(57)【要約】 【課題】シリコン結晶分率を向上させるシリコン層の形成方法及びそれを用いた表示基板の製造方法を提供する。【解決手段】シリコン層の形成方法は、ＳｉＦ４、ＮＨ３及びＳｉＦ４−Ｈ２ガスのうち選択されたガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着方法を通じて基板に形成されたシリコン窒化物層表面をプラズマ前処理する工程と、ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用するプラズマ化学気相蒸着方法を通じて前記前処理されたシリコン窒化物層上にシリコン層を形成する工程を含む。従って、シリコン層でシリコン結晶の結晶分率が向上され、シリコン結晶のグレインサイズ及び分布の均一性が向上されたシリコン層を製造することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＦ４、ＮＦ３及びＳｉＦ４−Ｈ２ガス及びそれらの混合ガスからなる群から選択されたガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着法によって基板に形成されたシリコン窒化物層表面をプラズマ前処理する工程と、
ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用する前記プラズマ化学気相蒸着法によって前記前処理されたシリコン窒化物層上にシリコン層を形成する工程とを含むことを特徴とするシリコン層形成方法。
【請求項２】
前記第１反応ガスとしてＳｉＦ４ガスを使用する場合、前記プラズマ前処理する工程は、
前記プラズマパワーが５４０〜６６０Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．１〜１．３トル、電極間間隔が１６〜２０ｍｍ、ガス流量が２７０〜３３０ｓｃｃｍ及び前処理時間が１０８〜１３２秒間の条件で実施する請求項１記載のシリコン層形成方法。
【請求項３】
前記プラズマ前処理する工程は、
プラズマパワーが６００Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．２トル、電極間間隔が１８ｍｍ、ガス流量が３００ｓｃｃｍ及び前処理時間が１２０秒間の条件で実施する請求項２記載のシリコン形成方法。
【請求項４】
前記シリコン層を形成する工程は、
プラズマパワーが１９０〜２３０ｍＷ/ｃｍ２、チャンバ圧力が３〜４トル、電極間間隔が１６〜２０ｍｍ、基板温度が１９８〜２４２℃及びＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が４５〜５５：６７５〜８２５：４５０〜５５０である工程条件で実施する請求項２記載のシリコン層の形成方法。
【請求項５】
前記シリコン層を形成する工程は、
プラズマパワーが２１０ｍＷ/ｃｍ２、チャンバ圧力が３〜５トル、電極間間隔が１８ｍｍ、基板温度が２２０℃及びＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が５０：７５０：５００の条件で実施する請求項４記載のシリコン層の形成方法。  
【請求項６】
前記プラズマ前処理工程及びシリコン層を形成する工程を同一のチャンバで連続的に実施する請求項５記載のシリコン層の形成方法。
【請求項７】
基板上にゲートライン配線及びゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート配線及びゲート電極をカバーするシリコン窒化物層を形成する工程と、
ＳｉＦ４ガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着法によって前記シリコン窒化物表面をプラズマ前処理する工程と、
ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用する前記プラズマ化学気相蒸着法によって前記前処理されたシリコン窒化物層上にシリコン結晶を含む半導体層を形成する工程と、
前記ゲート配線と交差するソース配線と、前記半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程とを含むことを特徴とする表示基板の製造方法。
【請求項８】
前記ソース電極及びドレイン電極が形成された基板上のパッシベーション層を形成する工程と、
前記ドレイン電極と電気的に連結される電極を形成する工程とをさらに含む請求項７記載の表示基板の製造方法。
【請求項９】
前記プラズマ前処理する工程及び半導体層を形成する工程は、１３．５６ＭＨｚプラズマ化学気相蒸着反応器を使用して実施する請求項７記載の表示基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン層の形成方法及びそれを用いた薄膜トランジスタの形成方法に関し、より詳細にはシリコン結晶の分率及び結晶の均一性を向上させるシリコン層の形成方法及びそれを用いた表示基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、携帯電話器の出現と平板表示パネルに対する必要性のため、薄膜トランジスタを含む電子ディスプレイと液晶表示装置が著しく成長してきており、ＣＲＴディスプレイと比較できる全色相ディスプレイが実現されるまで成長してきた。非晶質シリコンを半導体層として使用する薄膜トランジスタは主に大きいガラス基板に適用され、低価で液晶駆動の要求に符合するするので、能動マトリックス液晶表示装置で画素充電装置として幅広く用いられている。
【０００３】
しかし、最近にはより優れた対比比、カラーの均一性、高輝度及び光視野角などに対する要求と、モバイル表示装置の表示パネルのように小さいサイズでありながら多くの情報を表示するディスプレイに対する早い成長の必要性のため、有機発光ダイオード及びポリマー材料基板発光ダイオードのような新しい技術に対する関心が増加している。
【０００４】
このような要求は能動マトリックス表示装置用薄膜トランジスタに使用される半導体層材料の特性を向上させる方向に進んでいる。即ち、非晶質シリコン薄膜が提供できるより高い安定性とさらに急速な充電特性を必要とする。
【０００５】
マイクロ結晶シリコンは能動マトリックス有機発光ダイオードを使用する表示パネルにおいて、前記薄膜トランジスタの半導体層物質として使用できる潜在力を有した物質である。この層は前記有機発光ダイオードの駆動に必須的な移動度及び安定性を前記薄膜トランジスタに提供することができる。
【０００６】
マイクロ結晶シリコンはＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒの混合ガスを使用した標準１３．５６ＭＨｚプラズマ化学気相蒸着システムで発展してきた。前記マイクロ結晶シリコン層を前記薄膜トランジスタの半導体層として使用するためにはシリコン結晶のサイズ及び分布の均一性が要求される基準値以上に向上されるべきであり、シリコン層で前記シリコン結晶が占める結晶分率が向上されなければならない。また、前記シリコン結晶のサイズは大きいほど好まれるが、前記サイズが小さくても前記サイズがより均一な場合がより望ましい。
【０００７】
前記シリコン層の蒸着はプラズマ化学気相蒸着方法で形成することができ、前記薄膜トランジスタの半導体層としてアモルファスシリコン層より優れた特性を有するシリコン層を形成するためには最適化された工程条件が要求される。前記シリコン層蒸着工程条件はプラズマパワー、チャンバ圧力、基板温度、反応ガスの流量、電極と基板と間の間隔及び蒸着時間などである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の技術的課題はこのような従来の問題点を解決するためのもので、本発明の目的は形成されたシリコン層におけるシリコン結晶の分率、結晶サイズ及び分布の均一性を向上させるシリコン層の形成方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は前記シリコン層の形成方法を用いてより向上した特性を有するスイッチング素子が形成された表示基板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】
【００１０】
前記した本発明の目的を実現するために一実施例によるシリコン層の形成方法は、ＳｉＦ４、ＮＦ３及びＳｉＦ４−Ｈ２ガスのうち選択されたガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着法によって基板に形成されたシリコン窒化物層表面をプラズマ前処理する工程と、ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用する前記プラズマ化学気相蒸着方法を通じて前記前処理されたシリコン窒化物層上にシリコン層を形成する工程とを含む。
【００１１】
望ましくは、前記第１反応ガスとしてＳｉＦ４ガスを使用して、プラズマパワーが５４０〜６６０Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．１〜１．３トル、電極間間隔が１６〜２０ｍｍ、ガス流量が２７０〜３３０ｓｃｃｍ及び前処理時間が１０８〜１３２秒間での条件で前記プラズマ前処理する工程を実施する。
望ましくは、プラズマパワーが６００Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．２トル、電極間間隔が１８ｍｍ、ガス流量が３００ｓｃｃｍ及び前処理時間が１２０秒間の条件で前記プラズマ前処理する工程を実施する。
【００１２】
望ましくは、プラズマパワーが１９０〜２３０ｍＷ/ｃｍ２、チャンバ圧力が３〜４トル、電極間間隔が１６〜２０ｍｍ、基板温度が１９８〜２４２℃及びＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が４５〜５５：６７５〜８２５：４５０〜５５０ｓｃｃｍである工程条件でシリコン層を形成する工程を実施する。望ましくは、プラズマパワーが２１０ｍＷ/ｃｍ２、チャンバ圧力が３〜５トル、電極間間隔が１８ｍｍ、基板温度が２２０℃及びＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が５０：７５０：５００ｓｃｃｍである工程条件で前記シリコン層を形成する工程を実施する。
望ましくは、前記プラズマ前処理工程及びシリコン層を形成する工程を同一のチャンバで連続的に実施する。
【００１３】
前記した本発明の他の目的を実現するために、一実施例による表示基板の製造方法は基板上にゲートライン配線及びゲート電極を形成する工程と、前記ゲート配線及びゲート電極をカバーするシリコン窒化物層を形成する工程と、ＳｉＦ４ガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着方法を通じて前記シリコン窒化物表面をプラズマ前処理する工程と、ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用する前記プラズマ化学気相蒸着方法を通じて前記前処理されたシリコン窒化物層上にシリコン結晶を含む半導体層を形成する工程と、前記ゲート配線と交差するソース配線と、前記半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する工程とを含む。
【００１４】
望ましくは、前記表示基板の製造方法は、前記ソース電極及びドレイン電極が形成された基板上のパッシベーション層を形成する工程と、前記ドレイン電極と電気的に連結される画素電極を形成する工程と、をさらに含む。前記プラズマ前処理する工程及び半導体層を形成する工程は１３．５６ＭＨｚプラズマ化学気相蒸着反応器を使用して実施する。
【００１５】
このようなシリコン層の形成方法及びそれを用いた表示基板の製造方法によると、電界効果移動度及び臨界電圧安定性などの特性がアモルファスシリコン層より優れた半導体層が形成された表示基板を提供することができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。
シリコン層の形成方法
図１〜図４は本発明の一実施例によるシリコン層の形成方法を示した断面図である。具体的に、図１は基板１０上に形成されたシリコン窒化物層２１を示す。図２は前記シリコン窒化物層２１をプラズマ前処理する工程を示す。図３はプラズマ前処理されたシリコン窒化物層２５（以下、インターフェース層）を示す。図４はインターフェース層２５上に形成されたシリコン層３０を示す。
【００１７】
図１〜図４を参照すると、シリコン層３０形成方法は、ＳｉＦ４、ＮＦ３及びＳｉＦ４−Ｈ２ガスのうち選択されたガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着方法を通じて基板に形成されたシリコン窒化物層２１表面をプラズマ前処理する工程と、ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用する前記プラズマ化学気相蒸着方法を通じて前記前処理されたシリコン窒化物層２５上にシリコン層３０を形成する工程とを含む。
【００１８】
まず、図１に示されたように、前記シリコン窒化物層２１が形成された基板１０を準備する。前記基板１０は望ましくはガラス基板であり、前記シリコン窒化物層２１は高温化学気相蒸着法及び低温化学気相蒸着法などにより前記基板１０上に蒸着する。前記シリコン窒化物層２１は水やナトリウムが拡散されにくい拡散防止膜の性質を有しているのでシリコン素子の最終保護膜として使用される。
【００１９】
その後、前記シリコン窒化物層２１が形成された基板１０を図２に示されたプラズマ化学気相蒸着装置としてプラズマ前処理を実施する。具体的に、前記プラズマ化学気相蒸着装置はチャンバＣＨ、互いに対向し前記チャンバＣＨの内部に配置された第１電極Ｅ１、及び第２電極Ｅ２、ガス供給部及び前記第１電極Ｅ１に高周波電源を供給する電源供給部Ｐを含む。
【００２０】
前記基板１０をアースされた第２電極Ｅ２上に配置し、ＳｉＦ４、ＮＨ３及びＳｉＦ４−Ｈ２ガスのうち選択された一つの第１反応ガスを前記チャンバＣＨの内部に供給し、第１高周波電源を前記第１電極Ｅ１に印加する。望ましくは、前記電源供給部Ｐは１３．５６ＭＨｚ  ＲＦ電源を前記第１電極Ｅ１に印加する。
【００２１】
前記第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２と間のグロー放電によって生成された自由電子の充分なエネルギーを得て前記第１反応ガス分子と衝突するとき前記第１反応ガスのイオンが生成されてプラズマが形成される。イオン化された前記第１反応ガスは大きいエネルギを得て、図２に示されたように、前記シリコン窒化物層２１と反応する。その結果、図３に示されたように、前記シリコン窒化物層２１の表面の組織及び性質が変化された前記インターフェース層２５が形成される。従って、前記基板１０上には厚さが減少したシリコン窒化物層２１及び前記インターフェース層２５が形成される。
【００２２】
前記インターフェース層２５の組織特性及び性質はプラズマパワー、チャンバ入力、前記第１電極Ｅ１と基板１０と間の間隔、前記第１反応ガスの流量及び前記前処理工程の時間などによって変化する。前記プラズマ前処理に起因して前記インターフェース層２５は前記シリコン窒化物層２１より高いエネルギレベルを有し、表面に凸凹を形成して後述される前記シリコン層３０がより容易に形成されるようにする。
【００２３】
続いて、同一の前記プラズマ化学気相蒸着装置を使用して、前記前処理されたシリコン窒化物２５層、即ち、前記インターフェース層２５上にシリコン層３０を形成する。部産物と前記プラズマ残留物を排気させ前記チャンバＣＨの内部にＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを供給し、前記第１電極Ｅ１に第２高周波電源を印加する。
【００２４】
ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒのイオン、電子及び中性子からなるプラズマで、前記ＳｉＦ４、Ｈ２は前記インターフェース層２５の表面で化学反応をし、その結果、前記インターフェース層２５の表面には図４に示されたように、シリコン層３０が形成される。前記シリコン層３０は非晶質シリコンと結晶質シリコンを含む。前記結晶質シリコンの結晶化程度は前記非晶質シリコンよりは大きく、ポリシリコンよりは小さくすることができる。
【００２５】
前記シリコン層３０を薄膜トランジスタなどの回路素子の半導体層として使用するためには電界効果移動度及び臨界電圧安定性などが優れていることが適している。前記シリコン層３０の前記半導体層としての特性は前記シリコン層３０でシリコン結晶分率及び前記シリコン結晶のグレインサイズが均一であるほど向上する。ここで、前記シリコン結晶の結晶分率は形成されたシリコン層３０でシリコン結晶が占める嵩比率で定義される。
【００２６】
一方、前記シリコン層３０の結晶分率及び前記シリコン結晶のグレインサイズの均一性は前記インターフェース層２５の組織及び特性によって左右される。また、前記インターフェース層２５の組織及び特性は前記シリコン窒化物層２１をプラズマ前処理する方法によって左右される。具体的に、前述したように、前記インターフェース層２５の組織及び特性はプラズマ前処理工程でプラズマパワー、チャンバ入力、前記第１電極Ｅ１と第２電極Ｅ２と間の間隔、前記第１反応ガスの種類、前記第１反応ガスの流量及び前記前処理工程の時間などによって変化する。
【００２７】
図５〜図１１は互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
具体的に、図５〜図１１はプラズマパワーが６００Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．２トル、電極間間隔が１８ｍｍ、ガス流量が３００ｓｃｃｍ及び前処理時間が１２０秒間の条件で、前記第１反応ガスの種類を異なるようにして前記シリコン窒化物層２１の表面をプラズマ前処理し、プラズマパワーが２１０ｍＷ/ｃｍ２、チャンバ圧力が３〜５トル、電極間間隔が１８ｍｍ、基板温度が２２０℃及びＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が５０：７５０：５００である工程条件で前記インターフェース層２５上に形成されたシリコン層３０の写真である。
【００２８】
前記第１反応ガスが図５ではＮ２であり、図６ではＮＨ３であり、図７ではＳｉＦ４/Ｈ２であり、図８及び図９ではＳｉＦ４であり、図１０でＨ２であり、図１１ではプラズマ前処理をしない場合である。図８はＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が５０：７５０：５００の条件で形成されたシリコン層３０の写真を示し、図９はＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が前述された比率と異るようにして形成されたシリコン層３０の写真を示す。
【００２９】
下記する表は前記実験結果を整理したデータである。
【表１】
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【００３０】
前記写真及び表１を参照すると、前記シリコン窒化物層２１をプラズマ前処理するガスが異なってしまうことにより、前記シリコン窒化物層２１上に形成された前記シリコン層３０の表面組織は非常に大きく変化する。
【００３１】
具体的に、図５に示されたＮ２プラズマ前処理の場合シリコン結晶分率が約７４％であり、図６に示されたＮＦ３プラズマ前処理の場合シリコン結晶分率が約７５％である。図７に示されたＳｉＦ４−Ｈ２プラズマ前処理の場合シリコン結晶分率が約７０％であり、図８に示されたＳｉＦ４プラズマ前処理の場合シリコン結晶分率が約７２％であり、図９に示されたＳｉＦ４プラズマ前処理の場合シリコン結晶分率が約６４％であり、図１０でＨ２プラズマ前処理の場合シリコン結晶分率が約５０％であり、図１１でプラズマ前処理しない場合シリコン結晶分率が約６６％である。
【００３２】
また、反応ガスの種類が異なることにより、シリコン結晶のグレインサイズの均一性及びシリコン結晶が蒸着される蒸着の均一性が大きく異なる。
【００３３】
前記シリコン結晶のグレインサイズの不均一性は表示基板に形成される薄膜トランジスタの正常的な動作を阻害し、その結果、表示装置の表示品質を低下させる。従って、前記シリコン結晶の結晶分率は非常に高いが不均一なグレインサイズを有する場合より、低い結晶分率を有するがより均一なグレインサイズを有する場合が好まれる。
【００３４】
図５〜図１１を参照すると、Ｎ２を前記第１反応ガスとして使用してプラズマ前処理をした場合、最も大きい結晶分率を得ることができるがグレインサイズが相対的に不均一である。また、ＳｉＦ４を前記第１反応ガスとして使用して前記シリコン窒化物層２１を前処理する場合が前記シリコン層３０でシリコン結晶の結晶分率を向上、シリコン結晶のグレインサイズの均一性の向上及び前記シリコン結晶の蒸着の均一性向上に最も効果的であることがわかる。
【００３５】
従って、前記プラズマ前処理工程及びシリコン形成工程の工程条件に若干の誤差を考慮すると、前記プラズマ前処理工程はＳｉＦ４を第１反応ガスとして使用してプラズマパワーが５４０〜６６０Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．１〜１．３トル、電極間間隔が１６〜２０ｍｍ、ガス流量が２７０〜３３０ｓｃｃｍ及び前処理時間が１０８〜１３２秒間の条件で実施することができる。
【００３６】
また、前記シリコン層３０を形成する工程はプラズマパワーが１９０〜２３０Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が３〜４トル、電極間間隔が１６〜２０ｍｍ、基板温度が１９８〜２４２℃及びＳｉＦ４：Ｈ２：Ａｒのガス流量が４５〜５５：６７５〜８２５：４５０〜５５０の条件で実施することができる。
【００３７】
表示基板の製造方法
図１２は本発明の一実施例による表示基板の製造方法によって製造された表示基板の平面図である。図７〜図１１は図６に示された表示基板の製造方法の工程図である。具体的に、図７〜図１１は図６に示されたＩ−Ｉ‘線に沿って切断した断面図で工程進行による断面を示す。
【００３８】
図１２〜図１７を参照すると、表示基板の製造方法は基板３１０上にゲート配線ＧＬ及びゲート電極ＧＥを形成する工程と、前記ゲート配線ＧＬ及びゲート電極ＧＥをカバーするシリコン窒化物層３２１を形成する工程と、ＳｉＦ４ガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着方法を通じて前記シリコン窒化物層３２１表面をプラズマ前処理する工程と、ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用する前記プラズマ化学気相蒸着方法を通じて前記前処理されたシリコン窒化物層３２１上にシリコン結晶を含むチャンネル層Ｃを形成する工程と、前記ゲート配線ＧＬと交差するソース配線ＳＬと、前記チャンネル層Ｃ上にソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥを形成する工程とを含む。
【００３９】
まず、図１２及び図１３に示されたように、ゲート金属をガラス基板３１０上にスパッタ方式で蒸着し、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を通じて前記ゲート配線ＧＬ及びゲート電極ＧＥを形成する。前記ゲート配線ＧＬ及びゲート電極ＧＥはアルミニウム、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、クロム、銀などにより形成することができる。
【００４０】
次に、プラズマ化学気相蒸着方式で前記ゲート配線ＧＬ及びゲート電極ＧＥが形成された基板３１０全体をカバーするゲート絶縁層３２１を形成する。前記ゲート絶縁層３２１はシリコン窒化物層３２１からなる。
【００４１】
続いて、図１４を参照すると、前記ゲート絶縁層３２１を形成する工程で使用されたチャンバと同一のチャンバで、ＳｉＦ４ガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着方法を通じて、前記シリコン窒化物層３２１表面をプラズマ前処理する。前記プラズマ前処理工程は図１〜図１１で説明したプラズマ前処理工程と実質的に同一である。
【００４２】
従って、プラズマパワーが５４０〜６６０Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．１〜１．３トル、電極間間隔が１６〜２０ｍｍ、ＳｉＦ４ガス流量が２７０〜３３０ｓｃｃｍ及び前処理時間が１０８〜１３２秒間の条件で前記プラズマ前工程を実施する。
【００４３】
望ましくは、プラズマパワーが６００Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．２トル、電極間間隔が１８ｍｍ、ＳｉＦ４ガスの流量が３００ｓｃｃｍ及び前処理時間が１２０秒間の条件で前記プラズマ前処理工程を実施する。前記プラズマ前処理の結果、前記ゲート絶縁層３２１、即ち、前記シリコン窒化物層３２１の表面には前記シリコン窒化物層３２１の組織及び特性が変化されたインターフェース層３２５が形成される。
【００４４】
その後、ＳｉＦ３、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用するプラズマ化学気相蒸着方法を通じて、図９に示されたように、前記インターフェース層３２１上にシリコン結晶を含む半導体層３３０を形成する。前記半導体層３３０はシリコン層３３１及び抵抗性接触層３３５を含む。前記プラズマ前処理する工程及び半導体層３３０を形成する工程は１３．５６ＭＨｚプラズマ化学気相蒸着反応器を使用して実施する。
【００４５】
具体的に、前記第２反応ガスを使用したシリコン層３３１及びｎ型でドーピングされた抵抗性接触層３３５を連続的に蒸着する。前記シリコン層３３１はアモルファスシリコン及び結晶化されたシリコンを含む。前記シリコン層３３１の組織及び特性は図８に示されたシリコン層３３１と実質的に同一である。前記抵抗性接触層３３５は前記第２反応ガスにドーピングガスであるＰＨ３（ホスフィン）を微量混合して３価原子であるＰがドーピングされるようにする。
【００４６】
次いで、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によって、薄膜トランジスタが形成される領域、前記ゲート配線ＧＬ及び蓄積容量配線ＳＴとソース配線ＳＬが交差される領域を除いては残りの部分の前記シリコン層３３１及び抵抗性接触層３３５を除去して前記チャンネル層Ｃを形成する。
【００４７】
続いて、図１２及び図１６を参照すると、前記チャンネル層Ｃが形成された前記基板３１０上に前記ゲート配線ＧＬと交差するソース配線ＳＬと、前記ゲート電極ＧＥに対応する前記チャンネル層Ｃ上にソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥを形成する。
【００４８】
図１２及び図１７を参照すると、前記表示基板の製造方法は前記ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥが形成された基板３１０上にパッシベーション層３５０を形成する工程と、前記パッシベーション層３５０に形成されたコンタクトホールを通じて前記ドレイン電極ＤＥと電気的に連結される画素電極３７０を形成する工程と、をさらに含む。
前記画素電極は透明な伝導性物質であるインジウム錫酸化物ＩＴＯ、インジウム亜鉛酸化物ＩＺＯまたはインジウム錫亜鉛酸化物（Indium Tin Zinc Oxide）からなる。
【００４９】
図１８は本発明の他の実施例による表示基板の製造方法を示した断面図である。具体的に、図１８は能動マトリックス有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）を用いた表示基板を示す。
図１８を参照すると、基板５１０上にゲート電極ＧＥを形成する。前記ゲート電極ＧＥはアルミニウム、モリブデン、タンタル、チタン、タングステン、クロム、銀などにより形成することができる。また、前記ゲート電極ＧＥは物理的性質の異なる二つの層から形成されることができる。この場合、下部金属層はゲート信号の遅延や電圧降下を減少させることができる非抵抗の低い金属、例えば、アルミニウム、またはネオジウムＮｄのような金属が添加されたアルミニウム合金などアルミニウム系列の金属を含むことが望ましい。上部金属層は下部金属層とは異なる物質、特に、ＩＴＯまたはＩＺＯと電気的接触特性の優れ下部金属層とエッチング速度が大きい差異のない物質が適合である。このような条件を満足する金属としてモリブデン、窒化モリブデンまたはモリブデン合金などがある。ゲート配線の側面は傾斜されており、前記側面は基板５１０に対して３０〜８０°を成す。
【００５０】
前記ゲート電極ＧＥと同一の物質を使用して前記ゲート電極ＧＥと同一の層で補助電極ＣＥを形成する。
前記ゲート電極ＧＥ上には前記ゲート電極ＧＥを覆うシリコン窒化物からなるゲート絶縁層５２１を形成する。
【００５１】
以後、前記ゲート絶縁層５２１を形成する工程で使用されたチャンバと同一のチャンバで、ＳｉＦ４ガスを第１反応ガスとして使用するプラズマ化学気相蒸着蒸着ＣＶＤ法によって、前記ゲート絶縁層５２１、即ち、シリコン窒化物層５２１表面プラズマ前処理する。前記プラズマ前処理工程は図１〜図１１で説明したプラズマ前処理工程と同一である。
【００５２】
従って、プラズマパワーが６００Ｗ/ｃｍ２、チャンバ圧力が１．２トル、電極間間隔が１８ｍｍ、ＳｉＦ４ガス流量が３００ｓｃｃｍ及び前処理時間が１２０秒間である工程条件で前記プラズマ前処理工程を実施する。前記プラズマ前処理結果、前記ゲート絶縁層５２１、即ち、前記シリコン窒化物層５２１の表面には前記シリコン窒化物層５２１の組織及び特性が変化されたインターフェース層５２５が形成される。
【００５３】
続けて、ＳｉＦ４、Ｈ２及びＡｒが混合された第２反応ガスを使用するプラズマ化学気相蒸着法によって、前記インターフェース層５２５、即ち、前処理されたシリコン窒化物層５２１上にシリコン結晶を含むチャンネル層Ｃを形成する。前記チャンネル層Ｃはシリコン層及び前記シリコン層上に形成される抵抗性接触層を含む。前記チャンネル層Ｃ形成工程は前記プラズマ前処理工程を実施したチャンバと同一のチャンバを使用して実施する。具体的に、前記第２反応ガスを使用したシリコン層及びｎ型でドーピングされた抵抗性接触層を連続的に蒸着する。前記シリコン層はアモルファスシリコン及び結晶化されたシリコンを含む。前記シリコン層の組織及び特性は図８に示されたシリコン層と実質的に同一である。前記抵抗性接触層は前記第２反応ガスにドーピングガスであるＰＨ３を微量混合して３価原子であるＰがドーピングされるようにする。
【００５４】
前記抵抗性接触層及びゲート絶縁層５２１上にはソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥを形成する。前記ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは多重層に形成することができる。例えば、モリブデン−ニオビウムからなる第１金属層、アルミニウム合金からなる第２金属層及びモリブデン−ニオビウムからなる第３金属層から形成されることができる。前記ゲート電極ＧＥ、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは前記チャンバ層Ｃの露出部と共に薄膜トランジスタを形成する。
【００５５】
前記ソース電極ＳＥ、ドレイン電極ＤＥ、露出されたチャンネル層Ｃ上にはパッシベーション層５５０を形成する。前記パッシベーション層５５０は平坦化特性の優れ感光性を有する有機物質またはプラズマ化学気相蒸着で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質などにより形成することができる。前記パッシベーション層５５０を有機物質で形成する場合には前記チャンネルＣが露出された部分に有機物質が直接接触することを防止するために有機層の下部に窒化珪素ＳｉＮｘまたは酸化珪素ＳｉＯ２からなる無機絶縁層を追加形成することができる。
【００５６】
前記パッシベーション層５５０上には平坦化層５６０を形成する。平坦化層５６０は前記薄膜トランジスタなどが形成された基板５１０表面を平坦化し、後続工程で形成される有機層が平らに形成され発光することができるようにする。前記平坦化層５６０はシリコン窒化層、シリコン酸化層などの有機層で形成することができる。
【００５７】
前記インターフェース層５２５、シリコン窒化物層５２１、パッシベーション層５５０及び平坦化層５５０をエッチングして前記ソース電極ＳＥ及び補助電極１３０を露出させるコンタクトホールを形成する。
【００５８】
以後、前記平坦化層５６０上に画素電極５７０を形成する。前記画素電極５７０は、例えば、クロム、モリブデン、アルミニウム、銀、金などの反射性金属膜、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜、前記反射性金属上部及び／または下部膜にＩＴＯまたはＩＺＯを積層した多層膜などから形成される。画素電極５７０は平面から見て大略四角形、円形、楕円形などにパターニングされて形成される。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上、詳細に説明したように本発明によると、ＳｉＦ４を反応ガスとして使用した特定の工程条件を用いて、プラズマ化学気相蒸着方法でゲート絶縁層であるシリコン窒化物層を前処理すると、半導体としての特性がアモルファスシリコン層より優れた半導体層を前記ゲート絶縁層上に形成することができる。
【００６０】
また、前記半導体層は薄膜トランジスタ形成工程で使用されるプラズマ化学気相蒸着方式を使用して蒸着されるので、シリコン結晶を含む半導体層を形成する他の方法、例えば、レーザーでアモルファスシリコン層をポリシリコンに変形させるＬＴＰＳ技術より別途の設備なくアモルファスシリコン層より特性の優れた半導体層を有する薄膜トランジスタ及びそれを有する表示基板を製造することができる。  
【００６１】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施例によるシリコン層の形成方法を示した工程図である。
【図２】本発明の一実施例によるシリコン層の形成方法を示した工程図である。
【図３】本発明の一実施例によるシリコン層の形成方法を示した工程図である。
【図４】本発明の一実施例によるシリコン層の形成方法を示した工程図である。
【図５】互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
【図６】互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
【図７】互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
【図８】互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
【図９】互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
【図１０】互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
【図１１】互いに異なる反応ガスでインターフェース層の表面に形成されたシリコン層の写真である。
【図１２】本発明の一実施例による表示基板の製造方法によって製造された表示基板の平面図である。
【図１３】図１２に示された表示基板製造方法の工程図である。
【図１４】図１２に示された表示基板製造方法の工程図である。
【図１５】図１２に示された表示基板製造方法の工程図である。
【図１６】図１２に示された表示基板製造方法の工程図である。
【図１７】図１２に示された表示基板製造方法の工程図である。
【図１８】本発明の他の実施例による表示基板の製造方法を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０、３１０      基板
２１      シリコン窒化物層
２５、３２５      インターフェース層
３２１      ゲート絶縁層
３３０      半導体層
３３１      シリコン層
３３５      抵抗性接触層
３５０      パッシベーション層
３７０      画素電極
ＳＥ      ソース電極
ＧＥ      ゲート電極
Ｃ      チャンネル層
ＤＥ      ドレイン電極
ＴＦＴ      薄膜トランジスタ
Ｅ１、Ｅ２      電極
ＣＨ      チャンバ
Ｐ      電源供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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