KR102351809B1 - 산화물 박막트랜지스터 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화물 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 박막 트랜지스터는, 절연 기판 상에 배치되는 제1 광 차단층; 상기 제 1 광 차단층이 구비된 절연 기판의 전면에 배치되는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치되는 액티브층; 상기 액티브층 상에 배치되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 배치되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극이 구비된 절연 기판의 전면에 배치되며, 상기 액티브층의 일부 영역을 노출시키는 콘택홀과, 제 2 광 차단층을 형성하기 위한 트렌치를 포함하는 층간 절연막; 상기 콘택홀에 의해 액티브층과 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극; 및 상기 게이트 전극의 적어도 일 측면에 위치하며, 상기 트렌치를 통해 층간 절연막을 관통하도록 구비되는 제2광 차단층을 포함한다.
Description
본 발명의 산화물 박막트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 광 신뢰성이 개선된 산화물 박막트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있으며, 액정표시장치(LCD: liquid crystal display), 플라즈마표시장치(PDP: plasma display panel), 유기발광소자 (OLED: organic light emitting diode)와 같은 여러가지 평판표시장치(flat display device)가 활용되고 있다.
이들 평판표시장치들은 대부분 화소를 구현하기 위한 스위칭 소자로 박막트랜지스터를 구비한다. 종래에는 이러한 박막트랜지스터로 비정질실리콘 박막 트랜지스터(Amorphous Silicon Thin Film Transistor: a-Si TFT) 등이 주로 사용되었으나, 이와 같이 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터의 경우 정전 특성이 좋지 않다는 단점이 있다. 따라서, 최근에는 아몰퍼스-산화인듐갈륨아연 (a-InGaZnO4: a-IGZO) 등과 같은 산화물 반도체 물질을 이용한 산화물 박막트랜지스터가 제안되고 있다. 산화물 박막 트랜지스터는 제조공정이 저온에서 이루어질 뿐만 아니라 높은 이동도와 낮은 오프 전류 특성을 가지고 있어, 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에 적용할 경우 저렴한 가격으로 우수한 특성의 스위칭 소자를 형성할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 산화물 반도체는 빛에 민감하여 장시간 동안 반복적으로 빛이 노출될 경우, 박막 트랜지스터의 특성이 변화되어 표시장치가 올바른 동작을 하는데 문제를 야기할 수 있다. 따라서, 최근에는 채널 영역에 빛이 유입되는 것을 방지하기 위한 광 차단층을 적용한 산화물 박막 트랜지스터 구조가 개발되고 있다.
도 1 및 도 2에는 광 차단층이 적용된 종래의 박막 트랜지스터가 도시되어 있다. 도 1은 종래의 광 차단막이 적용된 박막 트랜지스터의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 광 차단막이 적용된 박막 트랜지스터는, 절연 기판(10) 상에 광 차단층(20) 및 버퍼층(30)이 순차적으로 적층되고, 상기 버퍼층(30) 상에 액티브층(40)이 형성된다. 상기 액티브층 상(40)에는 게이트 절연막(50)과 게이트 전극(60)이 순차적으로 적층되고, 상기 게이트 전극(60) 상부에 층간 절연막(70)이 형성된다. 이때, 상기 층간 절연막(70)에는 상기 액티브층(40)의 일부를 노출시키는 콘택홀(72)이 형성되고, 상기 콘택홀(72)을 통해 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극(80)이 형성된다.
이와 같은 구조를 갖는 종래의 박막 트랜지스터의 경우, 광 차단층(20)에 의해 소자의 배면에서 입사되는 빛을 차단하는데 어느 정도 효과가 있다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부에서 유입되는 광(L3) 및 측면에서 유입되는 광(L2) 및 광 차단층과 액티브층 사이의 공간으로 유입된 광(L1) 등이 액티브층(40)에 도달하는 것을 방지하지 못하기 때문에, 이들에 의해 소자의 광 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 측면부에서 유입되는 광을 차단할 수 있도록 개발된 산화물 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
일 구현예에 따르면, 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터는, 절연 기판 상에 배치되는 제1 광 차단층; 상기 제 1 광 차단층이 구비된 절연 기판의 전면에 배치되는 버퍼층; 상기 버퍼층 상에 배치되는 액티브층; 상기 액티브층 상에 배치되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 배치되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극이 구비된 절연 기판의 전면에 배치되며, 상기 액티브층의 일부 영역을 노출시키는 적어도 하나 이상의 콘택홀과, 제 2 광 차단층을 형성하기 위한 트렌치(trench)를 포함하는 층간 절연막; 상기 콘택홀에 의해 액티브층과 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극; 및 상기 게이트 전극의 적어도 일 측면에 위치하며, 상기 트렌치를 통해 층간 절연막을 관통하도록 구비되는 제2광 차단층을 포함한다.
다른 구현예에 따르면, 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터 제조 방법은, 절연 기판 상에 제1 광 차단층을 형성하는 단계; 상기 제 1 광 차단층이 형성된 절연 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상에 액티브층을 형성하는 단계; 상기 액티브층 상에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극이 형성된 절연 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 층간 절연막을 식각하여 적어도 하나 이상의 콘택홀 및 트렌치(trench)를 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀 및 트렌치가 형성된 층간 절연막 상에 소스/드레인 전극 및 제2광차단층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 따른 박막 트랜지스터는 액티브층에 측면광이 유입되는 것을 차단함으로써 박막 트랜지스터 소자의 광 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법은 제 2 광 차단층을 형성하기 위해 별도의 공정이 요구되지 않으며, 종래의 설비를 그대로 사용할 수 있어 추가적인 공정 비용이 발생하지 않는다는 효과가 있다.
도 1은 광 차단층이 형성된 종래의 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 2는 상기 도 1의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 4는 도 3의 II-II'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 6은 도 5의 III-III'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 8은 도 7의 IV-IV'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 10은 도 9의 V-V'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제5구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 12는 도 11의 VI-VI'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제6구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 14는 도 13의 VI-VI'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법의 일 구현예를 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법의 다른 구현예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 4는 도 3의 II-II'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 6은 도 5의 III-III'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 8은 도 7의 IV-IV'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 10은 도 9의 V-V'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제5구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 12는 도 11의 VI-VI'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제6구현예에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 구조를 설명하기 위한 평면도이며, 도 14는 도 13의 VI-VI'선을 따라 절단한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법의 일 구현예를 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법의 다른 구현예를 보여주는 도면이다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 구현예들을 보다 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 구현예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 구현예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 구현예의 설명에 있어서, 각 패턴, 층, 막, 영역 또는 기판 등이 각 패턴, 층, 막, 영역 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다.
또한, 각 구성요소의 상, 옆 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 3 내지 도 14에는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 다양한 구현예들이 도시되어 있다.
도 3 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 절연기판(110), 제 1 광 차단층(120), 버퍼층(130), 액티브층(140), 게이트 절연막 (150), 게이트 전극(160), 층간 절연막(170), 소스/드레인 전극(180) 및 제 2 광 차단층(190)을 포함한다. 이하, 본 발명의 박막 트랜지스터의 각 구성요소들에 대해 보다 자세히 설명한다.
먼저, 상기 제 1 광 차단층(120)은 절연 기판(110)의 하부에서 입사되는 광으로부터 액티브층(140)을 보호하기 위한 것으로, 절연 기판(110) 상에 배치된다. 이때, 상기 제 1 광 차단층(120)은 광을 흡수하거나 반사하는 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, 금속, 비정질 실리콘(α-Si)과 같은 반도체 물질 또는 블랙 수지 등으로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 제 1 광 차단층(120)은, 최소한 액티브층(140)을 가릴 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제 1 광 차단층(120) 상부에 버퍼층(130)이 배치된다. 상기 버퍼층(130)은 절연 기판(100) 내에 존재하는 불순물이 공정 중에 액티브층(140)으로 침투하는 것을 방지하기 위한 것으로, 절연 기판(110)의 전면적에 걸쳐 형성된다. 상기 버퍼층(130)을 형성하는 재료는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 실리콘 산화물이나 실리콘 질화물 등일 수 있다.
다음으로, 상기 버퍼층(130) 상에 액티브층(140), 게이트 절연막(150) 및 게이트 전극(160)이 순차적으로 배치된다. 이때, 상기 액티브층(140)은 Zn, Cd, In, Ga 또는 Sn 에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 산화물로 이루어질 수 있으며, 예를 들면, In-Zn-O, In-Ga-O, In-Sn-O, Zn-Sn-O, Ga-Sn-O, Ga-Zn-O, In-Ga-Zn-O(IGZO)와 같은 산화물 반도체로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기와 같이 산화물 반도체로 액티브층을 형성할 경우, 저온 공정이 가능하고, 정전 특성이 우수한 박막 트랜지스터 소자를 형성할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 상기 액티브층(140)은 소스/드레인 전극(180)과 콘택하기 위한 도체화 영역을 포함할 수 있다. 상기 도체화 영역은 산소 플라즈마 처리와 같은 표면처리나, 이온주입 공정 등을 통해 반도체층 내의 캐리어 농도를 조절하는 방식으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 액티브층(140) 상에는 게이트 절연막(150)이 배치된다. 상기 게이트 절연막(150)은 후술할 게이트 전극(160)의 하부 영역에 형성되며, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiO2)와 같은 무기 절연막 또는 하프늄 옥사이드, 알루미늄 옥사이드와 같은 고유전성 산화막으로 이루어질 수 있다.
상기 게이트 절연막(150)의 상부에는 게이트 전극(160)이 배치된다. 상기 게이트 전극(160)은 액티브층(140) 내의 전자 이동을 제어하는 것으로, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 구리(Cu), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 금속 또는 합금의 단일층 또는 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 게이트 전극(160)은 도 3, 5 및 7에 도시된 바와 같이, U자 형상이거나, 또는 도 9, 11 및 13에 도시된 바와 같이, 바(bar) 형상일 수 있다. 게이트 전극(160)을 U자형으로 형성할 경우, 액티브층(140)과 게이트 전극(160)의 접촉 면적이 넓어져 접촉 저항이 적어지게 되고, 그 결과 소자의 전기적 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 한편, 게이트 전극(160)을 바(bar) 형태로 형성할 경우에는 게이트 전극의 일 측면에 소스/드레인 전극(180)이 형성되기 때문에 후술할 제 2 광차단층(190)을 게이트 전극(160)의 일측에만 형성해도 된다는 장점이 있다.
다음으로, 상기 게이트 전극(160)의 상부에는 층간 절연막(170)이 구비된다. 상기 층간 절연막(170)은 절연 기판(110)의 전면에 배치되며, 액티브층(140)과 소스/드레인 전극(180)을 전기적으로 연결하기 위한 콘택홀(174)을 포함한다. 상기 콘택홀(174)은 층간 절연막(170)의 일부를 제거하여 액티브층(140)의 일부 영역을 노출시키는 방법으로 형성된다. 한편, 도면 상에는 상기 층간 절연막(170)에 콘택홀이 하나 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 도면에 도시되지 않은 하부 영역의 층간 절연막을 식각하여 적어도 하나 이상의 콘택홀을 더 형성할 수 있으며, 상기 콘택홀을 통해 소스/드레인 전극이 액티브층과 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 층간 절연막(170)은 후술한 제 2 광차단층(190)을 형성하기 위한 트렌치(Trench)(176)를 포함한다. 이때, 상기 트렌치(Trench)(176)는 도 4 및 도 10에 도시된 바와 같이, 액티브층(140)이 노출되도록 형성될 수도 있고, 도 6, 8, 12 및 14에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(170) 및 버퍼층(130)을 관통하여 제 1 광 차단층(120)이 노출되도록 형성될 수도 있다.
한편, 상기와 같은 콘택홀(174) 및 트렌치(176)가 형성된 층간 절연막(160) 상에는 소스/드레인 전극(180) 및 제 2 광 차단층(190)이 형성된다.
이때, 상기 소스/드레인 전극(180)은 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 백금, 탄탈 등과 같은 금속 물질 또는 인듐-틴-옥사이드, 인듐-징크-옥사이드와 같은 도전 물질 등을 이용하여 형성될 수 있으며, 상기 도전 물질이 두 가지 이상 적층된 다층 구조로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 제 2 광 차단층(190)은 소자의 측면 및/또는 상면으로 유입되는 광으로부터 액티브층(140)을 보호하기 위한 것으로, 상기 트렌치(176)를 통해 층간 절연막(170)을 관통하도록 형성된다. 상기 제 2 광 차단층(190)은 소스/드레인 전극과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 이로써 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 티타늄, 백금, 탄탈 등과 같은 금속 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 광 차단층(190)은 게이트 전극(160)의 일측 또는 양측에 배치되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(160)이 U자 형상인 경우에는, 측면 광의 효과적인 차단을 위해 게이트 전극(160)의 양측에 제 2 광 차단층(190)을 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 게이트 전극(160)이 바(Bar) 형상인 경우에는, 도 9 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(160)의 일측에만 제2 광 차단층(190)을 구비하여도 무방하다. 이 경우, 상기 게이트 전극(160)의 타측에는 드레인 전극(180b)이 형성될 수 있으며, 상기 드레인 전극(180b)에 의해 제 2 광 차단층(190)이 형성되지 않은 측면에서 유입되는 광을 차단할 수 있다.
한편, 상기 제 2 광 차단층(190)은, 도 4 및 도 10에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(190)을 관통하여 액티브층(140)과 연결되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 광 차단층(190)에 의해 소자의 측면에서 광이 유입되는 것을 방지함으로써, 측면 유입 광에 의해 액티브층(140)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또는, 상기 제 2 광 차단층(190)은 도 6 및 도 11에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(190) 및 버퍼층(130)을 관통하여 제 1 광 차단층과 연결되도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 제 2 광 차단층(190)에 의해 측면 유입광뿐 아니라, 제 1 광 차단층과 액티브층 사이의 공간으로 유입되는 광까지 차단할 수 있어, 소자의 광 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또는, 상기 제2광 차단층(190)은 도 8 및 도 14에 도시된 바와 같이, 게이트 전극이 형성되지 않은 액티브층(140)의 상부 영역을 커버할 수 있도록, 층간 절연막(170)의 상부에서 연장되어 형성될 수 있다. 제 2 광 차단층(190)이 이와 같이 형성될 경우, 측면 광과 상부 광을 모두 차단할 수 있다는 장점이 있다. 한편, 도 8 및 도 14에는 제2광 차단층(190)이 제 1 광 차단층(120)과 연결되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제 2 광 차단층(190)이 액티브층(140)과 연결되어 있어도 무방하다. 즉, 상기 제 2 광 차단층(190)의 하면이 액티브층(140)과 연결되고, 상면이 층간 절연막(170) 상부에서 연장되어 액티브층(140)의 상부 영역을 커버할 수 있도록 형성될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 산화물 박막 트랜지스터는 게이트 전극의 측면에 층간 절연막을 관통하여 형성된 제 2 광차단층을 구비하여, 액티브층에 측면광이 유입되는 것을 차단함으로써 소자의 광 신뢰성이 개선되고, 이로 인해 제품의 수명이 향상되고, 잔상이 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 상기와 같은 제2 광 차단층이 존재할 경우, 종래의 산화물 박막 트랜지스터에 비해 광 신뢰성이 20% 이상 개선되는 것으로 확인되었다.
다음으로, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법에 대해 설명한다.
도 15 및 도 16에는 본 발명의 박막 트랜지스터의 제조 방법의 구현예들이 도시되어 있다. 도 15는 U자형 게이트 전극을 갖는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 도면이고, 도 16은 바(bar)형 게이트 전극을 갖는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 도면이다.
이하에서는 도 15 및 도 16을 참고하여, 본 발명의 박막 트랜지스터의 제조 방법에 대해 설명한다. 다만, 각 구성의 재료 및 구조 등에 있어서 반복되는 부분에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 15a 및 도 16a에 도시된 바와 같이, 절연 기판(110) 상에 제 1 광 차단층(120)을 형성한다. 이때, 상기 제 1 광 차단층(120)의 형성은 사용되는 재질에 따라 적절한 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 제 1 광 차단층(120)으로 금속이나 반도체 물질을 사용하는 경우에는 증착 공정을 통해 제 1 광 차단층(120)을 형성할 수 있으며, 수지 종류를 사용하는 경우에는 코팅법을 통해 제 1 광 차단층(120)을 형성할 수 있다.
그런 다음, 도 15b 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 광 차단층(120)이 형성된 기판의 전체 면 상에 버퍼층(130)을 형성한다. 상기 버퍼층(130)은 이로써 한정되는 것은 아니나, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 형성할 수 있다.
그런 다음, 도 15c 및 도 16c에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼층(130) 상에 액티브층(140)을 형성한다. 상기 액티브층(140)은 상기 버퍼층(130) 상에 a-IGZO와 같은 비정질 산화물 반도체를 스퍼터링법(Sputtering) 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) 등의 방법을 이용하여 증착하고, 노(furnace) 또는 급속열처리(Rapid Thermal Process:RTP)를 통해서 약 650℃ 이상의 고온 열처리 공정을 수행하여 상기 비정질 산화물 반도체를 결정화한 다음, 결정화된 산화물 반도체를 마스크 공정으로 패터닝하여 형성할 수 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 필요에 따라, 상기 액티브층(140)에 도체화 영역을 형성하기 위한 공정을 추가로 실시할 수도 있다.
다음으로, 도 15d 및 도 16d에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(140) 상에 게이트 절연막(150) 및 게이트 전극(160)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막(150) 및 게이트 전극(160)은 상기 액티브층(140) 상에 PECVD법으로 게이트 절연막층을 증착하고 이어서 스퍼터링법(Sputtering)으로 게이트 전극층을 증착하고, 그 후 마스크 공정으로 상기 게이트 절연막층 및 게이트 전극층을 함께 패터닝하여 형성할 수 있다. 이와 같이, 게이트 절연막(150)과 게이트 전극(160)을 하나의 마스크 공정으로 형성할 경우 상기 게이트 절연막(150)과 게이트 전극(160)은 동일한 패턴으로 형성된다. 이때, 상기 게이트 전극(160)은 도 15 (d)에 도시된 바와 같이, U자형으로 형성될 수도 있고, 도 16(d)에 도시된 바와 같이, 바(bar)형으로 형성될 수도 있다.
다음으로, 도 15e 및 도 16e에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(160) 상에 층간 절연막(170)을 도포한다.
그런 다음, 도 15f 및 도 16f에 도시된 바와 같이, 마스크 공정으로 층간 절연막(170)을 선택적으로 제거하여 트렌치(176) 및 콘택홀(174)을 형성한다. 보다 구체적으로는, 상기 트렌치(176) 및 콘택홀(174)은, 층간 절연막(170) 상부에 포토레지스트 공정을 통해 콘택홀 및 트렌치가 형성되어야 하는 영역을 제외한 부분에 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 층간 절연막(170)을 식각하는 방법으로 형성될 수 있다. 상기와 같은 방법을 통해 상기 콘택홀(174) 및 트렌치(176)를 하나의 공정으로 형성할 수 있다.
이때, 상기 콘택홀(174)은 액티브층(140)이 노출되도록 형성된다. 상기 트렌치(176)는 도 15의 (f)에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(170)만을 식각하여 액티브층(140)이 노출되도록 형성될 수도 있고, 도 16의 (f)에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(170)과 버퍼층(130)을 함께 식각하여 제 1 광 차단층(120)이 노출되도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 트렌치(176)는 도 15의 (f)에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(160)의 양 측면에 형성될 수도 있고, 도 16의 (f)에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(160)의 일 측면에 형성될 수도 있다.
상기와 같은 과정을 거쳐 콘택홀(174) 및 트렌치(176)가 형성되면, 상기 층간 절연막(170) 상에 금속층을 증착한 다음 마스크 공정을 이용하여 패터닝하여, 도 15의 (g) 및 도 16의 (g)에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 전극(180) 및 제 2 광 차단층(190)을 형성한다. 보다 구체적으로는, 상기 소스/드레인 전극 및 제 2 광 차단층은 층간 절연막 상부에 금속층을 증착한 다음, 상기 금속층 상부에 감광성 수지를 도포하고, 포토 마스크를 이용하여 상기 감광성 수지를 선택적으로 노광한 후 현상함으로써 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 마스크로 금속층을 식각하는 방법으로 형성할 수 있다.
이때, 상기 제 2 광 차단층(190)은 트렌치의 형성 구조에 따라 도 15의 (g)에 도시된 바와 같이, 액티브층(140)과 연결되도록 형성될 수도 있고, 도 16의 (g)에 도시된 바와 같이, 제 1광 차단층(190)과 연결되도록 형성될 수도 있다.
또한, 상기 제 2 광 차단층(190)은, 도 15의 (g)에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(170)의 상부에서 연장되어 액티브층(140)의 상부 영역을 커버(cover)할 수 있도록 형성될 수도 있고, 도 16의 (g)에 도시된 바와 같이, 트렌치 영역에만 형성될 수도 있다. 상기 제 2 광 차단층(190)의 수평 방향 형상은 마스크 공정에서 감광막 패턴의 형태를 조절하여 원하는 영역까지 금속층이 식각되도록 하는 방법으로 적절하게 변형할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 제조 방법은 소스/드레인 전극 형성 시에 제 2 광 차단층을 함께 형성하기 때문에 제 2 광 차단층을 형성하기 위한 별도의 공정이 요구되지 않으며, 종래의 설비를 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
10, 110 : 절연 기판
20, 120 : 제 1 광 차단층
30, 130 : 버퍼층
40, 140 : 액티브층
50, 150 : 게이트 절연막
60, 160 : 게이트 전극
70, 170 : 층간 절연막
72, 174 : 콘택홀
176 : 트렌치
80, 180 : 소스/드레인 전극
190 : 제 2 광 차단층
20, 120 : 제 1 광 차단층
30, 130 : 버퍼층
40, 140 : 액티브층
50, 150 : 게이트 절연막
60, 160 : 게이트 전극
70, 170 : 층간 절연막
72, 174 : 콘택홀
176 : 트렌치
80, 180 : 소스/드레인 전극
190 : 제 2 광 차단층
Claims (12)
- 절연 기판 상에 배치되는 제1광 차단층;
상기 제1광 차단층이 구비된 절연 기판의 전면에 배치되는 버퍼층;
상기 버퍼층 상에 배치되는 액티브층;
상기 액티브층 상에 배치되는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 배치되는 게이트 전극;
상기 게이트 전극이 구비된 절연 기판의 전면에 배치되며, 상기 액티브층의 일부 영역을 노출시키는 콘택홀과, 제2광 차단층을 형성하기 위한 트렌치를 포함하는 층간 절연막;
상기 콘택홀에 의해 액티브층과 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극; 및
상기 게이트 전극의 적어도 일 측면에 위치하며, 상기 트렌치를 통해 층간 절연막을 관통하도록 구비되는 제2광 차단층을 포함하고,
상기 제2광 차단층은 상기 트렌치를 통해 상기 액티브층과 연결되는 산화물 박막 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,
상기 게이트 전극은 U자 형상인 산화물 박막 트랜지스터.
- 제2항에 있어서,
상기 제2광 차단층이 게이트 전극의 양측에 구비되는 산화물 박막 트랜지스터.
- 제1항에 있어서,
상기 게이트 전극은 바(bar) 형상인 산화물 박막 트랜지스터.
- 제4항에 있어서,
상기 제2광 차단층은 게이트 전극의 일측에 구비되는 산화물 박막 트랜지스터.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2광 차단층은 층간 절연막의 상부에서 연장되어, 액티브층의 상부 영역을 커버할 수 있도록 구비되는 것인 산화물 박막 트랜지스터.
- 절연 기판 상에 제1광 차단층을 형성하는 단계;
상기 제1광 차단층이 형성된 절연 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;
상기 버퍼층 상에 액티브층을 형성하는 단계;
상기 액티브층 상에 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극이 형성된 절연 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계;
상기 층간 절연막을 식각하여 콘택홀 및 트렌치(trench)를 형성하는 단계; 및
상기 콘택홀 및 트렌치가 형성된 층간 절연막 상에 소스/드레인 전극 및 제2광 차단층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제2광 차단층은 상기 트렌치를 통해 상기 액티브층과 연결되는 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 트렌치는 액티브층의 일부가 노출되도록 형성되는 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 삭제
- 제9항에 있어서,
상기 제2광차단층은 층간 절연막의 상부에서 연장되어 액티브층의 상부 영역을 커버할 수 있도록 형성되는 산화물 박막 트랜지스터의 제조 방법.
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E90F | Notification of reason for final refusal | ||
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