KR20060042334A - Thin film transistor array panel using organic semiconductor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
우선 절연 기판 위에 게이트선을 형성하고, 게이트선을 덮는 게이트 절연층을 형성한다. 이어, 게이트 절연층 위에 서로 다른 노광량을 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝한 하부막과 상부막을 포함하는 데이터선 및 드레인 전극을 형성하고, 유기 반도체를 형성한다. 이어, 유기 반도체, 데이터선 및 드레인 전극 위에 드레인 전극을 노출하는 접촉구를 가지는 보호막을 형성하고, 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성한다.First, a gate line is formed on an insulating substrate, and a gate insulating layer covering the gate line is formed. Subsequently, a data line and a drain electrode including a lower layer and an upper layer patterned by a photolithography process using different exposure amounts are formed on the gate insulating layer to form an organic semiconductor. Subsequently, a passivation layer having a contact hole exposing the drain electrode is formed on the organic semiconductor, the data line, and the drain electrode, and a pixel electrode connected to the drain electrode is formed through the contact hole.
반도체, 유기, 박막 트랜지스터 Semiconductor, Organic, Thin Film Transistor
Description
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고,1 is a layout view illustrating a structure of an organic semiconductor thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단하여 도시한 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 1 taken along a line II-II '.
도 3, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 본 발명의 도 1 및 도 2의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 단계를 그 공정 순서에 따라 도시한 배치도이고,3, 5, 7, 9, 11, and 13 are layout views showing the steps of manufacturing the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIGS.
도 4는 도 3의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 3 taken along a line IV-IV '.
도 6은 도 5의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 6 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 5 taken along the line VI-VI ′.
도 8은 도 7의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 8 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 7 taken along the line VIII-VIII ′.
도 10은 도 9의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 X-X' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, FIG. 10 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 9 taken along the line X-X '.
도 12는 도 11의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 XII-XII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 12 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 11 taken along the line XII-XII ′,
도 14는 도 13의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 XIV-XIV' 선을 따라 절단한 단면도이다.14 is a cross-sectional view taken along the line XIV-XIV ′ of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 13.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
121 ; 게이트선 124 ; 게이트 전극121;
140 ; 게이트 절연층 154 ; 유기 반도체층 164 ; 절연층 173 ; 소스 전극140;
171 ; 데이터선 175 ; 드레인 전극171;
180 ; 보호막 181, 182, 185 ; 접촉구180;
190 ; 화소 전극 81, 82 ; 접촉 보조 부재190;
본 발명은 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 박막 트랜지스터의 채널이 형성되는 반도체층이 유기 물질로 이루어진 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic semiconductor thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to an organic semiconductor thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same.
차세대 디스 플레이의 구동 소자로서 유기 반도체를 이용한 전계 효과 트랜지스터에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 일반적으로 유기 반도체는 크게 재 료적 측면에서 oligothiophene, pentacene, phthalocyanine, C60 등의 저분자 재료와 polythiophene 계열, polythienylenevinylene 등의 고분자 재료로 나뉜다. 저분자 유기 반도체는 전하 이동도(Mobility)가 0.05 내지 1.5로서 우수하며, 점멸비 등의 특성도 우수하다. 그러나, 섀도우 마스크(Shadow mask)를 이용하여 진공 증착을 통해 유기 반도체를 적층하고 패터닝하여야 하므로 공정이 복잡하고, 생산성이 떨어져 양산 측면에서 문제가 많다. 반면, 고분자 유기 반도체는 전하 이동도가 0.001 내지 0.1로서 다소 낮지만 용매에 녹여 기판 상에 코팅 또는 프린팅이 가능하므로 대면적 표시판에 유리하고 양산성이 높다는 장점이 있다. 이러한 유기 반도체를 이용한 박막 트랜지스터는 가볍고 얇아서, 대면적과 대량으로 생산 가능한 차세대 표시 장치의 구동 소자로서 평가받고 있다. Research into field effect transistors using organic semiconductors as driving devices for next generation displays is being actively conducted. In general, organic semiconductors are largely divided into low molecular materials such as oligothiophene, pentacene, phthalocyanine, and C60, and polymer materials such as polythiophene and polythienylenevinylene. The low molecular organic semiconductor has excellent charge mobility (Mobility) of 0.05 to 1.5, and also has excellent characteristics such as a flashing ratio. However, since the organic semiconductor must be laminated and patterned by vacuum deposition using a shadow mask, the process is complicated and productivity is low, resulting in problems in mass production. On the other hand, the polymer organic semiconductor has a low charge mobility of 0.001 to 0.1, but can be coated or printed on a substrate by dissolving in a solvent, which is advantageous for large area display panels and has high mass productivity. The thin film transistor using such an organic semiconductor is light and thin, and is being evaluated as a driving element of a next generation display device that can be produced in a large area and in large quantities.
하지만, 유기 반도체는 막질의 특성이 약하여 후속 공정에 따른 증착 조건 또는 식각 조건에서 쉽게 박막 특성이 변하거나, 박막이 손상되는 문제점이 발생하며, 이는 박막 트랜지스터의 특성을 저하시키는 원인으로 작용한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 유기 반도체와 연결되는 신호선을 먼저 적층하고 패터닝한 다음 유기 반도체를 그 상부에 형성하는 것이 바람직하다. However, the organic semiconductor has a weak film quality, so that the thin film properties easily change or the thin film is damaged under the deposition conditions or the etching conditions according to the subsequent processes, which causes the characteristics of the thin film transistor. In order to solve this problem, it is preferable to first stack and pattern signal lines connected to the organic semiconductor, and then form the organic semiconductor thereon.
이때, 신호선을 이루는 도전 물질은 유기 반도체와의 전기적 특성과 그 하부의 게이트 절연막과의 접착 특성을 고려하여 선정되어야 한다. 신호선을 이루는 도전 물질 중 금(Au) 또는 금 합금(Au alloy)은 저저항을 가지는 동시에 유기 반도체와 접촉하여 박막 트랜지스터의 특성을 안정적으로 확보할 수 있는 장점을 가진다. In this case, the conductive material constituting the signal line should be selected in consideration of the electrical characteristics with the organic semiconductor and the adhesion characteristics with the gate insulating layer underneath. Among the conductive materials constituting the signal line, gold (Au) or gold alloy (Au alloy) has a low resistance and has the advantage of stably securing the characteristics of the thin film transistor in contact with the organic semiconductor.
그러나, 금 또는 금 합금은 유기 물질 또는 무기 물질로 이루어진 절연막과의 접촉 특성이 취약하여 대형의 표시 장치에 신호선을 이루는 도전 물질로 적용하기 어려운 문제점을 가진다. However, gold or a gold alloy has a poor contact property with an insulating film made of an organic material or an inorganic material, and thus has difficulty in being applied as a conductive material forming a signal line in a large display device.
본 발명은 안정적인 접촉 특성을 가지는 신호선을 포함하는 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide an organic semiconductor thin film transistor array panel including a signal line having stable contact characteristics and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 유기 반도체와 연결되는 신호선을 이중 구조로 형성하되 하나의 마스크만으로 노광량을 조절하여 신호선을 패터닝한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the signal line connected to the organic semiconductor is formed in a double structure, but the signal line is patterned by adjusting the exposure amount with only one mask.
본 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있으며, 게이트 전극을 가지는 게이트선, 게이트선을 덮는 게이트 절연층, 게이트 절연층 상부에 서로 다른 폭을 가지는 이중의 도전막으로 형성되어 있으며, 게이트선과 교차하는 데이터선 및 게이트 전극을 중심으로 데이터선과 마주하는 드레인 전극, 게이트 절연층의 상부에 형성되어 게이트 전극과 중첩하며, 데이터선의 일부인 소스 전극과 드레인 전극 상부에 형성되어 있는 유기 반도체, 유기 반도체 상부에 형성되어 있는 보호막, 그리고 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다.The thin film transistor array panel according to the present exemplary embodiment is formed on an insulating substrate and an insulating substrate, and includes a gate line having a gate electrode, a gate insulating layer covering the gate line, and a double conductive film having different widths on the gate insulating layer. And a drain electrode facing the data line centering on the data line and the gate electrode intersecting the gate line, and formed on the gate insulating layer and overlapping the gate electrode, and formed on the source electrode and the drain electrode as part of the data line. A semiconductor, a protective film formed on the organic semiconductor, and a pixel electrode connected to the drain electrode.
데이터선 및 드레인 전극은 하부막과 상기 하부막 상부에 위치하는 상부막을 포함하며, 상부막은 하부막보다 넓은 폭을 가지는 것이 바람직하다. The data line and the drain electrode may include a lower layer and an upper layer positioned on the lower layer, and the upper layer may have a wider width than the lower layer.
하부막의 경계선은 상부막의 경계선 안에 위치하며, 하부막은 크롬을 포함하고, 상부막은 금을 포함하는 것이 바람직하다.The boundary of the lower layer is located within the boundary of the upper layer, the lower layer preferably contains chromium, and the upper layer preferably contains gold.
본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서는, 절연 기판 위에 게이트선을 형성하고, 게이트선을 덮는 게이트 절연층을 형성한다. 게이트 절연층 위에 소스 전극을 가지는 데이터선 및 드레인 전극을 서로 다른 노광량을 이용한 사진 식각 공정으로 이중 구조로 형성한다. 이어, 유기 반도체층을 형성한 다음 패터닝하여 유기 반도체를 형성하고, 유기 반도체, 데이터선 및 드레인 전극 위에 보호막을 형성한다. 이어, 상기 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성한다.In the method of manufacturing the thin film transistor array panel according to the exemplary embodiment of the present invention, a gate line is formed on an insulating substrate, and a gate insulating layer covering the gate line is formed. The data line and the drain electrode having the source electrode on the gate insulating layer are formed in a double structure by a photolithography process using different exposure amounts. Next, an organic semiconductor layer is formed and then patterned to form an organic semiconductor, and a protective film is formed on the organic semiconductor, the data line, and the drain electrode. Next, a pixel electrode connected to the drain electrode is formed.
데이터선 및 드레인 전극 형성 단계에서는, 제1 도전막을 적층하고, 제1 도전막의 상부에 제1 감광막 패턴을 형성하고, 제1 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 제1 도전막을 식각한다. 이어, 제1 감광막 패턴을 제거한 다음 제1 도전막 상부에 제2 도전막을 형성하고, 제2 도전막 상부에 제2 감광막 패턴을 형성한 다음, 제2 감광막 패턴을 식각 마스크로 제2 도전막을 식각하는 단계를 포함한다.In the data line and drain electrode forming step, the first conductive film is stacked, a first photosensitive film pattern is formed on the first conductive film, and the first conductive film is etched using the first photosensitive film pattern as an etching mask. Subsequently, after the first photoresist layer pattern is removed, a second conductive layer is formed on the first conductive layer, a second photoresist layer pattern is formed on the second conductive layer, and the second conductive layer is etched using the second photoresist pattern as an etching mask. It includes a step.
제1 감광막 패턴과 제2 감광막 패턴은 동일한 마스크로 노광 및 현상하여 형성하는 것이 바람직하며, 제1 감광막 패턴은 상기 제2 감광막 패턴보다 많은 노광량으로 노광하여 형성하는 것이 바람직하다.The first photoresist pattern and the second photoresist pattern may be formed by exposing and developing with the same mask, and the first photoresist pattern may be formed by exposing at a higher exposure amount than the second photoresist pattern.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right on" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판 및 그의 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.An organic semiconductor thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터 표시판 구조를 설명한다.First, an organic thin film transistor array panel structure according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 단면도로서, 도 1의 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.1 is a layout view illustrating a structure of an organic thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of an organic thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention. It is sectional drawing cut along the -II 'line | wire.
본 발명의 실시예에 따른 유기 박막 트랜지스터 표시판은 투명한 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. In the organic thin film transistor array panel according to the exemplary embodiment of the present invention, a plurality of
게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 돌출되어 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 이때, 게이트선 (121)의 일단(129)은 외부 회로 또는 다른 층과의 연결을 위하여 폭이 확장되어 있다. The
게이트선(121)은 게이트 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 금, 은, 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 도전막을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 물리적 성질이 다른 둘 이상의 도전막을 포함할 수 있는데, 즉 하나의 도전막은 저저항의 도전 물질로 이루어지며, 다른 도전막은 다른 물질, 특히 IZO(indium zinc oxide) 또는 ITO(indium tin oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr) 등의 도전 물질로 이루어진 것이 바람직하다.The
게이트선(121)의 측면은 각각 경사져 있으며 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30-80°이다.Sides of the
게이트선(121) 위에는 유기 절연 물질 또는 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiOx) 따위의 무기 절연 물질로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다. 여기서, 게이트 절연층(140)은 OTS(octadecyl-trichloro-silane: 옥타데실 트리클로로 실란)로 표면 처리된 SiO2막으로 이루어질 수 있다.A
게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.
A plurality of
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 각 데이터선(171)은 외부 회로 또는 다른 층과의 접촉을 위하여 폭이 확장되어 있는 확장부(179)를 포함한다. The
이때, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 다른 물질, 특히 게이트 절연막(140)과의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 크롬(Cr) 등으로 이루어진 하부막(171p)과 데이터 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)을 가지는 동시에 이후의 유기 반도체와 접촉 특성이 우수한 금속, 예를 들면 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au)을 포함하는 금속 계열, 가장 바람직하게는 금 계열의 금속으로 이루어진 상부막(171q)을 포함한다. 도 2에서 데이터선(171)의 끝 부분(179), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 하부막 및 상부막은 각각 도면 부호 179p, 179q, 173p, 173q 및 175p, 175q로 표시되어 있다. 이때, 하부막(171p, 175p)의 경계선은 상부막(171q, 175q)의 경계선 안에 위치하여, 하부막(171p, 175p)은 상부막(171q, 175q)보다 좁은 폭을 가진다. 또한, 하부막(171p, 175q)의 두께는 50-80Å 범위이고, 상부막(171q, 175q)의 두께는 300-1,000Å 범인 것이 바람직하다. 이와 같이 본 실시예에서 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질과의 접촉 특성이 우수한 크롬의 하부막(171p, 175p)으로 게이트 절연막(140)과 접촉하고 있어, 대형의 박막 트랜지스터 표시판에서 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)이 유실되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이후의 유기 반도체와 우수한 접촉 특성을 가지는 동시에 저저항의 금을 포함하는 상부막(171q, 175q)을 포함하여 박막 트랜지스터의 특성을 안정적으로 확보할 수 있다.In this case, the
다음, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있는 게이트 절연층(140) 상부에는 유기 반도체(154)가 형성되어 있다. 이때, 유기 반도체(154)는 섬 모양으로 이루어져 있으며, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 게이트 절연막(140)을 완전히 덮고 있다. Next, an
유기 반도체(154)는 수용액이나 유기 용매에 용해되는 고분자 물질이나 저분자 물질이 이용된다. 고분자 유기 반도체는 일반적으로 용매에 잘 용해되므로 프린팅 공정에 적합하다. 그리고, 저분자 유기 반도체중에서도 유기 용매에 잘 용해되는 물질이 있으므로 이를 이용한다. The
유기 반도체(154)는 테트라센(tetracene) 또는 펜타센(pentacene)의 치환기를 포함하는 유도체이거나, 티오펜 링(thiophene ring)의 2, 5 위치를 통하여 4 내지 8개가 연결된 올리고티오펜(oligothiophene) 일 수 있다. The
또한, 유기 반도체(154)는 페릴렌테트라 카보실릭 디안하이드라이드(perylenetetracarboxylic dianhydride, PTCDA) 또는 그의 이미드(imide) 유도체이거나 나프탈렌테트라 카보실릭 디안하이드라이드(napthalenetetracarboxylic dianhydride, NTCDA) 또는 그의 이미드(imide) 유도체일 수 있다. In addition, the
또한, 유기 반도체(154)는 금속화 프타로시아닌(metallized pthalocyanine) 또는 그의 할로겐화 유도체이거나 페릴렌 또는 코로엔과 그의 치환기를 포함하는 유도체일 수 있다. 여기서 프타로시아닌(metallized pthalocyanine)에 첨가되는 금속으로는 구리, 코발트, 아연 등이 바람직하다. In addition, the
또한, 유기 반도체(154)는 티에닐렌(thienylene) 및 비닐렌(vinylene)의 코올리머(co-oligomer) 또는 코포리머(co-polymer)일 수 있다. 또한, 유기 반도체(150)는 티오펜(thiophene)일 수 있다.In addition, the
또한, 유기 반도체(154)는 페릴렌(perylene) 또는 코로렌(coroene)과 그 들의 치환기를 포함하는 유도체일 수 있다.In addition, the
또한, 유기 반도체(154)는 이러한 유도체들의 아로마틱(aromatic) 또는 헤테로아로마틱 링(heteroaromatic ring)에 탄소수 1 내지 30개의 하이드로 카본 체인(hydrocarbon chain)을 한 개 이상 포함하는 유도체일 수 있다. In addition, the
게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 유기 반도체(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 유기 반도체(154)에 형성된다.The
유기 반도체(154) 상부에는 건식 저온 성막 공정이 가능한 절연 물질로 이루어진 절연체(164)가 형성되어 있으며, 이러한 절연체(164)는 유기 반도체(154)를 완전히 덮고 있다. 이러한 절연체(164)는 건식 공정(dry process)으로 상온 또는 저온에서 형성이 가능한 파릴렌(parylene) 등과 같은 절연 물질로 이루어지며, 이를 통하여 이후의 성막 공정, 즉 절연체(164) 또는 보호막(190)을 형성하는 공정에 서 유기 반도체(154)가 손상되는 것을 방지한다. 따라서, 유기 반도체 박막 트랜지스터의 특성을 안정적으로 확보할 수 있다. An
게이트 절연막(140)과 유기 반도체(154) 및 절연체(164) 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질 또는 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 질화 규소 또는 산화 규소 등으로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.On the
보호막(180)에는 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(185, 182)과 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다. 이와 같이, 보호막(180)이 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 끝 부분(129, 179)을 드러내는 접촉 구멍(181, 182)을 가지는 실시예는 외부의 구동 회로를 이방성 도전막을 이용하여 게이트선(121) 및 데이터선(171)에 연결하기 위해 게이트선(121) 및 데이터선(171)이 접촉부를 가지는 구조이다. 본 실시예와 달리 게이트선(121) 또는 데이터선(171)은 끝 부분에 접촉부를 가지지 않을 수 있는데, 이러한 구조에서는 기판(110)의 상부에 직접 게이트 구동 회로가 유기 박막 트랜지스터와 동일한 층으로 형성되어 있으며, 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 끝 부분은 구동 회로의 출력단에 전기적으로 직접 연결된다. The
접촉 구멍(185, 181, 182)은 드레인 전극(175), 게이트선의 끝 부분(129) 및 데이터선의 끝 부분(179)을 드러내는데, 접촉 구멍(185, 181, 182)에서는 이후에 형성되는 ITO 또는 IZO의 도전막과 접촉 특성을 확보할 수 있는 도전막을 드러내는 것이 바람직하며, 접촉 구멍(185, 181, 182)에서는 드레인 전극(175), 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)의 경계선이 드러날 수 있다. The contact holes 185, 181, and 182 expose the
보호막(180) 위에는 IZO 또는 ITO 등과 같은 투명한 도전 물질 또는 반사도를 가지는 도전 물질로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다.A plurality of
화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 신호를 인가 받는다. The
화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율(aperture ratio)을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다. The
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선 및 데이터선의 끝 부분(129, 179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 각 끝 부분(129, 179)과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다. The contact
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유기 박막 트랜지스터 표시판의의 동작 작용을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the organic thin film transistor array panel according to the present invention configured as described above are as follows.
예컨대, P형 반도체의 경우에는, 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)에 전압이 인가되지 않으면 유기 반도체 층(154) 내의 전하들은 모두 유기 반도체층(154) 내에 고루 퍼져 있게 된다. 소스 전극(173)과 드레인 전극 (175)사이에 전압이 인가되면 낮은 전압 하에서는 전압에 비례하여 전류가 흐른다. 이 때, 게이트 전극(124)에 양의 전압을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전계에 의해 정공들은 모두 위로 밀려 올라가게 된다. 따라서, 게이트 절연층(140)에 가까운 부분에는 전도 전하가 없는 층이 생기게 되고, 이 층을 공핍층(depletion layer)이라 한다. 이 경우에 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)에 전압을 인가하면 전도 가능한 전하 운반자가 줄어들어 있기 때문에 게이트 전극(124)에 전압을 인가하지 않았을 때 보다 더 적은 전류가 흐르게 된다. 반대로 게이트 전극(124) 음의 전극을 인가하면 이 인가된 전압에 의한 전계에 의해 유기 반도체 층(154)과 게이트 절연층(140) 사이에 음 양의 전하가 유도되고, 따라서, 게이트 절연층(140)과 가까운 부분에 전하의 양이 많은 층이 생기게 된다. 이 층을 축적층(accumulation layer)이라 부른다. 이 경우에 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)에 전압을 인가하면 더 많은 전류가 흐르게 된다. 따라서, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)사이에 전압을 인가한 상태에서 게이트 전극(124)에 양의 전압과 음의 전압을 교대로 인가하여 줌으로써 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 이러한 전류량의 비를 점멸비(on/off ratio)라 한다. 점멸비가 클수록 우수한 트랜지스터이다. For example, in the case of a P-type semiconductor, if no voltage is applied to the
그러면, 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 14 및 도 1 및 도 2를 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the thin film transistor array panel for the liquid crystal display device illustrated in FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 14 and FIGS. 1 and 2.
도 3, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11 및 도 13은 본 발명의 도 1 및 도 2의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 단계를 그 공정 순서에 따라 도시한 배치도이고, 도 4는 도 3의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 VI-VI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 8은 도 7의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 VIII-VIII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 X-X' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 12는 도 11의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 XII-XII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 14는 도 13의 유기 반도체 박막 트랜지스터 표시판을 XIV-XIV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.3, 5, 7, 9, 11, and 13 are layout views illustrating the steps of manufacturing the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIGS. 1 and 2 according to the process sequence of FIG. 3 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 3 taken along the line IV-IV ', and FIG. 6 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 5 taken along the line VI-VI'. 7 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 7 taken along the line VIII-VIII ', and FIG. 10 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 9 taken along the line XX', and FIG. Is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 13 taken along the line XII-XII ', and FIG. 14 is a cross-sectional view of the organic semiconductor thin film transistor array panel of FIG. 13 taken along the line XIV-XIV'.
먼저 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다. 이때 사용되는 투명한 절연 기판(110)으로는 유리, 실리콘 또는 플라스틱이 가능하다. 그리고 게이트선(121)은 절연 기판(110) 위에 금, 알루미늄 또는 금 또는 이들을 포함하는 합금 등의 도전층을 증착하고 이를 사진 식각 방법으로 패터닝하여 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121)을 형성한다. First, as shown in FIGS. 3 and 4, the
다음으로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 게이트선(121)을 덮는 게이트 절연층(140)을 형성한다. 게이트 절연층(140)은 화학 기상 증착 방법(Chemical Vapor Deposition, CVD)으로 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2) 등의 절연 물질을 500~3000의 두께로 증착하여 형성하고, OTS에 담가 표면 처리할 수 있다. 또한, 게이트 절연층(140)은 말레이미드스티렌(maleimide-styrene), 폴리비닐페놀(Polyvinylphenol(PVP)) 및 모디파이드 시아노에틸풀루란(Modified Cyanoethylpullulan(m-CEP)) 중의 하나로 형성할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 5 and 6, the
이어, 게이트 절연층(140) 위에 스퍼터링 방식으로 크롬(Cr)을 50Å 정도의 두께로 적층하여 크롬막을 형성하고, 그 상부에 감광막을 도포하고 데이터용 마스크를 이용한 사진 공정으로 감광막을 노광하고 현상하여 제1 감광막 패턴(72)을 형성한다. 이어, 제1 감광막 패턴(72)을 식각 마스크로 크롬막을 식각하여 데이터선 및 드레인 전극의 하부막(171p, 175p)을 형성한다. Subsequently, chromium (Cr) is deposited on the
이어, 도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이, 제1 감광막 패턴(72)을 제거한 후, 금의 저저항 도전층을 진공 열 증착으로 500Å 정도의 두께로 적층한 후 그 상부에 감광막을 도포한다. 이어, 제1 감광막 패턴(72)을 형성할 때 사용한 데이터용 마스크를 이용하여 사진 공정으로 다시 감광막을 노광하고 현상하여 제2 감광막 패턴(82)을 형성한 다음, 이를 식각 마스크로 하부의 도전층을 식각하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 상부막(171q, 175q)을 형성하여 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 완성한다. 이때, 제1 감광막 패턴(72, 도 6참조)을 형성하기 위해 감광막을 노광할 때에는 도 2 감광막 패턴(82)을 형성할 때보다 장시간동안 충분히 노광하여 제1 감광막 패턴(72)은 제2 감광막 패턴(82)보다 좁은 폭을 가진다. 따라서, 하부막(171p, 175p)은 상부막(171q, 175q)보자 좁은 폭을 가지며, 상부막(171q, 175q)은 하부막(171p, 175p)을 완전히 덮는다. 이와 같은 본원의 제조 방법에서는 데이터선(171, 175)을 노광량만을 조절하여 서로 다 른 폭을 가지는 하부막(171p, 175p)과 상부막(171q, 175q)의 이중 구조로 형성함으로써 하나의 마스크만을 이용하므로 제조 비용이 증가하지 않는다. Subsequently, as shown in FIGS. 7 and 8, after the first
다음, 도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이, 유기 반도체층을 형성한 다음, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트 전극(124)의 상부에 유기 반도체(154)를 형성한다. 이때, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 하부막(171p, 175p)은 상부막(171q, 175q)으로 완전히 덮여 있어, 하부막(171p, 175p)은 유기 반도체(154)와 접하지 않는다.Next, as shown in FIGS. 9 and 10, the organic semiconductor layer is formed and then patterned by a photolithography process using a mask to form the
이어, 도 11 및 도 12에서 보는 바와 같이, 유기 반도체(154)가 형성되어 있는 기판(110)의 상부에 상온 또는 저온에서 건식 공정(dry process)으로 파릴렌(parylene) 등과 같은 절연 물질을 형성하고, 사진 식각 공정으로 패터닝하여 유기 반도체(154)를 완전히 덮는 절연체(164)를 형성한다. 이러한 상온의 건식 성막 공정을 통하여 유기 반도체(154)가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통하여 유기 반도체 박막 트랜지스터의 특성을 안정적으로 확보할 수 있다. Next, as shown in FIGS. 11 and 12, an insulating material such as parylene is formed in a dry process at room temperature or low temperature on the
다음으로, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 데이터선(171)과 드레인 전극(175)이 형성되어 있는 기판(110)의 상부에 유기 반도체(154)와 절연체(164)를 덮는 보호막(180)을 적층하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 드레인 전극(175), 게이트선의 끝 부분(129) 및 데이터선의 끝 부분(179)이 노출되도록 접촉구(185, 181, 182)를 형성한다. 이때에도, 절연체(164)로 유기 반도체(164)를 완전히 덮은 다음 보호막(180)을 적층함으로써 보호막(180)의 성막 공정에서 유기 반도체(154)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
Next, as shown in FIGS. 13 and 14, a passivation layer covering the
다음으로, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 드레인 전극(175)과 접촉구(185)를 통해 연결되는 화소 전극(190)과 접촉 부재(81, 82) 등을 보호막(180) 위에 형성한다.Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the
본 발명의 실시예에서는 신호선을 게이트 절연막 및 유기 반도체와 우수한 접촉 특성을 확보할 수 있는 이중의 도전막으로 형성함으로써 대형의 표시 장치에서도 신호선이 유실되거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present invention, the signal line is formed of a double conductive layer capable of securing excellent contact characteristics with the gate insulating layer and the organic semiconductor, thereby preventing the signal line from being lost or damaged even in a large display device.
또한, 노광량만을 조절하여 이중의 도전막을 패터닝함으로써 제조 비용이 증가하는 것을 방지할 수 있다.In addition, the manufacturing cost can be prevented from increasing by patterning the double conductive film by adjusting only the exposure amount.
또한, 유기 반도체를 손상시키지 않는 절연체를 이용하여 유기 반도체를 완전히 덮은 다음 이후의 성막 공정을 진행함으로써, 유기 반도체 박막 트랜지스터의 특성을 확보하면서 제조 공정에 용이하게 실시할 수 있다.Further, by completely covering the organic semiconductor using an insulator that does not damage the organic semiconductor, and then performing a film forming process, the organic semiconductor thin film transistor can be easily carried out in a manufacturing process while securing the characteristics of the organic semiconductor thin film transistor.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Could be. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040090944A KR20060042334A (en) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | Thin film transistor array panel using organic semiconductor and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020040090944A KR20060042334A (en) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | Thin film transistor array panel using organic semiconductor and manufacturing method thereof |
Publications (1)
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KR20060042334A true KR20060042334A (en) | 2006-05-12 |
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Family Applications (1)
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KR1020040090944A KR20060042334A (en) | 2004-11-09 | 2004-11-09 | Thin film transistor array panel using organic semiconductor and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
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-
2004
- 2004-11-09 KR KR1020040090944A patent/KR20060042334A/en not_active Application Discontinuation
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |