KR101123513B1 - TFT and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 의한 박막트랜지스터는, Thin film transistor according to an embodiment of the present invention,
기판과; 상기 기판 상에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층에 실리콘층을 증착하여 소정 패턴으로 형성된 액티브층과; 상기 액티브층상에 증착된 제 1 절연막과; 상기 제 1 절연막 상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극이 형성된 기판상에 증착된 제 2 절연막과; 상기 제 2 절연막에 형성된 몰리브덴(Mo)/알루미늄네오듐(AlNd)/몰리브덴(Mo) 적층 구조의 소스-드레인 전극과; 상기 결과물상에 증착된 보호막과; 상기 보호막 상에 증착된 화소 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.A substrate; A buffer layer formed on the substrate; An active layer formed in a predetermined pattern by depositing a silicon layer on the buffer layer; A first insulating film deposited on the active layer; A gate electrode formed on the first insulating layer and formed by patterning the gate electrode; A second insulating film deposited on the substrate on which the gate electrode is formed; A source-drain electrode having a molybdenum (Mo) / aluminum neodium (AlNd) / molybdenum (Mo) stacked structure formed on the second insulating film; A protective film deposited on the resultant; And a pixel electrode deposited on the passivation layer.
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치 어레이기판에 구비되는 화소영역을 개략적으로 도시한 도면.1 is a view schematically illustrating a pixel area provided in a general liquid crystal display array substrate.
도 2는 상기 도 1의 폴리실리콘 박막트랜지스터의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the polysilicon thin film transistor of FIG. 1. FIG.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 단면도 및 정면도.3A and 3B are cross-sectional and front views of a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 단면도 및 정면도.4A and 4B are cross-sectional and front views of a polysilicon thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조 공정을 나타내는 공정 단면도.5A to 5F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
303, 303' : 액티브층 305 : 게이트 전극303, 303 ': active layer 305: gate electrode
307 : 소스 전극 308 : 드레인 전극307: source electrode 308: drain electrode
본 발명은 액정표시장치 또는 유기 EL에 구비되는 박막트랜지스터에 관한 것 으로, 특히 탑 게이트형 폴리실리콘 박막트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor provided in a liquid crystal display device or an organic EL, and more particularly, to a top gate polysilicon thin film transistor and a manufacturing method thereof.
일반적으로 액정표시장치는 제 1 기판(박막트랜지스터 기판)과 제 2 기판(칼라필터 기판)이 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 설치되어 있다. 액정표시장치에 대하여 더 구체적으로 설명하면 제 1 기판(박막트랜지스터 기판)은 한쪽의 투명기판의 내면에 매트릭스상으로 게이트 라인과 데이터 라인이 형성된다. In general, a liquid crystal display device is provided with a first substrate (thin film transistor substrate) and a second substrate (color filter substrate) facing each other at a predetermined interval. The liquid crystal display device will be described in more detail. In the first substrate (thin film transistor substrate), gate lines and data lines are formed on the inner surface of one transparent substrate in a matrix.
그리고, 상기 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 스위칭 소자로 기능하는 TFT(Thin Film Transistor: TFT)가 각각 형성되고, 상기 TFT의 드레인 전극에 접촉되는 정방형의 화소전극은 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 이루어지는 영역에 각각 형성된다. A TFT (Thin Film Transistor) is formed at the intersection of the gate line and the data line, respectively, and functions as a switching element. A square pixel electrode contacting the drain electrode of the TFT is formed by the gate line and the data line. It is formed in each area.
상기 복수개의 화소전극이 형성된 투명기판과 대향하는 다른 한쪽의 제 2 기판(칼라필터 기판)은 투명기판의 내면에 BM(Black Matrix: BM), 칼라필터층과 공통전극이 형성되어 있다. The other second substrate (color filter substrate) facing the transparent substrate on which the plurality of pixel electrodes is formed has a BM (Black Matrix (BM)), a color filter layer and a common electrode formed on an inner surface of the transparent substrate.
상기와 같이 구성된 액정표시장치의 게이트 라인과 데이터 라인을 각 1개 씩 선택하여 전압을 인가하면 상기 전압이 인가된 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)만이 온(on)되고, 상기 온(on)된 TFT의 드레인 전극에 접속된 화소전극에 전하가 축적되어 공통 전극과의 사이의 액정분자의 배열을 변화시킨다.When one gate line and one data line of the liquid crystal display device configured as described above are selected and a voltage is applied, only a thin film transistor (TFT) to which the voltage is applied is turned on, and the on Charges are accumulated in the pixel electrode connected to the drain electrode of the formed TFT to change the arrangement of the liquid crystal molecules between the common electrode.
한편, 상기 제 1 기판(박막 트랜지스터 기판)은 일반적으로 비정질 실리콘 TFT의 바텀 게이트(bottom gate)형과 폴리실리콘 TFT의 탑 게이트(top gate)형이 있다.On the other hand, the first substrate (thin film transistor substrate) generally has a bottom gate type of an amorphous silicon TFT and a top gate type of a polysilicon TFT.
또한, 상기 폴리실리콘 TFT는 공정온도에 따라 저온공정과 고온공정으로 나뉜다. 고온 공정은 공정온도가 1000℃ 근처로 석영기판을 쓰고, 결정화는 고상 결정화를 이용하며, 결정화 전에 실리콘 이온을 주입하여 전기적 특성을 개선하기도 한다.In addition, the polysilicon TFT is divided into a low temperature process and a high temperature process according to the process temperature. The high temperature process uses a quartz substrate with a process temperature of around 1000 ° C, the crystallization uses solid phase crystallization, and injects silicon ions before crystallization to improve electrical characteristics.
저온 공정은 유리기판을 사용하며 공정온도가 450℃ 이하이며, 레이저광을 쬐여서 결정을 만든다.The low temperature process uses a glass substrate, the process temperature is 450 ℃ or less, and the crystal is exposed to the laser light.
그리고, 상기 폴리실리콘 TFT는 비정질 실리콘 TFT에 비하여 온(on) 전류와 오프(off) 전류가 모두 크다.The polysilicon TFT has a larger on and off current than the amorphous silicon TFT.
도 1은 일반적인 액정표시장치 어레이기판에 구비되는 화소영역을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically illustrating a pixel area provided in a general liquid crystal display array substrate.
이에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(101)과 데이터 라인(102)이 교차 배치되고, 각 교차부위마다 박막 트랜지스터와 화소 전극이 구비된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 라인(101)의 일부를 게이트 전극으로 사용하고, 데이터 라인(102)의 일부를 소오스 전극 및 드레인 전극으로 사용한다.As shown in the drawing, the
도 2는 상기 도 1의 폴리실리콘 박막트랜지스터의 Ⅰ-Ⅰ' 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the polysilicon thin film transistor of FIG. 1.
이에 도시된 바와 같이, 기판(201)과; 상기 기판(201)상에 형성된 버퍼층(202)과; 상기 버퍼층(202)에 실리콘층을 증착하여 소정 패턴으로 형성된 액티브층(203)과; 상기 액티브층(203)상에 증착된 제 1 절연막(204)과; 상기 제 1 절연막(204)상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극(205)과; 상기 게이트 전극(205)이 형성된 기판상에 증착된 제 2 절연막(206)과; 상기 제 2 절연막(206)에 형 성된 소스-드레인 전극(207, 208)과; 상기 결과물 상에 증착된 보호막(209)과; 상기 보호막(209)상에 증착된 화소 전극(210)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 액티브층(203)은 폴리실리콘으로 이루어지고, 상기 소스-드레인 전극은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로 이루어진다. As shown therein, the
종래 들어 앞서 설명한 액정표시장치가 narrow bezel화 됨에 따라 상기 박막트랜스터의 액티브층의 채널 영역 또한 그 사이즈가 감소되고 있다.In the related art, as the liquid crystal display described above is narrowed, the size of the channel region of the active layer of the thin film transistor is also reduced.
그러나, 이와 같이 narrow bezel을 구현하기 위해 액티브층의 사이즈를 줄이거나 상기 액티브층과 소스/드레인 전극과의 콘택 영역을 줄이는 경우 소스/드레인 전극과 근접한 부분의 액티브층 즉, 액티브 채널에서 발생하는 공핍영역에서 상기 폴리실리콘의 그레인 내부 및 그레인 경계(grain boundary)에 존재하는 많은 트랩들로 인해서 전자-전공쌍의 전계방출이 쉽게 일어난다. 따라서, 매우 큰 누설전류가 흘러서 액정패널의 화질이 저하되며, 장시간 소자를 구동할 경우 실리콘 원자간의 약한 결합이 끊어지거나 수소와 결합하고 있는 실리콘원자의 댕글링본드 결합에서 수소가 분리되어 소자의 전기적 특성이 열화되는 문제가 발생한다. However, to reduce the size of the active layer or to reduce the contact area between the active layer and the source / drain electrodes in order to implement a narrow bezel, depletion occurs in the active layer, that is, the active channel in the vicinity of the source / drain electrode. Field emission of electron-electron pairs easily occurs due to the many traps present in the grain boundaries and grain boundaries of the polysilicon in the region. Accordingly, the image quality of the liquid crystal panel is degraded due to a very large leakage current, and when the device is driven for a long time, the weak bond between silicon atoms is broken, or hydrogen is separated from the dangling bond bond of the silicon atom that is bonded with hydrogen, thereby causing the electrical There is a problem of deterioration of characteristics.
즉, 종래의 폴리실리콘 박막트랜지스터의 경우 소스/드레인 콘택부에서 게이트 전극에 이르는 액티브 영역에서 빛이 새는 등 비정상적인 소자 특성이 발생되는데, 이는 소스/드레인 전극을 구성하는 알루미늄(Al)의 확산(diffusion)에 기인되는 것으로 추정된다.That is, in the conventional polysilicon thin film transistor, abnormal device characteristics such as light leakage occur in the active region from the source / drain contact portion to the gate electrode, which is caused by diffusion of aluminum (Al) constituting the source / drain electrode. Is estimated to be due to
좀더 상세히 설명하면 상기 폴리실리콘의 그레인 경계 근처에 있는 실리콘 원자가 약한 결합을 하고 있기 때문에 350℃ 이상의 온도에서 알루미늄 내로 이러 한 실리콘이 쉽게 확산될 수 있으며, 이렇게 생성된 실리콘의 빈자리를 상기 알루미늄이 채우는 이른바 알루미늄 확산에 의해 상기 비정상적인 소자 특성이 발생되는 것으로 추정된다.In more detail, since the silicon atoms near the grain boundaries of the polysilicon are weakly bound, such silicon can easily diffuse into aluminum at a temperature of 350 ° C. or more, and the so-called aluminum fills the voids of the silicon thus formed. It is assumed that the abnormal device characteristics are caused by aluminum diffusion.
본 발명은 탑 게이트형 폴리실리콘 박막트랜지스터에 있어서, 소스/드레인 전극을 Mo/AlNd/Mo의 적층 구조로 형성하여 액정표시장치의 narrow bezel화에 의해 소스/드레인 콘택부에서 게이트 전극에 이르는 액티브 영역에서 발생되는 비정상적인 소자특성을 극복하는 박막트랜지스터 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. In the top gate type polysilicon thin film transistor, the active region from the source / drain contact portion to the gate electrode is formed by forming a source / drain electrode in a stacked structure of Mo / AlNd / Mo and narrowing the bezel of the liquid crystal display device. An object of the present invention is to provide a thin film transistor and a method of manufacturing the same, which overcomes abnormal device characteristics generated in the semiconductor device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 박막트랜지스터는, In order to achieve the above object, a thin film transistor according to an embodiment of the present invention,
기판과; 상기 기판 상에 형성된 버퍼층과; 상기 버퍼층에 실리콘층을 증착하여 소정 패턴으로 형성된 액티브층과; 상기 액티브층상에 증착된 제 1 절연막과; 상기 제 1 절연막 상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극이 형성된 기판상에 증착된 제 2 절연막과; 상기 제 2 절연막에 형성된 몰리브덴(Mo)/알루미늄네오듐(AlNd)/몰리브덴(Mo) 적층 구조의 소스-드레인 전극과; 상기 결과물상에 증착된 보호막과; 상기 보호막 상에 증착된 화소 전극을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.A substrate; A buffer layer formed on the substrate; An active layer formed in a predetermined pattern by depositing a silicon layer on the buffer layer; A first insulating film deposited on the active layer; A gate electrode formed on the first insulating layer and formed by patterning the gate electrode; A second insulating film deposited on the substrate on which the gate electrode is formed; A source-drain electrode having a molybdenum (Mo) / aluminum neodium (AlNd) / molybdenum (Mo) stacked structure formed on the second insulating film; A protective film deposited on the resultant; And a pixel electrode deposited on the passivation layer.
여기서, 상기 액티브층은 폴리실리콘으로 형성되고, 상기 소스-드레인 전극은 상기 제 2절연막의 소정 위치에 형성된 콘택홀을 통해 콘택홀 하부에 노출된 액 티브층과 접촉함을 특징으로 한다.The active layer may be formed of polysilicon, and the source-drain electrode may contact the active layer exposed under the contact hole through a contact hole formed at a predetermined position of the second insulating layer.
또한, 상기 액티브층은 상기 콘택홀 영역을 포함하는 너비로 형성되어 있어, 상기 소스-드레인 전극이 상기 콘택홀이 형성된 영역 내에서 상기 액티브층과 전면 접촉되거나, 상기 콘택홀 영역의 일부를 포함하는 너비로 형성되어 있어, 상기 소스-드레인 전극이 상기 콘택홀이 형성된 영역 내에서 상기 액티브층과 일부 접촉됨을 특징으로 한다.In addition, the active layer is formed to have a width including the contact hole region, so that the source-drain electrode is in front contact with the active layer in the region where the contact hole is formed or includes a portion of the contact hole region. The width of the source and drain electrodes may be partially in contact with the active layer in a region where the contact hole is formed.
또한, 상기 소스-드레인 전극을 구성하는 금속 중 액티브층과 접촉하는 하부 몰리브덴 금속의 두께가 100Å~300Å임을 특징으로 한다.In addition, the thickness of the lower molybdenum metal in contact with the active layer of the metal constituting the source-drain electrode is characterized in that the 100 ~ 300Å.
또한, 본 발명에 의한 박막트랜지스터 제조방법은, 기판 상에 버퍼층이 형성되는 단계와; 상기 버퍼층에 소정 패턴의 액티브층이 형성되는 단계와; 상기 액티브층 상에 제 1 절연막이 형성되는 단계와; 상기 제 1 절연막 상의 소정 영역에 게이트 전극이 형성되는 단계와; 상기 게이트 전극이 형성된 기판 상에 제 2 절연막이 형성되는 단계와; 상기 제 2 절연막에 몰리브덴(Mo)/알루미늄네오듐(AlNd)/몰리브덴(Mo) 적층 구조를 갖는 소스-드레인 전극이 형성되는 단계와; 상기 결과물상에 보호막이 형성되는 단계와; 상기 보호막 상에 화소 전극이 형성되는 단계가 포함됨을 특징으로 한다.In addition, the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention comprises the steps of forming a buffer layer on a substrate; Forming an active layer of a predetermined pattern in the buffer layer; Forming a first insulating film on the active layer; Forming a gate electrode in a predetermined region on the first insulating film; Forming a second insulating film on the substrate on which the gate electrode is formed; Forming a source-drain electrode having a molybdenum (Mo) / aluminum neodium (AlNd) / molybdenum (Mo) stacked structure on the second insulating film; Forming a protective film on the resultant product; And forming a pixel electrode on the passivation layer.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 단면도 및 정면도이다.3A and 3B are cross-sectional views and a front view of a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 액티브 매트릭스형 액정표시장치 또는 유기전계발광소자(유기 EL)의 각 화소에 스위칭 소자로 구비되는 박막트랜지스터에 관한 것으로, 특히 도시된 바와 같이 탑 게이트형 폴리실리콘 박막트랜지스터를 그 대상으로 하며, 상기 폴리실리콘 박막트랜지스터를 구성하는 소스/드레인 전극을 Mo/AlNd/Mo의 적층 구조로 형성함으로써, 소스/드레인 전극과 액티브층과의 접촉 지점 부근에서 발생되는 빛이 새는 것과 같은 비정상적인 소자특성을 방지함을 그 특징으로 한다.The present invention relates to a thin film transistor which is provided as a switching element in each pixel of an active matrix liquid crystal display device or an organic light emitting display device (organic EL). In particular, the present invention relates to a top gate polysilicon thin film transistor. By forming a source / drain electrode constituting the polysilicon thin film transistor in a stacked structure of Mo / AlNd / Mo, abnormal device characteristics such as light leaking near a contact point between the source / drain electrode and the active layer are prevented. It is characterized by the prevention.
즉, 상기 액티브층과 접촉하는 소스/드레인 전극의 하층 금속을 기존의 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 아닌 몰리브덴(Mo)로 구성하여 종래의 폴리실리콘 박막트랜지스터에서 발생되는 알루미늄(Al)의 확산(diffusion)에 기인하는 비정상적인 소자특성을 극복할 수 있게 된다. That is, the lower metal of the source / drain electrode in contact with the active layer is formed of molybdenum (Mo) instead of aluminum or aluminum alloy to prevent diffusion of aluminum (Al) generated in a conventional polysilicon thin film transistor. It is possible to overcome abnormal device characteristics due to.
도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 구조를 설명하면 다음과 같다. Referring to Figure 3 describes the structure of a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이 이는 기판(301)과; 상기 기판(301)상에 형성된 버퍼층(302)과; 상기 버퍼층(302)에 실리콘층을 증착하여 소정 패턴으로 형성된 액티브층(303)과; 상기 액티브층(303)상에 증착된 제 1 절연막(304)과; 상기 제 1 절연막(304)상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극(305)과; 상기 게이트 전극(205)이 형성된 기판상에 증착된 제 2 절연막(306)과; 상기 제 2 절연막(306)에 형성된 Mo/AlNd/Mo 적층 구조의 소스-드레인 전극(307, 308)과; 상기 결과물상에 증착된 보호막(309)과; 상기 보호막(309)상에 증착된 화소 전극(310)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3A, this includes a
여기서, 상기 소스-드레인 전극(307, 308)은 상기 제 2절연막(306)의 소정 위치에 형성된 콘택홀을 통해 콘택홀 하부에 노출된 액티브층(303)과 접촉하게 된다.Here, the source-
도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 박막트랜지스터의 액티브층(303)은 상기 콘택홀(311)을 포함하도록 형성되어 있어, 상기 소스-드레인 전극(307, 308)은 상기 액티브층(303)과 콘택홀(311)을 형성된 영역 내에서 전면 접촉된다.As shown in FIG. 3B, the
도 3에 도시된 본 발명의 실시예는 소스-드레인 전극(307, 308)을 단일금속 또는 2중의 적층구조로 형성하지 아니하고, 몰리브덴(Mo)/알루미늄네오듐(AlNd)/몰리브덴(Mo)의 3중 적층 구조로 형성함을 그 특징으로 한다.The embodiment of the present invention shown in FIG. 3 does not form the source-
여기서, 상기 소스-드레인 전극(307, 308)을 구성하는 금속 중 하부 몰리브덴은 종래의 박막트랜지스터에서 발생되는 금속 확산에 의한 비정상적인 소자특성을 극복하고자 구비되는 것으로 보호 금속(barrier metal) 역할을 수행하며, 그 두께가 100Å~300Å임을 특징으로 한다.Here, the lower molybdenum among the metals constituting the source-
상기 보호금속으로서의 몰리브덴의 두께가 100Å 이하인 경우에는 소자 특성이 불안정하고, 300Å 이상인 경우에는 소스-드레인 금속 에칭시 오버행 및 소자 특성에 영향을 줄 가능성이 있으므로, 그 두께는 100Å~300Å가 바람직하며, 특히 200Å일 경우 가장 바람직한 소자특성을 나타낸다. When the thickness of molybdenum as the protective metal is 100 kPa or less, the device characteristics are unstable, and when the thickness of the molybdenum is 300 kPa or more, there is a possibility that the overhang and the device characteristics may be affected during the source-drain metal etching, and the thickness thereof is preferably 100 kPa to 300 kPa, In particular, the most preferable device characteristic is 200 kHz.
이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 액티브층(303)과 접촉하는 소스/드레인 전극(307, 308)의 하층 금속을 기존의 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 아닌 몰리브덴 (Mo)로 구성하여 종래의 폴리실리콘 박막트랜지스터에서 발생되는 알루미늄(Al)의 확산(diffusion)에 기인하는 빛샘 현상을 극복할 수 있게 된다.According to the present invention, a conventional polysilicon thin film transistor is formed by forming the lower layer metal of the source /
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 단면도 및 정면도이다.4A and 4B are cross-sectional views and a front view of a polysilicon thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
단, 이는 도 3을 통해 설명한 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터와 비교할 때, 액티브층(303')의 사이즈 즉, 액티브 채널 사이즈가 좁아진다는 점에서 그 특징이 있다.However, this feature is characterized in that the size of the
이에 도 3과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하도록 하며, 그 구체적인 설명은 생략한다.Therefore, the same reference numerals are used for the same components as in FIG. 3, and a detailed description thereof will be omitted.
도 4a에 도시된 바와 같이 이는 기판(301)과; 상기 기판(301)상에 형성된 버퍼층(302)과; 상기 버퍼층(302)에 실리콘층을 증착하여 소정 패턴으로 형성된 액티브층(303')과; 상기 액티브층(303')상에 증착된 제 1 절연막(304)과; 상기 제 1 절연막(304) 상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극(305)과; 상기 게이트 전극(305)이 형성된 기판상에 증착된 제 2 절연막(306)과; 상기 제 2 절연막(306)에 형성된 Mo/AlNd/Mo 적층 구조의 소스-드레인 전극(307, 308)과; 상기 결과물상에 증착된 보호막(309)과; 상기 보호막(309)상에 증착된 화소 전극(310)을 포함하여 구성된다.As shown in Fig. 4A, this includes a
여기서, 상기 소스-드레인 전극(307, 308)은 상기 제 2절연막(306)의 소정 위치에 형성된 콘택홀을 통해 콘택홀 하부에 노출된 액티브층(303')과 접촉하게 되는데, 도 3의 실시예와는 달리 상기 액티브층(303')의 일부에 대해서만 접촉됨을 특징으로 한다. Here, the source-
즉, 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 박막트랜지스터의 액티브층(303')은 상기 콘택홀(311)의 일부만 포함하도록 형성되어 있어, 상기 소스-드레인 전극(307, 308)은 상기 액티브층(303')과 콘택홀(311)을 형성된 영역 내에서 일부 접촉된다. 즉, 소스-드레인 전극(307, 308) 및 상기 액티브층(303')은 사이드 콘택(side contact)을 이루게 된다.That is, as shown in FIG. 4B, the
도 4에 도시된 실시예는 소스-드레인 전극(307, 308)을 단일금속 또는 2중의 적층구조로 형성하지 아니하고, 몰리브덴(Mo)/알루미늄네오듐(AlNd)/몰리브덴(Mo)의 3중 적층 구조로 형성함으로써, 액티브층(303')과 소스-드레인 전극(307, 308)이 사이드 콘택(side contact) 하는 경우에도 정상적인 소자 특성을 나타낼 수 있다.The embodiment shown in FIG. 4 does not form the source-
결과적으로 소스-드레인 전극(307, 308)과 액티브층(303')과의 콘택 사이즈를 감소시킴으로써, 박막트랜지스터 면적을 크게 줄일 수 있게 되고, 상기 액티브 사이즈를 줄임으로써, 액정표시장치 또는 유기 EL과 같은 박막트랜지스터를 채용하는 디스플레이 장치의 narrow bezel을 구현할 수 있게 되는 것이다.As a result, by reducing the contact size between the source-
여기서, 상기 소스-드레인 전극을 구성하는 금속 중 하부 몰리브덴은 종래의박막트랜지스터에서 발생되는 금속 확산에 의한 비정상적인 소자특성을 극복하고자 구비되는 것으로 보호 금속(barrier metal) 역할을 수행하며, 그 두께가 100Å~300Å임을 특징으로 한다.Here, the lower molybdenum among the metals constituting the source-drain electrode is provided to overcome abnormal device characteristics due to metal diffusion generated in the conventional thin film transistor, and serves as a barrier metal, and has a thickness of 100 μs. It is characterized by being ~ 300Å.
상기 보호금속으로서의 몰리브덴의 두께가 100Å 이하인 경우에는 소자 특성이 불안정하고, 300Å 이상인 경우에는 소스-드레인 금속 에칭시 오버행 및 소자 특성에 영향을 줄 가능성이 있으므로, 그 두께는 100Å~300Å가 바람직하며, 특히 200Å일 경우 가장 바람직한 소자특성을 나타낸다. When the thickness of molybdenum as the protective metal is 100 kPa or less, the device characteristics are unstable, and when the thickness of the molybdenum is 300 kPa or more, there is a possibility that the overhang and the device characteristics may be affected during the source-drain metal etching, and the thickness thereof is preferably 100 kPa to 300 kPa, In particular, the most preferable device characteristic is 200 kHz.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘 박막트랜지스터의 제조 공정을 나타내는 공정 단면도이다. 5A to 5F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a polysilicon thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 5a에 도시된 바와 같이, 기판(301) 전면에 실리콘산화물 및 비정질 실리콘을 차례로 증착하여 버퍼층(302)과 비정질실리콘층을 형성하고, 상기 비정질 실리콘층에 엑시머 레이저(ExcimerLaser)를 이용한 어닐링(Annealing)공정을 수행하여 폴리실리콘층(303)으로 결정화시킨다.First, as shown in FIG. 5A, silicon oxide and amorphous silicon are sequentially deposited on the entire surface of the
이 후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 결정화된 폴리실리콘층(303)을 패터닝하여 액티브층(303)을 형성하고, 상기 액티브층(303)을 포함한 전면에 실리콘질화물(SiNx) 또는 실리콘산화물(SiOx) 등의 무기절연막을 증착하여 제 1 절연막(304)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 5B, the crystallized
여기서, 상기 액티브층(303)은 추후 소스-드레인 전극과 접촉하여 채널 역할을 수행하게 되는 것으로, 본 발명의 경우 앞서 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 소스-드레인 전극이 상기 액티브층의 끝단부와 사이드 콘택(side contact)을 이루도록 그 사이즈를 줄여 패터닝할 수도 있다.In this case, the
다음, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연막(304)을 포함한 전면에 도전물질을 증착하고, 마스크를 이용한 사진식각(photolithography) 방법으로 패터닝하여 상기 액티브층(303) 상부의 소정부위에 게이트전극(305)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 5C, a conductive material is deposited on the entire surface including the first insulating
그리고, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(305)을 포함한 전면에 무기절연막을 증착하여 제 2 절연막(306)을 형성한다.As illustrated in FIG. 5D, an inorganic insulating film is deposited on the entire surface including the
이어서, 도 5e에 도시된 바와 같이, 소정의 마스크를 이용하여 상기 제 2 절연막(306)과 제 1 절연막(304)을 선택적으로 제거하여 상기 소스/드레인 영역의 소정부위가 노출되도록 콘택홀을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5E, the second insulating
보다 상세히 설명하면, 상기 제 2 절연막(306)과 제 1 절연막(304)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한 후, 상기 게이트 전극(305)을 마스크로 하여 상기 액티브층(303)에 불순물을 이온 주입함으로써 소스/드레인 영역을 형성한다.In more detail, after the second
이 때, 상기 게이트 전극(305)에 의해 마스킹(masking)되어 이온이 주입되지 않은 액티브층은 채널영역이 된다.At this time, an active layer masked by the
그리고, 상기 콘택홀을 통하여 상기 제 2 절연막(306) 상에 몰리브덴(Mo)/알루미늄네오듐(AlNd)/몰리브덴(Mo) 금속을 순차적으로 증착하고, 소정의 마스크를 이용한 사진식각방법으로 패터닝하여 상기 콘택홀을 통하여 소스/드레인 영역과 연결되는 소스 전극(307) 및 드레인 전극(308)을 형성한다.Then, molybdenum (Mo) / aluminum neodium (AlNd) / molybdenum (Mo) metal is sequentially deposited on the second insulating
즉, 본 발명은 상기 소스-드레인 전극을 단일금속 또는 2중의 적층구조로 형성하지 아니하고, 몰리브덴(Mo)/알루미늄네오듐(AlNd)/몰리브덴(Mo)의 3중 적층 구조로 형성하는 것으로, 상기 소스-드레인 전극을 구성하는 금속 중 하부 몰리브덴은 종래의 박막트랜지스터에서 발생되는 금속 확산에 의한 비정상적인 소자특성을 극복하고자 구비되는 것으로 보호 금속(barrier metal) 역할을 수행하며, 그 두께가 100Å~300Å임을 특징으로 한다.That is, in the present invention, the source-drain electrode is not formed as a single metal or a double stacked structure, but is formed as a triple stacked structure of molybdenum (Mo) / aluminum neodium (AlNd) / molybdenum (Mo). The lower molybdenum among the metals constituting the source-drain electrode is provided to overcome abnormal device characteristics due to the metal diffusion generated in the conventional thin film transistor, and serves as a barrier metal, and has a thickness of 100 μs to 300 μs. It features.
상기 보호금속으로서의 몰리브덴의 두께가 100Å 이하인 경우에는 소자 특성이 불안정하고, 300Å 이상인 경우에는 소스-드레인 금속 에칭시 오버행 및 소자 특성에 영향을 줄 가능성이 있으므로, 그 두께는 100Å~300Å가 바람직하며, 특히 200Å일 경우 가장 바람직한 소자특성을 나타낸다. When the thickness of molybdenum as the protective metal is 100 kPa or less, the device characteristics are unstable, and when the thickness of the molybdenum is 300 kPa or more, there is a possibility that the overhang and the device characteristics may be affected during the source-drain metal etching, and the thickness thereof is preferably 100 kPa to 300 kPa, In particular, the most preferable device characteristic is 200 kHz.
이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 액티브층과 접촉하는 소스/드레인 전극의 하층 금속을 기존의 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 아닌 몰리브덴(Mo)로 구성하여 종래의 폴리실리콘 박막트랜지스터에서 발생되는 알루미늄(Al)의 확산(diffusion)에 기인하는 비정상적인 소자특성을 극복할 수 있게 된다.According to the present invention, the lower layer metal of the source / drain electrode in contact with the active layer is composed of molybdenum (Mo) instead of aluminum or aluminum alloy of the conventional aluminum (Al) generated in the polysilicon thin film transistor. It is possible to overcome abnormal device characteristics due to diffusion.
또한, 상기 콘택홀에 의해 접촉되는 소스-드레인 전극 및 액티브층은 도시된 바와 같이 콘택홀 형성 영역 전면을 통해 접촉될 수 있으나, 앞서 도 4b를 통해 설명한 바와 같이 액티브층 사이즈를 줄여 형성함으로써, 상기 소스-드레인 전극 및 상기 액티브층이 사이드 콘택(side contact)을 이루게 될 수도 있다. In addition, the source-drain electrode and the active layer contacted by the contact hole may be contacted through the contact hole forming region as shown in the figure, but as described above with reference to FIG. Source-drain electrodes and the active layer may be in side contact.
마지막으로, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 형성된 소스-드레인 전극(307, 308)상에 보호막(309)을 증착한 후, 마스크를 이용하여 상기 드레인 전극 영역의 콘택홀을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 5F, after the
그리고, 결과물상에 화소 전극(310)을 증착한 후, 패터닝하게 된다.The
이와 같은 본 발명에 의하면, 박막트랜지스터의 액티브 영역에서 발생되는 금속 확산(metal diffusion)을 극복하여 그에 따른 불량 발생을 억제하며, 소스/드레인 전극과 액티브층과의 콘택 사이즈를 감소시킴으로써, 박막트랜지스터 면적을 크게 줄일 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, it is possible to overcome the metal diffusion generated in the active region of the thin film transistor, to suppress the occurrence of defects, and to reduce the contact size of the source / drain electrodes and the active layer, thereby reducing the area of the thin film transistor. There is an advantage that can be greatly reduced.
또한, 상기 액티브 사이즈를 줄임으로써, 액정표시장치 또는 유기 EL과 같은 박막트랜지스터를 채용하는 디스플레이 장치의 narrow bezel을 구현할 수 있게 되는 장점이 있다. In addition, by reducing the active size, there is an advantage that a narrow bezel of a display device employing a thin film transistor such as a liquid crystal display device or an organic EL can be realized.
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