KR20140032358A - 박막 트랜지스터, 어레이 기판, 및 그 제조방법 - Google Patents

박막 트랜지스터, 어레이 기판, 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20140032358A
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Abstract

본 발명의 실시예들은 박막 트랜지스터, 어레이 기판, 및 그 제조방법을 제공한다. 그 제조방법은, 기판 상에 버퍼층 및 활성층을 연속해서 형성하고, 패터닝 공정을 통하여 활성 영역을 형성하는 단계; 게이트 절연층 및 게이트 전극을 연속해서 형성하는 단계; Ni 피착 개구들을 형성하는 단계; Ni 피착 개구들과 일대일로 대응하는 소스/드레인 접촉홀을 갖는 유전체층을 형성하는 단계; 및 소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 활성 영역에 접속되는 소스/드레인 전극들을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

박막 트랜지스터, 어레이 기판, 및 그 제조방법{THIN FILM TRANSISTOR, ARRAY SUBSTRATE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 박막 트랜지스터, 어레이 기판, 및 그 제조방법에 관한 것이다.
유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이는 새로운 평판 패널 디스플레이 장치로서, 간편한 제조 공정, 저비용, 빠른 응답속도, 컬러 디스플레이 및 대화면 디스플레이의 실현에 대한 용이성, 저전력 소비, 집적된 구동회로와의 매칭의 용이성, 조정가능한 작동 온도의 광범위성, 작은 부피, 경량화, 및 플렉시블 디스플레이 실현의 용이성 등과 같은 이점들 때문에 광범위한 이용 전망이 있다.
다른 구동 방식에 따라, OLED는 수동 매트릭스 OLED(PMOLED, Passive-Matrix Organic Light Emission Diode) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED, Active-Matrix Organic Light Emission Diode)의 두 방식으로 분류될 수 있다. 공정이 간단하고 상대적으로 저비용임에도 불구하고, 수동 매트릭스 구동 방식은 크로스토크(crosstalk), 고전력 소비, 짧은 수명 등과 같은 단점으로 인해 고해상도 대면적 디스플레이의 요건을 충족시키지 못한다. 이와 대조적으로, 능동 매트릭스 구동 방식은, 박막 트랜지스터(TFT)들이 패널 상에 부가되어 화소 유닛이 모든 프레임 시간 동안 발광할 수 있기 때문에, 작은 구동 전류를 요구하고, 저전력 소비 및 긴 수명을 가지며, 따라서 고해상도 다계조의 대면적 디스플레이에 대한 요건을 충족시킬 수 있다.
현재, AMOLED 디스플레이 구동회로에 있어서, 주요하게 2가지 타입이 있는데, 하나는 비정질 실리콘(a-Si) TFT를 이용하는 것이고, 다른 하나는 다결정 실리콘(poly-Si) TFT를 이용하는 것이다. a-Si TFT 기술은, 공정은 간편하고 저비용임에도 불구하고, 매우 낮은 전자 이동도로 인해 충분한 구동 전류를 제공할 수 없고, 비정질 실리콘 TFT는 N형 소자만을 제공할 수 있기 때문에, 장기간 스트레스의 영향하에서 안정성 문제를 가진다. 다결정 실리콘 TFT는 높은 전자 이동도 및 빠른 응답속도로 인해 대면적의 동적 영상 디스플레이를 실현하는 것이 용이하다. 한편, 높은 캐리어 이동도(carrier mobility) 덕택에, 다결정 실리콘 TFT는 디스플레이 후면 패널 상에 주변 구동회로를 집적하도록 이용할 수 있고, 이것은 외부의 인입선(leading wires)을 크게 줄이고, 주변 구동회로의 복잡성을 줄인다. 현재, 전 세계적으로 AMOLED 후면 패널의 연구 및 개발에서 다결정 실리콘 TFT이 통상적으로 채용되고 있다.
4 ~ 5회의 포토리소그래피를 요구하는 비정질 실리콘 TFT 기술에 비하여, 저온 다결정 실리콘 TFT 기술은 공정이 더 복잡하고 고비용이다. 현재 공지된 모든 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정은 6회 또는 더 많은 횟수의 포토리소그래피를 필요로 하여, 공정이 복잡하고, 제조비용이 높으며, 상대적으로 긴 생산주기를 갖는다. 포토리소그래피가 많아질수록 수율 향상도 어렵다. 따라서, 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정의 복잡성을 평가하는데 다수회의 포토리소그래피가 사용될 수 있고, 포토리소그래피의 횟수 감소는 제조 비용의 감소를 의미한다.
따라서, 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 생산 주기를 짧아지도록 하고, 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터의 제조비용을 줄이기 위해 포토리소그래피의 횟수를 줄이는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들의 일 양태에서 제공하는 박막 트랜지스터의 제조방법은:
기판 상에 연속해서 버퍼층 및 활성층을 형성하고, 활성층 상에 패터닝 공정을 통해 활성 영역을 형성하는 단계;
게이트 절연층 및 게이트 전극을 연속해서 형성하는 단계;
Ni 피착 개구들을 형성하는 단계;
Ni 피착 개구들과 일대일로 대응하는 소스/드레인 접촉홀들을 갖는 유전체층을 형성하는 단계; 및
소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 활성 영역에 접속되는 소스/드레인 전극들을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 활성층 및 게이트 전극의 재료는 각각 비정질 실리콘 박막이고, Ni 피착 개구들을 형성하는 단계 및 유전체층을 형성하는 단계 사이에, 상기 방법은:
금속 유도 측면 결정화법(metal-induced lateral crystallization method)을 이용하여 활성층 및 게이트 전극의 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 금속 유도 측면 결정화 방법을 이용하여 활성층 및 게이트 전극의 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계는:
Ni 피착 개구들 내에 및 게이트 전극 상에 금속 Ni를 피착하고, 소스/드레인 이온을 Ni 피착 개구들 내로 주입시켜 소스/드레인 영역을 형성하고 나서, 고온 어닐링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 버퍼층 및 유전체층의 재료는 각각 SiO2, SiNx 또는 이들의 혼합물이고, 소스/드레인 전극들의 재료는 Mo, 도전성 금속, 또는 도전성 합금이다.
본 발명의 일실시예에서, Ni 피착 개구들의 개수 및 소스/드레인 접촉홀들의 개수는 각각 둘이다.
본 발명의 실시예의 다른 양태에서 제공하는 어레이 기판의 제조방법은:
기판 상에 버퍼층 및 활성층을 연속해서 형성하고, 활성층 상에 패터닝 공정을 통해 활성 영역을 형성하는 단계;
게이트 절연층 및 게이트 전극을 연속해서 형성하는 단계;
Ni 피착 개구들을 형성하는 단계;
Ni 피착 개구들과 일대일로 대응하는 소스/드레인 접촉홀을 갖는 유전체층을 형성하는 단계;
소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 활성 영역에 접촉되는 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 및
화소 구획 및 절연층을 형성하여 화소 어레이를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 활성층 및 게이트 전극의 재료는 각각 비정질 실리콘 박막이고, Ni 피착 개구들을 형성하는 단계 및 유전체층을 형성하는 단계 사이에, 상기 방법은:
금속 유도 측면 결정화 방법을 이용하여 활성층 및 게이트 전극의 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 금속 유도 측면 결정화 방법을 이용하여 활성층 및 게이트 전극의 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계는:
Ni 피착 개구들 내에 및 게이트 전극 상에 금속 Ni를 피착하고, 소스/드레인 이온을 Ni 피착 개구들 내로 주입시켜 소스/드레인 영역을 형성하고 나서, 고온 어닐링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예의 또다른 양태에서 제공하는 박막 트랜지스터는:
기판 상에 연속해서 형성된 버퍼층 및 활성 영역;
버퍼층 및 활성 영역 상에 연속해서 덮고 있는 Ni 피착 개구들을 갖는 게이트 절연층, 게이트 전극, 및 소스/드레인 접촉홀들을 갖는 유전체층 - 소스/드레인 접촉홀들은 Ni 피착 개구들과 일대일로 대응함 - ; 및
소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 활성 영역에 접속되는 소스/드레인 전극들을 포함한다.
본 발명의 실시예의 또다른 양태에서 제공하는 어레이 기판은:
기판;
기판 상에 연속해서 형성된 버퍼층 및 활성 영역;
버퍼층 및 활성 영역 상에 연속해서 덮고 있는, Ni 피착 개구들을 갖는 게이트 절연층, 게이트 전극, 및 소스/드레인 접촉홀들을 갖는 유전체층 - 소스/드레인 접촉홀들은 Ni 피착 개구들에 일대일로 대응함 - ;
소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 활성 영역과 접속되는 소스/드레인 전극들; 및
유전체층 및 소스/드레인 전극들 상을 덮고 있는 화소 구획 및 절연층을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 박막 트랜지스터, 어레이 기판, 및 그 제조방법을 개시한다. 박막 트랜지스터를 제조하는데 본 발명의 실시예들에 따른 상술한 제조방법의 이용은 단지 5회의 포토리소그래피 공정만을 채용하고, 이로써 공정 절차를 단순화시키고 생산 비용을 줄이며 수율을 향상시킨다. 금속 유도 측면 결정화 기술을 이용하여 다결정 실리콘 결정화 공정을 실현하고, 게이트 전극으로서 저온 다결정 실리콘층을 이용하여 게이트 유전체층과의 계면을 향상시키며, 문턱전압을 낮추고 누설 전류를 줄일 수 있음으로써, 공정 절차 단순화 및 장치 성능 향상의 기술적 효과를 달성한다. 본 발명의 실시예들에 따른 상술한 제조방법을 이용하여 제조된 박막 트랜지스터는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이, 저온 다결정 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(LTPS-LCD)와 같은 분야에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 기술적 해법들을 명확히 예시하기 위하여, 실시예들의 도면들을 아래에서 간략히 기술할 것이며, 기술한 도면들은 본 발명의 일부 실시예들에 관련되는 것일 뿐이며, 본 발명을 한정하는 것은 아님은 자명하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 A단계에서 도시한 박막 트랜지스터의 개략적인 구조도;
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 B단계에서 도시한 박막 트랜지스터의 개략적인 구조도;
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 C단계에서 도시한 박막 트랜지스터의 개략적인 구조도;
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 D단계에서 도시한 박막 트랜지스터의 개략적인 구조도;
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 E단계에서 도시한 박막 트랜지스터의 개략적인 구조도;
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 F단계에서 도시한 박막 트랜지스터의 개략적인 구조도; 및
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 G단계에서 도시한 박막 트랜지스터의 개략적인 구조도.
본 발명의 실시예들의 목적들, 기술적 세부사항들 및 장점들을 명백하게 하기 위해, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들과 연계하여 명확하고 충분히 이해 가능한 방식으로 본 실시예들의 기술적 해법들을 설명할 것이다. 설명된 실시예들은 본 발명의 모든 실시예들이 아니라, 단지 그들 중 일부라는 것은 자명하다. 여기에 설명된 실시예들에 기초하여, 어떠한 창의적 작업 없이, 당업자들은 본 발명의 범위 내에 있어야 하는 다른 실시예(들)를 획득할 수 있다.
현재, 다결정 실리콘을 형성하기 위한 비정질 실리콘 결정화 방법은: 엑시머 레이저 결정화(Eximer Laser Annealing, ELA) 방법, 순차적 측면 결정화(Sequential Lateral Solidfication, SLS) 방법, 금속 유도 결정화(Metal-Induced Crystallization, MIC) 방법, 또는 금속 유도 측면 결정화(Metal Induced Lateral Crystallization, MILC) 방법을 포함한다.
이들 방법 중에서, MILC 기술은 ELA 및 SLS 기술과 비교하여 TFT 장치의 균일도가 양호하고, 대면적 AMOLED 디스플레이의 요건을 충족시키는데 용이하고, 한편 MILC 기술은 비용이 저렴하다. 더욱이, MILC 기술은 MIC 기술과 비교하여 채널 영역에서 잔류 금속의 오염을 효과적으로 줄일 수 있다. 따라서, MILC 기술은 미래 대면적 AMOLED에 적용하는데 매우 적절하다.
제1 실시예
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하고, 이 기술은 제조공정에서 요구되는 마스크의 개수를 줄일 수 있어, 공정 절차를 단순화시키고 수율을 향상시킨다. 이 방법은 다음의 단계를 포함한다:
A 단계 : 도 1에 도시된 바와 같이, 석영유리, 통상의 유리 또는 플라스틱 등의 기판일 수 있는 기판(1) 상에 버퍼층(2) 및 활성층을 연속해서 형성한다. 채널 영역을 보호하기 위해 버퍼층(2)을 사용하는데, 버퍼층(2)은 2000 ~ 4000Å(옹스트롬)의 두께를 가질 수 있고, 버퍼층(2)의 재료는 SiO2(실리콘 산화물), SiNx(실리콘 질화물), 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 활성층은 500 ~ 800Å의 두께를 가질 수 있고, 활성층의 재료는 비정질 실리콘(a-Si) 박막일 수 있으며, 예를 들어 비정질 실리콘(a-Si) 박막 상에 수행된 패터닝 공정(즉, 액티브(Active)-마스크라고 하는 활성층 마스크 공정)을 통해 활성 영역(3)을 형성한다.
B 단계 : 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 절연층(4) 및 게이트 전극층을 연속해서 형성하는데, 게이트 절연층(4)은 800 ~ 1500Å의 두께를 가질 수 있고, 게이트 전극층은 1500 ~ 2500Å의 두께를 가질 수 있고, 게이트 전극층의 재료는 비정질 실리콘(a-Si) 박막일 것이며, 예를 들어 게이트 전극층 상에 수행된 패터닝 공정을 통해 게이트 전극(5)을 형성할 수 있다.
C 단계 : 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 게이트 절연층 상에 수행된 패터닝 공정(즉, 니켈(Ni)-마스크라고 하는 니켈 마스크 공정)을 통해 Ni(니켈) 피착 개구를 형성하는데, 예를 들어, 2개의 Ni(니켈) 피착 개구를 형성할 수 있다.
D 단계 : 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 유도 측면 결정화 방법을 이용함으로써, 활성 영역(3) 및 게이트 전극(5)의 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시킨다.
이 단계는 구체적으로 다음의 단계를 포함한다: 금속 유도 측면 결정화를 위해 사용되는 전구체 금속(precursor-metal)으로서의 금속 Ni(9)를 Ni 피착 개구들 내에 및 게이트 전극(5) 상에 피착하고, 소스/드레인 이온들을 Ni 피착 개구들 내로 주입하여, 소스/드레인 영역을 형성하고, 다음으로 고온 어닐링을 수행한다.
E 단계 : 도 5에 도시된 바와 같이, 유전체층(6)을 형성하는데, 유전체층(6)은 2000 ~ 4000Å의 두께를 가질 수 있고, 유전체층(6)의 재료는 SiO2, SiNx 또는 이들의 혼합층이다. 다음으로, 예를 들어 유전체층(6) 상에 수행된 패터닝 공정(즉, 씨엔티(CNT)-마스크라고 하는 접촉홀 마스크 공정)을 통해 Ni 피착 개구들에 대응하는 위치에 소스/드레인 접촉홀들을 형성한다.
F 단계 : 도 6에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 금속층을 형성하는데, 소스/드레인 금속층은 2000 ~ 3500Å의 두께를 가질 수 있고, 소스/드레인 금속층의 재료는 Mo, 또는 다른 전도성 금속들이나 합금들일 수 있다. 다음으로, 예를 들어 소스/드레인 금속층 상에 수행된 패터닝 공정(즉, 에스디(SD)-마스크라고 하는 소스/드레인 마스크 공정)을 통해 소스/드레인 전극들(7)을 형성한다. 소스/드레인 전극들(7)은 소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 활성 영역(3)에 접속되고, 한편 소스/드레인 전극들(7)은 유전체층(6)에 의해 게이트 전극(5)으로부터 격리된다.
실시예에서 설명된 각 패터닝 공정은 통상 포토레지스트의 도포, 마스크를 이용한 노광, 현상, 에칭, 및 포토레지스트 제거 등과 같은 공정들을 포함한다.
박막 트랜지스터를 제조하는데 본 발명의 실시예에 따른 상술한 제조방법의 이용은 단지 5회의 포토리소그래피 공정만을 채용하므로, 공정 절차를 간소화하고, 생산 비용을 감소시키며, 수율을 향상시킨다.
금속 유도 측면 결정화 기술을 이용하여 다결정 실리콘 결정화 공정을 실현하고, 게이트 전극으로서 저온 다결정 실리콘층을 이용하여 게이트 유전체층과의 계면(interface)을 향상시키며, 문턱전압(threshold voltage)을 낮추고 누설 전류를 줄일 수 있음으로써, 공정 절차의 간소화 및 장치 성능의 향상의 기술적 효과를 획득한다.
본 발명의 실시예에 따른 상술한 제조방법을 이용하여 제조된 박막 트랜지스터는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이 및 저온 다결정 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(LTPS-LCD) 등과 같은 분야에 적용할 수 있다.
제2 실시예
본 발명의 이 실시예에 따른 어레이 기판의 제조방법은 전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법의 단계를 포함하고, 다음의 단계를 더 포함한다:
G 단계 : 도 7에 도시된 바와 같이, 화소 구획 및 절연층(PI)(8)을 형성하는데, 화소 구획 및 절연층(8)은 1 ~ 2㎛의 두께를 가질 수 있고, 다음으로 예를 들어 화소 구획 및 절연층(8) 상에 수행된 패터닝 공정을 통해 화소 어레이를 형성할 수 있다.
본 실시예에서 설명된 패터닝 공정은 통상 포토레지스트의 도포, 마스크를 이용한 노광, 현상, 에칭, 및 포토레지스트 제거 등과 같은 공정들을 포함한다.
어레이 기판을 제조하는데 본 발명의 실시예에 따른 상술한 제조방법의 이용은 단지 6회의 포토리소그래피 공정만을 채용하므로, 공정 절차를 간소화하고 생산 비용을 감소시키며, 수율을 향상시킨다.
금속 유도 측면 결정화 기술을 이용하여 다결정 실리콘 결정화 공정을 실현하고, 게이트 전극으로서 저온 다결정 실리콘층을 이용하여 게이트 유전체층과의 계면을 향상시키며, 문턱전압을 낮추고 누설 전류를 줄일 수 있음으로써, 공정 절차의 간소화 및 장치 성능의 향상의 기술적 효과를 획득한다.
본 발명의 실시예에 따른 제조방법을 이용하여 제조된 어레이 기판은 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이 및 저온 다결정 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(LTPS-LCD) 등과 같은 분야에 적용할 수 있다.
제3 실시예
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 석영유리, 통상의 유리 또는 플라스틱 등일 수 있는 기판(1) 상에 연속해서 형성된 버퍼층(2) 및 활성 영역(3)을 포함한다. 버퍼층(2)은 채널 영역을 보호하기 위해 이용하는데, 버퍼층(2)은 2000 ~ 4000Å(옹스트롬)의 두께를 가질 수 있고, 버퍼층(2)의 재료는 SiO2(실리콘 산화물), SiNx(실리콘 질화물), 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 활성 영역(3)은 500 ~ 800Å의 두께를 가질 수 있고, 활성 영역(3)의 재료는 다결정 실리콘 박막일 수 있다. 박막 트랜지스터는, 버퍼층(2) 및 활성 영역(3) 상에 연속해서 덮고 있는, (예를 들어 2개의) Ni 피착 개구들을 갖는 게이트 절연층(4), 게이트 전극(5), 및 소스/드레인 접촉홀들을 갖는 유전체층(6)을 포함하는데, 소스/드레인 접촉홀들은 Ni 피착 개구들과 일대일로 대응한다. 게이트 절연층(4)은 800 ~ 1500Å의 두께를 갖고, 게이트 전극(5)은 1500 ~ 2500Å의 두께를 갖으며, 게이트 전극(5)의 재료는 다결정 실리콘 박막일 수 있다. 유전체층(6)은 2000 ~ 4000Å의 두께를 갖고, 유전체층(6)의 재료는 SiO2, SiNx 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 더욱이, 박막 트랜지스터는, 소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 활성 영역(3)에 접속된 소스/드레인 전극(7)을 포함하는데, 소스/드레인 전극(7)은 유전체층(6)에 의해 게이트 전극(5)으로부터 격리되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 상술한 박막 트랜지스터에서, 금속 유도 측면 결정화 기술을 이용하여 다결정 실리콘 결정화 공정을 실현하고, 게이트 전극으로서 저온 다결정 실리콘층의 이용하여 게이트 유전체층과의 계면을 향상시키며, 문턱전압을 낮추고 누설 전류를 줄임으로써, 공정 절차의 간소화 및 장치 성능 향상의 기술적 효과를 획득한다.
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이 및 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(LTPS-LCD) 등과 같은 분야에 적용할 수 있다.
제4 실시예
본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판은 상술한 제3 실시예에서와 같은 박막 트랜지스터를 포함하고, 유전체층(6) 및 소스/드레인 전극(7) 상을 덮고 있는 화소 구획 및 절연층(PI)(8)을 더 포함하며, 화소 구획 및 절연층(8)은 1 ~ 2㎛의 두께를 갖고, 화소 구획 및 절연층(PDL-마스크)(8)을 이용하여 화소 어레이를 형성한다.
본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판에 있어서, 금속 유도 측면 결정화 기술을 이용하여 다결정 실리콘 결정화 공정을 실현하고, 게이트 전극으로서 저온 다결정 실리콘층의 이용하여 게이트 유전체층과의 계면을 향상시키며, 문턱전압을 낮추고 누설 전류를 줄임으로써, 공정 절차 간소화 및 장치 성능 향상의 기술적 효과를 획득한다.
본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판은 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이 및 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(LTPS-LCD) 등과 같은 분야에 적용할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 실시예들은 박막 트랜지스터, 어레이 기판, 및 그 제조방법을 개시한다. 박막 트랜지스터 제조하는데 본 발명의 실시예에 따른 상술한 제조방법의 이용은 단지 5회의 포토리소그래피 공정만을 채용하고, 이로써 공정 절차를 간소화시키고, 생산 비용을 감소시키며, 수율을 향상시킨다. 금속 유도 측면 결정화 기술을 이용하여 다결정 실리콘 결정화 공정을 실현하고, 게이트 전극으로서 저온 다결정 실리콘층을 이용하여 게이트 유전체층과의 계면을 향상시키며, 문턱전압을 낮추고 누설전류를 줄일 수 있음으로써, 공정 절차 간소화 및 장치 성능 향상의 기술적 효과를 획득한다. 본 발명의 실시예에 따른 상술한 제조방법을 이용하여 제조된 박막 트랜지스터는 능동 매트릭스 유기 발광 다이오드(AMOLED) 디스플레이 및 저온 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(LTPS-LCD) 등과 같은 분야에 적용할 수 있다.
상술은 단지 본 발명의 예시적인 이행일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해 정의되어야 한다.

Claims (10)

  1. 박막 트랜지스터의 제조방법에 있어서,
    기판 상에 연속해서 버퍼층 및 활성층을 형성하고, 상기 활성층 상에 패터닝 공정을 통해 활성 영역을 형성하는 단계;
    게이트 절연층 및 게이트 전극을 연속해서 형성하는 단계;
    Ni 피착 개구들을 형성하는 단계;
    상기 Ni 피착 개구들과 일대일로 대응하는 소스/드레인 접촉홀들을 갖는 유전체층을 형성하는 단계; 및
    상기 소스/드레인 접촉홀들 및 상기 Ni 피착 개구들을 통해 상기 활성 영역에 접속되는 소스/드레인 전극들을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성층 및 상기 게이트 전극의 재료는 각각 비정질 실리콘 박막이고,
    상기 Ni 피착 개구들을 형성하는 단계 및 상기 유전체층을 형성하는 단계 사이에,
    금속 유도 측면 결정화법을 이용하여 상기 활성층 및 상기 게이트 전극의 상기 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계를 더 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속 유도 측면 결정화 방법을 이용하여 상기 활성층 및 상기 게이트 전극의 상기 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계는,
    상기 Ni 피착 개구들 내에 및 상기 게이트 전극 상에 금속 Ni를 피착하고, 소스/드레인 이온들을 상기 Ni 피착 개구들 내로 주입시켜 소스/드레인 영역을 형성하고, 다음으로 고온 어닐링을 수행하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 버퍼층 및 상기 유전체층의 재료는 각각 SiO2, SiNx 또는 이들의 혼합물이고, 상기 소스/드레인 전극들의 재료는 Mo, 도전성 금속, 또는 도전성 합금인 박막 트랜지스터의 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Ni 피착 개구들의 개수 및 상기 소스/드레인 접촉홀들의 개수는 각각 두 개인 박막 트랜지스터의 제조방법.
  6. 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
    기판 상에 버퍼층 및 활성층을 연속해서 형성하고, 상기 활성층 상에 패터닝 공정을 통해 활성 영역을 형성하는 단계;
    게이트 절연층 및 게이트 전극을 연속해서 형성하는 단계;
    Ni 피착 개구들을 형성하는 단계;
    상기 Ni 피착 개구들과 일대일로 대응하는 소스/드레인 접촉홀을 갖는 유전체층을 형성하는 단계;
    상기 소스/드레인 접촉홀들 및 Ni 피착 개구들을 통해 상기 활성 영역에 접촉되는 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 및
    화소 구획 및 절연층(pixel defining and insulating layer)을 형성하여 화소 어레이를 형성하는 단계를 포함하는, 어레이 기판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 활성층 및 상기 게이트 전극의 재료는 각각 비정질 실리콘 박막이고, 상기 Ni 피착 개구들을 형성하는 단계 및 상기 유전체층을 형성하는 단계 사이에,
    금속 유도 측면 결정화 방법을 이용하여 상기 활성층 및 상기 게이트 전극의 상기 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계를 더 포함하는 어레이 기판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속 유도 측면 결정화 방법을 이용하여 상기 활성층 및 상기 게이트 전극의 상기 비정질 실리콘 박막 재료를 다결정 실리콘 박막 재료로 결정화시키는 단계는,
    상기 Ni 피착 개구들 내에 및 상기 게이트 전극 상에 금속 Ni를 피착하고, 소스/드레인 이온들을 Ni 피착 개구들 내로 주입시켜 소스/드레인 영역을 형성하며, 다음으로 고온 어닐링을 수행하는 단계를 포함하는 어레이 기판의 제조방법.
  9. 박막 트랜지스터에 있어서,
    기판 상에 연속해서 형성된 버퍼층 및 활성 영역;
    상기 버퍼층 및 상기 활성 영역 상에 연속해서 덮고 있는, Ni 피착 개구들을 갖는 게이트 절연층, 게이트 전극, 및 소스/드레인 접촉홀들을 갖는 유전체층 - 상기 소스/드레인 접촉홀들은 상기 Ni 피착 개구들과 일대일로 대응함 - ; 및
    상기 소스/드레인 접촉홀들 및 상기 Ni 피착 개구들을 통해 상기 활성 영역에 접속되는 소스/드레인 전극들을 포함하는, 박막 트랜지스터.
  10. 어레이 기판에 있어서,
    기판;
    상기 기판 상에 연속해서 형성된 버퍼층 및 활성 영역;
    버퍼층 및 활성 영역 상에 연속해서 덮고 있는 Ni 피착 개구들을 갖는 게이트 절연층, 게이트 전극, 및 소스/드레인 접촉홀들을 갖는 유전체층 - 상기 소스/드레인 접촉홀들은 상기 Ni 피착 개구들에 일대일로 대응함 - ;
    상기 소스/드레인 접촉홀들 및 상기 Ni 피착 개구들을 통해 상기 활성 영역과 접속되는 소스/드레인 전극들; 및
    상기 유전체층 및 상기 소스/드레인 전극들 상을 덮고 있는 화소 구획 및 절연층을 포함하는, 어레이 기판.
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