KR20100065025A - Fabrication method of thin film transistor and thin film transistor substrate - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a thin film transistor and a thin film transistor substrate are provided to improve a switching speed in an AC property and improve self-alignment. CONSTITUTION: A first doping area(121), a second doping area(122) and a channel area(123) are formed on a sacrificial layer of a first substrate and are formed as a semiconductor layer. The semiconductor layer is separated from the first substrate and is combined with a second substrate(201). An insulation layer(220) is formed on the second substrate and the semiconductor layer. A first photoresist layer is formed on the insulation layer. A first mask pattern is formed by exposing and developing the photo resist layer from the rear of the second substrate using the first doping area and the second doping area as a mask. A gate electrode(250) is overlapped with the channel area on the insulation layer using the first mask pattern as the mask. A source electrode(260) and a drain electrode(270) are connected to the first doping area and the second doping area.

Description

박막 트랜지스터의 제조 방법 및 박막 트랜지스터 기판{FABRICATION METHOD OF THIN FILM TRANSISTOR AND THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE}Method for manufacturing thin film transistor and thin film transistor substrate TECHNICAL FIELD

본 발명은 박막 트랜지스터의 기생 캐패시터를 감소시켜 교류 특성에서 스위칭 스피드가 향상시키기 위한 박막 트랜지스터의 제조 방법 및 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor manufacturing method and a thin film transistor substrate for reducing the parasitic capacitor of the thin film transistor to improve the switching speed in the alternating current characteristics.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-024-01, 과제명: 모바일 플렉시블 입출력 플랫폼].The present invention is derived from a study performed as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task management number: 2008-F-024-01, Task name: Mobile flexible input / output platform].

주로 플렉시블 전자 소자는 유기 박막 트랜지스터(Organic Thin Film Transistor: 이하, OTFT)를 이용하여 구현된다. 그러나, OTFT는 대기에 노출되었을 때 단축되는 수명과 구동 시 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 최근에는 수명과 신뢰성에 문제가 있는 OTFT의 대안으로 실리콘(Si) 기반의 박막 트랜지스터를 유리 기판이나 웨이퍼 기판에서 분리하여 플라스틱 기판으로 전이하는 기술이 제시되었다.The flexible electronic device is mainly implemented using an organic thin film transistor (OTFT). However, OTFT has a problem of shortening the lifespan when exposed to the atmosphere and inferior reliability in driving. Recently, as an alternative to OTFT, which has a problem of lifetime and reliability, a technology of separating a silicon (Si) based thin film transistor from a glass substrate or a wafer substrate and transferring it to a plastic substrate has been proposed.

종래의 전이 기술은 주로 유기 기판에서 박막 트랜지스터를 제조한 후 간접 적으로 박막 트랜지스터를 플라스틱 기판으로 옮기는 것이었다. 종래의 전이 기술은 박막 트랜지스터의 제조 공정이 모두 끝난 후 실행되어야 하므로, 대면적 전이가 어렵고 불량률이 높아진다. 이를 극복하기 위해, 박막 트랜지스터의 제조 공정 중 전이 기술을 실시하면, 게이트 전극과 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 자기 정렬(self-aligned)이 불량해지므로, 소스 전극 또는 드레인 전극과 게이트 전극 사이의 기생 커패시터로 인해 교류 특성에서 박막 트랜지스터의 스위칭 스피드가 저하된다.Conventional transition techniques have primarily been to fabricate thin film transistors on organic substrates and then indirectly transfer the thin film transistors to plastic substrates. The conventional transition technique has to be performed after the manufacturing process of the thin film transistor is completed, so that the large area transition is difficult and the defect rate is high. To overcome this, if the transition technique is performed during the manufacturing process of the thin film transistor, the self-aligned between the gate electrode and the source electrode and the drain electrode is poor, so the parasitic between the source electrode or the drain electrode and the gate electrode is poor. Capacitors reduce the switching speed of thin film transistors in AC characteristics.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 자기 정렬이 개선되고 교류 특성에서 스위칭 스피드가 향상되는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor in which self alignment is improved and switching speed is improved in AC characteristics.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 박막 트랜지스터 제조 방법에 따라 제조된 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate manufactured according to the thin film transistor manufacturing method.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은 다음과 같다. 우선, 제1 기판 상의 희생층 상에 제1 도핑 영역, 제2 도핑 영역 및 채널 영역을 구비하는 반도체층을 형성한다. 다음, 상기 반도체층을 상기 제1 기판에서 분리하고, 제2 기판에 결합한다. 다음, 상기 제2 기판과 상기 반도체층 상에 절연층을 형성하고, 상기 절연층 상에 제1 포토레지스트층을 형성한다. 이후, 상기 제2 기판의 배면으로부터 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역을 마스크로 상기 제1 포토레지스트층을 노광하고 현상하여 제1 마스크 패턴을 형성한다. 다음, 상기 제1 마스크 패턴을 마스크로 상기 절연층 상에 상기 채널 영역과 중첩하는 게이트 전극을 형성하고, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 각각에 연결되는 소스 전극과 드레인 전극을 형성하여 박막 트랜지스터를 제조한다.In order to solve the above problems, the manufacturing method of the thin film transistor according to the present invention is as follows. First, a semiconductor layer having a first doped region, a second doped region, and a channel region is formed on the sacrificial layer on the first substrate. Next, the semiconductor layer is separated from the first substrate and bonded to the second substrate. Next, an insulating layer is formed on the second substrate and the semiconductor layer, and a first photoresist layer is formed on the insulating layer. Thereafter, the first photoresist layer is exposed and developed from the back surface of the second substrate using the first doped region and the second doped region as a mask to form a first mask pattern. Next, a gate electrode overlapping the channel region is formed on the insulating layer using the first mask pattern as a mask, and a source electrode and a drain electrode connected to each of the first doped region and the second doped region are formed. Fabricate thin film transistors.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 반도체층을 형성하는 과정은 다음과 같다. 우선, 상기 제1 기판 상에 절연 물질을 증착하여 희생층을 형성하고, 상기 희생층 상에 반도체 물질을 증착하여 반도체층을 형성한다. 다음, 상기 반도체층 상에 제2 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제2 마스크 패턴을 마스크로 상기 반도체층을 도핑하여 제1 도핑 영역, 제2 도핑 영역 및 채널 영역을 형성한다. 이후, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 상에 제3 마스크 패턴을 형성하고, 상기 제3 마스크 패턴을 마스크로 상기 채널 영역을 기 설정된 두께까지 식각한다.According to an embodiment of the present invention, the process of forming the semiconductor layer is as follows. First, a sacrificial layer is formed by depositing an insulating material on the first substrate, and a semiconductor layer is formed by depositing a semiconductor material on the sacrificial layer. Next, a second mask pattern is formed on the semiconductor layer, and the first doped region, the second doped region, and the channel region are formed by doping the semiconductor layer with the second mask pattern as a mask. Thereafter, a third mask pattern is formed on the first doped region and the second doped region, and the channel region is etched to a predetermined thickness using the third mask pattern as a mask.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 마스크 패턴 및 상기 제2 마스크 패턴은 양성 포토레지스트로 이루어지고, 상기 제3 마스크 패턴은 음성 포토레지스트로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first mask pattern and the second mask pattern may be made of a positive photoresist, and the third mask pattern may be made of a negative photoresist.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 채널 영역은 반응성 이온 식각 방법으로 식각할 수 있다. 상기 두께는 100nm 이하일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the channel region may be etched by a reactive ion etching method. The thickness may be 100 nm or less.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 반도체층을 제1 기판에서 분리하고 제2 기판에 접합하는 과정은 다음과 같다. 우선, 상기 희생층을 식각하면서 제2 마스크 패턴에 스탬프를 결합한다. 다음, 상기 반도체층을 상기 제1 기판에서 분리하고, 상기 반도체층을 상기 제2 기판에 접합한 후 상기 스탬프를 상기 반도체층으로부터 분리한다. 여기서, 상기 반도체층을 상기 제2 기판에 접합할 때 상기 제2 기판의 일면에 접착층을 형성하고, 상기 접착층과 상기 반도체층을 접합한 후 상기 접착층을 경화하는 과정을 거친다. 상기 접착층은 투명한 고분자 물질로 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the process of separating the semiconductor layer from the first substrate and bonding to the second substrate is as follows. First, a stamp is bonded to a second mask pattern while etching the sacrificial layer. Next, the semiconductor layer is separated from the first substrate, the semiconductor layer is bonded to the second substrate, and the stamp is separated from the semiconductor layer. Here, when the semiconductor layer is bonded to the second substrate, an adhesive layer is formed on one surface of the second substrate, the adhesive layer and the semiconductor layer are bonded, and the adhesive layer is cured. The adhesive layer may be made of a transparent polymer material.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 전극과 드레인 전극을 형성하기 전에 상기 제1 절연층과 상기 게이트 전극 상에 제2 절연층을 형성한 후 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 각각에 대응하는 제1 절연층과 제2 절연층을 식각 하여 제1 컨택홀과 제2 컨택홀을 형성한다. 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 각각은 상기 제1 컨택홀과 상기 제2 컨택홀을 통해 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역에 연결된다.According to an embodiment of the present invention, before forming the source electrode and the drain electrode, after forming the second insulating layer on the first insulating layer and the gate electrode, the first doped region and the second doped region, respectively The first insulating layer and the second insulating layer corresponding to the portions are etched to form a first contact hole and a second contact hole. Each of the source electrode and the drain electrode is connected to the first doped region and the second doped region through the first contact hole and the second contact hole.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판, 접착층, 반도체층, 제1 절연층, 게이트 전극, 제2 절연층, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함한다. 상기 기판과 상기 접착층은 투명한 고분자 물질로 이루어진다. 상기 반도체층은 제1 도핑 영역, 제2 도핑 영역 및 채널 영역을 구비하여 상기 접착층 상에 배치된다. 상기 제1 절연층은 상기 접착층과 상기 반도체층 상에 배치되고, 상기 게이트 전극은 상기 제1 절연층 상에 상기 채널 영역과 중첩하여 배치된다. 상기 제2 절연층은 상기 제1 절연층과 상기 게이트 전극 상에 배치된다. 상기 소스 전극은 상기 제2 절연층 상에 배치되고 상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결된다. 상기 드레인 전극은 상기 소스 전극과 이격하여 상기 제2 절연층 상에 배치되고 상기 제2 도핑 영역과 전기적으로 연결된다. 특히, 상기 채널 영역은 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 사이에 위치하며, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역보다 높은 광 투과도를 갖는다.In order to solve the above problems, the thin film transistor substrate according to the present invention includes a substrate, an adhesive layer, a semiconductor layer, a first insulating layer, a gate electrode, a second insulating layer, a source electrode and a drain electrode. The substrate and the adhesive layer are made of a transparent polymer material. The semiconductor layer has a first doped region, a second doped region and a channel region disposed on the adhesive layer. The first insulating layer is disposed on the adhesive layer and the semiconductor layer, and the gate electrode is disposed on the first insulating layer so as to overlap the channel region. The second insulating layer is disposed on the first insulating layer and the gate electrode. The source electrode is disposed on the second insulating layer and is electrically connected to the first doped region. The drain electrode is disposed on the second insulating layer spaced apart from the source electrode and electrically connected to the second doped region. In particular, the channel region is positioned between the first doped region and the second doped region and has a higher light transmittance than the first doped region and the second doped region.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 채널 영역은 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중 적어도 어느 하나의 두께보다 작은 두께를 갖는다. 이때, 상기 채널 영역은 100nm 이하의 두께를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the channel region has a thickness smaller than at least one of the first doped region and the second doped region. In this case, the channel region may have a thickness of 100 nm or less.

본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은 게이트 전극, 제1 도핑 영역 및 제2 도핑 영역의 자기 정렬이 개선되는 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.In the method of manufacturing the thin film transistor according to the exemplary embodiment of the present invention, the thin film transistor may be manufactured in which self alignment of the gate electrode, the first doped region and the second doped region is improved.

본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은 자기 정렬이 개선되어 기생 충전 용량이 감소하고, 교류 특성에서 스위칭 스피드가 향상되는 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.In the method of manufacturing the thin film transistor according to the exemplary embodiment of the present invention, the self-alignment may be improved, thereby reducing the parasitic charge capacity and manufacturing the thin film transistor having improved switching speed in AC characteristics.

본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 플렉시블 기판에 배치된 박막 트랜지스터의 기생 충전 용량이 감소하고, 스위칭 스피드가 향상된다.In the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment, the parasitic charging capacity of the thin film transistor disposed on the flexible substrate is reduced, and the switching speed is improved.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 상술한 본 발명이 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 실시 예들을 통해서 용이하게 이해될 것이다. 각 도면은 명확한 설명을 위해 일부가 간략하거나 과장되게 표현되었다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The problem, the problem solving means, and effects to be solved by the present invention described above will be easily understood through embodiments related to the accompanying drawings. Each drawing is partly or exaggerated for clarity. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판(11), 접착층(20), 반도체층(30), 제1 절연층(40), 게이트 전극(50), 제2 절연층(60), 소스 전극(70) 및 드레인 전극(80)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment may include a substrate 11, an adhesive layer 20, a semiconductor layer 30, a first insulating layer 40, a gate electrode 50, and a second The insulating layer 60, the source electrode 70, and the drain electrode 80 are included.

기판(11)은 투명하고, 연성 및 절연성의 고분자 물질로 이루어지며, 기 판(11) 상에 배치되는 접착층(20)은 투명하고 접착성을 갖는 고분자 물질로 이루어진다.The substrate 11 is made of a transparent, flexible and insulating polymer material, and the adhesive layer 20 disposed on the substrate 11 is made of a transparent and adhesive polymer material.

반도체층(30)은 접착층(20) 상에 배치된다. 반도체층(30)은 제1 도핑 영역(31)과 제2 도핑 영역(32)을 포함하고, 제1 도핑 영역(31)과 제2 도핑 영역(32) 사이의 접착층(20) 상에 위치하는 채널 영역(33)을 포함한다. 채널 영역(33)은 실리콘(Si)으로 이루어지고, 제1 도핑 영역(31)과 제2 도핑 영역(32)은 도펀트(dopant)에 의해 도핑된 실리콘(Si)으로 이루어진다. 채널 영역(33)은 제1 도핑 영역(31) 및 제2 도핑 영역(32)보다 작은 두께, 예컨대, 100nm 이하의 두께를 갖는다. 100nm 이하의 두께를 갖는 채널 영역(33)은 투명해진다.The semiconductor layer 30 is disposed on the adhesive layer 20. The semiconductor layer 30 includes a first doped region 31 and a second doped region 32 and is located on the adhesive layer 20 between the first and second doped regions 31 and 32. Channel region 33. The channel region 33 is made of silicon (Si), and the first doped region 31 and the second doped region 32 are made of silicon (Si) doped by a dopant. The channel region 33 has a thickness smaller than the first doped region 31 and the second doped region 32, for example, 100 nm or less. The channel region 33 having a thickness of 100 nm or less becomes transparent.

제1 절연층(40)은 반도체층(30) 상에 배치되고, 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 등의 절연 물질로 이루어진다.The first insulating layer 40 is disposed on the semiconductor layer 30 and is made of an insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx).

게이트 전극(50)은 제1 절연층(40) 상에 배치되고, 기판(11)에 수직한 방향으로 채널 영역(33)과 중첩한다. 게이트 전극(50)은 미스얼라인(misalign)을 피하기 위해, 실질적으로 제1 도핑 영역(31) 및 제2 도핑 영역(32)과 중첩하지 않는다.The gate electrode 50 is disposed on the first insulating layer 40 and overlaps the channel region 33 in a direction perpendicular to the substrate 11. The gate electrode 50 does not substantially overlap the first doped region 31 and the second doped region 32 to avoid misalignment.

제2 절연층(60)은 제1 절연층(40)과 게이트 전극(50) 상에 배치되고, 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 등의 절연 물질로 이루어진다. 제1 절연층(40)과 제2 절연층(60)은 제1 도핑 영역(31)과 제2 도핑 영역(32) 각각의 일부분을 노출하는 제1 컨택홀(61)과 제2 컨택홀(62)을 포함한다.The second insulating layer 60 is disposed on the first insulating layer 40 and the gate electrode 50 and is made of an insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx). The first insulating layer 40 and the second insulating layer 60 may include a first contact hole 61 and a second contact hole exposing portions of each of the first doped region 31 and the second doped region 32. 62).

소스 전극(70)과 드레인 전극(80)은 제2 절연층(60) 상에 서로 이격하여 배치된다. 소스 전극(70)과 드레인 전극(80) 각각은 제1 컨택홀(61)과 제2 컨택 홀(62)을 통해 제1 도핑 영역(31)과 제2 도핑 영역(32)에 연결된다. 소스 전극(70)과 드레인 전극(80)은 반도체층(30)을 통해 전기적인 신호를 주고 받는다.The source electrode 70 and the drain electrode 80 are spaced apart from each other on the second insulating layer 60. Each of the source electrode 70 and the drain electrode 80 is connected to the first doped region 31 and the second doped region 32 through the first contact hole 61 and the second contact hole 62. The source electrode 70 and the drain electrode 80 transmit and receive electrical signals through the semiconductor layer 30.

본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 게이트 전극(50)과 제1 도핑 영역(31) 및 제2 도핑 영역(32) 간의 기생 충전 용량이 감소한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 연성의 기판(11) 상에 배치된 박막 트랜지스터의 스위칭 스피드가 향상될 수 있고, 실리콘으로 이루어진 반도체층(30)의 신뢰성이 향상될 수 있다.In the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment, parasitic charge capacity between the gate electrode 50, the first doped region 31, and the second doped region 32 is reduced. Accordingly, in the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment, the switching speed of the thin film transistor disposed on the flexible substrate 11 may be improved, and the reliability of the semiconductor layer 30 made of silicon may be improved. have.

이하, 도 2 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 15.

도 2 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.2 to 15 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.

우선, 도 2를 참조하면, 제1 기판(101) 상에 산화실리콘(SiO2)을 성막하여 희생층(110)을 형성한다. 이후, 희생층(110) 상에 반도체 물질, 예컨대, 실리콘(Si)을 성막하여 반도체층(120)을 형성한다.First, referring to FIG. 2, a sacrificial layer 110 is formed by depositing silicon oxide (SiO 2) on the first substrate 101. Thereafter, a semiconductor material, for example, silicon (Si), is formed on the sacrificial layer 110 to form the semiconductor layer 120.

다음, 도 3을 참조하면, 반도체층(120) 상에 양성(positive) 포토레지스트(PhotoResist)를 도포하여 제1 포토레지스트층을 형성하고, 패턴 마스크(300)를 마스크로 제1 포토레지스트층에 노광 공정 및 현상 공정을 실시하여 제1 마스크 패턴(130)을 형성한다. 패턴 마스크(300)는 개구 영역(301)과 차단 영역(302)을 포함한다. 제1 포토레지스트층은 양성 포토레지스트로 이루어지므로, 패턴 마스크(300)의 개구 영역(301)에 대응하는 영역이 노광 공정 및 현상 공정을 거쳐 제거된다. 따라서, 제1 마스크 패턴(130)은 패턴 마스크(300)의 차단 영역(302)에 대응하여 형성된다.Next, referring to FIG. 3, a positive photoresist is applied on the semiconductor layer 120 to form a first photoresist layer, and the pattern mask 300 is used as a mask to the first photoresist layer. An exposure process and a development process are performed to form the first mask pattern 130. The pattern mask 300 includes an opening region 301 and a blocking region 302. Since the first photoresist layer is made of a positive photoresist, a region corresponding to the opening region 301 of the pattern mask 300 is removed through an exposure process and a developing process. Therefore, the first mask pattern 130 is formed to correspond to the blocking region 302 of the pattern mask 300.

다음, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 마스크 패턴(130)을 마스크로 반도체층(120)에 도펀트를 주입하여 반도체층(120)의 일부를 도핑한다. 이후, 아세톤(acetone) 등의 화학 물질을 사용하여 제1 마스크 패턴(130)을 제거한다. 제1 마스크 패턴(130)에 의해 보호되는 반도체층(120)은 채널 영역(123)으로 정의되고, 도펀트에 의해 도핑된 반도체층(120)은 각각 제1 도핑 영역(121)과 제2 도핑 영역(122)으로 정의된다.3 and 4, a dopant is implanted into the semiconductor layer 120 using the first mask pattern 130 as a mask to dope a portion of the semiconductor layer 120. Thereafter, the first mask pattern 130 is removed using a chemical material such as acetone. The semiconductor layer 120 protected by the first mask pattern 130 is defined as a channel region 123, and the semiconductor layer 120 doped with a dopant has a first doped region 121 and a second doped region, respectively. Is defined as 122.

다음, 도 5를 참조하면, 반도체층(120) 상에 음성(negative) 포토레지스트를 도포하여 제2 포토레지스트층을 형성하고, 패턴 마스크(300)를 마스크로 제2 포토레지스트층에 노광 공정 및 현상 공정을 실시하여 제2 마스크 패턴(140)을 형성한다. 제2 포토레지스트층은 음성 포토레지스트로 이루어지므로, 차단 영역(302)에 대응하는 영역이 노광 및 현상 공정을 거쳐 제거된다. 따라서, 제2 마스크 패턴(140)은 패턴 마스크(300)의 개구 영역(301)에 대응하여 형성된다.Next, referring to FIG. 5, a second photoresist layer is formed by applying a negative photoresist on the semiconductor layer 120, and exposing the second photoresist layer to the second photoresist layer using the pattern mask 300 as a mask. The development process is performed to form the second mask pattern 140. Since the second photoresist layer is made of negative photoresist, the region corresponding to the blocking region 302 is removed through the exposure and development processes. Therefore, the second mask pattern 140 is formed corresponding to the opening region 301 of the pattern mask 300.

다음, 도 6을 참조하면, 제2 마스크 패턴(140)을 마스크로 기 설정된 두께까지 반도체층(120)의 채널 영역(123)을 식각한다. 채널 영역(123)은 RIE(Reactive Ion Ethc) 방법으로 식각되어 기 설정된 두께, 예컨대, 100nm 이하의 두께를 갖는다. 이때, 100nm 이하의 두께를 갖는 채널 영역(123)은 투명해진다. 이에 반해, 제1 도핑 영역(121)과 제2 도핑 영역(122)은 채널 영역(123)에 비해 두껍고, 도핑된 상태이므로 불투명하게 보인다.Next, referring to FIG. 6, the channel region 123 of the semiconductor layer 120 is etched to a predetermined thickness using the second mask pattern 140 as a mask. The channel region 123 is etched by the Reactive Ion Ethc (RIE) method to have a predetermined thickness, for example, a thickness of 100 nm or less. At this time, the channel region 123 having a thickness of 100 nm or less becomes transparent. In contrast, the first doped region 121 and the second doped region 122 are thicker than the channel region 123 and do not appear to be opaque.

다음, 도 6 내지 도 9를 참조하면, 반도체층(120)을 제1 기판(101)에서 분리하고, 제2 기판(201)에 결합한다.Next, referring to FIGS. 6 to 9, the semiconductor layer 120 is separated from the first substrate 101 and bonded to the second substrate 201.

제1 기판(101)에서 반도체층(120)을 분리하는 방법은 희생층(110)을 식각하고, 제2 마스크 패턴(140)에 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane: 이하, PDMS) 스탬프(400)를 결합하여 반도체층(120)을 제1 기판(101)으로부터 분리하는 것이다. 예를 들어, 반도체층(120)에 희생층(110)의 일부가 노출되는 복수의 홀을 형성하고, 복수의 홀에 불산(HF) 용액을 주입하여 희생층(110)을 식각한다. 희생층(110)이 식각되는 동안 PDMS 스탬프(400)를 제2 마스크 패턴(140)에 결합한다. 희생층(110)의 대부분이 식각되면 PDMS 스탬프(400)를 들어올려 반도체층(120)을 제1 기판(101)으로부터 분리한다.In the method of separating the semiconductor layer 120 from the first substrate 101, the sacrificial layer 110 is etched and the polydimethylsiloxane (PDMS) stamp 400 is bonded to the second mask pattern 140. Thus, the semiconductor layer 120 is separated from the first substrate 101. For example, a plurality of holes are formed in the semiconductor layer 120 to expose a portion of the sacrificial layer 110, and the hydrofluoric acid (HF) solution is injected into the plurality of holes to etch the sacrificial layer 110. While the sacrificial layer 110 is etched, the PDMS stamp 400 is bonded to the second mask pattern 140. When most of the sacrificial layer 110 is etched, the PDMS stamp 400 is lifted to separate the semiconductor layer 120 from the first substrate 101.

한편, 반도체층(120)을 제2 기판(201)에 접합하는 방법은 투명하고 연성 및 절연성의 고분자 물질로 이루어진 제2 기판(201) 상에 접착층(210)을 형성하고, 접착층(210)을 이용하여 PDMS 스탬프(400)에 결합된 반도체층(120)과 제2 기판(201)을 접합하는 것이다. 접착층(210)은 투명한 고분자 물질, 예컨대, 폴리이미드(polyimade)로 이루어진다.Meanwhile, in the method of bonding the semiconductor layer 120 to the second substrate 201, the adhesive layer 210 is formed on the second substrate 201 made of a transparent, flexible, and insulating polymer material, and the adhesive layer 210 is formed. By bonding the semiconductor layer 120 and the second substrate 201 bonded to the PDMS stamp 400 by using. The adhesive layer 210 is made of a transparent polymer material, for example, polyimide.

다음, 접착층(210)을 경화하고, PDMS 스탬프(400)와 제2 마스크 패턴(140)을 제거한다. 구체적으로, 약 100℃의 온도로 접착층(210)을 1차 경화하고, PDMS 스탬프(400)를 제2 마스크 패턴(140)로부터 분리한 후, 약 150℃의 온도로 접착층(210)을 2차 경화한다. 이후, 제2 마스크 패턴(140)을 황산 또는 아세톤 등의 화학 물질로 제거한다.Next, the adhesive layer 210 is cured, and the PDMS stamp 400 and the second mask pattern 140 are removed. Specifically, the adhesive layer 210 is first cured at a temperature of about 100 ° C., the PDMS stamp 400 is separated from the second mask pattern 140, and then the adhesive layer 210 is secondary at a temperature of about 150 ° C. Harden. Thereafter, the second mask pattern 140 is removed with a chemical such as sulfuric acid or acetone.

다음, 도 10을 참조하면, 반도체층(120) 상에 제1 절연층(220)을 형성한다. 제1 절연층(220)은 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 등의 절연 물질로 이루어진다.Next, referring to FIG. 10, a first insulating layer 220 is formed on the semiconductor layer 120. The first insulating layer 220 is made of an insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx).

다음, 도 11을 참조하면, 제1 절연층(220) 상에 양성 포토레지스트를 도포하여 제3 포토레지스트층을 형성하고, 제1 도핑 영역(121)과 제2 도핑 영역(122)을 마스크로 제3 포토레지스트층에 노광 공정 및 현상 공정을 수행하여 제3 마스크 패턴(230)을 형성한다. 더 상세하게는, 제2 기판(201)의 배면으로 자외선을 공급하여 투명한 채널 영역(123)을 통해 제3 포토레지스트층의 일부를 노광하고, 현상 공정으로 채널 영역(123)에 대응하는 제3 포토레지스트층을 제거하여 제3 마스크 패턴(230)을 형성한다.Next, referring to FIG. 11, a positive photoresist is applied on the first insulating layer 220 to form a third photoresist layer, and the first doped region 121 and the second doped region 122 are masked. An exposure process and a development process are performed on the third photoresist layer to form a third mask pattern 230. In more detail, a portion of the third photoresist layer is exposed through the transparent channel region 123 by supplying ultraviolet rays to the rear surface of the second substrate 201, and a third process corresponding to the channel region 123 in the developing process. The photomask layer is removed to form the third mask pattern 230.

다음, 도 12 및 도 13을 참조하면, 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 크롬(Cr) 등의 금속을 제3 마스크 패턴(230)과 제1 절연층(220) 상에 증착하여 제1 도전층(240)을 형성한다. 이후, 제3 마스크 패턴(230)을 제거하여 제1 절연층(220) 상에 위치하는 게이트 전극(250)을 형성한다. 게이트 전극(250)은 실질적으로 채널 영역(123)과 동일한 면적을 갖고, 제2 기판(201)에 수직한 방향으로 채널 영역(123)과 중첩한다. 게이트 전극(250)은 실질적으로 제1 도핑 영역(121)과 제2 도핑 영역(122)에 중첩하지 않는다.Next, referring to FIGS. 12 and 13, a metal such as copper (Cu), aluminum (Al), or chromium (Cr) is deposited on the third mask pattern 230 and the first insulating layer 220 to form a first layer. The conductive layer 240 is formed. Thereafter, the third mask pattern 230 is removed to form the gate electrode 250 positioned on the first insulating layer 220. The gate electrode 250 has substantially the same area as the channel region 123 and overlaps the channel region 123 in a direction perpendicular to the second substrate 201. The gate electrode 250 does not substantially overlap the first doped region 121 and the second doped region 122.

다음, 도 14를 참조하면, 게이트 전극(250)과 제1 절연층(220) 상에 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx) 등의 절연 물질을 증착하여 제2 절연층(260)을 형성한다. 이후, 제1 도핑 영역(121)과 제2 도핑 영역(122) 각각에 대응하는 제1 절연층(220)과 제2 절연층(260)을 식각하여 제1 절연층(220)과 제2 절연층(260)을 관통하는 제1 컨택홀(261)과 제2 컨택홀(262)을 형성한다.Next, referring to FIG. 14, an insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx) is deposited on the gate electrode 250 and the first insulating layer 220 to form a second insulating layer 260. do. Thereafter, the first insulating layer 220 and the second insulating layer 260 corresponding to each of the first doped region 121 and the second doped region 122 are etched to etch the first insulating layer 220 and the second insulating layer. The first contact hole 261 and the second contact hole 262 penetrating the layer 260 are formed.

다음, 도 15를 참조하면, 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 크롬(Cr) 등의 금속을 제2 절연층(260) 상에 증착하여 제2 도전층을 형성하고, 제2 도전층을 패터닝하는 식각 공정을 통해 소스 전극(270)과 드레인 전극(280)을 형성한다. 소스 전극(270)과 드레인 전극(280) 각각은 제1 컨택홀(261)과 제2 컨택홀(262)을 통해 제1 도핑 영역(121)과 제2 도핑 영역(122)에 연결된다.Next, referring to FIG. 15, a metal such as copper (Cu), aluminum (Al), or chromium (Cr) may be deposited on the second insulating layer 260 to form a second conductive layer, and the second conductive layer may be formed. The source electrode 270 and the drain electrode 280 are formed through an etching process of patterning. Each of the source electrode 270 and the drain electrode 280 is connected to the first doped region 121 and the second doped region 122 through the first contact hole 261 and the second contact hole 262.

상술된 과정을 통해 게이트 전극(250), 제1 도핑 영역(121) 및 제2 도핑 영역(122)의 자기 정렬이 개선된 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은 자기 정렬이 개선되어 기생 충전 용량이 감소하고, 스위칭 스피드가 향상되는 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.Through the above-described process, a thin film transistor having improved self alignment of the gate electrode 250, the first doped region 121, and the second doped region 122 may be manufactured. In the method of manufacturing the thin film transistor according to the exemplary embodiment of the present invention, the self-alignment is improved, so that the parasitic charging capacity is reduced and the switching speed is improved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment.

도 2 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.2 to 15 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

11,101,201: 기판 20,210: 접착층11,101,201: substrate 20,210: adhesive layer

30,120: 반도체층 40,60,220,260: 절연층30,120: semiconductor layer 40,60,220,260: insulating layer

50,250: 게이트 전극 61,62,261,262: 컨택홀50,250: gate electrode 61,62,261,262: contact hole

70,270: 소스 전극 80,280: 드레인 전극70,270: source electrode 80,280: drain electrode

130,140,230: 마스크 패턴 300: 패턴 마스크130,140,230: mask pattern 300: pattern mask

400: PDMS 스탬프400: PDMS Stamp

Claims (15)

제1 기판 상의 희생층 상에 제1 도핑 영역, 제2 도핑 영역 및 채널 영역을 구비하는 반도체층을 형성하는 단계;Forming a semiconductor layer having a first doped region, a second doped region, and a channel region on the sacrificial layer on the first substrate; 상기 반도체층을 상기 제1 기판에서 분리하고, 제2 기판에 결합하는 단계;Separating the semiconductor layer from the first substrate and coupling the second substrate; 상기 제2 기판과 상기 반도체층 상에 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer on the second substrate and the semiconductor layer; 상기 절연층 상에 제1 포토레지스트층을 형성하는 단계;Forming a first photoresist layer on the insulating layer; 상기 제2 기판의 배면으로부터 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역을 마스크로 상기 제1 포토레지스트층을 노광하고 현상하여 제1 마스크 패턴을 형성하는 단계;Exposing and developing the first photoresist layer using the first doped region and the second doped region as a mask from a rear surface of the second substrate to form a first mask pattern; 상기 제1 마스크 패턴을 마스크로 상기 절연층 상에 상기 채널 영역과 중첩하는 게이트 전극을 형성하는 단계; 및Forming a gate electrode overlapping the channel region on the insulating layer using the first mask pattern as a mask; And 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 각각에 연결되는 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.Forming a source electrode and a drain electrode connected to the first doped region and the second doped region, respectively. 제1 항에 있어서, 상기 반도체층을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the semiconductor layer comprises: 상기 제1 기판 상에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on the first substrate; 상기 희생층 상에 반도체층을 형성하는 단계;Forming a semiconductor layer on the sacrificial layer; 상기 반도체층 상에 제2 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및Forming a second mask pattern on the semiconductor layer; And 상기 제2 마스크 패턴을 마스크로 상기 반도체층을 도핑하여 제1 도핑 영역, 제2 도핑 영역 및 채널 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.And doping the semiconductor layer with the second mask pattern as a mask to form a first doped region, a second doped region, and a channel region. 제2 항에 있어서, 상기 반도체층을 형성하는 단계는,The method of claim 2, wherein the forming of the semiconductor layer comprises: 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 상에 제3 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및Forming a third mask pattern on the first doped region and the second doped region; And 상기 제3 마스크 패턴을 마스크로 상기 채널 영역을 식각하여 상기 제1 도핑 영역 및 상기 제2 도핑 영역 보다 작은 두께를 갖는 채널 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법. And etching the channel region by using the third mask pattern as a mask to form a channel region having a thickness smaller than that of the first and second doped regions. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제1 마스크 패턴과 상기 제2 마스크 패턴은 양성 포토레지스트로 이루어지고, 상기 제3 마스크 패턴은 음성 포토레지스트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.And the first mask pattern and the second mask pattern are made of a positive photoresist, and the third mask pattern is made of a negative photoresist. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, 상기 채널 영역은 반응성 이온 식각 방법으로 식각하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법. And the channel region is etched by a reactive ion etching method. 제5 항에 있어서,6. The method of claim 5, 상기 채널 영역의 두께는 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법. The channel region has a thickness of 100 nm or less. 제3 항에 있어서, 상기 반도체층을 제1 기판에서 분리하고 제2 기판에 접합하는 단계는,The method of claim 3, wherein the separating of the semiconductor layer from the first substrate and bonding to the second substrate comprises: 상기 제3 마스크 패턴에 스탬프를 접합하고 상기 희생층을 식각하는 단계;Bonding a stamp to the third mask pattern and etching the sacrificial layer; 상기 반도체층을 상기 제1 기판에서 분리하는 단계;Separating the semiconductor layer from the first substrate; 상기 반도체층을 상기 제2 기판에 접합하는 단계; 및Bonding the semiconductor layer to the second substrate; And 상기 스탬프를 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.And separating the stamp. 제7 항에 있어서, 상기 반도체층을 상기 제2 기판에 접합하는 단계는,The method of claim 7, wherein the bonding of the semiconductor layer to the second substrate, 상기 제2 기판의 일면에 접착층을 형성하는 단계;Forming an adhesive layer on one surface of the second substrate; 상기 접착층과 상기 반도체층을 접합하는 단계; 및Bonding the adhesive layer and the semiconductor layer; And 상기 접착층을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.And curing the adhesive layer. 제8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 접착층은 투명한 고분자 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.The adhesive layer is a method of manufacturing a thin film transistor, characterized in that made of a transparent polymer material. 제1 항에 있어서, 상기 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계 이전에,The method of claim 1, wherein prior to forming the source electrode and the drain electrode, 상기 제1 절연층과 상기 게이트 전극 상에 제2 절연층을 형성하는 단계;Forming a second insulating layer on the first insulating layer and the gate electrode; 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 각각에 대응하는 제1 절연층과 제2 절연층을 식각하여 제1 컨택홀과 제2 컨택홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.And etching the first insulating layer and the second insulating layer corresponding to each of the first and second doped regions to form a first contact hole and a second contact hole. Method of preparation. 제10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 각각은 상기 제1 컨택홀과 상기 제2 컨택홀을 통해 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역에 연결되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.And the source electrode and the drain electrode are connected to the first doped region and the second doped region through the first contact hole and the second contact hole, respectively. 기판;Board; 상기 기판 상에 구비되는 접착층;An adhesive layer provided on the substrate; 제1 도핑 영역과 제2 도핑 영역 및 채널 영역을 구비하여 상기 접착층 상에 배치되는 반도체층;A semiconductor layer having a first doped region, a second doped region, and a channel region disposed on the adhesive layer; 상기 반도체층 상에 배치되는 제1 절연층;A first insulating layer disposed on the semiconductor layer; 상기 제1 절연층 상에 상기 채널 영역과 중첩하여 배치되는 게이트 전극;A gate electrode on the first insulating layer and overlapping the channel region; 상기 제1 절연층과 상기 게이트 전극 상에 배치되는 제2 절연층;A second insulating layer disposed on the first insulating layer and the gate electrode; 상기 제2 절연층 상에 배치되고, 상기 제1 도핑 영역과 전기적으로 연결되는 소스 전극; 및A source electrode disposed on the second insulating layer and electrically connected to the first doped region; And 상기 소스 전극과 이격하여 상기 제2 절연층 상에 배치되고, 상기 제2 도핑 영역에 전기적으로 연결되는 드레인 전극을 포함하며,A drain electrode disposed on the second insulating layer, spaced apart from the source electrode, and electrically connected to the second doped region; 상기 채널 영역은 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 사이에 위치하며, 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역보다 높은 광 투과도를 갖는 박막 트랜지스터 기판.The channel region is positioned between the first doped region and the second doped region and has a higher light transmittance than the first doped region and the second doped region. 제12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 기판과 상기 접착층은 투명한 고분자 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.The substrate and the adhesive layer is a thin film transistor substrate, characterized in that made of a transparent polymer material. 제12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 채널 영역은 상기 제1 도핑 영역과 상기 제2 도핑 영역 중 어느 하나의 두께보다 작은 두께를 갖는 박막 트랜지스터 기판.The channel region has a thickness less than the thickness of any one of the first doped region and the second doped region. 제14 항에 있어서,15. The method of claim 14, 상기 채널 영역은 100nm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.And the channel region has a thickness of about 100 nm or less.
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