KR102178473B1 - Thin Film Transistor Substrate And Display Using The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들이 동일 기판 위에 배치된 박막 트랜지스터 기판 및 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판은, 기판, 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터를 포함한다. 제1 박막 트랜지스터는 기판 위에 배치되며, 다결정 반도체 층, 제1 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극을 포함한다. 제2 박막 트랜지스터는 기판 위에 배치되며, 산화물 반도체 층, 제2 게이트 전극, 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극을 포함한다. 제1 게이트 전극은 게이트 절연막을 사이에 두고 다결정 반도체 층과 중첩한다. 제1 게이트 전극의 상부에는, 질화막을 포함하는 중간 절연막이 배치된다. 제2 게이트 전극은, 제1 게이트 전극을 덮는 중간 절연막 위에 배치된다. 중간 절연막 위에는 제2 게이트 전극을 덮는 산화막이 배치된다. 산화물 반도체 층은, 산화막 위에서 제2 게이트 전극과 중첩하도록 배치된다. 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극은 중간 절연막과 산화막 사이에 배치된다. 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극은 산화물 반도체 층 위에 배치된다.The present invention relates to a thin film transistor substrate in which different types of thin film transistors are disposed on the same substrate, and a display device using the same. The thin film transistor substrate according to the present invention includes a substrate, a first thin film transistor, and a second thin film transistor. The first thin film transistor is disposed on a substrate and includes a polycrystalline semiconductor layer, a first gate electrode, a first source electrode, and a first drain electrode. The second thin film transistor is disposed on the substrate and includes an oxide semiconductor layer, a second gate electrode, a second source electrode, and a second drain electrode. The first gate electrode overlaps the polycrystalline semiconductor layer with the gate insulating film therebetween. An intermediate insulating film containing a nitride film is disposed on the first gate electrode. The second gate electrode is disposed on the intermediate insulating film covering the first gate electrode. An oxide layer covering the second gate electrode is disposed on the intermediate insulating layer. The oxide semiconductor layer is disposed on the oxide film so as to overlap the second gate electrode. The first source electrode and the first drain electrode are disposed between the intermediate insulating film and the oxide film. The second source electrode and the second drain electrode are disposed over the oxide semiconductor layer.
Description
본 발명은 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들이 동일 기판 위에 배치된 박막 트랜지스터 기판 및 이를 이용한 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate in which different types of thin film transistors are disposed on the same substrate, and a display device using the same.
정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하기 위한 표시장치에 대한 요구가 다양한 형태로 증가하고 있다. 표시장치 분야는 부피가 큰 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하는, 얇고 가벼우며 대면적이 가능한 평판 표시장치(Flat Panel Display Device: FPD)로 급속히 변화해 왔다. 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 그리고 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: ED) 등이 있다.As the information society develops, demands for display devices for displaying images are increasing in various forms. The display device field has rapidly changed to a flat panel display device (FPD) that is thin, light, and capable of large area, replacing a bulky cathode ray tube (CRT). Flat panel displays include Liquid Crystal Display Device (LCD), Plasma Display Panel (PDP), Organic Light Emitting Display Device (OLED), and Electrophoretic Display Device. : ED).
능동형으로 구동하는 액정 표시장치, 유기발광 표시장치 및 전기영동 표시장치의 경우, 매트릭스 방식으로 배열된 화소 영역 내에 할당된 박막 트랜지스터가 배치된 박막 트랜지스터 기판을 포함한다. 액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 유기발광 표시장치는 매트릭스 방식으로 배열된 화소 자체에 유기발광 소자를 형성함으로써, 화상을 표시한다.In the case of an active liquid crystal display device, an organic light emitting display device, and an electrophoretic display device, a thin film transistor substrate including a thin film transistor allocated in a pixel region arranged in a matrix manner is disposed. A liquid crystal display device (LCD) displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal using an electric field. An organic light-emitting display device displays an image by forming an organic light-emitting device on the pixels themselves arranged in a matrix manner.
유기발광 다이오드 표시장치는 스스로 발광하는 자발광 소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 특히, 에너지 효율이 우수한 유기발광 다이오드의 특징을 이용한 유기발광 다이오드 표시장치(Organic Light Emitting Diode display: OLEDD)에는 패시브 매트릭스 타입의 유기발광 다이오드 표시장치(Passive Matrix type Organic Light Emitting Diode display, PMOLED)와 액티브 매트릭스 타입의 유기발광 다이오드 표시장치(Active Matrix type Organic Light Emitting Diode display, AMOLED)로 대별된다.The organic light emitting diode display is a self-luminous device that emits light by itself, and has a fast response speed, and has great luminous efficiency, luminance, and viewing angle. In particular, the organic light emitting diode display (OLEDD) using the characteristics of an organic light emitting diode with excellent energy efficiency includes a passive matrix type organic light emitting diode display (PMOLED) and It is broadly classified as an active matrix type organic light emitting diode display (AMOLED).
개인용 전자기기의 개발이 활발해짐에 따라, 표시장치도 휴대성 및/또는 착용성이 우수한 제품으로 개발이되고 있다. 이와 같이, 휴대용 혹은 웨어러블 장치에 적용하기 위해서는 저 소비 전력을 구현한 표시장치가 필요하다. 현재까지 개발된 표시장치에 관련된 기술로는 저 소비 전력을 구현하는 데 한계가 있다.As personal electronic devices become more active, display devices are also being developed as products having excellent portability and/or wearability. As described above, in order to be applied to a portable or wearable device, a display device implementing low power consumption is required. There is a limit to realizing low power consumption with technologies related to display devices developed so far.
본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출 된 발명으로써, 동일한 기판 위에 두 종류 이상의 박막 트랜지스터들을 구비한 박막 트랜지스터 기판 및 이를 이용한 표시장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 두 종류 이상의 박막 트랜지스터들을 최적화된 제조 공정 및 최소화된 마스크 공정을 통해 형성한 박막 트랜지스터 기판 및 이를 이용한 표시장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate including two or more types of thin film transistors on the same substrate and a display device using the same as an invention conceived to solve the problems of the prior art. Another object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate in which two or more types of thin film transistors are formed through an optimized manufacturing process and a minimized mask process, and a display device using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 표시장치는, 제1 박막 트랜지스터, 제2 박막 트랜지스터, 중간 절연막 및 산화막을 포함한다. 제1 박막 트랜지스터는 다결정 반도체 층, 다결정 반도체 층 위에 배치된 제1 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극을 포함한다. 제2 박막 트랜지스터는 제2 게이트 전극, 제2 게이트 전극 위에 배치된 산화물 반도체 층, 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극을 포함한다. 중간 절연막은 제1 게이트 전극의 상부에 배치되며, 질화막을 포함한다. 산화막은 중간 절연막 위에 배치되며, 제2 게이트 전극을 덮는다. 산화물 반도체 층은, 산화막 위에서 제2 게이트 전극과 중첩하도록 배치된다. 제1 소스 전극, 제1 드레인 전극 및 제2 게이트 전극은 중간 절연막과 산화막 사이에 배치된다. 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극은 산화물 반도체 층 위에 배치된다.In order to achieve the above object, a display device according to the present invention includes a first thin film transistor, a second thin film transistor, an intermediate insulating film, and an oxide film. The first thin film transistor includes a polycrystalline semiconductor layer, a first gate electrode disposed over the polycrystalline semiconductor layer, a first source electrode, and a first drain electrode. The second thin film transistor includes a second gate electrode, an oxide semiconductor layer disposed on the second gate electrode, a second source electrode, and a second drain electrode. The intermediate insulating layer is disposed on the first gate electrode and includes a nitride layer. The oxide film is disposed on the intermediate insulating film and covers the second gate electrode. The oxide semiconductor layer is disposed on the oxide film so as to overlap the second gate electrode. The first source electrode, the first drain electrode, and the second gate electrode are disposed between the intermediate insulating layer and the oxide layer. The second source electrode and the second drain electrode are disposed over the oxide semiconductor layer.
일례로, 구동 회로를 더 포함한다. 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 화소에 포함된다. 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 구동 회로에 포함된다.For example, it further includes a driving circuit. At least one of the first thin film transistor and the second thin film transistor is included in the pixel. At least one of the first thin film transistor and the second thin film transistor is included in the driving circuit.
일례로, 다결정 반도체 층을 덮는 게이트 절연막을 더 포함한다. 제1 게이트 전극은 게이트 절연막 위에 배치되며, 다결정 반도체 층과 중첩한다.For example, it further includes a gate insulating film covering the polycrystalline semiconductor layer. The first gate electrode is disposed on the gate insulating film and overlaps the polycrystalline semiconductor layer.
일례로, 제2 박막 트랜지스터는 화소를 선택하는 스위치 소자이다. 제1 박막 트랜지스터는 제2 박막 트랜지스터에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드를 구동하는 구동 소자이다.For example, the second thin film transistor is a switch element for selecting a pixel. The first thin film transistor is a driving element that drives the organic light emitting diode of a pixel selected by the second thin film transistor.
일례로, 구동 회로는 데이터 구동부, 멀티플렉서 및 게이트 구동부를 포함한다. 데이터 구동부는 데이터 전압을 출력한다. 멀티플렉서는 데이터 구동부로부터의 데이터 전압을 데이터 배선으로 분배한다. 게이트 구동부는 스캔 펄스를 게이트 배선으로 출력한다. 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터 중 어느 하나는 멀티플렉서 및 게이트 구동부 중 어느 하나에 포함된다.For example, the driving circuit includes a data driver, a multiplexer, and a gate driver. The data driver outputs a data voltage. The multiplexer distributes the data voltage from the data driver to the data lines. The gate driver outputs scan pulses to the gate wiring. Any one of the first thin film transistor and the second thin film transistor is included in one of the multiplexer and the gate driver.
일례로, 제1 소스 전극은, 중간 절연막 및 게이트 절연막을 관통하는 소스 콘택홀을 통해 다결정 반도체 층의 일측부와 연결된다. 제1 드레인 전극은, 중간 절연막 및 게이트 절연막을 관통하는 드레인 콘택홀을 통해 다결정 반도체 층의 타측부와 연결된다. 제2 소스 전극은, 산화물 반도체 층의 일측부와 접촉된다. 제2 드레인 전극은, 산화물 반도체 층의 타측부와 접촉된다.For example, the first source electrode is connected to one side of the polycrystalline semiconductor layer through a source contact hole penetrating the intermediate insulating layer and the gate insulating layer. The first drain electrode is connected to the other side of the polycrystalline semiconductor layer through a drain contact hole penetrating the intermediate insulating film and the gate insulating film. The second source electrode is in contact with one side of the oxide semiconductor layer. The second drain electrode is in contact with the other side of the oxide semiconductor layer.
일례로, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극은, 제2 게이트 전극과 동일한 물질을 포함한다.For example, the first source electrode and the first drain electrode include the same material as the second gate electrode.
일례로, 제2 게이트 전극은, 중간 절연막을 관통하는 게이트 콘택홀을 통해, 제1 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하는 게이트 배선과 연결된다.As an example, the second gate electrode is connected to the gate wiring including the same material as the first gate electrode through a gate contact hole penetrating the intermediate insulating layer.
일례로, 제2 소스 전극은, 산화막을 관통하는 데이터 콘택홀을 통해, 제2 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하는 데이터 배선과 연결된다.For example, the second source electrode is connected to a data line including the same material as the second gate electrode through a data contact hole penetrating the oxide layer.
일례로, 중간 절연막은 하부 산화막을 더 포함한다.As an example, the intermediate insulating layer further includes a lower oxide layer.
일례로, 질화막은, 상기 하부 산화막 위에 배치된다.For example, a nitride film is disposed on the lower oxide film.
또한, 본 발명에 의한 표시장치는, 제1 반도체 층, 게이트 절연막, 제1 게이트 전극, 중간 절연막, 제2 게이트 전극, 제1 소스 전극, 제1 드레인 전극, 산화막, 제2 반도체 층, 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극을 포함한다. 제1 반도체 층은, 다결정 반도체 물질을 포함한다. 게이트 절연막은 제1 반도체 층을 덮는다. 제1 게이트 전극은 게이트 절연막 위에서 제1 반도체 층과 중첩한다. 중간 절연막은 제1 게이트 전극을 덮으며 질화막을 포함한다. 제2 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극은 중간 절연막 위에 배치된다. 산화막은 제2 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극을 덮는다. 제2 반도체 층은 산화막 위에서, 제2 게이트 전극과 중첩하도록 배치되며, 산화물 반도체 물질을 포함한다. 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극은 제2 반도체 층 위에 배치된다.Further, the display device according to the present invention includes a first semiconductor layer, a gate insulating film, a first gate electrode, an intermediate insulating film, a second gate electrode, a first source electrode, a first drain electrode, an oxide film, a second semiconductor layer, and a second semiconductor layer. And a source electrode and a second drain electrode. The first semiconductor layer contains a polycrystalline semiconductor material. The gate insulating film covers the first semiconductor layer. The first gate electrode overlaps the first semiconductor layer on the gate insulating layer. The intermediate insulating layer covers the first gate electrode and includes a nitride layer. The second gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode are disposed on the intermediate insulating layer. The oxide film covers the second gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode. The second semiconductor layer is disposed on the oxide layer so as to overlap the second gate electrode, and includes an oxide semiconductor material. The second source electrode and the second drain electrode are disposed on the second semiconductor layer.
일례로, 1 반도체 층, 제1 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극은 제1 박막 트랜지스터에 포함된다. 제2 반도체 층, 제2 게이트 전극, 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극은 제2 박막 트랜지스터에 포함된다.For example, the first semiconductor layer, the first gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode are included in the first thin film transistor. The second semiconductor layer, the second gate electrode, the second source electrode, and the second drain electrode are included in the second thin film transistor.
일례로, 구동 회로를 더 포함한다. 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 화소에 포함된다. 제1 박막 트랜지스터 및 제2 박막 트랜지스터 중 적어도 어느 하나는 구동 회로에 포함된다.For example, it further includes a driving circuit. At least one of the first thin film transistor and the second thin film transistor is included in the pixel. At least one of the first thin film transistor and the second thin film transistor is included in the driving circuit.
일례로, 제2 박막 트랜지스터는 화소를 선택하는 스위치 소자이다. 제1 박막 트랜지스터는 제2 박막 트랜지스터에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드를 구동하는 구동 소자이다.For example, the second thin film transistor is a switch element for selecting a pixel. The first thin film transistor is a driving element that drives the organic light emitting diode of a pixel selected by the second thin film transistor.
일례로, 구동 회로는 데이터 구동부, 멀티플렉서 및 게이트 구동부를 포함한다. 데이터 구동부는 데이터 전압을 출력한다. 멀티플렉서는 데이터 구동부로부터의 데이터 전압을 데이터 배선으로 분배한다. 게이트 구동부는 스캔 펄스를 게이트 배선으로 출력한다. 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터 중 어느 하나는 멀티플렉서 및 게이트 구동부 중 어느 하나에 포함된다.For example, the driving circuit includes a data driver, a multiplexer, and a gate driver. The data driver outputs a data voltage. The multiplexer distributes the data voltage from the data driver to the data lines. The gate driver outputs scan pulses to the gate wiring. Any one of the first thin film transistor and the second thin film transistor is included in one of the multiplexer and the gate driver.
일례로, 제1 소스 전극은, 중간 절연막 및 게이트 절연막을 관통하는 소스 콘택홀을 통해 제1 반도체 층의 일측부와 연결된다. 제1 드레인 전극은, 중간 절연막 및 게이트 절연막을 관통하는 드레인 콘택홀을 통해 제1 반도체 층의 타측부와 연결된다. 제2 소스 전극은, 제2 반도체 층의 일측부와 접촉된다. 제2 드레인 전극은, 제2 반도체 층의 타측부와 접촉된다.For example, the first source electrode is connected to one side of the first semiconductor layer through a source contact hole penetrating the intermediate insulating layer and the gate insulating layer. The first drain electrode is connected to the other side of the first semiconductor layer through a drain contact hole penetrating the intermediate insulating film and the gate insulating film. The second source electrode is in contact with one side of the second semiconductor layer. The second drain electrode is in contact with the other side of the second semiconductor layer.
일례로, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극은, 제2 게이트 전극과 동일한 물질을 포함한다.For example, the first source electrode and the first drain electrode include the same material as the second gate electrode.
일례로, 제2 게이트 전극은, 중간 절연막을 관통하는 게이트 콘택홀을 통해 게이트 절연막 위에 배치된 제1 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하는 게이트 배선과 연결된다.For example, the second gate electrode is connected to a gate wiring including the same material as the first gate electrode disposed on the gate insulating layer through a gate contact hole penetrating the intermediate insulating layer.
일례로, 제2 소스 전극은, 산화막을 관통하는 데이터 콘택홀을 통해 중간 절연막 위에 배치된 제2 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하는 데이터 배선과 연결된다.For example, the second source electrode is connected to a data line including the same material as the second gate electrode disposed on the intermediate insulating layer through a data contact hole penetrating the oxide layer.
일례로, 중간 절연막은, 하부 산화막을 더 포함한다.As an example, the intermediate insulating film further includes a lower oxide film.
일례로, 질화막은, 상기 하부 산화막 위에 배치된다.For example, a nitride film is disposed on the lower oxide film.
본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판 및 이를 이용한 표시장치는, 서로 다른 두 종류의 박막 트랜지스터를 동일 기판 위에 형성하여, 어느 한 박막 트랜지스터의 단점을 다른 박막 트랜지스터가 보완하는 특징을 가질 수 있다. 특히, 저속 구동 특성을 갖는 박막 트랜지스터를 구비함으로써, 소비 전력을 저감함으로써, 휴대용 및/또는 웨어러블 기기에 적합한 표시장치를 제공할 수 있다.The thin film transistor substrate and the display device using the same according to the present invention may have a characteristic that two different types of thin film transistors are formed on the same substrate, and the other thin film transistor compensates for the disadvantages of one thin film transistor. In particular, by providing a thin film transistor having a low-speed driving characteristic, it is possible to provide a display device suitable for portable and/or wearable devices by reducing power consumption.
도 1a은 본 발명의 제1 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도.
도 1b는 도 1a에서 데이터 배선과 소스 전극 그리고 게이트 배선과 게이트 전극과의 연결 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 순서도.
도 7은 본 발명의 제1 응용 예에 따른 표시장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 블록도.
도 8은 본 발명의 제2 응용 예에 의한 수평 전계형의 일종인 프린지 필드 방식의 액정 표시장치에 포함된 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 9는 도 8에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I' 선을 따라 자른 단면도.
도 10은 본 발명의 제3 응용 예에 의한 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도.
도 11은 도 10에서 절취선 II-II'로 자른 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.
도 12는 본 발명의 제4 응용 예에 의한 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 평면 확대도.
도 13은 도 12에서 절취선 III-III'으로 자른 도면으로 종래 기술에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도.1A is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate for a flat panel display including different types of thin film transistors according to a first embodiment of the present invention.
1B is a cross-sectional view illustrating a connection structure between a data line and a source electrode, and a gate line and a gate electrode in FIG. 1A.
2 is a flow chart illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate for a flat panel display including thin film transistors of different types according to a second embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate for a flat panel display including different types of thin film transistors according to a third embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to a third embodiment of the present invention.
7 is a block diagram schematically showing a configuration of a display device according to a first application example of the present invention.
8 is a plan view showing a thin film transistor substrate having an oxide semiconductor layer included in a fringe field type liquid crystal display device of a horizontal electric field type according to a second application example of the present invention.
9 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 8 taken along line II′.
10 is a plan view showing a structure of one pixel in an active matrix organic light emitting diode display according to a third application example of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the structure of an active matrix organic light emitting diode display taken along line II-II' in FIG. 10;
12 is an enlarged plan view showing a schematic structure of an organic light emitting diode display according to a fourth application example of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of an organic light emitting diode display according to the prior art, taken along line III-III' in FIG. 12;
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소 명칭은 명세서 작성의 용이함을 고려하여 선택된 것일 수 있는 것으로서, 실제 제품의 부품 명칭과는 상이할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals throughout the specification mean substantially the same constituent elements. In the following description, when it is determined that a detailed description of a known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, the component names used in the following description may be selected in consideration of ease of preparation of the specification, and may be different from the names of parts of an actual product.
본 발명에 의한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판은, 유리 기판 위에서 제1 영역에 배치된 제1 박막 트랜지스터와 제2 영역에 배치된 제2 박막 트랜지스터를 포함한다. 기판은 표시 영역과 비 표시 영역을 포함할 수 있다. 표시 영역에는 다수 개의 화소 영역들이 매트릭스 방식으로 배열된다. 표시 영역에는 표시 기능을 위한 표시 소자들이 배치된다. 비 표시 영역은 표시 영역의 주변에 배치되며, 표시 영역에 형성된 표시 소자들을 구동하기 위한 구동 소자들이 배치될 수 있다.A thin film transistor substrate for a flat panel display device according to the present invention includes a first thin film transistor disposed in a first region and a second thin film transistor disposed in a second region on a glass substrate. The substrate may include a display area and a non-display area. In the display area, a plurality of pixel areas are arranged in a matrix manner. Display elements for a display function are disposed in the display area. The non-display area is disposed around the display area, and driving elements for driving display elements formed in the display area may be disposed.
여기서, 제1 영역은 비 표시 영역의 일 부분일 수 있고, 제2 영역은 표시 영역의 일 부분일 수 있다. 이 경우, 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터는 멀리 떨어져 배치될 수 있다. 또는, 제1 영역과 제2 영역 모두가 표시 영역에 포함될 수 있다. 특히, 단일 화소 영역 내에 다수 개의 박막 트랜지스터를 포함하는 경우, 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터는 서로 인접하여 배치될 수 있다.Here, the first area may be a part of the non-display area, and the second area may be a part of the display area. In this case, the first thin film transistor and the second thin film transistor may be disposed far apart. Alternatively, both the first area and the second area may be included in the display area. In particular, when a plurality of thin film transistors are included in a single pixel region, the first thin film transistor and the second thin film transistor may be disposed adjacent to each other.
다결정 반도체 물질은 이동도가 높아(100㎠/Vs 이상), 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하므로, 표시 소자용 박막 트랜지스터들을 구동하는 구동 소자용 게이트 드라이버 및/또는 멀티플렉서(MUX)에 적용할 수 있다. 또는 유기발광 다이오드 표시장치에서 화소 내 구동 박막 트랜지스터로 적용하는 것이 좋다. 산화물 반도체 물질은 오프-전류가 낮으므로, 온(On) 시간이 짧고 오프(Off) 시간을 길게 유지하는 스위칭 박막 트랜지스터에 적합하다. 또한, 오프 전류가 작으므로 화소의 전압 유지 기간이 길어서 저속 구동 및/또는 저 소비 전력을 요구하는 표시 장치에 적합하다. 이와 같이, 서로 다른 두 종류의 박막 트랜지스터를 동일 기판 위에 동시에 배치함으로써, 최적의 효과를 나타내는 박막 트랜지스터 기판을 얻을 수 있다.Polycrystalline semiconductor materials have high mobility (100cm2/Vs or more), low energy consumption, and excellent reliability, so they can be applied to gate drivers and/or multiplexers (MUX) for driving devices that drive thin film transistors for display devices. have. Alternatively, it is preferable to apply it as an in-pixel driving thin film transistor in an organic light emitting diode display. Since the oxide semiconductor material has a low off-current, it is suitable for a switching thin film transistor that has a short On time and a long Off time. In addition, since the off current is small, the voltage sustaining period of the pixel is long, which is suitable for a display device requiring low speed driving and/or low power consumption. As described above, by simultaneously placing two different types of thin film transistors on the same substrate, it is possible to obtain a thin film transistor substrate exhibiting an optimum effect.
다결정 반도체 물질로 반도체 층을 형성하는 경우, 불순물 주입공정 및 고온 열처리 공정을 필요로 한다. 반면에, 산화물 반도체 물질로 반도체 층을 형성하는 경우에는 상대적으로 낮은 온도에서 공정을 수행한다. 따라서, 가혹한 조건에서 공정을 수행하는 다결정 반도체 층을 먼저 형성한 후, 산화물 반도체 층을 나중에 형성하는 것이 바람직하다. 이를 위해, 다결정 반도체 물질을 포함하는 제1 박막 트랜지스터는 탑-게이트 구조를 갖고, 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 박막 트랜지스터는 바텀-게이트 구조를 갖는 것이 바람직하다.When forming a semiconductor layer from a polycrystalline semiconductor material, an impurity implantation process and a high-temperature heat treatment process are required. On the other hand, when the semiconductor layer is formed of an oxide semiconductor material, the process is performed at a relatively low temperature. Therefore, it is preferable to first form a polycrystalline semiconductor layer that performs a process under severe conditions, and then to form an oxide semiconductor layer later. To this end, it is preferable that the first thin film transistor including the polycrystalline semiconductor material has a top-gate structure, and the second thin film transistor including the oxide semiconductor material has a bottom-gate structure.
또한, 제조 공정상, 다결정 반도체 물질은 공극(vacancy)이 존재할 경우 특성이 저하되므로, 수소화 공정을 통해 공극을 수소로 채워주는 공정이 필요하다. 반면에, 산화물 반도체 물질은 공유 결합이 안된 공극이 캐리어(carrier)로써 역할을 할 수 있으므로, 공극을 어느 정도 보유한 상태로 안정화해주는 공정이 필요하다. 이 두 공정은, 350℃ ~ 380℃ 하에서 후속 열처리 공정을 통해 수행할 수 있다.In addition, in the manufacturing process, the polycrystalline semiconductor material deteriorates in properties when vacancy is present, so a process of filling the voids with hydrogen through a hydrogenation process is required. On the other hand, in the oxide semiconductor material, since voids that are not covalently bonded can serve as carriers, a process of stabilizing the voids to a certain extent is required. These two processes can be performed through a subsequent heat treatment process at 350°C to 380°C.
수소화 공정을 수행하기 위해, 다결정 반도체 물질 위에 수소 입자를 다량 포함하는 질화막을 개재한다. 질화막은 제조시 사용하는 물질에 수소를 다량 포함하기 때문에, 적층된 질화막 자체에도 상당량의 수소가 포함되어 있다. 열처리 공정으로, 수소들이 다결정 반도체 물질로 확산된다. 그 결과, 다결정 반도체 층은 안정화를 이룰 수 있다. 열처리 공정 중에, 수소들이 산화물 반도체 물질로 지나치게 많은 양이 확산되어서는 안된다. 따라서, 질화막과 산화물 반도체 물질 사이에는 산화막을 개재하는 것이 바람직하다. 열처리 공정을 수행한 후, 산화물 반도체 물질은 수소에 의해 너무 많은 영향을 받지 않은 상태를 유지하여, 소자 안정화를 이룰 수 있다.In order to perform the hydrogenation process, a nitride film containing a large amount of hydrogen particles is interposed on the polycrystalline semiconductor material. Since the nitride film contains a large amount of hydrogen in the material used in its manufacture, the laminated nitride film itself also contains a significant amount of hydrogen. In the heat treatment process, hydrogens are diffused into the polycrystalline semiconductor material. As a result, the polycrystalline semiconductor layer can achieve stabilization. During the heat treatment process, an excessive amount of hydrogens should not be diffused into the oxide semiconductor material. Therefore, it is preferable to interpose an oxide film between the nitride film and the oxide semiconductor material. After performing the heat treatment process, the oxide semiconductor material remains unaffected by hydrogen, so that device stabilization may be achieved.
이하의 설명에서는, 편의상, 제1 박막 트랜지스터가 비 표시 영역에 형성된 구동 소자용 박막 트랜지스터이고, 제2 박막 트랜지스터가 표시 영역의 화소 영역 내에 배치된 표시 소자용 박막 트랜지스터인 경우로 설명한다. 하지만, 이에 국한하는 것은 아니며, 유기발광 다이오드 표시장치의 경우, 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터 모두 표시 영역의 화소 영역 내에 배치될 수 있다. 특히, 다결정 반도체 물질을 포함하는 제1 박막 트랜지스터는 구동 박막 트랜지스터에, 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 박막 트랜지스터는 스위칭 박막 트랜지스터에 적용할 수 있다.In the following description, for convenience, the first thin film transistor is a thin film transistor for a driving element formed in a non-display area, and the second thin film transistor is a thin film transistor for a display element disposed in a pixel area of the display area. However, the present invention is not limited thereto, and in the case of an organic light emitting diode display, both the first thin film transistor and the second thin film transistor may be disposed in the pixel area of the display area. In particular, a first thin film transistor including a polycrystalline semiconductor material may be applied to a driving thin film transistor, and a second thin film transistor including an oxide semiconductor material may be applied to a switching thin film transistor.
< 제1 실시 예 ><First embodiment>
도 1a 및 1b를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 대하여 설명한다. 도 1a는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다. 도 1b는 도 1a에서 데이터 배선과 소스 전극 그리고 게이트 배선과 게이트 전극과의 연결 구조를 나타낸 단면도이다. 여기서, 발명의 특징을 확실하게 나타낼 수 있는 단면도를 중심으로 설명하며, 편의상 평면도 구조에 대해서는 도면으로 나타내지 않았다.A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. 1A is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate for a flat panel display including different types of thin film transistors according to a first embodiment of the present invention. 1B is a cross-sectional view illustrating a connection structure between a data line and a source electrode, and a gate line and a gate electrode in FIG. 1A. Here, a description will be given centering on a cross-sectional view capable of clearly showing the characteristics of the invention, and for convenience, a plan structure is not shown in the drawings.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판은, 기판(SUB) 위에 배치된 제1 박막 트랜지스터(T1)와 제2 박막 트랜지스터(T2)를 포함한다. 제1 및 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2)은 이격되어 배치될 수도 있고, 인접하여 배치될 수도 있다. 혹은 두 개의 박막 트랜지스터들이 중첩되어 배치될 수도 있다.Referring to FIG. 1A, a thin film transistor substrate for a flat panel display device according to a first embodiment of the present invention includes a first thin film transistor T1 and a second thin film transistor T2 disposed on a substrate SUB. The first and second thin film transistors T1 and T2 may be disposed to be spaced apart or adjacent to each other. Alternatively, two thin film transistors may be overlapped and disposed.
기판(SUB)의 전체 표면 위에는 버퍼 층(BUF)이 적층되어 있다. 경우에 따라서, 버퍼 층(BUF)은 생략될 수도 있다. 또는, 버퍼 층(BUF)은 복수 개의 박막층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 여기서는 편의상 단일층으로 설명한다. 또한, 버퍼 층(BUF)과 기판(SUB) 사이에서 필요한 부분에만 선택적으로 차광층을 더 구비할 수도 있다. 차광층은 그 위에 배치된 박막 트랜지스터의 반도체 층으로 외부의 빛이 유입되는 것을 방지할 목적으로 형성할 수 있다.A buffer layer BUF is stacked on the entire surface of the substrate SUB. In some cases, the buffer layer BUF may be omitted. Alternatively, the buffer layer BUF may have a structure in which a plurality of thin film layers are stacked. Here, it is described as a single layer for convenience. In addition, a light blocking layer may be further provided selectively only in a necessary portion between the buffer layer BUF and the substrate SUB. The light shielding layer may be formed for the purpose of preventing external light from flowing into the semiconductor layer of the thin film transistor disposed thereon.
버퍼 층(BUF) 위에는 제1 반도체 층(A1)이 배치되어 있다. 제1 반도체 층(A1)은 제1 박막 트랜지스터(T1)의 채널 영역을 포함한다. 채널 영역은 제1 게이트 전극(G1)과 제1 반도체 층(A1)이 중첩되는 영역으로 정의된다. 제1 게이트 전극(G1)이 제1 반도체 층(A1)의 중앙부와 중첩하므로, 제1 반도체 층(A1)의 중앙부가 채널 영역이 된다. 채널 영역의 양측변부는 불순물이 도핑된 영역으로서, 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)으로 정의된다.A first semiconductor layer A1 is disposed on the buffer layer BUF. The first semiconductor layer A1 includes a channel region of the first thin film transistor T1. The channel region is defined as a region where the first gate electrode G1 and the first semiconductor layer A1 overlap. Since the first gate electrode G1 overlaps the central portion of the first semiconductor layer A1, the central portion of the first semiconductor layer A1 becomes a channel region. Both sides of the channel region are regions doped with impurities and are defined as a source region SA and a drain region DA.
제1 박막 트랜지스터(T1)가 구동 소자용 박막 트랜지스터인 경우, 고속 구동 처리를 수행하는 데 적합한 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, P-MOS 혹은 N-MOS 형의 박막 트랜지스터를 이용하거나, 이 두 개를 모두 포함하는 C-MOS 형의 박막 트랜지스터를 구비할 수 있다. P-MOS, N-MOS 및/또는 C-MOS 형의 박막 트랜지스터들은 다결정 실리콘 (Poly-Silicon)과 같은 다결정 반도체 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 박막 트랜지스터(T1)의 경우 탑-게이트 (Top-Gate) 구조를 갖는 것이 바람직하다.When the first thin film transistor T1 is a thin film transistor for a driving element, it is preferable to have characteristics suitable for performing high-speed driving processing. For example, a P-MOS or N-MOS type thin film transistor may be used, or a C-MOS type thin film transistor including both may be provided. It is preferable that the P-MOS, N-MOS and/or C-MOS type thin film transistors include a polycrystalline semiconductor material such as poly-silicon. In addition, in the case of the first thin film transistor T1, it is preferable to have a top-gate structure.
제1 반도체 층(A1)이 배치된 기판(SUB)의 전체 표면 위에는 게이트 절연막(GI)이 적층되어 있다. 게이트 절연막(GI)은 질화 실리콘(SiNx) 혹은 산화 실리콘(SiOx)으로 형성할 수 있다. 게이트 절연막(GI)의 경우, 소자의 안정성 및 특성을 고려하여 1,000Å ~ 1,500Å 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 게이트 절연막(GI)을 질화 실리콘(SiNx)으로 형성할 경우, 제조 공정상 게이트 절연막(GI) 내에 수소를 다량 포함할 수 있다. 이러한 수소들은 후속 공정에서 게이트 절연막(GI) 외부로 확산될 수 있어, 게이트 절연막(GI)을 산화 실리콘 물질로 형성하는 것이 바람직하다.A gate insulating layer GI is stacked on the entire surface of the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is disposed. The gate insulating layer GI may be formed of silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx). In the case of the gate insulating layer GI, it is preferable to have a thickness of about 1,000 Å to 1,500 Å in consideration of stability and characteristics of the device. When the gate insulating layer GI is formed of silicon nitride (SiNx), a large amount of hydrogen may be included in the gate insulating layer GI in a manufacturing process. Since these hydrogens may diffuse out of the gate insulating layer GI in a subsequent process, it is preferable to form the gate insulating layer GI of a silicon oxide material.
다결정 실리콘 물질을 포함하는 제1 반도체 층(A1)은, 수소 확산이 긍정적인 효과를 나타낼 수 있다. 하지만, 제1 박막 트랜지스터(T1)와 다른 성질을 갖는 제2 박막 트랜지스터(T2)에는 부정적인 효과를 줄 수 있다. 따라서, 본 발명과 같이 서로 다른 물질을 사용하는 박막 트랜지스터들이 동일 기판 위에 형성되는 경우, 소자에 특별한 영향을 주지 않는 산화 실리콘(SiOx)을 사용하는 것이 더 바람직하다. 경우에 따라서, 게이트 절연막(GI)을 제1 실시 예에서 설명하는 경우와 달리, 2,000Å ~ 4,000Å 정도로 두껍게 형성할 경우가 있다. 이 경우, 게이트 절연막(GI)을 질화 실리콘(SiNx)으로 형성할 경우에는 수소의 확산 정도가 심할 수 있다. 따라서, 여러 경우를 고려했을 때, 게이트 절연막(GI)은 산화 실리콘(SiOx)으로 형성하는 것이 바람직하다.In the first semiconductor layer A1 including a polycrystalline silicon material, hydrogen diffusion may exhibit a positive effect. However, a negative effect may be exerted on the second thin film transistor T2 having different properties from the first thin film transistor T1. Accordingly, when thin film transistors using different materials are formed on the same substrate as in the present invention, it is more preferable to use silicon oxide (SiOx) that does not have a special effect on the device. In some cases, unlike the case described in the first embodiment, the gate insulating layer GI may be formed to be about 2,000 Å to 4,000 Å thick. In this case, when the gate insulating layer GI is formed of silicon nitride (SiNx), the degree of diffusion of hydrogen may be severe. Accordingly, in consideration of various cases, it is preferable that the gate insulating film GI is formed of silicon oxide (SiOx).
게이트 절연막(GI) 위에는 제1 게이트 전극(G1)이 배치되어 있다. 제1 게이트 전극(G1)은 제1 반도체 층(A1)의 중앙부와 중첩하도록 배치되어 있다. 제1 게이트 전극(G1)과 중첩하는 제1 반도체 층(A1)의 중앙부는 채널 영역으로 정의된다.A first gate electrode G1 is disposed on the gate insulating layer GI. The first gate electrode G1 is disposed to overlap the central portion of the first semiconductor layer A1. The central portion of the first semiconductor layer A1 overlapping the first gate electrode G1 is defined as a channel region.
제1 게이트 전극(G1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에는 중간 절연막(ILD)이 적층되어 있다. 중간 절연막(ILD)은 질화 실리콘(SiNx)과 같은 무기 질화물질을 포함하는 질화막(SIN)으로 형성하는 것이 바람직하다. 질화막(SIN)은, 후속 열처리 공정을 통해 내부에 포함된 수소를 확산하여 다결정 실리콘을 포함하는 제1 반도체 층(A1)을 수소화 처리를 수행하기 위해 증착한다.An intermediate insulating layer ILD is stacked on the entire surface of the substrate SUB on which the first gate electrode G1 is formed. The intermediate insulating layer ILD is preferably formed of a nitride layer SIN including an inorganic nitride material such as silicon nitride (SiNx). The nitride film SIN is deposited to perform a hydrogenation treatment on the first semiconductor layer A1 including polycrystalline silicon by diffusing hydrogen contained therein through a subsequent heat treatment process.
중간 절연막(ILD) 위에는, 제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)이 배치되어 있다. 제1 소스 전극(S1)은 중간 절연막(ILD)과 게이트 절연막(GI)을 관통하는 소스 콘택홀(SH)을 통해 제1 반도체 층(A1)의 일측부인 소스 영역(SA)과 접촉한다. 제1 드레인 전극(D1)은 중간 절연막(ILD)과 게이트 절연막(GI)을 관통하는 드레인 콘택홀(DH)을 통해 제1 반도체 층(A1)의 타측부인 드레인 영역(DA)과 접촉한다. 한편, 제2 게이트 전극(G2)은 제2 박막 트랜지스터(T2)의 영역에 배치한다. 제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)은 동일한 층 상에 동일한 물질로 동일한 마스크로 형성함으로써, 제조 공정을 단순화할 수 있다.A first source electrode S1, a first drain electrode D1, and a second gate electrode G2 are disposed on the intermediate insulating film ILD. The first source electrode S1 contacts the source region SA, which is a side of the first semiconductor layer A1, through the source contact hole SH penetrating the intermediate insulating layer ILD and the gate insulating layer GI. The first drain electrode D1 contacts the drain region DA that is the other side of the first semiconductor layer A1 through the drain contact hole DH penetrating the intermediate insulating layer ILD and the gate insulating layer GI. Meanwhile, the second gate electrode G2 is disposed in the region of the second thin film transistor T2. The first source electrode S1, the first drain electrode D1, and the second gate electrode G2 are formed on the same layer with the same material and with the same mask, thereby simplifying the manufacturing process.
제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)이 형성된 중간 절연막(ILD) 위에 산화막(SIO)이 적층되어 있다. 산화막(SIO)은 산화 실리콘(SiOx)과 같은 무기 산화물질을 포함하는 것이 바람직하다. 산화막(SIO)은 질화막(SIN) 위에 적층된 구조를 가짐으로써, 후속 열처리 공정에 의해 질화막(SIN)에서 방출되는 수소가 제2 박막 트랜지스터의 반도체 물질로 지나치게 많이 확산되는 것을 방지한다.An oxide film SIO is stacked on the intermediate insulating film ILD on which the first source electrode S1, the first drain electrode D1, and the second gate electrode G2 are formed. It is preferable that the oxide film SIO includes an inorganic oxide material such as silicon oxide (SiOx). Since the oxide layer SIO has a structure stacked on the nitride layer SIN, hydrogen emitted from the nitride layer SIN is prevented from being excessively diffused into the semiconductor material of the second thin film transistor by a subsequent heat treatment process.
질화막(SIN)으로 이루어진 중간 절연막(ILD)에서 방출되는 수소는 그 아래에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 배치된 제1 반도체 층(A1)으로 확산되는 것이 바람직하다. 반면에, 질화막(SIN)에서 방출되는 수소는 그 위에 형성되는 제2 박막 트랜지스터(T2)의 반도체 물질로는 확산되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서, 질화막(SIN)은 게이트 절연막(GI) 위에서 제1 반도체 층(A1)과 가깝게 적층되는 것이 바람직하다. 경우에 따라서, 질화막(SIN)은 제1 반도체 층(A1)을 포함하는 제1 박막 트랜지스터(T1)를 선택적으로 덮고, 제2 박막 트랜지스터(T2)가 배치되는 영역에는 배치되지 않는 것이 바람직하다.It is preferable that hydrogen emitted from the intermediate insulating layer ILD made of the nitride layer SIN diffuses into the first semiconductor layer A1 disposed thereunder with the gate insulating layer GI interposed therebetween. On the other hand, it is preferable to prevent the hydrogen emitted from the nitride film SIN from being diffused into the semiconductor material of the second thin film transistor T2 formed thereon. Therefore, it is preferable that the nitride film SIN is stacked on the gate insulating film GI close to the first semiconductor layer A1. In some cases, it is preferable that the nitride film SIN selectively covers the first thin film transistor T1 including the first semiconductor layer A1 and is not disposed in a region where the second thin film transistor T2 is disposed.
또한, 제조 공정 및 수소 확산 효율을 고려하여, 질화막(SIN)으로 이루어진 중간 절연막(ILD)은 1,000Å ~ 3,000Å의 두께로 적층하는 것이 바람직하다. 또한, 질화막(SIN) 내의 수소가 제1 반도체 층(A1)으로 다량 확산되는 반면, 제2 반도체 층(A2)으로는 가급적 적게 영향을 주도록 하기 위해서는, 산화막(SIO)의 두께는 게이트 절연막(GI)보다 더 두꺼운 것이 바람직하다. 특히, 산화막(SIO)은 질화막(SIN)에서 방출되는 수소의 확산 정도를 조절하기 위한 것으로서, 산화막(SIO)의 두께는 질화막(SIN)보다 두꺼운 것이 바람직하다. 또한, 산화막(SIO)은 제2 박막 트랜지스터(T2)에서 게이트 절연막의 기능을 하여야 한다. 이러한 상황을 고려했을 때, 산화막(SIO)은 1,000Å ~ 3,000Å 정도의 두께로 적층하는 것이 바람직하다.In addition, in consideration of the manufacturing process and hydrogen diffusion efficiency, the intermediate insulating film ILD made of the nitride film SIN is preferably laminated to a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. In addition, in order to have a large amount of hydrogen in the nitride film SIN diffuse into the first semiconductor layer A1, but to have as little influence as possible to the second semiconductor layer A2, the thickness of the oxide film SIO is the gate insulating film GI It is preferable that it is thicker than ). In particular, the oxide layer SIO is for controlling the degree of diffusion of hydrogen emitted from the nitride layer SIN, and the thickness of the oxide layer SIO is preferably thicker than that of the nitride layer SIN. In addition, the oxide layer SIO must function as a gate insulating layer in the second thin film transistor T2. In view of this situation, it is preferable that the oxide film SIO is stacked to a thickness of about 1,000 Å to 3,000 Å.
산화막(SIO) 상부 표면에는, 제2 게이트 전극(G2)과 중첩하는 제2 반도체 층(A2)이 배치되어 있다. 제2 반도체 층(A2)은 제2 박막 트랜지스터(T2)의 채널 영역을 포함한다. 제2 박막 트랜지스터(T2)가 표시 소자용 박막 트랜지스터인 경우, 표시 기능 처리를 수행하는 데 적합한 특성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인듐-갈륨-아연 산화물(Indium Gallium Zinc Oxide: IGZO), 인듐-갈륨 산화물(Indium Gallium Oxide: IGO) 및 인듐 -아연 산화물(Indium Zinc Oxide: IZO)와 같은 산화물 반도체 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 산화물 반도체 물질은, Off-전류(Off-Current)가 낮은 특성이 있어 낮은 주파수에서 구동이 가능하다. 이러한 특성으로 인해, 낮은 보조 용량의 크기로도 충분히 구동할 수 있으므로, 보조 용량이 차지하는 면적을 줄일 수 있다. 따라서, 단위 화소 영역의 크기가 작은 초고 해상도 표시장치를 구현하는 데 유리하다. 산화물 반도체 물질을 포함하는 경우, 소자의 안정성을 좀 더 효과적으로 확보할 수 있는 바텀-게이트 (Bottom-Gate) 구조를 갖는 것이 바람직하다.A second semiconductor layer A2 overlapping the second gate electrode G2 is disposed on the upper surface of the oxide film SIO. The second semiconductor layer A2 includes a channel region of the second thin film transistor T2. When the second thin film transistor T2 is a thin film transistor for a display element, it is preferable to have properties suitable for performing display function processing. For example, indium-gallium-zinc oxide (Indium Gallium Zinc Oxide: IGZO), indium-gallium oxide (Indium Gallium Oxide: IGO), and indium-zinc oxide (Indium Zinc Oxide: IZO), including oxide semiconductor materials such as It is desirable. Oxide semiconductor materials have low Off-Current characteristics and thus can be driven at a low frequency. Due to this characteristic, it is possible to sufficiently drive even with a size of a low auxiliary capacity, thereby reducing the area occupied by the auxiliary capacity. Therefore, it is advantageous to implement an ultra-high resolution display device having a small unit pixel area. When the oxide semiconductor material is included, it is preferable to have a bottom-gate structure that can more effectively secure the stability of the device.
제2 반도체 층(A2)과 산화막(SIO) 위에, 제2 소스 전극(S2)과 제2 드레인 전극(D2)들이 배치되어 있다. 제2 소스 전극(S2)과 제2 드레인 전극(D2)은 각각 제2 반도체 층(A2)의 일측부와 타측부의 상부 표면과 접촉하며 일정 거리 이격하여 배치되어 있다. 제2 소스 전극(S2)은 산화막(SIO)의 상부 표면 및 제2 반도체 층(A2)의 일측부 상부 표면과 접촉하도록 배치되어 있다. 제2 드레인 전극(D2)은 산화막(SIO)의 상부 표면 및 제2 반도체 층(A2)의 타측부 상부 표면과 접촉하도록 배치되어 있다.The second source electrode S2 and the second drain electrode D2 are disposed on the second semiconductor layer A2 and the oxide layer SIO. The second source electrode S2 and the second drain electrode D2 contact upper surfaces of one side and the other side of the second semiconductor layer A2, respectively, and are disposed at a predetermined distance apart from each other. The second source electrode S2 is disposed to contact the upper surface of the oxide layer SIO and the upper surface of one side of the second semiconductor layer A2. The second drain electrode D2 is disposed to contact the upper surface of the oxide film SIO and the upper surface of the other side of the second semiconductor layer A2.
제1 박막 트랜지스터(T1)와 제2 박막 트랜지스터(T2) 위에는 보호막(PAS)이 덮고 있다. 이후, 보호막(PAS)을 패턴하여 제1 드레인 전극(D1) 및/또는 제2 드레인 전극(D2)을 노출하는 콘택홀이 더 형성될 수 있다. 또한, 보호막(PAS) 위에는 콘택홀을 통해 제1 드레인 전극(D1) 및/또는 제2 드레인 전극(D2)과 접촉하는 화소 전극을 더 포함할 수 있다. 여기서는, 편의상, 본 발명의 주요 특징을 나타내는 박막 트랜지스터들의 구조를 나타내는 부분들만 도시하고 설명하였다.A passivation layer PAS is covering the first thin film transistor T1 and the second thin film transistor T2. Thereafter, a contact hole for exposing the first drain electrode D1 and/or the second drain electrode D2 by patterning the passivation layer PAS may be further formed. Further, a pixel electrode may be further included on the passivation layer PAS to contact the first drain electrode D1 and/or the second drain electrode D2 through a contact hole. Here, for convenience, only portions representing structures of thin film transistors representing the main features of the present invention have been illustrated and described.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판은, 다결정 반도체 물질을 포함하는 제1 박막 트랜지스터(T1)와 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 박막 트랜지스터(T2)가 동일 기판(SUB) 위에 형성된 구조를 갖는다. 특히, 제1 박막 트랜지스터(T1)의 다결정 반도체 물질을 포함하는 제1 반도체 층(A1)은 제1 게이트 전극(G1) 아래에 배치되고, 제2 박막 트랜지스터(T2)의 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층(A2)은 제2 게이트 전극(G2) 상부에 배치된다. 또한, 제2 게이트 전극(G2)은 제1 게이트 전극(G1)을 덮는 중간 절연막(ILD) 위에 배치된다. 따라서, 상대적으로 고온에서 형성되는 제1 반도체 층(A1)을 먼저 형성한 후에, 상대적으로 저온에서 형성되는 제2 반도체 층(A2)을 나중에 형성함으로써, 제조 공정 중에 산화물 반도체 물질이 고온 상태에 노출되는 상황을 회피할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 제1 박막 트랜지스터는, 제1 게이트 전극(G1)보다 제1 반도체 층(A1)을 먼저 형성하여야 하므로 탑-게이트 구조를 갖는다. 제2 박막 트랜지스터는, 제2 게이트 전극(G2)보다 제2 반도체 층(A2)을 나중에 형성하여야 하므로 바텀-게이트 구조를 갖는다.As described above, in the thin film transistor substrate for a flat panel display according to the first embodiment of the present invention, the first thin film transistor T1 including the polycrystalline semiconductor material and the second thin film transistor T2 including the oxide semiconductor material are the same. It has a structure formed on the substrate SUB. In particular, the first semiconductor layer A1 including the polycrystalline semiconductor material of the first thin film transistor T1 is disposed under the first gate electrode G1, and includes the oxide semiconductor material of the second thin film transistor T2. The second semiconductor layer A2 is disposed on the second gate electrode G2. Further, the second gate electrode G2 is disposed on the intermediate insulating layer ILD covering the first gate electrode G1. Therefore, by first forming the first semiconductor layer A1 formed at a relatively high temperature, and then forming the second semiconductor layer A2 formed at a relatively low temperature, the oxide semiconductor material is exposed to a high temperature state during the manufacturing process. It has a structure that can avoid the situation that becomes. Accordingly, the first thin film transistor has a top-gate structure because the first semiconductor layer A1 must be formed before the first gate electrode G1. The second thin film transistor has a bottom-gate structure because the second semiconductor layer A2 must be formed later than the second gate electrode G2.
또한, 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층(A2)을 열처리하는 과정에서 다결정 반도체 물질을 포함하는 제1 반도체 층(A1)에 수소 처리 공정을 동시에 수행할 수 있다. 이를 위해, 중간 절연막(ILD)은 질화막(SIN)으로 이루어지며, 중간 절연막(ILD) 위에는 산화막(SIO)이 적층된 구조를 갖는다. 제조 공정상의 특징으로 질화막(SIN) 내부에 포함된 수소를 열처리 공정에 의해 제1 반도체 층(A1)으로 확산시키는 수소화 공정이 필요하다. 또한, 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층(A2)의 안정화를 위한 열처리 공정도 필요하다. 수소화 공정은 제1 반도체 층(A1) 위에 중간 절연막(ILD)을 적층한 후에 실시하고, 열 처리 공정은 제2 반도체 층(A2)을 형성한 후에 실시할 수 있다. 본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 제2 반도체 층(A2) 아래에서 질화막(SIN) 위에 증착된 산화막(SIO)에 의해 질화막(SIN)에 내포된 수소가 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층(A2)으로 과도하게 확산되는 것을 방지할 수 있는 구조를 갖는다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 구조에서는, 산화물 반도체 물질의 안정화를 위한 열처리 공정에서 수소화 공정을 동시에 수행할 수도 있다.In addition, in the process of heat-treating the second semiconductor layer A2 including the oxide semiconductor material, a hydrogen treatment process may be simultaneously performed on the first semiconductor layer A1 including the polycrystalline semiconductor material. To this end, the intermediate insulating layer ILD is made of a nitride layer SIN, and an oxide layer SIO is stacked on the intermediate insulating layer ILD. As a characteristic of the manufacturing process, a hydrogenation process is required in which hydrogen contained in the nitride film SIN is diffused into the first semiconductor layer A1 by a heat treatment process. In addition, a heat treatment process for stabilizing the second semiconductor layer A2 containing an oxide semiconductor material is also required. The hydrogenation process may be performed after laminating the intermediate insulating film ILD on the first semiconductor layer A1, and the heat treatment process may be performed after the second semiconductor layer A2 is formed. According to the first embodiment of the present invention, hydrogen contained in the nitride film SIN by the oxide film SIO deposited on the nitride film SIN under the second semiconductor layer A2 includes an oxide semiconductor material. It has a structure capable of preventing excessive diffusion into the layer A2. Accordingly, in the structure according to the first embodiment of the present invention, the hydrogenation process may be simultaneously performed in the heat treatment process for stabilizing the oxide semiconductor material.
한편, 질화막(SIN)은 수소 처리가 필요한 제1 반도체 층(A1)과 가깝게 배치되도록 하기 위해 제1 게이트 전극(G1) 위에 적층된다. 또한, 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 박막 트랜지스터(T2)는 질화막(SIN)으로부터 상당히 멀리 이격되어 배치되도록 하기 위해, 질화막(SIN)과 그 위에 형성된 제2 게이트 전극(G2)을 덮는 산화막(SIO)의 위에 적층되어 있다. 그 결과, 후속 열처리 공정에서 질화막(SIN)에 내포된 수소가 제2 반도체 층(A2)으로 지나치게 많이 확산되는 것을 방지할 수 있다.Meanwhile, the nitride film SIN is stacked on the first gate electrode G1 in order to be disposed close to the first semiconductor layer A1 requiring hydrogen treatment. In addition, the second thin film transistor T2 including the oxide semiconductor material is disposed to be disposed considerably farther away from the nitride film SIN, and the oxide film SIO covering the nitride film SIN and the second gate electrode G2 formed thereon. It is stacked on top of ). As a result, it is possible to prevent excessive diffusion of hydrogen contained in the nitride film SIN into the second semiconductor layer A2 in the subsequent heat treatment process.
이상, 도 1a를 참조한 설명은, 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터의 기본 구조에 대해서만 설명한 것이다. 실제로, 제2 박막 트랜지스터를 화소 영역에 배치되는 표시 소자로 사용하는 경우, 게이트 배선과 데이터 배선이 화소 영역 주변에 배치된다. 그리고, 이들 게이트 배선과 데이터 배선은 제1 박막 트랜지스터의 게이트 배선 및 데이터 배선과 동일한 층에 형성되는 것이 바람직하다. 이하, 도 1b를 참조하여, 제2 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극과 소스 전극 각각이 게이트 배선과 데이터 배선에 어떻게 연결할 수 있는지에 대해 추가로 설명한다.The above description with reference to FIG. 1A has been described only for the basic structures of the first thin film transistor and the second thin film transistor. Actually, when the second thin film transistor is used as a display element disposed in the pixel region, gate wiring and data wiring are disposed around the pixel region. In addition, these gate wirings and data wirings are preferably formed on the same layer as the gate wirings and data wirings of the first thin film transistor. Hereinafter, with reference to FIG. 1B, how each of the gate electrode and the source electrode constituting the second thin film transistor can be connected to the gate wiring and the data wiring will be further described.
도 1b를 참조하면, 기본적인 박막 트랜지스터들의 구조는 앞에서 설명한 것과 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다. 제1 박막 트랜지스터(T1)를 구성하는 제1 게이트 전극(G1)을 형성할 때, 동일한 물질로 동일한 층에, 제2 박막 트랜지스터(T2)의 주변에는 게이트 배선(GL)을 배치한다. 즉, 게이트 배선(GL)은 제1 게이트 전극(G1)과 같이 중간 절연막(ILD)에 의해 덮이는 구조를 갖는다.Referring to FIG. 1B, the basic structure of thin film transistors is the same as described above. Therefore, redundant descriptions are omitted. When forming the first gate electrode G1 constituting the first thin film transistor T1, the gate wiring GL is disposed on the same layer of the same material and around the second thin film transistor T2. That is, the gate wiring GL has a structure covered by the intermediate insulating film ILD like the first gate electrode G1.
중간 절연막(ILD)에는 제1 반도체 층(A1)의 소스 영역(SA)을 개방하는 소스 콘택홀(SH)과 드레인 영역(DA)을 노출하는 드레인 콘택홀(DH)이 형성되어있다. 이와 동시에, 중간 절연막(ILD)에는 게이트 배선(GL)의 일부를 노출하는 게이트 배선 콘택홀(GLH)이 더 형성되어 있다.A source contact hole SH for opening the source region SA of the first semiconductor layer A1 and a drain contact hole DH for exposing the drain region DA are formed in the intermediate insulating layer ILD. At the same time, a gate wiring contact hole GLH exposing a part of the gate wiring GL is further formed in the intermediate insulating layer ILD.
중간 절연막(ILD) 위에는 제1 소스 전극(S1), 제1 드레인 전극(D1), 제2 게이트 전극(G2) 그리고 데이터 배선(DL)이 배치되어 있다. 제1 소스 전극(S1)은 소스 콘택홀(SH)을 통해 소스 영역(SA)과 접촉한다. 제1 드레인 전극(D1)은 드레인 콘택홀(DH)을 통해 드레인 영역(DA)과 접촉한다. 또한, 제2 게이트 전극(G2)은 게이트 배선 콘택홀(GLH)을 통해 게이트 배선(GL)과 연결된다. 데이터 배선(DL)은 제2 박막 트랜지스터(T2) 주변에서, 중간 절연막(ILD)을 사이에 두고 게이트 배선(GL)과 교차하도록 배치된다.A first source electrode S1, a first drain electrode D1, a second gate electrode G2, and a data line DL are disposed on the intermediate insulating layer ILD. The first source electrode S1 contacts the source region SA through the source contact hole SH. The first drain electrode D1 contacts the drain region DA through the drain contact hole DH. Also, the second gate electrode G2 is connected to the gate line GL through the gate line contact hole GLH. The data line DL is disposed around the second thin film transistor T2 to cross the gate line GL with the intermediate insulating layer ILD interposed therebetween.
제1 소스 전극(S1)과 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)은 산화막(SIO)에 의해 덮여 있다. 산화막(SIO) 위에는 제2 게이트 전극(G2)과 중첩하는 제2 반도체 층(A2)이 배치되어 있다. 또한, 산화막(SIO)에는 데이터 배선(DL)의 일부를 노출하는 데이터 배선 콘택홀(DLH)이 더 형성되어 있다.The first source electrode S1, the first drain electrode D1, and the second gate electrode G2 are covered by the oxide film SIO. A second semiconductor layer A2 overlapping the second gate electrode G2 is disposed on the oxide layer SIO. In addition, a data line contact hole DLH exposing a part of the data line DL is further formed in the oxide layer SIO.
제2 반도체 층(A2)과 산화막(SIO) 위에는 제2 소스 전극(S2)과 제2 드레인 전극(D2)이 배치되어 있다. 제2 소스 전극(S2)은 제2 반도체 층(A2)의 일측변 상부 표면과 접촉하며, 데이터 배선 콘택홀(DLH)을 통해 데이터 배선(DL)과 연결된다. 제2 드레인 전극(D2)은 제2 반도체 층(A2)의 타측변 상부 표면과 접촉한다.A second source electrode S2 and a second drain electrode D2 are disposed on the second semiconductor layer A2 and the oxide layer SIO. The second source electrode S2 contacts the upper surface of one side of the second semiconductor layer A2 and is connected to the data line DL through the data line contact hole DLH. The second drain electrode D2 contacts the upper surface of the other side of the second semiconductor layer A2.
이하, 도 2를 더 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display including different types of thin film transistors according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 further. 2 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to the first embodiment of the present invention.
기판(SUB) 위에 버퍼 층(BUF)을 증착한다. 도면으로 설명하지 않았지만, 버퍼 층(BUF)을 증착하기 전에, 필요한 부분에 차광층을 형성할 수도 있다. (S100)A buffer layer BUF is deposited on the substrate SUB. Although not described in the drawings, before depositing the buffer layer BUF, a light blocking layer may be formed in a necessary portion. (S100)
버퍼 층(BUF) 위에 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 물질을 증착하고, 결정화를 수행하여 다결정 실리콘(poly-silicon)으로 만든다. 다결정 실리콘 물질을 제1 마스크 공정으로 패턴하여 제1 반도체 층(A1)을 형성한다. (S110)An amorphous silicon (a-Si) material is deposited on the buffer layer BUF, and crystallization is performed to make poly-silicon. A first semiconductor layer A1 is formed by patterning a polycrystalline silicon material by a first mask process. (S110)
제1 반도체 층(A1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 산화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(GI)을 형성한다. 게이트 절연막(GI)은 산화 실리콘으로 형성하는 것이 바람직하다. 게이트 절연막(GI)의 두께는 1,000Å ~ 1,500Å인 것이 바람직하다. (S120)An insulating material such as silicon oxide is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed to form the gate insulating layer GI. It is preferable that the gate insulating film GI is formed of silicon oxide. It is preferable that the thickness of the gate insulating layer GI is 1,000 Å to 1,500 Å. (S120)
게이트 절연막(GI) 상부에 게이트 금속 물질을 증착하고, 제2 마스크 공정으로 패턴하여 제1 게이트 전극(G1)을 형성한다. 제1 게이트 전극(G1)은 제1 반도체 층(A1)의 중심부와 중첩하도록 배치한다. (S200)A gate metal material is deposited on the gate insulating layer GI and patterned by a second mask process to form a first gate electrode G1. The first gate electrode G1 is disposed to overlap the central portion of the first semiconductor layer A1. (S200)
제1 게이트 전극(G1)을 마스크로 하여, 하부에 배치된 제1 반도체 층(A1)에 불순물을 주입하여 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)을 포함하는 도핑 영역을 정의한다. 도핑 영역의 정의 과정은 P-MOS, N-MOS 또는 C-MOS에 따라 약간씩 상이할 수 있다. 예를 들어, N-MOS 형 박막 트랜지스터의 경우, 고 농도 도핑 영역을 먼저 형성하고 난 후, 저 농도 도핑 영역을 나중에 형성할 수 있다. 제1 게이트 전극(G1)보다 좀 더 큰 크기를 갖는 제1 게이트 전극(G1)의 포토레지스트 패턴을 이용하여 고농도 도핑 영역을 정의 할 수 있다. 포토레지스트를 제거하고 제1 게이트 전극(G1)을 마스크로 하여, 고농도 도핑 영역과 제1 게이트 전극(G1) 사이에, 저농도 도핑 영역(Low Density Doping area; LDD)을 정의할 수 있다. 불순물 도핑 영역에 대해서는 편의상 도면으로 나타내지는 않았다. (S210)A doped region including the source region SA and the drain region DA is defined by implanting impurities into the lower first semiconductor layer A1 using the first gate electrode G1 as a mask. The process of defining the doped region may be slightly different depending on the P-MOS, N-MOS, or C-MOS. For example, in the case of an N-MOS type thin film transistor, a high concentration doped region may be formed first, and then a low concentration doped region may be formed later. A highly doped region may be defined by using a photoresist pattern of the first gate electrode G1 having a size larger than that of the first gate electrode G1. By removing the photoresist and using the first gate electrode G1 as a mask, a low density doping area (LDD) may be defined between the high concentration doped region and the first gate electrode G1. The impurity doped region is not shown in the drawing for convenience. (S210)
제1 게이트 전극(G1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 질화 실리콘(SiNx)과 같은 질화 무기물질을 이용하여 질화막(SIN)으로 이루어진 중간 절연막(ILD)을 증착한다. 질화막(SIN)은 제조 공정상 내부에 수소를 다량 내포할 수 있다. 제조 공정 및 수소 확산을 고려했을 때, 중간 절연막(ILD)은 1,000Å ~ 3,000Å의 두께로 증착한다. (S220)An intermediate insulating film ILD made of a nitride film SIN is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first gate electrode G1 is formed using an inorganic nitride material such as silicon nitride (SiNx). The nitride film SIN may contain a large amount of hydrogen therein during a manufacturing process. Considering the manufacturing process and hydrogen diffusion, the intermediate insulating layer ILD is deposited to a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. (S220)
제3 마스크 공정으로 중간 절연막(ILD)을 패턴하여, 제1 반도체 층(A1)의 일측부를 노출하는 소스 콘택홀(SH)과 타측부를 노출하는 드레인 콘택홀(DH)을 형성한다. 이는 이후에 형성될 소스-드레인 전극을 제1 반도체 층(A1)과 연결하기 위한 것이다. (S300)The intermediate insulating layer ILD is patterned in a third mask process to form a source contact hole SH exposing one side of the first semiconductor layer A1 and a drain contact hole DH exposing the other side. This is to connect the source-drain electrode to be formed later with the first semiconductor layer A1. (S300)
중간 절연막(ILD) 위에 금속 물질을 증착한다. 제4 마스크 공정으로 금속 물질을 패턴하여, 제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)을 형성한다. 제1 소스 전극(S1)은 소스 콘택홀(SH)을 통해 제1 반도체 층(A1)의 일측변과 접촉한다. 제1 드레인 전극(D1)은 드레인 콘택홀(DH)을 통해 제1 반도체 층(A1)의 타측변과 접촉한다. 제2 게이트 전극(G2)은 제2 박막 트랜지스터(T2)가 형성될 위치에 배치한다. (S400)A metal material is deposited on the intermediate insulating layer ILD. A metal material is patterned by a fourth mask process to form a first source electrode S1, a first drain electrode D1, and a second gate electrode G2. The first source electrode S1 contacts one side of the first semiconductor layer A1 through the source contact hole SH. The first drain electrode D1 contacts the other side of the first semiconductor layer A1 through the drain contact hole DH. The second gate electrode G2 is disposed at a position where the second thin film transistor T2 is to be formed. (S400)
제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)들이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 산화 실리콘(SiOx)과 같은 산화 무기물질을 이용하여 산화막(SIO)을 증착한다. 제2 박막 트랜지스터(T2)의 구조적인 측면에서 보면, 산화막(SIO)은 제2 게이트 전극(G2)을 덮는 게이트 절연막의 기능을 한다. 또한, 산화막(SIO)은 질화막(SIN)에서 방출되는 수소 입자들이 상부에 배치될 반도체 물질로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 1,000Å ~ 3,000Å의 두께로 증착하는 것이 바람직하다. 수소 확산 정도나 소자 특성을 고려하여, 산화막(SIO)과 중간 절연막(ILD)인 질화막(SIN)의 두께를 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 수소의 과도한 확산을 방지하기 위해서는, 질화막(SIN)은 산화막(SIO)보다 얇은 것이 바람직하다. (S410)The oxide film SIO using an inorganic oxide material such as silicon oxide (SiOx) on the entire surface of the substrate SUB on which the first source electrode S1, the first drain electrode D1, and the second gate electrode G2 are formed. Evaporate. From a structural aspect of the second thin film transistor T2, the oxide film SIO functions as a gate insulating film covering the second gate electrode G2. In addition, the oxide layer SIO is preferably deposited to a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å to prevent diffusion of hydrogen particles emitted from the nitride layer SIN into a semiconductor material to be disposed thereon. In consideration of the degree of hydrogen diffusion and device characteristics, the thickness of the oxide film SIO and the nitride film SIN, which is the intermediate insulating film ILD, can be appropriately selected. For example, in order to prevent excessive diffusion of hydrogen, the nitride film SIN is preferably thinner than the oxide film SIO. (S410)
산화막(SIO) 위에 산화물 반도체 물질을 증착한다. 산화물 반도체 물질은 인듐-갈륨-아연 산화물(Indium Gallium Zinc Oxide: IGZO), 인듐-갈륨 산화물(Indium Gallium Oxide: IGO) 및 인듐 -아연 산화물(Indium Zinc Oxide: IZO) 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 제5 마스크 공정으로 산화물 반도체 물질을 패턴하여 제2 반도체 층(A2)을 형성한다. 제2 반도체 층(A2)은 제2 게이트 전극(G2)과 중첩하도록 배치한다. (S500)An oxide semiconductor material is deposited on the oxide layer SIO. The oxide semiconductor material includes at least one of Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO), Indium Gallium Oxide (IGZO), and Indium Zinc Oxide (IZO). A second semiconductor layer A2 is formed by patterning an oxide semiconductor material in a fifth mask process. The second semiconductor layer A2 is disposed to overlap the second gate electrode G2. (S500)
제2 반도체 층(A2)이 형성된 기판(SUB)을 후속 열처리하여, 다결정 실리콘을 포함하는 제1 반도체 층(A1)의 수소화 처리와 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층(A2)의 열처리를 동시에 수행한다. 후속 열처리 공정은, 350? 내지 380?의 온도 상태에서 수행한다. 이때, 질화막(SIN)에 포함된 수소는 제1 반도체 층(A1)으로 다량 확산되는 반면, 산화막(SIO)에 의해 제2 반도체 층(A2)으로 확산되는 양이 제한된다. 경우에 따라, 제1 반도체 층(A1)의 수소화 공정과 제2 반도체 층(A2)의 열처리 공정을 분리하여 수행할 수도 있다. 이 경우, 수소화 공정은 중간 절연막(ILD)을 증착하는 S220 과정 후에 먼저 수행하고, 이번 후속 열처리 공정을 통해 제2 반도체 층(A2)의 열처리를 수행한다. (S510)The substrate SUB on which the second semiconductor layer A2 is formed is subjected to subsequent heat treatment to perform hydrogenation of the first semiconductor layer A1 containing polycrystalline silicon and the heat treatment of the second semiconductor layer A2 containing oxide semiconductor material. Perform at the same time. The subsequent heat treatment process is 350? It is carried out at a temperature of 380? In this case, while a large amount of hydrogen contained in the nitride layer SIN diffuses into the first semiconductor layer A1, the amount diffused into the second semiconductor layer A2 by the oxide layer SIO is limited. In some cases, the hydrogenation process of the first semiconductor layer A1 and the heat treatment process of the second semiconductor layer A2 may be separately performed. In this case, the hydrogenation process is performed first after the process S220 of depositing the intermediate insulating layer ILD, and heat treatment of the second semiconductor layer A2 is performed through this subsequent heat treatment process. (S510)
제2 반도체 층(A2)이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 소스-드레인 금속 물질을 증착한다. 제6 마스크 공정으로 소스-드레인 금속 물질을 패턴하여 제2 소스 전극(S2) 및 제2 드레인 전극(D2)을 형성한다. 제2 소스 전극(S2)은 제2 반도체 층(A2)의 일측변 상부 면과 제2 중간 절연막(ILD2)의 상부 면에 걸쳐 접촉되도록 배치된다. 마찬가지로, 제2 드레인 전극(D2)은 제2 반도체 층(A2)의 타측변 상부 면과 산화막(SIO)의 상부 면에 걸쳐 접촉되도록 배치된다. (S600)A source-drain metal material is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the second semiconductor layer A2 is formed. A second source electrode S2 and a second drain electrode D2 are formed by patterning a source-drain metal material in a sixth mask process. The second source electrode S2 is disposed to be in contact with the upper surface of one side of the second semiconductor layer A2 and the upper surface of the second intermediate insulating layer ILD2. Likewise, the second drain electrode D2 is disposed to contact the upper surface of the other side of the second semiconductor layer A2 and the upper surface of the oxide film SIO. (S600)
제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)들이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 보호막(PAS)을 증착한다. 도면으로 도시하지 않았지만, 이후에 보호막(PAS)을 패턴하여 제1 및/또는 제2 드레인 전극(D1, D2) 일부를 노출하는 콘택홀을 더 형성할 수 있다. (S700)A passivation layer PAS is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first and second thin film transistors T1 and T2 are formed. Although not shown in the drawing, a contact hole for exposing portions of the first and/or second drain electrodes D1 and D2 may be further formed by patterning the passivation layer PAS afterwards. (S700)
< 제2 실시 예 ><Second embodiment>
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3. 3 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to a second exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 제2 실시 예는, 기본적인 구성은 제1 실시 예와 동일하다. 차이가 있다면, 중간 절연막(ILD)이 이중층으로 구성된다. 하부 산화막(SIO2)과 질화막(SIN)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 하부 산화막(SIO2) 위에 질화막(SIN)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 또는 질화막(SIN) 위에 하부 산화막(SIO2)이 적층된 구조를 가질 수 있다. 여기서, 하부 산화막(SIO2)이라함은, 산화막(SIO)보다 아래에 위치하므로 명명한 이름이며, 질화막 아래에 배치되는 것을 한정하는 용어는 아니다.The second embodiment of the present invention has the same basic configuration as the first embodiment. If there is a difference, the intermediate insulating film ILD is composed of a double layer. The lower oxide layer SIO2 and the nitride layer SIN may be stacked. For example, a nitride layer SIN may be stacked on the lower oxide layer SIO2. Alternatively, a lower oxide layer SIO2 may be stacked on the nitride layer SIN. Here, the lower oxide film SIO2 is a name because it is located below the oxide film SIO, and is not a term that limits what is disposed under the nitride film.
후속 열처리 공정을 통해, 제조 공정상 수소를 다량 함유한 질화막(SIN)에서 수소를 제1 반도체 층(A1)으로 확산하여야 한다. 확산 효율을 고려했을 때, 중간 절연막(ILD)의 질화막(SIN)의 두께는 1,000Å ~ 3,000Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 하부 산화막(SIO2)은, (질화막(SIN) 하부에 배치되어) 제1 게이트 전극(G1)을 형성하는 과정에서 손상된 게이트 절연막(GI)의 표면을 보상하거나, (질화막(SIN) 상부에 배치되어) 질화막(SIN)을 안정화하기 위한 것으로 500Å ~ 1,000Å 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다.Through a subsequent heat treatment process, hydrogen must be diffused into the first semiconductor layer A1 from the nitride film SIN containing a large amount of hydrogen in the manufacturing process. In consideration of diffusion efficiency, the thickness of the nitride layer SIN of the intermediate insulating layer ILD is preferably 1,000 Å to 3,000 Å. The lower oxide film SIO2 compensates for the surface of the gate insulating film GI damaged in the process of forming the first gate electrode G1 (which is disposed under the nitride film SIN), or is disposed on the nitride film SIN. ) For stabilizing the nitride film (SIN), it is preferable to have a thickness of about 500Å to 1,000Å.
하부 산화막(SIO2)과 질화막(SIN)이 적층된 중간 절연막(ILD) 위에는 산화막(SIO)이 적층되어 있다. 산화막(SIO)은 제2 박막 트랜지스터(T2)에서는 게이트 절연막의 기능을 한다. 따라서, 산화막(SIO)이 너무 두꺼우면 제2 반도체 층(A2)에 게이트 전압이 정상적으로 전달되지 않을 수 있다. 따라서, 산화막(SIO)의 두께는 1,000Å ~ 3,000Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 게이트 절연막(GI)은 1,000Å ~ 1,500Å 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하다.An oxide layer SIO is stacked on the intermediate insulating layer ILD in which the lower oxide layer SIO2 and the nitride layer SIN are stacked. The oxide layer SIO functions as a gate insulating layer in the second thin film transistor T2. Therefore, if the oxide layer SIO is too thick, the gate voltage may not be normally transmitted to the second semiconductor layer A2. Therefore, it is preferable that the oxide layer SIO has a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. In addition, it is preferable that the gate insulating layer GI has a thickness of about 1,000 Å to 1,500 Å.
도 3에서, 중간 절연막(ILD)이 하부 산화막(SIO2) 위에 질화막(SIN)이 적층된 구조로 도시하고, 이를 중심으로 설명하였다. 하지만, 필요하다면, 중간 절연막(ILD)은 질화막(SIN)을 하부에 하부 산화막(SIO2)을 상부에 적층한 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 질화막(SIN)은 하부의 제1 반도체 층(A1)과 더 가까이 배치되는 반면, 상부의 제2 반도체 층(A2)과는 하부 산화막(SIO2) 두께만큼 더 이격되는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 제1 반도체 층(A1)으로의 수소 확산은 더 잘 이루어지며, 제2 반도체 층(A2)로의 수소 확산을 더 잘 방지할 수 있다.In FIG. 3, the intermediate insulating layer ILD is illustrated as a structure in which a nitride layer SIN is stacked on a lower oxide layer SIO2, and this has been described mainly. However, if necessary, the intermediate insulating layer ILD may have a structure in which a nitride layer SIN is stacked on a lower side and a lower oxide layer SIO2 is stacked on the upper side. In this case, the nitride layer SIN may have a structure that is disposed closer to the lower first semiconductor layer A1, while further spaced apart from the upper second semiconductor layer A2 by the thickness of the lower oxide layer SIO2. . Therefore, diffusion of hydrogen into the first semiconductor layer A1 is better, and diffusion of hydrogen into the second semiconductor layer A2 can be better prevented.
제조 공정을 고려했을 때, 중간 절연막(ILD)의 두께가 2,000Å ~ 6,000Å인 것이 바람직하므로, 질화막(SIN) 및 하부 산화막(SIO2) 각각의 두께를 모두 1,000Å ~ 3,000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 산화막(SIO)은 제2 박막 트랜지스터(T2)에서 게이트 절연막인 것을 고려하여, 1,000Å ~ 3,000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.Considering the manufacturing process, it is preferable that the thickness of the intermediate insulating layer (ILD) is 2,000 Å to 6,000 Å, so that the thickness of each of the nitride layer (SIN) and the lower oxide layer (SIO2) is formed to a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. It is desirable. In addition, the oxide layer SIO is preferably formed to a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å, considering that it is a gate insulating layer in the second thin film transistor T2.
그 외의 다른 구성 요소들은 제1 실시 예의 것과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다. 이후, 제2 실시 예에 의한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 설명한다. 여기서도, 제1 실시 예의 것과 거의 동일하므로, 중요한 의미가 없는 동일한 설명은 생략한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.Since other components are the same as those of the first embodiment, detailed descriptions are omitted. Hereinafter, a process of manufacturing the thin film transistor substrate for a flat panel display according to the second embodiment will be described. Again, since it is almost the same as that of the first embodiment, the same description that has no important meaning will be omitted. 4 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to a second embodiment of the present invention.
기판(SUB) 위에 버퍼 층(BUF)을 증착한다. (S100)A buffer layer BUF is deposited on the substrate SUB. (S100)
버퍼 층(BUF) 위에 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 물질을 증착하고, 결정화를 수행하여 다결정 실리콘(poly-silicon)으로 만든다. 다결정 실리콘 물질을 제1 마스크 공정으로 패턴하여 제1 반도체 층(A1)을 형성한다. (S110)An amorphous silicon (a-Si) material is deposited on the buffer layer BUF, and crystallization is performed to make poly-silicon. A first semiconductor layer A1 is formed by patterning a polycrystalline silicon material by a first mask process. (S110)
제1 반도체 층(A1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 산화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(GI)을 형성한다. 게이트 절연막(GI)은 약 1,000Å ~ 1,500Å의 두께를 갖는 산화 실리콘으로 형성하는 것이 바람직하다. (S120)An insulating material such as silicon oxide is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed to form the gate insulating layer GI. The gate insulating layer GI is preferably formed of silicon oxide having a thickness of about 1,000 Å to 1,500 Å. (S120)
게이트 절연막(GI) 상부에 게이트 금속 물질을 증착하고, 제2 마스크 공정으로 패턴하여 제1 게이트 전극(G1)을 형성한다. 제1 게이트 전극(G1)은 제1 반도체 층(A1)의 중심부와 중첩하도록 배치한다. (S200)A gate metal material is deposited on the gate insulating layer GI and patterned by a second mask process to form a first gate electrode G1. The first gate electrode G1 is disposed to overlap the central portion of the first semiconductor layer A1. (S200)
제1 게이트 전극(G1)을 마스크로 하여, 하부에 배치된 제1 반도체 층(A1)에 불순물을 주입하여 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)을 포함하는 도핑 영역을 정의한다. (S210)A doped region including the source region SA and the drain region DA is defined by implanting impurities into the lower first semiconductor layer A1 using the first gate electrode G1 as a mask. (S210)
제1 게이트 전극(G1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 중간 절연막(ILD)을 증착한다. 특히, 하부 산화막(SIO2)과 질화막(SIN)이 적층된 이중층 구조로 증착한다. 중간 절연막(ILD)은 하부 산화막(SIO2)이 아래에, 질화막(SIN)이 위에 적층될 수도 있고, 그 반대의 구조로 적층될 수도 있다. 아래에 하부 산화막(SIO2)이 적층되는 경우, 하부 산화막(SIO2)은 500Å ~ 1,000Å의 두께로, 질화막(SIN)은 1,000Å ~ 3,000Å의 두께를 갖도록 연속으로 적층하는 것이 바람직하다. 아래에 질화막(SIN)이 적층되는 경우, 하부 산화막(SIO2)도 1,000Å ~ 3,000Å 정도로 적층하여 제2 반도체 층(A2)으로 수소가 지나치게 확산하는 것을 더 효과적으로 방지할 수 있다. (S220)An intermediate insulating layer ILD is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first gate electrode G1 is formed. In particular, it is deposited in a double layer structure in which the lower oxide layer SIO2 and the nitride layer SIN are stacked. In the intermediate insulating layer ILD, the lower oxide layer SIO2 may be stacked on the lower side, the nitride layer SIN may be stacked on the upper side, or vice versa. When the lower oxide layer SIO2 is stacked below, it is preferable to continuously stack the lower oxide layer SIO2 to have a thickness of 500 Å to 1,000 Å, and the nitride layer SIN to have a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. When the nitride layer SIN is stacked underneath, the lower oxide layer SIO2 is also stacked to about 1,000 Å to 3,000 Å, thereby preventing excessive diffusion of hydrogen into the second semiconductor layer A2. (S220)
제3 마스크 공정으로 중간 절연막(ILD)을 패턴하여, 제1 반도체 층(A1)의 일측부 및 타측부를 각각 노출하는 소스 콘택홀(SH)과 드레인 콘택홀(DH)을 형성한다. (S300)The intermediate insulating layer ILD is patterned in a third mask process to form a source contact hole SH and a drain contact hole DH exposing one side and the other side of the first semiconductor layer A1, respectively. (S300)
중간 절연막(ILD) 위에 금속 물질을 증착한다. 제4 마스크 공정으로 금속 물질을 패턴하여, 제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)을 형성한다. 제1 소스 전극(S1)은 소스 콘택홀(SH)을 통해 제1 반도체 층(A1)의 일측변과 접촉한다. 제1 드레인 전극(D1)은 드레인 콘택홀(DH)을 통해 제1 반도체 층(A1)의 타측변과 접촉한다. 제2 게이트 전극(G2)은 제2 박막 트랜지스터(T2)가 형성될 위치에 배치한다. (S400)A metal material is deposited on the intermediate insulating layer ILD. A metal material is patterned by a fourth mask process to form a first source electrode S1, a first drain electrode D1, and a second gate electrode G2. The first source electrode S1 contacts one side of the first semiconductor layer A1 through the source contact hole SH. The first drain electrode D1 contacts the other side of the first semiconductor layer A1 through the drain contact hole DH. The second gate electrode G2 is disposed at a position where the second thin film transistor T2 is to be formed. (S400)
제1 소스 전극(S1) 및 제1 드레인 전극(D1) 그리고 제2 게이트 전극(G2)들이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 산화 실리콘(SiOx)과 같은 산화 무기물질을 이용하여 산화막(SIO)을 증착한다. 산화막(SIO)은 제2 박막 트랜지스터(T2)에서 게이트 절연막의 기능을 하면서, 수소 확산을 방지하는 기능을 한다. 따라서, 1,000Å ~ 3,000Å의 두께로 적층하는 것이 바람직하다. (S410)The oxide film SIO using an inorganic oxide material such as silicon oxide (SiOx) on the entire surface of the substrate SUB on which the first source electrode S1, the first drain electrode D1, and the second gate electrode G2 are formed. Evaporate. The oxide film SIO functions as a gate insulating film in the second thin film transistor T2 and prevents hydrogen diffusion. Therefore, it is preferable to laminate to a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. (S410)
산화막(SIO) 위에 산화물 반도체 물질을 증착하고, 제5 마스크 공정으로 패턴하여 제2 반도체 층(A2)을 형성한다. 제2 반도체 층(A2)은 제2 게이트 전극(G2)과 중첩하도록 배치한다. (S500)An oxide semiconductor material is deposited on the oxide layer SIO and patterned by a fifth mask process to form a second semiconductor layer A2. The second semiconductor layer A2 is disposed to overlap the second gate electrode G2. (S500)
제2 반도체 층(A2)이 형성된 기판(SUB)을 후속 열처리하여, 다결정 실리콘을 포함하는 제1 반도체 층(A1)의 수소화 처리와 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층(A2)의 열처리를 동시에 수행한다. 후속 열처리 공정은, 350℃ 내지 380℃의 온도 상태에서 수행한다. 이때, 질화막(SIN)에 포함된 수소는 제1 반도체 층(A1)으로 다량 확산되는 반면, 산화막(SIO)에 의해 제2 반도체 층(A2)으로 확산되는 양이 제한된다. 경우에 따라, 제1 반도체 층(A1)의 수소화 공정과 제2 반도체 층(A2)의 열처리 공정을 분리하여 수행할 수도 있다. (S510)The substrate SUB on which the second semiconductor layer A2 is formed is subjected to subsequent heat treatment to perform hydrogenation of the first semiconductor layer A1 containing polycrystalline silicon and the heat treatment of the second semiconductor layer A2 containing oxide semiconductor material. Perform at the same time. The subsequent heat treatment process is performed at a temperature of 350°C to 380°C. In this case, while a large amount of hydrogen contained in the nitride layer SIN diffuses into the first semiconductor layer A1, the amount diffused into the second semiconductor layer A2 by the oxide layer SIO is limited. In some cases, the hydrogenation process of the first semiconductor layer A1 and the heat treatment process of the second semiconductor layer A2 may be separately performed. (S510)
제2 반도체 층(A2)이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 소스-드레인 금속 물질을 증착한다. 제6 마스크 공정으로 소스-드레인 금속 물질을 패턴하여 제2 소스 전극(S2) 및 제2 드레인 전극(D2)을 형성한다. (S600)A source-drain metal material is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the second semiconductor layer A2 is formed. A second source electrode S2 and a second drain electrode D2 are formed by patterning a source-drain metal material in a sixth mask process. (S600)
제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)들이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 보호막(PAS)을 증착한다. (S700)A passivation layer PAS is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first and second thin film transistors T1 and T2 are formed. (S700)
< 제3 실시 예 ><Third embodiment>
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제3 실시 예에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다.Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. 5 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to a third embodiment of the present invention.
본 발명의 제3 실시 예는, 기본적인 구성은 제1 및 제2 실시 예와 동일하다. 차이가 있다면, 산화막(SIO)은 제1 박막 트랜지스터(T1)에 대해서는 중간 절연막 기능을 하며, 제2 박막 트랜지스터(T2)에 대해서는 게이트 절연막 기능을 한다는 데 있다. 구체적으로는, 중간 절연막(ILD)은 제1 중간 절연막(ILD1)과 제2 중간 절연막(ILD2)으로 이루어진다. 제1 중간 절연막(ILD1)은 하부 산화막(SIO2)과 질화막(SIN)이 적층된 구조를 갖는다. 특히, 질화막(SIN)이 제2 박막 트랜지스터(T2)가 배치된 제2 영역에는 배치되지 않고, 제1 박막 트랜지스터(T1)가 배치된 제1 영역을 선택적으로 덮는 구조를 갖는다. 제2 중간 절연막(ILD2)은 산화막(SIO)으로 이루어지는 것으로 제2 박막 트랜지스터(T2)의 게이트 절연막 기능을 한다.The third embodiment of the present invention has the same basic configuration as the first and second embodiments. If there is a difference, the oxide layer SIO functions as an intermediate insulating layer for the first thin film transistor T1 and a gate insulating layer for the second thin film transistor T2. Specifically, the intermediate insulating film ILD includes a first intermediate insulating film ILD1 and a second intermediate insulating film ILD2. The first intermediate insulating layer ILD1 has a structure in which a lower oxide layer SIO2 and a nitride layer SIN are stacked. In particular, the nitride layer SIN is not disposed in the second region where the second thin film transistor T2 is disposed, but has a structure that selectively covers the first region where the first thin film transistor T1 is disposed. The second intermediate insulating layer ILD2 is formed of an oxide layer SIO and functions as a gate insulating layer of the second thin film transistor T2.
제1 박막 트랜지스터(T1)가 배치된 영역에는 질화막(SIN)을 배치함으로써, 후속 열처리 공정을 통해, 질화막(SIN)에 포함된 수소를 제1 반도체 층(A1)으로 확산할 수 있다. 수소 확산 효율을 고려하여, 질화막(SIN)은 1,000Å ~ 3,000Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 한편, 하부 산화막(SIO2)은 500Å ~ 1,000Å 정도의 얇은 두께를 갖는 것이 바람직하다.By disposing the nitride layer SIN in the region where the first thin film transistor T1 is disposed, hydrogen contained in the nitride layer SIN may be diffused into the first semiconductor layer A1 through a subsequent heat treatment process. In consideration of hydrogen diffusion efficiency, it is preferable that the nitride film SIN has a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. Meanwhile, it is preferable that the lower oxide layer SIO2 has a thin thickness of about 500 Å to 1,000 Å.
질화막(SIN)이 3,000Å 정도의 두께를 갖더라도, 제2 박막 트랜지스터(T2)와는 상당한 거리로 이격되어 있으므로, 질화막(SIN) 내의 수소가 제2 반도체 층(A2)으로 확산될 가능성은 현저히 떨어진다. 또한, 질화막(SIN) 위에는 제2 중간 절연막(ILD2)인 산화막(SIO)이 더 적층되어 있으므로, 수소가 제2 반도체 층(A2)으로 확산되는 것을 확실히 방지할 수 있다.Even if the nitride film SIN has a thickness of about 3,000 Å, since it is separated by a considerable distance from the second thin film transistor T2, the possibility that hydrogen in the nitride film SIN will diffuse to the second semiconductor layer A2 is significantly lower. . Further, since the oxide layer SIO, which is the second intermediate insulating layer ILD2, is further stacked on the nitride layer SIN, diffusion of hydrogen into the second semiconductor layer A2 can be reliably prevented.
한편, 제3 실시 예에서는 제1 및 제2 실시 예와 달리, 제1 소스-드레인 전극(S1, D1)들과 제2 소스-드레인 전극(S2, D2)들이 동일층에서 동일한 물질로 형성된 특징이 있다.Meanwhile, in the third embodiment, unlike the first and second embodiments, the first source-drain electrodes S1 and D1 and the second source-drain electrodes S2 and D2 are formed of the same material on the same layer. There is this.
그 외의 다른 구성 요소들은 제1 및/또는 제2 실시 예의 것과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 이후, 제3 실시 예에 의한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 설명한다. 여기서도, 제1 및/또는 제2 실시 예의 것과 거의 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다. 도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 의한 서로 다른 유형의 박막 트랜지스터들을 포함하는 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 순서도이다.Other components are the same as those of the first and/or second embodiments, and thus redundant descriptions will be omitted. Hereinafter, a process of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display according to the third embodiment will be described. Here, too, since it is almost the same as that of the first and/or second embodiments, redundant descriptions are omitted. 5 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a thin film transistor substrate for a flat panel display device including different types of thin film transistors according to a third embodiment of the present invention.
기판(SUB) 위에 버퍼 층(BUF)을 증착한다. (S100)A buffer layer BUF is deposited on the substrate SUB. (S100)
버퍼 층(BUF) 위에 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 물질을 증착하고, 결정화를 수행하여 다결정 실리콘(poly-silicon)으로 만든다. 다결정 실리콘 물질을 제1 마스크 공정으로 패턴하여 제1 반도체 층(A1)을 형성한다. (S110)An amorphous silicon (a-Si) material is deposited on the buffer layer BUF, and crystallization is performed to make poly-silicon. A first semiconductor layer A1 is formed by patterning a polycrystalline silicon material by a first mask process. (S110)
제1 반도체 층(A1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 산화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(GI)을 형성한다. 게이트 절연막(GI)은 약 1,000Å ~ 1,500Å의 두께를 갖는 산화 실리콘으로 형성하는 것이 바람직하다. (S120)An insulating material such as silicon oxide is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed to form the gate insulating layer GI. The gate insulating layer GI is preferably formed of silicon oxide having a thickness of about 1,000 Å to 1,500 Å. (S120)
게이트 절연막(GI) 상부에 게이트 금속 물질을 증착하고, 제2 마스크 공정으로 패턴하여 제1 게이트 전극(G1)을 형성한다. 제1 게이트 전극(G1)은 제1 반도체 층(A1)의 중심부와 중첩하도록 배치한다. (S200)A gate metal material is deposited on the gate insulating layer GI and patterned by a second mask process to form a first gate electrode G1. The first gate electrode G1 is disposed to overlap the central portion of the first semiconductor layer A1. (S200)
제1 게이트 전극(G1)을 마스크로 하여, 하부에 배치된 제1 반도체 층(A1)에 불순물을 주입하여 소스 영역(SA) 및 드레인 영역(DA)을 포함하는 도핑 영역을 정의한다. (S210)A doped region including the source region SA and the drain region DA is defined by implanting impurities into the lower first semiconductor layer A1 using the first gate electrode G1 as a mask. (S210)
제1 게이트 전극(G1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 제1 중간 절연막(ILD1)을 증착한다. 특히, 하부 산화막(SIO2)과 질화막(SIN)이 적층된 이중층 구조로 형성한다. 제1 중간 절연막(ILD1)은 하부 산화막(SIO2)이 아래에 질화막(SIN)이 상부에 적층될 수도 있고, 그 반대의 구조로 적층될 수도 있다. 아래에 하부 산화막(SIO2)이 적층되는 경우, 하부 산화막(SIO2)은 500Å ~ 1,000Å의 두께로, 질화막(SIN)은 1,000Å ~ 3,000Å의 두께를 갖도록 연속으로 적층하는 것이 바람직하다. 하부에 질화막(SIN)이 적층되는 경우, 하부 산화막(SIO2)도 1,000Å ~ 3,000Å 정도로 적층하여 제2 반도체 층(A2)으로 수소가 지나치게 확산하는 것을 더 효과적으로 방지할 수 있다. (S220)A first intermediate insulating layer ILD1 is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first gate electrode G1 is formed. In particular, it is formed in a double layer structure in which the lower oxide layer SIO2 and the nitride layer SIN are stacked. The first intermediate insulating layer ILD1 may have a lower oxide layer SIO2 underneath it and a nitride layer SIN overlaid thereon, or vice versa. When the lower oxide layer SIO2 is stacked below, it is preferable to continuously stack the lower oxide layer SIO2 to have a thickness of 500 Å to 1,000 Å, and the nitride layer SIN to have a thickness of 1,000 Å to 3,000 Å. When the nitride layer SIN is stacked underneath, the lower oxide layer SIO2 is also stacked to about 1,000 Å to 3,000 Å, thereby preventing excessive diffusion of hydrogen into the second semiconductor layer A2. (S220)
제3 마스크 공정으로 제1 중간 절연막(ILD1)의 질화막(SIN)만을 제1 반도체 층(A1)을 덮도록 패턴한다. 질화막(SIN)이 하부에 배치되는 경우에는, 질화막(SIN)을 증착한 후 질화막(SIN)을 패턴하고, 하부 산화막(SIO2)을 적층한다. 질화막(SIN)이 상부에 배치되는 경우에는, 하부 산화막(SIO2)과 질화막(SIN)을 연속 증착한 후, 질화막(SIN)만을 패턴한다. (S300)As a third mask process, only the nitride layer SIN of the first intermediate insulating layer ILD1 is patterned to cover the first semiconductor layer A1. When the nitride layer SIN is disposed below, the nitride layer SIN is patterned after the nitride layer SIN is deposited, and the lower oxide layer SIO2 is stacked. When the nitride film SIN is disposed on the upper portion, the lower oxide film SIO2 and the nitride film SIN are continuously deposited, and then only the nitride film SIN is patterned. (S300)
제1 반도체 층(A1) 위에만 선택적으로 형성된 질화막(SIN)을 포함하는 제1 중간 절연막(ILD1) 위에 게이트 금속 물질을 증착한다. 제4 마스크 공정으로 게이트 금속 물질을 패턴하여, 제2 게이트 전극(G2)을 형성한다. 제2 게이트 전극(G2)은 제2 박막 트랜지스터(T2)가 형성될 위치에 배치한다. (S400)A gate metal material is deposited on the first intermediate insulating layer ILD1 including the nitride layer SIN selectively formed only on the first semiconductor layer A1. A second gate electrode G2 is formed by patterning a gate metal material through a fourth mask process. The second gate electrode G2 is disposed at a position where the second thin film transistor T2 is to be formed. (S400)
제2 게이트 전극(G2)들이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 산화 실리콘(SiOx)과 같은 산화 무기물질을 이용하여 산화막(SIO)으로 이루어진 제2 중간 절연막(ILD2)을 증착한다. (S410)A second intermediate insulating layer ILD2 made of an oxide layer SIO is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the second gate electrodes G2 are formed using an inorganic oxide material such as silicon oxide (SiOx). (S410)
제2 중간 절연막(ILD2) 위에 산화물 반도체 물질을 증착하고, 제5 마스크 공정으로 패턴하여 제2 반도체 층(A2)을 형성한다. 제2 반도체 층(A2)은 제2 게이트 전극(G2)과 중첩하도록 배치한다. (S500)An oxide semiconductor material is deposited on the second intermediate insulating layer ILD2 and patterned by a fifth mask process to form a second semiconductor layer A2. The second semiconductor layer A2 is disposed to overlap the second gate electrode G2. (S500)
제2 반도체 층(A2)이 형성된 기판(SUB)을 후속 열처리하여, 다결정 실리콘을 포함하는 제1 반도체 층(A1)의 수소화 처리와 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층(A2)의 열처리를 동시에 수행한다. 후속 열처리 공정은, 350℃ 내지 380℃의 온도 상태에서 수행한다. 경우에 따라, 제1 반도체 층(A1)의 수소화 공정과 제2 반도체 층(A2)의 열처리 공정을 분리하여 수행할 수도 있다. 이때, 질화막(SIN)에 포함된 수소는 제1 반도체 층(A1)으로 다량 확산된다. 반면에, 질화막(SIN)은 제1 채널층(A1)이 있는 제1 영역에만 덮고 있으므로, 제2 채널층(A2)로는 확산되는 양이 제한된다. (S510)The substrate SUB on which the second semiconductor layer A2 is formed is subjected to subsequent heat treatment to perform hydrogenation of the first semiconductor layer A1 containing polycrystalline silicon and the heat treatment of the second semiconductor layer A2 containing oxide semiconductor material. Perform simultaneously. The subsequent heat treatment process is performed at a temperature of 350°C to 380°C. In some cases, the hydrogenation process of the first semiconductor layer A1 and the heat treatment process of the second semiconductor layer A2 may be separately performed. In this case, a large amount of hydrogen contained in the nitride layer SIN is diffused into the first semiconductor layer A1. On the other hand, since the nitride layer SIN covers only the first region in which the first channel layer A1 is located, the amount of diffusion to the second channel layer A2 is limited. (S510)
반도체 층에 대해 후속 열 처리를 수행한 후, 제6 마스크 공정으로, 제2 중간 절연막(ILD2) 및 제1 중간 절연막(ILD1)을 패턴하여, 소스 콘택홀(SH)과 드레인 콘택홀(DH)들을 형성한다. (S600)After performing a subsequent heat treatment on the semiconductor layer, in a sixth mask process, the second intermediate insulating layer ILD2 and the first intermediate insulating layer ILD1 are patterned to form a source contact hole SH and a drain contact hole DH. Form them. (S600)
콘택홀(SH, DH)들과 제2 반도체 층(A2)이 형성된 기판(SUB)의 전체 표면 위에 소스-드레인 금속 물질을 증착한다. 제7 마스크 공정으로 소스-드레인 금속 물질을 패턴하여 제1 소스 전극, 제1 드레인 전극, 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극(S1, D1, S2, D2)을 형성한다. (S700)A source-drain metal material is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the contact holes SH and DH and the second semiconductor layer A2 are formed. A first source electrode, a first drain electrode, a second source electrode, and a second drain electrode S1, D1, S2, and D2 are formed by patterning a source-drain metal material in a seventh mask process. (S700)
제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)들이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 보호막(PAS)을 증착한다. (S800)A passivation layer PAS is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the first and second thin film transistors T1 and T2 are formed. (S800)
< 제1 응용 예 ><1st application example>
지금까지 설명한 서로 다른 박막 트랜지스터들을 구비한 박막 트랜지스터 기판은, 다양한 평판 표시장치에 응용될 수 있다. 본 발명에서 제시한 바와 같이, 서로 다른 특징을 갖는 박막 트랜지스터들을 하나의 기판에 형성한 경우에 얻을 수 있는 장점은 다양하다. 이하, 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1 응용 예에 의한 박막 트랜지스터 기판을 사용한 표시장치에서 어떠한 특징이 있으며, 어떠한 장점을 기대할 수 있는지 상세히 설명한다. 도 7은 본 발명의 제1 응용 예에 따른 표시장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 블록도이다.The thin film transistor substrate including different thin film transistors described so far can be applied to various flat panel display devices. As suggested in the present invention, when thin film transistors having different characteristics are formed on one substrate, there are various advantages. Hereinafter, with reference to FIG. 7, it will be described in detail what features and advantages can be expected in a display device using a thin film transistor substrate according to a first application example of the present invention. 7 is a block diagram schematically showing a configuration of a display device according to a first application example of the present invention.
제1 및 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2) 중 하나 이상은 표시패널(100)의 화소들 각각에 형성되어 화소들에 기입되는 데이터 전압을 스위칭하거나 픽셀들을 구동하는 박막 트랜지스터일 수 있다. 유기발광 다이오드 표시장치의 경우에, 제2 박막 트랜지스터(T2)는 화소의 스위치 소자로 적용되고, 제1 박막 트랜지스터(T1)는 구동 소자로 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)는 조합되어 하나의 스위치 소자나 하나의 구동 소자로 적용될 수도 있다.At least one of the first and second thin film transistors T1 and T2 may be a thin film transistor formed in each of the pixels of the
모바일 기기나 웨어러블 기기에서 소비 전력을 줄이기 위하여 프레임 레이트(Frame rate)를 낮추는 저속 구동 방법이 시도되고 있다. 이 경우에, 정지 영상이나 데이터의 업데이트 주기가 늦은 영상에서 프레임 주파수를 낮출 수 있다. 그런데 프레임 레이트를 낮추면, 데이터 전압이 바뀔 때마다 휘도가 번쩍이는 현상이 보이거나 픽셀의 전압 방전 시간이 길어져 데이터 업데이트 주기로 휘도가 깜빡이는 플리커 현상이 보일 수 있다. 본 발명의 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)를 화소에 적용하면 저속 구동 시의 플리커 문제를 해결할 수 있다.In order to reduce power consumption in a mobile device or a wearable device, a low-speed driving method for lowering a frame rate has been attempted. In this case, the frame frequency may be lowered in a still image or an image in which the update period of data is delayed. However, if the frame rate is lowered, a phenomenon in which the luminance flashes whenever the data voltage is changed or the voltage discharge time of the pixel is prolonged, so that the luminance flashes in a data update period may be observed. When the first and second thin film transistors T1 and T2 of the present invention are applied to a pixel, a flicker problem during low-speed driving can be solved.
저속 구동시에 데이터 업데이트 주기가 길어지면 스위치 박막 트랜지스터의 누설 전류량이 커진다. 스위치 박막 트랜지스터의 누설 전류는 스토리지 커패시터(STG)의 전압과 구동 박막 트랜지스터의 게이트-소스 간 전압의 저하를 초래한다. 본 발명은 산화물 트랜지스터인 제2 박막 트랜지스터를 화소의 스위치 박막 트랜지스터로 적용할 수 있다. 산화물 트랜지스터는 오프 커런트가 낮기 때문에 스토리지 커패시터와 구동 박막 트랜지스터의 게이트 전극의 전압 강하를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 저속 구동시 플리커를 방지할 수 있다.When the data update period is prolonged during low speed driving, the amount of leakage current of the switch thin film transistor increases. The leakage current of the switch thin film transistor causes a decrease in the voltage of the storage capacitor STG and the gate-source voltage of the driving thin film transistor. In the present invention, the second thin film transistor, which is an oxide transistor, can be applied as a switch thin film transistor of a pixel. Since the oxide transistor has a low off-current, voltage drop across the storage capacitor and the gate electrode of the driving thin film transistor can be prevented. Accordingly, the present invention can prevent flicker during low speed driving.
폴리 실리콘 트랜지스터인 제1 박막 트랜지스터를 화소의 구동 박막 트랜지스터로 적용하면 전자의 이동도가 높기 때문에 유기 발광 다이오드로 공급되는 전류양을 크게 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 화소의 스위치 소자에 제2 박막 트랜지스터(T2)를 적용하고, 화소의 구동 소자에 제1 박막 트랜지스터(T1)를 적용하여 소비 전력을 대폭 낮추면서 화질 저하를 방지할 수 있다.When the first thin film transistor, which is a polysilicon transistor, is applied as a driving thin film transistor of a pixel, since the mobility of electrons is high, the amount of current supplied to the organic light emitting diode can be increased. Accordingly, according to the present invention, the second thin film transistor T2 is applied to the switch element of the pixel and the first thin film transistor T1 is applied to the driving element of the pixel, thereby significantly lowering power consumption and preventing deterioration of image quality.
본 발명은 소비전력을 줄이기 위해서 저속 구동 방법을 적용할 때 화질 저하를 방지할 수 있기 때문에 모바일 기기나 웨어러블 기기에 적용하는데에 효과적이다. 일례로, 휴대용 전자시계는 소비전력을 낮추기 위하여 1초 단위로 표시화면의 데이터를 업데이트할 수 있다. 이 때의 프레임 주파수는 1Hz이다. 본 발명은 1Hz 또는 정지영상에 가까운 구동 주파수를 이용하여도 플리커 없는 우수한 화질을 구현할 수 있다. 본 발명은 모바일 기기나 웨어러블 기기의 대기 화면에서 정지 영상의 프레임 레이트를 크게 낮추어 화질 저하 없이 소비 전력을 대폭 감소시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명은 모바일 기기나 웨어러블 기기의 화질을 개선하고 배터리 수명을 길게 하여 휴대성을 높일 수 있다. 본 발명은 데이터 업데이트 주기가 매우 긴 전자책(E-Book)에서도 화질 저하 없이 소비전력을 크게 줄일 수 있다.The present invention is effective in applying to a mobile device or a wearable device because it is possible to prevent deterioration in image quality when a low-speed driving method is applied to reduce power consumption. For example, the portable electronic watch may update data on the display screen every second in order to reduce power consumption. The frame frequency at this time is 1 Hz. The present invention can implement excellent image quality without flicker even when using a driving frequency close to 1Hz or a still image. The present invention can significantly reduce the frame rate of a still image in the standby screen of a mobile device or a wearable device, thereby significantly reducing power consumption without deteriorating image quality. As a result, the present invention can improve the image quality of a mobile device or a wearable device and increase the battery life, thereby enhancing portability. According to the present invention, power consumption can be greatly reduced without deteriorating image quality even in an e-book (E-Book) having a very long data update period.
제1 및 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2) 중 하나 이상은 구동회로 예를 들면, 도 7에서 데이터 구동부(200), 멀티플렉서(MUX, 210), 게이트 구동부(300) 중 하나 이상에 내장되어 구동 회로를 구성할 수 있다. 이 구동 회로는 화소에 데이터를 기입한다. 또한, 제1 및 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2) 중에서 어느 하나는 화소 내에 형성되고 다른 하나는 구동회로에 형성될 수 있다. 데이터 구동부(200)는 입력 영상의 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 출력한다. 멀티플렉서(210)는 데이터 구동부(200)로부터의 데이터 전압을 다수의 데이터 배선들(DL)로 시분할 분배함으로써 데이터 구동부(200)의 출력 채널 수를 줄인다. 게이트 구동부(300)는 데이터 전압에 동기되는 스캔 신호(또는 게이트 신호)를 게이트 배선(GL)으로 출력하여 입력 영상의 데이터가 기입되는 화소를 라인 단위로 순차적으로 선택한다. 게이트 구동부(300)의 출력 채널 수를 줄이기 위하여, 게이트 구동부(300)와 게이트 배선들(GL) 사이에 도시하지 않은 멀티플렉서가 추가될 수 있다. 멀티플렉서(210)와 게이트 구동부(300)는 도 7과 같이 화소 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판 상에 직접 형성할 수 있다. 멀티플렉서(210)와 게이트 구동부(300)는 도 7과 같이 비 표시 영역(NA)에 배치되고, 화소 어레이는 표시 영역(AA)에 배치된다.At least one of the first and second thin film transistors T1 and T2 is embedded in at least one of the driving circuit, for example, the
본 발명의 표시장치는 박막 트랜지스터를 이용한 능동형 표시장치 예를 들면, 액정 표시장치, 유기발광 다이오드 표시장치 및 전기영동 표시장치 등 박막 트랜지스터가 필요한 어떠한 표시장치에도 적용될 수 있다. 이하, 도면들을 더 참조하여, 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판을 적용한 표시장치의 응용 예들에 대해서 설명한다.The display device of the present invention can be applied to any display device requiring a thin film transistor, such as an active display device using a thin film transistor, for example, a liquid crystal display device, an organic light emitting diode display device, and an electrophoretic display device. Hereinafter, application examples of a display device to which a thin film transistor substrate according to the present invention is applied will be described with more reference to the drawings.
< 제2 응용 예 ><2nd application example>
도 8은 본 발명의 제2 응용 예에 의한 수평 전계형의 일종인 프린지 필드 방식의 액정 표시장치에 포함된 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다. 도 9는 도 8에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.8 is a plan view showing a thin film transistor substrate having an oxide semiconductor layer included in a fringe field type liquid crystal display device of a horizontal electric field type according to a second application example of the present invention. 9 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 8 taken along line I-I'.
도 8 및 도 9에 도시된 금속 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(SUB) 위에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 교차하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(T)를 구비한다. 그리고 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차 구조에 의해 화소 영역이 정의된다.The thin film transistor substrate having a metal oxide semiconductor layer shown in FIGS. 8 and 9 has a gate wiring GL and a data wiring DL intersecting on a lower substrate SUB with a gate insulating layer GI interposed therebetween, and the intersection thereof. A thin film transistor T is provided for each unit. In addition, the pixel region is defined by the cross structure of the gate line GL and the data line DL.
박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에서 분기한 게이트 전극(G), 데이터 배선(DL)에서 분기 된 소스 전극(S), 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D), 그리고 게이트 절연막(GI) 위에서 게이트 전극(G)과 중첩하며, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널 영역을 구비하는 반도체 층(A)을 포함한다.The thin film transistor T includes a gate electrode (G) branched from the gate line (GL), a source electrode (S) branched from the data line (DL), a drain electrode (D) facing the source electrode (S), and a gate. It includes a semiconductor layer (A) overlapping the gate electrode (G) on the insulating film (GI) and having a channel region between the source electrode (S) and the drain electrode (D).
게이트 배선(GL)의 일측 단부에는 외부로부터 게이트 신호를 인가받기 위한 게이트 패드(GP)가 배치되어 있다. 게이트 패드(GP)는 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 통해 게이트 패드 중간 단자(IGT)와 접촉한다. 게이트 패드 중간 단자(IGT)는 제1 보호막(PA1)과 제2 보호막(PA2)을 관통하는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2)을 통해 게이트 패드 단자(GPT)와 접촉한다. 한편, 데이터 배선(DL)의 일측 단부에는 외부로부터 화소 신호를 인가받기 위한 데이터 패드(DP)가 배치되어 있다. 데이터 패드(DP)는 제1 보호막(PA1) 및 제2 보호막(PA2)을 관통하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 데이터 패드 단자(DPT)와 접촉한다.A gate pad GP for receiving a gate signal from the outside is disposed at one end of the gate line GL. The gate pad GP contacts the gate pad intermediate terminal IGT through the first gate pad contact hole GH1 penetrating the gate insulating layer GI. The gate pad intermediate terminal IGT contacts the gate pad terminal GPT through the second gate pad contact hole GH2 penetrating the first passivation layer PA1 and the second passivation layer PA2. Meanwhile, a data pad DP for receiving pixel signals from the outside is disposed at one end of the data line DL. The data pad DP contacts the data pad terminal DPT through the data pad contact hole DPH penetrating the first passivation layer PA1 and the second passivation layer PA2.
화소 영역에는 프린지 필드를 형성하도록 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 배치된 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)을 구비한다. 공통 전극(COM)은 게이트 배선(GL)과 나란하게 배열된 공통 배선(CL)과 접속될 수 있다. 공통 전극(COM)은 공통 배선(CL)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(혹은 공통 전압)을 공급받는다. 또 다른 방법으로, 공통 전극(COM)은, 드레인 콘택홀(DH)이 배치되는 부분을 제외한, 기판(SUB) 전체 표면에 배치된 모양을 가질 수 있다. 즉, 데이터 배선(DL)의 상층부를 덮는 형태를 가져, 공통 전극(COM)이 데이터 배선(DL)을 차폐하는 기능을 할 수도 있다.In the pixel area, a pixel electrode PXL and a common electrode COM are disposed with the second passivation layer PA2 therebetween to form a fringe field. The common electrode COM may be connected to the common wiring CL arranged in parallel with the gate wiring GL. The common electrode COM receives a reference voltage (or a common voltage) for driving the liquid crystal through the common line CL. As another method, the common electrode COM may have a shape disposed on the entire surface of the substrate SUB except for a portion where the drain contact hole DH is disposed. That is, the common electrode COM may function to shield the data line DL by covering the upper layer of the data line DL.
공통 전극(COM)과 화소 전극(PXL)의 위치 및 모양은 설계 환경과 목적에 맞추어 다양한 형상을 가질 수 있다. 공통 전극(COM)은 일정한 기준 전압이 인가되는 반면, 화소 전극(PXL)은 구현하고자 하는 비디오 데이터에 따라 수시로 변화하는 전압 값이 인가된다. 따라서, 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량이 발생할 수 있다. 이러한 기생 용량으로 인해 화질에 문제를 야기할 수 있기 때문에, 공통 전극(COM)을 먼저 배치하고, 화소 전극(PXL)을 최상위층에 배치하는 것이 바람직하다.The positions and shapes of the common electrode COM and the pixel electrode PXL may have various shapes according to a design environment and purpose. A constant reference voltage is applied to the common electrode COM, while a voltage value that changes at any time according to the video data to be implemented is applied to the pixel electrode PXL. Accordingly, parasitic capacitance may be generated between the data line DL and the pixel electrode PXL. Since such parasitic capacitance may cause a problem in image quality, it is preferable to first place the common electrode COM and then place the pixel electrode PXL on the uppermost layer.
즉, 데이터 배선(DL) 및 박막 트랜지스터(T)를 덮는 제1 보호막(PA1) 위에 유전율이 낮은 유기물질을 두껍게 적층하여 평탄화 막(PAC)을 형성한 후에, 공통 전극(COM) 형성한다. 그리고 공통 전극(COM)을 덮는 제2 보호막(PA2)을 형성 한 후, 공통 전극(COM)과 중첩하는 화소 전극(PXL)을 제2 보호막(PA2) 위에 형성한다. 이러한 구조에서는 화소 전극(PXL)이 데이터 배선(DL)과 제1 보호막(PA1), 평탄화막(PAC), 그리고 제2 보호막(PA2)에 의해 이격되므로 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량을 줄일 수 있다. 하지만 이에 국한하는 것은 아니며, 경우에 따라 화소 전극(PXL)을 먼저 배치하고, 공통 전극(COM)을 최 상위층에 배치할 수도 있다.That is, after forming the planarization layer PAC by thickly stacking an organic material having a low dielectric constant on the first passivation layer PA1 covering the data line DL and the thin film transistor T, the common electrode COM is formed. In addition, after forming the second passivation layer PA2 covering the common electrode COM, a pixel electrode PXL overlapping the common electrode COM is formed on the second passivation layer PA2. In this structure, since the pixel electrode PXL is separated by the data line DL, the first passivation layer PA1, the planarization layer PAC, and the second passivation layer PA2, the data line DL and the pixel electrode PXL are separated. In between, the parasitic capacity can be reduced. However, the present invention is not limited thereto, and in some cases, the pixel electrode PXL may be disposed first, and the common electrode COM may be disposed on the uppermost layer.
공통 전극(COM)은 화소 영역의 형태에 대응하는 장방형을 가지며, 화소 전극(PXL)은 다수 개의 선분 형상을 갖는다. 특히, 화소 전극(PXL)은 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 수직 상으로 중첩하는 구조를 갖는다. 이로써, 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에서 프린지 필드가 형성된다. 프린지 필드형 전계에 의해, 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전한다. 그리고 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라져 계조를 구현한다.The common electrode COM has a rectangular shape corresponding to the shape of the pixel area, and the pixel electrode PXL has a plurality of line segment shapes. In particular, the pixel electrode PXL has a structure vertically overlapping the common electrode COM with the second passivation layer PA2 interposed therebetween. Accordingly, a fringe field is formed between the pixel electrode PXL and the common electrode COM. By the fringe field type electric field, liquid crystal molecules arranged in the horizontal direction between the thin film transistor substrate and the color filter substrate rotate due to dielectric anisotropy. In addition, the light transmittance through the pixel region is changed according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules, thereby implementing grayscale.
본 발명의 제2 응용 예를 설명하는 도 8 및 9에서는, 편의상, 액정 표시장치에서 박막 트랜지스터(T)의 구조를 개략적으로만 도시하였다. 본 발명의 제1 내지 제2 실시 예에서 설명한 제1 또는 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2)의 구조를 적용할 수 있다. 예를 들어, 저속 구동이 필요한 경우, 산화물 반도체 층을 구비한 제2 박막 트랜지스터(T2)를 적용할 수 있다. 저 소비 전력이 필요한 경우, 다결정 반도체 층을 구비한 제1 박막 트랜지스터(T1)를 적용할 수 있다. 또는 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)들을 모두 구비하면서, 서로를 연결하도록 구성하여, 상호 보완할 수 있도록 구성할 수도 있다.8 and 9 explaining the second application example of the present invention, for convenience, the structure of the thin film transistor T in the liquid crystal display device is only schematically illustrated. The structure of the first or second thin film transistors T1 and T2 described in the first to second embodiments of the present invention may be applied. For example, when low speed driving is required, the second thin film transistor T2 including an oxide semiconductor layer may be applied. When low power consumption is required, the first thin film transistor T1 including a polycrystalline semiconductor layer may be applied. Alternatively, the first and second thin film transistors T1 and T2 may be provided, and may be configured to connect to each other, thereby complementing each other.
< Third Application Example ><Third Application Example>
도 10은 액티브 본 발명의 제3 응용 예에 의한 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 11은 도 10에서 절취선 II-II'로 자른 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.10 is a plan view showing a structure of one pixel in a matrix organic light emitting diode display according to a third application example of the active invention. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the structure of an active matrix organic light emitting diode display taken along line II-II' in FIG. 10.
도 10 및 11을 참조하면, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 스위칭 박막 트랜지스터와 연결된 구동 박막 트랜지스터(DT), 구동 박막 트랜지스터(DT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLE)를 포함한다.10 and 11, the active matrix organic light emitting diode display includes a switching thin film transistor ST, a driving thin film transistor DT connected to the switching thin film transistor, and an organic light emitting diode OLE connected to the driving thin film transistor DT. Includes.
스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 기판(SUB) 위에서, 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부위에 배치되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는, 스캔 신호에 응답하여 데이터 배선(DL)으로부터의 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)과 보조 용량(STG)에 공급함으로써, 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 배선(GL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체 층(SA)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 그리고 구동 박막 트랜지스터(DT)는, 게이트 전압에 따라 화소의 유기발광 다이오드(OLE)에 흐르는 전류를 조절함으로써, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드(OLE)를 구동한다.The switching thin film transistor ST is disposed on the substrate SUB at a portion where the gate line GL and the data line DL cross each other. The switching thin film transistor ST supplies a data voltage from the data line DL to the gate electrode DG and the auxiliary capacitor STG of the driving thin film transistor DT in response to a scan signal, thereby selecting a pixel. Do it. The switching thin film transistor ST includes a gate electrode SG branching from the gate line GL, a semiconductor layer SA, a source electrode SS, and a drain electrode SD. Further, the driving thin film transistor DT drives the organic light emitting diode OLE of the pixel selected by the switching thin film transistor ST by controlling the current flowing through the organic light emitting diode OLE of the pixel according to the gate voltage.
구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체 층(DA), 구동 전류 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 유기발광 층(OL)이 개재되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기저 배선(VSS)에 연결된다.The driving thin film transistor DT includes a gate electrode DG connected to the drain electrode SD of the switching thin film transistor ST, a semiconductor layer DA, a source electrode DS connected to the driving current line VDD, and a drain. It includes an electrode DD. The drain electrode DD of the driving thin film transistor DT is connected to the anode electrode ANO of the organic light emitting diode OLE. The organic light emitting layer OL is interposed between the anode electrode ANO and the cathode electrode CAT. The cathode electrode CAT is connected to the base wiring VSS.
좀 더 상세히 살펴보기 위해 도 11을 참조하면, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 기판(SUB) 상에 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(SG, DG)이 배치되어 있다. 그리고 게이트 전극(SG, DG) 위에는 게이트 절연막(GI)이 덮고 있다. 게이트 전극(SG, DG)과 중첩되는 게이트 절연막(GI)의 일부에 반도체 층(SA, DA)이 배치되어 있다. 반도체 층(SA, DA) 위에는 일정 간격을 두고 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD)이 마주보도록 배치되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)은 게이트 절연막(GI)을 관통하는 드레인 콘택 홀(DH)을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)과 접촉한다. 이와 같은 구조를 갖는 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)를 덮는 보호막(PAS)이 전체 표면에 적층되어 있다.Referring to FIG. 11 for a closer look, the switching thin film transistor ST and the gate electrodes SG and DG of the driving thin film transistor DT are disposed on a substrate SUB of an active matrix organic light emitting diode display. have. In addition, the gate insulating film GI is covering the gate electrodes SG and DG. The semiconductor layers SA and DA are disposed on a part of the gate insulating film GI overlapping the gate electrodes SG and DG. On the semiconductor layers SA and DA, the source electrodes SS and DS and the drain electrodes SD and DD are disposed to face each other at a predetermined interval. The drain electrode SD of the switching thin film transistor ST makes contact with the gate electrode DG of the driving thin film transistor DT through the drain contact hole DH penetrating the gate insulating layer GI. A protective film PAS covering the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT having such a structure are stacked on the entire surface.
애노드 전극(ANO)의 영역에 해당하는 부분에 칼라 필터(CF)가 배치되어 있다. 칼라 필터(CF)는 가급적 넓은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 데이터 배선(DL), 구동 전류 배선(VDD) 및 전단의 게이트 배선(GL)의 많은 영역과 중첩하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT) 및 칼라 필터(CF)들이 배치된 기판의 표면은 평탄하지 못하고, 단차가 심하다. 유기발광 층(OL)은 평탄한 표면에 적층되어야 발광이 일정하고 고르게 발산될 수 있다. 따라서, 기판의 표면을 평탄하게 할 목적으로 평탄화 막(PAC) 혹은 오버코트 층(OC)을 기판 전면에 적층한다.The color filter CF is disposed in a portion corresponding to the area of the anode electrode ANO. It is preferable that the color filter CF has as large an area as possible. For example, it is preferable to have a shape overlapping with many areas of the data line DL, the driving current line VDD, and the front gate line GL. As described above, the surface of the substrate on which the switching thin film transistor ST, the driving thin film transistor DT, and the color filter CF are disposed is not flat and has a large step difference. When the organic light-emitting layer OL is stacked on a flat surface, light emission can be uniformly and uniformly emitted. Accordingly, a planarization film (PAC) or an overcoat layer (OC) is deposited on the entire surface of the substrate for the purpose of flattening the surface of the substrate.
그리고 오버코트 층(OC) 위에 유기발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)이 배치되어 있다. 여기서, 애노드 전극(ANO)은 오버코트 층(OC) 및 보호막(PAS)에 형성된 화소 콘택 홀(PH)을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)과 연결된다.In addition, the anode electrode ANO of the organic light emitting diode OLE is disposed on the overcoat layer OC. Here, the anode electrode ANO is connected to the drain electrode DD of the driving thin film transistor DT through the pixel contact hole PH formed in the overcoat layer OC and the passivation layer PAS.
애노드 전극(ANO)이 배치된 기판 위에서, 화소 영역을 정의하기 위해 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT) 그리고 각종 배선들(DL, GL, VDD)이 배치된 영역 위에 뱅크(BA)(혹은, 뱅크 패턴)가 배치되어 있다. 뱅크(BA)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO)이 발광 영역이 된다. 뱅크(BA)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO) 위에 유기발광 층(OL)이 적층되어 있다. 그리고 유기발광 층(OL) 위에 캐소드 전극(CAT)이 순차적으로 적층되어 있다. 유기발광 층(OL)이 백색광을 발하는 유기물질로 이루어진 경우, 아래에 위치한 칼라 필터(CF)에 의해 각 화소에 배정된 색상을 나타낸다. 도 11과 같은 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치는 아래 방향으로 발광하는 하부 발광(Bottom Emission) 표시 장치가 된다.On the substrate on which the anode electrode ANO is disposed, the bank BA on the area where the switching thin film transistor ST, the driving thin film transistor DT, and various wirings DL, GL, and VDD are disposed to define a pixel area (Or, a bank pattern) is arranged. The anode electrode ANO exposed by the bank BA becomes a light emitting area. An organic light emitting layer OL is stacked on the anode electrode ANO exposed by the bank BA. In addition, the cathode electrode CAT is sequentially stacked on the organic light-emitting layer OL. When the organic light-emitting layer OL is made of an organic material emitting white light, a color assigned to each pixel is indicated by a color filter CF located below. The organic light emitting diode display having the structure as shown in FIG. 11 becomes a bottom emission display device that emits light in a downward direction.
구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)과 애노드 전극(ANO) 전극 사이에는 보조 용량(혹은, 'Storage Capacitance')(STG)이 배치되어 있다. 보조 용량(STG)은 구동 박막 트랜지스터(DT)에 연결되어 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에 의해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(DG)에 인가되는 전압이 안정하게 유지되도록 한다.An auxiliary capacitor (or'Storage Capacitance') STG is disposed between the gate electrode DG and the anode ANO electrode of the driving thin film transistor DT. The storage capacitor STG is connected to the driving thin film transistor DT to stably maintain a voltage applied to the gate electrode DG of the driving thin film transistor DT by the switching thin film transistor ST.
상기와 같이 박막 트랜지스터 기판을 응용함으로써, 고품질의 능동형 표시장치를 구현할 수 있다. 특히, 더욱 우수한 구동 특성을 갖도록 하기 위해서, 박막 트랜지스터의 반도체 층을 금속 산화물 반도체 물질로 형성하는 것이 바람직하다.By applying the thin film transistor substrate as described above, it is possible to implement a high-quality active display device. In particular, in order to have more excellent driving characteristics, it is preferable to form the semiconductor layer of the thin film transistor with a metal oxide semiconductor material.
금속 산화물 반도체 물질은 빛에 노출된 상태로 전압 구동될 경우 그 특성이 급격히 열화 되는 특성이 있다. 따라서, 반도체 층의 상부 및 하부에서 외부로부터 유입되는 빛을 차단할 수 있는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 앞에서 설명한, 박막 트랜지스터 기판의 경우, 박막 트랜지스터는 바텀 게이트(Bottom Gate) 구조를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 하부에서 유입되는 빛은 금속 물질인 게이트 전극(G)에 의해 어느 정도 차단할 수 있다.The metal oxide semiconductor material has a characteristic of rapidly deteriorating when voltage is driven while being exposed to light. Therefore, it is desirable to have a structure capable of blocking light from outside in the upper and lower portions of the semiconductor layer. In the case of the thin film transistor substrate described above, it is preferable that the thin film transistor has a bottom gate structure. That is, light flowing from the bottom may be partially blocked by the gate electrode G, which is a metal material.
이와 같이, 지금까지 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판에는, 매트릭스 방식으로 배열된 다수 개의 화소 영역들이 배치된다. 또한, 각 단위 화소 영역들에는 적어도 하나 이상의 박막 트랜지스터가 배치된다. 즉, 기판 전체 영역에는 다수 개의 박막 트랜지스터들이 분포된 구조를 갖는다. 다수 개의 화소들 각각의 구조가 모두 동일한 목적으로 사용하고 동일한 품질과 성질을 가져야 하므로, 동일한 구조로 형성된다.In this way, a plurality of pixel regions arranged in a matrix manner are disposed on a thin film transistor substrate for a flat panel display until now. In addition, at least one thin film transistor is disposed in each of the unit pixel regions. That is, a plurality of thin film transistors are distributed over the entire substrate. Since the structures of each of the plurality of pixels should all be used for the same purpose and have the same quality and properties, they are formed in the same structure.
하지만, 경우에 따라서는 박막 트랜지스터들의 특성을 다르게 할 필요가 있을 수도 있다. 예를 들어, 유기발광 다이오드 표시장치의 경우, 하나의 화소 영역 내에 스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 구동 박막 트랜지스터(DT)를 포함한다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)와 구동 박막 트랜지스터(DT)는 그 목적이 서로 다르므로, 요구하는 특성도 다르다. 이를 위해, 동일한 구조와 동일한 반도체 채널층을 갖되 크기를 달리하여 각각의 기능에 맞도록 설계할 수 있다. 또는 필요하다면, 보상 박막 트랜지스터를 더 구비하여, 기능이나 성능을 보완할 수 있다.However, in some cases, it may be necessary to have different characteristics of the thin film transistors. For example, in the case of an organic light emitting diode display, the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT are included in one pixel area. Since the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT have different purposes, their required characteristics are also different. To this end, it has the same structure and the same semiconductor channel layer, but can be designed to fit each function by different sizes. Alternatively, if necessary, a compensation thin film transistor may be further provided to supplement functions or performance.
본 발명의 제3 응용 예를 설명하는 도 10 및 11에서는, 편의상, 유기발광 다이오드 표시장치의 박막 트랜지스터들(ST, DT)의 구조를 개략적으로만 도시하였다. 본 발명의 제1 내지 제2 실시 예에서 설명한 제1 또는 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2)의 구조를 적용할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에는 산화물 반도체 층을 구비한 제2 박막 트랜지스터(T2)를 적용할 수 있다. 구동 박막 트랜지스터(DT)에는, 다결정 반도체 층을 구비한 제1 박막 트랜지스터(T1)를 적용할 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 박막 트랜지스터(T1, T2)들을 모두 구비하면서, 서로의 장점으로 상대 박막 트랜지스터의 단점을 상호 보완할 수 있다.10 and 11 explaining a third application example of the present invention, for convenience, the structures of the thin film transistors ST and DT of the organic light emitting diode display are only schematically illustrated. The structure of the first or second thin film transistors T1 and T2 described in the first to second embodiments of the present invention may be applied. For example, a second thin film transistor T2 including an oxide semiconductor layer may be applied to the switching thin film transistor ST. A first thin film transistor T1 provided with a polycrystalline semiconductor layer can be applied to the driving thin film transistor DT. In this way, while both the first and second thin film transistors T1 and T2 are provided, the disadvantages of the counterpart thin film transistors can be mutually compensated by mutual advantages.
< 제4 응용 예 ><4th application example>
또 다른 경우로, 표시장치의 비 표시 영역에 구동 소자를 내장한 박막 트랜지스터 기판을 사용하기도 한다. 이하, 도 12 및 13을 참조하여, 구동 소자를 표시 패널에 직접 형성한 경우에 대하여 상세히 설명한다.In another case, a thin film transistor substrate in which a driving element is incorporated in a non-display area of a display device is also used. Hereinafter, a case in which the driving element is directly formed on the display panel will be described in detail with reference to FIGS. 12 and 13.
도 12는 본 발명의 제4 응용 예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 평면 확대도이다. 도 13은 도 12에서 절취선 III-III'으로 자른 도면으로 본 발명의 제4 응용 예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 여기서는, 구동 소자를 내장한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 설명하는 것으로서, 표시 영역 내에 배치된 박막 트랜지스터 및 유기발광 다이오드에 대한 상세한 설명은 생략한다.12 is an enlarged plan view showing a schematic structure of an organic light emitting diode display according to a fourth application example of the present invention. 13 is a cross-sectional view illustrating a structure of an organic light emitting diode display according to a fourth application example of the present invention, taken along line III-III' in FIG. 12. Here, as a description of a thin film transistor substrate for a flat panel display including a driving element, a detailed description of the thin film transistor and the organic light emitting diode disposed in the display area will be omitted.
먼저, 도 12를 참조하여, 평면상에서의 구조에 대하여 설명한다. 본 발명의 제4 응용 예에 의한 게이트 구동부(GIP)를 내장한 유기발광 다이오드 표시장치는 영상 정보를 표시하는 표시 영역(AA)과, 표시 영역(AA)을 구동하기 위한 여러 소자들이 배치되는 비 표시 영역(NA)으로 구분된 기판(SUB)을 포함한다. 표시 영역(AA)에는 매트릭스 방식으로 배열된 복수 개의 화소 영역(PA)들이 정의된다. 도 5에서는 점선으로 화소 영역(PA)들을 표시하였다.First, with reference to FIG. 12, the structure on a plane is demonstrated. According to the fourth application example of the present invention, the organic light emitting diode display with a built-in gate driver (GIP) includes a display area AA for displaying image information and a number of elements for driving the display area AA. It includes a substrate SUB divided by the display area NA. In the display area AA, a plurality of pixel areas PA arranged in a matrix manner are defined. In FIG. 5, pixel areas PA are indicated by dotted lines.
예를 들어, NxM 방식의 장방형으로 화소 영역(PA)들이 정의될 수 있다. 하지만, 반드시 이러한 방식에만 국한되는 것이 아니고, 다양한 방식으로 배열될 수도 있다. 각 화소 영역들이 동일한 크기를 가질 수도 있고, 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 또한, RGB(적녹청) 색상을 나타내는 세 개의 서브 화소를 하나의 단위로 하여, 규칙적으로 배열될 수도 있다. 가장 단순한 구조로 설명하면, 화소 영역(PA)들은 가로 방향으로 진행하는 복수 개의 게이트 배선(GL)들과 세로 방향으로 진행하는 복수 개의 데이터 배선(DL)들 및 구동 전류 배선(VDD)들의 교차 구조로 정의할 수 있다.For example, the pixel areas PA may be defined in an NxM type rectangle. However, it is not necessarily limited to this method, and may be arranged in various ways. Each of the pixel regions may have the same size or different sizes. In addition, three sub-pixels representing RGB (red, green, blue) colors may be used as one unit and may be regularly arranged. In terms of the simplest structure, the pixel regions PA have a cross structure of a plurality of gate lines GL running in the horizontal direction and a plurality of data lines DL and driving current lines VDD running in the vertical direction. Can be defined as
화소 영역(PA)의 외주부에 정의된, 비 표시 영역(NA)에는 데이터 배선(DL)들에 화상 정보에 해당하는 신호를 공급하기 위한 데이터 구동부(혹은, Data Driving Integrated Circuit)(DIC)과, 게이트 배선(GL)들에 스캔 신호를 공급하기 위한 게이트 구동부(혹은, Gate Driving Integrated Circuit)(GIP)가 배치될 수 있다. 데이터 배선(DL)들 및 구동 전류 배선(VDD)들의 개수가 많아지는, VGA급보다 더 높은 고 해상도의 경우에는, 데이터 구동부(DIC)는 기판(SUB)의 외부에 실장하고, 데이터 구동부(DIC) 대신에 데이터 접속 패드들이 배치될 수도 있다.A data driving unit (or Data Driving Integrated Circuit) (DIC) for supplying a signal corresponding to image information to the data lines DL to the non-display area NA defined on the outer periphery of the pixel area PA, A gate driver (or Gate Driving Integrated Circuit) (GIP) for supplying scan signals to the gate wirings GL may be disposed. In the case of higher resolution than the VGA class, in which the number of data lines DL and driving current lines VDD increases, the data driver DIC is mounted outside the substrate SUB, and the data driver DIC ), data connection pads may be disposed instead.
표시장치의 구조를 단순하게 하기 위해, 게이트 구동부(GIP)는, 기판(SUB)의 일측 부에 직접 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 기판(SUB)의 최 외곽부에는 기저 전압을 공급하는 기저 배선(Vss)이 배치된다. 기저 배선(Vss)은 기판(SUB)의 외부에서 공급되는 기저 전압(Ground Voltage)을 인가받아, 데이터 구동부(DIC) 및 게이트 구동부(GIP)에 모두 기저 전압을 공급하도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기전 배선(Vss)은 기판(SUB)의 상부 측변에 별도로 실장하게 될 데이터 구동부(DIC)에 연결되고, 기판(SUB)의 좌측 및/또는 우측 변에 배치된 게이트 구동부(GIP)의 외측에서 기판을 감싸듯이 배치될 수 있다.In order to simplify the structure of the display device, the gate driver GIP is preferably formed directly on one side of the substrate SUB. In addition, a base wiring Vss for supplying a base voltage is disposed at the outermost part of the substrate SUB. The base wiring Vss is preferably arranged to receive a ground voltage supplied from the outside of the substrate SUB and supply the ground voltage to both the data driver DIC and the gate driver GIP. For example, the electrical wiring Vss is connected to the data driver DIC to be separately mounted on the upper side of the substrate SUB, and the gate driver GIP disposed on the left and/or right side of the substrate SUB. It can be arranged as if surrounding the substrate from the outside of.
각 화소 영역(PA)에는 유기발광 다이오드 표시장치의 핵심 구성 요소들인 유기발광 다이오드와 유기발광 다이오드를 구동하기 위한 박막 트랜지스터들이 배치된다. 박막 트랜지스터들은 화소 영역(PA)의 일측 부에 정의된 박막 트랜지스터 영역(TA)에 배치될 수 있다. 유기발광 다이오드는 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 그리고, 두 전극들 사이에 개재된 유기발광 층(OL)을 포함한다. 실제로 발광하는 영역은 애노드 전극(ANO)과 중첩하는 유기발광 층의 면적에 의해 결정된다.In each pixel area PA, an organic light emitting diode, which is a core component of an organic light emitting diode display, and thin film transistors for driving the organic light emitting diode are disposed. The thin film transistors may be disposed in the thin film transistor area TA defined at one side of the pixel area PA. The organic light emitting diode includes an anode electrode ANO, a cathode electrode CAT, and an organic light emitting layer OL interposed between the two electrodes. The area that actually emits light is determined by the area of the organic light emitting layer overlapping the anode electrode ANO.
애노드 전극(ANO)은 화소 영역(PA) 중에서 일부 영역을 차지하는 형상을 가지며, 박막 트랜지스터 영역(TA)에 배치된 박막 트랜지스터와 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO) 위에 유기발광 층(OL)을 적층하는데, 애노드 전극(ANO)과 유기발광 층(OL)이 중첩된 영역이 실제 발광 영역으로 결정된다. 캐소드 전극(CAT)은 유기발광 층(OL) 위에서 적어도 화소 영역(PA)들이 배치된 표시 영역(AA)의 면적을 모두 덮도록 하나의 몸체로 형성한다.The anode electrode ANO has a shape that occupies a portion of the pixel area PA, and is connected to the thin film transistor disposed in the thin film transistor area TA. An organic light emitting layer OL is stacked on the anode electrode ANO, and an area where the anode electrode ANO and the organic light emitting layer OL overlap is determined as an actual light emitting area. The cathode electrode CAT is formed as one body so as to cover at least an area of the display area AA in which the pixel areas PA are disposed on the organic emission layer OL.
캐소드 전극(CAT)은 게이트 구동부(GIP)를 넘어 기판(SUB)의 외측부에 배치된 기저 배선(Vss)와 접촉한다. 즉, 기저 배선(Vss)을 통해 캐소드 전극(CAT)에 기저 전압을 인가한다. 캐소드 전극(CAT)은 기저 전압을 인가받고, 애노드 전극(ANO)은 화상 전압을 인가받아, 그 사이의 전압차이에 의해 유기발광 층(OL)에서 빛이 발광하여 화상 정보를 표시한다.The cathode electrode CAT crosses the gate driver GIP and contacts the base wiring Vss disposed outside the substrate SUB. That is, a base voltage is applied to the cathode electrode CAT through the base wiring Vss. The cathode electrode CAT receives a base voltage, and the anode ANO receives an image voltage, and the organic light-emitting layer OL emits light due to a voltage difference therebetween to display image information.
도 13을 더 참조하여, 본 발명의 제4 응용 예에 의한 유기발광 다이오드 표시장치의 단면 구조를 더 상세히 설명한다. 기판(SUB) 위에 게이트 구동부(GIP)와 기저 배선(Vss)이 배치되는 비 표시 영역(NA), 그리고 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT) 및 유기발광 다이오드(OLE)가 배치되는 표시 영역(AA)이 정의된다.With further reference to FIG. 13, a cross-sectional structure of an organic light emitting diode display according to a fourth application example of the present invention will be described in more detail. The non-display area NA in which the gate driver GIP and the base wiring Vss are disposed on the substrate SUB, and the switching thin film transistor ST, the driving thin film transistor DT, and the organic light emitting diode OLE are disposed. The display area AA is defined.
게이트 구동부(GIP)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)를 형성하는 과정에서 함께 형성한 박막 트랜지스터를 구비할 수 있다. 화소 영역(PA)에 배치된 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 전극(SG), 게이트 절연막(GI), 채널층(SA), 소스 전극(SS) 및 드레인 전극(SD)을 포함한다. 또한, 구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG), 게이트 절연막(GI), 채널 층(DA), 소스 전극(DS) 및 드레인 전극(DD)을 포함한다.The gate driver GIP may include a thin film transistor formed together in a process of forming the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT. The switching thin film transistor ST disposed in the pixel area PA includes a gate electrode SG, a gate insulating layer GI, a channel layer SA, a source electrode SS, and a drain electrode SD. Further, the driving thin film transistor DT includes a gate electrode DG connected to the drain electrode SD of the switching thin film transistor ST, a gate insulating film GI, a channel layer DA, a source electrode DS, and a drain electrode ( DD).
박막 트랜지스터들(ST, DT) 위에는 보호막(PAS)과 평탄화 막(PL)이 연속으로 적층되어 있다. 평탄화 막(PL) 위에는 화소 영역(PA) 내의 일정 부분만을 차지하는 고립된 장방형의 애노드 전극(ANO)이 배치되어 있다. 애노드 전극(ANO)은 보호막(PAS) 및 평탄화막(PL)을 관통하는 콘택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)과 접촉한다.A protective layer PAS and a planarization layer PL are successively stacked on the thin film transistors ST and DT. An isolated rectangular anode electrode ANO occupying only a certain portion of the pixel area PA is disposed on the planarization layer PL. The anode electrode ANO contacts the drain electrode DD of the driving thin film transistor DT through a contact hole penetrating the passivation layer PAS and the planarization layer PL.
애노드 전극(ANO)이 형성된 기판 위에는 발광 영역을 정의하는 뱅크(BA)가 배치되어 있다. 뱅크(BA)는, 애노드 전극(ANO)의 대부분을 노출하는 형상을 갖는다. 뱅크(BA) 패턴에 의해 노출된 애노드 전극(ANO) 위에는 유기발광 층(OL)이 적층되어 있다. 뱅크(BA)와 유기발광 층(OL) 위에는 투명 도전 물질로 이루어진 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 이로써, 애노드 전극(ANO), 유기발광 층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)을 포함하는 유기발광 다이오드(OLE)가 배치된다.A bank BA defining a light-emitting area is disposed on the substrate on which the anode electrode ANO is formed. The bank BA has a shape exposing most of the anode electrode ANO. An organic light emitting layer OL is stacked on the anode electrode ANO exposed by the bank BA pattern. A cathode electrode CAT made of a transparent conductive material is stacked on the bank BA and the organic light emitting layer OL. Accordingly, the organic light emitting diode OLE including the anode electrode ANO, the organic light emitting layer OL, and the cathode electrode CAT is disposed.
유기발광 층(OL)이 백색광을 발현하고, 별도로 형성한 칼라 필터(CF)로 색상을 표현하도록 할 수 있다. 이 경우, 유기발광 층(OL)은 적어도 표시 영역(AA)을 모두 덮도록 적층하는 것이 바람직하다.The organic light-emitting layer OL may express white light, and a color may be expressed with a separately formed color filter CF. In this case, it is preferable that the organic light emitting layer OL is stacked to cover at least all of the display area AA.
캐소드 전극(CAT)은 게이트 구동부(GIP)를 넘어 기판(SUB)의 외측부에 배치된 기저 배선(Vss)와 접촉하도록 표시 영역(AA) 및 비 표시 영역(NA)에 걸쳐 덮고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 기저 배선(Vss)을 통해 캐소드 전극(CAT)에 기저 전압을 인가할 수 있다.The cathode electrode CAT is preferably covered over the display area AA and the non-display area NA so as to contact the base wiring Vss disposed on the outer side of the substrate SUB beyond the gate driver GIP. Accordingly, a base voltage may be applied to the cathode electrode CAT through the base wiring Vss.
한편, 기저 배선(Vss)은 게이트 전극(G)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성할 수 있다. 이 경우, 기저 배선(Vss)을 덮는 보호막(PAS) 및 게이트 절연막(GI)을 관통하는 콘택홀을 통해 캐소드 전극(CAT)과 접촉할 수 있다. 다른 방법으로, 기저 배선(Vss)은 소스-드레인(SS-SD, DS-DD) 전극과 동일한 물질로 동일한 층에 형성할 수도 있다. 이 경우, 기저 배선(Vss)은 보호막(PAS)을 관통하는 콘택홀을 통해 캐소드 전극(CAT)과 접촉할 수 있다.Meanwhile, the base wiring Vss may be formed on the same layer of the same material as the gate electrode G. In this case, the cathode electrode CAT may be contacted through the protective layer PAS covering the base wiring Vss and the contact hole penetrating the gate insulating layer GI. Alternatively, the base wiring Vss may be formed on the same layer of the same material as the source-drain (SS-SD, DS-DD) electrodes. In this case, the base wiring Vss may contact the cathode electrode CAT through a contact hole penetrating the passivation layer PAS.
본 발명의 제4 응용 예를 설명하는 도 12 및 13에서는, 편의상, 유기발광 다이오드 표시장치의 박막 트랜지스터들(ST, DT) 및 게이트 구동 소자(GIP)의 박막 트랜지스터 구조를 개략적으로만 도시하였다. 본 발명의 제1 내지 제2 실시 예에서 설명한 제1 또는 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2)의 구조를 적용할 수 있다. 예를 들어, 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에는 산화물 반도체 층을 구비한 제2 박막 트랜지스터(T2)를 적용할 수 있다. 구동 박막 트랜지스터(DT)에는, 다결정 반도체 층을 구비한 제1 박막 트랜지스터(T1)를 적용할 수 있다. 그리고 게이트 구동부(GIP)에는 다결정 반도체 층을 구비한 제1 박막 트랜지스터(T1)를 적용할 수 있다. 필요하다면, 게이트 구동부(GIP)에는 P-MOS 형과 N-MOS 형을 모두 구비한 C-MOS 형 박막 트랜지스터를 구비할 수도 있다.12 and 13 explaining the fourth application example of the present invention, for convenience, the thin film transistors ST and DT of the organic light emitting diode display and the thin film transistor structures of the gate driving element GIP are only schematically illustrated. The structure of the first or second thin film transistors T1 and T2 described in the first to second embodiments of the present invention may be applied. For example, a second thin film transistor T2 including an oxide semiconductor layer may be applied to the switching thin film transistor ST. A first thin film transistor T1 provided with a polycrystalline semiconductor layer can be applied to the driving thin film transistor DT. In addition, a first thin film transistor T1 including a polycrystalline semiconductor layer may be applied to the gate driver GIP. If necessary, the gate driver GIP may be provided with a C-MOS type thin film transistor including both a P-MOS type and an N-MOS type.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be appreciated by those skilled in the art through the above description that various changes and modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. 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.
GL: 게이트 배선 PAS: 보호막
DL: 데이터 배선 VDD: 구동 전류 배선
PA: 화소 영역 T: 박막 트랜지스터
AA: 표시 영역 NA: 비 표시 영역
G: 게이트 전극 A: 반도체 층
S: 소스 전극 D: 드레인 전극
GI: 게이트 절연막 ILD: 중간 절연막
SIN: 질화막 SIO: 산화막
SIO1: 상부 산화막 SIO2: 하부 산화막GL: Gate wiring PAS: Protective film
DL: Data wiring VDD: Driving current wiring
PA: pixel region T: thin film transistor
AA: display area NA: non-display area
G: gate electrode A: semiconductor layer
S: source electrode D: drain electrode
GI: gate insulating film ILD: intermediate insulating film
SIN: nitride film SIO: oxide film
SIO1: upper oxide film SIO2: lower oxide film
Claims (22)
상기 기판 상에 배치되며,다결정 반도체 물질을 포함하는 제1 반도체 층;
상기 제1 반도체 층을 덮는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 위에서 상기 제1 반도체 층과 중첩하는 제1 게이트 전극;
상기 제1 게이트 전극을 덮으며, 질화막을 포함하는 중간 절연막;
상기 중간 절연막 위에 배치된 제2 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극;
제2 게이트 전극, 상기 제1 소스 전극 및 상기 제1 드레인 전극을 덮는 산화막;
상기 산화막 위에서, 상기 제2 게이트 전극과 중첩하도록 배치되며, 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체 층; 그리고
상기 제2 반도체 층 위에 배치된 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극을 포함하고,
상기 제1 소스 전극은, 상기 중간 절연막 및 상기 게이트 절연막을 관통하는 소스 콘택홀을 통해 상기 제1 반도체 층의 일측부와 연결되고,
상기 제1 드레인 전극은, 상기 중간 절연막 및 상기 게이트 절연막을 관통하는 드레인 콘택홀을 통해 상기 제1 반도체 층의 타측부와 연결되고,
상기 제2 소스 전극은, 상기 제2 반도체 층의 일측부와 접촉되고,
상기 제2 드레인 전극은, 상기 제2 반도체 층의 타측부와 접촉되고,
상기 산화막 하부에 배치된 상기 제1 소스 전극, 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 게이트 전극은 동일한 층 상에서 서로 동일한 물질로 형성되고,
상기 제2 게이트 전극은, 상기 중간 절연막을 관통하는 게이트 콘택홀을 통해 상기 제1 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하는 게이트 배선과 열결되며,
상기 게이트 배선은 상기 제1 게이트 전극과 동일한 층 상에 배치되며,
상기 제2 소스 전극은, 상기 산화막을 관통하는 데이터 콘택홀을 통해 상기 제2 게이트 전극과 동일한 물질을 포함하는 데이터 배선과 연결되며,
상기 데이터 배선은 상기 제2 게이트 전극과 동일한 층 상에 배치되는,
표시장치.
Board;
A first semiconductor layer disposed on the substrate and including a polycrystalline semiconductor material;
A gate insulating layer covering the first semiconductor layer;
A first gate electrode overlapping the first semiconductor layer on the gate insulating layer;
An intermediate insulating layer covering the first gate electrode and including a nitride layer;
A second gate electrode, a first source electrode, and a first drain electrode disposed on the intermediate insulating layer;
An oxide layer covering the second gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode;
A second semiconductor layer disposed on the oxide layer to overlap the second gate electrode and including an oxide semiconductor material; And
A second source electrode and a second drain electrode disposed on the second semiconductor layer,
The first source electrode is connected to one side of the first semiconductor layer through a source contact hole penetrating the intermediate insulating layer and the gate insulating layer,
The first drain electrode is connected to the other side of the first semiconductor layer through a drain contact hole penetrating the intermediate insulating layer and the gate insulating layer,
The second source electrode is in contact with one side of the second semiconductor layer,
The second drain electrode is in contact with the other side of the second semiconductor layer,
The first source electrode, the first drain electrode, and the second gate electrode disposed under the oxide layer are formed of the same material on the same layer,
The second gate electrode is thermally connected to a gate wiring including the same material as the first gate electrode through a gate contact hole penetrating the intermediate insulating layer,
The gate wiring is disposed on the same layer as the first gate electrode,
The second source electrode is connected to a data line including the same material as the second gate electrode through a data contact hole penetrating the oxide layer,
The data line is disposed on the same layer as the second gate electrode,
Display device.
상기 제1 반도체 층, 상기 제1 게이트 전극, 상기 제1 소스 전극 및 상기 제1 드레인 전극은 제1 박막 트랜지스터에 포함되고,
상기 제2 반도체 층, 상기 제2 게이트 전극, 상기 제2 소스 전극 및 상기 제2 드레인 전극은 제2 박막 트랜지스터에 포함되는 표시장치.
The method of claim 12,
The first semiconductor layer, the first gate electrode, the first source electrode, and the first drain electrode are included in a first thin film transistor,
The second semiconductor layer, the second gate electrode, the second source electrode, and the second drain electrode are included in a second thin film transistor.
상기 제2 박막 트랜지스터는 화소를 선택하는 스위치 소자이고,
상기 제1 박막 트랜지스터는 상기 제2 박막 트랜지스터에 의해 선택된 상기 화소의 유기발광 다이오드를 구동하는 구동 소자인 표시장치.
The method of claim 13,
The second thin film transistor is a switch element for selecting a pixel,
The first thin film transistor is a driving element that drives the organic light emitting diode of the pixel selected by the second thin film transistor.
상기 중간 절연막은, 하부 산화막을 더 포함하는 표시장치.
The method of claim 12,
The intermediate insulating layer further includes a lower oxide layer.
상기 질화막은, 상기 하부 산화막 위에 배치된 표시장치.The method of claim 21,
The nitride layer is disposed on the lower oxide layer.
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