KR20110028146A - Thin film transistor and method of fabricating thereof - Google Patents
Thin film transistor and method of fabricating thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110028146A KR20110028146A KR1020090086102A KR20090086102A KR20110028146A KR 20110028146 A KR20110028146 A KR 20110028146A KR 1020090086102 A KR1020090086102 A KR 1020090086102A KR 20090086102 A KR20090086102 A KR 20090086102A KR 20110028146 A KR20110028146 A KR 20110028146A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- active layer
- thin film
- substrate
- source
- amorphous silicon
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 55
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 57
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 13
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 13
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005499 laser crystallization Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66742—Thin film unipolar transistors
- H01L29/6675—Amorphous silicon or polysilicon transistors
- H01L29/66765—Lateral single gate single channel transistors with inverted structure, i.e. the channel layer is formed after the gate
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02664—Aftertreatments
- H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
- H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
- H01L29/78621—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78645—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with multiple gate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78651—Silicon transistors
- H01L29/7866—Non-monocrystalline silicon transistors
- H01L29/78672—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor
- H01L29/78678—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor with inverted-type structure, e.g. with bottom gate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액티브층 내에 비정질 실리콘 채널영역과 다결정 실리콘 채널영역이 함께 존재하는 하이브리드(hybrid) 구조의 박막 트랜지스터 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a hybrid thin film transistor having an amorphous silicon channel region and a polycrystalline silicon channel region together in an active layer, and a method of manufacturing the same.
최근의 정보화 사회에서 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. 현재 평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)의 주력 제품인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 디스플레이의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖추었기 때문에, 이를 이용한 각종 신제품 창출이 급속도로 이루어지고 있으며 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 점진적으로 대체할 수 있는 핵심부품 산업으로서 자리 잡았다.In today's information society, display is more important as a visual information transmission medium, and in order to gain a major position in the future, it is necessary to satisfy requirements such as low power consumption, thinness, light weight, and high definition. Liquid Crystal Display (LCD), the flagship product of Flat Panel Display (FPD), has not only the ability to satisfy these conditions of the display but also mass production. It has been established as a core component industry that can gradually replace the existing cathode ray tube (CRT).
일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 상기 화소들의 광투과율을 조절함 으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.In general, a liquid crystal display device is a display device in which data signals according to image information are individually supplied to pixels arranged in a matrix form so that a desired image can be displayed by controlling light transmittance of the pixels. .
이를 위해 상기 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터(color filter) 기판과 제 2 기판인 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.To this end, the liquid crystal display is largely composed of a color filter substrate as a first substrate, an array substrate as a second substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate. .
이때, 상기 액정표시장치의 스위칭소자로는 일반적으로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 사용하며, 상기 박막 트랜지스터의 액티브층으로는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 박막 또는 다결정 실리콘(polycrystalline silicon) 박막을 사용한다.In this case, a thin film transistor (TFT) is generally used as a switching device of the liquid crystal display, and an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film is used as an active layer of the thin film transistor. use.
상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제작에 다수의 마스크공정(즉, 포토리소그래피(photolithography)공정)을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크공정의 수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.Since the manufacturing process of the liquid crystal display device basically requires a plurality of mask processes (ie, photolithography process) for fabricating an array substrate including a thin film transistor, a method of reducing the number of mask processes in terms of productivity is required. It is required.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a structure of a general liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해사시도로써, 전술한 바와 같이 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(40)으로 이루어져 있다.FIG. 1 is an exploded perspective view schematically illustrating a structure of a general liquid crystal display device. As described above, the liquid crystal display device is largely divided into a
이때, 상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G), 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 서브컬러필터(7)로 구분되는 컬러필터(C)와 상기 서브컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(40)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(40)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.At this time, the
상기 어레이 기판(10)에는 상기 기판(10) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역(P)을 정의하는 게이트라인(16)과 데이터라인(17)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성되어 있으며, 상기 각 화소영역(P)에는 화소전극(18)이 형성되어 있다.In the
상기 화소영역(P)은 컬러필터 기판(5)의 하나의 서브컬러필터(7)에 대응하는 서브화소(sub pixel)로 컬러화상은 상기 적, 녹 및 청색의 3종류의 서브컬러필터(7)를 조합하여 얻어진다. 즉, 적, 녹 및 청색의 3개의 서브화소가 모여서 한 개의 화소를 이루며, 박막 트랜지스터(T)는 상기 적, 녹 및 청색의 서브화소에 각각 연결되어 있다.The pixel region P is a sub pixel corresponding to one
한편, 도면에는 자세히 도시하지 않았지만, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트라인(16)에 연결된 게이트전극, 상기 데이터라인(17)에 연결된 소오스전극 및 드레인전극으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(T)는 상기 게이트전극과 소오스/드레인전극의 절연을 위한 절연막 및 상기 게이트전극에 공급되는 게이트 전압에 의해 소오스전극과 드레인전극 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층을 포함한다.Although not shown in detail, the thin film transistor T includes a gate electrode connected to the
상기 액티브층은 전술한 바와 같이 비정질 실리콘 박막 또는 다결정 실리콘 박막으로 형성되며, 상기 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터와는 다른 구조를 가지게 되기 때문에 상기 다결정 실리콘 박막 트랜지스터와 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 서로 다른 제조공정을 통해 제작되는 것이 일반적이다.The active layer is formed of an amorphous silicon thin film or a polycrystalline silicon thin film as described above, and the polycrystalline silicon thin film transistor using the polycrystalline silicon thin film has a structure different from that of the amorphous silicon thin film transistor, so that the polycrystalline silicon thin film transistor and the amorphous silicon thin film Thin film transistors are generally manufactured through different manufacturing processes.
일반적으로 박막 트랜지스터는 전극들의 형성위치에 따라 크게 스태거드 구조와 코플라나 구조로 구분된다.In general, thin film transistors are classified into a staggered structure and a coplanar structure according to the formation positions of the electrodes.
도 2는 일반적인 스태거드 구조의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도이며, 도 3은 일반적인 코플라나 구조의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating an amorphous silicon thin film transistor having a general staggered structure, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing a polycrystalline silicon thin film transistor having a general coplanar structure.
도 2 및 도 3을 참조하면, 일반적으로 상기 스태거드 구조는 소오스/드레인전극(22', 23') 및 게이트전극(21')이 절연막(15a)을 사이에 두고 각각 상, 하부에 존재하는 구조로서 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 적용되는 구조이며, 상기 코플라나 구조는 게이트전극(21") 및 소오스/드레인전극(22", 23")이 모두 절연막(15a, 15b)의 상부 또는 하부에 배치되는 구조로서 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 및 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 일반적으로 적용되고 있다.Referring to FIGS. 2 and 3, the staggered structure generally includes source /
참고로, 미설명 부호 24', 24"은 박막 트랜지스터의 액티브층으로 각각 비정질 실리콘 박막 및 다결정 실리콘 박막으로 이루어지며, 도면부호 10, 15c, 18 및 25n은 각각 어레이 기판, 보호막, 화소전극 및 오믹-콘택(ohmic contact)층을 나타내고 있다.For reference,
상기와 같이 구성되는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 이동도 특성이 우수하지만, 다결정 실리콘 박막의 형성에 추가적인 결정화공정을 필요로 하며, 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터와는 다른 제조공정을 이용하여 제작하는 것이 일반적이다.The polycrystalline silicon thin film transistors configured as described above have excellent mobility characteristics compared to the amorphous silicon thin film transistors, but require an additional crystallization process to form the polycrystalline silicon thin film, and use a manufacturing process different from the amorphous silicon thin film transistor. It is common to make.
즉, 상기 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 다결정 실리콘 박막을 얻기 위해서 비정질 실리콘 박막을 증착한 후 열처리와 같은 결정화공정을 추가적으로 진행하여야 하는데, 상기 결정화공정은 레이저장비와 같은 고가의 장비 및 긴 공정시간을 필요로 하며, 코플라나 구조로 형성하는 경우 6~8개의 마스크공정을 필요로 하는 등 제조공정이 복잡한 단점이 있다.That is, the polycrystalline silicon thin film transistor needs to further perform a crystallization process such as heat treatment after depositing an amorphous silicon thin film to obtain a polycrystalline silicon thin film. The crystallization process requires expensive equipment such as laser equipment and a long process time. In the case of forming a coplanar structure, a manufacturing process is complicated, such as requiring 6 to 8 mask processes.
또한, 상기의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 높은 온 전류(on current) 특성을 가지고 있으나, 다결정 실리콘의 그레인 경계(grain boundary)와 더불어 그레인 내에 존재하는 트랩 사이트(trap site) 등에 의한 오프 전류(off current), 즉 누설전류와 드레인 인접부의 전계 크기에 의해 결정되는 밴드-투-밴드 터널링(band-to-band tunneling)에 의한 누설전류가 문제가 된다.In addition, the polycrystalline silicon thin film transistor has a higher on current characteristic than the amorphous silicon thin film transistor, but is due to a trap site or the like present in the grain together with the grain boundary of the polycrystalline silicon. Off current, that is, leakage current due to band-to-band tunneling, which is determined by the leakage current and the electric field size of the drain region, becomes a problem.
이러한 문제점을 해결하기 위한 해결방안 중 하나로 엘디디(Lightly Doped Drain; LDD) 구조 등이 있으나, 기본적으로 구조가 복잡하고 마스크수가 증가되는 문제를 갖고 있다.One of the solutions for solving such a problem is an LDD (Lightly Doped Drain) structure, but the problem is that the structure is complicated and the number of masks is increased.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 액티브층 내에 비정질 실리콘 채널영역과 다결정 실리콘 채널영역이 함께 존재하는 하이브리드 구조를 채택함으로써 높은 이동도와 낮은 오프전류 특성을 가진 박막 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a thin film transistor having high mobility and low off-current characteristics by adopting a hybrid structure in which an amorphous silicon channel region and a polycrystalline silicon channel region are present in an active layer. The purpose is to.
본 발명의 다른 목적은 기존의 스태거드 구조의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 제조공정을 변형시키지 않는 범위 내에서 간단한 결정화방법으로 상기의 하이브리드 구조를 제작함으로써 제조공정이 단순화되고 비용이 절감된 박막 트랜지스터 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to fabricate the hybrid structure by a simple crystallization method within a range that does not modify the conventional stepped structure of the amorphous silicon thin film transistor manufacturing process, the manufacturing process is simplified and the cost is reduced thin film transistor and its It is to provide a manufacturing method.
본 발명의 또 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Further objects and features of the present invention will be described in the configuration and claims of the invention which will be described later.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 박막 트랜지스터의 제조방법은 기판 위에 소정의 오프셋 영역을 가지도록 병렬로 구성된 2개 이상의 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극이 형성된 기판 위에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막이 형성된 기판 위에 비정질 실리콘으로 액티브층을 형성하는 단계; 상기 액티브층이 형성된 기판 위에 상기 액티브층의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판의 배면으로부터 상기 오프셋 영역을 통해 레이저를 조사하여 상기 액티브층의 소정영역을 결정화하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the manufacturing method of the thin film transistor of the present invention comprises the steps of forming at least two gate electrodes configured in parallel to have a predetermined offset region on the substrate; Forming a gate insulating film on the substrate on which the gate electrode is formed; Forming an active layer of amorphous silicon on the substrate on which the gate insulating film is formed; Forming a source / drain electrode electrically connected to the source / drain regions of the active layer on the substrate on which the active layer is formed; And crystallizing a predetermined region of the active layer by irradiating a laser through the offset region from the rear surface of the substrate.
본 발명의 박막 트랜지스터는 기판 위에 형성되며, 소정의 오프셋 영역을 가지도록 병렬로 구성된 2개 이상의 게이트전극; 상기 게이트전극이 형성된 기판 위에 형성된 게이트절연막; 상기 게이트절연막이 형성된 기판 위에 형성되며, 비정질 실리콘 채널영역과 다결정 실리콘 채널영역을 포함하는 액티브층; 상기 액티브층이 형성된 기판 위에 형성되며, 상기 액티브층의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극; 상기 소오스/드레인전극이 형성된 기판 위에 형성되며, 상기 드레인전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 포함하는 보호막; 및 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극에 전기적으로 접속하는 화소전극을 포함한다.The thin film transistor of the present invention is formed on a substrate, two or more gate electrodes configured in parallel to have a predetermined offset region; A gate insulating film formed on the substrate on which the gate electrode is formed; An active layer formed on the substrate on which the gate insulating film is formed, the active layer including an amorphous silicon channel region and a polycrystalline silicon channel region; A source / drain electrode formed on the substrate on which the active layer is formed and electrically connected to a source / drain region of the active layer; A passivation layer formed on the substrate on which the source / drain electrode is formed and including a contact hole exposing a part of the drain electrode; And a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the contact hole.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 및 그 제조방법은 기존의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 높은 이동도(약 1~5cm2/Vs) 특성을 확보하는 한편, 기존의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 낮은 오프 전류(약 1011~1012A) 특성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the thin film transistor and the method of manufacturing the same according to the present invention have a high mobility (about 1 ~ 5cm 2 / Vs) characteristics compared to the conventional amorphous silicon thin film transistor, while compared to the conventional polycrystalline silicon thin film transistor It provides the effect of ensuring the low off-current (about 10 11 ~ 10 12 A) characteristics.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 및 그 제조방법은 기존의 스태거드 구조의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 제조공정을 변형시키지 않는 범위 내에서 4~5개의 마스크공정을 통해 제작할 수 있어 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.In addition, the thin film transistor and its manufacturing method according to the present invention can be manufactured through four to five mask processes within the scope of not modifying the conventional manufacturing process of amorphous silicon thin film transistor of the staggered structure to reduce the manufacturing process and cost It provides an effect.
또한, 상기 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 및 그 제조방법은 결정화방법에 배면 레이저조사를 이용하게 되므로, 기판 전면에 대한 레이저 결정화가 필요한 일반적인 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 생산성이 우수한 효과를 제공한다.In addition, the thin film transistor and the method of manufacturing the same according to the present invention uses the back laser irradiation in the crystallization method, thereby providing an excellent productivity effect compared to the general polycrystalline silicon thin film transistor that requires laser crystallization on the entire surface of the substrate.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a thin film transistor and a method for manufacturing the same according to the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터를 개략적으로 나타내는 단면도로서, 액티브층 내에 비정질 실리콘 채널영역과 다결정 실리콘 채널영역이 함께 존재하는 하이브리드 구조의 박막 트랜지스터를 나타내고 있다.4 is a cross-sectional view schematically illustrating a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a thin film transistor having a hybrid structure in which an amorphous silicon channel region and a polycrystalline silicon channel region are present in an active layer.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 크게 기판(110) 위에 형성된 게이트전극(121a, 121b), 상기 게이트전극(121a, 121b) 위에 형성된 게이트절연막(115a), 상기 게이트절연막(115a) 위에 형성된 액티브층(124) 및 상기 액티브층(124)의 소오스/드레인영역(124a, 124b)과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극(122, 123)으로 이루어져 있다.As shown in the figure, the thin film transistor according to the embodiment of the present invention is largely the
그리고, 상기 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 소오스/드레인전극(122, 123)이 형성된 기판(110) 위에 형성된 보호층(115b) 및 상기 보호층(115b)에 형성된 콘택홀을 통해 상기 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극(118)을 포함한다.The thin film transistor according to the embodiment of the present invention may be formed through a
이때, 상기 소오스/드레인전극(122, 123)은 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 오믹-콘택층(ohmic contact layer)(125n)을 통해 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 상기 액티브층(124)의 소오스/드레인영역(124a, 124b)과 오믹-콘택을 형성 하게 된다.In this case, the source /
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 2개 이상의 게이트전극(121a, 121b)을 병렬로 구성하여 게이트 오프셋(offset) 구조를 형성하는 한편, 상기 액티브층(124)의 채널영역이 상기 게이트 오프셋 영역에 형성된 다결정 실리콘 채널영역(124c) 및 상기 다결정 실리콘 채널영역(124c)과 소오스/드레인영역(124a, 124b) 사이에 형성된 비정질 실리콘 채널영역(124c')으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The thin film transistor according to the embodiment of the present invention forms two or
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 액티브층의 채널영역으로 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 비정질 실리콘 채널영역 및 다결정 실리콘 박막으로 이루어진 다결정 실리콘 채널영역의 하이브리드 구조를 채택하며, 이때 기존의 스태거드 구조의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 제조공정을 변형시키지 않는 범위 내에서 배면 레이저조사를 통해 액티브층의 일부를 결정화함으로써 상기의 하이브리드 구조를 제작할 수 있게 되는데, 이를 다음의 박막 트랜지스터의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.As described above, the thin film transistor according to the exemplary embodiment of the present invention adopts a hybrid structure of an amorphous silicon channel region composed of an amorphous silicon thin film and a polycrystalline silicon channel region composed of a polycrystalline silicon thin film as a channel region of an active layer, wherein the conventional staggered The hybrid structure can be fabricated by crystallizing a part of the active layer through back laser irradiation within the range of not deforming the fabrication process of the amorphous silicon thin film transistor of the structure, which will be described in detail by the following method of manufacturing the thin film transistor. .
도 5a 내지 도 5e는 상기 도 4에 도시된 박막 트랜지스터의 I제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.5A through 5E are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of the thin film transistor illustrated in FIG. 4.
도 5a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(110) 위에 소정의 게이트전극(121a, 121b)을 형성한다.As shown in FIG. 5A, predetermined
상기 게이트전극(121a, 121b)은 제 1 도전막을 상기 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하 게 되며, 이때 상기 게이트전극(121a, 121b)은 2개 이상을 병렬로 구성함에 따라 게이트 오프셋 구조를 형성하게 된다.The
여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 니켈(nickel; Ni), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo), 티타늄(titanium; Ti), 백금(platinum; Pt), 탄탈(tantalum; Ta) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있으며, 상기 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.The first conductive layer may include aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy), tungsten (W), copper (Cu), nickel (Ni), chromium (Cr), Low resistance opaque conductive materials such as molybdenum (Mo), titanium (Ti), platinum (platinum; Pt), tantalum (Ta), and the like can be used, and a multilayer structure in which two or more conductive materials are laminated It can also be formed.
이후, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121a, 121b)이 형성된 기판(110) 전면에 게이트절연막(115a), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 기판(110)의 게이트전극(121a, 121b) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성하는 한편, 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 오믹-콘택층(125n)을 통해 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극(122, 123)을 형성하게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 5B, a
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123)은 회절마스크 또는 하프-톤 마스크(이하, 회절마스크를 지칭하는 경우에는 하프-톤 마스크를 포함하는 것으로 함)를 이용하여 한번의 마스크공정(제 2 마스크공정)으로 동시에 형성하게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 2 마스크공정을 상세히 설명한다.Here, the
도 6a 내지 도 6f는 상기 도 5b에 도시된 박막 트랜지스터에 있어서, 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.6A through 6F are cross-sectional views illustrating a second mask process in the thin film transistor illustrated in FIG. 5B.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121a, 121b)이 형성된 기판(110) 전면에 게이트절연막(115a), 비정질 실리콘 박막(120), n+ 비정질 실리콘 박막(125) 및 제 2 도전막(130)을 형성한다.As shown in FIG. 6A, the
이때, 상기 게이트절연막(115a)은 후술할 결정화공정을 위한 버퍼층(buffer layer)의 역할을 하게되며, 상기 제 2 도전막(130)은 소오스전극과 드레인전극을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.In this case, the
이때, 상기 비정질 실리콘 박막(120)의 증착시 탈 수소화된 비정질 실리콘 박막(120)을 증착할 수도 있으며, 비정질 실리콘 박막(120)의 증착 후 탈 수소화 과정을 거칠 수도 있다.In this case, when the amorphous silicon
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 감광막(170)을 형성한 후, 본 발명의 실시예에 따른 회절마스크(180)를 통해 상기 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다.And, as shown in Figure 6b, after forming a
이때, 상기 회절마스크(180)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 슬릿패턴이 적용되어 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제 2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 회절마스크(180)를 투과한 광만이 상기 감광막(170)에 조사되게 된다.In this case, the
이어서, 상기 회절마스크(180)를 통해 노광된 상기 감광막(170)을 현상하고 나면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 3 감광막패턴(170c)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 감광막이 완전히 제거되어 상기 제 2 도전막(130) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(170a)과 제 2 감광막패턴(170b)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 3 감광막패턴(170c)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 상기 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 타입의 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 타입의 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 3 감광막패턴(170c)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 기판(110)의 게이트전극(121a, 121b) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 6D, the amorphous silicon thin film, the n + amorphous silicon thin film, and the second formed on the lower portion of the first
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 각각 상기 n+ 비정질 실리콘 박막과 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')과 제 2 도전막패턴(130')이 형성되게 된다.In this case, the n + amorphous silicon
이후, 상기 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 3 감광막패턴(170c)의 일부를 제 거하는 애싱(ahing)공정을 진행하게 되면, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 3 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.Subsequently, when an ashing process of removing a portion of the
이때, 상기 제 1 감광막패턴과 제 2 감광막패턴은 상기 제 3 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 4 감광막패턴(170a')과 제 5 감광막패턴(170b')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소오스전극영역과 드레인전극영역에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern and the second photoresist pattern correspond to the blocking region III by the
이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 4 감광막패턴(170a')과 제 5 감광막패턴(170b')을 마스크로 하여 상기 n+ 비정질 실리콘 박막패턴과 제 2 도전막패턴의 일부를 제거함으로써 상기 기판(110)에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성하게 된다.6F, a portion of the n + amorphous silicon thin film pattern and the second conductive film pattern are removed using the remaining
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다.In this case, an ohmic contact layer formed of the n + amorphous silicon thin film on the
이와 같이 본 발명의 실시예는 회절마스크를 이용함으로써 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123)을 한번의 마스크공정을 통해 형성할 수 있게 된다.As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, the
다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123)은 2번의 마스크공정을 통해 각각 형성할 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123)이 형성된 기판(110) 전면에 소정의 보호막(115b)을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 콘택홀(140)을 형성하게 된다.Next, as shown in FIG. 5C, a
그리고, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(115b)이 형성된 기판(110) 전면에 제 3 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 제 3 도전막으로 이루어지며 상기 콘택홀(140)을 통해 상기 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극(118)을 형성하게 된다.As shown in FIG. 5D, after forming the third conductive film on the entire surface of the
이때, 상기 제 3 도전막은 화소전극(118)을 구성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등과 같은 투과율이 뛰어난 투명 도전물질을 이용할 수 있다.In this case, the third conductive layer may be formed of a transparent conductive material having excellent transmittance such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) to form the
다음으로, 상기 화소전극(118)이 형성된 박막 트랜지스터는 도 5e에 도시된 바와 같이, 게이트 오프셋으로 인해 상기 게이트전극(121a, 121b)에 의해 가려지지 않는 액티브층(124)의 소정영역을 상기 박막 트랜지스터의 배면으로부터 레이저를 조사하여 결정화를 진행하게 된다. 이후, 소정의 어닐링(annealing)공정을 진행할 수 있다.Next, as shown in FIG. 5E, the thin film transistor having the
이때, 완성된 박막 트랜지스터는 액티브층(124)에 상기 레이저조사를 통해 결정화된 다결정 실리콘 채널영역(124c)과 상기 게이트전극(121a, 121b)에 의해 레이저가 차폐된 비정질 실리콘 채널영역(124c')이 함께 존재하게 되며, 이에 따라 기존의 일반적인 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 온 전류와 이동도(약 1~5cm2/Vs)가 높아지고, 기존의 일반적인 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 오 프 전류(약 1011~1012A)가 낮아지게 된다.In this case, the completed thin film transistor is a
이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 게이트전극(121a, 121b)에 의해 차폐되어 결정화가 이루어지지 않는 액티브층(124)의 일부가 상기 결정화된 다결정 실리콘 채널영역(124c)으로부터의 열 전달에 의하여 일부 결정화가 이루어질 수도 있다.In this case, although not shown in the drawing, a part of the
도 7a 내지 도 7c는 배면 레이저조사에 따른 액티브층의 결정화과정을 순차적으로 나타내는 단면도이며, 도 8은 상기 도 7a 내지 도 7c에 도시된 결정화과정에 의해 결정화된 액티브층의 일부를 나타내는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)사진이다.7A to 7C are cross-sectional views sequentially illustrating a crystallization process of an active layer according to back laser irradiation, and FIG. 8 is a scanning electron microscope showing a part of the active layer crystallized by the crystallization process illustrated in FIGS. 7A to 7C. (Scanning Electron Microscope; SEM).
이때, 게이트 오프셋의 폭 및 기타 레이저공정의 조건에 따라 달라지겠지만, 상기 박막 트랜지스터의 배면으로부터 레이저를 조사 받은 액티브층(124)은 도 7a에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 조사에 의해 소정영역이 용융(melting)되게 된다.In this case, the width of the gate offset and other laser processing conditions will vary, but the
참고로, 상기 도 7a는 Rm의 폭만큼 상기 액티브층(124)의 비정질 실리콘이 용융된 상태를 예를 들어 나타내고 있으며, Ps는 레이저가 조사되지 않아 고체 상태로 남아있는 비정질 실리콘 영역을 나타내고 있다.For reference, FIG. 7A illustrates, for example, a state in which amorphous silicon of the
이때, 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 비정질 실리콘 영역(Ps)의 측면 경계로부터 액티브층(124)의 중심방향으로 결정이 성장하여 비교적 큰 사이즈를 가진 그레인(G)이 형성되게 된다.At this time, as shown in FIG. 7B, crystals grow from the lateral boundary of the amorphous silicon region Ps toward the center of the
이후, 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(124)의 중심방향으로 성장한 그레인(G)의 사이즈, 즉 폭의 2배보다 용융된 액티브층(124)의 폭(Rm)이 더 큰 경우에는 상기 액티브층(124)의 중심부에 미세한 그레인(Gn)들이 형성되게 된다(도 8 참조).Thereafter, as shown in FIG. 7C, when the width Rm of the molten
전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 기존의 스태거드 구조의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 제조공정을 변형시키지 않는 범위 내에서 4~5개의 마스크공정을 통해 제작할 수 있어 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.As described above, the thin film transistor according to the embodiment of the present invention can be manufactured through four to five mask processes within the scope of not modifying the conventional manufacturing process of the amorphous silicon thin film transistor of the staggered structure, thereby improving the manufacturing process and cost. Provides savings.
또한, 상기 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 결정화방법에 배면 레이저조사를 이용하게 되므로, 기판 전면에 대한 레이저 결정화가 필요한 일반적인 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 생산성이 우수한 효과를 제공한다.In addition, the thin film transistor according to the embodiment of the present invention uses the back laser irradiation in the crystallization method, thereby providing an effect of higher productivity than a general polycrystalline silicon thin film transistor that requires laser crystallization on the entire surface of the substrate.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구조를 개략적으로 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view schematically illustrating a structure of a general liquid crystal display device.
도 2는 일반적인 스태거드 구조의 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view showing an amorphous silicon thin film transistor having a general staggered structure.
도 3은 일반적인 코플라나 구조의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도.3 is a cross-sectional view showing a polycrystalline silicon thin film transistor having a general coplanar structure.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터를 개략적으로 나타내는 단면도.4 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 상기 도 4에 도시된 박막 트랜지스터의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.5A through 5E are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of the thin film transistor illustrated in FIG. 4.
도 6a 내지 도 6f는 상기 도 5b에 도시된 박막 트랜지스터에 있어서, 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.6A to 6F are cross-sectional views illustrating a second mask process in the thin film transistor illustrated in FIG. 5B.
도 7a 내지 도 7c는 배면 레이저조사에 따른 액티브층의 결정화과정을 순차적으로 나타내는 단면도.7A to 7C are cross-sectional views sequentially illustrating a crystallization process of an active layer according to back laser irradiation.
도 8은 상기 도 7a 내지 도 7c에 도시된 결정화과정에 의해 결정화된 액티브층의 일부를 나타내는 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)사진.FIG. 8 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing a part of the active layer crystallized by the crystallization process shown in FIGS. 7A to 7C.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
118 : 화소전극 121a,121b : 게이트전극118:
122 : 소오스전극 123 : 드레인전극122
124 : 액티브층 124c : 다결정 실리콘 채널영역124:
124c' : 비정질 실리콘 채널영역124c ': amorphous silicon channel region
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090086102A KR101631616B1 (en) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | Thin film transistor and method of fabricating thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090086102A KR101631616B1 (en) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | Thin film transistor and method of fabricating thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110028146A true KR20110028146A (en) | 2011-03-17 |
KR101631616B1 KR101631616B1 (en) | 2016-06-17 |
Family
ID=43934639
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090086102A KR101631616B1 (en) | 2009-09-11 | 2009-09-11 | Thin film transistor and method of fabricating thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101631616B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160038172A (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 삼성디스플레이 주식회사 | Thin film transistor substrate, display apparatus comprising the same, method for manufacturing thin film transistor substrate, and method for manufacturing display apparatus |
KR20180036901A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | Thin Film Transistor Substrate For Ultra High Density Display |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000003104A (en) * | 1998-06-25 | 2000-01-15 | 김영환 | Polysilicon-thin film transistor and manufacturing method thereof |
KR20080085276A (en) * | 2007-03-19 | 2008-09-24 | 엘지디스플레이 주식회사 | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same |
KR100875101B1 (en) * | 2007-08-08 | 2008-12-19 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | Organic light emitting display device and manufacturing thereof |
-
2009
- 2009-09-11 KR KR1020090086102A patent/KR101631616B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20000003104A (en) * | 1998-06-25 | 2000-01-15 | 김영환 | Polysilicon-thin film transistor and manufacturing method thereof |
KR20080085276A (en) * | 2007-03-19 | 2008-09-24 | 엘지디스플레이 주식회사 | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same |
KR100875101B1 (en) * | 2007-08-08 | 2008-12-19 | 삼성모바일디스플레이주식회사 | Organic light emitting display device and manufacturing thereof |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160038172A (en) * | 2014-09-29 | 2016-04-07 | 삼성디스플레이 주식회사 | Thin film transistor substrate, display apparatus comprising the same, method for manufacturing thin film transistor substrate, and method for manufacturing display apparatus |
KR20180036901A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | Thin Film Transistor Substrate For Ultra High Density Display |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101631616B1 (en) | 2016-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7358528B2 (en) | Liquid crystal display device and fabrication method thereof | |
US7666695B2 (en) | Array substrates of liquid crystal display and fabrication method thereof | |
US7652727B2 (en) | Liquid crystal display and method for fabricating the same | |
JP4312177B2 (en) | Liquid crystal display element and manufacturing method thereof | |
KR101073403B1 (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating thereof | |
JP4312179B2 (en) | Liquid crystal display element and manufacturing method thereof | |
US8357937B2 (en) | Thin film transistor liquid crystal display device | |
TWI384626B (en) | Array substrate for display device and method of fabricating the same | |
US7795057B2 (en) | Liquid crystal display device and fabrication method thereof | |
KR20120007764A (en) | Array substrate including thin film transistor of polycrystalline silicon and method of fabricating the same | |
KR101631616B1 (en) | Thin film transistor and method of fabricating thereof | |
KR101037322B1 (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating thereof | |
KR101626362B1 (en) | Method of fabricating substrate for thin film transistor | |
KR20080058913A (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
KR101048998B1 (en) | LCD and its manufacturing method | |
US7701524B2 (en) | LCD device comprising the drain electrode connected to an upper and a side portion of the pixel electrode and fabrication method thereof | |
KR101043991B1 (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating thereof | |
KR100980465B1 (en) | fabrication Method of poly-TFT | |
KR101266274B1 (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
KR101186518B1 (en) | Method of fabricating liquid crystal display device | |
KR20080077519A (en) | Method of fabricating liquid crystal display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190515 Year of fee payment: 4 |