 각각 나타낸다.
한편, 상기에서 얼라인 마크를 형성하는 공정은 생략 가능하며, 이 경우, 얼라인 마크의 형성은, 도 5에 도시된 바와 같이, 결정화 패턴(12)은 물론 얼라인 마크 패턴(14)을 함께 구비한 결정화 마스크(10)를 이용해서 a-Si막의 부분 결정화와 동시에 형성한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 한 지역에 레이저빔의 단일 조사로 결정화를 행하기 때문에 공정 속도가 매우 빠르게 되며, 따라서, 생산성을 높일 수 있게 된다.
상기 결정화 마스크(10)는 poly-Si TFT의 채널과 소오스/드레인이 형성되는 부분만 레이저가 투과되는 결정화 패턴(12)을 갖는다. 따라서, 기판의 크기에 따라 하나의 기판에 한 개에서 수십 개의 패널이 배치될 수 있으며, 각 패널 내부의 poly-Si TFT는 그 기능, 즉, 화소용 및 주변회로용 등에 따라 구조와 크기가 다르기 때문에 상기 결정화 마스크(10)는 패널내의 poly-Si TFT의 기능에 따른 구조와 크기에 해당하는 패턴을 갖도록 함이 바람직하다.
이러한 결정화 마스크(10)의 결정화 패턴(12)에 의해 선택적으로 어레이 기판의 poly-Si TFT의 채널과 소오스/드레인이 형성될 a-Si막 부분으로만 레이저빔(20)이 투과되며, 그 이외의 영역은 레이저빔이 차단된다.
투과된 레이저빔(20)에 의해 해당 a-Si막 부분은 완전 용융된 후, 시간이 지남에 따라 용융된 Si의 온도가 내려가 고상과 액상의 경계로부터 poly-Si막(5)이 측면 성장된다. 특히, 양쪽의 경계로부터 성장되는 poly-Si막(5)은 중앙에서 충돌하면서 하이 앵글 그레인 바운더리를 형성하고 멈추게 된다. 반면, 결정화 마스크(10)에 의해 레이저빔(20)이 차단된 a-Si막 부분은 계속해서 a-Si막 상태로 남아있게 된다.
여기서, 결정화 패턴(12)에서의 레이저빔(20)이 투과하는 영역의 폭은 용융된 Si 영역내에 핵생성이 발생되지 않는 크기로 함이 바람직하다.
구체적으로, 도 6a 내지 도 6d는 비정질실리콘막의 결정화시 사용되는 결정화 마스크에서의 결정화 패턴들을 도시한 도면이고, 도 7a 내지 도 7d는 결정화 패턴에 따른 결정화 양상을 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d에서, 도면부호 62는 비투과부를, 64는 투과부를, 그리고, 66은 반투과부를 각각 나타낸다.
한편, 본 발명에 따른 poly-Si TFT 어레이 기판 제조방법에 있어서, 기판(1) 상의 모든 poly-Si TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분에 대한 결정화는 다음과 같은 여러가지 방식으로 진행할 수 있다.
첫번째로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 결정화 장비의 레이저빔(20)과 렌즈(30)이 기판(1) 전체를 감당할 수 있는 경우로서, 기판(1)과 동일한 크기의 결정화마스크(10)를 이용해 한 번의 레이저빔(20) 조사로 기판(1) 상의 모든 poly-Si TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분을 결정화시킨다.
두번째로는, 도 8에 도시된 바와 같이, 결정화 장비의 레이저빔(20)과 렌즈(30)가 기판(1) 전체를 감당할 수 없는 경우로서, 기판(1)과 동일 크기의 결정화 마스크(10)를 이용하지만, 레이저빔(20)을 결정화 마스크(10)의 일부에 조사하여 결정화를 진행한 후, 상기 결정화 마스크(10)와 기판(1)을 동시에 이동시켜 레이저빔(20)이 조사되지 않았던 기판 영역에 대해 레이저빔 조사를 반복 수행하여 기판(1) 상의 모든 poly-Si TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분을 결정화시킨다.
세번째로는, 도 9에 도시된 바와 같이, 결정화 장비의 레이저빔(20)과 렌즈(30)가 기판 전체를 감당할 수 없는 경우로서, 기판(1) 보다 작은 결정화 마스크(10)를 이용하여 레이저빔(20)을 조사하고, 기판(1)만을 이동시켜 레이저빔(20)이 조사되지 않은 기판 영역에 대해 레이저빔 조사를 반복 수행하여 기판(1) 상의 모든 poly-Si TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분을 결정화시킨다. 이때, poly-Si TFT의 구조와 크기가 바뀌는 부분은 결정화 마스크(10) 또는 결정화 패턴(12)을 교체하여 진행할 수 있다.
네번째로는, 도 10에 도시된 바와 같이, 결정화 장비가 렌즈를 사용하지 않는 프록시미티(proximity)형이면서 결정화 장비의 레이저빔(20)과 렌즈(30)가 기판(1) 전체를 감당할 수 있는 경우로서, 결정화 마스크(10)를 기판(1)에 접촉시키거나 또는 아주 가까이 근접시킨 상태에서 레이저빔(20) 조사를 기판 전 영역에 대해 한번에 수행해서 기판(1) 상의 모든 poly-Si TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분을 결정화시킨다.
다섯번째로는, 도 11에 도시된 바와 같이, 결정화 장비가 렌즈를 사용하지 않는 프록시미티(proximity)형이면서 결정화 장비의 레이저빔(20)이 기판(1) 전체를 감당할 수 없는 경우로서, 결정화 마스크(10)를 기판(1)에 접촉시키거나 또는 아주 가까이 근접시킨 상태에서 레이저빔(20)을 마스크(10)의 일부에 조사하여 특정 지역의 결정화를 진행하고, 이어서, 마스크(10)와 기판(1)을 동시에 이동시켜 레이저빔(20)이 조사되지 않은 기판 영역에 대한 레이저빔(20) 조사를 반복 수행해서 기판(1) 상의 모든 poly-Si TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분을 결정화시킨다.
계속해서, 상기와 같은 방법으로 결정화를 진행한 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 포토 공정에서 결정화 공정 이전에 형성한 얼라인 마크(4) 또는 결정화 공정에서 형성한 얼라인 마크를 이용하여 결정화된 poly-Si막(5) 상에 액티브 마스크 패턴(6)을 형성한다. 상기 액티브 마스크 패턴(6)은 감광막으로 이루어진 것으로서 poly-Si TFT의 실질적인 채널 및 소오스/드레인 부분만을 가리도록 형성한다.
그 다음, 상기 액티브 마스크 패턴(6)을 이용하여 필요없는 지역의 a-Si막 부분과 결정화된 poly-Si막의 테두리 부분을 제거해서, 도 3에 도시된 바와 같이, poly-Si TFT의 채널 및 소오스/드레인 부분에만 poly-Si막(5)을 잔류시킨다. 이때, 상기 잔류된 poly-Si막(5)에 있어서, 채널 영역에 대응하는 부분은 큰 그레인을 갖게 되는 바, 본 발명의 poly-Si TFT는 특성이 향상되며, 또한, 모든 poly-Si TFT 내에서 하이 앵글 그레인 바운더리의 위치가 같아지게 되어 모든 poly-Si TFT의 특성들이 균일하게 된다.
다음으로, 공지의 공정에 따라 상기 액티브 마스크 패턴을 제거한다. 그런다음, 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 게이트절연막(도시안됨)과 게이트용 금속막을 차례로 형성한 후, 상기 게이트 금속막을 패터닝하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트전극(7a)을 포함한 게이트라인(7)을 형성한다.
이후, 도시하지는 않았으나, 결과물에 대해 불순물 이온주입 공정과 활성화 공정을 차례로 진행한 후, 절연막을 형성한다. 그런다음, 상기 절연막을 식각하여 소오스/드레인 부분을 노출시키는 콘택홀을 형성한 상태에서 절연막 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착한 후, 이를 패터닝해서 상기 콘택홀을 통해 소오스/드레인 부분의 poly-Si막과 콘택되는 소오스/드레인 전극을 포함한 데이터라인을 형성하고, 이를 통해, poly-Si TFT를 구성한다.
이어서, 기판 결과물의 전면 상에 보호막을 형성한 후, 이를 식각해서 소오스전극을 노출시키는 비아홀을 형성하고, 그리고나서, 상기 보호막 상에 비아홀을 통해 소오스전극과 콘택되는 ITO 재질의 화소전극을 형성하여 최종적으로 본 발명에 따른 poly-Si TFT를 갖는 어레이 기판의 제조를 완성한다.
이상에서와 같이, 본 발명은 결정화 마스크를 이용해서 레이저빔의 단일 조사를 통해 poly-Si막으로의 결정화를 이루기 때문에 공정 속도를 빠르게 할 수 있음은 물론 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 측면 성장을 통해 큰 그레인을 갖는 poly-Si막을 형성함으로써, poly-Si TFT의 특성을 향상시킬 수 있다.
게다가, 본 발명은 기판 상의 모든 poly-Si TFT 내에서 하이 앵글 그레인 바운더리의 위치 제어가 이루어지도록 할 수 있는 바, poly-Si TFT의 특성 및 균일성을 향상시킬 수 있다.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지 만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.

Claims (18)

  1. 유리기판 상에 버퍼막과 비정질실리콘막을 차례로 형성하는 단계;
    상기 비정질실리콘막에 대해 레이저빔이 투과되는 결정화 패턴들을 갖는 결정화 마스크를 이용해서 레이저빔을 조사하여 특정 부분들을 다결정실리콘막으로 결정화시키는 단계;
    상기 결정화된 다결정실리콘막 상에 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 영역 부분을 가리는 액티브 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 액티브 마스크 패턴을 이용해서 다결정실리콘막을 식각하는 단계;
    상기 액티브 마스크 패턴을 제거하는 단계;
    상기 기판 결과물 상에 게이트절연막과 게이트전극을 포함한 게이트라인을 차례로 형성하는 단계;
    상기 게이트라인을 덮도록 게이트절연막 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막을 식각하여 소오스/드레인 영역의 다결정실리콘막 부분을 각각 노출시키는 콘택홀들을 형성하는 단계;
    상기 절연막 상에 콘택홀을 통해 소오스/드레인 영역의 다결정실리콘막 부분과 각각 콘택되는 소오스/드레인 전극을 포함한 데이터라인을 형성하는 단계;
    상기 기판 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막 상에 소오스전극과 콘택되는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 마스크는 기판 상에 형성되는 모든 박막트랜지스터의 채널과 소오스/드레인 영역에 대응해서 레이저가 투과되는 결정화 패턴들을 구비한 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 패턴은 용융된 실리콘 영역내에 핵생성이 발생하지 않는 투과부 폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 마스크는 기판 상의 다결정실리콘 박막트랜지스터의 기능, 구조 및 크기에 대응하는 결정화 패턴들을 구비한 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저빔 조사는 단일 조사 방식으로 수행하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저빔 조사는 비정질실리콘막이 완전 용융될 수 있는 에너지 이상으로 수행하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 있는 경우에 기판과 동일 크기의 결정화 마스크를 이용해서 1회의 레이저빔 조사로 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분들의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 없는 경우에 기판과 동일 크기의 결정화 마스크를 이용함과 아울러 레이저빔을 결정화 마스크의 일부에 조사한 후, 상기 결정화 마스크와 기판을 동시에 이동시키면서 레이저빔을 반복 조사해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분들의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 없는 경우에 기판 보다 작은 결정화 마스크를 이용하여 레이저빔을 조사한 후, 기판만을 이동시켜 레이저빔을 반복 조사해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비가 렌즈를 사용하지 않는 프록시미티형이면서 결정화 장비의 레이저빔과 렌즈가 기판 전체를 감당할 수 있는 경우에 결정화 마스크를 기판에 접촉시키거나 근접시킨 상태에서 레이저빔 조사를 기판 전 영역에 대해 한 번 수행해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들에 대한 결정화는 결정화 장비가 렌즈를 사용하지 않는 프록시미티형이면서 결정화 장비의 레이저빔이 기판 전체를 감당할 수 없는 경우에 결정화 마스크를 기판에 접촉시키거나 또는 근접시킨 상태에서 레이저빔을 상기 결정화 마스크의 일부에 조사한 후, 마스크와 기판을 동시에 이동시키면서 레이저빔을 반복 조사해서 기판 상의 모든 박막트랜지스터의 채널 및 소오스/드레인 부분의 결정화를 수행하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질실리콘막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들을 결정화시키는 단계 전, 결정화 공정 및 포토 공정시의 기판 얼라인을 위한 얼라인 마크를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 얼라인 마크는 결정화 공정을 위한 얼라인 마크와 포토 공정을 위한 얼라인 마크를 동일 모양 및 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 얼라인 마크는 결정화 공정을 위한 얼라인 마크와 포토 공정을 위한 얼라인 마크를 서로 다른 모양 및 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 단계시, 기판 얼라인을 위한 얼라인 마크를 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 비정질실리콘막을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 비정질실리콘막의 특정 부분들을 결정화시키는 단계 전, 상기 비정질실리콘막에 대해 탈수소 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트전극을 형성하는 단계 후, 그리고, 상기 절연막을 형성하는 단계 전, 불순물 이온주입 공정 및 활성화 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 액티브 마스크 패턴은 감광막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 다결정실리콘 박막트랜지스터 어레이 기판 제조방법.
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