KR19990057406A - Manufacturing Method of Top Gate Thin Film Transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탑 게이트형 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a top gate thin film transistor.
얇은 접합으로 LDD 영역을 형성하면 누설 전류를 줄일 수 있으나, 탑 게이트(top gate)형 박막 트랜지스터를 형성할 때 채널의 두께가 너무 얇기 때문에 얇은 접합으로 LDD 영역을 형성할 수 없어 누설 전류를 줄일 수 없고, 그에 따라 소자의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.The formation of LDD regions with thin junctions can reduce leakage currents.However, when forming top gate thin film transistors, the thickness of the channel is so thin that LDD regions cannot be formed with thin junctions to reduce leakage currents. There is a problem that the reliability of the device is thereby deteriorated.
본 발명에서는 LDD 영역이 형성될 부분에 산화막 스페이서를 형성하고 불순물 이온 주입 공정을 실시하여 박막 트랜지스터의 소오스 및 드레인 영역을 형성할 때 스페이서를 투과한 불순물이 얇은 접합의 LDD 영역을 형성하므로써 누설 전류를 줄여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In the present invention, when the oxide film spacer is formed in the portion where the LDD region is to be formed and the impurity ion implantation process is performed to form the source and drain regions of the thin film transistor, the impurity that has passed through the spacer forms the LDD region of the thin junction, thereby reducing leakage current. This reduces the reliability of the device.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 얇은 접합(shallow junction)으로 LDD 영역을 형성하여 누설 전류(leakage current)를 줄일 수 있는 탑 게이트형 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor (TFT), and more particularly, a method of manufacturing a top gate type thin film transistor capable of reducing a leakage current by forming an LDD region with a thin junction. It is about.
얇은 접합으로 LDD 영역을 형성하면 누설 전류를 줄일 수 있으나, 탑 게이트(top gate)형 박막 트랜지스터를 형성할 때 채널의 두께가 너무 얇기 때문에 얇은 접합으로 LDD 영역을 형성할 수 없어 누설 전류를 줄일 수 없고, 그에 따라 소자의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.The formation of LDD regions with thin junctions can reduce leakage currents.However, when forming top gate thin film transistors, the thickness of the channel is so thin that LDD regions cannot be formed with thin junctions to reduce leakage currents. There is a problem that the reliability of the device is thereby deteriorated.
따라서, 본 발명은 얇은 접합으로 LDD 영역을 형성하여 누설 전류를 줄일 수 있는 탑 게이트형 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a top gate type thin film transistor which can reduce the leakage current by forming an LDD region by a thin junction.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 하부 구조가 형성된 반도체 기판 상부에 절연막 및 비정질 실리콘막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 비정질 실리콘막을 결정화시켜 제 1 폴리실리콘막을 형성한 후 상기 제 1 폴리실리콘막을 패터닝하여 채널 영역을 확정하는 단계와, 상기 제 1 폴리실리콘막 상부의 선택된 영역에 게이트 산화막 및 제 2 폴리실리콘막을 순차적으로 형성하여 게이트 구조를 형성하는 단계와, 상기 게이트 구조 측벽에 스페이서를 형성한 후 불순물 이온 주입 공정을 실시하여 상기 스페이서 하부의 제 1 폴리실리콘막상에는 얇은 접합의 LDD 영역이 형성되고 노출된 상기 제 1 폴리실리콘막상에는 소오스 및 드레인 영역이 형성되는 단계와, 상기 스페이서를 제거하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, an insulating film and an amorphous silicon film are sequentially formed on a semiconductor substrate on which a plurality of substructures are formed, and the first polysilicon film is formed by crystallizing the amorphous silicon film. Patterning a silicon film to determine a channel region; sequentially forming a gate oxide film and a second polysilicon film in a selected region on the first polysilicon film; forming a gate structure; and forming a spacer on the sidewall of the gate structure. After the formation of the impurity ion implantation process, a thin junction LDD region is formed on the first polysilicon film under the spacer, and a source and a drain region are formed on the exposed first polysilicon film; Characterized in that it comprises a step of removing.
도 1(a) 내지 도 1(e)는 본 발명에 따른 탑 게이트형 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views of devices for explaining a method for manufacturing a top gate type thin film transistor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11 : 반도체 기판 12 : 절연막11 semiconductor substrate 12 insulating film
13 : 비정질 실리콘막 14 : 제 1 폴리실리콘막13: amorphous silicon film 14: first polysilicon film
15 : 게이트 산화막 16 : 제 2 폴리실리콘막15 gate oxide film 16 second polysilicon film
17 : 스페이서 18 : LDD 영역17 spacer 18 LDD region
19a : 소오스 영역 19b : 드레인 영역19a: source region 19b: drain region
첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1(a) 내지 도 1(e)는 본 발명에 따른 탑 게이트형 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이다.1 (a) to 1 (e) are cross-sectional views of devices for explaining a method of manufacturing a top gate thin film transistor according to the present invention.
도 1(a)를 참조하면, 구동 트랜지스터, VSS라인(도시되지 않음)등이 형성된 반도체 기판(11) 상부에 절연막(12)을 형성한다. 절연막(12)은 CVD 산화막등으로 두껍게 형성한다. 절연막(12) 상부에 LPCVD 방법으로 비정질 실리콘막(13)을 형성한다. 비정질 실리콘막(13)은 450∼570℃의 온도에서 SiH4또는 Si2H6를 이용하여 형성하며, 박막 트랜지스터의 특성을 고려하여 200∼1000Å의 두께로 형성한다.Referring to FIG. 1A, an insulating film 12 is formed on a semiconductor substrate 11 on which a driving transistor, a V SS line (not shown), and the like are formed. The insulating film 12 is formed thick with a CVD oxide film or the like. An amorphous silicon film 13 is formed on the insulating film 12 by LPCVD. The amorphous silicon film 13 is formed using SiH 4 or Si 2 H 6 at a temperature of 450 to 570 ° C., and is formed to a thickness of 200 to 1000 kHz in consideration of the characteristics of the thin film transistor.
도 1(b)를 참조하면, 비정질 실리콘막(13)을 결정화(crystallization)시켜 그레인 사이즈가 큰 제 1 폴리실리콘막(14)을 형성한다. 제 1 폴리실리콘막(14)은 비정질 실리콘막(13)을 N2분위기에서 600∼800℃의 온도로 4∼10시간동안 어닐링 공정을 실시하여 형성한다. 제 1 폴리실리콘막(14)을 패터닝하여 채널 부분을 형성한다.Referring to FIG. 1B, the amorphous silicon film 13 is crystallized to form a first polysilicon film 14 having a large grain size. The first polysilicon film 14 is formed by performing an annealing process on the amorphous silicon film 13 at a temperature of 600 to 800 ° C. in an N 2 atmosphere for 4 to 10 hours. The first polysilicon film 14 is patterned to form channel portions.
여기서, 비정질 실리콘막(13) 상부에 열산화막을 성장시킬 경우 결정화 과정을 생략할 수 있으며, 비정질 실리콘막(13)이 산화되어 SiO2로 될 때의 두께 손실을 감안하여 결정화 과정을 실시할 때보다 두껍게 형성한다. 이때, 900∼1200℃에서 수소 및 산소 가스를 이용하여 산화시키면 게이트 산화막이 형성됨과 동시에 채널 또한 고체상 결정화(solid phase crystallization)가 동시에 일어나서 폴리실리콘화 된다.In this case, when the thermal oxide film is grown on the amorphous silicon film 13, the crystallization process may be omitted, and the crystallization process is performed in consideration of the thickness loss when the amorphous silicon film 13 is oxidized to SiO 2 . Form thickly. In this case, when the oxide is oxidized using hydrogen and oxygen gas at 900 to 1200 ° C., the gate oxide film is formed and at the same time, the channel also undergoes solid phase crystallization and polysiliconizes.
도 1(c)를 참조하면, 제 1 폴리실리콘막(14) 상부에 게이트 산화막(15)을 형성하고, 게이트 산화막(15) 상부에 LPCVD 방법으로 제 2 폴리실리콘막(16)을 형성한다. 게이트 산화막(15)은 750∼800℃의 온도에서 증착된 HTO로 박막 트랜지스터의 특성을 고려하여 200∼1000Å의 두께로 증착한다. 제 2 폴리실리콘막(16) 및 게이트 산화막(15)의 선택된 영역을 제거하여 게이트 전극을 형성한다.Referring to FIG. 1C, a gate oxide film 15 is formed on the first polysilicon film 14, and a second polysilicon film 16 is formed on the gate oxide film 15 by LPCVD. The gate oxide film 15 is HTO deposited at a temperature of 750 to 800 ° C. and is deposited to a thickness of 200 to 1000 Å in consideration of the characteristics of the thin film transistor. Selected regions of the second polysilicon film 16 and the gate oxide film 15 are removed to form a gate electrode.
도 1(d)를 참조하면, 전체 구조 상부에 TEOS, MTO등의 산화막을 증착한 후 전면 식각하여 게이트 구조 측벽에 스페이서(17)를 형성한다. 스페이서(17)는 박막 트랜지스터의 소오스/드레인을 형성하기 위한 이온 주입 공정을 실시할 때 산화막을 투과하여 얇은 접합으로 LDD 영역을 형성할 수 있는 두께로 형성한다. PMOS 박막 트랜지스터를 형성할 경우 B 또는 BF2이온을 주입하여 스페이서(17) 하부의 제 1 폴리실리콘막(14)에는 얇은 접합의 LDD 영역(18)이 형성되고, 노출된 제 1 폴리실리콘막(14)에는 전체적으로 이온이 주입되어 소오스 및 드레인 영역(19a 및 19b)이 형성된다. 이때, 게이트 전극도 B 이온이 도핑되어 일함수(work function)를 낮추어 소자의 특성을 향상시킨다.Referring to FIG. 1 (d), a spacer 17 is formed on the sidewall of the gate structure by depositing an oxide film such as TEOS or MTO on the entire structure and etching the entire surface thereof. The spacers 17 are formed to have a thickness that allows the LDD region to be formed by a thin junction through the oxide film when performing the ion implantation process for forming the source / drain of the thin film transistor. When the PMOS thin film transistor is formed, a thin junction LDD region 18 is formed in the first polysilicon layer 14 under the spacer 17 by implanting B or BF 2 ions and exposing the exposed first polysilicon layer ( 14 is implanted with ions as a whole to form source and drain regions 19a and 19b. In this case, the gate electrode is also doped with B ions to lower the work function to improve the characteristics of the device.
도 1(e)는 스페이서(17)을 습식 식각으로 제거하여 탑 게이트형 박막 트랜지스터의 제조를 완료한 소자의 단면도이다.FIG. 1E is a cross-sectional view of a device in which a spacer 17 is removed by wet etching to fabricate a top gate thin film transistor.
본 발명의 다른 실시 예로서 드레인이 형성될 부분쪽의 게이트 전극 측벽에만 스페이서를 형성한 후 이온 주입 공정을 실시하여 드레인이 형성될 부분에만 얇은 접합으로 LDD 영역을 형성하고, 소오스가 형성될 부분에는 LDD 영역을 형성하지 않고 후속 열처리 공정을 실시하면 소오스 영역은 오버랩(overlap)되고, 드레인 영역은 오프셋(offset)되어 박막 트랜지스터의 온/오프비(on/off ratio)를 증가시킬 수 있다.As another embodiment of the present invention, the spacer is formed only on the sidewalls of the gate electrode on the side where the drain is to be formed, and then an ion implantation process is performed to form the LDD region with a thin junction only on the part where the drain is to be formed, and on the part where the source is to be formed. If the subsequent heat treatment process is performed without forming the LDD region, the source region may overlap and the drain region may be offset to increase the on / off ratio of the thin film transistor.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 얇은 접합으로 LDD 영역을 형성할 수 있어 누설 전류를 줄여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the LDD region can be formed by a thin junction, thereby reducing the leakage current and improving the reliability of the device.
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KR1019970077457A KR19990057406A (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Manufacturing Method of Top Gate Thin Film Transistor |
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KR1019970077457A KR19990057406A (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Manufacturing Method of Top Gate Thin Film Transistor |
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KR1019970077457A KR19990057406A (en) | 1997-12-29 | 1997-12-29 | Manufacturing Method of Top Gate Thin Film Transistor |
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KR (1) | KR19990057406A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7821007B2 (en) | 2007-01-09 | 2010-10-26 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Thin film transistor and flat panel display device |
US8698167B2 (en) | 2010-12-06 | 2014-04-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Light sensor and display apparatus having the same |
-
1997
- 1997-12-29 KR KR1019970077457A patent/KR19990057406A/en not_active Application Discontinuation
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US8698167B2 (en) | 2010-12-06 | 2014-04-15 | Samsung Display Co., Ltd. | Light sensor and display apparatus having the same |
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