[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR20020077483A - Thin film transistors - Google Patents

Thin film transistors Download PDF

Info

Publication number
KR20020077483A
KR20020077483A KR1020027010777A KR20027010777A KR20020077483A KR 20020077483 A KR20020077483 A KR 20020077483A KR 1020027010777 A KR1020027010777 A KR 1020027010777A KR 20027010777 A KR20027010777 A KR 20027010777A KR 20020077483 A KR20020077483 A KR 20020077483A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
transistor
source
silicon layer
drain
Prior art date
Application number
KR1020027010777A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
스티븐 세. 디안네
이안 데. 프렌치
Original Assignee
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority claimed from PCT/IB2001/002365 external-priority patent/WO2002050917A1/en
Publication of KR20020077483A publication Critical patent/KR20020077483A/en

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

절연된 게이트 박막 트랜지스터는 게이트 전극과 소스(20)와 드레인(24)전극을 포함한다. 상기 소스와 드레인 전극은 측면으로 공간을 두고 떨어져 있으며 게이트 절연 레이어와 비결정 실리콘 레이어에 의해서 게이트 전극(12)으로부터 수직되게 떨어져 있다. 비결정 실리콘 레이어(16)의 영역은 트랜지스터 채널을 한정하는 소스와 드레인 전극사이의 측면 스페이싱을 두고 수직으로 나란히 정렬되어 있고, 비결정 실리콘 레이어의 영역은 100nm보다 적은 두께를 갖고 있고, 2.5*10-16에서 1.5*10-18원자/cm3사이의 도핑 밀도로 인(P) 원자로 도핑되어 있다. 이것은 이동성이 증가되게 하여 실리콘 레이어의 두께의 감소를 받아들일 만하게 한다. 이 두께의 감소는 레이어의 감광도가 블랙 마스크 레이어에 대한 필요를 회피하기에 충분할 정도로 감소되게 한다.The insulated gate thin film transistor includes a gate electrode, a source 20, and a drain 24 electrode. The source and drain electrodes are spaced apart laterally and vertically separated from the gate electrode 12 by the gate insulating layer and the amorphous silicon layer. The regions of the amorphous silicon layer 16 are vertically aligned side by side with the side spacing between the source and drain electrodes defining the transistor channel, the regions of the amorphous silicon layer have a thickness of less than 100 nm, 2.5 * 10 -16 Doped with phosphorus (P) atoms at a doping density of between 1.5 * 10 -18 atoms / cm 3 . This causes the mobility to be increased, making it acceptable to reduce the thickness of the silicon layer. This reduction in thickness causes the photosensitivity of the layer to be reduced enough to avoid the need for a black mask layer.

Description

박막 트랜지스터{THIN FILM TRANSISTORS}Thin Film Transistors {THIN FILM TRANSISTORS}

액정 디스플레이는 일반적으로 능동 평판과 수동 평판을 포함하고 그 사이에 액정 물질이 샌드위치처럼 끼워진다. 상기 능동 평판은 트랜지스터 스위칭 장치의 배열을 포함하는데, 일반적으로 한 개의 트랜지스터가 상기 디스플레이의 각각의 픽셀과 연관되어 있다. 각 픽셀은 개별적인 픽셀의 밝기를 제어하기 위해 신호가 인가되는 능동평판 위의 픽셀 전극과 역시 연관되어 있다. 트랜지스터는 일반적으로 비결정(amorphous)의 실리콘 박막 트랜지스터를 포함한다.Liquid crystal displays generally include an active plate and a passive plate, with the liquid crystal material sandwiched therebetween. The active plate comprises an array of transistor switching devices, typically one transistor associated with each pixel of the display. Each pixel is also associated with a pixel electrode on an active plate to which a signal is applied to control the brightness of the individual pixel. Transistors generally include amorphous silicon thin film transistors.

능동 평판의 넓은 영역은 적어도 부분적으로는 투명하고, 디스플레이는 일반적으로 백라이트에 의해서 비춰지기 때문에 이것이 필요로 된다. 주로, 불투명체 행및열 전도체(row and column conductor)에 의해 커버되는 영역은 오직 평판의 불투명체 부분이다. 만약 픽셀 전극이 투명 영역을 커버하지 않으면 픽셀전극에 의해서 모듈레이트(modulated)되지 않고 백라이트(backlight)로부터 빛을 수용하게되는액정 물질의 영역이 있게 될 것이다. 이것은 디스플레이의 컨트래스트를 감소시킨다. 블랙 마스크 레이어는 일반적으로 능동 평판의 이들 영역을 차폐(shielding)하기 위해서, 그리고 트랜지스터의 작동 특성이 광 의존성이 됨에 따라 트랜지스터를 추가적으로 차폐시키기 위해 제공된다.This is necessary because large areas of the active plate are at least partially transparent, and the display is generally illuminated by the backlight. Mainly, the area covered by the opaque row and column conductors is only the opaque portion of the plate. If the pixel electrode does not cover the transparent area, there will be an area of liquid crystal material that will receive light from the backlight without being modulated by the pixel electrode. This reduces the contrast of the display. Black mask layers are generally provided to shield these areas of the active plate, and to further shield the transistor as the transistor's operating characteristics become light dependent.

종래에는, 블랙 마스크 레이어는 능동 매트릭스 셀의 수동 평판 위에 위치한다. 그러나 블랙 마스크 레이어와 픽셀 전극 사이의 오버랩(overlap)은 보잘것없는 셀 커플링 정밀도(cell coupling accuracy)의 결과로서, 이 경우에는 클 필요가 있다. 이 오버랩은 디스플레이 픽셀의 어퍼처(aperture)를 감소시키는데, 이것은 디스플레이의 전력 효율을 감소시킨다. 이것은 휴대용 제품 같은 배터리로 작동되는 장치에는 특별히 바람직하지 못하다.Conventionally, the black mask layer is located on the passive plate of the active matrix cell. However, the overlap between the black mask layer and the pixel electrode is the result of poor cell coupling accuracy, which in this case needs to be large. This overlap reduces the aperture of the display pixels, which reduces the power efficiency of the display. This is not particularly desirable for battery operated devices such as portable products.

요구되는 마스킹 기능을 제공하기 위한 능동 평판의 레이어를 사용하는 것이 제안되어 왔다. 예를 들어 한 제안은 행 및 열전도체를 오버랩(overlap)하기 위해 픽셀 전극을 한정하는 것인데, 이에 의해 행 및 열전도체와 픽셀 전극과의 사이에 갭(gap)이 없게 되고, 이렇게 되지 않았으면 차폐될 필요가 있었을 것이다. 이것은 픽셀 전극과 행및열 전도체 사이에 두껍고 낮은 유전 상수의 절연체를 필요로 한다. 이런 종류의 디스플레이는 필드 차폐 픽셀(Field Shielded pixel, FSP)설계로 알려져 있다. 행및열 전도체위로 픽셀 전극의 오버랩(overlap)이 차폐를 요구하는 어떠한 갭을 제거할 지라도, 트랜지스터의 감광도(photosensitivity)의 관점에서 트랜지스터에 빛이 도달하는 것은 여전히 막아져야 한다. 그러므로 트랜지스터의 영역을 커버하고 그 안에서 광 유도된 누출을 막기 위해 유기 블랙 레이어(organicblack layer)가 역시 제공되어야 한다. 따라서, 수동 평판으로부터의 블랙 마스크를 제거하는 것은 과거에는 능동 평판을 위하여 여분의 마스크 단계를 필요로 했다.It has been proposed to use a layer of active plates to provide the required masking function. For example, one suggestion is to define pixel electrodes to overlap row and column conductors, thereby leaving no gap between the row and column conductors and the pixel electrodes, otherwise shielding Would need to be. This requires a thick, low dielectric constant insulator between the pixel electrode and the row and column conductors. This kind of display is known as a field shielded pixel (FSP) design. Even if the overlap of the pixel electrodes over the row and column conductors eliminates any gaps that require shielding, light from reaching the transistors in terms of photosensitivity of the transistors should still be prevented. Therefore, an organic black layer must also be provided to cover the area of the transistor and to prevent light induced leakage therein. Thus, removing the black mask from the passive plate required extra mask steps for the active plate in the past.

액정 디스플레이를 제조하는 비용은 능동 평판을 제조하는 비용에 좌우되는데 이것은 상기 공정에서 사용되는 마스크 단계의 수에 달려 있다. 마스크 수의 감소는 트랜지스터를 덜 감광성(photosensitive)이게 함으로써 만약 블랙 마스크 레이어에 대한 필요가 회피 될 수 있으면 성취될 수 있을 것이다.The cost of producing a liquid crystal display depends on the cost of producing an active plate, which depends on the number of mask steps used in the process. Reduction in the number of masks can be achieved by making the transistor less photosensitive if the need for a black mask layer can be avoided.

트랜지스터의 감광도는 트랜지스터의 보디(body)를 한정하는 비결정 실리콘 레이어의 두께의 함수이다. 액정 디스플레이에서의 사용을 위한 가장 평범한 트랜지스터 설계는 바텀 게이트(bottom gate) 백 채널 에칭(back channel etch)(BCE) 트랜지스터이다. 비결정 실리콘 레이어는 트랜지스터 채널을 한정하는 하부의 진성(intrinsic) 부분과, 전자 주입을 제공하고 소스 드레인 인터페이스에서 정공 주입을 막는 상부의 n 타입의 도핑된 부분을 포함한다. 상부의 n 타입의 도핑된 부분은, 트랜지스터의 채널 영역이 진성(intrinsic)일 필요가 있기 때문에 소스와 드레인 사이의 영역으로부터 제거된다. 종래에는, 실리콘 레이어의 진성 부분의 두께는 적어도 150nm이고 n 타입 도핑된 부분은 약 30nm두께이다. 소위 백 채널 에칭후에, 상기 채널로부터 n 타입의 레이어를 제거하기 위해, 트랜지스터의 보디를 한정하는 진성 비결정 실리콘 레이어의 나머지 두께는 일반적으로 적어도 100nm이다.The photosensitivity of a transistor is a function of the thickness of the amorphous silicon layer defining the body of the transistor. The most common transistor design for use in liquid crystal displays is a bottom gate back channel etch (BCE) transistor. The amorphous silicon layer includes a lower intrinsic portion defining the transistor channel and an upper n-type doped portion that provides electron injection and prevents hole injection at the source drain interface. The upper n-type doped portion is removed from the region between the source and drain because the channel region of the transistor needs to be intrinsic. Conventionally, the intrinsic portion of the silicon layer is at least 150 nm thick and the n type doped portion is about 30 nm thick. After so-called back channel etching, in order to remove the n type layer from the channel, the remaining thickness of the intrinsic amorphous silicon layer defining the body of the transistor is generally at least 100 nm.

박막트랜지스터의 동작은 소위 밴드 밴딩(band bending)에 달려 있는데, 이것에 의해서 전도 레벨이 반도체의 페르미 레벨(Fermi-level)을 향해서 밴딩된다.능동 매트릭스형 디스플레이 응용에 적합한 트랜지스터 크기에 관해서, 약 100nm의 진성 비결정 실리콘 두께가 트랜지스터 작동 특성에 적합한 물질에서 충분한 밴드 밴딩이 일어나기 위한 최소의 허용가능한 두께라는 것이 발견되었다. 비결정 실리콘 레이어의 두께가 감소됨에 따라서, 채널레이어("백 채널" 영역)의 탑(top)에서의 인터페이스 상태는 페르미 레벨 피닝(pinning)으로 이끈다. 이것은 실리콘 레이어의 n 타입 부분을 에칭 함으로써 제거하는 동안의 플라즈마 데미지(plasma damage)로부터 기인하는 디펙트 상태(defect state)의 고 밀도의 결과이다. 더 낮은 실리콘 두께는 저하된 장치 운동성(degraded device mobility)과 더 높은 임계 전압(threshold voltage)을 초래하고, 따라서 더 열등한 스위칭 특성으로 귀결된다. 불운하게도 요구되는 실리콘 두께는 광 차폐가 요구되는 것을 의미하는 광감도의 레벨로 귀결된다.The operation of thin film transistors depends on so-called band bending, whereby the conduction level is banded towards the Fermi-level of the semiconductor. About 100 nm for transistor sizes suitable for active matrix display applications. It has been found that the intrinsic amorphous silicon thickness of is the minimum allowable thickness for sufficient band banding to occur in materials suitable for transistor operating characteristics. As the thickness of the amorphous silicon layer is reduced, the interface state at the top of the channel layer ("back channel" region) leads to Fermi level pinning. This is the result of a high density of defect states resulting from plasma damage during removal by etching the n-type portion of the silicon layer. Lower silicon thickness results in degraded device mobility and higher threshold voltages, thus resulting in inferior switching characteristics. Unfortunately the required silicon thickness results in a level of light sensitivity which means that light shielding is required.

본 발명은 박막 트랜지스터에 관련되어 있고 상세하게는 능동 매트릭스형 액정 디스플레이(active matrix liquid crystal display)에서 사용하기 위한 트랜지스터에 관련된다. 본 발명은 상기 능동 평판 자체와 상기 디스플레이에도 역시 관련된다.The present invention relates to thin film transistors and in particular to transistors for use in active matrix liquid crystal displays. The invention also relates to the active flat plate itself and the display.

도1a 내지 도1e는 능동 매트릭스형 액정 디스플레이를 위한 능동 평판을 생산하는 공지된 방법을 설명하는 도면.1A-1E illustrate a known method of producing an active plate for an active matrix liquid crystal display.

도2는 상기 디스플레이의 한 픽셀의 전기적 등가 회로를 도시하는 도면.2 shows an electrical equivalent circuit of one pixel of the display.

도3은 본 발명에 따르는 방법으로 또는 종래의 방법으로 크기 지워질 수 있는 트랜지스터의 간략화된 단면을 도시하는 도면3 shows a simplified cross section of a transistor that can be sized in a method according to the invention or in a conventional manner.

도4는 도핑 레벨의 함수로써 트랜지스터 스위칭 특성을 개략적으로 도시하는 도면.4 schematically illustrates transistor switching characteristics as a function of doping level.

도5는 완전한 액정 디스플레이의 구조를 도시하는 도면.Fig. 5 shows the structure of a complete liquid crystal display.

도면들은 개략적이며 스케일에 맞춰 그려지지 않았다는 것을 명심해야 한다. 이들 도면들의 부분의 비율이나 상대적인 크기는 도면에서의 편리성과 명백함을 위해서 크기 면에서 감소되고 과장되게 도시되었다.It should be noted that the drawings are schematic and not drawn to scale. The proportions or relative sizes of the portions of these figures have been reduced and exaggerated in size for convenience and clarity in the figures.

본 발명의 제1 측면에 따라서 절연 게이트 박막 트랜지스터가 제공되는데 이 트랜지스터는 게이트 전극과 소스및 트레인 전극을 포함하고, 상기 소스및 드레인 전극은 측면으로 공간을 두고 떨어져 있으며, 이들 두 개는 게이트 절연체 레이어와 비결정 실리콘 레이어에 의해서 게이트 전극으로부터 수직으로 분리되어 있으며, 비결정 실리콘 레이어의 영역은 트랜지스터 채널을 한정하는 상기 소스및 드레인 전극사이에서 측면으로 간격을 두고 수직으로 배열되어 있는데, 여기서, 비결정 실리콘 레이어의 영역은 100nm보다 작은 두께를 가지며, 2.5*1016에서 1.5 *1018원자/cm3사이의 도핑 밀도를 갖는 n 타입 도판트(dopant) 원자로 도핑된다.According to a first aspect of the present invention there is provided an insulated gate thin film transistor comprising a gate electrode and a source and train electrode, the source and drain electrodes being spaced apart laterally, two of which are gate insulator layers. And vertically separated from the gate electrode by an amorphous silicon layer, and regions of the amorphous silicon layer are vertically arranged laterally with a gap between the source and drain electrodes defining a transistor channel, wherein The region has a thickness of less than 100 nm and is doped with n type dopant atoms having a doping density between 2.5 * 10 16 and 1.5 * 10 18 atoms / cm 3 .

"수직"은 기판에 수직한 방향을 의미하고(즉 레이어를 쌓는 방향), "측면"은 실질적으로 기판에 평행한 방향을 의미한다.(박막 레이어의 평면에서)"Vertical" means the direction perpendicular to the substrate (ie, the direction of stacking the layers), and "side" means the direction substantially parallel to the substrate (in the plane of the thin film layer).

본 발명은 이동도(mobility)을 증가 시켜서 실리콘 레이어의 두께 감소를 받아들일 만 하게 해준다. 이 두께 감소는 레이어의 감광도가 블랙 마스크 레이어를 위한 필요를 충분히 회피할 만큼 감소되게 해준다. n 타입의 도판트(dopant)는 바람직하게는 인(phosphorus)을 포함한다.The present invention increases mobility and makes it acceptable to reduce the thickness of the silicon layer. This thickness reduction allows the layer's photosensitivity to be reduced enough to avoid the need for a black mask layer. The n type dopant preferably comprises phosphorus.

비결정 실리콘 레이어의 영역의 두께는 바람직하게는 40nm와 80nm 사이이고 좀 더 바람직하게는 40nm와 60nm의 사이이다. 도핑 밀도는 5* 1016과 1.5*1017원자/cm3사이가 될 수 있다.The thickness of the region of the amorphous silicon layer is preferably between 40 nm and 80 nm and more preferably between 40 nm and 60 nm. Doping density may be between 5 * 10 16 and 1.5 * 10 17 atoms / cm 3 .

실리콘 레이어는 하부의 진성 레이어와 상부의 n 타입 레이어를 포함하는데, 여기서 n 타입 레이어는 소스와 드레인 전극사이에 측면 스페이싱(spacing)을 가진 채로 수직으로 배열되는 비결정 실리콘 레이어의 영역으로부터 제거된다. 이것은 BCE 구조를 한정한다.The silicon layer comprises a lower intrinsic layer and an upper n-type layer, where the n-type layer is removed from the region of the amorphous silicon layer that is arranged vertically with side spacing between the source and drain electrodes. This defines the BCE structure.

본 발명의 제2 양상에 따라서 액정 디스플레이를 위한 능동 평판이 제공되는데, 상기 능동 평판은 픽셀 트랜지스터를 위한 게이트 전도체를 한정하고 행 전도체를 역시 한정하는 절연 기판 위에 있는 게이트 전도체 레이어와;According to a second aspect of the present invention there is provided an active plate for a liquid crystal display, the active plate comprising: a gate conductor layer over an insulating substrate defining a gate conductor for the pixel transistor and also defining a row conductor;

상기 게이트 전도체 레이어위의 게이트 절연체 레이어와;A gate insulator layer over the gate conductor layer;

상기 게이트 절연체 레이어위에 있으면서 상기 게이트 전도체 위에 놓인 트랜지스터 바디 영역을 한정하는 실리콘 레이어와;A silicon layer over the gate insulator layer and defining a transistor body region overlying the gate conductor;

상기 픽셀 트랜지스터를 위한 소스와 드레인 전도체를 한정하고 연관된 트랜지스터의 소스와 드레인중 하나에 각각 연결된 열 전도체를 역시 한정하는 실리콘 레이어 위쪽의 소스와 드레인 전도체 레이어와;A source and drain conductor layer over the silicon layer defining a source and drain conductor for the pixel transistor and also defining a thermal conductor respectively coupled to one of the source and drain of the associated transistor;

상기 연관된 트랜지스터의 소스와 드레인중 나머지 하나와 컨택트(contact)하는 픽셀 전극을 한정하는 픽셀 전극 레이어를 포함하며, 여기서 상기 트랜지스터 보디 영역은 100nm보다 작은 두께를 갖고 2.5* 1016과 1.5*1018원자/cm3사이의 도핑 밀도를 가진 n 타입의 도판트 원자로 도핑한다.A pixel electrode layer defining a pixel electrode contacting the other of the source and drain of the associated transistor, wherein the transistor body region has a thickness of less than 100 nm and is 2.5 * 10 16 and 1.5 * 10 18 atoms. Doping with n type dopant atoms with a doping density between / cm 3 .

상기 픽셀 전극은 행 및 열 전도체(row and column conductor)에 의해 경계가 정해지는(bordered) 픽셀 간격을 점유할 수 있는데, 상기 픽셀 전극은 부분적으로 상기의 행 및 열 전도체를 오버랩한다. 이것은 픽셀 전극과 행및열들 사이의 어떤 갭을 위한 블랙 마스크 레이어에 대한 필요를 배제하고, 얇은 실리콘 레이어는 트랜지스터를 차폐하기 위해서 블랙 마스크 레이어에 대한 필요를 회피한다.The pixel electrode may occupy pixel spacing bounded by row and column conductors, the pixel electrodes partially overlapping the row and column conductors. This eliminates the need for a black mask layer for any gap between the pixel electrode and the rows and columns, and the thin silicon layer avoids the need for a black mask layer to shield the transistor.

본 발명은 능동 매트릭스형 액정 디스플레이를 제공하는데, 이것은 본 발명의 능동 평판, 수동 평판, 상기 능동과 수동 평판 사이에서 샌드위치처럼 끼워진 액정 물질의 레이어를 포함한다.The present invention provides an active matrix liquid crystal display, which comprises an active plate, a passive plate of the present invention, and a layer of liquid crystal material sandwiched between the active and passive plates.

본 발명의 제3 측면에 따라서, 액정 디스플레이를 위한 능동 평판을 형성하는 방법이 제공되는데, 상기 발명은,According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of forming an active flat plate for a liquid crystal display, the invention wherein

절연 기판위에 게이트 전도체 레이어를 증착하고 패터닝하는 단계와;Depositing and patterning a gate conductor layer on the insulating substrate;

상기 패터닝된 게이트 전도체 레이어위에 게이트 절연체 레이어를 증착하는 단계와;Depositing a gate insulator layer over the patterned gate conductor layer;

상기 게이트 절연체 레이어위에 실리콘 레이어를 증착하는 단계로, 상기 증착은 실리콘을 포함하는 가스와 n타입의 도판트 원자를 포함하는 적어도 하나의 화합물을 포함하는 가스로부터의 플라즈마 증착을 포함하며, 실리콘을 포함하는 가스의 부피에 대한 상기 화합물의 부피의 비는 상기 실리콘 레이어 안에서 n 타입의 도판트 원자의 도핑밀도가 2.5*1016에서 1.5*1018원자/cm3사이가 되도록 선택되는, 증착 단계와;Depositing a silicon layer over the gate insulator layer, the deposition comprising plasma deposition from a gas comprising silicon and a gas comprising at least one compound comprising an n-type dopant atom; The ratio of the volume of the compound to the volume of the gas is selected such that the doping density of n-type dopant atoms in the silicon layer is between 2.5 * 10 16 and 1.5 * 10 18 atoms / cm 3 ;

상기 실리콘 레이어 위에 소스와 드레인 전도체를 증착하고 패터닝하는 단계와;Depositing and patterning source and drain conductors on the silicon layer;

상기 트랜지스터의 소스와 드레인중 하나에 컨택트하기 위한 픽셀 전극 레이어를 형성하는 단계를 포함한다.Forming a pixel electrode layer for contacting one of the source and the drain of the transistor.

도판트 원자를 포함하는 상기 화합물은 바람직하게는 인(phosphine)을 포함하고, 실리콘을 포함하는 가스는 바람직하게는 실란(silane)을 포함하는데, 실란의 부피에 대한 인의 부피의 비는 1* 10-6에서 6*10-5사이에 있다.The compound comprising a dopant atom preferably comprises phosphine and the gas comprising silicon preferably comprises silane, wherein the ratio of the volume of phosphorus to the volume of silane is 1 * 10. Between -6 and 6 * 10 -5 .

바람직하게는, 게이트 전도체 레이어는 행 전도체를 한정하고 소스와 드레인 전도체 레이어는 열 전도체를 한정하고 픽셀 전극 레이어는 행및열 전도체에 의해 경계가 정해지는 픽셀 공간을 각각 점유하고 상기의 행및열 전도체를 부분적으로 오버랩하는 픽셀 전극들을 한정한다.Preferably, the gate conductor layer defines a row conductor, the source and drain conductor layers define a thermal conductor, and the pixel electrode layer occupies a pixel space delimited by the row and column conductors, respectively, and the row and column conductors described above. Define pixel electrodes that partially overlap

본 발명의 실시예는 첨부도면을 참조하여 이제 상세하게 기술될 것이다.Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1a 내지 도1e는 필드 차폐 픽셀 설계를 사용하는 알려진 능동 평판을 제조하는 중요한 처리 단계를 설명한다.1A-1E illustrate important processing steps for manufacturing known active plates using field shielded pixel designs.

도1a는 패터닝된 게이트 전도체 레이어(10)를 도시하는데, 이것은 연관된 행 전도체(row conductor)(14)에 연결되어 있는 트랜지스터 게이트(12)를 한정한다. 게이트 전도체 레이어(10)는 예를 들어, 크롬 같은 불투명체 물질을 포함한다. 도1a에서 도시된 레이아웃을 성취하기 위한 패터닝은 습식 에칭(wet etching) 테크닉을 사용하여 성취된다. 게이트 절연체 레이어는 게이트 전도체 레이어(10)위에 놓여있는 전체 기판 위에 제공된다. 상기 게이트 절연체 레이어는 예를 들어, 실리콘 질소화물 같은 것의 단일 레이어가 될 수 도 있고, 그 외에 다중 레이어 구조를 포함할 수도 있다. 예를 들어 수소 첨가된(hydrogenated) 비결정 실리콘 같은 실리콘 레이어는 전체 기판 위에 놓여 있는 게이트 절연체 레이어 위에 증착된다. 도핑된 n+실리콘 컨택트(contact) 레이어 역시 상기 비결정 실리콘 레이어 위에 증착된다. 이것은 게이트 절연체 레이어와 실리콘 레이어가 도시되지 않았다고 하더라도 도 1a에 도시된 구성을 완성시키다.1A shows a patterned gate conductor layer 10, which defines a transistor gate 12 that is connected to an associated row conductor 14. Gate conductor layer 10 includes an opaque material, such as, for example, chromium. Patterning to achieve the layout shown in FIG. 1A is accomplished using wet etching techniques. The gate insulator layer is provided over the entire substrate overlying the gate conductor layer 10. The gate insulator layer may be a single layer of, for example, silicon nitride, or may include a multi-layer structure. A silicon layer, for example hydrogenated amorphous silicon, is deposited over a gate insulator layer overlying the entire substrate. A doped n + silicon contact layer is also deposited on the amorphous silicon layer. This completes the configuration shown in FIG. 1A even though the gate insulator layer and silicon layer are not shown.

실리콘 레이어는 아래쪽의 얇은 도핑되지 않은 레이어, 더 두꺼운 중간의 낮게 도핑된 레이어와 얇고 많이 도핑된 탑 컨택트 레이어(thin highly doped top contact layer)를 포함한다.The silicon layer includes a thin undoped layer at the bottom, a thicker middle doped layer and a thin highly doped top contact layer.

비결정의 실리콘은 PECVD 공정에 의해서 증착되는데, 즉 플라즈마로부터의 증착이다.Amorphous silicon is deposited by a PECVD process, ie deposition from plasma.

반도체 레이어는 행및열 전도체 사이의 교차점(cross-over)에서 용량적 연결을 감소시키기 위한 절연체 레이어(18)뿐 아니라, 트랜지스터의 반도체 보디(16)를 한정하기 위해 패터닝(patterned)된다. 패터닝된 반도체 레이어(16,18)는 도 1b에 도시되어 있다.The semiconductor layer is patterned to define the semiconductor body 16 of the transistor as well as the insulator layer 18 to reduce capacitive connections at the cross-over between row and column conductors. Patterned semiconductor layers 16 and 18 are shown in FIG. 1B.

소스와 드레인 전도체 레이어는 열 전도체(column conductor)(22)와 드레인 영역(24)에 연결된 트랜지스터 소스(20)를 한정하는 실리콘 레이어 위에 증착되고패터닝 된다. 도1c에 도시되었듯이 영역(18)은 행(14)과 열(22) 전도체의 교차점에 절연을 제공한다. 소스와 드레인 전도체 레이어는 커패시터 탑 컨택트(top contact)(26)역시 한정한다. 이것은 행 전도체(14), 게이트 절연체 레이어와 탑 컨택트(26)에 의해서 한정되는 픽셀 전하 저장 커패시터(pixel charge storage capacitor)이다.The source and drain conductor layers are deposited and patterned over the silicon layer defining a transistor source 20 connected to the column conductor 22 and the drain region 24. As shown in FIG. 1C, region 18 provides insulation at the intersection of the row 14 and column 22 conductors. The source and drain conductor layers also define a capacitor top contact 26. This is a pixel charge storage capacitor defined by the row conductor 14, the gate insulator layer and the top contact 26.

도면에는 도시되지 않았을지라도, BCE 트랜지스터 역시 상기 트랜지스터 채널 위 편으로부터 실리콘 레이어의 n+도핑된 부분의 제거 역시 요구하고, 이것은 소스와 드레인 전극사이의 실리콘 레이어를 부분적으로 에칭함으로써 성취된다. 상기 n+에칭은, 모든 원하지 않는 n+실리콘이 이때에 노출(exposed)되기 때문에 소스 드레인 메탈 에칭(source drain metal etching)후에 바로 수행된다.Although not shown in the figure, the BCE transistor also requires removal of the n + doped portion of the silicon layer from above the transistor channel, which is accomplished by partially etching the silicon layer between the source and drain electrodes. The n + etch is performed immediately after source drain metal etching since all unwanted n + silicon is exposed at this time.

도 1d에서 도시되듯이 보호막(passivation layer)이 전체 구조위에 증착되고 관통구멍(through-hole)(28,30)이 상기 보호막을 통해 커패시터 탑 컨택트(26)와 드레인(24)에 연결 할 수 있게 제공된다. 보호막은 낮은 유전상수, 예를 들어, 2.3의 유전상수와 2마이크로 미터의 큰 두께를 갖고, 스핀 온 중합체 레이어(spin-on polymer layer)를 포함할 수 있다. 마지막으로 픽셀 전극(32,34)은 보호막위에 각 픽셀 전극이 관통구멍(28,30)을 통해서 관련된 스위칭 트랜지스터의 드레(24)과 픽셀 전하 저장 커패시터의 탑 컨택트(26)에 컨택트(contact)하도록 한 채로 증착되어 진다.As shown in FIG. 1D, a passivation layer is deposited over the entire structure and through-holes 28 and 30 can connect to the capacitor top contacts 26 and drain 24 through the passivation layer. Is provided. The protective film has a low dielectric constant, for example, a dielectric constant of 2.3 and a large thickness of 2 micrometers, and may comprise a spin-on polymer layer. Finally, the pixel electrodes 32 and 34 contact each pixel electrode on the passivation layer through the through holes 28 and 30 to contact the drain 24 of the associated switching transistor and the top contact 26 of the pixel charge storage capacitor. It is deposited as one.

픽셀 전극은 행및열 전도체를 오버랩하고, 이것은 보호막의 전기적 특성의결과로서 가능하다. 이것은 픽셀 전극과 행및열 전도체 사이의 어떤 공간의 차폐를 제공할 필요를 회피한다.The pixel electrodes overlap the row and column conductors, which is possible as a result of the electrical properties of the protective film. This avoids the need to provide shielding of any space between the pixel electrode and the row and column conductors.

도2는 도1a 내지 도 1e에서 도시된 픽셀을 구성하는 전기적 요소를 도시한다. 도1을 참조하여 설명되었듯이 행 전도체(14)는 TFT(40)의 게이트에 연결되고, 열 전극(22)은 소스에 연결된다. 픽셀 위에 제공된 액정 물질은 트랜지스터(40)의 드레인과 공통 접지면(44)사이에서 확장하는 액정 셀(42)을 효과적으로 한정한다. 픽셀 전하 저장 커패시터(46)는 트랜지스터(40)의 드레인과 픽셀의 인접한 열과 연관된 열 전도체(14a) 사이에 연결된다.FIG. 2 shows the electrical elements that make up the pixel shown in FIGS. As described with reference to FIG. 1, the row conductor 14 is connected to the gate of the TFT 40, and the column electrode 22 is connected to the source. The liquid crystal material provided over the pixel effectively defines a liquid crystal cell 42 that extends between the drain of the transistor 40 and the common ground plane 44. Pixel charge storage capacitor 46 is coupled between the drain of transistor 40 and thermal conductor 14a associated with an adjacent column of pixels.

도1a 내지 도1e를 참조하여 설명되는 공정에서, 행 및 열 전극은 픽셀의 마스킹을 제공하기 위해 사용된다. 상세하게는, 행 및 열 전도체 위의 픽셀 전극(32,34)의 오버랩이 차폐를 요구하는 여하한 갭을 제거한다. 그러나 트랜지스터의 감광도의 관점에서 트랜지스터에 광이 도달하지 못하게 해야 한다. 그러므로 유기 블랙 레이어(organic black layer)가 트랜지스터 영역을 커버하고 그 안에서의 광 유도 누설을막기 위해 제공된다. 이 공정은 수동 평판으로부터 블랙 마스크를 제거하는 것을 허용하지만, 능동 평판을 위한 여분의 마스크 단계를 필요로 한다. 이 추가적인 단계는 도1a 내지 도1e에 도시되지 않았지만, 픽셀 전극의 형성 후에, 보호막 또는 그 밖의 것의 아래쪽의 능동 평판 위에 마스크가 제공될 수 있다.In the process described with reference to Figures 1A-1E, row and column electrodes are used to provide masking of the pixels. Specifically, the overlap of pixel electrodes 32 and 34 over the row and column conductors eliminates any gaps requiring shielding. However, in terms of the photosensitivity of the transistor, it is necessary to prevent light from reaching the transistor. Therefore, an organic black layer is provided to cover the transistor region and prevent light induced leakage therein. This process allows removing the black mask from the passive plate but requires an extra mask step for the active plate. This additional step is not shown in Figs. 1A-1E, but after formation of the pixel electrode, a mask may be provided over the active plate below the protective film or the like.

이 방법은 블랙 마스크 레이어가 능동 평판위에만 제공되어 더 정밀한 배열을 가능하게 할 수 있을지라도, 증가된 마스크 단계의 결과로써 디스플레이의 생산비용을 증가시킨다.This method increases the production cost of the display as a result of the increased mask step, although the black mask layer may only be provided on the active plate to enable more precise alignment.

도3은 트랜지스터의 간략화된 단면을 도시한다. 게이트 전극(12)은 100에서 200nm 사이의 두께를 가지며, 게이트 절연체(13)(예를 들어 200nm에서 400nm 두께의 SiN )와 아래쪽의 진성 부분(16a)과 위쪽의 n+ 타입의 부분(16b)을 갖는 비결정 실리콘 레이어(16)에 의해 소스와 드레인 전극(20, 24)으로부터 분리되어 있다. 보호막(17)은 전체 구조 위에 놓여있다. 도시된바와 같이 n+ 타입의 부분(16b)은 트랜지스터의 채널 영역으로부터 제거된다.3 shows a simplified cross section of a transistor. The gate electrode 12 has a thickness between 100 and 200 nm, and the gate insulator 13 (for example, 200 nm to 400 nm thick SiN), the lower intrinsic portion 16a and the upper n + type portion 16b. It is separated from the source and drain electrodes 20 and 24 by the amorphous silicon layer 16 having. The protective film 17 lies on the whole structure. As shown, the n + type portion 16b is removed from the channel region of the transistor.

종래에는 실리콘 레이어(16)의 채널 영역의 두께(t)는 100nm이상이었다. 예를 들어 진성부분(16a)은 150nm와 300nm사이의 두께를 가지고, n+ 부분은 약 30nm의 두께를 가진다.Conventionally, the thickness t of the channel region of the silicon layer 16 was 100 nm or more. For example, the intrinsic portion 16a has a thickness between 150 nm and 300 nm, and the n + portion has a thickness of about 30 nm.

상기 장치의 광감도를 감소시키기위해 상기 두께(t)를 감소시키는 것이 바람직하지만 이것은 위에서 토의된 바와 같이 저하된 성능을 가져온다. 역시 상기 레이어가 두꺼워질수록 상기 소스와 드레인 전극과 트랜지스터의 채널(실제적으로 게이트에 가장 가까운 실리콘 레이어의 부분, 즉 상기 레이어(16a)의 아래쪽 부분)사이의 기생 저항은 더 커진다.It is desirable to reduce the thickness t to reduce the light sensitivity of the device, but this results in degraded performance as discussed above. Also, the thicker the layer, the greater the parasitic resistance between the source and drain electrodes and the channel of the transistor (actually the portion of the silicon layer closest to the gate, i.e., the lower portion of the layer 16a).

두께(t)를 줄이는 것은 감광도에서 보다 더 선형감소를 야기하게 되는데 그이유는 에칭동안의 플라즈마 데미지가 채널 영역(예를 들어 위쪽 30nm)의 위쪽의 더 낮은 감광도를 야기하고, 게이트 절연체와 실리콘 레이어 사이의 인터페이스는 채널의 낮은 부분에서의 더 낮은 감광도를 야기하기 때문이다.Reducing the thickness (t) causes a more linear decrease in photosensitivity because the plasma damage during etching causes lower photosensitivity above the channel region (e.g., 30 nm above), the gate insulator and the silicon layer. This is because the interface between them causes lower photosensitivity in the lower portion of the channel.

감광도는 표면 재조합(surface recombination)에 의해서 좌우되고, 레이어가 가늘어짐에 따라서, 측면 필드(lateral filed)가 캐리어들을 간신히 떼어놓기 전에 캐리어들이 매우 빨리 재결합한다. 그러므로 중간의 레이어(16)의 "순수한(pure)"부분은 장치의 감광도에 가장 많이 기여한다. 레이어(16)의 두께에서의 감소는 레이어(16)의 퓨어 부분에서의 두께를 주요하게 감소시킨다.The photosensitivity is governed by surface recombination, and as the layer becomes thinner, the carriers recombine very quickly before the lateral filed barely releases the carriers. Therefore, the "pure" portion of the middle layer 16 contributes most to the photosensitivity of the device. The reduction in the thickness of the layer 16 significantly reduces the thickness in the pure portion of the layer 16.

본 발명은 예를 들어 인과 함께, 반도체 레이어의 n 타입 도핑은 도핑이 이동도에서의 감소를 보상하면서 두께에서의 현저한 감소를 가능하게 할 수 있다는 인식에 기초를 두고 있다.The present invention is based on the recognition that, with phosphorus, for example, n-type doping of the semiconductor layer may allow a significant reduction in thickness while doping compensates for a reduction in mobility.

도4는 채널길이 pf 5~6μm를 가진 TFT 에 관한 트랜지스터 특성에서의 도핑의 효과를 도시하는데, 이것은 능동 매트릭스형 액정 디스플레이에서의 사용에 있어서 실용적이다. 채널 영역에서의 비결정 실리콘 레이어의 두께는 50nm이다. 채널 길이는 트랜지스터의 이동성에 영향을 주고 작은 채널 길이에 대해서, 기생 저항은 장치 이동성을 결정함에 있어서 중요하게 된다. 도4는 게이트-소스 전압의 함수로 소스-드레인 전류를 (개략적으로)도시한다. 이것은 트랜지스터 온 앤 오프(on and off) 특성을 나타낸다.Fig. 4 shows the effect of doping in transistor characteristics on a TFT having a channel length pf 5 to 6 mu m, which is practical for use in an active matrix type liquid crystal display. The thickness of the amorphous silicon layer in the channel region is 50 nm. Channel length affects the mobility of transistors, and for small channel lengths, parasitic resistances become important in determining device mobility. 4 shows the source-drain current (approximately) as a function of the gate-source voltage. This exhibits transistor on and off characteristics.

그래프(plot)(40)은 도핑 되지 않은 실리콘 레이어에 대한 특성을 나타낸다. 오프(OFF)특성은 만족스러운 반면에 장치의 이동성은 액정디스플레이 응용물의 전류 구동 요구조건에 충분한 턴 온(turn on)을 일으키게 하지 않는다. 그래프(42)은 본 발명의 도핑의 영향을 도시한다. 오프(OFF) 특성에 거스르는 영향을 줌이 없이 온(ON) 특성이 능동 매트릭스형 디스플레이 응용물에서 장치가 사용되기에 충분할 만큼 개선된다.Plot 40 shows the properties for the undoped silicon layer. The OFF characteristic is satisfactory while the device's mobility does not cause sufficient turn on for the current driving requirements of liquid crystal display applications. Graph 42 shows the effect of the doping of the present invention. The ON characteristic is improved enough for the device to be used in active matrix display applications without adversely affecting the OFF characteristic.

낮은 레벨의 도핑이 요구되고, 플롯(44)에 도시되듯이 도핑 농도가 너무 높아지면 트랜지스터의 오프 상태에서 심각한 누설전류가 생긴다.Low levels of doping are required and, as shown in plot 44, too high a doping concentration results in severe leakage current in the off state of the transistor.

도핑의 최적 레벨은 요구되는 스위칭 특성, 트랜지스터의 채널 길이, 그리고 블랙 마스크 레이어에 관한 필요를 회피하기 위해 감광도를 감소시키는 실리콘 레이어의 요구되는 두께들에 달려있게 될 것이다. 게다가, 최적 도핑 레벨은 증착 속도가 증가함에 따라서 증가한다.The optimal level of doping will depend on the desired switching characteristics, the channel length of the transistor, and the required thicknesses of the silicon layer to reduce photosensitivity to avoid the need for a black mask layer. In addition, the optimum doping level increases with increasing deposition rate.

도핑은 비결정 실리콘의 플라즈마 증착동안 성취된다. 상세하게는, 수소화인(phosphine, PH3)이 실란(silane, SiH4)에 플라즈마 가스로서 첨가된다. 실란의 부피에 대한 수소화인의 부피의 비는 증착 가스 안에서 1*10-6에서 6*10-5사이의 영역에 있어야 한다는 것이 알려져 왔다.Doping is accomplished during plasma deposition of amorphous silicon. Specifically, phosphine (PH 3 ) is added to the silane (SiH 4 ) as a plasma gas. It has been known that the ratio of the volume of phosphorus hydride to the volume of silane should be in the region between 1 * 10 −6 and 6 * 10 −5 in the deposition gas.

일반적으로 비결정 실리콘은 약 5*1022원자/cm3의 밀도를 가지고 있으며 증착되는 레이어(deposited layer)에서의 인 원자의 수는 2.5*1016에서 1.5*1018원자/cm3사이의 범위에 있어야 하며, 더욱 바람직하게는 5*1016에서 1.5*1017원자/cm3사이의 범위에 있어야 한다. 이들 범위는 현재 증착 속도에 대해서 오프(OFF) 특성의 제한된 저하와 함께 개선된 온(ON) 특성을 제공한다. 상세하게는, 임계 전압(threshold voltage)은 감소하고, 이동성과 부임계 경사(subthreshold slope)가 개선된다.Generally, amorphous silicon has a density of about 5 * 10 22 atoms / cm 3 and the number of phosphorus atoms in the deposited layer is in the range of 2.5 * 10 16 to 1.5 * 10 18 atoms / cm 3 . More preferably between 5 * 10 16 and 1.5 * 10 17 atoms / cm 3 . These ranges provide improved ON properties with limited degradation of the OFF properties over current deposition rates. Specifically, the threshold voltage is reduced and mobility and subthreshold slopes are improved.

본 발명은 비결정 실리콘 레이어의 두께가 100nm 이하로 감소되도록 할 수있고 바람직하게는 40nm에서 80nm 사이의 범위가 된다.The present invention allows the thickness of the amorphous silicon layer to be reduced below 100 nm and is preferably in the range between 40 nm and 80 nm.

위에서 설명된 예에서, 비결정 실리콘 레이어(16)는 아래쪽 진성 부분(16a)과 위쪽 n+타입 부분(16b)을 갖는다. 낮은 증착 속도의 도핑되지 않은 레이어, 높은 증착속도에 마이크로 도핑된 레이어와 많이(highly) 도핑된 컨택트 레이어등의 세 개의 레이어로서 비결정의 실리콘을 증착하는 것이 가능하다. 낮은 증착 속도는 최적의 인터페이스를 제공하지만, 마이크로 도핑(microdoping)에는 다소 민감하고 그래서 가장 잘 언도핑된다(undoped). 높은 증착 속도 물질을 마이크로 도핑하는 것은 중요한 이점을 주고, 높은 증착 속도는 물질을 도핑에 덜 민감하게 만들어 그 레벨을 제어하기 더 쉽게 만든다.In the example described above, amorphous silicon layer 16 has a bottom intrinsic portion 16a and a top n + type portion 16b. It is possible to deposit amorphous silicon as three layers, a low deposition rate undoped layer, a high deposition rate micro doped layer and a highly doped contact layer. Low deposition rates provide the best interface, but are somewhat sensitive to microdoping and are therefore best undoped. Micro doping high deposition rate materials has a significant advantage, and high deposition rates make the materials less susceptible to doping, making their levels easier to control.

트랜지스터의 능동 평판은 도1a 내지 도1e를 참조로 하여 일반적으로 설명된 데로, 종래의 테크닉을 사용하여 만들어 질 수 있다. 본 발명은 블랙 마스크가 제거 되도록 할 수 있고 더 얇은 비결정 실리콘 레이어가 증착되게 할 수 있다. 이것은 증가된 증착 속도에 의해서 성능이 일반적으로 저하되기 때문에, 증착 장비에서 쓰루풋(throughput) 역시 증가시키고, 더 높은 질의 물질이 증착 되도록 한다.The active plate of the transistor is generally described with reference to Figs. 1A-1E and can be made using conventional techniques. The present invention allows the black mask to be removed and allows a thinner layer of amorphous silicon to be deposited. Since performance is generally degraded by increased deposition rates, this also increases throughput in deposition equipment and allows higher quality materials to be deposited.

도5는 완전한 액정 디스플레이의 구조를 도시한다. 액정 물질(60)의 레이어는 능동 평판(62)위에 제공되는데, 이것은 위에 설명되었던 구조를 포함한다. 추가 기판(further substrate)(64)은 액정 물질의 레이어 위에 놓인다. 이 추가 기판(64)에 공통전극(44)(도2에 도시됨)을 한정하는 평판과 컬러 필터(66) 배열이 한쪽 면에 제공될 수 있다. 편광판(polarizing plate)(68)은 기판(64)의 반대쪽 면에 제공된다.5 shows the structure of a complete liquid crystal display. A layer of liquid crystal material 60 is provided over the active plate 62, which includes the structure described above. A further substrate 64 overlies the layer of liquid crystal material. The additional substrate 64 may be provided on one side with an array of flat plates and color filters 66 defining the common electrode 44 (shown in FIG. 2). A polarizing plate 68 is provided on the opposite side of the substrate 64.

본 발명은 특히 트랜지스터 기판과 엄밀하게 말하면 관련되어 있고, 액정 디스플레이의 동작과 구성은 본 기술의 당업자에게 명백할 것이기 때문에 더 이상 기술하지 않을 것이다.The present invention is particularly concerned with the transistor substrate, and the operation and configuration of the liquid crystal display will not be described any further because it will be apparent to those skilled in the art.

설명된 예에서, 저장 커패시터(storage capacitor)는 인접 행 전도체를 사용함으로써 한정된다. 대신에, 분리된 저장 커패시터 라인이 제공될 수 있다.In the described example, the storage capacitor is defined by using adjacent row conductors. Instead, separate storage capacitor lines can be provided.

설명되었던 것들에 대한 추가 레이어가 제공될 수 있고 본 기술의 당업자에게 명백한 다양한 대체물들이 있다. 상세한 공정 파라메터와 물질은 이 명세서에서는 상세하게 설명되지 않았는데 본 발명은 알려진 개개의 공정 단계와 물질에 의존하기 때문이다. 가능한 대체물의 범위와 단계는 본 기술에 관한 당업자에게 명백할 것이다.Additional layers may be provided for those that have been described and there are various alternatives apparent to those skilled in the art. Detailed process parameters and materials have not been described in detail in this specification because the present invention depends on the individual process steps and materials known. The range and steps of possible alternatives will be apparent to those skilled in the art in the art.

본 발명은 BCE 트랜지스터 설계를 참조하여 상세하게 설명되었다. 본 발명은 에칭 스탑 트랜지스터(etch stop transistor) 설계나 다른 비결정 실리콘박막 트랜지스터 기술에 역시 적용될 수 있다. 게다가 본 발명의 트랜지스터가 특별히 능동 매트릭스형 액정 디스플레이에서 유용할 수 있을지라도, 작은 영역 트랜지스터의 배열이 필요로 되는, 예를 들어 이미징 어레이, 의학 엑스레이 이미징 어레이 또는 지문센서들 같은 다른 분야에도 동일하게 적용될 수 있다.The present invention has been described in detail with reference to BCE transistor design. The invention may also be applied to etch stop transistor designs or other amorphous silicon thin film transistor technologies. Furthermore, although the transistor of the present invention may be particularly useful in active matrix liquid crystal displays, the same applies to other applications where an array of small area transistors is required, for example imaging arrays, medical x-ray imaging arrays or fingerprint sensors. Can be.

위에서 설명된 특정 예에서 인은 채널의 전도성을 증가시키기 위한 n타입의 도판트(dopant)로서 사용된다. 그러나, 다른 n타입의 도판트가 사용될 수 있는데 예를 들어 질소, 비소, 안티몬 등이 있다. 반도체 레이어의 증착은 n타입의 도판트 원자와, 예컨대 실란같은 실리콘 함유 가스를 포함하는 화합물을 적어도 포함하는 가스로부터의 플라즈마 증착을 포함할 수 있다. 도판트 원자를 포함하는 화합물은 수소화인이 될 수 있고, 실리콘을 포함하는 가스는 실란을 포함할 수 있다. 실란의 부피에 대한 수소화인의 부피의 비는 1*10-6에서 6*10-5사이의 범위에 있을 수 있다.In the specific example described above, phosphorus is used as an n-type dopant to increase the conductivity of the channel. However, other n-type dopants may be used, for example nitrogen, arsenic, antimony and the like. Deposition of the semiconductor layer may include plasma deposition from a gas comprising at least a compound comprising an n-type dopant atom and a silicon containing gas such as, for example, silane. The compound comprising a dopant atom may be phosphorus hydride, and the gas comprising silicon may comprise silane. The ratio of the volume of phosphorus hydride to the volume of silane may range from 1 * 10 −6 to 6 * 10 −5 .

실란은 싸고 이미 활용가능하기 때문에 사용될 수 있고, 클로로 실란(chlorosilane)이나 디실란(disilane) 같은 다른 실리콘 포함 화합물도 역시 사용될 수 있다.Silanes can be used because they are cheap and already available, and other silicon containing compounds such as chlorosilane or disilane may also be used.

본 발명은 박막 트랜지스터 및 능동 평판에 관련되어 있으며 디스플레이분야에서의 활용이 가능하다.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to thin film transistors and active plates and can be utilized in the field of displays.

Claims (20)

절연 게이트 박막 트랜지스터로서,As an insulated gate thin film transistor, 게이트 전극과 소스와 드레인 전극을 포함하는데, 상기 소스와 드레인 전극은 측면으로 간격을 두고 떨어져 있으며, 상기 두 개 모두 게이트 절연체 레이어와 비결정 실리콘 레이어에 의해서 상기 게이트 전극으로부터 수직되게 분리되어 있으며, 상기 비결정 실리콘 레이어의 영역은 상기 트랜지스터 채널을 한정하는 상기 소스와 드레인 전극들 사이에서 측면의 스페이싱(spacing)을 둔 채로 수직되게 배열되어 있고, 여기서 상기 비결정 실리콘 레이어의 상기 영역은 100nm보다 작은 두께를 가지고, 2.5*1016에서 1.5*1018원자/cm3사이의 도핑 밀도를 갖는 n타입의 도판트(dopant) 원자로 도핑된, 절연 게이트 박막 트랜지스터.A gate electrode and a source and drain electrode, the source and drain electrodes being laterally spaced apart, both of which are vertically separated from the gate electrode by a gate insulator layer and an amorphous silicon layer, wherein the amorphous A region of the silicon layer is arranged vertically with side spacing between the source and drain electrodes defining the transistor channel, wherein the region of the amorphous silicon layer has a thickness less than 100 nm, An insulated gate thin film transistor doped with an n-type dopant atom having a doping density between 2.5 * 10 16 and 1.5 * 10 18 atoms / cm 3 . 제1항에 있어서, 상기 도판트 원자는 인(phosphorous)을 포함하는, 절연 게이트 박막 트랜지스터.The insulated gate thin film transistor of claim 1, wherein the dopant atom comprises phosphorous. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비결정 실리콘 레이어의 영역의 두께는 40nm와 80nm사이인, 절연 게이트 박막 트랜지스터.The insulated gate thin film transistor according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the region of the amorphous silicon layer is between 40 nm and 80 nm. 제3항에 있어서, 상기 비결정 실리콘 레이어의 두께는 40nm와 60nm사이인,절연 게이트 박막 트랜지스터.The insulated gate thin film transistor of claim 3, wherein the thickness of the amorphous silicon layer is between 40 nm and 60 nm. 제1항내지 제4항중 어느 한 항에서 있어서, 상기 도핑 밀도는 5*1016과 1.5*1017원자/cm3사이에 있는, 트랜지스터.The transistor of claim 1, wherein the doping density is between 5 * 10 16 and 1.5 * 10 17 atoms / cm 3 . 제1항 내지 제 5항중 어느 한항애 있어서, 상기 실리콘 레이어는 적어도 아래쪽의 진성 레이어와 위쪽의 n타입 레이어를 포함하는데, 상기 n타입 레이어는 상기 소스와 드레인 전극사이에 측면 스페이싱을 두고 수직으로 정렬된 상기 비결정 실리콘 레이어의 영역으로부터 제거된,절연 게이트 박막 트랜지스터.The silicon layer of claim 1, wherein the silicon layer comprises at least a bottom intrinsic layer and an upper n-type layer, the n-type layer being vertically aligned with side spacing between the source and drain electrodes. Insulated gate thin film transistor. 액정 디스플레이를 위한 능동 평판으로서,As an active flat panel for liquid crystal display, 픽셀 트랜지스터를 위한 게이트 전도체를 한정하고, 행 전도체 역시 한정하는 절연 기판위의 게이트 전도체 레이어와,A gate conductor layer on the insulating substrate defining a gate conductor for the pixel transistor and also defining a row conductor, 상기 게이트 전도체 레이어위의 게이트 절연체 레이어와,A gate insulator layer over the gate conductor layer, 상기 게이트 전도체위에 놓인 트랜지스터 바디 영역을 한정하면서, 상기 게이트 절연체 레이어 위에 있는 실리콘 레이어와,A silicon layer over the gate insulator layer, defining a transistor body region overlying the gate conductor, 상기 픽셀 트랜지스터를 위한 소스와 드레인 전도체를 한정하고, 연관된 트랜지스터의 상기 소스와 드레인 중 하나에 각각 연결된 열 전도체 역시 한정하는, 상기 실리콘 레이어 위의 소스와 드레인 전도체 레이어와,A source and drain conductor layer over the silicon layer, defining a source and drain conductor for the pixel transistor, and also defining a thermal conductor respectively coupled to one of the source and drain of an associated transistor; 상기 관련된 트랜지스터의 상기 소스와 드레인중 나머지 하나에 컨택트하는 픽셀 전극을 한정하는 픽셀 전극 레이어를 포함하는데,A pixel electrode layer defining a pixel electrode contacting the other of said source and drain of said associated transistor, 여기서, 상기 트랜지스터 보디 영역은 100nm보다 작은 두께를 가지며, 2.5*1016에서 1.5*1018원자/cm3사이의 도핑 밀도를 갖는 n 타입의 도판트 원자로 도핑된, 능동 평판.Wherein the transistor body region has a thickness of less than 100 nm and is doped with n type dopant atoms having a doping density between 2.5 * 10 16 and 1.5 * 10 18 atoms / cm 3 . 제7항에 있어서, 상기 도판트 원자는 인을 포함하는 능동 평판.The active plate of claim 7, wherein the dopant atom comprises phosphorus. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 실리콘 레이어는 적어도 아래쪽의 진성 레이어와 위쪽의 n타입의 레이어를 포함하는데, 여기서, 상기 n타입 레이어는 상기 트랜지스터 바디 영역을 한정하는 상기 실리콘 레이어의 부분으로부터 제거되는, 능동평판The silicon layer includes at least a bottom intrinsic layer and an upper n-type layer, wherein the n-type layer is removed from a portion of the silicon layer that defines the transistor body region. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 픽셀 전극은 각각 행 및 열 전도체에 의해 경계 지워지는 픽셀 공간을 차지하고, 상기 픽셀 전극들은 부분적으로 상기의 행 및 열 전도체를 오버랩하는, 능동 평판10. An active device as claimed in any one of claims 7 to 9, wherein the pixel electrodes occupy pixel space bounded by row and column conductors, respectively, wherein the pixel electrodes partially overlap the row and column conductors. reputation 능동 매트릭스형 액정 디스플레이로서,An active matrix liquid crystal display, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에서 기재된 능동 평판과, 수동 평판과, 상기 능동평판과 상기 수동 평판 사이에 샌드위치처럼 끼워진 액정 물질의 레이어를 포함하는, 능동 매트릭스형 액정 디스플레이.An active matrix liquid crystal display comprising the active plate described in any one of claims 7 to 10, a passive plate and a layer of liquid crystal material sandwiched between the active plate and the passive plate. 액정 디스플레이를 위한 능동 평판을 형성하는 방법으로서,A method of forming an active flat plate for a liquid crystal display, 절연 기판위에 게이트 전도체 레이어를 증착하고 패터닝하는 단계와;Depositing and patterning a gate conductor layer on the insulating substrate; 상기 패터닝된 게이트 전도체 레이어위에 게이트 절연체 레이어를 증착하는 단계와;Depositing a gate insulator layer over the patterned gate conductor layer; 상기 게이트 절연체 레이어위에 실리콘 레이어를 증착하는데, 상기 증착은 실리콘을 포함하는 가스와 n 타입의 도판트 원자를 포함하는 화합물을 적어도 포함하는 가스로부터 플라즈마 증착하는데, 상기 실리콘을 포함하는 가스의 부피에 대한 상기 화합물의 부피의 비는 상기 실리콘 레이어 안에서 n 타입의 도판트 원자의 도핑밀도가 2.5*1016에서 1.5*1018원자/cm3사이가 되도록 선택되는, 증착 단계와;Depositing a layer of silicon over the gate insulator layer, the deposition depositing a plasma from a gas comprising silicon and a gas comprising at least a compound comprising an n-type dopant atom, the volume of gas comprising silicon The ratio of the volume of the compound is selected such that the doping density of n-type dopant atoms in the silicon layer is between 2.5 * 10 16 and 1.5 * 10 18 atoms / cm 3 ; 상기 실리콘 레이어위에 소스와 드레인 전도체 레이어를 증착하고 패터닝하는 단계와;Depositing and patterning a source and drain conductor layer on the silicon layer; 상기 트랜지스터의 드레인과 소스중 하나에 컨택트하기 위한 픽셀 전극 레이어를 형성하는 단계를 포함하는,Forming a pixel electrode layer for contacting one of the drain and the source of the transistor, 능동 평판을 형성하는 방법.How to form an active plate. 제12항에 있어서, 도판트 원자를 포함하는 상기 화합물은수소화인(phosphine)을 포함하고 실리콘을 포함하는 상기 가스는 실란(silane)을 포함하는데, 여기서 실란의 부피에 대한 수소화인의 부피의 비는 1*10-6에서 6*10-5사이의 영역에 있는 , 능동 평판을 형성하는 방법13. The compound of claim 12, wherein the compound comprising a dopant atom comprises phosphorus hydride and the gas comprising silicon comprises silane, wherein the ratio of the volume of phosphorus hydride to the volume of silane Is a method of forming an active plate in an area between 1 * 10 -6 and 6 * 10 -5 제13항에 있어서, 상기 실리콘 레이어는 100nm보다 더 작은 두께로 증착되는 ,능동 평판을 형성하는 방법The method of claim 13, wherein the silicon layer is deposited to a thickness less than 100 nm. 제14항에 있어서, 상기 실리콘 레이어는 40에서 80nm사이의 두께로 증착되는 , 능동 평판을 형성하는 방법The method of claim 14, wherein the silicon layer is deposited to a thickness between 40 and 80 nm. 제12항에 있어서, 상기 실리콘 레이어는, 제1 진성레이어와 제2 n+타입 레이어의, 적어도 두 개의 레이어로서 증착되는데, 여기서, 상기 n+타입 레이어는 상기 트랜지스터 채널을 한정하는 상기 레이어의 영역으로부터 제거되고, 상기 트랜지스터 채널의 두께는 100nm부다 작은, 능동 평판을 형성하는 방법The layer of claim 12, wherein the silicon layer is deposited as at least two layers, a first intrinsic layer and a second n + type layer, wherein the n + type layer defines an area of the layer that defines the transistor channel. Is removed from the transistor channel, and the thickness of the transistor channel is less than 100 nm. 제16항에 있어서, 상기 실리콘 레이어는 낮은 증착 속도로 도핑되지 않은(undoped) 레이어와, 높은 증착속도로 마이크로도핑된 레이어와 많이 도핑된 컨택트 레이어로서 증착된, 능동 평판을 형성하는 방법The method of claim 16, wherein the silicon layer is deposited as an undoped layer at a low deposition rate, a microdoped layer at a high deposition rate, and a heavily doped contact layer. 제16항에 있어서, 상기 트랜지스터 채널의 두께는 40과 80nm 사이인, 능동 평판을 형성하는 방법17. The method of claim 16, wherein the thickness of the transistor channel is between 40 and 80 nm. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 12 to 18, 보호막(passivation layer)은 상기 패터닝된 소스와 드레인 레이어와 상기 픽셀 전극 레이어 사이에 제공되고, 관통 구멍(through hole)은 상기 픽셀 전극 레이어와 상기 트랜지스터의 상기 소스와 드레인중 하나의 사이에 컨택트 할 수 있게 하기 위해 상기 보호막 안에 제공되는, 능동 평판을 형성하는 방법A passivation layer is provided between the patterned source and drain layers and the pixel electrode layer, and a through hole may contact between the pixel electrode layer and one of the source and drain of the transistor. A method of forming an active plate, provided in said protective film to make it 제12항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트 전도체 레이어는 행 전도체를 한정하고 상기 소스와 드레인 전도체 레이어는 열 전도체를 한정하는데, 여기서, 상기 픽셀 전극 레이어는, 행 및 열전도체에 의해서 경계 지워지는 픽셀 공간을 각각 점유하고 상기 행 및 열 전도체를 부분적으로 오버랩하는, 픽셀 전극을 한정하는, 능동 평판을 형성하는 방법20. The method of any one of claims 12 to 19, wherein the gate conductor layer defines a row conductor and the source and drain conductor layers define a thermal conductor, wherein the pixel electrode layer is formed in the row and column conductors. A method of forming an active plate, defining a pixel electrode, each occupying a pixel space delimited by and partially overlapping the row and column conductors.
KR1020027010777A 2000-12-21 2001-12-06 Thin film transistors KR20020077483A (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0031220.7A GB0031220D0 (en) 2000-12-21 2000-12-21 Thin film transistors
GB0031220.7 2000-12-21
GB0104338.9 2001-02-22
GBGB0104338.9A GB0104338D0 (en) 2000-12-21 2001-02-22 Thin film transistors
PCT/IB2001/002365 WO2002050917A1 (en) 2000-12-21 2001-12-06 Thin film transistors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20020077483A true KR20020077483A (en) 2002-10-11

Family

ID=9905566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020027010777A KR20020077483A (en) 2000-12-21 2001-12-06 Thin film transistors

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20020077483A (en)
GB (2) GB0031220D0 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048966B1 (en) * 2007-04-24 2011-07-12 엘지디스플레이 주식회사 Array substrate for liquid crystal display device and manufacturing method thereof
US8110829B2 (en) 2007-05-31 2012-02-07 Lg Display Co., Ltd. Array substrate of liquid crystal display and method for fabricating the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048966B1 (en) * 2007-04-24 2011-07-12 엘지디스플레이 주식회사 Array substrate for liquid crystal display device and manufacturing method thereof
US8110829B2 (en) 2007-05-31 2012-02-07 Lg Display Co., Ltd. Array substrate of liquid crystal display and method for fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
GB0031220D0 (en) 2001-01-31
GB0104338D0 (en) 2001-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6545319B2 (en) Thin film transistors
US4924279A (en) Thin film transistor
US5365079A (en) Thin film transistor and display device including same
US5552615A (en) Active matrix assembly with double layer metallization over drain contact region
KR100288039B1 (en) Display and Electro-Optical Devices
KR100621488B1 (en) Thin film transistors and electronic devices comprising such
US6180438B1 (en) Thin film transistors and electronic devices comprising such
JP4843719B2 (en) Arrays and products
KR101675114B1 (en) Thin film transistor and manufacturing method of the same
KR100218293B1 (en) Thin-film transistor liquid crystal display elements and its manufacturing method
KR100588438B1 (en) Thin film semiconductor device and display device
EP0721215B1 (en) Forming array with metal scan lines to control semiconductor gatelines
US7268405B2 (en) Flat panel display and method of fabricating the same
JP4038309B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device and manufacturing method of active matrix substrate
WO1998027583A1 (en) Electronic devices and their manufacture
US6894736B2 (en) Liquid crystal display having a polymer or spin-on glass as a capacitor dielectric and a method of manufacture
KR100343307B1 (en) A method for manufacturing a thin film transistor
KR20070012081A (en) Method for manufacturing thin film transistor substrate
JPH06167722A (en) Active matrix substrate and its production
KR20020077483A (en) Thin film transistors
US6057182A (en) Hydrogenation of polysilicon thin film transistors
KR0168700B1 (en) Thin film semiconductor element
US20020047949A1 (en) Liquid crystal displays
KR101054340B1 (en) Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
EP1048067A1 (en) Thin film transistors and their manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination