KR100686339B1 - Thin Film Transistor using Metal Induced Crystallization and method of fabricating the same and Active Matrix Flat Panel Display using said Thin Film Transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 유도 결정화 방법을 이용한 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터와 이의 제조 방법 및 이를 사용하는 액티브 매트릭스 평판 표시 장치에 관한 것으로, 절연 기판 상에 형성된 소오스/드레인 영역을 구비하는 MIC 다결정 실리콘으로 이루어지는 활성층과; 상기 활성층 상에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층 상에 형성된 게이트 전극을 구비하며, 상기 버퍼층은 MIC 결정화 시에 MIC 결정화 유도 금속의 확산 희생층으로 작용하며, 박막 트랜지스터의 게이트 절연막으로 작용하는 박막 트랜지스터를 제공하는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor using a metal induction crystallization method using a metal induction crystallization method, a method for manufacturing the same, and an active matrix flat panel display device using the same. The present invention relates to a MIC polycrystalline silicon having a source / drain region formed on an insulating substrate. An active layer formed; A buffer layer formed on the active layer; And a gate electrode formed on the buffer layer, wherein the buffer layer serves as a diffusion sacrificial layer of the MIC crystallization inducing metal during MIC crystallization and serves as a gate insulating film of the thin film transistor.
박막 트랜지스터, MIC, 희생층 Thin Film Transistors, MIC, Sacrificial Layers
Description
도 1a 내지 도 1d는 종래의 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor using a conventional metal induction crystallization method.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도. 2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor using a metal induction crystallization method according to a first embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도. 3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 박막 트랜지스터의 활성층에 함유된 Ni의 함량에 따른 오프 전류(Ioff)를 나타내는 도면. 4 is a diagram showing an off current (Ioff) according to the content of Ni contained in an active layer of a thin film transistor.
도 5는 박막 트랜지스터의 활성층에 함유된 Ni의 함량에 따른 전하의 이동도 및 문턱 전압을 나타내는 도면.5 is a diagram showing the mobility of the charge and the threshold voltage according to the content of Ni contained in the active layer of the thin film transistor.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for main parts of drawing)
200; 절연 기판 210; 제 1 버퍼층200;
225; 활성층 230; 제 2 버퍼층 225;
240; 결정화 유도 금속막 250; 게이트 전극240; Crystallization induced
260; 층간 절연막 261, 265; 콘택 홀260; Interlayer
271, 275; 소오스/드레인 전극271, 275; Source / drain electrodes
본 발명은 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터와 이의 제조 방법 및 이를 사용하는 액티브 매트릭스 평판 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 유도 결정화 방법(MIC, Metal Induced Crystallization)을 이용한 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터, 이의 제조 방법 및 이를 사용하는 액티브 매트릭스 평판 표시 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film transistor using a metal induction crystallization method, a method for manufacturing the same, and an active matrix flat panel display device using the same, and more particularly, to a metal induction crystallization method using a metal induced crystallization method (MIC). A thin film transistor using the same, a method of manufacturing the same, and an active matrix flat panel display using the same.
박막 트랜지스터의 활성층으로 사용되는 다결정 실리콘막을 형성하는 방법은 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 증착한 다음, 소정의 온도에서 결정화하여 다결정 실리콘막을 형성하는 방법을 이용하였다. As a method of forming a polycrystalline silicon film used as an active layer of a thin film transistor, a method of forming an polycrystalline silicon film by depositing an amorphous silicon film on an insulating substrate and then crystallizing at a predetermined temperature is used.
상기 비정질 실리콘막을 결정화하는 방법으로는 열처리에 의한 SPC(Solid Phase Crystallization), 레이저 결정화에 의한 ELA(Eximer Laser Anealing), MIC(Metal Induced Crystallization) 등이 있다. Crystallization of the amorphous silicon film may include solid phase crystallization (SPC) by heat treatment, executive laser annealing (ELA) by laser crystallization, metal induced crystallization (MIC), and the like.
그러나, SPC 방법은 높은 결정화 온도 및 장시간의 공정 시간이 소요되는 문제점이 있으며, ELA 방법은 고가의 장비 투자 및 레이저의 불안정성에 기인하는 시간적, 공간적 불균일성과 레이저에 따른 줄무늬 결함이 발생하는 문제점이 있다. However, the SPC method has a problem of high crystallization temperature and a long process time, and the ELA method has a problem of causing temporal and spatial unevenness due to expensive equipment investment and laser instability and streaking defect due to the laser. .
이에 비하여 MIC 방법은 통상의 열처리 설비를 이용하여 상대적으로 낮은 공정 온도 및 공정 시간이 짧은 장점이 있다. In comparison, the MIC method has a relatively low process temperature and a short process time using a conventional heat treatment facility.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 종래 기술에 대하여 설명한다. Hereinafter, a conventional technology will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor using a conventional metal induction crystallization method.
도 1a를 참조하면, 버퍼층(110)을 구비하는 절연 기판(100) 상에 비정질 실리콘막(120)을 형성하고, 상기 비정질 실리콘막(120) 상에 금속 유도 결정화 방법을 수행하기 위한 결정화 촉매 금속막(130)을 형성한다. Referring to FIG. 1A, a crystallization catalyst metal for forming an
도 1b를 참조하면, 상기 결정화 촉매 금속막(130)이 형성된 상기 절연 기판(100)을 로(furnace)에서 열처리하여 상기 비정질 실리콘막(120)을 다결정 실리콘막(125)으로 결정화한다. Referring to FIG. 1B, the
도 1c를 참조하면, 상기 다결정 실리콘막(125)을 패터닝하여 다결정 실리콘으로 이루어지는 활성층(125)을 형성한다. Referring to FIG. 1C, the
도 1d를 참조하면, 상기 활성층(125)을 형성한 후, 상기 절연 기판(100) 상에 게이트 절연막(140)과 게이트 전극 물질을 순차 형성하고, 상기 게이트 전극 물질을 패터닝하여 게이트 전극(150)을 형성한다. Referring to FIG. 1D, after forming the
상기 게이트 전극(150)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(150)을 마스크로 하여 소정의 불순물을 주입하여 상기 활성층(125)에 소오스/드레인 영역(125S, 125D)을 형성한다. 이때, 상기 소오스/드레인 영역(125S, 125D) 사이의 영역은 채널 영역(125C)으로 작용한다. After the
상기 소오스/드레인 영역(125S, 125D)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(150)을 구비하는 상기 절연 기판(100) 전면에 상기 소오스/드레인 영역(125S, 125D)의 일부를 노출시키는 콘택 홀(161, 165)을 구비하는 층간 절연막(160)을 형성한다. After forming the source / drain regions 125S and 125D, a contact hole exposing a portion of the source / drain regions 125S and 125D on the entire surface of the
상기 층간 절연막(160)을 형성한 후, 상기 콘택 홀(161, 165)을 통하여 상기 소오스/드레인 영역(125S, 125D)과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극(171, 175)을 형성하여 박막 트랜지스터를 형성한다. After forming the
그러나, 상기한 바와 같은 공정을 통하여 형성된 박막 트랜지스터는 MIC 결정화 시에 결정화 촉매 금속과 직접 접촉하여 결정화되므로, 상기 결정화 촉매 금속이 상기 활성층 내로 확산하여 잔류하게 된다. 이때, 상기 활성층 내의 결정화 촉매 금속의 함량이 필요 이상으로 많은 경우, 특히 결정화 촉매 금속이 Ni이고 활성층 내의 Ni의 함량이 1E+12/㎠ 이상의 경우에는 오프 전류(off current)가 커지고, 문턱 전압(Vth)이 높아지며, 전하의 이동을 방해하여 전하의 이동도(mobility)가 낮아지는 문제점이 발생한다. However, since the thin film transistor formed through the above process is crystallized in direct contact with the crystallization catalyst metal during MIC crystallization, the crystallization catalyst metal diffuses and remains in the active layer. At this time, when the content of the crystallization catalyst metal in the active layer is more than necessary, especially when the crystallization catalyst metal is Ni and the content of Ni in the active layer is 1E + 12 / cm 2 or more, the off current increases and the threshold voltage ( Vth) is increased, and the mobility of the charges is hindered by lowering the mobility of the charges.
따라서, 상기한 바와 같은 박막 트랜지스터를 사용하는 액티브 매트릭스 평판 표시 장치(Active Matrix Flat Panel Display)에서 화질이 저하되며, 오작동이 발생하는 문제점이 있다. Therefore, there is a problem in that the image quality is degraded in the active matrix flat panel display using the thin film transistor as described above, and malfunction occurs.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 비정질 실리콘막과 결정화 유도 금속막 사이에 결정화 유도 금속의 확산을 위한 희생층을 형성하고, 상기 결정화 유도 금속의 확산을 통하여 MIC 결정화를 수 행하여, 활성층의 결정화 유도 금속의 잔량을 조절하여 특성이 우수한 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터와 이의 제조 방법 및 이를 사용하는 액티브 매트릭스 평판 표시 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, the present invention forms a sacrificial layer for diffusion of the crystallization inducing metal between the amorphous silicon film and the crystallization induction metal film, and the diffusion of the crystallization induction metal It is an object of the present invention to provide a thin film transistor using a metal-induced crystallization method having excellent properties by performing MIC crystallization and controlling the remaining amount of crystallization-inducing metal in the active layer, and a method of manufacturing the same and an active matrix flat panel display device using the same. .
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 절연 기판 상에 형성된 소오스/드레인 영역을 구비하는 MIC 다결정 실리콘으로 이루어지는 활성층과; 상기 활성층 상에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층 상에 형성된 게이트 전극을 구비하며, 상기 버퍼층은 MIC 결정화 시에 MIC 결정화 유도 금속의 확산 희생층으로 작용하며, 박막 트랜지스터의 게이트 절연막으로 작용하는 박막 트랜지스터를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention for achieving the above object is an active layer made of MIC polycrystalline silicon having a source / drain region formed on an insulating substrate; A buffer layer formed on the active layer; And a gate electrode formed on the buffer layer, wherein the buffer layer serves as a diffusion sacrificial layer of the MIC crystallization inducing metal during MIC crystallization and serves as a gate insulating film of the thin film transistor.
상기 버퍼층은 SiO2로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 결정화 유도 금속은 Ni, Al, Pt, Pd, Pb, Co 및 이들의 합금 중 어느 하나인 것이 바람직하다. Preferably, the buffer layer is made of SiO 2, and the crystallization inducing metal is preferably any one of Ni, Al, Pt, Pd, Pb, Co, and alloys thereof.
상기 활성층은 MIC 결정화에 의하여 결정화 유도 금속을 함유하는 것이 바람직하다. It is preferable that the said active layer contains a crystallization induction metal by MIC crystallization.
상기 활성층에 함유된 상기 결정화 유도 금속은 Ni인 것이 바람직하며, 상기 상기 활성층에 함유된 Ni는 1E+12/㎠ 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 활성층에 함유된 Ni는 1E+11/㎠ 내지 1E+12/㎠ 인 것이 바람직하다. Preferably, the crystallization induction metal contained in the active layer is Ni, and the Ni contained in the active layer is preferably 1E + 12 / cm 2 or less, and more preferably, the Ni contained in the active layer is 1E + 11 / cm 2. It is preferable that it is to 1E + 12 / cm <2>.
또한, 본 발명은 절연 기판 상에 비정질 실리콘막을 형성하는 단계와; 상기 비정질 실리콘막 상에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 상에 MIC 결정화를 위한 결정화 유도 금속을 증착하는 단계와; 열처리하여 상기 비정질 실리콘막을 MIC 결정화하여 다결정 실리콘막을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention comprises the steps of forming an amorphous silicon film on an insulating substrate; Forming a buffer layer on the amorphous silicon film; Depositing a crystallization inducing metal for MIC crystallization on the buffer layer; And heat-treating the amorphous silicon film to MIC crystallization to form a polycrystalline silicon film.
상기 다결정 실리콘막을 형성하는 단계는 열처리하여 상기 결정화 유도 금속을 확산시킴과 동시에 상기 비정질 실리콘막을 MIC 결정화하여 다결정 실리콘막으로 형성하는 단계인 것이 바람직하다. The forming of the polycrystalline silicon film may be performed by thermally diffusing the crystallization inducing metal and simultaneously forming the polycrystalline silicon film by MIC crystallizing the amorphous silicon film.
상기 다결정 실리콘막을 형성하는 단계는 제 1 열처리하여 상기 결정화 유도 금속을 확산시켜 상기 비정질 실리콘막과 버퍼층 사이에 개재된 결정화 유도 금속막을 형성하는 단계와; 제 2 열처리하여 상기 결정화 유도 금속막을 이용하여 상기 비정질 실리콘막을 다결정 실리콘막으로 MIC 결정화하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다. The forming of the polycrystalline silicon film may include performing a first heat treatment to diffuse the crystallization inducing metal to form a crystallization inducing metal film interposed between the amorphous silicon film and the buffer layer; The second heat treatment may be performed to MIC crystallize the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film using the crystallization induction metal film.
상기 MIC 결정화를 통하여 다결정 실리콘막을 형성한 후, 상기 버퍼층과 다결정 실리콘막을 동시에 패터닝하여 다결정 실리콘으로 이루어지는 활성층과 게이트 절연막을 동시에 형성하는 단계를 더 포함한다. And forming a polycrystalline silicon film through the MIC crystallization, and simultaneously patterning the buffer layer and the polycrystalline silicon film to simultaneously form an active layer made of polycrystalline silicon and a gate insulating film.
상기 MIC 결정화를 통하여 다결정 실리콘막을 형성한 후, 상기 버퍼층을 제거하는 단계와; 상기 다결정 실리콘막을 패터닝하여 활성층을 형성하는 단계와; 상기 활성층을 구비하는 절연 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계를 더 포함한다. Removing the buffer layer after forming a polycrystalline silicon film through the MIC crystallization; Patterning the polycrystalline silicon film to form an active layer; The method may further include forming a gate insulating film on an entire surface of the insulating substrate including the active layer.
또한, 본 발명은 상기한 박막 트랜지스터를 사용하는 액티브 매트릭스 액정 표시 장치 또는 액티브 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치 등의 액티브 매트릭스 평판 표시 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention also provides an active matrix flat panel display device such as an active matrix liquid crystal display device or an active matrix organic electroluminescent display device using the above-described thin film transistor.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor using a metal induction crystallization method according to a first embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 절연 기판(200) 상에 상기 절연 기판(200)으로부터 금속 이온 등의 불순물이 확산되어 다결정 실리콘으로 이루어지는 활성층에 침투하는 것을 막기 위한 제 1 버퍼층(210, buffer layer; diffusion barrier)을 PECVD, LPCVD, 스퍼터링(sputtering) 등의 방법을 통해 증착한다. Referring to FIG. 2A, a
상기 제 1 버퍼층(210)을 형성한 후, 상기 제 1 버퍼층(210) 상에 PECVD, LPCVD, 스퍼터링 등의 방법을 이용하여 비정질 실리콘막(220, amorphous Si)을 증착한다. 그리고, 진공 로(furnace)에서 탈수소 공정을 실시한다. 상기 비정질 실리콘막(220)을 LPCVD나 스퍼터링으로 증착한 경우 탈수소하지 않을 수도 있다. After the
그런 다음, 상기 비정질 실리콘막(220) 상에 결정화 유도 금속을 확산시키기 위한 희생층으로 작용하는 제 2 버퍼층(230)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 버퍼층(230)은 결정화 유도 금속의 확산 시에 희생층으로 작용할 수 있는 SiO2로 이루어지는 것이 바람직하다. Next, a
상기 제 2 버퍼층(230)을 형성한 후, MIC 결정화를 위한 결정화 유도 금속을 증착하여 결정화 유도 금속막(240)을 형성한다. 이때, 상기 결정화 유도 금속막(240)은 Ni, Al, Pt, Pd, Pb Co 및 이들의 합금 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. After forming the
도 2b를 참조하면, 상기 결정화 유도 금속막(240)을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘막(220)이 형성된 상기 절연 기판(200)을 로(furnace)에서 열처리하여 상기 결정화 유도 금속을 상기 제 2 버퍼층(230)을 통하여 상기 비정질 실리콘막(220)으로 확산시키고, 상기 비정질 실리콘막(220)을 상기 확산된 결정화 유도 금속에 의하여 결정화하는 MIC 결정화 공정을 수행하여 다결정 실리콘막(223)을 형성한다. Referring to FIG. 2B, after forming the crystallization inducing
이때, 상기 MIC 결정화 공정을 통하여 형성된 다결정 실리콘막(223)의 결정화 유도 금속의 함량은 1E+11/㎠ 내지 1E+12/㎠의 범위인 것이 바람직하다. At this time, the content of the crystallization induction metal of the polycrystalline silicon film 223 formed through the MIC crystallization process is preferably in the range of 1E + 11 / cm 2 to 1E + 12 / cm 2.
이는 상기 결정화 유도 금속의 함량이 1E+12/㎠ 이상인 경우에는 오프 전류(off current)가 증가하고 문턱 전압이 높아지는 등의 박막 트랜지스터의 특성이 저하되며, 상기 결정화 유도 금속의 함량이 1E+11/㎠ 이하인 경우에는 MIC 결정화 촉매로 작용하는 결정화 유도 금속의 절대량의 부족으로 인하여 MIC 결정화의 지연을 유발하기 때문이다. When the content of the crystallization induction metal is 1E + 12 / cm 2 or more, the characteristics of the thin film transistor such as off current increase and threshold voltage increase, and the content of the crystallization induction metal is 1E + 11 / cm 2. This is because in the case of 2 cm 2 or less, a delay of MIC crystallization is caused due to the lack of an absolute amount of crystallization inducing metal serving as a MIC crystallization catalyst.
도 2c를 참조하면, 상기 제 2 버퍼층(230) 상의 상기 결정화 유도 금속막(240)을 제거한다. Referring to FIG. 2C, the crystallization inducing
상기 결정화 유도 금속막(240)을 제거한 후, 상기 제 2 버퍼층(230) 및 상기 다결정 실리콘막(223)을 동시에 패터닝하여 활성층(225)을 형성하고, 상기 활성층(225) 상에 잔류하는 제 2 버퍼층(230)은 박막 트랜지스터의 게이트 절연막으로 작용한다. After removing the crystallization-inducing
도 2d를 참조하면, 상기 활성층(225)을 형성한 후, 상기 게이트 절연막으로 작용하는 제 2 버퍼층(230) 상에 게이트 전극(250)을 형성한다. Referring to FIG. 2D, after forming the
상기 게이트 전극(250)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(250)을 마스크로 하 여 상기 활성층(225)에 소정의 도전성 불순물을 도핑하여, 상기 활성층(225)에 소오스/드레인 영역(225S, 225D)을 형성한다. 이때, 상기 소오스/드레인 영역(225S, 225D) 사이의 도핑되지 않은 영역은 박막 트랜지스터의 채널 영역(225C)으로 작용한다. After the
도 2e를 참조하면, 상기 소오스/드레인 영역(225S, 225D)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(250)을 구비하는 상기 절연 기판(200) 전면에 상기 소오스/드레인 영역(225S, 225D)의 일부를 노출시키는 콘택 홀(261, 265)을 구비하는 층간 절연막(260)을 형성한다. Referring to FIG. 2E, after forming the source /
상기 층간 절연막(260)을 형성한 후, 상기 콘택 홀(261, 265)을 통하여 상기 소오스/드레인 영역(225S, 225D)과 전기적으로 연결되는 소오스/드레인 전극(271, 275)을 형성하여 박막 트랜지스터를 형성한다. After forming the interlayer insulating
(실시예 2)(Example 2)
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다. 3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 버퍼층(310)이 형성된 절연 기판(300) 상에 비정질 실리콘막(320)을 형성한다. Referring to FIG. 3A, an
상기 비정질 실리콘막(320)을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘막(320) 상에 SiO2로 이루어지는 제 2 버퍼층(330)을 형성하고, 상기 제 2 버퍼층(330) 상에 MIC 결정화를 위한 결정화 유도 금속을 증착하여 제 1 결정화 유도 금속막(340)을 형성 한다. 이때, 상기 제 1 결정화 유도 금속막(340)은 Ni, Al, Pt, Pd, Pb, Co 및 이들의 합금 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. After forming the
도 3b를 참조하면, 상기 제 1 결정화 유도 금속막(340)을 형성한 후, 상기 비정질 실리콘막(320)이 형성된 상기 절연 기판(300)을 로(furnace)에서 제 1 열처리하여 상기 비정질 실리콘막(320)과 상기 제 2 버퍼층(330) 사이에 개재된 제 2 결정화 유도 금속막(345)을 형성한다. Referring to FIG. 3B, after the first crystallization inducing
상기 제 2 결정화 유도 금속막(345)은 상기 제 1 열처리를 통하여 상기 결정화 유도 금속이 상기 제 2 버퍼층(330)을 경유하여 확산되어 형성된 것으로, 이후에 수행되는 MIC 결정화 공정에서 형성되는 다결정 실리콘 내에 함유되는 결정화 금속의 함량을 조절하기 위한 것이다. The second crystallization
도 3c를 참조하면, 상기 제 1 결정화 유도 금속막(340) 및 상기 제 2 버퍼층(330)을 제거한다. Referring to FIG. 3C, the first crystallization inducing
상기 제 1 결정화 유도 금속막(340) 및 상기 제 2 버퍼층(330)을 제거한 후, 상기 비정질 실리콘막(320)을 로(furnace)에서 제 2 열처리하여 다결정 실리콘막(323)으로 결정화하는 MIC 결정화 공정을 수행한다. After removing the first crystallization-inducing
이때, 상기 MIC 결정화 공정을 통하여 형성된 다결정 실리콘막(323)의 결정화 유도 금속의 함량은 제 1 실시예와 마찬가지로, 1E+11/㎠ 내지 1E+12/㎠의 범위인 것이 바람직하다. In this case, the content of the crystallization induction metal of the
도 3d를 참조하면, 상기 비정질 실리콘막(320)을 다결정 실리콘막(323)으로 결정화한 후, 상기 제 2 결정화 유도 금속막(340)을 제거한다. Referring to FIG. 3D, after the
상기 제 2 결정화 유도 금속막(340)을 제거한 후, 상기 다결정 실리콘막(323)을 패터닝하여 활성층(325)을 형성한다. After removing the second crystallization
도 3e를 참조하면, 상기 활성층(325)을 형성한 후, 상기 활성층(325)을 구비하는 상기 절연 기판(300) 전면에 게이트 절연막(350)을 형성하고, 게이트 전극(360)을 형성한다. Referring to FIG. 3E, after forming the
상기 게이트 전극(360)을 마스크로 하여 상기 활성층(325)에 소정의 불순물을 도핑하여, 소오스/드레인 영역(325S, 325D)을 형성한다. 이때, 상기 소오스/드레인 영역(325S, 325D) 사이의 영역은 박막 트랜지스터의 채널 영역(325C)으로 작용한다. Source /
상기 소오스/드레인 영역(325S, 325D)을 형성한 후, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 게이트 절연막(350), 게이트 전극(360), 층간 절연막(370), 소오스/드레인 전극(381, 385)을 형성하여 박막 트랜지스터를 형성한다. After the source /
한편, 도 4는 박막 트랜지스터의 활성층에 함유된 Ni의 함량에 따른 오프 전류(Ioff)를 나타내는 도면이며, 도 5는 박막 트랜지스터의 활성층에 함유된 Ni의 함량에 따른 전하의 이동도 및 문턱 전압을 나타내는 도면이다. On the other hand, Figure 4 is a diagram showing the off current (Ioff) according to the content of Ni contained in the active layer of the thin film transistor, Figure 5 is a charge mobility and threshold voltage according to the content of Ni contained in the active layer of the thin film transistor It is a figure which shows.
도 4를 참조하면, 박막 트랜지스터의 활성층에 함유된 결정화 유도 금속, 예를 들면, Ni의 함량이 1E+12/㎠ 이상인 경우에 오프 전류가 100㎀ 이상으로 커져 박막 트랜지스터의 특성이 저하됨을 알 수 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that when the content of the crystallization inducing metal, for example, Ni contained in the active layer of the thin film transistor is 1E + 12 / cm 2 or more, the off current increases to 100 mA or more, thereby deteriorating the characteristics of the thin film transistor. have.
또한, 도 5를 참조하면, 박막 트랜지스터의 전하 이동도 및 문턱 전압이 활성층에 함유된 결정화 유도 금속, 예를 들면, Ni의 함량에 따라 변함을 알 수 있 다. 즉, Ni의 함량이 낮을수록 전하의 이동도가 커지며, 문턱 전압이 감소하여 박막 트랜지스터의 특성이 우수함을 알 수 있다. In addition, referring to FIG. 5, it can be seen that the charge mobility and the threshold voltage of the thin film transistor change according to the content of the crystallization inducing metal, for example, Ni contained in the active layer. That is, the lower the Ni content, the greater the mobility of charge, and the lower the threshold voltage, the better the characteristics of the thin film transistor.
즉, 상기 활성층에 함유된 Ni의 함량을 1E+12/㎠ 이하로 유지하는 것이 바람직함을 알 수 있다. That is, it can be seen that it is preferable to maintain the content of Ni contained in the active layer to 1E + 12 / cm 2 or less.
또한, 상기 결정화 유도 금속의 함량이 1E+11/㎠ 이하인 경우에는 MIC 결정화 촉매로 작용하는 결정화 유도 금속의 절대량의 부족으로 인하여 MIC 결정화의 지연을 유발하므로, 상기 활성층에 함유된 결정화 유도 금속의 함량이 1E+11/㎠ 이상인 것이 바람직하다. In addition, when the content of the crystallization-inducing metal is 1E + 11 / ㎠ or less, because the lack of the absolute amount of the crystallization-inducing metal acting as MIC crystallization catalyst causes a delay of MIC crystallization, the content of the crystallization-inducing metal contained in the active layer It is preferable that it is 1E + 11 / cm <2> or more.
상기한 바와 같은 공정을 통하여 형성된 박막 트랜지스터는 활성층 내에 잔류하게 되는 결정화 유도 금속의 함량을 1E+12/㎠ 이하로 조절함으로써, 박막 트랜지스터의 오프 전류 및 문턱 전압이 낮으며, 전하의 이동도가 높은 우수한 박막 트랜지스터를 제공할 수 있다. 또한, 활성층 내에 잔류하는 결정화 유도 금속의 함량을 1E+11/㎠ 이상으로 조절하여 MIC 결정화 공정이 지연되는 것을 방지할 수 있다. The thin film transistor formed through the process as described above adjusts the content of the crystallization induction metal remaining in the active layer to 1E + 12 / ㎠ or less, low off current and threshold voltage of the thin film transistor, high mobility of charge It is possible to provide an excellent thin film transistor. In addition, the content of the crystallization induction metal remaining in the active layer can be adjusted to 1E + 11 / cm 2 or more to prevent the delay of the MIC crystallization process.
또한, 상기한 바와 같은 박막 트랜지스터를 이용하여 평판 표시 장치를 사용하는 액티브 매트릭스 유기 전계 발광 표시 장치 또는 액정 표시 장치와 같은 액티브 매트릭스 평판 표시 장치의 화질 저하 및 오작동을 방지할 수 있다. In addition, the above-described thin film transistor can be used to prevent deterioration and malfunction of an active matrix flat panel display such as an active matrix organic electroluminescent display or a liquid crystal display using a flat panel display.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 비정질 실리콘막과 결정화 유도 금속막 사이에 결정화 유도 금속의 확산을 위한 희생층을 형성하고, 상기 결정화 유도 금속의 확산을 통하여 MIC 결정화를 수행함으로써, 활성층의 결정화 유 도 금속의 잔량을 조절하여 특성이 우수한 금속 유도 결정화 방법을 이용한 박막 트랜지스터와 이의 제조 방법 및 이를 사용하는 액티브 매트릭스 평판 표시 장치를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, an active layer is formed by forming a sacrificial layer for diffusion of a crystallization inducing metal between an amorphous silicon film and a crystallization inducing metal film, and performing MIC crystallization through diffusion of the crystallization inducing metal. A thin film transistor using a metal-induced crystallization method having excellent properties by controlling the remaining amount of crystallization-inducing metal of the present invention, a method of manufacturing the same, and an active matrix flat panel display device using the same can be provided.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
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