KR980012633A - 박막 트랜지스터의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비정질 실리콘과 다결정 실리콘이 결합된 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로서, 게이트전극의 형성 단계, 절연막과 비정질 실리콘층 및 n⁺비정질 실리콘층을 증착하여 패터닝하는 단계, 소스-드레인 전극을 패터닝하고 그 패턴으로 N⁺비정질 실리콘층을 제거하는 단계, 채널부에 레이저를 조사하여 다결 정 실리콘층을 형성하는 단계, 비정질 실리콘층과 유기 블랙 매트릭스층을 패터닝 하는 단계, 보호막 및 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따른 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘과 다결정 실리콘이 결합되어 있으므로 온 오프 전류의 특성 모두를 좋게 하며, 유기 블랙 매트릭스를 보호막과 비정질 실리콘층의 사이에 형성함으로써 광 누선 전류를 줄이는 효과가 있다.

Description

[발명의 명칭]

박막 트랜지스터의 제조 방법

[도면의 간단한 설명]

제1도는 종래의 기술에 따른 박막 트랜지스터에 대한 단면도이고,

제2도의 (가) 내지 (라)는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 형성 단계를 순서에 따라 나타낸 도면이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 기판 2 : 게이트 전극 3 : 게이트 절연막

4, 20 : 비정질 실리콘층 5 : n⁺비정질 실리콘층

6 : 소스-드레인 전극 7 :보호막 8 : 화소 전극

10 : 다결정 실리콘층 30 :유기 블랙 매트릭스

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광-전기적 특성을 향상시키기 위한 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다. 일반적으로 박막 트랜지스터는 능동 행렬 액정 표시 장치의 능동 소자 중의 하나로서, 비정질 실리콘을 사용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터와 다결정 실리콘을 반도체로 사용하는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 가 있다 박막 트랜지스터의 광-전기적 특성은 박막 트랜지스터에서의 온 ·오프 전류 및 광 누설 전류의 측면에서 고려되어진다. 온·오프 전류 특성은 반도체층으로 어떤 물질을 사용하느냐와 관계하는데, 비정질 실리콘을 그 채널 (channel)층으로 사용하는 박막 트랜지스터에서는 비정질 실리콘의 낮은 이동도 때문에 오프 전류 특성은 좋은 반면 온 전류 특성을 나쁘다. 한편 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 사용하면 온 전류 특성은 뛰어나지만 오프 전류 특성이 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 떨어진다. 또한, 광 누설 전류에 의한 화질 특성은 블랙 매트릭스의 구조와 관련이 있다. 그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 종래의 기술에 따른 박막 트랜지스터의 구조에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 제1도는 종래의 기술에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다. 제1도에 도시한 바와 같이, 기판(1) 위에 게이트 전극(2)이 형성되어 있고 그 전면에 게이트 절연막(3)이 형성되어 있으며 게이트 절연막(3)의 상층에는 비정질 실리콘층(4)이 형성되어 있다. 비정질 실리콘층(4)의 위에는 n⁺비정질 실리콘층(5)이 형성되어 있고 그 위에는 소스-드레인 전극(6)이 게이트 전극(2)의 가장자리와 각각 어느 정도 중첩되도록 형성되어 있다. 이때, n⁺비정질 실리콘층(5)은 소스-드레인 전극(6)의 패턴을 마스크로하여 식각되므로 소스-드레인 전극(6)의 안쪽 가장자리와 그 안쪽 가장자리가 일치하도록 형성되어 있다. 박막 트랜지스터의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 같은 절연 물질로 보호막(7)이 형성되어 있고 보호막(7)에는 접촉창이 형성되어 있어 접촉창을 통해 화소 전극(8)과 드레인 전극(6)이 연결되어 있다. 이러한 에치 백 형태의 박막 트랜지스터는 게이트 전극(1)을 형성하는 단계, 게이트 절연만(3), 비정질 실리콘층(4) 및 n' 비정질 실리콘층(7)을 연속 증착하고 패터닝하는 단계, 다시 소스-드레인 금속을 도포하여 패터닝하고 소스-드레인 전극(6)의 패턴을 마스크로하여 n⁺비정질 실리콘층(5)을 제거하는 단계. 보호막(7) 및 화소 전극(8)을 형성하는 단계를 거친다. 이러한 박막 트랜지스터 구조에서는 반도체층 채널에 비정질 실리콘을 사용하기 때문에 온 전류 특성이 좋지 않다. 또한. 채널부에 발생하는 광 누설 전류를 제어하기 위해 대향 기판에 따로 블랙 매트릭스를 형성해야 하는데 기판 사이에 미스얼라인(misalign)이 발생할 경우 블랙 매트릭스의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다. 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 온·오프 전류 특성을 동시에 향상시키고 광 누설 전류의 발생을 효과적으로 차단하는 데에 있다 이러한 목적을 달성하기 위한 박막 트랜지스터 제조 방법은, 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와 절연막, 제1 비정질 실리콘층 및 n⁺비정질 실리콘층을 연속적으로 증착하고 패터닝하는 단계와 소스-드레인 전극을 패터닝하고 그 패턴을 마스크로하어 n⁺비정질 실리콘층을 제거하는 단계와 보호막 및 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 종래의 박막 트랜지스터의 제조 방법에 있어서, 보호막 형성단계 이전에 채널부에 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘으로 결정화하는 단계, 제2비정질 실리콘층과 유기 블랙 매트릭스층을 연속적으로 도포하는 단계, 유기 블랙 매트릭스층을 채널 폭 이상으로 패터닝하고 이를 마스크로하여 비정질 실리콘 층을 패터닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 다결정 실리콘은 레이저를 채널부에 조사하는 방법을 사용하여 형성하는데 소스-드레인 전극 및 게이트 전극을 알루미늄과 같은 반사도가 높은 금속을 사용하여야 한다. 또한, 보호막 및 화소 전극 형성 온도를 200℃ 이하로 하여야 유기 블랙 매트릭스가 파손되지 않는다. 본 발명에 따른 박막 트렌지스터는 비정질 실리콘과 다결정 실리콘이 결합되어 있으므로 온 ·오프 전류의 특성 모두를 좋게 하며, 유기 블랙 매트릭스를 보호막과 비정질 실리콘층의 사이에 형성함으로써 광 누설 전류를 줄이는 효과가 있다. 그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법에 대한 실시예를 본 발명 이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다. 제2도의 (가) 내지 (라)는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제조 순서에 따라 도시한 단면도 이다. 제2도의 (가)에 도시한 바와 같이, 기판(1) 위에 알루미늄을 4000Å의 두께로 도포하고 패터닝하여 게이트 전극(2)을 형성하고 그 위에 게이트 절연막(3),비정질 실리콘층(4), n⁺비정질 실리콘층(5)을 각각 3000Å,3000Å, 500Å의 두께로 연속적으로 증착한 후 패터닝한다. 이때, 비정질 실리콘층(4)은 3000Å 이상으로 두껍게 형성하는 것이 좋다. 그 위에 크롬(Cr) 등의 소스-드레인 금속을 1500Å의 두께로 입힌 후 패터닝하고, 소스-드레인 전극(6)을 마 스크로하여 n⁺비정질 실리콘(5)을 제거한다. 이때, 비정질 실리콘층(4)도 일부 식각되는데 채널부의 두께가 500Å 이하가 되도록 얇게 식각한다. 이러한 형성 과정을 거쳐 형성된 박막 트랜지스터의 채널부에 레이저를 조사하면 외부로 드러나 있던 비정 질 실리콘층(4)이 결정화되어 채널부에 다결정 실리콘층(10)이 형성된다. 이때, 소스-드레인 전극(6) 및 게이트전극(2)은 반사도가 높은 알루미늄으로 형성되어 있기 때문에 채널 부위만이 결정화 된다. 이 위에 다시 비정질 실리콘(20)을 전면에 걸쳐 2500Å으로 증착하고 유기 블랙 매트릭스(30)을 도포하면 제2도의 (나)에 도시되어 있는 구조가 형성된다. 이때, 블랙 매트릭스층(30)은 되도록 얇게 정성한다. 유기 블랙 매트릭스층(30)에 대해 감광막 도포, 노광, 현상 및 식각 등의 광학 공정을 진행시켜 채널부가 완전히 덮이도록 패터닝하고, 이 유기 블랙 매트릭스(30) 페턴을 마스크로하여 비정질 실리콘층(20)을 패터닝한 구조가 제2도의 (다)에 나타나 있다. 제2도의 (라)에서 도시한 바와 같이, (다)의 구조 위에 2000Å의 보호막(7)을 형성하고 최종적으로 ITO 화소 전극(8)을 형성하면 본 발명에 따른 박막 트랜지스터가 완성이 된다. 보호막(7)이나 화소 전극(8)을 형성하는 과정에서 유기 블랙 매트릭스층(30)이 파손될 우려가 있으므로 막 증착 온도가 200℃를 넘지 않도록 한다. 이러한 제조 단계를 거쳐 형성된 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘층(4, 20)과 다결정 실리콘층(10)이 동시에 결합하는 구조를 갖고 있기 때문에 온 · 오프 전류 특성 모두가 개선될 뿐 아니라 유기 블랙 매트릭스층 (30)을 컬러 필터 기판(도시하지 않음)에 형성하지 않고 비정질 실리콘층(27)과 보호막(7) 사이에 고정되도록 형성함으로써 광 누설 전류를 감소시킨다. 이상에서와 같이, 다결정 실리콘층을 더 형성하고 유기 블랙 매트릭스를 층간에 형성한 이러한 박막 트랜지스터는 온 ·오프프 전류 특성을 향상시키고 광 누설 전류를 감소시켜 표시 장치의 화질을 개선하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와 절연막, 제1비정질 실리콘층 및 n⁺비정질 실리콘층을 연속적으로 증착하고 패터닝하는 단계와 소스-드레인 전극을 패터닝하고 그 패턴을 마스크로하며 n⁺비정질 실리콘층을 제거하는 단계와 보호막 및 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 제조 방법에 있어서, 상기 보호막 형성단계 이전에, 채널부의 상기 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘으로 결정화하는 단계, 제2 비정질 실리콘층과 유기 블랙 매트릭스층을 연속적으로 도포하는 단계, 상기 유기 블랙 매트릭스층을 채널 폭 이상으로 패터닝하고 이를 마스크로하여 상기 비정질 실리콘층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특 징으로 하는 박막 트랜지스터 제조 방법
2. 제1항에 있어서, 상기 다결정 실리콘은 레이저를 채널부에 조사하여 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 소스-드레인 전극과 상기 게이트 전극은 알루미늄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 제조 방법
4. 제1항에서, 상기 보호막 및 화소 전극의 증착은 200℃ 이하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 제조 방법.

   ※참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.