KR102138037B1 - Thin film transistor and display panel having the same, method for fabricating the thin film transistor - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 박막트랜지스터는 베이스 기판 상에 배치되고, 소스 영역, 드레인 영역, 및 소스 영역과 드레인 영역 사이에 배치된 채널영역을 포함하는 반도체층, 소스 영역에 연결된 소스 전극, 드레인 영역에 연결된 드레인 전극, 반도체층 상에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 상기 게이트 전극에 의해 커버되는 제1 부분, 및 상기 게이트 전극으로부터 노출되고, 상기 제1 부분과 단차를 형성하는 제2 부분을 포함하는 제1 절연막, 및 상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 스페이서를 포함한다.The thin film transistor according to the present invention is disposed on a base substrate and includes a source region, a drain region, and a semiconductor layer including a channel region disposed between the source region and the drain region, a source electrode connected to the source region, and a drain connected to the drain region. An electrode, a gate electrode disposed on the semiconductor layer, a first portion disposed between the gate electrode and the semiconductor layer, covered by the gate electrode, and exposed from the gate electrode, forming a step difference with the first portion And a first insulating layer including a second portion to be formed, and a spacer disposed on the second portion and disposed at an edge of the first portion.
Description
본 발명은 박막트랜지스터, 이를 포함하는 표시패널 및 박막트랜지스터 제조방법에 관한 것으로, 특히 스페이서를 포함하는 박막트랜지스터, 이를 포함하는 표시패널 및 박막트랜지스터 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor, a display panel including the same, and a method of manufacturing the thin film transistor, and more particularly, to a thin film transistor including a spacer, a display panel including the same, and a method of manufacturing the thin film transistor.
표시패널은 복수 개의 화소들을 포함한다. 화소들 각각은 적어도 하나의 박막트랜지스터, 커패시터를 포함한다. 박막트랜지스터는 제어전극, 반도체 패턴, 입력전극, 및 출력전극을 포함한다.The display panel includes a plurality of pixels. Each of the pixels includes at least one thin film transistor and a capacitor. The thin film transistor includes a control electrode, a semiconductor pattern, an input electrode, and an output electrode.
박막트랜지스터에 인가되는 전압에 따라 박막트랜지스터가 온-오프되고, 표시패널은 영상을 구현한다. 제어전극에 구동전압이 인가되면, 반도체 패턴에 채널이 형성되어 박막트랜지스터가 작동한다.The thin film transistor is turned on and off according to the voltage applied to the thin film transistor, and the display panel embodies an image. When a driving voltage is applied to the control electrode, a channel is formed in the semiconductor pattern to operate the thin film transistor.
본 발명은 고해상도 표시패널에서 유효 채널길이를 확보하고, 응답속도 저하를 방지할 수 있는 박막트랜지스터, 이를 포함하는 표시패널, 및 박막트랜지스터 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor capable of securing an effective channel length and preventing a decrease in response speed in a high resolution display panel, a display panel including the same, and a method of manufacturing the thin film transistor.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 베이스 기판 상에 배치되고, 소스 영역, 드레인 영역, 및 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 사이에 배치된 채널영역을 포함하는 반도체층, 상기 소스 영역에 연결된 소스 전극, 상기 드레인 영역에 연결된 드레인 전극, 상기 반도체층 상에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 상기 게이트 전극에 의해 커버되는 제1 부분, 및 상기 게이트 전극으로부터 노출되고, 상기 제1 부분과 단차를 형성하는 제2 부분을 포함하는 제1 절연막, 및 상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 스페이서를 포함한다.A thin film transistor according to an embodiment of the present invention is disposed on a base substrate, a semiconductor layer including a source region, a drain region, and a channel region disposed between the source region and the drain region, and a source connected to the source region. An electrode, a drain electrode connected to the drain region, a gate electrode disposed on the semiconductor layer, a first portion disposed between the gate electrode and the semiconductor layer, covered by the gate electrode, and exposed from the gate electrode , A first insulating layer including a second portion forming a step difference from the first portion, and a spacer disposed on the second portion and disposed at an edge of the first portion.
상기 반도체층은 산화물 반도체층이고, 상기 소스영역 및 상기 게이트영역 중 적어도 어느 하나는 상기 산화물 반도체의 석출물을 포함할 수 있다.The semiconductor layer is an oxide semiconductor layer, and at least one of the source region and the gate region may include a precipitate of the oxide semiconductor.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 반도체층 및 상기 베이스 기판 사이에 배치된 제2 절연막을 더 포함할 수 있다.The thin film transistor according to an embodiment of the present invention may further include a second insulating layer disposed between the semiconductor layer and the base substrate.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 제1 절연막 및 상기 게이트 전극 사이에 배치되는 제3 절연막을 더 포함하고, 상기 스페이서는 상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제3 절연막의 가장자리에 배치된다.The thin film transistor according to an embodiment of the present invention further includes a third insulating film disposed between the first insulating film and the gate electrode, and the spacer is disposed on the second part, and the first part and the first part 3 It is placed on the edge of the insulating film.
상기 스페이서는 투명할 수 있고, 상기 스페이서는 상기 제1 절연막, 상기 제2 절연막 및 상기 제3 절연막 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.The spacer may be transparent, and the spacer may include the same material as at least one of the first insulating layer, the second insulating layer, and the third insulating layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 게이트 전극 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 상기 게이트 전극과 중첩되는 제1 절연막, 상기 제1 절연막 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 평면상에서 상기 게이트 전극으로부터 노출된 영역을 포함하는 제2 절연막 및 상기 제2 절연막의 상기 노출된 영역 상에 배치되고, 상기 제1 절연막의 가장자리에 배치된 스페이서를 포함한다.The thin film transistor according to an embodiment of the present invention is disposed between the gate electrode and the semiconductor layer, a first insulating film overlapping the gate electrode, and disposed between the first insulating film and the semiconductor layer, and the gate And a second insulating layer including a region exposed from the electrode and a spacer disposed on the exposed region of the second insulating layer and disposed at an edge of the first insulating layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 기판 상에 채널영역을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층 상에 절연층을 도포하는 단계;A thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes forming a semiconductor layer including a channel region on a substrate, applying an insulating layer on the semiconductor layer;
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 제조방법은, 상기 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 절연층을 식각하여, 상기 게이트 전극에 중첩하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분의 외측으로 연장되어 상기 게이트 전극으로부터 노출되고, 상기 제1 부분과 단차를 형성하는 제2 부분을 포함하는 제1 절연막을 형성하는 단계, 상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 스페이서를 형성하는 단계, 및 상기 반도체층에 상기 채널영역을 사이에 두고 서로 마주하는 소스영역 및 드레인영역을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes forming a gate electrode on the insulating layer, etching the insulating layer, a first portion overlapping the gate electrode, and an outer side of the first portion. Forming a first insulating film extending from the gate electrode and including a second portion forming a step difference from the first portion, disposed on the second portion, and disposed at an edge of the first portion And forming a formed spacer, and forming a source region and a drain region facing each other in the semiconductor layer with the channel region therebetween.
상기 반도체층을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 보호막을 형성하는 단계, 및 상기 보호막 상에 반도체물질층을 도포하고, 상기 반도체물질층을 패터닝하는 단계를 포함한다.The forming of the semiconductor layer includes forming a protective film on the substrate, applying a semiconductor material layer on the protective film, and patterning the semiconductor material layer.
상기 소스 영역 및 상기 드레인영역을 형성하는 단계는, 상기 반도체층의 일부를 노출시키는 단계, 및 상기 노출된 반도체층을 환원처리하는 단계를 포함한다.The forming of the source region and the drain region includes exposing a portion of the semiconductor layer, and reducing the exposed semiconductor layer.
상기 제1 절연막을 형성하는 단계는, 상기 제1 절연막의 일부를 식각하여 상기 단차를 형성하는 상기 제1 부분을 형성하는 단계, 및 상기 제2 부분의 상면을 노출시키는 단계를 포함한다.The forming of the first insulating layer includes forming the first portion forming the step by etching a portion of the first insulating layer, and exposing an upper surface of the second portion.
상기 스페이서를 형성하는 단계는, 상기 게이트 전극 및 상기 제1 절연막 상에 절연물질층을 도포하는 단계, 및 상기 절연물질층 및 상기 제1 절연막을 식각하여 상기 반도체층의 일부영역을 노출시키는 단계를 포함하고, 상기 일부영역은 상기 소스영역 및 상기 드레인영역 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The forming of the spacer may include applying an insulating material layer on the gate electrode and the first insulating layer, and exposing a partial region of the semiconductor layer by etching the insulating material layer and the first insulating layer. And the partial region may be at least one of the source region and the drain region.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 제조방법은, 기판 상에 채널영역을 포함하는 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층 상에 제1 절연층을 도포하는 단계, 상기 제1 절연층 상에 제2 절연층을 도포하는 단계, 상기 제2 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 제2 절연층을 식각하여, 상기 게이트 전극으로부터 상기 제1 절연층의 일부를 노출시키는 단계, 상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 제2 절연층을 감싸는 스페이서를 형성하는 단계, 및 상기 반도체층 상에 상기 채널영역을 사이에 두고 서로 마주하는 소스영역 및 드레인영역을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes forming a semiconductor layer including a channel region on a substrate, applying a first insulating layer on the semiconductor layer, and applying a first insulating layer on the first insulating layer. Applying a second insulating layer, forming a gate electrode on the second insulating layer, etching the second insulating layer to expose a part of the first insulating layer from the gate electrode, the second insulating layer And forming a spacer disposed on the first insulating layer and surrounding the second insulating layer, and forming a source region and a drain region facing each other on the semiconductor layer with the channel region therebetween.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널은 복수 개의 신호배선들이 배치된 제1 기판, 상기 제1 기판 상에 배치된 제2 기판, 및 상기 복수 개의 신호배선들 중 대응되는 신호 배선들에 연결된 박막 트랜지스터를 각각 포함하는 복수 개의 화소들을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터는, 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 절연막, 상기 제1 절연막 상에 배치되고, 소스 영역, 드레인 영역, 및 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 사이에 배치된 채널영역을 포함하는 반도체층, 상기 반도체층 상에 배치된 게이트 전극, 상기 소스 영역에 연결된 소스 전극 및 상기 드레인 영역에 연결된 드레인 전극, 상기 게이트 전극 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 상기 게이트 전극과 중첩되는 제1 부분, 및 상기 게이트 전극으로부터 노출되고, 상기 제1 부분과 단차를 형성하는 제2 부분을 포함하는 제2 절연막, 및 상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 스페이서를 포함한다.A display panel according to an embodiment of the present invention includes a first substrate on which a plurality of signal lines are disposed, a second substrate on the first substrate, and a thin film connected to corresponding signal lines among the plurality of signal lines. Including a plurality of pixels each including a transistor, the thin film transistor, a first insulating layer disposed on the first substrate, disposed on the first insulating layer, a source region, a drain region, and the source region and the A semiconductor layer including a channel region disposed between drain regions, a gate electrode disposed on the semiconductor layer, a source electrode connected to the source region and a drain electrode connected to the drain region, and disposed between the gate electrode and the semiconductor layer A second insulating film including a first portion overlapping the gate electrode, and a second portion exposed from the gate electrode and forming a step difference from the first portion, and disposed on the second portion, the And a spacer disposed on the edge of the first portion.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 봉입된 액정층을 더 포함할 수 있다.The display panel according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a liquid crystal layer sealed between the first substrate and the second substrate.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시패널은 상기 제2 절연막 및 상기 게이트 전극 사이에 배치된 제3 절연막을 더 포함하고, 상기 제3 절연막은 상기 제1 부분에 중첩되고, 상기 스페이서는 상기 제3 절연막 및 상기 제1 부분의 가장자리에 배치될 수 있다.The display panel according to an exemplary embodiment of the present invention further includes the second insulating layer and a third insulating layer disposed between the gate electrode, the third insulating layer overlapping the first portion, and the spacer is the third insulating layer. It may be disposed on the insulating layer and the edge of the first portion.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터는 게이트 전극이 소형화되는 고해상도 표시패널에 있어서, 유효한 채널길이를 확보할 수 있다. 또한, 인접하는 화소간의 게이트 전극들 간의 커패시턴스를 줄여 응답속도 저하를 방지할 수 있다.The thin film transistor according to an embodiment of the present invention can secure an effective channel length in a high resolution display panel in which a gate electrode is miniaturized. In addition, it is possible to prevent a decrease in response speed by reducing the capacitance between gate electrodes between adjacent pixels.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터에 대하여 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터에 대하여 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터에 대하여 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 자른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6j는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 7j는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도이다.1 is a block diagram of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a plan view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 2 of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 2 of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 2 of the thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
6A to 6J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
7A to 7J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 첨부한 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 나타내었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, scales of some components are exaggerated or reduced in order to clearly express various layers and regions.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치의 블럭도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 표시패널(DP), 타이밍 제어부(TD), 주사 구동부(GD), 데이터 구동부(DD)를 포함한다.1 is a block diagram of a display device according to an exemplary embodiment of the present invention. A display device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a display panel DP, a timing controller TD, a scan driver GD, and a data driver DD.
상기 타이밍 제어부(TC)는 입력 영상 신호들을 수신하고, 상기 표시패널(DP)의 동작모드에 부합하게 변환된 영상데이터들(IDATA)과 각종 제어신호들(DCS)을 출력한다.The timing controller TC receives input image signals, and outputs image data I DATA and various control signals DCS converted to conform to the operation mode of the display panel DP.
상기 주사 구동부(SD)는 상기 타이밍 제어부(TC)로부터 주사구동제어신호(SCS)를 수신한다. 상기 주사구동제어신호(SCS)를 공급받은 상기 주사 구동부(SD)는 복수 개의 주사 신호들을 생성한다. 상기 주사 신호들은 복수 개의 주사 라인들(S1~Sn)에 순차적으로 공급된다.The scan driver SD receives a scan drive control signal SCS from the timing controller TC. The scan driver SD receiving the scan drive control signal SCS generates a plurality of scan signals. The scan signals are sequentially supplied to a plurality of scan lines S1 to Sn.
상기 데이터 구동부(DD)는 상기 타이밍 제어부(TC)로부터 데이터 구동제어신호(DCS) 및 상기 변환된 영상데이터들(IDATA)을 수신한다. 상기 데이터 구동부(DD)는 상기 데이터 구동제어신호(DCS)와 상기 변환된 영상데이터들(IDATA)에 근거하여 복수 개의 데이터 신호들을 생성한다. 상기 데이터 신호들은 복수 개의 데이터 라인들(D1~Dm)에 공급된다.The data driver DD receives a data driving control signal DCS and the converted image data I DATA from the timing controller TC. The data driver DD generates a plurality of data signals based on the data driving control signal DCS and the converted image data I DATA . The data signals are supplied to a plurality of data lines D1 to Dm.
상기 표시패널(DP)은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 유기발광표시패널(organic light emitting display panel), 액정표시패널(liquid crystal display panel), 플라즈마 표시장치(plasma display panel), 전기영동 표시패널(electrophoretic display panel), 및 일렉트로웨팅 표시패널(electrowetting display panel)등이 적용될 수 있다.The display panel DP is not particularly limited, and for example, an organic light emitting display panel, a liquid crystal display panel, a plasma display panel, and electrophoresis An electrophoretic display panel and an electrowetting display panel may be applied.
상기 표시패널(DP)은 복수 개의 신호 배선들 및 상기 신호 배선들에 연결된 복수 개의 화소들(PX11~PXnm)을 포함한다. 상기 신호 배선들은 상기 복수 개의 주사 라인들(S1~Sn) 및 상기 복수 개의 데이터 라인들(D1~Dm)을 포함한다. 상기 주사 라인들(S1~Sn)은 제1 방향(DR1)으로 연장되고, 상기 제1 방향(DR1)과 교차하는 제2 방향(DR2)으로 배열된다.The display panel DP includes a plurality of signal lines and a plurality of pixels PX 11 to PX nm connected to the signal lines. The signal lines include the plurality of scan lines S1 to Sn and the plurality of data lines D1 to Dm. The scan lines S1 to Sn extend in a first direction DR1 and are arranged in a second direction DR2 crossing the first direction DR1.
상기 주사 라인들(S1~Sn)은 상기 제2 방향(DR2)으로 연장되고, 상기 제1 방향(DR1)으로 배열된다. 상기 데이터 라인들(D1~Dm)은 상기 주사 라인들(S1~Sn)과 절연되게 교차한다.The scan lines S1 to Sn extend in the second direction DR2 and are arranged in the first direction DR1. The data lines D1 to Dm intersect to be insulated from the scan lines S1 to Sn.
상기 화소들(PX11~PXnm)은 상기 주사 라인들(S1~Sn) 및 상기 데이터 라인들(D1~Dm)이 교차하는 영역에 배치될 수 있다. 상기 화소들(PX11~PXnm)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 상기 화소들(PX11~PXnm)은 각각 상기 주사 라인들(S1~Sn) 중 대응되는 주사 라인에 연결되고, 상기 데이터 라인들(D1~Dm) 중 대응되는 데이터 라인에 연결된다. 상기 화소들(PX11~PXnm) 각각은 대응하는 주사 라인으로부터 수신된 주사 신호에 응답하여 턴-온 된다.The pixels PX 11 to PX nm may be disposed in a region where the scan lines S1 to Sn and the data lines D1 to Dm cross. The pixels PX 11 to PX nm may be arranged in a matrix form. Each of the pixels PX 11 to PX nm is connected to a corresponding scan line among the scan lines S1 to Sn, and to a corresponding data line among the data lines D1 to Dm. Each of the pixels PX 11 to PX nm is turned on in response to a scan signal received from a corresponding scan line.
상기 표시패널(DP)은 복수 개의 박막트랜지스터들(TFT11~TFTnm) 및 복수 개의 커패시터들(C11~Cnm)을 포함한다. 상기 화소들 각각은 상기 박막트랜지스터들(TFT11~TFTnm) 중 대응되는 박막트랜지스터 및 상기 커패시터들(C11~Cnm) 중 대응되는 커패시터를 포함한다. 상기 박막트랜지스터 및 상기 커패시터는 상기 화소 내에서 서로 연결된다.The display panel DP includes a plurality of thin film transistors TFT 11 to TFT nm and a plurality of capacitors C11 to Cnm. Each of the pixels includes a corresponding thin film transistor among the thin film transistors TFT 11 to TFT nm and a corresponding capacitor among the capacitors C 11 to C nm . The thin film transistor and the capacitor are connected to each other in the pixel.
상기 박막트랜지스터들(TFT11~TFTnm) 각각은 대응되는 주사라인에 연결된 제어전극, 대응되는 데이터 라인에 연결된 입력전극 및 출력전극을 포함한다. 상기 박막트랜지스터들(TFT11~TFTnm)은 각각 대응되는 주사 라인에 인가된 주사 신호에 응답하여 대응되는 데이터 라인에 인가된 데이터 신호를 출력한다.Each of the thin film transistors TFT 11 to TFT nm includes a control electrode connected to a corresponding scan line, an input electrode and an output electrode connected to a corresponding data line. Each of the thin film transistors TFT 11 to TFT nm outputs a data signal applied to a corresponding data line in response to a scan signal applied to a corresponding scan line.
상기 커패시터들(C11~Cnm) 각각은 대응되는 트랜지스터에 연결된 제1 커패시터 전극 및 상기 제1 커패시터 전극과 대향되는 제2 커패시터 전극을 포함한다. 상기 커패시터들(C11~Cnm) 각각은 대응되는 트랜지스터로부터 수신한 상기 데이터 신호에 대응하는 전압과 상기 제2 커패시터 전극이 수신하는 전압의 차이에 대응하는 전하량을 충전한다.Each of the capacitors C 11 to C nm includes a first capacitor electrode connected to a corresponding transistor and a second capacitor electrode opposite to the first capacitor electrode. Each of the capacitors C 11 to C nm charges an amount of charge corresponding to a difference between a voltage corresponding to the data signal received from a corresponding transistor and a voltage received by the second capacitor electrode.
상기 커패시터들(C11~Cnm) 각각은 상기 복수 개의 화소들(PX11~PXnm)의 발광을 조절할 수 있다. 예컨대, 상기 커패시터들(C11~Cnm) 각각은 액정 커패시터, 기생 커패시터, 스토리지 커패시터 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 또한, 도시하지 않았으나, 상기 커패시터들(C11~Cnm) 각각은 발광소자에 연결될 수 있다.Each of the capacitors C 11 to C nm may control light emission of the plurality of pixels PX 11 to PX nm . For example, each of the capacitors C 11 to C nm may be at least one of a liquid crystal capacitor, a parasitic capacitor, and a storage capacitor. Also, although not shown, each of the capacitors C 11 to C nm may be connected to a light emitting device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터의 평면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 자른 단면도이다. 도 2에서는 일 화소에 배치된 트랜지스터(TFTij)를 예시적으로 도시하였다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터를 설명한다.FIG. 2 is a plan view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 2. In FIG. 2, a transistor TFT ij disposed in one pixel is illustrated as an example. Hereinafter, a thin film transistor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 박막트랜지스터(TFTij)는 제어전극(GE), 입력전극(SE), 반도체 층(AL), 및 출력전극(DE)을 포함한다. 본 실시예에서 상기 제어전극(GE)은 게이트 전극으로, 상기 입력전극(SE)은 소스 전극으로 설명된다. 또한, 상기 출력전극(DE)은 드레인 전극으로 설명된다.As illustrated in FIGS. 1 and 2, the thin film transistor TFT ij includes a control electrode GE, an input electrode SE, a semiconductor layer AL, and an output electrode DE. In this embodiment, the control electrode GE is described as a gate electrode, and the input electrode SE is described as a source electrode. In addition, the output electrode DE is described as a drain electrode.
상기 반도체 층(AL)은 베이스 기판(100) 상에 배치된다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 반도체 층(AL) 상에 배치된다. 본 실시예에서 상기 박막트랜지스터(TFTij)는 탑-게이트 구조를 갖는다.The semiconductor layer AL is disposed on the
상기 반도체층(AL) 및 상기 베이스 기판(100) 사이에 보호막(200)이 더 배치될 수 있다. 상기 보호막(200)은 상기 반도체층(AL)을 상기 베이스 기판(100)으로부터 이격시킨다. 상기 보호막(200)은 상기 베이스 기판(100)으로부터 상기 반도체층(AL)에 불순물이 유입되는 것을 최소화할 수 있다. 상기 보호막(200)은 상기 반도체층(AL)을 보호하고, 계면특성을 향상시킨다.A
예컨대, 상기 보호막(200)은 버퍼층(buffer layer)일 수 있다. 상기 보호막(200)은 실리콘산화물, 알루미늄산화물, 산화하프늄, 산화이트륨 등의 절연성 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 보호막(200)은 실리콘산화물, 실리콘질화물, 실리콘산화질화물을 포함하는 경우 상기 기판(100)의 불순물이 상기 반도체층(AL)으로 침입하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 보호막(200)은 다층 박막을 포함할 수 있다.For example, the
상기 반도체 층(AL)은 입력영역(SA), 출력영역(DA), 채널영역(CA), 적어도 하나의 중간영역(DR)을 포함한다. 상기 중간영역(DR)은 상기 채널영역(CA) 및 상기 입력영역(SA), 또는 상기 채널영역(CA) 및 상기 출력영역(DA)이 공존할 수 있는 영역이다. 상기 중간영역(DR)은 상기 채널영역(CA)과 상기 입력영역(SA) 사이, 또는 상기 채널영역(CA)과 상기 출력영역(DA) 사이에 형성될 수 있다.The semiconductor layer AL includes an input area SA, an output area DA, a channel area CA, and at least one intermediate area DR. The intermediate area DR is an area in which the channel area CA and the input area SA, or the channel area CA and the output area DA can coexist. The intermediate area DR may be formed between the channel area CA and the input area SA, or between the channel area CA and the output area DA.
본 실시예에서 상기 입력영역(SA) 및 상기 출력영역(DA) 각각은 소스영역 및 드레인영역으로 설명된다. 상기 소스영역(SA), 상기 채널영역(CA), 상기 중간영역(DR), 및 상기 드레인영역(DA)은 평면상에서 일렬로 배치되고, 연속적으로 배치될 수 있다.In this embodiment, each of the input region SA and the output region DA is described as a source region and a drain region. The source region SA, the channel region CA, the intermediate region DR, and the drain region DA may be arranged in a row on a plane and continuously arranged.
상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)은 도전성을 가진다. 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)은 각각 금속 석출물을 포함할 수 있다. 상기 금속 석출물은 상기 반도체층(AL)에 포함된 산화물반도체 물질에 따라 결정된다. 예컨대, 상기 반도체층(AL)이 인듐갈륨징크옥사이드(IGZO)를 포함하는 경우, 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)은 각각 인듐(In)을 포함할 수 있다.The source region SA and the drain region DA have conductivity. Each of the source region SA and the drain region DA may include a metal precipitate. The metal precipitate is determined according to the oxide semiconductor material included in the semiconductor layer AL. For example, when the semiconductor layer AL includes indium gallium zinc oxide (IGZO), the source region SA and the drain region DA may each contain indium (In).
상기 채널영역(CA)은 상기 게이트 전극(GE)에 중첩된다. 상기 채널영역(CA)은 금속 산화물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 채널영역(CA)은 아연, 인듐, 갈륨, 주석, 티타늄 등의 금속과 이들의 산화물을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 채널영역(CA)은 아연산화물, 티타늄 산화물, 인듐갈륨아연산화물, 인듐아연주석산화물 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The channel region CA overlaps the gate electrode GE. The channel region CA may include a metal oxide semiconductor. The channel region CA may include metals such as zinc, indium, gallium, tin, and titanium, and oxides thereof. For example, the channel region CA may include at least one of zinc oxide, titanium oxide, indium gallium zinc oxide, and indium zinc tin oxide.
도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터는 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 반도체층(AL) 사이에 배치된 절연층을 포함한다. 도 3에서는 소정의 단차(D)를 형성하는 제1 절연막(300)이 포함된 실시예를 도시하였다.As shown in FIG. 3, the thin film transistor according to the exemplary embodiment of the present invention includes an insulating layer disposed between the gate electrode GE and the semiconductor layer AL. In FIG. 3, an embodiment including the first insulating
상기 제1 절연막(300)은 상기 단차(D)를 형성하는 복수 개의 부분들을 포함한다. 상기 복수 개의 부분들은 제1 부분(310) 및 상기 제1 부분(310)으로부터 연장된 제2 부분(320)을 포함한다.The first insulating
상기 제1 부분(310)은 상기 제1 절연막(300)의 상기 게이트 전극(GE)과 대응되는 영역을 포함한다. 평면상에서 상기 제1 부분(310)은 상기 게이트 전극(GE)에 의해 커버된다. 상기 제1 부분(310)은 상면(310u) 및 측면(310w)을 포함한다.The
상기 제1 부분의 상면(310u)은 상기 게이트 전극(GE)과 접촉한다. 상기 제1 부분의 측면(310w)은 상기 제1 부분의 상면(310u)으로부터 절곡된다. 상기 제1 부분의 측면(310w)은 상기 게이트 전극(GE)의 측면과 일직선상에 정렬될 수 있다. 상기 제1 부분의 측면(310w)은 상기 단차(D)를 형성한다. 따라서, 상기 단차(D)정도는 상기 제1 부분의 측면(310w)의 길이에 의해 결정된다.The
상기 제2 부분(320)은 상기 제1 부분(310)으로부터 연장된다. 평면상에서 상기 제2 부분(320)은 상기 게이트전극(GE)의 외측으로 돌출된다. 상기 제2 부분(320)은 상면(320u) 및 측면(320w)을 포함한다.The
상기 제2 부분의 상면(320u)은 상기 게이트 전극(GE)에 의해 커버되지 않고 노출된다. 상기 제2 부분의 측면(320w)은 상기 제2 부분의 상면(320u)으로부터 상기 반도체층(AL)을 향하여 절곡된다. 상기 제2 부분의 측면(320w)은 상기 스페이서(SW)에 의해 커버되지 않고 노출된다.The
상기 제1 부분(310)은 상기 반도체층(AL)의 상기 채널영역(CA)을 커버하고, 상기 제2 부분(320)은 상기 반도체층(AL)의 상기 중간영역(DR)을 커버한다. 상기 제1 부분(310)의 상면과 상기 제2 부분(320)의 상면은 상기 단차(D)를 형성한다.The
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 제2 부분(320)은 상기 제1 부분(310)보다 작은 두께를 가진다. 그러나 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 부분(310) 및 상기 제2 부분(320)은 상기 단차를 형성할 수 있는 범위에서 다양한 두께를 가질 수 있다.As shown in FIG. 3, the
이 때, 상기 스페이서(SW)는 상기 제2 부분(320) 상에 배치된다. 상기 스페이서(SW)는 상기 제2 부분의 상면(320u), 상기 제1 부분의 측면(310w). 및 상기 게이트 전극(GE)의 측면을 커버한다. 상기 스페이서(SW)는 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩되는 것을 방지하여 상기 채널영역(CA)의 유효길이를 확보할 수 있다.In this case, the spacer SW is disposed on the
상기 게이트 전극(GE)은 상기 제1 절연막(300) 상에 배치된다. 특히, 상기 게이트 전극(GE)은 상기 제1 부분(310) 상에 배치될 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 평면상에서 상기 제1 부분(310)과 동일한 단면적을 가질 수 있다.The gate electrode GE is disposed on the first insulating
상기 게이트 전극(GE)은 금속 또는 전도성 고분자 물질, 전도성 산화물 등을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 게이트 전극(GE)은 알루미늄, 은, 구리, 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨, 티타늄 등의 금속 또는 이들의 합금으로 구성될 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)은 단일막 또는 다층막을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 게이트 전극(GE)은 몰리브덴, 크롬, 탄탈륨, 티타늄, 인듐주석산화물 중 어느 하나를 포함하는 제1 막, 구리를 포함하는 제2 막으로 구성된 이중막일 수 있다. 또는, 상기 게이트 전극(GE)은 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴으로 구성된 삼중막을 포함할 수 있다.The gate electrode GE may include a metal or a conductive polymer material, a conductive oxide, or the like. For example, the gate electrode GE may be made of a metal such as aluminum, silver, copper, molybdenum, chromium, tantalum, titanium, or an alloy thereof. The gate electrode GE may include a single layer or a multilayer layer. For example, the gate electrode GE may be a double layer composed of a first layer including any one of molybdenum, chromium, tantalum, titanium, and indium tin oxide, and a second layer including copper. Alternatively, the gate electrode GE may include a triple layer composed of molybdenum/aluminum/molybdenum.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터는 스페이서(SW)를 포함한다. 상기 스페이서(SW)는 상기 게이트 전극(GE)의 가장자리를 따라 배치된다. 상기 스페이서(SW)는 상기 제2 부분(320) 상에 배치되고, 상기 스페이서(SW)는 상기 제1 절연막(300)의 상기 제1 부분(310)의 측면 및 상기 게이트 전극(GE)의 측면을 커버한다.The thin film transistor according to an embodiment of the present invention includes a spacer SW. The spacer SW is disposed along the edge of the gate electrode GE. The spacer SW is disposed on the
상기 스페이서(SW)는 실리콘옥사이드(SiOx), 실리콘나이트라이드(SiNx), 또는 실리콘옥시나이트라이드(SiON)와 같은 무기물로 구성될 수 있다. 상기 스페이서(SW)는 상기 제1 절연막(300) 또는 상기 보호막(200)과 동일한 물질로 구성될 수 있다.The spacer SW may be made of an inorganic material such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), or silicon oxynitride (SiON). The spacer SW may be made of the same material as the first insulating
본 실시예에서, 상기 스페이서(SW)는 투명한 절연물질로 구성될 수 있다. 이 때, 상기 스페이서(SW)는 상기 박막트랜지스터를 포함하는 표시패널의 개구율을 향상시킬 수 있다.In this embodiment, the spacer SW may be formed of a transparent insulating material. In this case, the spacer SW may improve the aperture ratio of the display panel including the thin film transistor.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 스페이서(SW)는 상기 게이트 전극(GE)의 가장자리를 감싸며 형성된다. 상기 스페이서(SW)는 상기 게이트 전극(GE)의 측면을 커버한다. 이는 상기 게이트 전극(GE)과 인접하는 화소의 게이트 전극 사이에 절연막이 추가되는 구조를 형성한다. As shown in FIG. 2, the spacer SW is formed to surround the edge of the gate electrode GE. The spacer SW covers a side surface of the gate electrode GE. This forms a structure in which an insulating layer is added between the gate electrode GE and the gate electrode of an adjacent pixel.
상기 스페이서(SW)는 인접하는 화소들에 배치된 각 게이트 전극들 사이의 거리가 증가시켜 기생 커패시턴스를 감소시킨다. 따라서, 표시패널의 응답속도 저하현상(RC delay)이 방지될 수 있다.The spacer SW decreases parasitic capacitance by increasing the distance between the gate electrodes disposed in adjacent pixels. Accordingly, RC delay of the display panel can be prevented.
도 3에 도시된 것과 같이, 상기 보호막(200) 상에 상기 게이트 전극(GE)을 커버하는 패시베이션층(PS)이 배치된다. 상기 패시베이션층(PS)은 상기 반도체층(AL)의 상기 소스영역(SA), 상기 드레인영역(DA), 및 상기 스페이서(SW)를 커버한다.As shown in FIG. 3, a passivation layer PS covering the gate electrode GE is disposed on the
상기 패시베이션층(PS)은 실리콘옥사이드(SiOx), 실리콘나이트라이드(SiNx), 또는 실리콘옥시나이트라이드(SiON)와 같은 무기물로 구성될 수 있다. 상기 패시베이션층(PS)은 다층 박막을 포함할 수 있다.The passivation layer PS may be made of an inorganic material such as silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (SiN x ), or silicon oxynitride (SiON). The passivation layer PS may include a multilayer thin film.
상기 패시베이션층(PS) 상에 소스전극(SE) 및 드레인전극(DE)이 배치될 수 있다. 상기 소스전극(SE)은 상기 주사라인에 연결되고, 상기 드레인전극(DE)은 상기 데이터라인에 연결된다.A source electrode SE and a drain electrode DE may be disposed on the passivation layer PS. The source electrode SE is connected to the scan line, and the drain electrode DE is connected to the data line.
상기 소스전극(SE)은 상기 패시베이션층(PS)을 관통하는 제1 컨택홀(CH1)을 통해 상기 소스영역(SA)에 연결될 수 있다. 상기 드레인전극(DE)은 상기 패시베이션층(PS)을 관통하는 제2 컨택홀(CH2)을 통해 상기 드레인영역(DE)에 연결될 수 있다.The source electrode SE may be connected to the source region SA through a first contact hole CH1 penetrating the passivation layer PS. The drain electrode DE may be connected to the drain region DE through a second contact hole CH2 penetrating the passivation layer PS.
한편, 다른 실시예에서 상기 소스전극(SE) 및 상기 드레인전극(DE)은 상기 보호막(200) 상에 배치될 수 있다. 이 때, 상기 소스전극(SE) 및 상기 드레인전극(DE)은 각각 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)에 접촉되어 직접 연결될 수 있다.Meanwhile, in another embodiment, the source electrode SE and the drain electrode DE may be disposed on the
상기 게이트전극(GE)에 전압(이하, 게이트 전압)이 인가되면 채널이 형성되고, 상기 채널을 통해 상기 소스전극(SE) 및 상기 드레인전극(DE) 사이에 전류가 흐른다. 문턱전압은 상기 소스전극(SE)과 상기 드레인 전극(DE) 사이에 전류가 흐르기 시작하는 게이트 전압이다.When a voltage (hereinafter, a gate voltage) is applied to the gate electrode GE, a channel is formed, and a current flows between the source electrode SE and the drain electrode DE through the channel. The threshold voltage is a gate voltage at which current begins to flow between the source electrode SE and the drain electrode DE.
상기 스페이서(SW)는 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)이 상기 게이트 전극(GE)과 중첩되지 않도록 한다. 상기 반도체층(AL)의 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)이 상기 게이트전극(GE)과 중첩되지 않음으로써, 유효 채널영역(CA)이 확보될 수 있다. 예컨대, 상기 스페이서(SW)가 5000A의 너비로 형성되는 경우, 상기 채널영역(CA)은 적어도 1um의 유효채널길이를 확보할 수 있다.The spacer SW prevents the source region SA and the drain region DA from overlapping with the gate electrode GE. Since the source region SA and the drain region DA of the semiconductor layer AL do not overlap the gate electrode GE, an effective channel region CA may be secured. For example, when the spacer SW is formed to have a width of 5000A, the channel region CA may secure an effective channel length of at least 1 μm.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터는 상기 스페이서(SW)의 너비를 조절함으로써, 채널길이를 조절할 수 있다. 따라서, 상기 스페이서(SW)는 상기 채널영역(CA)의 길이를 확보하여 박막트랜지스터의 쇼트 채널 효과(short channel effect)를 방지할 수 있다.In the thin film transistor according to an embodiment of the present invention, the channel length can be adjusted by adjusting the width of the spacer SW. Accordingly, the spacer SW secures the length of the channel region CA to prevent a short channel effect of the thin film transistor.
또한, 상기 스페이서(SW)는 인접하는 화소간에 발생하는 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)과 인접하는 화소의 게이트 전극 사이에 스페이서(SW)가 추가됨으로써, 두 게이트 전극들 사이의 거리가 증가할 수 있고, 커패시턴스가 감소될 수 있다. 따라서, 응답속도 저하현상(RC delay)이 방지될 수 있다.In addition, the spacer SW may reduce parasitic capacitance generated between adjacent pixels. As the spacer SW is added between the gate electrode GE and the gate electrode of an adjacent pixel, the distance between the two gate electrodes may be increased and the capacitance may be reduced. Accordingly, RC delay can be prevented.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터에 대하여 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 자른 단면도이다. 도 4에 도시된 실시예는 상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400: 도 3 참조)의 차이를 제외하고, 다른 구성들은 도 3의 실시예와 동일하다. 이하, 도 1 내지 도 3에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line I-I' of FIG. 2 of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 4 is the same as the embodiment of FIG. 3 except for the difference between the first insulating
도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 제1 절연막(300) 제2 절연막(400)이 더 추가된 실시예를 도시하였다. 본 발명에 있어서, 상기 제2 절연막(400)은 제2 절연층과 대응될 수 있다.As shown in FIG. 4, the thin film transistor according to an embodiment of the present invention shows an embodiment in which the gate electrode GE, the first insulating
상기 제2 절연막(400)은 평면상에서 상기 게이트 전극(GE)과 동일한 면적으로 형성될 수 있다. 상기 제2 절연막(400)은 상기 제1 부분(310) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 절연막(400)은 상기 제1 부분의 상면(310u)을 커버하고, 상기 제2 부분의 상면(320u)은 노출시킨다. 상기 제1 부분(310) 및 상기 제2 부분은 소정의 단차(D1)를 형성한다. 상기 단차(D1)는 도 3의 단차(D:도 3참조)와 동일하거나, 더 작을 수 있다.The second
상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400)은 다양한 두께를 가질 수 있다. 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 전극(GE)이 소형화될수록, 높이가 증가하는 경향을 가진다. 상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400)은 상기 박막 트랜지스터에서 요구되는 높이를 충족하도록 두꺼워지거나 얇아질 수 있다.The first insulating
상기 스페이서(SW)는 상기 제1 절연층(300)의 상기 제2 부분(320) 상에 배치된다. 상기 스페이서(SW)는 상기 제2 부분의 상면(320u), 상기 제1 부분의 측면(320w), 상기 제2 절연막(400)의 측면, 및 상기 게이트 전극(GE)의 측면을 커버한다.The spacer SW is disposed on the
상기 게이트 전극(GE) 및 상기 반도체층(AL) 사이에 배치된 복수 개의 절연막들(300, 400)은 박막 트랜지스터의 누설전류를 감소시킨다. 상기 박막 트랜지스터의 구조를 실현하기 위해 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 반도체층(AL) 사이에 배치되는 절연층의 두께는 얇아진다. 절연층의 두께가 얇아지면 커패시턴스가 증가하지만, 열화가 발생되기 쉽고, 누설전류가 발생된다. 복수 개의 절연막들로 적층된 구조는 열화, 터널링 현상을 방지하여 신뢰성이 향상된 박막 소자를 구현할 수 있다.The plurality of insulating
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터에 대하여 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'에 따라 자른 단면도이다. 도 5에 도시된 실시예는 제1 절연막(300-1)의 차이를 제외하고, 다른 구성들은 도 4의 실시예와 동일하다. 이하, 도 1 내지 도 4에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 구체적인 설명은 생략한다.5 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention taken along line I-I' of FIG. 2. The embodiment shown in FIG. 5 is the same as the embodiment of FIG. 4 except for the difference in the first insulating layer 300-1. Hereinafter, the same reference numerals are assigned to the same components as those described in FIGS. 1 to 4, and detailed descriptions are omitted.
도 5에 도시된 것과 같이, 상기 반도체층(AL) 상에는 순차적으로 적층된 상기 제1 절연막(300-1) 및 제2 절연막(400)이 배치된다. 이 때, 상기 제1 절연막(300-1)은 단차를 포함하지 않는다. 다만, 상기 제1 절연막(300-1)의 일부영역이 상기 게이트 전극(GE)에 의해 노출되어, 상기 반도체층(AL) 및 상기 게이트 전극(GE) 사이에 소정의 단차(D2)를 포함하는 절연층이 형성된다.As shown in FIG. 5, the first insulating layer 300-1 and the second insulating
상기 제1 절연막(300-1)은 상기 반도체층(AL)의 일부 영역을 커버한다. 상기 제1 절연막(300-1)은 상기 반도체층(AL)의 중심영역에 배치되어 적어도 상기 채널영역(CA)을 커버한다. 본 실시예에서 상기 제1 절연막(300-1)은 상기 채널영역(CA) 및 상기 중간영역(DR)을 커버한다. 상기 제1 절연막(300-1)은 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)을 노출시킨다.The first insulating layer 300-1 covers a partial area of the semiconductor layer AL. The first insulating layer 300-1 is disposed in a central region of the semiconductor layer AL to cover at least the channel region CA. In this embodiment, the first insulating layer 300-1 covers the channel region CA and the intermediate region DR. The first insulating layer 300-1 exposes the source region SA and the drain region DA.
상기 제2 절연막(400)은 상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 게이트 전극(GE) 사이에 배치된다. 상기 제2 절연막(400)은 상기 반도체층(AL)의 중심영역 상에 배치되고, 적어도 상기 채널영역(CA)과 중첩된다. 상기 제2 절연막(400)은 평면상에서 상기 게이트 전극(GE)과 동일한 면적을 가질 수 있다.The second
상기 제2 절연막(400)이 상기 제1 절연막(300-1)의 일부 영역만을 커버함으로써, 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 반도체층(AL) 사이에 배치된 절연층에 소정의 단차(D2)가 형성된다. 상기 단차(D2)는 상기 제2 절연막(400)의 두께에 의해 결정된다.Since the second insulating
상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 제2 절연막(400)은 다양한 두께를 가질 수 있다. 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트 전극(GE)이 소형화될수록, 높이가 증가하는 경향을 가진다. 상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 제2 절연막(400)은 상기 박막트랜지스터에서 요구되는 높이를 충족하도록 두꺼워지거나 얇아질 수 있다.The first insulating layer 300-1 and the second insulating
상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 제2 절연막(400)은 특별히 한정되지 않으며, 다양한 절연물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 제2 절연막(400)은 서로 다른 물질이어야 할 필요는 없으며, 예컨대, 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다. 또는, 상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 제2 절연막(400)은 상기 보호막(200)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.The first insulating layer 300-1 and the second insulating
상기 게이트 전극(GE)은 상기 제2 절연막(400) 상에 배치된다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 제2 절연막(400)과 평면상에서 동일한 면적을 가질 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)의 측면은 상기 제2 절연막(400)의 측면과 나란하게 정렬될 수 있다.The gate electrode GE is disposed on the second insulating
상기 스페이서(SW)는 상기 제1 절연막(300) 상에 배치된다. 특히, 상기 스페이서(SW)는 상기 제1 절연막(300-1) 중 상기 제2 절연막(400) 및 상기 게이트 전극(GE)의 외측으로부터 돌출된 영역 상에 배치될 수 있다.The spacer SW is disposed on the first insulating
상기 스페이서(SW)는 상기 반도체층(AL)의 상기 중간영역(DR)과 대응되는 영역 상에 배치된다. 상기 스페이서(SW)는 상기 제1 절연막(300-1) 중 상기 제2 절연막(400)에 의해 노출된 영역, 상기 제2 절연막(400)의 측면 및 상기 게이트 전극(GE)의 측면을 커버한다.The spacer SW is disposed on a region corresponding to the intermediate region DR of the semiconductor layer AL. The spacer SW covers an area of the first insulating layer 300-1 exposed by the second insulating
상기 스페이서(SW)는 실리콘옥사이드(SiOx), 실리콘나이트라이드(SiNx), 또는 실리콘옥시나이트라이드(SiON)와 같은 무기물로 구성될 수 있다. 상기 스페이서(SW)는 상기 제1 절연막(300-1), 상기 제2 절연막(400), 및 상기 보호막(200) 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질로 구성될 수 있다.The spacer SW may be made of an inorganic material such as silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), or silicon oxynitride (SiON). The spacer SW may be made of the same material as at least one of the first insulating layer 300-1, the second insulating
본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터는 상기 스페이서(SW)의 너비를 조절함으로써, 채널길이를 조절할 수 있다. 이 때, 상기 스페이서(SW)의 너비는 상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 제2 절연막(400)의 면적 차이에 따라 결정될 수 있다. 상기 스페이서(SW)는 상기 채널영역(CA)의 길이를 확보하여 박막트랜지스터의 쇼트 채널 효과(short channel effect)를 방지할 수 있다.In the thin film transistor according to an embodiment of the present invention, the channel length can be adjusted by adjusting the width of the spacer SW. In this case, the width of the spacer SW may be determined according to a difference in area between the first insulating layer 300-1 and the second insulating
또한, 상기 스페이서(SW)는 인접하는 화소간에 발생하는 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있다. 상기 게이트 전극(GE)과 인접하는 화소의 게이트 전극 사이에 스페이서(SW)가 추가됨으로써, 두 게이트 전극들 사이의 거리가 증가할 수 있고, 커패시턴스가 감소될 수 있다. 따라서, 응답속도 저하현상(RC delay)이 방지될 수 있다.In addition, the spacer SW may reduce parasitic capacitance generated between adjacent pixels. As the spacer SW is added between the gate electrode GE and the gate electrode of an adjacent pixel, the distance between the two gate electrodes may be increased and the capacitance may be reduced. Accordingly, RC delay can be prevented.
도 6a 내지 도 6j는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도이다. 도 6a 내지 도 6j는 도 4에 개시된 실시예에 대응하는 박막트랜지스터의 제조방법을 예시적으로 도시하였다. 한편, 도 1 내지 도 4에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.6A to 6J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. 6A to 6J exemplarily illustrate a method of manufacturing a thin film transistor corresponding to the embodiment disclosed in FIG. 4. Meanwhile, the same reference numerals are assigned to the same configurations as those described in FIGS. 1 to 4.
도 6a에 도시된 것과 같이, 베이스 기판(100) 상에 보호막(200)을 도포한다. 상기 보호막(200)은 화학기상증착법(Chemical vapor deposition), 플라즈마증착법, 스퍼터링법 등을 이용하여 형성할 수 있다.As shown in FIG. 6A, a
상기 보호막(200) 상에 반도체물질을 포함하는 층(ALL: 이하 반도체물질층)을 도포한다. 상기 반도체물질층(ALL)은 아연산화물, 아연주석산화물, 인듐아연산화물, 인듐산화물, 티타늄산화물, 인듐갈륨아연산화물, 또는 인듐아연주석산화물 등을 포함할 수 있다. 상기 반도체물질층(ALL)은 상기 기판(100)의 전면에 도포된다.A layer (ALL: hereinafter, a semiconductor material layer) containing a semiconductor material is applied on the
상기 반도체물질층(ALL) 상에 감광막패턴(PR)을 형성한다. 상기 감광막패턴(PR)은 상기 반도체물질층(ALL) 상에 감광막을 도포하고 노광하여 형성할 수 있다. 상기 감광막패턴(PR)은 본 발명에 따른 박막트랜지스터를 형성하고자 하는 영역에 형성한다.A photoresist pattern PR is formed on the semiconductor material layer ALL. The photosensitive layer pattern PR may be formed by coating and exposing a photosensitive layer on the semiconductor material layer ALL. The photoresist pattern PR is formed in a region in which the thin film transistor according to the present invention is to be formed.
도 6a 및 도 6b에 도시된 것과 같이, 상기 감광막패턴(PR)을 형성한 후, 식각공정(DRY1)을 통해 반도체층(AL)을 형성한다. 상기 감광막패턴(PR) 상에 광을 조사하거나, 식각가스를 주입한다. 상기 감광막패턴(PR)은 마스크와 같은 역할을 하므로 상기 반도체층(AL)은 상기 감광막패턴(PR)에 대응되는 형상으로 형성된다.As shown in FIGS. 6A and 6B, after forming the photoresist pattern PR, the semiconductor layer AL is formed through an etching process DRY1. Light is irradiated on the photoresist pattern PR or an etching gas is injected. Since the photosensitive layer pattern PR serves as a mask, the semiconductor layer AL is formed in a shape corresponding to the photosensitive layer pattern PR.
도 6c에 도시된 것과 같이, 상기 반도체층(AL) 상에 제1 절연막(300) 및 제2 절연막(400)을 차례로 적층하여 형성한다. 도 6c에서는 상기 제1 절연막(300)과 상기 제2 절연막(400)이 유사한 두께로 형성된 실시예를 도시하였다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400)은 서로 다른 두께로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 6C, a first insulating
상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400)은 각각 실리콘옥사이드(SiOx), 실리콘나이트라이드(SiNx), 또는 실리콘옥시나이트라이드(SiON)와 같은 무기물로 구성될 수 있다. 또는, 상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400)은 각각 다층 박막으로 형성될 수 있다.Each of the first insulating
상기 제2 절연막(400) 상에 게이트 전극(GE)이 형성된다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 제2 절연막(400) 상에 도전성 물질을 적층하고, 패터닝하여 형성된다. 상기 게이트 전극(GE)은 상기 반도체층(AL)의 중심영역에 중첩되도록 형성될 수 있다. 도시하지 않았으나, 상기 제2 절연막(400)은 생략될 수 있다. 이 때, 상기 게이트 전극(GE)은 상기 제1 절연막 상에 직접적으로 형성될 수 있다.A gate electrode GE is formed on the second insulating
도 6d 및 도 6e에 도시된 것과 같이, 상기 게이트 전극(GE)을 형성한 후, 식각공정(DRY2)을 거쳐 상기 제2 절연막(400) 및 상기 제1 절연막(300)의 일부를 식각한다. 상기 식각공정(DRY2)은 건식 식각을 이용할 수 있다.As illustrated in FIGS. 6D and 6E, after the gate electrode GE is formed, the second insulating
이 때, 상기 식각공정(DRY2)의 식각가스 및 식각시간을 조절하여 상기 반도체층(AL)이 노출되지 않도록 한다. 상기 제1 절연막(300)은 일부만 식각될 수 있다. 따라서, 상기 제1 절연막(300)에는 단차(D1)가 형성된다.At this time, the semiconductor layer AL is not exposed by controlling the etching gas and the etching time of the etching process DRY2. Only a part of the first insulating
상기 단차(D1)는 상기 제1 절연막(300)의 제1 부분(310: 도 6h 참조) 및 제2 부분(320: 도 6h 참조)을 구분한다. 상기 제1 절연막(300)은 상기 단차(D1)만큼 외측이 더 낮다. 따라서, 상기 제1 절연막(300)은 상기 단차(D1)만큼 중심부가 돌출된 형상을 가진다.The step D1 separates the first portion 310 (see FIG. 6H) and the second portion 320 (see FIG. 6H) of the first insulating
상기 단차(D1)는 다양하게 형성될 수 있으나, 상기 식각가스로부터 상기 반도체층(AL)을 커버할 수 있는 최소의 절연막이 존재할 수 있을 정도의 단차를 최대로 가진다.The step D1 may be formed in various ways, but has a maximum step difference such that a minimum insulating layer capable of covering the semiconductor layer AL from the etching gas may exist.
도 6f에 도시된 것과 같이, 상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400)을 식각한 후, 상기 제1 절연막(300) 및 상기 제2 절연막(400) 상에 절연물질을 도포하여 절연층(INL)을 형성한다. 상기 절연층(INL)은 상기 제1 절연막(300) 상기 제2 절연막(400)의 측면, 상기 게이트 전극(GE)을 모두 커버한다.As shown in FIG. 6F, after etching the first insulating
도 6g에 도시된 것과 같이, 상기 절연층(INL)은 식각공정(DRY3)을 거쳐 스페이서(SW)를 형성한다. 상기 식각공정(DRY3)은 건식 식각 방법을 사용할 수 있다. 이 때, 상기 식각공정(DRY3)의 식각가스 및 식각시간을 조절하여 상기 제1 절연막(300) 중 일부를 제거한다.As shown in FIG. 6G, the insulating layer INL undergoes an etching process DRY3 to form a spacer SW. The etching process (DRY3) may use a dry etching method. In this case, a part of the first insulating
상기 식각가스는 이방성 식각을 한다. 상기 게이트 전극(GE)은 마스크 역할을 하므로, 상기 절연층(INL)의 상기 게이트 전극(GE)에 인접하는 일부영역은 식각되지 않고 잔존한다. 상기 잔존하는 절연층은 스페이서(SW)가 된다.The etching gas performs anisotropic etching. Since the gate electrode GE serves as a mask, a partial region of the insulating layer INL adjacent to the gate electrode GE remains without being etched. The remaining insulating layer becomes a spacer SW.
상기 제1 절연막(300)은 상기 제1 부분(310) 및 상기 제2 부분(320)을 형성한다. 상기 스페이서(SW)는 상기 제2 부분(320) 상에 배치되고, 상기 제1 부분(310)의 측면, 상기 제2 절연층(400)의 측면, 및 상기 게이트 전극(GE)의 측면을 커버한다.The first insulating
상기 제1 부분(310)은 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 제2 절연막(400)에 의해 커버된다. 상기 게이트 전극(GE)은 마스크 역할을 하므로, 상기 제1 부분(310)은 상기 제1 절연막(300)의 초기두께, 즉, 식각되기 전의 두께를 그대로 가진다.The
상기 제2 부분(320)은 상기 제1 부분(320)으로부터 외측으로 돌출된다. 상기 제2 부분(320)은 이전 식각공정(DRY2)에서 상기 제1 절연막(300)의 일부가 식각되고, 이후 식각공정(DRY3)에서 상기 제1 절연막(300)의 다른 일부가 식각되어 형성된다. 상기 스페이서(SW)가 마스크 역할을 하므로, 상기 스페이서(SW)의 하측에 배치된 상기 제1 절연막(300)의 일부가 식각되지 않아 상기 제2 부분(320)이 형성된다. 따라서, 상기 제2 부분(320)은 상기 단차(D: 도 6e 참조)만큼 상기 제1 부분(310)보다 낮은 두께로 형성된다.The
도 6g에 도시된 것과 같이, 상기 제1 부분(310) 및 상기 제2 부분(320)이 형성되면서, 상기 반도체층(AL)의 일부가 노출된다.As illustrated in FIG. 6G, while the
도 6h에 도시된 것과 같이, 상기 반도체층(AL)의 노출된 일부영역에 식각공정(DRY4)이 진행된다. 도시되지 않았으나, 상기 식각공정(DRY4)은 이전 식각공정(DRY3)으로부터 연속적으로 진행될 수 있고, 이전 식각공정(DRY3)의 일부일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 식각공정(DRY4)은 환원 처리로 설명된다.As shown in FIG. 6H, an etching process DRY4 is performed on the exposed partial area of the semiconductor layer AL. Although not shown, the etching process DRY4 may be continuously performed from the previous etching process DRY3, and may be a part of the previous etching process DRY3. In this embodiment, the etching process DRY4 is described as a reduction treatment.
상기 환원 처리는 상기 반도체층(AL)에 대하여 환원 분위기에서 하는 열처리를 포함할 수 있다. 또는, 예컨대, 수소, 헬륨, 포스핀, 암모니아, 실란, 메탄, 아세틸렌, 디보란, 이산화탄소, 저메인, 셀렌화수소, 황화수소, 아르곤, 질소, 산화질소, 플루오르포름 등과 같은 기체 플라즈마를 이용한 플라즈마 처리를 포함할 수 있다.The reduction treatment may include a heat treatment performed in a reducing atmosphere on the semiconductor layer AL. Or, for example, including plasma treatment using gas plasma such as hydrogen, helium, phosphine, ammonia, silane, methane, acetylene, diborane, carbon dioxide, germain, hydrogen selenide, hydrogen sulfide, argon, nitrogen, nitrogen oxide, fluoroform, etc. can do.
상기 환원 처리에서, 상기 게이트 전극(GE) 및 상기 스페이서(SW)는 마스크와 같은 역할을 한다. 따라서, 상기 반도체층(AL)의 영역 중 노출된 영역만이 환원될 수 있다. 상기 환원 처리를 통해, 상기 반도체층(AL)에는 도전성을 갖는 소스영역(SA) 및 드레인영역(DA)이 형성된다.In the reduction treatment, the gate electrode GE and the spacer SW serve as a mask. Accordingly, only the exposed area of the semiconductor layer AL may be reduced. Through the reduction treatment, a conductive source region SA and a drain region DA are formed in the semiconductor layer AL.
상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)은 상기 반도체층(AL)을 구성하는 물질 중 일부가 환원되어 형성된다. 상기 환원처리를 통해, 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)에는 도전성을 가진 석출물이 형성된다. 이 때, 상기 반도체층(AL)이 금속 산화물을 포함하는 경우, 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA) 각각은 금속 석출물을 포함할 수 있다.The source region SA and the drain region DA are formed by reducing some of the materials constituting the semiconductor layer AL. Through the reduction treatment, conductive precipitates are formed in the source region SA and the drain region DA. In this case, when the semiconductor layer AL includes a metal oxide, each of the source region SA and the drain region DA may include a metal precipitate.
상기 반도체층(AL) 중 상기 식각가스에 노출되지 않은 영역은 상대적으로 채널영역(CA)이 된다. 상기 채널영역(CA)은 상기 게이트 전극(GE)과 대응되는 영역에 형성된다.A region of the semiconductor layer AL that is not exposed to the etching gas becomes a relatively channel region CA. The channel region CA is formed in a region corresponding to the gate electrode GE.
이 때, 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)은 상기 스페이서(WS)와 중첩되는 영역까지 연장될 수 있다. 상기 식각가스가 상기 반도체층(AL)에 침투하면서 시간이 지남에 따라 서서히 확산된다. 이 때, 상기 반도체층(AL)에는 중간영역(DR)이 형성된다.In this case, the source region SA and the drain region DA may extend to a region overlapping the spacer WS. As the etching gas penetrates into the semiconductor layer AL, it gradually diffuses over time. In this case, an intermediate region DR is formed in the semiconductor layer AL.
상기 중간영역(DR)은 상기 스페이서(WS)에 의해 커버되는 영역이다. 그러나, 상기 식각가스의 확산에 의해 상기 중간영역(DR)의 상기 소스영역(SA) 또는 상기 드레인영역(DA)과 인접하는 일부 영역에서 환원이 진행될 수 있다.The intermediate area DR is an area covered by the spacer WS. However, reduction may proceed in a partial region adjacent to the source region SA or the drain region DA of the intermediate region DR due to diffusion of the etching gas.
따라서, 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA) 각각은 상기 중간영역(DR)의 일부를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 환원처리 시간이 길어지는 경우, 상기 소스영역(SA) 또는 상기 드레인영역(DA)은 상기 중간영역(DR) 전체를 포함할 수도 있다. 또는, 상기 채널영역(CA)은 상기 중간영역(DR)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.Accordingly, each of the source region SA and the drain region DA may include a part of the intermediate region DR. For example, when the reduction treatment time is prolonged, the source region SA or the drain region DA may include the entire middle region DR. Alternatively, the channel region CA may include a part or all of the intermediate region DR.
즉, 상기 스페이서(SW)는 상기 반도체층(AL)의 상기 중간영역(DR)을 형성하는 역할을 한다. 상기 스페이서(SW)는 상기 환원 처리에 있어서, 상기 게이트 전극(GE)에 인접하는 영역을 차단한다. 또한, 상기 스페이서(SW)는 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)의 확산으로부터 상기 채널영역(CA)을 보호한다. 상기 스페이서(SW)는 상기 게이트 전극(GE)이 소형화되면서 발생하는 채널길이 감소현상을 방지하고, 상기 채널영역(CA)이 상기 게이트 전극(GE)과 대응되는 길이를 갖도록 마진을 확보할 수 있다.That is, the spacer SW serves to form the intermediate region DR of the semiconductor layer AL. The spacer SW blocks a region adjacent to the gate electrode GE in the reduction treatment. In addition, the spacer SW protects the channel region CA from diffusion of the source region SA and the drain region DA. The spacer SW may prevent a decrease in channel length that occurs when the gate electrode GE is miniaturized, and may secure a margin so that the channel region CA has a length corresponding to the gate electrode GE. .
도 6i에 도시된 것과 같이, 상기 보호막(200) 상에 패시베이션층(PS)을 형성한다. 상기 패시베이션층(PS)은 상기 보호막(200), 상기 반도체층(AL), 상기 제1 절연막(300)의 상기 제2 부분(320)의 측면, 상기 스페이서(SW), 및 상기 게이트 전극(GE)을 모두 커버한다.As illustrated in FIG. 6I, a passivation layer PS is formed on the
상기 패시베이션층(PS) 증착법 또는 스퍼터링법 등을 이용하여 절연막을 도포하여 형성한다. 상기 패시베이션층(PS)은 실리콘질화물, 실리콘산화물, 실리콘산화질화물, 알루미늄산화물, 알루미늄질화물 등과 같은 절연성 재료를 이용하여 형성할 수 있다. 상기 패시베이션층(PS)은 단일막 또는 다층 박막으로 형성될 수 있다.It is formed by applying an insulating film using the passivation layer (PS) deposition method or sputtering method. The passivation layer PS may be formed of an insulating material such as silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, aluminum oxide, and aluminum nitride. The passivation layer PS may be formed as a single layer or a multilayer thin film.
도 6j에 도시된 것과 같이, 상기 패시베이션층(PS)에 복수 개의 컨택홀들(CH1, CH2)을 형성한다. 제1 컨택홀(CH1)은 상기 패시베이션층(PS)을 관통하여 상기 소스영역(SA)을 노출시킨다. 상기 제2 컨택홀(CH2)은 상기 패시베이션층(PS)을 관통하여 상기 드레인영역(DA)을 노출시킨다. 상기 컨택홀들(CH1, CH2)은 상기 패시베이션(PS)을 패터닝하여 형성할 수 있다.As illustrated in FIG. 6J, a plurality of contact holes CH1 and CH2 are formed in the passivation layer PS. The first contact hole CH1 penetrates the passivation layer PS to expose the source region SA. The second contact hole CH2 penetrates the passivation layer PS to expose the drain region DA. The contact holes CH1 and CH2 may be formed by patterning the passivation PS.
상기 패시베이션층(PS) 상에 소스 전극(SE) 및 드레인전극(DE)을 형성한다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 소스영역(SA)에 중첩하여 형성되고, 상기 드레인전극(DE)은 상기 드레인영역(DA)에 중첩하여 형성된다. 상기 소스 전극(SE)은 상기 제1 컨택홀(CH1)을 통해 상기 소스영역(SA)에 연결되고, 상기 드레인 전극(GE)은 상기 제2 컨택홀(CH2)을 통해 상기 드레인영역(DA)에 연결된다.A source electrode SE and a drain electrode DE are formed on the passivation layer PS. The source electrode SE is formed to overlap the source region SA, and the drain electrode DE is formed to overlap the drain region DA. The source electrode SE is connected to the source region SA through the first contact hole CH1, and the drain electrode GE is the drain region DA through the second contact hole CH2. Is connected to
본 발명에 따른 박막트랜지스터는 상기 스페이서(SW)를 포함함으로써, 상기 채널영역(CA)을 상기 게이트 전극(GE)에 대응되는 길이를 갖도록 보호할 수 있다. 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA) 형성단계에서, 상기 소스영역(SA) 및 상기 드레인영역(DA)의 확산현상이 발생하더라도, 상기 스페이서(SW)에 의해 형성된 상기 중간영역(DR)으로 인해 상기 채널영역(CA)이 보호될 수 있다.The thin film transistor according to the present invention may protect the channel region CA to have a length corresponding to the gate electrode GE by including the spacer SW. In the step of forming the source region SA and the drain region DA, even if the source region SA and the drain region DA are diffused, the intermediate region DR formed by the spacer SW ), the channel area CA may be protected.
도 7a 내지 도 7j는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터의 제조방법을 도시한 단면도이다. 도 7a 내지 도 7j에서는 도 5에 개시된 실시예에 대응하는 박막트랜지스터의 제조방법을 예시적으로 도시하였다. 한편, 도 1 내지 도 6j에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.7A to 7J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. 7A to 7J illustrate a method of manufacturing a thin film transistor corresponding to the embodiment disclosed in FIG. 5 by way of example. Meanwhile, the same reference numerals are assigned to the same components as those described in FIGS. 1 to 6J, and redundant descriptions are omitted.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 것과 같이, 베이스 기판(100) 상에 보호막(200) 및 반도체물질층(ALL)이 순차적으로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 보호막(200)은 상기 베이스 기판(100)으로부터 상기 반도체물질층(ALL)으로 이물질이 주입되는 현상을 방지하는 버퍼층으로 기능할 수 있다.As shown in FIGS. 7A to 7C, a
감광패턴(PR)을 배치하고, 상기 감광패턴(PR) 상에서 식각공정(DRY1)을 거치면, 반도체층(AL)이 형성된다. 이에 대해서는 도 6a 내지 도 6b에 설명한 내용과 중복되므로, 구체적인 설명은 생략한다.When the photosensitive pattern PR is disposed and the etching process DRY1 is performed on the photosensitive pattern PR, the semiconductor layer AL is formed. Since this is duplicated with the contents described in FIGS. 6A to 6B, detailed descriptions are omitted.
상기 반도체층(AL) 상에 제1 절연막(300) 및 제2 절연막(400)을 순차적으로 도포한다. 상기 제2 절연막(400) 상에는 전도성 물질을 패터닝하여 게이트 전극(GE)을 형성한다.A first insulating
이 때, 상기 제1 절연막(300)은 상기 제2 절연막(400)보다 작은 두께로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 절연막(300)은 상기 반도체층(AL)을 외부환경으로부터 보호할 수 있는 최소한의 두께로 형성될 수 있다.In this case, the first insulating
도 7d 및 도 7e에 도시된 것과 같이, 식각공정(DRY2)을 거쳐 상기 제2 절연막(400)의 일부를 제거한다. 이 때, 상기 게이트 전극(GE)은 마스크와 같은 역할을 한다. 상기 식각공정(DRY2)은 노광공정 또는 건식식각공정등을 포함할 수 있다. 상기 식각공정(DRY2)이 건식식각 공정인 경우, 식각가스 및 식각시간을 조절하여 상기 제2 절연층(400)만을 제거한다.As shown in FIGS. 7D and 7E, a part of the second insulating
도 7f 및 도 7g에 도시된 것과 같이, 상기 제1 절연막(300) 상에 절연층(INL)을 도포한다. 상기 절연층(INL)은 상기 제1 절연막(300), 상기 제2 절연막(400)의 측면, 상기 게이트 전극(GE)을 모두 커버한다.As shown in FIGS. 7F and 7G, an insulating layer INL is applied on the first insulating
상기 절연층(INL) 상에 식각공정(DRY3)을 거쳐 상기 반도체층(AL)을 노출시킨다. 상기 식각공정(DRY3)은 건식식각 공정을 포함할 수 있다. 상기 식각공정(DRY3)에 있어서, 상기 게이트 전극(GE)은 마스크의 역할을 한다.The semiconductor layer AL is exposed on the insulating layer INL through an etching process DRY3. The etching process DRY3 may include a dry etching process. In the etching process DRY3, the gate electrode GE serves as a mask.
또한, 건식식각은 대체로 이방성 식각을 보인다. 따라서, 상기 게이트 전극(GE)에 인접하는 절연막은 제거되지 않고 잔존하여 스페이서(SW)를 형성한다. 상기 스페이서의 너비는 식각하기로 한 상기 제1 절연막(300)의 두께에 대응되는 크기를 가진다. 따라서, 상기 식각공정의 변수들을 조절함으로써, 상기 스페이서(SW)의 너비를 조절할 수 있다.In addition, dry etching generally exhibits anisotropic etching. Accordingly, the insulating layer adjacent to the gate electrode GE is not removed but remains to form the spacer SW. The width of the spacer has a size corresponding to the thickness of the first insulating
도 7g에 도시된 것과 같이, 상기 제1 절연막(300-1) 및 상기 제2 절연막(400)은 소정의 단차(D2)를 형성한다. 상기 단차(D2)는 이전 식각공정(DRY2: 도 7e 참조)에서 상기 제2 절연막(400)을 선택적으로 식각하여 형성된다. 따라서, 상기 단차(D2)는 상기 제2 절연막(400)의 두께에 대응될 수 있다.As shown in FIG. 7G, the first insulating layer 300-1 and the second insulating
도 7h에 도시된 것과 같이, 상기 노출된 반도체층(AL)에 식각공정(DRY4)을 통해 소스영역(SA) 및 드레인영역(DA)을 형성한다. 본 실시예에 있어서, 상기 식각공정(DRY4)은 환원 처리로 설명된다. 상기 환원 처리는 상기 반도체층(AL)에 대하여 환원 분위기에서 하는 열처리를 포함할 수 있다. 이에 관해서는 도 6h에 설명된 내용과 동일하므로, 생략한다.As shown in FIG. 7H, a source region SA and a drain region DA are formed on the exposed semiconductor layer AL through an etching process DRY4. In this embodiment, the etching process DRY4 is described as a reduction treatment. The reduction treatment may include a heat treatment performed in a reducing atmosphere on the semiconductor layer AL. This is the same as that described in Fig. 6H, and thus will be omitted.
도 7i 및 도 7j에 도시된 것과 같이, 상기 제1 절연막(300), 상기 게이트 전극(GE), 상기 소스영역(SA) 및 상기 게이트영역(GE)을 커버하는 패시베이션층(PS)을 형성한다. 상기 패시베이션층(PS)의 상기 소스영역(SA)과 대응되는 영역에 제1 컨택홀(CH1)을 형성하고, 상기 드레인영역(DA)과 대응되는 영역에 제2 컨택홀(CH2)을 형성한다.7I and 7J, a passivation layer PS covering the first insulating
상기 패시베이션층(PS) 상에 소스전극(SE) 및 드레인전극(DE)을 형성한다. 상기 소스전극(SE) 및 상기 드레인전극(DE)은 각각 상기 제1 컨택홀(CH1) 및 상기 제2 컨택홀(CH2)을 커버한다. 상기 소스전극(SE) 및 상기 드레인전극(DE)은 컨택홀들을 통해 상기 소스영역(SA) 및 드레인영역(DA)에 각각 연결된다. 이에 관하여 자세한 설명은 도 6i 및 도 6j에 중복되는바, 생략한다.A source electrode SE and a drain electrode DE are formed on the passivation layer PS. The source electrode SE and the drain electrode DE cover the first contact hole CH1 and the second contact hole CH2, respectively. The source electrode SE and the drain electrode DE are respectively connected to the source region SA and the drain region DA through contact holes. A detailed description of this will be omitted since it is duplicated in FIGS. 6I and 6J.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 제조방법은 게이트 전극 및 반도체층 사이에 단차를 갖는 절연막을 형성하고, 상기 절연막 상에 배치되고, 상기 게이트 전극의 측면을 커버하는 스페이서를 형성한다. 이를 통해, 게이트 전극이 소형화되는 고해상도 표시패널에 있어서, 유효한 채널길이를 확보할 수 있고, 인접하는 화소간의 기생커패시턴스를 줄여 응답속도 저하를 방지할 수 있다.In the method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, an insulating film having a stepped difference is formed between a gate electrode and a semiconductor layer, and a spacer is formed on the insulating film and covering a side surface of the gate electrode. Accordingly, in a high-resolution display panel in which the gate electrode is miniaturized, an effective channel length can be secured and parasitic capacitance between adjacent pixels can be reduced to prevent a decrease in response speed.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art or those of ordinary skill in the art will not depart from the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later. It will be appreciated that various modifications and changes can be made to the present invention within the scope of not.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the content described in the detailed description of the specification, but should be determined by the claims.
100: 기판 200: 보호막
300: 제1 절연막 400: 제2 절연막
AL: 반도체층 SA: 소스영역
DA: 드레인영역 CA: 채널영역
DR: 중간영역 SW: 스페이서
GE: 게이트 전극100: substrate 200: protective film
300: first insulating film 400: second insulating film
AL: semiconductor layer SA: source region
DA: drain region CA: channel region
DR: middle area SW: spacer
GE: gate electrode
Claims (20)
상기 소스 영역에 연결된 소스 전극;
상기 드레인 영역에 연결된 드레인 전극;
상기 반도체층 상에 배치된 게이트 전극;
상기 게이트 전극 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 상기 게이트 전극에 의해 커버되는 제1 부분, 및 상기 게이트 전극으로부터 노출되고, 상기 제1 부분과 단차를 형성하는 제2 부분을 포함하는 제1 절연막; 및
상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 스페이서를 포함하고,
평면 상에서 보았을 때 상기 제1 절연막 및 상기 스페이서는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 비중첩하는 박막 트랜지스터.A semiconductor layer disposed on a base substrate and including a source region, a drain region, and a channel region disposed between the source region and the drain region;
A source electrode connected to the source region;
A drain electrode connected to the drain region;
A gate electrode disposed on the semiconductor layer;
A first insulating layer disposed between the gate electrode and the semiconductor layer and including a first portion covered by the gate electrode, and a second portion exposed from the gate electrode and forming a step difference from the first portion; And
A spacer disposed on the second part and disposed at an edge of the first part,
When viewed in plan view, the first insulating layer and the spacer are non-overlapping with the source region and the drain region.
상기 반도체층은 산화물 반도체층인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method of claim 1,
The semiconductor layer is a thin film transistor, characterized in that the oxide semiconductor layer.
상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역 중 적어도 어느 하나는 상기 산화물 반도체의 석출물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method of claim 2,
At least one of the source region and the drain region comprises a precipitate of the oxide semiconductor.
상기 반도체층 및 상기 베이스 기판 사이에 배치된 제2 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
The method of claim 2,
And a second insulating layer disposed between the semiconductor layer and the base substrate.
상기 제1 절연막 및 상기 게이트 전극 사이에 배치되는 제3 절연막을 더 포함하고,
상기 스페이서는 상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분 및 상기 제3 절연막의 가장자리에 배치된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method of claim 4,
Further comprising a third insulating film disposed between the first insulating film and the gate electrode,
The spacer is disposed on the second portion, and is disposed at the edges of the first portion and the third insulating layer.
상기 스페이서는 투명한 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method of claim 1,
The thin film transistor, characterized in that the spacer is transparent.
상기 스페이서는 상기 제1 절연막, 상기 제2 절연막 및 상기 제3 절연막 중 적어도 어느 하나와 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method of claim 5,
The spacer includes the same material as at least one of the first insulating layer, the second insulating layer, and the third insulating layer.
상기 소스영역에 연결된 소스 전극;
상기 드레인영역에 연결된 드레인 전극;
상기 반도체층 상에 연결된 게이트 전극;
상기 게이트 전극 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 상기 게이트 전극과 중첩되는 제1 절연막;
상기 제1 절연막 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 평면상에서 상기 게이트 전극으로부터 노출된 영역을 포함하는 제2 절연막; 및
상기 제2 절연막의 상기 노출된 영역 상에 배치되고, 상기 제1 절연막의 가장자리에 배치된 스페이서를 포함하고,
평면 상에서 상기 제2 절연막 및 상기 스페이서는 상기 소스영역 및 상기 드레인영역과 비중첩하는 박막 트랜지스터.A semiconductor layer disposed on a base substrate and including a source region, a drain region, and a channel region disposed between the source region and the drain region;
A source electrode connected to the source region;
A drain electrode connected to the drain region;
A gate electrode connected to the semiconductor layer;
A first insulating layer disposed between the gate electrode and the semiconductor layer and overlapping the gate electrode;
A second insulating film disposed between the first insulating film and the semiconductor layer and including a region exposed from the gate electrode on a plane; And
A spacer disposed on the exposed area of the second insulating layer and disposed at an edge of the first insulating layer,
On a plane, the second insulating layer and the spacer are non-overlapping with the source region and the drain region.
상기 반도체층 및 상기 베이스 기판 사이에 배치된 제3 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method of claim 8,
And a third insulating layer disposed between the semiconductor layer and the base substrate.
상기 반도체층 상에 절연층을 도포하는 단계;
상기 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 절연층을 식각하여, 상기 게이트 전극에 중첩하는 제1 부분, 및 상기 제1 부분의 외측으로 연장되어 상기 게이트 전극으로부터 노출되고, 상기 제1 부분과 단차를 형성하는 제2 부분을 포함하는 제1 절연막을 형성하는 단계;
상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 반도체층에 상기 채널영역을 사이에 두고 서로 마주하고, 평면 상에서 보았을 때 상기 제1 절연막 및 상기 스페이서와 비중첩하는 소스영역 및 드레인영역을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 제조방법.Forming a semiconductor layer including a channel region on a substrate;
Applying an insulating layer on the semiconductor layer;
Forming a gate electrode on the insulating layer;
A second portion including a first portion overlapping the gate electrode by etching the insulating layer, and a second portion extending outward of the first portion to be exposed from the gate electrode and forming a step difference from the first portion 1 forming an insulating film;
Forming a spacer disposed on the second portion and disposed at an edge of the first portion; And
Forming a source region and a drain region on the semiconductor layer facing each other with the channel region therebetween and non-overlapping with the first insulating film and the spacer when viewed in a plan view.
상기 반도체층을 형성하는 단계는,
상기 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
상기 보호막 상에 반도체물질층을 도포하고, 상기 반도체물질층을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조방법.The method of claim 10,
The step of forming the semiconductor layer,
Forming a protective film on the substrate; And
And applying a semiconductor material layer on the protective layer and patterning the semiconductor material layer.
상기 소스영역 및 상기 드레인영역을 형성하는 단계는,
상기 반도체층의 일부를 노출시키는 단계; 및
상기 노출된 반도체층을 환원처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 제조방법.The method of claim 10,
The forming of the source region and the drain region,
Exposing a portion of the semiconductor layer; And
A method of manufacturing a thin film transistor comprising the step of reducing the exposed semiconductor layer.
상기 소스영역, 상기 드레인영역, 및 상기 게이트 전극을 커버하는 패시베이션층을 형성하는 단계;
상기 패시베이션층 상에 배치되고, 상기 패시베이션층을 관통하여 상기 소스영역에 연결되는 소스 전극을 형성하는 단계; 및
상기 패시베이션층 상에 배치되고, 상기 패시베이션층을 관통하여 상기 드레인영역에 연결되는 드레인 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 제조방법.The method of claim 12,
Forming a passivation layer covering the source region, the drain region, and the gate electrode;
Forming a source electrode disposed on the passivation layer, passing through the passivation layer, and connected to the source region; And
Forming a drain electrode disposed on the passivation layer and passing through the passivation layer and connected to the drain region.
상기 제1 절연막을 형성하는 단계는,
상기 제1 절연막의 일부를 식각하여 상기 단차를 형성하는 상기 제1 부분을 형성하는 단계; 및
상기 제2 부분의 상면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조방법.The method of claim 10,
Forming the first insulating layer,
Forming the first portion forming the step by etching a portion of the first insulating layer; And
And exposing the upper surface of the second portion.
상기 스페이서를 형성하는 단계는,
상기 게이트 전극 및 상기 제1 절연막 상에 절연물질층을 도포하는 단계; 및
상기 절연물질층 및 상기 제1 절연막을 식각하여 상기 반도체층의 일부영역을 노출시키는 단계를 포함하고,
상기 일부영역은 상기 소스영역 및 상기 드레인영역 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 제조방법.The method of claim 14,
The step of forming the spacer,
Applying an insulating material layer on the gate electrode and the first insulating layer; And
Etching the insulating material layer and the first insulating layer to expose a partial area of the semiconductor layer,
The partial region is at least one of the source region and the drain region.
상기 반도체층 상에 제1 절연층을 도포하는 단계;
상기 제1 절연층 상에 제2 절연층을 도포하는 단계;
상기 제2 절연층 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 제2 절연층을 식각하여, 상기 게이트 전극으로부터 상기 제1 절연층의 일부를 노출시키는 단계;
상기 제1 절연층 상에 배치되고, 상기 제2 절연층을 감싸는 스페이서를 형성하는 단계; 및
상기 반도체층 상에 상기 채널영역을 사이에 두고 서로 마주하고, 평면 상에서 보았을 때 상기 제1 절연층 및 상기 스페이서와 비중첩하는 소스영역 및 드레인영역을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 제조방법.Forming a semiconductor layer including a channel region on a substrate;
Applying a first insulating layer on the semiconductor layer;
Applying a second insulating layer on the first insulating layer;
Forming a gate electrode on the second insulating layer;
Etching the second insulating layer to expose a portion of the first insulating layer from the gate electrode;
Forming a spacer disposed on the first insulating layer and surrounding the second insulating layer; And
And forming a source region and a drain region on the semiconductor layer facing each other with the channel region interposed therebetween and non-overlapping with the first insulating layer and the spacer when viewed in a plan view.
상기 제1 기판 상에 배치된 제2 기판; 및
상기 복수 개의 신호배선들 중 대응되는 신호 배선들에 연결된 박막 트랜지스터를 각각 포함하는 복수 개의 화소들을 포함하고,
상기 박막 트랜지스터는,
상기 제1 기판 상에 배치된 제1 절연막;
상기 제1 절연막 상에 배치되고, 소스 영역, 드레인 영역, 및 상기 소스 영역과 상기 드레인 영역 사이에 배치된 채널영역을 포함하는 반도체층;
상기 반도체층 상에 배치된 게이트 전극, 상기 소스 영역에 연결된 소스 전극 및 상기 드레인 영역에 연결된 드레인 전극;
상기 게이트 전극 및 상기 반도체층 사이에 배치되고, 상기 게이트 전극과 중첩되는 제1 부분, 및 상기 게이트 전극으로부터 노출되고, 상기 제1 부분과 단차를 형성하는 제2 부분을 포함하는 제2 절연막; 및
상기 제2 부분 상에 배치되고, 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 스페이서를 포함하고,
평면 상에서 보았을 때 상기 제2 절연막 및 상기 스페이서는 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 비중첩하는 표시패널.A first substrate on which a plurality of signal lines are disposed;
A second substrate disposed on the first substrate; And
A plurality of pixels each including a thin film transistor connected to corresponding signal lines among the plurality of signal lines,
The thin film transistor,
A first insulating layer disposed on the first substrate;
A semiconductor layer disposed on the first insulating layer and including a source region, a drain region, and a channel region disposed between the source region and the drain region;
A gate electrode disposed on the semiconductor layer, a source electrode connected to the source region, and a drain electrode connected to the drain region;
A second insulating film disposed between the gate electrode and the semiconductor layer and including a first portion overlapping the gate electrode, and a second portion exposed from the gate electrode and forming a step difference from the first portion; And
A spacer disposed on the second part and disposed at an edge of the first part,
When viewed from a plan view, the second insulating layer and the spacer are non-overlapping with the source region and the drain region.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 사이에 봉입된 액정층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시패널.The method of claim 17,
And a liquid crystal layer sealed between the first substrate and the second substrate.
상기 제2 절연막 및 상기 게이트 전극 사이에 배치된 제3 절연막을 더 포함하고,
상기 제3 절연막은 상기 제1 부분에 중첩되고, 상기 스페이서는 상기 제3 절연막 및 상기 제1 부분의 가장자리에 배치된 것을 특징으로 하는 표시패널.The method of claim 17,
Further comprising a third insulating film disposed between the second insulating film and the gate electrode,
The third insulating layer overlaps the first portion, and the spacer is disposed at an edge of the third insulating layer and the first portion.
상기 스페이서는 투명한 것을 특징으로 하는 표시패널.The method of claim 17,
The display panel, wherein the spacer is transparent.
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