KR20090057689A - 산화물 반도체 박막 트랜지스터를 이용한 디스플레이 장치 - Google Patents

산화물 반도체 박막 트랜지스터를 이용한 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

산화물 반도체 박막 트랜지스터를 이용한 디스플레이 장치가 개시된다. 개시된 디스플레이 장치는, 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및 적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터;를 구비하고, 상기 스토리지 캐퍼시터는, 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극과, 이 스토리지 전극과 일정 간격으로 두고 대향되게 배치되는 화소 전극을 포함한다.

Description

산화물 반도체 박막 트랜지스터를 이용한 디스플레이 장치{Display device using oxide semiconductor thin film transistor}
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 구체적으로 산화물 반도체를 채널 물질로 사용한 박막 트랜지스터를 구동 소자로 활용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 액정 디스플레이(LCD; Liquid Crystal Display), 유기발광소자(OLED; Organic Light Emitting Device) 등과 같은 디스플레이 장치는 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 스토리지 캐퍼시터(storage capacitor)를 포함하는 구동 소자를 구비하여야 한다. 상기 스토리지 캐퍼시터는 일정 시간 동안 전하를 축적하여 전압을 유지하는 역할을 하는 것으로, 두 개의 전극 사이에 절연체가 삽입된 구조를 가지고 있다. 액정 디스플레이(LCD)의 경우, 스토리지 캐퍼시터는 일반적으로 게이트 금속으로 이루어진 스토리지 전극과 투명한 전도체로 이루어진 화소 전극 사이에 게이트 절연막 및 보호막이 삽입된 구조를 가지거나 또는 게이트 금속으로 이루어진 스토리지 전극과 소스-드레인 금속으로 이루어진 대향 전극 사이에 게이트 절연막이 삽입된 구조를 가진다. 여기 서, 상기 스토리지 전극를 형성하기 위해서는 RC delay에 의한 화질 저하를 방지하기 위하여 저항이 낮은 금속을 사용하여야 한다. 그러나, 이와 같이 저항이 낮은 금속을 사용하여 스토리지 전극을 형성하게 되면, 백라이트 유닛(backlight unit)으로부터 입사된 빛이 상기 스토리지 전극을 투과하지 못하기 때문에 빛의 패널 투과율이 감소하게 된다. 한편, 한 프레임 동안 화소 전압을 일정하게 유지하기 위해서는 충분한 충전 용량이 확보되어야 하기 때문에 전술한 빛의 패널 투과율 감소를 해결하기 위하여 스토리지 전극의 면적을 줄이는 것도 한계가 있다. 그리고, 이와 동일한 이유로 유기발광소자의 경우에도 다수의 스토리지 캐퍼시터에 의해 빛의 패널 투과율이 감소하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 산화물 반도체를 채널 물질로 사용한 박막 트랜지스터를 구동 소자로 활용한 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면,
적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터;를 구비하고,
상기 스토리지 캐퍼시터는, 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극과, 상기 스토리지 전극과 일정 간격으로 두고 대향되게 배치되는 화소 전극을 포함하는 디스플레이 장치가 개시된다.
상기 투명한 산화물 반도체는 Zinc Oxide, Tin Oxide, Ga-In-Zn Oxide, In-Zn Oxide, In-Sn Oxide 및 이들 물질에 Al, Ni, Cu, Ta, Hf 또는 Ti를 도핑한 물질 중 하나가 될 수 있다. 그리고, 상기 화소 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 이루어질 수 있다.
상기 박막 트랜지스터는, 게이트, 상기 게이트에 대응되게 형성되는 것으로 상기 투명한 산화물 반도체로 이루어진 채널층, 상기 게이트와 채널층 사이에 형성되는 게이트 절연막, 상기 채널층의 양측 상에 형성되는 소스/드레인 전극 및 상기 /드레인 전극을 덮도록 형성되는 보호막을 포함할 수 있다.
상기 게이트와 동일 평면 상에는 상기 스토리지 전극과 전기적으로 연결되는 스토리지 전극 배선이 형성될 수 있다.
상기 소스/드레인 전극 사이의 상기 채널층을 덮도록 식각정지층(etch stop layer)이 더 형성될 수 있으며, 상기 식각정지층은 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면,
기판 상에 형성되는 게이트, 상기 게이트를 덮도록 형성되는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트에 대응하여 형성되는 것으로 투명한 산화물 반도체로 이루어진 채널층, 상기 채널층의 양측 상에 형성되는 소스/드레인 전극 및 상기 채널층과 소스/드레인 전극을 덮도록 형성되는 보호막을 포함하는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
상기 기판 상에 형성되는 스토리지 전극 배선, 상기 스토리지 전극 배선을 덮도록 형성되는 상기 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 것으로 상기 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극, 상기 스토리지 전극을 덮도록 형성되는 상기 보호막 및 상기 보호막 상에 상기 스토리지 전극과 대향되게 형성되는 화소 전극을 포함하는 적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터;를 구비하는 디스플레이 장치가 개시된다.
상기 스토리지 전극은 상기 게이트와 상기 스토리지 전극 배선 사이의 상기 게이트 절연막 상에 형성될 수 있다.
상기 화소 전극은 상기 보호막을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 스토리지 전극은 상기 보호막 및 게이트 절연막을 통하여 상기 스토리지 전극 배선과 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면,
기판 상에 형성되는 것으로 투명한 산화물 반도체로 이루어진 채널층, 상기 채널층을 덮도록 형성되는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 상기 채널층에 대응되게 형성되는 게이트, 상기 게이트를 덮도록 형성되는 층간 절연막, 상기 채널층의 양측과 전기적으로 연결되도록 상기 층간 절연막 상에 형성되는 소스/드레인 전극 및 상기 층간 절연막과 소스/드레인 전극을 덮도록 형성되는 보호막을 포함하는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
상기 기판 상에 형성되는 것으로 상기 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극, 상기 스토리지 전극을 덮도록 형성되는 상기 게이트 절연막, 상기 스 토리지 전극 배선과 전기적으로 연결되도록 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 스토리지 전극 배선, 상기 스토리지 전극 배선을 덮도록 형성되는 상기 층간 절연막, 상기 층간 절연막 상에 형성되는 상기 보호막 및 상기 보호막 상에 상기 스토리지 전극과 대향되게 형성되는 화소 전극을 포함하는 적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터;를 구비하는 디스플레이 장치가 개시된다.
상기 스토리지 전극은 상기 게이트와 상기 스토리지 전극 배선 사이의 상기 기판 상에 형성될 수 있다.
본 발명은 적어도 하나의 박막 트랜지스터 및 적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터를 구동 소자로 활용하는 디스플레이 장치에 적용된다. 여기서, 상기 스토리지 캐퍼시터는 일정 시간 동안 전압을 축적하여 한 프레임 동안 화소 전압을 유지하는 역할을 한다. 이와 같은 디스플레이 장치의 대표적인 예로는 액정 디스플레이(LCD), 유기발광소자(OLED) 등을 들 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면 상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 소자를 개략적으로 도시한 평면도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치는 구동 소자로서 적어도 하나의 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor) 및 스토리지 캐퍼시터(storage capacitor)를 구비한다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터는 기판(100) 상에 순차적으로 형성된 게이트(110), 게이트 절연막(112), 채널층(114), 소스/드레인 전극(116a,116b) 및 보호막(118)을 포함한다. 그리고, 상기 스토리지 캐퍼시터는 기판(100) 상에 순차적으로 형성된 스토리지 전극 배선(120), 상기 게이트 절연막(112), 스토리지 전극(140), 상기 보호막(118) 및 화소 전극(130)을 포함한다.
상기 기판(100)으로는 투명 기판으로서 유리 기판이 일반적으로 사용되며, 이외에도 투명한 플라스틱 기판이 사용될 수도 있다. 상기 기판(100) 상에는 게이트(110) 및 스토리지 전극 배선(120)이 동일 평면 상에서 서로 일정 간격으로 이격되어 형성되어 있다. 여기서, 상기 게이트(110)는 게이트 배선(161)에 전기적으로 연결되며, 상기 스토리지 전극 배선(120)은 공통 전극 배선으로서 스토리지 전극(140)에 전기적으로 연결된다. 이러한 게이트(110) 및 스토리지 전극 배선(120)은 기판(100) 상에 게이트 금속을 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 스토리지 전극 배선(120)은 스토리지 전극(140)에 인가되는 공통 전압이 RC delay에 의하여 변동되는 것을 방지하기 위해 사용되는 배선으로서, 화소 전극(130)에 대향하는 전극은 아니다. 따라서, 본 실시예에서 상기 스토리지 전극 배선(120)은 그 폭이 좁게 형성될 수 있으며, 이에 따라 빛의 패널 투과율이 향상될 수 있다.
상기 기판(100) 상에는 상기 게이트(110) 및 스토리지 전극 배선(120)을 덮도록 게이트 절연막(112)이 증착된다. 상기 게이트 절연막(112)은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트(110) 상부의 상기 게이트 절연막(112) 상에는 채널층(114)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 게이트(110)와 스토리지 전극 배선(120) 사이의 게이트 절연막(112) 상에는 스토리지 전극(140)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 채널층(114) 및 스토리지 전극(140)은 투명한 산화물 반도체로 이루어진다. 상기 투명한 산화물 반도체는 예를 들면 Zinc Oxide, Tin Oxide, Ga-In-Zn Oxide, In-Zn Oxide, In-Sn Oxide 및 이들 물질에 Al, Ni, Cu, Ta, Hf 또는 Ti를 도핑한 물질 중 하나가 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 채널층(114) 및 스토리지 전극(140)은 상기 게이트 절연막(112) 상에 전술한 투명한 산화물 반도체를 증착한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이와 같이, 게이트(110)와 스토리지 전극 배선(120) 사이의 게이트 절연막(112) 상에 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극(140)을 형성하게 되면, 빛의 패널 투과율을 향상시키면서 화소 전극(130)에 대향하는 스토리지 전극(140)의 면적을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 스토리지 영역이 증대될 수 있으므로 충분한 충전 용량을 확보할 수 있다.
상기 투명한 산화물 반도체로 이루어진 채널층(114)의 양측 상에는 각각 소스/드레인 전극(116a,116b)이 형성되어 있다. 상기 소스/드레인 전극(116a,116b)은 상기 채널층(118)을 덮도록 소정 금속층을 형성한 다음, 이를 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 여기서, 상기 금속층은 단일층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있으며, 상기 금속층은 예를 들면 Cu, Mo 및 Al로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다. 그리고, 상기 소스 전극(116a) 은 데이터 배선(162)에 전기적으로 연결된다.
상기 소스/드레인 전극(116a,116b), 채널층(114) 및 스토리지 전극(140)을 덮도록 상기 게이트 절연막(112) 상에 보호막(passivation layer,118)이 형성되어 있다. 상기 보호막(118)은 실리콘 질화물로 이루어질 수 있으며, 이외에도 실리콘 산화물 또는 유기 절연체로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 스토리지 전극(140)의 상부에 위치하는 보호막(118) 상에는 화소 전극(130)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 화소 전극(130)은 상기 스토리지 전극(140)에 대향하는 전극으로서 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 화소 전극(130)은 상기 보호막(118)에 형성된 제1 비아홀(151)을 통하여 드레인 전극(116b)에 전기적으로 연결된다.
한편, 상기 스토리지 전극 배선(120)의 상부에 위치하는 보호막(118) 상에는 스토리지 전극(140)과 스토리지 전극 배선(120)을 전기적으로 연결하는 연결 배선(145)이 형성되어 있다. 이러한 연결 배선(145)은 상기 보호막(118)에 형성된 제2 비아홀(152) 및 상기 보호막(118) 및 게이트 절연막(112)에 형성된 제3 비아홀(153)을 통하여 스토리지 전극(140)과 스토리지 전극 배선(120)을 전기적으로 연결시킨다. 여기서, 상기 연결 배선(145)은 화소 전극(130)과 마찬가지로 ITO(Indium Tin Oxide)또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 이와 같은 구조의 스토리지 캐퍼시터에서, 박막 트랜지스터가 ON 되면, 화소 전극(130)에 인가된 화소 전압은 화소 전극(130)과 스토리지 전극(140) 사이의 보호막(118)을 통해 유지된다.
본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치에서는, 게이트(110)와 스토리지 전극 배선(120) 사이의 게이트 절연막(112) 상에 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극(140)을 넓은 면적으로 형성함으로써 빛의 패널 투과율을 향상시키는 동시에 충분한 충전 용량을 확보할 수 있다. 또한, 일반적으로 상기 게이트 절연막(112)은 게이트 배선(161)과 데이터 배선(162) 사이의 단락에 의한 불량 발생을 방지하기 위하여 예를 들면 대략 300nm 이상의 두께로 두껍게 형성하는데 반하여, 상기 보호막(118)은 예를 들면 대략 20nm 정도의 두께로 얇게 형성하게 되므로, 본 실시예에서는 스토리지 캐퍼시터의 충전 용량을 더욱 증대시킬 수 있다.
도 3은 전술한 투명한 산화물 반도체를 채널층으로 사용하여 제작된 박막 트랜지스터의 I-V 특성 곡선을 도시한 것이다. 도 3을 참조하면, 산화물 반도체 박막 트랜지스터는 산화물 반도체 내에서의 높은 캐리어 농도로 인하여 게이트 전압이 0V 인 경우에도 높은 전류값을 나타내는 고갈 모드(depletion mode)로 동작한다. 따라서, 스토리지 전극에 인가되는 공통 전압 범위 및 화소 전극에 인가되는 화소 전압 범위 내에서 투명한 산화물 반도체는 도체와 같은 특성을 나타내기 때문에 전술한 투명한 산화물 반도체는 스토리지 전극으로 충분히 활용가능하다는 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 소자 변형예를 도시한 단면도이다. 도 4에 도시된 구동 소자는 채널층(114)과 보호막(118) 사이에 식각 정지층(etch stop layer,115)이 형성된 점을 제외하고는 도 3에 도시된 구동 소자와 그 구조가 같다. 도 4를 참조하면, 소스/드레인 전극(116a,116b) 사이의 채 널층(114)과 보호막(118) 사이에는 식각 정지층(115)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 식각 정지층(115)은 예를 들면, 실리콘 산화물로 이루어질 수 있다.
일반적으로 산화물 반도체로 이루어진 채널층(114)의 보호막으로는 실리콘 산화물이 사용되는데, 이는 실리콘 산화물의 증착시 공급되는 산소로 인하여 산화물 반도체 내에 과도한 캐리어 발생이 억제되어 박막 트랜지스터의 문턱 전압(threshold voltage)을 원하는 범위 내로 유지할 수 있기 때문이다. 하지만, 실리콘 산화물은 수분이나 수소 등과 같은 외부 영향을 차단할 수 있는 역할에서는 실리콘 질화물 보다 열등하다는 단점이 있다. 반면, 실리콘 질화물의 경우 외부 영향을 차단할 수 있는 역할을 우수하나 증착시 산화성 이온을 포함하고 있지 않을 뿐만 아니라, 많은 양의 수소로 인하여 산호물 반도체 자체를 환원시켜 높은 누설 전류를 야기 시킬 수 있다는 문제점이 있다. 본 실시예에서와 같이 산화물 반도체로 이루어진 채널층(114)과 보호막(118) 사이에 실리콘 산화물로 이루어진 식각 정지층(115)을 형성하게 되면, 우수한 박막 트랜지스터의 특성을 확보할 수 있는 동시에 보호막(118)을 실리콘 질화물로 형성함으로써 보호막(118)의 특성을 향상시킬 수 있게 된다. 그리고, 이때 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극(140) 상에는 식각 정지층(115)이 형성되어 있지 않으므로, 보호막(118) 증착시 스토리지 전극(140)을 이루는 산화물 반도체는 높은 캐리어 농도로 인해 도체와 같은 특성을 가질 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 소자를 도시한 단면도이다. 도 5에 도시된 박막 트랜지스터는 전술한 실시예와는 달리 탑 게이 트(top gate) 구조를 가지고 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치는 구동 소자로서 적어도 하나의 박막 트랜지스터 및 스토리지 캐퍼시터를 구비한다. 여기서, 상기 박막 트랜지스터는 기판(200) 상에 순차적으로 형성된 채널층(214), 게이트 절연막(212), 게이트(210), 층간 절연막(217), 소스/드레인 전극(216a,216b) 및 보호막(218)을 포함한다. 그리고, 상기 스토리지 캐퍼시터는 기판(200) 상에 순차적으로 형성된 스토리지 전극(240), 상기 게이트 절연막(212), 스토리지 전극 배선(220), 상기 층간 절연막(217), 상기 보호막(218) 및 화소 전극(230)을 포함한다.
구체적으로, 상기 기판(200) 상에는 채널층(214) 및 스토리지 전극(240)이 동일 평면 상에서 서로 이격되어 형성되어 있다. 상기 스토리지 전극(240)은 화소 전극(230)에 대향하는 전극으로서, 게이트(210)와 스토리지 전극 배선(220) 사이의 기판(210) 상에 넓은 면적으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 채널층(214) 및 스토리지 전극(240)은 전술한 실시예와 마찬가지로 투명한 산화물 반도체로 이루어진다. 상기 투명한 산화물 반도체는 예를 들면 Zinc Oxide, Tin Oxide, Ga-In-Zn Oxide, In-Zn Oxide, In-Sn Oxide 및 이들 물질에 Al, Ni, Cu, Ta, Hf 또는 Ti를 도핑한 물질 중 하나가 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 기판(200) 상에는 상기 채널층(214) 및 스토리지 전극(240)을 덮도록 게이트 절연막(212)이 형성되어 있다. 상기 채널층(214) 상부에 위치한 게이트 절 연막(212) 상에는 게이트(210)가 형성되어 있으며, 상기 스토리지 전극(240)의 일측 상부에 위치한 게이트 절연막(212) 상에는 스토리지 전극 배선(220)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 스토리지 전극 배선(220)은 전술한 바와 같이 스토리지 전극(240)에 인가되는 공통 전압이 RC delay에 의하여 변동되는 것을 방지하기 위해 사용되는 배선이므로 좁은 폭으로 형성될 수 있다.
상기 게이트 절연막(212) 상에는 상기 게이트(210) 및 스토리지 전극 배선(220)을 덮도록 층간 절연막(ILD; Inter Layer Dielectrics,217)이 형성되어 있다. 상기 게이트(210) 상부에 위치한 층간 절연막(217) 상에는 상기 채널층(214)의 양측과 각각 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극(216a,216b)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 소스/드레인 전극(216a,216b)은 상기 층간 절연막(217) 및 게이트 절연막(212)에 형성된 제1 및 제2 비아홀(151,152)을 통하여 상기 채널층(214)의 양측과 전기적으로 연결된다. 상기 소스/드레인 전극(216a,216b)은 예를 들면 Cu, Mo 및 Al로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되지는 않는다. 그리고, 상기 스토리지 전극 배선(220)의 상부에 위치한 층간 절연막(217) 상에는 스토리지 전극 배선(220)과 스토리지 전극(240)을 전기적으로 연결시키는 연결 배선(245)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 연결 배선(245)은 층간 절연막(217)에 형성된 제4 비아홀(154) 및 상기 층간 절연막(217) 및 게이트 절연막(212)에 형성된 제5 비아홀(155)을 통하여 스토리지 전극 배선(220)과 스토리지 전극(240)을 전기적으로 연결시킨다. 상기 연결 배선(245)은 ITO(Indium Tin Oxide)또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있 다.
상기 층간 절연막(217) 상에는 상기 소스/드레인 전극(216a,216b) 및 상기 연결 배선(245)을 덮도록 보호막(218)이 형성되어 있다. 상기 보호막(218)은 실리콘 질화물, 실리콘 산화물 또는 유기 절연체로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 스토리지 전극(240)의 상부에 위치하는 보호막(218) 상에는 화소 전극(230)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 화소 전극(230)은 상기 스토리지 전극(240)에 대향하는 전극으로서 일반적으로 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 상기 화소 전극(230)은 상기 보호막(218)에 형성된 제3 비아홀(253)을 통하여 드레인 전극(216b)에 전기적으로 연결된다.
이와 같은 구조의 스토리지 캐퍼시터에서, 박막 트랜지스터가 ON 되면, 화소 전극(230)에 인가된 화소 전압은 화소 전극(230)과 스토리지 전극(240) 사이의 보호막(218), 층간 절연막(217) 및 게이트 절연막(212)을 통해 유지된다. 본 실시예에서도 전술한 실시예와 마찬가지로 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극(240)을 넓은 면적으로 형성함으로써 빛의 패널 투과율을 향상시키는 동시에 충전 용량을 증대시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동소자를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 본 단면도이다.
도 3은 산화물 반도체 박막 트랜지스터의 I-V 특성 곡선을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 소자 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 소자를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,200... 기판 110,210... 게이트
112,212... 게이트 절연막 114,214... 채널층
116a,216a... 소스 전극 116b,216b... 드레인 전극
118,218... 보호막 120,220... 스토리지 전극 배선
130,230... 화소 전극 140,240... 스토리지 전극
145,245... 연결 배선 151,251... 제1 비아홀
152,252... 제2 비아홀 153,253... 제3 비아홀
161... 게이트 배선 162... 데이터 배선
217... 층간 절연막 254... 제4 비아홀
255... 제5 비아홀

Claims (19)

  1. 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
    적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터;를 구비하고,
    상기 스토리지 캐퍼시터는, 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극과, 상기 스토리지 전극과 일정 간격으로 두고 대향되게 배치되는 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명한 산화물 반도체는 Zinc Oxide, Tin Oxide, Ga-In-Zn Oxide, In-Zn Oxide, In-Sn Oxide 및 이들 물질에 Al, Ni, Cu, Ta, Hf 또는 Ti를 도핑한 물질 중 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는, 게이트, 상기 게이트에 대응되게 형성되는 것으로 상기 투명한 산화물 반도체로 이루어진 채널층, 상기 게이트와 채널층 사이에 형성 되는 게이트 절연막, 상기 채널층의 양측 상에 형성되는 소스/드레인 전극 및 상기 /드레인 전극을 덮도록 형성되는 보호막을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 게이트와 동일 평면 상에는 상기 스토리지 전극과 전기적으로 연결되는 스토리지 전극 배선이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 소스/드레인 전극 사이의 상기 채널층을 덮도록 식각정지층(etch stop layer)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 식각정지층은 실리콘 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 상기 화소 전극 사이에는 상기 보호막이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극과 상기 화소 전극 사이에는 상기 게이트 절연막 및 보호막이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  10. 기판 상에 형성되는 게이트, 상기 게이트를 덮도록 형성되는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트에 대응하여 형성되는 것으로 투명한 산화물 반도체로 이루어진 채널층, 상기 채널층의 양측 상에 형성되는 소스/드레인 전극 및 상기 채널층과 소스/드레인 전극을 덮도록 형성되는 보호막을 포함하는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
    상기 기판 상에 형성되는 스토리지 전극 배선, 상기 스토리지 전극 배선을 덮도록 형성되는 상기 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 것으로 상기 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극, 상기 스토리지 전극을 덮도록 형성되는 상기 보호막 및 상기 보호막 상에 상기 스토리지 전극과 대향되게 형성되는 화소 전극을 포함하는 적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극은 상기 게이트와 상기 스토리지 전극 배선 사이의 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 보호막을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극은 상기 보호막 및 게이트 절연막을 통하여 상기 스토리지 전극 배선과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 투명한 산화물 반도체는 Zinc Oxide, Tin Oxide, Ga-In-Zn Oxide, In-Zn Oxide, In-Sn Oxide 및 이들 물질에 Al, Ni, Cu, Ta, Hf 또는 Ti를 도핑한 물질 중 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 소스/드레인 전극 사이의 채널층과 상기 보호막 사이에는 식각 정지층이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 식각 정지층은 실리콘 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  17. 기판 상에 형성되는 것으로 투명한 산화물 반도체로 이루어진 채널층, 상기 채널층을 덮도록 형성되는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 상기 채널층에 대응되게 형성되는 게이트, 상기 게이트를 덮도록 형성되는 층간 절연막, 상기 채널층의 양측과 전기적으로 연결되도록 상기 층간 절연막 상에 형성되는 소스/드레인 전극 및 상기 층간 절연막과 소스/드레인 전극을 덮도록 형성되는 보호막을 포함하는 적어도 하나의 박막 트랜지스터; 및
    상기 기판 상에 형성되는 것으로 상기 투명한 산화물 반도체로 이루어진 스토리지 전극, 상기 스토리지 전극을 덮도록 형성되는 상기 게이트 절연막, 상기 스토리지 전극 배선과 전기적으로 연결되도록 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 스토리지 전극 배선, 상기 스토리지 전극 배선을 덮도록 형성되는 상기 층간 절연막, 상기 층간 절연막 상에 형성되는 상기 보호막 및 상기 보호막 상에 상기 스토리지 전극과 대향되게 형성되는 화소 전극을 포함하는 적어도 하나의 스토리지 캐퍼시터;를 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스토리지 전극은 상기 게이트와 상기 스토리지 전극 배선 사이의 상기 기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 투명한 산화물 반도체는 Zinc Oxide, Tin Oxide, Ga-In-Zn Oxide, In-Zn Oxide, In-Sn Oxide 및 이들 물질에 Al, Ni, Cu, Ta, Hf 또는 Ti를 도핑한 물질 중 하나인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
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