KR100867537B1 - top gate type poly silicon TFT and fabrication method of thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터는, 기판 상에 액티브 패턴, 게이트 절연막, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극이 순차적으로 형성된 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극 및 게이트 절연막의 하부에 형성된 상기 액티브 패턴의 단부에서 일정거리 이격된 위치에 더미 액티브 패턴이 형성된 것을 특징으로 하며,The top gate type polysilicon thin film transistor according to the present invention is a top gate type polysilicon thin film transistor in which an active pattern, a gate insulating film, a gate electrode, a source and a drain electrode are sequentially formed on a substrate. Characterized in that the dummy active pattern is formed at a position spaced a predetermined distance from the end of the active pattern formed in the lower,
또한, 본 발명에 의한 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터 제조 방법은, 기판 상에 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴이 형성되는 단계와, 상기 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴이 형성된 면 위에 게이트 절연막이 형성되는 단계와, 상기 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴이 형성된 영역의 상부에 형성된 상기 게이트 절연막 위에 게이트 전극이 형성되는 단계와, 상기 게이트 전극이 형성된 면 위에 절연층, 소스 및 드레인 전극이 순차적으로 형성되는 단계를 포함한다.In addition, the method of manufacturing a top gate polysilicon thin film transistor according to the present invention includes the steps of forming an active pattern and a dummy active pattern on a substrate, and forming a gate insulating film on a surface on which the active pattern and the dummy active pattern are formed. And forming a gate electrode on the gate insulating layer formed on an area where the active pattern and the dummy active pattern are formed, and sequentially forming an insulating layer, a source, and a drain electrode on a surface on which the gate electrode is formed. .
이와 같은 본 발명에 의하면, 액티브 패턴 에지(edge)에서 발생되는 게이트 절연막 및 게이트 전극의 단차를 줄여서 게이트 전극과 상기 액티브 패턴 에지에 형성되는 전계 집중이 방지되어 험프 현상을 억제할 수 있으며, 또한 추가되는 공정 없이 종래의 공정을 그대로 이용하면서도 험프 현상을 억제할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, by reducing the step difference between the gate insulating film and the gate electrode generated at the active pattern edge (edge) to prevent the concentration of the electric field formed on the gate electrode and the active pattern edge can suppress the hump phenomenon, and further There is an advantage that can suppress the hump phenomenon while using the conventional process as it is without the process.
Description
도 1은 종래의 액정표시장치의 액정패널을 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically showing a liquid crystal panel of a conventional liquid crystal display device.
도 2는 종래의 액정표시장치의 한 화소에 형성된 폴리 실리콘 박막트랜지스터를 개략적으로 도시한 도면.FIG. 2 schematically illustrates a polysilicon thin film transistor formed on one pixel of a conventional liquid crystal display.
도 3은 도 2에 도시된 박막트랜지스터의 특정부분(A-A')에 대한 횡단면도.3 is a cross-sectional view of a specific portion (A-A ') of the thin film transistor shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 박막트랜지스터의 특정부분(B-B')에 대한 종단면도.4 is a longitudinal cross-sectional view of a specific portion B-B 'of the thin film transistor shown in FIG.
도 5는 험프 현상을 나타내는 그래프.5 is a graph showing a hump phenomenon.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 한 화소에 형성된 폴리 실리콘 박막트랜지스터를 개략적으로 도시한 도면.FIG. 6 schematically illustrates a polysilicon thin film transistor formed on one pixel of a liquid crystal display according to the present invention; FIG.
도 7은 도 6에 도시된 박막트랜지스터의 특정부분(D-D')에 대한 종단면도.FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of a specific portion D-D ′ of the thin film transistor illustrated in FIG. 6.
도 8은 본 발명에 의한 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴을 도시한 도면.8 is a diagram illustrating an active pattern and a dummy active pattern of a polysilicon thin film transistor according to the present invention;
도 9는 본 발명에 의한 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 제조공정을 나타낸 단면도.9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a polysilicon thin film transistor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 10' : 박막트랜지스터(TFT) 12 : 소스 전극 10, 10 ': thin film transistor (TFT) 12: source electrode
14 : 드레인 전극 16 : 게이트 전극14
18 : 액티브 패턴 20 : 데이터 라인18: active pattern 20: data line
22 : 게이트 라인 24 : 유리기판22
26 : 게이트 절연막 28 : 소스 영역26 gate
30 : 드레인 영역 32 : 절연층30
34 : 화소전극 36 : 더미 액티브 패턴34
38 : 기판 40 : 게이트막38
42 : 보호막42: protective film
본 발명은 박막트랜지스터에 관한 것으로, 특히 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜시스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor, and more particularly, to a top gate polysilicon thin film transistor and a method of manufacturing the same.
박막트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)는 표시장치의 화면을 이루는 개개의 화소에 연결되는 스위칭 소자로서의 박막트랜지스터를 형성하고 이 박막트랜지스터를 이용하여 화소전극 전위를 조절하는 방식의 액정표시장치이다. 상기 박막트랜지스터는 반도체 박막을 이용하여 대개 유리기판 상에 형성되며, 반도체 박막으로 폴리 실리콘(poly silicon)을 사용한 것이 폴리 실리콘 박막트랜지스터이다.Thin Film Transistors (TFTs) Liquid crystal displays (LCDs) form thin film transistors as switching elements that are connected to individual pixels that form the screen of the display device, and use the thin film transistors to convert pixel electrode potentials. It is a liquid crystal display device of a control method. The thin film transistor is usually formed on a glass substrate using a semiconductor thin film, and a polysilicon thin film transistor is one in which polysilicon is used as the semiconductor thin film.
상기 폴리 실리콘은 아몰퍼스(amorphous) 실리콘에 비해 캐리어의 이동도가 훨씬 크다. 따라서, 구동회로용 IC를 위한 트랜지스터 소자를 유리기판 상에 화소전극을 위한 스위칭 트랜지스터와 함께 형성할 수 있으며, 이에 따라 LCD 제작에 있어서 모듈 공정의 비용이 절감될 수 있고 동시에 완성될 LCD의 사용 소비전력 역시 낮춰질 수 있다. The polysilicon has a much higher mobility of carriers than amorphous silicon. Therefore, the transistor element for the driving circuit IC can be formed on the glass substrate together with the switching transistor for the pixel electrode, thereby reducing the cost of the module process in LCD manufacturing and at the same time using the LCD to be completed. Power can also be lowered.
도 1은 종래의 액정표시장치의 액정패널을 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a liquid crystal panel of a conventional liquid crystal display device.
도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정 패널의 구조를 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 1, the structure of a liquid crystal panel which is a basic component of a general liquid crystal display device will be described.
액정표시장치는 블랙매트릭스(2)(Black Matrix : BM)와 서브 컬러필터(3)(R, G, B)를 포함한 컬러필터와 컬러필터 상에 투명한 공통전극(4)이 형성된 상부기판(1)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(8)과 스위칭 소자(T)로서의 박막트랜지스터를 포함한 어레이 배선이 형성된 하부기판(5)으로 구성되며, 상기 상부기판(1)과 하부기판(5) 사이에는 액정(9)이 충진 되어 있다.The liquid crystal display includes a color filter including a black matrix (BM) and a sub color filter (3) (R, G, and B) and an upper substrate (1) on which a transparent common electrode (4) is formed on the color filter. ) And a
상기 하부기판(5)은 어레이 기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트 라인(6)과 데이터 라인(7)이 형성된다.The
상기 화소영역(P)은 상기 게이트 라인(6)과 데이터 라인(7)이 교차하여 정의되는 영역이다. 상기 화소영역(P)상에 형성되는 화소전극(8)은 인듐-틴-옥사이드 (Indium-Tin- Oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 사용한다.The pixel region P is a region where the
이러한 상기 액정패널의 동작을 설명하면, 상기 상부기판(1)에 형성된 공통 전극(4)과, 상기 하부기판(5)에 형성된 화소전극(8) 사이에 전압을 인가하여, 상기 두 기판 사이에 충진되는 액정(9)의 배열상태에 따른 빛의 투과량을 달리함으로써 화상을 표시하는 것이다.When the operation of the liquid crystal panel is described, a voltage is applied between the
도 2는 종래의 액정표시장치의 한 화소에 형성된 폴리 실리콘 박막트랜지스터를 개략적으로 도시한 도면이다. 즉, 도 2는 도 1에서의 박막트랜지스터(T)영역에 대한 도면이다. FIG. 2 schematically illustrates a polysilicon thin film transistor formed on one pixel of a conventional liquid crystal display. That is, FIG. 2 is a view of the thin film transistor T region in FIG.
도 2를 참조하면, 액정표시장치의 개개의 화소에는 각각 상기 박막트랜지스터(10)가 형성되어 있으며, 상기 개개의 화소는 상기 박막트랜지스터(10)에 의해 스위칭되어 구동된다. Referring to FIG. 2, the
즉, 상기 화소의 화소전극(미도시)은 상기 박막트랜지스터(10)의 드레인 전극(14)과 접촉되어 형성되어 있으며, 상기 화소전극에 인가되는 전압은 데이터라인(20)에 인가되는 일정의 전압이 상기 폴리 실리콘 액티브 패턴(18)을 통과하여 상기 드레인 전극(14)을 거쳐 상기 화소전극에 인가되는 것이다. That is, the pixel electrode (not shown) of the pixel is formed in contact with the
단, 데이터라인(20)에 인가되는 일정의 전압은 게이트라인(22)에 인가되는 전압이 일정한 문턱전압(Vth) 이상 되는 경우에만 상기 폴리 실리콘 액티브 패턴(18)을 통과할 수 있게 된다.However, the predetermined voltage applied to the
결국, 상기 박막트랜지스터(10)는 상기 각각의 화소를 구동시키는 스위칭 소자로서의 역할을 하는 것이다.As a result, the
도 3은 도 2에 도시된 박막트랜지스터의 특정부분(A-A')에 대한 횡단면도이다.3 is a cross-sectional view of a specific portion A-A 'of the thin film transistor shown in FIG.
도 3을 참조하면, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(16)과 소스 전극(12) 및 드레인 전극(14)으로 구성되며 상기 소스 전극(12) 및 드레인 전극(14) 사이에는 폴리 실리콘 액티브 패턴(18)이 구성된다. Referring to FIG. 3, the thin film transistor T includes a
여기서 상기 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(16)은 상기 각각의 화소마다 개별적으로 형성되고, 상기 게이트 전극(16)들은 일정의 게이트 라인(미도시)과 연결되어 있다. 또한, 상기 게이트 전극(16) 아래는 게이트 절연막(26)과 폴리 실리콘 액티브 패턴(18)이 형성되어 있다.The
이러한 종래의 박막트랜지스터(10)는 유리기판(24)에 액티브 패턴(18)을 이루는 폴리 실리콘 패턴을 형성하는 공정을 통하여 일단 유리기판(24)에 폴리 실리콘층을 적층하고, 이를 통상의 노광 및 식각을 통하여 액티브 패턴(18)으로 형성한 다음 게이트 절연막(26)과 게이트 전극(16)을 형성한다. In the conventional
그리고, 상기 게이트 전극(16) 형성 영역 외곽부에 고 도즈 이온주입을 실시하여 상기 액티브 패턴(18)에 박막트랜지스터의 소스 영역(28) 및 드레인 영역(30)을 형성하고, 상기 게이트 전극(16)이 형성된 면 위에 절연층(32)을 증착하며, 그 다음 상기 소스 영역(28)및 드레인 영역(30)이 해당하는 곳에 대해 비아홀(via hole)(미도시)을 형성하여 이를 통해 상기 비아홀이 형성된 영역에만 소스 전극(12) 및 드레인 전극(14)이 형성되는 것이다. In addition, high-dose ion implantation is performed outside the
이를 통해 도 2에 도시된 박막트랜지스터(T)가 형성되며, 상기 드레인 전극(14)에 전기적으로 접촉되는 화소전극(34)이 형성되면 액정표시장치에서의 개개의 화소영역(P)이 형성되는 것이다.
As a result, the thin film transistor T shown in FIG. 2 is formed, and when the
도 4는 도 2에 도시된 박막트랜지스터의 특정부분(B-B')에 대한 종단면도이다. 4 is a longitudinal cross-sectional view of a specific portion B-B ′ of the thin film transistor illustrated in FIG. 2.
특히 도 4는 액티브 패턴과 게이트 절연막 및 게이트 전극이 형성된 부분에 대한 단면만을 도시한 것이다. In particular, FIG. 4 shows only a cross section of a portion where an active pattern, a gate insulating film, and a gate electrode are formed.
도 4를 참조하여 설명하면, 폴리 실리콘 액티브 패턴(18)이 형성된 후 그 위에 게이트 절연막(26)과 게이트 전극(16)이 형성되는 데, 이 때 상기 액티브 패턴(18)의 두께에 의해 상기 액티브 패턴(18)의 세로 길이보다 길게 형성된 상기 게이트 절연막(26) 및 게이트 전극(16)은 평탄하게 형성되지 못하고, 상기 액티브 패턴(18)이 끝나는 위치에서 상기 게이트 전극(16)은 단차를 형성하게 된다.Referring to FIG. 4, after the polysilicon
이에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 상기 액티브 패턴(18)과 게이트 전극(16)사이에 형성되는 커패시턴스(capacitance)는 그 위치에 따라 다른 값을 가지게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 4, the capacitance formed between the
특히 게이트 에지(edge)영역에서의 커패시턴스는 그 형성된 구조에 의해 평평한 capacitor가 아니라 둥글게 형성된 capacitor가 되어 상대적으로 동일 단위 면적 대비 커패시턴스가 커지는 효과를 가져오므로, 전기적으로 상기 위치에서 느끼는 게이트 절연막의 두께는 얇게 되는 것이다.Particularly, the capacitance at the gate edge region is not a flat capacitor but a rounded capacitor due to the formed structure, so that the capacitance is increased relative to the same unit area, and thus the thickness of the gate insulating film felt at the position electrically. Is to be thinned.
즉, 상기 액티브 패턴(18)과 게이트 전극(16)의 중앙부분, 즉 평평한 부분에 형성되는 커패시턴스 Cg와 상기 액티브 패턴(18)이 끝나는 부분과 게이트 전극(16)의 단차가 형성된 부분에서 형성되는 커패시턴스 Cp1 및 Cp2의 값은 동일 단위 면적 대비 커패시턴스가 서로 다르게 되며, 상기에서 살펴본 바와 같이 Cp1 및 Cp2의 값이 Cg의 값보다 크게 된다.That is, the capacitance Cg formed at the center portion of the
결국 이러한 원인에 의해 Cp1 및 Cp2이 형성되는 양쪽 단차 부분에 기생 트랜지스터가 형성되며, 상대적으로 Cp1 및 Cp2의 값이 Cg의 값보다 크므로 상기 양쪽 단차 부분에 전계 집중(electric field crowding) 현상이 발생하여 Cg가 형성되는 영역에 비해 문턱전압(threshold voltage : Vth)이 낮아 일찍 턴 온(turn on)되는 특성을 보이게 된다. As a result, parasitic transistors are formed in both stepped portions where Cp1 and Cp2 are formed, and electric field crowding occurs in both stepped portions because the values of Cp1 and Cp2 are larger than the values of Cg. As a result, the threshold voltage (Vth) is lower than that of the Cg region, thereby turning on early.
이러한 현상을 험프(hump) 현상이라 하며, 상기와 같이 특정 부분에서 문턱전압이 낮아짐에 따라 상기 트랜지스터의 예정된 스위칭 시점 이전에 화소전극에 전압이 인가되어 전류가 흐르게 되는 문제가 발생하게 된다. This phenomenon is called a hump phenomenon, and as a threshold voltage is lowered in a specific portion as described above, a voltage is applied to the pixel electrode before a predetermined switching point of the transistor, thereby causing a current to flow.
도 5는 험프 현상을 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 도 5는 게이트 전압(Vg)와 드레인 전류(Id)의 관계에 대한 그래프로서, 이에 의하면 원으로 표시된 영역의 Vg=0.1에서 Id 커브가 구부러지는 것을 알 수 있는데, 이것이 상기 설명한 험프 현상이다. 5 is a graph showing the hump phenomenon. Referring to FIG. 5, FIG. 5 is a graph of the relationship between the gate voltage Vg and the drain current Id, which shows that the Id curve is bent at Vg = 0.1 of the region indicated by the circle. Hump phenomenon described.
이러한 험프의 발생은 전체적인 박막트랜지스터의 플랫 밴드(flat band) 전압 및 문턱전압(Vth)의 쉬프트(shift)를 가져오게 되어 최초 박막트랜지스터를 제작할 때의 설계특성과 상이한 동작을 일으킬 가능성이 크게 된다. The generation of the hump will bring about a shift of the flat band voltage and the threshold voltage (Vth) of the entire thin film transistor, which is likely to cause a different operation from the design characteristics when the first thin film transistor is fabricated.
또한, 상기 험프 특성은 유리기판 내의 각 위치별 공정 특성에 의해 각각의 박막트랜지스터마다 발생 가능성이 달라 질 수 있어, 전체적인 박막트랜지스터의 플랫 밴드 전압 및 문턱전압의 일정성(uniformity)에 악영향을 미치게 되는 단점이 있다. In addition, the hump characteristics may be generated for each thin film transistor according to the process characteristics of each position in the glass substrate, which adversely affects the uniformity of the flat band voltage and the threshold voltage of the entire thin film transistor. There are disadvantages.
또한, 이러한 현상은 액티브 패턴의 두께가 증가하고, 게이트 절연막의 두께가 줄어드는 현재의 박막트랜지스터 제조 상황에 있어 더욱 큰 문제가 되고 있다. In addition, this phenomenon becomes a greater problem in the current thin film transistor manufacturing situation in which the thickness of the active pattern is increased and the thickness of the gate insulating film is reduced.
본 발명은 게이트 전극 및 게이트 절연막의 하단부에 존재하는 액티브 패턴에 더미 액티브 패턴을 형성함으로써, 상기 액티브 패턴의 에지(edge)에서의 게이트 전극 및 게이트 절연막의 단차를 줄여 험프 현상을 억제하도록 하는 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention forms a dummy active pattern on an active pattern present at a lower end of a gate electrode and a gate insulating layer, thereby reducing a step difference between the gate electrode and the gate insulating layer at an edge of the active pattern, thereby suppressing a hump phenomenon. Its purpose is to provide a type poly silicon thin film transistor and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터는, Top gate polysilicon thin film transistor according to the present invention for achieving the above object,
기판 상에 액티브 패턴, 게이트 절연막, 게이트 전극, 소스 및 드레인 전극이 순차적으로 형성된 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터에 있어서, 상기 게이트 전극 및 게이트 절연막의 하부에 형성된 상기 액티브 패턴의 단부에서 일정거리 이격된 위치에 더미 액티브 패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.In a top gate type polysilicon thin film transistor in which an active pattern, a gate insulating film, a gate electrode, a source and a drain electrode are sequentially formed on a substrate, the top gate type polysilicon thin film transistor, wherein a predetermined distance is spaced from an end portion of the active pattern formed under the gate electrode and the gate insulating film. The dummy active pattern is formed at a position.
또한, 상기 더미 액티브 패턴은 상기 액티브 패턴의 상하부에 위치하며 상기 더미 액티브 패턴의 너비가 상기 게이트 전극의 너비와 같거나 넓고, 상기 액티브 패턴과는 달리 상기 소스 및 드레인 전극과 연결되지 않음을 특징으로 한다. In addition, the dummy active pattern is positioned above and below the active pattern, and the width of the dummy active pattern is equal to or wider than the width of the gate electrode, and unlike the active pattern, the dummy active pattern is not connected to the source and drain electrodes. do.
또한, 상기 더미 액티브 패턴은 상기 액티브 패턴과 동일한 재료로 형성됨을 특징으로 하며, 상기 액티브 패턴은 폴리 실리콘으로 이루어짐을 특징으로 한다. The dummy active pattern may be formed of the same material as the active pattern, and the active pattern may be made of polysilicon.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탑 게이트형 폴리 실리 콘 박막트랜지스터 제조 방법은, In addition, the top gate type polysilicon thin film transistor manufacturing method according to the present invention in order to achieve the above object,
기판 상에 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴이 형성되는 단계와, 상기 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴이 형성된 면 위에 게이트 절연막이 형성되는 단계와,상기 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴이 형성된 영역의 상부에 형성된 상기 게이트 절연막 위에 게이트 전극이 형성되는 단계와, 상기 게이트 전극이 형성된 면 위에 절연층, 소스 및 드레인 전극이 순차적으로 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. Forming an active pattern and a dummy active pattern on a substrate, forming a gate insulating film on a surface on which the active pattern and the dummy active pattern are formed, and forming the gate on the region where the active pattern and the dummy active pattern are formed. And forming a gate electrode on the insulating layer, and sequentially forming an insulating layer, a source, and a drain electrode on the surface on which the gate electrode is formed.
또한, 상기 더미 액티브 패턴은 상기 액티브 패턴의 상하부에 위치하며 상기 더미 액티브 패턴의 너비가 상기 게이트 전극의 너비와 같거나 넓게 형성되고, 상기 소스 및 드레인 전극과 연결되지 않음을 특징으로 한다.In addition, the dummy active pattern is positioned above and below the active pattern, and the width of the dummy active pattern is equal to or wider than the width of the gate electrode, and is not connected to the source and drain electrodes.
이와 같은 본 발명에 의하면, 액티브 패턴에 더미 액티브 패턴을 추가 형성함으로써 액티브 패턴 에지(edge)에서 발생되는 게이트 절연막 및 게이트 전극의 단차를 줄여줄 수 있으며, 이에 따라 게이트 전극과 상기 액티브 패턴 에지에 형성되는 전계 집중이 방지되어 험프 현상을 억제할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, by forming a dummy active pattern in the active pattern, it is possible to reduce the step difference between the gate insulating film and the gate electrode generated at the active pattern edge, thereby forming the gate electrode and the active pattern edge. There is an advantage in that the electric field concentration is prevented to suppress the hump phenomenon.
또한, 이는 추가되는 공정 없이 종래의 공정을 그대로 이용하면서도 험프 특성을 억제할 수 있는 장점이 있으며, 액티브 패턴의 두께가 증가하고, 게이트 절연막의 두께가 줄어드는 박막트랜지스터의 현실적인 제조 상황에 있어서 본 발명의 효과는 더욱 증대되게 된다. In addition, this has the advantage of suppressing the hump characteristics while using the conventional process as it is without additional process, the thickness of the active pattern, the thickness of the gate insulating film in the realistic manufacturing situation of the thin film transistor of the present invention The effect is further increased.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명에 의한 액정표시장치의 한 화소에 형성된 폴리 실리콘 박막트랜지스터를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 6 schematically illustrates a polysilicon thin film transistor formed on one pixel of a liquid crystal display according to the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 액정표시장치의 한 화소에 형성된 폴리 실리콘 박막트랜지스터(10')는 기본적인 구성이나 동작에 있어서 도 2에 도시한 종래의 액정표시장치와 동일하나, 그 차이점은 더미 액티브 패턴(36)이 액티브 패턴(18)의 상하부에 위치하여 형성되어 있고 또한, 상기 더미 액티브 패턴(36)의 너비가 상기 게이트 전극(16)의 너비와 같거나 넓게 형성된다는 점이다.Referring to FIG. 6, the polysilicon thin film transistor 10 'formed on one pixel of the liquid crystal display according to the present invention is the same as the conventional liquid crystal display shown in FIG. The dummy
결국, 본 발명에 의한 액정표시장치 또한 종래의 액정표시장치와 같이 액정표시장치의 개개의 화소에는 각각 상기 박막트랜지스터(10')가 형성되어 있으며, 상기 개개의 화소는 상기 박막트랜지스터(10')에 의해 스위칭되어 구동된다.As a result, the thin film transistor 10 'is formed on each pixel of the liquid crystal display device as in the conventional liquid crystal display device, and the individual pixels are the thin film transistor 10'. It is switched and driven by.
즉, 상기 화소의 화소전극(미도시)은 상기 박막트랜지스터(10')의 드레인 전극(14)과 접촉되어 형성되어 있으며, 상기 화소전극에 인가되는 전압은 데이터라인(20)에 인가되는 일정의 전압이 상기 폴리 실리콘 액티브 패턴(18)을 통과하여 상기 드레인 전극(14)을 거쳐 상기 화소전극에 인가되는 것이다. 단, 데이터라인(20)에 인가되는 일정의 전압은 게이트라인(22)에 인가되는 전압이 일정한 문턱전압(Vth) 이상 되는 경우에만 상기 폴리 실리콘 액티브 패턴(18)을 통과할 수 있게 된다. That is, the pixel electrode (not shown) of the pixel is formed in contact with the
이 때 상기 더미 액티브 패턴(36)은 상기 액티브 패턴(18)과는 달리 소스 및 드레인 전극(12, 14)에 연결되어 있지 않으며, 상기 액티브 패턴(18) 형성 시 동시에 형성되므로 그 재료는 동일하다.
In this case, unlike the
이렇게 상기 더미 액티브 패턴(36)을 더 구비하는 것은 종래의 기술에 있어서 발생되는 험프 현상을 억제하려는 것으로 이는 이하에서 상세히 설명하도록 한다. The dummy
또한, 도 6에 도시된 폴리 실리콘 박막트랜지스터(10')는 상기에서 설명한 바와 같이 더미 액티브 패턴(36)이 더 구비된 것 외에는 종래의 폴리 실리콘 박막트랜지스터(10)와 그 구성이 일치하므로, 특정부분(C-C')에 대한 횡단면도는 도 3에 도시된 것과 동일하다. In addition, since the polysilicon
도 7은 도 6에 도시된 박막트랜지스터의 특정부분(D-D')에 대한 종단면도이다. 특히 도 7은 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴과 게이트 절연막/ 게이트 전극이 형성된 부분에 대한 단면만을 도시한 것이다. FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of a specific portion D-D ′ of the thin film transistor illustrated in FIG. 6. In particular, FIG. 7 illustrates only a cross section of a portion where an active pattern, a dummy active pattern, and a gate insulating film / gate electrode are formed.
도 7을 참조하여 설명하면, 폴리 실리콘 액티브 패턴(18) 및 더미 액티브 패턴(36)이 형성된 후 그 위에 게이트 절연막(26)과 게이트 전극(16)이 형성된다.Referring to FIG. 7, after the polysilicon
이 때 상기 더미 액티브 패턴(36)이 형성되는 것은 상기 액티브 패턴(18)의 두께에 의해 상기 액티브 패턴(18)의 세로 길이보다 길게 형성되는 상기 게이트 절연막(26) 및 게이트 전극(16)이 평탄하게 형성되지 못하여, 상기 액티브 패턴(18)이 끝나는 위치에서 상기 게이트 전극(16)에 단차가 형성되는 것을 방지하기 위함이다.At this time, the dummy
즉, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 액티브 패턴(18)의 상하부 일정거리 이격되어 형성된 상기 더미 액티브 패턴(36)에 의해, 종래와 같이 상기 액티브 패턴(18)과 게이트 전극(16)사이에 형성되는 커패시턴스(capacitance)(Cg', Cp1', Cp2')가 그 위치에 따라 동일 단위 면적 대비 다른 값을 가지게 되는 것을 줄일 수 있게 된다.That is, as shown in FIG. 7, the dummy
상기 더미 액티브 패턴(36)이 형성됨에 따라 상기 액티브 패턴(18) 및 더미 액티브 패턴(36) 위에 형성되는 게이트 절연막(26) 및 게이트 전극(16)이 상기 액티브 패턴(18)의 에지(edge)부분에서 단차가 형성되는 것을 최대로 억제할 수 있게 되고, 이에 따라 종래의 경우 발생되던 상기 게이트 전극(16)의 단차 부분과 상기 액티브 패턴(18)의 에지 부분에 형성되는 높은 커패시턴스의 값이 줄어들게 된다.As the dummy
즉, 상기 액티브 패턴(18)과 게이트 전극(16)의 중앙부분, 즉 평평한 부분에 형성되는 커패시턴스 Cg'와 상기 액티브 패턴(18)의 끝 부분과 상기 액티브 패턴(18) 및 더미 액티브 패턴(36) 사이의 홈에 의해 약간 굴곡이 생긴 게이트 전극(16) 부분에서 형성되는 커패시턴스 Cp1' 및 Cp2'의 값은 비록 서로 일치하지는 않으나 큰 차이를 보이지 않게 된다.In other words, the capacitance Cg ′ formed at the center portion of the
이에 따라 Cp1' 및 Cp2'이 형성되는 양쪽 굴곡 부분에 형성되는 기생 트랜지스터의 영향을 최대한 줄일 수 있으며, 상대적으로 Cp1' 및 Cp2'의 값이 Cg'의 값과 큰 차이를 보이지 않으므로 상기 양쪽 굴곡 부분에 전계 집중(electric field crowding) 현상이 발생되는 것을 방지하여 Cg'가 형성되는 영역에 비해 문턱전압(threshold voltage : Vth)이 낮아 일찍 턴 온(turn on)되는 험프(hump) 특성을 최대한 억제할 수 있게 된다. Accordingly, the influence of the parasitic transistors formed on both curved portions where Cp1 'and Cp2' are formed can be minimized, and since the values of Cp1 'and Cp2' do not show a large difference from the values of Cg ', both curved portions By preventing the occurrence of electric field crowding phenomenon, the threshold voltage (Vth) is lower than the region where Cg 'is formed, thereby suppressing the hump characteristic that is turned on early. It becomes possible.
도 8은 본 발명에 의한 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 액티브 패턴 및 더미 액티브 패턴을 도시한 도면이다.8 illustrates an active pattern and a dummy active pattern of a polysilicon thin film transistor according to the present invention.
도 8을 참조하면, 상기 액티브 패턴(18)은 소스 전극(미도시) 및 드레인 전극(미도시)과 전기적으로 접촉되어야 하므로 일정한 너비로 형성되어 있다. 이에 비해 상기 더미 액티브 패턴(36)은 상기 액티브 패턴(18)의 상하부에 일정거리 이격되어 위치하며 그 너비가 상기 액티브 패턴(18) 및 더미 액티브 패턴(36) 위에 형성되는 게이트 전극(미도시)의 너비와 같거나 약간 넓게 형성된다. Referring to FIG. 8, the
여기서, 상기 일정거리는 0.1um정도 이상이며, 상기 더미 액티브 패턴(36)의 폭은 상기 게이트 절연막(미도시) 및 게이트전극이 지탱될 수 있는 정도의 폭을 지녀야 한다. Here, the predetermined distance is about 0.1 μm or more, and the width of the dummy
도 9는 본 발명에 의한 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 제조공정을 나타낸 단면도이다. 단, 도 9는 도 6에서의 C-C' 및 D-D'에 대한 단면을 중심으로 그 제조되는 공정을 설명하고 있다. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a polysilicon thin film transistor according to the present invention. However, FIG. 9 illustrates a manufacturing process centering on cross sections of C-C 'and D-D' in FIG.
도 9를 참조하여 본 발명에 의한 폴리 실리콘 박막트랜지스터의 제조공정을 설명하면 다음과 같다. Referring to Figure 9 describes the manufacturing process of the polysilicon thin film transistor according to the present invention.
상기 액티브 패턴(18)은 기판(38) 상에 실리콘층을 증착하고, 포토레지스터와 애칭을 통하여 실리콘 패턴을 형성함으로서 이루어진다. The
여기서, 상기 실리콘층은 폴리 실리콘으로 구성되는데, 이는 아몰퍼스 실리콘을 저온에서 CVD로 500Å 내지 800Å 두께로 일단 형성한 후 바로 레이저로 어닐링하여 결정화하거나 아몰퍼스 실리콘을 저온에서 CVD로 형성하고 그 위에 게이트 절연막으로 실리콘 산화막 등의 절연막을 1000Å 정도의 두께로 형성한 다음 레이저 어닐링을 실시하는 등의 방법으로 형성되며, 상기 실리콘 패턴 시 액티브 패턴(16)과 더미 액티브 패턴(36)을 동시에 형성하게 된다. 따라서, 상기 더미 액티브 패턴(36)은 상기 액티브 패턴(18)과 동일한 재료로 형성된다. Here, the silicon layer is composed of polysilicon, which is formed by forming amorphous silicon at a low temperature of 500Å to 800Å by CVD at low temperature, and then crystallizing by annealing with laser immediately, or forming amorphous silicon by CVD at low temperature and forming a gate insulating film thereon. An insulating film such as a silicon oxide film is formed to have a thickness of about 1000 GPa, and then laser annealing is formed. The
그러나, 상기 더미 액티브 패턴(36)은 상기 액티브 패턴(18)과는 달리 데이터라인에서의 신호를 화소전극에 전달하는 채널의 역할을 하는 것이 아니므로 상기 소스 및 드레인 전극과는 연결되지 않는다. (A)However, unlike the
다음으로는 상기 액티브 패턴(18) 및 더미 액티브 패턴(36) 위로 게이트 절연막(26)과 게이트막(40)을 차례로 적층한다. 상기 게이트 절연막(26)은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막으로 형성되고, 상기 게이트막(40)은 금속층을 일정의 두께로 적층하여 사용하는데, 이 때 사용되는 금속으로는 알루미늄(Al) 이나 알루미늄 합금(Al alloy), 크롬(Cr) 등이 있다.(B)Next, the
다음으로는 게이트막(40) 위에 포토레지스트를 도포하고 포토마스크를 사용하여 노광한 다음 현상을 통해 일정한 포토레지스트 패턴을 남긴다. 이 때, 게이트 전극(16)이 상기 포토레지스트 패턴에 의해 형성되고, 포토레지스트 패턴을 제거한 상태에서 p형 또는 n형 고 도즈 이온주입을 실시하여 p형 또는 n형의 박막트랜지스터의 소스 영역(28) 및 드레인 영역(30)을 형성한다. 이온 주입은 대개 80 ~ 90keV 정도의 고에너지로 진행된다.(C) Next, a photoresist is applied on the
다음으로는 상기 게이트 전극(16)이 형성된 면 위에 절연층(32)을 증착한다. 이 때 상기 절연층(32)은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 사용한다.(D)Next, an insulating
다음으로는 상기에서 형성된 소스 영역(28)및 드레인 영역(30)이 해당하는 곳에 대해 비아홀(via hole)(미도시)을 형성하고, 금속층(미도시)을 증착한다. 상 기 금속층(미도시)을 증착한 뒤에는 또한 일반적인 반도체 공정을 통해 상기 비아홀(미도시)이 형성된 영역에만 소스 전극(12) 및 드레인 전극(14)이 형성되며, 상기 소소 전극(12) 및 드레인 전극(14)이 형성되면 그 위에 보호막(42)이 증착된다.(E)Next, via holes (not shown) are formed in the corresponding portions of the
마직막으로, 상기 드레인 전극(14)의 상측에 콘택홀(미도시)을 형성한 뒤, 금속층(미도시)을 증착하고 일반적인 반도체 공정을 통해 상기 드레인 전극(14)과 접촉되는 화소전극(34)이 형성된다. (F)Finally, after forming a contact hole (not shown) above the
결국, 본 발명에 의한 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터 제조방법은 종래의 박막트랜지스터 제조공정에 대해 추가되는 공정이 없이 액티브 패턴 형성 공정 시 더미 액티브 패턴을 추가로 동시에 형성함으로써 험프 현상을 억제할 수 있게 되는 것이다. As a result, the method of manufacturing the top gate polysilicon thin film transistor according to the present invention can suppress the hump phenomenon by additionally simultaneously forming the dummy active pattern during the active pattern forming process without any additional process to the conventional thin film transistor manufacturing process. Will be.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 탑 게이트형 폴리 실리콘 박막트랜지스터 및 그 제조방법에 의하면, 액티브 패턴에 더미 액티브 패턴을 추가 형성함으로써 액티브 패턴 에지에서 발생되는 게이트 절연막 및 게이트 전극의 단차를 줄여줄 수 있으며, 이에 따라 게이트 전극과 상기 액티브 패턴 에지에 형성되는 전계 집중이 방지되어 험프 현상을 억제할 수 있는 장점이 있다. As described above, according to the top gate type polysilicon thin film transistor according to the present invention and a method of manufacturing the same, the step difference between the gate insulating layer and the gate electrode generated at the edge of the active pattern can be reduced by adding a dummy active pattern to the active pattern. As a result, the concentration of the electric field formed on the gate electrode and the active pattern edge is prevented, thereby suppressing the hump phenomenon.
또한, 이는 추가되는 공정 없이 종래의 공정을 그대로 이용하면서도 험프 현상을 억제할 수 있는 장점이 있으며, 액티브 패턴의 두께가 증가하고, 게이트 절연막의 두께가 줄어드는 박막트랜지스터의 현실적인 제조 상황에 있어서 본 발명의 효과는 더욱 증대되게 된다. In addition, this has the advantage of suppressing the hump phenomenon while using the conventional process as it is without additional process, the thickness of the active pattern, the thickness of the gate insulating film in the realistic manufacturing situation of the thin film transistor of the present invention The effect is further increased.
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