KR101006437B1 - 박막 트랜지스터 표시판 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있는 다결정 규소층, 다결정 규소층 위에 형성되어 있으며 복수의 접촉구를 가지는 제1 층간 절연막, 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 접촉구를 통하여 다결정 규소층과 접촉하고 있는 도전성 접촉 부재, 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 도전성 접촉 부재와 접촉하고 있는 신호 전달선, 신호 전달선 위에 형성되어 있는 제2 층간 절연막을 포함한다.
저저항, SOG, 박막 트랜지스터

Description

박막 트랜지스터 표시판{Thin film transistor array panels}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 표시 셀 어레이 회로에서 일 화소에 대한 배치도이고,
도 3은 도 2의 박막 트랜지스터 표시판을 III-III' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 주변 회로의 신호선을 설명하기 위해 도 1의 데이터 구동 회로 부분을 확대하여 나타낸 배치도이고,
도 5는 도 4의 V-V' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시 장치의 한 기판으로 사용되는 박막 트랜지스터 표시판에 관한 것이다.
최근 들어 정보 처리 기기는 다양한 형태, 다양한 기능, 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전되고 있다. 이러한 정보처리 장치에서 처리된 정보는 전기적인 신호 형태를 갖는다. 사용자가 정보처리 장치에서 처리된 정보를 육 안으로 확인하기 위해서는 인터페이스 역할을 하는 디스플레이 장치를 필요로 한다.
최근에 액정 표시 장치가 대표적인 CRT방식의 디스플레이 장치에 비하여, 경량, 소형이면서, 고해상도, 저전력 및 친환경적인 잇점을 가지며 풀 컬러화가 가능하여 차세대 디스플레이 장치로 부각되고 있다.
액정 표시 장치는 액정의 특정한 분자배열에 전압을 인가하여 다른 분자배열로 변환시키고, 이러한 분자 배열에 의해 발광하는 액정 셀의 복굴절성, 선광성, 2색성 및 광산란 특성 등의 광학적 성질의 변화를 시각 변화로 변환하는 것으로, 액정 셀에 의한 빛의 변조를 이용한 디스플레이이다.
액정 표시 장치는 크게 TN(Twisted Nematic) 방식과 STN(Super-Twisted Nematic)방식으로 나뉘고, 구동방식의 차이로 스위칭 소자 및 TN 액정을 이용한 액티브 매트릭스(Active matrix)표시 방식과 STN 액정을 이용한 패시브 매트릭스 (passive matrix)표시 방식이 있다.
이 두 방식의 큰 차이점은 액티브 매트릭스 표시 방식은 박막 트랜지스터 표시판을 사용하는 점이며, 이것은 박막 트랜지스터를 이용하여 각각의 화소를 구동하는 방식이며, 패시브 매트릭스 표시방식은 트랜지스터를 사용하지 않기 때문에 이와 관련한 복잡한 회로를 필요로 하지 않는다.
박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 반도체층을 비정질 규소를 이용하거나 다결정 규소를 이용하느냐에 따라 구분된다. 다결정 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 소비전력이 작고, 가격이 저렴하지만 비정질 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치와 비교하여 박막 트랜지스터의 제조 공정이 복잡하다. 그래서, 비정질 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 대면적이 용이하고 수율이 높아서 주로 노트 북 PC, LCD 모니터, HDTV 등의 대화면 디스플레이 장치에 적용되는 반면에 다결정 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 IMT-2000 휴대용 전화기의 디스플레이와 같이 소형 디스플레이 장치에 주로 적용된다.
다결정 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 셀 어레이 회로와 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 구동시키기 위한 구동 회로 및 구동 회로에 입력되는 화상 신호 및 주사 신호를 발생하기 위한 각종 주변 회로 소자들을 하나의 유리 기판 위에 모두 집적시키는 SOG(system on glass)를 구현하고 있다.
그러나 SOG 방식의 다결정 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치를 소형 디스플레이 장치에 적용하기 위해서는 셀 어레이 회로, 구동 회로 및 각종 주변 회로 소자들의 크기를 줄여야만 한다.
한편 SOG 방식의 다결정 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 크기를 줄이기 위해서는 박막 트랜지스터 따위로 이루어지는 셀 어레이 회로의 크기를 줄이는 것도 중요하지만 한계가 있기 때문에 셀 어레이 회로의 주변에 형성되는 구동 회로 및 각종 주변 회로 소자들의 크기를 줄여 다결정 규소 박막 트랜지스터 액정 표시 장치의 크기를 작게 하는 것이 바람직하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소형 디스플레이 장치에 적용할 수 있는 작은 크기의 다결정 규소 박막 트랜지스터 표시판을 제공하는 것이다.
이러한 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 다음과 같은 박막 트랜지스터 표시판을 마련한다.
보다 상세하게는 절연 기판, 절연 기판 위에 형성되어 있는 다결정 규소층, 다결정 규소층 위에 형성되어 있으며 복수의 접촉구를 가지는 제1 층간 절연막, 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 접촉구를 통하여 다결정 규소층과 접촉하고 있는 도전성 접촉 부재, 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 도전성 접촉 부재와 접촉하고 있는 신호 전달선, 신호 전달선 위에 형성되어 있는 제2 층간 절연막을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판을 마련한다.
다르게는 표시 영역과 주변 영역으로 구분되어 있는 액정 표시 장치에 있어서, 표시 영역에 형성되어 있는 셀 어레이 회로, 주변 영역에 형성되어 있으며 각각 복수의 신호선을 구비하고 복수의 신호선으로 연결되어 있는 복수의 회로 소자를 포함하고, 신호선은 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 다결정 규소층, 다결정 규소층 위에 형성되어 있으며 복수의 접촉구를 가지는 제1 층간 절연막, 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 접촉구를 통하여 다결정 규소층과 접촉하고 있는 도전성 접촉 부재, 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 도전성 접촉 부재와 접촉하고 있는 신호 전달선, 신호 전달선 위에 형성되어 있는 제2 층간 절연막을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판을 마련한다.
여기서 신호 절단선은 상기 도전성 접촉 부재와 접촉하는 부분에서 폭이 확장되어 있는 것이 바람직하다.
또한 신호 전달선은 알루미늄 계열의 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 도전성 접촉 부재는 크롬 또는 몰리브덴 계열의 금속으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한 절연 기판 전면에 형성되며 다결정 규소층 아래에 위치하는 차단막을 더 포함하는 것이 바람직하다.
서로 이웃하는 상기 배선의 상기 확장부는 서로 엇갈리는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.
이하 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.
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 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 바로 위에 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
그러면 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구성을 개략적으 로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판(100)은 표시 영역(A)과 표시 영역(A)을 제외한 주변 영역(B)으로 구분된다.
표시 영역(A)에는 표시 셀 어레이 회로가 형성되어 있으며, 표시 셀 어레이 회로는 행 방향으로 연장된 m 개의 데이터선들(DL1~DLm)과 열 방향으로 연장된 n 개의 게이트선들(GL1~GLn)을 포함한다.
데이터선들과 게이트선들의 각 교차점들에는 표시용 박막 트랜지스터(Q)가 형성되어 있다. 표시용 박막 트랜지스터(Q)의 소스 전극은 데이터선(DLi)에 연결되고, 게이트 전극은 게이트선(GLi)에 연결된다. 표시용 박막 트랜지스터(Q)의 드레인 전극은 투명 화소 전극(PE)에 연결된다. 투명 화소 전극(PE)과 색필터 표시판(도시하지 않음)에 형성된 투명 공통 전극(CE)의 사이에 액정(LC)이 위치하게 된다.
그러므로, 투명 화소 전극(PE)과 투명 공통 전극(CE) 사이에 인가된 전압에 의해 액정 배열이 제어되어 통과되는 광량이 조절되고 각 픽셀의 계조 표시를 하게 된다.
그리고 주변 영역(B)에는 게이트선(GL1~GLn)을 구동하는 게이트 구동 회로(410), 데이터선(DL1~DLm)을 구동하는 데이터 구동 회로(510), 및 게이트 구동 회로(410)와 데이터 구동 회로(510)에 입력되는 화상 신호 및 주사 신호를 발생하기 위한 각종 회로 소자(도시하지 않음)들이 각각 복수의 신호선(도시하지 않음)을 가지고 형성되어 있다.
또한, 게이트 구동 회로(410), 데이터 구동 회로(510) 및 각종 회로 소자 (도시하지 않음)는 복수의 신호선(도시하지 않음)을 통해 전기적으로 연결되어 있다.
그러면, 표시 셀 어레이 회로의 표시용 박막 트랜지스터(Q)에 대해서 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 표시 셀 어레이 회로에서 일 화소에 대한 배치도이고, 도 3은 도 2의 박막 트랜지스터 표시판을 III-III' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 형성되어 있는 표시 셀 어레이 회로는 투명한 절연 기판(110) 위에 산화 규소 또는 질화 규소로 이루어진 차단층(111)이 형성되어 있다. 차단층(111) 위에 소스 영역(153), 드레인 영역(155), 채널 영역(154) 및 저농도 도핑 영역(lightly doped drain)(152)이 포함된 다결정 규소층(150)이 형성되어 있다. 저농도 도핑 영역(152)은 누설 전류(leakage current)나 펀치스루(punch through) 현상이 발생하는 것을 방지한다. 소스 영역(153)과 드레인 영역(155)은 N형 또는 P형 도전형 불순물이 고농도로 도핑되고, 채널 영역(154)에는 불순물이 도핑되지 않는다.
다결정 규소층(150)을 포함하는 기판(110) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
그리고 게이트 절연막(140) 위에는 일 방향으로 긴 게이트선(121)이 형성되어 있고, 게이트선(121)의 일부가 연장되어 다결정 규소층(150)의 채널 영역(154)과 중첩되어 있으며, 중첩되는 게이트선(121)의 일부분은 박막 트랜지스터의 게이 트 전극(124)으로 사용된다. 게이트선(121)의 한쪽 끝부분은 외부 회로와 연결하기 위해서 게이트선(121) 폭보다 넓게 형성(도시하지 않음)할 수 있다.
또한, 화소의 유지 용량을 증가시키기 위한 유지 전극선(131)이 게이트선 (121)과 평행하며, 동일한 물질로 동일한 층에 형성되어 있다. 다결정 규소층(150)과 중첩하는 유지 전극선(131)의 일 부분은 유지 전극(133)이 되며, 유지 전극 (133)과 중첩하는 다결정 규소층(150)은 유지 전극 영역(157)이 된다. 게이트선 (121)의 한쪽 끝부분은 외부 회로와 연결하기 위해서 게이트선(121) 폭보다 넓게 형성할 수 있다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금[보기: 알루미늄-네오디뮴(Nd) 합금] 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진다.
게이트선(121) 및 유지 전극선(131)이 형성되어 있는 게이트 절연막(140) 위에는 제1 층간 절연막(601)이 형성되어 있다. 절연막(601)은 SiO2/SiN로 이루어진 이중층으로 형성한다. SiO2 단일층보다는 SiO2/SiN 이중층으로 형성하면 SiO2 단일층으로 형성할 때보다 박막 트랜지스터의 신뢰성이 향상된다.
제1 층간 절연막(601)은 소스 영역(153)과 드레인 영역(155)을 각각 노출하는 제1 및 제2 접촉구(141, 142)를 포함하고 있다.
제1 층간 절연막(601) 위에는 게이트선(121)과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선(171)이 형성되어 있다. 데이터선(171)의 일부분 또는 분지형 부분은 제1 접촉구(141)를 통해 소스 영역(153)과 연결되어 있으며 소스 영역(153)과 연결 되어 있는 부분은 박막 트랜지스터의 소스 전극(173)으로 사용된다. 데이터선(171)의 한쪽 끝부분은 외부 회로와 연결하기 위해서 데이터선(171) 폭보다 넓게 형성(도시하지 않음)할 수 있다.
그리고 데이터선(171)과 동일한 층에는 소스 전극(173)과 일정거리 떨어져 형성되어 있으며 제2 접촉구(142)를 통해 드레인 영역(155)과 연결되어 있는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 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] 따위의 몰리브덴 계열의 금속으로 이루어진다.
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 포함하는 제1 층간 절연막(601) 위에 제2 층간 절연막(602)이 형성되어 있다. 이러한 제2 층간 절연막(602)은 드레인 전극(175)을 드러내는 제3 접촉구(143)를 가진다.
제2 층간 절연막(602) 위에는 제3 접촉구(143)를 통해 드레인 전극(175)과 연결되어 있는 화소 전극(190)이 형성되어 있다.
다음은 주변 영역(B)에 형성되어 있는 주변 회로를 구성하는 신호선에 대해서 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 주변 회로의 신호선을 설명하기 위해 도 1의 L 부분을 확대하여 나타낸 배치도이고, 도 5는 도 4의 V-V' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 신호선(70)은 절연 기판(110) 위에 산화 규소 또는 질화 규소로 이루어진 차단층(111)이 형성되어 있고, 차단층(111) 위에 다결정 규소층(150)이 형성되어 있다.
다결정 규소층(150)을 포함하는 기판(110) 위에는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
그리고 게이트 절연막(140) 위에는 제1 층간 절연막(601)이 형성되어 있다. 절연막(601)은 SiO2/SiN로 이루어진 이중층으로 형성한다. SiO2 단일층보다는 SiO2/SiN 이중층으로 형성하면 SiO2 단일층으로 형성할 때보다 박막 트랜지스터의 신뢰성이 향상된다. 또한, 제1 층간 절연막(601)은 다결정 규소층(150)의 일부분을 드러내는 접촉구(181)를 포함하고 있다.
제1 층간 절연막(601) 위에는 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금] 따위의 몰리브덴 계열의 금속으로 이루어지는 도전성 접촉 부재(71p)이 형성되어 있다.
도전성 접촉 부재(71p) 위에는 저항이 작은 금속, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금[보기: 알루미늄-네오디늄(AlNd) 함금] 따위의 알루미늄 계열의 금속으로 이루어지는 신호 전달선(71q)이 형성되어 있다. 신호 전달선(71q)은 일방향으로 길게 형성되어 있으며, 접촉구(181)와 대응하는 부분에서 아래 위로 확장되어 있는 확장부(E)를 가진다. 또한, 도전성 접촉 부재(71p)는 신호 전달선(71q)의 확장부(E)와 중첩되어 접촉구(181)를 통해 다결정 규소층(150)과 전기적으로 연결된다. 이때, 도전성 접촉 부재(71p) 및 신호 전달선(71q)으로 이루어진 이중층을 신호선(71)이라 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 신호선(71)은 다결정 규소층과 접촉하는 부분에는 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 금속으로 이루어진 도전성 접촉 부재를 형성하여 다결정 규소층과의 접촉 특성을 우수하게 한다. 또한 도전성 접촉 부재 위에 저항이 작은 금속을 이용하여 신호 전달선을 형성함으로써, 크롬 또는 몰리브덴을 사용하는 종래의 신호선에 비하여 폭을 좁게 형성하더라도 신호선의 저항은 종래의 신호선에 비하여 동등하거나 더 낮은 수준으로 유지된다. 즉, 비저항 5인 크롬 또는 비저항 3.5인 몰리브덴에 비하여 비저항 1을 가지는 알루미늄을 사용하여 신호선을 형성하게 되면 크롬 또는 몰리브덴을 사용할 경우에 비하여 신호선의 폭을 1/3 정도로 감소시키더라도 신호선의 저항은 오히려 더 낮은 수준으로 유지할 수 있다. 따라서, 복수의 신호선으로 이루어지는 구동 회로 및 각종 주변 회로 소자들의 크기를 줄일 수 있다.
이어 신호선(71) 위에 신호선(71)을 절연하는 제2 층간 절연막(602)이 형성되어 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치는 이외에도 여러 가지 변형된 형태 및 방법으로 제조할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 박막 트랜지스터 표시판의 주변 영역에 형성하는 각종 회로를 크기를 줄일 수 있다. 따라서, 소형 디스플레이 장치에 적용할 수 있는 작은 크기의 다결정 규소 박막 트랜지스터 표시판을 제공하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 절연 기판,
    상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 다결정 규소층,
    상기 다결정 규소층 위에 형성되어 있으며 복수의 접촉구를 가지는 제1 층간 절연막,
    상기 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 접촉구를 통하여 상기 다결정 규소층과 접촉하고 있으며 크롬 또는 몰리브덴 계열의 금속으로 이루어지는 도전성 접촉 부재,
    상기 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 도전성 접촉 부재와 접촉하고 있으며 알루미늄 계열의 금속으로 이루어지는 신호 전달선,
    상기 신호 전달선 위에 형성되어 있는 제2 층간 절연막을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  2. 제1항에서,
    상기 신호 전달선은 상기 도전성 접촉 부재와 접촉하는 부분에서 폭이 확장되어 있는 확장부를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 절연 기판 전면에 형성되며 다결정 규소층 아래에 위치하는 차단막을 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  6. 제2항에서,
    서로 이웃하는 상기 확장부는 서로 엇갈리는 위치에 배치되는 박막 트랜지스터 표시판.
  7. 표시 영역과 주변 영역으로 구분되어 있는 박막 트랜지스터 표시판에 있어서,
    상기 표시 영역에 형성되어 있는 셀 어레이 회로,
    상기 주변 영역에 형성되어 있으며 각각 복수의 신호선을 구비하고 복수의 신호선으로 연결되어 있는 복수의 회로 소자를 포함하고,
    상기 신호선은 절연 기판, 상기 절연 기판 위에 형성되어 있는 다결정 규소층, 상기 다결정 규소층 위에 형성되어 있으며 복수의 접촉구를 가지는 제1 층간 절연막, 상기 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 접촉구를 통하여 상기 다결정 규소층과 접촉하고 있는 도전성 접촉 부재, 상기 제1 층간 절연막 위에 형성되어 있으며 상기 도전성 접촉 부재와 접촉하고 있는 신호 전달선, 상기 신호 전달선 위에 형성되어 있는 제2 층간 절연막을 포함하고
    상기 도전성 접촉 부재는 크롬 또는 몰리브덴 계열 금속으로 이루어지고,
    상기 신호 전달선은 알루미늄 계열 금속으로 이루어지는 박막 트랜지스터 표시판.
  8. 제7항에서,
    상기 신호 전달선은 상기 도전성 접촉 부재와 접촉하는 부분에서 폭이 확장되어 있는 확장부를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7항에서,
    상기 절연 기판 전면에 형성되며 다결정 규소층 아래에 위치하는 차단막을 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  12. 제8항에서,
    서로 이웃하는 상기 확장부는 서로 엇갈리는 위치에 배치되는 박막 트랜지스터 표시판.
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KR19990042251A (ko) * 1997-11-26 1999-06-15 구자홍 액정표시장치와 그 제조방법

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