KR102068089B1 - Oxide semiconductor thin film transistor, method for fabricating tft, array substrate for display device having tft and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산화물 박막 트랜지스터, 제조방법, 표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 개시된 발명은 기판상에 형성되고, 상기 기판보다 큰 굴절률을 가진 저반사 광차단막과 반도체 광차단막; 상기 반도체 광차단막 상에 형성된 버퍼절연막; 상기 버퍼절연막 상에 형성된 산화물 반도체 층; 상기 산화물 반도체 층 위에 적층된 게이트절연막 및 게이트 전극; 상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an oxide thin film transistor, a manufacturing method, an array substrate for a display device, and a method for manufacturing the same. A buffer insulating film formed on the semiconductor light blocking film; An oxide semiconductor layer formed on the buffer insulating film; A gate insulating film and a gate electrode stacked on the oxide semiconductor layer; An interlayer insulating layer formed on the buffer insulating layer including the gate electrode and the oxide semiconductor layer and exposing a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively; And a source electrode and a drain electrode formed on the interlayer insulating film and electrically connected to the source region and the drain region, respectively.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산화물 반도체 박막 트랜지스터, 제조방법, 이를 구비한 표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor, and more particularly, to an oxide semiconductor thin film transistor, a manufacturing method, an array substrate for a display device having the same, and a manufacturing method thereof.
비약적으로 성장하고 있는 평판디스플레이 시장에서 가장 큰 응용 대상으로 TV(Television) 제품이 있다. 현재 TV용 패널로는 액정디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display)가 주축을 이루고 있는 가운데, 유기발광디스플레이도 TV로의 응용을 위해 많은 연구가 진행되고 있다.The largest application in the rapidly growing flat panel display market is TV (Television) products. Currently, liquid crystal displays (LCDs) are mainly used as TV panels, and organic light emitting displays are also being researched for application to TVs.
현재의 TV 용 디스플레이 기술의 방향을 시장에서 요구하는 주요 항목에 초점을 맞추고 있는데, 시장에서 요구하는 사항으로는 대형 TV 또는 DID(Digital Information Display), 저가격, 고화질(동영상 표현력, 고해상도, 밝기, 명암비, 색재현력)이 있다.The current direction of TV display technology is focused on the key items required by the market. The market demands large TV or Digital Information Display (DID), low cost, high definition (video expression power, high resolution, brightness, contrast ratio). , Color reproduction).
이러한 요건에 부합되게 하기 위해서는 유리 등의 기판의 대형화와 함께, 비용 증가 없이 우수한 성능을 갖는 디스플레이 스위칭 및 구동소자로 적용될 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor)가 무엇보다 필요하다고 볼 수 있다.In order to meet these requirements, a thin film transistor (TFT) to be used as a display switching and driving device having excellent performance without cost increase with the increase of a substrate such as glass can be seen above all.
따라서, 향후의 기술개발은 이러한 추세에 맞게 저가격으로 우수한 성능의 디스플레이 패널을 제작할 수 있는 TFT 제작 기술 확보에 초점이 맞춰져야 할 것이다.Therefore, future technology development should focus on securing TFT manufacturing technology that can produce high-performance display panels at low cost in accordance with this trend.
디스플레이의 구동 및 스위칭 소자로서 대표적으로 많이 적용되는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(a-Si TFT)는 저가의 비용으로 2m가 넘는 대형 기판상에 균일하게 형성될 수 있는 소자로서 현재 널리 쓰이는 소자이다.An amorphous silicon thin film transistor (a-Si TFT), which is typically used as a driving and switching element of a display, is a device widely used as a device that can be uniformly formed on a large substrate of more than 2 m at a low cost.
그러나, 디스플레이의 대형화 및 고화질 화 추세에 따라 소자 성능 역시 고성능이 요구되어, 이동도 0.5 cm2/Vs 수준의 기존의 a-Si TFT는 한계에 다다를 것으로 판단된다.However, with the trend toward larger displays and higher image quality, device performance is also required, and the existing a-Si TFT with a mobility of 0.5 cm 2 / Vs is expected to reach its limit.
따라서, a-Si TFT보다 높은 이동도를 갖는 고성능 TFT 및 제조 기술이 필요하다. 또한, a-Si TFT는 최대의 약점으로서 동작을 계속함에 따라 소자 특성이 계속 열화되어 초기의 성능을 유지할 수 없는 신뢰성 상의 문제를 내포하고 있다.Therefore, there is a need for a high performance TFT and a manufacturing technology having higher mobility than a-Si TFT. In addition, a-Si TFTs suffer from reliability problems in that the device characteristics continue to deteriorate as they continue to operate as the greatest weakness and thus cannot maintain their initial performance.
이것은 a-Si TFT가 교류 구동의 LCD보다는 지속적으로 전류를 흘려 보내면서 동작하는 유기발광디스플레이(OLED; Organic Luminescene Emitted Diode)로 응용되기 힘든 주된 이유이다.This is the main reason why a-Si TFT is hard to be applied as an organic luminescence display (OLED) that operates by continuously flowing current rather than an AC driven LCD.
비정질 실리콘(a-Si) TFT 대비 월등히 높은 성능을 갖는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)는 수십에서 수백 cm2/Vs의 높은 이동도를 갖기 때문에, 기존 a-Si TFT에서 실현하기 힘들었던 고화질 디스플레이에 적용할 수 있는 성능을 갖을 뿐만 아니라, a-Si TFT 대비 동작에 따른 소자특성 열화 문제가 매우 적다. Poly-Si TFTs, which have significantly higher performance than amorphous silicon (a-Si) TFTs, have high mobility from tens to hundreds of cm 2 / Vs, which makes them difficult to achieve in conventional a-Si TFTs. In addition to the performance that can be applied to the display, the deterioration of device characteristics due to operation compared to a-Si TFT is very small.
그러나, 이러한 poly-Si TFT를 제작하기 위해서는 a-Si TFT에 비해 많은 공정이 필요하고, 그에 따른 추가 장비 투자 역시 선행되어야 한다.However, in order to manufacture such a poly-Si TFT, more processes are required than a-Si TFT, and additional equipment investment must also be preceded.
따라서, p-Si TFT는 디스플레이의 고화질 디스플레이 또는 OLED와 같은 제품에 응용되기에 적합하지만, 비용 면에서는 기존 a-Si TFT에 비해 열세이므로 응용이 제한적일 수밖에 없다. Therefore, the p-Si TFT is suitable for application to a product such as a high-definition display of the display or OLED, but in terms of cost is inferior to the existing a-Si TFT, the application is inevitably limited.
특히, p-Si TFT 의 경우, 제조장비의 한계나 균일도 불량과 같은 기술적인 문제로 현재까지는 1m가 넘는 대형 기판을 이용한 제조 공정이 실현되고 있지 않기 때문에, TV 제품으로의 응용이 어려운 것도, 고성능의 p-Si TFT가 쉽게 시장에 자리 잡기 힘들게 하는 요인이 되고 있다.In particular, in the case of p-Si TFT, due to technical problems such as limitations of manufacturing equipment and poor uniformity, the manufacturing process using a large substrate of more than 1 m has not been realized until now, so that application to TV products is difficult. P-Si TFTs are becoming a factor that makes it difficult to position in the market.
따라서, a-Si TFT의 장점(대형화, 저가격화, 균일도)과 poly-Si TFT의 장점(고성능, 신뢰성)을 모두 취할 수 있는 새로운 TFT 기술에 대한 요구가 어느 때보다도 크며, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 그 대표적인 것으로 산화물 반도체 TFT(Oxide Semiconductor TFT)가 있다.Therefore, the demand for new TFT technology that can take advantage of both the advantages of a-Si TFT (large size, low price, uniformity) and the advantages of poly-Si TFT (high performance, reliability) is greater than ever. There is progress, and the representative one is an oxide semiconductor TFT.
이러한 산화물 반도체 TFT는 비정질 실리콘(a-Si) TFT에 비해 이동도 (mobility)가 높고, 다결정 실리콘(poly-Si) TFT에 비해서는 제조 공정이 간단하고 제작 비용이 낮다는 장점이 있어, 액정디스플레이(LCD) 및 유기전계발광소자(OLED) 에서 이용 가치가 높다. Such oxide semiconductor TFTs have advantages of higher mobility than amorphous silicon (a-Si) TFTs, and simpler manufacturing processes and lower manufacturing costs than polycrystalline silicon (poly-Si) TFTs. High value for use in LCDs and organic light emitting diodes (OLEDs).
기존의 산화물 반도체 TFT 중, 상부 게이트(Top Gate) 구조의 산화물 반도체 트랜지스터는 식각 정지막(etch stopper) 구조 대비 게이트와 소스전극/ 드레인 전극 간의 기생 용량을 최소화할 수 있는 장점을 갖는 구조이다.Among conventional oxide semiconductor TFTs, an oxide semiconductor transistor having a top gate structure has an advantage of minimizing parasitic capacitance between a gate and a source electrode / drain electrode compared to an etch stopper structure.
이러한 장점을 갖는 상부 게이트(Top Gate) 구조의 종래기술의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 구조에 대해 도 1 및 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.An oxide semiconductor thin film transistor structure according to an embodiment of the prior art having a top gate structure having such an advantage will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.
도 1은 종래기술에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 구조의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor structure according to the prior art.
도 2는 종래기술에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도로서, 외부 광이 소스전극 및 드레인 전극의 측면으로부터 반사되어 산화물 반도체층으로 유입되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor according to the related art, and illustrates a state in which external light is reflected from side surfaces of a source electrode and a drain electrode and flows into an oxide semiconductor layer.
종래기술에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(11) 상에 형성된 버퍼절연막(13)과, 상기 버퍼절연막(13) 상에 형성된 산화물 반도체 층(15)과, 상기 산화물 반도체 층(15) 위에 적층된 게이트절연막 (17) 및 게이트 전극(19)과, 상기 게이트 전극(19)과 상기 산화물 반도체 층(15)을 포함한 상기 버퍼절연막(13) 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 층(15)의 소스영역(15a)과 드레인 영역(15b)을 각각 노출시키는 콘택홀(미도시)을 구비한 층간 절연막(21)(ILD; Inter-Layer Dielectric)과, 상기 층간 절연막(21) 상에 형성되고, 상기 소스영역(15a)과 드레인 영역(15b)과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 (23a) 및 드레인 전극(23b)과, 상기 소스전극(23a) 및 드레인 전극(23b)을 포함한 층간 절연막(21) 상에 형성된 패시베이션막(25)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the oxide semiconductor
여기서, 상기 상부 게이트(Top Gate) 구조의 산화물 반도체 트랜지스터(10)는 게이트전극(19)이 산화물 반도체 층(15)의 상부에 있기 때문에 산화물 반도체 층(15)이 하부에서 조사되는 광(light)에 노출된다.Here, in the
따라서, 종래기술에 따른 상기 산화물 반도체 박막 트랜지스터(10)는 상기 산화물 반도체 층(15)의 채널영역(15c)이 하부에서 조사되는 광(light)에 노출되기 때문에, 채널영역(15c)으로 하부 광에 의한 광 유입이 많아지게 되어 광 신뢰성 (즉, 음(-)의 전압과 빛이 들어올 경우 문턱 전압이 음(-)의 방향으로 이동함)이 취약하게 된다.Therefore, since the oxide semiconductor
또한, 종래기술에 따른 상기 산화물 반도체 박막 트랜지스터(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부에서 조사되는 광이 상기 소스전극 (23a) 및 드레인 전극 (23b)의 내 측면에 의해 반사되어 채널영역(15c)으로 유입됨으로써 광 신뢰성이 저하된다.In addition, in the oxide semiconductor
한편, 종래기술의 다른 실시 예에 따른 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 대해 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, an oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure according to another embodiment of the prior art will be described with reference to FIG. 3.
도 3은 종래기술의 다른 실시 예에 따른 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure according to another exemplary embodiment of the prior art.
종래기술의 다른 실시 예에 따른 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(51) 상에 형성된 버퍼절연막(53)과, 상기 버퍼절연막(53) 상에 형성된 하부 게이트 전극(55)과, 상기 하부 게이트 전극(55)을 포함한 상기 버퍼절연막(53) 상에 형성된 하부 게이트 절연막(57)과, 상기 하부 게이트 전극(55) 위의 상기 하부 게이트 절연막(57) 상에 형성된 산화물 반도체 층(59)과, 상기 산화물 반도체 층(59) 상에 적층된 상부 게이트 절연막(61)과 상부 게이트 전극(63)과, 상기 상부 게이트 전극(63)과 상기 산화물 반도체 층(59)을 포함한 상기 버퍼절연막(57) 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 층(59)의 소스영역(59a)과 드레인 영역(59b)을 각각 노출시키는 콘택홀(미도시)을 구비한 층간 절연막(65)(ILD; Inter-Layer Dielectric)과, 상기 층간 절연막(65) 상에 형성되고, 상기 소스영역(59a)과 드레인 영역(59b)과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극(67a) 및 드레인 전극(67b)과, 상기 소스전극(67a) 및 드레인 전극(67b)을 포함한 층간 절연막(65) 상에 형성된 패시베이션막(69)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, an oxide semiconductor
여기서, 상기 하부 게이트 전극(55)은 상기 상부 게이트 전극(63)보다 폭(d) 만큼 측면 쪽으로 돌출되어 형성된다. 이때, 상기 하부 게이트 전극(55)의 폭(d) 만큼의 부분은 소스전극(67a) 및 드레인 전극(67b)와 오버랩되어 기생 캐패시터 (Cgs)를 형성하게 된다.Here, the
상기 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터(50)는 소자 특성 개선에 효과가 있다. 특히, 같은 TFT 사이즈를 갖는 단일 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터보다 전류량이 증가하며, 전류 변화율이 감소하여 유기전계발광소자(OLED; Organic Luminescent Emitted Diode)와 같은 표시소자 구동에 유리한 구조이다.The oxide semiconductor
또한, 상기 하부 게이트 전극(55)이 상기 산화물 반도체 층(59)의 하부에 위치하고 있기 때문에, 채널영역(59c)이 하부에서 조사되는 광(light)에 의해 노출되는 것이 어느 정도는 차단된다. In addition, since the
그러나, 도 3에서와 같이, 하부에서 조사되는 광이 상기 소스전극(67a) 및 드레인 전극(67b)의 내 측면에 의해 반사되어 채널영역(59c)으로 유입됨으로써 광 신뢰성 열화가 발생하게 된다.However, as shown in FIG. 3, the light irradiated from the lower side is reflected by the inner side surfaces of the
한편, 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 구성하는 하부 게이트 전극과 상부 게이트 전극 간의 오버랩에 의해 하부 게이트전극과 소스전극 및 드레인 전극 간에 발생하는 기생 캐패시터(Cgs)를 줄일 수가 없음은 물론, 하부 게이트 전극의 크기가 증가함으로 인해 금속화(metallization) 영역의 설계 마진 감소하여 개구율이 줄어들게 된다. On the other hand, the parasitic capacitor Cgs generated between the lower gate electrode, the source electrode, and the drain electrode may not be reduced due to the overlap between the lower gate electrode and the upper gate electrode of the oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure. As the size of the electrode increases, the design margin of the metallization region decreases, leading to a reduction in the aperture ratio.
본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 하부에 굴절률이 서로 다른 광차단막과 반도체 광차단막을 적층함으로써, 채널부로의 광 유입을 감소시켜 소자의 광 신뢰성 특성을 향상시킴과 동시에, 배면 유리기판의 반사율을 낮추어 시인성을 향상시킬 수 있는 산화물 반도체 박막 트랜지스터, 제조방법, 이를 구비한 표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to stack a light blocking film and a semiconductor light blocking film having different refractive indices under the oxide semiconductor thin film transistor, thereby reducing the inflow of light into the channel portion, thereby reducing the light of the device. The present invention provides an oxide semiconductor thin film transistor, a manufacturing method, an array substrate for a display device having the same, and a method of manufacturing the same, which can improve reliability and improve visibility by lowering a reflectance of a back glass substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터는 기판상에 형성되고, 상기 기판보다 큰 굴절률을 가진 저반사 광차단막과 반도체 광차단막; 상기 반도체 광차단막 상에 형성된 버퍼절연막; 상기 버퍼절연막 상에 형성된 산화물 반도체 층; 상기 산화물 반도체 층 위에 적층된 게이트절연막 및 게이트 전극; 상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention for achieving the above object is formed on a substrate, a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a larger refractive index than the substrate; A buffer insulating film formed on the semiconductor light blocking film; An oxide semiconductor layer formed on the buffer insulating film; A gate insulating film and a gate electrode stacked on the oxide semiconductor layer; An interlayer insulating layer formed on the buffer insulating layer including the gate electrode and the oxide semiconductor layer and exposing a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively; And a source electrode and a drain electrode formed on the interlayer insulating film and electrically connected to the source region and the drain region, respectively.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 제조방법은, 기판상에 상기 기판보다 큰 굴절률을 갖는 저 반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성하는 단계; 상기 반도체 광차단막 상에 버퍼절연막을 형성하는 단계; 상기 버퍼절연막 상에 산화물 반도체 층을 형성하는 단계; 상기 산화물 반도체 층 위에 게이트절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 층간 절연막 상에 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating an oxide semiconductor thin film transistor, the method including: forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a larger refractive index than the substrate on a substrate; Forming a buffer insulating film on the semiconductor light blocking film; Forming an oxide semiconductor layer on the buffer insulating film; Forming a gate insulating film and a gate electrode on the oxide semiconductor layer; Forming an interlayer insulating film on the buffer insulating film including the gate electrode and the oxide semiconductor layer to expose a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively; And forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source and drain regions, respectively, on the interlayer insulating layer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 를 구비한 표시장치용 어레이 기판은, 기판상에 형성되고, 상기 기판보다 큰 굴절률을 가진 저반사 광차단막과 반도체 광차단막; 상기 반도체 광차단막 상에 형성된 버퍼절연막; 상기 버퍼절연막 상에 형성된 산화물 반도체 층; 상기 산화물 반도체 층 위에 적층된 게이트절연막 및 게이트 전극; 상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막; 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극; 상기 소스전극 및 드레인 전극을 포함한 상기 층간절연막 상에 형성되고, 상기 드레인 전극을 노출시키는 패시베이션막; 상기 패시베이션막 상에 형성되고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 접속되는 화소전극;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.An array substrate for a display device including an oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention for achieving the above object comprises: a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film formed on a substrate and having a larger refractive index than the substrate; A buffer insulating film formed on the semiconductor light blocking film; An oxide semiconductor layer formed on the buffer insulating film; A gate insulating film and a gate electrode stacked on the oxide semiconductor layer; An interlayer insulating layer formed on the buffer insulating layer including the gate electrode and the oxide semiconductor layer and exposing a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively; A source electrode and a drain electrode formed on the interlayer insulating film and electrically connected to the source and drain regions, respectively; A passivation film formed on the interlayer insulating film including the source electrode and the drain electrode and exposing the drain electrode; And a pixel electrode formed on the passivation film and electrically connected to the drain electrode.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 구비한 표시장치용 어레이 기판 제조방법은, 기판상에 상기 기판보다 큰 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성하는 단계; 상기 반도체 광차단막 상에 버퍼절연막을 형성하는 단계; 상기 버퍼절연막 상에 산화물 반도체 층을 형성하는 단계; 상기 산화물 반도체 층 위에 게이트절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 층간 절연막 상에 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소스전극 및 드레인 전극을 포함한 상기 층간절연막 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 패시베이션막을 형성하는 단계; 상기 패시베이션막 상에 상기 드레인 전극과 전기적으로 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, an array substrate manufacturing method for a display device having an oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention for achieving the above object, the step of forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a larger refractive index than the substrate on the substrate; ; Forming a buffer insulating film on the semiconductor light blocking film; Forming an oxide semiconductor layer on the buffer insulating film; Forming a gate insulating film and a gate electrode on the oxide semiconductor layer; Forming an interlayer insulating film on the buffer insulating film including the gate electrode and the oxide semiconductor layer to expose a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively; Forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source region and the drain region, respectively, on the interlayer insulating layer; Forming a passivation film exposing the drain electrode on the interlayer insulating film including the source electrode and the drain electrode; And forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode on the passivation film.
본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터, 제조방법, 이를 구비한 표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention, a manufacturing method, an array substrate for a display device having the same, and a manufacturing method thereof have the following effects.
본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터, 제조방법, 이를 구비한 표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 따르면, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 형성하는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막 중에서 저반사 광차단막으로는 기판보다 굴절률이 큰 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 단일 층으로 구성하거나, 또는 기판보다 굴절률이 큰 저반사 재료들, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 하부층으로 하고, TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 상부층으로 하는 적어도 2층 이상의 저반사 광차단막으로 구성할 수도 있다. 이때, 상기 2층 이상의 저반사층으로 구성하는 경우에, 상부 저반사층의 굴절률은 하부 저반사층의 굴절률보다 큰 값을 가진다.According to the oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention, a manufacturing method, an array substrate for a display device having the same, and a method of manufacturing the same, a low reflection light shielding film among a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film formed under the oxide semiconductor thin film transistor Low reflective materials having a higher refractive index than the substrate, for example, TiO 2 , ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, SiNx, or a single layer composed of any one of At least 2 having a low reflection layer composed of any one selected from reflective materials such as TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, and SiNx as a lower layer, and a low reflection layer composed of any one selected from TiO 2 , ZnS, ZnSe, and SiC as an upper layer. It can also be comprised with a low reflection light shielding film of more than a layer. At this time, in the case where the two or more low reflection layers are configured, the refractive index of the upper low reflection layer has a larger value than that of the lower low reflection layer.
따라서, 본 발명은 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 하부에서 유입되는 광을 차단하기 위해 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 소자의 광 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a light reliability film of a device by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index greater than the refractive index of the substrate and having different refractive indices under the oxide semiconductor thin film transistor so as to block light flowing from the bottom of the oxide semiconductor thin film transistor. Can improve.
특히, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 산화물 반도체 층의 채널영역으로의 광 유입을 차단하여 광 신뢰성을 크게 개선할 수 있다.In particular, by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index larger than the refractive index of the substrate and having different refractive indices below the oxide semiconductor thin film transistor, it is possible to block the inflow of the oxide semiconductor layer into the channel region, thereby greatly improving the optical reliability. .
또한, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터, 제조방법, 이를 구비한 표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법은, 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 적층함으로써 기판 배면의 반사율을 감소시켜 시인성을 개선할 수 있다. In addition, an oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention, a manufacturing method, an array substrate for a display device having the same, and a method for manufacturing the same include a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having refractive indices greater than those of a substrate and having different refractive indices. By stacking the transistor under the transistor, the reflectivity of the back surface of the substrate can be reduced to improve visibility.
그리고, 본 발명은 굴절률이 다른 다층의 광차단막을 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 적용 가능하며, 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 구성하는 하부 게이트 전극과 상부 게이트 전극 간의 오버랩을 줄일 수 있어 하부 게이트전극과 소스전극 및 드레인 전극 간에 발생하는 기생 캐패시터(Cgs)를 감소시킬 수 있음은 물론, 하부 게이트 전극의 크기 감소로 인해 금속화(metallization) 영역의 설계 마진 증가를 통해 개구율이 증가하게 된다. 즉. 하부 게이트 전극과 소스전극 / 드레인 전극 간의 오버랩의 감소 만큼의 도체화 영역의 길이를 줄일 수 있어 그 만큼의 개구율 증가가 가능하다. In addition, the present invention can apply a multi-layered light blocking film having a different refractive index to an oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure, and can reduce overlap between the lower gate electrode and the upper gate electrode of the oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure. The parasitic capacitor Cgs generated between the lower gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be reduced, and the aperture ratio is increased by increasing the design margin of the metallization region due to the size reduction of the lower gate electrode. . In other words. The length of the conductive region can be reduced by the reduction of the overlap between the lower gate electrode and the source electrode / drain electrode, thereby increasing the aperture ratio.
더욱이, 본 발명은 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 적용 가능함으로써, 하부 게이트 전극의 도체화 영역의 길이를 감소시킬 수 있으며, 오프셋(offset) 저항 감소로 온 전류(on current)가 증가하게 된다. Furthermore, the present invention can apply the low reflection light blocking film and the semiconductor light blocking film having a different refractive index larger than the refractive index of the substrate to the oxide semiconductor thin film transistor of the double gate structure, thereby reducing the length of the conductive region of the lower gate electrode. The on-resistance increases due to the offset resistance decrease.
또한, 본 발명은 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 적용 가능함으로써 도체화 영역의 길이가 줄면 도체화 저항이 감소하게 되고, 그로 인해 소자의 온 전류가 증가하여 소자 특성 측면에서도 유리하다.In addition, the present invention can apply a low reflection light shielding film and a semiconductor light blocking film having different refractive indices greater than the refractive index of the substrate to the oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure, so that the conductorization resistance is reduced when the length of the conductor area is reduced. Therefore, the on current of the device is increased, which is advantageous in terms of device characteristics.
도 1은 종래기술에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 구조의 개략적인 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도로서, 외부 광이 소스전극 및 드레인 전극의 측면으로부터 반사되어 산화물 반도체층으로 유입되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 종래기술의 다른 실시 예에 따른 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 구조의 개략적인 단면도이다.
도 5a 내지 5k는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 제조공정 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 있어서, 다층의 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 적용한 경우에 파장에 따른 반사율의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 적용한 표시장치용 어레이 기판의 개략적인 단면도이다.
도 9a 내지 9o는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 적용한 표시장치용 어레이 기판 제조공정 단면도들이다.1 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor structure according to the prior art.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor according to the related art, and illustrates a state in which external light is reflected from side surfaces of a source electrode and a drain electrode and flows into an oxide semiconductor layer.
3 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure according to another exemplary embodiment of the prior art.
4 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor structure according to an embodiment of the present invention.
5A to 5K are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing an oxide semiconductor thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in reflectance according to a wavelength when an oxide semiconductor thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention is applied to a multilayer low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film.
7 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure according to another exemplary embodiment of the present invention.
8 is a schematic cross-sectional view of an array substrate for a display device to which an oxide semiconductor thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.
9A to 9O are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing an array substrate for a display device to which an oxide semiconductor thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 구조에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an oxide semiconductor thin film transistor structure according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 구조의 개략적인 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view of an oxide semiconductor thin film transistor structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터(100)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(101) 상에 형성되고, 상기 기판(101)보다 큰 굴절률을 가진 적어도 한 층 이상의 저반사 광차단막(103) 및, 상기 제1 광차단막(103)보다 굴절률이 큰 반도체 광차단막(105)과; 상기 반도체 광차단막(105) 상에 형성된 버퍼절연막(107)과, 상기 버퍼절연막(107) 상에 형성된 산화물 반도체 패턴(109)과, 상기 산화물 반도체 패턴(109) 위에 적층된 게이트절연막(113a) 및 게이트 전극 (115a)과, 상기 게이트 전극(115a)과 상기 산화물 반도체 패턴(109)을 포함한 상기 버퍼절연막(107) 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 패턴(109)의 소스영역(109a)과 드레인 영역 (109b)을 각각 노출시키는 콘택홀(미도시; 도 5i의 123a, 123b 참조)을 구비한 층간 절연막 (119)(ILD; Inter-Layer Dielectric)과, 상기 층간 절연막(119) 상에 형성되고, 상기 소스영역(109a)과 드레인 영역(109b)과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 (125a) 및 드레인 전극(125b)과, 상기 소스전극(125a) 및 드레인 전극(125b)을 포함한 층간 절연막(119) 상에 형성된 패시베이션막(129)을 포함하여 구성된다.As illustrated in FIG. 4, the oxide semiconductor
여기서, 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 (100)는 탑 게이트(Top gate), 바텀 게이트(Bottom gate) 방식 등을 포함하여 구동 가능한 박막 트랜지스터 구조를 모두 포함한다. 또한, 상기 산화물 반도체 박막 트랜지스터(100)는 식각정지층을 사용하는 박막 트랜지스터 및 BCE 구조의 박막 트랜지스터에도 적용 가능하다.Here, the oxide semiconductor
본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터(100)는 액정표시장치 (Liquid Crystal Display; 이하 LCD라 함), 유기발광 다이오드(Organic Luminescence Emitted Diode; 이하 OLED라 함) 등 평판 디스플레이의 구동 소자 또는 스위칭 소자나, 메모리 소자의 주변 회로 구성을 위한 소자 등 다양한 전자 소자에 적용될 수 있다.The
상기 기판(101)은 실리콘, 유리, 플라스틱 또는 다른 적절한 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서는 기판으로 유리 기판을 적용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. The
상기 기판(101)보다 큰 굴절률을 가진 한 층 이상의 저반사 광차단막(103)은 단일 층으로 구성되거나, 또는 적어도 2 층 이상으로 구성될 수도 있다. 본 발명에서는 2 층, 예를 들어 제1 및 2 저반사층(103a, 103b)으로 구성된 경우를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. One or more low reflection
상기 저반사 광차단막(103)의 굴절률은 상기 기판(101)보다 큰 굴절률, 예를 들어 약 1.51 내지 3.0 범위의 값을 갖는다.The refractive index of the low reflection
이때, 상기 저반사 광차단막(103)이 단일 층으로 구성되는 경우에, 그 적용 물질로는 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막(103)은 상기 기판(101)의 굴절률, 예를 들어 1.5보다 큰 굴절률, 예를 들어 1.51 내지 3.0 값을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In this case, when the low reflection
상기 단일 층의 적용 물질로서 TiO2를 사용하는 경우, 그 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 300 내지 600 Å 정도의 두께 범위가 적절하다.When TiO 2 is used as the application material of the single layer, the thickness thereof is in the range of about 50 to 2000 mm 3, and preferably in the range of about 300 to 600 mm 3 is appropriate.
또한, 상기 저반사 광차단막(103)이, 도 4에서와 같이, 이중 층의 제1 및 2 저반사층(103a, 103b)으로 구성되는 경우에, 상기 제1 저반사층(103a)의 적용 물질로는 저 반사 재료, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2 저반사층(103b)의 적용 물질로는 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 사용할 수도 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막(103)은 상기 기판(101)의 굴절률, 예를 들어 약 1.5보다 큰 굴절률을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In addition, when the low reflection
상기 저반사 광차단막(103)이 다층, 예를 들어 이중 층의 적용 물질로서 하부 층인 제1 저반사층(103a)은 TaO를 사용하고, 제2 저반사층(103b)은 TiO2를 사용하는 경우에, 제1 저반사층(103a) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500Å 정도의 두께 범위가 적절하며, 제2 저반사층(103b) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500 Å 정도의 두께 범위가 적절하다. In the case where the low reflection
한편, 상기 반도체 광차단막(105)은 상기 기판(101) 및 상기 저반사 광차단막(103)보다 큰 굴절률을 갖는다. 이때, 상기 반도체 광차단막(105)의 굴절률은 가시광선 파장 대역에서 2.6 내지 4.5 정도 범위의 값을 갖는다. On the other hand, the semiconductor
상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로는 비정질 실리콘(amorphous Si), 비정질 게르마늄(amorphous Ge), 비정질 구리 산화물(Coppor oxide)을 포함하는 물질 군에서 선택하여 사용하거나, 상기 재료들의 나노 결정(nanocrystalline), 마이크로결정(microcrystalline), 다결정 (poly-crystalline), 단결정(single crystal) 상태도 포함할 수 있다.As an application material of the semiconductor
상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로서 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 2000 Å 이상이 바람직하다.In the case of using amorphous silicon (a-Si) as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로서 비정질 게르마늄(a-Ge)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 1500 Å 이상이 바람직하다.In addition, in the case of using amorphous germanium (a-Ge) as an application material of the semiconductor
그리고, 상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로서 비정질 구리 산화물 (Copper oxide)을 사용하는 경우에, 그 두께는 2000 내지 10,000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 5000 Å 이상이 바람직하다.In addition, when amorphous copper oxide is used as an application material of the semiconductor
도 6을 참조하면, 반도체 광차단막(105)만 사용하는 경우에, 반사율이 약 30% 정도로 크게 나타났지만, 단일 층의 저반사 광차단막(103)과 반도체 광차단막 (105)을 함께 사용하는 경우에, 반사율이 약 8% 정도 이하로 감소하는 것으로 나타났으며, 이중 층의 저반사 광차단막(103)과 반도체 광차단막(105)을 함께 사용하는 경우에, 반사율이 약 5% 정도 이하로 더 낮게 나타남을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, when only the semiconductor
그리고, 상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(109)은 상기 소스전극(125a)과 드레인전극(125b)과 각각 접촉하는 소스영역(109a)과 드레인 영역 (109b)과 함께, 상기 소스전극(125a)과 드레인전극(125b) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 채널영역(109c)을 포함한다.In addition, the
상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(109)은 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘(a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브(Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. The
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 산화물 반도체 패턴(109a)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체 패턴(109)이 SIZO로 이루어지는 경우, 액티브층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체 패턴(109)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨 (K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
또한, 상기 게이트 절연막(113a)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수(low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물(Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물(Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.In addition, the
상기 게이트 전극(115a)으로는, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금 (Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. As the
그리고, 상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(109a)은 소스전극 (125a)과 드레인전극(125b) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 층으로서, 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘(a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브(Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. The
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 산화물 반도체 패턴(109)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체 패턴(109)이 SIZO로 이루어지는 경우, 액티브층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체 패턴(109)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨 (K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
그리고, 상기 소스전극(125a) 및 드레인전극(125b)으로는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금(Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. The
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 따르면, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 형성하는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막 중에서 저반사 광차단막으로는 기판보다 굴절률이 큰 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 단일 층으로 구성하거나, 또는 기판보다 굴절률이 큰 저반사 재료들, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 하부층으로 하고, TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 상부층으로 하는 적어도 2층 이상의 저반사 광차단막으로 구성할 수도 있다. 이때, 상기 2층 이상의 저반사층으로 구성하는 경우에, 상부 저반사층의 굴절률은 하부 저반사층의 굴절률보다 큰 값을 가진다.As described above, according to the oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention, among the low reflection light blocking film and the semiconductor light blocking film formed under the oxide semiconductor thin film transistor, the low reflection light blocking film has a lower refractive index than the substrate, eg For example, it is composed of a single layer composed of any one selected from TiO 2 , ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, SiNx, or low reflective materials having a higher refractive index than a substrate, for example, TaOx, Al 2 At least two or more low-reflection light blocking films may be formed of a low reflection layer composed of any one selected from O 3 , InGaZnO, and SiNx as a lower layer, and a low reflection layer composed of any one selected from TiO 2 , ZnS, ZnSe, and SiC as an upper layer. . At this time, in the case where the two or more low reflection layers are configured, the refractive index of the upper low reflection layer has a larger value than that of the lower low reflection layer.
따라서, 본 발명은 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 하부에서 유입되는 광을 차단하기 위해 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 소자의 광 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a light reliability film of a device by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index greater than the refractive index of the substrate and having different refractive indices under the oxide semiconductor thin film transistor so as to block light flowing from the bottom of the oxide semiconductor thin film transistor. Can improve.
특히, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 산화물 반도체 층의 채널영역으로의 광 유입을 차단하여 광 신뢰성을 크게 개선할 수 있다.In particular, by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index larger than the refractive index of the substrate and having different refractive indices below the oxide semiconductor thin film transistor, it is possible to block the inflow of the oxide semiconductor layer into the channel region, thereby greatly improving the optical reliability. .
또한, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터는, 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 적층함으로써 기판 배면의 반사율을 감소시켜 시인성을 개선할 수 있다. In addition, the oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention improves visibility by reducing the reflectivity of the back surface of the substrate by stacking a low reflection light shielding film and a semiconductor light blocking film having a different refractive index greater than the refractive index of the substrate under the oxide semiconductor thin film transistor. Can be.
상기 구성으로 이루어지는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 제조방법에 대해 도 5a 내지 5k를 참조하여 상세히 설명한다.An oxide semiconductor thin film transistor manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to FIGS. 5A to 5K.
도 5a 내지 5k는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 제조공정 단면도들이다.5A through 5K are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing an oxide semiconductor thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a를 참조하면, 기판(101) 전면에 기판(101)보다 굴절률이 큰 제1 저반사층(103a)과 제2 저반사층(103b)을 차례로 적층하여 저반사 광차단막(103)을 형성한다. 이때, 상기 제1 및 2 저반사층(103a, 103b)의 증착방법으로는 RF-스퍼터링 (sputter) 방법, DC-스퍼터링 방법, PECVD방법, ALD방법, 증기증착법(evaporation) 중에서 선택하여 사용할 수 있다.Referring to FIG. 5A, the first
상기 기판(101)은 실리콘, 유리, 플라스틱 또는 다른 적절한 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서는 기판으로 유리 기판을 적용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. The
상기 기판(101)보다 큰 굴절률을 가진 한 층 이상의 저반사 광차단막(103)은 단일 층으로 구성되거나, 또는 적어도 2 층 이상으로 구성될 수도 있다. 본 발명에서는 2 층, 예를 들어 제1 및 2 저반사층(103a, 103b)으로 구성된 경우를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. One or more low reflection
상기 저반사 광차단막(103)의 굴절률은 상기 기판(101)보다 큰 굴절률, 예를 들어 약 1.51 내지 3.0 범위의 값을 갖는다.The refractive index of the low reflection
이때, 상기 저반사 광차단막(103)이 단일 층으로 구성되는 경우에, 그 적용 물질로는 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막(103)은 상기 기판(101)의 굴절률, 예를 들어 1.5보다 큰 굴절률, 예를 들어 1.51 내지 3.0 값을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In this case, when the low reflection
상기 단일 층의 적용 물질로서 TiO2를 사용하는 경우, 그 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 300 내지 600 Å 정도의 두께 범위가 적절하다.When TiO 2 is used as the application material of the single layer, the thickness thereof is in the range of about 50 to 2000 mm 3, and preferably in the range of about 300 to 600 mm 3 is appropriate.
또한, 상기 저반사 광차단막(103)이, 이중 층의 제1 및 2 저반사층(103a, 103b)으로 구성되는 경우에, 상기 제1 저반사층(103a)의 적용 물질로는 저 반사 재료, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2 저반사층(103b)의 적용 물질로는 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 사용할 수도 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막(103)은 상기 기판(101)의 굴절률, 예를 들어 약 1.5보다 큰 굴절률을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In addition, in the case where the low reflection
상기 저반사 광차단막(103)이 다층, 예를 들어 이중 층의 적용 물질로서 하부 층인 제1 저반사층(103a)은 TaO를 사용하고, 제2 저반사층(103b)은 TiO2를 사용하는 경우에, 제1 저반사층(103a) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500Å 정도의 두께 범위가 적절하며, 제2 저반사층(103b) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500 Å 정도의 두께 범위가 적절하다. In the case where the low reflection
그 다음, 도 5b를 참조하면, 상기 저반사 광차단막(103) 상에 반도체 광차단막(105)을 형성한다. 이때, 상기 제1 및 2 저반사층(103a, 103b)의 증착방법으로는 RF-스퍼터링 (sputter) 방법, DC-스퍼터링 방법, PECVD방법, ALD방법, 증기증착법 (evaporation) 중에서 선택하여 사용할 수 있다.Next, referring to FIG. 5B, a semiconductor
상기 반도체 광차단막(105)은 상기 기판(101) 및 상기 저반사 광차단막(103)보다 큰 굴절률을 갖는다. 이때, 상기 반도체 광차단막(105)의 굴절률은 가시광선 파장 대역에서 약 2.6 내지 4.5 정도 범위의 값을 갖는다. The semiconductor
상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로는 비정질 실리콘(amorphous Si), 비정질 게르마늄(amorphous Ge), 비정질 구리 산화물(Copper oxide)을 포함하는 물질 군에서 선택하여 사용하거나, 상기 재료들의 나노 결정(nanocrystalline), 마이크로결정(microcrystalline), 다결정 (poly-crystalline), 단결정(single crystal) 상태도 포함할 수 있다.As an application material of the semiconductor
상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로서 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 2000 Å 이상이 바람직하다.In the case of using amorphous silicon (a-Si) as an application material of the semiconductor
상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로서 비정질 구리 산화물(Copper oxide)을 사용하는 경우에, 그 두께는 2000 내지 10,000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 5000 Å 이상이 바람직하다When amorphous copper oxide is used as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(105)의 적용 물질로서 비정질 게르마늄(a-Ge)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 1500 Å 이상이 바람직하다.In addition, in the case of using amorphous germanium (a-Ge) as an application material of the semiconductor
이어서, 도 5c를 참조하면, 상기 반도체 광차단막(105) 상에 버퍼 절연막 (107)을 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 5C, a
그 다음, 도 5d를 참조하면, 상기 버퍼 절연막(107) 상에 산화물 반도체층 (108)을 형성한다. 이때, 상기 산화물 반도체층(108)은 소스전극(미도시)과 드레인전극(미도시) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 층으로서, 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘 (a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브 (Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. Next, referring to FIG. 5D, an
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 액티브층(109)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체층(108)이 SIZO로 이루어지는 경우, 상기 산화물 반도체층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체층(108)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨(K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨 (Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄 (La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
이어서, 상기 산화물 반도체층(108) 상에 제1 감광막(미도시)을 도포하고, 포토리소 그라피 공정기술을 이용한 제1 마스크 공정을 통해 상기 제1 감광막을 노광 및 현상한 후 상기 제1 감광막(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 제1 감광막패턴(111)을 형성한다. Subsequently, a first photoresist film (not shown) is coated on the
그 다음, 도 5e를 참조하면, 상기 감광막패턴(111)을 식각 마스크로, 상기 산화물 반도체층(108)을 선택적으로 식각하여 산화물 반도체 패턴(109)을 형성한다. 이때, 상기 산화물 반도체 패턴(109)은 서로 이격된 소스영역(109a) 및 드레인 영역(109b)과 채널영역(109c)을 포함한다.Next, referring to FIG. 5E, the
이어서, 도 5f를 참조하면, 상기 제1 감광막패턴(111)을 제거하고, 상기 산화물 반도체 패턴(109)을 포함한 버퍼 절연막(107) 상에 게이트 절연막(113)과 제1 도전층(115)을 차례로 적층한다. 이때, 상기 게이트 절연막(113)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수(low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물 (Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물(Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.Subsequently, referring to FIG. 5F, the first
또한, 상기 제1 도전층(115)으로는, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금(Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐 (MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. In addition, as the first
그 다음, 상기 제1 도전층(115) 상부에 제2 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제2 마스크 공정을 통해 노광 및 현상한 후 선택적으로 패터닝하여, 제2 감광막패턴(117)을 형성한다.Next, a second photoresist film (not shown) is coated on the first
이어서, 도 5g를 참조하면, 상기 제2 감광막패턴(117)을 식각 마스크로 상기 제1 도전층(115) 및 게이트 절연막(113)을 선택적으로 식각하여 게이트전극 (115a) 및 게이트 절연막패턴(113a)을 형성한다. Subsequently, referring to FIG. 5G, the first
그 다음, 도 5h를 참조하면, 상기 제2 감광막패턴(117)을 제거하고, 상기 게이트전극(115a)을 포함한 기판 전면에 층간 절연막(119)(ILD; Inter Layered Dielectric)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막(119)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수(low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물 (Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물 (Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.Next, referring to FIG. 5H, the second
이어서, 상기 층간 절연막(119) 상부에 제3 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제3 마스크 공정을 통해 노광 및 현상한 후 선택적으로 패터닝하여, 제3 감광막패턴(121)을 형성한다.Subsequently, a third photoresist layer (not shown) is coated on the
이어서, 도 5i를 참조하면, 상기 제3 감광막패턴(121)을 식각 마스크로 상기 층간절연막(119)을 선택적으로 패터닝하여, 상기 산화물 반도체 패턴(109)의 소스영역(109a) 및 드레인 영역(109b)을 각각 노출시키는 소스 콘택홀(123a) 및 드레인 콘택홀(123b)을 형성한다. Subsequently, referring to FIG. 5I, the
그 다음, 도 5j를 참조하면, 상기 제3 감광막패턴(121)을 제거하고, 상기 층간절연막(119) 상에 상기 소스영역(109a) 및 드레인 영역(109b)을 덮는 제2 도전층 (125)을 증착한다. Next, referring to FIG. 5J, the second
이때, 상기 제2 도전층(125)으로는, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리 (Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금(Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐 (MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. In this case, as the second
이어서, 상기 제2 도전층(125) 상부에 제4 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제4 마스크 공정을 통해 상기 제4 감광막(미도시)을 노광 및 현상한 후 상기 제4 감광막(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 제4 감광막패턴(127)을 형성한다. Subsequently, a fourth photoresist film (not shown) is coated on the second
그 다음, 도 5k를 참조하면, 상기 제4 감광막패턴(127)을 식각 마스크로 상기 제2 도전층(125)을 선택적으로 제거하여, 상기 소스영역(109a) 및 드레인 영역 (109b)과 각각 접촉하는 소스전극(125a) 및 드레인 전극(125b)을 각각 형성한다. Next, referring to FIG. 5K, the second
이어서, 상기 제4 감광막패턴(127)을 제거하고, 상기 소스전극(125a) 및 드레인 전극(125b)을 포함한 기판 전면에 패시베이션막(129)을 형성함으로써 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 제조공정을 완료한다.Subsequently, the
이때, 상기 패시베이션막(121)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물 과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수 (low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄 (ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물 (Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물(Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.In this case, the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 제조방법에 따르면, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 형성하는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막 중에서 저반사 광차단막으로는 기판보다 굴절률이 큰 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 단일 층으로 구성하거나, 또는 기판보다 굴절률이 큰 저반사 재료들, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 하부층으로 하고, TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 상부층으로 하는 적어도 2층 이상의 저반사 광차단막으로 구성할 수도 있다. 이때, 상기 2층 이상의 저반사층으로 구성하는 경우에, 상부 저반사층의 굴절률은 하부 저반사층의 굴절률보다 큰 값을 가진다.As described above, according to the method of manufacturing an oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention, among the low reflective light blocking film and the semiconductor light blocking film formed under the oxide semiconductor thin film transistor, the low reflective material having a higher refractive index than the substrate is used as the low reflective light blocking film. Low-reflective materials, such as, for example, TiO 2 , ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, SiNx, or a single layer composed of one of the following, or having a higher refractive index than the substrate, such as TaOx, At least two or more low-reflection light blocking films having a low reflection layer composed of any one selected from Al 2 O 3 , InGaZnO, and SiNx as a lower layer, and a low reflection layer composed of any one selected from TiO 2 , ZnS, ZnSe, and SiC as an upper layer. It may be. At this time, in the case where the two or more low reflection layers are configured, the refractive index of the upper low reflection layer has a larger value than that of the lower low reflection layer.
따라서, 본 발명은 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 하부에서 유입되는 광을 차단하기 위해 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 소자의 광 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a light reliability film of a device by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index greater than the refractive index of the substrate and having different refractive indices under the oxide semiconductor thin film transistor so as to block light flowing from the bottom of the oxide semiconductor thin film transistor. Can improve.
특히, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 산화물 반도체 층의 채널영역으로의 광 유입을 차단하여 광 신뢰성을 크게 개선할 수 있다.In particular, by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index larger than the refractive index of the substrate and having different refractive indices below the oxide semiconductor thin film transistor, it is possible to block the inflow of the oxide semiconductor layer into the channel region, thereby greatly improving the optical reliability. .
또한, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 제조방법은, 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 적층함으로써 기판 배면의 반사율을 감소시켜 시인성을 개선할 수 있다. In addition, the method of manufacturing an oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention is to reduce the reflectivity of the back surface of the substrate by laminating a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a different refractive index greater than the refractive index of the substrate under the oxide semiconductor thin film transistor It can be improved.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 이중 게이트 구조의 박막트랜지스터 구조에 대해 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, a thin film transistor structure having a double gate structure according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 이중 게이트 구조의 박막트랜지스터의 개략적인 단면도이다.FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor having a double gate structure according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 이중 게이트 구조의 박막 트랜지스터(200)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 기판(201) 상에 형성되고, 상기 기판(201)보다 큰 굴절률을 가진 적어도 한 층 이상의 저반사 광차단막(203) 및, 상기 제1 광차단막(203)보다 굴절률이 큰 반도체 광차단막(205)과; 상기 반도체 광차단막(205) 상에 형성된 하부 게이트 전극(207)과; 상기 하부 게이트 전극 (207)을 포함한 반도체 광차단막(205) 상에 형성된 버퍼절연막(209)과, 상기 버퍼절연막(209) 상에 형성된 산화물 반도체 패턴(211)과, 상기 산화물 반도체 패턴(211) 위에 적층된 게이트절연막(213) 및 게이트 전극 (215)과, 상기 게이트 전극(215)과 상기 산화물 반도체 패턴(211)을 포함한 상기 버퍼절연막(209) 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 패턴(211)의 소스영역(211a)과 드레인 영역 (211b)을 각각 노출시키는 콘택홀(미도시)을 구비한 층간 절연막(219)(ILD; Inter-Layer Dielectric)과, 상기 층간 절연막(219) 상에 형성되고, 상기 소스영역(211a)과 드레인 영역(211b)과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극(22a) 및 드레인 전극(221b)과, 상기 소스전극(221a) 및 드레인 전극(221b)을 포함한 층간 절연막(219) 상에 형성된 패시베이션막(223)을 포함하여 구성된다.As illustrated in FIG. 7, the
여기서, 상기 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터 (200)는 탑 게이트(Top gate), 바텀 게이트(Bottom gate) 방식 등을 포함하여 구동 가능한 박막 트랜지스터 구조를 모두 포함한다. 또한, 상기 산화물 반도체 박막 트랜지스터(200)는 식각정지층을 사용하는 박막 트랜지스터 및 BCE 구조의 박막 트랜지스터에도 적용 가능하다.Here, the oxide semiconductor
본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터(200)는 액정표시장치 (Liquid Crystal Display; 이하 LCD라 함), 유기발광 다이오드(Organic Luminescence Emitted Diode; 이하 OLED라 함) 등 평판 디스플레이의 구동 소자 또는 스위칭 소자나, 메모리 소자의 주변 회로 구성을 위한 소자 등 다양한 전자 소자에 적용될 수 있다.The
상기 기판(201)은 실리콘, 유리, 플라스틱 또는 다른 적절한 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서는 기판으로 유리 기판을 적용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. The
상기 기판(201)보다 큰 굴절률을 가진 한 층 이상의 저반사 광차단막(203)은 단일 층으로 구성되거나, 또는 적어도 2 층 이상으로 구성될 수도 있다. 본 발명에서는 2 층, 예를 들어 제1 및 2 저반사층(203a, 203b)으로 구성된 경우를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. One or more layers of the low reflection
상기 저반사 광차단막(203)의 굴절률은 상기 기판(201)보다 큰 굴절률, 예를 들어 약 1.51 내지 3.0 범위의 값을 갖는다.The refractive index of the low reflection
이때, 상기 저반사 광차단막(203)이 단일 층으로 구성되는 경우에, 그 적용 물질로는 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막 (203)은 상기 기판(201)의 굴절률, 예를 들어 1.5보다 큰 굴절률, 예를 들어 1.51 내지 3.0 값을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In this case, when the low reflection
상기 단일 층의 적용 물질로서 TiO2를 사용하는 경우, 그 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 300 내지 600 Å 정도의 두께 범위가 적절하다.When TiO 2 is used as the application material of the single layer, the thickness thereof is in the range of about 50 to 2000 mm 3, and preferably in the range of about 300 to 600 mm 3 is appropriate.
또한, 상기 저반사 광차단막(203)이, 이중 층의 제1 및 2 저반사층(203a, 203b)으로 구성되는 경우에, 상기 제1 저반사층(203a)의 적용 물질로는 저 반사 재료, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2 저반사층(203b)의 적용 물질로는 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 사용할 수도 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막(203)은 상기 기판(201)의 굴절률, 예를 들어 약 1.5보다 큰 굴절률을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In addition, when the low reflection
상기 저반사 광차단막(203)이 다층, 예를 들어 이중 층의 적용 물질로서 하부 층인 제1 저반사층(203a)은 TaO를 사용하고, 제2 저반사층(203b)은 TiO2를 사용하는 경우에, 제1 저반사층(203a) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500Å 정도의 두께 범위가 적절하며, 제2 저반사층(203b) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500 Å 정도의 두께 범위가 적절하다. When the low reflection
한편, 상기 반도체 광차단막(205)은 상기 기판(201) 및 상기 저반사 광차단막(203)보다 큰 굴절률을 갖는다. 이때, 상기 반도체 광차단막(205)의 굴절률은 가시광선 파장 대역에서 약 2.6 내지 4.5 정도 범위의 값을 갖는다. The semiconductor
상기 반도체 광차단막(205)의 적용 물질로는 비정질 실리콘(amorphous Si), 비정질 게르마늄(amorphous Ge), 비정질 구리 산화물(Copper oxide)을 포함하는 물질 군에서 선택하여 사용하거나, 상기 재료들의 나노 결정(nanocrystalline), 마이크로결정(microcrystalline), 다결정 (poly-crystalline), 단결정(single crystal) 상태도 포함할 수 있다.As an application material of the semiconductor
상기 반도체 광차단막(205)의 적용 물질로서 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 2000 Å 이상이 바람직하다.In the case of using amorphous silicon (a-Si) as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(205)의 적용 물질로서 비정질 게르마늄(a-Ge)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 1500 Å 이상이 바람직하다.In addition, in the case of using amorphous germanium (a-Ge) as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(205)의 적용 물질로서 비정질 구리 산화물 (Copper oxide)을 사용하는 경우에, 그 두께는 2000 내지 10,000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 5000 Å 이상이 바람직하다.In addition, when amorphous copper oxide is used as an application material of the semiconductor
그리고, 상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(211)은 상기 소스전극(221a)과 드레인전극(221b)과 각각 접촉하는 소스영역(211a)과 드레인 영역 (211b)과 함께, 상기 소스전극(221a)과 드레인전극(221b) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 채널영역(221c)을 포함한다.In addition, the
상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(211)은 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘(a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브(Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. The
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 산화물 반도체 패턴(109a)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체 패턴(211)이 SIZO로 이루어지는 경우, 액티브층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체 패턴(211)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨 (K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
또한, 상기 게이트 절연막(213)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수(low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물(Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물(Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.In addition, the
그리고, 상기 하부 게이트 전극(207) 및 상기 게이트 전극(215)으로는, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴 (Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금 (Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄 (Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. The
그리고, 상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(211)은 소스전극 (221a)과 드레인전극(221b) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 층으로서, 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘(a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브(Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. The
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 산화물 반도체 패턴(109)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체 패턴(211)이 SIZO로 이루어지는 경우, 액티브층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체 패턴(211)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨 (K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
그리고, 상기 소스전극(221a) 및 드레인전극(221b)으로는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금(Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. The
상기한 바와 같이, 본 발명은 굴절률이 다른 다층의 광차단막을 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 적용 가능하며, 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 구성하는 하부 게이트 전극과 상부 게이트 전극 간의 오버랩을 줄일 수 있어 하부 게이트전극과 소스전극 및 드레인 전극 간에 발생하는 기생 캐패시터(Cgs)를 감소시킬 수 있음은 물론, 하부 게이트 전극의 크기 감소로 인해 금속화(metallization) 영역의 설계 마진 증가를 통해 개구율이 증가하게 된다. 즉. 하부 게이트 전극과 소스전극 / 드레인 전극 간의 오버랩의 감소 만큼의 도체화 영역의 길이를 줄일 수 있어 그 만큼의 개구율 증가가 가능하다. As described above, the present invention can apply a multilayer light blocking film having a different refractive index to an oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure, and provides an overlap between the lower gate electrode and the upper gate electrode constituting the oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure. It can reduce the parasitic capacitor (Cgs) generated between the lower gate electrode, the source electrode and the drain electrode, as well as increasing the design margin of the metallization region due to the size reduction of the lower gate electrode Will increase. In other words. The length of the conductive region can be reduced by the reduction of the overlap between the lower gate electrode and the source electrode / drain electrode, thereby increasing the aperture ratio.
더욱이, 본 발명은 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 적용 가능함으로써, 하부 게이트 전극의 도체화 영역의 길이를 감소시킬 수 있으며, 오프셋(offset) 저항 감소로 온 전류(on current)가 증가하게 된다. Furthermore, the present invention can apply the low reflection light blocking film and the semiconductor light blocking film having a different refractive index larger than the refractive index of the substrate to the oxide semiconductor thin film transistor of the double gate structure, thereby reducing the length of the conductive region of the lower gate electrode. The on-resistance increases due to the offset resistance decrease.
또한, 본 발명은 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 이중 게이트 구조의 산화물 반도체 박막 트랜지스터에 적용 가능함으로써 도체화 영역의 길이가 줄면 도체화 저항이 감소하게 되고, 그로 인해 소자의 온 전류가 증가하여 소자 특성 측면에서도 유리하다.In addition, the present invention can apply a low reflection light shielding film and a semiconductor light blocking film having different refractive indices greater than the refractive index of the substrate to the oxide semiconductor thin film transistor having a double gate structure, so that the conductorization resistance is reduced when the length of the conductor area is reduced. Therefore, the on current of the device is increased, which is advantageous in terms of device characteristics.
또한편, 본 발명에 따른 산화물 박막 트랜지스터를 적용한 표시장치용 어레이 기판에 대해 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.In addition, referring to FIG. 8, an array substrate for a display device to which the oxide thin film transistor according to the present invention is applied is as follows.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 적용한 표시장치용 어레이기판 구조의 개략적인 단면도이다.8 is a schematic cross-sectional view of an array substrate structure for a display device to which an oxide semiconductor thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이기판(300)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(301) 상에 형성되고, 상기 기판(301)보다 큰 굴절률을 가진 적어도 한 층 이상의 저반사 광차단막(303) 및, 상기 제1 광차단막(303)보다 굴절률이 큰 반도체 광차단막(305)과; 상기 반도체 광차단막(305) 상에 형성된 버퍼절연막(307)과, 상기 버퍼절연막(307) 상에 형성된 산화물 반도체 패턴(309)과, 상기 산화물 반도체 패턴(309) 위에 적층된 게이트절연막(313a) 및 게이트 전극 (315a)과, 상기 게이트 전극(315a)과 상기 산화물 반도체 패턴(309)을 포함한 상기 버퍼절연막(307) 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 패턴(309)의 소스영역(309a)과 드레인 영역 (309b)을 각각 노출시키는 콘택홀(미도시; 도 9i의 323a, 323b 참조)을 구비한 층간 절연막(319)(ILD; Inter-Layer Dielectric)과, 상기 층간 절연막(319) 상에 형성되고, 상기 소스영역(309a)과 드레인 영역(309b)과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극(325a) 및 드레인 전극(325b)과, 상기 소스전극 (325a) 및 드레인 전극(325b)을 포함한 층간 절연막(319) 상에 형성되고, 상기 소스전극 (325a) 및 드레인 전극(325b)을 각각 노출시키는 패시베이션막(329)과; 상기 소스전극 (325a) 및 드레인 전극(325b)과 각각 접속되는 화소전극(335a)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 8, the display
여기서, 상기 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이기판(300)는 탑 게이트(Top gate), 바텀 게이트(Bottom gate) 방식 등을 포함하여 구동 가능한 박막 트랜지스터 구조를 모두 포함한다. 또한, 상기 산화물 반도체 박막 트랜지스터(100)는 식각정지층을 사용하는 박막 트랜지스터 및 BCE 구조의 박막 트랜지스터에도 적용 가능하다.Here, the
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 어레이기판(300)는 액정표시장치 (Liquid Crystal Display; 이하 LCD라 함), 유기발광 다이오드(Organic Luminescence Emitted Diode; 이하 OLED라 함) 등 평판 디스플레이의 구동 소자 또는 스위칭 소자나, 메모리 소자의 주변 회로 구성을 위한 소자 등 다양한 전자 소자에 적용될 수 있다.The
상기 기판(301)은 실리콘, 유리, 플라스틱 또는 다른 적절한 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서는 기판으로 유리 기판을 적용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. The
상기 기판(301)보다 큰 굴절률을 가진 한 층 이상의 저반사 광차단막(303)은 단일 층으로 구성되거나, 또는 적어도 2 층 이상으로 구성될 수도 있다. 본 발명에서는 2 층, 예를 들어 제1 및 2 저반사층(303a, 303b)으로 구성된 경우를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. One or more layers of the low reflection
상기 저반사 광차단막(303)의 굴절률은 상기 기판(301)보다 큰 굴절률, 예를 들어 약 1.51 내지 3.0 범위의 값을 갖는다.The refractive index of the low reflection
이때, 상기 저반사 광차단막(303)이 단일 층으로 구성되는 경우에, 그 적용 물질로는 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막 (303)은 상기 기판(301)의 굴절률, 예를 들어 1.5보다 큰 굴절률, 예를 들어 1.51 내지 3.0 값을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In this case, when the low reflection
상기 단일 층의 적용 물질로서 TiO2를 사용하는 경우, 그 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 300 내지 600 Å 정도의 두께 범위가 적절하다.When TiO 2 is used as the application material of the single layer, the thickness thereof is in the range of about 50 to 2000 mm 3, and preferably in the range of about 300 to 600 mm 3 is appropriate.
또한, 상기 저반사 광차단막(303)이, 이중 층의 제1 및 2 저반사층(303a, 303b)으로 구성되는 경우에, 상기 제1 저반사층(303a)의 적용 물질로는 저 반사 재료, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2 저반사층(303b)의 적용 물질로는 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 사용할 수도 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막(303)은 상기 기판(301)의 굴절률, 예를 들어 약 1.5보다 큰 굴절률을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In addition, when the low reflection
상기 저반사 광차단막(303)이 다층, 예를 들어 이중 층의 적용 물질로서 하부 층인 제1 저반사층(303a)의 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500Å 정도의 두께 범위가 적절하며, 제2 저반사층(303b) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500 Å 정도의 두께 범위가 적절하다. The thickness of the first
한편, 상기 반도체 광차단막(305)은 상기 기판(301) 및 상기 저반사 광차단막(303)보다 큰 굴절률을 갖는다. 이때, 상기 반도체 광차단막(305)의 굴절률은 가시광선 파장 대역에서 약 2.6 내지 4.5 정도 범위의 값을 갖는다. The semiconductor
상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로는 비정질 실리콘(amorphous Si), 비정질 게르마늄(amorphous Ge)을 포함하는 물질 군에서 선택하여 사용하거나, 상기 재료들의 나노 결정(nanocrystalline), 마이크로결정(microcrystalline), 다결정 (poly-crystalline), 단결정(single crystal) 상태도 포함할 수 있다.The semiconductor
상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로서 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 2000 Å 이상이 바람직하다.In the case of using amorphous silicon (a-Si) as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로서 비정질 게르마늄(a-Ge)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 1500 Å 이상이 바람직하다.In addition, in the case of using amorphous germanium (a-Ge) as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로서 비정질 구리 산화물(Copper oxide)을 사용하는 경우에, 그 두께는 2000 내지 10,000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 5000 Å 이상이 바람직하다.In addition, when amorphous copper oxide is used as an application material of the semiconductor
그리고, 상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(309)은 상기 소스전극(325a)과 드레인전극(325b)과 각각 접촉하는 소스영역(309a)과 드레인 영역 (309b)과 함께, 상기 소스전극(325a)과 드레인전극(325b) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 채널영역(309c)을 포함한다.In addition, the
상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(309)은 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘(a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브(Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. The
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 산화물 반도체 패턴(109a)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체 패턴(309)이 SIZO로 이루어지는 경우, 액티브층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체 패턴(309)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨 (K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
또한, 상기 게이트 절연막(313a)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수(low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물(Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물(Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.In addition, the
상기 게이트 전극(315a)으로는, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금 (Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. As the
그리고, 상기 산화물 반도체로 구성된 산화물 반도체 패턴(309a)은 소스전극 (325a)과 드레인전극(325b) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 층으로서, 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘(a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브(Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. In addition, the
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 산화물 반도체 패턴(109)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체 패턴(309)이 SIZO로 이루어지는 경우, 액티브층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체 패턴(309)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨 (K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄 (Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨(Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
그리고, 상기 소스전극(325a) 및 드레인전극(325b)으로는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금(Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐(MoW), 몰리티타늄(MoTi), 구리/몰리티타늄(Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. The
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이기판에 따르면, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 형성하는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막 중에서 저반사 광차단막으로는 기판보다 굴절률이 큰 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 단일 층으로 구성하거나, 또는 기판보다 굴절률이 큰 저반사 재료들, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 하부층으로 하고, TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 상부층으로 하는 적어도 2층 이상의 저반사 광차단막으로 구성할 수도 있다. 이때, 상기 2층 이상의 저반사층으로 구성하는 경우에, 상부 저반사층의 굴절률은 하부 저반사층의 굴절률보다 큰 값을 가진다.As described above, according to the array substrate for the display device to which the oxide semiconductor according to the present invention is applied, the low reflection light blocking film formed under the oxide semiconductor thin film transistor and the semiconductor light blocking film have a lower refractive index than the substrate. Reflective materials, such as TiO 2 , ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, consisting of a single layer composed of any one of SiNx, or low reflection materials having a higher refractive index than the substrate, for example For example, at least two or more low reflection light blocking films having a low reflection layer composed of any one selected from TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, and SiNx as a lower layer, and a low reflection layer composed of any one selected from TiO 2 , ZnS, ZnSe, and SiC as an upper layer. It can also be configured as. At this time, in the case where the two or more low reflection layers are configured, the refractive index of the upper low reflection layer has a larger value than that of the lower low reflection layer.
따라서, 본 발명은 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 하부에서 유입되는 광을 차단하기 위해 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 소자의 광 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a light reliability film of a device by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index greater than the refractive index of the substrate and having different refractive indices under the oxide semiconductor thin film transistor so as to block light flowing from the bottom of the oxide semiconductor thin film transistor. Can improve.
특히, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 산화물 반도체 층의 채널영역으로의 광 유입을 차단하여 광 신뢰성을 크게 개선할 수 있다.In particular, by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index larger than the refractive index of the substrate and having different refractive indices below the oxide semiconductor thin film transistor, it is possible to block the inflow of the oxide semiconductor layer into the channel region, thereby greatly improving the optical reliability. .
또한, 본 발명에 따른 산화물 반도체 박막 트랜지스터는, 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 적층함으로써 기판 배면의 반사율을 감소시켜 시인성을 개선할 수 있다. In addition, the oxide semiconductor thin film transistor according to the present invention improves visibility by reducing the reflectivity of the back surface of the substrate by stacking a low reflection light shielding film and a semiconductor light blocking film having a different refractive index greater than the refractive index of the substrate under the oxide semiconductor thin film transistor. Can be.
상기 구성으로 이루어지는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 어레이 기판 제조방법에 대해 도 9a 내지 9o를 참조하여 상세히 설명한다.An array substrate manufacturing method using an oxide semiconductor according to an exemplary embodiment of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to FIGS. 9A to 9O.
도 9a 내지 9o는 본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이기판의 제조공정 단면도들이다.9A to 9O are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an array substrate for a display device to which an oxide semiconductor according to an exemplary embodiment of the present invention is applied.
도 9a를 참조하면, 기판(301) 전면에 기판(301)보다 굴절률이 큰 제1 저반사층(303a)과 제2 저반사층(303b)을 차례로 적층하여 저반사 광차단막(303)을 형성한다. 이때, 상기 제1 및 2 저반사층(303a, 303b)의 증착방법으로는 RF-스퍼터링 (sputter) 방법, DC-스퍼터링 방법, PECVD방법, ALD방법, 증기증착법(evaporation) 중에서 선택하여 사용할 수 있다.Referring to FIG. 9A, the first
상기 기판(301)은 실리콘, 유리, 플라스틱 또는 다른 적절한 물질을 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서는 기판으로 유리 기판을 적용한 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. The
상기 기판(301)보다 큰 굴절률을 가진 한 층 이상의 저반사 광차단막(303)은 단일 층으로 구성되거나, 또는 적어도 2 층 이상으로 구성될 수도 있다. 본 발명에서는 2 층, 예를 들어 제1 및 2 저반사층(303a, 303b)으로 구성된 경우를 예를 들어 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. One or more layers of the low reflection
상기 저반사 광차단막(303)의 굴절률은 상기 기판(301)보다 큰 굴절률, 예를 들어 약 1.51 내지 3.0 범위의 값을 갖는다.The refractive index of the low reflection
이때, 상기 저반사 광차단막(303)이 단일 층으로 구성되는 경우에, 그 적용 물질로는 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막 (303)은 상기 기판(101)의 굴절률, 예를 들어 1.5보다 큰 굴절률, 예를 들어 1.51 내지 3.0 값을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In this case, when the low reflection
상기 단일 층의 적용 물질로서 TiO2를 사용하는 경우, 그 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 300 내지 600 Å 정도의 두께 범위가 적절하다.When TiO 2 is used as the application material of the single layer, the thickness thereof is in the range of about 50 to 2000 mm 3, and preferably in the range of about 300 to 600 mm 3 is appropriate.
또한, 상기 저반사 광차단막(303)이, 이중 층의 제1 및 2 저반사층(303a, 303b)으로 구성되는 경우에, 상기 제1 저반사층(303a)의 적용 물질로는 저 반사 재료, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나를 사용하고, 제2 저반사층(303b)의 적용 물질로는 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 사용할 수도 있다. 특히, 상기 저반사 광차단막(303)은 상기 기판(301)의 굴절률, 예를 들어 약 1.5보다 큰 굴절률을 가지며 저반사율을 가진 물질 군에서 선택할 수도 있다.In addition, when the low reflection
상기 저반사 광차단막(303)이 다층, 예를 들어 이중 층의 적용 물질로서 하부 층인 제1 저반사층(303a)은 TaO를 사용하고, 제2 저반사층(303b)은 TiO2를 사용하는 경우에, 제1 저반사층(303a) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500Å 정도의 두께 범위가 적절하며, 제2 저반사층(303b) 두께는 약 50 내지 2000Å 범위를 가지며, 바람직하게는 약 200 내지 500 Å 정도의 두께 범위가 적절하다. When the low reflection
그 다음, 도 9b를 참조하면, 상기 저반사 광차단막(303) 상에 반도체 광차단막(305)을 형성한다. 이때, 상기 제1 및 2 저반사층(303a, 303b)의 증착방법으로는 RF-스퍼터링 (sputter) 방법, DC-스퍼터링 방법, PECVD방법, ALD방법, 증기증착법 (evaporation) 중에서 선택하여 사용할 수 있다.Next, referring to FIG. 9B, a semiconductor
상기 반도체 광차단막(305)은 상기 기판(301) 및 상기 저반사 광차단막(303)보다 큰 굴절률을 갖는다. 이때, 상기 반도체 광차단막(305)의 굴절률은 가시광선 파장 대역에서 약 2.6 내지 4.5 정도 범위의 값을 갖는다. The semiconductor
상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로는 비정질 실리콘(amorphous Si), 비정질 게르마늄(amorphous Ge), 비정질 구리 산화물(Copper oxide)을 포함하는 물질 군에서 선택하여 사용하거나, 상기 재료들의 나노 결정(nanocrystalline), 마이크로결정(microcrystalline), 다결정 (poly-crystalline), 단결정(single crystal) 상태도 포함할 수 있다.As an application material of the semiconductor
상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로서 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 2000 Å 이상이 바람직하다.In the case of using amorphous silicon (a-Si) as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로서 비정질 게르마늄(a-Ge)을 사용하는 경우에, 그 두께는 500 내지 4000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 1500 Å 이상이 바람직하다.In addition, in the case of using amorphous germanium (a-Ge) as an application material of the semiconductor
또한, 상기 반도체 광차단막(305)의 적용 물질로서 비정질 구리 산화물(Copper oxide)을 사용하는 경우에, 그 두께는 2000 내지 10,000 Å 정도 범위를 가지며, 바람직하게는 약 5000 Å 이상이 바람직하다.In addition, when amorphous copper oxide is used as an application material of the semiconductor
이어서, 도 9c를 참조하면, 상기 반도체 광차단막(305) 상에 버퍼 절연막 (107)을 형성한다.Next, referring to FIG. 9C, a
그 다음, 도 9d를 참조하면, 상기 버퍼 절연막(307) 상에 산화물 반도체층 (308)을 형성한다. 이때, 상기 산화물 반도체층(308)은 소스전극(미도시)과 드레인전극(미도시) 사이에 전자가 이동하는 채널을 형성하기 위한 층으로서, 저온 다결정 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS라 함) 또는 비정질 실리콘 (a-Si) 재질 대신에 실리콘(Si) 계열의 반도체 막, IGZO 계열의 산화물 반도체막, 화합물 반도체, 카본 나노 튜브 (Carbon nano tube), 그라핀(graphene) 및 유기 반도체를 사용한다. Next, referring to FIG. 9D, an
이때, 상기 산화물 반도체로는, 게르마늄 (Ge), 주석(Sn), 납(Pb), 인듐 (In), 티타늄(Ti), 갈륨(Ga) 및 알루미늄(Al)으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체에 실리콘(Si)이 첨가된 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 액티브층(109)은 인듐아연 복합 산화물 (InZnO)에 실리콘 이온이 첨가된 실리콘 산화인듐아연(Si-InZnO: SIZO)으로 이루어질 수도 있다.In this case, the oxide semiconductor, at least one material selected from the group consisting of germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), indium (In), titanium (Ti), gallium (Ga) and aluminum (Al). And silicon (Si) added to the oxide semiconductor including zinc (Zn). For example, the
상기 산화물 반도체층(308)이 SIZO로 이루어지는 경우, 상기 산화물 반도체층에서 아연(Zn), 인듐(In) 및 실리콘(Si) 원자의 전체 함량 대비 실리콘(Si) 원자 함량의 조성비는 약 0.001 중량%(wt%) 내지 약 30 wt%일 수도 있다. 실리콘(Si) 원자 함량이 높아질수록 전자 생성을 제어하는 역할이 강해져서, 이동도가 낮아질 수 있으나, 그 소자의 안정성은 더 좋아질 수 있다.When the
한편, 상기 산화물 반도체층(308)으로는, 전술한 물질 외에 리튬(Li) 또는 칼륨(K)과 같은 I족 원소, 마그네?(Mg), 칼슘(Ca) 또는 스트론튬(Sr)과 같은 Ⅱ족 원소, 갈륨(Ga), 알루미늄(Al), 인듐(In) 또는 이트륨(Y)과 같은 Ⅲ족 원소, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 주석(Sn) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 Ⅳ족 원소, 탄탈륨 (Ta), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 또는 안티몬(Sb)과 같은 Ⅴ족 원소, 또는 란티늄 (La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 프로메튬(Pm), 사마륨 (Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리듐(Gd), 터븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 어븀(Er), 툴륨 (Tm), 이터븀(Yb) 또는 루테듐(Lu)과 같은 란탄(Ln) 계열 원소 등이 더 포함될 수도 있다.On the other hand, the
이어서, 상기 산화물 반도체층(308) 상에 제1 감광막(미도시)을 도포하고, 포토리소 그라피 공정기술을 이용한 제1 마스크 공정을 통해 상기 제1 감광막을 노광 및 현상한 후 상기 제1 감광막(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 제1 감광막패턴(111)을 형성한다. Subsequently, a first photoresist film (not shown) is coated on the
그 다음, 도 9e를 참조하면, 상기 감광막패턴(311)을 식각 마스크로, 상기 산화물 반도체층(308)을 선택적으로 식각하여 산화물 반도체 패턴(309)을 형성한다. 이때, 상기 산화물 반도체 패턴(309)은 서로 이격된 소스영역(309a) 및 드레인 영역(309b)과 채널영역(309c)을 포함한다.Next, referring to FIG. 9E, an
이어서, 도 9f를 참조하면, 상기 제1 감광막패턴(311)을 제거하고, 상기 산화물 반도체 패턴(309)을 포함한 버퍼 절연막(307) 상에 게이트 절연막(313)과 제1 도전층(315)을 차례로 적층한다. 이때, 상기 게이트 절연막(113)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수(low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(307)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물 (Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물(Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.9F, the first
또한, 상기 제1 도전층(315)으로는, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리(Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금(Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐 (MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. In addition, as the first
그 다음, 상기 제1 도전층(315) 상부에 제2 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제2 마스크 공정을 통해 노광 및 현상한 후 선택적으로 패터닝하여, 제2 감광막패턴(317)을 형성한다.Next, a second photoresist film (not shown) is coated on the first
이어서, 도 9g를 참조하면, 상기 제2 감광막패턴(317)을 식각 마스크로 상기 제1 도전층(315) 및 게이트 절연막(313)을 선택적으로 식각하여 게이트전극(315a) 및 게이트 절연막패턴(113a)을 형성한다. Subsequently, referring to FIG. 9G, the first
그 다음, 도 9h를 참조하면, 상기 제2 감광막패턴(317)을 제거하고, 상기 게이트전극(315a)을 포함한 기판 전면에 층간 절연막(319)(ILD; Inter Layered Dielectric)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 절연막(319)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수(low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄(ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물 (Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물 (Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.Next, referring to FIG. 9H, the second
이어서, 상기 층간 절연막(319) 상부에 제3 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제3 마스크 공정을 통해 노광 및 현상한 후 선택적으로 패터닝하여, 제3 감광막패턴(321)을 형성한다.Subsequently, a third photoresist layer (not shown) is coated on the
이어서, 도 9i를 참조하면, 상기 제3 감광막패턴(321)을 식각 마스크로 상기 층간절연막(319)을 선택적으로 패터닝하여, 상기 산화물 반도체 패턴(309)의 소스영역(309a) 및 드레인 영역(309b)을 각각 노출시키는 소스 콘택홀(323a) 및 드레인 콘택홀(323b)을 형성한다. Subsequently, referring to FIG. 9I, the
그 다음, 도 9j를 참조하면, 상기 제3 감광막패턴(321)을 제거하고, 상기 층간절연막(319) 상에 상기 소스영역(309a) 및 드레인 영역(309b)을 덮는 제2 도전층 (325)을 증착한다. Next, referring to FIG. 9J, the second
이때, 상기 제2 도전층(325)으로는, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(W), 구리 (Cu), 구리 합금, 몰리브덴(Mo), 은(Ag), 은 합금(Ag alloy), 금(Au), 금 합금(Au alloy), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 몰리텅스텐 (MoW), 몰리티타늄 (MoTi), 구리/몰리티타늄 (Cu/MoTi)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중에서 선택된 적어도 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다. In this case, as the second
이어서, 상기 제2 도전층(325) 상부에 제4 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제4 마스크 공정을 통해 상기 제4 감광막(미도시)을 노광 및 현상한 후 상기 제4 감광막(미도시)을 선택적으로 패터닝하여 제4 감광막패턴(327)을 형성한다. Subsequently, a fourth photoresist film (not shown) is coated on the second
그 다음, 도 9k를 참조하면, 상기 제4 감광막패턴(327)을 식각 마스크로 상기 제2 도전층(325)을 선택적으로 제거하여, 상기 소스영역(309a) 및 드레인 영역 (309b)과 각각 접촉하는 소스전극(325a) 및 드레인 전극(325b)을 각각 형성한다. Next, referring to FIG. 9K, the second
이어서, 상기 제4 감광막패턴(327)을 제거하고, 상기 소스전극(325a) 및 드레인 전극(325b)을 포함한 기판 전면에 패시베이션막(329)을 형성한다. Subsequently, the fourth
이때, 상기 패시베이션막(329)으로는 실리콘(Si) 계열의 산화막, 질화막, 또는 이를 포함하는 화합물 과, Al2O3를 포함하는 금속산화막(metal oxide), 유기절연막, 낮은 유전 상수 (low-k) 값을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 상기 게이트절연막(107)으로는, 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx), 산화지르코늄 (ZrO2), 산화하프늄(HfO2), 산화티타늄(TiO2), 산화탄탈륨(Ta2O5), 바륨-스트론튬-티타늄-산소화합물 (Ba-Sr-Ti-O) 및 비스머스-아연-니오븀-산소 화합물(Bi-Zn-Nb-O)로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들의 2 이상의 조합 또는 다른 적절한 물질을 포함할 수도 있다.In this case, the
그 다음, 상기 패시베이션막(329) 상에 제5 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제5 마스크 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여, 제5 감광막패턴(331)을 형성한다.Next, a fifth photoresist film (not shown) is coated on the
이어서, 도 9m를 참조하면, 상기 제5 감광막패턴(331)을 식각 마스크로 상기 패시베이션막(329)을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극(325b)을 노출시키는 드레인 전극 콘택홀(333)을 형성한다.9M, the
그 다음, 도 9n를 참조하면, 상기 제5 감광막패턴(331)을 제거하고, 상기 패시베이션막(329) 상에 ITO를 포함한 투명 도전물질 중에서 선택된 도전 물질로 구성된 투명 도전층(335)을 증착한다.Next, referring to FIG. 9N, the fifth
이어서, 상기 투명 도전층(335) 상에 제6 감광막(미도시)을 도포하고, 이를 포토리소그라피 공정기술을 이용한 제6 마스크 공정을 통해 선택적으로 패터닝하여, 제6 감광막패턴(337)을 형성한다.Subsequently, a sixth photoresist film (not shown) is coated on the transparent
이어서, 도 9o를 참조하면, 상기 제6 감광막패턴(337)을 식각 마스크로 상기 투명 도전층(335)을 선택적으로 제거하여 상기 드레인 전극(325b)과 접속되는 화소전극(335a)을 형성함으로써 본 발명에 따른 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이 기판 제조공정을 완료한다.Subsequently, referring to FIG. 9O, the transparent
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이 기판 제조방법에 따르면, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 형성하는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막 중에서 저반사 광차단막으로는 기판보다 굴절률이 큰 저 반사 재료들, 예를 들어 TiO2, ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 단일 층으로 구성하거나, 또는 기판보다 굴절률이 큰 저반사 재료들, 예를 들어 TaOx, Al2O3, InGaZnO, SiNx 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 하부층으로 하고, TiO2, ZnS, ZnSe, SiC 중에서 선택된 어느 하나로 구성된 저반사층을 상부층으로 하는 적어도 2층 이상의 저반사 광차단막으로 구성할 수도 있다. 이때, 상기 2층 이상의 저반사층으로 구성하는 경우에, 상부 저반사층의 굴절률은 하부 저반사층의 굴절률보다 큰 값을 가진다.As described above, according to the method for manufacturing an array substrate for a display device using the oxide semiconductor according to the present invention, a low reflection light blocking film formed of a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film formed under the oxide semiconductor thin film transistor has a refractive index higher than that of the substrate. Large low reflective materials, for example, a single layer composed of any one selected from TiO 2 , ZnS, ZnSe, SiC, TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, SiNx, or low reflective materials having a higher refractive index than a substrate, For example, at least two or more low reflection layers including a low reflection layer composed of any one selected from TaOx, Al 2 O 3 , InGaZnO, and SiNx as a lower layer, and a low reflection layer composed of any one selected from TiO 2 , ZnS, ZnSe, and SiC as an upper layer. It can also comprise a light blocking film. At this time, in the case where the two or more low reflection layers are configured, the refractive index of the upper low reflection layer has a larger value than that of the lower low reflection layer.
따라서, 본 발명은 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 하부에서 유입되는 광을 차단하기 위해 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 소자의 광 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the present invention provides a light reliability film of a device by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index greater than the refractive index of the substrate and having different refractive indices under the oxide semiconductor thin film transistor so as to block light flowing from the bottom of the oxide semiconductor thin film transistor. Can improve.
특히, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 형성함으로써 산화물 반도체 층의 채널영역으로의 광 유입을 차단하여 광 신뢰성을 크게 개선할 수 있다.In particular, by forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index larger than the refractive index of the substrate and having different refractive indices below the oxide semiconductor thin film transistor, it is possible to block the inflow of the oxide semiconductor layer into the channel region, thereby greatly improving the optical reliability. .
또한, 본 발명에 따른 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이 기판 제조방법은, 기판의 굴절률보다 크고 서로 다른 굴절률을 갖는 저반사 광차단막과 반도체 광차단막을 산화물 반도체 박막 트랜지스터 하부에 적층함으로써 기판 배면의 반사율을 감소시켜 시인성을 개선할 수 있다. In addition, in the method of manufacturing an array substrate for a display device using the oxide semiconductor according to the present invention, a low reflectance light blocking film and a semiconductor light blocking film having different refractive indices greater than the refractive index of the substrate are laminated under the oxide semiconductor thin film transistor to reflect the back surface of the substrate. Can be improved to improve visibility.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시 예의 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 박막 트랜지스터의 구성 요소는 다양화할 수 있을 것이고, 구조 또한 다양한 형태로 변형할 수 있을 것이다. While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. For example, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to vary the components of the thin film transistor of the present invention, and the structure may be modified in various forms.
본 발명의 산화물 박막 트랜지스터는 액정표시장치나 유기발광표시장치뿐만 아니라 메모리소자 및 논리 소자 분야에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.It will be appreciated that the oxide thin film transistor of the present invention can be applied not only to liquid crystal display devices and organic light emitting display devices but also to memory devices and logic devices. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
100: 산화물 반도체 박막 트랜지스터 103a: 제1 저반사 광차단막
103b: 제2 저반사 광차단막 103: 저반사 광차단막
105: 반도체 광차단막 107: 버퍼 절연막 109: 산화물 반도체 패턴 113a: 게이트 절연막패턴
115a: 게이트 전극 119: 층간절연막
125a: 소스전극 125b: 드레인 전극
129: 패시베이션막 100: oxide semiconductor
103b: second low reflection light shielding film 103: low reflection light blocking film
105: semiconductor light blocking film 107: buffer insulating film 109:
115a: gate electrode 119: interlayer insulating film
125a:
129: passivation film
Claims (40)
상기 반도체 광차단막 상에 형성된 버퍼절연막;
상기 버퍼절연막 상에 형성된 산화물 반도체 층;
상기 산화물 반도체 층 위에 적층된 게이트절연막 및 게이트 전극;
상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막; 및
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극을 포함하여 구성되며,
상기 저반사 광차단막은 2층 이상으로 구성되고, 상부층의 굴절률은 하부층의 굴절률보다 큰, 산화물 반도체 박막 트랜지스터.A low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film formed on a substrate and having a refractive index greater than that of the substrate;
A buffer insulating film formed on the semiconductor light blocking film;
An oxide semiconductor layer formed on the buffer insulating film;
A gate insulating film and a gate electrode stacked on the oxide semiconductor layer;
An interlayer insulating layer formed on the buffer insulating layer including the gate electrode and the oxide semiconductor layer and exposing a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively; And
A source electrode and a drain electrode formed on the interlayer insulating film and electrically connected to the source region and the drain region, respectively;
The low reflection light shielding film is composed of two or more layers, and the refractive index of the upper layer is larger than that of the lower layer.
상기 반도체 광차단막 상에 버퍼절연막을 형성하는 단계;
상기 버퍼절연막 상에 산화물 반도체 층을 형성하는 단계;
상기 산화물 반도체 층 위에 게이트절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 층간 절연막 상에 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며,
상기 저반사 광차단막은 2층 이상으로 구성되고, 상부층의 굴절률은 하부층의 굴절률보다 큰, 산화물 반도체 박막 트랜지스터 제조방법.Forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index greater than that of the substrate on the substrate;
Forming a buffer insulating film on the semiconductor light blocking film;
Forming an oxide semiconductor layer on the buffer insulating film;
Forming a gate insulating film and a gate electrode on the oxide semiconductor layer;
Forming an interlayer insulating film on the buffer insulating film including the gate electrode and the oxide semiconductor layer to expose a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively; And
Forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source region and the drain region, respectively, on the interlayer insulating layer;
The low reflection light shielding film is composed of two or more layers, and the refractive index of the upper layer is larger than that of the lower layer.
상기 반도체 광차단막 상에 형성된 버퍼절연막; 상기 버퍼절연막 상에 형성된 산화물 반도체 층;
상기 산화물 반도체 층 위에 적층된 게이트절연막 및 게이트 전극;
상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 형성되고, 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막;
상기 층간 절연막 상에 형성되고, 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극;
상기 소스전극 및 드레인 전극을 포함한 상기 층간절연막 상에 형성되고, 상기 드레인 전극을 노출시키는 패시베이션막; 및
상기 패시베이션막 상에 형성되고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 접속되는 화소전극;을 포함하여 구성되며,
상기 저반사 광차단막은 2층 이상으로 구성되고, 상부층의 굴절률은 하부층의 굴절률보다 큰, 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이기판.A low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film formed on a substrate and having a refractive index greater than that of the substrate;
A buffer insulating film formed on the semiconductor light blocking film; An oxide semiconductor layer formed on the buffer insulating film;
A gate insulating film and a gate electrode stacked on the oxide semiconductor layer;
An interlayer insulating layer formed on the buffer insulating layer including the gate electrode and the oxide semiconductor layer and exposing a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively;
A source electrode and a drain electrode formed on the interlayer insulating film and electrically connected to the source and drain regions, respectively;
A passivation film formed on the interlayer insulating film including the source electrode and the drain electrode and exposing the drain electrode; And
And a pixel electrode formed on the passivation film and electrically connected to the drain electrode.
And the low reflection light shielding film is composed of two or more layers, and the refractive index of the upper layer is larger than that of the lower layer.
상기 반도체 광차단막 상에 버퍼절연막을 형성하는 단계;
상기 버퍼절연막 상에 산화물 반도체 층을 형성하는 단계;
상기 산화물 반도체 층 위에 게이트절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극과 상기 산화물 반도체 층을 포함한 상기 버퍼절연막 상에 상기 산화물 반도체 층의 소스영역과 드레인 영역을 각각 노출시키는 층간 절연막을 형성하는 단계;
상기 층간 절연막 상에 상기 소스영역과 드레인 영역과 각각 전기적으로 접속되는 소스전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
상기 소스전극 및 드레인 전극을 포함한 상기 층간절연막 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 패시베이션막을 형성하는 단계; 및
상기 패시베이션막 상에 상기 드레인 전극과 전기적으로 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며,
상기 저반사 광차단막은 2층 이상으로 구성되고, 상부층의 굴절률은 하부층의 굴절률보다 큰, 산화물 반도체를 적용한 표시장치용 어레이기판 제조방법.Forming a low reflection light blocking film and a semiconductor light blocking film having a refractive index greater than that of the substrate on the substrate;
Forming a buffer insulating film on the semiconductor light blocking film;
Forming an oxide semiconductor layer on the buffer insulating film;
Forming a gate insulating film and a gate electrode on the oxide semiconductor layer;
Forming an interlayer insulating film on the buffer insulating film including the gate electrode and the oxide semiconductor layer to expose a source region and a drain region of the oxide semiconductor layer, respectively;
Forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the source region and the drain region, respectively, on the interlayer insulating layer;
Forming a passivation film exposing the drain electrode on the interlayer insulating film including the source electrode and the drain electrode; And
And forming a pixel electrode on the passivation film, the pixel electrode being electrically connected to the drain electrode.
The low reflection light shielding film is composed of two or more layers, and the refractive index of the upper layer is larger than the refractive index of the lower layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020130075904A KR102068089B1 (en) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Oxide semiconductor thin film transistor, method for fabricating tft, array substrate for display device having tft and method for fabricating the same |
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KR1020130075904A KR102068089B1 (en) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Oxide semiconductor thin film transistor, method for fabricating tft, array substrate for display device having tft and method for fabricating the same |
Publications (2)
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