KR102461572B1 - Thin film trnasistor, method for manufacturing the same and display device comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 기판 상의 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막, 상기 게이트 전극과 적어도 일부 중첩하는, 상기 게이트 절연막 상의 산화물 반도체층, 상기 산화물 반도체층과 연결된 소스 전극 및 상기 소스 전극과 이격되어 상기 산화물 반도체층과 연결된 드레인 전극을 포함하며, 상기 산화물 반도체층은 상기 게이트 절연막 상의 제1 산화물 반도체층; 및 상기 제1 산화물 반도체층 상의 제2 산화물 반도체층을 포함하고, 상기 제1 산화물 반도체층은 상기 게이트 전극 반대 방향의 제1 표면 및 상기 게이트 전극 방향의 제1 표면을 가지며, 상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층보다 높은 질소 농도를 가지며, 상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층 대비 102 내지 106 배의 표면저항을 갖는, 박막 트랜지스터를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a gate electrode on a substrate, a gate insulating film on the gate electrode, an oxide semiconductor layer on the gate insulating film that at least partially overlaps the gate electrode, a source electrode connected to the oxide semiconductor layer, and the source electrode and and a drain electrode spaced apart and connected to the oxide semiconductor layer, wherein the oxide semiconductor layer includes: a first oxide semiconductor layer on the gate insulating layer; and a second oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer, wherein the first oxide semiconductor layer has a first surface in a direction opposite to the gate electrode and a first surface in a direction toward the gate electrode, wherein the second oxide semiconductor layer The layer has a nitrogen concentration higher than that of the first oxide semiconductor layer, and the second oxide semiconductor layer has a surface resistance of 10 2 to 10 6 times that of the first oxide semiconductor layer.

Description

박막 트랜지스터, 그 제조방법 및 이를 포함하는 표시장치{THIN FILM TRNASISTOR, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}Thin film transistor, manufacturing method thereof, and display device including same

본 발명은 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 제조방법 및 이러한 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor, a method for manufacturing the thin film transistor, and a display device including the thin film transistor.

트랜지스터는 전자 기기 분야에서 스위칭 소자(switching device)나 구동 소자(driving device)로 널리 사용되고 있다. 특히, 박막 트랜지스터(thin film transistor)는 유리 기판이나 플라스틱 기판 상에 제조될 수 있기 때문에, 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device) 또는 유기 발광장치(Organic Light Emitting Device) 등과 같은 표시장치의 스위칭 소자로서 널리 이용되고 있다.A transistor is widely used as a switching device or a driving device in the field of electronic devices. In particular, since a thin film transistor can be manufactured on a glass substrate or a plastic substrate, it is used as a switching element of a display device such as a liquid crystal display device or an organic light emitting device. It is widely used.

박막 트랜지스터는, 액티브층을 구성하는 물질을 기준으로 하여, 비정질 실리콘이 액티브층으로 사용되는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터, 다결정 실리콘이 액티브층으로 사용되는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터, 및 산화물 반도체가 액티브층으로 사용되는 산화물 반도체 박막 트랜지스터로 구분될 수 있다.The thin film transistor, based on the material constituting the active layer, is an amorphous silicon thin film transistor in which amorphous silicon is used as an active layer, a polycrystalline silicon thin film transistor in which polycrystalline silicon is used as an active layer, and an oxide semiconductor as an active layer. It may be classified as an oxide semiconductor thin film transistor.

이 중, 산화물 반도체 박막 트랜지스터(Oxide semiconductor TFT)는, 비교적 낮은 온도에서 액티브층을 구성하는 산화물이 성막될 수 있고, 높은 이동도(mobility)를 가지며, 산소의 함량에 따라 큰 저항 변화를 가지기 때문에, 원하는 물성이 용이하게 얻어질 수 있다는 장점을 가지고 있어, 최근 그 사용이 확대되고 있다. 또한, 산화물의 특성상, 산화물 반도체는 투명하기 때문에, 투명 디스플레이를 구현하는 데도 유리하다. 그러나, 산화물의 특성 상 식각 또는 패터닝 등의 공정 중 산화물 반도체층이 손상되어, 산화물 반도체층에 결함이 발생될 수 있다. 따라서, 패터닝 과정에서 산화물 반도체층을 보호하는 것이 필요하다.Among these, oxide semiconductor TFTs can form oxides constituting the active layer at a relatively low temperature, have high mobility, and have a large resistance change according to the oxygen content. , has the advantage that desired physical properties can be easily obtained, and its use has been expanded recently. In addition, since the oxide semiconductor is transparent due to the characteristics of the oxide, it is advantageous for realizing a transparent display. However, due to the characteristics of the oxide, the oxide semiconductor layer may be damaged during a process such as etching or patterning, and defects may occur in the oxide semiconductor layer. Therefore, it is necessary to protect the oxide semiconductor layer during the patterning process.

본 발명의 일 실시예는, 질소를 포함하는 보호층을 갖는 박막 트랜지스터를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a thin film transistor having a protective layer containing nitrogen.

본 발명의 다른 일 실시예는, 질소를 포함하는 보호층이 채널층을 보호하여, BCE(Back Channel Etch) 구조로 패터팅 되더라도 우수한 신뢰성을 가질 수 있는 박막 트랜지스터를 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a thin film transistor that can have excellent reliability even when the passivation layer containing nitrogen protects the channel layer and is patterned in a BCE (Back Channel Etch) structure.

본 발명의 또 다른 일 실시예는, 질소를 포함하는 보호층을 갖는 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor having a protective layer containing nitrogen.

본 발명의 또 다른 일 실시예는 이러한 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치를 제공하고자 한다.Another embodiment of the present invention is to provide a display device including such a thin film transistor.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 기판 상의 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막, 상기 게이트 전극과 적어도 일부 중첩하는, 상기 게이트 절연막 상의 산화물 반도체층, 상기 산화물 반도체층과 연결된 소스 전극 및 상기 소스 전극과 이격되어 상기 산화물 반도체층과 연결된 드레인 전극을 포함하며, 상기 산화물 반도체층은 상기 게이트 절연막 상의 제1 산화물 반도체층; 및 상기 제1 산화물 반도체층 상의 제2 산화물 반도체층을 포함하고, 상기 제1 산화물 반도체층은 상기 게이트 전극 반대 방향의 제1 표면 및 상기 게이트 전극 방향의 제1 표면을 가지며, 상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층보다 높은 질소 농도를 가지며, 상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층 대비 102 내지 106 배의 표면저항을 갖는, 박막 트랜지스터를 제공한다.An embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, a gate electrode on a substrate, a gate insulating film on the gate electrode, at least partially overlapping the gate electrode, an oxide semiconductor layer on the gate insulating film, the oxide semiconductor layer and a source electrode connected to the source electrode and a drain electrode spaced apart from the source electrode and connected to the oxide semiconductor layer, wherein the oxide semiconductor layer includes: a first oxide semiconductor layer on the gate insulating layer; and a second oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer, wherein the first oxide semiconductor layer has a first surface in a direction opposite to the gate electrode and a first surface in a direction toward the gate electrode, wherein the second oxide semiconductor layer The layer has a nitrogen concentration higher than that of the first oxide semiconductor layer, and the second oxide semiconductor layer has a surface resistance of 10 2 to 10 6 times that of the first oxide semiconductor layer.

상기 질소는 상기 제2 산화물 반도체층 내에 균일하게 분포되어 있다. The nitrogen is uniformly distributed in the second oxide semiconductor layer.

상기 제2 산화물 반도체층에서 상기 질소(N)의 농도는, 원자수 기준으로 3 내지 10 원자% (at%)이다. The concentration of nitrogen (N) in the second oxide semiconductor layer is 3 to 10 atomic% (at%) based on the number of atoms.

상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층 대비 50 내지 5000 배의 이동도를 갖는다. The first oxide semiconductor layer has a mobility of 50 to 5000 times that of the second oxide semiconductor layer.

상기 제2 산화물 반도체층은 3nm 이상의 두께를 갖는다. The second oxide semiconductor layer has a thickness of 3 nm or more.

상기 제2 산화물 반도체층은, 상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 중첩하지 않는 영역을 커버한다. The second oxide semiconductor layer covers a region of the first surface of the first oxide semiconductor layer that does not overlap the source electrode and the drain electrode.

상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 적어도 일부는 상기 소스 전극과 접촉하고, 상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 다른 일부는 상기 드레인 전극과 접촉한다. At least a portion of the first surface of the first oxide semiconductor layer is in contact with the source electrode, and another portion of the first surface of the first oxide semiconductor layer is in contact with the drain electrode.

본 발명의 다른 일 실시예는, 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상에, 제1 산화물 반도체층 및 제2 산화물 반도체층을 포함하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계, 상기 산화물 반도체층과 각각 연결되며, 서로 이격된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 산화물 반도체층을 형성하는 단계는 챔버 내의 산소 기체 함유 분위기 하에서 스퍼터링 증착에 의해, 상기 게이트 절연막 상에 제1 산화물 반도체 물질층을 형성하는 단계, 챔버 내의 산소 기체 및 질소 기체 함유 분위기 하에서 상기 제1 산화물 반도체 물질층 상에 제2 산화물 반도체 물질층을 형성하는 단계 및 상기 제1 산화물 반도체 물질층 및 상기 제2 산화물 반도체 물질층을 패터닝하여 상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층 대비 102 내지 106 배의 표면저항을 갖는, 박막 트랜지스터의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention includes forming a gate electrode on a substrate, forming a gate insulating film on the gate electrode, and on the gate insulating film, a first oxide semiconductor layer and a second oxide semiconductor layer and forming an oxide semiconductor layer, each of which is connected to the oxide semiconductor layer, and forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other, wherein the forming of the oxide semiconductor layer is performed under an oxygen gas-containing atmosphere in a chamber. forming a first oxide semiconductor material layer on the gate insulating film by sputtering deposition; forming a second oxide semiconductor material layer on the first oxide semiconductor material layer in an atmosphere containing oxygen gas and nitrogen gas in a chamber; and patterning the first oxide semiconductor material layer and the second oxide semiconductor material layer to form the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer, wherein the second oxide semiconductor layer comprises the first Provided is a method of manufacturing a thin film transistor having a surface resistance of 10 2 to 10 6 times that of an oxide semiconductor layer.

상기 제2 산화물 반도체 물질층을 형성하는 단계에, 상기 질소는 상기 산소 대비 0.1 내지 50% 의 유량(flow rate)을 갖는다. In the forming of the second oxide semiconductor material layer, the nitrogen has a flow rate of 0.1 to 50% relative to the oxygen.

상기 제2 산화물 반도체층은 원자수 기준으로 3 내지 10 원자%(at%)의 농도의 질소(N)를 포함한다. The second oxide semiconductor layer includes nitrogen (N) in a concentration of 3 to 10 atomic% (at%) based on the number of atoms.

상기 제2 산화물 반도체층은 3nm 이상의 두께를 갖는다. The second oxide semiconductor layer has a thickness of 3 nm or more.

상기 제1 산화물 반도체층은 상기 게이트 전극 반대 방향의 제1 표면 및 상기 게이트 전극 방향의 제2 표면을 가지며, 상기 산화물 반도체층을 형성하는 단계에서 상기 제1 표면의 적어도 일부가 상기 제2 산화물 반도체층으로부터 노출되도록 상기 제2 산화물 반도체층이 패터닝된다.The first oxide semiconductor layer has a first surface in a direction opposite to the gate electrode and a second surface in the direction of the gate electrode, and in the forming of the oxide semiconductor layer, at least a portion of the first surface is formed in the second oxide semiconductor The second oxide semiconductor layer is patterned to be exposed from the layer.

본 발명의 또 다른 일 실시예는, 기판, 상기 기판 상의 상기 설명된 박막 트랜지스터 및 상기 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극을 포함하는 표시장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a display device including a substrate, the above-described thin film transistor on the substrate, and a first electrode connected to the thin film transistor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조 공정 중 질소의 농도를 조절함으로써 각각의 응용 상태에 적합한 전기적 특성을 갖는 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 질소를 포함하여 보호층 역할을 하는 제2 산화물 반도체층이 식각 또는 패터닝 과정에서 채널층 역할을 하는 제1 산화물 반도체층을 보호하기 때문에, 우수한 신뢰성을 갖는 BCE(Back Channel Etch) 구조의 박막 트랜지스터가 만들어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a thin film transistor having electrical characteristics suitable for each application state can be manufactured by adjusting the concentration of nitrogen during the manufacturing process. According to an embodiment of the present invention, since the second oxide semiconductor layer serving as a protective layer including nitrogen protects the first oxide semiconductor layer serving as a channel layer in the etching or patterning process, BCE ( A thin film transistor with a back channel etch) structure can be made.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 열에 대해 우수한 안정성을 가지기 때문에, 표시장치 제조 과정 중 적용되는 고온 공정에서도 우수한 신뢰성을 유지할 수 있다. 따라서, 이러한 박막 트랜지스터를 포함하는 표시장치는 우수한 신뢰성 및 표시 특성을 가질 수 있다.Since the thin film transistor according to an embodiment of the present invention has excellent thermal stability, excellent reliability can be maintained even in a high-temperature process applied during a manufacturing process of a display device. Accordingly, a display device including such a thin film transistor may have excellent reliability and display characteristics.

위에서 언급된 효과 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the above-mentioned effects, other features and advantages of the present invention will be described below or will be clearly understood by those skilled in the art from such description and description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.
도 3a 내지 3h는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 공정도이다.
도 4는 제1 산화물 반도체층 형성을 위한 스퍼터링 증착을 설명하는 개략도이다.
도 5는 제2 산화물 반도체층 형성을 위한 스퍼터링 증착을 설명하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 8a 내지 8d는 박막 트랜지스터에 대한 문턱전압(Vth) 측정 결과이다.
도 9는 산화물 반도체층에 대한 X선 광전자 분광 분석 그래프이다.
도 10a 및 10b는 각각 산화물 반도체층의 전류변화 측정 그래프이다.
도 11a 및 11b는 제2 산화물 반도체층 내에서 질소의 결합 상태를 예시하는 개략도이다.
1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to another embodiment of the present invention.
3A to 3H are flowcharts of a manufacturing process of a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating sputtering deposition for forming a first oxide semiconductor layer.
5 is a schematic diagram illustrating sputtering deposition for forming a second oxide semiconductor layer.
6 is a schematic cross-sectional view of a display device according to still another exemplary embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view of a display device according to another exemplary embodiment of the present invention.
8A to 8D are the threshold voltage (Vth) measurement results for the thin film transistor.
9 is an X-ray photoelectron spectroscopic analysis graph for an oxide semiconductor layer.
10A and 10B are graphs of current change measurement of an oxide semiconductor layer, respectively.
11A and 11B are schematic diagrams illustrating a bonding state of nitrogen in the second oxide semiconductor layer.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로, 본 발명이 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 구성 요소는 동일 참조 부호로 지칭될 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략된다. Since the shapes, sizes, proportions, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining the embodiments of the present invention are exemplary, the present invention is not limited to the matters shown in the drawings. Like elements may be referred to by the same reference numerals throughout the specification. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 명세서에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소가 단수로 표현된 경우, 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함한다. When 'including', 'having', 'consisting', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless the expression 'only' is used. When a component is expressed in the singular, the plural is included unless specifically stated otherwise.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.In interpreting the components, it is interpreted as including an error range even if there is no separate explicit description.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수 있다.In the case of a description of the positional relationship, for example, when the positional relationship of two parts is described as 'on', 'on', 'on', 'beside', etc., 'right' Alternatively, unless the expression 'directly' is used, one or more other parts may be positioned between the two parts.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below, beneath)", "하부 (lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해 되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 마찬가지로, 예시적인 용어인 "위" 또는 "상"은 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다.The spatially relative terms "below, beneath", "lower", "above", "upper", etc. are one element or component as shown in the drawings. and can be used to easily describe the correlation with other devices or components. Spatially relative terms should be understood as terms including different directions of the device during use or operation in addition to the directions shown in the drawings. For example, when an element shown in the figures is turned over, an element described as "beneath" or "beneath" another element may be placed "above" the other element. Accordingly, the exemplary term “below” may include both directions below and above. Likewise, the exemplary terms “above” or “on” may include both directions above and below.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이라는 표현이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, 'immediately' or 'directly' when a temporal relationship is described as 'after', 'following', 'after', 'before', etc. It may include cases that are not continuous unless the expression "

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present invention.

"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제 1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제 1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미할 수 있다. The term “at least one” should be understood to include all possible combinations from one or more related items. For example, the meaning of "at least one of the first, second, and third items" means 2 of the first, second, and third items as well as each of the first, second, or third items. It may mean a combination of all items that can be presented from more than one.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시될 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, technically various interlocking and driving are possible, and each of the embodiments may be implemented independently of each other or may be implemented together in a related relationship. may be

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터, 그 제조방법 및 표시장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다Hereinafter, a thin film transistor, a method of manufacturing the same, and a display device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to components in each drawing, the same components may have the same reference numerals as much as possible even if they are indicated in different drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(100)의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thin film transistor 100 according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(100)는 기판(110) 상의 게이트 전극(140), 게이트 전극(140) 상의 게이트 절연막(120), 게이트 절연막(120) 상의 산화물 반도체층(130), 산화물 반도체층(130)과 연결된 소스 전극(150), 및 소스 전극(150)과 이격되어 산화물 반도체층(130)과 연결된 드레인 전극(160)을 포함한다. 여기서, 산화물 반도체층(130)은 게이트 전극(140)과 적어도 일부 중첩한다.The thin film transistor 100 according to an embodiment of the present invention includes a gate electrode 140 on a substrate 110 , a gate insulating film 120 on the gate electrode 140 , an oxide semiconductor layer 130 on the gate insulating film 120 , It includes a source electrode 150 connected to the oxide semiconductor layer 130 , and a drain electrode 160 spaced apart from the source electrode 150 and connected to the oxide semiconductor layer 130 . Here, the oxide semiconductor layer 130 at least partially overlaps the gate electrode 140 .

기판(110)으로 유리 또는 플라스틱이 이용될 수 있다. 플라스틱으로 플렉서블 특성을 갖는 투명 플라스틱, 예를 들어, 폴리이미드가 이용될 수 있다. 폴리이미드가 기판(110)으로 사용되는 경우, 기판(110) 상에서 고온 증착 공정이 이루어짐을 고려할 때, 고온에서 견딜 수 있는 내열성 폴리이미드가 사용될 수 있다. Glass or plastic may be used as the substrate 110 . As the plastic, a transparent plastic having flexible properties, for example, polyimide may be used. When polyimide is used as the substrate 110 , when a high-temperature deposition process is performed on the substrate 110 , a heat-resistant polyimide capable of withstanding a high temperature may be used.

게이트 전극(140)은 기판(110) 상에 배치된다. 게이트 전극(140)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 네오듐(Nd) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 게이트 전극(140)은 물리적 성질이 다른 적어도 두 개의 도전막을 포함하는 다층막 구조를 가질 수도 있다.The gate electrode 140 is disposed on the substrate 110 . The gate electrode 140 is an aluminum-based metal such as aluminum (Al) or an aluminum alloy, a silver-based metal such as silver (Ag) or a silver alloy, a copper-based metal such as copper (Cu) or a copper alloy, molybdenum ( Mo) or a molybdenum-based metal such as a molybdenum alloy, may include at least one of chromium (Cr), tantalum (Ta), neodium (Nd), and titanium (Ti). The gate electrode 140 may have a multilayer structure including at least two conductive layers having different physical properties.

게이트 전극(140) 상에 게이트 절연막(120)이 배치된다. 게이트 절연막(120)은 실리콘 산화물 및 실리콘 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 산화 알루미늄(Al2O3)을 포함할 수도 있다. 게이트 절연막(120)은 단일막 구조를 가질 수도 있고, 다층막 구조를 가질 수도 있다. A gate insulating layer 120 is disposed on the gate electrode 140 . The gate insulating layer 120 may include at least one of silicon oxide and silicon nitride, and may include aluminum oxide (Al 2 O 3 ). The gate insulating layer 120 may have a single layer structure or a multilayer structure.

산화물 반도체층(130)은 게이트 절연막(120) 상에 배치된다. 산화물 반도체층(130)은 게이트 절연막(120)에 의해 게이트 전극(140)과 절연된다. 산화물 반도체층(130)의 상세한 구성은 후술된다.The oxide semiconductor layer 130 is disposed on the gate insulating layer 120 . The oxide semiconductor layer 130 is insulated from the gate electrode 140 by the gate insulating layer 120 . A detailed configuration of the oxide semiconductor layer 130 will be described later.

산화물 반도체층(130) 상에 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)이 배치된다. 소스 전극(150)은 산화물 반도체층(130)과 연결된다. 드레인 전극(160)은 소스 전극(150)과 이격되어 산화물 반도체층(130)과 연결된다.A source electrode 150 and a drain electrode 160 are disposed on the oxide semiconductor layer 130 . The source electrode 150 is connected to the oxide semiconductor layer 130 . The drain electrode 160 is spaced apart from the source electrode 150 and is connected to the oxide semiconductor layer 130 .

소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)은 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 금(Au), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 네오듐(Nd), 구리(Cu), 및 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)은 각각 금속 또는 금속의 합금으로 만들어진 단일층으로 이루어질 수도 있고, 2층 이상의 다중층으로 이루어질 수도 있다.The source electrode 150 and the drain electrode 160 include molybdenum (Mo), aluminum (Al), chromium (Cr), gold (Au), titanium (Ti), nickel (Ni), neodium (Nd), copper ( Cu), and at least one of alloys thereof. Each of the source electrode 150 and the drain electrode 160 may be formed of a single layer made of a metal or a metal alloy, or may be formed of a multilayer of two or more layers.

산화물 반도체층(130), 게이트 전극(140), 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)은 박막 트랜지스터(100)를 형성한다.The oxide semiconductor layer 130 , the gate electrode 140 , the source electrode 150 , and the drain electrode 160 form the thin film transistor 100 .

이하, 산화물 반도체층(130)의 구성을 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the oxide semiconductor layer 130 will be described in detail.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 산화물 반도체층(130)은 게이트 절연막(120) 상의 제1 산화물 반도체층(131) 및 제1 산화물 반도체층(131) 상의 제2 산화물 반도체층(132)을 포함한다. 제1 산화물 반도체층(131)은 게이트 전극(140) 반대 방향의 제1 표면(S1) 및 게이트 전극(140) 방향의 제2 표면(S2)을 가지며, 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)보다 높은 질소 농도를 갖는다. According to an embodiment of the present invention, the oxide semiconductor layer 130 includes a first oxide semiconductor layer 131 on the gate insulating layer 120 and a second oxide semiconductor layer 132 on the first oxide semiconductor layer 131 . do. The first oxide semiconductor layer 131 has a first surface S1 facing the gate electrode 140 and a second surface S2 facing the gate electrode 140 , and the second oxide semiconductor layer 132 is 1 has a nitrogen concentration higher than that of the oxide semiconductor layer 131 .

박막 트랜지스터(100)의 채널은 제1 산화물 반도체층(131)에 형성된다. 따라서, 제1 산화물 반도체층(131)을 "채널층" 또는 "활성층"이라고도 한다. 제1 산화물 반도체층(131)은 산화물 반도체 물질을 포함한다. 예를 들어, 제1 산화물 반도체층(131)은 IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계, 등의 산화물 반도체 물질에 의해 만들어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에 알려진 다른 산화물 반도체 물질에 의하여 제1 산화물 반도체층(131)이 만들어질 수도 있다.The channel of the thin film transistor 100 is formed in the first oxide semiconductor layer 131 . Accordingly, the first oxide semiconductor layer 131 is also referred to as a “channel layer” or an “active layer”. The first oxide semiconductor layer 131 includes an oxide semiconductor material. For example, the first oxide semiconductor layer 131 is IZO (InZnO)-based, IGO (InGaO)-based, ITO (InSnO)-based, IGZO (InGaZnO)-based, IGZTO (InGaZnSnO)-based, GZTO (GaZnSnO)-based, GZO It may be made of an oxide semiconductor material such as (GaZnO)-based, ITZO (InSnZnO)-based, or the like. However, the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the first oxide semiconductor layer 131 may be made of other oxide semiconductor materials known in the art.

제2 산화물 반도체층(132)은 채널층 역할을 하는 제1 산화물 반도체층(131)을 보호한다. 따라서, 제2 산화물 반도체층(132)을 "보호층"이라고도 한다. 제2 산화물 반도체층(132)은 산화물 반도체 물질 및 질소(N)를 포함한다. 예를 들어, 제2 산화물 반도체층(132)은 IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO (InSnZnO)계 등의 산화물 반도체 물질 및 질소(N)를 포함한다. 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)과 동일한 산화물 반도체 물질을 포함하며, 질소(N)를 더 포함할 수 있다.The second oxide semiconductor layer 132 protects the first oxide semiconductor layer 131 serving as a channel layer. Accordingly, the second oxide semiconductor layer 132 is also referred to as a “protective layer”. The second oxide semiconductor layer 132 includes an oxide semiconductor material and nitrogen (N). For example, the second oxide semiconductor layer 132 is IZO (InZnO)-based, IGO (InGaO)-based, ITO (InSnO)-based, IGZO (InGaZnO)-based, IGZTO (InGaZnSnO)-based, GZTO (GaZnSnO)-based, GZO oxide semiconductor materials such as (GaZnO) based, ITZO (InSnZnO) based, and nitrogen (N). The second oxide semiconductor layer 132 includes the same oxide semiconductor material as that of the first oxide semiconductor layer 131 , and may further include nitrogen (N).

제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)보다 높은 농도의 질소를 포함한다. 제2 산화물 반도체층(132)에 포함된 질소는 산소와 안정적인 결합을 형성하며, 금속 원소들 사이에 안정적으로 배치될 수 있다. 이와 같이, 질소를 포함하는 제2 산화물 반도체층(132)은 우수한 막 안정성을 갖는다. 제2 산화물 반도체층(132)은 박막 트랜지스터(100) 제조를 위한, 노광, 식각, 패터닝, 열처리 등의 공정에 대해 우수한 내성을 가져, 하부의 제1 산화물 반도체층(131)을 보호한다. The second oxide semiconductor layer 132 includes nitrogen having a higher concentration than that of the first oxide semiconductor layer 131 . Nitrogen included in the second oxide semiconductor layer 132 forms a stable bond with oxygen and may be stably disposed between metal elements. As such, the second oxide semiconductor layer 132 including nitrogen has excellent film stability. The second oxide semiconductor layer 132 has excellent resistance to processes such as exposure, etching, patterning, and heat treatment for manufacturing the thin film transistor 100 , and protects the lower first oxide semiconductor layer 131 .

질소는 박막 트랜지스터(100)의 제조 공정 중 또는 박막 트랜지스터를 이용한 표시장치의 제조 공정 중 식각, 패터닝 또는 열처리 공정에서, 산소(O) 또는 다른 원소가 이탈하지 않도록 하여, 산화물 반도체층(130)에 결함이 발생되는 것을 방지한다. 예를 들어, 제2 산화물 반도체층(132)에 산소 결함(Oxygen Vacancy, VO)이 발생되는 경우, 결함 위치(defect site)를 통해 식각액이 침투하여 산소 결함(VO)이 더욱 증가될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 질소에 의해 산소 결함(VO) 위치가 채워지기 때문에, 산소 결함(VO)이 감소되며 식각액에 의해 산소 결함(VO)이 증가하지 않아 막 안정성이 향상될 수 있다. 도 11a 및 11b는 제2 산화물 반도체층(132) 내에서 질소의 결합 상태를 예시하는 개략도이다. 도 11a 및 11b에서 "N1"은 질소이고, "M1", "M2", "M3"는 금속 원소를 나타내고, "O"는 산소를 나타낸다. 도 11a 및 11를 참조하면, 제2 산화물 반도체층(132) 내에서 질소(N1)는 산소(O) 및 금속(M1, M2, M3)와 안정적인 결합을 형성하는 것을 확인할 수 있다.Nitrogen is added to the oxide semiconductor layer 130 by preventing oxygen (O) or other elements from escaping during the etching, patterning, or heat treatment process during the manufacturing process of the thin film transistor 100 or the manufacturing process of the display device using the thin film transistor. prevent defects from occurring. For example, when an oxygen defect ( VO ) is generated in the second oxide semiconductor layer 132 , the etchant penetrates through the defect site and the oxygen defect ( VO ) may further increase. have. However, according to an embodiment of the present invention, since the oxygen defect (VO) position is filled by nitrogen, the oxygen defect ( VO ) is reduced and the oxygen defect ( VO ) is not increased by the etchant, so that the film stability is improved. can be improved 11A and 11B are schematic diagrams illustrating a bonding state of nitrogen in the second oxide semiconductor layer 132 . 11A and 11B, “N1” is nitrogen, “M1”, “M2”, and “M3” indicate a metal element, and “O” indicates oxygen. 11A and 11 , it can be seen that nitrogen (N1) forms a stable bond with oxygen (O) and metals (M1, M2, and M3) in the second oxide semiconductor layer 132 .

보다 구체적으로, 도 1에 따른 박막 트랜지스터(100)는, 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)의 형성 과정에서 채널 영역이 노출되는 BCE(Back Channel Etch) 구조를 갖는다. BCE(Back Channel Etch) 구조의 박막 트랜지스터(100)를 제조하는 과정에서, 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)의 형성을 위한 식각 및 패터닝에 의해 채널부가 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)으로부터 노출된다. 이 때, 산화물 반도체층(130)이 식각 기체 또는 식각액에 노출된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 산화물 반도체층(132)이 식각 기체 또는 식각 액에 노출되지만, 질소를 포함하여 우수한 막 안정성을 가지기 때문에, 식각 기체 또는 식각 액에 의해 손상되지 않는다. 따라서, 제2 산화물 반도체층(132)은 하부의 제1 산화물 반도체층(131)을 보호할 수 있다.More specifically, the thin film transistor 100 of FIG. 1 has a BCE (Back Channel Etch) structure in which a channel region is exposed during the formation of the source electrode 150 and the drain electrode 160 . In the process of manufacturing the thin film transistor 100 of the BCE (Back Channel Etch) structure, the channel portion is etched and patterned for the formation of the source electrode 150 and the drain electrode 160 to form the source electrode 150 and the drain electrode ( 160). At this time, the oxide semiconductor layer 130 is exposed to an etching gas or an etching solution. According to an embodiment of the present invention, although the second oxide semiconductor layer 132 is exposed to an etching gas or an etching solution, it is not damaged by the etching gas or the etching solution because it has excellent film stability including nitrogen. Accordingly, the second oxide semiconductor layer 132 may protect the lower first oxide semiconductor layer 131 .

구체적으로, 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)은 스퍼터링 증착(sputtering deposition)에 의하여 형성될 수 있다. 특히, 제2 산화물 반도체층(132)은 산화물 반도체 물질과 질소를 이용하는 스퍼터링 증착에 의하여 형성될 수 있다. 그에 따라, 질소가 제2 산화물 반도체층(132) 내에 균일하게 분포될 수 있다. 질소가 제2 산화물 반도체층(132) 내에 균일하게 분포됨에 따라, 제2 산화물 반도체층(132)은 전 영역에 걸쳐 우수한 막 안정성을 가져, 제1 산화물 반도체층(131)을 효율적으로 보호할 수 있다. Specifically, the first oxide semiconductor layer 131 and the second oxide semiconductor layer 132 may be formed by sputtering deposition. In particular, the second oxide semiconductor layer 132 may be formed by sputtering deposition using an oxide semiconductor material and nitrogen. Accordingly, nitrogen may be uniformly distributed in the second oxide semiconductor layer 132 . As nitrogen is uniformly distributed in the second oxide semiconductor layer 132 , the second oxide semiconductor layer 132 has excellent film stability over the entire region, thereby effectively protecting the first oxide semiconductor layer 131 . have.

제2 산화물 반도체층(132)에 포함된 질소(N)의 농도는 원자수 기준으로 3 내지 10 원자%(at%)이다. 질소의 농도가 3 원자% 미만인 경우, 제2 산화물 반도체층(132)의 안정성이 충분히 확보되지 않아 제2 산화물 반도체층(132)이 제1 산화물 반도체층(131)을 충분히 보호하지 못할 수 있다. 반면, 질소의 농도가 10 원자%를 초과하는 경우, 제2 산화물 반도체층(132) 내에 미결합 질소가 존재할 수 있으며, 이로 인해 제2 산화물 반도체층(132)의 막질이 저하되어 제2 산화물 반도체층(132)이 제1 산화물 반도체층(131)을 충분히 보호하지 못할 수 있다.The concentration of nitrogen (N) included in the second oxide semiconductor layer 132 is 3 to 10 atomic% (at%) based on the number of atoms. When the concentration of nitrogen is less than 3 atomic %, the stability of the second oxide semiconductor layer 132 may not be sufficiently secured, so that the second oxide semiconductor layer 132 may not sufficiently protect the first oxide semiconductor layer 131 . On the other hand, when the concentration of nitrogen exceeds 10 atomic %, unbound nitrogen may exist in the second oxide semiconductor layer 132 , and thus the film quality of the second oxide semiconductor layer 132 is deteriorated, and thus the second oxide semiconductor layer 132 . The layer 132 may not sufficiently protect the first oxide semiconductor layer 131 .

제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131) 대비 102 내지 106 배의 표면저항을 가질 수 있다. 제2 산화물 반도체층(132)의 표면 저항이 제1 산화물 반도체층(131)의 표면 저항 대비 100 배 미만인 경우, 제2 산화물 반도체층(132)의 막 안정성이 충분히 확보되지 못할 수 있다. 반면, 제2 산화물 반도체층(132)의 표면 저항이 제1 산화물 반도체층(131)의 표면 저항 대비 106 배를 초과하도록 제2 산화물 반도체층(132)이 과량의 질소를 포함하는 경우, 제2 산화물 반도체층(132)의 막 형성 능력이 저하되고, 막 안정성이 저하될 수 있다. The second oxide semiconductor layer 132 may have a surface resistance of 10 2 to 10 6 times that of the first oxide semiconductor layer 131 . When the surface resistance of the second oxide semiconductor layer 132 is less than 100 times the surface resistance of the first oxide semiconductor layer 131 , the film stability of the second oxide semiconductor layer 132 may not be sufficiently secured. On the other hand, when the second oxide semiconductor layer 132 contains an excess of nitrogen such that the surface resistance of the second oxide semiconductor layer 132 exceeds 10 6 times the surface resistance of the first oxide semiconductor layer 131 , the second oxide semiconductor layer 132 contains an excess of nitrogen. The film-forming ability of the 2 oxide semiconductor layer 132 may be lowered, and film stability may be lowered.

예를 들어, 제1 산화물 반도체층(131)은 1 내지 10 kΩ/square 의 표면 저항을 가질 수 있고, 제2 산화물 반도체층(132)은 1 MΩ/square 내지 10 GΩ/square의 표면 저항을 가질 수 있다. 제1 산화물 반도체층(131)의 표면 저항이 1 kΩ/square 미만인 경우 제1 산화물 반도체층(131)이 도체화 거동을 보일 수 있으며, 10 kΩ/square를 초과하는 경우 박막 트랜지스터(100)의 전류 구동 특성이 저하될 수 있다. 제2 산화물 반도체층(132)의 표면 저항이 1 MΩ/square 미만인 경우는 질소(N)에 의해 산소 결함(Vo)이 충분히 메워지지 않은 상태로, 결함 위치(defect site)의 존재로 인해 막 안정성이 저하될 수 있다. 제2 산화물 반도체층(132)의 표면 저항이 10 GΩ/square인 경우는 질소(N)에 의해 산소 결함(Vo)이 충분히 메워진 상태에 대응된다. 따라서, 10 GΩ을 초과하여 제2 산화물 반도체층(132)의 표면 저항을 증가시키기 위한 추가적인 공정이나 비용을 소모하지 않아도 된다. 그러나 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 산화물 반도체층(132)은 10 GΩ을 초과하는 표면 저항을 가질 수도 있다. 예를 들어, 제2 산화물 반도체층(132)은 10 GΩ 초과 100 GΩ 이하의 표면 저항을 가질 수도 있다.For example, the first oxide semiconductor layer 131 may have a surface resistance of 1 to 10 kΩ/square, and the second oxide semiconductor layer 132 may have a surface resistance of 1 MΩ/square to 10 GΩ/square. can When the surface resistance of the first oxide semiconductor layer 131 is less than 1 kΩ/square, the first oxide semiconductor layer 131 may exhibit a conduction behavior, and when the surface resistance of the first oxide semiconductor layer 131 exceeds 10 kΩ/square, the current of the thin film transistor 100 Driving characteristics may be deteriorated. When the surface resistance of the second oxide semiconductor layer 132 is less than 1 MΩ/square, oxygen defects (Vo) are not sufficiently filled by nitrogen (N), and film stability due to the presence of defect sites this may be lowered. When the surface resistance of the second oxide semiconductor layer 132 is 10 GΩ/square, it corresponds to a state in which oxygen defects Vo are sufficiently filled by nitrogen (N). Therefore, it is not necessary to consume an additional process or cost for increasing the surface resistance of the second oxide semiconductor layer 132 to exceed 10 GΩ. However, the embodiment of the present invention is not limited thereto, and the second oxide semiconductor layer 132 may have a surface resistance exceeding 10 GΩ. For example, the second oxide semiconductor layer 132 may have a surface resistance of greater than 10 GΩ and less than or equal to 100 GΩ.

제1 산화물 반도체층(131)은 제2 산화물 반도체층(132) 대비 50 내지 5000 배의 이동도를 가질 수 있다. 제1 산화물 반도체층(131)의 이동도가 제2 산화물 반도체층(132)의 이동도 대비 50배 미만인 경우, 제1 산화물 반도체층(131)의 전기적 특성이 저하되어 박막 트랜지스터(100)의 스위칭 특성 또는 구동 특성이 저하될 수 있다. 반면, 제1 산화물 반도체층(131)의 이동도가 제2 산화물 반도체층(132)의 이동도 대비 5000배를 초과하는 경우, 제1 산화물 반도체층(131)이 과도하게 도체화되어 산화물 반도체층(130)이 전체적으로 도체와 유사한 거동을 나타낼 수 있다.The first oxide semiconductor layer 131 may have a mobility of 50 to 5000 times that of the second oxide semiconductor layer 132 . When the mobility of the first oxide semiconductor layer 131 is less than 50 times the mobility of the second oxide semiconductor layer 132 , the electrical characteristics of the first oxide semiconductor layer 131 are lowered and the thin film transistor 100 is switched Characteristics or driving characteristics may be degraded. On the other hand, when the mobility of the first oxide semiconductor layer 131 exceeds 5000 times that of the second oxide semiconductor layer 132 , the first oxide semiconductor layer 131 is excessively conductive and the oxide semiconductor layer 130 may exhibit a behavior similar to that of a conductor as a whole.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 산화물 반도체층(132)은 3nm 이상의 두께를 갖는다. 제2 산화물 반도체층(132)의 두께가 3nm 미만인 경우, 제2 산화물 반도체층(132)에서 질소와 다른 원소들 사이의 결합이 원활하지 않고 질소가 결함 위치(defect site)를 충분히 채우지 못할 수 있다. 따라서, 제2 산화물 반도체층(132)의 두께가 3nm 미만인 경우, 식각 및 패터닝 공정에서 제2 산화물 반도체층(132)이 식각되거나 유실되어 제2 산화물 반도체층(132)이 제1 산화물 반도체층(131)을 충분히 보호하지 못할 수 있다. 반면, 제2 산화물 반도체층(132)의 두께가 10nm인 경우 제1 산화물 반도체층(131)을 보호하기에 충분하므로, 제2 산화물 반도체층(132)의 두께를 필요이상으로 증가시켜 재료 사용량또는 공정 비용을 증가시키지 않아도 된다. 따라서, 제2 산화물 반도체층(132)은 두께는 3 내지 10nm의 범위로 조정될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 산화물 반도체층(132)은 10nm를 초과하는 두께를 가질 수 잇다. 예를 들어, 제2 산화물 반도체층(132)은 10nm 초과 50nm 이하의 두께를 가질 수 있으며, 10nm 초과 100nm 이하의 두께를 가질 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the second oxide semiconductor layer 132 has a thickness of 3 nm or more. When the thickness of the second oxide semiconductor layer 132 is less than 3 nm, coupling between nitrogen and other elements in the second oxide semiconductor layer 132 may not be smooth and nitrogen may not sufficiently fill defect sites. . Therefore, when the thickness of the second oxide semiconductor layer 132 is less than 3 nm, the second oxide semiconductor layer 132 is etched or lost in the etching and patterning process so that the second oxide semiconductor layer 132 is formed as the first oxide semiconductor layer ( 131) may not be sufficiently protected. On the other hand, when the thickness of the second oxide semiconductor layer 132 is 10 nm, it is sufficient to protect the first oxide semiconductor layer 131, so the thickness of the second oxide semiconductor layer 132 is increased more than necessary to increase the amount of material used or There is no need to increase the process cost. Accordingly, the thickness of the second oxide semiconductor layer 132 may be adjusted in a range of 3 to 10 nm. However, an embodiment of the present invention is not limited thereto, and the second oxide semiconductor layer 132 may have a thickness exceeding 10 nm. For example, the second oxide semiconductor layer 132 may have a thickness of greater than 10 nm and less than or equal to 50 nm, and may have a thickness of greater than 10 nm and less than or equal to 100 nm.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 산화물 반도체층(132)은, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 중 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)과 중첩하지 않는 영역을 커버한다. 구체적으로, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 중 소스 전극(150) 및 상기 드레인 전극과 중첩하지 않는 영역은 제2 산화물 반도체층(132)에 의해 보호된다. 도 1을 참조하면, 제2 산화물 반도체층(132)은, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 전체를 커버한다. 따라서, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 전체가 제2 산화물 반도체층(132)에 의하여 보호될 수 있다. 또한, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 중 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)과 중첩하는 영역은 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)에 의해서도 보호된다.According to an embodiment of the present invention, the second oxide semiconductor layer 132 does not overlap the source electrode 150 and the drain electrode 160 among the first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 . cover the area Specifically, a region of the first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 that does not overlap the source electrode 150 and the drain electrode is protected by the second oxide semiconductor layer 132 . Referring to FIG. 1 , the second oxide semiconductor layer 132 covers the entire first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 . Accordingly, the entire first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 may be protected by the second oxide semiconductor layer 132 . In addition, a region overlapping the source electrode 150 and the drain electrode 160 of the first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 is also protected by the source electrode 150 and the drain electrode 160 .

도 1의 박막 트랜지스터(100)에서 제1 산화물 반도체층(131)의 일부는 소스 전극(150)과 접촉하고, 제1 산화물 반도체층(100)의 다른 일부는 드레인 전극(160)과 접촉하다. 도 1을 참조하면, 제1 산화물 반도체층(131)은 왼쪽 측면에서 소스 전극(150)과 접촉하고, 우측 측면에서 드레인 전극(160)과 접촉하다. 이와 같이, 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)과 접촉과 각각 접촉하는 제1 산화물 반도체층(131)은 채널층 역할을 할 수 있다. In the thin film transistor 100 of FIG. 1 , a part of the first oxide semiconductor layer 131 contacts the source electrode 150 , and another part of the first oxide semiconductor layer 100 contacts the drain electrode 160 . Referring to FIG. 1 , the first oxide semiconductor layer 131 contacts the source electrode 150 on the left side and the drain electrode 160 on the right side. As described above, the first oxide semiconductor layer 131 in contact with the source electrode 150 and the drain electrode 160 may serve as a channel layer.

도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(200)의 단면도이다. 이하, 중복을 피하기 위하여, 이미 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략된다. 2 is a cross-sectional view of a thin film transistor 200 according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, in order to avoid duplication, descriptions of the already described components will be omitted.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)과 다른 평면을 가지며, 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 중 일부를 커버한다. 보다 구체적으로, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 중 적어도 일부는 제2 산화물 반도체층(132)으로부터 노출되어 있다. According to another embodiment of the present invention, the second oxide semiconductor layer 132 has a different plane from the first oxide semiconductor layer 131 , and the second oxide semiconductor layer 132 is the first oxide semiconductor layer 131 . covers a portion of the first surface S1 of the More specifically, at least a portion of the first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 is exposed from the second oxide semiconductor layer 132 .

도 2를 참조하면, 제1 표면(S1) 중 일부가 제2 산화물 반도체층(132)으로부터 노출된다. 따라서, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 중 적어도 일부는 소스 전극(150)과 접촉할 수 있고, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1) 중 다른 일부는 드레인 전극(160)과 접촉할 수 있다. 그 결과, 도 1에 도시된 박막 트랜지스터(100)와 비교하여, 도 2에 도시된 박막 트랜지스터(200)에서는, 제1 산화물 반도체층(131)과 소스 전극(150)의 접촉 영역 및 제1 산화물 반도체층(131)과 드레인 전극(160)의 접촉 영역이 증가한다. 접촉 영역 증가로 인해, 제1 산화물 반도체층(131)과 소스 전극(150) 및 제1 산화물 반도체층(131)과 드레인 전극(160)의 전기 접속 특성이 향상될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a portion of the first surface S1 is exposed from the second oxide semiconductor layer 132 . Accordingly, at least a portion of the first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 may be in contact with the source electrode 150 , and another portion of the first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 may be in contact with the source electrode 150 . may be in contact with the drain electrode 160 . As a result, compared to the thin film transistor 100 shown in FIG. 1 , in the thin film transistor 200 shown in FIG. 2 , the contact region between the first oxide semiconductor layer 131 and the source electrode 150 and the first oxide A contact area between the semiconductor layer 131 and the drain electrode 160 increases. Due to the increase in the contact area, electrical connection characteristics between the first oxide semiconductor layer 131 and the source electrode 150 and the first oxide semiconductor layer 131 and the drain electrode 160 may be improved.

이하, 도 3a 내지 3h를 참조하여, 박막 트랜지스터(200)의 제조방법을 설명한다. 도 3a 내지 3h는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터(200)의 제조 공정도이다.Hereinafter, a method of manufacturing the thin film transistor 200 will be described with reference to FIGS. 3A to 3H . 3A to 3H are manufacturing process diagrams of a thin film transistor 200 according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 기판(110) 상에 게이트 전극(140)이 형성된다. Referring to FIG. 3A , the gate electrode 140 is formed on the substrate 110 .

기판(110)으로 유리가 사용될 수 있고, 구부리거나 휠 수 있는 투명한 플라스틱이 사용될 수도 있다. 기판(110)으로 사용되는 플라스틱의 예로서, 폴리이미드가 있다. 플라스틱이 기판(110)으로 사용되는 경우, 기판(110)이 고 내구성 재료로 이루어진 캐리어 기판상에 배치된 상태에서 제조 공정이 진행될 수 있다.Glass may be used as the substrate 110 , and transparent plastic that can be bent or bent may be used. An example of the plastic used as the substrate 110 is polyimide. When plastic is used as the substrate 110 , the manufacturing process may be performed while the substrate 110 is disposed on a carrier substrate made of a highly durable material.

기판(110) 상에 게이트 전극(140)이 형성된다. 게이트 전극(140)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)이나 은 합금과 같은 은 계열의 금속, 구리(Cu)나 구리 합금과 같은 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금과 같은 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 네오듐(Nd) 및 티타늄(Ti) 중 적어도 하나에 의하여 형성될 수 있다. 게이트 전극(140)은 단일막으로 이루어질 수도 있고 다층막으로 이루어질 수도 있다.A gate electrode 140 is formed on the substrate 110 . The gate electrode 140 is an aluminum-based metal such as aluminum (Al) or an aluminum alloy, a silver-based metal such as silver (Ag) or a silver alloy, a copper-based metal such as copper (Cu) or a copper alloy, molybdenum ( Mo) or a molybdenum-based metal such as a molybdenum alloy, it may be formed of at least one of chromium (Cr), tantalum (Ta), neodium (Nd), and titanium (Ti). The gate electrode 140 may be formed of a single layer or a multi-layered layer.

도 3b를 참조하면, 게이트 전극(140) 상에 게이트 절연막(120)이 형성된다. 그 결과, 제1 증착 대상 기판(101)이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 증착 대상 기판(101)은 기판(110) 상에 게이트 전극(140) 및 게이트 절연막(120)이 형성되어 이루어진다. Referring to FIG. 3B , the gate insulating layer 120 is formed on the gate electrode 140 . As a result, the first deposition target substrate 101 is formed. According to an embodiment of the present invention, the first deposition target substrate 101 is formed by forming the gate electrode 140 and the gate insulating layer 120 on the substrate 110 .

다음, 게이트 절연막(120) 상에 산화물 반도체층(130)이 형성된다. 산화물 반도체층(130)은 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)을 포함하며, 게이트 전극(140)과 중첩한다.Next, the oxide semiconductor layer 130 is formed on the gate insulating layer 120 . The oxide semiconductor layer 130 includes a first oxide semiconductor layer 131 and a second oxide semiconductor layer 132 , and overlaps the gate electrode 140 .

구체적으로, 도 3c 및 도 4를 참조하면, 챔버(10) 내의 산소 기체(O2) 함유 분위기 하에서 스퍼터링 증착(sputtering deposition)에 의해 게이트 절연막(120) 상에 제1 산화물 반도체 물질층(131a)이 형성된다. 그 결과, 제2 증착 대상 기판(102)이 형성된다.Specifically, referring to FIGS. 3C and 4 , the first oxide semiconductor material layer 131a on the gate insulating film 120 by sputtering deposition under an oxygen gas (O 2 ) containing atmosphere in the chamber 10 . this is formed As a result, the second deposition target substrate 102 is formed.

제1 산화물 반도체 물질층(131a)은, 예를 들어, IZO(InZnO)계 산화물 반도체 물질, IGO (InGaO)계 산화물 반도체 물질, ITO(InSnO)계 산화물 반도체 물질, IGZO(InGaZnO)계 산화물 반도체 물질, IGZTO(InGaZnSnO)계 산화물 반도체 물질, GZTO(GaZnSnO)계 산화물 반도체 물질, GZO(GaZnO)계 산화물 반도체 물질 및 ITZO (InSnZnO)계 산화물 반도체 물질 중 적어도 하나에 의하여 만들어질 수 있다. 제1 산화물 반도체 물질층(131a)은 스퍼터링 증착에 의하여 형성될 수 있다.The first oxide semiconductor material layer 131a is, for example, an IZO (InZnO)-based oxide semiconductor material, an IGO (InGaO)-based oxide semiconductor material, an ITO (InSnO)-based oxide semiconductor material, or an IGZO (InGaZnO)-based oxide semiconductor material. , IGZTO (InGaZnSnO)-based oxide semiconductor material, GZTO (GaZnSnO)-based oxide semiconductor material, GZO (GaZnO)-based oxide semiconductor material, and ITZO (InSnZnO)-based oxide semiconductor material may be made of at least one. The first oxide semiconductor material layer 131a may be formed by sputtering deposition.

도 3d 및 도 5를 참조하면, 챔버(10) 내의 산소 기체(O2) 및 질소 기체(N2) 함유 분위기 하에서 스퍼터링 증착(sputtering deposition)에 의해 제1 산화물 반도체 물질층(131a) 상에 제2 산화물 반도체 물질층(132a)이 형성된다. 제2 산화물 반도체 물질층(132a)은 산화물 반도체 물질 및 질소(N)를 포함한다. 제2 산화물 반도체층(132)은 IZO(InZnO)계, IGO(InGaO)계, ITO(InSnO)계, IGZO(InGaZnO)계, IGZTO(InGaZnSnO)계, GZTO(GaZnSnO)계, GZO(GaZnO)계, ITZO(InSnZnO)계 등의 산화물 반도체 물질 및 질소(N)에 의하여 만들어질 수 있다. 예를 들어, 제2 산화물 반도체 물질층(132a)은 제1 산화물 반도체 물질층(131a)과 동일한 산화물 반도체 물질을 포함할 수 있다.3D and 5, the first oxide semiconductor material layer 131a by sputtering deposition under an atmosphere containing oxygen gas (O 2 ) and nitrogen gas (N 2 ) in the chamber 10 . Two oxide semiconductor material layer 132a is formed. The second oxide semiconductor material layer 132a includes an oxide semiconductor material and nitrogen (N). The second oxide semiconductor layer 132 is IZO (InZnO)-based, IGO (InGaO)-based, ITO (InSnO)-based, IGZO (InGaZnO)-based, IGZTO (InGaZnSnO)-based, GZTO (GaZnSnO)-based, GZO (GaZnO)-based , it may be made of an oxide semiconductor material such as InSnZnO (ITZO) and nitrogen (N). For example, the second oxide semiconductor material layer 132a may include the same oxide semiconductor material as the first oxide semiconductor material layer 131a.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 산화물 반도체층(130) 형성을 위한 스퍼터링 증착을 상세히 설명한다.Hereinafter, sputtering deposition for forming the oxide semiconductor layer 130 will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5 .

도 4는 제1 산화물 반도체층(131) 형성을 위한 스퍼터링 증착을 설명하는 개략도이다. 4 is a schematic diagram illustrating sputtering deposition for forming the first oxide semiconductor layer 131 .

도 4를 참조하면, 산화물 반도체층(130)을 형성을 위해, 먼저, 기판 상(110)에 게이트 전극(140) 및 게이트 절연막(120)이 형성되어 이루어진 제1 증착 대상 기판(101)이 챔버(10)로 도입된다. 다음, 챔버(10) 내의 산소 기체(O2) 함유 분위기 하에서 스퍼터링 증착에 의해, 게이트 절연막(120) 상에 제1 산화물 반도체 물질층(131a)이 형성된다. Referring to FIG. 4 , in order to form the oxide semiconductor layer 130 , first, the first deposition target substrate 101 formed by forming the gate electrode 140 and the gate insulating layer 120 on the substrate 110 is performed in a chamber. (10) is introduced. Next, a first oxide semiconductor material layer 131a is formed on the gate insulating layer 120 by sputtering deposition under an oxygen gas (O 2 ) containing atmosphere in the chamber 10 .

도 4에서, 챔버(10)의 음극(cathode)에는 스퍼터링 타겟(sputtering target)이 배치된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스퍼터링 타겟으로 산화물 반도체층 형성을 위한 금속이 사용된다. 예를 들어, 스퍼터링 타겟은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함한다. 챔버(10)의 양극(anode)에 제1 증착 대상 기판(101)이 배치된다.In FIG. 4 , a sputtering target is disposed on a cathode of the chamber 10 . According to an embodiment of the present invention, a metal for forming an oxide semiconductor layer is used as a sputtering target. For example, the sputtering target includes at least one of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and tin (Sn). A first deposition target substrate 101 is disposed on an anode of the chamber 10 .

스퍼터링 증착을 위해 스퍼터링 가스가 챔버(10)로 도입된다. 제1 산화물 반도체 물질층(131a)을 형성을 위한 스퍼터링 가스로 아르곤(Ar) 및 산소 기체(O2)가 사용된다. 챔버(10) 내에 플라즈마가 형성되고, 플라즈마 증착에 의해, 게이트 절연막(120) 상에 제1 산화물 반도체 물질층(131a)이 형성된다. 그 결과, 제2 증착 대상 기판(102)이 형성된다.A sputtering gas is introduced into the chamber 10 for sputtering deposition. Argon (Ar) and oxygen gas (O 2 ) are used as sputtering gases for forming the first oxide semiconductor material layer 131a. Plasma is formed in the chamber 10 , and a first oxide semiconductor material layer 131a is formed on the gate insulating layer 120 by plasma deposition. As a result, the second deposition target substrate 102 is formed.

도 5는 제2 산화물 반도체층(132) 형성을 위한 스퍼터링 증착을 설명하는 개략도이다.FIG. 5 is a schematic diagram illustrating sputtering deposition for forming the second oxide semiconductor layer 132 .

도 5를 참조하면, 챔버(10) 내의 산소 기체(O2) 및 질소 기체(N2) 함유 분위기 하에서 제1 산화물 반도체 물질층(131a) 상에 제2 산화물 반도체 물질층(132a)이 형성된다. 제1 산화물 반도체 물질층(131a) 형성 단계와 제2 산화물 반도체 물질층(132a) 형성 단계는 동일 챔버(10)에서 연속 공정으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 5 , a second oxide semiconductor material layer 132a is formed on the first oxide semiconductor material layer 131a in an atmosphere containing oxygen gas (O 2 ) and nitrogen gas (N 2 ) in the chamber 10 . . The forming of the first oxide semiconductor material layer 131a and the forming of the second oxide semiconductor material layer 132a may be performed in a continuous process in the same chamber 10 .

도 5에서, 챔버(10)의 음극(cathode)에는 스퍼터링 타겟(sputtering target)이 배치된다. 스퍼터링 타겟은 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함한다. 챔버(10)의 양극(anode)에는, 제2 증착 대상 기판(102)이 위치한다.In FIG. 5 , a sputtering target is disposed on a cathode of the chamber 10 . The sputtering target includes at least one of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and tin (Sn). A second deposition target substrate 102 is positioned at an anode of the chamber 10 .

제2 산화물 반도체 물질층(131a) 형성을 위한 스퍼터링 가스는 아르곤(Ar), 산소 기체(O2) 및 질소 기체(N2)를 포함한다. 챔버(10) 내에 플라즈마가 형성되고, 플라즈마 증착에 의해 제1 산화물 반도체 물질층(131a) 상에 제2 산화물 반도체 물질층(132a)이 형성된다.The sputtering gas for forming the second oxide semiconductor material layer 131a includes argon (Ar), oxygen gas (O 2 ), and nitrogen gas (N 2 ). Plasma is formed in the chamber 10 , and a second oxide semiconductor material layer 132a is formed on the first oxide semiconductor material layer 131a by plasma deposition.

스퍼터링 증착에 의해, 질소는 제2 산화물 반도체 물질층(132a) 내에서 위치에 상관없이 균일하게 분포된다. 그 결과, 제2 산화물 반도체층(132)은 전 영역에서 균일한 질소 농도를 가질 수 있다.By sputtering deposition, nitrogen is uniformly distributed irrespective of position in the second oxide semiconductor material layer 132a. As a result, the second oxide semiconductor layer 132 may have a uniform nitrogen concentration in the entire region.

도 3d 및 도 5에 도시된 제2 산화물 반도체 물질층(132a)을 형성하는 단계에서, 질소 기체(N2)는 산소 기체(O2) 대비 0.1 내지 50% 의 유량(flow rate)을 갖는다. 질소 기체(N2)의 유량이 산소 기체(O2)의 유량 대비 0.1% 미만인 경우, 제2 산화물 반도체 물질층(132a)에 질소가 미량으로 포함되어, 제2 산화물 반도체층(132)이 우수한 막 안정성을 가지지 못할 수 있다. 반면, 질소 기체(N2)의 유량이 산소 기체(O2)의 유량 대비 50%를 초과하는 경우, 과도한 질소로 인하여, 제2 산화물 반도체 물질층(132a)의 막 안정성이 저하되고, 그 결과, 제2 산화물 반도체층(132)의 막 안정성이 저하될 수 있다.In the step of forming the second oxide semiconductor material layer 132a shown in FIGS. 3D and 5 , nitrogen gas (N 2 ) has a flow rate of 0.1 to 50% compared to oxygen gas (O 2 ). When the flow rate of nitrogen gas (N 2 ) is less than 0.1% compared to the flow rate of oxygen gas (O 2 ), nitrogen is included in a trace amount in the second oxide semiconductor material layer 132a, so that the second oxide semiconductor layer 132 is excellent. It may not have membrane stability. On the other hand, when the flow rate of the nitrogen gas (N 2 ) exceeds 50% of the flow rate of the oxygen gas (O 2 ), the film stability of the second oxide semiconductor material layer 132a is reduced due to the excessive nitrogen, and as a result , the film stability of the second oxide semiconductor layer 132 may be reduced.

제2 산화물 반도체 물질층(132a)을 형성하는 단계에, 질소 기체(N2)의 유량이 산소 기체(O2)의 유량 대비 0.1 내지 50% 로 조정됨에 따라, 제2 산화물 반도체 물질층(132a)에 의하여 형성되는 제2 산화물 반도체층(132)은 원자수 기준으로 3 내지 10 원자%(at%) 농도의 질소(N)를 포함할 수 있다.In the step of forming the second oxide semiconductor material layer 132a, the flow rate of the nitrogen gas (N 2 ) is adjusted to 0.1 to 50% compared to the flow rate of the oxygen gas (O 2 ), the second oxide semiconductor material layer 132a ), the second oxide semiconductor layer 132 may include nitrogen (N) at a concentration of 3 to 10 atomic% (at%) based on the number of atoms.

또한, 제2 산화물 반도체 물질층(132a)은 3nm 이상의 두께를 가지도록 형성된다. 그 결과, 제2 산화물 반도체층(132)은 3nm 이상의 두께를 가져, 제1 산화물 반도체층(131)을 안정적으로 보호할 수 있다.In addition, the second oxide semiconductor material layer 132a is formed to have a thickness of 3 nm or more. As a result, the second oxide semiconductor layer 132 may have a thickness of 3 nm or more to stably protect the first oxide semiconductor layer 131 .

제1 산화물 반도체 물질층(131a) 및 제2 산화물 반도체 물질층(132a)이 형성된 후, 제1 산화물 반도체 물질층(131a) 및 제2 산화물 반도체 물질층(132a)이 패터닝되어 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)이 형성된다. After the first oxide semiconductor material layer 131a and the second oxide semiconductor material layer 132a are formed, the first oxide semiconductor material layer 131a and the second oxide semiconductor material layer 132a are patterned to form a first oxide semiconductor layer 131 and the second oxide semiconductor layer 132 are formed.

구체적으로, 도 3e를 참조하면, 제2 산화물 반도체 물질층(132a) 상에 포토 레지스트층(175)이 형성된다. 포토 레지스트층(175)은, 예를 들어, 네가티브형 포토 레지스트로 이루어질 수 있다.Specifically, referring to FIG. 3E , a photoresist layer 175 is formed on the second oxide semiconductor material layer 132a. The photoresist layer 175 may be formed of, for example, a negative photoresist.

다음, 포토 레지스트층(175) 상에 패턴 마스크(210)가 배치된 후 노광이 이루어진다. 패턴 마스크(210)는 차광부(211), 반투광부(212) 및 투광부(213)를 포함한다. 패턴 마스크(210)를 통해 광(L1)이 조사됨으로써 선택적 노광이 이루어진다. 노광을 위해 자외선이 조사될 수 있다.Next, after the pattern mask 210 is disposed on the photoresist layer 175 , exposure is performed. The pattern mask 210 includes a light blocking portion 211 , a semi-transmissive portion 212 , and a light transmitting portion 213 . Selective exposure is performed by irradiating the light L1 through the pattern mask 210 . Ultraviolet rays may be irradiated for exposure.

도 3f를 참조하면, 패턴 마스크(210)를 이용한 노광 및 현상에 의해 포토 레지스트 패턴(176)이 형성된다. 포토 레지스트 패턴(176)을 마스크로 하여, 식각이 이루어진다. 식각의 방법으로, 드라이 에칭(D/E)이 적용될 수 있다. Referring to FIG. 3F , a photoresist pattern 176 is formed by exposure and development using the pattern mask 210 . Etching is performed using the photoresist pattern 176 as a mask. As the etching method, dry etching (D/E) may be applied.

도 3g를 참조하면, 드라이 에칭(D/E)에 의해, 1 산화물 반도체 물질층(131a) 및 제2 산화물 반도체 물질층(132a)이 패터닝되어 제1 산화물 반도체층(131) 및 제2 산화물 반도체층(132)이 형성된다. Referring to FIG. 3G , the first oxide semiconductor material layer 131a and the second oxide semiconductor material layer 132a are patterned by dry etching (D/E) to form the first oxide semiconductor layer 131 and the second oxide semiconductor layer. Layer 132 is formed.

도 3g를 참조하면, 제1 산화물 반도체층(131)은 게이트 전극(140) 반대 방향의 제1 표면(S1) 및 게이트 전극(140) 방향의 제2 표면(S2)을 갖는다. 또한, 산화물 반도체층(130)을 형성하는 단계에서, 제1 표면(S1)의 적어도 일부가 제2 산화물 반도체층으로부터 노출되도록 제2 산화물 반도체층(S2)이 패터닝된다. Referring to FIG. 3G , the first oxide semiconductor layer 131 has a first surface S1 facing the gate electrode 140 and a second surface S2 facing the gate electrode 140 . In addition, in the step of forming the oxide semiconductor layer 130 , the second oxide semiconductor layer S2 is patterned so that at least a portion of the first surface S1 is exposed from the second oxide semiconductor layer.

도 3h를 참조하면, 산화물 반도체층(130)과 각각 연결되며, 서로 이격된 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)이 형성된다. 그 결과, 박막 트랜지스터(200)가 완성된다. 이 때, 제1 산화물 반도체층(131)의 제1 표면(S1)이 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160)과 직접 접촉할 수 있도록 제2 산화물 반도체층(132)이 패터닝 됨에 따라, 산화물 반도체층(130)과 소스 전극(150) 및 드레인 전극(160) 사이의 전기적 접속 특성이 향상될 수 있다.Referring to FIG. 3H , a source electrode 150 and a drain electrode 160 respectively connected to the oxide semiconductor layer 130 and spaced apart from each other are formed. As a result, the thin film transistor 200 is completed. At this time, as the second oxide semiconductor layer 132 is patterned so that the first surface S1 of the first oxide semiconductor layer 131 can directly contact the source electrode 150 and the drain electrode 160 , the oxide Electrical connection characteristics between the semiconductor layer 130 and the source electrode 150 and the drain electrode 160 may be improved.

그러나, 본 발명의 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 산화물 반도체층(132)이 제1 산화물 반도체층(131)과 동일한 평면을 가지도록 패터닝될 수도 있다. 보다 구체적으로, 도 3e의 노광 및 현상 단계에 있어서, 반투광부(212)를 갖지 않고 차광부(211)와 투광부(213)만을 갖는 패턴 마스크가 사용되는 경우, 제2 산화물 반도체층(132)이 제1 산화물 반도체층(131)과 동일한 평면을 가지도록 패터닝될 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같은 박막 트랜지스터(100)가 만들어질 수 있다.However, the exemplary embodiment is not limited thereto, and the second oxide semiconductor layer 132 may be patterned to have the same plane as the first oxide semiconductor layer 131 . More specifically, in the exposure and development step of FIG. 3E , when a pattern mask having only the light-shielding portion 211 and the light-transmitting portion 213 without the semi-transmissive portion 212 is used, the second oxide semiconductor layer 132 . It may be patterned to have the same plane as the first oxide semiconductor layer 131 . In this case, the thin film transistor 100 as shown in FIG. 1 may be manufactured.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(300)의 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view of a display device 300 according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(300)는 기판(110), 박막 트랜지스터(200) 및 박막 트랜지스터(200)와 연결된 유기 발광 소자(270)를 포함한다. The display device 300 according to another embodiment of the present invention includes a substrate 110 , a thin film transistor 200 , and an organic light emitting diode 270 connected to the thin film transistor 200 .

도 6에는 도 2의 박막 트랜지스터(200)를 포함하는 표시장치(300)가 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 또 다른 일 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 도 1에 도시된 박막 트랜지스터(100)가 도 6의 표시장치(300)에 적용될 수도 있다. 6 illustrates a display device 300 including the thin film transistor 200 of FIG. 2 . However, another embodiment of the present invention is not limited thereto, and the thin film transistor 100 shown in FIG. 1 may be applied to the display device 300 of FIG. 6 .

도 6을 참조하면, 표시장치(300)는 기판(110), 기판(110) 상의 박막 트랜지스터(200), 박막 트랜지스터(200)와 연결된 제1 전극(271)을 포함한다. 또한, 표시장치(300)는 제1 전극(271) 상의 유기층(272) 및 유기층(272) 상의 제2 전극(273)을 포함한다. Referring to FIG. 6 , the display device 300 includes a substrate 110 , a thin film transistor 200 on the substrate 110 , and a first electrode 271 connected to the thin film transistor 200 . In addition, the display device 300 includes an organic layer 272 on the first electrode 271 and a second electrode 273 on the organic layer 272 .

구체적으로, 기판(110)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 기판(110)상에는 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있다. Specifically, the substrate 110 may be made of glass or plastic. A buffer layer (not shown) may be disposed on the substrate 110 .

박막 트랜지스터(200)는 기판(110) 상에 배치된다. 박막 트랜지스터(200)는 기판(110) 상의 게이트 전극(140), 게이트 전극(140) 상의 게이트 절연막(120), 게이트 절연막(120) 상의 산화물 반도체층(130), 산화물 반도체층(130)과 연결된 소스 전극(150), 및 소스 전극(150)과 이격되어 산화물 반도체층(130)과 연결된 드레인 전극(160)을 포함한다. 산화물 반도체층(130)은 게이트 전극(140)과 적어도 일부 중첩한다. 또한, 산화물 반도체층(130)은 게이트 절연막(120) 상의 제1 산화물 반도체층(131) 및 제1 산화물 반도체층(131) 상의 제2 산화물 반도체층(132)을 포함한다. 제1 산화물 반도체층(131)은 게이트 전극(140) 반대 방향의 제1 표면(S1) 및 게이트 전극(140) 방향의 제2 표면(S2)을 가지며, 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)보다 높은 질소 농도를 갖는다. The thin film transistor 200 is disposed on the substrate 110 . The thin film transistor 200 is connected to the gate electrode 140 on the substrate 110 , the gate insulating film 120 on the gate electrode 140 , the oxide semiconductor layer 130 on the gate insulating film 120 , and the oxide semiconductor layer 130 . It includes a source electrode 150 and a drain electrode 160 spaced apart from the source electrode 150 and connected to the oxide semiconductor layer 130 . The oxide semiconductor layer 130 at least partially overlaps the gate electrode 140 . In addition, the oxide semiconductor layer 130 includes a first oxide semiconductor layer 131 on the gate insulating layer 120 and a second oxide semiconductor layer 132 on the first oxide semiconductor layer 131 . The first oxide semiconductor layer 131 has a first surface S1 facing the gate electrode 140 and a second surface S2 facing the gate electrode 140 , and the second oxide semiconductor layer 132 is 1 has a nitrogen concentration higher than that of the oxide semiconductor layer 131 .

박막 트랜지스터(200) 상에 층간 절연막(191)이 배치된다. 층간 절연막(191)은 박막 트랜지스터(200)를 보호한다.An interlayer insulating layer 191 is disposed on the thin film transistor 200 . The interlayer insulating film 191 protects the thin film transistor 200 .

평탄화막(190)은 층간 절연막(191) 상에 배치되어 기판(110)의 상부를 평탄화시킨다. 평탄화막(190)은 감광성을 갖는 아크릴 수지와 같은 유기 절연 물질로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다. The planarization layer 190 is disposed on the interlayer insulating layer 191 to planarize an upper portion of the substrate 110 . The planarization layer 190 may be made of an organic insulating material such as an acrylic resin having photosensitivity, but is not limited thereto.

제1 전극(271)은 평탄화막(190) 상에 배치된다. 제1 전극(271)은 평탄화막(190)에 구비된 콘택홀을 통해 박막 트랜지스터(200)의 드레인 전극(160)과 연결된다. The first electrode 271 is disposed on the planarization layer 190 . The first electrode 271 is connected to the drain electrode 160 of the thin film transistor 200 through a contact hole provided in the planarization layer 190 .

뱅크층(250)은 제1 전극(271) 및 평탄화막(190) 상에 배치되어 화소 영역 또는 발광 영역을 정의한다. 예를 들어, 뱅크층(250)이 복수의 화소들 사이의 경계 영역에 매트릭스 구조로 배치됨으로써, 뱅크층(250)에 의해 화소 영역이 정의될 수 있다.The bank layer 250 is disposed on the first electrode 271 and the planarization layer 190 to define a pixel area or a light emitting area. For example, since the bank layer 250 is disposed in a matrix structure in a boundary region between a plurality of pixels, a pixel region may be defined by the bank layer 250 .

유기층(272)은 제1 전극(271) 상에 배치된다. 유기층(272)은 뱅크층(250) 상에도 배치될 수 있다. 즉, 유기층(272)은 화소 별로 분리되지 않고 인접하는 화소 사이에 서로 연결될 수 있다. The organic layer 272 is disposed on the first electrode 271 . The organic layer 272 may also be disposed on the bank layer 250 . That is, the organic layer 272 may be connected to each other between adjacent pixels without being separated for each pixel.

유기층(272)은 유기 발광층을 포함한다. 유기층(272)은 하나의 유기 발광층을 포함할 수도 있고, 상하로 적층된 2개의 유기 발광층 또는 그 이상의 유기 발광층을 포함할 수도 있다. 이러한 유기층(272)에서는 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색을 갖는 광이 방출될 수 있으며, 백색(White) 광이 방출될 수도 있다. The organic layer 272 includes an organic emission layer. The organic layer 272 may include one organic emission layer, or two or more organic emission layers stacked vertically. Light having any one of red, green, and blue may be emitted from the organic layer 272 , and white light may be emitted from the organic layer 272 .

제2 전극(273)은 유기층(272) 상에 배치된다.The second electrode 273 is disposed on the organic layer 272 .

제1 전극(271), 유기층(272) 및 제2 전극(273)이 적층되어 유기 발광 소자(270)가 이루어질 수 있다. 유기 발광 소자(270)는 표시장치(300)에서 광량 조절층 역할을 할 수 있다.The first electrode 271 , the organic layer 272 , and the second electrode 273 may be stacked to form the organic light emitting diode 270 . The organic light emitting device 270 may serve as a light amount adjusting layer in the display device 300 .

도시되지 않았지만, 유기층(272)이 백색(White) 광을 발광하는 경우, 개별 화소는 유기층(272)에서 방출되는 백색(White) 광을 파장 별로 필터링하기 위한 컬러 필터를 포함할 수 있다. 컬러 필터는 광의 이동경로 상에 형성된다. 유기층(272)에서 방출된 광이 하부의 기판(110) 방향으로 진행하는 소위 바텀 에미션(Bottom Emission) 방식인 경우에는 컬러 필터가 유기층(272)의 아래에 배치되고, 유기층(272)에서 방출된 광이 상부의 제2 전극(273) 방향으로 진행하는 소위 탑 에미션(Top Emission) 방식인 경우에는 컬러 필터가 유기층(272)의 위에 배치된다. Although not shown, when the organic layer 272 emits white light, each pixel may include a color filter for filtering the white light emitted from the organic layer 272 for each wavelength. A color filter is formed on the path of light. In the case of a so-called bottom emission method in which light emitted from the organic layer 272 travels in the direction of the lower substrate 110 , a color filter is disposed under the organic layer 272 and emitted from the organic layer 272 . In the case of a so-called top emission method in which the emitted light travels in the direction of the upper second electrode 273 , the color filter is disposed on the organic layer 272 .

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(400)의 개략적인 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a display device 400 according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 표시장치(400)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치된 박막 트랜지스터(200), 박막 트랜지스터(200)와 연결된 제1 전극(381)을 포함한다. 또한, 표시장치(400)는 제1 전극(381) 상의 액정층(382) 및 액정층(382) 상의 제2 전극(383)을 포함한다.Referring to FIG. 7 , a display device 400 according to another embodiment of the present invention includes a substrate 110 , a thin film transistor 200 disposed on the substrate 110 , and a first connected thin film transistor 200 . It includes an electrode 381 . Also, the display device 400 includes a liquid crystal layer 382 on the first electrode 381 and a second electrode 383 on the liquid crystal layer 382 .

액정층(382)은 광량 조절층으로 작용한다. 이와 같이, 도 7에 도시된 표시장치(400)는 액정층(382)을 포함하는 액정 표시장치다. The liquid crystal layer 382 acts as a light quantity control layer. As such, the display device 400 illustrated in FIG. 7 is a liquid crystal display device including the liquid crystal layer 382 .

구체적으로, 도 7의 표시장치(400)는, 기판(110), 박막 트랜지스터(200), 평탄화막(190), 제1 전극(381), 액정층(382), 제2 전극(383), 배리어층(320), 컬러필터(341, 342), 차광부(350) 및 대향 기판(310)을 포함한다. Specifically, the display device 400 of FIG. 7 includes a substrate 110 , a thin film transistor 200 , a planarization film 190 , a first electrode 381 , a liquid crystal layer 382 , a second electrode 383 , It includes a barrier layer 320 , color filters 341 and 342 , a light blocking unit 350 , and a counter substrate 310 .

기판(110)은 유리 또는 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 기판(110)상에는 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있다. The substrate 110 may be made of glass or plastic. A buffer layer (not shown) may be disposed on the substrate 110 .

도 7을 참조하면, 박막 트랜지스터(200)는 기판(110) 상에 배치된다. 박막 트랜지스터(200)는 이미 설명되었으므로, 상세한 구성에 대한 설명은 생략된다.Referring to FIG. 7 , the thin film transistor 200 is disposed on a substrate 110 . Since the thin film transistor 200 has already been described, a detailed description of its configuration will be omitted.

박막 트랜지스터(200) 상에 층간 절연막(191)이 배치된다. 층간 절연막(191)은 박막 트랜지스터(200)를 보호한다.An interlayer insulating layer 191 is disposed on the thin film transistor 200 . The interlayer insulating film 191 protects the thin film transistor 200 .

평탄화막(190)은 층간 절연막(191) 상에 배치되어 기판(110)의 상부를 평탄화시킨다.The planarization layer 190 is disposed on the interlayer insulating layer 191 to planarize an upper portion of the substrate 110 .

제1 전극(381)은 평탄화막(190) 상에 배치된다. 제1 전극(381)은 평탄화막(190)에 구비된 콘택홀(CH5)을 통해 박막 트랜지스터(200)의 드레인 전극(160)과 연결된다. The first electrode 381 is disposed on the planarization layer 190 . The first electrode 381 is connected to the drain electrode 160 of the thin film transistor 200 through the contact hole CH5 provided in the planarization layer 190 .

대향 기판(310)은 기판(110)에 대향되어 배치된다.The opposing substrate 310 is disposed to face the substrate 110 .

대향 기판(310) 상에 차광부(350)가 배치된다. 차광부(350)는 복수의 개구부들을 갖는다. 복수의 개구부들은 화소 전극인 제1 전극(381)에 대응하여 배치된다. 차광부(350)는 개구부들을 제외한 부분에서의 광을 차단한다. 차광부(350)는 반드시 필요한 것은 아니며, 생략될 수도 있다.A light blocking unit 350 is disposed on the opposite substrate 310 . The light blocking unit 350 has a plurality of openings. The plurality of openings are disposed to correspond to the first electrode 381 which is a pixel electrode. The light blocking unit 350 blocks light in portions except for the openings. The light blocking unit 350 is not necessarily required and may be omitted.

컬러필터(341, 342)는 대향 기판(310) 상에 배치되며, 백라이트부(미도시)로부터 입사된 광의 파장을 선택적으로 차단한다. 구체적으로, 컬러필터(341, 342)는 차광부(350)에 의해 정의되는 복수의 개구부에 배치될 수 있다. 각각의 컬러필터(341, 342)는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나의 색을 표현할 수 있다. 각각의 컬러필터(341, 342)는 적색, 녹색, 청색 이외의 다른 색을 표현할 수도 있다.The color filters 341 and 342 are disposed on the opposite substrate 310 and selectively block the wavelength of light incident from the backlight unit (not shown). Specifically, the color filters 341 and 342 may be disposed in a plurality of openings defined by the light blocking unit 350 . Each of the color filters 341 and 342 may express any one of red, green, and blue colors. Each of the color filters 341 and 342 may express colors other than red, green, and blue.

컬러필터(341, 342)와 차광부(350) 상에 배리어층(320)이 배치될 수 있다. 배리어층(320)은 생략될 수 있다.A barrier layer 320 may be disposed on the color filters 341 and 342 and the light blocking unit 350 . The barrier layer 320 may be omitted.

제2 전극(383)은 배리어층(320) 상에 배치된다. 예를 들어, 제2 전극(383)은 대향 기판(310)의 전면에 위치할 수 있다. 제2 전극(383)은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. The second electrode 383 is disposed on the barrier layer 320 . For example, the second electrode 383 may be positioned on the front surface of the opposite substrate 310 . The second electrode 383 may be made of a transparent conductive material such as ITO or IZO.

제1 전극(381)과 제2 전극(383)은 대향되어 배치되며, 그 사이에 액정층(382)이 배치된다. 제2 전극(383)은 제1 전극(381)과 함께 액정층(382)에 전계를 인가한다. The first electrode 381 and the second electrode 383 are disposed to face each other, and a liquid crystal layer 382 is disposed therebetween. The second electrode 383 applies an electric field to the liquid crystal layer 382 together with the first electrode 381 .

기판(110)과 대향 기판(310) 사이의 마주보는 면들을 각각 해당 기판의 상부면으로 정의하고, 그 상부면들의 반대편에 위치한 면들을 각각 해당 기판의 하부면으로 정의할 때, 기판(110)의 하부면과 대향 기판(310)의 하부면에 각각 편광판이 배치될 수 있다.When the opposing surfaces between the substrate 110 and the opposite substrate 310 are respectively defined as the upper surface of the corresponding substrate, and surfaces located opposite the upper surfaces are respectively defined as the lower surface of the corresponding substrate, the substrate 110 A polarizing plate may be respectively disposed on the lower surface of the polarizer and the lower surface of the opposite substrate 310 .

이하, 실시예, 비교예 및 시험예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, Comparative Examples and Test Examples.

[실시예 1][Example 1]

유리로 된 기판(110) 상에 Mo/Ti의 합금으로 이루어진 100nm 두께의 게이트 전극(140)을 형성하고, 그 위에 실리콘 산화물로 된 게이트 절연막(120)을 형성하였다. 게이트 절연막(120) 상에 게이트 전극과 중첩하도록 산화물 반도체층(130)을 형성하였다. 산화물 반도체층은 게이트 절연막(120) 상의 제1 산화물 반도체층(131) 및 제1 산화물 반도체층(131) 상의 제2 산화물 반도체층(132)을 포함한다. 제1 산화물 반도체층(131)은 원자수 기준으로 인듐(In) 갈륨(Ga)과 아연(Zn)의 비가 1:1:1인 IGZO계 산화물 반도체 물질로 형성되었다. 제2 산화물 반도체층(132)은 원자수 기준으로 인듐(In), 갈륨(Ga)과 아연(Zn)의 비가 1:1:1인 IGZO계 산화물 반도체 물질 및 질소(N)를 포함하도록 형성되었다. 스퍼터링 증착에 의한 제1 산화물 반도체층(131) 형성 시, 산소 기체의 유량은 50sccm으로 조정되었다. 또한, 스퍼터링 증착에 의한 제2 산화물 반도체층(132) 형성 시, 산소 기체의 유량은 50sccm, 질소 기체의 유량은 5sccm으로 조정되었다. 다음, Mo/Ti 합금을 이용하여 BCE 구조로 된 100nm 두께의 소스 전극(150)과 드레인 전극(160)을 형성하여 박막 트랜지스터를 완성하였다.A 100 nm-thick gate electrode 140 made of an alloy of Mo/Ti was formed on the substrate 110 made of glass, and a gate insulating layer 120 made of silicon oxide was formed thereon. The oxide semiconductor layer 130 was formed on the gate insulating layer 120 to overlap the gate electrode. The oxide semiconductor layer includes a first oxide semiconductor layer 131 on the gate insulating layer 120 and a second oxide semiconductor layer 132 on the first oxide semiconductor layer 131 . The first oxide semiconductor layer 131 is formed of an IGZO-based oxide semiconductor material having a ratio of indium (In) gallium (Ga) to zinc (Zn) 1:1:1 based on the number of atoms. The second oxide semiconductor layer 132 was formed to include nitrogen (N) and an IGZO-based oxide semiconductor material having a ratio of indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn) of 1:1:1 based on the number of atoms. . When forming the first oxide semiconductor layer 131 by sputtering deposition, the flow rate of oxygen gas was adjusted to 50 sccm. In addition, when forming the second oxide semiconductor layer 132 by sputtering deposition, the flow rate of oxygen gas was adjusted to 50 sccm and the flow rate of nitrogen gas to 5 sccm. Next, the thin film transistor was completed by forming a source electrode 150 and a drain electrode 160 having a thickness of 100 nm having a BCE structure using a Mo/Ti alloy.

[비교예 1][Comparative Example 1]

산화물 반도체층(130) 중 제2 산화물 반도체층(132)이 형성하지 않고 제1 산화물 반도체층(131)만이 형성하였다는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 박막 트랜지스터를 제조한 후, 이를 비교예 1이라 하였다.After the thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the first oxide semiconductor layer 131 was formed without forming the second oxide semiconductor layer 132 among the oxide semiconductor layers 130 , the comparison was made. It was called Example 1.

[비교예 2][Comparative Example 2]

산화물 반도체층(130) 중 제1 산화물 반도체층(131)을 형성하지 않고 제2 산화물 반도체층(132)만을 형성 하였다는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 박막 트랜지스터를 제조한 후 이를 비교예 2라 하였다. 제2 산화물 반도체층(132) 형성 과정에서, 산소 기체의 유량은 100sccm, 질소 기체의 유량은 2sccm으로 조정되었다.After manufacturing a thin film transistor in the same manner as in Example 1, except that only the second oxide semiconductor layer 132 was formed without forming the first oxide semiconductor layer 131 among the oxide semiconductor layers 130, this was used as a comparative example. was called 2. In the process of forming the second oxide semiconductor layer 132 , the flow rate of oxygen gas was adjusted to 100 sccm and the flow rate of nitrogen gas to 2 sccm.

[비교예 3][Comparative Example 3]

제2 산화물 반도체층(132) 형성 과정에서, 산소 기체의 유량이 100sccm, 질소 기체의 유량이 4sccm으로 조정되었다는 것을 제외하고, 비교예 2과 동일하게 박막 트랜지스터를 제조한 후 이를 비교예 3이라 하였다.In the process of forming the second oxide semiconductor layer 132, a thin film transistor was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2, except that the flow rate of oxygen gas was adjusted to 100 sccm and the flow rate of nitrogen gas to 4 sccm, and this was referred to as Comparative Example 3. .

[시험예 1] 문턱전압(Vth) 측정[Test Example 1] Threshold voltage (Vth) measurement

비교예 1 내지 3 및 실시예 1의 박막 트랜지스터에 대해 문턱전압(Vth)을 측정하였다. 문턱전압(Vth) 측정을 위해, -20V 내지 +20V 범위의 게이트 전압(Gate Voltage)(VG)을 인가하면서 드레인 전류(Drain Current)(IDS)를 측정하였다. 소스 전극(150)과 드레인 전극(160) 사이에는 0.1V 및 10V의 전압이 인가되었다. Threshold voltages (Vth) were measured for the thin film transistors of Comparative Examples 1 to 3 and Example 1. To measure the threshold voltage (Vth), the drain current ( IDS ) was measured while applying a gate voltage (V G ) in the range of -20V to +20V. Voltages of 0.1V and 10V were applied between the source electrode 150 and the drain electrode 160 .

도 8a 내지 8d는 박막 트랜지스터에 대한 문턱전압(Vth) 측정 결과이다.8A to 8D are the threshold voltage (Vth) measurement results for the thin film transistor.

도 8a는 비교예 1의 박막 트랜지스터에 대한 문턱전압(Vth) 측정 결과이다. 도 8a를 참조하면, 비교예 1의 박막 트랜지스터의 경우 전류 분포의 편차가 커 문턱 전압 측정이 용이하지 않음을 알 수 있다. 이는, BCE 구조로 된 박막 트랜지스터의 소스 전극(150)과 드레인 전극(160)을 형성 과정에서 채널 영역이 손상된 결과라고 판단된다.8A is a measurement result of the threshold voltage (Vth) of the thin film transistor of Comparative Example 1. Referring to FIG. Referring to FIG. 8A , it can be seen that, in the case of the thin film transistor of Comparative Example 1, the deviation of the current distribution is large, so that it is difficult to measure the threshold voltage. This is determined to be a result of damage to the channel region in the process of forming the source electrode 150 and the drain electrode 160 of the thin film transistor having the BCE structure.

도 8b는 비교예 2의 박막 트랜지스터에 대한 문턱전압(Vth) 측정 결과이다. 비교예 2에 따르면, 산화물 반도체층(130)이 제1 산화물 반도체층(131)을 포함하지 않고 제2 산화물 반도체층(132)만을 포함하며, 질소를 포함하는 제2 산화물 반도체층(132)이 채널층 역할을 한다. 도 8b를 참조하면 비교예 2의 박막 트랜지스터는 좋지 않은 전류 특성을 가진다는 것을 확인할 수 있다. 비교예 2의 박막 트랜지스터에 있어서, 문턱 전압(Vth)이 1.06 V이고, 이동도가 0.06 cm2/V*s 이고, 표면 저항이 91 mΩ인 것으로 확인되었다.8B is a measurement result of the threshold voltage (Vth) of the thin film transistor of Comparative Example 2. Referring to FIG. According to Comparative Example 2, the oxide semiconductor layer 130 does not include the first oxide semiconductor layer 131 , but includes only the second oxide semiconductor layer 132 , and the second oxide semiconductor layer 132 containing nitrogen It acts as a channel layer. Referring to FIG. 8B , it can be seen that the thin film transistor of Comparative Example 2 has poor current characteristics. In the thin film transistor of Comparative Example 2, it was confirmed that the threshold voltage (Vth) was 1.06 V, the mobility was 0.06 cm 2 /V*s, and the surface resistance was 91 mΩ.

도 8c는 비교예 3의 박막 트랜지스터에 대한 문턱전압(Vth) 측정 결과이다. 비교예 3에 따르면, 산화물 반도체층(130)이 제2 산화물 반도체층(132)만을 포함하며, 제2 산화물 반도체층(132)은 비교예 2보다 높은 농도의 질소를 포함한다. 도 8c를 참조하면 비교예 3의 박막 트랜지스터는 매우 좋지 않은 전류 특성을 가진다는 것을 확인할 수 있다. 비교예 3의 박막 트랜지스터에 있어서, 문턱 전압(Vth)이 1.51 V이고, 이동도가 0.006 cm2/V*s 이고, 표면 저항이 1 GΩ인 것으로 확인되었다.8C is a measurement result of the threshold voltage (Vth) of the thin film transistor of Comparative Example 3. Referring to FIG. According to Comparative Example 3, the oxide semiconductor layer 130 includes only the second oxide semiconductor layer 132, and the second oxide semiconductor layer 132 includes nitrogen at a higher concentration than in Comparative Example 2. Referring to FIG. 8C , it can be seen that the thin film transistor of Comparative Example 3 has very poor current characteristics. In the thin film transistor of Comparative Example 3, it was confirmed that the threshold voltage (Vth) was 1.51 V, the mobility was 0.006 cm 2 /V*s, and the surface resistance was 1 GΩ.

도 8d는 실시예 1의 박막 트랜지스터에 대한 문턱전압(Vth) 측정 결과이다. 도 8d를 참조하면, 실시예 1에 따른 박막 트랜지스터에 있어서, 문턱 전압(Vth)이 0.83 V이고, 이동도가 7.31 cm2/V*s 이고, 표면 저항이 2.79 kΩ인 것으로 확인되었다. 이와 같이, 실시예 1에 따른 박막 트랜지스터는 비교예 1 내지 3에 따른 박막 트랜지스터에 비해 우수한 전기적 특성을 가지는 것으로 확인되었다.8D is a measurement result of a threshold voltage (Vth) for the thin film transistor of Example 1. Referring to FIG. Referring to FIG. 8D , in the thin film transistor according to Example 1, it was confirmed that the threshold voltage (Vth) was 0.83 V, the mobility was 7.31 cm 2 /V*s, and the surface resistance was 2.79 kΩ. As such, it was confirmed that the thin film transistor according to Example 1 had superior electrical characteristics compared to the thin film transistors according to Comparative Examples 1 to 3.

[시험예 2] 결합 에너지 측정[Test Example 2] Binding energy measurement

X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)에 의해 산화물 반도체층의 결합 에너지(binding energy) 분포를 측정하였다. X선을 물질에 조사하면 광전자가 물질 밖으로 방출된다. 그 운동 에너지는 그 물질을 구성하는 원자의 결합력의 크기를 반영하고 있으므로, 이로 인해 물질의 원자조성과 전자의 결합상태 등을 조사할 수 있다.The binding energy distribution of the oxide semiconductor layer was measured by X-ray photoelectron spectroscopy. When X-rays are irradiated to a material, photoelectrons are emitted out of the material. Since the kinetic energy reflects the magnitude of the bonding force of the atoms constituting the material, it is possible to investigate the atomic composition of the material and the bonding state of electrons.

도 9는 산화물 반도체층에 대한 X선 광전자 분광 분석 그래프이다. 도 9에서 131은 제1 산화물 반도체층(131)에 대한 측정 결과이고, 132는 제2 산화물 반도체층(132)에 대한 측정 결과이다. 도 9를 참조하면, 제2 산화물 반도체층(132)에 대한 측정 결과에서, N-O 결합에 대응되는 404 eV 근처의 결합 에너지 영역 및 N-N 결합에 대응되는 403 eV 근처의 결합 에너지 영역에서 피크가 발생됨을 알 수 있다. 따라서, 제2 산화물 반도체층(132)은 제1 산화물 반도체층(131)보다 큰 N-O 결합 및 N-N 결합의 비율을 가진다는 것을 확인할 수 있다.9 is an X-ray photoelectron spectroscopic analysis graph for an oxide semiconductor layer. In FIG. 9 , reference numeral 131 denotes a measurement result of the first oxide semiconductor layer 131 , and reference numeral 132 denotes a measurement result of the second oxide semiconductor layer 132 . Referring to FIG. 9 , in the measurement result of the second oxide semiconductor layer 132, a peak is generated in a binding energy region near 404 eV corresponding to an N-O bond and a binding energy region near 403 eV corresponding to an N-N bond. Able to know. Accordingly, it can be seen that the second oxide semiconductor layer 132 has a greater ratio of N-O bonds and N-N bonds than the first oxide semiconductor layer 131 .

[실시예 2] 및 [시험예 3] 전류 변화 측정[Example 2] and [Test Example 3] Current change measurement

실시예 1과 동일하되, 제2 산화물 반도체층(132) 형성 과정에서 산소 기체의 유량은 50sccm, 질소 기체의 유량은 25sccm으로 조정하여 박막 트랜지스터를 제조하고 이를 실시예 2라 하였다.The same as in Example 1, except that in the process of forming the second oxide semiconductor layer 132, the flow rate of oxygen gas was adjusted to 50 sccm and the flow rate of nitrogen gas to 25 sccm to manufacture a thin film transistor, which was referred to as Example 2.

실시예 2의 박막 트랜지스터와 비교예 2의 박막 트랜지스터에 대해, 0, 5, 10, 15, 20, 25 및 30V의 게이트 전압(VG)을 인가하면서, 소스 전극(150)과 드레인 전극(160) 간의 전압(VDS)에 변화에 따른 드레인 전류(IDS) 변화를 측정하였다.For the thin film transistor of Example 2 and the thin film transistor of Comparative Example 2, while applying the gate voltages V G of 0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30V, the source electrode 150 and the drain electrode 160 ) to measure the change in the drain current (I DS ) according to the change in the voltage (V DS ) between them.

도 10a 및 10b는 각각 산화물 반도체층의 전류변화 측정 그래프이다. 도 10a 및 10b에서 x 축은 소스 전극(150)과 드레인 전극(160) 사이에 인가된 전압(VDS)을 나타내고, y축은 드레인 전류(IDS)를 나타낸다.10A and 10B are graphs of current change measurement of an oxide semiconductor layer, respectively. In FIGS. 10A and 10B , the x-axis represents the voltage V DS applied between the source electrode 150 and the drain electrode 160 , and the y-axis represents the drain current I DS .

도 10a는 실시예 2의 박막 트랜지스터에서 측정된 전류 변화를 나타낸다. 도 10b를 참조하면, 10, 15, 20, 25 및 30V의 게이트 전압(VG)이 인가될 때, 스위칭 소자로 적합한 드레인 전류(IDS) 특성이 얻어짐을 확인할 수 있다.10A shows a change in current measured in the thin film transistor of Example 2. FIG. Referring to FIG. 10B , when gate voltages V G of 10, 15, 20, 25, and 30V are applied, it can be seen that a drain current ( IDS ) characteristic suitable for a switching device is obtained.

도 10b는 비교예 2의 박막 트랜지스터에서 측정된 전류 변화를 나타낸다. 비교예 2의 박막 트랜지스터를 구성하는 산화물 반도체층(130)은 높은 저항을 가진다. 따라서, 도 10b를 참조하면, 5, 10, 15, 20, 25 및 30V의 게이트 전압(VG)이 각각 인가될 때 소스 전극(150)과 드레인 전극(160) 사이의 전압(VDS)이 증가하더라도 드레인 전류(IDS)가 순간적으로 변한 후 포화되는 구간이 존재하지 않는다. 이와 같이, 비교예 2의 박막 트랜지스터는 온-오프(on-off) 스위칭 특성을 가지지 않아, 표시장치 등의 소자로 적합하지 않음을 확인할 수 있다.10B shows a change in current measured in the thin film transistor of Comparative Example 2. Referring to FIG. The oxide semiconductor layer 130 constituting the thin film transistor of Comparative Example 2 has a high resistance. Accordingly, referring to FIG. 10B , when the gate voltages V G of 5, 10, 15, 20, 25 and 30V are respectively applied, the voltage V DS between the source electrode 150 and the drain electrode 160 is Even if it increases, there is no period in which the drain current I DS is saturated after the instantaneous change. As such, it can be seen that the thin film transistor of Comparative Example 2 does not have on-off switching characteristics, and thus is not suitable as an element such as a display device.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 우수한 신뢰성을 갖는다. 또한. 이러한 박막 트랜지스터를 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시장치는 우수한 표시 특성을 가질 수 있다.As such, the thin film transistor according to an embodiment of the present invention has excellent reliability. In addition. A display device according to an embodiment of the present invention including such a thin film transistor may have excellent display characteristics.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical matters of the present invention. It will be clear to those of ordinary skill in the art. Therefore, the scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning, scope, and equivalent concepts of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.

100, 200: 박막 트랜지스터
110: 기판 121: 제1 절연막
122: 제2 절연막 130: 산화물 반도체층
131: 제1 산화물 반도체층 132: 제2 산화물 반도체층
140: 게이트 전극 150: 소스 전극
160: 드레인 전극 190: 평탄화막
250: 뱅크층 270: 유기 발광 소자
271, 381: 제1 전극 272: 유기층
273, 383: 제2 전극 310: 대향 기판
341, 342: 컬러 필터 350: 차광부
382: 액정층 300, 400: 표시장치
S1: 제1 표면 S2: 제2 표면
100, 200: thin film transistor
110: substrate 121: first insulating film
122: second insulating layer 130: oxide semiconductor layer
131: first oxide semiconductor layer 132: second oxide semiconductor layer
140: gate electrode 150: source electrode
160: drain electrode 190: planarization film
250: bank layer 270: organic light emitting device
271, 381: first electrode 272: organic layer
273, 383: second electrode 310: opposing substrate
341, 342: color filter 350: light blocking part
382: liquid crystal layer 300, 400: display device
S1: first surface S2: second surface

Claims (15)

기판 상의 게이트 전극;
상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막;
상기 게이트 전극과 적어도 일부 중첩하는, 상기 게이트 절연막 상의 산화물 반도체층;
상기 산화물 반도체층과 연결된 소스 전극; 및
상기 소스 전극과 이격되어 상기 산화물 반도체층과 연결된 드레인 전극;을 포함하며,
상기 산화물 반도체층은 상기 게이트 절연막 상의 제1 산화물 반도체층; 및 상기 제1 산화물 반도체층 상의 제2 산화물 반도체층;을 포함하고,
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 게이트 전극 반대 방향의 제1 표면 및 상기 게이트 전극 방향의 제2 표면을 가지며,
상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층보다 높은 질소 농도를 가지며,
상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층 대비 102 내지 106 배의 표면저항을 갖는, 박막 트랜지스터.
a gate electrode on the substrate;
a gate insulating film on the gate electrode;
an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer that at least partially overlaps the gate electrode;
a source electrode connected to the oxide semiconductor layer; and
and a drain electrode spaced apart from the source electrode and connected to the oxide semiconductor layer;
The oxide semiconductor layer may include a first oxide semiconductor layer on the gate insulating layer; and a second oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer;
The first oxide semiconductor layer has a first surface opposite to the gate electrode and a second surface facing the gate electrode,
The second oxide semiconductor layer has a higher nitrogen concentration than the first oxide semiconductor layer,
The second oxide semiconductor layer has a surface resistance of 10 2 to 10 6 times that of the first oxide semiconductor layer, the thin film transistor.
제1항에 있어서,
상기 질소는 상기 제2 산화물 반도체층 내에 균일하게 분포되어 있는, 박막 트랜지스터.
According to claim 1,
The nitrogen is uniformly distributed in the second oxide semiconductor layer, the thin film transistor.
제1항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체층에서 상기 질소(N)의 농도는, 원자수 기준으로 3 내지 10 원자% (at%)인, 박막 트랜지스터.
According to claim 1,
The concentration of nitrogen (N) in the second oxide semiconductor layer is 3 to 10 atomic% (at%) based on the number of atoms, the thin film transistor.
제1항에 있어서,
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 제2 산화물 반도체층 대비 50 내지 5000 배의 이동도를 갖는, 박막 트랜지스터.
According to claim 1,
The first oxide semiconductor layer has a mobility of 50 to 5000 times that of the second oxide semiconductor layer, the thin film transistor.
제1항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체층은 3nm 이상의 두께를 갖는, 박막 트랜지스터.
According to claim 1,
The second oxide semiconductor layer has a thickness of 3 nm or more, a thin film transistor.
제1항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체층은, 상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 중첩하지 않는 영역을 커버하는, 박막 트랜지스터.
According to claim 1,
and the second oxide semiconductor layer covers a region of the first surface of the first oxide semiconductor layer that does not overlap the source electrode and the drain electrode.
제1항에 있어서,
상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 적어도 일부는 상기 소스 전극과 접촉하고, 상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 다른 일부는 상기 드레인 전극과 접촉하는, 박막 트랜지스터.
According to claim 1,
at least a portion of the first surface of the first oxide semiconductor layer is in contact with the source electrode, and another portion of the first surface of the first oxide semiconductor layer is in contact with the drain electrode.
기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연막 상에, 제1 산화물 반도체층 및 제2 산화물 반도체층을 포함하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계;
상기 산화물 반도체층과 각각 연결되며, 서로 이격된 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 산화물 반도체층을 형성하는 단계는,
챔버 내의 산소 기체 함유 분위기 하에서 스퍼터링 증착에 의해, 상기 게이트 절연막 상에 제1 산화물 반도체 물질층을 형성하는 단계;
챔버 내의 산소 기체 및 질소 기체 함유 분위기 하에서 상기 제1 산화물 반도체 물질층 상에 제2 산화물 반도체 물질층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 산화물 반도체 물질층 및 상기 제2 산화물 반도체 물질층을 패터닝하여 상기 제1 산화물 반도체층 및 상기 제2 산화물 반도체층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층 대비 102 내지 106 배의 표면저항을 갖는,
박막 트랜지스터의 제조방법.
forming a gate electrode on the substrate;
forming a gate insulating layer on the gate electrode;
forming an oxide semiconductor layer including a first oxide semiconductor layer and a second oxide semiconductor layer on the gate insulating layer;
and forming a source electrode and a drain electrode respectively connected to the oxide semiconductor layer and spaced apart from each other;
The step of forming the oxide semiconductor layer,
forming a first oxide semiconductor material layer on the gate insulating layer by sputtering deposition in an oxygen gas-containing atmosphere in a chamber;
forming a second oxide semiconductor material layer on the first oxide semiconductor material layer under an atmosphere containing oxygen gas and nitrogen gas in a chamber; and
patterning the first oxide semiconductor material layer and the second oxide semiconductor material layer to form the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer;
The second oxide semiconductor layer has a surface resistance of 10 2 to 10 6 times that of the first oxide semiconductor layer,
A method for manufacturing a thin film transistor.
제8항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체 물질층을 형성하는 단계에, 상기 질소는 상기 산소 대비 0.1 내지 50% 의 유량(flow rate)을 갖는, 박막 트랜지스터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
In the forming of the second oxide semiconductor material layer, the nitrogen has a flow rate of 0.1 to 50% relative to the oxygen, a method of manufacturing a thin film transistor.
제8항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체층은 원자수 기준으로 3 내지 10 원자%(at%)의 농도의 질소(N)를 포함하는, 박막 트랜지스터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The second oxide semiconductor layer includes nitrogen (N) in a concentration of 3 to 10 atomic% (at%) based on the number of atoms, the thin film transistor manufacturing method.
제8항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체층은 3nm 이상의 두께를 갖는, 박막 트랜지스터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The second oxide semiconductor layer has a thickness of 3 nm or more, a method of manufacturing a thin film transistor.
제8항에 있어서,
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 게이트 전극 반대 방향의 제1 표면 및 상기 게이트 전극 방향의 제2 표면을 가지며,
상기 산화물 반도체층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 표면의 적어도 일부가 상기 제2 산화물 반도체층으로부터 노출되도록 상기 제2 산화물 반도체층이 패터닝되는, 박막 트랜지스터의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The first oxide semiconductor layer has a first surface opposite to the gate electrode and a second surface facing the gate electrode,
In the forming of the oxide semiconductor layer, the second oxide semiconductor layer is patterned so that at least a portion of the first surface is exposed from the second oxide semiconductor layer.
기판;
상기 기판 상의 박막 트랜지스터; 및
상기 박막 트랜지스터와 연결된 제1 전극;을 포함하며,
상기 박막 트랜지스터는,
상기 기판 상의 게이트 전극;
상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막;
상기 게이트 전극과 적어도 일부 중첩하는, 상기 게이트 절연막 상의 산화물 반도체층;
상기 산화물 반도체층과 연결된 소스 전극; 및
상기 소스 전극과 이격되어 상기 산화물 반도체층과 연결된 드레인 전극;을 포함하며,
상기 산화물 반도체층은 상기 게이트 절연막 상의 제1 산화물 반도체층; 및 상기 제1 산화물 반도체층 상의 제2 산화물 반도체층;을 포함하고,
상기 제1 산화물 반도체층은 상기 게이트 전극 반대 방향의 제1 표면 및 상기 게이트 전극 방향의 제1 표면을 가지며,
상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층보다 높은 질소 농도를 가지며,
상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층 대비 102 내지 106 배의 표면저항을 갖는,
표시장치.
Board;
a thin film transistor on the substrate; and
a first electrode connected to the thin film transistor;
The thin film transistor is
a gate electrode on the substrate;
a gate insulating film on the gate electrode;
an oxide semiconductor layer on the gate insulating layer that at least partially overlaps the gate electrode;
a source electrode connected to the oxide semiconductor layer; and
and a drain electrode spaced apart from the source electrode and connected to the oxide semiconductor layer;
The oxide semiconductor layer may include a first oxide semiconductor layer on the gate insulating layer; and a second oxide semiconductor layer on the first oxide semiconductor layer;
The first oxide semiconductor layer has a first surface in a direction opposite to the gate electrode and a first surface in a direction toward the gate electrode,
The second oxide semiconductor layer has a higher nitrogen concentration than the first oxide semiconductor layer,
The second oxide semiconductor layer has a surface resistance of 10 2 to 10 6 times that of the first oxide semiconductor layer,
display device.
제1항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 상에 배치되고,
상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 적어도 일부는 상기 제2 산화물 반도체층으로부터 노출된, 박막 트랜지스터.
According to claim 1,
the second oxide semiconductor layer is disposed on the first surface of the first oxide semiconductor layer;
at least a portion of the first surface of the first oxide semiconductor layer is exposed from the second oxide semiconductor layer.
제13항에 있어서,
상기 제2 산화물 반도체층은 상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 상에 배치되고,
상기 제1 산화물 반도체층의 상기 제1 표면 중 적어도 일부는 상기 제2 산화물 반도체층으로부터 노출된, 표시장치.
14. The method of claim 13,
the second oxide semiconductor layer is disposed on the first surface of the first oxide semiconductor layer;
at least a portion of the first surface of the first oxide semiconductor layer is exposed from the second oxide semiconductor layer.
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