KR20110063022A - Array substrate and methode of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 어레이 기판에 관한 것이며, 특히 건식식각 진행에 의해 액티브층의 표면 손상 발생을 원천적으로 억제하며 이동도 특성이 우수한 액티브층을 갖는 박막트랜지스터를 구비하며, 드레인 전극을 화소전극으로 이용하는 것을 특징으로 하는 유기전계 발광소자용 어레이 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array substrate. In particular, a thin film transistor having an active layer having excellent mobility characteristics and suppressing the occurrence of surface damage of the active layer by dry etching is provided, and the drain electrode is used as the pixel electrode. An array substrate for an organic light emitting device, and a method of manufacturing the same.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.In recent years, as the society enters the information age, the display field for processing and displaying a large amount of information has been rapidly developed. In recent years, as a flat panel display device having excellent performance of thinning, light weight, and low power consumption, Liquid crystal displays or organic light emitting diodes have been developed to replace existing cathode ray tubes (CRTs).
액정표시장치 중에서는 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 어레이 기판을 포함하는 액티 브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device including an array substrate having a thin film transistor, which is a switching element capable of adjusting the on / off voltage of each pixel, has a resolution and a moving picture. Its outstanding implementation ability attracts the most attention.
또한, 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가지며, 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하므로 최근 평판표시장치로서 주목 받고 있다. In addition, the organic light emitting diode has a high brightness and low operating voltage characteristics, and because it is a self-luminous type that emits light by itself, it has a high contrast ratio, an ultra-thin display, and a response time of several microseconds ( Iii) It is easy to implement a moving image, there is no limit of viewing angle, it is stable even at low temperature, and it is attracting attention as a flat panel display device because it is easy to manufacture and design a driving circuit because it is driven at a low voltage of DC 5 to 15V.
이러한 액정표시장치와 유기전계 발광소자에 있어서 공통적으로 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제거하기 위해서 필수적으로 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판이 구비되고 있으며, 나아가 상기 유기전계 발광소자에 있어서는 상기 스위칭 박막트랜지스터 이외에 유기전계 발광 다이오드 구동을 위한 구동 박막트랜지스터를 상기 어레이 기판의 각 화소영역에 구비하고 있다. In such a liquid crystal display and an organic light emitting device, an array substrate including a thin film transistor, which is essentially a switching element, is provided to remove each of the pixel areas on and off. In the light emitting device, a driving thin film transistor for driving an organic light emitting diode in addition to the switching thin film transistor is provided in each pixel region of the array substrate.
도 1은 유기전계 발광소자를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 구동 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 것이다. 이때 설명의 편의를 위한 상기 구동 박막트랜지스터가 형성된 영역을 구동영역이라 정의한다.1 is a cross-sectional view of a pixel region including a driving thin film transistor in a conventional array substrate constituting an organic light emitting device. In this case, a region in which the driving thin film transistor is formed for convenience of description is defined as a driving region.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(11)에 있어 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(33)이 교차하여 정의되는 다수의 화소영역(P) 내의 구동영역(TrA)에는 게이트 전극(15)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극(15) 상부로 전면에 게이트 절연막(18)이 형성되어 있으며, 그 위에 순차적으로 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(26)으로 구성된 반도체층(28)이 형성되어 있다. 상기 오믹콘택층(26) 위로는 상기 게이트 전극(15)에 대응하여 서로 이격하며 소스 전극(36)과 드레인 전극(38)이 형성되어 있다. 이때 순차 적층 형성된 게이트 전극(15)과 게이트 절연막(18)과 반도체층(28)과 소스 및 드레인 전극(36, 38)은 구동 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. 이때 도면에 나타내지 않았지만, 상기 화소영역에는 상기 구동 박막트랜지스터(Tr)와 동일한 형태를 가지며, 상기 구동 박막트랜지스터(Tr) 및 상기 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(33)과 연결되며 스위칭 박막트랜지스터(미도시)가 형성되고 있다.As illustrated, the
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38)과 노출된 액티브층(22) 위로 전면에 상기 드레인 전극(38)을 노출시키는 드레인 콘택홀(45)을 포함하는 보호층(42)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(42) 상부에는 각 화소영역(P)별로 독립되며, 상기 드레인 콘택홀(45)을 통해 상기 드레인 전극(38)과 접촉하는 화소전극(50)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(33) 하부에는 상기 오믹콘택층(26)과 액티브층(22)을 이루는 동일한 물질로 제 1 패턴(27)과 제 2 패턴(23)의 이중층 구조를 갖는 반도체 패턴(29)이 형성되어 있다. In addition, a
전술한 구조를 갖는 종래의 어레이 기판(11)에 있어서 상기 구동 영역(TrA)에 구성된 박막트랜지스터(Tr)의 반도체층(28)을 살펴보면, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)은 그 상부로 서로 이격하는 오믹콘택층(26)이 형성된 부분의 제 2 두께(t2)와 상기 오믹콘택층(26)이 제거되어 노출된 된 부분의 제 1 두께(t1)가 달리 형성됨을 알 수 있다. 이러한 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2)는 제조 방법에 기인한 것이며, 상기 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2)에 의해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하가 발생하고 있다.Referring to the
도 2는 종래의 어레이 기판의 제조 단계 중 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다. 도면에 있어서는 설명의 편의를 위해 게이트 전극과 게이트 절연막은 생략하였다. 2 is a cross-sectional view illustrating a step of forming a semiconductor layer, a source and a drain electrode during a manufacturing step of a conventional array substrate. In the drawings, the gate electrode and the gate insulating film are omitted for convenience of description.
도시한 바와 같이, 기판(11) 상에 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고 그 상부로 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과 금속층(미도시)을 순차적으로 형성하고, 이들을 패터닝함으로써 최상부에 금속물질로서 소스 드레인 패턴(미도시)을 형성하고, 그 하부로 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)과, 액티브층(미도시)을 형성한다.As shown, a pure amorphous silicon layer (not shown) is formed on the
이후, 상기 소스 드레인 패턴의 중앙부를 식각하여 제거함으로써 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(36, 38)을 형성한다. 이때 상기 소스 및 드레인 전극(36, 398) 사이로 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)이 노출되게 된다. Subsequently, the source and
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 사이의 이격영역에 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)에 대해 건식식각을 실시함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 사이로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)을 제거함으로써 서로 이격하는 오믹콘택층(26)을 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 하부에 형성한다.Next, the impurity exposed between the source and
이때, 상기 건식식각은 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 사이로 노출된 불 순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)을 완전히 없애기 위해 충분히 오랜시간 지속되며, 이러한 과정에서 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시) 하부에 위치한 액티브층(22)까지도 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)이 제거되는 부분에 대해서는 소정 두께 식각이 발생하게 된다. 따라서 액티브층(22)에 있어 그 상부에 오믹콘택층(26)이 형성된 부분과 노출된 부분에 있어 두께(t1 ≠ t2) 차이가 발생하게 된다. 상기 건식식각을 충분히 오랜시간 실시하지 않으면, 소스 및 드레인 전극(36, 38) 간의 이격영역에 있어 제거되어야 할 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(미도시)이 상기 액티브층(22) 상부에 남아 박막트랜지스터의 특성이 저하되므로 이를 방지하기 위함이다. In this case, the dry etching is continued for a long time to completely remove the impurity amorphous silicon pattern (not shown) exposed between the source and drain electrodes (36, 38), in this process the impurity amorphous silicon pattern (not shown) Even a portion of the
따라서, 전술한 종래의 어레이 기판(11)의 제조 방법에 있어서는 필연적으로 액티브층(22)의 두께 차이가 발생하게 되며, 이로 인해 박막트랜지스터(도 1의 Tr)의 특성 저하가 발생하게 된다. Therefore, in the above-described method of manufacturing the
또한, 액티브층(22)이 오믹콘택층(26) 형성을 위한 건식식각 진행 시 식각되어 제거되는 두께까지 고려하여 충분히 두껍게 상기 액티브층(22)을 이루는 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 1000Å 이상의 두께를 갖도록 증착해야 하는 바, 증착시간이 늘어나 생산성을 떨어뜨리는 결과를 초래하고 있다. In addition, the pure amorphous silicon layer (not shown) forming the
한편, 어레이 기판에 있어서 가장 중요한 구성요소로는 각 화소영역별로 형성되며, 게이트 배선과 데이터 배선 및 화소전극과 동시에 연결됨으로써 선택적, 주기적으로 신호전압을 상기 화소전극에 인가시키는 역할을 하는 박막트랜지스터를 들 수 있다.On the other hand, the most important component of the array substrate is formed for each pixel region, and is connected to the gate wiring, the data wiring and the pixel electrode at the same time to selectively and periodically apply a signal voltage to the pixel electrode thin film transistor Can be mentioned.
하지만, 종래의 어레이 기판에서 일반적으로 구성하는 박막트랜지스터의 경우, 상기 액티브층은 비정질 실리콘을 이용하고 있음을 알 수 있다. 이러한 비정질 실리콘을 이용하여 액티브층을 형성할 경우, 상기 비정질 실리콘은 원자 배열이 무질서하기 때문에 빛 조사나 전기장 인가 시 준 안정 상태로 변화되어 박막트랜지스터 소자로 활용 시 안정성에 문제가 되고 있으며, 채널 내부에서 캐리어의 이동도가 0.1㎠/V·s∼1.0㎠/V·s로 낮아 이를 구동회로용 소자로 사용하는 데는 어려움이 있다.However, in the case of a thin film transistor generally constructed in a conventional array substrate, it can be seen that the active layer uses amorphous silicon. When the active layer is formed using the amorphous silicon, the amorphous silicon is changed to a quasi-stable state when irradiated with light or an electric field because the atomic arrangement is disordered, which causes a problem in stability when used as a thin film transistor element. The mobility of the carrier is low at 0.1 cm 2 / V · s to 1.0 cm 2 / V · s, which makes it difficult to use it as a driving circuit element.
이러한 문제를 해결하고자 레이저 장치를 이용한 결정화 공정 진행에 의해 비정질 실리콘의 반도체층을 폴리실리콘의 반도체층으로 결정화함으로써 폴리실리콘을 액티브층으로 이용한 박막트랜지스터를 제조하는 방법이 제안되고 있다. In order to solve this problem, a method of manufacturing a thin film transistor using polysilicon as an active layer has been proposed by crystallizing a semiconductor layer of amorphous silicon into a semiconductor layer of polysilicon by a crystallization process using a laser device.
하지만 종래의 폴리실리콘을 반도체층으로 하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판에 있어 상기 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도인 도 3을 참조하면, 레이저 결정화 공정을 통한 폴리실리콘을 반도체층(55)으로 이용하는 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 어레이 기판(51) 제조에는 상기 폴리실리콘으로 이루어진 반도체층(55) 내에 제 1 영역(55a)의 양측으로 고농도의 불순물을 포함하는 n+영역(55b) 또는 p+영역(미도시)의 형성을 필요로 한다. 따라서, 이들 n+ 영역(55b) 또는 p+ 형성을 위한 도핑 공정이 요구되며, 이러한 도핑공정 진행을 위해 이온 인플란트 장비가 추가적으로 필요하다. 이 경우, 제조비용 상승을 초래하며, 신규 장비 추가에 의한 어레이 기판(51) 제조를 위해 제조 라인을 새롭게 구성해야 하는 문제가 발생하고 있다. However, referring to FIG. 3, which is a cross-sectional view of one pixel region including the thin film transistor in an array substrate having a thin film transistor including a polysilicon semiconductor layer, the polysilicon may be formed using a semiconductor layer ( In the fabrication of the
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 액티브층이 건식식각에 노출되지 않음으로써 그 표면에 손상이 발생하지 않아 박막트랜지스터의 특성이 향상되는 어레이 기판을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an array substrate in which the active layer is not exposed to dry etching and thus no damage occurs on the surface thereof, thereby improving the characteristics of the thin film transistor.
또한, 반도체층을 폴리실리콘으로 형성하면서도 도핑 공정을 필요로 하지 않으며, 이동도 특성을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. Further, another object of the present invention is to provide an array substrate having a thin film transistor capable of improving a mobility characteristic while forming a semiconductor layer made of polysilicon and without requiring a doping process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 어레이 기판은, 화소영역과 상기 화소영역 내에 소자영역이 정의(定義)된 기판 상의 상기 소자영역에 아일랜드 형태로 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극과 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하며 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상부로 상기 게이트 절연막의 가장자리를 노출시키며 형성된 순수 폴리실리콘의 액티브층과; 상기 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 가지며 상기 제 1 및 제 2 액티브층 각각의 중앙부에 대해서는 에치스토퍼의 역할을 하며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 층간절연막과; 상기 소자영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 상기 액티브층과 접촉하며 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층과; 상기 이격하는 상기 제 1 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성되며, 그 중간층이 투명도전성 물질로 이루어진 3중층 구조의 소스 및 드레인 전극과; 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 형성되며, 상기 소스 및 드레인 전극과 동일한 3중층 구조를 가지며 형성된 데이터 배선과; 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역에 상기 3중층 구조의 드레인 전극에서 연장하여 형성된 화소전극과; 상기 소스 및 드레인 전극과 데이터 배선 위로 상기 게이트 전극을 노출시키는 게이트 콘택홀과 상기 화소전극을 노출시키는 제 1 개구를 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 게이트 콘택홀을 통해 상기 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선을 포함하며, 상기 화소전극은 상기 제 1 개구에 대응하여 상기 드레인 전극을 이루는 3중층 중 최상부의 상부층이 제거됨으로써 상기 투명 도전성 물질로 이루어진 중간층과 하부층의 이중층 구조를 이루는 것이 특징이다.According to one or more embodiments of the present invention, an array substrate includes: a gate electrode formed in an island shape in a pixel area and the device area on a substrate in which the device area is defined within the pixel area; A gate insulating film having the same planar area as the gate electrode and completely overlapping the gate electrode; An active layer of pure polysilicon formed while exposing an edge of the gate insulating layer over the gate insulating layer; An interlayer insulating layer having first and second active contact holes spaced apart from each other and exposing the active layer and acting as an etch stopper for a central portion of each of the first and second active layers and formed of an inorganic insulating material on the entire surface of the substrate; ; An ohmic contact layer of impurity amorphous silicon contacting and spaced apart from the active layer through the first and second active contact holes in the device region, respectively, over the interlayer insulating layer; Source and drain electrodes having a triple layer structure formed on the first ohmic contact layer spaced apart from each other, the intermediate layer being made of a transparent conductive material; A data line formed on a boundary of the pixel region over the interlayer insulating layer, the data line having a same triple layer structure as that of the source and drain electrodes; A pixel electrode extending from the drain electrode of the triple layer structure in the pixel region over the interlayer insulating film; A protective layer having a gate contact hole exposing the gate electrode over the source and drain electrodes and a data line and a first opening exposing the pixel electrode; A gate wiring formed over the passivation layer to contact the gate electrode through the gate contact hole and crossing the data line to define the pixel area, wherein the pixel electrode corresponds to the first opening; The upper layer of the uppermost part of the triple layer forming is removed to form a double layer structure of the intermediate layer and the lower layer made of the transparent conductive material.
이때, 상기 하부층과 상부층은 각각 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)로 이루어지고, 상기 중간층은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 것이 특징이다.In this case, the lower layer and the upper layer is made of aluminum (Al) or silver (Ag), respectively, and the intermediate layer is characterized in that made of indium-tin-oxide (ITO).
또한, 상기 게이트 전극은 500Å 내지 1000Å의 두께를 갖는 불순물 폴리실리콘으로 이루어지거나, 또는 100Å 내지 1000Å의 두께를 갖는 용융점이 800℃ 이상인 금속물질로 이루어진 것이 바람직하며, 이때, 상기 용융점이 800℃ 이상인 금속물질은 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금(MoTi), 구리(Cu) 중 어느 하나인 것이 특징이다. In addition, the gate electrode is preferably made of impurity polysilicon having a thickness of 500 kPa to 1000 kPa, or a metal material having a melting point of 800 kC or more having a thickness of 100 kPa to 1000 kPa. The material is characterized in that any one of molybdenum (Mo), molybdenum alloy (MoTi), copper (Cu).
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어레이 기판은, 화소영역과 상기 화소영역 내에 스위칭 영역과 구동 영역 및 스토리지 영역이 정의(定義)된 기판 상의 상기 스위칭 영역과 구동영역에 아일랜드 형태로 형성된 제 1 및 제 2 게이트 전극과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극 상부에 각각 형성된 게이트 절연막과; 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극에 대응하여 상기 게이트 절연막 상부로 상기 게이트 절연막의 가장자리를 노출시키며 각각 형성된 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층과; 상기 제 1 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀과, 상기 제 2 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 액티브층 각각의 중앙부에 대해서는 에치스토퍼의 역할을 하며 상기 기판 전면에 무기절연물질로 형성된 층간절연막과; 상기 스위칭 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 1 액티브층과 접촉하며 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층과, 상기 구동 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 2 액티브층과 접촉하며 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층과; 상기 이격하는 상기 제 1 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 그 중간층이 투명도전성 물질로 이루어진 3중층 구조의 제 1 소스 및 드레인 전극과, 상기 이격하는 상기 제 2 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 그 중간층이 투명도전성 물질로 이루어진 3중층 구조의 제 2 소스 및 드레인 전극과; 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역에 상기 3중층 구조의 제 2 드레인 전극에서 연장하여 형성된 화소전극과; 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 소스 전극과 연결되며 상기 제 1 소스 전극과 동일한 3중층 구조를 가지며 형성된 데이터 배선과; 상기 데이터 배 선 위로 상기 제 1 게이트 전극을 노출시키는 제 1 게이트 콘택홀과 상기 화소전극을 노출시키는 제 1 개구를 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 제 1 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 1 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 형성된 게이트 배선을 포함하며, 상기 화소전극은 상기 제 1 개구에 대응하여 상기 제 2 드레인 전극을 이루는 3중층 중 최상부의 상부층이 제거됨으로써 상기 투명 도전성 물질로 이루어진 중간층과 하부층의 이중층 구조를 이루는 것이 특징이다. An array substrate according to still another embodiment of the present invention may include a first region formed in an island form in a pixel region, the switching region and a driving region on a substrate in which a switching region, a driving region, and a storage region are defined in the pixel region; A second gate electrode; A gate insulating film formed on the first and second gate electrodes, respectively; First and second active layers of pure polysilicon formed on the gate insulating layer to expose an edge of the gate insulating layer corresponding to the first and second gate electrodes; First and second active contact holes exposing the first active layer and spaced apart from each other, and third and fourth active contact holes exposing the second active layer and spaced apart from each other; An interlayer insulating film serving as an etch stopper for the central portion of each layer and formed of an inorganic insulating material on the entire surface of the substrate; A first ohmic contact layer of impurity amorphous silicon in contact with and spaced apart from the first active layer through the first and second active contact holes, respectively, in the switching region and the interlayer insulating layer in the driving region, respectively. A second ohmic contact layer of impurity amorphous silicon in contact with and spaced apart from the second active layer through the third and fourth active contact holes; The first source and drain electrodes each having a three-layer structure made of a transparent conductive material, the intermediate layer being spaced apart from the spaced apart first ohmic contact layer, and the intermediate layer spaced apart from the spaced apart second ohmic contact layer. A second source and drain electrode having a triple layer structure made of a dielectric material; A pixel electrode extending from the second drain electrode of the triple layer structure in the pixel region over the interlayer insulating film; A data line connected to the first source electrode at a boundary of the pixel region on the interlayer insulating layer, the data line having a same triple layer structure as the first source electrode; A protective layer having a first gate contact hole exposing the first gate electrode over the data line and a first opening exposing the pixel electrode; A gate wiring formed over the passivation layer and contacting the first gate electrode through the first gate contact hole and crossing the data wiring to define the pixel region, wherein the pixel electrode corresponds to the first opening; The upper layer of the uppermost part of the triple layer forming the second drain electrode is removed to form a double layer structure of an intermediate layer and a lower layer made of the transparent conductive material.
이때, 상기 보호층에는 상기 제 2 게이트 전극을 노출시키는 제 2 게이트 콘택홀과 상기 제 1 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과 상기 제 2 소스 전극을 노출시키는 전원 콘택홀이 형성되며, 상기 보호층 위로는 상기 제 2 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 2 게이트 전극과 접촉하며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 연결패턴과, 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하며 상기 전원 콘택홀을 통해 상기 제 2 소스 전극과 접촉하는 전원배선이 형성되며, 상기 게이트 배선 위로 상기 화소전극을 노출시키는 제 2 개구를 가지며, 상기 소자영역과 화소영역의 경계에 그 표면이 평탄한 형태를 갖는 뱅크가 형성되며, 상기 뱅크로 둘러싸인 각 화소영역의 제 2 개구에 대응하여 상기 화소전극 상부로 유기 발광층이 형성되며, 상기 유기발광층 및 상기 뱅크 상부로 상기 기판 전면에 제 1 전극이 형성된 것이 특징이다. The protective layer may include a second gate contact hole exposing the second gate electrode, a drain contact hole exposing the first drain electrode, and a power contact hole exposing the second source electrode. A connection pattern contacting the second gate electrode through the second gate contact hole and contacting the drain electrode through the drain contact hole; A power supply wiring in contact with the second source electrode is formed, and has a second opening exposing the pixel electrode over the gate wiring, and a bank having a flat surface is formed at a boundary between the device region and the pixel region. An organic emission layer is formed on the pixel electrode to correspond to the second opening of each pixel region surrounded by a bank. It is characterized by gwangcheung and the bank is formed above the first electrode to the substrate.
또한, 상기 하부층과 상부층은 각각 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)로 이루어지고, 상기 중간층은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 것이 특징이다. In addition, the lower and upper layers are made of aluminum (Al) or silver (Ag), respectively, and the intermediate layer is made of indium tin oxide (ITO).
또한, 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극은 500Å 내지 1000Å의 두께를 갖는 불순물 폴리실리콘으로 이루어지거나, 또는 100Å 내지 1000Å의 두께를 갖는 용융점이 800℃ 이상인 금속물질로 이루어지며, 이때, 상기 용융점이 800℃ 이상인 금속물질은 몰리브덴(Mo), 몰리브덴합금(MoTi), 구리(Cu) 중 어느 하나인 것이 특징이다.In addition, the first and second gate electrodes are made of impurity polysilicon having a thickness of 500 kPa to 1000 kPa, or a metal material having a melting point of 800 kC or more having a thickness of 100 kPa to 1000 kPa, wherein the melting point is 800 The metal material having a temperature higher than or equal to about ℃ may be one of molybdenum (Mo), molybdenum alloy (MoTi), and copper (Cu).
또한, 상기 기판의 전면에 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극 하부에 위치하며 무기절연물질로 이루어진 버퍼층을 포함한다. The substrate may further include a buffer layer formed under the first and second gate electrodes on the front surface of the substrate and formed of an inorganic insulating material.
또한, 상기 제 2 게이트 전극은 상기 스토리지 영역까지 연장 형성되어 제 1 스토리지 전극을 이루며, 상기 제 2 소스 전극은 상기 스토리지 영역까지 연장 형성되어 제 2 스토리지 전극을 이룸으로써 상기 스토리지 영역에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극과 상기 게이트 절연막과 상기 층간절연막 및 상기 제 2 스토리지 전극은 스토리지 커패시터를 이루며, 상기 제 2 소스 전극은 상기 스토리지 영역에서 더 연장하여 상기 데이터 배선과 나란하게 형성됨으로써 상기 전원전극을 이루는 것이 특징이다. In addition, the second gate electrode extends to the storage region to form a first storage electrode, and the second source electrode extends to the storage region to form a second storage electrode, thereby sequentially stacking the storage region. The first storage electrode, the gate insulating film, the interlayer insulating film, and the second storage electrode constitute a storage capacitor, and the second source electrode extends further from the storage area to be parallel to the data line to form the power electrode. Is characteristic.
또한, 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층 하부에는 이들 오믹콘택층과 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하는 형태로 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 배리어 패턴이 형성된 것이 특징이다. In addition, a barrier pattern formed of pure amorphous silicon is formed under the first and second ohmic contact layers to have the same planar area as those ohmic contact layers and completely overlap.
본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 방법은, 화소영역과 상기 화소영역 내에 스위칭 영역과 구동 영역 및 스토리지 영역이 정의(定義)된 기판 상의 상기 스위칭 영역과 구동영역 각각에 아일랜드 형태로 제 1 및 제 2 게이트 전극을 형성하고, 상기 제 1 및 2 게이트 전극 위로 이와 동일한 평면적을 갖는 게이트 절연막을 형성하고, 동시에 상기 게이트 절연막 위로 각각 상기 게이트 절연막의 가장자리를 노출시키는 형태로 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀과, 상기 제 2 액티브층을 노출시키며 서로 이격하는 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 액티브층 각각의 중앙부에 대해서는 에치스토퍼의 역할을 하는 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 스위칭 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 1 액티브층과 접촉하며 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층과, 상기 구동 영역에 상기 층간절연막 위로 각각 상기 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀을 통해 상기 제 2 액티브층과 접촉하며 이격하며 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층을 형성하고, 상기 이격하는 상기 제 1 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 그 중간층이 투명도전성 물질로 이루어진 3중층 구조의 제 1 소스 및 드레인 전극과, 상기 이격하는 상기 제 2 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 그 중간층이 투명도전성 물질로 이루어진 3중층 구조의 제 2 소스 및 드레인 전극을 형성하고, 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 제 1 소스 전극과 연결되며 상기 제 1 소스 전극과 동일한 3중층 구조를 가지며 형성된 데이터 배선을 형성하며, 상기 층간절연막 위로 각 화소영역에 상기 제 2 드레인 전극이 연장하는 형태로 3중층 구조의 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선 위로 상기 제 1 게이트 전극을 노출시키는 제 1 게이트 콘택홀과 상기 화소전극을 노출시키는 제 1 개구를 갖는 보호층을 형성하는 단계 와; 상기 제 1 개구를 통해 노출된 상기 3중층 구조의 화소전극 중 최상층의 상부층 제거하여 투명 도전성 물질로 이루어진 중간층을 노출시키며 이중층 구조의 화소전극을 이루도록 하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 제 1 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 1 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하는 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing an array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention may include a first pixel in an island form in each of a switching region and a driving region on a substrate in which a switching region, a driving region, and a storage region are defined in a pixel region and the pixel region. And forming a second gate electrode, forming a gate insulating film having the same planar area over the first and second gate electrodes, and simultaneously exposing an edge of the gate insulating film over the gate insulating film, respectively. And forming a second active layer; First and second active contact holes exposing the first active layer and spaced apart from each other, and third and fourth active contact holes exposing the second active layer and spaced apart from each other; Forming an interlayer insulating film serving as an etch stopper for the central portion of each layer; A first ohmic contact layer of impurity amorphous silicon in contact with and spaced apart from the first active layer through the first and second active contact holes in the switching region, respectively, and in the driving region, above the interlayer insulating layer Contacting and spaced apart from the second active layer through the third and fourth active contact holes to form a second ohmic contact layer of impurity amorphous silicon, and spaced apart from the spaced apart first ohmic contact layer, respectively, A first source and drain electrode having a triple layer structure made of a transparent conductive material, and a second source and drain electrode having a triple layer structure formed of a transparent conductive material, the intermediate layer being spaced apart from the spaced apart second ohmic contact layer, respectively; And a first source electrode connected to a boundary of the pixel area over the interlayer insulating layer, and connected to the first source electrode. It forms the same data line 3 is formed having a layered structure, comprising the steps of: in the form of the second drain electrode extends in the pixel regions over the interlayer insulating film forming the pixel electrode of the three-layer structure; Forming a protective layer having a first gate contact hole exposing the first gate electrode and a first opening exposing the pixel electrode over the data line; Removing an upper layer of an uppermost layer of the triple layer structure pixel electrode exposed through the first opening to expose an intermediate layer made of a transparent conductive material to form a double layer pixel electrode; Forming a gate line on the passivation layer through the first gate contact hole and contacting the first gate electrode and crossing the data line to define the pixel area.
이때, 상기 제 1 개구를 갖는 보호층을 형성하는 단계는 상기 제 2 게이트 전극을 노출시키는 제 2 게이트 콘택홀과 상기 제 1 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀과 상기 제 2 소스 전극을 노출시키는 전원 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 게이트 배선을 형성하는 단계는 상기 보호층 위로는 상기 제 2 게이트 콘택홀을 통해 상기 제 2 게이트 전극과 접촉하며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 연결패턴과, 상기 게이트 배선과 나란하게 이격하며 상기 전원 콘택홀을 통해 상기 제 2 소스 전극과 접촉하는 전원배선을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 게이트 배선 위로 상기 화소전극을 노출시키는 제 2 개구를 가지며, 상기 소자영역과 화소영역의 경계에 그 표면이 평탄한 형태를 갖는 뱅크를 형성하는 단계와; 상기 뱅크로 둘러싸인 각 화소영역의 제 2 개구에 대응하여 노출된 상기 이중층 구조의 상기 화소전극 상부로 유기 발광층을 형성하는 단계와; 상기 유기발광층 및 상기 뱅크 상부로 상기 기판 전면에 제 1 전극을 형성하는 단계를 포함한다. In this case, the forming of the protective layer having the first opening may include a second gate contact hole exposing the second gate electrode, a drain contact hole exposing the first drain electrode, and a power source exposing the second source electrode. And forming a contact hole, wherein forming the gate line is in contact with the second gate electrode through the second gate contact hole over the passivation layer and in contact with the drain electrode through the drain contact hole. Forming a power supply wiring spaced apart from the connection pattern to be parallel to the gate wiring and contacting the second source electrode through the power contact hole, and exposing the pixel electrode over the gate wiring; Forming a bank having a flat surface at a boundary between the device region and the pixel region; Forming an organic emission layer over the pixel electrode of the double layer structure exposed to the second opening of each pixel region surrounded by the bank; And forming a first electrode on an entire surface of the substrate above the organic light emitting layer and the bank.
또한, 상기 3중층 중 하부층과 상부층은 각각 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)으로 이루어지고, 상기 중간층은 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 것이 특징이다. In addition, the lower layer and the upper layer of the triple layer is made of aluminum (Al) or silver (Ag), respectively, and the intermediate layer is characterized in that made of indium-tin-oxide (ITO).
또한, 상기 스위칭 영역에 아일랜드 형태로서 제 1 및 제 2 게이트 전극 및 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막의 테두리부를 노출시키는 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층을 형성하는 단계는, 상기 기판상에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 위로 불순물 비정질 실리콘층과 제 1 무기절연층과 순수 비정질 실리콘층을 순차 적층시키는 단계와; 고상 결정화 공정을 진행하여 상기 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 각각 순수 폴리실리콘층과 불순물 폴리실리콘층으로 결정화하는 단계와; 상기 순수 폴리실리콘층과 제 1 무기절연층과 불순물 폴리실리콘층을 패터닝하여 상기 스위칭 영역에 동일한 평면 형태를 가지며 완전 중첩된 형태로 상기 제 1 게이트 전극과 상기 게이트 절연막과 제 1 순수 폴리실리콘 패턴을 형성하고, 상기 구동 영역에 동일한 평면 형태를 가지며 완전 중첩된 형태로 상기 제 2 게이트 전극과 상기 게이트 절연막과 제 2 순수 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 순수 폴리실리콘 패턴을 패터닝하여 각각 상기 게이트 절연막의 가장자리를 노출시키는 제 1 및 제 2 액티브층을 형성하는 단계를 포함한다. The forming of the first and second gate electrodes and the gate insulating layer in an island form in the switching region and the first and second active layers of pure polysilicon exposing the edges of the gate insulating layer may be performed on the substrate. Forming a buffer layer; Sequentially depositing an impurity amorphous silicon layer, a first inorganic insulating layer, and a pure amorphous silicon layer on the buffer layer; Performing a solid phase crystallization process to crystallize the pure amorphous silicon layer and the impurity amorphous silicon layer into a pure polysilicon layer and an impurity polysilicon layer, respectively; By patterning the pure polysilicon layer, the first inorganic insulating layer and the impurity polysilicon layer, the first gate electrode, the gate insulating layer, and the first pure polysilicon pattern are formed to have the same planar shape in the switching region and completely overlap with each other. Forming the second gate electrode, the gate insulating layer, and a second pure polysilicon pattern in the driving region, the second gate electrode, the gate insulating layer, and the second pure polysilicon pattern in a completely overlapped form; Patterning the first and second pure polysilicon patterns to form first and second active layers exposing edges of the gate insulating layer, respectively.
이때, 상기 고상 결정화 공정은 600℃ 내지 800℃의 열처리를 통한 결정화 또는 교번자장 결정화(Alternating Magnetic Field Crystallization : AMFC) 장치를 이용한 교번자장 결정화인 것이 바람직하다.In this case, the solid phase crystallization process is preferably an alternating magnetic field crystallization using a crystallization or alternating magnetic field crystallization (AMFC) device through a heat treatment of 600 ℃ to 800 ℃.
또한, 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층은 300Å 내지 1000Å 정도의 두께를 갖도록 형성하는 것이 특징이다. In addition, the first and second active layer of the pure polysilicon is characterized in that it is formed to have a thickness of about 300 kPa to 1000 kPa.
본 발명에 따른 어레이 기판은, 본 발명에 따른 어레이 기판은 액티브층이 건식식각에 노출되지 않음으로써 그 표면 손상이 발생하지 않아 박막트랜지스터 특성이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.In the array substrate according to the present invention, the array substrate according to the present invention has an effect of preventing the active layer from being exposed to dry etching so that surface damage does not occur and thus the thin film transistor characteristics are deteriorated.
또한, 액티브층이 건식식각에 영향을 받지 않게 되므로 식각되어 없어지는 두께를 고려하지 않아도 되므로 상기 액티브층의 두께를 줄임으로써 증착 시간을 단축시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다. In addition, since the active layer is not affected by dry etching, it is not necessary to consider the thickness lost by etching, thereby reducing the thickness of the active layer, thereby reducing the deposition time, thereby improving productivity.
본 발명에 따른 어레이 기판은 비정질 실리콘층을 결정화 공정에 의해 폴리실리콘층으로 결정화하고 이를 반도체층으로 하여 박막트랜지스터를 구성함으로써 비정질 실리콘층의 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판 대비 이동도 특성을 수십 내지 수 백배 향상시키는 효과가 있다.An array substrate according to the present invention has a mobility compared to an array substrate having a thin film transistor including a semiconductor layer of an amorphous silicon layer by crystallizing an amorphous silicon layer into a polysilicon layer by a crystallization process and forming a thin film transistor using the semiconductor layer as a semiconductor layer. There is an effect of improving the properties tens to several hundred times.
폴리실리콘의 액티브층을 박막트랜지스터의 반도체층으로 이용하면서도 불순물의 도핑은 필요로 하지 않으므로 도핑 공정 진행을 위한 신규 장비 투자를 실시하지 않아도 되므로 초기 투자비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.Since the active layer of polysilicon is used as a semiconductor layer of the thin film transistor, doping of impurities is not necessary, and thus, the initial investment cost can be reduced because new equipment investment for the doping process is not required.
또한, 드레인 전극 자체를 화소전극으로 이용함으로써 화소전극 형성을 위한 마스크 공정을 생략함으로써 제조 공정을 단순화하는 효과가 있다. In addition, since the drain electrode itself is used as the pixel electrode, the mask process for forming the pixel electrode is omitted, thereby simplifying the manufacturing process.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 4는 유기전계 발광소자를 구성하는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판 에 있어 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 구동영역(DA), 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(SA)이라 정의한다. 이때, 실질적으로 상기 화소전극이 형성된 부분이 상기 구동영역(DA)과 스위칭 영역(SA)보다는 더 큰 면적을 갖지만, 도면에 있어서는 서면에서의 표현의 한계로 인해 상대적으로 개구에 대응되는 화소전극이 상기 스위칭 영역(SA)과 구동영역(DA) 대비 작게 도시하였다. 4 is a cross-sectional view of one pixel area including a switching and driving thin film transistor in an array substrate according to an embodiment of the present invention constituting an organic light emitting display device. In this case, for convenience of description, the area in which the driving thin film transistor is formed is defined as the driving area DA and the area in which the switching thin film transistor is formed as the switching area SA. In this case, although the portion where the pixel electrode is formed has a larger area than the driving area DA and the switching area SA, in the drawing, the pixel electrode corresponding to the opening is relatively formed due to the limitation of expression in writing. It is smaller than the switching area SA and the driving area DA.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)은 전면에 무기절연물질로 이루어진 버퍼층(102)이 형성되어 있다. As illustrated, a
상기 버퍼층(102) 위로 스위칭 영역(SA)에 불순물 폴리실리콘 또는 제 1 금속물질으로 이루어진 제 1 게이트 전극(107a)이 형성되어 있으며, 상기 구동영역(DA)에는 상기 불순물 폴리실리콘 또는 제 1 금속물질으로 이루어진 제 2 게이트 전극(107b)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 게이트 전극(107b)은 상기 스토리지 영역(StgA)까지 연장 형성됨으로써 제 1 스토리지 전극(106)을 이루고 있다. A
또한, 상기 불순물 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a, 107b) 각각에 대응하여 그 위로는 무기절연물질로써 게이트 절연막(109)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(109) 위로 상기 스위칭 영역(SA) 및 구동 영역(DA)에 위치한 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a, 107b) 각각에 대응하여 순수 폴리실리콘의 제 1 액티브층(115a)과 제 2 액티브층(115b)이 형성되고 있다. In addition, a
또한, 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 위로 전면에 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 중앙부를 기준으로 그 양측으로 각각 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)을 노출시키는 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 갖는 층간절연막(122)이 형성되어 있다. In addition, the first and second active layers may be disposed on both sides of the first and second
또한, 상기 층간절연막(122) 위로 상기 스위칭 영역(SA)에 대응하여 상기 제 1, 2 액티브 콘택홀(123a, 123b)을 통해 상기 제 1 액티브층(115a)과 접촉하며 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층(127a)이 형성되어 있으며, 이의 상부에 서로 이격하며 3중층 구조를 갖는 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)이 형성되어 있다. In addition, the impurity amorphous silicon is in contact with the first
또한, 상기 층간절연막(122) 위로 상기 구동영역(DA)에 대응하여 상기 제 3, 4 액티브 콘택홀(123c, 123d)을 통해 상기 제 2 액티브층(115b)과 접촉하며 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층(127b)이 형성되어 있으며, 이의 상부에 서로 이격하며 3중층 구조를 갖는 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 소스 전극(133b)은 상기 스토리지 영역(StgA)까지 연장되어 제 2 스토리지 전극(138)을 이루며, 일방향으로 더욱 연장하여 전원전극(미도시)을 이루고 있다. In addition, the impurity amorphous silicon is in contact with the second
이때, 상기 스위칭 영역(SA)에 순차 적층된 폴리실리콘의 제 1 게이트 전극(107a)과, 게이트 절연막(109)과 순수 비정질 실리콘의 제 1 액티브층(115a)과 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀(123a, 123b)을 갖는 층간절연막(122)과 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 1 오믹콘택층(127a)과 서로 이격하는 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)은 스위칭 박막트랜지스터(STr)를 이룬다. In this case, the
또한, 상기 구동영역(DA)에 순차 적층된 폴리실리콘의 제 2 게이트 전극(107b)과, 게이트 절연막(109)과 순수 비정질 실리콘의 제 2 액티브층(115b)과 제 3 및 제 4 액티브 콘택홀(123c, 123d)을 갖는 층간절연막(122)과 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 제 2 오믹콘택층(127b)과 서로 이격하는 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이룬다. In addition, the
또한, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 층간절연막(122) 위로 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 제 1 소스 전극(133a)과 연결되며 일방향으로 연장하는 3중층 구조의 데이터 배선(미도시)이 형성되고 있다.Although not shown in the drawings, a data line (not shown) having a triple layer structure is formed on the
이때, 본 발명의 실시예에 있어 가장 특징적인 것으로 각 화소영역(P)에는 상기 층간절연막(122) 위로 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 2 드레인 전극(136b)이 연장하여 화소전극(160)을 이루고 있다. 이때, 상기 화소전극(160)은 상기 제 2 드레인 전극(136b)을 이루는 3중층 중 최상부의 상부층(132)이 제거된 하부층(129)과 중간층(131)의 이중층 구조를 갖는 것이 특징이다. At this time, the most characteristic of the exemplary embodiment of the present invention is that the
한편, 3중층 구조를 갖는 상기 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)과 상기 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)과 데이터 배선(미도시)에 있어 하부층(129)은 반사효율이 우수한 금속물질인 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지며, 중간층(131)은 일함수 값이 비교적 높은 값을 갖는 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어지며, 상기 상부층(132)은 저저항 금속물질인 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지고 있는 것이 특징이다.Meanwhile, the
또한, 상기 제 2 드레인 전극(136b)이 연장하여 형성된 상기 화소전극(160) 은 상기 제 2 드레인 전극(136b)의 3중층 구조에서 최상부에 위치한 상부층(132)이 제거되어 반사효율이 우수한 금속물질인 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어진 하부층(129)과, 그 상부로 일함수 값이 비교적 높은 값을 갖는 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO)로 이루어진 중간층(131)으로 이루어지고 있는 것이 특징이다. 이때, 상기 화소전극(160)은 그 상부에 형성되는 유기 발광층(170)과 접촉하는 중간층(131)이 비교적 일함수 값이 큰 물질로 이루어짐으로써 애노드 전극을 역할을 하는 것이 특징이다. In addition, the
한편, 상기 스토리지 영역(StgA)에 서로 중첩하는 상기 제 2 게이트 전극의 연장부(106)와 상기 제 2 소스 전극의 연장부(138)는 상기 게이트 절연막(109)과 층간절연막(122)을 유전체층으로 하여 스토리지 커패시터(StgC)를 이루고 있다. Meanwhile, an
또한, 전술한 구성을 갖는 상기 스위칭 및 구동 박막트랜지스터(STr, DTr) 위로 무기절연물질로 이루어진 보호층(140)이 형성되어 있다. 이때, 상기 보호층(140)은 상기 스위칭 박막트랜지스터(STr)의 제 1 게이트 전극(107a)을 노출시키는 제 1 게이트 콘택홀(142a)과 상기 구동 박막트랜지스터(DTr)의 제 2 게이트 전극(107b)을 노출시키는 제 2 게이트 콘택홀(142b)이 구비되고 있으며, 상기 제 1 드레인 전극(136a)을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀(152)이 구비되고 있으며, 상기 화소영역(P)에 있어서는 상기 화소전극(160)을 노출시키는 개구(oa)가 구비되고 있다.In addition, a
다음, 상기 보호층(140) 위로는 상기 제 1 게이트 콘택홀(142a)을 통해 상기 제 1 게이트 전극(107a)과 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 교차하여 상기 화 소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(145)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 게이트 콘택홀(142b)을 통해 상기 제 2 게이트 전극(107b)과 접촉하며 상기 제 1 드레인 콘택홀(152)을 통해 상기 제 2 드레인 전극(136b)과 접촉하는 연결패턴(147)이 형성되어 있다.Next, the
이때, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 게이트 배선(145)과 이격하며 나란하게 전원배선(미도시)이 형성되고 있다. 이때, 상기 전원배선(미도시)은 상기 전원 콘택홀(미도시)을 통해 상기 전원전극(미도시)과 연결되고 있다. In this case, although not shown in the figure, a power line (not shown) is formed to be spaced apart from the
또한, 상기 게이트 배선(145) 위로는 상기 각 화소영역(P)의 화소전극(160)을 노출시키는 개구(oa)를 갖는 뱅크(165)가 형성됨으로써 본 발명에 따른 어레이 기판(101)이 완성되고 있다. In addition, a bank 165 having an opening oA for exposing the
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 각 화소영역(P) 내의 상기 뱅크(165)로 둘러싸인 영역 내부에는 상기 화소전극(160) 위로 유기 발광층(170)이 형성되고 있으며, 상기 유기 발광층(170)과 상기 뱅크(165)를 덮으며 기판 전면에 일함수 값이 비교적 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)으로서 제 1 전극(175)이 형성되어 있다. 상기 제 1 전극(175)은 일함수 값이 비교적 낮은 물질로 이루어짐으로써 캐소드 전극의 역할을 하는 것이 특징이다. 이때, 각 화소영역(P)에 순차 적층된 상기 화소전극(160)과 유기 발광층(170)과 제 1 전극(175)은 유기전계 발광 다이오드(OLED)를 이루는 것이 특징이다.Although not shown, an
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 어레이 기판(101)은 상기 채널 영역이 형성되는 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)의 중앙부에 대해서는 층간절연 막(122)이 에치스토퍼의 역할을 함으로써 그 두께 변화가 발생하지 않으므로 액티브층의 채널 영역의 두께 변화에 따른 박막트랜지스터의 특성 저하를 방지할 수 있는 것이 특징이다.In the
또한, 폴리실리콘의 액티브층을 박막트랜지스터의 반도체층으로 이용하면서도 불순물의 도핑은 필요로 하지 않으므로 도핑 공정 진행을 위한 신규 장비를 필요치 않으므로 초기 투자비용을 절감할 수 있는 장점이 있으며, 제 2 드레인 전극(136b) 자체를 화소전극(160)으로 이용함으로써 상기 제 2 드레인 전극(136b)과 그 층을 달리하여 별도의 화소전극을 형성을 할 필요가 없으므로 최소 1 회의 마스크 공정을 생략함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, since the active layer of polysilicon is used as a semiconductor layer of the thin film transistor, doping of impurities is not necessary, and thus, new equipment for the doping process is not required. Therefore, the initial investment cost can be reduced. Since the
이후에는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention will be described.
도 5a 내지 도 5k는 본 발명에 따른 어레이 기판의 스위칭 및 구동영역을 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 구동 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 구동영역(DA), 스위칭 박막트랜지스터가 형성되는 영역을 스위칭 영역(SA)이라 정의한다. 이때, 실질적으로 상기 화소전극이 형성된 부분이 상기 구동영역(DA)과 스위칭 영역(SA)보다는 더 큰 면적을 갖지만, 도면에 있어서는 서면에서의 표현의 한계로 인해 상대적으로 개구에 대응되는 화소전극이 상기 스위칭 영역(SA)과 구동영역(DA) 대비 작게 도시하였다. 5A to 5K are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of one pixel region including a switching and driving region of an array substrate according to the present invention. In this case, for convenience of description, the area in which the driving thin film transistor is formed is defined as the driving area DA and the area in which the switching thin film transistor is formed as the switching area SA. In this case, although the portion where the pixel electrode is formed has a larger area than the driving area DA and the switching area SA, in the drawing, the pixel electrode corresponding to the opening is relatively formed due to the limitation of expression in writing. It is smaller than the switching area SA and the driving area DA.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 예를들면 유리기판 상에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 전면에 버퍼층(102)을 형성한다. 이는 본 발명의 특징 상 추후 공정에서 고상 결정화(Solid Phase Crystallization : SPC) 공정을 진행하는데, 이러한 고상 결정화(SPC) 공정은 600℃ 내지 800℃의 고온의 분위기가 요구되고 있으며, 이 경우 상기 기판(101)이 고온의 분위기에 노출됨으로써 기판(101)의 표면으로부터 알카리 이온이 용출되어 폴리실리콘으로 이루어진 구성요소의 특성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 방지하기 위해 상기 버퍼층(102)을 형성하는 것이다.First, as illustrated in FIG. 5A, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) is deposited on a transparent insulating
다음, 상기 버퍼층(102) 위로 순차적으로 불순물 비정질 실리콘, 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx), 순수 비정질 실리콘을 연속하여 증착함으로써 제 1 불순물 비정질 실리콘층(105)과, 제 1 무기절연층(108)과, 순수 비정질 실리콘층(111)을 형성한다. Next, the first impurity
이때, 상기 순수 비정질 실리콘층(111)은 채널이 형성되는 부분이, 종래의 경우 서로 이격하는 오믹콘택층 형성을 위해 진행하는 건식식각에 노출됨으로써 식각되어 그 표면으로부터 일부 두께가 제거되는 것을 고려하여 1000Å 이상의 두께로 형성하였지만, 본 발명의 실시예의 경우, 상기 순수 비정질 실리콘층(111)을 통해 최종적으로 구현되는 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(도 5k의 115a, 115b)의 채널이 형성되는 영역은 에치스토퍼의 역할을 하는 층간절연막(도 5k의 122)에 의해 건식식각에 노출되지 않으므로 상기 건식식각에 의해 그 두께가 얇아지게 되는 등의 문제는 발생하지 않으므로 추후 액티브층으로서의 역할을 할 수 있 는 두께인 300Å 내지 1000Å로 형성한다. In this case, the pure
한편, 변형예로서 상기 버퍼층(102) 상부에는 상기 제 1 불순물 비정질 실리콘층(105)을 대신하여 용융점이 상기 고상결정화 공정 시 요구되는 온도 즉, 800℃ 보다 높은 금속물질 중, 상기 결정화 공정 진행시 그 내부에 공극을 발생시키지 않는 금속물질(이하 게이트 금속물질이라 칭함) 예를들면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 및 구리(Cu) 중 어느 하나를 100Å 내지 1000Å 정도의 두께를 갖도록 형성할 수도 있다. On the other hand, as a modification, the melting point in place of the first impurity
상기 결정화 공정 시 요구되는 온도인 800℃보다 낮은 용융점을 갖는 금속물질은 고상 결정화 공정 진행 시 용융되어 상기 금속물질이 그 상부에 위치하는 제 1 무기절연층(108)으로 확산되는 등의 문제를 발생시키고, 용융점이 상기 800℃보다도 높은 금속물질 중 일부 금속물질은 비록 용융되지는 않지만, 그 내부에 다수의 공극이 발생되어 각 화소영역(P)별 자체 저항의 차이로 인한 박막트랜지스터의 구동 불량을 초래하고, 내부에 발생된 공극에 의해 박막트랜지스터의 열화속도를 증가시켜 박막트랜지스터의 수명을 저하시키는 등의 문제를 발생시킨다.The metal material having a melting point lower than 800 ° C., which is a temperature required for the crystallization process, may be melted during the solid phase crystallization process to cause the metal material to diffuse into the first inorganic insulating
한편, 금속물질 자체의 특성은 아니지만, 금속물질이 800℃ 이상의 용융점을 가지며 그 내부에 공극도 형성되지 않는다 하더라도 고온 환경에서의 노출 시 수축 팽창 작용에 의해 기판 자체의 변형을 초래하지 않아야 하며, 단위 면적당 내부 저항이 최소한 불순물 폴리실리콘과 동등한 수준이 되어야 하므로, 용융점이 높은 게이트 금속물질로 이루어진 게이트 금속층(미도시)의 두께는 100Å 내지 1000Å 가 되는 것이 바람직하며, 100Å 내지 500Å인 것이 더욱 바람직하다. On the other hand, although it is not a characteristic of the metal material itself, even if the metal material has a melting point of 800 ° C. or more and no voids are formed therein, it should not cause deformation of the substrate itself by contraction-expansion when exposed to a high temperature environment. Since the internal resistance per area should be at least equal to that of impurity polysilicon, the thickness of the gate metal layer (not shown) made of the gate metal material having a high melting point is preferably 100 kPa to 1000 kPa, more preferably 100 kPa to 500 kPa.
이러한 금속물질을 게이트 전극으로 이용할 수 있는 특정 조건을 감안할 때, 본 발명의 실시예의 변형예에 있어서는 상기 게이트 금속층은 전술한 문제를 발생시키지 않도록 용융점이 고상 결정화 공정 온도보다 높은 게이트 금속물질 예를들면 몰리브덴(Mo), 몰리티타늄(MoTi) 등의 몰리브덴 합금과, 구리(Cu) 중 어느 하나로 또는 둘 이상의 물질로 100Å 내지 1000Å의 두께를 갖도록 형성한 것이 특징이다. In view of the specific conditions under which such a metal material can be used as the gate electrode, in the modification of the embodiment of the present invention, the gate metal layer has a melting point higher than the solid phase crystallization process temperature, for example, so that the gate metal layer does not cause the aforementioned problem. Molybdenum alloys such as molybdenum (Mo), molybdenum (MoTi), and copper (Cu) is formed of any one or two or more materials having a thickness of 100 kPa to 1000 kPa.
이러한 변형예에 따른 어레이 기판 제조를 위한 이후 공정은 실시예와 동일하게 진행하므로 실시예를 위주로 설명한다.Since the subsequent process for manufacturing the array substrate according to this modification proceeds in the same manner as the embodiment will be described based on the embodiment.
다음, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 순수 비정질 실리콘층(도 5b의 111)의 이동도 특성 등을 향상시키기 위해 고상 결정화(SPC) 공정을 진행함으로써 상기 순수 비정질 실리콘층(도 5b의 111)이 결정화되어 순수 폴리실리콘층(112)을 이루도록 한다. Next, as shown in FIG. 5B, the pure amorphous silicon layer (111 of FIG. 5B) is subjected to a solid phase crystallization (SPC) process to improve the mobility characteristics of the pure amorphous silicon layer (111 of FIG. 5B). The crystallization is performed to form the
이때, 상기 고상 결정화(SPC) 공정은 일례로 600℃ 내지 800℃의 분위기에서 열처리를 통한 써말 결정화(Thermal Crystallization) 또는 교번자장 결정화 장치를 이용한 600℃ 내지 700℃의 온도 분위기에서의 교번자장 결정화(Alternating Magnetic Field Crystallization) 공정인 것이 바람직하다. In this case, the solid phase crystallization (SPC) process is an example of alternating magnetic field crystallization in a temperature atmosphere of 600 ℃ to 700 ℃ using a thermal crystallization (Thermal Crystallization) or alternating magnetic field crystallization apparatus in an atmosphere of 600 ℃ to 800 ℃ ( Alternating Magnetic Field Crystallization) process is preferable.
한편, 이러한 고상 결정화(SPC) 공정 진행에 의해 상기 순수 비정질 실리콘층(112) 뿐만 아니라 상기 제 1 불순물 비정질 실리콘층(도 5a의 105) 또한 결정화되어 불순물 폴리실리콘층(106)을 이루게 된다. 변형예의 경우, 게이트 금속층은 결정화되지 않으며, 상기 순수 비정질 실리콘층(도 5a의 111)만이 결정화된다. Meanwhile, as the solid phase crystallization (SPC) process proceeds, not only the pure
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 순수 폴리실리콘층(도 5b의 112)과 제 1 무기절연층(도 5b의 108)과 불순물 폴리실리콘층(도 5b의 106)을 패터닝함으로써 상기 스위칭 영역(SA)에 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하며 순차 적층된 형태로 제 1 게이트 전극(107a)과 게이트 절연막(109)과 제 1 순수 폴리실리콘 패턴(113a)을 형성하고, 동시에 상기 구동영역(DA) 및 스토리지 영역(StgA)에 동일한 평면적을 가지며 완전 중첩하며 순차 적층된 형태로 제 2 게이트 전극(107b)과 게이트 절연막(109)과 제 2 순수 폴리실리콘 패턴(113b)을 형성한다. 이때, 상기 제 2 게이트 전극(107b) 중 상기 스토리지 영역(StgA)에 형성된 부분은 제 1 스토리지 전극(104)을 이루게 된다.Next, as shown in FIG. 5C, the switching region is patterned by patterning the pure polysilicon layer (112 in FIG. 5B), the first inorganic insulating layer (108 in FIG. 5B), and the impurity polysilicon layer (106 in FIG. 5B). The
다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 순수 폴리실리콘 패턴(도 5c의 113a, 113b)을 패터닝함으로써 상기 스위칭 영역(SA)의 상기 게이트 절연막(109)의 중앙부에 순수 폴리실리콘의 제 1 액티브층(115a)을 형성하고, 상기 구동영역(DA)의 상기 게이트 절연막(109)의 중앙부에 순수 폴리실리콘의 제 2 액티브층(115b)을 형성한다. 이때, 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어서 상기 제 2 순수 폴리실리콘 패턴(도 5c의 113b)은 제거한다.Next, as shown in FIG. 5D, the first and second pure polysilicon patterns (113a and 113b of FIG. 5C) are patterned to form pure polysilicon at the center of the
다음, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx) 중 하나를 증착하여 층간절연막(122)을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 중앙부를 기준 으로 이의 양측으로 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각을 노출시키는 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 형성한다. 이때, 상기 층간절연막(122)은 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 중앙부에 대응해서는 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각을 덮는 에치스토퍼로서의 역할을 하며, 그 외의 영역에 대응해서는 절연층의 역할을 하는 것이 특징이다. Next, as shown in FIG. 5E, one of an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) is deposited on the first and second
이때, 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 상부에 형성되는 상기 층간절연막(122)은 상기 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d) 이외에 상기 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 외측으로 각각 노출된 상기 게이트 절연막(109)에 대응해서도 이를 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 홀(124a, 124b)이 형성되도록 하는 것이 특징이다. 이렇게 상기 층간절연막(122)에 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a 107b) 각각의 상부에 위치하는 상기 게이트 절연막(109)을 노출시키도록 하는 것은 추후 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a, 107b)을 노출시키기 위한 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(도 5k의 142a, 142b) 형성 시 이의 형성시간을 단축시키기 위함이다. In this case, the
하지만, 상기 제 1 및 제 2 홀(124a, 124b)은 추후 보호층(도 5k의 140)을 패터닝하는 단계에서 상기 보호층(도 5k의 140)과 더불어 상기 층간절연막(122)과 게이트 절연막(109)을 모두 제거하여 직접 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a 107b)을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(도 5k의 142a, 142b)을 형성하는 경우 생략될 수도 있다. However, the first and
다음, 도5f에 도시한 바와같이, 상기 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 구비한 층간절연막(122) 위로 전면에 불순물 비정질 실리콘을 증착하여 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5F, an impurity amorphous silicon is deposited on the entire surface of the
연속하여 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 위로 반사율이 뛰어난 제 1 금속물질 예를들면, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 증착함으로써 제 1 금속층(미도시)을 형성하고, 상기 연속하여 상기 제 1 금속층(미도시) 위로 연속하여 비교적 큰 일함수 값을 갖는 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO)를 증착하여 투명 도전성 물질층(미도시)을 형성하고, 이의 상부에 상기 제 1 금속물질을 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성한다. Continuously forming a first metal layer (not shown) by depositing a first metal material having excellent reflectivity, for example, aluminum (Al) or silver (Ag), on the second impurity amorphous silicon layer (not shown), and the continuous Thereby depositing a transparent conductive material having a relatively large work function value, for example indium tin oxide (ITO), over the first metal layer (not shown) to form a transparent conductive material layer (not shown). The first metal material is deposited on the to form a second metal layer (not shown).
이후, 상기 제 2 금속층(미도시), 투명 도전성 물질층(미도시)과, 제 1 금속층(미도시) 및 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 패터닝함으로써 상기 층간절연막(122) 위로 일방향으로 연장하며 제 1 금속물질로 이루어진 하부층(129)과 투명 도전성 물질로 이루어진 중간층(131) 및 제 1 금속물질로 이루어진 상부층(132)의 3중층 구조를 갖는 데이터 배선(미도시)을 형성한다. Subsequently, the second metal layer (not shown), the transparent conductive material layer (not shown), the first metal layer (not shown), and the second impurity amorphous silicon layer (not shown) are patterned on the
동시에 상기 스위칭 영역(SA)에 있어서는 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀(123a, 123b)을 통해 각각 상기 제 1 액티브층(115a)과 접촉하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 서로 이격하는 제 1 오믹콘택층(127a)과, 상기 서로 이격하는 제 1 오믹콘택층(127a)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 3중층(129, 131, 132) 구조의 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)을 형성한다. At the same time, in the switching area SA, the first ohmic contact layer contacting the first
또한, 상기 구동영역(DA)에 있어서도 상기 제 3 및 제 4 액티브 콘택 홀(123c, 123d)을 통해 각각 상기 제 2 액티브층(115b)과 접촉하며 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 제 2 오믹콘택층(127b)과, 상기 서로 이격하는 제 2 오믹콘택층(127b)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 서로 이격하는 3중층(129, 131, 132) 구조의 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)을 형성한다. 이때, 3중층(129, 131, 132) 구조의 상기 제 2 소스 전극(133b)은 상기 스토리지 영역(StgA)까지 연장하여 제 2 스토리지 전극(138)을 이루도록 하며, 동시에 상기 데이터 배선(미도시)과 나란하게 연장함으로써 전원전극(미도시)을 이루도록 한다. In the driving area DA, a second ohmic contact made of impurity amorphous silicon is formed in contact with the second
이때, 3중층(129, 131, 132) 구조를 갖는 상기 데이터 배선(미도시)과 상기 전원전극(미도시) 하부에는 상기 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 더미패턴(미도시)이 형성될 수 있다.In this case, a dummy pattern (not shown) made of the impurity amorphous silicon may be formed under the data line (not shown) and the power electrode (not shown) having the
또한, 화소영역(P)에 있어서는 상기 구동영역(DA)에 형성된 3중층(129, 131, 132) 구조의 상기 제 2 드레인 전극(136b)이 연장되도록 하여 현 단계에서는 상기 제 2 드레인 전극(136b)과 같이 3중층(129, 131, 132) 구조를 갖는 화소전극(159)을 형성한다. 이때, 본 발명의 특성 상 상기 3중층(129, 131, 132) 구조의 화소전극(159) 하부에는 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 제 1 더미패턴(128)이 형성되게 된다. In the pixel region P, the
한편, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 각각과 상기 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 통해 노출된 상기 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 사이에는 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 각각과 동일한 형태를 가지며 완전 중첩하는 순수 비정질 실리 콘의 배리어 패턴(미도시)이 더욱 형성될 수도 있다. Although not shown in the drawings, the first and second
순수 비정질 실리콘의 배리어 패턴(미도시)은 상기 층간절연막(122) 상에 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 우선적으로 제 2 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하고, 이를 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과 제 2 금속층(미도시), 투명 도전성 물질층(미도시) 및 제 1 금속층(미도시)과 함께 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 3중층(129, 131, 132) 구조를 갖는 화소전극(159)의 하부에도 상기 불순물 비정질 실리콘의 제 1 더미패턴(128) 하부로 순수 비정질 실리콘의 제 2 더미패턴(미도시)이 형성되게 된다. A barrier pattern (not shown) of pure amorphous silicon may first form a second pure amorphous silicon layer (not shown) before forming the second impurity amorphous silicon layer (not shown) on the
한편, 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 배리어 패턴(미도시)을 형성하는 이유는, 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과의 접합력은 불순물 비정질 실리콘보다는 순수 비정질 실리콘이 더욱 우수하기 때문에 상기 배리어 패턴(미도시)을 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과 상기 불순물 비정질 실리콘층(미도시)의 사이에 개재되도록 함으로써 이들 두 층((115a, 115b), 미도시)간의 접합력을 향상시키고 나아가 접촉저항을 낮추기 위함이다. On the other hand, the reason for forming a barrier pattern (not shown) made of pure amorphous silicon, the bonding strength of the pure polysilicon with the first and second active layer (115a, 115b) is better than pure amorphous silicon than impurity amorphous silicon. Therefore, the barrier pattern (not shown) is interposed between the first and second
한편, 상기 층간절연막(122) 상에 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 또는 상기 순수 비정질 실리콘의 베리어층(미도시)을 형성하기 전에 BOE(bufferd oxide etchant)를 이용한 세정공정(이하 BOE 세정이라 칭함)을 우선적으로 실시하는 것이 바람직하다. Meanwhile, before forming the first and second
상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)은, 고상 결정화 전에 순수 비정질 실리콘층(도 5a의 111) 상에 아무런 물질층이 형성되지 않은 상태에서 600℃ 내지 800℃의 온도 분위기를 갖는 상기 고상 결정화(SPC) 공정에 노출됨으로써 그 표면에 자연적으로 산화막(미도시)이 형성되며, 이러한 산화막(미도시)은 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 또는 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)과 상기 배리어패턴(미도시)의 접촉 시 오믹 특성을 저하시키는 요소로 작용한다. The first and second
따라서, 상기 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀(123a, 123b, 123c, 123d)을 통해 노출된 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 표면의 산화막(미도시)은 제거되는 것이 바람직하며, 이를 제거하기 위해 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b) 또는 상기 베리어층(미도시)을 형성하기 전에 상기 BOE 세정을 실시하는 것이다.Accordingly, oxide films (not shown) on surfaces of the first and second
한편, 본 발명의 실시예의 경우, 상기 데이터 배선(미도시)과 제 1 및 제 2 소스 및 드레인 전극((133a, 133b), (136a, 136b))과 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b)을 형성하는 과정에서 채널 영역을 이루는 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)의 중앙부에 대응해서는 에치스토퍼의 역할을 하는 층간절연막(122)이 형성되어 있으므로 상기 제 1 및 제 2 오믹콘택층(127a, 127b)의 패터닝을 위한 식각, 예를들면, 건식식간 진행 시 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b)은 전혀 영향을 받지 않게 된다. Meanwhile, in the exemplary embodiment of the present invention, the data line (not shown), the first and second source and
따라서, 종래기술에서 언급한 문제인 건식식각 진행에 의한 액티브층의 표면 손상 등은 발생하지 않음을 알 수 있다. Therefore, it can be seen that the surface damage of the active layer due to the dry etching process, which is a problem mentioned in the related art, does not occur.
이때, 상기 스위칭 영역(SA)에 있어 순차 적층된 상기 불순물 폴리실리콘의 제 1 게이트 전극(107a)과, 게이트 절연막(109)과, 순수 폴리실리콘의 제 1 액티브층(115a)과, 층간절연막(122)과, 불순물 비정질 실리콘의 서로 이격하는 제 1 오믹콘택층(127a)과, 서로 이격하는 제 1 소스 및 드레인 전극(133a, 136a)은 스위칭 박막트랜지스터(STr)를 이룬다. In this case, the
또한, 상기 구동 영역(DA)에 있어 순차 적층된 상기 불순물 폴리실리콘의 제 2 게이트 전극(107b)과, 게이트 절연막(109)과, 순수 폴리실리콘의 제 2 액티브층(115b)과, 층간절연막(122)과, 불순물 비정질 실리콘의 서로 이격하는 제 2 오믹콘택층(127b)과, 서로 이격하는 제 2 소스 및 드레인 전극(133b, 136b)은 구동 박막트랜지스터(DTr)를 이루며, 상기 스토리지 영역(StgA)의 순차 적층된 제 1 스토리지 전극(104)과, 게이트 절연막(109)과, 층간절연막(122)과 제 2 스토리지 전극(138)은 스토리지 커패시터(StgC)를 이룬다. In addition, the
다음, 도 5g에 도시한 바와같이, 3중층(129, 131, 132) 구조를 갖는 상기 제 1 및 제 2 소스 및 드레인 전극((133a, 133b), (136a, 136b))과 데이터 배선(미도시) 및 제 2 스토리지 전극(138) 위로 무기절연물질 예를들어 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 보호층(140)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 상기 보호층(140)과 그 하부에 위치한 상기 층간절연막(122)과 게이트 절연막(109)을 패터닝함으로써 상기 순수 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 액티브층(115a, 115b) 각각의 외측으로 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a, 107b) 각각을 노출시키는 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5G, the first and second source and
또한, 상기 전원전극(미도시)을 노출시키는 전원전극 콘택홀(미도시)과 상기 제 1 드레인 전극(136a)을 노출시키는 제 1 드레인 콘택홀(143)을 형성한다. In addition, a power electrode contact hole (not shown) exposing the power electrode (not shown) and a first drain contact hole 143 exposing the
이때, 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a, 107b) 각각을 노출시키는 상기 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b)은 상기 층간절연막(122)과 게이트 절연막(109) 내에 각각 제 1 및 제 2 홀(124a, 124b)을 형성한 경우, 상기 제 1 및 제 2 홀(124a, 124b)의 내측에 위치하도록 형성한다. 이 경우 상기 제 1 및 제 2 홀(124a, 124b)에 대응해서는 이미 상기 층간절연막(122) 전부와 상기 게이트 절연막(109) 일부 두께가 제거된 상태가 되므로 실질적으로 상기 보호층(140)과 상기 게이트 절연막(109)의 일부만을 제거하면 되므로 상대적으로 상기 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b) 형성을 위한 건식식각 시간이 줄어들게 된다. In this case, the first and second
동시에 각 화소영역(P)에 있어서는 상기 보호층(140)을 건식식각하여 제거함으로써 3중층 구조를 갖는 상기 화소전극(도 5f의 159)을 노출시키는 제 1 개구(oa1)를 형성한다. At the same time, in each pixel area P, the
이러한 과정에서 전술한 바와같이 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b)과 전원전극 콘택홀(미도시) 및 제 1 드레인 콘택홀(143)이 형성되게 된다. In this process, as described above, the first and second
다음, 도 5h에 도시한 바와같이, 상기 제 1 개구(oa1)를 통해 노출된 상기 제 1 금속물질로 이루어진 상기 화소전극(160)의 상부층(도 5g의 132)을 습식식각을 진행하여 제거함으로서 투명 도전성 물질로 이루어진 중간층(131)을 노출시킨 다. 이러한 진행에 의해 상기 화소영역(P)내에 제 1 개구(oa1)를 통해 노출된 부분에 대응해서는 하부층(129)과 중간층(131)의 이중층 구조를 갖는 화소전극(160)이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 5H, by wet etching the upper layer (132 of FIG. 5G) of the
이때, 상기 화소전극(도 5g의 159)의 상부층(도 5g의 132)을 제거하는 과정에서 상기 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀(142a, 142b)을 통해 노출된 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a 107b)은 전형 영향을 받지 않는 것이 특징이다. In this case, the first and second gate electrodes exposed through the first and second
본 발명의 실시예 및 변형예에 있어서는 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a 107b)은 불순물 폴리실리콘으로 이루어지던가, 또는 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 또는 구리로 이루어지고 있다. 따라서, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)으로 이루어진 화소전극(도 5g의 159)의 상부층(도 5g의 132)을 제거하는 식각액은 상기 불순물 폴리실리콘, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금(MoTi) 또는 구리(Cu)와는 전혀 반응하지 않으므로 상기 제 1 및 제 2 게이트 전극(107a 107b)이 유실되는 등의 문제는 발생하지 않는다.In the embodiment and the modification of the present invention, the first and
다음, 도 5i에 도시한 바와같이, 각 화소영역(P)의 제 1 개구(oa)로 노출된 부분이 이중층(129, 131) 구조를 갖는 화소전극(160)이 형성된 기판(101) 상의 상기 화소전극(160)과 보호층(140) 위로 저저항 특성을 갖는 제 2 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금 및 크롬(Cr) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 증착하여 제 3 금속층(미도시)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5I, the portions exposed to the first openings oa of each pixel region P are formed on the
이후, 상기 제 3 금속층(미도시)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 제 1 게이트 콘택홀(142a)을 통해 상기 제 1 게이트 전극(107a)과 접촉하며 상기 데이터 배선(미도시)과 교차하여 각 화소영역(P)을 정의하는 게이트 배선(145)을 형성하고, 동시에 상기 제 2 게이트 콘택홀(142b)과 상기 제 1 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 제 1 드레인 전극(136a) 및 제 2 게이트 전극(107b)과 접촉하는 연결패턴(147)을 형성한다. 이때, 도면에 있어서 상기 게이트 배선(145)과 연결패턴(147)은 편의상 단일층으로 도시하였다. Subsequently, the third metal layer (not shown) is patterned by performing a mask process so as to contact the
또한, 도면에 나타내지 않았지만, 상기 전원전극 콘택홀(미도시)을 통해 상기 전원전극(미도시)과 접촉하며 상기 게이트 배선(145)과 이격하며 나란하게 연장하는 전원배선(미도시)을 형성한다. In addition, although not shown in the drawing, a power wiring (not shown) is formed through the power electrode contact hole (not shown) to be in contact with the power electrode (not shown) and to be spaced apart from the
다음, 도 5j에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(145)과 연결패턴(147) 상부로 유기절연물질 예를들면 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 도포하여 유기절연층(미도시)을 형성하고, 이를 패터닝함으로써 각 화소영역(P) 내에서 상기 이중층(129, 131) 구조의 화소전극(160)을 노출시키는 제 2 개구(oa)를 갖는 뱅크(165)를 형성한다. Next, as illustrated in FIG. 5J, an organic insulating material, for example, benzocyclobutene (BCB) or photo acryl, is coated on the
다음, 도 5k에 도시한 바와같이, 상기 뱅크(165) 사이로 노출된 각 화소영역(P) 내의 제 2 개구(oa)에 순차적으로 적, 녹, 청색을 발광하는 유기 발광층(170)을 형성하고, 상기 뱅크(165)와 상기 유기 발광층(170) 상부로 비교적 일함수 값이 낮은 금속물질 예를들면 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(AlNd)을 전면에 증착하여 제 1 전극(175)을 형성함으로써 본 발명의 실시예 및 변형예에 따른 유기전계 발광소자용 어레이 기판(101)을 완성한다. Next, as shown in FIG. 5K, an organic
한편, 각 화소영역(P) 내에 순차 적층된 상기 화소전극(160)과 유기 발광 층(170)과 제 1 전극(175)은 유기전계 발광 다이오드(OLED)를 이룬다. 이때, 상기 화소전극(160)은 애노드 전극의 역할을 하며, 상기 제 1 전극(175)은 캐소드 전극의 역할을 하는 것이 특징이다. Meanwhile, the
전술한 구성을 갖는 어레이 기판(101)을 구비한 유기전계 발광소자(미도시)는 상기 이중층(129, 131) 구조의 화소전극(160) 중 하부층(129)이 반사판의 역할을 하므로 상기 유기 발광층(170)으로부터 발생된 빛을 모두 상기 제 1 전극(175)이 위치한 상부측으로 반사시켜 발광효율을 향상시킬 수 있으며, 나아가 상기 화소전극(160)이 제 2 드레인 전극(136b)이 연장하여 형성됨으로써 상기 제 2 드레인 전극이 형성된 층 이외의 다른층에 상기 제 2 드레인 전극과 콘택홀을 통해 연결되는 화소전극이 형성되는 종래의 어레이 기판 대비 1회의 마스크 공정을 생략하여 공정을 단순화 시킬 수 있는 것이 특징이다. In the organic light emitting device (not shown) having the
도 1은 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 도면.1 is a cross-sectional view of a pixel region including a thin film transistor in a conventional array substrate constituting a liquid crystal display device or an organic light emitting device.
도 2는 종래의 어레이 기판의 제조 단계 중 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a semiconductor layer, a source and a drain electrode during a manufacturing step of a conventional array substrate;
도 3은 종래의 폴리실리콘을 반도체층으로 하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판에 있어 상기 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.3 is a cross-sectional view of one pixel area including the thin film transistor in an array substrate having a thin film transistor having a polysilicon semiconductor layer in the related art.
도 4는 유기전계 발광소자를 구성하는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판에 있어 스위칭 및 구동 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.4 is a cross-sectional view of one pixel area including a switching and driving thin film transistor in an array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention constituting an organic light emitting display device.
도 5a 내지 도 5k는 본 발명에 따른 어레이 기판의 스위칭 및 구동영역을 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도.5A through 5K are cross-sectional views of manufacturing steps for one pixel region including a switching and driving region of an array substrate according to the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
101 : 어레이 기판 102 : 버퍼층101: array substrate 102: buffer layer
104 : 제 1 스토리지 전극 107a, 107b : 제 1 및 제 2 게이트 전극 104:
109 : 게이트 절연막 115a, 115b : 제 1 및 제 2 액티브층 109:
122 : 층간절연막 122: interlayer insulating film
123a, 123b, 123c, 123d : 제 1, 2, 3, 4 액티브 콘택홀123a, 123b, 123c, 123d: first, second, third and fourth active contact holes
124a : 124b : 제 1 및 제 2 홀124a: 124b: first and second holes
127a, 127b : 제 1 및 제 2 오믹콘택층 129 : 하부층127a and 127b: first and second ohmic contact layers 129 and lower layers
131 : 중간층 132 : 상부층 131: middle layer 132: upper layer
133a, 133b : 제 1 및 제 2 소스 전극 133a, 133b: first and second source electrodes
136a, 136b : 제 1 및 제 2 드레인 전극 136a, 136b: first and second drain electrodes
138 : 제 2 스토리지 전극 140 : 보호층138: second storage electrode 140: protective layer
142a, 142b : 제 1 및 제 2 게이트 콘택홀142a and 142b: first and second gate contact holes
145 : 게이트 배선 147 : 연결패턴145: gate wiring 147: connection pattern
152 : 제 1 드레인 콘택홀 160 : 화소전극152: first drain contact hole 160: pixel electrode
165 : 뱅크 170 : 유기 발광층165: bank 170: organic light emitting layer
175 : 제 1 전극175: first electrode
DTr : 구동 박막트랜지스터 DA : 구동영역DTr: Driving Thin Film Transistor DA: Driving Area
OLED : 유기전계 발광 다이오드 SA : 스위칭 영역 OLED: organic light emitting diode SA: switching area
StgA : 스토리지 영역 StgC : 스토리지 커패시터StgA: Storage Area StgC: Storage Capacitor
STr : 스위칭 박막트랜지스터STr: Switching Thin Film Transistor
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KR1020090119943A KR20110063022A (en) | 2009-12-04 | 2009-12-04 | Array substrate and methode of fabricating the same |
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KR20170080223A (en) * | 2015-12-31 | 2017-07-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | Organic electroluminescenence display device and method for fabricating the same |
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- 2009-12-04 KR KR1020090119943A patent/KR20110063022A/en not_active Application Discontinuation
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