KR102401432B1 - Display device - Google Patents

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    • H01L2227/32

Abstract

본 발명의 표시장치는 기판 상에 구비된 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층을 덮도록 상기 기판 상에 구비된 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층과 중첩되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 구비되는 제2 절연층, 및 상기 제2 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체층을 포함한다. The display device of the present invention includes a first semiconductor layer provided on a substrate, a first insulating layer provided on the substrate to cover the first semiconductor layer, and a first semiconductor layer provided on the first insulating layer and An overlapping gate electrode, a second insulating layer provided on the first insulating layer to cover the gate electrode, and a second semiconductor provided on the second insulating layer to overlap the first semiconductor layer and the gate electrode include layers.

Description

표시장치{DISPLAY DEVICE}display device {DISPLAY DEVICE}

본 발명은 다결정 실리콘 반도체와 산화물 반도체를 가지는 표시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a display device having a polycrystalline silicon semiconductor and an oxide semiconductor.

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), 유기 발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED Display), 그리고 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: ED) 등이 있다.As the information society develops, the demand for a display device for displaying an image is increasing in various forms. The display device field has rapidly changed to a thin, light, and large-area Flat Panel Display Device (FPD) that replaces 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 Display), and Electrophoretic Display. Device: ED), etc.

액정 표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광 투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. A liquid crystal display device (LCD) displays an image by adjusting the light transmittance of liquid crystal using an electric field.

유기 발광 표시장치는 화소들 각각에 형성된 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)의 전류를 데이터에 따라 조절하여 화상을 표시한다. 유기 발광 표시장치는 스스로 발광하는 자발광 소자로서 응답속도가 빠르고 발광효율, 휘도 및 시야각이 큰 장점이 있다. 유기 발광 표시장치)는 패시브 매트릭스 타입과 액티브 매트릭스 타입으로 나뉘어진다. The organic light emitting diode display displays an image by adjusting the current of an organic light emitting diode (OLED) formed in each pixel according to data. The organic light emitting diode display is a self-luminous device that emits light by itself, and has advantages of fast response speed, luminous efficiency, luminance and viewing angle. The organic light emitting display device) is divided into a passive matrix type and an active matrix type.

액티브 매트릭스 타입으로 구동하는 표시장치는 화소들에 박막 트랜지스터가 형성된 박막 트랜지스터 기판을 포함한다. 이러한 표시장치를 휴대용 기기에 적용하기 위해서는 저소비 전력이 요구된다. 그러나 현재 모바일 기기에 적용되고 있는 박막 트랜지스터 기판의 소비 전력을 더 줄이는데에 한계가 있다.
An active matrix type display device includes a thin film transistor substrate in which thin film transistors are formed in pixels. In order to apply such a display device to a portable device, low power consumption is required. However, there is a limit to further reducing the power consumption of thin film transistor substrates currently being applied to mobile devices.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 안출 된 발명으로써, 소비 전력을 줄일 수 있는 표시장치를 제공하는 데 있다.
The present invention is an invention devised to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a display device capable of reducing power consumption.

본 발명의 표시장치는 기판 상에 구비된 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층을 덮도록 상기 기판 상에 구비된 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층과 중첩되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 구비되는 제2 절연층, 및 상기 제2 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체층을 포함한다. The display device of the present invention includes a first semiconductor layer provided on a substrate, a first insulating layer provided on the substrate to cover the first semiconductor layer, and a first semiconductor layer provided on the first insulating layer and An overlapping gate electrode, a second insulating layer provided on the first insulating layer to cover the gate electrode, and a second semiconductor provided on the second insulating layer to overlap the first semiconductor layer and the gate electrode include layers.

본 발명의 표시장치는 기판 상에 구비된 제1 반도체층, 상기 제1 반도체층 상에 구비된 제1 절연층, 상기 제1 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층과 중첩되는 게이트 전극, 상기 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 상에 구비되는 제2 절연층, 및 상기 제2 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체층을 포함한다.
The display device of the present invention includes a first semiconductor layer provided on a substrate, a first insulating layer provided on the first semiconductor layer, a gate electrode provided on the first insulating layer and overlapping the first semiconductor layer; a second insulating layer provided on the substrate to cover the gate electrode; and a second semiconductor layer provided on the second insulating layer and overlapping the first semiconductor layer and the gate electrode.

본 발명은 제1 반도체층과 제2 반도체층을 중첩시킴으로써 표시장치의 개구율 저하 없이 저소비 전력을 구현할 수 있다.
According to the present invention, low power consumption can be realized without lowering the aperture ratio of the display device by overlapping the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 수직 단면을 보여 주는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 보여 주는 순서도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 수직 단면을 보여 주는 단면도.
도 4는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 보여 주는 순서도.
도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 제1 및 제2 박막 트랜지스터들을 멀티플렉서의 스위치 소자로 적용한 예를 보여 주는 등가 회로도.
도 7은 도 5에 도시된 멀티플렉서의 입출력 신호를 보여 주는 파형도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 수직 단면을 보여 주는 단면도.
도 9는 도 8에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 보여 주는 순서도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 수직 단면을 보여 주는 단면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 표시장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 블록도.
도 12는 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 13은 도 12에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I' 선을 따라 자른 단면도.
도 14는 유기 발광 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도.
도 15는 도 14에서 절취선 II-II'로 자른 액티브 매트릭스 유기 발광 표시장치의 단면 구조를 나타내는 단면도.
도 16은 유기 발광 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 평면 확대도.
도 17은 도 16에서 절취선 III-III'으로 자른 유기 발광 표시장치의 단면 구조를 나타내는 단면도.
1 is a cross-sectional view showing a vertical section of a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the thin film transistor substrate shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing a vertical cross-section of a thin film transistor substrate according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the thin film transistor substrate shown in FIG. 3 ;
5 and 6 are equivalent circuit diagrams illustrating an example in which the first and second thin film transistors shown in FIG. 3 are applied as switch elements of a multiplexer;
7 is a waveform diagram showing input/output signals of the multiplexer shown in FIG. 5;
8 is a cross-sectional view showing a vertical section of a thin film transistor substrate according to a third embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a manufacturing process of the thin film transistor substrate shown in FIG. 8;
10 is a cross-sectional view showing a vertical cross-section of a thin film transistor substrate according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a block diagram schematically showing the configuration of a display device according to an embodiment of the present invention;
12 is a plan view showing a thin film transistor substrate of a liquid crystal display;
13 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 12 taken along line II';
14 is a plan view illustrating the structure of one pixel in an organic light emitting diode display;
15 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of the active matrix organic light emitting diode display taken along the cut line II-II' in FIG. 14;
16 is an enlarged plan view illustrating a schematic structure of an organic light emitting diode display;
17 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of the organic light emitting diode display taken along the cut line III-III' in FIG. 16;

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대해 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. Like reference numerals refer to substantially identical elements throughout. In the following description, if 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, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the component names used in the following description may be selected in consideration of ease of writing the specification, and may be different from the component names of the actual product.

본 발명의 박막 트랜지스터 기판은 다결정 반도체 물질과 산화물 반도체 물질을 갖는 박막 트랜지스터를 포함한다. The thin film transistor substrate of the present invention includes a thin film transistor having a polycrystalline semiconductor material and an oxide semiconductor material.

다결정 반도체 물질은 이동도가 높아 (100㎠/Vs 이상) 에너지 소비 전력이 낮고 신뢰성이 우수하므로, 게이트 구동부, 멀티플렉서(MUX) 등의 구동 회로에 적용하거나 유기 발광 표시장치에서 화소 내의 구동 소자로 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 소자에 적합하다. 이와 같이, 본 발명은 서로 다른 두 종류의 반도체 물질을 갖는 박막 트랜지스터를 박막 트랜지스터 기판에 형성함으로써, 기존의 표시장치에 비하여 소비 전력을 현저히 낮출 수 있다. 또한, 본 발명은 박막 트랜지스터 내의 반도체 층들을 수직으로 중첩함으로써 화소의 개구율 저하 없이 표시장치의 소비 전력을 낮출 수 있다. 최적의 효과를 나타내는 박막 트랜지스터 기판을 얻을 수 있다.Polycrystalline semiconductor materials have high mobility (more than 100cm 2 /Vs), low energy consumption, and excellent reliability. good to do Since the oxide semiconductor material has a low off-current, it is suitable for a switching thin film transistor having a short on-time and a long off-time. In addition, since the off current is small, the voltage holding 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, according to the present invention, by forming thin film transistors having two different types of semiconductor materials on a thin film transistor substrate, power consumption can be significantly reduced compared to a conventional display device. In addition, according to the present invention, the power consumption of the display device can be reduced without lowering the aperture ratio of the pixel by vertically overlapping the semiconductor layers in the thin film transistor. A thin film transistor substrate exhibiting an optimal effect can be obtained.

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. When the semiconductor layer is formed of 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 the polycrystalline semiconductor layer, which is subjected to the process under severe conditions, and then form the oxide semiconductor layer later.

다결정 반도체 물질은 공극(vacancy)이 존재할 경우 특성이 저하되므로, 수소화 공정을 통해 공극을 수소로 채워주는 공정이 필요하다. 수소화 공정은 게이트 절연막과 다결정 반도체층 사이의 계면에 존재하는 실리콘(Si)의 댕글링 본드(dangling bond)에 수소를 결합시킴으로써 소자 특성을 개선하는 열처리 공정이다. 반면에, 산화물 반도체 물질은 공유 결합이 안된 공극이 캐리어(carrier)로써 역할을 할 수 있으므로, 공극을 보유한 상태로 안정화해주는 공정이 필요하다. 이 두 공정은, 350 ~ 380 ℃ 하에서 수행하는 후속 열처리 공정으로 통해 형성할 수 있다. 본 발명은 다결정 반도체의 수소화 공정과 산화물 반도체의 열처리 공정을 350 ~ 380 ℃의 온도에서 동시에 실시하거나 분리하여 실시할 수 있다.Since the polycrystalline semiconductor material deteriorates properties when voids exist, a process of filling the voids with hydrogen through a hydrogenation process is required. The hydrogenation process is a heat treatment process for improving device characteristics by bonding hydrogen to a dangling bond of silicon (Si) existing at the interface between the gate insulating film and the polycrystalline semiconductor layer. On the other hand, in the oxide semiconductor material, since pores without covalent bonding can serve as carriers, a process for stabilizing the pores with pores is required. These two processes can be formed through a subsequent heat treatment process carried out at 350 ~ 380 ℃. In the present invention, the hydrogenation process of the polycrystalline semiconductor and the heat treatment process of the oxide semiconductor may be performed simultaneously or separately at a temperature of 350 to 380 °C.

수소화 공정을 수행하기 위해, 본 발명은 다결정 반도체 물질 위에 수소 입자를 다량 포함하는 질화막을 개재한다. 질화막은 제조시 사용한 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 확산되어서는 안된다. 따라서, 질화막과 산화물 반도체 물질 사이에는 산화막을 개재하는 것이 바람직하다. 열처리 공정을 수행 한 후, 산화물 반도체 물질은 수소에 의한 손상을 받지 않으며, 소자 안정화를 이룰 수 있다.In order to perform the hydrogenation process, the present invention interposes a nitride film containing a large amount of hydrogen particles on a polycrystalline semiconductor material. Since the nitride film contains a large amount of hydrogen in the material used for manufacturing, the layered nitride film itself also contains a significant amount of hydrogen. In a heat treatment process, hydrogen diffuses into the polycrystalline semiconductor material. As a result, the polycrystalline semiconductor layer can achieve stabilization. During the heat treatment process, hydrogens should not diffuse 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 is not damaged by hydrogen, and device stabilization can be achieved.

본 발명의 박막 트랜지스터 기판은 기판 상에 형성된 제1 반도체층, 제1 반도체층을 덮도록 상기 기판 상에 형성된 제1 절연층, 제1 절연층 상에 형성되어 제1 반도체층과 중첩되는 게이트 전극, 게이트 전극을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 형성되는 제2 절연층, 및 제2 절연층 상에 형성되어 제1 절연층 및 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체층을 포함한다. 제1 반도체층은 다결정 실리콘 물질을 포함하고, 제2 반도체층은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 실시예들에서, 제1 절연층은 게이트 절연막이고, 제2 절연층은 중간 절연막이다. 기판은 차광층과 버퍼층을 포함할 수 있다. The thin film transistor substrate of the present invention includes a first semiconductor layer formed on the substrate, a first insulating layer formed on the substrate to cover the first semiconductor layer, and a gate electrode formed on the first insulating layer and overlapping the first semiconductor layer , a second insulating layer formed on the first insulating layer to cover the gate electrode, and a second semiconductor layer formed on the second insulating layer and overlapping the first insulating layer and the gate electrode. The first semiconductor layer includes a polycrystalline silicon material and the second semiconductor layer includes an oxide semiconductor material. In embodiments, the first insulating layer is a gate insulating film, and the second insulating layer is an intermediate insulating film. The substrate may include a light blocking layer and a buffer layer.

도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 단면도이다. 여기서, 발명의 특징을 확실하게 나타낼 수 있는 단면도를 중심으로 설명하며, 편의상 평면도 구조에 대해서는 도면으로 나타내지 않았다.A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 . 1 is a cross-sectional view showing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention. Here, the present invention will be mainly described with a cross-sectional view that can clearly show the characteristics of the invention, and for convenience, a plan view structure is not shown in drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판(SUB)에 대하여 수직으로 중첩된 제1 및 제2 반도체층(A1, A2)을 포함한다 Referring to FIG. 1 , a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention includes first and second semiconductor layers A1 and A2 vertically overlapped with respect to a substrate SUB.

박막 트랜지스터는 제1 반도체층(A1), 제2 반도체층(A2), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 반도체층(A1, A2) 각각에 소스 전극과 드레인 전극이 연결될 수 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 박막 트랜지스터가 수직으로 중첩된 구조를 가지며 용도에 따라 서로 연결될 수 있다.The thin film transistor may include a first semiconductor layer A1 , a second semiconductor layer A2 , a gate electrode GE, a source electrode SE, and a drain electrode DE. A source electrode and a drain electrode may be connected to each of the first and second semiconductor layers A1 and A2 . In this case, the first and second thin film transistors may have a vertically overlapping structure and may be connected to each other according to use.

제1 반도체층(A1)은 다결정 실리콘 물질을 포함한다. 제1 반도체층(A1)은 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS)으로 형성될 수 있다. LTPS 트랜지스터는 전자 이동도가 높고 신뢰성이 우수한 장점이 있다.The first semiconductor layer A1 includes a polycrystalline silicon material. The first semiconductor layer A1 may be formed of low temperature poly-silicon (LTPS). The LTPS transistor has advantages of high electron mobility and excellent reliability.

제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 제2 반도체층(A2)은 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 하나의 산화물 반도체 물질을 포함한다. 산화물 트랜지스터는 오프 커런트(Off-Current)가 낮다. 유기 발광 표시장치의 화소에서, 산화물 트랜지스터를 화소의 스위치 소자로 적용하면, 누설 전류로 인해서 구동 박막 트랜지스터의 게이트-소스 전위가 감소하는 것을 방지할 수 있다. 산화물 트랜지스터는 오프 커런트가 낮기 때문에 화소 전압의 디케이(decay)를 최소화함으로써 화소의 스토리지 커패시터(STG) 용량을 낮출 수 있을 뿐 아니라 소비 전력을 낮출 수 있다. The second semiconductor layer A2 includes an oxide semiconductor material. The second semiconductor layer A2 is at least one of indium-gallium-zinc oxide (IGZO), indium-gallium oxide (IGO), and indium-zinc oxide (IZO). of an oxide semiconductor material. The oxide transistor has a low off-current. In the pixel of the organic light emitting diode display, when the oxide transistor is applied as a switch element of the pixel, it is possible to prevent a decrease in the gate-source potential of the driving thin film transistor due to leakage current. Since the oxide transistor has a low off-current, it is possible to reduce the storage capacitor (STG) capacity of the pixel as well as power consumption by minimizing the decay of the pixel voltage.

본 발명은 하나의 박막 트랜지스터에 LTPS 트랜지스터의 장점과 산화물 반도체의 장점을 구현하기 위하여 그 박막 트랜지스터에 제1 반도체층(A1)과 제2 반도체층(A2)을 형성한다. 제1 반도체층(A1)과 제2 반도체층(A2)은 박막 트랜지스터의 수직 단면 구조에서 볼 때 절연층(GI, ILD1, ILD2)과 게이트 전극(GE)을 사이에 두고 수직(z축)으로 중첩된다. In the present invention, a first semiconductor layer A1 and a second semiconductor layer A2 are formed in a thin film transistor in order to realize the advantages of the LTPS transistor and the advantages of the oxide semiconductor in one thin film transistor. The first semiconductor layer A1 and the second semiconductor layer A2 are vertically aligned (z-axis) with the insulating layers GI, ILD1, ILD2 and the gate electrode GE interposed therebetween when viewed from the vertical cross-sectional structure of the thin film transistor. overlap

기판(SUB)의 전체 표면 위에는 버퍼층(BUF)이 증착되어 있다. 경우에 따라서, 버퍼층(BUF)은 생략될 수도 있다. 또는, 버퍼층(BUF)은 복수 개의 박막층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 여기서는 편의상 단일층으로 설명한다. 또한, 버퍼층(BUF)과 기판(SUB) 사이에서 필요한 부분 예를 들어, 박막 트랜지스터 아래에 차광층(LS)이 형성될 수 있다. 차광층(LS)은 그 위에 형성된 박막 트랜지스터의 반도체층으로 외부의 빛이 유입되는 것을 방지할 목적으로 형성된다. A buffer layer BUF is deposited 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, for convenience, it is described as a single layer. In addition, a light blocking layer LS may be formed between the buffer layer BUF and the substrate SUB, for example, under the thin film transistor. The light blocking layer LS is formed for the purpose of preventing external light from being introduced into the semiconductor layer of the thin film transistor formed thereon.

버퍼층(BUF)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. 버퍼층(BUF) 위에는 제1 반도체층(A1)이 형성된다. 제1 반도체층(A1)은 박막 트랜지스터의 채널 영역을 포함한다. 채널 영역은 게이트 전극(GE)과 제1 반도체층(A1)이 중첩되는 영역으로 정의된다. 채널 영역의 가장자리에는 불순물이 도핑된 영역으로서, 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)으로 정의된다. 차광층(LS)과 버퍼층(BUF)은 생략될 수 있다. 기판은 차광층과 버퍼층을 포함한 의미로 사용될 수 있다.The buffer layer BUF may be formed of silicon oxide (SiO 2 ). A first semiconductor layer A1 is formed on the buffer layer BUF. The first semiconductor layer A1 includes a channel region of the thin film transistor. The channel region is defined as a region where the gate electrode GE and the first semiconductor layer A1 overlap. An edge of the channel region is doped with impurities, and is defined as a source region SA and a drain region DA. The light blocking layer LS and the buffer layer BUF may be omitted. The substrate may be used in the sense of including a light blocking layer and a buffer layer.

게이트 절연막(GI)은 질화 실리콘(SiNx) 혹은 산화 실리콘(SiO2)으로 버퍼층(BUF) 상에 형성될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은 1,000 ~ 1,500Å정도의 두께로 형성될 수 있다. 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(SiO2)과 같은 산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. The gate insulating layer GI may be formed on the buffer layer BUF using silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO 2 ). The gate insulating layer GI may be formed to a thickness of about 1,000 to 1,500 Å. When the gate insulating layer GI is formed of silicon nitride (SiN x ), a large amount of hydrogen may be included in the gate insulating layer GI due to 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 as an oxide layer such as silicon oxide (SiO 2 ).

다결정 실리콘 물질을 포함하는 제1 반도체층(A1)은 수소 확산이 긍정적인 효과를 나타낸다. 하지만, 산화물 반도체 물질로 이루어진 제2 반도체층(A2)이 다량의 수소에 노출되면 전기적 특성이 저하되는 부정적인 결과를 초래할 수 있다. 경우에 따라, 게이트 절연막(GI)을 2,000Å~ 4,000Å정도로 두껍게 형성할 수도 있다. 이 경우에, 게이트 절연막(GI)을 질화 실리콘(SiNx)으로 형성할 경우에는 수소의 확산 정도가 심할 수 있다. 따라서, 게이트 절연막(GI)은 산화 실리콘(SiO2)을 사용하는 것이 더 바람직하다.In the first semiconductor layer A1 including the polycrystalline silicon material, hydrogen diffusion has a positive effect. However, when the second semiconductor layer A2 made of an oxide semiconductor material is exposed to a large amount of hydrogen, it may cause a negative result in that electrical characteristics are deteriorated. In some cases, the gate insulating layer GI may be formed as thick as 2,000 Å to 4,000 Å. In this case, when the gate insulating layer GI is formed of silicon nitride (SiN x ), the degree of hydrogen diffusion may be severe. Therefore, it is more preferable to use silicon oxide (SiO 2 ) as the gate insulating layer GI.

게이트 절연막(GI) 위에는 게이트 전극(GE)이 형성된다. 게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. A gate electrode GE is formed on the gate insulating layer GI. The gate electrode GE overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI interposed therebetween.

게이트 전극(GE)이 형성된 기판(SUB) 상에 제1 중간 절연막(ILD1)이 증착된다. 제1 중간 절연막(ILD1)은 질화 실리콘(SiNx)과 같은 질화막으로 형성될 수 있다. 질화막은 후속 열처리 공정을 통해 내부에 포함된 수소를 확산하여 다결정 실리콘을 포함하는 제1 반도체층(A1)의 수소화 처리를 수행하기 위해 증착된다. A first intermediate insulating layer ILD1 is deposited on the substrate SUB on which the gate electrode GE is formed. The first intermediate insulating layer ILD1 may be formed of a nitride layer such as silicon nitride (SiN x ). The nitride film is deposited to perform hydrogenation of the first semiconductor layer A1 including polycrystalline silicon by diffusing hydrogen contained therein through a subsequent heat treatment process.

제1 중간 절연막(ILD1) 상에 제2 중간 절연막(IDL2)이 증착된다. 제2 중간 절연막(ILD2)은 산화 실리콘(SiO2)과 같은 산화막으로 형성되는 것이 바람직하다. 다결정 실리콘 물질을 포함하는 제1 반도체층(A1)은 수소화 공정에 의해 안정화될 수 있지만 제2 반도체층(A2)의 저항을 높여 제2 반도체층(A2)에 부정적인 결과를 초래할 수 있다. 산화막은 후속 열처리 공정에서 제1 중간 절연막(ILD1)의 질화막으로부터 방출되는 수소가 제2 반도체층(A2)으로 확산되는 것을 차단할 수 있다. A second intermediate insulating layer IDL2 is deposited on the first intermediate insulating layer ILD1 . The second intermediate insulating layer ILD2 is preferably formed of an oxide layer such as silicon oxide (SiO 2 ). Although the first semiconductor layer A1 including the polycrystalline silicon material may be stabilized by the hydrogenation process, the resistance of the second semiconductor layer A2 may be increased, resulting in negative consequences for the second semiconductor layer A2 . The oxide layer may block diffusion of hydrogen emitted from the nitride layer of the first intermediate insulating layer ILD1 into the second semiconductor layer A2 in a subsequent heat treatment process.

질화막에서 방출되는 수소는 그 아래에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 배치된 제1 반도체층(A1)으로 확산되는 것이 바람직하다. 반면에, 질화막에서 방출되는 수소는 그 위에 형성되는 제2 반도체층(A2)으로 확산되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서, 질화막은 게이트 절연막(GI) 위에서 제1 반도체층(A1)과 가깝게 적층되고, 질화막 위에는 산화막(SIO)을 적층하는 것이 바람직하다. 제조 공정을 고려할 때, 중간 절연막(ILD1, ILD2)의 전체 두께는 6,000Å이하의 두께를 가질 수 있다. 질화막 내의 수소가 제1 반도체층(A1)으로 다량 확산되는 반면, 제2 반도체층(A2)으로는 가급적 적게 영향을 주도록 하기 위해서는, 산화막의 두께는 게이트 절연막(GI)보다 더 두꺼운 것이 바람직하다. 특히, 산화막은 질화막에서 방출되는 수소의 확산 정도를 조절하기 위한 것으로서, 산화막의 두께는 질화막보다 두꺼운 것이 바람직하다.Hydrogen emitted from the nitride film is preferably diffused into the first semiconductor layer A1 disposed therebelow with the gate insulating film GI interposed therebetween. On the other hand, it is preferable to prevent the hydrogen emitted from the nitride film from diffusing into the second semiconductor layer A2 formed thereon. Accordingly, it is preferable that the nitride layer is stacked close to the first semiconductor layer A1 on the gate insulating layer GI, and the oxide layer SIO is stacked on the nitride layer. In consideration of the manufacturing process, the total thickness of the intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 may have a thickness of 6,000 Å or less. In order for the hydrogen in the nitride film to diffuse to the first semiconductor layer A1 as much as possible while affecting the second semiconductor layer A2 as little as possible, the oxide film is preferably thicker than the gate insulating film GI. In particular, the oxide film is used to control the diffusion degree of hydrogen emitted from the nitride film, and the oxide film is preferably thicker than the nitride film.

제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질로 제2 중간 절연막(ILD2) 상에 형성된다. 제2 반도체층(A2)은 게이트 절연막(GI), 게이트 전극(GE) 및 중간 절연막(ILD1, ILD2)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. 제2 반도체층(A2)은 도면에서 생략되었지만 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 중 하나 이상과 연결될 수 있고 또한, 도 3, 도 8, 도 10과 같이 별도의 소스 전극과 드레인 전극에 연결될 수도 있다. The second semiconductor layer A2 is formed of an oxide semiconductor material on the second intermediate insulating layer ILD2. The second semiconductor layer A2 overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI, the gate electrode GE, and the intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 interposed therebetween. Although omitted from the drawing, the second semiconductor layer A2 may be connected to at least one of the source electrode SE and the drain electrode DE, and may be connected to a separate source electrode and a drain electrode as shown in FIGS. 3, 8 and 10 . may be connected.

소스 전극(SE)은 제2 중간 절연막(ILD2), 제1 중간 절연막(ILD1), 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제1 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)에 연결된다. 드레인 전극(DE)은 제2 중간 절연막(ILD2), 제1 중간 절연막(ILD1), 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제2 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 드레인 영역(DA)에 연결된다. 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE) 중 하나 이상이 제2 반도체층(A2)에 연결될 수 있다. 제2 반도체층(A2)에는 별도의 소스 전극과 드레인 전극이 연결될 수 있다. The source electrode SE is connected to the source region SA of the first semiconductor layer A1 through a first contact hole penetrating the second intermediate insulating layer ILD2, the first intermediate insulating layer ILD1, and the gate insulating layer GI. connected The drain electrode DE is connected to the drain region DA of the first semiconductor layer A1 through a second contact hole penetrating the second intermediate insulating layer ILD2, the first intermediate insulating layer ILD1, and the gate insulating layer GI. connected At least one of the source electrode SE and the drain electrode DE may be connected to the second semiconductor layer A2 . Separate source and drain electrodes may be connected to the second semiconductor layer A2 .

제1 보호막(PAS1)은 제2 반도체층(A2), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 덮도록 제2 중간 절연막(ILD2) 상에 형성된다. 평탄화막(PAC)은 제1 보호막(PAS1) 상에 형성된다. 평탄화막(PAC)은 표면이 평탄한 유기 보호막이다. 제2 보호막(PAS2)은 평탄화막(PAC) 상에 형성된다. 액정 표시장치(LCD)의 경우에 공통 전극(COM)이 평탄화막(PAC) 상에 형성되고, 화소 전극(PXL)이 제2 보호막(PAS2) 상에 형성될 수 있다. 공통 전극(COM)과 화소 전극(PXL)은 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)와 같은 투명 도전 물질로 형성될 수 있다. 도 1에 도시된 박막 트랜지스터는 액정 표시장치에 한정되지 않고 다른 표시장치에도 적용될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. The first passivation layer PAS1 is formed on the second intermediate insulating layer ILD2 to cover the second semiconductor layer A2 , the source electrode SE, and the drain electrode DE. The planarization layer PAC is formed on the first passivation layer PAS1 . The planarization layer PAC is an organic passivation layer having a flat surface. The second passivation layer PAS2 is formed on the planarization layer PAC. In the case of the liquid crystal display (LCD), the common electrode COM may be formed on the planarization layer PAC, and the pixel electrode PXL may be formed on the second passivation layer PAS2 . The common electrode COM and the pixel electrode PXL may be formed of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO). It should be noted that the thin film transistor illustrated in FIG. 1 is not limited to the liquid crystal display and may be applied to other displays.

다결정 반도체 물질을 포함하는 제1 반도체층(A1) 위에 산화물 반도체 물질을 포함하는 제2 반도체층(A2)이 형성된다. 따라서, 상대적으로 고온에서 형성되는 제1 반도체층(A1)을 먼저 형성한 후에, 상대적으로 저온에서 형성되는 제2 반도체층(A2)을 나중에 형성함으로써, 제조 공정 중에 산화물 반도체 물질이 고온 상태에 노출되는 상황을 회피할 수 있는 구조를 갖는다.A second semiconductor layer A2 including an oxide semiconductor material is formed on the first semiconductor layer A1 including a polycrystalline semiconductor material. Accordingly, 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 later, the oxide semiconductor material is exposed to a high temperature state during the manufacturing process It has a structure that can avoid the situation.

이하, 도 2를 참조하여 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the thin film transistor substrate shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. 2 .

도 2를 참조하면, 기판(SUB) 위에 차광층(LS)이 형성되고, 그 위에 버퍼층(BUF)이 증착된다. 버퍼층(BUF)은 차광층(LS)을 덮도록 박막 트랜지스터 기판 상에 증착된다(S001 및 S002). 차광층(LS)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등의 금속으로 형성될 수 있다. 차광층(LS)은 제1 마스크 공정으로 패터닝되어 박막 트랜지스터 아래에만 형성될 수 있다. 마스크 공정은 포토 마스크 정렬, 노광, 현상 및 식각 공정을 포함하는 포토리소그래피(Photolithography) 공정을 의미한다. 버퍼층(BUF)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2 , a light blocking layer LS is formed on a substrate SUB, and a buffer layer BUF is deposited thereon. The buffer layer BUF is deposited on the thin film transistor substrate to cover the light blocking layer LS ( S001 and S002 ). The light blocking layer LS may be formed of a metal such as copper (Cu) or molybdenum (Mo). The light blocking layer LS may be patterned by the first mask process and formed only under the thin film transistor. The mask process refers to a photolithography process including photomask alignment, exposure, development, and etching processes. The buffer layer BUF may be formed of silicon oxide (SiO 2 ).

본 발명은 버퍼층(BUF) 위에 아몰퍼스 실리콘(a-Si)을 증착하고, 탈수소화 공정, 이온 도핑(ion doping) 공정, 결정화 공정을 순차적으로 실시하여 다결정 실리콘(poly-silicon) 층을 버퍼층(BUF) 상에 형성한다(S003 및 S004). 탈수소화 공정은 결정화 공정에서 발생되는 수소 유출에 의해 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 표면 손상(damage)을 최소화하기 위하여 아몰퍼스 실리콘(a-Si)의 수소량을 줄이는 열처리 공정이다. 이온 도핑 공정은 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 층에 전류에 기여할 수 있는 잉여 전자 혹은 정공을 제공할 수 있는 도펀트(dopant)를 주입하는 공정이다. 결정화 공정은 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 층을 레이저로 조사하여 다결정 반도체 실리콘 층으로 변경한다. 다결정 실리콘 층은 제2 마스크 공정으로 패터닝되어 제1 반도체층(A1)으로 형성된다(S005). The present invention deposits amorphous silicon (a-Si) on the buffer layer (BUF) and sequentially performs a dehydrogenation process, an ion doping process, and a crystallization process to form a poly-silicon layer as the buffer layer (BUF). ) is formed on (S003 and S004). The dehydrogenation process is a heat treatment process for reducing the amount of hydrogen in the amorphous silicon (a-Si) in order to minimize damage to the surface of the amorphous silicon (a-Si) due to the outflow of hydrogen generated in the crystallization process. The ion doping process is a process of implanting a dopant capable of providing surplus electrons or holes capable of contributing to an electric current into the amorphous silicon (a-Si) layer. The crystallization process changes the amorphous silicon (a-Si) layer into a polycrystalline semiconductor silicon layer by irradiating it with a laser. The polysilicon layer is patterned by a second mask process to form a first semiconductor layer A1 ( S005 ).

본 발명은 제1 반도체층(A1)이 형성된 기판(SUB) 전체 표면 위에 산화 실리콘(SiO2)과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(GI)을 형성한 후(S006). 그 게이트 절연막(GI) 위에 게이트 금속을 증착한다. 게이트 금속은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등의 금속이다. 이어서, 본 발명은 제3 마스크 공정으로 게이트 금속을 패터닝하여 게이트 전극(GE)을 형성한다(S007). 게이트 전극(GE)은 제1 반도체층(A1)의 일부와 중첩된다. In the present invention, a gate insulating layer GI is formed by depositing an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) on the entire surface of the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed ( S006 ). A gate metal is deposited on the gate insulating layer GI. The gate metal is a metal such as copper (Cu) or molybdenum (Mo). Next, in the present invention, the gate electrode GE is formed by patterning the gate metal by a third mask process (S007). The gate electrode GE overlaps a portion of the first semiconductor layer A1 .

본 발명은 게이트 전극(GE)을 마스크로 하여, 하부에 배치된 제1 반도체층(A1)에 대하여 N+ 도핑 공정, 애싱 공정(Ashing) 및 LDD(Low Density Doping Area, LDD) 도핑 공정을 수행한다(S008). N+ 도핑 공정은 다결정 실리콘 층에 불순물 이온을 도핑하여 오믹층(ohmic layer)을 형성하는 공정이다. 애싱 공정(Ashing)은 게이트 전극(GE) 상에 덮여진 포토레지스트(Photoresist)를 식각하여 LDD 영역을 정의한다. LDD 도핑 공정은 박막 트랜지스터의 채널에 인접한 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)의 오믹층 농도를 낮추어 오프 전류 감소 등 소자 특성을 향상시킨다. LDD 도핑 공정은 P-MOS, N-MOS 또는 CMOS에 따라 다를 수 있다. In the present invention, an N+ doping process, an ashing process, and a low density doping area (LDD) doping process are performed on the first semiconductor layer A1 disposed thereunder using the gate electrode GE as a mask. (S008). The N+ doping process is a process of forming an ohmic layer by doping the polysilicon layer with impurity ions. In the ashing process, the LDD region is defined by etching the photoresist covered on the gate electrode GE. The LDD doping process reduces the concentration of the ohmic layer in the source region SA and the drain region DA adjacent to the channel of the thin film transistor, thereby improving device characteristics such as reduction of off-state current. The LDD doping process may be different for P-MOS, N-MOS or CMOS.

본 발명은 게이트 전극(GE)이 형성된 기판(SUB) 표면 위에 제1 중간 절연막(ILD1)과 제2 중간 절연막(ILD2)을 연속 증착하고, 활성화 공정, 수소화 공정, 산화물 반도체 증착 및 패터닝 공정, 산화물 반도체의 열처리 공정을 수행한다(S011 및 S012). 제1 중간 절연막(ILD1)은 질화 실리콘(SiNx)과 같은 질화막으로 형성된다. 제2 중간 절연막(ILD2)은 산화 실리콘(SiO2)과 같은 산화막으로 형성된다. 활성화 공정은 이온 도핑 공정에서 고전압에 의한 이온의 가속 충돌로 발생한 실리콘 결정의 손상을 치유하고, 불순물이 도전성 물질 역할을 할 수 있도록 제1 반도체층(A1)에 열을 가한다. 수소화 공정은 게이트 절연막(AI)과 제1 반도체층(A1) 사이의 계면에 존재하는 실리콘의 댕글링 본드(dangling bond)에 수소를 결합시켜 소자 특성을 개선한다. 산화물 반도체는 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 인듐-갈륨 산화물(IGO) 및 인듐 -아연 산화물(IZO) 등의 산화물 반도체에서 선택된다. 산화물 반도체층은 제4 마스크 공정으로 패터닝된다. 이렇게 패터닝된 제2 반도체층(A2)은 제1 및 제2 중간 절연막(ILD1, ILD2)을 사이에 두고 게이트 전극(GE)과 중첩되고 또한, 중간 절연막(ILD1, ILD2), 게이트 전극(GE) 및 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. 산화물 반도체의 열처리 공정은 산화물 반도체 물질로 이루어진 제2 반도체층(A2)에 열을 가하여 소자의 특성을 개선한다. In the present invention, a first intermediate insulating film ILD1 and a second intermediate insulating film ILD2 are continuously deposited on the surface of the substrate SUB on which the gate electrode GE is formed, and an activation process, a hydrogenation process, an oxide semiconductor deposition and patterning process, and an oxide A heat treatment process of the semiconductor is performed (S011 and S012). The first intermediate insulating layer ILD1 is formed of a nitride layer such as silicon nitride (SiN x ). The second intermediate insulating layer ILD2 is formed of an oxide layer such as silicon oxide (SiO 2 ). In the activation process, damage to the silicon crystal caused by the accelerated collision of ions by high voltage in the ion doping process is healed, and heat is applied to the first semiconductor layer A1 so that the impurity acts as a conductive material. The hydrogenation process improves device characteristics by bonding hydrogen to a dangling bond of silicon existing at the interface between the gate insulating layer AI and the first semiconductor layer A1. The oxide semiconductor is selected from oxide semiconductors such as indium-gallium-zinc oxide (IGZO), indium-gallium oxide (IGO) and indium-zinc oxide (IZO). The oxide semiconductor layer is patterned by a fourth mask process. The patterned second semiconductor layer A2 overlaps the gate electrode GE with the first and second intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 interposed therebetween, and the intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 and the gate electrode GE. and the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI interposed therebetween. In the heat treatment process of the oxide semiconductor, the properties of the device are improved by applying heat to the second semiconductor layer A2 made of the oxide semiconductor material.

S011 및 S012에서, 공정 순서는 활성화 공정, 수소화 공정, 산화물 반도체 증착 및 패터닝 공정 및 산화물 반도체의 열처리 공정 순으로 진행될 수 있다. 수소화 공정과 산화물 반도체의 열처리 공정은 공정 온도가 350 ~ 380 ℃ 범위에서 가능하므로 동시에 실시될 수 있다. 이 경우에, S011 및 S012에서, 공정 순서는 활성화 공정, 산화물 반도체 증착 및 패터닝 공정 및 수소화 & 열처리 공정 순으로 진행될 수 있다. In S011 and S012, the process sequence may be performed in the order of an activation process, a hydrogenation process, an oxide semiconductor deposition and patterning process, and an oxide semiconductor heat treatment process. The hydrogenation process and the heat treatment process of the oxide semiconductor can be performed simultaneously because the process temperature is in the range of 350 to 380 °C. In this case, in S011 and S012, the process sequence may be an activation process, an oxide semiconductor deposition and patterning process, and a hydrogenation & heat treatment process in the order.

본 발명은 제5 마스크 공정을 실시하여 제1 및 제2 중간 절연막(ILD1, ILD2)을 관통하여 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)을 노출한다(S013). 이어서, 본 발명은 소스-드레인 금속을 증착하고 그 금속을 제6 마스크 공정으로 패터닝하여 소스 전극(SE)과 드레인 전극(DE)을 형성한다. 소스-드레인 금속은 구리(Cu)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 소스 전극(SE)은 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)에 연결되고, 드레인 전극(DE)은 다른 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 드레인 영역(DA)에 연결된다(S014). In the present invention, a fifth mask process is performed to penetrate the first and second intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 to expose the source region SA and the drain region DA of the first semiconductor layer A1 ( S013 ). . Next, according to the present invention, a source electrode SE and a drain electrode DE are formed by depositing a source-drain metal and patterning the metal by a sixth mask process. The source-drain metal may be copper (Cu), but is not limited thereto. The source electrode SE is connected to the source area SA of the first semiconductor layer A1 through a contact hole, and the drain electrode DE is connected to the drain area DA of the first semiconductor layer A1 through another contact hole. ) is connected to (S014).

본 발명은 02 플라즈마 처리(Plasma treatment)를 통해 소스-드레인 금속의 식각 공정에서 손상된 제2 반도체층(A2)의 백채널(Back channel)의 막 특성을 개선한 후, 산화 실리콘(SiO2)을 증착하고 포토 아크릴(Photo-acryl)을 도포한 다음, 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝한다(S015 ~ S017). 그 결과, 제1 보호막(PAS1), 평탄화막(PAC) 및 공통 전극(COM)이 형성된다. The present invention improves the film characteristics of the back channel of the second semiconductor layer A2 damaged in the etching process of the source-drain metal through 02 plasma treatment, and then silicon oxide (SiO 2 ) After deposition and photo-acryl coating, a transparent conductive material is deposited and patterned (S015 to S017). As a result, the first passivation layer PAS1 , the planarization layer PAC, and the common electrode COM are formed.

본 발명은 평탄화막(PAC) 위에 산화 실리콘(SiO2)을 증착한 후,, 투명 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 제2 보호막(PAS2)과 화소 전극(PXL)을 형성한다(S018 및 S019)In the present invention, after depositing silicon oxide (SiO 2 ) on the planarization layer (PAC), a transparent conductive material is deposited and patterned to form the second passivation layer (PAS2) and the pixel electrode (PXL) (S018 and S019)

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 수직 단면을 보여 주는 도면이다. 3 is a view showing a vertical cross-section of a thin film transistor substrate according to a second embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 박막 트랜지스터 기판은 제1 및 제2 반도체층(A1, A2)이 수직(z축)으로 중첩된 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 포함한다. Referring to FIG. 3 , the thin film transistor substrate of the present invention includes first and second thin film transistors in which first and second semiconductor layers A1 and A2 are vertically (z-axis) overlapped.

제1 박막 트랜지스터는 제1 반도체층(A1), 게이트 전극(GE), 제1 소스 전극(SE1), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 제2 박막 트랜지스터는 제2 반도체층(A2), 게이트 전극(GE), 제2 소스 전극(SE2), 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. 제1 소스 전극(SE1)은 제1 반도체층(A1)에 연결되고, 제2 소스 전극(SE2)은 제2 반도체층(A2)에 연결된다. 드레인 전극(DE)은 제1 반도체층(A1)과 제2 반도체층(A2) 사이에서 제1 및 제2 반도체층들(A1, A2)에 연결된다. 따라서, 제1 및 제2 박막 트랜지스터에서 게이트 전극(GE) 및 드레인 전극(DE)은 공유되어 분리되지 않는다. The first thin film transistor includes a first semiconductor layer A1 , a gate electrode GE, a first source electrode SE1 , and a drain electrode DE. The second thin film transistor includes a second semiconductor layer A2 , a gate electrode GE, a second source electrode SE2 , and a drain electrode DE. The first source electrode SE1 is connected to the first semiconductor layer A1 , and the second source electrode SE2 is connected to the second semiconductor layer A2 . The drain electrode DE is connected to the first and second semiconductor layers A1 and A2 between the first semiconductor layer A1 and the second semiconductor layer A2 . Accordingly, in the first and second thin film transistors, the gate electrode GE and the drain electrode DE are shared and are not separated.

제1 반도체층(A1)은 다결정 실리콘 물질을 포함한다. 제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 제1 반도체층(A1)과 제2 반도체층(A2)은 박막 트랜지스터의 수직 단면 구조에서 볼 때 절연층(GI, ILD)과 게이트 전극(GE)을 사이에 두고 수직(z축)으로 중첩된다. The first semiconductor layer A1 includes a polycrystalline silicon material. The second semiconductor layer A2 includes an oxide semiconductor material. The first semiconductor layer A1 and the second semiconductor layer A2 are vertically (z-axis) overlapped with the insulating layers GI and ILD and the gate electrode GE interposed therebetween when viewed from the vertical cross-sectional structure of the thin film transistor. .

기판(SUB)의 전체 표면 위에는 버퍼층(BUF)이 증착되어 있다. 경우에 따라서, 버퍼층(BUF)은 생략될 수도 있다. 또는, 버퍼층(BUF)은 복수 개의 박막층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 버퍼층(BUF)과 기판(SUB) 사이에서 필요한 부분 예를 들어, 박막 트랜지스터 아래에 도시하지 않은 차광층이 형성될 수 있다. A buffer layer BUF is deposited 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. A light blocking layer (not shown) may be formed between the buffer layer BUF and the substrate SUB, for example, under the thin film transistor.

버퍼층(BUF)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. 버퍼층(BUF) 위에는 제1 반도체층(A1)이 형성된다. 제1 반도체층(A1)은 제1 박막 트랜지스터의 채널 영역을 포함한다. 제1 박막 트랜지스터의 채널 영역은 게이트 전극(GE)과 제1 반도체층(A1)이 중첩되는 영역으로 정의된다. 채널 영역의 가장자리에는 불순물이 도핑된 영역으로서, 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)으로 정의된다. 제2 반도체층(A2)은 제2 박막 트랜지스터의 채널 영역을 포함한다. 제2 박막 트랜지스터의 채널 영역은 게이트 전극(GE)과 제2 반도체층(A2)이 중첩되는 영역으로 정의된다. 채널 영역의 양측변부는 불순물이 도핑된 영역으로서, 소스 영역과 드레인 영역으로 정의된다.The buffer layer BUF may be formed of silicon oxide (SiO 2 ). A first semiconductor layer A1 is formed on the buffer layer BUF. The first semiconductor layer A1 includes a channel region of the first thin film transistor. The channel region of the first thin film transistor is defined as a region where the gate electrode GE and the first semiconductor layer A1 overlap. An edge of the channel region is doped with impurities, and is defined as a source region SA and a drain region DA. The second semiconductor layer A2 includes a channel region of the second thin film transistor. The channel region of the second thin film transistor is defined as a region where the gate electrode GE and the second semiconductor layer A2 overlap. Both sides of the channel region are doped with impurities, and are defined as a source region and a drain region.

제1 반도체층(A1)이 형성된 기판(SUB) 상에 게이트 절연막(GI)이 증착된다. 게이트 절연막(GI)은 질화 실리콘(SiNx) 혹은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있으나, 수소의 과도한 확산을 고려할 때 산화 실리콘(SiO2)을 사용하는 것이 더 바람직하다. 게이트 절연막(GI)은 게이트 전극(GE)과 일괄 패터닝되어 게이트 전극(GE)과 같은 형상으로 제1 반도체층(A1) 상에 형성된다. A gate insulating layer GI is deposited on the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed. The gate insulating layer GI may be formed of silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO 2 ), but it is more preferable to use silicon oxide (SiO 2 ) in consideration of excessive diffusion of hydrogen. The gate insulating layer GI is collectively patterned with the gate electrode GE to be formed on the first semiconductor layer A1 in the same shape as the gate electrode GE.

게이트 절연막(GI) 위에는 게이트 전극(GE)이 형성된다. 게이트 절연막(GI)은 게이트 전극(GE)과 같은 포토 마스크로 패터닝되어 게이트 전극(GE)과 동일한 형상으로 패터닝된다. 따라서, 게이트 절연막(GI)은 게이트 전극(GE)의 아래에만 형성된다. 게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. A gate electrode GE is formed on the gate insulating layer GI. The gate insulating layer GI is patterned with the same photomask as the gate electrode GE to have the same shape as the gate electrode GE. Accordingly, the gate insulating layer GI is formed only under the gate electrode GE. The gate electrode GE overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI interposed therebetween.

게이트 전극(GE)이 형성된 기판(SUB) 상에 중간 절연막(ILD)이 증착된다. 중간 절연막(ILD)은 단층으로 형성될 수 있으나 전술한 실시예와 같이 질화막과 산화막이 적층된 이층 이상의 절연막으로 형성될 수 있다. 다결정 실리콘 물질을 포함하는 제1 반도체층(A1)은 수소화 공정에 의해 안정화될 수 있지만 제2 반도체층(A2)의 저항을 높여 제2 반도체층(A2)에 부정적인 결과를 초래할 수 있다. 산화막은 후속 열처리 공정에서 질화막으로부터 방출되는 수소가 제2 반도체층(A2)으로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 따라서, 중간 절연막(ILD)을 이층 이상의 절연막으로 구성하는 경우에 제1 반도체층(A1) 상에 질화막을 형성하고, 그 질화막 상에 산화막을 형성하는 것이 바람직하다. An intermediate insulating layer ILD is deposited on the substrate SUB on which the gate electrode GE is formed. The intermediate insulating layer ILD may be formed as a single layer, but may be formed as an insulating layer of two or more layers in which a nitride layer and an oxide layer are stacked as in the above-described embodiment. Although the first semiconductor layer A1 including the polycrystalline silicon material may be stabilized by the hydrogenation process, the resistance of the second semiconductor layer A2 may be increased, resulting in negative consequences for the second semiconductor layer A2 . The oxide layer may block diffusion of hydrogen emitted from the nitride layer into the second semiconductor layer A2 in a subsequent heat treatment process. Accordingly, when the intermediate insulating film ILD is formed of two or more insulating films, it is preferable to form a nitride film on the first semiconductor layer A1 and an oxide film on the nitride film.

제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질로 중간 절연막(ILD) 상에 형성된다. 제2 반도체층(A2)은 게이트 절연막(GI), 게이트 전극(GE) 및 중간 절연막(ILD)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. 제2 반도체층(A2)은 제2 소스 전극(SE2)과 드레인 전극(DE)에 연결된다. The second semiconductor layer A2 is formed of an oxide semiconductor material on the intermediate insulating layer ILD. The second semiconductor layer A2 overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI, the gate electrode GE, and the intermediate insulating layer ILD interposed therebetween. The second semiconductor layer A2 is connected to the second source electrode SE2 and the drain electrode DE.

제1 소스 전극(SE1), 제2 소스 전극(SE2) 및 드레인 전극(DE)은 중간 절연막(ILD) 상에 형성된다. 제2 반도체층(A2)은 제2 소스 전극(SE2)의 일부와 드레인 전극(DE)의 일부를 덮는다. 드레인 전극(DE)의 상부는 제2 반도체층(A2)에 연결되고, 드레인전극(DE)의 하부는 중간 절연막(ILD)을 관통하는 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 드레인 영역(DA)에 연결된다. 제1 소스 전극(SE1)은 중간 절연막(ILD)을 관통하는 다른 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)에 연결된다.The first source electrode SE1 , the second source electrode SE2 , and the drain electrode DE are formed on the intermediate insulating layer ILD. The second semiconductor layer A2 covers a portion of the second source electrode SE2 and a portion of the drain electrode DE. The upper portion of the drain electrode DE is connected to the second semiconductor layer A2, and the lower portion of the drain electrode DE is the drain region ( DA) is connected. The first source electrode SE1 is connected to the source region SA of the first semiconductor layer A1 through another contact hole penetrating the intermediate insulating layer ILD.

보호막(PAS)은 제2 반도체층(A2), 소스 전극(SE1, SE2) 및 드레인 전극(DE)을 덮는다. 보호막(PAS) 상에는 투명 전극(ITO)이 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 투명전극(ITO)은 제1 소스 전극(SE1)과 도시하지 않은 다른 소자를 연결할 수 있다. The passivation layer PAS covers the second semiconductor layer A2 , the source electrodes SE1 and SE2 , and the drain electrode DE. A transparent electrode ITO may be formed on the passivation layer PAS, but is not limited thereto. The transparent electrode ITO may connect the first source electrode SE1 and another element (not shown).

제1 및 제2 박막 트랜지스터는 도핑되는 불순물에 따라 P-MOS, N-MOS 또는 CMOS로 구현될 수 있다. 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 화소 내의 스위치 소자 또는 구동 소자로 적용될 수 있고, 또한 화소에 데이터를 기입하기 위한 구동 회로에 적용될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터는 P-MOS 트랜지스터로, 제2 박막 트랜지스터는 N-MOS로 구현될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 박막트랜지스터는 도 5 내지 도 7과 같은 멀티플렉서의 스위치 소자로 활용될 수 있다. The first and second thin film transistors may be implemented as P-MOS, N-MOS, or CMOS depending on doped impurities. The first and second thin film transistors may be applied as a switch element or a driving element in a pixel, and may also be applied to a driving circuit for writing data into the pixel. The first thin film transistor may be implemented as a P-MOS transistor, and the second thin film transistor may be implemented as an N-MOS transistor. In this case, the first and second thin film transistors may be used as switch elements of the multiplexer as shown in FIGS. 5 to 7 .

이하, 도 4를 참조하여 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the thin film transistor substrate shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. 4 .

도 4를 참조하면, 기판(SUB) 위에 도시하지 않은 차광층이 형성되고, 그 위에 버퍼층(BUF)이 증착된다. 버퍼층(BUF)은 차광층을 덮도록 박막 트랜지스터 기판 상에 증착된다(S101 및 S102). 차광층은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등의 금속으로 형성될 수 있다. 차광층은 제1 마스크 공정으로 패터닝되어 박막 트랜지스터 아래에만 형성될 수 있다. 버퍼층(BUF)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4 , a light blocking layer (not shown) is formed on a substrate SUB, and a buffer layer BUF is deposited thereon. The buffer layer BUF is deposited on the thin film transistor substrate to cover the light blocking layer ( S101 and S102 ). The light blocking layer may be formed of a metal such as copper (Cu) or molybdenum (Mo). The light blocking layer may be patterned by the first mask process and formed only under the thin film transistor. The buffer layer BUF may be formed of silicon oxide (SiO 2 ).

본 발명은 버퍼층(BUF) 위에 아몰퍼스 실리콘(a-Si)을 증착하고, 탈수소화 공정, 이온 도핑(ion doping) 공정, 결정화 공정을 순차적으로 실시하여 다결정 실리콘(poly-silicon) 층을 버퍼층(BUF) 상에 형성한다(S103 및 S104). 다결정 실리콘 층은 제2 마스크 공정으로 패터닝되어 제1 반도체층(A1)으로 형성된다(S105). The present invention deposits amorphous silicon (a-Si) on the buffer layer (BUF) and sequentially performs a dehydrogenation process, an ion doping process, and a crystallization process to form a poly-silicon layer as the buffer layer (BUF). ) is formed on (S103 and S104). The polysilicon layer is patterned by a second mask process to form the first semiconductor layer A1 ( S105 ).

본 발명은 제1 반도체층(A1)이 형성된 기판(SUB) 상에 산화 실리콘(SiO2)과 같은 절연 물질을 증착한 후(S106). 그 절연 물질층 상에 게이트 금속을 증착한다. 게이트 금속은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등의 금속이다. 이어서, 본 발명은 제3 마스크 공정으로 절연 물질층과 게이트 금속을 일괄 패터닝하여 게이트 절연막(GI)과 게이트 전극(GE)을 형성한다(S106 및 S107). 게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)의 일부와 중첩된다. In the present invention, an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) is deposited on the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed (S106). A gate metal is deposited on the insulating material layer. The gate metal is a metal such as copper (Cu) or molybdenum (Mo). Next, in the present invention, the gate insulating layer GI and the gate electrode GE are formed by collectively patterning the insulating material layer and the gate metal by a third mask process ( S106 and S107 ). The gate electrode GE overlaps a portion of the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI interposed therebetween.

본 발명은 게이트 전극(GE)을 마스크로 하여, 하부에 배치된 제1 반도체층(A1)에 대하여 N+ 도핑 공정, 애싱 공정 및 LDD 도핑 공정을 수행한다(S108). 이어서, 본 발명은 게이트 전극(GE)을 덮도록 버퍼층(BUF) 상에 중간 절연막(ILD)의 질화막을 증착한 후, 활성화 공정과 수소화 공정을 실시한 다음, 중간 절연막(ILD)의 산화막을 증착한다(S109).In the present invention, an N+ doping process, an ashing process, and an LDD doping process are performed on the lower first semiconductor layer A1 using the gate electrode GE as a mask ( S108 ). Next, in the present invention, after depositing a nitride film of the intermediate insulating film ILD on the buffer layer BUF to cover the gate electrode GE, an activation process and a hydrogenation process are performed, and then an oxide film of the intermediate insulating film ILD is deposited. (S109).

본 발명은 제4 마스크 공정을 실시하여 중간 절연막(ILD)을 관통하여 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)을 노출한다. 이어서, 본 발명은 소스-드레인 금속을 증착하고 그 금속을 제5 마스크 공정으로 패터닝하여 소스 전극들(SE1, SE2)과 드레인 전극(DE)을 형성한다. 소스-드레인 금속은 구리(Cu)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 소스 전극(SE1)은 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)에 연결되고, 드레인 전극(DE)은 다른 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 드레인 영역(DA)에 연결된다. 제2 소스 전극(SE2)은 중간 절연막(ILD) 상에 형성된다(S110). In the present invention, a fourth mask process is performed to penetrate the intermediate insulating layer ILD to expose the source region SA and the drain region DA of the first semiconductor layer A1. Then, according to the present invention, the source electrodes SE1 and SE2 and the drain electrode DE are formed by depositing a source-drain metal and patterning the metal by a fifth mask process. The source-drain metal may be copper (Cu), but is not limited thereto. The first source electrode SE1 is connected to the source region SA of the first semiconductor layer A1 through a contact hole, and the drain electrode DE is connected to the drain region of the first semiconductor layer A1 through another contact hole. (DA) is connected. The second source electrode SE2 is formed on the intermediate insulating layer ILD ( S110 ).

본 발명은 산화물 반도체 증착 및 패터닝 공정, 산화물 반도체의 열처리 공정을 수행한다(S111). 산화물 반도체는 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 인듐-갈륨 산화물(IGO) 및 인듐 -아연 산화물(IZO) 등의 산화물 반도체에서 선택된다. 산화물 반도체층은 제6 마스크 공정으로 패터닝된다. 이렇게 패터닝된 제2 반도체층(A2)은 중간 절연막(ILD)을 사이에 두고 게이트 전극(GE)과 중첩되고 또한, 중간 절연막(ILD), 게이트 전극(GE) 및 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. 제2 반도체층(A2)은 드레인 전극(DE) 및 제2 소스 전극(SE2)과 연결된다. 수소화 공정과 산화물 반도체의 열처리 공정은 공정 온도가 350 ~ 380 ℃ 범위에서 가능하므로 동시에 실시될 수 있다. In the present invention, an oxide semiconductor deposition and patterning process, and an oxide semiconductor heat treatment process are performed (S111). The oxide semiconductor is selected from oxide semiconductors such as indium-gallium-zinc oxide (IGZO), indium-gallium oxide (IGO) and indium-zinc oxide (IZO). The oxide semiconductor layer is patterned by a sixth mask process. The patterned second semiconductor layer A2 overlaps the gate electrode GE with the intermediate insulating layer ILD interposed therebetween, and the intermediate insulating layer ILD, the gate electrode GE, and the gate insulating layer GI are interposed therebetween. and overlaps the first semiconductor layer A1. The second semiconductor layer A2 is connected to the drain electrode DE and the second source electrode SE2. The hydrogenation process and the heat treatment process of the oxide semiconductor can be performed simultaneously because the process temperature is in the range of 350 to 380 °C.

본 발명은 산화 실리콘(SiO2)을 증착한 후 제7 마스크 공정으로 산화 실리콘 막을 관통하는 콘택홀을 형성하고, 투명 도전 물질을 증착하고 제8 마스크 공정으로 패터닝한다(S112 및 S113). 그 결과, 보호막(PAS)과 투명 전극(ITO)이 형성된다. 투명 전극(ITO)은 화소 전극과 동시에 같은 투명 도전 물질로 형성된다. 투명 전극(ITO)은 보호막(PAS)을 관통하는 콘택홀을 통해 제1 소스 전극(SE1)에 연결될 수 있다. In the present invention, after depositing silicon oxide (SiO 2 ), a contact hole passing through the silicon oxide film is formed by a seventh mask process, a transparent conductive material is deposited, and patterned by an eighth mask process (S112 and S113). As a result, the protective film PAS and the transparent electrode ITO are formed. The transparent electrode ITO is simultaneously formed of the same transparent conductive material as the pixel electrode. The transparent electrode ITO may be connected to the first source electrode SE1 through a contact hole penetrating the passivation layer PAS.

도 3에 도시된 제1 및 제2 박막 트랜지스터들은 도 5 내지 도 7과 같은 멀티플렉서의 스위치 소자로 활용될 수 있다. 멀티플렉서(210)는 도 11과 같이 데이터 구동부로부터의 데이터 전압을 다수의 데이터 배선들(DL)로 시분할 분배함으로써 데이터 구동부(200)의 출력 채널 수를 줄인다. 도 3에 도시된 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 멀티플렉서(210)의 스위치 소자로 적용하면, 제어 신호 배선의 개수를 한 개로 줄일 수 있다. The first and second thin film transistors shown in FIG. 3 may be used as switch elements of the multiplexer as shown in FIGS. 5 to 7 . As shown in FIG. 11 , the multiplexer 210 reduces the number of output channels of the data driver 200 by time division distribution of the data voltage from the data driver to a plurality of data lines DL. When the first and second thin film transistors shown in FIG. 3 are applied as switch elements of the multiplexer 210, the number of control signal wirings can be reduced to one.

도 5 및 도 6은 도 3에 도시된 제1 및 제2 박막 트랜지스터들을 도 11과 같은 멀티플렉서(210)의 스위치 소자로 적용한 예를 보여 주는 등가 회로도들이다. 도 7은 도 5에 도시된 멀티플렉서(210)의 입출력 신호를 보여 주는 파형도. 도 7에서 Vg는 멀티플렉서(210)의 제어신호이고, Vd는 데이터 전압이다. DL1은 제1 데이터 배선이고, DL2는 제2 데이터 배선이다. 5 and 6 are equivalent circuit diagrams illustrating an example in which the first and second thin film transistors shown in FIG. 3 are applied as a switch element of the multiplexer 210 as shown in FIG. 11 . FIG. 7 is a waveform diagram showing input/output signals of the multiplexer 210 shown in FIG. 5; 7, Vg is a control signal of the multiplexer 210, and Vd is a data voltage. DL1 is a first data line, and DL2 is a second data line.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 멀티 플렉서(201)는 데이터 구동부(200)의 출력 채널(OUT1~OUT3)을 데이터 배선들(DL1~DL6)에 연결하는 다수의 멀티플렉서들을 포함한다. 멀티플렉서들 각각은 다수의 제1 박막 트랜지스터(PT, PT1~PT3)와, 다수의 제2 박막 트랜지스터(NT, NT1~NT3)를 포함한다. 5 to 7 , the multiplexer 201 includes a plurality of multiplexers connecting the output channels OUT1 to OUT3 of the data driver 200 to the data lines DL1 to DL6. Each of the multiplexers includes a plurality of first thin film transistors PT and PT1 to PT3 and a plurality of second thin film transistors NT and NT1 to NT3.

제1 멀티플렉서는 데이터 구동부(200)의 제1 출력 채널(OUT1)과, 제1 및 제2 데이터 배선들(DL1, DL2) 사이에 연결된 제1 및 제2 박막 트랜지스터들(PT1, NT1)을 포함한다. 제1 박막 트랜지스터(PT1)는 제어 신호 배선에 연결된 게이트 전극(GE), 제1 출력 채널(OUT1)에 연결된 드레인 전극(DE), 제1 데이터 배선(DL1)에 연결된 제1 소스 전극(SE1)을 포함한다. 제2 박막 트랜지스터(NT1)는 제어 신호 배선에 연결된 게이트 전극(GE), 제1 출력 채널(OUT)에 연결된 드레인 전극(DE), 제2 데이터 배선(DL2)에 연결된 제2 소스 전극(SE2)을 포함한다. 제어 신호(Vg)는 정극성 전압(H)과 부극성 전압(L)으로 발생되어 제어 신호 배선에 공급된다. 제1 및 제2 박막 트랜지스터(PT1, NT1)에서, 게이트 전극(GE)과 드레인 전극(DE)은 공유된다. The first multiplexer includes a first output channel OUT1 of the data driver 200 and first and second thin film transistors PT1 and NT1 connected between the first and second data lines DL1 and DL2. do. The first thin film transistor PT1 includes a gate electrode GE connected to the control signal line, a drain electrode DE connected to the first output channel OUT1 , and a first source electrode SE1 connected to the first data line DL1 . includes The second thin film transistor NT1 includes a gate electrode GE connected to the control signal line, a drain electrode DE connected to the first output channel OUT, and a second source electrode SE2 connected to the second data line DL2. includes The control signal Vg is generated as a positive polarity voltage H and a negative polarity voltage L and is supplied to the control signal wiring. In the first and second thin film transistors PT1 and NT1 , the gate electrode GE and the drain electrode DE are shared.

제1 멀티플렉서에서, 제1 박막 트랜지스터(PT1)는 제어 신호의 부극성 전압(L)에 응답하여 턴온되어 제1 출력 채널(OUT1)로부터의 데이터 전압을 제1 데이터 배선(DL1)에 공급한다. 제2 박막 트랜지스터(NT1)는 제어 신호의 정극성 전압(H)에 응답하여 턴온(turn-on)되어 제1 출력 채널(OUT1)로부터의 데이터 전압을 제2 데이터 배선(DL2)에 공급한다. 따라서, 제1 멀티플렉서는 데이터 구동부(200)의 제1 출력 채널(OUT1)로부터의 데이터 전압을 제1 및 제2 데이터 배선들(DL1, DL2)로 시분할 분배한다. In the first multiplexer, the first thin film transistor PT1 is turned on in response to the negative voltage L of the control signal to supply the data voltage from the first output channel OUT1 to the first data line DL1 . The second thin film transistor NT1 is turned on in response to the positive voltage H of the control signal to supply the data voltage from the first output channel OUT1 to the second data line DL2 . Accordingly, the first multiplexer time division distributes the data voltage from the first output channel OUT1 of the data driver 200 to the first and second data lines DL1 and DL2 .

제2 멀티플렉서는 데이터 구동부(200)의 제2 출력 채널(OUT2)과, 제3 및 제4 데이터 배선들(DL3, DL4) 사이에 연결된 제3 및 제4 박막 트랜지스터들(PT2, NT2)을 포함한다. 제3 박막 트랜지스터(PT2)는 제어 신호의 부극성 전압(L)에 응답하여 턴온되어 제2 출력 채널(OUT2)로부터의 데이터 전압을 제3 데이터 배선(DL3)에 공급한다. 제4 박막 트랜지스터(NT2)는 제어 신호의 정극성 전압(H)에 응답하여 턴온되어 제2 출력 채널(OUT2)로부터의 데이터 전압을 제4 데이터 배선(DL4)에 공급한다. 따라서, 제2 멀티플렉서는 데이터 구동부(200)의 제2 출력 채널(OUT2)로부터의 데이터 전압을 제3 및 제4 데이터 배선들(DL3, DL4)로 시분할 분배한다. The second multiplexer includes a second output channel OUT2 of the data driver 200 and third and fourth thin film transistors PT2 and NT2 connected between the third and fourth data lines DL3 and DL4. do. The third thin film transistor PT2 is turned on in response to the negative voltage L of the control signal to supply the data voltage from the second output channel OUT2 to the third data line DL3 . The fourth thin film transistor NT2 is turned on in response to the positive voltage H of the control signal to supply the data voltage from the second output channel OUT2 to the fourth data line DL4 . Accordingly, the second multiplexer time division distributes the data voltage from the second output channel OUT2 of the data driver 200 to the third and fourth data lines DL3 and DL4 .

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 수직 단면을 보여 주는 도면이다. 8 is a view showing a vertical cross-section of a thin film transistor substrate according to a third embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 박막 트랜지스터 기판은 제1 및 제2 반도체층(A1, A2)이 수직(z축)으로 중첩된 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 포함한다. Referring to FIG. 8 , the thin film transistor substrate of the present invention includes first and second thin film transistors in which first and second semiconductor layers A1 and A2 are vertically (z-axis) overlapped.

제1 박막 트랜지스터는 제1 반도체층(A1), 게이트 전극(GE), 제1 소스 전극(SE1), 및 제1 드레인 전극(DE1)을 포함한다. 제1 소스 전극(SE1)과 제1 드레인 전극(DE1)은 제1 반도체층(A1)에 연결된다. 제2 박막 트랜지스터는 제2 반도체층(A2), 게이트 전극(GE), 제2 소스 전극(SE2), 및 제2 드레인 전극(DE2)을 포함한다. 제2 소스 전극(SE2)과 제2 드레인 전극(DE2)은 제2 반도체층(A2)에 연결된다. 따라서, 제1 및 제2 박막 트랜지스터에서 게이트 전극(GE)은 공유되어 분리되지 않는다. The first thin film transistor includes a first semiconductor layer A1 , a gate electrode GE, a first source electrode SE1 , and a first drain electrode DE1 . The first source electrode SE1 and the first drain electrode DE1 are connected to the first semiconductor layer A1 . The second thin film transistor includes a second semiconductor layer A2 , a gate electrode GE, a second source electrode SE2 , and a second drain electrode DE2 . The second source electrode SE2 and the second drain electrode DE2 are connected to the second semiconductor layer A2 . Accordingly, in the first and second thin film transistors, the gate electrode GE is shared and is not separated.

제1 반도체층(A1)은 다결정 실리콘 물질을 포함한다. 제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 제1 반도체층(A1)과 제2 반도체층(A2)은 박막 트랜지스터의 수직 단면 구조에서 볼 때 절연층(GI, ILD1, ILD2)과 게이트 전극(GE)을 사이에 두고 수직(z축)으로 중첩된다. The first semiconductor layer A1 includes a polycrystalline silicon material. The second semiconductor layer A2 includes an oxide semiconductor material. The first semiconductor layer A1 and the second semiconductor layer A2 are vertically aligned (z-axis) with the insulating layers GI, ILD1, ILD2 and the gate electrode GE interposed therebetween when viewed from the vertical cross-sectional structure of the thin film transistor. overlap

기판(SUB)의 전체 표면 위에는 버퍼층(BUF)이 증착되어 있다. 경우에 따라서, 버퍼층(BUF)은 생략될 수도 있다. 버퍼층(BUF)은 복수 개의 박막층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 버퍼층(BUF)과 기판(SUB) 사이에서 필요한 부분 예를 들어, 박막 트랜지스터 아래에 도시하지 않은 차광층이 형성될 수 있다. A buffer layer BUF is deposited on the entire surface of the substrate SUB. In some cases, the buffer layer BUF may be omitted. The buffer layer BUF may have a structure in which a plurality of thin film layers are stacked. A light blocking layer (not shown) may be formed between the buffer layer BUF and the substrate SUB, for example, under the thin film transistor.

버퍼층(BUF)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. 버퍼층(BUF) 위에는 제1 반도체층(A1)이 형성된다. 제1 반도체층(A1)은 제1 박막 트랜지스터의 채널 영역을 포함한다. 제1 박막 트랜지스터의 채널 영역은 게이트 전극(GE)과 제1 반도체층(A1)이 중첩되는 영역으로 정의된다. 채널 영역의 양측변부는 불순물이 도핑된 영역으로서, 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)으로 정의된다. 제2 반도체층(A2)은 제2 박막 트랜지스터의 채널 영역을 포함한다. 제2 박막 트랜지스터의 채널 영역은 게이트 전극(GE)과 제2 반도체층(A2)이 중첩되는 영역으로 정의된다. 채널 영역의 양측변부는 불순물이 도핑된 영역으로서, 소스 영역과 드레인 영역으로 정의된다.The buffer layer BUF may be formed of silicon oxide (SiO 2 ). A first semiconductor layer A1 is formed on the buffer layer BUF. The first semiconductor layer A1 includes a channel region of the first thin film transistor. The channel region of the first thin film transistor is defined as a region where the gate electrode GE and the first semiconductor layer A1 overlap. Both sides of the channel region are regions doped with impurities, and are defined as a source region SA and a drain region DA. The second semiconductor layer A2 includes a channel region of the second thin film transistor. The channel region of the second thin film transistor is defined as a region where the gate electrode GE and the second semiconductor layer A2 overlap. Both sides of the channel region are doped with impurities, and are defined as a source region and a drain region.

제1 반도체층(A1)이 형성된 기판(SUB) 상에 게이트 절연막(GI)이 증착된다. 게이트 절연막(GI)은 질화 실리콘(SiNx) 혹은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있으나, 수소의 과도한 확산을 고려할 때 산화 실리콘(SiO2)을 사용하는 것이 더 바람직하다. 게이트 절연막(GI)은 제1 반도체층(A1)을 덮도록 버퍼층(BUF) 상에 형성된다. A gate insulating layer GI is deposited on the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed. The gate insulating layer GI may be formed of silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO 2 ), but in consideration of excessive diffusion of hydrogen, it is more preferable to use silicon oxide (SiO 2 ). The gate insulating layer GI is formed on the buffer layer BUF to cover the first semiconductor layer A1 .

게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI) 상에 형성된다. 게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. The gate electrode GE is formed on the gate insulating layer GI. The gate electrode GE overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI interposed therebetween.

중간 절연막은 제1 중간 절연막(ILD1)과 제2 중간 절연막(ILD2)으로 나뉘어진다. 제1 중간 절연막(ILD1)은 게이트 절연막(GI) 상에 형성된다. 제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질로 제1 중간 절연막(ILD1) 상에 형성된다. 제2 중간 절연막(ILD2)은 제2 반도체층(A2)을 덮도록 제1 중간 절연막(ILD1) 상에 형성된다. 제1 및 제2 중간 절연막(ILD1, ILD2)은 질화막 또는 산화막을 포함할 수 있다. The intermediate insulating layer is divided into a first intermediate insulating layer ILD1 and a second intermediate insulating layer ILD2. The first intermediate insulating layer ILD1 is formed on the gate insulating layer GI. The second semiconductor layer A2 is formed of an oxide semiconductor material on the first intermediate insulating layer ILD1 . The second intermediate insulating layer ILD2 is formed on the first intermediate insulating layer ILD1 to cover the second semiconductor layer A2 . The first and second intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 may include a nitride layer or an oxide layer.

제2 반도체층(A2)은 게이트 절연막(GI), 게이트 전극(GE) 및 제1 중간 절연막(ILD1)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. The second semiconductor layer A2 overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI, the gate electrode GE, and the first intermediate insulating layer ILD1 interposed therebetween.

제1 소스 전극(SE1), 제2 소스 전극(SE2), 제1 드레인 전극(DE1) 및 제2 드레인 전극(DE2)은 제2 중간 절연막(ILD2) 상에 형성된다. 제1 소스 전극(SE1)은 제1 및 제2 중간 절연막(ILD1, ILD2)과 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제1 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)에 연결된다. 제1 드레인 전극(DE1)은 제1 및 제2 중간 절연막(ILD1, ILD2)과 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제2 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)에 연결된다. 제2 소스 전극(SE2)은 제2 중간 절연막(ILD2)을 관통하는 제3 콘택홀을 통해 제2 반도체층(A2)에 연결된다. 제2 드레인 전극(DE2)은 제2 중간 절연막(ILD2)을 관통하는 제4 콘택홀을 통해 제2 반도체층(A2)에 연결된다.The first source electrode SE1 , the second source electrode SE2 , the first drain electrode DE1 , and the second drain electrode DE2 are formed on the second intermediate insulating layer ILD2 . The first source electrode SE1 is connected to the first semiconductor layer A1 through a first contact hole penetrating the first and second intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 and the gate insulating layer GI. The first drain electrode DE1 is connected to the first semiconductor layer A1 through a second contact hole passing through the first and second intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 and the gate insulating layer GI. The second source electrode SE2 is connected to the second semiconductor layer A2 through a third contact hole penetrating the second intermediate insulating layer ILD2. The second drain electrode DE2 is connected to the second semiconductor layer A2 through a fourth contact hole penetrating the second intermediate insulating layer ILD2 .

보호막(PAS)은 제1 소스 전극(SE1), 제2 소스 전극(SE2), 제1 드레인 전극(DE1) 및 제2 드레인 전극(DE2)을 덮도록 제2 중간 절연막(ILD2) 상에 형성된다. 링크 (LNK)는 보호막(PAS)을 관통하는 콘택홀들을 통해 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터를 연결할 수 있다. The passivation layer PAS is formed on the second intermediate insulating layer ILD2 to cover the first source electrode SE1 , the second source electrode SE2 , the first drain electrode DE1 , and the second drain electrode DE2 . . The link LNK may connect the first thin film transistor and the second thin film transistor through contact holes passing through the passivation layer PAS.

제1 및 제2 박막 트랜지스터는 도핑되는 불순물에 따라 P-MOS, N-MOS 또는 CMOS로 구현될 수 있다. 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 화소 내의 스위치 소자 또는 구동 소자로 적용될 수 있고, 또한 화소에 데이터를 기입하기 위한 구동 회로에 적용될 수 있다. 제1 박막 트랜지스터는 P-MOS 트랜지스터로, 제2 박막 트랜지스터는 N-MOS로 구현될 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 박막트랜지스터는 멀티플렉서의 스위치 소자로 활용될 수 있고 또한, 구동 회로 내의 다른 스위치 소자로 활용될 수 있다. 도 8과 같이 제1 드레인 전극(DE1)과 제2 소스 전극(SE2)이 링크(LNK)로 연결되면 인버터(Inverter)로 활용될 수 있다. 인버터는 디지털 회로에서 입력 신호의 논리 레벨(logic level)을 반전시켜 출력한다. The first and second thin film transistors may be implemented as P-MOS, N-MOS, or CMOS depending on doped impurities. The first and second thin film transistors may be applied as a switch element or a driving element in a pixel, and may also be applied to a driving circuit for writing data into the pixel. The first thin film transistor may be implemented as a P-MOS transistor, and the second thin film transistor may be implemented as an N-MOS transistor. In this case, the first and second thin film transistors may be utilized as switch elements of the multiplexer, and may also be utilized as other switch elements in the driving circuit. As shown in FIG. 8 , when the first drain electrode DE1 and the second source electrode SE2 are connected by a link LNK, it may be used as an inverter. The inverter inverts and outputs the logic level of the input signal in the digital circuit.

이하, 도 9를 참조하여 도 8에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the thin film transistor substrate shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. 9 .

도 9를 참조하면, 기판(SUB) 위에 도시하지 않은 차광층이 형성되고, 그 위에 버퍼층(BUF)이 증착된다. 버퍼층(BUF)은 차광층을 덮도록 박막 트랜지스터 기판 상에 증착된다(S201 및 S202). 차광층은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등의 금속으로 형성될 수 있다. 차광층은 제1 마스크 공정으로 패터닝되어 박막 트랜지스터 아래에만 형성될 수 있다. 버퍼층(BUF)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 9 , a light blocking layer (not shown) is formed on a substrate SUB, and a buffer layer BUF is deposited thereon. The buffer layer BUF is deposited on the thin film transistor substrate to cover the light blocking layer ( S201 and S202 ). The light blocking layer may be formed of a metal such as copper (Cu) or molybdenum (Mo). The light blocking layer may be patterned by the first mask process and formed only under the thin film transistor. The buffer layer BUF may be formed of silicon oxide (SiO 2 ).

본 발명은 버퍼층(BUF) 위에 아몰퍼스 실리콘(a-Si)을 증착하고, 탈수소화 공정, 이온 도핑(ion doping) 공정, 결정화 공정을 순차적으로 실시하여 다결정 실리콘(poly-silicon) 층을 버퍼층(BUF) 상에 형성한다(S203 및 S204). 다결정 실리콘 층은 제2 마스크 공정으로 패터닝되어 제1 반도체층(A1)으로 형성된다(S205). The present invention deposits amorphous silicon (a-Si) on the buffer layer (BUF) and sequentially performs a dehydrogenation process, an ion doping process, and a crystallization process to form a poly-silicon layer as the buffer layer (BUF). ) is formed on (S203 and S204). The polysilicon layer is patterned by a second mask process to form the first semiconductor layer A1 ( S205 ).

본 발명은 제1 반도체층(A1)이 형성된 기판(SUB) 상에 산화 실리콘(SiO2)과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(GI)을 형성한다(S206). 이어서, 본 발명은 게이트 절연막(GI) 상에 게이트 금속을 증착하고, 제3 마스크 공정으로 게이트 금속을 패터닝하여 게이트 절연막(GI) 상에 게이트 전극(GE)을 형성한다(S207). 게이트 금속은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 등의 금속이다. 게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)의 일부와 중첩된다. In the present invention, the gate insulating layer GI is formed by depositing an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) on the substrate SUB on which the first semiconductor layer A1 is formed ( S206 ). Next, according to the present invention, a gate electrode GE is formed on the gate insulating layer GI by depositing a gate metal on the gate insulating layer GI and patterning the gate metal using a third mask process ( S207 ). The gate metal is a metal such as copper (Cu) or molybdenum (Mo). The gate electrode GE overlaps a portion of the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI interposed therebetween.

본 발명은 게이트 전극(GE)을 마스크로 하여, 하부에 배치된 제1 반도체층(A1)에 대하여 N+ 도핑 공정, 애싱 공정 및 LDD 도핑 공정을 수행한다(S208). 이어서, 본 발명은 게이트 전극(GE)을 덮도록 게이트 절연막(GI) 상에 제1 중간 절연막(ILD1)을 증착하고 제1 반도체층(A1)에 대한 활성화 공정과 수소화 공정을 실시한다 (S209). 이어서, 본 발명은 산화물 반도체 증착 및 패터닝 공정, 산화물 반도체의 열처리 공정을 수행한다(S210). 산화물 반도체는 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO), 인듐-갈륨 산화물(IGO) 및 인듐 -아연 산화물(IZO) 등의 산화물 반도체에서 선택된다. 산화물 반도체층은 제4 마스크 공정으로 패터닝된다. 이렇게 패터닝된 제2 반도체층(A2)은 제1 중간 절연막(ILD1)을 사이에 두고 게이트 전극(GE)과 중첩되고 또한, 제1 중간 절연막(ILD1), 게이트 전극(GE) 및 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. 수소화 공정과 산화물 반도체의 열처리 공정은 공정 온도가 350 ~ 380 ℃ 범위에서 가능하므로 동시에 실시될 수 있다. 이어서, 본 발명은 제2 반도체층(A2)을 덮도록 제1 중간 절연막(ILD1) 상에 제2 중간 절연막(ILD2)을 증착한다(S211). In the present invention, an N+ doping process, an ashing process, and an LDD doping process are performed on the lower first semiconductor layer A1 using the gate electrode GE as a mask ( S208 ). Next, in the present invention, a first intermediate insulating layer ILD1 is deposited on the gate insulating layer GI to cover the gate electrode GE, and an activation process and a hydrogenation process are performed on the first semiconductor layer A1 ( S209 ). . Next, in the present invention, an oxide semiconductor deposition and patterning process, and an oxide semiconductor heat treatment process are performed (S210). The oxide semiconductor is selected from oxide semiconductors such as indium-gallium-zinc oxide (IGZO), indium-gallium oxide (IGO) and indium-zinc oxide (IZO). The oxide semiconductor layer is patterned by a fourth mask process. The patterned second semiconductor layer A2 overlaps the gate electrode GE with the first intermediate insulating layer ILD1 interposed therebetween, and the first intermediate insulating layer ILD1, the gate electrode GE, and the gate insulating layer GI. ) overlaps the first semiconductor layer A1 with the interposed therebetween. The hydrogenation process and the heat treatment process of the oxide semiconductor can be performed simultaneously because the process temperature is in the range of 350 to 380 °C. Next, in the present invention, a second intermediate insulating layer ILD2 is deposited on the first intermediate insulating layer ILD1 to cover the second semiconductor layer A2 ( S211 ).

본 발명은 제5 마스크 공정을 실시하여 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)과, 제2 반도체층(A2)의 소스 영역과 드레인 영역을 노출한다. 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)은 제1 및 제2 중간 절연막(ILD1, ILD2)과 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제1 및 제2 콘택홀들을 통해 노출된다. 제2 반도체층(A2)의 소스 영역과 드레인 영역은 제2 중간 절연막(ILD2)을 관통하는 제3 및 제4 콘택홀들을 통해 노출된다.In the present invention, a fifth mask process is performed to expose the source region SA and the drain region DA of the first semiconductor layer A1 and the source region and the drain region of the second semiconductor layer A2 . The source region SA and the drain region DA of the first semiconductor layer A1 are formed through first and second contact holes penetrating the first and second intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 and the gate insulating layer GI. exposed A source region and a drain region of the second semiconductor layer A2 are exposed through third and fourth contact holes penetrating the second intermediate insulating layer ILD2 .

이어서, 본 발명은 소스-드레인 금속을 증착하고 그 금속을 제6 마스크 공정으로 패터닝하여 소스 전극들(SE1, SE2)과 드레인 전극들(DE1, DE2)을 형성한다(S212). 소스-드레인 금속은 구리(Cu)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 소스 전극(SE1)은 제1 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 소스 영역(SA)에 연결되고, 제1 드레인 전극(DE1)은 제2 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)의 드레인 영역(DA)에 연결된다. 제2 소스 전극(SE2)은 제3 콘택홀을 통해 제2 반도체층(A2)의 소스 영역에 연결되고, 제2 드레인 전극(DE2)은 제4 콘택홀을 통해 제2 반도체층(A2)의 드레인 영역에 연결된다. Next, according to the present invention, source electrodes SE1 and SE2 and drain electrodes DE1 and DE2 are formed by depositing a source-drain metal and patterning the metal by a sixth mask process ( S212 ). The source-drain metal may be copper (Cu), but is not limited thereto. The first source electrode SE1 is connected to the source region SA of the first semiconductor layer A1 through a first contact hole, and the first drain electrode DE1 is connected to the first semiconductor layer ( It is connected to the drain area DA of A1). The second source electrode SE2 is connected to the source region of the second semiconductor layer A2 through the third contact hole, and the second drain electrode DE2 is connected to the second semiconductor layer A2 through the fourth contact hole. connected to the drain region.

본 발명은 산화 실리콘(SiO2)을 증착한 후 제7 마스크 공정으로 산화 실리콘 막을 관통하는 콘택홀을 형성하고, 금속을 증착하고 그 금속을 제8 마스크 공정으로 패터닝하여 링크(LNK)를 형성한다(S112 및 S113). 링크(LNK)는 화소 전극과 동시에 같은 투명 도전 물질로 형성될 수 있다. In the present invention, after depositing silicon oxide (SiO 2 ), a contact hole passing through the silicon oxide film is formed by a seventh mask process, a metal is deposited, and the metal is patterned by an eighth mask process to form a link (LNK). (S112 and S113). The link LNK may be formed of the same transparent conductive material as the pixel electrode.

도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 수직 단면을 보여 주는 단면도.10 is a cross-sectional view showing a vertical cross-section of a thin film transistor substrate according to a fourth embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판(SUBS)에 대하여 수직으로 중첩된 제1 및 제2 반도체층(A1, A2)을 포함한다. Referring to FIG. 10 , a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention includes first and second semiconductor layers A1 and A2 that are vertically overlapped with respect to a substrate SUBS.

박막 트랜지스터는 제1 반도체층(A1), 제2 반도체층(A2), 게이트 전극(GE), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 포함한다. The thin film transistor includes a first semiconductor layer A1 , a second semiconductor layer A2 , a gate electrode GE, a source electrode SE, and a drain electrode DE.

제1 반도체층(A1)은 다결정 실리콘 물질을 포함한다. 제1 반도체층(A1)은 저온 폴리 실리콘(LTPS)으로 형성될 수 있다. LTPS 트랜지스터는 전자 이동도가 높고 신뢰성이 우수한 장점이 있다. The first semiconductor layer A1 includes a polycrystalline silicon material. The first semiconductor layer A1 may be formed of low-temperature polysilicon (LTPS). The LTPS transistor has advantages of high electron mobility and excellent reliability.

제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 제2 반도체층(A2)은 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 하나의 산화물 반도체 물질을 포함한다. 산화물 트랜지스터는 오프 커런트(Off-Current)가 낮아 소비 전력을 낮출 수 있다. The second semiconductor layer A2 includes an oxide semiconductor material. The second semiconductor layer A2 is at least one of indium-gallium-zinc oxide (IGZO), indium-gallium oxide (IGO), and indium-zinc oxide (IZO). of an oxide semiconductor material. The oxide transistor has a low off-current, so power consumption can be reduced.

제1 반도체층(A1)과 제2 반도체층(A2)은 박막 트랜지스터의 수직 단면 구조에서 볼 때 절연층(GI, ILD1, ILD2)과 게이트 전극(GE)을 사이에 두고 수직(z축)으로 중첩된다. The first semiconductor layer A1 and the second semiconductor layer A2 are vertically aligned (z-axis) with the insulating layers GI, ILD1, ILD2 and the gate electrode GE interposed therebetween when viewed from the vertical cross-sectional structure of the thin film transistor. overlap

기판(SUB)의 전체 표면 위에는 버퍼층(BUF)이 증착되어 있다. 경우에 따라서, 버퍼층(BUF)은 생략될 수도 있다. 또는, 버퍼층(BUF)은 복수 개의 박막층이 적층된 구조를 가질 수도 있다. 여기서는 편의상 단일층으로 설명한다. 또한, 버퍼층(BUF)과 기판(SUB) 사이에서 필요한 부분 예를 들어, 박막 트랜지스터 아래에 도시하지 않은 차광층이 형성될 수 있다. 차광층은 그 위에 형성된 박막 트랜지스터의 반도체층으로 외부의 빛이 유입되는 것을 방지할 목적으로 형성된다. A buffer layer BUF is deposited 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, for convenience, it is described as a single layer. In addition, a light blocking layer (not shown) may be formed between the buffer layer BUF and the substrate SUB, for example, under the thin film transistor. The light blocking layer is formed for the purpose of preventing external light from being introduced into the semiconductor layer of the thin film transistor formed thereon.

버퍼층(BUF)은 산화 실리콘(SiO2)으로 형성될 수 있다. 버퍼층(BUF) 위에는 제1 반도체층(A1)이 형성된다. 제1 반도체층(A1)은 박막 트랜지스터의 채널 영역을 포함한다. 채널 영역은 게이트 전극(GE)과 반도체층이 중첩되는 영역으로 정의된다. 채널 영역의 가장자리에는 불순물이 도핑된 소스 영역(SA)과 드레인 영역(DA)이 정의된다.The buffer layer BUF may be formed of silicon oxide (SiO 2 ). A first semiconductor layer A1 is formed on the buffer layer BUF. The first semiconductor layer A1 includes a channel region of the thin film transistor. The channel region is defined as a region where the gate electrode GE and the semiconductor layer overlap. A source region SA and a drain region DA doped with impurities are defined at edges of the channel region.

게이트 절연막(GI)은 질화 실리콘(SiNx) 혹은 산화 실리콘(SiO2)으로 버퍼층(BUF) 상에 형성되어 제1 반도체층(A1)을 덮는다. 게이트 절연막(GI)을 산화 실리콘(SiO2)과 같은 산화막으로 형성하는 것이 바람직하다. The gate insulating layer GI is formed of silicon nitride (SiN x ) or silicon oxide (SiO 2 ) on the buffer layer BUF to cover the first semiconductor layer A1 . The gate insulating film GI is preferably formed of an oxide film such as silicon oxide (SiO 2 ).

게이트 절연막(GI) 위에는 게이트 전극(GE)이 형성된다. 게이트 전극(GE)은 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. A gate electrode GE is formed on the gate insulating layer GI. The gate electrode GE overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI interposed therebetween.

제1 중간 절연막(ILD1)은 게이트 전극(GE)을 덮도록 게이트 절연막(GI) 상에 증착된다. 제1 중간 절연막(ILD1)은 질화 실리콘(SiNx)과 같은 질화막으로 형성될 수 있다. 질화막은 후속 열처리 공정을 통해 내부에 포함된 수소를 확산하여 다결정 실리콘을 포함하는 제1 반도체층(A1)의 수소화 처리를 수행하기 위해 증착된다. The first intermediate insulating layer ILD1 is deposited on the gate insulating layer GI to cover the gate electrode GE. The first intermediate insulating layer ILD1 may be formed of a nitride layer such as silicon nitride (SiN x ). The nitride film is deposited to perform hydrogenation of the first semiconductor layer A1 including polycrystalline silicon by diffusing hydrogen contained therein through a subsequent heat treatment process.

제1 중간 절연막(ILD1) 상에 제2 중간 절연막(IDL2)이 증착된다. 제2 중간 절연막(ILD2)은 산화 실리콘(SiNx)과 같은 산화막으로 형성되는 것이 바람직하다. 다결정 실리콘 물질을 포함하는 제1 반도체층(A1)은 수소화 공정에 의해 안정화될 수 있지만 제2 반도체층(A2)의 저항을 높여 제2 반도체층(A2)에 부정적인 결과를 초래할 수 있다. 산화막은 후속 열처리 공정에서 제1 중간 절연막(ILD1)의 질화막으로부터 방출되는 수소가 제2 반도체층(A2)으로 확산되는 것을 차단할 수 있다. 질화막 내의 수소가 제1 반도체층(A1)으로 다량 확산되는 반면, 제2 반도체층(A2)으로는 가급적 적게 영향을 주도록 하기 위해서는, 산화막의 두께는 게이트 절연막(GI)보다 더 두꺼운 것이 바람직하다. 특히, 산화막은 질화막에서 방출되는 수소의 확산 정도를 조절하기 위한 것으로서, 산화막의 두께는 질화막보다 두꺼운 것이 바람직하다.A second intermediate insulating layer IDL2 is deposited on the first intermediate insulating layer ILD1 . The second intermediate insulating layer ILD2 is preferably formed of an oxide layer such as silicon oxide (SiN x ). Although the first semiconductor layer A1 including the polycrystalline silicon material may be stabilized by the hydrogenation process, the resistance of the second semiconductor layer A2 may be increased, resulting in negative consequences for the second semiconductor layer A2 . The oxide layer may block diffusion of hydrogen emitted from the nitride layer of the first intermediate insulating layer ILD1 into the second semiconductor layer A2 in a subsequent heat treatment process. In order for the hydrogen in the nitride film to diffuse to the first semiconductor layer A1 as much as possible while affecting the second semiconductor layer A2 as little as possible, the oxide film is preferably thicker than the gate insulating film GI. In particular, the oxide film is used to control the diffusion degree of hydrogen emitted from the nitride film, and the oxide film is preferably thicker than the nitride film.

제2 반도체층(A2)은 산화물 반도체 물질로 제2 중간 절연막(ILD2) 상에 형성된다. 제2 반도체층(A2)은 게이트 절연막(GI), 게이트 전극(GE) 및 중간 절연막(ILD1, ILD2)을 사이에 두고 제1 반도체층(A1)과 중첩된다. The second semiconductor layer A2 is formed of an oxide semiconductor material on the second intermediate insulating layer ILD2. The second semiconductor layer A2 overlaps the first semiconductor layer A1 with the gate insulating layer GI, the gate electrode GE, and the intermediate insulating layers ILD1 and ILD2 interposed therebetween.

소스 전극(SE)은 제1 및 제2 반도체층(A1, A2)에 연결되고, 드레인 전극(DE)은 제2 반도체층(A2)에 연결될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 제1 및 제2 반도체층(A1, A2) 각각에 소스 전극과 드레인 전극이 연결될 수 있다. 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 게이트 전극(GE)을 공유하고 별도의 소스 전극과 드레인 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 제1 반도체층(A1), 제1 소스 전극, 및 제1 드레인 전극을 포함할 수 있다. 제2 박막 트랜지스터는 게이트 전극, 제2 반도체층(A2), 제2 소스 전극, 및 제2 드레인 전극을 포함할 수 있다.The source electrode SE may be connected to the first and second semiconductor layers A1 and A2 , and the drain electrode DE may be connected to the second semiconductor layer A2 , but is not limited thereto. For example, a source electrode and a drain electrode may be connected to each of the first and second semiconductor layers A1 and A2 . The first and second thin film transistors may share a gate electrode GE and include separate source and drain electrodes. For example, the first thin film transistor may include a gate electrode, a first semiconductor layer A1 , a first source electrode, and a first drain electrode. The second thin film transistor may include a gate electrode, a second semiconductor layer A2 , a second source electrode, and a second drain electrode.

도 10의 예에서, 소스 전극(SE)은 제2 반도체층(A2)에 연결되고 또한, 제2 중간 절연막(ILD2), 제1 중간 절연막(ILD1), 게이트 절연막(GI)을 관통하는 콘택홀을 통해 제1 반도체층(A1)에 연결된다. 드레인 전극(DE)은 제2 중간 절연막(ILD2) 상에서 제2 반도체층(A2)에 연결된다. In the example of FIG. 10 , the source electrode SE is connected to the second semiconductor layer A2 , and a contact hole passing through the second intermediate insulating layer ILD2 , the first intermediate insulating layer ILD1 , and the gate insulating layer GI is connected to the first semiconductor layer A1 through The drain electrode DE is connected to the second semiconductor layer A2 on the second intermediate insulating layer ILD2.

보호막(PAS)은 제2 반도체층(A2), 소스 전극(SE) 및 드레인 전극(DE)을 덮도록 제2 중간 절연막(ILD2) 상에 형성된다. 평탄화막(PAC)은 제1 보호막(PAS1) 상에 형성된다. 평탄화막(PAC)은 표면이 평탄한 유기 보호막이다. 소스 전극(SE) 또는 드레인 전극은 보호막(PAS) 및/또는 평탄화막(PAC)을 관통하는 콘택홀을 통해 배선이나 다른 전극(ITO)에 연결될 수 있다. The passivation layer PAS is formed on the second intermediate insulating layer ILD2 to cover the second semiconductor layer A2 , the source electrode SE, and the drain electrode DE. The planarization layer PAC is formed on the first passivation layer PAS1 . The planarization layer PAC is an organic passivation layer having a flat surface. The source electrode SE or the drain electrode may be connected to a wiring or another electrode ITO through a contact hole penetrating the passivation layer PAS and/or the planarization layer PAC.

절연막(GI, ILD1, ILD2)는 박막 트랜지스터의 온 커런트(On current) 조절을 위하여 구동 회로와 화소 어레이에서 그 두께가 달라질 수 있다. 도 10은 제2 중간 절연막(ILD2)이 구동 회로에 비하여 화소 어레이에서 더 얇게 형성된 예이다. The insulating layers GI, ILD1, and ILD2 may have different thicknesses in the driving circuit and the pixel array to control the on current of the thin film transistor. 10 illustrates an example in which the second intermediate insulating layer ILD2 is formed thinner in the pixel array than in the driving circuit.

도 10에 도시된 박막 트랜지스터는 불순물에 따라 P-MOS, N-MOS 또는 CMOS로 구현될 수 있다. 이 박막 트랜지스터는 화소 내의 스위치 소자 또는 구동 소자로 적용될 수 있고, 또한 화소에 데이터를 기입하기 위한 구동 회로에 적용될 수 있다. The thin film transistor shown in FIG. 10 may be implemented as P-MOS, N-MOS, or CMOS depending on impurities. This thin film transistor can be applied as a switch element or a driving element in a pixel, and can also be applied to a driving circuit for writing data into the pixel.

본 발명은 서로 다른 반도체 물질층을 기판 면에 대하여 수직으로 중첩시킴으로써 화소의 개구율 저하나 비표시 영역인 베젤 영역의 증가 없이 화소와 구동 회로의 신뢰성과 소비 전력을 개선할 수 있다. According to the present invention, reliability and power consumption of a pixel and a driving circuit can be improved without a decrease in the aperture ratio of the pixel or an increase in the bezel area, which is a non-display area, by vertically overlapping different semiconductor material layers with respect to the substrate surface.

전술한 실시예들은 하나의 박막트랜지스터 기판에 함께 적용될 수 있다는 것에 주의하여야 한다. It should be noted that the above-described embodiments can be applied together on one thin film transistor substrate.

지금까지 설명된 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 11 내지 17을 참조하여, 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판을 사용한 표시장치에서 어떠한 특징이 있으며, 어떠한 장점을 기대할 수 있는지 상세히 설명한다. The thin film transistor substrate described so far can be applied to various flat panel displays. Advantages that can be obtained when thin film transistors having different characteristics are formed on a single substrate as presented in the present invention are diverse. Hereinafter, with reference to FIGS. 11 to 17 , the display device using the thin film transistor substrate according to the present invention will be described in detail about what characteristics and what advantages can be expected.

도 11은 본 발명의 응용예에 따른 표시장치의 구성을 개략적으로 보여 주는 블록도이다.11 is a block diagram schematically showing the configuration of a display device according to an application example of the present invention.

전술한 실시예들에서 제1 반도체층(A1)을 갖는 박막 트랜지스터를 제1 박막 트랜지스터라 하고, 제2 반도체층(A2)을 갖는 박막 트랜지스터를 제2 박막 트랜지스터라 할 때 제1 및 제2 박막 트랜지스터들 중 하나 이상은 표시패널(100)의 화소들 각각에 형성되어 화소들에 기입되는 데이터 전압을 스위칭하거나 픽셀들을 구동하는 박막 트랜지스터일 수 있다. 유기 발광 표시장치의 경우에, 제2 박막 트랜지스터는 화소의 스위치 소자로 적용되고, 제1 박막 트랜지스터는 구동 소자로 적용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 스위치 소자는 도 12 및 도 13에 도시된 스위칭 박막 트랜지스터(T), 도 14 및 도 15에 도시된 스위칭 박막 트랜지스터(ST)일 수 있다. 구동 소자는 도 14 및 도 15에 도시된 구동 박막 트랜지스터(DT)일 수 있다. 제1 및 제2 박막 트랜지스터는 조합되어 하나의 스위치 소자나 하나의 구동 소자로 적용될 수도 있다.In the above embodiments, when the thin film transistor having the first semiconductor layer A1 is referred to as a first thin film transistor and the thin film transistor having the second semiconductor layer A2 is referred to as a second thin film transistor, the first and second thin film transistors At least one of the transistors may be a thin film transistor formed in each of the pixels of the display panel 100 to switch a data voltage written to the pixels or to drive the pixels. In the case of an organic light emitting diode display, the second thin film transistor may be applied as a switch element of a pixel, and the first thin film transistor may be applied as a driving element, but is not limited thereto. The switch element may be the switching thin film transistor T shown in FIGS. 12 and 13 and the switching thin film transistor ST shown in FIGS. 14 and 15 . The driving element may be the driving thin film transistor DT shown in FIGS. 14 and 15 . The first and second thin film transistors may be combined and applied as one switch element or one driving element.

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. 프레임 레이트를 낮추면, 데이터 전압이 바뀔 때마다 휘도가 번쩍이는 현상이 보이거나 픽셀의 전압 방전 시간이 길어져 휘도가 데이터 업데이트 주기로 휘도가 깜빡이는 플리커 현상이 보일 수 있다. 본 발명의 제1 및 제2 박막 트랜지스터를 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 of lowering a frame rate has been attempted. In this case, the frame frequency of a still image or an image having a late data update period may be lowered. If the frame rate is lowered, a phenomenon in which the luminance flickers whenever the data voltage is changed or a flicker phenomenon in which the luminance flickers in the data update cycle due to a prolonged voltage discharge time of the pixel may be seen. When the first and second thin film transistors of the present invention are applied to a pixel, the 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-소스 전위의 감소를 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 저속 구동시 플리커를 방지할 수 있다.When the data update period is long 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 drop 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, it is possible to prevent a decrease in the gate-source potential of the storage capacitor and the driving thin film transistor. Accordingly, the present invention can prevent flicker when driving at a low speed.

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 트랜지스터를 적용하고, 화소의 구동 소자에 제1 박막 트랜지스터를 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, the amount of current supplied to the organic light emitting diode can be increased because electron mobility is high. Accordingly, according to the present invention, by applying the second thin film transistor to the switch element of the pixel and the first thin film transistor to the driving element of the pixel, power consumption can be significantly reduced and image quality deterioration can be prevented.

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 for application to a mobile device or a wearable device because image quality deterioration can be prevented 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 in units of 1 second to reduce power consumption. The frame frequency at this time is 1 Hz. According to the present invention, excellent image quality without flicker can be realized even using a driving frequency of 1 Hz or close to a still image. The present invention greatly reduces the frame rate of a still image on the standby screen of a mobile device or a wearable device, thereby significantly reducing power consumption without degrading image quality. As a result, the present invention can improve portability by improving the picture quality of a mobile device or a wearable device and extending the battery life. According to the present invention, power consumption can be greatly reduced without degradation of image quality even in an E-Book with a very long data update cycle.

제1 및 제2 박막 트랜지스터들은 하나 이상의 구동회로 예를 들면, 도 11에서 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 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 배선들(GL)로 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 12와 같이 화소 어레이와 함께 박막 트랜지스터 기판 상에 직접 형성될 수 있다. 멀티플렉서(210)와 게이트 구동부(300)는 도 12와 같이 비 표시영역(NA)에 배치되고, 화소 어레이는 표시 영역(AA)에 배치된다. The first and second thin film transistors may be embedded in one or more driving circuits, for example, one or more of the data driver 200, the multiplexer (MUX, 210), and the gate driver 300 in FIG. 11 to configure the driving circuit. . This driving circuit writes data to the pixel. Also, one of the first and second thin film transistors may be formed in the pixel and the other one may be formed in the driving circuit. The data driver 200 converts the data of the input image into a data voltage and outputs it. The multiplexer 210 reduces the number of output channels of the data driver 200 by time-division-distributing the data voltage from the data driver 200 to the plurality of data lines DL. The gate driver 300 outputs a scan signal (or gate signal) synchronized with the data voltage to the gate lines GL to sequentially select pixels in which data of the input image is written in line units. In order to reduce the number of output channels of the gate driver 300 , a multiplexer (not shown) may be added between the gate driver 300 and the gate lines GL. The multiplexer 210 and the gate driver 300 may be directly formed on the thin film transistor substrate together with the pixel array as shown in FIG. 12 . The multiplexer 210 and the gate driver 300 are disposed in the non-display area NA as shown in FIG. 12 , and the pixel array is disposed in the display area AA.

본 발명의 표시장치는 박막 트랜지스터를 이용한 능동형 표시장치 예를 들면, 액정 표시장치, 유기 발광 표시장치 및 전기영동 표시장치 등 박막 트랜지스터가 필요한 어떠한 표시장치에도 적용될 수 있다. 이하, 도 12 내지 도 17을 참조하여, 본 발명의 박막 트랜지스터 기판이 적용될 표시장치의 응용 예들에 대해서 설명하기로 한다.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 display device, and an electrophoretic display device. Hereinafter, application examples of a display device to which the thin film transistor substrate of the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 12 to 17 .

도 12는 수평 전계형의 일종인 프린지 필드(Fringe Field) 방식의 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다. 도 13은 도 12에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.12 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate of a fringe field type liquid crystal display, which is a type of horizontal electric field type. 13 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 12 taken along the perforated line I-I'.

도 12 및 도 13을 참조하면, 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(SUB) 위에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 교차하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL), 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(T)를 구비한다. 그리고 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)의 교차 구조에 의해 화소 영역이 정의된다.12 and 13 , the thin film transistor substrate includes a gate line GL and a data line DL crossing a lower substrate SUB with a gate insulating layer GI interposed therebetween, and a thin film transistor formed at each intersection thereof. T) is provided. In addition, a pixel area 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 중첩하면 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널 영역을 형성하는 반도체층(A)을 포함한다. 특히, 반도체 층(A)을 산화물 반도체 물질로 형성하는 경우, Off-전류(Off-Current)가 낮은 특성이 있어 화소의 전압 유지 기간이 길어지므로, 저속 구동 및/또는 저 소비 전력을 요구하는 표시소자에 적합한다. 이러한 특성으로 인해, 스토리지 커패시터의 용량을 줄일 수 있으므로 화소 영역의 크기가 작은 초고 해상도 표시장치를 구현하는 데 유리하다.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 A semiconductor layer A that forms a channel region between the source electrode S and the drain electrode D when overlapping the gate electrode G on the insulating layer GI is included. In particular, when the semiconductor layer (A) is formed of an oxide semiconductor material, since the off-current is low and the voltage holding period of the pixel is long, a display requiring low-speed driving and/or low power consumption suitable for small Due to these characteristics, the capacity of the storage capacitor may be reduced, which is advantageous in realizing an ultra-high resolution display device having a small pixel area.

게이트 배선(GL)의 일측 단부에는 외부로부터 게이트 신호를 인가받기 위한 게이트 패드(GP)를 포함한다. 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)를 포함한다. 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 included 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 passing through 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, one end of the data line DL includes a data pad DP for receiving a pixel signal from the outside. 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 형성된 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 형성되는 부분을 제외한, 기판(SUB) 전체 표면에 걸쳐 형성될 수 있다. 즉, 데이터 배선(DL)의 상층부를 덮도록 형성되어, 공통 전극(COM)이 데이터 배선(DL)을 차폐하는 기능을 할 수도 있다.In the pixel area, the pixel electrode PXL and the common electrode COM formed with the second passivation layer PA2 interposed therebetween are provided to form a fringe field. The common electrode COM may be connected to the common line CL arranged in parallel with the gate line GL. The common electrode COM receives a reference voltage (or a common voltage) for driving the liquid crystal through the common line CL. Alternatively, the common electrode COM may be formed over the entire surface of the substrate SUB except for a portion where the drain contact hole DH is formed. That is, it is formed to cover the upper layer of the data line DL, and the common electrode COM may function to shield the data line DL.

공통 전극(COM)과 화소 전극(PXL)의 위치 및 모양은 설계 환경과 목적에 맞추어 다양하게 형성할 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 형성하고, 화소 전극(PXL)을 최상위층에 형성하는 것이 바람직하다.The positions and shapes of the common electrode COM and the pixel electrode PXL may be formed in various ways according to the design environment and purpose. A constant reference voltage is applied to the common electrode COM, while a voltage value that changes frequently according to video data to be implemented is applied to the pixel electrode PXL. Accordingly, a parasitic capacitance may be generated between the data line DL and the pixel electrode PXL. Since such a parasitic capacitance may cause a problem in image quality, it is preferable to first form the common electrode COM and then form the pixel electrode PXL on the uppermost layer.

데이터 배선(DL) 및 박막 트랜지스터(T)를 덮는 제1 보호막(PA1) 위에 유전율이 낮은 유기물질을 두껍게 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.After the planarization layer PAC is thickly formed of 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. Then, after the second passivation layer PA2 covering the common electrode COM is formed, the 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 spaced apart 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 In between, the parasitic capacity can be reduced.

공통 전극(COM)은 화소 영역의 형태에 대응하는 장방형으로 형성되고, 화소 전극(PXL)은 다수 개의 선분 형상으로 형성된다. 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. 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에서 프린지 필드가 형성되어 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 is formed in a rectangular shape corresponding to the shape of the pixel area, and the pixel electrode PXL is formed in the shape of a plurality of line segments. In particular, the pixel electrode PXL has a structure that vertically overlaps with 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. Liquid crystal molecules arranged in the horizontal direction between the thin film transistor substrate and the color filter substrate rotate due to dielectric anisotropy by the fringe field type electric field. A fringe field is formed between the pixel electrode PXL and the common electrode COM, so that liquid crystal molecules arranged in a horizontal direction between the thin film transistor substrate and the color filter substrate rotate due to dielectric anisotropy. In addition, the transmittance of light passing through the pixel region varies according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules to realize grayscale.

액정 표시장치에서 화소의 스위치 소자로 이용되는 박막 트랜지스터(T)는 제1 및/또는 제2 박막 트랜지스터들(T1, T2)로 구현될 수 있다. The thin film transistor T used as a switch element of a pixel in the liquid crystal display may be implemented as first and/or second thin film transistors T1 and T2.

도 14는 유기 발광 표시장치에서 한 화소의 구조를 나타내는 평면도이다. 도 15는 도 14에서 절취선 II-II'로 자른 유기 발광 표시장치의 구조를 나타내는 단면도이다.14 is a plan view illustrating the structure of one pixel in an organic light emitting diode display. 15 is a cross-sectional view illustrating the structure of the organic light emitting diode display taken along the cut line II-II' in FIG. 14 .

도 14 및 15를 참조하면, 유기 발광 표시장치는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 스위칭 박막 트랜지스터와 연결된 구동 박막 트랜지스터(DT), 구동 박막 트랜지스터(DT)에 접속된 유기 발광 다이오드(OLE)를 포함한다.14 and 15 , the 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. .

스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 스캔 신호에 응답하여 데이터 배선(DL)으로부터의 데이터 전압을 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극과 스토리지 커패시터(STG)에 공급함으로써 화소를 선택한다. 스위칭 박막 트랜지스터(ST)는 게이트 배선(GL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체층(SSE)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 게이트 전압에 따라 화소의 유기 발광 다이오드(OLED)에 흐르는 전류를 조절함으로써 스위칭 박막 트랜지스터(ST)에 의해 선택된 화소의 유기 발광 다이오드(OLE)를 구동한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)는 스위칭 박막 트랜지스터(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체층(DSE), 구동 전류 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기 발광 다이오드(OLE)의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 유기 발광층(OL)이 개재되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기저 전압 배선(VSS)에 연결된다. 스토리지 커패시터(STG)는 구동 박막 트랜지스터(D1)에 연결되어 구동 박막 트랜지스터(D1)의 게이트-소스 간 전압을 유지한다. The switching thin film transistor ST is formed at the intersection of the gate line GL and the data line DL. The switching thin film transistor ST supplies a data voltage from the data line DL to the gate electrode of the driving thin film transistor DT and the storage capacitor STG in response to a scan signal to select a pixel. The switching thin film transistor ST includes a gate electrode SG branching from the gate line GL, a semiconductor layer SSE, a source electrode SS, and a drain electrode SD. 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 a current flowing through the organic light emitting diode OLED of the pixel according to the gate voltage. The driving thin film transistor DT has a gate electrode DG connected to the drain electrode SD of the switching thin film transistor ST, a semiconductor layer DSE, a source electrode DS connected to the driving current line VDD, and a drain and 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. An 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 voltage line VSS. The storage capacitor STG is connected to the driving thin film transistor D1 to maintain a gate-source voltage of the driving thin film transistor D1.

기판(SUB) 상에 스위칭 박막 트랜지스터(ST) 및 구동 박막 트랜지스터(DT)의 게이트 전극(SG, DG)이 배치되어 있다. 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 형성된다. Gate electrodes SG and DG of the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT are disposed on the substrate SUB. A gate insulating layer GI covers the gate electrodes SG and DG. The semiconductor layers SA and DA are disposed on a portion of the gate insulating layer 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 with a predetermined interval therebetween. The drain electrode SD of the switching thin film transistor ST contacts the gate electrode DG of the driving thin film transistor DT through the drain contact hole DH passing through the gate insulating layer GI. A protective layer PAS covering the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT having such a structure is formed on the entire surface.

애노드 전극(ANO)에 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. 유기 발광 다이오드(OLE)는 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.A color filter CF is disposed at a portion corresponding to the anode electrode ANO. The color filter CF preferably has as wide an area as possible. For example, it is preferable to have a shape overlapping many regions of the data line DL, the driving current line VDD, and the gate line GL of the previous stage. 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 filters CF are disposed is not flat and the level difference is severe. The organic light emitting diode (OLE) must be laminated on a flat surface so that light emission can be uniformly and uniformly emitted. Therefore, a planarization film (PAC) or an overcoat layer (OC) is laminated on the entire surface of the substrate for the purpose of flattening the surface of the substrate.

그리고 오버코트 층(OC) 위에 유기 발광 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.

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애노드 전극(ANO)이 형성된 기판 위에, 화소 영역을 정의하기 위해 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 구동 박막 트랜지스터(DT) 그리고 각종 배선들(DL, GL, VDD)이 형성된 영역 위에 뱅크(BA)(혹은, 뱅크 패턴)를 형성한다. 뱅크(BA)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO)이 발광 영역이 된다. 뱅크(BA)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO) 위에 유기 발광층(OL)이 적층된다. 그리고 유기 발광층(OL) 위에 캐소드 전극(CAT)이 순차적으로 적층된다. 유기 발광층(OL)은 백색광을 발하는 유기물질로 이루어진 경우, 아래에 위치한 칼라 필터(CF)에 의해 각 화소에 배정된 색상을 나타낸다. 도 11와 같은 구조를 갖는 유기 발광 표시장치는 아래 방향으로 발광하는 하부 발광(Bottom Emission) 표시 장치가 된다.On a substrate on which the anode electrode ANO is formed, a bank BA (or , bank pattern). The anode electrode ANO exposed by the bank BA becomes a light emitting area. An organic emission layer OL is stacked on the anode ANO exposed by the bank BA. In addition, a 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 by the color filter CF positioned below is indicated. The organic light emitting diode display having the structure 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 스토리지 커패시터(Storage Capaciter)(STG)가 배치되어 있다. 스토리지 커패시터(STG)는 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.A storage capacitor STG is disposed between the gate electrode DG and the anode electrode ANO of the driving thin film transistor DT. The storage capacitor STG is connected to the driving thin film transistor DT so that a voltage applied to the gate electrode DG of the driving thin film transistor DT by the switching thin film transistor ST is stably maintained.

박막 트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물 반도체 물질 즉, 제2 반도체층(A2)으로 형성될 수 있다. 금속 산화물 반도체 물질은 빛에 노출된 상태로 전압 구동될 경우 그 특성이 급격히 열화 되는 특성이 있다. 따라서, 반도체층의 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 semiconductor layer of the thin film transistor may be formed of a metal oxide semiconductor material, that is, the second semiconductor layer A2. The metal oxide semiconductor material has a characteristic that its characteristics are rapidly deteriorated when it is voltage driven in a state in which it is exposed to light. Accordingly, it is desirable to have a structure capable of blocking light from the outside in the upper and lower portions of the semiconductor layer. In the case of the thin film transistor substrate described above, the thin film transistor preferably has a bottom gate structure. That is, light entering from the bottom may be blocked to some extent by the gate electrode G, which is a metal material.

전술한 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. In the above-described thin film transistor substrate, a plurality of pixel regions arranged in a matrix manner are disposed. In addition, at least one thin film transistor is disposed in each of the unit pixel areas. That is, it has a structure in which a plurality of thin film transistors are distributed over the entire area of the substrate.

유기 발광 표시장치의 화소에는 도 14 및 도 15에 도시된 박막 트랜지스터들(ST, DT) 이외에 박막 트랜지스터가 더 배치될 수도 있다. 필요하다면, 화소 열화를 보상하기 위한 보상 박막 트랜지스터를 더 구비하여, 기능이나 성능을 더 보완하기도 한다.In addition to the thin film transistors ST and DT shown in FIGS. 14 and 15 , a thin film transistor may be further disposed in a pixel of the organic light emitting diode display. If necessary, a compensation thin film transistor for compensating for pixel deterioration is further provided to further supplement function or performance.

표시장치의 비 표시 영역에 구동 소자를 내장한 박막 트랜지스터 기판을 사용하기도 한다. 이하, 도 16 및 도 17을 참조하여, 구동 회로의 일부를 화소가 형성된 기판에 직접 형성한 경우에 대하여 상세히 설명한다.A thin film transistor substrate having a driving element embedded in the non-display area of the display device is also used. Hereinafter, a case in which a part of the driving circuit is directly formed on a substrate on which pixels are formed will be described in detail with reference to FIGS. 16 and 17 .

도 16은 유기 발광 표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 평면 확대도이다. 도 17은 도 16에서 절취선 III-III'으로 자른 도면으로 유기 발광 표시장치의 단면 구조를 나타낸다. 여기서, 표시 영역 내에 형성된 박막 트랜지스터 및 유기 발광 다이오드에 대한 상세한 설명은 생략한다.16 is a plan enlarged view illustrating a schematic structure of an organic light emitting diode display. 17 is a view taken along the cut line III-III' in FIG. 16 and shows a cross-sectional structure of the organic light emitting diode display. Here, a detailed description of the thin film transistor and the organic light emitting diode formed in the display area will be omitted.

도 16을 참조하여, 평면상에서의 구조에 대하여 설명한다. 유기 발광 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 16에서 점선으로 화소 영역(PA)들을 표시하였다.With reference to FIG. 16, the structure on a plane is demonstrated. The organic light emitting diode display includes a substrate SUB divided into a display area AA displaying image information and a non-display area NA in which various elements for driving the display area AA are disposed. A plurality of pixel areas PA arranged in a matrix manner is defined in the display area AA. In FIG. 16 , pixel areas PA are indicated by dotted lines.

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. 화소들 각각은 RGB 서브 픽셀을 포함하고 W(백색) 서브 픽셀을 더 포함할 수 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.The pixel areas may have the same size or different sizes. In addition, three sub-pixels representing RGB (red, green, blue) colors may be regularly arranged as one unit. Each of the pixels may include an RGB sub-pixel and may further include a W (white) sub-pixel. In the simplest structure, the pixel areas PA have a cross structure of a plurality of gate lines GL running in a horizontal direction and a plurality of data lines DL and a plurality of driving current lines VDD running in a 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 구동부가 집적된 데이터 집적회로(DIC)와, 게이트 배선(GL)들에 스캔 신호를 공급하기 위한 게이트 구동부 (GIP)가 배치될 수 있다. 도 16에서 멀티플렉서는 생략되어 있다. 데이터 배선(DL)들 및 구동 전류 배선(VDD)들의 개수가 많아지는, VGA급보다 더 높은 고 해상도의 경우에는, 데이터 집적회로(DIC)는 기판(SUB)의 외부에 실장하고, 데이터 집적회로(DIC) 대신에 데이터 접속 패드들이 배치될 수도 있다.A data integrated circuit DIC in which a data driver for supplying a signal corresponding to image information to the data lines DL is integrated in the non-display area NA, which is defined on the outer periphery of the pixel area PA, and a gate line A gate driver GIP for supplying a scan signal to the GLs may be disposed. In Fig. 16, the multiplexer is omitted. In the case of high resolution higher than the VGA level, in which the number of data lines DL and driving current lines VDD increases, the data integrated circuit DIC is mounted on the outside of the substrate SUB, and the data integrated circuit Data connection pads may be disposed instead of (DIC).

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 전압 배선(VSS)이 배치된다. 기저 전압 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 전압 배선은 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 directly formed on one side of the substrate SUB. In addition, a base voltage line VSS for supplying a base voltage is disposed at the outermost portion of the substrate SUB. The ground voltage line VSS is preferably disposed 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 electromotive voltage line is connected to the data driver DIC to be separately mounted on the upper side of the substrate SUB, and outside the gate driver GIP disposed on the left and/or right side of the substrate SUB. It can be arranged as if wrapping the substrate in the.

각 화소 영역(PA)에는 유기 발광 표시장치의 핵심 구성 요소들인 유기 발광 다이오드와 유기 발광 다이오드를 구동하기 위한 박막 트랜지스터들이 배치된다. 박막 트랜지스터들은 화소 영역(PA)의 일측 부에 정의된 박막 트랜지스터 영역(TA)에 형성될 수 있다. 유기 발광 다이오드는 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 그리고, 두 전극들 사이에 개재된 유기 발광층(OL)을 포함한다. 실제로 발광하는 영역은 애노드 전극(ANO)과 중첩하는 유기 발광층의 면적에 의해 결정된다.In each pixel area PA, an organic light emitting diode, which is a key 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 formed 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 actually emitting 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 차지하도록 형성되며, 박막 트랜지스터 영역(TA)에 형성된 박막 트랜지스터와 연결된다. 애노드 전극(ANO) 위에 유기 발광층(OL)을 증착하는데, 애노드 전극(ANO)과 유기 발광층(OL)이 중첩된 영역이 실제 발광 영역으로 결정된다. 캐소드 전극(CAT)은 유기 발광층(OL) 위에서 적어도 화소 영역(PA)들이 배치된 표시 영역(AA)의 면적을 모두 덮도록 하나의 몸체로 형성한다.The anode electrode ANO is formed to occupy a portion of the pixel area PA, and is connected to the thin film transistor formed in the thin film transistor area TA. An organic emission layer OL is deposited on the anode electrode ANO, and an area where the anode electrode ANO and the organic emission layer OL overlap is determined as an actual emission region. The cathode electrode CAT is formed as a single body so as to cover at least the area of the display area AA in which the pixel areas PA are disposed on the organic light emitting layer OL.

캐소드 전극(CAT)은 게이트 구동부(GIP)를 넘어 기판(SUB)의 외측부에 배치된 기저 전압 배선(VSS)과 접촉한다. 즉, 기저 전압 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 유기 발광층(OL)에서 빛이 발광하여 화상 정보를 표시한다.The cathode electrode CAT crosses the gate driver GIP and contacts the ground voltage line VSS disposed on the outer side of the substrate SUB. That is, the base voltage is applied to the cathode electrode CAT through the base voltage line VSS. The cathode electrode CAT receives the base voltage, the anode electrode ANO receives the image voltage, and the organic light emitting layer OL emits light by the voltage difference therebetween to display image information.

캐소드 전극(CAT)은 인듐-주석 산화물(Indium Tin Oxide) 혹은 인듐-아연 산화물(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전 물질로 형성한다. 이와 같은 투명 도전물질은 금속 물질보다는 비 저항 값이 높은 편이다. 상면 발광형(Top Emission Type)의 경우, 애노드 전극(ANO)은 저항이 낮고 빛 반사율이 높은 금속 물질로 형성하기 때문에 저항 문제가 발생하지 않는다. 반면에 캐소드 전극(CAT)은 빛이 이를 투과하여야 하므로, 투명 도전 물질로 형성한다.The cathode electrode CAT is formed of a transparent conductive material such as indium-tin oxide or indium-zinc oxide. Such a transparent conductive material tends to have a higher resistivity than a metal material. In the case of the top emission type, since the anode electrode ANO is formed of a metal material having low resistance and high light reflectance, a resistance problem does not occur. On the other hand, the cathode electrode CAT is formed of a transparent conductive material because light must pass therethrough.

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 형성된 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 the process of forming the switching thin film transistor ST and the driving thin film transistor DT. The switching thin film transistor ST formed 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. In addition, 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 layer GI, a channel layer DA, a source electrode DS, and a drain electrode ( DD) is included.

박막 트랜지스터들(ST, DT) 위에는 보호막(PAS)과 평탄화 막(PL)이 연속으로 증착된다. 평탄화 막(PL) 위에는 화소 영역(PA) 내의 일정 부분만을 차지하는 고립된 장방형의 애노드 전극(ANO)이 형성된다. 애노드 전극(ANO)은 보호막(PAS) 및 평탄화막(PL)을 관통하는 콘택홀을 통해 구동 박막 트랜지스터(DT)의 드레인 전극(DD)과 접촉한다.A passivation layer PAS and a planarization layer PL are successively deposited on the thin film transistors ST and DT. An isolated rectangular anode ANO occupying only a certain portion of the pixel area PA is formed 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 증착된다. 뱅크(BA)는 애노드 전극(ANO)의 대부분을 노출한다. 뱅크(BA) 패턴 위에 노출된 애노드 전극(ANO) 위에는 유기 발광층(OL)이 적층된다. 뱅크(BA) 위에는 투명 도전 물질로 이루어진 캐소드 전극(CAT)이 적층되어 있다. 이로써, 애노드 전극(ANO), 유기 발광층(OL) 및 캐소드 전극(CAT)을 포함하는 유기 발광 다이오드(OLE)가 배치된다.A bank BA defining a light emitting area is deposited on the substrate on which the anode electrode ANO is formed. The bank BA exposes most of the anode electrode ANO. An organic light emitting layer OL is stacked on the anode electrode ANO exposed on the bank BA pattern. A cathode electrode CAT made of a transparent conductive material is stacked on the bank BA. 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.

유기 발광 층(OL)이 백색광을 발현하고, 별도로 형성한 칼라 필터(CF)로 색상을 표현하도록 할 수 있다. 이 경우, 유기 발광 층(OL)은 적어도 표시 영역(AA)을 모두 덮도록 적층하는 것이 바람직하다.The organic light emitting layer OL may emit white light, and a color may be expressed using a separately formed color filter CF. In this case, the organic light emitting layer OL is preferably 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 전압 배선(VSS)과 접촉하도록 표시 영역(AA) 및 비 표시 영역(NA)에 걸쳐 덮고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 기저 전압 배선(VSS)을 통해 캐소드 전극(CAT)에 기저 전압을 인가할 수 있다.Preferably, the cathode electrode CAT covers the display area AA and the non-display area NA so as to be in contact with the ground voltage line VSS disposed on the outer side of the substrate SUB beyond the gate driver GIP. . Accordingly, the base voltage may be applied to the cathode electrode CAT through the base voltage line VSS.

기저 전압 배선(VSS)은 게이트 전극(G)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성할 수 있다. 이 경우, 기저 전압 배선(VSS)을 덮는 보호막(PAS) 및 게이트 절연막(GI)을 관통하는 콘택홀을 통해 캐소드 전극(CAT)과 접촉할 수 있다. 다른 방법으로, 기저 전압 배선(VSS)은 소스-드레인(SS-SD, DS-DD) 전극과 동일한 물질로 동일한 층에 형성할 수도 있다. 이 경우, 기저 전압 배선(VSS)은 보호막(PAS)을 관통하는 콘택홀을 통해 캐소드 전극(CAT)과 접촉할 수 있다.The ground voltage line VSS may be formed of the same material as the gate electrode G and on the same layer. In this case, the cathode electrode CAT may be in contact with the passivation layer PAS covering the base voltage line VSS and the contact hole penetrating the gate insulating layer GI. Alternatively, the base voltage line VSS may be formed of the same material as the source-drain electrodes SS-SD and DS-DD and on the same layer. In this case, the ground voltage line VSS may contact the cathode electrode CAT through a contact hole penetrating the passivation layer PAS.

본 발명의 제4 응용 예를 설명하는 도 10 및 11에서는, 편의상, 유기 발광 표시장치의 박막 트랜지스터들(ST, DT) 및 게이트 구동부(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 CMOS 형 박막 트랜지스터를 구비할 수도 있다.10 and 11 illustrating 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 driver GIP are only schematically illustrated. The structures 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, the second thin film transistor T2 having an oxide semiconductor layer may be applied to the switching thin film transistor ST. The first thin film transistor T1 having a polycrystalline semiconductor layer may be applied to the driving thin film transistor DT. In addition, the first thin film transistor T1 having a polycrystalline semiconductor layer may be applied to the gate driver GIP. If necessary, the gate driver GIP may include a CMOS type thin film transistor having both a P-MOS type and an N-MOS type.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.
Those skilled in the art from the above description will be able to see that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Accordingly, the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description, but should be defined by the claims.

GL : 게이트 배선 DL: 데이터 배선
VDD: 구동 전류 배선 PA: 화소 영역
T, ST, DT : 박막 트랜지스터 AA: 표시 영역
NA: 비 표시 영역 GE : 게이트 전극
A1, A2 : 반도체층 SE : 소스 전극
DE : 드레인 전극 GI: 게이트 절연막
ILD: 중간 절연막 PAS: 보호막
PAC : 평탄화막 100 : 표시패널
200 : 데이터 구동부 210 : 멀티플렉서
300, GIP : 게이트 구동부
GL: gate wiring DL: data wiring
VDD: drive current wiring PA: pixel area
T, ST, DT: thin film transistor AA: display area
NA: non-display area GE: gate electrode
A1, A2: semiconductor layer SE: source electrode
DE: drain electrode GI: gate insulating film
ILD: intermediate insulating film PAS: protective film
PAC: flattening film 100: display panel
200: data driver 210: multiplexer
300, GIP: gate driver

Claims (16)

화소에 데이터를 기입하기 위한 구동 회로를 구비한 표시장치에 있어서,
기판 상에 구비된 제1 반도체층;
상기 제1 반도체층을 덮도록 상기 기판 상에 구비된 제1 절연층;
상기 제1 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층과 중첩되는 게이트 전극;
상기 게이트 전극을 덮도록 상기 제1 절연층 상에 구비되는 제2 절연층; 및
상기 제2 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체층을 포함하고,
상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층을 갖는 하나 이상의 박막 트랜지스터가 상기 화소와 상기 구동 회로에 내장되고,
상기 제2 절연층은 질화막을 갖는 제1 중간 절연막, 및 산화막을 갖는 제2 중간 절연막을 포함하고,
상기 제1 중간 절연막 및 상기 제2 중간 절연막은 상기 화소로부터 상기구동 회로로 연장되고,
상기 화소 내에서 상기 제1 반도체층과 중첩되는 영역의 제2 중간 절연막의 두께는 상기 구동 회로 내에서 상기 제2 반도체층과 중첩되는 영역의 제2 중간 절연막의 두께보다 더 얇은 표시장치.
A display device having a driving circuit for writing data into a pixel, the display device comprising:
a first semiconductor layer provided on the substrate;
a first insulating layer provided on the substrate to cover the first semiconductor layer;
a gate electrode provided on the first insulating layer and overlapping the first semiconductor layer;
a second insulating layer provided on the first insulating layer to cover the gate electrode; and
a second semiconductor layer provided on the second insulating layer and overlapping the first semiconductor layer and the gate electrode;
one or more thin film transistors having the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are embedded in the pixel and the driving circuit;
The second insulating layer includes a first intermediate insulating film having a nitride film, and a second intermediate insulating film having an oxide film,
the first intermediate insulating film and the second intermediate insulating film extend from the pixel to the driving circuit;
The thickness of the second intermediate insulating layer in the region overlapping the first semiconductor layer in the pixel is thinner than the thickness of the second intermediate insulating layer in the region overlapping the second semiconductor layer in the driving circuit.
제 1 항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는,
상기 제1 반도체층을 갖는 제1 박막 트랜지스터; 및
상기 제2 반도체층을 갖는 제2 박막 트랜지스터를 포함하고,
상기 제2 박막 트랜지스터가 게이트 배선으로부터의 스캔 신호에 응답하여 상기 화소를 선택하는 스위치 소자이고,
상기 제1 박막 트랜지스터가 상기 제2 박막 트랜지스터에 의해 선택된 상기 화소의 유기 발광 다이오드를 구동하는 구동 소자인 표시장치.
The method of claim 1,
The thin film transistor is
a first thin film transistor having the first semiconductor layer; and
a second thin film transistor having the second semiconductor layer;
The second thin film transistor is a switch element for selecting the pixel in response to a scan signal from a gate wiring,
The first thin film transistor is a driving element for driving the organic light emitting diode of the pixel selected by the second thin film transistor.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 박막 트랜지스터는 조합되어 상기 화소의 스위치 소자 또는 구동 소자로 동작하는 표시장치.
The method of claim 1,
The one or more thin film transistors are combined to operate as a switching element or a driving element of the pixel.
제 1 항에 있어서,
상기 구동 회로는,
입력 영상의 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 출력하는 데이터 구동부;
상기 데이터 구동부로부터의 데이터 전압을 데이터 배선들로 분배하는 멀티플렉서;
상기 데이터 전압에 동기되는 스캔 펄스를 게이트 배선들로 출력하는 게이트 구동부를 포함하고,
상기 멀티플렉서와 상기 게이트 구동부는 상기 화소와 함께 동일 기판 상에 구비되고,
상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층이 상기 멀티플렉서 또는 상기 게이트 구동부에 내장되는 표시장치.
The method of claim 1,
The driving circuit is
a data driver converting input image data into a data voltage and outputting the converted data;
a multiplexer that distributes the data voltage from the data driver to data lines;
a gate driver outputting a scan pulse synchronized with the data voltage to gate lines;
The multiplexer and the gate driver are provided on the same substrate together with the pixel,
The display device in which the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are embedded in the multiplexer or the gate driver.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 반도체층이 폴리 실리콘 반도체를 포함하고,
상기 제2 반도체층이 산화물 반도체를 포함하는 표시장치.
The method of claim 1,
The first semiconductor layer comprises a polysilicon semiconductor,
and the second semiconductor layer includes an oxide semiconductor.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층을 관통하는 제1 콘택홀을 통해 상기 제1 반도체층의 소스 영역에 연결된 소스 전극; 및
상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층을 관통하는 제2 콘택홀을 통해 상기 제1 반도체층의 드레인 영역에 연결된 드레인 전극을 더 포함하는 표시장치.
6. The method of claim 5,
a source electrode connected to a source region of the first semiconductor layer through a first contact hole penetrating the first insulating layer and the second insulating layer; and
and a drain electrode connected to a drain region of the first semiconductor layer through a second contact hole penetrating the first insulating layer and the second insulating layer.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 제2 반도체층에 일부가 연결되고, 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층을 관통하는 콘택홀을 통해 다른 부분이 상기 제1 반도체층에 연결되는 소스 전극; 및
상기 제2 절연층 상에서 상기 제2 반도체층에 연결되는 드레인 전극을 더 포함하는 표시장치.
6. The method of claim 5,
a source electrode partly connected to the second semiconductor layer and partly connected to the first semiconductor layer through a contact hole penetrating the first insulating layer and the second insulating layer; and
and a drain electrode connected to the second semiconductor layer on the second insulating layer.
화소에 데이터를 기입하기 위한 구동 회로를 구비한 표시장치에 있어서,
기판 상에 구비된 제1 반도체층;
상기 제1 반도체층 상에 구비된 제1 절연층;
상기 제1 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층과 중첩되는 게이트 전극;
상기 게이트 전극을 덮도록 상기 기판 상에 구비되는 제2 절연층; 및
상기 제2 절연층 상에 구비되어 상기 제1 반도체층 및 상기 게이트 전극과 중첩되는 제2 반도체층을 포함하고,
상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층을 갖는 하나 이상의 박막 트랜지스터가 상기 화소와 상기 구동 회로에 내장되고,
상기 제2 절연층은 질화막을 갖는 제1 중간 절연막, 및 산화막을 갖는 제2 중간 절연막을 포함하고,
상기 제1 중간 절연막 및 상기 제2 중간 절연막은 상기 화소로부터 상기구동 회로로 연장되고,
상기 화소 내에서 상기 제1 반도체층과 중첩되는 영역의 제2 중간 절연막의 두께는 상기 구동 회로 내에서 상기 제2 반도체층과 중첩되는 영역의 제2 중간 절연막의 두께보다 더 얇은 표시장치.
A display device having a driving circuit for writing data into a pixel, the display device comprising:
a first semiconductor layer provided on the substrate;
a first insulating layer provided on the first semiconductor layer;
a gate electrode provided on the first insulating layer and overlapping the first semiconductor layer;
a second insulating layer provided on the substrate to cover the gate electrode; and
a second semiconductor layer provided on the second insulating layer and overlapping the first semiconductor layer and the gate electrode;
one or more thin film transistors having the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are embedded in the pixel and the driving circuit;
The second insulating layer includes a first intermediate insulating film having a nitride film, and a second intermediate insulating film having an oxide film,
the first intermediate insulating film and the second intermediate insulating film extend from the pixel to the driving circuit;
The thickness of the second intermediate insulating layer in the region overlapping the first semiconductor layer in the pixel is thinner than the thickness of the second intermediate insulating layer in the region overlapping the second semiconductor layer in the driving circuit.
제 10 항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터는,
상기 제1 반도체층을 갖는 제1 박막 트랜지스터; 및
상기 제2 반도체층을 갖는 제2 박막 트랜지스터를 포함하고,
상기 제2 박막 트랜지스터가 게이트 배선으로부터의 스캔 신호에 응답하여 상기 화소를 선택하는 스위치 소자이고,
상기 제1 박막 트랜지스터가 상기 제2 박막 트랜지스터에 의해 선택된 상기 화소의 유기 발광 다이오드를 구동하는 구동 소자인 표시장치.
11. The method of claim 10,
The thin film transistor is
a first thin film transistor having the first semiconductor layer; and
a second thin film transistor having the second semiconductor layer;
The second thin film transistor is a switch element for selecting the pixel in response to a scan signal from a gate wiring,
The first thin film transistor is a driving element for driving the organic light emitting diode of the pixel selected by the second thin film transistor.
제 10 항에 있어서,
상기 하나 이상의 박막 트랜지스터는 상기 화소의 스위치 소자 또는 구동 소자로 동작하는 표시장치.
11. The method of claim 10,
The one or more thin film transistors operate as a switching element or a driving element of the pixel.
제 10 항에 있어서,
상기 구동 회로는,
입력 영상의 데이터를 데이터 전압으로 변환하여 출력하는 데이터 구동부;
상기 데이터 구동부로부터의 데이터 전압을 데이터 배선들로 분배하는 멀티플렉서;
상기 데이터 전압에 동기되는 스캔 펄스를 게이트 배선들로 출력하는 게이트 구동부를 포함하고,
상기 멀티플렉서와 상기 게이트 구동부는 상기 화소와 함께 동일 기판 상에 구비되고,
상기 제1 반도체층과 상기 제2 반도체층이 상기 멀티플렉서 또는 상기 게이트 구동부에 내장되는 표시장치.
11. The method of claim 10,
The driving circuit is
a data driver converting input image data into a data voltage and outputting the converted data;
a multiplexer that distributes the data voltage from the data driver to data lines;
a gate driver outputting a scan pulse synchronized with the data voltage to gate lines;
The multiplexer and the gate driver are provided on the same substrate together with the pixel,
The display device in which the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are embedded in the multiplexer or the gate driver.
제 10 항에 있어서,
상기 제1 반도체층이 폴리 실리콘 반도체를 포함하고,
상기 제2 반도체층이 산화물 반도체를 포함하는 표시장치.
11. The method of claim 10,
The first semiconductor layer comprises a polysilicon semiconductor,
and the second semiconductor layer includes an oxide semiconductor.
삭제delete 제 14 항에 있어서,
상기 제2 절연층을 관통하는 제1 콘택홀을 통해 상기 제1 반도체층의 소스 영역에 연결된 제1 소스 전극;
상기 제2 절연층을 관통하는 제2 콘택홀을 통해 상기 제1 반도체층의 드레인 영역에 연결된 드레인 전극; 및
상기 제2 절연층 상에 구비된 제2 소스 전극을 더 포함하고,
상기 제2 반도체층이 상기 제2 소스 전극과 상기 드레인 전극을 덮는 표시장치.
15. The method of claim 14,
a first source electrode connected to a source region of the first semiconductor layer through a first contact hole penetrating the second insulating layer;
a drain electrode connected to the drain region of the first semiconductor layer through a second contact hole penetrating the second insulating layer; and
Further comprising a second source electrode provided on the second insulating layer,
The second semiconductor layer covers the second source electrode and the drain electrode.
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