KR20040054433A - method for switching device or driving device for liquid crystal display with driving circuit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 구동회로 일체형 액정표시장의 스위칭 소자 또는 구동소자의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching element or a method for manufacturing the driving element of a liquid crystal display with integrated driving circuit.
최근 정보화 사회로 시대가 급발전함에 따라 박형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 우수한 특성을 가지는 평판 표시장치(flat panel display)의 필요성이 대두되었는데, 그 중 색 재현성 등이 우수한 액정 표시 장치(liquid crystal display)가 활발하게 개발되고 있다.Recently, with the rapid development of the information society, there is a need for a flat panel display having excellent characteristics such as thinning, light weight, and low power consumption. Among them, a liquid crystal display having excellent color reproducibility, etc. displays are actively being developed.
일반적으로 액정 표시 장치는 전계 생성 전극이 각각 형성되어 있는 두 기판을 두 전극이 형성되어 있는 면이 마주 대하도록 배치하고 두 기판 사이에 액정 물질을 삽입한 다음, 두 전극에 전압을 인가하여 생성되는 전기장에 의해 액정 분자를 움직임으로써 액정 분자의 움직임에 따라 달라지는 빛의 투과율에 의해 화상을 표현하는 장치이다.In general, a liquid crystal display device is formed by arranging two substrates on which electric field generating electrodes are formed so that the surfaces on which two electrodes are formed face each other, inserting a liquid crystal material between the two substrates, and then applying voltage to the two electrodes. It is a device that expresses an image by the transmittance of light that varies depending on the movement of liquid crystal molecules by moving the liquid crystal molecules by an electric field.
액정 표시 장치의 하부 기판은 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 포함하는데, 박막 트랜지스터에 사용되는 액티브층은 비정질 실리콘(amorphous silicon ; a-Si)이 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘이 저온에서 저가의 유리 기판과 같은 대형 기판 상에 형성하는 것이 가능하기 때문이다.The lower substrate of the liquid crystal display includes a thin film transistor which is a switching element, and an active layer used in the thin film transistor is mainly made of amorphous silicon (a-Si). This is because amorphous silicon can be formed on a large substrate such as a low cost glass substrate at low temperature.
그런데, 이러한 비정질 실리콘을 이용한 박막 트랜지스터를 구동하기 위해서는 구동회로가 필요하다. 구동회로는 다수의 CMOS(complementary metal oxidesemiconductor) 소자를 포함하는데, 이러한 CMOS 소자를 형성하기 위해서는 단결정 실리콘(single crystal silicon)이 이용된다.However, a driving circuit is required to drive the thin film transistor using such amorphous silicon. The driving circuit includes a plurality of complementary metal oxide semiconductor (CMOS) devices, and single crystal silicon is used to form such a CMOS device.
따라서, 액정 표시 장치는 비정질 실리콘으로 제작된 박막 트랜지스터 어레이 기판에 단결정 실리콘으로 제작된 고밀도 집적 회로(large scale integration)를 TAB(tape automated bonding) 등의 방법으로 연결하여 구동한다. 그러나, 구동 회로의 가격이 매우 높기 때문에 이와 같은 액정 표시 장치는 가격이 높은 단점이 있다.Accordingly, the liquid crystal display device is driven by connecting a large scale integration made of single crystal silicon to a thin film transistor array substrate made of amorphous silicon by a method such as tape automated bonding (TAB). However, since the price of the driving circuit is very high, such a liquid crystal display has a disadvantage of high price.
근래에 들어 폴리 실리콘(poly-Si)을 이용한 박막 트랜지스터를 채용하는 액정 표시 장치가 널리 연구 및 개발되고 있다. 폴리 실리콘을 이용한 액정 표시 장치에서는 박막 트랜지스터와 구동 회로를 동일 기판 상에 형성할 수 있으며, 박막 트랜지스터와 구동 회로를 연결하는 과정이 불필요하므로 공정이 간단해진다. 또한, 폴리 실리콘은 비정질 실리콘에 비해 전계효과 이동도가 100 내지 200 배정도 더 크므로 응답 속도가 빠르고, 온도와 빛에 대한 안정성도 우수한 장점이 있다.Recently, a liquid crystal display device employing a thin film transistor using polysilicon (poly-Si) has been widely researched and developed. In a liquid crystal display using polysilicon, the thin film transistor and the driving circuit can be formed on the same substrate, and the process is simplified because the process of connecting the thin film transistor and the driving circuit is unnecessary. In addition, polysilicon has a field response mobility of about 100 to 200 times greater than that of amorphous silicon, so it has a fast response speed and excellent stability to temperature and light.
이러한 폴리 실리콘은 직접 증착(as-deposition)하거나, 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; PECVD) 또는 저압 화학 기상 증착법(Low Pressure Chemical Vapor Deposition ; LPCVD)으로 비정질 실리콘을 증착한 후 이를 결정화함으로써 형성할 수 있다.Such polysilicon may be directly deposited (as-deposition), or by depositing amorphous silicon by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) by crystallizing it. Can be formed.
비정질 실리콘을 이용하여 폴리 실리콘을 형성하는 방법으로는 고상 결정화(SPC : solid phase crystallization) 방법, 금속유도 결정화(metal induced crystallization : MIC) 방법, 그리고 레이저 열처리(laser annealing) 방법, 순차측면고상법(sequential lateral solidification : 이하 SLS 방법이라고 함) 등이 있다.Polysilicon formation using amorphous silicon includes solid phase crystallization (SPC), metal induced crystallization (MIC), laser annealing, and sequential side solidification ( sequential lateral solidification (hereinafter referred to as SLS method).
이중에서 최근 널리 이용되는 SLS 방법은 실리콘의 그레인이 실리콘 액상영역과 실리콘 고상영역의 경계면에서 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 것으로, 레이저 에너지의 크기와 레이저빔의 조사 범위를 적절하게 이동하여 그레인을 소정의 길이만큼 측면 성장시킴으로써, 실리콘 그레인의 크기를 향상시킬 수 있는 비정질 실리콘 박막의 결정화 방법(Robert S. Sposilli, M. A. Crowder, and James S. Im, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 452, 956∼957, 1997)이다. 상기 SLS 방법은 기판 상에 실리콘 그레인의 크기가 큰 폴리 실리콘 박막을 형성할 수 있다.Among these, the SLS method widely used recently takes advantage of the fact that the grain of silicon grows in the direction perpendicular to the interface at the interface between the silicon liquid region and the solid state region of the silicon. A method of crystallizing an amorphous silicon thin film capable of improving the size of the silicon grain by moving and laterally growing the grain by a predetermined length (Robert S. Sposilli, MA Crowder, and James S. Im, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 452, 956 to 957, 1997). The SLS method can form a polysilicon thin film having a large size of silicon grain on a substrate.
이러한 SLS 결정화 방법에 대하여 이하 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.This SLS crystallization method will be described below with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1c에는 SLS 방법에 의해 비정질 실리콘막을 결정화하는 과정을 도시하였다.1A to 1C illustrate a process of crystallizing an amorphous silicon film by the SLS method.
우선 상기 SLS 결정화 과정을 진행하기 전에 투명한 기판상에 버퍼층을 산화실리콘(SiO2)을 전면 증착하여 형성한다. 이후 비정질 실리콘을 상기 버퍼층 위에 전면 증착하여 비정질 실리콘층을 형성한다.First, before the SLS crystallization process, a buffer layer is formed by depositing silicon oxide (SiO 2 ) on the transparent substrate. Thereafter, amorphous silicon is entirely deposited on the buffer layer to form an amorphous silicon layer.
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이 비정질 실리콘층(1)의 A 영역에 레이저빔을 1차 조사하여 결정을 성장시킨다. 실리콘은 액상영역과 고상영역의 경계면에서부터 측면 성장을 하므로, 레이저빔이 조사된 영역(A)의 양끝에서부터 그레인(3)이 성장되어 결정이 만나는 부분(Ia선)에서 성장을 멈춘다.First, as shown in FIG. 1A, crystals are grown by first irradiating a laser beam to the A region of the amorphous silicon layer 1. Since silicon grows laterally from the interface between the liquid region and the solid region, the grains 3 grow from both ends of the region A irradiated with the laser beam and stop growth at the region where the crystals meet (Ia line).
이어, 도 1b에 도시한 바와 같이 비정질 실리콘층(1)의 B 영역에 레이저빔을 2차 조사하여 결정을 성장시킨다. 이때, B 영역은 레이저빔이 1차 조사된 영역(도 1a의 A 영역)의 일부를 포함하는데, 레이저빔이 조사된 B 영역의 경계에서부터 결정이 성장되므로, A 영역과 B 영역이 일부 중첩되는 영역(AB 영역)에서는 레이저빔의 1차 조사시 생성된 그레인(도 1a의 3)이 결정화 핵으로 작용하여 성장이 이루어진다. 이러한 결정 성장은 Ib선에서 멈추게 되며, 도시한 바와 같이 2차 레이저빔 조사 후에는 더욱 큰 그레인(5)이 생성된다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a crystal is grown by irradiating a laser beam to the B region of the amorphous silicon layer 1 secondly. At this time, the region B includes a part of the region to which the laser beam is first irradiated (region A of FIG. 1A), and since the crystal is grown from the boundary of the region B to which the laser beam is irradiated, the region A and the region B partially overlap. In the region AB region, grains generated during the first irradiation of the laser beam (3 in FIG. 1A) act as crystallization nuclei to thereby grow. This crystal growth stops at the Ib line, and larger grains 5 are produced after the secondary laser beam irradiation, as shown.
다음, 도 1c에 도시한 바와 같이 비정질 실리콘층(1)의 C 영역에 레이저빔을 3차 조사하여 결정을 성장시키는데, 이때의 C 영역은 레이저빔이 2차 조사된 B 영역의 일부를 포함한다. 따라서, C 영역 중 B 영역과 일부 중첩되는 영역(BC 영역)에 형성되는 그레인은 레이저빔의 2차 조사시 생성된 그레인(도 1b의 5)이 결정화 핵으로 작용하여 더욱 큰 그레인(7)이 성장된다.Next, as shown in FIG. 1C, crystals are grown by irradiating a laser beam to the C region of the amorphous silicon layer 1 in a tertiary manner, wherein the C region includes a part of the B region to which the laser beam is irradiated secondarily. . Therefore, the grains formed in the region C partially overlapped with the region B of the region C (grains BC of FIG. 1B) generated during the second irradiation of the laser beam act as crystallization nuclei so that larger grains 7 are formed. Is grown.
이와 같은 방법으로 레이저빔 조사를 반복하여 비정질 실리콘이 형성된 박막 전체를 주사(scanning)함으로써, 그레인의 크기가 큰 폴리 실리콘을 제작할 수 있다. 또한 같은 위치에 조사되는 레이저빔의 회수가 적어지므로 수율이 높아진다.By repeating the laser beam irradiation in this manner, the entire thin film on which amorphous silicon is formed is scanned, thereby producing polysilicon having a large grain size. In addition, since the number of laser beams irradiated at the same position is reduced, the yield is high.
그러나, SLS 결정화 공정에서도 측면성장 영역간에 의도하지 않은 작은 그레인 영역이 형성되므로, 보다 많은 샷을 사용하게 되는데, 이럴 경우에 그레인 경계영역의 교차지점인 "Ia, Ib..." 영역에서 뾰족한 융기가 발생하기 쉬워, 폴리 실리콘의 표면이 거칠어지게 되는 문제가 발생한다. 상기 문제는 차후 다시 언급하기로한다.However, in the SLS crystallization process, undesired small grain regions are formed between the lateral growth regions, and thus more shots are used. In this case, sharp ridges at the "Ia, Ib ..." regions, which are intersection points of the grain boundary regions, are used. Is liable to occur, resulting in a problem that the surface of the polysilicon becomes rough. The problem will be mentioned later.
전술한 실리콘 결정화 방법은 구동 소자 또는 스위칭 소자를 제작하는데 적용할 수 있다. 일반적으로 액정표시장치의 해상도가 높아지면 신호선과 주사선의 패드 피치가 짧아져 일반적인 구동회로 실장방법인 TCP(Tape carrier package)는 본딩(bonding)자체가 어려워진다. 그러나, 폴리 실리콘으로 기판에 직접 구동회로를 만들면 구동 IC비용도 줄일 수 있고 실장도 간단해 진다.The above-described silicon crystallization method can be applied to fabricate a driving device or a switching device. In general, the higher the resolution of the liquid crystal display device, the shorter the pad pitch of the signal line and the scan line, and thus, the TCP (Tape Carrier Package), which is a general driving circuit mounting method, becomes difficult to bond itself. However, fabricating a drive circuit directly on the substrate with polysilicon reduces drive IC costs and simplifies mounting.
도 2는 일반적인 구동회로부 일체형 액정표시장치의 개략도이다.2 is a schematic view of a typical driving circuit unit integrated liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 절연 기판(10) 상에 구동회로부(17)와 화소부(13)가 같이 형성되어 있다. 상기 화소부(13)는 기판(10)의 중앙부에 위치하고, 이 화소부(13)의 일측과 이에 평행하지 않은 타측에 각각 데이터 및 게이트 구동회로부(17a, 17b)가 위치하고 있다. 상기 화소부(13)에는 상기 게이트 구동회로부(17b)와 연결된 다수 개의 게이트 배선(21)과 상기 데이터 구동회로부(17a)와 연결된 다수 개의 데이터 배선(19)이 교차하여 구성되며, 두 배선이 교차하여 정의되는 화소영역(P)에는 화소전극(23)이 형성되어 있고, 상기 두 배선의 교차지점에는 화소전극(23)과 연결된 박막 트랜지스터(T)가 위치한다.As shown, the driving circuit portion 17 and the pixel portion 13 are formed on the insulating substrate 10 together. The pixel portion 13 is positioned at the center of the substrate 10, and the data and gate driving circuit portions 17a and 17b are positioned at one side of the pixel portion 13 and the other side not parallel thereto. The pixel portion 13 includes a plurality of gate wires 21 connected to the gate driving circuit part 17b and a plurality of data wires 19 connected to the data driving circuit part 17a intersect with each other. The pixel electrode 23 is formed in the pixel region P defined by the pixel region P, and the thin film transistor T connected to the pixel electrode 23 is positioned at the intersection of the two wires.
또한, 상기 데이터 및 게이트 구동회로부(17a, 17b)는 외부신호 입력단(25)과 연결되어 있다.In addition, the data and gate driving circuit portions 17a and 17b are connected to an external signal input terminal 25.
상기 데이터 및 게이트 구동회로부(17a, 17b)는 상기 외부신호 입력단(25)을 통하여 입력된 외부신호를 내부에서 조절하여 각각 데이터 및 게이트 배선(19, 21)을 통해 화소부(13)로 디스플레이 컨트롤 신호 및 데이터 신호를 공급하기 위한 장치이다.The data and gate driving circuit units 17a and 17b internally adjust an external signal input through the external signal input terminal 25 to control the display to the pixel unit 13 through the data and gate lines 19 and 21, respectively. Apparatus for supplying signals and data signals.
따라서, 상기 데이터 및 게이트 구동회로부(17a, 17b)는 입력되는 신호를 적절하게 출력시키기 위하여 인버터(inverter)인 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)구조 박막 트랜지스터(미도시)가 상기 구동회로부 내부에 형성되어 있다.Accordingly, the data and gate driving circuit portions 17a and 17b are formed with a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) structure thin film transistor (not shown), which is an inverter, to properly output an input signal. It is.
상기 CMOS는 고속 신호처리가 요구되는 구동회로부 박막 트랜지스터에 사용되는 반도체 기술의 일종으로서, 음전기로 충전된 여분의 전자들(n형 반도체)과 양전기로 충전된 정공들(p형 반도체)을 이용하여 하나의 전도체를 형성하고, 상기 두 종류의 반도체들의 효과적인 전기제어에 의해 전류 게이트를 이루기 위한 상호 보완적인 방법으로 사용되며, 극히 작은 전력을 소모하는 장점이 있으므로 구동회로를 구성하는 구동소자로 사용된다.The CMOS is a semiconductor technology used in a thin film transistor for driving circuits requiring high-speed signal processing. The CMOS uses extra electrons (n-type semiconductor) and negatively charged holes (p-type semiconductor) charged with negative electricity. It forms a conductor and is used as a complementary method for forming a current gate by effective electrical control of the two kinds of semiconductors, and it is used as a driving device constituting a driving circuit because it has an advantage of consuming very small power. .
상기 CMOS소자는 빠른 동작특성이 요구되므로 폴리 실리콘층을 액티브채널층으로 사용하며, 상기 스위칭 소자 또한 폴리 실리콘층을 액티브채널층으로 사용하게 되면 빠른 이동도(mobility)를 얻을 수 있기 때문에 액정패널의 화질이 개선되는 장점이 있다.Since the CMOS device requires fast operating characteristics, the polysilicon layer is used as the active channel layer, and the switching device also uses the polysilicon layer as the active channel layer, so that the high mobility is obtained. Image quality is improved.
상기 구동소자와 스위칭 소자는 동시에 제작할 수 있으며 이하, 도면을 참조하여 간략히 설명한다.The driving device and the switching device may be manufactured at the same time, which will be briefly described with reference to the accompanying drawings.
도 3과 도 4는 상기 스위칭 소자와 CMOS소자의 단면을 도시한 단면도이다.3 and 4 are cross-sectional views showing cross sections of the switching device and the CMOS device.
도 3은 표시부의 스위칭 소자(T)이고, 도 4는 구동부회로부의 CMOS소자(C)이다.3 is a switching element T of the display unit, and FIG. 4 is a CMOS element C of the driver unit circuit unit.
먼저, 스위칭 소자영역과 CMOS소자 영역이 정의된 투명한 절연 기판(30)상에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 버퍼층(buffer layer)(32)을 형성한다. 다음으로, 상기 버퍼층(32) 상부에 비정질 실리콘(a-Si)을 증착한 후, 탈수소화 공정을 진행한다. 다음으로, 상기 탈수소화 공정을 거친 비정질 실리콘층을 SLS 결정화법에 의해 폴리 실리콘층으로 결정화한 후, 상기 폴리 실리콘층을 소정의 형상으로 패터닝 한다. 이때 상기 폴리 실리콘층은 스위칭 소자영역(T)과 CMOS 소자영역(C)에 동시에 구성되며, 상기 각 소자영역(T, C)에 패터닝된 폴리실리콘층(35, 37, 40)은 각각 액티브채널층(35a, 37a, 40a)과 오믹콘택층(35c, 37c, 40c)과 LDD층(35b, 37b)으로 정의되는 반도체층(35, 37, 40)을 이룬다.First, a silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiO 2 ) is deposited on a transparent insulating substrate 30 on which a switching device region and a CMOS device region are defined to form a buffer layer 32. Next, after depositing amorphous silicon (a-Si) on the buffer layer 32, a dehydrogenation process is performed. Next, after the amorphous silicon layer subjected to the dehydrogenation process is crystallized into a polysilicon layer by SLS crystallization, the polysilicon layer is patterned into a predetermined shape. In this case, the polysilicon layer is simultaneously configured in the switching device region T and the CMOS device region C, and the polysilicon layers 35, 37, and 40 patterned in the device regions T and C are active channels, respectively. The semiconductor layers 35, 37, and 40 defined by the layers 35a, 37a, and 40a, the ohmic contact layers 35c, 37c, and 40c, and the LDD layers 35b and 37b are formed.
다음으로, 상기 반도체층(35, 37, 40)에 있어서, 상기 반도체층(35, 37, 40)의 표면은 전술한 SLS 결정화 공정진행으로 그레인 경계영역에 뾰족한 융기가 발생하여 울퉁불퉁한 상태이므로, 상기 거칠어진 반도체층(35, 37, 40) 표면을 반응성 가스 예를들면 수소(H2) 또는 플르오린(F)기를 갖는 가스 분위기의 챔버를 갖춘 드라이 에칭(Dry Etching) 장비를 이용하여 표면을 플라즈마 처리하여 상기 반도체층(35, 37, 40)의 표면 거칠기를 개선한다. 이후, 상기 표면상태가 개선된 반도체층(35, 37, 40) 위에 산화실리콘(SiO2)의 게이트 절연막(43)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(43)은 상기 표면이 개선된 반도체층(35, 37, 40)이 형성된 기판(30)을 PECVD 장비의 챔버 내에 위치시킨 후, 실란(SiH4)과 산화질소(N2O) 가스를 주입하여 상기 챔버내 분위기를 조성한 후 PECVD 공정을 진행하여 상기 산화실리콘(SiO2)의 게이트 절연막(43)을 반도체층(35, 37, 40) 위에 증착한다.Next, in the semiconductor layers 35, 37, and 40, the surfaces of the semiconductor layers 35, 37, and 40 are uneven because sharp bumps are generated in the grain boundary region by the SLS crystallization process described above. The rough surface of the semiconductor layers 35, 37, and 40 may be formed by using a dry etching apparatus having a gas atmosphere chamber having a reactive gas such as hydrogen (H 2 ) or fluorine (F). Plasma treatment improves the surface roughness of the semiconductor layers 35, 37, and 40. Thereafter, a gate insulating layer 43 of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the semiconductor layers 35, 37, and 40 having the improved surface state. The gate insulating layer 43 has the substrate 30 on which the semiconductor layers 35, 37, and 40 having the improved surface are formed in the chamber of the PECVD apparatus, and then silane (SiH 4 ) and nitrogen oxide (N 2 O). After injecting gas to form an atmosphere in the chamber, a PECVD process is performed to deposit the gate insulating layer 43 of the silicon oxide (SiO 2) on the semiconductor layers 35, 37, and 40.
이후, 상기 게이트 절연막(43) 위로 게이트 전극(45, 47, 50)을 형성한 후, 상기 게이트 전극(45, 47, 50)이 형성된 기판(30)의 반도체층(35, 37, 40)을 도핑 처리하는데, 먼저 저농도의 n-도핑한 후, 스위칭 소자(T)와 구동소자(C) 중 제 1 소자(C1)가 n형이므로 이들 영역을 제외한 나머지 영역은 포토레지스트와 같은 수단으로 가려서 고농도의 n+ 도핑을 한다. 이후 상기 n+이온이 도핑된 영역을 차단하고, 상기 구동소자(C) 중 제 2 소자(C2)의 불순물 영역(40c)에 고농도의 p+ 도핑을 한다. 이때 스위칭 소자(T)와 제 1 구동소자(C1)의 반도체층(35, 37) 중 n-도핑만 이루어진 부분은 LDD층(35b, 37b)을 이루고, n+도핑이 이루어진 부분은 n형 오믹콘택층(35c, 37c)을 이룬다. 또한 제 2 구동소자에 있어서 p+도핑이 이루어진 부분은 p형 오믹콘택층(40c)을 이루며, 게이트 전극(45, 47, 50)에 가려 도핑이 이루어지지 않은 부분은 액티브채널층(35a, 37a, 40a)를 이룬다. 다음으로 상기 스위칭 소자(T) 및 구동소자(C)에 있어서 상기 도핑 처리된 반도체층(35, 37, 40) 및 게이트 전극(45, 47, 50) 위로 층간절연막(55)을 형성한 후 이를 패터닝하여, 상기 스위칭 소자(T)와 구동소자(n형 박막 트랜지스터와 p형 박막 트랜지스터)(C)의 각 오믹콘택층(35c, 37c, 40c)을 노출한다.Thereafter, gate electrodes 45, 47, and 50 are formed on the gate insulating layer 43, and then the semiconductor layers 35, 37, and 40 of the substrate 30 on which the gate electrodes 45, 47, and 50 are formed. In the doping process, first, after low concentration n-doping, since the first element C1 of the switching element T and the driving element C is n-type, the remaining regions except for these regions are covered by a means such as photoresist and have a high concentration. Do the n + doping. Thereafter, the region doped with n + ions is blocked, and a high concentration of p + is doped into the impurity region 40c of the second element C2 of the driving element C. At this time, the n-doped portion of the semiconductor layers 35 and 37 of the switching element T and the first driving element C1 constitutes the LDD layers 35b and 37b, and the n-doped portion is the n-type ohmic contact. Layers 35c and 37c are formed. In addition, the p + doped portion of the second driving device forms a p-type ohmic contact layer 40c, and the undoped portion of the gate electrode 45, 47, 50 is covered by the active channel layers 35a, 37a, 40a). Next, an interlayer insulating layer 55 is formed on the doped semiconductor layers 35, 37, and 40 and the gate electrodes 45, 47, and 50 in the switching element T and the driving element C. By patterning, the ohmic contact layers 35c, 37c, and 40c of the switching element T and the driving element (n-type thin film transistor and p-type thin film transistor) C are exposed.
다음으로, 상기 각 소자의 오믹콘택층(35c, 37c, 40c)과 접촉하는 각 소자의 소스 전극(60a, 62a, 65a)과 드레인 전극(60b, 62b, 65b)을 형성한다.Next, source electrodes 60a, 62a, 65a and drain electrodes 60b, 62b, 65b of each device in contact with the ohmic contact layers 35c, 37c, and 40c of each device are formed.
전술한 바와 같은 공정으로, 화소부의 스위칭소자(T)와 구동부의 CMOS 소자(C)가 제작되며, 상기 각 소자가 구성된 기판(30)의 전면에 절연막인보호막(70)을 형성하고, 상기 스위칭 소자(T)의 드레인 전극(60b)을 노출한다. 이후 상기 각 드레인 전극(60b)과 접촉하는 화소전극(73)을 형성한다.In the above-described process, the switching element T of the pixel portion and the CMOS element C of the driving portion are fabricated, and a protective film 70 which is an insulating film is formed on the entire surface of the substrate 30 on which each of the elements is formed, and the switching is performed. The drain electrode 60b of the element T is exposed. Thereafter, the pixel electrode 73 in contact with each of the drain electrodes 60b is formed.
그러나, 전술한 구동회로 일체형 액정표시장의 스위칭 소자 및 구동소자인 박막 트랜지스터의 제조방법에 있어, 특히 폴리실리콘의 반도체층의 표면처리와 게이트 절연막을 형성하는 공정에 있어, 수소(H2) 또는 플르오린(F)기를 포함하는 반응성 기체와 상기 분위기를 갖춘 드라이 에칭 장비의 챔버에서 플라즈마 공정을 진행하여 표면처리를 하고, 다시 상기 표면 처리된 기판을 PECVD 장비의 챔버로 옮겨서 게이트 절연막을 형성한다. 이는 반응성 가스인 수소(H2) 또는 플르오린(F)기를 갖은 반응성 기체를 사용하여 플마즈마 공정을 진행할 때 상기 반응성 가스는 다른 것들과 반응하기 쉽게 때문에 동일 챔버를 사용하면 챔버 오염의 문제가 발생하므로 상기 공정은 서로 다른 챔버에서 진행된다. 그러므로 제조공정 시간이 많이 걸리고, 반도체층의 표면처리를 하는데, 반응성 가스를 사용함으로써 TFT소자 특성 변화를 일으키는 부작용이 일어날 수 있다.However, in the above-described method of manufacturing a switching element and a driving element of a liquid crystal display device with an integrated driving circuit, particularly in the surface treatment of a semiconductor layer of polysilicon and a process of forming a gate insulating film, hydrogen (H 2 ) or a flue The surface treatment is performed by performing a plasma process in a chamber of a dry etching apparatus having a reactive gas containing an organ (F) group and the atmosphere, and then, the surface treated substrate is transferred to a chamber of a PECVD apparatus to form a gate insulating film. This is because the reactive gas reacts easily with others when a reactive gas having a reactive gas such as hydrogen (H 2 ) or fluorine (F) is used. The process proceeds in different chambers. Therefore, the manufacturing process takes a lot of time, the surface treatment of the semiconductor layer, by using a reactive gas may cause side effects causing changes in the TFT device characteristics.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 SLS결정화 기술을 이용하여 결정질 폴리 실리콘층을 형성한 후, 불활성 가스인 헬륨(He)가스를 이용한 플라즈마 공정과, 산화실리콘의 게이트 절연막 형성공정을 한 챔버에서 연속하여 진행함으로써 공정 시간 단축과 공정 효율을 높이는것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is to form a crystalline polysilicon layer using SLS crystallization technology, and then using a plasma process using an inert gas helium (He) gas, The process of forming the gate insulating film of silicon oxide is continuously performed in one chamber to shorten the process time and increase the process efficiency.
도 1a 내지 1c는 SLS 방법에 의해 비정질 실리콘막을 결정화하는 과정을 도시한 도면.1A to 1C illustrate a process of crystallizing an amorphous silicon film by the SLS method.
도 2는 데이터 구동회로와 게이트 구동회로가 기판에 실장된 어레이 기판을 개략적으로 도시한 평면도2 is a plan view schematically illustrating an array substrate on which a data driving circuit and a gate driving circuit are mounted on a substrate;
도 3은 표시부의 스위칭 소자인 박막 트랜지스터 단면도.3 is a cross-sectional view of a thin film transistor that is a switching element of a display unit.
도 4는 구동부의 CMOS 박막 트랜지스터의 단면도.4 is a cross-sectional view of a CMOS thin film transistor of a driving unit.
도 5a 내지 5g는 본 발명에 따른 구동회로 일체형 액정표시장의 스위칭 소자 또는 구동소자인 박막 트랜지스터의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.5A to 5G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor that is a switching device or driving device of a liquid crystal display with a drive circuit integrated according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 절연기판 105 : 버퍼층100: insulating substrate 105: buffer layer
115 : 반도체층 117 : 돌기115: semiconductor layer 117: protrusion
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 구동회로 일체형 액정표시장의 스위칭 소자 또는 구동소자의 제조 방법은 투명한 절연기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 상에 비정질 실리콘막을 전면에 형성하는 단계와; 상기 비정질 실리콘막을 결정화법에 의해 결정화된 폴리 실리콘막을 형성하는 단계와; 상기 결정화된 폴리 실리콘막을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층이 형성된 기판을 헬륨(He) 분위기의 챔버내에서 플라즈마 처리하여 상기 반도체층의 표면 거칠기를 개선하는 단계와; 상기 반도체층의 표면이 개선된 기판을 상기 챔버내 분위기를 바꾸어 증착에 의한 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막이 형성된 기판에 금속물질을 증착하고 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a switching device or a driving device of a liquid crystal display with an integrated driving circuit according to the present invention includes forming a buffer layer on a transparent insulating substrate; Forming an amorphous silicon film on the buffer layer over the buffer layer; Forming a polysilicon film crystallized from the amorphous silicon film by a crystallization method; Patterning the crystallized polysilicon film to form a semiconductor layer; Improving the surface roughness of the semiconductor layer by plasma-processing the substrate on which the semiconductor layer is formed in a chamber of helium (He) atmosphere; Forming a gate insulating film by evaporating the substrate having an improved surface of the semiconductor layer in the chamber; And depositing and patterning a metal material on the substrate on which the gate insulating film is formed to form a gate electrode.
이때, 상기 플라즈마 처리는 헬륨(He)을 퍼지 또는 캐리어 가스로 사용하는 PECVD 장치의 챔버에서 진행하며, 상기 헬륨(He) 플라즈마 처리 후 챔버는 실란(SiH4)가스와 산화질소(N2O) 가스 분위기로 바뀌는 것이 특징이다.In this case, the plasma treatment is performed in a chamber of a PECVD apparatus using helium (He) as a purge or carrier gas, and after the helium (He) plasma treatment, the chamber is a silane (SiH 4 ) gas and nitrogen oxide (N 2 O). It is characterized by a gas atmosphere.
또한, 게이트 전극 형성 단계 이후에는 반도체층을 도핑하는 단계와; 상기 도핑 처리 된 반도체층 위로 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간 절연막 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 위로 보호층을 형성하는 단계를 더욱 포함한다.Further, after the gate electrode forming step, doping the semiconductor layer; Forming an interlayer insulating film over the doped semiconductor layer; Forming a source and a drain electrode on the interlayer insulating film; And forming a protective layer over the source and drain electrodes.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구동회로 일체형 액정표시장의 스위칭 소자 및 구동소자의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the switching device and the manufacturing method of the driving circuit-integrated liquid crystal display device according to the present invention.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 구동회로 일체형 액정표시장의 스위칭 소자 및 구동소자인 박막 트랜지스터의 제조 공정도이다.5A to 5F are manufacturing process diagrams of a switching element and a driving element of a liquid crystal display device with an integrated driving circuit according to the present invention.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(100) 상에 산화실리콘(SiOx)을 전면 증착하여 일정한 두께를 갖는 버퍼층(105)을 형성한다. 이는 비정질 실리콘층을 폴리 실리콘층으로 재결정화할 경우, 열에 의해 기판(100) 내부에 존재하는 알칼리 이온, 예를 들면 칼륨 이온(K+), 나트륨 이온(Na+) 등이 발생할 수 있는데, 이러한 알칼리 이온에 의해 폴리 실리콘층의 막질 특성이 저하되는 것을 방지하기 위해, 기판(100)과 폴리 실리콘층 사이에 버퍼층(105)을 형성하는 것이다. 이후, 상기 버퍼층(105) 위로 비정질 실리콘(a-Si)을 전면 증착하여 비정질 실리콘층(110)을 형성한다.First, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide (SiOx) is deposited on the transparent insulating substrate 100 to form a buffer layer 105 having a predetermined thickness. When the amorphous silicon layer is recrystallized into a polysilicon layer, alkali ions, such as potassium ions (K +) and sodium ions (Na +), present in the substrate 100 may be generated by heat. In order to prevent the film quality characteristic of the polysilicon layer from deteriorating, the buffer layer 105 is formed between the substrate 100 and the polysilicon layer. Thereafter, amorphous silicon (a-Si) is deposited on the buffer layer 105 to form an amorphous silicon layer 110.
다음으로 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 비정질 실리콘층(110)에 레이저를 이용한 SLS 결정화법을 이용하여 상기 비정질 실리콘층(110)을 결정화하여 폴리 실리콘층(115)을 형성한다. 이때 SLS 결정화법에 의해 상기 폴리 실리콘층(115)의 표면 중 특히 그레인과 그레인 사이 경계영역이 뾰족하게 융기되어 돌기(117)가 형성된다.Next, as shown in FIG. 5B, the amorphous silicon layer 110 is crystallized using the SLS crystallization method using a laser to the amorphous silicon layer 110 to form the polysilicon layer 115. In this case, the boundary region between the grains and the grains of the surface of the polysilicon layer 115 is sharply raised by the SLS crystallization method to form the protrusion 117.
다음으로 도 5c에 도시한 바와 같이 상기 폴리 실리콘층(115)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝한다. 상기 폴리 실리콘층(115) 전면에 포토레지스트를 도포한후 원하는 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 노광한다. 이후 상기 포토레지스트를 현상하고 식각 공정을 진행하면 원하는 패턴의 폴리 실리콘층(115)이 형성된다. 이후 남아있는 포토레지스트를 제거한다. 상기 폴리 실리콘층(115)은 반도체층(115)을 이룬다.Next, as shown in FIG. 5C, the polysilicon layer 115 is patterned by performing a mask process. After the photoresist is coated on the entire surface of the polysilicon layer 115, the mask is exposed using a mask having a desired pattern. Thereafter, when the photoresist is developed and the etching process is performed, a polysilicon layer 115 having a desired pattern is formed. The remaining photoresist is then removed. The polysilicon layer 115 forms a semiconductor layer 115.
다음으로 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 폴리 실리콘의 반도체층(115)이 형성된 기판(100)을 헬륨(He)을 퍼지(purge) 또는 캐리어(Carrier) 가스로 사용하는 PECVD 장치의 챔버 상에 위치시킨 후, 상기 챔버를 진공상태로 만든 후, 헬륨(He)가스를 상기 챔버로 주입하여 헬륨(He) 분위기를 조성한다. 상기 PECVD 장비는 불활성 가스인 헬륨(He)을 캐리어 가스로 이용하므로, 따로 다른 가스의 챔버내 주입을 위한 준비 작업이 필요하지 않으므로 간편한 준비작업으로 진행이 가능하다. 이후, 적정 온도 및 적정 시간동안 헬륨(He)가스를 이용한 플라즈마 공정을 진행하여 결정화 공정에 의해 그레인과 그레인 경계의 융기된 돌기(117)에 의해 표면상태가 거칠어진 상기 반도체층(115)의 표면을 평탄화 한다.Next, as shown in FIG. 5D, the substrate 100 on which the semiconductor layer 115 of polysilicon is formed is placed on a chamber of a PECVD apparatus using helium as a purge or carrier gas. After placing the chamber in a vacuum state, helium (He) gas is injected into the chamber to create a helium (He) atmosphere. Since the PECVD equipment uses helium (He), which is an inert gas, as a carrier gas, it is possible to proceed with a simple preparation work because there is no need for preparation for injection into another chamber. Thereafter, a plasma process using helium (He) gas is performed for a proper temperature and a suitable time, and the surface of the semiconductor layer 115 whose surface state is roughened by the raised protrusion 117 of the grain and grain boundaries by the crystallization process is performed. Flatten
상기 반도체층의 표면처리를 하는 이유에 대해 간단히 설명한다. 결정화법에 의해 형성된 반도체층은 그레인 경계의 융기된 돌기를 갖는 있으므로 상기 반도체층의 표면을 울퉁불퉁한 상태이다. 상기와 같은 상태의 반도체층이 액티브채널층을 쓰이면 상기 표면의 융기된 돌기로 전계집중이 발생함으로 게이트 절연막의 브레이트 다운이 쉽게 일어난다. 따라서, 상기 반도체층의 표면의 계면특성을 좋게하기 위해 상기 융기된 돌기 부분을 평탄화하는 표면 처리를 해주어야 한다. 또한, 상기 반도체층의 표면을 평탄화하여, 계면 특성을 좋게하면, 모빌리티(mobilyty)특성이좋아지므로 스위칭 소자 또는 구동소자의 특성이 향상되는 효과도 있다.The reason for surface treatment of the said semiconductor layer is demonstrated briefly. Since the semiconductor layer formed by the crystallization method has raised projections of grain boundaries, the surface of the semiconductor layer is uneven. When the semiconductor layer in the above state uses the active channel layer, electric field concentration occurs due to the raised projections on the surface, and thus, the gate insulating layer easily breaks down. Therefore, in order to improve the interfacial properties of the surface of the semiconductor layer, a surface treatment for flattening the raised protrusions should be performed. In addition, when the surface of the semiconductor layer is planarized to improve the interfacial characteristics, the mobility characteristics are improved, so that the characteristics of the switching element or the driving element can be improved.
본 발명에 의한 상기 챔버내 분위기를 불활성 가스인 헬륨(He)으로 조성하여 플라즈마 공정을 진행하는 것은 종래의 반응성 가스인 수소(H2) 또는 플루오린(F)기를 이용한 플라즈마 공정보다 안전하다. 이는 불활성 가스는 다른 가스와 반응하지 않으므로 흡입 또는 가스 누출시 반응성 가스보다 안전하기 때문이다. 또한, 플루오린(F)기 함유 가스 또는 수소(H2)등 반응성 가스 사용시 상기 반응성 가스가 직접 전하를 갖거나 또는 간접적으로 박막 트랜지스터에 전하를 나타나게 할 수 있고, 상기 전하의 발생은 박막 트랜지스터의 소자 특성 변화를 초래한다. 그러므로 불활성 가스인 헬륨(He)을 이용한 플라즈마 공정을 통하여 반도체층의 표면처리를 하면 박막 트랜지스터 소자 특성 변화를 일으키는 부작용을 최소화 할 수 있다.It is safer than the plasma process using a hydrogen (H 2 ) or a fluorine (F) group, which is a reactive gas, to form the atmosphere in the chamber according to the present invention with helium (He), which is an inert gas. This is because inert gases do not react with other gases and are therefore safer than reactive gases in inhalation or gas leakage. In addition, when a reactive gas such as a fluorine (F) group-containing gas or hydrogen (H 2 ) is used, the reactive gas may directly or indirectly exhibit charge in the thin film transistor, and the generation of the charge may occur in the thin film transistor. It causes device characteristic change. Therefore, the surface treatment of the semiconductor layer through the plasma process using helium (He), which is an inert gas, can minimize the side effects of the characteristics change of the thin film transistor device.
다음으로 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 불활성 기체인 헬륨(He)를 이용한 플라즈마에 의한 반도체층(115)의 표면 평탄화가 이루어진 기판(100)을 챔버 내에 둔 채로 진공 브레이크 없이, 상기 챔버내 헬륨(He) 가스를 제거하고, 실란(SiH4)과 산화질소(N2O)를 주입하여 챔버내 분위기를 바꾼다. 이후 상기 챔버에서 PECVD공정을 진행하면 상기 혼합가스가 플마즈마 작용에 의해 반도체층(115)을 포함하여 기판 전면에 증착되어 산화실리콘(SiO2)의 게이트 절연막(120)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5E, helium in the chamber is left without a vacuum brake while the substrate 100 having the surface planarized by the plasma using the inert gas helium (He) is left in the chamber. (He) The gas is removed, and silane (SiH 4 ) and nitrogen oxide (N 2 O) are injected to change the atmosphere in the chamber. Subsequently, when the PECVD process is performed in the chamber, the mixed gas is deposited on the entire surface of the substrate including the semiconductor layer 115 by a plasma effect to form a gate insulating layer 120 of silicon oxide (SiO 2 ).
다음으로 도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(120)이 형성된 기판(100) 전면에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 금속을 증착한 후 마스크 공정을 통해 게이트 전극(130)을 형성한다. 이후 상기 게이트 전극(130)이 형성된 기판 상에 n- 도핑처리를 하여 반도체층(115)에 LDD층(115b)을 형성한 후, 마스크 공정을 통해 n+ 도핑을 처리된 n형 오믹콘택층(115c)을 형성한다. 이때, 도시하지 않았지만 구동부 CMOS의 p형 박막 트랜지스터에 있어서 마스크 공정을 통해 p+ 도핑 처리된 p형 오믹콘택층을 형성한다. 상기 p형 박막 트랜지스터의 반도체층은 LDD층을 형성하지 않는다.Next, as shown in FIG. 5F, a metal, such as aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), or molybdenum (Mo), is deposited on the entire surface of the substrate 100 on which the gate insulating layer 120 is formed. The gate electrode 130 is formed. Thereafter, the LDD layer 115b is formed on the semiconductor layer 115 by n-doping on the substrate on which the gate electrode 130 is formed, and then the n-type ohmic contact layer 115c treated with n + doping through a mask process. ). At this time, although not shown, a p-type doped ohmic contact layer is formed through a mask process in the p-type thin film transistor of the driver CMOS. The semiconductor layer of the p-type thin film transistor does not form an LDD layer.
다음으로 도 5g에 도시한 바와 같이 상기 n형 오믹콘택층(115c)이 형성된 기판(100) 상에, 질화실리콘 또는 산화실리콘과 같은 무기절연물질 증착한 후, 마스크 공정에 의해 반도체층 콘택홀(145a, 145b)을 가지는 층간절연막(140)을 형성하고, 상기 층간절연막(140)이 형성된 기판(100) 상에, 제 2 금속물질을 증착한 후, 마스크 공정에 의해 패터닝하여, 상기 반도체층 콘택홀(145a, 145b)을 통해 오믹콘택층(115c)과 연결되는 소스 및 드레인 전극(150, 155)을 형성한다. 이후, 상기 소스 및 드레인 전극(150, 155)이 형성된 기판(100) 상에 질화실리콘을 증착하고, 마스크 공정에 의해 드레인 콘택홀(165)을 가지는 보호층(160)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 5G, an inorganic insulating material such as silicon nitride or silicon oxide is deposited on the substrate 100 on which the n-type ohmic contact layer 115c is formed, and then a semiconductor layer contact hole is formed by a mask process. An interlayer insulating film 140 having 145a and 145b is formed, a second metal material is deposited on the substrate 100 on which the interlayer insulating film 140 is formed, and then patterned by a mask process to contact the semiconductor layer. Source and drain electrodes 150 and 155 connected to the ohmic contact layer 115c are formed through the holes 145a and 145b. Thereafter, silicon nitride is deposited on the substrate 100 on which the source and drain electrodes 150 and 155 are formed, and a protective layer 160 having a drain contact hole 165 is formed by a mask process.
다음은 구동회로 일체형 액정표시장치의 스위칭 소자 또는 구동소자의 제조공정은 아니지만 상기 스위칭 소자의 제조와 연관되므로 잠시 언급한다.The following is not a process of manufacturing the switching element or the driving element of the driving circuit-integrated liquid crystal display device, but is briefly mentioned since it is related to the manufacturing of the switching element.
상기 보호층 형성 후, 연속해서 상기 보호층(160)이 형성된 기판(100) 상에 ITO(indium Tin Oxide)를 증착한 후, 마스크 공정에 의해 상기 드레인 콘택홀(165)을 통해 드레인 전극(155)과 연결되는 화소 전극(170)을 형성한다.After forming the protective layer, indium tin oxide (ITO) is sequentially deposited on the substrate 100 on which the protective layer 160 is formed, and then drain electrode 155 through the drain contact hole 165 by a mask process. ) To form a pixel electrode 170.
본 발명은 결정화 방법으로 비정질 실리콘을 결정화하여 폴리 실리콘의 반도체층을 형성하는데 있어서, 불가피하게 형성되는 그레인 경계영역의 융기되는 뾰족한 부분을 PECVD 장비의 챔버에 상기 PECVD 장비의 캐리러 가스로 사용되는 불활성 가스인 헬륨(He)가스로 분위기를 조성한 후, 플라즈마 처리하여 상기 반도체층의 표면을 평탄화하고, 연속하여 상기 챔버의 분위기를 실란(SiH4)과 산화질소(N2O)의 혼합가스 분위기로 바꾸어 PECVD 공정을 진행하여 산화실리콘의 게이트 절연막을 형성한다. 이때 상기 헬륨 가스는 불활성 가스이므로 다른 가스와 반응하지 않으므로 챔버 오염등의 문제가 없고, 상기 PECVD 장비의 캐리어 가스로 사용되고 있으므로 동일 챔버를 이용하는 것이 가능하다. 상기와 같은 공정 진행으로 종래의 반응성 가스에 의한 플라즈마 표면처리로 인해 각각 다른 챔버에서 진행하는 공정을 한 챔버에서 진행하도록 하여 제작시간을 단축하며, 공정 효율을 높이는 구동회로 일체형 액정표시장의 스위칭 소자 또는 구동소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.In the present invention, in the crystallization of amorphous silicon to form a semiconductor layer of polysilicon by crystallization method, the raised point of the inevitably formed grain boundary region is inert to be used as the carrier gas of the PECVD equipment in the chamber of the PECVD equipment. After forming an atmosphere with helium (He) gas, which is a gas, plasma treatment is performed to planarize the surface of the semiconductor layer, and the atmosphere of the chamber is subsequently changed to a mixed gas atmosphere of silane (SiH 4) and nitrogen oxide (N 2 O), and then a PECVD process is performed. Proceeding to form a gate insulating film of silicon oxide. At this time, since the helium gas is an inert gas and does not react with other gases, there is no problem such as chamber contamination, and since the helium gas is used as a carrier gas of the PECVD equipment, it is possible to use the same chamber. Due to the above process, the plasma surface treatment by the reactive gas causes the process to be performed in different chambers to be performed in one chamber, thereby shortening the manufacturing time and increasing the process efficiency. It is possible to provide a method for manufacturing a drive element.
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
CN1716532B (en) * | 2004-06-30 | 2010-05-26 | 三星移动显示器株式会社 | Method of fabricating display device |
KR100963406B1 (en) * | 2003-12-29 | 2010-06-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | Active Matrix type Organic Electro luminescence Device and fabrication method thereof |
KR20200023509A (en) * | 2017-07-24 | 2020-03-04 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Pretreatment Approach to Improve Continuity of Ultra-thin Amorphous Silicon Films on Silicon Oxide |
-
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100963406B1 (en) * | 2003-12-29 | 2010-06-14 | 엘지디스플레이 주식회사 | Active Matrix type Organic Electro luminescence Device and fabrication method thereof |
CN1716532B (en) * | 2004-06-30 | 2010-05-26 | 三星移动显示器株式会社 | Method of fabricating display device |
US8796122B2 (en) * | 2004-06-30 | 2014-08-05 | Samsung Display Co., Ltd. | Method of fabricating display device having a pixel region and a circuit region over the same substrate |
KR20200023509A (en) * | 2017-07-24 | 2020-03-04 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Pretreatment Approach to Improve Continuity of Ultra-thin Amorphous Silicon Films on Silicon Oxide |
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