KR20080073560A - Thin film transistor and method of manufacturing the same, and display having the same - Google Patents

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KR20080073560A KR1020070012301A KR20070012301A KR20080073560A KR 20080073560 A KR20080073560 A KR 20080073560A KR 1020070012301 A KR1020070012301 A KR 1020070012301A KR 20070012301 A KR20070012301 A KR 20070012301A KR 20080073560 A KR20080073560 A KR 20080073560A
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Abstract

A thin film transistor, a manufacturing method thereof, and a display device having the TFT(Thin Film Transistor) are provided to crystallize an activate layer using a single laser irradiation process by adjusting a crystallizing process of the active layer using the heat, which is delivered to a metal pattern. A metal pattern(120) is formed on a predetermined region of a substrate. An active layer(140) is formed to be overlapped with the metal pattern. A gate electrode(151) is formed on the active layer, such that the gate electrode is partially overlapped with the active layer. Source and drain electrodes(161,162) are formed to be connected to a portion of the active layer through an insulation film. The source and drain electrodes are arranged to be separated from each other by a predetermined distance. A buffer layer(131) is formed on the substrate containing the metal pattern.

Description

박막 트랜지스터 및 그 제조 방법, 이를 구비하는 표시 장치{Thin film transistor and method of manufacturing the same, and display having the same}Thin film transistor and method for manufacturing the same, and display device having same {Thin film transistor and method of manufacturing the same, and display having the same}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도.1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2(a) 내지 도 2(c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도.2 (a) to 2 (c) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터에 적용되는 금속 패턴의 평면도.3 is a plan view of a metal pattern applied to the thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 박막 트랜지스터를 구비하는 액정 표시 패널의 평면도.4 is a plan view of a liquid crystal display panel including a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 4;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 박막 트랜지스터 기판 200 : 컬러 필터 기판100 thin film transistor substrate 200 color filter substrate

110 : 절연 기판 120 : 금속 패턴110: insulating substrate 120: metal pattern

131 : 버퍼층 132 : 게이트 절연막131: buffer layer 132: gate insulating film

133 : 절연막 134 : 보호막133: insulating film 134: protective film

140 : 활성층 140c : 채널 영역140: active layer 140c: channel region

140s : 소오스 영역 140d : 드레인 영역140s: source region 140d: drain region

150 : 게이트 라인 151 : 게이트 전극150: gate line 151: gate electrode

152 : 유지 전극 라인 153 : 유지 전극152 sustain electrode line 153 sustain electrode

160 : 데이터 라인 161 : 소오스 전극160: data line 161: source electrode

162 : 드레인 전극 171 및 172 : 콘택홀162: drain electrodes 171 and 172: contact hole

180 : 화소 전극180 pixel electrode

본 발명은 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 저온 폴리실리콘(Low Temperature PolySilicon; LTPS)을 이용하는 탑 게이트(top gate)형 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a top gate type thin film transistor using a low temperature polysilicon (LTPS) and a method of manufacturing the same.

박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 기판은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)나 유기 EL(Electro Luminescence) 표시 장치 등에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 회로 기판으로 사용된다. 박막 트랜지스터 기판은 게이트 라인, 데이터 라인, 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함한다. 여기서, 박막 트랜지스터는 게이트 라인의 일부인 게이트 전극, 채널로 이용되는 활성층, 데 이터 라인의 일부인 소오스 전극과 드레인 전극, 그리고 게이트 절연막과 보호막 등으로 이루어진다.A thin film transistor (TFT) substrate is used as a circuit board for independently driving each pixel in a liquid crystal display (LCD), an organic electroluminescent (EL) display, and the like. The thin film transistor substrate includes a gate line, a data line, a thin film transistor, and a pixel electrode. The thin film transistor includes a gate electrode that is part of a gate line, an active layer used as a channel, a source electrode and a drain electrode that is part of a data line, and a gate insulating film and a protective film.

이러한 박막 트랜지스터의 활성층은 아모포스 실리콘(Amorphous Silicon) 또는 폴리실리콘(Poly silicon)을 이용하여 형성한다. 아모포스 실리콘은 낮은 온도에서 증착이 가능하고 오프(off) 전류 특성이 뛰어나지만, 전하 이동도가 0.5㎠/Vs 내외로 매우 낮기 때문에 표시 장치에서 표시 영역 내의 스위칭 소자를 형성하기 위해서만 이용되며, 구동 회로는 별도의 구동 IC(Integrated Circuit)를 구성하여 주변에 장착하게 된다. 반면, 폴리실리콘은 완전히 정렬된 원자 구조를 가지고 있어 전하 이동도가 수십∼수백㎠/Vs 정도로 아모포스 실리콘에 비해 월등히 높으므로 박막 트랜지스터를 이용하여 기판 내에 구동 회로를 화소 부분 형성과 동시에 집적할 수 있어서 구동 IC 비용이나 공정 설비 비용을 줄일 수 있으며, 소비전력도 낮출 수 있다. 따라서, 최근에는 유리 기판상에 폴리실리콘을 형성하여 박막 트랜지스터를 제작하는 연구가 활발하게 되고 있다.The active layer of the thin film transistor is formed using amorphous silicon or polysilicon. Amorphous silicon can be deposited at low temperatures and has excellent off current characteristics, but is only used to form switching elements in the display area in display devices because the charge mobility is very low, around 0.5 cm2 / Vs. The circuit forms a separate driving IC (Integrated Circuit) to be mounted around. On the other hand, since polysilicon has a fully aligned atomic structure, its charge mobility is much higher than that of amorphous silicon, which is about tens to hundreds of cm 2 / Vs, so that a thin film transistor can be used to integrate a driving circuit in a substrate at the same time as forming a pixel portion. Therefore, the driving IC cost and the process equipment cost can be reduced, and the power consumption can be lowered. Therefore, in recent years, the research which manufactures a thin film transistor by forming polysilicon on a glass substrate becomes active actively.

그런데, 박막 트랜지스터를 제작하는 유리 기판은 600℃ 이상의 고온에서는 변형되므로 폴리실리콘을 형성하기 위해 아모포스 실리콘을 형성한 후 저온에서 결정화하는 저온 폴리실리콘(Low Temperature Poly Silicon; LTPS)이 제시되었다. 아모포스 실리콘을 결정화시키는 방법으로 엑시머 레이저 어닐링(Eexcimer Laser Annealing: 이하, "ELA"라 함) 공정이 제시되었다. 그러나, ELA 공정은 결정립 크기의 한계로 인해 이동도가 높은 폴리실리콘 박막 트랜지스터를 제작할 수 없고, 따라서 주변 회로 집적에 있어서도 제한적일 수 밖에 없다.However, since the glass substrate for fabricating the thin film transistor is deformed at a high temperature of 600 ° C. or higher, Low Temperature Poly Silicon (LTPS), which forms amorphous silicon to form polysilicon and crystallizes at low temperature, has been proposed. An Excimer Laser Annealing (hereinafter referred to as "ELA") process has been proposed as a method to crystallize amorphous silicon. However, the ELA process cannot fabricate a high mobility polysilicon thin film transistor due to the limitation of grain size, and thus is limited in peripheral circuit integration.

ELA 공정의 대안으로서 순차 측면 응고(Sequential Lateral Solidification: 이하, "SLS"라 함) 공정이 제시되었다. SLS 공정은 ELA 공정에 비해 다양한 입자 크기(수㎛∼단결정)를 원하는 대로 조절할 수 있으며, 공정 마진(margin)이 넓은 장점이 있다. 또한, 기판 크기에 제한이 없고 진공이 필요 없으며 수율(throughput)이 크게 향상되는 등 여러 가지 이점으로 인해 차세대 결정화 기술로 주목받고 있다. As an alternative to the ELA process, a sequential lateral solidification (hereinafter referred to as "SLS") process has been proposed. The SLS process can control various particle sizes (several micrometers to single crystals) as desired compared to the ELA process, and has a wide process margin. In addition, it is attracting attention as a next-generation crystallization technology due to various advantages such as no limitation in substrate size, no need for vacuum, and greatly improved throughput.

SLS 공정은 마스크의 슬릿(slit)을 통해 레이저를 조사하여 아모포스 실리콘을 국부적으로 용융시킨 후 결정화시키는 공정이다. 이를 좀더 상세히 설명하면, 마스크의 슬릿을 통해 레이저가 조사된 아모포스 실리콘의 일부는 완전 용융되고, 레이저가 조사되지 않은 영역은 용융되지 않은 상태로 남아 있게 된다. 레이저가 조사되지 않은 영역과 인접하는 레이저가 조사된 영역부터 서서히 냉각되면서 레이저가 조사된 영역의 중앙부까지 결정화가 진행되게 된다. 이러한 SLS 공정은 슬릿을 조금씩 이동시키며 용융과 결정화를 반복하여 아모포스 실리콘의 소정 영역을 결정화시키게 된다. 따라서, 아모포스 실리콘의 소정 영역을 결정화시키기 위해서는 적어도 두번 이상 레이저를 조사해야 한다.The SLS process is a process in which amorphous silicon is locally melted by crystallization by irradiating a laser through a slit of a mask. In more detail, a portion of the amorphous silicon irradiated with the laser through the slit of the mask is completely melted, and an area not irradiated with the laser remains unmelted. Crystallization proceeds from the region irradiated with the laser to the center of the region irradiated with the laser while gradually cooling from the region irradiated with the laser. This SLS process moves the slits little by little and repeats melting and crystallization to crystallize a predetermined area of amorphous silicon. Therefore, the laser must be irradiated at least twice to crystallize a predetermined area of amorphous silicon.

SLS 공정에 의해 결정화된 폴리실리콘은 입자 크기가 조대하게 형성된다는 것과 주입계(main grain boundary)의 위치도 정밀하게 조절할 수 있다는 장점이 있지만, 박막 트랜지스터 채널 내의 주입계의 위치를 조절하는 것이 불가능하다는 단점이 있다. 즉, 결정화 후 활성층을 패터닝하면 각 박막 트랜지스터의 미세 구조는 제각각 형성되게 된다.Polysilicon crystallized by the SLS process has the advantage of coarse particle size and precise control of the position of the main grain boundary, but it is impossible to control the position of the implant system in the thin film transistor channel. There are disadvantages. That is, when the active layer is patterned after crystallization, the microstructure of each thin film transistor is formed.

한편, 저온 폴리실리콘은 일반적으로 활성층 상부에 게이트 전극이 형성되는 탑 게이트(top gate) 구조로 형성된다. 따라서, 하부의 백라이트로부터 입사되는 광을 게이트가 막아주는 버텀 게이트(bottom gate) 구조의 아모포스 실리콘 박막 트랜지스터와는 달리 활성층이 광에 직접 노출되게 된다. 최근까지 제품 휘도가 낮을 경우에는 큰 문제가 없었으나 최근 고휘도 제품에 대한 수요가 늘면서 하부에서 인가되는 광이 강해져서 폴리실리콘의 누설 전류가 증가하는 문제가 발생하고 있다. 누설 전류는 크로스토크(Crosstalk)의 원인이 되어 제품 특성을 크게 저하시킨다. Meanwhile, low temperature polysilicon is generally formed in a top gate structure in which a gate electrode is formed on an active layer. Accordingly, unlike an amorphous silicon thin film transistor having a bottom gate structure in which a gate blocks light incident from a lower backlight, the active layer is directly exposed to light. When the product brightness is low until recently, there was no big problem, but recently, as the demand for high brightness products increases, the light applied from the bottom becomes stronger, causing a problem of increasing the leakage current of polysilicon. Leakage current causes crosstalk, which greatly degrades product characteristics.

본 발명의 목적은 아모포스 실리콘의 소정 영역을 한번의 레이저 조사만으로도 결정화시킬 수 있는 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thin film transistor capable of crystallizing a predetermined region of amorphous silicon with only one laser irradiation and a method of manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 각 박막 트랜지스터 채널 내의 미세 구조를 모두 동일하게 할 수 있는 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a thin film transistor and a method of manufacturing the same, which can all make the same microstructure in each thin film transistor channel.

본 발명의 또다른 목적은 하부의 백라이트로부터 입사되는 광에 활성층이 노출되지 않도록 함으로써 활성층의 누설 전류가 증가하는 것을 방지할 수 있는 박막 트랜지스터를 구비하는 표시 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a display device having a thin film transistor which can prevent an increase in leakage current of the active layer by preventing the active layer from being exposed to light incident from a lower backlight.

본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터는 기판 상의 소정 영역에 형 성된 금속 패턴; 상기 금속 패턴과 중첩되도록 형성된 활성층; 상기 활성층과 일부 중첩되도록 상기 활성층 상부에 형성된 게이트 전극; 및 절연막을 통해 상기 활성층의 일부와 각각 연결되도록 형성되며, 서로 소정 간격 이격된 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함한다.A thin film transistor according to an embodiment of the present invention is a metal pattern formed in a predetermined region on the substrate; An active layer formed to overlap the metal pattern; A gate electrode formed on the active layer to partially overlap the active layer; And a source electrode and a drain electrode formed to be respectively connected to a part of the active layer through an insulating film, and spaced apart from each other by a predetermined interval.

상기 금속 패턴을 포함한 상기 기판 상에 형성되거나 상기 금속 패턴 하부의 상기 기판상에 형성된 버퍼층을 더 포함한다.And a buffer layer formed on the substrate including the metal pattern or on the substrate under the metal pattern.

상기 금속 패턴은 소정의 폭 및 간격을 갖는 복수의 제 1 금속 패턴이 제 1 열에 형성되고, 상기 제 1 금속 패턴과 엇갈리게 제 2 금속 패턴이 제 2 열에 형성되어 복수의 열에 형성된 복수의 금속 패턴을 포함한다.The metal pattern may include a plurality of first metal patterns having a predetermined width and a spacing in a first row, and a second metal pattern may be formed in a second row alternately with the first metal pattern to form a plurality of metal patterns formed in the plurality of rows. Include.

상기 활성층과 상기 게이트 전극 사이에 형성된 게이트 절연막을 더 포함한다.And a gate insulating film formed between the active layer and the gate electrode.

상기 활성층은 불순물이 주입되지 않은 채널 영역과 불순물이 주입된 소오스 영역 및 드레인 영역을 포함한다.The active layer includes a channel region in which impurities are not implanted, a source region in which impurities are implanted, and a drain region.

상기 채널 영역은 상기 게이트 전극과 중첩되고, 상기 소오스 영역 및 드레인 영역은 각각 상기 소오스 전극 및 드레인 전극과 연결된다.The channel region overlaps the gate electrode, and the source region and the drain region are connected to the source electrode and the drain electrode, respectively.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은 기판 상부의 소정 영역에 금속 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속 패턴과 중첩되도록 아모포스 실리콘을 형성하는 단계; 상기 아모포스 실리콘에 레이저를 조사하여 상기 아모포스 실리콘을 용융시키고, 상기 레이저에 의한 열이 상기 금속 패턴에 전달되는 단 계; 상기 금속 패턴이 형성되지 않은 영역 상부의 상기 아모포스 실리콘으로부터 상기 금속 패턴이 형성된 영역 상부의 상기 아모포스 실리콘까지 점차적으로 냉각되면서 결정화되어 활성층을 형성하는 단계; 상기 활성층 상부에 상기 활성층과 일부 중첩되도록 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계; 및 전체 구조 상부에 절연막을 형성한 후 상기 절연막의 소정 영역을 통해 상기 활성층의 소정 영역과 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.In another embodiment, a method of manufacturing a thin film transistor includes forming a metal pattern on a predetermined region of an upper portion of a substrate; Forming amorphous silicon to overlap the metal pattern; Irradiating the amorphous silicon with a laser to melt the amorphous silicon, and transferring heat from the laser to the metal pattern; Forming an active layer by crystallizing gradually from the amorphous silicon above the region where the metal pattern is not formed to the amorphous silicon above the region where the metal pattern is formed; Forming a gate insulating film and a gate electrode on the active layer to partially overlap the active layer; And forming a source electrode and a drain electrode connected to the predetermined region of the active layer through the predetermined region of the insulating layer after forming the insulating layer on the entire structure.

상기 금속 패턴 하부 또는 상부에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함한다.The method may further include forming a buffer layer below or on the metal pattern.

상기 게이트 전극을 형성한 후 상기 게이트 전극을 마스크로 불순물 이온 주입 공정을 실시하는 단계를 더 포함한다.And forming an impurity ion implantation process using the gate electrode as a mask after forming the gate electrode.

본 발명의 또다른 실시 예에 따른 표시 장치는 제 1 기판 상의 소정 영역에 형성된 금속 패턴; 상기 금속 패턴과 중첩되도록 형성된 활성층; 상기 기판 상에 일 방향으로 연장되어 형성되며 그 일부가 상기 활성층과 일부 중첩되도록 형성된 게이트 전극을 포함하는 게이트 라인; 상기 게이트 라인과 직교하는 방향으로 연장되어 형성되며 그 일부가 상기 활성층의 일부와 연결되도록 형성된 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인; 및 상기 드레인 전극과 연결되도록 형성된 화소 전극을 포함한다.In another embodiment, a display device includes: a metal pattern formed in a predetermined area on a first substrate; An active layer formed to overlap the metal pattern; A gate line formed on the substrate and extending in one direction, the gate line including a gate electrode partially overlapping the active layer; A data line extending in a direction orthogonal to the gate line, the data line including a source electrode and a drain electrode formed to be connected to a part of the active layer; And a pixel electrode formed to be connected to the drain electrode.

상기 제 1 기판과 대향되도록 배치되며, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성된 제 2 기판을 더 포함한다.The display apparatus may further include a second substrate disposed to face the first substrate and having a color filter and a common electrode formed thereon.

상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 더 포함한다.Further comprising a liquid crystal layer formed between the first and second substrate.

상기 제 1 기판의 하부로부터 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 더 포함한다.The apparatus may further include a backlight unit for irradiating light from the lower portion of the first substrate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터는 유리 기판 등의 절연 기판(110) 상부의 소정 영역에 소정의 폭 및 간격으로 형성된 복수의 금속 패턴(120)과, 금속 패턴(120)을 포함한 기판(110) 상부에 형성된 버퍼층(131)과, 버퍼층(131) 상부에 금속 패턴(120)과 중첩되도록 형성되며 채널 영역(140c), 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)을 포함하는 활성층(140)과, 활성층(140)을 포함한 기판(110) 상부에 형성된 게이트 절연막(132)과, 게이트 절연막(132) 상부에 활성층(140)의 채널 영역(140c)과 중첩되도록 형성된 게이트 전극(151)과, 게이트 전극(151)을 포함한 기판(110) 상부에 형성된 절연막(133)과, 절연막(133) 및 게이트 절연막(132)의 소정 영역을 통해 활성층(140)의 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)과 각각 연결되도록 형성되며 서로 이격된 소오스 전극(161) 및 드레인 전극(162)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present disclosure may include a plurality of metal patterns 120 and metal patterns formed at predetermined widths and intervals on a predetermined region of an insulating substrate 110 such as a glass substrate. The buffer layer 131 formed on the substrate 110 including the 120 and the metal pattern 120 formed on the buffer layer 131 and overlap the channel region 140c, the source region 140s, and the drain region 140d. An active layer 140 including the active layer 140, a gate insulating layer 132 formed on the substrate 110 including the active layer 140, and a channel region 140c of the active layer 140 formed on the gate insulating layer 132. The source region of the active layer 140 is formed through the gate electrode 151, the insulating layer 133 formed on the substrate 110 including the gate electrode 151, and predetermined regions of the insulating layer 133 and the gate insulating layer 132. 140 s) and the drains 140d and respectively connected to and spaced apart from each other. It includes an electrode 161 and a drain electrode 162.

여기서, 금속 패턴(120)은 활성층(140)과 중첩되도록 형성되고, 금속층이 불연속적으로 배열되도록 패터닝하여 형성된다. 금속 패턴(120)은 도 3에 도시된 바와 같이 예를들어 소정의 폭 및 간격을 갖는 복수의 제 1 금속 패턴이 제 1 열에 형성되고, 제 2 열에는 제 1 열에 배열된 제 1 금속 패턴과 엇갈리게 제 2 금속 패 턴이 형성된다. 이러한 방식으로 금속 패턴(120)은 활성층의 폭 및 너비 만큼 형성된다. 또한, 금속 패턴(120)은 게이트 전극(151)을 형성하기 위한 금속층, 소오스 전극(161) 및 드레인 전극(162)을 형성하기 위한 금속층과 동일 물질 또는 그 범주의 금속 물질을 이용하여 형성한다. 한편, 상기 실시 예에서는 금속 패턴(120)이 버퍼층(131) 하부에 형성되었지만, 금속 패턴(120)이 버퍼층(130) 상부에 형성될 수도 있다.Here, the metal pattern 120 is formed to overlap the active layer 140, and is formed by patterning the metal layer to be discontinuously arranged. As shown in FIG. 3, the metal pattern 120 may include, for example, a plurality of first metal patterns having a predetermined width and a spacing in a first column, and a second column having a first metal pattern arranged in a first column. A staggered second metal pattern is formed. In this way, the metal pattern 120 is formed by the width and width of the active layer. In addition, the metal pattern 120 is formed using the same material as the metal layer for forming the gate electrode 151, the metal layer for forming the source electrode 161, and the drain electrode 162, or a metal material of the same category. Meanwhile, in the above embodiment, the metal pattern 120 is formed under the buffer layer 131, but the metal pattern 120 may be formed on the buffer layer 130.

활성층(140)은 아모포스 실리콘을 결정화시켜 형성하는데, 활성층(140)이 결정화되는 과정을 설명하면 다음과 같다. 아모포스 실리콘의 소정 영역을 개방하는 마스크를 이용하여 레이저가 조사되어 아모포스 실리콘이 용융되고, 레이저에 의한 열이 하부의 금속 패턴(120)에 전달되어 금속 패턴(120)이 고온 상태를 유지하게 된다. 이후 용융된 아모포스 실리콘이 냉각되면서 결정화되는데, 금속 패턴(120)이 형성되지 않은 영역 상부의 아모포스 실리콘이 금속 패턴(120)이 형성된 영역 상부의 아모포스 실리콘에 비해 더 빨리 냉각되고 서서히 금속 패턴(120) 상부의 아모포스 실리콘까지 냉각되면서 아모포스 실리콘이 결정화된다. 또한, 활성층(140)은 결정화 이후 패터닝할 수도 있고, 결정화 이전에 패터닝할 수도 있다.The active layer 140 is formed by crystallizing amorphous silicon, and the process of crystallizing the active layer 140 is as follows. The laser is irradiated using a mask that opens a predetermined area of the amorphous silicon to melt the amorphous silicon, and heat from the laser is transferred to the lower metal pattern 120 to maintain the high temperature of the metal pattern 120. do. After the molten amorphous silicon is cooled, crystallization is performed. The amorphous silicon on the region where the metal pattern 120 is not formed is cooled faster than the amorphous silicon on the region where the metal pattern 120 is formed, and the metal pattern is gradually reduced. Amorphous silicon is crystallized while cooling to the upper amorphous silicon (120). In addition, the active layer 140 may be patterned after crystallization or may be patterned before crystallization.

한편, 활성층(140)의 채널 영역(140c)은 불순물이 주입되지 않고, 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)은 불순물이 주입되어 형성될 수 있다.Meanwhile, impurities may not be implanted in the channel region 140c of the active layer 140, and impurities may be formed in the source region 140s and the drain region 140d.

도 2(a) 내지 도 2(d)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 제조 방법을 설명하기 위해 순서적으로 도시한 소자의 단면도이다.2 (a) to 2 (d) are cross-sectional views of devices sequentially shown to explain a method of manufacturing a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2(a)를 참조하면, 유리 기판 등의 절연 기판(110) 상부에 금속층을 형성한 후 패터닝하여 금속 패턴(120)을 형성한다. 금속 패턴(120)은 이후 형성될 활성층과 중첩되도록 형성하며, 금속층을 불연속적으로 배열되도록 패터닝하여 형성된다. 금속 패턴(120)은 바람직하게는 소정의 폭 및 간격을 갖는 복수의 제 1 금속 패턴이 제 1 열에 형성되고, 제 2 열에는 제 1 열에 배열된 제 1 금속 패턴과 엇갈리게 제 2 금속 패턴이 형성된다. 이러한 방식으로 금속 패턴(120)은 이후 형성될 활성층의 폭 및 너비 만큼 형성된다. 금속 패턴(120)은 Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, MoW 및 Cu 중 적어도 어느 하나의 금속 또는 이들을 포함하는 합금을 이용하여 형성한다. 이는 단일층으로 형성할 수도 있고, 상기 금속들을 적층하여 이루어진 다중층으로 형성할 수도 있다. 그리고, 금속 패턴(120)을 포함한 기판(110) 상부에 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함한 절연 물질중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 형성하여 버퍼층(131)을 형성한다. Referring to FIG. 2A, a metal layer is formed on an insulating substrate 110, such as a glass substrate, and then patterned to form a metal pattern 120. The metal pattern 120 is formed to overlap the active layer to be formed later, and is formed by patterning the metal layer to be discontinuously arranged. The metal pattern 120 preferably includes a plurality of first metal patterns having a predetermined width and a spacing in a first row, and a second metal pattern is formed in the second row alternately with the first metal pattern arranged in the first row. do. In this way, the metal pattern 120 is formed by the width and width of the active layer to be formed later. The metal pattern 120 is formed using at least one metal of Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, MoW, and Cu or an alloy containing them. It may be formed as a single layer, or may be formed as a multilayer formed by laminating the metals. The buffer layer 131 is formed by forming at least one material selected from an insulating material including a silicon oxide film and a silicon nitride film on the substrate 110 including the metal pattern 120.

도 2(b)를 참조하면, 버퍼층(131) 상부에 아모포스 실리콘을 소정 두께로 형성한다. 그리고, 아모포스 실리콘을 금속 패턴(120)과 중첩되도록 패터닝한 후 아모포스 실리콘을 노출시키는 마스크를 이용하여 레이저를 조사한다. 레이저를 조사하게 되면 아모포스 실리콘이 용융되고, 레이저에 의한 열이 금속 패턴(120)에 전달된다. 따라서, 금속 패턴(120)은 고온 상태를 유지하게 된다. 이후 아모포스 실리콘이 냉각되면서 결정화되는데, 금속 패턴(120)이 형성되지 않은 영역 상부의 아모포스 실리콘부터 냉각되면서 결정화되며 금속 패턴(120)이 형성된 영역 상부의 아모포스 실리콘까지 서서히 냉각되면서 결정화된다. 따라서, 아모포스 실리콘이 모두 결정화되어 활성층(140)이 된다.Referring to FIG. 2B, amorphous silicon is formed on the buffer layer 131 to have a predetermined thickness. After patterning the amorphous silicon to overlap the metal pattern 120, the laser is irradiated using a mask that exposes the amorphous silicon. When the laser is irradiated, amorphous silicon is melted, and heat generated by the laser is transmitted to the metal pattern 120. Therefore, the metal pattern 120 maintains a high temperature state. Thereafter, the amorphous silicon is crystallized as it is cooled, and crystallized by cooling from the amorphous silicon of the upper portion of the region where the metal pattern 120 is not formed, and crystallized while gradually cooling to the amorphous silicon of the upper portion of the region where the metal pattern 120 is formed. Accordingly, all of the amorphous silicon is crystallized to form the active layer 140.

도 2(c)를 참조하면, 활성층(140)을 포함한 전체 구조 상부에 게이트 절연막(132)을 형성한 후 도전층을 형성한다. 도전층을 활성층(140)과 일부 중첩되도록 패터닝하여 게이트 전극(151)을 형성한다. 그리고, 게이트 전극(151)을 마스크로 불순물을 이온 주입하여 게이트 전극(151) 양측의 활성층(140)에 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)을 형성한다. 불순물이 이온 주입되지 않은 게이트 전극(151) 하부의 활성층(140)은 채널 영역(140c)이 된다. 여기서, 게이트 전극(151)은 Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, MoW 및 Cu 중 적어도 어느 하나의 금속 또는 이들을 포함하는 합금을 이용하여 형성한다. 이는 단일층으로 형성할 수도 있고, 상기 금속들을 적층하여 이루어진 다중층으로 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 2C, after the gate insulating layer 132 is formed over the entire structure including the active layer 140, a conductive layer is formed. The conductive layer is patterned to partially overlap the active layer 140 to form the gate electrode 151. Impurities are ion-implanted using the gate electrode 151 as a mask to form a source region 140s and a drain region 140d in the active layer 140 on both sides of the gate electrode 151. The active layer 140 under the gate electrode 151 where the impurities are not ion implanted becomes the channel region 140c. Here, the gate electrode 151 is formed using at least one metal of Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, MoW, and Cu or an alloy containing them. It may be formed as a single layer, or may be formed as a multilayer formed by laminating the metals.

도 2(d)를 참조하면, 게이트 전극(161)을 포함한 전체 구조 상부에 절연막(133)을 형성한 후 보호막(133) 및 게이트 절연막(132)의 소정 영역을 식각하여 활성층(140)의 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)을 노출시키는 콘택홀을 형성한다. 그리고, 콘택홀이 매립되도록 전체 구조 상부에 도전층을 형성한 후 서로 이격되도록 패터닝하여 소오스 전극(161) 및 드레인 전극(162)을 형성한다. 여기서, 소오스 전극(161) 및 드레인 전극(162)은 Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, MoW 및 Cu 중 적어도 어느 하나의 금속 또는 이들을 포함하는 합금을 이용하여 형성한다. 이는 단일층으로 형성할 수도 있고, 상기 금속들을 적층하여 이루어진 다중층으로 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 2 (d), an insulating film 133 is formed over the entire structure including the gate electrode 161, and then predetermined regions of the protective film 133 and the gate insulating film 132 are etched to form a source of the active layer 140. A contact hole exposing the region 140s and the drain region 140d is formed. The conductive layer is formed on the entire structure to fill the contact hole, and then patterned to be spaced apart from each other to form the source electrode 161 and the drain electrode 162. Here, the source electrode 161 and the drain electrode 162 are formed using at least one metal of Al, Nd, Ag, Ti, Ta, Mo, Cr, MoW, and Cu or an alloy containing them. It may be formed as a single layer, or may be formed as a multilayer formed by laminating the metals.

한편, 상기 실시 예에서는 금속 패턴(120)이 버퍼층(131) 하부에 형성되고, 아모포스 실리콘을 패터닝한 후 결정화시켜 활성층(140)을 형성하는 것으로 설명되었으나, 금속 패턴(120)이 버퍼층(131) 상부에 형성되고, 아모포스 실리콘을 결정화한 후 패터닝하여 활성층(140)을 형성할 수도 있다.Meanwhile, in the above embodiment, the metal pattern 120 is formed below the buffer layer 131, and the active layer 140 is formed by patterning amorphous silicon and crystallizing the amorphous layer, but the metal pattern 120 is the buffer layer 131. ) And an active layer 140 may be formed by crystallizing amorphous silicon and then patterning the amorphous silicon.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 패널의 평면도이고, 도 5는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ' 라인을 따라 절취한 상태의 단면도이다.4 is a plan view of a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid crystal display panel taken along the line II ′ of FIG. 4.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 액정 표시 패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판(100)과 컬러 필터 기판(200), 그리고 이들 사이에 형성된 액정층(미도시)을 포함한다.4 and 5, a liquid crystal display panel according to an exemplary embodiment of the present invention may include a thin film transistor substrate 100 and a color filter substrate 200 facing each other, and a liquid crystal layer (not shown) formed therebetween. Include.

박막 트랜지스터 기판(100)은 절연 기판(110) 상부의 소정 영역에 형성된 금속 패턴(120)과, 금속 패턴(120)과 중첩되도록 형성된 활성층(140)과, 일 방향으로 연장되어 형성된 복수의 게이트 라인(150)과, 게이트 라인(150)과 교차하는 방향으로 연장되어 형성된 복수의 데이터 라인(160)과, 게이트 라인(150)과 데이터 라인(160)에 의해 정의된 화소 영역에 형성된 화소 전극(180)과, 게이트 라인(150), 데이터 라인(160) 및 화소 전극(180)에 접속된 박막 트랜지스터(155)와, 게이트 라인(150)과 평행하게 형성되며 유지 전극(153)을 포함하는 유지 전극 라인(152)을 포함한다.The thin film transistor substrate 100 includes a metal pattern 120 formed in a predetermined region on the insulating substrate 110, an active layer 140 formed to overlap the metal pattern 120, and a plurality of gate lines extending in one direction. And a plurality of data lines 160 extending in a direction crossing the gate line 150 and a pixel electrode 180 formed in the pixel region defined by the gate line 150 and the data line 160. ), A thin film transistor 155 connected to the gate line 150, the data line 160, and the pixel electrode 180, and a storage electrode formed in parallel with the gate line 150 and including the storage electrode 153. Line 152.

금속 패턴(120)은 절연 기판(110) 상부의 소정 영역에서 금속층이 소정 폭 및 간격으로 불연속적으로 배열되어 형성된다. 금속 패턴(120)은 바람직하게는 소정의 폭 및 간격을 갖는 복수의 제 1 금속 패턴이 제 1 열에 형성되고, 제 2 열에 는 제 1 열에 배열된 제 1 금속 패턴과 엇갈리게 제 2 금속 패턴이 형성된다. 이러한 방식으로 복수열의 금속 패턴(120)이 활성층(140)과 중첩되도록 형성된다. 금속 패턴(120)은 활성층(140)의 결정화시에 이용되며, 또한 박막 트랜지스터 기판(100) 하부의 백라이트로부터 입사되는 광이 활성층(140)에 영향을 미치지 못하도록 차단하는 블랙 매트릭스와 유사한 역할을 한다.The metal pattern 120 is formed by discontinuously arranging metal layers at predetermined widths and intervals in a predetermined region on the insulating substrate 110. The metal pattern 120 preferably has a plurality of first metal patterns having a predetermined width and spacing formed in a first row, and a second metal pattern formed alternately with a first metal pattern arranged in a first row in a second row. do. In this manner, the plurality of rows of metal patterns 120 are formed to overlap the active layer 140. The metal pattern 120 is used for crystallization of the active layer 140, and also plays a role similar to that of a black matrix that blocks light incident from the backlight under the thin film transistor substrate 100 from affecting the active layer 140. .

금속 패턴(120)을 포함한 절연 기판(110) 상부에 버퍼층(131)이 형성된다. 버퍼층(131)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함한 절연 물질중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 이용하여 형성한다. 한편, 금속 패턴(120)은 버퍼층(131) 하부에 형성될 수도 있고, 버퍼층(131) 상부에 형성될 수도 있다.The buffer layer 131 is formed on the insulating substrate 110 including the metal pattern 120. The buffer layer 131 is formed using at least one material selected from insulating materials including a silicon oxide film and a silicon nitride film. The metal pattern 120 may be formed below the buffer layer 131 or may be formed above the buffer layer 131.

활성층(140)은 버퍼층(131) 상부에 금속 패턴(120)과 중첩되도록 형성된다. 활성층(140)은 아모포스 실리콘을 결정화시켜 형성하는 저온 폴리실리콘을 이용하여 형성하는데, 아모포스 실리콘에 레이저를 조사하여 용융시킨 후 냉각시켜 결정화한다. 레이저가 조사되어 아모포스 실리콘이 용융되고, 레이저의 열이 금속 패턴(120)에 전달되어 금속 패턴(120)은 고온 상태를 유지하게 된다. 이 상태에서 아모포스 실리콘이 냉각되면서 결정화되는데, 금속 패턴(120)이 형성되지 않은 영역 상부의 아모포스 실리콘이 금속 패턴(120)이 형성된 영역 상부의 아모포스 실리콘에 비해 더 빨리 냉각되고 서서히 금속 패턴(120) 상부에 형성된 아모포스 실리콘까지 냉각되면서 결정화되어 활성층(140)이 형성된다. 또한, 활성층(140)은 게이트 전극(151) 하부의 불순물이 주입되지 않은 채널 영역(140c)과, 게이트 전극(151) 양측의 불순물이 주입된 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)으로 구성된다. 한편, 활성층(140)은 결정화 이전에 패터닝할 수 있지만, 결정화 이후에 패터닝할 수 있다.The active layer 140 is formed to overlap the metal pattern 120 on the buffer layer 131. The active layer 140 is formed using low-temperature polysilicon formed by crystallizing amorphous silicon, and crystallized by cooling the amorphous silicon by irradiating the laser with amorphous laser. The laser is irradiated to melt the amorphous silicon, and the heat of the laser is transferred to the metal pattern 120 to maintain the high temperature state of the metal pattern 120. In this state, the amorphous silicon is cooled and crystallized. The amorphous silicon on the region where the metal pattern 120 is not formed cools down faster than the amorphous silicon on the region where the metal pattern 120 is formed. The crystal layer is cooled while crystallization to the amorphous silicon formed on the upper portion (120) to form an active layer (140). In addition, the active layer 140 includes a channel region 140c in which impurities are implanted under the gate electrode 151, a source region 140s in which impurities are injected at both sides of the gate electrode 151, and a drain region 140d. do. The active layer 140 may be patterned before crystallization, but may be patterned after crystallization.

활성층(140)을 포함한 기판(110) 상부에 게이트 절연막(132)이 형성된다. 게이트 절연막(132)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하는 절연 물질중에서 선택된 적어도 하나를 이용하여 형성한다.The gate insulating layer 132 is formed on the substrate 110 including the active layer 140. The gate insulating film 132 is formed using at least one selected from an insulating material including a silicon oxide film and a silicon nitride film.

게이트 라인(150)은 게이트 절연막(132) 상부에 도전층을 형성한 후 패터닝하여 가로 방향으로 연장되도록 형성하며, 게이트 라인(150)의 일부가 상부 또는 하부로 돌출되어 게이트 전극(151)이 형성된다. 게이트 전극(151)은 활성층(140)과 일부 중첩되어 형성되는데, 불순물이 주입되지 않은 채널 영역(140c)과 중첩되도록 형성된다.The gate line 150 is formed to form a conductive layer on the gate insulating layer 132 and then patterned to extend in the horizontal direction. A portion of the gate line 150 protrudes upward or downward to form the gate electrode 151. do. The gate electrode 151 is partially overlapped with the active layer 140, and is formed to overlap the channel region 140c in which impurities are not implanted.

유지 전극(153)을 포함하는 유지 전극 라인(152)은 게이트 라인(150) 형성시 두 게이트 라인(150) 사이에 형성되며, 게이트 라인(150) 사이의 중앙에 형성될 수도 있고, 어느 하나의 게이트 라인(150)에 근접하게 형성될 수도 있다.The storage electrode line 152 including the storage electrode 153 is formed between the two gate lines 150 when the gate line 150 is formed, and may be formed in the center between the gate lines 150. It may be formed in close proximity to the gate line 150.

게이트 라인(150)과 유지 전극 라인(152)을 포함한 기판(110) 상부에 절연막(133)이 형성된다. 절연막(133)은 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막을 포함하는 절연 물질중을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성한다. 또한, 절연막(133)은 버퍼층(131) 및 게이트 절연막(132)보다 두껍게 형성할 수도 있다.An insulating layer 133 is formed on the substrate 110 including the gate line 150 and the storage electrode line 152. The insulating film 133 is formed in a single layer or multiple layers using an insulating material including a silicon oxide film and a silicon nitride film. In addition, the insulating layer 133 may be formed thicker than the buffer layer 131 and the gate insulating layer 132.

데이터 라인(160)은 도전층을 패터닝하여 게이트 라인(150)과 수직으로 교차되도록 연장 형성되며, 그 일부가 돌출되어 소오스 전극(161)이 형성된다. 또한, 데이터 라인(160) 형성시 소오스 전극(161)과 소정 간격 이격되어 드레인 전 극(162)이 형성된다. 소오스 전극(161)은 절연막(133) 및 게이트 절연막(132)의 소정 영역이 식각되어 노출된 활성층(140)의 소오스 영역(140s)과 연결되도록 형성되고, 드레인 전극(162)은 절연막(133) 및 게이트 절연막(132)의 소정 영역이 식각되어 노출된 활성층(140)의 드레인 영역(140d)과 연결되도록 형성된다.The data line 160 is formed to extend perpendicularly to the gate line 150 by patterning the conductive layer, and a portion of the data line 160 protrudes to form the source electrode 161. In addition, the drain electrode 162 is formed to be spaced apart from the source electrode 161 by a predetermined interval when the data line 160 is formed. The source electrode 161 is formed so that predetermined regions of the insulating layer 133 and the gate insulating layer 132 are etched and connected to the source region 140s of the exposed active layer 140, and the drain electrode 162 is formed of the insulating layer 133. And a predetermined region of the gate insulating layer 132 is etched and connected to the drain region 140d of the exposed active layer 140.

박막 트랜지스터(155)는 게이트 라인(150)에 공급되는 신호에 응답하여 데이터 라인(160)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(180)에 충전되도록 한다. 따라서, 박막 트랜지스터(155)는 게이트 라인(150)에 접속된 게이트 전극(151)과, 데이터 라인(160)에 접속된 소오스 전극(161)과, 화소 전극(180)에 접속된 드레인 전극(162)과, 게이트 전극(151) 하부의 기판(110) 상에 형성된 활성층(140)과 게이트 절연막(132)을 포함한다. 또한, 활성층(140)의 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)에 주입되는 불순물에 따라 박막 트랜지스터(155)의 특성이 달라진다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(155)가 n 채널을 갖는 경우에는 고농도의 n형 이온이 활성층(140)의 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)에 주입되고, p 채널을 갖는 경우에는 고농도의 p형 이온이 활성층(140)의 소오스 영역(140s) 및 드레인 영역(140d)에 주입된다.The thin film transistor 155 causes the pixel signal supplied to the data line 160 to be charged in the pixel electrode 180 in response to the signal supplied to the gate line 150. Accordingly, the thin film transistor 155 may include a gate electrode 151 connected to the gate line 150, a source electrode 161 connected to the data line 160, and a drain electrode 162 connected to the pixel electrode 180. ), An active layer 140 and a gate insulating layer 132 formed on the substrate 110 under the gate electrode 151. In addition, characteristics of the thin film transistor 155 may vary according to impurities injected into the source region 140s and the drain region 140d of the active layer 140. For example, when the thin film transistor 155 has an n channel, a high concentration of n-type ions is implanted into the source region 140s and the drain region 140d of the active layer 140, and when the thin film transistor 155 has a p channel, P-type ions are implanted into the source region 140s and the drain region 140d of the active layer 140.

데이터 라인(160)이 형성된 기판(110) 상부에 보호막(134)이 형성된다. 보호막(134)은 무기 절연 물질 및 유기 절연 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 절연 물질을 이용하여 단일층 또는 다중층으로 형성한다. 무기 절연 물질로는 절연성 이 우수한 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막 등이 있으며, 유기 절연 물질로는 유전율이 낮은 BCB(Benzene Cyclo Butane), SOG(Siloxane Polymer), 폴리이미드계 수지 등을 이용한다.The passivation layer 134 is formed on the substrate 110 on which the data line 160 is formed. The passivation layer 134 is formed of a single layer or multiple layers using an insulating material including at least one of an inorganic insulating material and an organic insulating material. Examples of the inorganic insulating material include a silicon oxide film and a silicon nitride film having excellent insulating properties. As the organic insulating material, a low dielectric constant, BCB (Benzene Cyclo Butane), SOG (Siloxane Polymer), and polyimide resin are used.

화소 전극(180)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전 물질을 패터닝하여 게이트 라인(150)과 데이터 라인(160)에 의해 정의된 화소 영역에 형성된다. 화소 전극(180)은 보호막(134)의 소정 영역을 식각하여 형성된 제 1 콘택홀(171)을 통해 드레인 전극(162)과 접속되고, 제 2 콘택홀(172)를 통해 절연막(133) 상부로 형성되어 유지 전극(153)과 유지 캐패시터를 이룬다.The pixel electrode 180 is formed in the pixel region defined by the gate line 150 and the data line 160 by patterning a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). The pixel electrode 180 is connected to the drain electrode 162 through the first contact hole 171 formed by etching a predetermined region of the passivation layer 134, and the upper portion of the insulating layer 133 through the second contact hole 172. Formed to form a storage capacitor with the storage electrode 153.

컬러 필터 기판(200)은 절연 기판(210) 상에 형성된 블랙 매트릭스(220)와, 컬러 필터(230)와, 오버 코트막(240)과, 공통 전극(250)을 포함한다. The color filter substrate 200 includes a black matrix 220 formed on the insulating substrate 210, a color filter 230, an overcoat layer 240, and a common electrode 250.

블랙 매트릭스(220)는 화소 영역 이외의 영역에 형성되어 화소 영역 이외의 영역으로 빛이 새는 것과 인접한 화소 영역들 사이의 광 간섭을 방지한다. 즉, 블랙 매트릭스(220)는 박막 트랜지스터 기판(100)의 화소 전극(180)이 형성된 영역을 개방하는 개구부를 갖는다.The black matrix 220 is formed in an area other than the pixel area to prevent light leakage from the area other than the pixel area and optical interference between adjacent pixel areas. That is, the black matrix 220 has an opening that opens an area where the pixel electrode 180 of the thin film transistor substrate 100 is formed.

컬러 필터(230)는 블랙 매트릭스(220)를 경계로 하여 적색, 녹색 및 청색 필터가 반복되어 형성된다. 컬러 필터(230)는 광원으로부터 조사되어 액정층(미도시)을 통과한 빛에 색상을 부여하는 역할을 한다. 컬러 필터(230)는 감광성 유기 물질로 형성될 수 있다.The color filter 230 is formed by repeating red, green, and blue filters with the black matrix 220 as the boundary. The color filter 230 serves to impart color to light emitted from the light source and passing through the liquid crystal layer (not shown). The color filter 230 may be formed of a photosensitive organic material.

오버 코트막(240)은 컬러 필터(230)와 컬러 필터(230)가 덮고 있지 않은 블랙 매트릭스(220)의 상부에 형성된다. 오버 코트막(240)은 컬러 필터(230)를 평탄화하면서, 컬러 필터(230)를 보호하는 역할과 상하부 도전층 사이를 절연하는 역할 을 하며 아크릴계 에폭시 재료를 이용하여 형성될 수 있다.The overcoat layer 240 is formed on the black matrix 220 which is not covered by the color filter 230 and the color filter 230. The overcoat layer 240 serves to protect the color filter 230 and to insulate the upper and lower conductive layers while planarizing the color filter 230, and may be formed using an acrylic epoxy material.

오버 코트막(240)의 상부에는 공통 전극(250)이 형성된다. 공통 전극(250)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전 물질로 이루어진다. 공통 전극(250)은 박막 트랜지스터 기판의 화소 전극(180)과 함께 액정층(미도시)에 전압을 인가한다.The common electrode 250 is formed on the overcoat layer 240. The common electrode 250 is made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO). The common electrode 250 applies a voltage to the liquid crystal layer (not shown) together with the pixel electrode 180 of the thin film transistor substrate.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 활성층 하부에 금속 패턴을 형성하고, 금속 패턴에 전달된 열에 의해 활성층의 결정화를 조절함으로써 한번의 레이저 조사만으로도 활성층을 결정화할 수 있어 공정 수 및 비용이 절감된다. 또한, 활성층의 미세 구조를 모두 동일하게 할 수 있어 결정화 후 패터닝이 가능하여 공정 마진을 증대시킬 수 있다. 또한, 활성층 하부에 형성된 금속 패턴이 백라이트로부터의 광이 활성층에 입사되지 못하도록 함으로써 활성층의 누설 전류를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, by forming a metal pattern under the active layer and controlling the crystallization of the active layer by heat transferred to the metal pattern, the active layer can be crystallized with only one laser irradiation, thereby reducing the number of processes and costs. In addition, the fine structure of the active layer can all be the same to allow patterning after crystallization, thereby increasing the process margin. In addition, a metal pattern formed under the active layer prevents light from the backlight from entering the active layer, thereby preventing leakage of the active layer.

Claims (14)

기판 상의 소정 영역에 형성된 금속 패턴;A metal pattern formed in a predetermined region on the substrate; 상기 금속 패턴과 중첩되도록 형성된 활성층;An active layer formed to overlap the metal pattern; 상기 활성층과 일부 중첩되도록 상기 활성층 상부에 형성된 게이트 전극; 및A gate electrode formed on the active layer to partially overlap the active layer; And 절연막을 통해 상기 활성층의 일부와 각각 연결되도록 형성되며, 서로 소정 간격 이격된 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터.And a source electrode and a drain electrode formed to be connected to a part of the active layer through an insulating film, and spaced apart from each other by a predetermined interval. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 패턴을 포함한 상기 기판 상에 형성된 버퍼층을 더 포함하는 박막 트랜지스터.The thin film transistor of claim 1, further comprising a buffer layer formed on the substrate including the metal pattern. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 패턴 하부의 상기 기판 상에 형성된 버퍼층을 더 포함하는 박막 트랜지스터.The thin film transistor of claim 1, further comprising a buffer layer formed on the substrate under the metal pattern. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 패턴은 소정의 폭 및 간격을 갖는 복수의 제 1 금속 패턴이 제 1 열에 형성되고, 상기 제 1 금속 패턴과 엇갈리게 제 2 금속 패턴이 제 2 열에 형성되어 복수의 열에 형성된 복수의 금속 패턴을 포함하는 박막 트 랜지스터.The method of claim 1, wherein the metal pattern has a plurality of first metal patterns having a predetermined width and spacing are formed in a first row, and the second metal pattern is formed in a second row to alternate with the first metal pattern in a plurality of rows. A thin film transistor comprising a plurality of metal patterns formed. 제 1 항에 있어서, 상기 활성층과 상기 게이트 전극 사이에 형성된 게이트 절연막을 더 포함하는 박막 트랜지스터.The thin film transistor of claim 1, further comprising a gate insulating layer formed between the active layer and the gate electrode. 제 1 항에 있어서, 상기 활성층은 채널 영역과 불순물이 주입된 소오스 영역 및 드레인 영역을 포함하는 박막 트랜지스터.The thin film transistor of claim 1, wherein the active layer comprises a channel region and a source region and a drain region implanted with impurities. 제 6 항에 있어서, 상기 채널 영역은 상기 게이트 전극과 중첩되고, 상기 소오스 영역 및 드레인 영역은 각각 상기 소오스 전극 및 드레인 전극과 연결되는 박막 트랜지스터.The thin film transistor of claim 6, wherein the channel region overlaps the gate electrode, and the source region and the drain region are connected to the source electrode and the drain electrode, respectively. 기판 상부의 소정 영역에 금속 패턴을 형성하는 단계;Forming a metal pattern on a predetermined region on the substrate; 상기 금속 패턴과 중첩되도록 아모포스 실리콘을 형성하는 단계;Forming amorphous silicon to overlap the metal pattern; 상기 아모포스 실리콘에 레이저를 조사하여 상기 아모포스 실리콘을 용융시키고, 상기 레이저에 의한 열이 상기 금속 패턴에 전달되는 단계;Irradiating the amorphous silicon with a laser to melt the amorphous silicon, and heat from the laser is transferred to the metal pattern; 상기 금속 패턴이 형성되지 않은 영역 상부의 상기 아모포스 실리콘으로부터 상기 금속 패턴이 형성된 영역 상부의 상기 아모포스 실리콘까지 점차적으로 냉각되면서 결정화되어 활성층을 형성하는 단계;Forming an active layer by crystallizing gradually from the amorphous silicon above the region where the metal pattern is not formed to the amorphous silicon above the region where the metal pattern is formed; 상기 활성층 상부에 상기 활성층과 일부 중첩되도록 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계; 및Forming a gate insulating film and a gate electrode on the active layer to partially overlap the active layer; And 전체 구조 상부에 절연막을 형성한 후 상기 절연막의 소정 영역을 통해 상기 활성층의 소정 영역과 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.Forming a source electrode and a drain electrode connected to a predetermined region of the active layer through a predetermined region of the insulating layer after forming an insulating layer on the entire structure. 제 8 항에 있어서, 상기 금속 패턴 하부 또는 상부에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 8, further comprising forming a buffer layer below or over the metal pattern. 제 8 항에 있어서, 상기 게이트 전극을 형성한 후 상기 게이트 전극을 마스크로 불순물 이온 주입 공정을 실시하는 단계를 더 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.The method of claim 8, further comprising performing an impurity ion implantation process using the gate electrode as a mask after forming the gate electrode. 제 1 기판 상의 소정 영역에 형성된 금속 패턴;A metal pattern formed in a predetermined region on the first substrate; 상기 금속 패턴과 중첩되도록 형성된 활성층;An active layer formed to overlap the metal pattern; 상기 기판 상에 일 방향으로 연장되어 형성되며 그 일부가 상기 활성층과 일부 중첩되도록 형성된 게이트 전극을 포함하는 게이트 라인;A gate line formed on the substrate and extending in one direction, the gate line including a gate electrode partially overlapping the active layer; 상기 게이트 라인과 교차하는 방향으로 연장되어 형성되며 그 일부가 상기 활성층의 일부와 연결되도록 형성된 소오스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인; 및A data line extending in a direction crossing the gate line, the data line including a source electrode and a drain electrode formed to be connected to a part of the active layer; And 상기 드레인 전극과 연결되도록 형성된 화소 전극을 포함하는 표시 장치.And a pixel electrode formed to be connected to the drain electrode. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 기판과 대향되도록 배치되며, 컬러 필터 및 공통 전극이 형성된 제 2 기판을 더 포함하는 표시 장치.The display device of claim 11, further comprising a second substrate disposed to face the first substrate and having a color filter and a common electrode formed thereon. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 형성된 액정층을 더 포함하는 표시 장치.The display device of claim 11, further comprising a liquid crystal layer formed between the first and second substrates. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 기판의 하부로부터 광을 조사하기 위한 백라이트 유닛을 더 포함하는 표시 장치.The display device of claim 11, further comprising a backlight unit for irradiating light from a lower portion of the first substrate.
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