薄膜トランジスター及びその製造方法
【課題】工程を単純化するようにした薄膜トランジスターの製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に少なくとも一つのバッファー層を形成する段階と、前記バッファー層上に第1半導体層を形成する段階と、前記第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階と、前記第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階と、前記ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階及び前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階とを含む。
【解決手段】基板上に少なくとも一つのバッファー層を形成する段階と、前記バッファー層上に第1半導体層を形成する段階と、前記第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階と、前記第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階と、前記ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階及び前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、薄膜トランジスター及びその製造方法に関し、特に、工程を単純化するようにした薄膜トランジスター及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor)は、有機発光表示装置(Organic Light Emitting Display、OLED)または液晶表示装置(Liquid Crystal Display、LCD)などの表示装置でそれぞれの画素を動作させるスイッチング素子として広範囲に使われている。
【0003】
これに伴って薄膜トランジスターの製造に多くの関心が集められており、さらに効率的な薄膜トランジスター及びその製造方法が考案されている。
【0004】
以下では図面を参照して従来の薄膜トランジスターの製造工程を具体的に説明する。
【0005】
図1は、従来の薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。そして、図2aないし図2fは図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別の側断面図である。
【0006】
図1及び図2aないし図2fを参照すれば、従来の薄膜トランジスター200を製造するためには、まず、基板201を準備する(P1)。
【0007】
基板201が用意されれば、基板201上にバッファー層202を形成する。バッファー層202は選択的構成要素で、単一層または多数の層に形成されることができる。
【0008】
このようなバッファー層202としては窒化膜または酸化膜などが利用される。
【0009】
図2aないし図2fに図示された薄膜トランジスター200のバッファー層202は、窒化膜で構成された第1バッファー層202aと酸化膜で構成された第2バッファー層202bからなる(P2)。
【0010】
バッファー層202が形成されれば、第2バッファー層202b上に非晶質シリコン層a−Siを形成する。形成された非晶質シリコン層a−Siはレーザーなどによって結晶化される。
【0011】
非晶質シリコン層a−Siが結晶化されれば、結晶化された非晶質シリコン層a−Siをパターニングして半導体層203を形成する(P3、図2a参照)。
【0012】
半導体層203が形成されれば、半導体層203上にゲート絶縁膜204を形成する。
【0013】
ゲート絶縁膜204が形成されれば、ゲート絶縁膜204上に半導体層203中の第1領域203aを塞ぐマスク210を利用して残りの半導体層領域203bをドーピングする。この時、ドーピングのためにnタイプまたはpタイプのドーパントが注入されることができる。
【0014】
ドーピングされた半導体層領域203bは、ソース及びドレイン領域になり、以下、第1ドーピング領域203bという(P4、図2b参照)。第1ドーピング領域203bが形成されればマスク210は除去される。
【0015】
その次に、ゲート絶縁膜204上に金属層(図示せず)を形成する。形成された金属層はパターニングされてゲート電極205を形成する(P5)。
【0016】
ゲート電極205が形成されれば、ゲート電極205をマスクとして利用して半導体層203に第2ドーピング領域203cを形成する。第2ドーピング領域203cは第1ドーピング領域203bと半導体層203のチャンネル領域203aの間に形成されるLDD(Lightly Doped Drain)ドーピング領域である(P6、図2c参照)
【0017】
第2ドーピング領域203cが形成されれば、ゲート電極205上に層間絶縁膜206を形成する(P7、図2d参照)。
【0018】
層間絶縁膜206が形成されれば、層間絶縁膜206を貫通して第1ドーピング領域203bであるソース及びドレイン領域を露出させる複数のコンタクトホール207を形成する(P8、図2e参照)。
【0019】
コンタクトホール207が形成されれば、コンタクトホール207を介して第1ドーピング領域203bと電気的に接続される薄膜トランジスター200のソース及びドレイン電極208を形成する(P9、図2f参照)。
【0020】
従来の薄膜トランジスター200は前述したP1ないしP9の工程によって製造される。
【0021】
このような製造工程を利用して薄膜トランジスター200を製造する場合、多くの工程段階を経なければならず、各段階ごとに別途のマスクを使用することで工数が増加する。
【0022】
実際に、各段階ごとに別途のマスクを使用する場合、各段階別に洗浄工程、エッチング工程及びストリップ工程などを追加しなければならないので作業が煩わしくなる。
【0023】
また、第1及び第2ドーピング領域203b、203cを形成する時、ドーピング過程でゲート絶縁膜204に損傷を与えることがあり、ドーパントがばらついて注入されることがある。これにより、薄膜トランジスター200のブレーキダウン(break-down)現象が発生するおそれがあり、移動度(mobility)も低くなる可能性がある。
【0024】
一方、従来の薄膜トランジスター及びその製造方法に関する技術を記載した文献としては、下記特許文献1ないし3がある。
【特許文献1】米国特許出願公開第5808316号明細書
【特許文献2】韓国特許出願公開第2002−0032586号明細書
【特許文献3】韓国特許出願公開第2002−0002655号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0025】
したがって、本発明の目的はチャンネル内にドーパントを均一に分布させ、工程段階で発生し得るゲート絶縁膜の損傷を減らし、工程をより単純化するようにした薄膜トランジスター及び彼の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0026】
前記目的を果たすために、本発明の第1側面は、基板上に少なくとも一つのバッファー層を形成する段階と、前記バッファー層上に第1半導体層を形成する段階と、前記第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階と、前記第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階と、前記ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階及び前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階を含む薄膜トランジスターの製造方法を提供する。
【0027】
好ましくは、前記第1半導体層はn型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記バッファー層上に蒸着して形成される。前記第1半導体層はドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンを使用して形成される。
【0028】
前記第2半導体層はn型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記第1半導体層のすぐ上部に蒸着して形成される。
【0029】
前記第1半導体層と前記第2半導体層は同じチャンバ内で形成される。
【0030】
前記第2半導体層はホウ素でドーピングされる。
【0031】
前記ソース及びドレイン電極を形成する段階はマスクを利用したパターニング工程、エッチング工程及びストリップ工程段階とを含む。
【0032】
また、本発明の第2形態は、基板上に形成された少なくとも一つのバッファー層と、前記バッファー層上に形成された第1半導体層と、前記第1半導体層上に形成されたソース及びドレイン電極と、前記ソース及びドレイン電極上に形成されたゲート絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を具備し、前記ソース及びドレイン電極はn型またはp型にドーピングされた半導体に形成された薄膜トランジスターを提供する。
【0033】
好ましくは、前記第1半導体層はn型またはp型の中で前記ソース及びドレイン電極と互いに異なるタイプの不純物でドーピングされた半導体からなる。
【0034】
前記第1半導体層はn型またはp型にドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンからなる。
【0035】
前記ソース及びドレイン電極はホウ素ドーピングされた半導体に形成される。
【発明の効果】
【0036】
上述したように、本発明による薄膜トランジスター及びその製造方法によれば、ドーピングされた半導体層を利用してチャンネルを形成することで、チャンネル内にドーパントが均一に分布するようになって移動度を高めることができ、LDD領域を別に形成しなくても良いからLDD領域形成の時、追加される工程段階を減らすことができる。
【0037】
また、第1半導体層のすぐ上部に第2半導体層を蒸着してソース及びドレイン電極を形成することで、ドーピング段階で発生し得るゲート絶縁膜の損傷を無くすことができ、コンタクトホールを形成する工程段階を略することができる。
【0038】
これにより、絶縁膜を蒸着する段階を一段階減らすことで工程を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0039】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が、本発明を容易く実施することができる好ましい実施形態を、添付された図3ないし図4cを参照して詳しく説明する。
【0040】
図3は、本発明の実施形態による薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。
【0041】
図3を参照すれば、本実施形態による薄膜トランジスターの製造工程は、基板上にバッファー層を形成する段階S2、バッファー層上にドーピングされた第1半導体層を形成する段階S3、第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階S4、第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階S5、ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階S6及びゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階S7とを含む。
【0042】
以下、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別の側断面図である図4を用いて本実施形態による薄膜トランジスターの製造工程をより具体的に説明する。
【0043】
図4aないし図4cを参照すれば、本発明の実施形態による薄膜トランジスター400を製造するためには、まず、基板401を準備する(S1)。
【0044】
基板401が用意されれば、基板401上にバッファー層402を形成する。バッファー層402は選択的構成要素で単一層または複数の層に形成されることができる。
【0045】
このようなバッファー層402としては窒化膜または酸化膜などが利用される。本実施形態のバッファー層402は窒化膜で構成された第1バッファー層402aと酸化膜で構成された第2バッファー層402bからなる(S2)。
【0046】
バッファー層402が形成されれば、第2バッファー層402b上に低圧化学気相蒸着法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition、以下、LPCVDと言う。)またはプラズマ化学気相蒸着法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、以下、PECVDと言う。)で、あらかじめドーピングされた第1半導体層403を形成する。
【0047】
この時、第1半導体層403は形成しようとするチャンネルのタイプを考慮してn型またはp型にドーピングされた微晶質シリコン(μ−Si)または非晶質シリコン(a−Si)を利用して形成される。
【0048】
実際に、薄膜トランジスター400が動作する時、第1半導体層403内にチャンネルが形成される。このようにあらかじめドーピングされた半導体を利用して活性層を形成すれば、チャンネル内にドーパントが均一に分布するようになって移動度が向上する。また、LDD領域を別に形成する必要がないため、LDD領域形成の時追加されるマスク等の工程を減らすことができる(S3)。
【0049】
第1半導体層403が形成されれば、第1半導体層403上にLPCVDまたはPECVDを利用し、ドーピングされた第2半導体層404を形成する。ここで、第2半導体層404は第1半導体層403の形成後、チャンバを移さないで第1半導体層403と同じチャンバ内で第1半導体層403のすぐ上部に形成されるようにする。
【0050】
この時、第2半導体層404も形成しようとする薄膜トランジスター400のタイプを考慮してn型またはp型にあらかじめドーピングされた半導体を利用して形成される。
【0051】
一例として、第2半導体層404はホウ素ドーピングされた半導体を利用して形成することができる。この場合、薄膜トランジスター400はpタイプトランジスターになる(S4、図4a参照)。
【0052】
第2半導体層404が形成されれば、第2半導体層404をパターニングしてソース及びドレイン電極404aを形成する。この時、マスク工程、エッチング工程及びストリップ工程などを追加することができる。
【0053】
このようにドーピングされた第1半導体層403のすぐ上にドーピングされた第2半導体層404を蒸着してソース及びドレイン電極404aを形成すれば、ドーピング段階で発生し得るゲート絶縁膜405の損傷を無くすことができる。
【0054】
また、ソース及びドレイン電極404aをソース及びドレイン領域と電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する工程段階を省略することができる。これとともに、絶縁膜を蒸着する段階を一段階減らすことで工程を単純化することができる(S5、図4b参照)。
【0055】
ソース及びドレイン電極404aが形成されれば、ソース及びドレイン電極404a上にゲート絶縁膜405を形成する。ゲート絶縁膜405は選択的構成要素で単一層または複数の層に形成されることができる。このようなゲート絶縁膜405としては窒化膜または酸化膜などが利用される(S6)。
【0056】
ゲート絶縁膜405が形成されれば、ゲート絶縁膜405上に金属層(図示せず)を形成する。形成された金属層はパターニングされてゲート電極406を形成する(S7、図4c参照)。
【0057】
本実施形態による薄膜トランジスター400は、前述したS1ないしS7の工程によって製造される。すなわち、本実施形態による薄膜トランジスターは、基板401上に形成された少なくとも一つのバッファー層402、バッファー層402上に形成された第1半導体層403、第1半導体層403上に形成されたソース及びドレイン電極404a、ソース及びドレイン電極404a上に形成されたゲート絶縁膜405及びゲート絶縁膜405上に形成されたゲート電極406を具備する。
【0058】
ここで、第1半導体層403はnタイプまたはpタイプの中でソース及びドレイン電極と互いに異なるタイプの不純物であらかじめドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンをLPCVDまたはPECVDによって蒸着して形成される。
【0059】
このような第1半導体層403は、薄膜トランジスター400が動作する時にチャンネルを形成する。そして、ソース及びドレイン電極404aはホウ素ドーピングされた半導体層をLPCVDまたはPECVDによって蒸着した後パターニングして形成される。
【0060】
本実施形態でソース及びドレイン電極404aはホウ素ドーピングされた半導体を利用して形成したが、ホウ素以外のn型またはp型の他のドーパントをドーピングした半導体を利用して形成することができることは勿論である。
【0061】
上述したように、本発明による薄膜トランジスター及びその製造方法によれば、ドーピングされた第1半導体層403のすぐ上部にドーピングされた第2半導体層404を蒸着してソース及びドレイン電極404aを形成することでチャンネル内にドーパントを均一に分布させ、工程段階で発生し得るゲート絶縁膜の損傷を減らし、かつ工程をより単純化することができる。
【0062】
本発明の技術思想は前記好ましい実施形態によって具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためではない。また、本発明の技術分野における業者であれば本発明の技術思想の範囲内で多様な変形例が可能であることを理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】図1は、従来の薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。
【図2a】図2aは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2b】図2bは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2c】図2cは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2d】図2dは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2e】図2eは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2f】図2fは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図3】図3は、本発明の実施形態による薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。
【図4a】図4aは、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図4b】図4bは、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図4c】図4cは、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【符号の説明】
【0064】
400: 薄膜トランジスター
401: 基板
402: バッファー層
403: 第1半導体層
404: 第2半導体層
404a: ソース及びドレイン電極
405: ゲート絶縁膜
406: ゲート電極
【技術分野】
【0001】
本発明は、薄膜トランジスター及びその製造方法に関し、特に、工程を単純化するようにした薄膜トランジスター及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、薄膜トランジスター(Thin Film Transistor)は、有機発光表示装置(Organic Light Emitting Display、OLED)または液晶表示装置(Liquid Crystal Display、LCD)などの表示装置でそれぞれの画素を動作させるスイッチング素子として広範囲に使われている。
【0003】
これに伴って薄膜トランジスターの製造に多くの関心が集められており、さらに効率的な薄膜トランジスター及びその製造方法が考案されている。
【0004】
以下では図面を参照して従来の薄膜トランジスターの製造工程を具体的に説明する。
【0005】
図1は、従来の薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。そして、図2aないし図2fは図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別の側断面図である。
【0006】
図1及び図2aないし図2fを参照すれば、従来の薄膜トランジスター200を製造するためには、まず、基板201を準備する(P1)。
【0007】
基板201が用意されれば、基板201上にバッファー層202を形成する。バッファー層202は選択的構成要素で、単一層または多数の層に形成されることができる。
【0008】
このようなバッファー層202としては窒化膜または酸化膜などが利用される。
【0009】
図2aないし図2fに図示された薄膜トランジスター200のバッファー層202は、窒化膜で構成された第1バッファー層202aと酸化膜で構成された第2バッファー層202bからなる(P2)。
【0010】
バッファー層202が形成されれば、第2バッファー層202b上に非晶質シリコン層a−Siを形成する。形成された非晶質シリコン層a−Siはレーザーなどによって結晶化される。
【0011】
非晶質シリコン層a−Siが結晶化されれば、結晶化された非晶質シリコン層a−Siをパターニングして半導体層203を形成する(P3、図2a参照)。
【0012】
半導体層203が形成されれば、半導体層203上にゲート絶縁膜204を形成する。
【0013】
ゲート絶縁膜204が形成されれば、ゲート絶縁膜204上に半導体層203中の第1領域203aを塞ぐマスク210を利用して残りの半導体層領域203bをドーピングする。この時、ドーピングのためにnタイプまたはpタイプのドーパントが注入されることができる。
【0014】
ドーピングされた半導体層領域203bは、ソース及びドレイン領域になり、以下、第1ドーピング領域203bという(P4、図2b参照)。第1ドーピング領域203bが形成されればマスク210は除去される。
【0015】
その次に、ゲート絶縁膜204上に金属層(図示せず)を形成する。形成された金属層はパターニングされてゲート電極205を形成する(P5)。
【0016】
ゲート電極205が形成されれば、ゲート電極205をマスクとして利用して半導体層203に第2ドーピング領域203cを形成する。第2ドーピング領域203cは第1ドーピング領域203bと半導体層203のチャンネル領域203aの間に形成されるLDD(Lightly Doped Drain)ドーピング領域である(P6、図2c参照)
【0017】
第2ドーピング領域203cが形成されれば、ゲート電極205上に層間絶縁膜206を形成する(P7、図2d参照)。
【0018】
層間絶縁膜206が形成されれば、層間絶縁膜206を貫通して第1ドーピング領域203bであるソース及びドレイン領域を露出させる複数のコンタクトホール207を形成する(P8、図2e参照)。
【0019】
コンタクトホール207が形成されれば、コンタクトホール207を介して第1ドーピング領域203bと電気的に接続される薄膜トランジスター200のソース及びドレイン電極208を形成する(P9、図2f参照)。
【0020】
従来の薄膜トランジスター200は前述したP1ないしP9の工程によって製造される。
【0021】
このような製造工程を利用して薄膜トランジスター200を製造する場合、多くの工程段階を経なければならず、各段階ごとに別途のマスクを使用することで工数が増加する。
【0022】
実際に、各段階ごとに別途のマスクを使用する場合、各段階別に洗浄工程、エッチング工程及びストリップ工程などを追加しなければならないので作業が煩わしくなる。
【0023】
また、第1及び第2ドーピング領域203b、203cを形成する時、ドーピング過程でゲート絶縁膜204に損傷を与えることがあり、ドーパントがばらついて注入されることがある。これにより、薄膜トランジスター200のブレーキダウン(break-down)現象が発生するおそれがあり、移動度(mobility)も低くなる可能性がある。
【0024】
一方、従来の薄膜トランジスター及びその製造方法に関する技術を記載した文献としては、下記特許文献1ないし3がある。
【特許文献1】米国特許出願公開第5808316号明細書
【特許文献2】韓国特許出願公開第2002−0032586号明細書
【特許文献3】韓国特許出願公開第2002−0002655号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0025】
したがって、本発明の目的はチャンネル内にドーパントを均一に分布させ、工程段階で発生し得るゲート絶縁膜の損傷を減らし、工程をより単純化するようにした薄膜トランジスター及び彼の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0026】
前記目的を果たすために、本発明の第1側面は、基板上に少なくとも一つのバッファー層を形成する段階と、前記バッファー層上に第1半導体層を形成する段階と、前記第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階と、前記第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階と、前記ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階及び前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階を含む薄膜トランジスターの製造方法を提供する。
【0027】
好ましくは、前記第1半導体層はn型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記バッファー層上に蒸着して形成される。前記第1半導体層はドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンを使用して形成される。
【0028】
前記第2半導体層はn型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記第1半導体層のすぐ上部に蒸着して形成される。
【0029】
前記第1半導体層と前記第2半導体層は同じチャンバ内で形成される。
【0030】
前記第2半導体層はホウ素でドーピングされる。
【0031】
前記ソース及びドレイン電極を形成する段階はマスクを利用したパターニング工程、エッチング工程及びストリップ工程段階とを含む。
【0032】
また、本発明の第2形態は、基板上に形成された少なくとも一つのバッファー層と、前記バッファー層上に形成された第1半導体層と、前記第1半導体層上に形成されたソース及びドレイン電極と、前記ソース及びドレイン電極上に形成されたゲート絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を具備し、前記ソース及びドレイン電極はn型またはp型にドーピングされた半導体に形成された薄膜トランジスターを提供する。
【0033】
好ましくは、前記第1半導体層はn型またはp型の中で前記ソース及びドレイン電極と互いに異なるタイプの不純物でドーピングされた半導体からなる。
【0034】
前記第1半導体層はn型またはp型にドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンからなる。
【0035】
前記ソース及びドレイン電極はホウ素ドーピングされた半導体に形成される。
【発明の効果】
【0036】
上述したように、本発明による薄膜トランジスター及びその製造方法によれば、ドーピングされた半導体層を利用してチャンネルを形成することで、チャンネル内にドーパントが均一に分布するようになって移動度を高めることができ、LDD領域を別に形成しなくても良いからLDD領域形成の時、追加される工程段階を減らすことができる。
【0037】
また、第1半導体層のすぐ上部に第2半導体層を蒸着してソース及びドレイン電極を形成することで、ドーピング段階で発生し得るゲート絶縁膜の損傷を無くすことができ、コンタクトホールを形成する工程段階を略することができる。
【0038】
これにより、絶縁膜を蒸着する段階を一段階減らすことで工程を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0039】
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が、本発明を容易く実施することができる好ましい実施形態を、添付された図3ないし図4cを参照して詳しく説明する。
【0040】
図3は、本発明の実施形態による薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。
【0041】
図3を参照すれば、本実施形態による薄膜トランジスターの製造工程は、基板上にバッファー層を形成する段階S2、バッファー層上にドーピングされた第1半導体層を形成する段階S3、第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階S4、第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階S5、ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階S6及びゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階S7とを含む。
【0042】
以下、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別の側断面図である図4を用いて本実施形態による薄膜トランジスターの製造工程をより具体的に説明する。
【0043】
図4aないし図4cを参照すれば、本発明の実施形態による薄膜トランジスター400を製造するためには、まず、基板401を準備する(S1)。
【0044】
基板401が用意されれば、基板401上にバッファー層402を形成する。バッファー層402は選択的構成要素で単一層または複数の層に形成されることができる。
【0045】
このようなバッファー層402としては窒化膜または酸化膜などが利用される。本実施形態のバッファー層402は窒化膜で構成された第1バッファー層402aと酸化膜で構成された第2バッファー層402bからなる(S2)。
【0046】
バッファー層402が形成されれば、第2バッファー層402b上に低圧化学気相蒸着法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition、以下、LPCVDと言う。)またはプラズマ化学気相蒸着法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、以下、PECVDと言う。)で、あらかじめドーピングされた第1半導体層403を形成する。
【0047】
この時、第1半導体層403は形成しようとするチャンネルのタイプを考慮してn型またはp型にドーピングされた微晶質シリコン(μ−Si)または非晶質シリコン(a−Si)を利用して形成される。
【0048】
実際に、薄膜トランジスター400が動作する時、第1半導体層403内にチャンネルが形成される。このようにあらかじめドーピングされた半導体を利用して活性層を形成すれば、チャンネル内にドーパントが均一に分布するようになって移動度が向上する。また、LDD領域を別に形成する必要がないため、LDD領域形成の時追加されるマスク等の工程を減らすことができる(S3)。
【0049】
第1半導体層403が形成されれば、第1半導体層403上にLPCVDまたはPECVDを利用し、ドーピングされた第2半導体層404を形成する。ここで、第2半導体層404は第1半導体層403の形成後、チャンバを移さないで第1半導体層403と同じチャンバ内で第1半導体層403のすぐ上部に形成されるようにする。
【0050】
この時、第2半導体層404も形成しようとする薄膜トランジスター400のタイプを考慮してn型またはp型にあらかじめドーピングされた半導体を利用して形成される。
【0051】
一例として、第2半導体層404はホウ素ドーピングされた半導体を利用して形成することができる。この場合、薄膜トランジスター400はpタイプトランジスターになる(S4、図4a参照)。
【0052】
第2半導体層404が形成されれば、第2半導体層404をパターニングしてソース及びドレイン電極404aを形成する。この時、マスク工程、エッチング工程及びストリップ工程などを追加することができる。
【0053】
このようにドーピングされた第1半導体層403のすぐ上にドーピングされた第2半導体層404を蒸着してソース及びドレイン電極404aを形成すれば、ドーピング段階で発生し得るゲート絶縁膜405の損傷を無くすことができる。
【0054】
また、ソース及びドレイン電極404aをソース及びドレイン領域と電気的に接続するためのコンタクトホールを形成する工程段階を省略することができる。これとともに、絶縁膜を蒸着する段階を一段階減らすことで工程を単純化することができる(S5、図4b参照)。
【0055】
ソース及びドレイン電極404aが形成されれば、ソース及びドレイン電極404a上にゲート絶縁膜405を形成する。ゲート絶縁膜405は選択的構成要素で単一層または複数の層に形成されることができる。このようなゲート絶縁膜405としては窒化膜または酸化膜などが利用される(S6)。
【0056】
ゲート絶縁膜405が形成されれば、ゲート絶縁膜405上に金属層(図示せず)を形成する。形成された金属層はパターニングされてゲート電極406を形成する(S7、図4c参照)。
【0057】
本実施形態による薄膜トランジスター400は、前述したS1ないしS7の工程によって製造される。すなわち、本実施形態による薄膜トランジスターは、基板401上に形成された少なくとも一つのバッファー層402、バッファー層402上に形成された第1半導体層403、第1半導体層403上に形成されたソース及びドレイン電極404a、ソース及びドレイン電極404a上に形成されたゲート絶縁膜405及びゲート絶縁膜405上に形成されたゲート電極406を具備する。
【0058】
ここで、第1半導体層403はnタイプまたはpタイプの中でソース及びドレイン電極と互いに異なるタイプの不純物であらかじめドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンをLPCVDまたはPECVDによって蒸着して形成される。
【0059】
このような第1半導体層403は、薄膜トランジスター400が動作する時にチャンネルを形成する。そして、ソース及びドレイン電極404aはホウ素ドーピングされた半導体層をLPCVDまたはPECVDによって蒸着した後パターニングして形成される。
【0060】
本実施形態でソース及びドレイン電極404aはホウ素ドーピングされた半導体を利用して形成したが、ホウ素以外のn型またはp型の他のドーパントをドーピングした半導体を利用して形成することができることは勿論である。
【0061】
上述したように、本発明による薄膜トランジスター及びその製造方法によれば、ドーピングされた第1半導体層403のすぐ上部にドーピングされた第2半導体層404を蒸着してソース及びドレイン電極404aを形成することでチャンネル内にドーパントを均一に分布させ、工程段階で発生し得るゲート絶縁膜の損傷を減らし、かつ工程をより単純化することができる。
【0062】
本発明の技術思想は前記好ましい実施形態によって具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためではない。また、本発明の技術分野における業者であれば本発明の技術思想の範囲内で多様な変形例が可能であることを理解することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0063】
【図1】図1は、従来の薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。
【図2a】図2aは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2b】図2bは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2c】図2cは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2d】図2dは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2e】図2eは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図2f】図2fは、図1の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図3】図3は、本発明の実施形態による薄膜トランジスターの製造工程を現わすブロック図である。
【図4a】図4aは、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図4b】図4bは、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【図4c】図4cは、図3の製造工程による薄膜トランジスターの形成段階別側断面図である。
【符号の説明】
【0064】
400: 薄膜トランジスター
401: 基板
402: バッファー層
403: 第1半導体層
404: 第2半導体層
404a: ソース及びドレイン電極
405: ゲート絶縁膜
406: ゲート電極
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上に少なくとも一つのバッファー層を形成する段階と;
前記バッファー層上に第1半導体層を形成する段階と;
前記第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階と;
前記第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階と;
前記ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階と;
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階とを含むことを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項2】
前記第1半導体層は、n型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記バッファー層上に蒸着して形成されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項3】
前記第1半導体層はドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンを使用して形成されることを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項4】
前記第2半導体層は、n型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記第1半導体層のすぐ上部に蒸着して形成されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項5】
前記第1半導体層と前記第2半導体層は、同じチャンバ内で形成されることを特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項6】
前記第2半導体層は、ホウ素でドーピングされたことを特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項7】
前記ソース及びドレイン電極を形成する段階は、マスクを利用したパターニング工程、エッチング工程及びストリップ工程段階とを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項8】
基板上に形成された少なくとも一つのバッファー層と;
前記バッファー層上に形成された第1半導体層と;
前記第1半導体層上に形成されたソース及びドレイン電極と;
前記ソース及びドレイン電極上に形成されたゲート絶縁膜と;
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を具備し、
前記ソース及びドレイン電極はn型またはp型にドーピングされた半導体で形成されたことを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項9】
前記第1半導体層はn型またはp型の中で前記ソース及びドレイン電極と互いに異なるタイプの不純物でドーピングされた半導体からなることを特徴とする請求項8に記載の薄膜トランジスター。
【請求項10】
前記第1半導体層はn型またはp型にドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンからなることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスター。
【請求項11】
前記ソース及びドレイン電極はホウ素ドーピングされた半導体で形成されたことを特徴とする請求項8に記載の薄膜トランジスター。
【請求項1】
基板上に少なくとも一つのバッファー層を形成する段階と;
前記バッファー層上に第1半導体層を形成する段階と;
前記第1半導体層上にドーピングされた第2半導体層を形成する段階と;
前記第2半導体層をパターニングしてソース及びドレイン電極を形成する段階と;
前記ソース及びドレイン電極上にゲート絶縁膜を形成する段階と;
前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する段階とを含むことを特徴とする薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項2】
前記第1半導体層は、n型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記バッファー層上に蒸着して形成されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項3】
前記第1半導体層はドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンを使用して形成されることを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項4】
前記第2半導体層は、n型またはp型にドーピングされた半導体を低圧化学気相蒸着法またはプラズマ化学気相蒸着法によって前記第1半導体層のすぐ上部に蒸着して形成されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項5】
前記第1半導体層と前記第2半導体層は、同じチャンバ内で形成されることを特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項6】
前記第2半導体層は、ホウ素でドーピングされたことを特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項7】
前記ソース及びドレイン電極を形成する段階は、マスクを利用したパターニング工程、エッチング工程及びストリップ工程段階とを含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスターの製造方法。
【請求項8】
基板上に形成された少なくとも一つのバッファー層と;
前記バッファー層上に形成された第1半導体層と;
前記第1半導体層上に形成されたソース及びドレイン電極と;
前記ソース及びドレイン電極上に形成されたゲート絶縁膜と;
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を具備し、
前記ソース及びドレイン電極はn型またはp型にドーピングされた半導体で形成されたことを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項9】
前記第1半導体層はn型またはp型の中で前記ソース及びドレイン電極と互いに異なるタイプの不純物でドーピングされた半導体からなることを特徴とする請求項8に記載の薄膜トランジスター。
【請求項10】
前記第1半導体層はn型またはp型にドーピングされた微晶質シリコンまたは非晶質シリコンからなることを特徴とする請求項9に記載の薄膜トランジスター。
【請求項11】
前記ソース及びドレイン電極はホウ素ドーピングされた半導体で形成されたことを特徴とする請求項8に記載の薄膜トランジスター。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図2d】
【図2e】
【図2f】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図2a】
【図2b】
【図2c】
【図2d】
【図2e】
【図2f】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【公開番号】特開2006−310738(P2006−310738A)
【公開日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−296698(P2005−296698)
【出願日】平成17年10月11日(2005.10.11)
【出願人】(590002817)三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年10月11日(2005.10.11)
【出願人】(590002817)三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Fターム(参考)】
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