KR100701091B1 - Method for forming polycrystalline silicon thin film - Google Patents
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Abstract
본 발명은 돌기(protrusion)로 인한 후속 공정의 어려움 및 다결정실리콘 박막트랜지스터의 특성 저하를 방지할 수 있는 다결정실리콘 박막 형성방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 유리기판 상에 버퍼막과 비정질실리콘막을 차례로 형성하는 단계; 상기 비정질실리콘막을 용융시켰다가 응고시키는 방법에 따라 다결정실리콘막으로 결정화시키는 단계; 상기 다결정실리콘막 상에 상기 결정화시 표면에 형성된 돌기를 완전 덮지 않는 두께로 감광막을 도포하는 단계; 및 상기 감광막에 의해 덮혀지지 않은 돌기를 건식 식각하여 제거함과 동시에 에슁 공정을 진행하여 감광막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a method for forming a polysilicon thin film which can prevent the difficulty of subsequent processing and the deterioration of characteristics of the polysilicon thin film transistor due to protrusion. The disclosed method includes sequentially forming a buffer film and an amorphous silicon film on a glass substrate; Crystallizing the polysilicon film according to a method of melting and solidifying the amorphous silicon film; Applying a photoresist film on the polysilicon film to a thickness that does not completely cover the protrusions formed on the surface during the crystallization; And removing the photoresist by performing dry etching by removing the protrusions not covered by the photoresist and performing an etching process.
Description
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일실시예에 따른 다결정실리콘 박막 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도. 1A to 1E are cross-sectional views of processes for explaining a method of forming a polysilicon thin film according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다결정실리콘 박막 형성방법을 설명하기 위한 단면도. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of forming a polysilicon thin film according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 유리기판 11 : 버퍼막10 glass substrate 11: buffer film
12 : 비정질실리콘막 13 : 레이저12
14 : 다결정실리콘막 15 : 돌출부14
16 : 감광막 20 : 다결정실리콘 박막 16: photosensitive film 20: polysilicon thin film
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다결정실리콘-박막트랜지스터를 제조하기 위한 다결정실리콘 박막 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor liquid crystal display device, and more particularly, to a method for forming a polysilicon thin film for manufacturing a polysilicon-thin film transistor.
액정표시장치 또는 유기발광표시장치 등에서 스위칭 소자로 사용되는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor : 이하, TFT)는 상기의 평판표시장치들의 성능에 있어 가장 중요한 구성요소이다. 여기서, 상기 TFT의 성능을 판단하는 기준인 이동도 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. Thin film transistors (TFTs), which are used as switching elements in liquid crystal displays or organic light emitting displays, are the most important components in the performance of the flat panel displays. Here, the mobility or leakage current, which is a criterion for determining the performance of the TFT, is the state or structure of the active layer, which is the path through which the charge carriers move, that is, the state or structure of the silicon thin film, which is a material of the active layer. It depends a lot on having.
현재 상용화되어 있는 액정표시장치의 경우 TFT의 활성층은 대부분 비정질실리콘(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. In the current commercially available liquid crystal display device, the active layer of the TFT is mostly amorphous silicon (hereinafter, a-Si). However, the a-Si TFT using a-Si as an active layer has a very low mobility of about 0.5 cm 2 / Vs, which is limited to making all the switching elements that enter the liquid crystal display. This means that the peripheral circuit drive element of the liquid crystal display device must operate at a very high speed. Since the a-Si TFT cannot satisfy the operation speed required by the peripheral circuit drive element, the a-Si TFT drives the peripheral circuit. This means that the implementation of the device is substantially difficult.
한편, 활성층으로서 다결정실리콘(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. 또한, 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. On the other hand, the poly-Si TFT having polysilicon (hereinafter referred to as poly-Si) as the active layer has high mobility of several tens to hundreds of cm 2 / Vs, and thus can achieve a high driving speed that is compatible with the driving device for peripheral circuits. For this reason, when the poly-Si film is formed on the glass substrate, not only the pixel switching element but also the driving components for the peripheral circuit can be realized. In addition, not only a separate module process required for forming a peripheral circuit is required, but also a peripheral circuit driving component may be formed together when forming a pixel region, and thus, a cost reduction of a peripheral circuit driving component may be expected.
게다가, 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 TFT를 채용한 액정표시장치에서 실현이 힘든 고해상도를 얻는데 매우 유리하다. In addition, poly-Si TFTs can be made smaller than a-Si TFTs due to their high mobility, and the line width can be more easily miniaturized since the driving elements of the peripheral circuit and the switching elements of the pixel region can be simultaneously formed through an integrated process. It is very advantageous to obtain a high resolution which is difficult to realize in a liquid crystal display device employing a-Si TFT.
부가해서, poly-Si TFT는 높은 전류 특성을 갖기 때문에 차세대 평판표시장치인 유기발광표시장치의 구동 소자로서 적합하며, 그래서, 최근에는 유리기판 상에서 poly-Si막을 형성시켜 TFT를 제조하는 poly-Si TFT의 연구가 활발하게 진행되고 있다. In addition, since the poly-Si TFT has high current characteristics, it is suitable as a driving element of an organic light emitting display device, which is a next-generation flat panel display device, and thus, in recent years, a poly-Si film is formed by forming a poly-Si film on a glass substrate. The research of TFT is actively going on.
여기서, 유리기판 상에 poly-Si막을 형성하는 방법으로서는 엑시머 레이저 어닐링 방법 및 연속 측면 결정화(Sequential Lateral Solidification: 이하, SLS) 방법 등을 들 수 있다. Here, as a method of forming a poly-Si film on a glass substrate, an excimer laser annealing method, a sequential lateral crystallization (SLS) method, etc. are mentioned.
상기 SLS 방법은 펄스 레이저와 선택적으로 투과부를 제공하는 슬릿 패턴을 구비한 마스크를 이용하여 a-Si막을 poly-Si막으로 결정화시키는 방법으로서, 마스크의 형태와 진행방법에 따라 결정화 형태가 크게 달라진다. The SLS method is a method of crystallizing an a-Si film into a poly-Si film by using a mask having a pulse laser and a slit pattern that selectively provides a transmissive portion.
자세하게, 상기 SLS 방법은 레이저 빔을 슬릿 패턴으로된 투과부와 그 이외의 비투과부로 구성된 마스크의 상기 투과부로 통과시켜 a-Si막의 부분 용융을 일으킨 후에 시간이 지남에 따라 용융된 a-Si이 응고되면서 poly-Si막으로 측면 성장하게 되는 과정을 기판을 이동시키면서 반복적으로 일어나도록 하는 것에 의해 a-Si막 전체를 poly-Si막으로 결정화시키는 방법이다. 이러한 SLS 방법은 유리기판에 열적 손상을 주지 않을 뿐만 아니라, a-Si막만을 선택적으로 결정화시킬 수 있어서 a-Si막의 결정화에 매우 유리하게 적용할 수 있다. In detail, the SLS method solidifies a-Si melted over time after passing a laser beam through a slit pattern-transmitted portion of the mask consisting of a non-transmissive portion and causing a partial melting of the a-Si film. In this case, the entire a-Si film is crystallized into a poly-Si film by repeatedly causing the side growth to occur in the poly-Si film while moving the substrate. This SLS method not only thermally damages the glass substrate but also selectively crystallizes only the a-Si film, and thus can be very advantageously applied to the crystallization of the a-Si film.
그런데, 레이저를 이용하여 a-Si막을 용융시켰다가 응고시키는 결정화 방법, 즉, 상기한 SLS 방법에 따르면, a-Si이 용융되었다가 응고될 때, 실리콘의 액상과 고상 사이의 밀도 차이로 인해 poly-Si의 입계에 돌기(protrusion)가 형성되는데, 이렇게 형성된 돌기가 poly-Si 박막의 전체 평탄도를 저해하는 바, 후속 공정에서 어려움을 초래하는 요인이 된다. 또한, 상기 돌기는 서로 다른 방위(orientation)를 갖는 두 결정립이 충돌하여 생성되는 것이어서 많은 결함을 갖고 있는 바, 이러한 돌기가 poly-Si TFT의 채널영역에 포함될 경우, 전자 및 정공의 이동도를 저하시키는 등 TFT의 특성에 악영향을 주게 된다. However, according to the crystallization method in which the a-Si film is melted and solidified using a laser, that is, according to the above-described SLS method, when a-Si is melted and solidified, poly Protrusions are formed at the grain boundaries of -Si, and the protrusions thus inhibit the overall flatness of the poly-Si thin film, which causes difficulties in subsequent processes. In addition, the protrusions are formed by collision of two grains having different orientations, and thus have many defects. When the protrusions are included in the channel region of the poly-Si TFT, the mobility of electrons and holes is reduced. This adversely affects the characteristics of the TFT.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 돌기로 인한 후속 공정의 어려움 및 TFT의 특성 저하를 방지할 수 있는 poly-Si 박막 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a poly-Si thin film which can prevent the difficulty of subsequent processes and the deterioration of TFT characteristics due to protrusions.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 유리기판 상에 버퍼막과 비정질실리콘막을 차례로 형성하는 단계; 상기 비정질실리콘막을 용융시켰다가 응고시키는 방법에 따라 다결정실리콘막으로 결정화시키는 단계; 상기 다결정실리콘막 상에 상기 결정화시 표면에 형성된 돌기를 완전 덮지 않는 두께로 감광막을 도포하는 단계; 및 상기 감광막에 의해 덮혀지지 않은 돌기를 건식 식각하여 제거함과 동시에 에슁 공정을 진행하여 감광막을 제거하는 단계;를 포함하는 poly-Si 박막 형성방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of sequentially forming a buffer film and an amorphous silicon film on a glass substrate; Crystallizing the polysilicon film according to a method of melting and solidifying the amorphous silicon film; Applying a photoresist film on the polysilicon film to a thickness that does not completely cover the protrusions formed on the surface during the crystallization; It provides a poly-Si thin film forming method comprising; and removing the photoresist by performing an etching process while the dry etching and removing the projections not covered by the photoresist.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 기술적 특징을 설명보면, 본 발명은 레이저 어닐링을 이용하여 a-Si막으로부터 poly-Si막을 형성한 후, 상기 poly-Si막 상에 감광막을 얇게 도포하여 돌기만 노출되도록 만든다. 그런다음, 식각 공정을 진행하여 노출된 돌기만을 제거한 후, 상기 감광막을 제거하여 최종적으로 poly-Si 박막을 형성한다. First, referring to the technical features of the present invention, the present invention forms a poly-Si film from an a-Si film using laser annealing, and then applies a thin photosensitive film on the poly-Si film to expose only the projections. Then, after the etching process to remove only the exposed protrusions, the photosensitive film is removed to finally form a poly-Si thin film.
이 경우, 돌기를 제거해 줌으로써, poly-Si 박막의 전체 평탄도를 높일 수 있는 바, 후속 공정의 신뢰성을 확보할 수 있고, 또한, 결함이 많은 돌기가 제거된 것으로부터 poly-Si TFT의 특성을 향상시킬 수 있다. In this case, by removing the protrusions, the overall flatness of the poly-Si thin film can be increased, thereby ensuring the reliability of subsequent processes, and also improving the characteristics of the poly-Si TFT from removing the defective protrusions. Can be improved.
자세하게, 도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 일실시예에 따른 poly-Si 박막 형성방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다. In detail, Figures 1a to 1e is a cross-sectional view for each process for explaining a method for forming a poly-Si thin film according to an embodiment of the present invention, as follows.
도 1a를 참조하면, 투명성 절연 기판, 예컨데, 유리기판(10) 상에 버퍼막(11)을 형성한다. 상기 버퍼막(11)은 후속하는 결정화 공정, 즉, 레이저 어닐링시 유리기판(10)으로부터 결정화막, 즉, poly-Si 박막 내부로 불순물이 유입되는 것을 막기 위해 형성하는 것으로, SiOx 및 SiOxNy 또는 SiNx 등의 실리콘 함유 산화막 또는 질화막, 혹은, Al, Cu, Ag, Ti 및 W과 같은 금속을 포함하는 금속질화막 및 금속산화막 등으로 형성한다. 그 다음, 상기 버퍼막(11) 상에 a-Si막(12)을 증착한다. Referring to FIG. 1A, a
도 1b를 참조하면, 레이저(13)를 이용해서 a-Si막을 부분 용융시킨 후, 시간이 지남에 따라 응고시키는 방식으로 상기 a-Si막 전체를 결정화시켜 poly-Si막(14)을 형성한다. 여기서, 상기 a-Si막의 결정화는 바람직하게 SLS 방법으로 진행하며, 도시된 바와 같이, 결정화된 poly-Si막(14)의 표면에는 SLS 방법의 결정성장 원리에 따라 돌기(15)가 형성된다.Referring to FIG. 1B, after partially melting an a-Si film by using a
도 1c를 참조하면, 돌기(15)를 포함한 poly-Si막(14) 상에 상기 돌기(15) 높이만큼의 두께로 감광막(16)을 도포한다. 이때, 상기 감광막(16)은 회전 도포(spin coating) 방식에 따라 도포하며, 특히, 돌기(15)의 상단부는 덮지 않은 채, 나머지 poly-Si막 부분만 덮도록 도포한다. 만약, 감광막(16)의 도포 두께가 돌기(15)의 높이 보다 높을 경우, 즉, 상기 감광막(16)이 돌기(15)를 덮도록 도포된 경우에는 감광막 에슁(ashing) 공정을 추가로 진행하여 상기 돌기(15)의 상단부를 노출시켜 준다. Referring to FIG. 1C, the
도 1d를 참조하면, 기판 결과물에 대해 건식 식각 공정을 진행하고, 이를 통해, 노출된 돌기를 제거해준다. 여기서, 상기 식각 공정은 돌기의 높이만큼이 제거되는 시간 동안만 진행한다. Referring to FIG. 1D, a dry etching process is performed on the substrate result, thereby removing exposed protrusions. In this case, the etching process is performed only during the time that the height of the protrusion is removed.
도 1e를 참조하면, 식각 베리어로 이용된 감광막을 스트립(strip) 공정으로 제거하고, 이를 통해, 최종적으로 돌기가 제거되어 우수한 평탄도를 갖는 본 발명에 따른 poly-Si 박막(20)을 형성한다. Referring to FIG. 1E, a photoresist film used as an etching barrier is removed by a strip process, and finally, protrusions are removed to form a poly-Si
따라서, 본 발명은 전술한 방법에 따라 우수한 평탄도를 갖는 poly-Si 박막을 얻을 수 있으므로, 후속 공정의 신뢰성을 확보할 수 있음은 물론 이러한 poly-Si 박막을 이용하여 형성된 TFT의 특성 또한 향상시킬 수 있다. Accordingly, the present invention can obtain a poly-Si thin film having excellent flatness according to the above-described method, thereby ensuring the reliability of subsequent processes and of course improving the characteristics of the TFT formed using such a poly-Si thin film. Can be.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에서는 식각 공정을 진행하여 돌기를 제거한 후, 스트립(strip) 공정을 진행하여 감광막을 제거하였지만, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 식각 공정을 진행할 때 에슁 공정을 함께 진행하여 돌기와 감광막(16)을 동시에 제거할 수도 있다. Meanwhile, in the above-described embodiment of the present invention, the etching process is performed to remove the protrusions, and then the strip process is performed to remove the photoresist, but as shown in FIG. 2, the etching process is performed when the etching process is performed. Proceeding together, the projections and the
이 경우, 감광막을 제거하기 위한 감광막 스트립(strip) 공정을 생략할 수 있는 바, 양질의 poly-Si 박막을 얻으면서 이전 실시예와 비교해서 공정 단순화도 얻을 수 있다. In this case, since the photoresist strip process for removing the photoresist film can be omitted, a process simplification can be obtained in comparison with the previous embodiment while obtaining a high quality poly-Si thin film.
이상에서와 같이, 본 발명은 a-Si막의 결정화 후에 간단한 공정을 추가하여 poly-Si막에서의 돌기를 제거해 줌으로써 평탄도를 높혀 후속 공정의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 또한, 이러한 poly-Si 박막에 형성되는 TFT의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention can increase the flatness to secure the reliability of the subsequent process by adding a simple process after crystallization of the a-Si film to remove protrusions in the poly-Si film, and also, such a poly-Si thin film It is possible to further improve the characteristics of the TFT formed in the.
이상, 여기에서는 본 발명을 특정 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 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. As mentioned above, although the present invention has been illustrated and described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the following claims are not limited to the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It can be easily understood by those skilled in the art that can be modified and modified.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040106829A KR100701091B1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Method for forming polycrystalline silicon thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020040106829A KR100701091B1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Method for forming polycrystalline silicon thin film |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20060068198A KR20060068198A (en) | 2006-06-21 |
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Family
ID=37162540
Family Applications (1)
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| KR1020040106829A KR100701091B1 (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Method for forming polycrystalline silicon thin film |
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-
2004
- 2004-12-16 KR KR1020040106829A patent/KR100701091B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20060068198A (en) | 2006-06-21 |
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