KR100730141B1 - Thin film transistor and flat panel display device with the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 킹크효과를 제거할 수 있는 평판표시장치용 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판표시장치를 개시한다. 이를 위하여 본 발명의 박막 트랜지스터는 기판 상부에 형성된 반도체층, 게이트전극 및 소오스/드레인 전극; 상기 반도체층과 게이트전극사이에 형성된 게이트절연막; 및 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층사이에 형성된 캐리어 트랩층을 포함한다.The present invention discloses a thin film transistor for a flat panel display device capable of removing the kink effect and a flat panel display device having the same. To this end, the thin film transistor of the present invention includes a semiconductor layer, a gate electrode and a source / drain electrode formed on the substrate; A gate insulating film formed between the semiconductor layer and the gate electrode; And a carrier trap layer formed between the gate insulating film and the semiconductor layer.
상기 캐리어 트랩층은 플라즈마, UV 또는 O3 산화처리된 산화막을 포함하거나 또는 상기 캐리어 트랩층은 자연산화막을 포함한다. 상기 캐리어 트랩층은 20 내지 100Å의 두께를 갖으며, 상기 반도체층과 상기 게이트 절연막과의 계면에서 3x1010 cm-2eV-1이상의 인터페이스 트랩밀도를 갖는다. The carrier trap layer includes a plasma, UV, or O3 oxidized oxide film, or the carrier trap layer includes a natural oxide film. The carrier trap layer has a thickness of 20 to 100 GPa and has an interface trap density of 3x10 10 cm -2 eV -1 or more at an interface between the semiconductor layer and the gate insulating layer.
Description
도 1은 종래의 박막 트랜지스터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional thin film transistor.
도 2는 종래의 박막 트랜지스터의 전압-전류 특성도이다.2 is a voltage-current characteristic diagram of a conventional thin film transistor.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 전압-전류 특성도이다.4 is a voltage-current characteristic diagram of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트래지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.6A to 6F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터를 구비한 유기발광 표시장치의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of an organic light emitting display device having a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
200, 300 : 기판 220, 310 : 반도체층200, 300:
270, 340 : 캐리어 트랩층 230, 320 : 게이트 절연막270, 340:
240, 325 : 게이트전극 250, 330 : 층간 절연막240, 325:
261, 265, 341 345 : 소오스/드레인 전극261, 265, 341 345: source / drain electrodes
223 : 채널영역 360 : 애노드전극223
본 발명은 평판표시소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 계조구현능력 및 구동능력이 향상된 평판표시장치용 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기발광 표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat panel display device, and more particularly, to a thin film transistor for a flat panel display device having improved gray scale display capability and driving ability, and an organic light emitting display device having the same.
평판 표시소자중, 유기발광 표시장치는 자발광형 표시소자로서, 시야각이 넓고 콘트라스트가 우수할 뿐만 아니라, 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 표시소자로서 주목을 받고 있다. 이러한 유기발광 표시장치는 구동방식에 따라 액티브 매트릭스형 표시장치와 패시브 매트릭스형 표시장치로 분류된다. Among the flat panel display devices, the organic light emitting display device is a self-luminous display device, and has attracted attention as a next generation display device because it has the advantages of wide viewing angle, excellent contrast, and fast response speed. Such organic light emitting display devices are classified into an active matrix display device and a passive matrix display device according to a driving method.
일반적으로, 액티브 매트릭스형 유기발광 표시장치는 화소가 매트릭스형태로 배열되는 화소부와, 상기 화소를 구동하기 위한 구동회로가 배열되는 구동회로부를 구비한다. 화소부에 배열되는 각 화소는 적어도 2개의 박막 트랜지스터, 하나의 캐패시터 및 하나의 유기발광소자로 구성된다. 각 화소를 구성하는 박막 트랜지스터는 통상 P형 박막트랜지스터로 구성되고, 구동회로부에 배열되는 구동회로는 통상 P형 박막 트랜지스터와 N형 박막 트랜지스터의 CMOS 박막트랜지스터로 구성된다. In general, an active matrix organic light emitting display device includes a pixel portion in which pixels are arranged in a matrix, and a driving circuit portion in which a driving circuit for driving the pixel is arranged. Each pixel arranged in the pixel portion includes at least two thin film transistors, one capacitor, and one organic light emitting element. A thin film transistor constituting each pixel is usually composed of a P type thin film transistor, and a driving circuit arranged in the driving circuit portion is usually composed of a P type thin film transistor and a CMOS thin film transistor of an N type thin film transistor.
화소의 유기발광(EL)소자는 P형 박막 트랜지스터에 의해 구동되어 화상을 표시하게 되므로, 박막 트랜지스터는 넓은 드레인 전압범위에서 동일한 드레인 전류를 얻을 수 있는 전류-전압 특성을 갖는 것이 바람직하다. 한편, 구동회로부를 구 성하는 박막 트랜지스터는 게이트 전압에 제공되는 전압에 따른 드레인 전류의 온/오프 특성이 우수한 것이 바람직하다.Since the organic light emitting (EL) device of the pixel is driven by the P-type thin film transistor to display an image, it is preferable that the thin film transistor has a current-voltage characteristic capable of obtaining the same drain current in a wide drain voltage range. On the other hand, the thin film transistor constituting the driving circuit portion is preferably excellent in the on / off characteristics of the drain current according to the voltage provided to the gate voltage.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판(100)상에 버퍼층(110)이 형성되고, 버퍼층(110)상에 소오스영역(121)과 드레인 영역(125) 그리고 채널영역(123)을 구비하는 반도체층(120)이 형성된다. 게이트 절연막(130)상에 게이트(140)가 형성되고, 상기 게이트(140)를 포함한 게이트 절연막(130)상에 층간 절연막(150)이 형성된다. 상기 층간 절연막(150)상에 상기 소오스영역(121)과 드레인 영역(125)에 각각 콘택홀(151, 155)을 통해 연결되는 소오스전극(161) 및 드레인 전극(165)이 형성된다.1 is a cross-sectional view of a conventional thin film transistor. Referring to FIG. 1, a
종래의 평판표시장치용 박막 트랜지스터는 반도체층(120)이 섬형태의 패턴구조를 가지며, 반도체층(120)에는 전원이 인가되지 않고 플로팅되어 있는 플로팅 박막 트랜지스터가 주로 사용되었다. 평판표시장치의 해상도가 높아짐에 따라 박막 트랜지스터의 크기가 축소되고, 이에 따라 드레인측에 강한 횡방향 전계가 걸리게 된다. 따라서, 박막 트랜지스터의 드레인측에 강한 횡방향 전계가 걸리게 되면, 원하지 않은 핫캐리어, 예를 들어 정공이 채널영역(123)과 드레인영역(125)의 경계부근에서 발생하게 된다. In the conventional thin film transistor for flat panel display device, the
플로팅 박막 트랜지스터의 채널영역(123)과 드레인영역(125)의 경계부근에서 발생된 핫캐리어는 반도체층(120)이 플로팅되어 있기 때문에 방전되지 못하고 축적되게 된다. 반도체층(120)의 채널영역(123)과 드레인영역(125)의 경계부근에서 발생된 핫캐리어로 인하여 박막 트랜지스터의 브레이크다운전압 및 문턱전압이 변동 되는 등의 킹크효과가 발생하였다. 도 2는 종래의 플로팅 박막 트랜지스터에서, 핫캐리어에 의해 킹크효과(A부분)가 발생됨을 보여준다.The hot carriers generated near the boundary between the
유기전계 발광표시장치에 상기한 바와같은 종래의 플로팅 박막 트랜지스터를 사용하게 되면, 화소부에서는 킹크효과에 의해 박막 트랜지스터의 전류-전압특성이 왜곡되어 계조표시가 어려우며, 구동회로부에서는 구동출력신호의 왜곡이 발생되는 문제점이 있었다. When the conventional floating thin film transistor as described above is used in the organic light emitting display device, the current-voltage characteristic of the thin film transistor is distorted due to the kink effect in the pixel portion, and gray scale display is difficult. There was a problem that occurred.
이러한 킹크효과를 방지하기 위하여 국내 공개특허 제2003-0050906호 및 제2003-0050907호에는 멀티플 게이트 박막 트랜지스터가 제안되었다. 상기 멀티플 게이트 박막 트랜지스터는 하나의 채널영역에 대응하여 다수의 게이트가 배열되는 구조를 갖는다. In order to prevent such kink effect, Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 2003-0050906 and 2003-0050907 have proposed multiple gate thin film transistors. The multiple gate thin film transistor has a structure in which a plurality of gates are arranged corresponding to one channel region.
또한, 킹크효과를 방지하기 위하여 국내 공개특허 제2004-0092916호 및 제2005-0028559호에는 바디콘택 박막 트랜지스터가 제안되었다. 상기 바디콘택 박막 트랜지스터는 반도체층의 채널영역을 소오스/드레인 전극중 하나에 연결하여 핫캐리어의 방전경로를 형성한다.In addition, in order to prevent the kink effect, Korean Patent Publication Nos. 2004-0092916 and 2005-0028559 have proposed body contact thin film transistors. The body contact thin film transistor connects the channel region of the semiconductor layer to one of the source / drain electrodes to form a discharge path of the hot carrier.
그러나, 상기 멀티플 게이트 박막 트랜지스터는 채널영역에 대하여 다수의 게이트가 배열되는 구조를 갖으며, 상기 바디콘택 박막 트랜지스터는채널영역을 소오스 전극에 연결하기 위한 별도의 배선라인이 필요하기 때문에, 레이아웃면적이 증가하여 개구율이 감소되는 문제점이 있었다. However, since the multiple gate thin film transistor has a structure in which a plurality of gates are arranged with respect to the channel region, and the body contact thin film transistor requires a separate wiring line for connecting the channel region to the source electrode, the layout area is There was a problem that the opening ratio decreases.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 킹크효과를 방지할 수 있는 평판표시장치용 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 평판표시장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to provide a thin film transistor for a flat panel display device that can prevent the kink effect and a flat panel display device having the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상부에 형성된 반도체층, 게이트전극 및 소오스/드레인 전극; 상기 반도체층과 게이트전극사이에 형성된 게이트절연막; 및 상기 게이트 절연막과 상기 반도체층사이에 형성된 캐리어 트랩층을 포함하는 박막 트랜지스터를 제공하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a semiconductor layer, a gate electrode and a source / drain electrode formed on the substrate; A gate insulating film formed between the semiconductor layer and the gate electrode; And a carrier trap layer formed between the gate insulating layer and the semiconductor layer.
상기 캐리어 트랩층은 플라즈마, UV 또는 O3 산화처리된 산화막을 포함하거나 또는 상기 캐리어 트랩층은 자연산화막을 포함한다.The carrier trap layer includes a plasma, UV, or O3 oxidized oxide film, or the carrier trap layer includes a natural oxide film.
상기 캐리어 트랩층은 20 내지 100Å의 두께를 갖으며, 상기 반도체층과 상기 게이트 절연막과의 계면에서 3x1010cm-2eV-1 이상의 인터페이스 트랩밀도를 갖는다. 또한, 상기 캐리어 트랩층은 0.3 V/dec 이상의 S-팩터를 가지며, 12V 이상의 킹크전류 발생전압을 갖는다.The carrier trap layer has a thickness of 20 to 100 GPa and has an interface trap density of 3x10 10 cm -2 eV -1 or more at an interface between the semiconductor layer and the gate insulating layer. In addition, the carrier trap layer has an S-factor of 0.3 V / dec or more and has a kink current generation voltage of 12 V or more.
또한, 본 발명은 기판상에 도전막을 형성하는 단계; 상기 도전막을 패터닝하여 반도체층을 형성하고, 이와 동시에 상기 반도체층의 표면에 캐리어 트랩층을 형성하는 단계; 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막상에 게이트를 형성하는 단계; 기판상에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 층간 절연막과 게이트 절연막 및 캐리어 트랩층을 식각하여 상기 반도체층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀을 통해 상기 반도체층과 연결되는 소오스전 극 및 드레인 전극을 상기 층간 절연막상에 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a conductive film on the substrate; Patterning the conductive film to form a semiconductor layer, and simultaneously forming a carrier trap layer on the surface of the semiconductor layer; Forming a gate insulating film on the substrate; Forming a gate on the gate insulating film; Forming an interlayer insulating film on the substrate; Etching the interlayer insulating film, the gate insulating film, and the carrier trap layer to form a contact hole exposing the semiconductor layer; And forming a source electrode and a drain electrode connected to the semiconductor layer through the contact hole, on the interlayer insulating film.
상기 캐리어 트랩층은 상기 도전막을 패터닝하여 반도체층을 형성할 때 상기 반도체층의 표면에 형성되는 자연산화막으로 이루어진다.The carrier trap layer is formed of a natural oxide film formed on the surface of the semiconductor layer when the conductive layer is patterned to form a semiconductor layer.
또한, 본 발명은 기판상에 도전막을 형성하는 단계; 상기 도전막을 패터닝하여 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층의 형성단계에서 상기 반도체층의 표면에 형성되는 자연산화막을 제거하기 위한 세정단계; 상기 반도체층의 표면에 캐리어 트랩층을 형성하는 단계; 상기 캐리어 트랩층상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막상에 게이트를 형성하는 단계; 기판상에 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 층간 절연막과 게이트 절연막 및 캐리어 트랩층을 식각하여 상기 반도체층을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀을 통해 상기 반도체영역과 연결되는 소오스전극 및 드레인 전극을 상기 층간 절연막상에 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a conductive film on the substrate; Patterning the conductive film to form a semiconductor layer; A cleaning step of removing a natural oxide film formed on a surface of the semiconductor layer in the forming of the semiconductor layer; Forming a carrier trap layer on a surface of the semiconductor layer; Forming a gate insulating film on the carrier trap layer; Forming a gate on the gate insulating film; Forming an interlayer insulating film on the substrate; Etching the interlayer insulating film, the gate insulating film, and the carrier trap layer to form a contact hole exposing the semiconductor layer; And forming a source electrode and a drain electrode connected to the semiconductor region through the contact hole, on the interlayer insulating layer.
상기 캐리어 트랩층은 플라즈마, UV 또는 O3 산화처리에 의해 형성된 산화막으로 이루어진다.The carrier trap layer is composed of an oxide film formed by plasma, UV or O3 oxidation treatment.
상기 박막 트랜지스터의 제조방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터를 구비하는 평판표시장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.A flat panel display comprising a thin film transistor manufactured by the method for manufacturing the thin film transistor is provided.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도를 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 기판(200)상에 버퍼층(210)이 형성되고, 버퍼층(210)상에 반도체층(220)이 형성된다. 상기 반도체층(2200은 소오스영역(221)과 드레인 영역(225) 그리고 소오스영역(221)과 드레인영역(225)사이에 채널층(223)을 구비한다.3 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in the thin film transistor according to the exemplary embodiment, a
상기 반도체층(220)을 구비하는 버퍼층(210)상에 게이트 절연막(230)이 형성되고, 상기 게이트 절연막(230)상에 게이트(240)가 형성된다. 상기 게이트(240)를 포함한 게이트 절연막(230)상에 층간 절연막(250)이 형성된다. 상기 층간 절연막(250)상에 상기 소오스영역(221)과 드레인 영역(225)에 각각 콘택홀(251), (255)을 통해 연결되는 소오스전극(261)과 드레인 전극(265)가 형성된다.A
또한, 본 발명의 박막 트랜지스터는 상기 반도체층(220)과 상기 게이트 절연막(230)사이에 캐리어 트랩층(270)이 개재된다. 상기 캐리어 트랩층(270)은 반도체층(220)을 형성하기 위한 폴리실리콘막의 패터닝시 형성되는 자연산화막으로 이루어지거나 또는 플라즈마, UV 또는 O3 산화처리된 산화막으로 이루어진다. 상기 캐리어 트랩층(270)은 20 내지 100Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다.In the thin film transistor of the present invention, a
상기 캐리어 트랩층(270)은 반도체층(220)과 게이트 절연막(230)사이에 캐리어 트랩밀도(crrier trap density)를 갖는 계면을 형성하여 준다. 이때, 상기 반도체층(220)과 게이트 절연막(230)의 인터페이스에서, 캐리어 트랩밀도는 3x1010 cm-2eV-1 이상을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 채널층(223)과 드레인 영역(225)사이의 경계부분에서 발생되는 원하지 않는 핫캐리어가 채널층(223)에 축적되지 않고 상기 캐리어 트랩층(270)에 트랩되어진다. The
도 4는 캐리어 트랩층(270)으로 자연산화막이 형성된 박막 트랜지스터의 전류-전압 특성을 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 반도체층(220)과 게이트 절연막(230)사이에 형성된 캐리어 트랩층(270)에 핫캐리어가 트랩되므로써, 킹크효과가 방지되어짐을 알 수 있다.4 illustrates current-voltage characteristics of a thin film transistor in which a natural oxide film is formed as a
(표 1)은 캐리어 캡핑층(270)이 형성된 본 발명의 박막 트랜지스터와 도 1에 도시된 바와같은 자연산화막이 HF 세정공정을 통해 제거된 종래의 박막 트랜지스터의 특성을 각각 나타낸 것이다. (표 1)로부터 종래의 박막 트랜지스터는 S-팩터가 0.25 V/dec 이하이고, 킹크전류 발생전압이 7V 이하로서 평판표시장치에 적용시 계조표현이 어려움을 알 수 있다. 반면에, 본 발명은 S-팩터가 계조표현이 가능한 0.3 V/dec 이상이고, 또한, 킹크전류 발생전압도 12V 이상이다. 그러므로, 본 발명의 박막 트랜지스터를 평판표시장치, 예를 들어 유기발광 표시장치에 적용시 계조표현 능력 및 구동능력을 향상시킬 수 있다.Table 1 shows the characteristics of the thin film transistor of the present invention in which the
게다가, (표 1)을 참조하면, 도 1의 자연산화막이 HF 세정공정을 통해 제거된 박막 트랜지스터의 경우에는 반도체층(120)과 게이트 절연막(130)의 계면에서의 인터페이스 캐리어 트랩밀도(Dit)가 2x1010 cm-2eV-1 이하임에 반하여, 본원 발명에서는 캐리어 트랩층(270)의 형성에 따라 반도체층(220)과 게이트 절연막(230)의 계면에서의 인터페이스 캐리어 트랩밀도(Dit)가 3x1010 cm-2eV-1 이상으로 되어, 캐리어의 트랩능력이 향상됨을 알 수 있다.In addition, referring to Table 1, in the case of the thin film transistor in which the natural oxide film of FIG. 1 is removed through the HF cleaning process, the interface carrier trap density (Dit) at the interface between the
(표 1)Table 1
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a를 참조하면, 기판(200)상에 버퍼층(210)을 형성하고, 상기 버퍼층(210)상에 도전막(220a)을 형성한다. 상기 기판(200)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판을 포함한다. 상기 버퍼층(210)은 유기절연막, 무기절연막 또는 유기-무기 하이브리드막을 포함하며, 단일 또는 다층막으로 이루어진다. 상기 도전막(220a)은 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 등과 같은 실리콘막을 포함한다.Referring to FIG. 5A, a
도 5b를 참조하면, 상기 도전막(220a)상에 감광막(도면상에는 도시되지 않음)을 증착한 다음, 패터닝하여 감광막 패턴을 형성한다. 상기 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 상기 도전막(220a)을 식각하여 반도체층(220)을 형성한다. 이때, 상기 반도체층(220)을 형성하기 위한 상기 도전막(220a)의 식각시, 상기 반도체층(220)의 표면에는 자연산화막이 형성되는데, 상기 자연산화막은 캐리어 트랩층(270)의 역할을 한다. 즉, 자연산화막은 HF 세정공정을 통해 제거되지 않고, 상기 반도체층(220)과 후속공정에서 형성되는 게이트 절연막(230)간의 계면에 캐리어를 트랩하기 위한 캐리어 트랩층(270)을 형성하게 된다.Referring to FIG. 5B, a photoresist film (not shown) is deposited on the
도 5c를 참조하면, 상기 반도체층(220)과 캐리어 트랩층(270)이 형성된상기 버퍼층(210)상에 게이트 절연막(230)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(230)은 상기 게이트 절연막(230)은 단일막 또는 또는 다층막으로 이루어지며, 무기절연막, 유기 절연막 또는 유기-무기 하이브리드막을 포함한다.Referring to FIG. 5C, a
도 5d를 참조하면, 게이트 절연막(240)상에 게이트 전극물질을 증착한 다음, 패터닝하여 게이트 전극(240)을 형성한다. 게이트 전극(240)을 형성한 다음, 상기 반도체층(220)으로 소정 도전형의 불순물, 예를 들어 p형 불순물을 이온주입하여 소오스영역(221)과 드레인 영역(225)을 형성한다. 상기 반도체층(220)중 상기 소오스영역(221)과 드레인영역(225)사이의 불순물이 도핑되지 않은 영역은 채널영역(223)으로 작용한다.Referring to FIG. 5D, a gate electrode material is deposited on the
이어서, 도 3에 도시된 바와같이, 상기 게이트 전극(240)이 형성된 게이트 절연막(230)상에 층간 절연막(250)을 형성한다. 상기 층간 절연막(250)은 유기절연막 또는 무기절연막의 단일막 또는 다층막을 포함하거나 또는 유기-무기 하이브리드막을 포함할 수도 있다. 상기 상기 층간 절연막(250)과 게이트 절연막(230) 그리고 캐리어 트랩층(270)을 식각하여 상기 소오스 영역(221)과 드레인 영역(225)의 일부분을 노출시키는 콘택홀(251), (255)을 형성한다. 상기 층간 절연막(250)상에 소오스/드레인 전극물질을 증착한 다음 패터닝하여 상기 콘택홀(251), (255)을 통해 상기 소오스영역(221)과 상기 드레인 영역(225)에 각각 연결되는 소오스 전극(261)과 드레인 전극(265)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 3, an
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조방법은 자연산화막을 제거한 다음 캐리어 트랩층을 위한 산화막을 별도로 형성하는 것이 일 실시예와 다르다.6A through 6F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention. The method of manufacturing a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention is different from that of the exemplary embodiment in which a natural oxide film is removed and an oxide film for a carrier trap layer is separately formed.
도 6a를 참조하면, 기판(200)상에 버퍼층(210)을 형성하고, 상기 버퍼층(210)상에 도전막(220a), 예를 들어 폴리실리콘막 또는 비정질 실리콘막 등과 같은 실리콘막을 형성한다. 도 6b를 참조하면, 상기 도전막(220a)상에 감광막(도면상에는 도시되지 않음)을 증착한 다음, 패터닝하여 감광막 패턴을 형성한다. 상기 감광막 패턴을 마스크로 이용하여 상기 도전막(220a)을 식각하여 반도체층(220)을 형성한다. 이때, 상기 반도체층(220)을 형성하기위한 상기 도전막(220a)의 식각시, 상기 반도체층(220)의 표면에는 자연산화막(270a)이 형성된다. Referring to FIG. 6A, a
도 6c를 참조하면, 상기 반도체층(220)의 표면에 형성된 상기 자연산화막(270a)을 HF 세정공정을 통해 제거한다. 도 6d를 참조하면, 상기 자연산화막(270a)의 제거에 따라 노출된 반도체층(220)의 표면에 캐리어 트랩층(270)을 형성한다. 상기 캐리어 트랩층(270)은 플라즈마, UV 또는 O3 산화처리를 통해 상기 반도체층(220)의 표면에 형성된 산화막을 포함한다.Referring to FIG. 6C, the
도 6e를 참조하면, 상기 반도체층(220)과 캐리어 트랩층(270)이 형성된 상기 버퍼층(210)상에 게이트 절연막(230)을 형성한다. 도 6f를 참조하면, 상기 게이트 절연막(240)상에 게이트 전극물질을 증착한 다음, 패터닝하여 게이트 전극(240)을 형성한다. 게이트 전극(240)을 형성한 다음, 상기 반도체층(220)으로 소정 도전형의 불순물, 예를 들어 p형 불순물을 이온주입하여 소오스영역(221)과 드레인 영역(225)을 형성한다. 상기 반도체층(220)중 상기 소오스영역(221)과 드레인영역(225)사이의 불순물이 도핑되지 않은 영역은 채널영역(223)으로 작용한다.Referring to FIG. 6E, a
이어서, 도 3에 도시된 바와같이, 상기 게이트 절연막(230)상에 층간 절연막 (250)을 형성한 다음, 상기 콘택홀(251), (255)을 통해 상기 소오스영역(221)과 상기 드레인 영역(225)에 각각 연결되는 소오스 전극(261)과 드레인 전극(265)을 형성한다.3, an
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터를 구비하는 유기발광 표시장치의 단면도를 도시한 것이다. 7 is a cross-sectional view of an organic light emitting display device having a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 기판(300)상에 버퍼층(305)을 형성하고, 상기 버퍼층(305)상에 반도체층(310)과 캐리어 트랩층(340)을 형성한다. 상기 기판(300)은 유리기판, 플라스틱기판 또는 금속기판을 포함한다. 상기 버퍼층(305)은 유기절연막, 무기절연막 또는 유기-무기 하이브리드막을 포함하며, 단일 또는 다층막으로 이루어진다. 상기 반도체층(310)은 폴리실리콘막, 비정질실리콘막 등과 같은 실리콘막을 포함한다.Referring to FIG. 7, a
상기 캐리어 트랩층(340)은 상기 실리콘막을 패터닝하여 반도체층(310)을 형성할 때 상기 반도체층(310)의 표면에 형성된 자연산화막을 포함할 수 있다. 또한, 상기 캐리어 트랩층(340)은 상기 반도체층(310)의 패터닝시 형성된 자연산화막을 HF 세정공정을 통해 제거한 다음 플라즈마, UV 또는 O3 산화처리를 통해 상기 반도체층(310)의 표면에 형성된 산화막을 포함할 수 있다.The
기판상에 게이트 절연막(320)을 형성한 다음, 상기 게이트 절연막(320)상에 게이트 전극(325)을 형성한다. 상기 반도체층(310)으로 소정도전형의 불순물, 예를 들어 p형 불순물을 이온주입하여 소오스영역(311)과 드레인 영역(315)을 형성한다. 상기 반도체층(310)중 상기 소오스영역(311)과 상기 드레인영역(315)사이의 부분은 채널영역(313)으로 작용한다. 상기 게이트 절연막(320)은 단일막 또는 다층막의 유기절연막, 무기절연막 또는 하이브리드막을 포함한다. A
상기 게이트전극(325)을 포함한 상기 게이트 절연막(320)상에 층간 절연막(330)을 형성한다. 상기 층간 절연막(330)은 단일막 또는 다층막의 유기절연막, 무기절연막 또는 유기-무기 하이브리드막을 포함한다. 상기 층간 절연막(330), 게이트 절연막(320) 및 캐리어 트랩층(340)을 식각하여 소오스영역(311)과 드레인 영역(315)의 일부분을 노출시켜 주는 콘택홀(331), (335)을 형성한다. 상기 층간 절연막(330)상에 상기 콘택홀(331), (335)을 통해 상기 소오스영역(311)과 드레인영역(315)에 각각 연결되는 소오스전극(341), (345)을 형성한다.An interlayer insulating
상기 소오스 전극(341)과 드레인 전극(345)을 포함한 층간 절연막(330)상에 절연막(350)을 형성한다. 상기 절연막(350)는 보호막(350a)과 평탄화막(350b)을 포함한다. 상기 보호막(350a)은 단일막 또는 다층막의 유기절연막 또는 무기절연막을 포함한다. 상기 평탄화막(350b)은 유기절연막을 포함한다. 상기 절연막(350)을 식각하여 상기 소오스전극(341)과 드레인전극(345)중 상기 드레인 전극(345)을 노출시키는 비어홀(355)을 형성한다. An insulating
상기 절연막(350)상에 상기 비어홀(355)을 통해 상기 드레인 전극(345)에 연결되는 화소전극으로서 애노드전극(360)을 형성한다. 상기 애노드전극(360)은 반사막(360a)과 투명도전막(360b)을 포함한다. 상기 애노드전극(360)은 상기 반사막(360a)과 투명도전막(360b)의 이중막을 갖는 것을 예시하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라 3중막등 다양한 구조를 가질 수 있다.An
상기 애노드전극(360)의 일부분을 노출시키는 개구부(375)를 구비하는 화소분리막(370)이 상기 절연막(370)상에 형성되고, 상기 화소분리막(370)의 개구부(375)내의 애노드전극(360)상에 유기막층(380)이 형성된다. 상기 유기막층(380)은 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층 및 정공억제층으로부터 선택되는 적어도 하나의 유기막을 포함한다. 기판전면에 캐소드전극(390)이 형성된다.A
발명의 실시예에 따른 화소영역의 각 화소를 구성하는 박막 트랜지스 및 유기발광소자의 구조는 도 7에 도시된 구조에 한정되는 것이 아니라 다양한 구조를 가질 수 있으며, 전면발광형 유기발광 표시장치 뿐만 아니라 배면발광형 또는 양변발광형 유기발광 표시장치에도 적용가능하다. 또한, 본 발명의 박막 트랜지스터는 스위칭소자로 박막 트랜지스터를 사용하는 액정표시장치와 같은 평판표시장치에도 적용가능하다.The structure of the thin film transistor and the organic light emitting device constituting each pixel of the pixel area according to the embodiment of the present invention is not limited to the structure shown in FIG. 7 but may have various structures, and not only the top light emitting organic light emitting display device. The present invention can also be applied to a bottom emission type or a bilateral emission type organic light emitting display device. In addition, the thin film transistor of the present invention can be applied to a flat panel display device such as a liquid crystal display device using a thin film transistor as a switching element.
상기한 바와같은 본 발명의 실시예에 따르면, 반도체층과 게이트 절연막 사이에 캐리어 트랩층을 형성하여 드레인 전극과 채널층의 경계부분에서 발생되는 원하지 않는 핫캐리어를 트랩시켜 줌으로써, 킹크효과를 방지할 수 있으며, 이에 따라 계조표시능력을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, by forming a carrier trap layer between the semiconductor layer and the gate insulating film to trap unwanted hot carriers generated at the boundary between the drain electrode and the channel layer, the kink effect can be prevented. Therefore, the gray scale display ability can be improved.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.
Claims (17)
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US9123817B2 (en) | 2010-10-12 | 2015-09-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Transistors and electronic devices including the same |
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2005
- 2005-08-02 KR KR1020050070638A patent/KR100730141B1/en active IP Right Grant
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