KR102089313B1 - 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 - Google Patents
산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102089313B1 KR102089313B1 KR1020130048137A KR20130048137A KR102089313B1 KR 102089313 B1 KR102089313 B1 KR 102089313B1 KR 1020130048137 A KR1020130048137 A KR 1020130048137A KR 20130048137 A KR20130048137 A KR 20130048137A KR 102089313 B1 KR102089313 B1 KR 102089313B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- oxide
- etch stop
- stop layer
- forming
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 67
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 30
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 10
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 7
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 4
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 242
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- -1 TiOx Chemical class 0.000 description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 8
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910017107 AlOx Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910003070 TaOx Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910006854 SnOx Inorganic materials 0.000 description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 5
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 4
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N octafluorocyclobutane Chemical compound FC1(F)C(F)(F)C(F)(F)C1(F)F BCCOBQSFUDVTJQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019407 octafluorocyclobutane Nutrition 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N benzocyclobutene Chemical compound C1=CC=C2CCC2=C1 UMIVXZPTRXBADB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910005555 GaZnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007717 ZnSnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
- H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66969—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies not comprising group 14 or group 13/15 materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
본 발명은 산화물 반도체층을 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법으로 형성함으로써, 산화물 반도체층의 특성 저하를 방지하고, 고 이동도를 갖는 산화물 박막 트랜지스터를 형성할 수 있는 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법은 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함하는 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법으로 산화물 반도체층과 하부 식각 방지층을 차례로 형성하는 단계; 상기 하부 식각 방지층 상에 상부 식각 방지층을 형성하는 단계; 및 상기 상부 식각 방지층 상에 소스 전극 및 상기 소스 전극과 일정 간격 이격되도록 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 산화물 박막 트랜지스터에 관한 것으로, 고 이동도를 갖는 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
다양한 정보를 화면으로 구현하는 영상 표시 장치는 정보 통신 시대의 핵심 기술로, 더 얇고 더 가볍고 휴대가 가능하면서도 고성능의 방향으로 발전하고 있다. 특히, 공간성, 편리성의 추구로 구부릴 수 있는 플렉시블 디스플레이가 요구되면서 평판 표시 장치로 발광층의 발광량을 제어하는 유기 발광 다이오드 표시 장치(Organic Light Emitting Diode Display Device)가 근래에 각광받고 있다.
유기 발광 다이오드 표시 장치는 기판의 서브 화소 영역마다 형성된 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터와 접속된 유기 발광 다이오드를 포함한다. 그리고, 수분 및 산소에 취약한 유기 발광 다이오드를 덮도록 봉지(Encapsulation) 기판이 형성된다.
상기와 같은 유기 발광 다이오드는 양극(Anode)인 제 1 전극, 발광층(Emission Layer; EML) 및 음극(Cathode)인 제 2 전극이 차례로 적층된 구조로 형성된다. 제 1, 제 2 전극에 전압을 인가하면 정공과 전자가 발광층 내에서 재결합하여 엑시톤(Exciton)을 형성하고, 엑시톤이 기저상태로 떨어지며 발광한다.
이 때, 박막 트랜지스터는 반도체층으로 비정질 실리콘을 이용하는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(Amorphous Silicon TFT), 반도체층으로 산화물을 사용하는 산화물 박막 트랜지스터(Oxide TFT), 반도체층으로 유기물을 사용하는 유기 박막 트랜지스터(Organic TFT) 및 반도체층으로 다결정 실리콘을 이용하는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(Poly Silicon TFT) 등에서 선택될 수 있다.
도 1은 일반적인 산화물 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 1과 같이, 일반적인 산화물 박막 트랜지스터는 기판(10) 상에 형성된 게이트 전극(11), 게이트 절연막(12), 산화물 반도체층(13), 소스 전극(15a) 및 드레인 전극(15b)을 포함한다. 이 때, 산화물 반도체층(13)은 내화학석 성질이 약하므로, 소스, 드레인 전극(15a, 15b)을 형성하기 위한 식각 용액 또는 식각 가스에 매우 취약하다. 따라서, 산화물 반도체층(13) 상에 식각 방지층(14)을 더 형성하여 소스, 드레인 전극(15a, 15b)을 패터닝할 때, 산화물 반도체층(13)이 손상 받는 것을 방지할 수 있다.
그런데, 일반적으로 산화물 반도체층(13)은 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 형성하고, 식각 방지층(14)은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법으로 형성하므로, 산화물 반도체층(13)을 형성한 후 식각 방지층(14)을 형성하기 위해서는 산화물 반도체층(13)이 공기 등과 같은 환경에 노출된다. 그리고, 이로 인해, 산화물 반도체층(13)의 특성이 저하될 수 있다. 더욱이, 스터퍼링 방법은 타겟(Targer)의 조성을 조절하기 어려우며, 원하는 조성을 갖는 타겟을 이용한다 하더라도, 타겟의 조성과 일치하는 산화물 반도체층(13)을 형성하기 어렵다.
따라서, 상기와 같이 스퍼터링 방법으로 산화물 반도체층(13)을 형성하는 경우에는 고 이동도(Mobility) 및 높은 신뢰성을 갖는 산화물 박막 트랜지스터를 형성하기 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 산화물 반도체층을 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법으로 형성함으로써, 산화물 반도체층의 특성 저하를 방지하고, 고 이동도(Mobility)를 갖는 산화물 박막 트랜지스터를 형성할 수 있는 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법은 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함하는 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법으로 산화물 반도체층과 하부 식각 방지층을 차례로 형성하는 단계; 상기 하부 식각 방지층 상에 상부 식각 방지층을 형성하는 단계; 및 상기 상부 식각 방지층 상에 소스 전극 및 상기 소스 전극과 일정 간격 이격되도록 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 산화물 반도체층과 하부 식각 방지층을 차례로 형성하는 단계는 챔버에 갈륨(Ga), 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 제 1 산화물층을 형성하는 단계; 상기 챔버에 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 상기 제 1 산화물층 상에 제 2 산화물층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 산화물층과 상기 제 2 산화물층을 패터닝하여 상기 산화물 반도체층과 상기 하부 식각 방지층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 상부 식각 방지층을 형성하는 단계는 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 방법을 이용하여 형성한다.
상기 언더 레이어는 상기 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법으로 형성한다.
또한, 동일은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터는 기판 상에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 전면에 형성된 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 차례로 형성된 산화물 반도체층, 하부 식각 방지층 및 상부 식각 방지층; 및 상기 상부 식각 방지층 상에 서로 이격 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다.
상기 하부 식각 방지층은 TiOx, TaOx 및 AlOx와 같은 금속 산화물로 형성한다.
상기 상부 식각 방지층은 상기 하부 식각 방지층보다 유전율이 낮은 물질로 형성한다.
상기 게이트 절연막과 상기 산화물 반도체층 사이에 형성된 언더 레이어를 더 포함한다.
상기 언더 레이어는 TiOx, TaOx, AlOx, SnOx, CaO 및 LiO 와 같은 금속 산화물로 형성된다.
상기 언더 레이어는 상기 게이트 절연막 전면에 형성되거나, 상기 산화물 반도체층과 동일한 패턴으로 형성된다.
상기와 같은 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 산화물 반도체층 및 상, 하부 식각 방지층을 모두 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법으로 형성하므로, 공정 중 산화물 반도체층이 공기 중에 노출되는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 산화물 반도체층을 형성하기 위한 유기 금속의 원료 가스 양을 용이하게 조절하여 산화물 반도체층의 조성을 조절할 수 있다.
셋째, 상부 식각 방지층을 구비하여, 게이트 전극과 소스, 드레인 전극의 중첩 영역에서 발생하는 기생용량(Cgs, Cgd)을 감소시킬 수 있으며, 산화물 반도체층 하부에 금속 산화물로 언더 레이어를 더 구비하여 전자 이동도(Mobility)를 향상시켜 박막 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 산화물 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단면도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 단면도로, 도 2a는 언더 레이어를 기판 전면에 형성한 것을 도시하였으며, 도 2b는 언더 레이어를 산화물 반도체층과 동일 패턴을 갖도록 패터닝한 것을 도시하였다.
도 2a 및 도 2b와 같이, 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터는 기판(100) 상에 형성된 게이트 전극(111), 게이트 전극(111)을 덮도록 기판(100) 전면에 형성된 게이트 절연막(112), 게이트 절연막(112) 상에 형성된 언더 레이어(113), 언더 레이어(113) 상에 차례로 형성된 산화물 반도체층(114a), 하부 식각 방지층(115a) 및 상부 식각 방지층(115b), 상부 식각 방지층(115b) 상에 서로 이격되도록 형성된 소스 전극(116a) 및 드레인 전극(116b)을 포함한다.
구체적으로, 게이트 전극(111)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 탄탈(Ta) 등과 같은 저저항 불투명 도전 물질로 이루어지거나, 상기 불투명 도전 물질과 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전 물질이 적층된 다층구조로 형성될 수 있다.
게이트 전극(111)을 덮도록 기판(100) 전면에 형성된 게이트 절연막(112)은 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연물질로 형성된다. 그리고, 게이트 절연막(112) 상에 형성된 언더 레이어(113)는 TiOx, TaOx, AlOx, SnOx, CaO 및 LiO 등과 같은 금속 산화물로 형성되거나, Ti, Ta, Al, Sn, Ca 및 Li과 같이 산화력이 큰 금속을 게이트 절연막(112) 상에 증착하여 금속층을 형성한 후, 금속층을 대기중에 노출시키거나 산소(O2)를 포함하는 분위기에서 열처리를 실시하여, 금속층을 산화시켜 언더 레이어(113)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 금속층이 충분히 산화되도록, 금속층의 두께는 50Å 이하인 것이 바람직하다.
즉, 언더 레이어(113)는 금속 산화물로 형성되므로, 무기 절연물질로 형성된 게이트 절연막(112)에 비해 전자의 이동 속도를 향상시켜 전자의 이동도(Mobility)를 향상시킬 수 있다. 이 때, 언더 레이어(113)는 도 2a와 같이, 게이트 절연막(112) 전면에 형성되거나, 도 2b와 같이, 산화물 반도체층(114a)과 동일한 패턴을 갖도록 형성될 수도 있다.
그리고, 게이트 전극(111)과 중첩되도록 언더 레이어(113) 상에 형성된 산화물 반도체층(114a)은 갈륨(Ga), 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 비소(As) 등에서 선택된 하나 이상의 원소와 산소(O2)를 포함하는 산화물로 형성된다. 예를 들어, 산화물 반도체층(114a)은 InZnO, InGaO, InSnO, ZnSnO, GaSnO, GaZnO, 및 InGaZnO 등과 같은 혼합 산화물로 형성될 수 있다.
상기와 같은 산화물 반도체층(114a)을 포함하는 산화물 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘을 사용하는 박막 트랜지스터에 비해 전하의 유효 이동도(Effective Mobility)가 10배 이상 높다. 또한, 낮은 온도에서 성막해도 높은 이동도를 얻을 수 있으며 산소의 함량에 따라 저항의 변화가 커서 원하는 물성을 얻기가 매우 용이하다.
그런데, 산화물 반도체층(114a)은 소스, 드레인 전극(116a, 116b)을 형성하기 위한 식각 용액 또는 식각 가스에 매우 취약하므로, 산화물 반도체층(114a) 상에 식각 방지층이 형성된다. 식각 방지층은 서로 물질이 상이한 하부 식각 방지층(115a)과 상부 식각 방지층(115b)이 차례로 적층된 구조로 형성된다.
하부 식각 방지층(115a)은 TiOx, TaOx, AlOx 등과 같은 금속 산화물로 형성된다. 그런데, 하부 식각 방지층(115a)의 두께가 너무 얇으면 소스, 드레인 전극(116a, 116b)을 형성하기 위한 식각 용액 또는 식각 가스가 하부 식각 방지층(115a)을 통과하여, 하부 식각 방지층(115a) 하부의 산화물 반도체층(114a)이 손상될 수 있다.
그리고, 이를 방지하기 위해 하부 식각 방지층(115a)을 두껍게 형성하는 경우에는 소스, 드레인 전극(116a, 116b)과 게이트 전극(111)의 중첩 영역에서 발생하는 기생용량(Cgs, Cgd)이 증가한다. 그리고, 이로 인해 전자 이동도가 감소하여 산화물 박막 트랜지스터의 특성이 저하된다.
따라서, 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터는 하부 식각 방지층(115a) 상에 상부 식각 방지층(115b)을 더 형성한다. 이 때, 상부 식각 방지층(115b)은 하부 식각 방지층(115a)의 상부면에만 형성되거나, 하부 식각 방지층(115a)의 측면까지 덮도록 형성될 수도 있다.
상기와 같은 상부 식각 방지층(115b)은 소스, 드레인 전극(116a, 116b)의 형성을 위한 식각 용액 또는 식각 가스에 반응하지 않는 물질로 형성되거나, 하부 식각 방지층(115a)보다 식각 용액 또는 식각 가스와 반응성이 적은 물질로 형성된다. 특히, 상부 식각 방지층(115b)은 하부 식각 방지층(115a)보다 유전율이 낮은 물질로 형성한다.
따라서, 소스, 드레인 전극과 게이트 전극(111)이 중첩되더라도 기생용량이 증가하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상부 식각 방지층(115b)은 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연물질 또는 유전율이 낮은 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB(Benzocyclobuten), PFCB(Perfluorocyclobutane), 테프론(teflon), 사이토프(Cytop) 등과 같은 유기 절연물질로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상부 식각 방지층(115b) 상에 소스, 드레인 전극(116a, 116b)을 형성한다. 소스, 드레인 전극(116a, 116b)은 스퍼터링(Sputtring) 방법으로 형성된다. 소스, 드레인 전극(116a, 116b)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 탄탈(Ta) 등과 같은 저저항 불투명 도전 물질로 이루어지거나, 상기 불투명 도전 물질과 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전 물질이 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.
이 때, 소스, 드레인 전극(116a, 116b)은 상부 식각 방지층(115b)을 사이에 두고 하부 식각 방지층(115a)의 양 끝단과 각각 중첩되도록 서로 이격 형성된다. 따라서, 상부 식각 방지층(115b)에 의해 소스, 드레인 전극(116a, 116b)과 게이트 전극(111)이 중첩되더라도 기생용량이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터를 포함하는 유기 발광 다이오드 표시 장치의 단면도이다.
본 발명의 산화물 박막 트랜지스터는 액정 표시 장치, 유기 발광 다이오드 표시 장치 등과 같은 표시 장치에 적용할 수 있으며, 도 3과 같이, 유기 발광 다이오드 표시 장치에 적용하는 경우, 산화물 박막 트랜지스터의 드레인 전극(116b)과 유기 발광셀의 제 1 전극(130)이 보호막(120)을 선택적으로 제거하여 형성된 드레인 콘택홀(120a)을 통해 서로 접속된다. 유기 발광셀은 차례로 적층된 제 1 전극(130), 발광층(150) 및 제 2 전극(160)을 포함하며, 각 유기 발광셀은 뱅크 절연막(140)에 의해 구분된다.
이 때, 언더 레이어(113)는 도 2a와 같이, 게이트 절연막(112) 전면에 형성되거나, 도 2b와 같이, 산화물 반도체층(114a)에 대응되는 영역에만 형성될 수도 있으며, 도 3에서는 언더 레이어(113)가 게이트 절연막(112) 전면에 형성된 것을 도시하였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 4a와 같이, 기판(100) 상에 스퍼터링(Sputtering) 방법 등의 증착 방법으로 게이트 금속층을 형성한다. 게이트 금속층은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 탄탈(Ta) 등과 같은 저저항 불투명 도전 물질로 이루어지거나, 상기 불투명 도전 물질과 인듐-틴-옥사이드(ITO), 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전 물질이 적층된 다층구조로 형성될 수 있다. 그리고, 마스크를 이용한 포토리소그래피(Photolithography) 공정 및 식각 공정으로 상기와 같이 형성된 게이트 금속층을 패터닝하여 게이트 전극(111)을 형성한다.
이어, 도 4b와 같이, 게이트 전극(111)을 덮도록 기판(100) 전면에 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 물질로 게이트 절연막(112)을 형성한다. 게이트 절연막(112)은 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 방법으로 형성한다.
그리고, 도 4c와 같이, 게이트 절연막(112) 상에 언더 레이어(113)와, 제 1, 제 2 산화물층(114, 115)을 차례로 형성한다. 이 때, 언더 레이어(113)와 제 1, 제 2 산화물층(114, 115)를 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법을 이용하여 연속적으로 형성한다.
금속 유기 화학 증착 방법은 챔버에 유기 금속의 원료 가스를 주입하면, 챔버에서 유기 금속의 원료 가스가 열 분해되어 금속 결정이 형성되어, 금속 결정이 기판 상에 증착되는 방법이다. 따라서, 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법은 챔버에 주입하는 유기 금속의 원료 가스의 종류를 변경함으로써, 연속적으로 언더 레이어(113)와 제 1, 제 2 산화물층(114, 115)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 챔버에 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 게이트 절연막(112) 전면에 언더 레이어(113)를 형성한다. 그리고, 챔버에 갈륨(Ga), 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 언더 레이어(113) 상에 제 1 산화물층(114)을 형성한다. 이어, 챔버에 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 제 1 산화물층(114) 상에 제 2 산화물층(115)을 형성한다.
언더 레이어(113)는 TiOx, TaOx, AlOx, SnOx, CaO 및 LiO 등과 같은 금속 산화물로 형성되며, 게이트 절연막(112)과 후술할 산화물 반도체층 사이에 구비되어 전자의 이동도(Mobility)를 향상시킨다. 그리고, 제 1 산화물층(114)은 산화물 반도체층을 형성하기 위한 것이며, 제 2 산화물층(115)은 하부 식각 방지층을 형성하기 위한 것이다.
예를 들어, 챔버에 티타늄(Ti)을 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 TiOx로 이루어진 언더 레이어(113)를 형성한다. 그리고, 챔버에 인듐(In), 아연(Zn) 및 갈륨(Ga)을 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여, 언더 레이어(113)상에 InGaZnO로 이루어진 제 1 산화물층(114)을 형성한다. 이 때, 하나의 주입구를 통해 인듐(In), 아연(Zn) 및 갈륨(Ga)이 혼합된 가스를 주입하거나, 인듐(In), 아연(Zn) 및 갈륨(Ga)이 각각 다른 주입구를 통해 주입될 수도 있다.
특히, 상기와 같은 금속 유기 화학 증착 방법은 챔버에 주입되는 유기 금속의 원료 가스의 양 또는 반응 가스의 산소양을 조절하여 산화물 반도체층의 조성을 용이하게 조절할 수 있다. 예를 들어, 산소를 1% ~ 10% 포함하는 반응 가스를 이용하여 제 1 산화물층(114)을 형성하는 경우, 특성이 좋은 산화물 반도체층을 형성할 수 있다.
그리고, 챔버에 탄탈륨(Ta)을 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여, 제 1 산화물층(114) 상에 제 2 산화물층(115)을 형성한다.
즉, 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법은 상기와 같이 챔버에 주입되는 원료 가스만 변경하여, 언더 레이어(113), 제 1 산화물층(114) 및 제 2 산화물층(115)을 연속적으로 형성할 수 있다.
특히, 언더 레이어(113)는 상술한 바와 같이, 금속 유기 화학 증착 방법을 이용하여 TiOx, TaOx, AlOx, SnOx, CaO, LiO 등과 같은 금속 산화물로 형성하거나, Ti, Ta, Al, Sn, Ca, Li과 같이 산화력이 큰 금속을 게이트 절연막(112) 상에 증착하여 금속층을 형성한 후, 금속층을 산화시켜 언더 레이어(113)를 형성할 수도 있다.
이 때, 금속층은 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 형성하거나, 산소(O2)를 포함하지 않는 반응 가스를 이용하는 금속 유기 화학 증착 방법으로도 형성할 수 있다. 그리고, 금속층을 대기중에 노출시키거나 산소(O2)를 포함하는 분위기에서 열처리를 실시하여 금속층이 산화된다. 이 때, 금속층이 충분히 산화되도록, 금속층의 두께는 50Å 이하인 것이 바람직하다.즉, 언더 레이어(113)와 제 1 산화물층(114)을 동일 챔버에서 형성하는 경우에는 금속 유기 화학 증착 방법을 이용하여 TiOx, TaOx, AlOx, SnOx, CaO, LiO 등과 같은 금속 산화물로 언더 레이어(113)를 형성하고, 언더 레이어(113) 상에 제 1 산화물층(114)을 연속적으로 형성할 수 있다. 그리고, 언더 레이어(113)와 제 1 산화물층(114)을 서로 다른 챔버에서 형성하는 경우에는 챔버에서 Ti, Ta, Al, Sn, Ca, Li과 같은 금속으로 금속층을 형성한 후, 금속층이 형성된 기판(100)을 제 1 산화물층(114)을 형성하기 위한 다른 챔버로 투입하기 전에, 금속층을 산화시켜 언더 레이어(113)를 형성할 수 있다.
그리고, 상기와 같이 차례로 적층된 제 1, 제 2 산화물층(114, 115)을 패터닝하여, 도 4d와 같이, 산화물 반도체층(114a)과 하부 식각 방지층(115a)을 형성한다. 언더 레이어(113)는 패터닝하지 않고 도시된 바와 같이 게이트 절연막(112) 전면에 남겨두거나, 산화물 반도체층(114a)과 동일한 패턴을 갖도록 패터닝해도 무방하다.
제 1 산화물층(114)을 패터닝하여 형성되는 산화물 반도체층(114a)은 게이트 전극(111)과 중첩되도록 형성된다. 그리고, 산화물 반도체층(114a) 상에 형성된 하부 식각 방지층(115a)은 후술할 소스, 드레인 전극을 형성하기 위해 데이터 금속층을 식각하는 식각 가스 또는 식각 용액에 의해 산화물 반도체층(114a)이 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다.
일반적인 산화물 박막 트랜지스터는 산화물 반도체층을 스퍼터링(Sputtering) 방법으로 형성하고, 식각 방지층은 화학 기상 증착(CVD) 방법으로 형성한다. 따라서, 식각 방지층을 형성할 때 산화물 반도체층이 공기 중에 노출될 수 있다. 더욱이, 스터퍼링 방법은 타겟의 조성을 조절하기 어려워 산화물 반도체층의 조성을 조절하여 고 이동도 및 높은 신뢰성을 갖는 산화물 박막 트랜지스터를 형성하기 어렵다.
그러나, 상기와 같은 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법은 산화물 반도체층(114a)과 하부 식각 방지층(115a)을 형성하기 위한 제 1 및 제 2 산화물층(114, 115)을 모두 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법으로 형성한다.
따라서, 상술한 바와 같이, 챔버로 주입되는 유기 금속의 원료 가스의 양을 용이하게 조절할 수 있으므로, 유기 금속의 원료 가스의 양을 조절하여 산화물 반도체층(114a)의 조성을 조절할 수 있다. 이에 따라, 50㎠/Vs 이상의 높은 이동도(mobility) 및 높은 신뢰성을 갖는 산화물 박막 트랜지스터를 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 산화물층(114, 115)을 연속적으로 형성하므로, 제 1 산화물층(114)이 공기 중에 노출되는 것을 방지하여 산화물 반도체층(114a)의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이어, 도 4e와 같이, 하부 식각 방지층(115a) 상에 상부 식각 방지층(115b)을 형성한다. 이 때, 상부 식각 방지층(115b)은 후술할 소스, 드레인 전극과 게이트 전극(111)의 중첩 영역에서 발생하는 기생용량(Cgs, Cgd)이 증가하는 것을 방지하기 위해 하부 식각 방지층(115a)보다 유전율이 낮은 물질로 형성한다. 예를 들어, 상부 식각 방지층(115b)은 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연물질 또는 유전율이 낮은 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB(Benzocyclobuten), PFCB(Perfluorocyclobutane), 테프론(teflon), 사이토프(Cytop) 등과 같은 유기 절연물질로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 상부 식각 방지층(115b)은 게이트 절연막(112)과 같은 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 방법으로 형성한다. 특히, 도면에서는 제 1 및 제 2 산화물층(114, 115)을 패터닝하여 산화물 반도체층(114a), 하부 식각 방지층(115a)을 형성한 후, 상부 식각 방지층(115b)을 형성하는 것을 도시하였으나, 제 1 및 제 2 산화물층(114, 115)을 연속적으로 형성한 후, 제 2 산화물층(115) 전면에 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연물질 또는 유기 절연물질을 형성하고, 산화물 반도체층(114a), 하부 식각 방지층(115a) 및 상부 식각 방지층(115b)을 동일 마스크 공정으로 형성할 수도 있다.
이어, 도 4f와 같이, 상부 식각 방지층(115b)을 덮도록 데이터 금속층을 형성한다. 데이터 금속층은 스퍼터링(Sputtring) 방법으로 형성된다. 그리고, 데이터 금속층을 패터닝하여 소스, 드레인 전극(116a, 116b)을 형성한다. 소스, 드레인 전극(116a, 116b)은 상부 식각 방지층(115b)을 사이에 두고 하부 식각 방지층(115a)의 양 끝단과 각각 중첩되도록 서로 이격 형성된다. 따라서, 상부 식각 방지층(115b)에 의해 소스, 드레인 전극(116a, 116b)과 게이트 전극(111)이 중첩되더라도 기생용량이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법은 산화물 반도체층(114a) 및 상, 하부 식각 방지층(115b, 115a)을 모두 화학 기상 증착(CVD) 방법으로 형성하므로, 공정 중 산화물 반도체층(114a)이 공기 중에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 산화물 반도체층(114a)을 형성하기 위한 유기 금속의 원료 가스 양을 용이하게 조절하여 산화물 반도체층(114a)의 조성을 조절할 수 있다.
더욱이, 상부 식각 방지층(115b)을 구비하여, 게이트 전극과 소스, 드레인 전극의 중첩 영역에서 발생하는 기생용량(Cgs, Cgd)을 감소시킬 수 있으며, 산화물 반도체층(114a) 하부에 언더 레이어를 구비하여 전자 이동도를 향상시켜 박막 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
100: 기판 111: 게이트 전극
112: 게이트 절연막 113: 언더 레이어
114: 제 1 산화물층 114a: 산화물 반도체층
115: 제 2 산화물층 115a: 하부 식각 방지층
115b: 상부 식각 방지층 116a: 소스 전극
116b: 드레인 전극 120: 보호막
120a: 드레인 콘택홀 130: 제 1 전극
140: 뱅크 절연막 150: 발광층
160: 제 2 전극
112: 게이트 절연막 113: 언더 레이어
114: 제 1 산화물층 114a: 산화물 반도체층
115: 제 2 산화물층 115a: 하부 식각 방지층
115b: 상부 식각 방지층 116a: 소스 전극
116b: 드레인 전극 120: 보호막
120a: 드레인 콘택홀 130: 제 1 전극
140: 뱅크 절연막 150: 발광층
160: 제 2 전극
Claims (12)
- 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극을 포함하는 상기 기판 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연막 상에 금속 유기 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 방법으로 언더 레이어와 제 1 산화물층 및 하부 식각 방지층용 제 2 산화물층을 차례로 연속하여 형성하는 단계;
상기 제 1, 제 2 산화물층을 선택적으로 패터닝하여 산화물 반도체층 및 하부 식각 방지층을 형성하는 단계;
상기 하부 식각 방지층 상에 상기 하부 식각 방지층보다 낮은 유전율을 갖는 물질로 상부 식각 방지층을 형성하는 단계; 및
상기 상부 식각 방지층 상에 소스 전극 및 상기 소스 전극과 일정 간격 이격되도록 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 산화물층 및 제 2 산화물층은
챔버에 갈륨(Ga), 인듐(In), 아연(Zn), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge) 및 비소(As) 중에서 선택된 하나 이상의 원소를 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 제 1 산화물층을 형성하는 단계;
상기 챔버에 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 알루미늄(Al) 중에서 선택된 하나 이상의 금속을 포함하는 원료 가스 및 산소(O2)를 포함하는 반응 가스를 주입하여 상기 제 1 산화물층 상에 제 2 산화물층을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 산화물층과 상기 제 2 산화물층을 패터닝하여 상기 산화물 반도체층과 상기 하부 식각 방지층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 상부 식각 방지층을 형성하는 단계는 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD) 방법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 기판 상에 형성된 게이트 전극;
상기 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 전면에 형성된 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 형성된 언더 레이어;
상기 게이트 전극과 중첩되도록 상기 언더 레이어상에 형성된 산화물 반도체층;
상기 산화물 반도체층상에 형성되고 산화물층으로 이루어진 하부 식각 방지층;
상기 하부 식각 방지층의 측면을 포함하여 상기 하부 식각 방지층상에 상기 하부 식각 방지층보다 유전율이 낮은 재질로 이루어진 상부 식각 방지층; 및
상기 상부 식각 방지층 상에 서로 이격 형성된 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 트랜지스터. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 7 항에 있어서,
상기 언더 레이어는 금속 산화물로 형성된 것을 특징으로 하는 산화물 박막 트랜지스터. - 제 7 항에 있어서,
상기 언더 레이어는 상기 게이트 절연막 전면에 형성되거나, 상기 산화물 반도체층과 동일한 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 트랜지스터.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130048137A KR102089313B1 (ko) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130048137A KR102089313B1 (ko) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140129618A KR20140129618A (ko) | 2014-11-07 |
| KR102089313B1 true KR102089313B1 (ko) | 2020-03-16 |
Family
ID=52454847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130048137A KR102089313B1 (ko) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102089313B1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101878161B1 (ko) | 2015-02-12 | 2018-07-13 | 주성엔지니어링(주) | 박막 트랜지스터 및 그 제조방법 |
| US10651080B2 (en) | 2016-04-26 | 2020-05-12 | Lam Research Corporation | Oxidizing treatment of aluminum nitride films in semiconductor device manufacturing |
| US10049869B2 (en) * | 2016-09-30 | 2018-08-14 | Lam Research Corporation | Composite dielectric interface layers for interconnect structures |
| US9859153B1 (en) | 2016-11-14 | 2018-01-02 | Lam Research Corporation | Deposition of aluminum oxide etch stop layers |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101060562B1 (ko) * | 2004-01-09 | 2011-08-31 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 반도체 소자의 금속 배선 형성 방법 |
| KR101482944B1 (ko) * | 2008-08-04 | 2015-01-16 | 한국과학기술원 | 산화티타늄을 활성층으로 갖는 박막 트랜지스터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 박막 트랜지스터 |
| KR101733196B1 (ko) * | 2010-09-03 | 2017-05-25 | 삼성디스플레이 주식회사 | 박막 트랜지스터, 이의 제조 방법, 및 이를 구비한 표시 장치 |
| KR20120065854A (ko) * | 2010-12-13 | 2012-06-21 | 엘지디스플레이 주식회사 | 산화물 박막 트랜지스터의 제조방법 |
-
2013
- 2013-04-30 KR KR1020130048137A patent/KR102089313B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140129618A (ko) | 2014-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101991338B1 (ko) | 박막트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법 | |
| EP2800140B1 (en) | Thin film transistor, array substrate and manufacturing method thereof, and display device | |
| US7863607B2 (en) | Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof | |
| JP5015472B2 (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製法 | |
| JP6021770B2 (ja) | 酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
| KR101413655B1 (ko) | 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 제조 방법 | |
| US9202896B2 (en) | TFT, method of manufacturing the TFT, and method of manufacturing organic light emitting display device including the TFT | |
| US9246007B2 (en) | Oxide thin film transistor and method for manufacturing the same, array substrate, and display apparatus | |
| KR102518392B1 (ko) | 박막트랜지스터 어레이 기판 | |
| US20150214249A1 (en) | Array Substrate, Display Device and Manufacturing Method | |
| KR102131195B1 (ko) | 박막 트랜지스터를 포함하는 표시 기판 및 이의 제조 방법 | |
| WO2018054122A1 (en) | Thin-film transistor, manufacturing method thereof, and array substrate | |
| JP2009176865A (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法 | |
| TW201218375A (en) | Organic light-emitting display device and method of manufacturing the same | |
| KR102080484B1 (ko) | 액정표시장치용 어레이기판 및 그의 제조방법 | |
| KR102050438B1 (ko) | 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법 | |
| KR102276146B1 (ko) | 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법 | |
| KR20110134685A (ko) | 표시 장치 및 그 제조 방법 | |
| JP2012104566A (ja) | 薄膜トランジスタ回路基板及びその製造方法 | |
| KR102471021B1 (ko) | 박막 트랜지스터 표시판 및 이의 제조 방법 | |
| JP2009010348A (ja) | チャンネル層とその形成方法、及び該チャンネル層を含む薄膜トランジスタとその製造方法 | |
| KR102089313B1 (ko) | 산화물 박막 트랜지스터 및 이의 제조 방법 | |
| KR20080092663A (ko) | 박막트랜지스터 제조방법 및 이에 의해 제조된박막트랜지스터 | |
| US8710498B2 (en) | Display device and method of manufacturing the same | |
| JP6260326B2 (ja) | 薄膜トランジスタ装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |