KR102601136B1 - Oxide tft, method of manufacturing the same, and display panel and display apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은, 고이동도를 갖는 산화물 반도체 상단에 산화력이 강한 산화 방지막이 적층된 후 열처리되어 생성된 채널를 갖는, 산화물 박막트랜지스터 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 표시패널 및 표시장치를 제공한다. 이를 위해. 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터는, 기판에 구비되는 금속재질의 게이트, 상기 게이트와 상기 기판을 커버하는 게이트 절연막, 상기 게이트와 중첩되도록 상기 게이트 절연막에 구비되는 채널, 상기 채널과 상기 게이트 절연막을 커버하는 절연막, 상기 절연막에 구비된 제1 컨택홀을 통해 상기 채널의 일측 끝단과 연결되는 제1 전극 및 상기 절연막에 구비된 제2 컨택홀을 통해 상기 채널의 타측 끝단과 연결되는 제2 전극을 포함한다. 이 경우, 상기 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 상단으로부터, 상기 게이트 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 하단으로 갈수록, 산소의 농도가 감소된다.An object of the present invention is to provide an oxide thin-film transistor and a method of manufacturing the same, which have a channel created by laminating an oxidation-resistant film with strong oxidation ability on top of an oxide semiconductor having high mobility and then heat-treating it, and to provide a display panel and a display device using the same. . for teeth. The oxide thin film transistor according to the present invention includes a metal gate provided on a substrate, a gate insulating film covering the gate and the substrate, a channel provided in the gate insulating film to overlap the gate, and a gate covering the channel and the gate insulating film. an insulating film, a first electrode connected to one end of the channel through a first contact hole provided in the insulating film, and a second electrode connected to the other end of the channel through a second contact hole provided in the insulating film. do. In this case, the oxygen concentration decreases from the top of the channel adjacent to the insulating film to the bottom of the channel adjacent to the gate insulating film.
Description
본 발명은 산화물 박막트랜지스터 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 표시패널 및 표시장치에 관한 것이다. The present invention relates to an oxide thin film transistor, a method of manufacturing the same, and a display panel and display device using the same.
휴대전화, 테블릿PC, 노트북 등을 포함한 다양한 종류의 전자제품에는 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)가 이용되고 있다. 평판표시장치에는, 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display), 유기발광 표시장치(OLED: Organic Light Emitting Display Device) 등이 있으며, 최근에는 전기영동표시장치(EPD: ELECTROPHORETIC DISPLAY)도 널리 이용되고 있다. Flat panel displays (FPD) are used in various types of electronic products, including mobile phones, tablet PCs, and laptops. Flat panel displays include liquid crystal displays (LCDs) and organic light emitting display devices (OLEDs), and recently, electrophoretic displays (EPDs) are also widely used. .
평판표시장치들 중에서, 액정표시장치(LCD)는 액정을 이용하여 영상을 표시하며, 유기발광표시장치(Organic Light Emitting Display Device)는 스스로 발광하는 자발광소자를 이용한다.Among flat panel displays, liquid crystal displays (LCDs) use liquid crystals to display images, and organic light emitting displays (Organic Light Emitting Display Devices) use self-luminous elements that emit light on their own.
표시장치를 구성하는 표시패널에는 영상 출력을 위해 복수의 스위칭 소자들이 구비된다. 상기 스위칭 소자들은 박막트랜지스터들로 구성될 수 있다. 박막트랜지스터는, 아모퍼스 실리콘 또는 폴리 실리콘 또는 산화물 반도체로 구성될 수 있다. 산화물 반도체로 구성된 박막트랜지스터는 산화물 박막트랜지스터라 한다.The display panel constituting the display device is equipped with a plurality of switching elements to output images. The switching elements may be composed of thin film transistors. Thin film transistors may be made of amorphous silicon, polysilicon, or oxide semiconductors. A thin film transistor made of an oxide semiconductor is called an oxide thin film transistor.
도 1은 종래의 산화물 박막트랜지스터의 구조를 나타낸 예시도이며, 도 2는 종래의 산화물 박막트랜지스터의 구조를 나타낸 또 다른 예시도이다. Figure 1 is an exemplary diagram showing the structure of a conventional oxide thin film transistor, and Figure 2 is another exemplary diagram showing the structure of a conventional oxide thin film transistor.
산화물 반도체를 이용한, 보텀 게이트 구조의 산화물 박막트랜지스터는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(11), 게이트(12), 게이트 절연막(13), 산화물 반도체로 구성된 채널(14), 절연막(15), 제1 전극(16) 및 제2 전극(17)을 포함한다. As shown in Figures 1 and 2, an oxide thin film transistor with a bottom gate structure using an oxide semiconductor includes a
보텀 게이트 구조의 산화물 박막트랜지스터가 소자로서 이용되기 위해서는, 적절한 캐리어 양이 확보되어야 한다. In order for an oxide thin film transistor with a bottom gate structure to be used as a device, an appropriate amount of carriers must be secured.
이를 위해, 종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 채널(14)의 두께가 충분히 두껍게 형성된 산화물 박막트랜지스터가 이용되었다. 이 경우, 상기 채널(14)에서의 산소의 양을 늘려 캐리어의 양을 감소시키기 위해, 산소 보상 강화 기법이 적용될 수 있다. For this purpose, conventionally, as shown in FIG. 1, an oxide thin film transistor with a sufficiently
또한, 종래에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 채널(14)의 두께가 매우 얇게 형성된 산화물 박막트랜지스터가 이용되었다. Additionally, conventionally, as shown in FIG. 2, an oxide thin film transistor in which the
부연하여 설명하면, 종래에는 인듐(Indium)이 다량 포함된(In-rich) 고이동도 산화물 반도체 소자를 구현하기 위해, 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 산화물 박막트랜지스터에 대한 열처리 온도 및 시간을 증가시켜 산소 보상을 강화하는 방법이 이용되거나, 도 2에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 산화물 박막트랜지스터를 이용하여 게이트 조절 능력을 향상시키는 방법이 이용되었다. To elaborate, in the past, in order to implement a high-mobility oxide semiconductor device containing a large amount of indium (In-rich), heat treatment temperature and time for an oxide thin film transistor having the structure shown in FIG. 1 A method of strengthening oxygen compensation by increasing is used, or a method of improving gate control ability using an oxide thin film transistor having a structure as shown in FIG. 2 was used.
그러나, 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 산화물 박막트랜지스터에 대해 산소 보상을 강화시키는 방법은, 산화물 박막트랜지스터의 이동도 및 전류 구동능력을 저하시킬 수 있다. However, a method of enhancing oxygen compensation for an oxide thin film transistor having a structure as shown in FIG. 1 may reduce the mobility and current driving ability of the oxide thin film transistor.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 산화물 박막트랜지스터의 채널(14)이 매우 얇게 형성되면, 산화물 박막트랜지스터의 제조 시, 테이퍼(Taper) 및 드라이 에칭에 의해 채널이 끊기는 단선 문제가 발생될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 2, if the
즉, 도 1에 도시된 바와 같이 채널(14)이 두껍게 형성되고, 산소 보상 강화에 의해 제조된 산화물 박막트랜지스터에서는 이동도가 감소하는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 채널(14)이 얇게 형성된 산화물 박막트랜지스터에서는 단선 문제가 발생될 수 있다. That is, as shown in FIG. 1, the
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명의 목적은, 고이동도를 갖는 산화물 반도체 상단에 산화력이 강한 산화 방지막이 적층된 후 열처리되어 생성된 채널를 갖는, 산화물 박막트랜지스터 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 표시패널 및 표시장치를 제공한다.The purpose of the present invention proposed to solve the above-mentioned problems is to provide an oxide thin-film transistor having a channel created by laminating an oxidation-resistant film with strong oxidation power on top of an oxide semiconductor having high mobility and then heat treating it, and a method of manufacturing the same. Provides display panels and display devices using
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터는, 기판에 구비되는 금속재질의 게이트, 상기 게이트와 상기 기판을 커버하는 게이트 절연막, 상기 게이트와 중첩되도록 상기 게이트 절연막에 구비되는 채널, 상기 채널과 상기 게이트 절연막을 커버하는 절연막, 상기 절연막에 구비된 제1 컨택홀을 통해 상기 채널의 일측 끝단과 연결되는 제1 전극 및 상기 절연막에 구비된 제2 컨택홀을 통해 상기 채널의 타측 끝단과 연결되는 제2 전극을 포함한다. 이 경우, 상기 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 상단으로부터, 상기 게이트 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 하단으로 갈수록, 산소의 농도가 감소된다.The oxide thin film transistor according to the present invention to solve the problems described above includes a metal gate provided on a substrate, a gate insulating film covering the gate and the substrate, and a channel provided in the gate insulating film to overlap the gate. , an insulating film covering the channel and the gate insulating film, a first electrode connected to one end of the channel through a first contact hole provided in the insulating film, and the other end of the channel through a second contact hole provided in the insulating film. It includes a second electrode connected to the end. In this case, the oxygen concentration decreases from the top of the channel adjacent to the insulating film to the bottom of the channel adjacent to the gate insulating film.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터 제조 방법은, 기판에 금속재질의 게이트를 증착하는 단계, 상기 게이트와 상기 기판을 커버하는 게이트 절연막을 증착하는 단계, 상기 게이트와 중첩되도록 상기 게이트 절연막에 채널을 증착하는 단계, 상기 채널과 상기 게이트 절연막을 커버하는 절연막을 증착하는 단계, 상기 채널에 열을 가하는 단계, 상기 절연막에 구비된 제1 컨택홀을 통해, 제1 전극을 상기 채널의 일측 끝단과 연결시키는 단계 및 상기 절연막에 구비된 제2 컨택홀을 통해, 제2 전극을 상기 채널의 타측 끝단과 연결시키는 단계를 포함한다. 이 경우, 상기 게이트 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 상단으로부터, 상기 게이트와 인접되어 있는, 상기 채널의 하단으로 갈수록, 산소의 농도가 감소된다.The method for manufacturing an oxide thin film transistor according to the present invention to solve the problems described above includes the steps of depositing a gate made of a metal material on a substrate, depositing a gate insulating film covering the gate and the substrate, and overlapping with the gate. Preferably depositing a channel on the gate insulating film, depositing an insulating film covering the channel and the gate insulating film, applying heat to the channel, applying a first electrode through a first contact hole provided in the insulating film. It includes connecting a second electrode to one end of the channel and connecting a second electrode to the other end of the channel through a second contact hole provided in the insulating film. In this case, the oxygen concentration decreases from the top of the channel adjacent to the gate insulating film to the bottom of the channel adjacent to the gate.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 표시패널은, 게이트 펄스가 공급되는 게이트 라인들, 데이터 전압이 공급되는 데이터 라인들 및 상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들에 의해 정의되는 픽셀들을 포함한다. 이 경우, 상기 픽셀들 각각에는 상기 산화물 박막트랜지스터가 적어도 하나 구비된다.The display panel according to the present invention to solve the problems described above includes gate lines to which gate pulses are supplied, data lines to which data voltages are supplied, and pixels defined by the gate lines and the data lines. Includes. In this case, each of the pixels is provided with at least one oxide thin film transistor.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 표시장치는, 상기 표시패널, 상기 표시패널에 구비된 게이트 라인들로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 드라이버, 상기 표시패널에 구비된 데이터 라인들로 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버 및 상기 게이트 드라이버와 상기 데이터 드라이버를 제어하는 제어부를 포함한다.A display device according to the present invention to solve the problems described above includes a display panel, a gate driver for supplying gate pulses to gate lines provided in the display panel, and data lines provided in the display panel. It includes a data driver that supplies voltage and a control unit that controls the gate driver and the data driver.
본 발명에서는 고이동도를 갖는 산화물 반도체 상단에 산화력이 강한 산화 방지막이 적층된 후 열처리되어 채널이 생성된다. 이 경우, 상기 채널의 상단에서 하단으로 갈수록, 산소의 농도가 변경되며, 이에 따라, 상기 채널에서의 캐리어의 양이 조절될 수 있다. In the present invention, an oxidation prevention film with strong oxidation power is laminated on top of an oxide semiconductor with high mobility and then heat treated to create a channel. In this case, the oxygen concentration changes from the top to the bottom of the channel, and accordingly, the amount of carriers in the channel can be adjusted.
따라서, 본 발명에 의하면, 단선 등의 문제가 방지될 수 있도록, 채널의 두께가 충분히 두꺼워질 수 있으며, 채널의 하단에서 고이동도 특성이 구현될 수 있다. 이에 따라, 고이동도를 갖는 산화물 박막트랜지스터가 제조될 수 있다. Therefore, according to the present invention, the thickness of the channel can be sufficiently thick to prevent problems such as disconnection, and high mobility characteristics can be realized at the bottom of the channel. Accordingly, an oxide thin film transistor with high mobility can be manufactured.
도 1은 종래의 산화물 박막트랜지스터의 구조를 나타낸 예시도.
도 2는 종래의 산화물 박막트랜지스터의 구조를 나타낸 또 다른 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 유기발광표시패널에 구비되는 픽셀의 일실시예 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터의 일실시예 단면도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 예시도들.
도 8은 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터에서의 산화 방지막의 두께별 비저항을 나타낸 그래프.1 is an exemplary diagram showing the structure of a conventional oxide thin film transistor.
Figure 2 is another example showing the structure of a conventional oxide thin film transistor.
Figure 3 is an exemplary diagram showing the configuration of a display device according to the present invention.
Figure 4 is a configuration diagram of one embodiment of a pixel provided in an organic light emitting display panel according to the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of one embodiment of an oxide thin film transistor according to the present invention.
6 and 7 are exemplary diagrams showing a method of manufacturing an oxide thin film transistor according to the present invention.
Figure 8 is a graph showing the specific resistance according to the thickness of the oxidation prevention film in the oxide thin film transistor according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. These embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete, and those skilled in the art It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. In this specification, it should be noted that when adding reference numbers to components in each drawing, the same components are given the same number as much as possible even if they are shown in different drawings.
본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.The shapes, sizes, ratios, angles, numbers, etc. disclosed in the drawings for explaining embodiments of the present invention are illustrative, and the present invention is not limited to the matters shown. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. When 'includes', 'has', 'consists of', etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless '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.When interpreting a component, it is interpreted to include the margin of error 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'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.In the case of a description of a positional relationship, for example, if the positional relationship of two parts is described as 'on top', 'on the top', 'on the bottom', 'next to', etc., 'immediately' Alternatively, there may be one or more other parts placed between the two parts, unless 'directly' is used.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the case of a description of a temporal relationship, for example, if a temporal relationship is described as 'after', 'successfully after', 'after', 'before', etc., 'immediately' or 'directly' Unless used, non-consecutive cases may also be included.
‘적어도 하나’의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, ‘제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 적어도 하나’의 의미는 제1 항목, 제 2 항목 또는 제 3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제 2 항목 및 제 3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.The term ‘at least one’ should be understood to include all possible combinations from one or more related items. For example, 'at least one of the first item, the second item and the third item' means each of the first item, the second item or the third item, as well as two of the first item, the second item and the third item. It means a combination of all items that can be presented from more than one.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, the first component mentioned below may also be the second component within the technical spirit of the present invention.
본 발명의 여러 실시 예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or fully combined or combined with each other, various technical interconnections and operations are possible, and each embodiment can be implemented independently of each other or together in a related relationship. It may be possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예가 상세히 설명된다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 3은 본 발명에 따른 표시장치의 구성을 나타낸 예시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 유기발광표시패널에 구비되는 픽셀의 일실시예 구성도이다.FIG. 3 is an exemplary diagram showing the configuration of a display device according to the present invention, and FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of a pixel provided in an organic light emitting display panel according to the present invention.
본 발명에 따른 표시장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 게이트 라인들(GL1 to GLg)과 데이터 라인들(DL1 to DLd)에 의해 정의되는 픽셀(110)들이 형성되어 있으며 영상이 출력되는 본 발명에 따른 표시패널(100), 상기 표시패널(100)에 구비된 상기 게이트 라인들(GL1 to GLg)에 순차적으로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 드라이버(200), 상기 패널(100)에 구비된 상기 데이터 라인들(DL1 to DLd)로 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버(300) 및 상기 게이트 드라이버(200)와 상기 데이터 드라이버(300)를 제어하는 제어부(400)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the display device according to the present invention has
우선, 상기 표시패널(100)은 게이트 펄스가 공급되는 상기 게이트 라인들(GL1 to GLg), 데이터 전압이 공급되는 상기 데이터 라인들(DL1 to DLd) 및 상기 게이트 라인들(GL1 to GLg)과 상기 데이터 라인들(Dl1 to DLd)에 의해 정의되는 픽셀(100)들을 포함하며, 상기 픽셀들 각각에는 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터가 적어도 하나 구비된다. 상기 산화물 박막트랜지스터의 구성 및 기능은 이하에서, 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명된다. First, the
상기 표시패널(100)은 액정표시장치에 적용되는 액정표시패널이 될 수도 있으며, 유기발광표시장치에 적용되는 유기발광표시패널이 될 수도 있다.The
상기 표시패널(100)이 상기 액정표시패널인 경우, 상기 표시패널(100)에 구비된 각 픽셀(110)에는, 액정을 구동하는 스위칭 소자로 이용되는 하나의 상기 산화물 박막트랜지스터가 구비된다. When the
상기 표시패널(100)이 상기 유기발광표시패널인 경우, 상기 표시패널(100)에 구비된 각 픽셀(110)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 광을 출력하는 유기발광다이오드(OLED) 및 상기 유기발광다이오드(OLED)를 구동하기 위한 픽셀 구동부(PDC)가 구비된다. When the
상기 픽셀(110)들 각각에는, 상기 픽셀구동부(PDC)에 구동 신호를 공급하는 신호 라인들(DL, EL, GL, PLA, PLB, SL, SPL)이 형성될 수 있다. In each of the
상기 픽셀구동부(PDC)는, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(GL) 및 데이터 라인(DL)과 연결된 스위칭 트랜지스터(Tsw1), 상기 스위칭 트랜지스터(Tsw1)를 통해 전송된 데이터 전압(Vdata)에 따라, 상기 유기발광다이오드(OLED)로 출력되는 전류의 크기를 제어하는 구동 트랜지스터(Tdr), 상기 구동 트랜지스터(Tdr)의 특성을 감지하기 위한 상기 센싱 트랜지스터(Tsw2) 및 상기 구동 트랜지스터(Tdr)의 발광 시점을 제어하기 위한 상기 에미션 트랜지스터(Tsw3)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 구동 트랜지스터(Tdr)의 게이트와 상기 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 사이에는 스토리지 캐패시턴스(Cst)가 형성될 수 있으며, 상기 에미션 트랜지스터의 단자들 중 상기 제1 구동전원이 공급되는 단자와, 상기 유기발광다이오드(OLED)의 애노드 사이에도 캐패시턴스(C2)가 형성될 수 있다. 상기 에미션 트랜지스터(Tsw3)는 에미션 제어신호(EM)에 의해 제어되며, 상기 센싱 트랜지스터(Tsw2)로는 기준 전압(Vref)이 공급될 수 있다. 상기 유기발광다이오드(OLED)에는 제1 구동전압(ELVDD) 및 제2 구동전압(EVSS)이 공급될 수 있다. For example, as shown in FIG. 4, the pixel driver (PDC) includes a switching transistor (Tsw1) connected to the gate line (GL) and the data line (DL), and data transmitted through the switching transistor (Tsw1). A driving transistor (Tdr) that controls the size of the current output to the organic light emitting diode (OLED) according to the voltage (Vdata), the sensing transistor (Tsw2) for detecting characteristics of the driving transistor (Tdr), and the driving transistor (Tsw2) It may include the emission transistor (Tsw3) to control the light emission point of the transistor (Tdr). In this case, a storage capacitance (Cst) may be formed between the gate of the driving transistor (Tdr) and the anode of the organic light-emitting diode (OLED), and a terminal of the emission transistor to which the first driving power is supplied may be formed. A capacitance (C2) may also be formed between the terminal and the anode of the organic light emitting diode (OLED). The emission transistor (Tsw3) is controlled by the emission control signal (EM), and a reference voltage (Vref) can be supplied to the sensing transistor (Tsw2). A first driving voltage (ELVDD) and a second driving voltage (EVSS) may be supplied to the organic light emitting diode (OLED).
상기 픽셀 구동부(PDC)에 구비되는 상기 트랜지스터들은 상기 산화물 박막트랜지스터로 구성된다. 그러나, 상기 산화물 박막트랜지스터는 상기 픽셀들이 구비되어 있는 표시영역의 외곽의 비표시영역에도 구비될 수 있다. 따라서, 상기 표시패널(100)에 구비되는 모든 트랜지스터는 동일한 공정을 통해 생성될 수 있다.The transistors provided in the pixel driver (PDC) are composed of the oxide thin film transistors. However, the oxide thin film transistor may also be provided in a non-display area outside the display area where the pixels are provided. Accordingly, all transistors provided in the
예를 들어, 상기 게이트 드라이버(200)가 상기 표시패널(100)의 상기 비표시영역에 내장되어 있는 경우, 상기 게이트 드라이버(200)를 구성하는 트랜지스터들은 상기 산화물 박막트랜지스터로 구성될 수 있다. For example, when the
다음, 상기 제어부(400)는 외부 시스템으로부터 공급되는 타이밍 신호, 예를 들어, 수직 동기신호, 수평 동기신호 및 클럭 등을 이용하여, 상기 게이트 드라이버(200)를 제어하기 위한 게이트 제어신호(GCS)와, 상기 데이터 드라이버(300)를 제어하기 위한 데이터 제어신호(DCS)를 출력한다. 상기 제어부(400)는 상기 외부 시스템으로부터 입력되는 입력영상데이터를 샘플링한 후에 이를 재정렬하여, 재정렬된 디지털 영상데이터(Data)를 상기 데이터 드라이버(300)에 공급한다.Next, the
다음, 상기 데이터 드라이버(300)는 상기 제어부(400)로부터 입력된 상기 영상데이터(Data)를 아날로그 데이터 전압으로 변환하여, 상기 게이트 라인(GL)에 상기 게이트 펄스(GP)가 공급되는 1수평기간마다 1수평라인분의 데이터 전압(Vdata)들을 상기 데이터 라인들(DL1 to DLd)로 공급한다. Next, the
마지막으로, 상기 게이트 드라이버(200)는 상기 제어부(400)로부터 입력되는 상기 게이트 제어신호에 응답하여 상기 표시패널(100)의 상기 게이트 라인들(GL1 to GLg)로 게이트 펄스를 순차적으로 공급한다. 이에 따라, 상기 게이트 펄스가 입력되는 각각의 픽셀에 형성되어 있는 산화물 박막트랜지스터들이 턴온되어, 각 픽셀(110)로 영상이 출력될 수 있다. 상기 게이트 드라이버(200)는, 상기 표시패널(100)과 독립되게 형성되어, 다양한 방식으로 상기 표시패널(100)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 상기 표시패널(100)의 상기 비표시영역에 실장되는 게이트 인 패널(Gate In Panel: GIP) 방식으로 구성될 수도 있다.Finally, the
도 5는 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터의 일실시예 단면도이다.Figure 5 is a cross-sectional view of one embodiment of an oxide thin film transistor according to the present invention.
본 발명에 따른 표시장치는, 상기한 바와 같이, 상기 표시패널(100)을 포함하고 있으며, 상기 표시패널(100)의 표시영역에 구비된 픽셀들 각각에는 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터가 적어도 하나 구비된다.As described above, the display device according to the present invention includes the
본 발명에 따른 상기 산화물 박막트랜지스터는 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(111)에 구비되는 금속재질의 게이트(112), 상기 게이트(112)와 상기 기판(111)을 커버하는 게이트 절연막(113), 상기 게이트(112)와 중첩되도록 상기 게이트 절연막(113)에 구비되는 채널(114), 상기 채널(114)과 상기 게이트 절연막(113)을 커버하는 절연막(115), 상기 절연막(115)에 구비된 제1 컨택홀을 통해 상기 채널(114)의 일측 끝단과 연결되는 제1 전극(116) 및 상기 절연막(115)에 구비된 제2 컨택홀을 통해 상기 채널(114)의 타측 끝단과 연결되는 제2 전극(117)을 포함한다. As shown in FIG. 5, the oxide thin film transistor according to the present invention includes a
우선, 상기 기판(111)에는 금속재질의 상기 게이트(112)가 구비된다. First, the
상기 금속재질은, 현재 일반적으로 이용되고 있는 박막트랜지스터의 게이트로로 이용되고 있는 다양한 종류의 금속이 될 수 있다. The metal material can be various types of metals that are currently used as gates for commonly used thin film transistors.
다음, 상기 게이트 절연막(113)은 유기물 또는 무기물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 절연막(113)은 SiO2를 포함할 수 있다. Next, the
상기 게이트 절연막(113)은 상기 기판(111) 및 상기 게이트(112)를 모두 커버한다. The
다음, 상기 채널(114)은 상기 게이트(112)에 중첩되도록, 상기 게이트 절연막(113)에 구비된다. Next, the channel 114 is provided on the
상기 채널(114)의 상기 상단(A)에는 인듐(In)이 포함되어 있지 않은 금속산화물로 구성된 산화 방지막이 구비되며, 상기 채널(114)의 상기 하단(B)에는 인듐(In)이 포함된 산화물 반도체가 구비된다. 여기서, 상기 채널(114)의 상단은, 상기 채널(114) 중 상기 절연막(115)과 인접되어 있는 영역을 의미하며, 상기 채널(114)의 하단은, 상기 채널(114) 중 상기 게이트 절연막(113)과 인접되어 있는 영역을 의미한다. The top (A) of the channel 114 is provided with an oxidation prevention film made of metal oxide that does not contain indium (In), and the bottom (B) of the channel 114 is provided with indium (In). An oxide semiconductor is provided. Here, the top of the channel 114 refers to a region of the channel 114 adjacent to the insulating film 115, and the bottom of the channel 114 refers to the gate insulating film ( 113) refers to the area adjacent to the area.
상기 산화물 반도체는 예를 들어, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn) 및 산소(O)로 구성된 IGZO(InGaZnO), IZO(InZnO), IGO(InGaO), InO가 될 수 있다. 상기 산화물 반도체는 인듐(In)을 많이 포함할 수 있으며, 이에 따라, 상기 산화물 반도체는 고이동도를 가질 수 있다. For example, the oxide semiconductor may be IGZO (InGaZnO), IZO (InZnO), IGO (InGaO), or InO, which are composed of indium (In), gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O). The oxide semiconductor may contain a lot of indium (In), and accordingly, the oxide semiconductor may have high mobility.
상기 산화 방지막은, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)을 기반으로 하는, Ga-O, Ga-Zn-O, In-Ga-Zn-O 중 어느 하나를 포함할 수 있다. The oxidation prevention film may include any one of Ga-O, Ga-Zn-O, and In-Ga-Zn-O based on indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn).
특히, 본 발명에서는, 상기 산화 방지막으로, Ga-Zn-O(GZO)가 이용될 수 있다. In particular, in the present invention, Ga-Zn-O (GZO) can be used as the oxidation prevention layer.
즉, 상기 산화 방지막은, 상기 산화물 반도체 상단에 증착되며, 매우 강한 산화력을 가진 물질로 형성된다. That is, the oxidation prevention film is deposited on top of the oxide semiconductor and is made of a material with very strong oxidation power.
그러나, 상기 산화물 반도체가 상기 게이트 절연막(113)에 구비되고, 상기 산화 방지막이 상기 산화물 반도체에 구비되고, 상기 절연막(115)에 의해 상기 채널(114)이 커버된 후, 상기 절연막(115)을 통해 상기 채널(114)로 열이 가해지기 때문에, 상기 산화물 반도체와 상기 산화 방지막이 명확하게 구분되지 않을 수도 있다. However, after the oxide semiconductor is provided on the
상기 열에 의해, 상기 산화 방지막에서는 산화반응이 일어나며, 따라서, 상기 산화 방지막에서는 산소의 농도가 줄어든다. Due to the heat, an oxidation reaction occurs in the oxidation prevention film, and thus the oxygen concentration in the oxidation prevention film decreases.
이에 따라, 상기 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 상단의 산소의 농도는, 상기 게이트 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 하단의 산소의 농도 보다 크다.Accordingly, the concentration of oxygen at the top of the channel, adjacent to the insulating film, is greater than the concentration of oxygen at the bottom of the channel, adjacent to the gate insulating film.
특히, 상기 절연막(115)과 인접되어 있는, 상기 채널(114)의 상단(A)으로부터, 상기 게이트 절연막(113)과 인접되어 있는, 상기 채널(114)의 하단(B)으로 갈수록, 산소의 농도가 감소된다.In particular, oxygen increases from the top (A) of the channel 114, adjacent to the insulating film 115, to the bottom (B) of the channel 114, adjacent to the
또한, 상기 채널(114)의 상기 상단(A)으로부터, 상기 채널(114)의 상기 하단(B)으로 갈수록, 캐리어 농도가 증가한다. Additionally, the carrier concentration increases from the top (A) of the channel 114 to the bottom (B) of the channel 114.
또한, 상기 채널(114)의 상기 상단(A)으로부터, 상기 채널(114)의 상기 하단(B)으로 갈수록, 저항이 감소한다. Additionally, resistance decreases from the top (A) of the channel 114 to the bottom (B) of the channel 114.
다음, 상기 채널(114)과 상기 게이트 절연막(113) 상단에는 상기 게이트(Gate)와 상기 게이트 절연막(113)을 커버하는 절연막(115)이 구비된다. 상기 절연막(115)은 SiO2를 포함한 유기물로 구성될 수 있고, 또는 무기물로 구성될 수 도 있다. Next, an insulating film 115 covering the gate and the
마지막으로, 상기 제1 전극(116)은 상기 절연막(115)에 구비된 제1 컨택홀을 통해 상기 채널(114)의 일측 끝단과 연결된다. Finally, the first electrode 116 is connected to one end of the channel 114 through a first contact hole provided in the insulating film 115.
상기 제2 전극(117)은 상기 절연막(115)에 구비된 제2 컨택홀을 통해 상기 채널(114)의 타측 끝단과 연결된다. The second electrode 117 is connected to the other end of the channel 114 through a second contact hole provided in the insulating film 115.
상기 제1 전극(116) 및 상기 제2 전극(117) 각각은, 마그네슘(Mg)의 금속 반응성(Reactivity)보다는 낮고, 납(Pb)의 금속 반응성보다는 높은 금속 반응성을 갖는 반응금속으로 구성된다. Each of the first electrode 116 and the second electrode 117 is made of a reactive metal having a metal reactivity lower than that of magnesium (Mg) and higher than that of lead (Pb).
상기한 바와 같은 금속 반응성을 갖는 반응금속에는, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi) 등이 포함될 수 있다. Reactive metals having the above-mentioned metal reactivity may include aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), molybdenum-titanium alloy (MoTi), etc.
상기에서 설명된 바와 같이, 상기 열에 의해 상기 산화막이 산화되기 때문에, 열이 가해진 이후, 상기 채널(114)의 상단(A)의 저항값은 매우 크다.As explained above, since the oxide film is oxidized by the heat, the resistance value of the upper end (A) of the channel 114 is very large after heat is applied.
그러나, 상기 열이 가해진 이후, 상기 제1 전극(116) 및 상기 제2 전극(117)이 상기 절연막(115)에 구비된 컨택홀들을 통해 상기 채널(114)의 상단에 접촉되면, 상기 산화 방지막이 상기 반응금속에 의해 환원된다.However, after the heat is applied, when the first electrode 116 and the second electrode 117 contact the top of the channel 114 through the contact holes provided in the insulating film 115, the anti-oxidation film This is reduced by the above reactive metal.
이에 따라, 상기 채널(114) 중 상기 제1 전극(116)과 인접되어 있는 제1 영역(K1)의 저항 및 상기 제2 전극(117)과 인접되어 있는 제2 영역(K2)의 저항은, 상기 채널(114)의 상단 중 상기 제1 영역(K1)과 상기 제2 영역 사이(K2)에 배치되는 제3 영역의 저항보다 낮은 값을 갖는다. Accordingly, the resistance of the first area (K1) adjacent to the first electrode 116 and the resistance of the second area (K2) adjacent to the second electrode 117 of the channel 114 are: It has a lower value than the resistance of the third region disposed between the first region (K1) and the second region (K2) at the top of the channel 114.
따라서, 상기 제1 영역(K1)과 상기 제1 전극(116) 사이의 접촉 저항이 작아질 수 있으며, 상기 제2 영역(K2)과 상기 제2 전극(117) 사이의 접촉 저항이 작아질 수 있다. Accordingly, the contact resistance between the first area K1 and the first electrode 116 can be reduced, and the contact resistance between the second area K2 and the second electrode 117 can be reduced. there is.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터의 제조 방법을 나타낸 예시도들이다. 이하의 설명 중, 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된 내용과 동일하거나 유사한 내용은 생략되거나 간단히 설명된다.Figures 6 and 7 are exemplary diagrams showing a method of manufacturing an oxide thin film transistor according to the present invention. In the following description, content that is the same or similar to that described with reference to FIGS. 3 to 5 is omitted or simply described.
우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기판(111)에 금속재질의 상기 게이트(112)가 증착된다. First, as shown in FIG. 6, the
다음, 상기 게이트(112)와 상기 기판(111)을 커버하도록, 상기 게이트 절연막(113)이 증착된다. Next, the
다음, 상기 게이트(112)와 중첩되도록 상기 게이트 절연막(113)에 상기 채널(114)이 증착된다. Next, the channel 114 is deposited on the
이 경우, 인듐(In)이 포함된 상기 산화물 반도체(114b)가, 상기 게이트 절연막(113)에 증착된 후, 상기 산화물 반도체(114b) 상단에, 인듐(In)이 포함되어 있지 않은 금속산화물로 구성된 상기 산화 방지막(114a)이 증착된다. In this case, after the
다음, 상기 산화물 반도체(114b)와 상기 산화 방지막(114a)으로 구성된 상기 채널(114)과 상기 게이트 절연막(113)을 커버하도록, 상기 절연막(115)이 증착된다. Next, the insulating film 115 is deposited to cover the channel 114 and the
다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 절연막(115)과 상기 채널(114)에 열이 가해진다. Next, as shown in FIG. 6, heat is applied to the insulating film 115 and the channel 114.
다음, 상기 열에 의해, 상기 산화 방지막(114a)에서는 산화반응이 일어나고, 따라서, 상기 산화물 반도체(114b)에서는 산소의 농도가 줄어들며, 이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)의 경계면이 흐려진다. Next, due to the heat, an oxidation reaction occurs in the
이에 따라, 상기 절연막(115)과 인접되어 있는, 상기 채널(114)의 상단(A)으로부터, 상기 게이트 절연막(113)과 인접되어 있는, 상기 채널(114)의 하단(B)으로 갈수록, 산소의 농도가 감소된다. 또한, 상기 채널(114)의 상기 상단(A)으로부터, 상기 채널(114)의 상기 하단(B)으로 갈수록, 캐리어 농도가 증가한다. 또한, 상기 채널(114)의 상기 상단(A)으로부터, 상기 채널(114)의 상기 하단(B)으로 갈수록, 저항이 감소한다. Accordingly, oxygen increases from the top (A) of the channel 114 adjacent to the insulating film 115 to the bottom (B) of the channel 114 adjacent to the
마지막으로, 상기 절연막(115)에 구비된 제1 컨택홀을 통해, 상기 제1 전극(116)이 상기 채널(114)의 일측 끝단에 연결된다.Finally, the first electrode 116 is connected to one end of the channel 114 through a first contact hole provided in the insulating film 115.
또한, 상기 절연막(115)에 구비된 제2 컨택홀을 통해, 상기 제2 전극(117)이 상기 채널(114)의 타측 끝단에 연결된다. Additionally, the second electrode 117 is connected to the other end of the channel 114 through a second contact hole provided in the insulating film 115.
상기한 바와 같이, 상기 제1 전극(116) 및 상기 제2 전극(117) 각각은, 마그네슘(Mg)의 금속 반응성(Reactivity)보다는 낮고, 납(Pb)의 금속 반응성보다는 높은 금속 반응성을 갖는 반응금속으로 구성된다. As described above, each of the first electrode 116 and the second electrode 117 has a metal reactivity lower than that of magnesium (Mg) and higher than the metal reactivity of lead (Pb). It is composed of metal.
따라서, 상기 열이 가해진 이후, 상기 제1 전극(116) 및 상기 제2 전극(117)이 상기 절연막(115)에 구비된 컨택홀들을 통해 상기 채널(114)의 상단에 접촉되면, 상기 산화 방지막이 상기 반응금속에 의해 환원된다.Therefore, after the heat is applied, when the first electrode 116 and the second electrode 117 contact the top of the channel 114 through the contact holes provided in the insulating film 115, the anti-oxidation film This is reduced by the above reactive metal.
이에 따라, 상기 채널(114) 중 상기 제1 전극(116)과 인접되어 있는 제1 영역(K1)의 저항 및 상기 제2 전극(117)과 인접되어 있는 제2 영역(K2)의 저항은, 상기 채널(114)의 상단 중 상기 제1 영역(K1)과 상기 제2 영역 사이(K2)에 배치되는 제3 영역의 저항보다 낮은 값을 갖는다. Accordingly, the resistance of the first area (K1) adjacent to the first electrode 116 and the resistance of the second area (K2) adjacent to the second electrode 117 of the channel 114 are: It has a lower value than the resistance of the third region disposed between the first region (K1) and the second region (K2) at the top of the channel 114.
따라서, 상기 제1 영역(K1)과 상기 제1 전극(116) 사이의 접촉 저항이 작아질 수 있으며, 상기 제2 영역(K2)과 상기 제2 전극(117) 사이의 접촉 저항이 작아질 수 있다. Accordingly, the contact resistance between the first area K1 and the first electrode 116 can be reduced, and the contact resistance between the second area K2 and the second electrode 117 can be reduced. there is.
도 8은 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터에서의 산화 방지막의 두께별 비저항을 나타낸 그래프이다. 도 8의 (a)는 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해지기 전의, 상기 산화 방지막(114a)의 두께별 상기 채널(114)의 비저항을 나타낸 그래프이며, 도 8의 (b)는 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해진 후의, 상기 산화 방지막(114a)의 두께별 상기 채널(114)의 비저항을 나타낸 그래프이다. 또한, 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 그래프는, 상기 산화물 반도체(114b)에서의 비저항을 나타낸 것이며, 특히, 상기 산화물 반도체(114b) 중, 상기 게이트 절연막(113)과 인접되어 있는 영역에서의 비저항을 나타낸다. Figure 8 is a graph showing the specific resistance according to the thickness of the anti-oxidation film in the oxide thin film transistor according to the present invention. Figure 8 (a) is a graph showing the resistivity of the channel 114 according to the thickness of the
예를 들어, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해지지 않으면, 상기 산화물 반도체(114b)의 비저항은 매우 작다. For example, as shown in (a) of FIG. 8, when heat is not applied to the
부연하여 설명하면, 열이 가해지기 전의 상기 산화물 반도체(114b)의 산소의 양은 매우 적기 때문에, 상기 산화물 반도체(114b)의 비저항은 10-4Ωcm 단위를 갖는 매우 작은 값을 갖는다. To elaborate, since the amount of oxygen in the
이 경우, 상기 산화 방지막(114a)에서는, 상기 산화물 반도체(114b)에 존재하는 산소를 이용하여 산화반응이 일어난다. 따라서, 상기 산화물 반도체(114b)의 산소가 감소하며, 이에 따라, 상기 산화물 반도체(114b)의 저항은 감소한다. In this case, an oxidation reaction occurs in the
특히, 상기 산화 방지막(GZO)(114a)의 두께가 클수록, 상기 산화물 반도체(114b)의 산소를 이용한, 상기 산화 방지막(114a)에서의 산화반응이 더 활발히 이루어지진다. 따라서, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 산화 방지막(114a)의 두께가 클수록, 상기 산화물 반도체(114b)의 비저항은 더 작아진다. In particular, the greater the thickness of the anti-oxidation film (GZO) 114a, the more actively the oxidation reaction in the
그러나, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해지면, 상기 채널(114)의 비저항은, 열이 가해지지 않은 채널(114)의 비저항보다 증가된다. 즉, 열이 가해진 이후의 상기 산화물 반도체(114b)의 비저항은 Ωcm 단위를 갖는 큰 값을 갖는다. However, as shown in (b) of FIG. 8, when heat is applied to the
이 경우, 상기 산화 방지막(GZO)(114a)의 두께가 증가될 수록, 상기 채널(114)의 비저항은 증가폭은 크지 않다. In this case, as the thickness of the anti-oxidation layer (GZO) 114a increases, the specific resistance of the channel 114 does not increase significantly.
예를 들어, 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해지면, 외부로부터 유입된 산소에 의해 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)에서는 산화반응이 발생된다.For example, when heat is applied to the
상기 산화 방지막(114a)에서의 산화반응의 크기가 매우 크기 때문에, 외부로부터 유입되어 상기 산화물 반도체(114b)로 향하는 산소들은 상기 산화 방지막(114a)에 의해 차단된다. 그러나, 상기 산화물 반도체(114b) 중 상기 산화 방지막(114a)과 인접되어 있는 영역에서는, 일부의 산소가 상기 산화 방지막(114a)을 통해 유입되어, 산화반응이 일어난다. 따라서, 상기 산화물 반도체(114b) 중 상기 산화 방지막(114a)과 인접되어 있는 상단의 산소의 양은 증가한다.Since the magnitude of the oxidation reaction in the
그러나, 상기 산화물 반도체(114b) 중 상기 게이트 절연막(113)과 인접되어 있는 하단으로는 외부로부터 유입된 산소가 침투하지 못한다. 이에 따라, 상기 산화물 반도체(114b)의 하단의 산소의 양은 크게 증가하지 않는다. However, oxygen introduced from the outside does not penetrate into the lower part of the
따라서, 상기 산화 방지막(114a)과 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해지면, 전체적으로 상기 산화물 반도체(114b)의 산소수가 증가하여 비저항은 증가한다. 그러나, 상기 산화물 반도체(114b)의 상단에서는 산화반응이 일어나 산소가 증가하지만, 상기 산화물 반도체(114b)의 하단에서는 산화반응이 일어나지 않는다. Accordingly, when heat is applied to the
이에 따라, 상기 산화물 반도체(114b)의 상단으로부터 하단으로 갈수록, 산소의 양은 감소하며, 캐리어 농도는 증가한다. Accordingly, from the top to the bottom of the
실험 및 시뮬레이션 결과, 상기한 바와 같이, 인듐(In)이 포함되지 않은 상기 산화 방지막(114a), 예를 들어, GZO로 구성된 박막이, 인듐(In)이 많이 포함된 상기 산화물 반도체(114b), 예를 들어, IGZO로 구성된 박막의 상단에 40Å 정도의 두께로 증착된 후, 상기 산화 방지막(114a) 및 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해지면, 상기 채널(114)의 비저항 특성이 대략 40% 정도 향상된다. As a result of experiments and simulations, as described above, the
또한, 상기 산화 방지막의 두께가 증가할수록, 전류 구동능력은 대략 17% 정도 향상된다.Additionally, as the thickness of the anti-oxidation film increases, the current driving ability improves by approximately 17%.
상기에서 설명된 본 발명의 특징을 간단히 정리하면 다음과 같다.The features of the present invention described above can be briefly summarized as follows.
본 발명에서는, 캐리어의 농도가 낮고, 산소와의 결합에너지가 높은, 즉, 산화력이 강한 상기 산화 방지막(고저항 박막이라고도 함)(114a)이, 고이동도를 갖는 상기 산화물 반도체(114b)의 상단, 즉, 상기 게이트(112)와 반대되는 측면에 배치된 후, 상기 산화 방지막(114a) 및 상기 산화물 반도체(114b)에 열이 가해진다. 이에 따라, 상기 채널(114)이 형성된다. 상기 과정을 통해 제조된 상기 채널(114)에서는, 상기 채널(114)의 상단(A)에서 하단(B)으로 갈수록, 산소의 농도가 변경되며, 특히, 산소의 농도가 작아진다. In the present invention, the oxidation prevention film (also called high-resistance thin film) 114a, which has a low carrier concentration and high binding energy with oxygen, that is, a strong oxidizing power, is used to form the
본 발명에서는, 상기 산화 방지막(114a)의 두께를 조절하는 것에 의해, 상기 산화물 반도체(114b)의 산화 정도가 조절될 수 있다. In the present invention, the degree of oxidation of the
고이동도를 갖는 상기 산화물 반도체(114b)에는 매우 많은 인듐(In)이 포함되어 있다. The
본 발명에 의하면, 종래의 산화물 박막트랜지스터에 적용되는 채널의 두께를 갖는 채널이 생성될 수 있으며, 상기 채널(114)의 하단(B)에서 높은 캐리어 농도가 유지될 수 있다. According to the present invention, a channel having the thickness of a channel applied to a conventional oxide thin film transistor can be created, and a high carrier concentration can be maintained at the bottom (B) of the channel 114.
즉, 본 발명의 목적은 50cm2/Vs 보다 큰 이동도를 갖는 보텀 게이트 방식의 산화물 박막트랜지스터를 제공하는 것이다. That is, the purpose of the present invention is to provide a bottom gate type oxide thin film transistor with a mobility greater than 50 cm2/Vs.
본 발명에서는 상기 열처리에 의해 상기 채널(114)의 상단의 저항이 커진다. 이 경우, 상기 제1 전극(116) 및 상기 제2 전극(117)과 상기 채널(114) 간의 접촉 저항이 커질 수 있다In the present invention, the resistance at the top of the channel 114 increases by the heat treatment. In this case, the contact resistance between the first electrode 116 and the second electrode 117 and the channel 114 may increase.
이를 방지하기 위해, 본 발명에서는 상기한 바와 같이, 상기 제1 전극(116) 및 상기 제2 전극(117) 각각이, 마그네슘(Mg)의 금속 반응성(Reactivity)보다는 낮고, 납(Pb)의 금속 반응성보다는 높은 금속 반응성을 갖는 반응금속으로 구성된다. To prevent this, in the present invention, as described above, each of the first electrode 116 and the second electrode 117 has a metal reactivity lower than that of magnesium (Mg) and a metal reactivity of lead (Pb). It is composed of reactive metals with higher metal reactivity than reactivity.
이 경우, 상기 반응금속과 접촉되어 있는 상기 제1 영역(K1)과 상기 제2 영역(K2)에서, 환원반응이 발생된다. 이에 따라, 상기 채널(114) 중 상기 제1 전극(116)과 인접되어 있는 상기 제1 영역(K1)의 저항 및 상기 제2 전극(117)과 인접되어 있는 상기 제2 영역(K2)의 저항은, 상기 채널(114)의 상단 중 상기 제1 영역(K1)과 상기 제2 영역 사이(K2)에 배치되는 제3 영역의 저항보다 낮은 값을 갖는다. In this case, a reduction reaction occurs in the first region (K1) and the second region (K2) that are in contact with the reactive metal. Accordingly, the resistance of the first area (K1) adjacent to the first electrode 116 among the channels 114 and the resistance of the second area (K2) adjacent to the second electrode 117 has a lower value than the resistance of the third region disposed between the first region (K1) and the second region (K2) at the top of the channel 114.
부연하여 설명하면, 금속산화물 기반의 상기 산화 방지막(114a)에서는, MoTi와 같은 상기 반응금속에 의해 환원반응이 일어나고, 이로 인해 컨택 저항이 감소될 수 있다. To elaborate, in the metal oxide-based
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 패널 110: 픽셀
200: 게이트 드라이버 300: 데이터 드라이버
400: 제어부100: panel 110: pixel
200: gate driver 300: data driver
400: Control unit
Claims (16)
상기 게이트와 상기 기판을 커버하는 게이트 절연막;
상기 게이트와 중첩되도록 상기 게이트 절연막에 구비되는 채널;
상기 채널과 상기 게이트 절연막을 커버하는 절연막;
상기 절연막에 구비된 제1 컨택홀을 통해 상기 채널의 일측 끝단과 연결되는 제1 전극; 및
상기 절연막에 구비된 제2 컨택홀을 통해 상기 채널의 타측 끝단과 연결되는 제2 전극을 포함하며,
상기 채널은,
산화물 반도체 및
상기 산화물 반도체 상의 산화 방지막을 포함하고,
상기 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 상단의 산소의 농도는, 상기 게이트 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 하단의 산소의 농도보다 크고,
상기 산화 방지막은 Ga-O, Ga-Zn-O 중 어느 하나를 포함하는, 산화물 박막트랜지스터.A gate made of metal provided on the substrate;
a gate insulating film covering the gate and the substrate;
a channel provided in the gate insulating layer to overlap the gate;
an insulating film covering the channel and the gate insulating film;
a first electrode connected to one end of the channel through a first contact hole provided in the insulating film; and
It includes a second electrode connected to the other end of the channel through a second contact hole provided in the insulating film,
The channel is,
oxide semiconductor and
Includes an oxidation prevention film on the oxide semiconductor,
The concentration of oxygen at the top of the channel, adjacent to the insulating film, is greater than the concentration of oxygen at the bottom of the channel, adjacent to the gate insulating film,
An oxide thin film transistor, wherein the oxidation prevention film includes any one of Ga-O and Ga-Zn-O.
상기 채널은 갈륨(Ga), 아연(Zn) 및 산소(O)를 포함하는 산화물 박막트랜지스터. According to claim 1,
The channel is an oxide thin film transistor containing gallium (Ga), zinc (Zn), and oxygen (O).
상기 채널의 상기 상단의 캐리어 농도는, 상기 채널의 상기 하단의 캐리어 농도 보다 낮은 산화물 박막트랜지스터.According to claim 1,
An oxide thin film transistor wherein the carrier concentration at the top of the channel is lower than the carrier concentration at the bottom of the channel.
상기 채널의 상기 상단의 저항은, 상기 채널의 상기 하단의 저항보다 높은 산화물 박막트랜지스터.According to claim 1,
An oxide thin film transistor wherein the resistance of the upper part of the channel is higher than the resistance of the lower part of the channel.
상기 채널의 상기 상단으로부터 상기 하단으로 갈수록, 산소의 농도는 감소하고, 캐리어 농도는 증가하며, 저항은 낮아지는 산화물 박막트랜지스터. According to claim 1,
An oxide thin film transistor in which the oxygen concentration decreases, the carrier concentration increases, and the resistance decreases as it moves from the top to the bottom of the channel.
상기 산화 방지막은 상기 채널의 상기 상단에 구비되며, 인듐(In)이 포함되어 있지 않은 금속산화물로 구성되고,
상기 산화물 반도체는 상기 채널의 상기 하단에 구비되며, 인듐(In)을 포함하는, 산화물 박막트랜지스터.According to claim 1,
The oxidation prevention film is provided at the top of the channel and is made of metal oxide that does not contain indium (In),
The oxide semiconductor is provided at the bottom of the channel and includes indium (In).
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 각각은, 마그네슘(Mg)의 금속 반응성보다는 낮고, 납(Pb)의 금속 반응성보다는 높은 금속 반응성을 갖는 반응금속으로 구성되는 산화물 박막트랜지스터.According to claim 1,
Each of the first electrode and the second electrode is made of a reactive metal having a metal reactivity lower than that of magnesium (Mg) and higher than that of lead (Pb).
상기 반응금속은,
알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi) 중 어느 하나로 구성되는 산화물 박막트랜지스터.According to claim 7,
The reactive metal is,
An oxide thin film transistor composed of any one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), and molybdenum-titanium alloy (MoTi).
상기 채널 중 상기 제1 전극과 인접되어 있는 제1 영역의 저항 및 상기 제2 전극과 인접되어 있는 제2 영역의 저항은, 상기 채널의 상단 중 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 배치되는 제3 영역의 저항보다 낮은 산화물 박막트랜지스터.According to claim 1,
The resistance of the first region of the channel adjacent to the first electrode and the resistance of the second region adjacent to the second electrode are disposed between the first region and the second region at the top of the channel. An oxide thin film transistor with a resistance lower than that of the third region.
데이터 전압이 공급되는 데이터 라인들; 및
상기 게이트 라인들과 상기 데이터 라인들에 의해 정의되는 픽셀들을 포함하며,
상기 픽셀들 각각에는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나에 기재된 산화물 박막트랜지스터가 적어도 하나 구비되어 있는 표시패널.Gate lines to which gate pulses are supplied;
Data lines supplied with data voltage; and
Includes pixels defined by the gate lines and the data lines,
A display panel wherein each of the pixels is provided with at least one oxide thin film transistor according to any one of claims 1 to 9.
상기 산화물 박막트랜지스터는 상기 픽셀들이 구비되어 있는 표시영역의 외곽의 비표시영역에도 구비되어 있는 표시패널.According to claim 10,
A display panel in which the oxide thin film transistor is provided in a non-display area outside the display area where the pixels are provided.
상기 표시패널에 구비된 게이트 라인들로 게이트 펄스를 공급하는 게이트 드라이버;
상기 표시패널에 구비된 데이터 라인들로 데이터 전압을 공급하는 데이터 드라이버; 및
상기 게이트 드라이버와 상기 데이터 드라이버를 제어하는 제어부를 포함하는 표시장치.The display panel according to claim 10;
a gate driver that supplies gate pulses to gate lines provided on the display panel;
a data driver that supplies data voltage to data lines provided in the display panel; and
A display device including a control unit that controls the gate driver and the data driver.
상기 게이트와 상기 기판을 커버하는 게이트 절연막을 증착하는 단계;
상기 게이트와 중첩되도록 상기 게이트 절연막에 채널을 증착하는 단계;
상기 채널과 상기 게이트 절연막을 커버하는 절연막을 증착하는 단계;
상기 채널에 열을 가하는 단계;
상기 절연막에 구비된 제1 컨택홀을 통해, 제1 전극을 상기 채널의 일측 끝단과 연결시키는 단계; 및
상기 절연막에 구비된 제2 컨택홀을 통해, 제2 전극을 상기 채널의 타측 끝단과 연결시키는 단계를 포함하며,
상기 채널을 증착하는 단계는,
상기 게이트 절연막에 산화물 반도체를 증착하는 단계; 및
상기 산화물 반도체 상단에 산화 방지막을 증착하는 단계를 포함하고,
상기 산화 방지막은 Ga-O, Ga-Zn-O 중 어느 하나를 포함하며,
상기 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 상단의 산소의 농도는, 상기 게이트 절연막과 인접되어 있는, 상기 채널의 하단의 산소의 농도보다 큰 산화물 박막트랜지스터 제조 방법. Depositing a metal gate on a substrate;
depositing a gate insulating film covering the gate and the substrate;
depositing a channel on the gate insulating layer to overlap the gate;
depositing an insulating film covering the channel and the gate insulating film;
applying heat to the channel;
connecting a first electrode to one end of the channel through a first contact hole provided in the insulating film; and
Connecting a second electrode to the other end of the channel through a second contact hole provided in the insulating film,
The step of depositing the channel is,
depositing an oxide semiconductor on the gate insulating layer; and
Comprising the step of depositing an oxidation prevention film on top of the oxide semiconductor,
The oxidation prevention film includes any one of Ga-O and Ga-Zn-O,
A method of manufacturing an oxide thin film transistor wherein the concentration of oxygen at the top of the channel, adjacent to the insulating film, is greater than the concentration of oxygen at the bottom of the channel, adjacent to the gate insulating film.
상기 산화물 반도체는 인듐(In)을 포함하고,
상기 산화 방지막은 인듐(In)이 포함되어 있지 않은 금속산화물로 구성된, 산화물 박막트랜지스터 제조 방법.According to claim 13,
The oxide semiconductor includes indium (In),
A method of manufacturing an oxide thin film transistor, wherein the oxidation prevention film is composed of a metal oxide that does not contain indium (In).
상기 채널에 열을 가하는 단계에 의해, 상기 산화 방지막에서는 외부로부터 유입되는 산소에 의해 산화반응이 이루어지고, 외부로부터 유입된 산소 중 상기 산화 방지막을 통과한 일부의 산소에 의해 상기 채널의 상단에서 산화반응이 이루어지며, 상기 채널의 상단의 산소의 농도는, 상기 채널의 하단의 산소의 농도보다 큰 산화물 박막트랜지스터 제조 방법. According to claim 14,
By applying heat to the channel, an oxidation reaction occurs in the oxidation prevention film by oxygen flowing in from the outside, and oxidation occurs at the top of the channel by some of the oxygen that has passed through the oxidation prevention film among the oxygen flowing in from the outside. A reaction occurs, and the oxygen concentration at the top of the channel is greater than the oxygen concentration at the bottom of the channel.
상기 채널의 상기 상단으로부터 상기 하단으로 갈수록, 산소의 농도는 감소하고, 캐리어 농도는 증가하며, 저항은 낮아지는 산화물 박막트랜지스터 제조 방법. According to claim 13,
A method of manufacturing an oxide thin film transistor in which the concentration of oxygen decreases, the concentration of carriers increases, and the resistance decreases as the channel moves from the top to the bottom.
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