KR20140111527A - Thin Film Transistor Substrate Having Metal Oxide Semiconductor and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a thin film transistor substrate for a flat panel display device including a metal oxide semiconductor and a manufacturing method thereof. The thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer according to the present invention includes a substrate; a gate electrode formed on the substrate; a gate insulating film covering the gate electrode; an oxide semiconductor layer overlapping the gate electrode on the gate insulating film; semiconductor buffer layers formed on one upper surface of the oxide semiconductor layer and the other upper surface which is spaced a certain distance away from the one upper surface and faces the one upper surface; a source electrode in contact with the one upper surface of the oxide semiconductor layer across the semiconductor buffer layer; and a drain electrode in contact with the other upper surface of the oxide semiconductor layer across the semiconductor buffer layer.

Description

금속 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 {Thin Film Transistor Substrate Having Metal Oxide Semiconductor and Manufacturing Method Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a thin film transistor substrate including a metal oxide semiconductor,

본 발명은 금속 산화물 반도체를 포함하는, 액정 표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 및 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Diode Display: OLED)와 같은 평판 표시장치용 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에치 스토퍼(Etch Stopper) 층을 구비하지 않고도 금속 산화물 반도체 물질로 형성한 채널 층의 손상을 방지할 수 있는 박막 트랜지스터 기판 제조 방법 및 그 방법에 의한 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor (TFT) for a flat panel display such as a liquid crystal display (LCD) and an organic light emitting diode display (OLED) And a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a method of fabricating a thin film transistor substrate that can prevent damage to a channel layer formed of a metal oxide semiconductor material without having an etch stopper layer, and a thin film transistor substrate by the method.

표시장치 분야는 부피가 큰 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT)을 대체하는, 얇고 가벼우며 대면적이 가능한 평판 표시장치(Flat Panel Display Device: FPD)로 급속히 변화해 왔다. 평판 표시장치에는 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display Device: OLED), 그리고 전기영동 표시장치(Electrophoretic Display Device: ED) 등이 있다.The display field has rapidly changed to a thin, light, and large-area flat panel display device (FPD) that replaces bulky cathode ray tubes (CRTs). The flat panel display includes a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic light emitting display (OLED), and an electrophoretic display device : ED).

능동형으로 구동하는 액정 표시장치, 유기발광 표시장치 및 전기영동 표시장치의 경우, 매트릭스 방식으로 배열된 화소 영역 내에 할당된 박막 트랜지스터가 배치된 박막 트랜지스터 기판을 포함한다. 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계형과 수평 전계형으로 구분한다.In the case of a liquid crystal display device, an organic light emitting display device, and an electrophoretic display device which are actively driven, the thin film transistor substrate includes thin film transistors arranged in pixel regions arranged in a matrix manner. BACKGROUND ART Liquid crystal display devices (LCDs) display images by adjusting the light transmittance of a liquid crystal using an electric field. Such a liquid crystal display device is divided into a vertical electric field type and a horizontal electric field type in accordance with the direction of the electric field driving the liquid crystal.

수직 전계형 액정표시장치는 상 하부 기판에 대향하게 배치된 화소 전극과 공통전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nematic) 모드의 액정을 구동한다. 이러한 수직전계형 액정표시장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면, 시야각이 90도 정도로 좁은 단점이 있다.The vertical electric field type liquid crystal display device drives TN (Twisted Nematic) mode liquid crystal by a vertical electric field formed between a pixel electrode and a common electrode arranged opposite to upper and lower substrates. Such a vertical electric field type liquid crystal display device has a disadvantage that the aperture ratio is large, but the viewing angle is narrow to about 90 degrees.

수평 전계형 액정표시장치는 하부 기판에 평행하게 배치된 화소 전극과 공통전극 사이에 수평 전계를 형성하여 인-플레인 스위치(In Plane Switching: IPS) 모드의 액정을 구동한다. 이러한 IPS 모드의 액정표시장치는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점이 있으나, 개구율 및 투과율이 낮은 단점이 있다. 구체적으로 IPS 모드의 액정표시장치는 인 플레인 필드(In Plane Field)를 형성하기 위해서 공통전극과 화소전극간의 간격을 상부 기판과 하부 기판의 간격(셀 갭: Cell Gap)보다 넓게 형성하고, 적정한 세기의 전계를 얻기 위해서 공통전극과 화소 전극을 일정한 너비를 갖는 띠 형태로 형성한다. 이와 같은 IPS 모드의 화소 전극 및 공통전극 사이에는 기판과 거의 평행한 전계가 형성되지만, 일정 너비를 갖는 화소 전극 및 공통전극들 상부의 액정에는 전계가 형성되지 않는다. 즉, 화소 전극 및 공통전극 상부에 놓인 액정분자들은 구동되지 않고 초기 배열 상태를 유지한다. 초기상태를 유지하는 액정은 광을 투과시키지 못하여 개구율 및 투과율을 저하하는 요인이 된다.A horizontal electric field type liquid crystal display device forms a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged in parallel to a lower substrate to drive a liquid crystal of an in-plane switch (IPS) mode. Such an IPS mode liquid crystal display device has a wide viewing angle of about 160 degrees, but has a disadvantage of low aperture ratio and low transmittance. Specifically, in the IPS mode liquid crystal display device, in order to form an in-plane field, the gap between the common electrode and the pixel electrode is formed wider than the gap (cell gap) between the upper substrate and the lower substrate, The common electrode and the pixel electrode are formed in a band shape having a constant width. An electric field substantially parallel to the substrate is formed between the pixel electrode and the common electrode in the IPS mode, but no electric field is formed in the liquid crystal above the pixel electrode and the common electrode having a constant width. That is, the liquid crystal molecules placed on the pixel electrode and the common electrode are not driven and maintain the initial alignment state. The liquid crystal that maintains the initial state can not transmit light, which causes a decrease in aperture ratio and transmittance.

이러한 IPS 모드의 액정표시장치의 단점을 개선하기 위해 프린지 필드(Fringe Field)에 의해 동작하는 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching: FFS) 방식의 액정표시장치가 제안되었다. FFS 타입의 액정표시장치는 각 화소 영역에 절연막을 사이에 둔 공통전극과 화소 전극을 구비하고, 그 공통전극과 화소 전극이 수직 방향으로 서로 중첩되거나, 중첩하지 않더라도 수평 방향으로의 이격 간격이 상부 기판과 하부 기판의 간격보다 좁게 형성하여 공통전극과 화소 전극 상부에 포물선 형태의 프린지 필드를 형성하도록 만든다. 프린지 필드에 의해 상 하부 기판 사이에 개재된 액정 분자들은 모두 동작함으로써 개구율 및 투과율이 향상된 결과를 얻을 수 있다.A fringe field switching (FFS) type liquid crystal display device operated by a fringe field has been proposed to overcome the disadvantage of the IPS mode liquid crystal display device. The FFS type liquid crystal display device has a common electrode and a pixel electrode in each pixel region with an insulating film interposed therebetween. The common electrode and the pixel electrode overlap each other in the vertical direction, or even if they do not overlap, A fringe field of a parabolic shape is formed on the common electrode and the pixel electrode. The liquid crystal molecules interposed between the upper and lower substrates are operated by the fringe field, so that the aperture ratio and the transmittance can be improved.

프린지 필드 방식의 액정표시장치는 공통 전극과 화소 전극이 중첩되거나 상당히 가까운 위치에 배치되기 때문에 공통 전극과 화소 전극 사이에서 보조 용량이 형성된다. 따라서, IPS 모드와 달리 보조 용량을 형성하지 않아도 된다는 장점이 있다. 하지만, 대화면 표시장치를 프린지 필드 방식으로 구현할 경우, 화소의 크기가 커지고 따라서 보조 용량의 크기도 커지므로 이를 구동하기 위해서는 박막 트랜지스터가 커져야 한다는 문제점이 있다.In the fringe field type liquid crystal display device, since the common electrode and the pixel electrode overlap or are disposed at a considerably close position, an auxiliary capacitance is formed between the common electrode and the pixel electrode. Therefore, unlike the IPS mode, there is an advantage that the auxiliary capacitance need not be formed. However, when the large-screen display device is implemented by the fringe field method, the size of the pixel increases and thus the size of the storage capacitor increases.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 박막 트랜지스터의 크기를 키우지 않고도 고용량 구동 특성을 갖는 금속 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판이 응용되고 있다. 도 1은 종래의 프린지 필드 방식의 액정표시장치에 포함된 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.In order to solve such a problem, a thin film transistor substrate having a metal oxide semiconductor layer having a high capacity driving characteristic without increasing the size of the thin film transistor has been applied. 1 is a plan view showing a thin film transistor substrate having an oxide semiconductor layer included in a conventional fringe field type liquid crystal display device. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 1 taken along a cutting line I-I '.

도 1 및 도 2에 도시된 금속 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(SUB) 위에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 교차하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL), 그 교차 구조에 의해 정의된 각 화소 영역 내에 형성된 박막 트랜지스터(T)를 구비한다.The thin film transistor substrate having the metal oxide semiconductor layer shown in FIGS. 1 and 2 includes a gate wiring GL and a data wiring DL intersecting each other with a gate insulating film GI interposed therebetween on a lower substrate SUB, And a thin film transistor (T) formed in each pixel region defined by the pixel region.

박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에서 분기한 게이트 전극(G), 데이터 배선(DL)에서 분기된 소스 전극(S), 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D), 그리고 게이트 절연막(GI) 위에서 게이트 전극(G)과 중첩하면 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널을 형성하는 반도체 층(A)을 포함한다.The thin film transistor T includes a gate electrode G branched from the gate line GL, a source electrode S branched from the data line DL, a drain electrode D opposed to the source electrode S, And a semiconductor layer A which forms a channel between the source electrode S and the drain electrode D when the gate electrode G is overlapped on the insulating film GI.

특히, 반도체 층(A)을 산화물 반도체 물질로 형성하는 경우, 높은 전하 이동도 특성에 의해 충전 용량이 큰 대면적 박막 트랜지스터 기판에 유리하다. 그러나 산화물 반도체 물질은 소자의 안정성을 확보하기 위해 상부 표면에 식각액으로부터 보호를 위한 에치 스토퍼(ES)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 분리된 부분을 통해 유입되는 식각액으로부터 반도체 층(A)을 보호하도록 에치 스토퍼(ES)를 형성하는 것이 바람직하다.Particularly, when the semiconductor layer (A) is formed of an oxide semiconductor material, it is advantageous for a large-area thin film transistor substrate having a high charging capacity due to high charge mobility characteristics. However, it is preferable that the oxide semiconductor material further includes an etch stopper (ES) for protecting the upper surface from the etchant in order to secure the stability of the device. Specifically, it is preferable to form an etch stopper (ES) so as to protect the semiconductor layer (A) from the etchant flowing through the separated portion between the source electrode (S) and the drain electrode (D).

게이트 배선(GL)의 일측 단부에는 외부로부터 게이트 신호를 인가받기 위한 게이트 패드(GP)를 포함한다. 게이트 패드(GP)는 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 통해 게이트 패드 중간 단자(IGT)와 접촉한다. 게이트 패드 중간 단자(IGT)는 제1 보호막(PA1)과 제2 보호막(PA2)을 관통하는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2)을 통해 게이트 패드 단자(GPT)와 접촉한다. 한편, 데이터 배선(DL)의 일측 단부에는 외부로부터 화소 신호를 인가받기 위한 데이터 패드(DP)를 포함한다. 데이터 패드(DP)는 제1 보호막(PA1) 및 제2 보호막(PA2)을 관통하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 데이터 패드 단자(DPT)와 접촉한다.One end of the gate line GL includes a gate pad GP for receiving a gate signal from the outside. The gate pad GP contacts the gate pad intermediate terminal IGT through the first gate pad contact hole GH1 passing through the gate insulating film GI. The gate pad intermediate terminal IGT contacts the gate pad terminal GPT through the second gate pad contact hole GH2 passing through the first protective film PA1 and the second protective film PA2. Meanwhile, one end of the data line DL includes a data pad DP for receiving a pixel signal from the outside. The data pad DP contacts the data pad terminal DPT through the data pad contact hole DPH passing through the first protective film PA1 and the second protective film PA2.

화소 영역에는 프린지 필드를 형성하도록 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 형성된 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)을 구비한다. 공통 전극(COM)은 게이트 배선(GL)과 나란하게 배열된 공통 배선(CL)과 접속된다. 공통 전극(COM)은 공통 배선(CL)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(혹은 공통 전압)을 공급받는다.And a pixel electrode PXL and a common electrode COM formed with a second protective film PA2 therebetween to form a fringe field in the pixel region. The common electrode COM is connected to the common wiring CL arranged in parallel with the gate wiring GL. The common electrode COM is supplied with a reference voltage (or common voltage) for liquid crystal driving through the common line CL.

공통 전극(COM)과 화소 전극(PXL)의 위치 및 모양은 설계 환경과 목적에 맞추어 다양하게 형성할 수 있다. 공통 전극(COM)은 일정한 기준 전압이 인가되는 반면, 화소 전극(PXL)은 구현하고자 하는 비디오 데이터에 따라 수시로 변화하는 전압 값이 인가된다. 따라서, 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량이 발생할 수 있다. 이러한 기생 용량으로 인해 화질에 문제를 야기할 수 있기 때문에, 공통 전극(COM)을 먼저 형성하고, 화소 전극(PXL)을 최상위층에 형성하는 것이 바람직하다.The position and shape of the common electrode COM and the pixel electrode PXL can be variously formed according to the design environment and purpose. A constant reference voltage is applied to the common electrode COM, while a voltage value that varies from time to time is applied to the pixel electrode PXL according to the video data to be implemented. Therefore, parasitic capacitance may occur between the data line DL and the pixel electrode PXL. It is preferable that the common electrode COM is formed first and the pixel electrode PXL is formed on the uppermost layer since this parasitic capacitance can cause image quality problems.

즉, 데이터 배선(DL) 및 박막 트랜지스터(T)를 덮는 제1 보호막(PA1) 위에 유전율이 낮은 유기물질을 두껍게 형성한 평탄화막(PAC)을 형성한 후에, 공통 전극(COM) 형성한다. 그리고 공통 전극(COM)을 덮는 제2 보호막(PA2)을 형성 한 후, 공통 전극(COM)과 중첩하는 화소 전극(PXL)을 제2 보호막(PA2) 위에 형성한다. 이러한 구조에서는 화소 전극(PXL)이 데이터 배선(DL)과 제1 보호막(PA1), 평탄화막(PAC), 그리고 제2 보호막(PA2)에 의해 이격되므로 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량을 줄일 수 있다.That is, a planarizing film PAC having a low dielectric constant organic material is formed on the first protective film PA1 covering the data line DL and the thin film transistor T, and then a common electrode COM is formed. After the second protective film PA2 covering the common electrode COM is formed, the pixel electrode PXL overlapping the common electrode COM is formed on the second protective film PA2. In this structure, the pixel electrode PXL is separated from the data line DL by the first protective film PA1, the planarization film PAC, and the second protective film PA2, so that the data line DL and the pixel electrode PXL, The parasitic capacitance can be reduced.

공통 전극(COM)은 화소 영역의 형태에 대응하는 장방형으로 형성되고, 화소 전극(PXL)은 다수 개의 선분 형상으로 형성된다. 특히, 화소 전극(PXL)은 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 수직 상으로 중첩하는 구조를 갖는다. 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에서 프린지 필드가 형성되어 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전한다. 그리고 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라져 계조를 구현한다.The common electrode COM is formed in a rectangular shape corresponding to the shape of the pixel region, and the pixel electrode PXL is formed in a plurality of line segments. In particular, the pixel electrode PXL has a structure in which the pixel electrode PXL is vertically overlapped with the common electrode COM via the second protective film PA2. A fringe field is formed between the pixel electrode PXL and the common electrode COM so that the liquid crystal molecules arranged in the horizontal direction between the TFT substrate and the color filter substrate are rotated by dielectric anisotropy. The transmittance of light passing through the pixel region is varied according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules, thereby realizing the gradation.

이하, 종래 기술에 의한 산화물 반도체를 포함하는 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 설명한다. 도 3a 내지 3i는, 도 1의 I-I'로 자른 단면도들로서, 종래 기술에 의한 프린지 필드 방식의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 나타낸다.Hereinafter, a process for fabricating an FFS-type thin film transistor substrate including an oxide semiconductor according to the prior art will be described. FIGS. 3A to 3I are cross-sectional views taken along line I-I 'of FIG. 1, and show a process of manufacturing a thin film transistor substrate of a fringe field method according to the prior art.

투명한 하부 기판(SUB) 위에 게이트 금속을 증착한다. 제1 마스크 공정으로 게이트 금속을 패턴하여 게이트 요소를 형성한다. 게이트 요소에는 게이트 배선(GL), 게이트 배선(GL)에서 분기하는 게이트 전극(G), 게이트 배선(GL)의 일측 단부에 형성된 게이트 패드(GP)를 포함한다. (도 3a)A gate metal is deposited on the transparent lower substrate (SUB). The gate metal is patterned in a first mask process to form gate elements. The gate element includes a gate wiring GL, a gate electrode G branching from the gate wiring GL and a gate pad GP formed at one end of the gate wiring GL. (Fig. 3A)

게이트 요소들이 형성된 기판(SUB) 위에, 게이트 절연막(GI)을 전면 도포한다. 이어서, 산화 반도체 물질을 증착한다. 제2 마스크 공정으로, 산화 반도체 물질을 패턴하여, 반도체 층(A)을 형성한다. (도 3b)The gate insulating film GI is entirely coated on the substrate SUB on which the gate elements are formed. The oxide semiconductor material is then deposited. In the second mask process, the semiconductor material is patterned to form the semiconductor layer (A). (Figure 3b)

반도체 층(A)이 형성된 기판 전면에 질화 실리콘(SiNx) 혹은 산화 실리콘(SiOx)과 같은 절연 물질을 도포한다. 제3 마스크 공정으로 절연 물질을 패턴하여 에치 스토퍼(ES)를 형성한다. 에치 스토퍼(ES)는 게이트 전극(G) 위에서 형성될 반도체 층(A)의 중심부분에 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다. (도 3c)An insulating material such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx) is applied over the entire surface of the substrate on which the semiconductor layer (A) is formed. An insulating material is patterned by a third mask process to form an etch stopper (ES). It is preferable that the etch stopper ES is formed so as to be located at the central portion of the semiconductor layer A to be formed on the gate electrode G. [ (Figure 3c)

에치 스토퍼(ES)가 완성된 기판(SUB)의 최상층부인 게이트 절연막(GI)을 제4 마스크 공정을 패턴하여, 게이트 패드(GP)의 일부 혹은 전부를 노출하는 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 형성한다. (도 3d)The first gate pad contact hole GH1 exposing a part or the whole of the gate pad GP is formed by patterning the gate insulating film GI which is the uppermost portion of the substrate SUB completed with the etch stopper ES, . (Fig. 3d)

반도체 층(A) 및 에치 스토퍼(ES)가 형성된 기판(SUB) 위에 소스-드레인 금속을 증착한다. 제5 마스크 공정으로, 소스-드레인 금속을 패턴하여, 소스-드레인 요소를 형성한다. 소스-드레인 요소에는 게이트 배선(GL)과 수직으로 교차하는 데이터 배선(DL), 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 통해 게이트 패드(GP)에 접속하는 게이트 패드 중간 단자(IGT), 데이터 배선(DL)의 일측 단부에 형성된 데이터 패드(DP), 데이터 배선(DL)에서 분기하고 반도체 층(A)의 일측변과 접촉하는 소스 전극(S), 그리고 반도체 층(A)의 타측변과 접촉하고 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D)을 포함한다. 특히, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 물리적으로 서로 분리되어 있으나, 반도체 층(A)을 통해 연결된 구조를 갖는다.Source-drain metal is deposited on the substrate SUB on which the semiconductor layer A and the etch stopper ES are formed. In a fifth mask process, the source-drain metal is patterned to form source-drain elements. The source-drain element includes a data line DL that vertically crosses the gate line GL, a gate pad intermediate terminal IGT that is connected to the gate pad GP through the first gate pad contact hole GH1, A data pad DP formed at one end of the semiconductor layer A and a source electrode S branched at the data line DL and in contact with one side of the semiconductor layer A, And a drain electrode (D) facing the source electrode (S). In particular, the source electrode S and the drain electrode D are physically separated from each other, but have a structure connected through the semiconductor layer A.

에치 스토퍼(ES)가 없다면, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)을 패턴하는 과정에서 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이를 식각하는 식각액에 의해서 반도체 층(A)이 식각되는 백 에치(Back Etch) 현상이 발생한다. 반도체 층(A)이 실리콘 기반의 반도체 물질을 포함하는 경우 백 에치가 발생하여도 소자의 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 그러나 반도체 층(A)이 산화 반도체 물질을 포함하는 경우, 백 에치가 발생하면, 소자의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 산화 반도체 물질로 채널 층을 형성하는 경우 에치 스토퍼(ES)를 포함하는 것이 바람직하다. (도 3e)The semiconductor layer A is etched by the etchant etching between the source electrode S and the drain electrode D in the process of patterning the source electrode S and the drain electrode D in the absence of the etch stopper ES A back etch phenomenon occurs. If the semiconductor layer (A) contains a silicon-based semiconductor material, the back-etch does not significantly affect the characteristics of the device. However, when the semiconductor layer (A) contains an oxidized semiconductor material, if the back etch occurs, the stability of the device may be deteriorated. Therefore, it is preferable to include an etch stopper (ES) when forming a channel layer with an oxidized semiconductor material. (Fig. 3E)

박막 트랜지스터(T)가 완성된 기판(SUB) 전체 면에 제1 보호막(PA1)을 도포한다. 이어서, 유전율이 낮은 유기 물질로 평탄화 막(PAC)을 도포한다. 제6 마스크 공정으로 평탄화 막(PAC)을 패턴하여, 제1 드레인 콘택홀(DH1)을 형성한다. 제1 드레인 콘택홀(DH1)은 드레인 전극(D)을 노출하지는 않는다. 추후에 형성되는 제2 보호막(PA2)에 드레인 전극을 노출하는 제2 드레인 콘택홀(DH2)을 형성하는데, 평탄화막(PAC)의 두께가 상대적으로 두껍기 때문에 제2 드레인 콘택홀(DH2)의 형성을 용이하게 하고, 드레인 전극(D)의 노출 면적을 확보하기 위해 미리 형성한다. 또한, 게이트 패드(GP)와 데이터 패드(DP) 부분에는 평탄화막(PAC)을 제거하여, 제1 보호막(PA1)을 노출 시킨다. (도 3f)The first protective film PA1 is applied to the entire surface of the substrate SUB on which the thin film transistor T is completed. Then, the planarizing film (PAC) is coated with an organic material having a low dielectric constant. A planarizing film (PAC) is patterned by a sixth mask process to form the first drain contact hole DH1. The first drain contact hole DH1 does not expose the drain electrode D. The second drain contact hole DH2 is formed to expose the drain electrode to the second protective film PA2 formed later. Since the thickness of the planarization film PAC is relatively thick, the formation of the second drain contact hole DH2 And to secure the exposed area of the drain electrode D in advance. The planarization layer PAC is removed from the gate pad GP and the data pad DP to expose the first passivation layer PA1. (Figure 3f)

평탄화 막(PAC)이 형성된 기판(SUB) 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착한다. 제7 마스크 공정으로, 투명 도전물질을 패턴하여 공통 전극(COM)을 형성한다. 공통 전극(COM)은 화소 영역의 모양에 대응하는 대략 장방형의 모양으로 형성하는 것이 바람직하다. (도 3g)A transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the planarizing film PAC is formed. In the seventh mask process, the transparent conductive material is patterned to form the common electrode COM. The common electrode COM is preferably formed in a substantially rectangular shape corresponding to the shape of the pixel region. (Figure 3g)

공통 전극(COM)이 형성된 기판(SUB) 전체 면에 제2 보호막(PA2)을 도포한다. 제8 마스크 공정으로, 제1 및 제2 보호막(PA1, PA2)을 패턴하여 게이트 패드 중간 단자(IGT)를 노출하는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2), 데이터 패드(DP) 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(DPH), 그리고 드레인 전극(D)을 노출하는 제2 드레인 콘택홀(DH2)을 형성한다. (도 3h)The second protective film PA2 is coated on the entire surface of the substrate SUB on which the common electrode COM is formed. A second gate pad contact hole GH2 for patterning the first and second protective films PA1 and PA2 to expose the gate pad intermediate terminal IGT, data for exposing a part of the data pad DP, A pad contact hole DPH, and a second drain contact hole DH2 exposing the drain electrode D are formed. (Fig. 3H)

제2 보호막(PA2) 위에 ITO와 같은 투명 도전물질을 다시 증착한다. 제9 마스크 공정으로, 투명 도전물질을 패턴하여, 화소 전극(PXL), 게이트 패드 단자(GPT), 그리고 데이터 패드 단자(DPT)를 형성한다. 화소 전극(PXL)은 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 중첩하도록 형성한다. 특히, 일정 간격을 두고 평행하게 나열된 막대 모양으로 형성한다. 게이트 패드 단자(GPT)는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2)을 통해 노출된 게이트 패드 중간 단자(IGT)와 접촉한다. 그리고 데이터 패드 단자(DPT)는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 노출된 데이터 패드(GP)와 접촉한다. (도 3i)A transparent conductive material such as ITO is again deposited on the second protective film PA2. In the ninth mask process, the transparent conductive material is patterned to form the pixel electrode PXL, the gate pad terminal GPT, and the data pad terminal DPT. The pixel electrode PXL is formed so as to overlap the common electrode COM with the second protective film PA2 interposed therebetween. In particular, they are formed as bars arranged in parallel at regular intervals. The gate pad terminal GPT contacts the gate pad intermediate terminal IGT exposed through the second gate pad contact hole GH2. The data pad terminal (DPT) contacts the data pad (GP) exposed through the data pad contact hole (DPH). (Figure 3i)

이후, 도면으로 도시하지 않았으나, 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)이 형성된 박막 트랜지스터 기판은 배향막 공정 챔버로 이송하여, 배향막을 도포한다. 그리고 액정층을 도포하고 컬러 필터 기판과 합착하여 액정표시패널을 완성한다.Though not shown in the drawing, the thin film transistor substrate on which the pixel electrode PXL and the common electrode COM are formed is transferred to the alignment film processing chamber to apply the alignment film. Then, the liquid crystal layer is coated and adhered to the color filter substrate to complete the liquid crystal display panel.

이와 같이 산화물 반도체를 포함하는 FFS 방식의 액정표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는데 9번의 마스크 공정을 사용한다. 마스크 공정이 많을수록 제조 공정이 복잡해지고, 불량 발생 가능성도 커진다. 따라서, 액정표시장치에서 구성 요소를 가장 많이 포함하고 있는 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 단순화하는 것이 중요한 문제가 되고 있다.As described above, nine mask processes are used to fabricate a thin film transistor substrate for an FFS type liquid crystal display including an oxide semiconductor. As the number of mask processes increases, the manufacturing process becomes complicated and the possibility of occurrence of defects increases. Therefore, it is an important problem to simplify the process of manufacturing the thin film transistor substrate which includes the largest number of components in the liquid crystal display device.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터 기판을 더 적은 수의 마스크 공정으로 제조하는 방법 및 그 방법에 의한 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 에치 스토퍼를 사용하지 않고도 산화물 반도체 층의 채널 영역의 손상을 방지할 수 있는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film transistor substrate including an oxide semiconductor by a smaller number of mask processes and a thin film transistor substrate including the oxide semiconductor by the method have. Another object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same that can prevent damage to a channel region of an oxide semiconductor layer without using an etch stopper.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 박막 트랜지스터 기판은, 기판; 상기 기판 위에 형성된 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 전극과 중첩하는 산화물 반도체 층; 상기 산화물 반도체 층의 일측 상부면 및 상기 일측 상부면과 일정 거리 떨어져 마주하는 타측 상부면에 형성된 반도체 버퍼 층들; 상기 반도체 버퍼 층을 사이에 두고 상기 산화물 반도체 층의 상기 일측 상부면과 접촉하는 소스 전극; 그리고 상기 반도체 버퍼 층을 사이에 두고 상기 산화물 반도체 층의 상기 타측 상부면과 접촉하는 드레인 전극을 포함한다.In order to accomplish the object of the present invention, a thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer according to the present invention includes a substrate; A gate electrode formed on the substrate; A gate insulating film covering the gate electrode; An oxide semiconductor layer overlying the gate electrode on the gate insulating layer; Semiconductor buffer layers formed on one upper surface of the oxide semiconductor layer and the other upper surface opposed to the one upper surface at a certain distance; A source electrode which is in contact with the upper surface of the one side of the oxide semiconductor layer with the semiconductor buffer layer interposed therebetween; And a drain electrode contacting the upper surface of the other side of the oxide semiconductor layer with the semiconductor buffer layer interposed therebetween.

상기 산화물 반도체 층은 인듐-갈륨-아연 산화물을 포함하고; 상기 반도체 버퍼 층은 셀레늄(Selenium)을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the oxide semiconductor layer comprises an indium-gallium-zinc oxide; And the semiconductor buffer layer includes selenium.

상기 반도체 버퍼 층은 200Å 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.And the semiconductor buffer layer has a thickness of 200 ANGSTROM or less.

상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 포함하는 상기 기판 위에 형성된 보호막; 상기 보호막의 일부를 관통하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 콘택홀; 그리고 상기 보호막 위에 형성되고, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A protective film formed on the substrate including the source electrode and the drain electrode; A contact hole penetrating a part of the protective film to expose a part of the drain electrode; And a pixel electrode formed on the passivation layer and contacting the drain electrode through the contact hole.

또한, 본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은, 기판 위에 게이트 물질을 도포하고 패턴하여 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함하는 상기 기판 전체 표면 위에 게이트 절연막, 산화물 반도체 물질 및 반도체 버퍼 물질을 연속으로 도포하고, 상기 산화물 반도체 물질과 상기 반도체 버퍼 물질을 패턴하여, 반도체 층과 반도체 버퍼 층을 형성하는 단계; 상기 반도체 층과 상기 반도체 버퍼 층을 포함하는 상기 기판 전체 표면 위에 소스-드레인 물질을 도포하고 패턴하여 상기 반도체 버퍼 층의 일측변과 접촉하는 소스 전극 및 상기 반도체 버퍼 층의 타측변과 접촉하는 드레인 전극을 형성하는 단계; 그리고 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이에 노출된 상기 반도체 버퍼 층의 일부를 기화하여 제거하는 단계를 포함한다.A method of fabricating a thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer according to the present invention includes: forming a gate electrode by applying a gate material on a substrate and patterning the substrate; Sequentially applying a gate insulating film, an oxide semiconductor material, and a semiconductor buffer material on the entire surface of the substrate including the gate electrode, and patterning the oxide semiconductor material and the semiconductor buffer material to form a semiconductor layer and a semiconductor buffer layer ; A source electrode which is in contact with one side of the semiconductor buffer layer by applying and patterning a source-drain material on the entire surface of the substrate including the semiconductor layer and the semiconductor buffer layer, and a drain electrode ; And vaporizing and removing a part of the semiconductor buffer layer exposed between the source electrode and the drain electrode.

상기 산화물 반도체 물질은 인듐-갈륨-아연 산화물을 포함하고; 상기 반도체 버퍼 물질은 셀레늄(Selenium)을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the oxide semiconductor material comprises an indium-gallium-zinc oxide; Wherein the semiconductor buffer material comprises selenium.

상기 반도체 버퍼 물질은 200Å 이하의 두께로 도포하는 것을 특징으로 한다.And the semiconductor buffer material is coated to a thickness of 200 ANGSTROM or less.

상기 반도체 버퍼 층의 일부를 제거하는 단계는, 10-6 Torr 이하의 진공도 상태에서, 180℃ 이하의 온도에서 열처리하는 것을 특징으로 한다.The step of removing a part of the semiconductor buffer layer is characterized in that the heat treatment is performed at a temperature of 180 ° C or less under a vacuum of 10 -6 Torr or less.

상기 반도체 버퍼 층의 일부를 기화한 후, 상기 기판 위에 보호막을 도포하고, 패턴하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계; 그리고 상기 보호막 위에 투명 도전 물질을 도포하고 패턴하여, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Forming a contact hole exposing a part of the drain electrode by patterning a protective film on the substrate after vaporizing a part of the semiconductor buffer layer; And forming a pixel electrode in contact with the drain electrode through the contact hole by coating a transparent conductive material on the protective film and patterning the transparent electrode.

본 발명에 의한 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터 기판은 산화물 반도체 물질을 포함하되, 에치 스토퍼를 형성하지 않고도 채널 영역의 특성을 온전하게 보호할 수 있다. 따라서, 우수한 특성을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 제공할 수 있다. 또한, 에치 스토퍼를 형성하지 않고도 채널 영역을 보호할 수 있으므로, 제조 공정의 마스크 공정 수를 줄여 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있다.The thin film transistor substrate including the oxide semiconductor according to the present invention includes an oxide semiconductor material, and can completely protect the characteristics of the channel region without forming an etch stopper. Therefore, a thin film transistor substrate having excellent characteristics can be provided. In addition, since the channel region can be protected without forming an etch stopper, the number of mask processes in the manufacturing process can be reduced, and manufacturing time and manufacturing cost can be reduced.

도 1은 종래의 프린지 필드 방식의 액정표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I'선을 따라 자른 단면도.
도 3a 내지 3i는 종래 기술에 의한 프린지 필드 방식의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 나타내는, 도 1의 I-I'로 자른 단면도들.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 프린지 필드 방식의 액정표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 5는 도 4에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 II-II'선을 따라 자른 단면도.
도 6a 내지 6g는 도 4에서 절취선 III-III'으로 자른, 본 발명의 일 실시 예에 의한 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 단면도들.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 유기전계발광 다이오드 표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 8은 도 7에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 IV-IV'선을 따라 자른 단면도.
1 is a plan view showing a thin film transistor substrate included in a conventional fringe field type liquid crystal display device.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 1 taken along the cutting line I-I '. FIG.
FIGS. 3A to 3I are cross-sectional views taken along line I-I 'of FIG. 1, illustrating a process for manufacturing a thin film transistor substrate of a fringe field type according to a related art.
4 is a plan view of a thin film transistor substrate included in a fringe field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 4 taken along a perforated line II-II ';
FIGS. 6A to 6G are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention, which is cut into a perforated line III-III 'in FIG.
FIG. 7 is a plan view of a thin film transistor substrate included in an organic light emitting diode display according to another embodiment of the present invention. FIG.
8 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 7 taken along a perforated line IV-IV ';

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals throughout the specification denote substantially identical components. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description, a detailed description of known technologies or configurations related to the present invention will be omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured.

이하, 도 4 및 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 평판 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 프린지 필드 방식의 액정표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다. 도 5는 도 4에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 II-II'선을 따라 자른 단면도이다. 본 발명의 일 실시 예에서는 프린지 필드 방식의 수평전계형 액정 표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 중심으로 설명한다.Hereinafter, a thin film transistor substrate for a flat panel display according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 is a plan view of a thin film transistor substrate included in a fringe field type liquid crystal display according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 4 taken along a perforated line II-II '. In one embodiment of the present invention, a thin film transistor substrate for a horizontal electric field type liquid crystal display of a fringe field method will be mainly described.

금속 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(SUB) 위에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 교차하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL), 그 교차 구조에 의해 정의된 각 화소 영역 내에 형성된 박막 트랜지스터(T)를 구비한다.A thin film transistor substrate having a metal oxide semiconductor layer includes a gate wiring GL and a data wiring DL intersecting each other with a gate insulating film GI interposed therebetween on a lower substrate SUB, And a thin film transistor T formed thereon.

박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에서 분기한 게이트 전극(G), 데이터 배선(DL)에서 분기된 소스 전극(S), 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D), 그리고 게이트 절연막(GI) 위에서 게이트 전극(G)과 중첩하면 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널을 형성하는 반도체 층(A)을 포함한다.The thin film transistor T includes a gate electrode G branched from the gate line GL, a source electrode S branched from the data line DL, a drain electrode D opposed to the source electrode S, And a semiconductor layer A which forms a channel between the source electrode S and the drain electrode D when the gate electrode G is overlapped on the insulating film GI.

특히, 반도체 층(A)을 산화물 반도체 물질로 형성하는 경우, 높은 전하 이동도 특성에 의해 충전 용량이 큰 대면적 박막 트랜지스터 기판에 유리하다. 산화물 반도체 물질은 소자의 안정성을 확보하기 위해, 증착 후 상부 표면이 제조 공정에서 가스(gas) 물질 및 약액으로부터 손상을 받지 않도록 하는 것이 중요하다. 이와 같이 채널 층을 보호하기 위해서, 본 발명에서는 반도체 층(A)과 소스-드레인 전극(S-D) 사이에 셀레늄(Selenium) 버퍼 층(Se)을 더 구비하고 있다.Particularly, when the semiconductor layer (A) is formed of an oxide semiconductor material, it is advantageous for a large-area thin film transistor substrate having a high charging capacity due to high charge mobility characteristics. In order to ensure the stability of the device, it is important that the oxide semiconductor material prevents the upper surface after deposition from being damaged from the gas substance and the chemical liquid in the manufacturing process. In order to protect the channel layer as described above, the present invention further includes a selenium buffer layer (Se) between the semiconductor layer (A) and the source-drain electrode (S-D).

구체적으로, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 분리된 부분을 통해 유입되는 식각액으로부터 반도체 층(A)을 보호하도록, 반도체 층(A)과 소스-드레인 전극(S-D) 사이에 셀레늄 버퍼 층(Se)을 더 구비한다. 셀레늄 버퍼 층(Se)은 빛을 받으면 전기를 잘 통하는 반도체 물질중 하나이다. 따라서, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 떨어진 반도체 층(A)의 채널 영역 표면에는 셀레늄 버퍼 층(Se)이 존재하지 않는다. 즉, 반도체 층(A) 위에 셀레늄 버퍼 층(Se)이 연속으로 증착하여 형성함으로써, 반도체 층(A)의 표면이 보호된다. 그 후에 소스-드레인(S-D) 전극을 패턴할 때도, 반도체 층(A), 특히 채널 영역을 보호할 수 있다. 그 후, 소스-드레인 전극(S-D) 사이에 잔존하는 셀레늄 버퍼 층(Se)은 고진공 상태에서 기화하여 제거하여 반도체 층(A)에서 채널 영역을 완성한다.Specifically, selenium (Si) is deposited between the semiconductor layer (A) and the source-drain electrode (SD) so as to protect the semiconductor layer (A) from the etchant flowing through the separated portion between the source electrode And further includes a buffer layer Se. The selenium buffer layer (Se) is one of semiconducting materials that can conduct electricity with light. Therefore, the selenium buffer layer Se does not exist on the surface of the channel region of the semiconductor layer A which is separated between the source electrode S and the drain electrode D. That is, the selenium buffer layer (Se) is continuously deposited on the semiconductor layer (A) to protect the surface of the semiconductor layer (A). The semiconductor layer A, particularly the channel region, can be protected even when patterning the source-drain (S-D) electrode thereafter. Thereafter, the selenium buffer layer (Se) remaining between the source and drain electrodes (S-D) is vaporized and removed in a high vacuum state to complete the channel region in the semiconductor layer (A).

반도체 층(A)과 소스 전극(S) 그리고 반도체 층(A)과 드레인 전극(D) 사이에는 반도체 물질인 셀레늄 버퍼 층(Se)이 개재되어 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 반면에, 채널 영역인 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 위치하는 반도체 층(A)의 표면에는 셀레늄 버퍼 층(Se)이 제거됨으로써, 에치 스토퍼 없이도 손상되지 않은 채널 영역이 형성된다.A selenium buffer layer Se as a semiconductor material is interposed between the semiconductor layer A and the source electrode S and between the semiconductor layer A and the drain electrode D to form ohmic contact. On the other hand, the selenium buffer layer Se is removed on the surface of the semiconductor layer A positioned between the source electrode S and the drain electrode D, which is a channel region, so that an undamaged channel region is formed without an etch stopper .

게이트 배선(GL)의 일측 단부에는 외부로부터 게이트 신호를 인가받기 위한 게이트 패드(GP)를 포함한다. 게이트 패드(GP)는 게이트 절연막(GI)을 관통하는 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 통해 게이트 패드 중간 단자(IGT)와 접촉한다. 게이트 패드 중간 단자(IGT)는 제1 보호막(PA1)과 제2 보호막(PA2)을 관통하는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2)을 통해 게이트 패드 단자(GPT)와 접촉한다. 한편, 데이터 배선(DL)의 일측 단부에는 외부로부터 화소 신호를 인가받기 위한 데이터 패드(DP)를 포함한다. 데이터 패드(DP)는 제1 보호막(PA1) 및 제2 보호막(PA2)을 관통하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 데이터 패드 단자(DPT)와 접촉한다.One end of the gate line GL includes a gate pad GP for receiving a gate signal from the outside. The gate pad GP contacts the gate pad intermediate terminal IGT through the first gate pad contact hole GH1 passing through the gate insulating film GI. The gate pad intermediate terminal IGT contacts the gate pad terminal GPT through the second gate pad contact hole GH2 passing through the first protective film PA1 and the second protective film PA2. Meanwhile, one end of the data line DL includes a data pad DP for receiving a pixel signal from the outside. The data pad DP contacts the data pad terminal DPT through the data pad contact hole DPH passing through the first protective film PA1 and the second protective film PA2.

화소 영역에는 프린지 필드를 형성하도록 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 형성된 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM)을 구비한다. 공통 전극(COM)은 게이트 배선(GL)과 나란하게 배열된 공통 배선(CL)과 접속된다. 공통 전극(COM)은 공통 배선(CL)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(혹은 공통 전압)을 공급받는다.And a pixel electrode PXL and a common electrode COM formed with a second protective film PA2 therebetween to form a fringe field in the pixel region. The common electrode COM is connected to the common wiring CL arranged in parallel with the gate wiring GL. The common electrode COM is supplied with a reference voltage (or common voltage) for liquid crystal driving through the common line CL.

공통 전극(COM)과 화소 전극(PXL)의 위치 및 모양은 설계 환경과 목적에 맞추어 다양하게 형성할 수 있다. 공통 전극(COM)은 일정한 기준 전압이 인가되는 반면, 화소 전극(PXL)은 구현하고자 하는 비디오 데이터에 따라 수시로 변화하는 전압 값이 인가된다. 따라서, 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량이 발생할 수 있다. 이러한 기생 용량으로 인해 화질에 문제를 야기할 수 있기 때문에, 공통 전극(COM)을 먼저 형성하고, 화소 전극(PXL)을 최상위층에 형성하는 것이 바람직하다.The position and shape of the common electrode COM and the pixel electrode PXL can be variously formed according to the design environment and purpose. A constant reference voltage is applied to the common electrode COM, while a voltage value that varies from time to time is applied to the pixel electrode PXL according to the video data to be implemented. Therefore, parasitic capacitance may occur between the data line DL and the pixel electrode PXL. It is preferable that the common electrode COM is formed first and the pixel electrode PXL is formed on the uppermost layer since this parasitic capacitance can cause image quality problems.

즉, 데이터 배선(DL) 및 박막 트랜지스터(T)를 덮는 제1 보호막(PA1) 위에 유전율이 낮은 유기물질을 두껍게 형성한 평탄화막(PAC)을 형성한 후에, 공통 전극(COM) 형성한다. 그리고 공통 전극(COM)을 덮는 제2 보호막(PA2)을 형성 한 후, 공통 전극(COM)과 중첩하는 화소 전극(PXL)을 제2 보호막(PA2) 위에 형성한다. 이러한 구조에서는 화소 전극(PXL)이 데이터 배선(DL)과 제1 보호막(PA1), 평탄화막(PAC), 그리고 제2 보호막(PA2)에 의해 이격되므로 데이터 배선(DL)과 화소 전극(PXL) 사이에 기생 용량을 줄일 수 있다.That is, a planarizing film PAC having a low dielectric constant organic material is formed on the first protective film PA1 covering the data line DL and the thin film transistor T, and then a common electrode COM is formed. After the second protective film PA2 covering the common electrode COM is formed, the pixel electrode PXL overlapping the common electrode COM is formed on the second protective film PA2. In this structure, the pixel electrode PXL is separated from the data line DL by the first protective film PA1, the planarization film PAC, and the second protective film PA2, so that the data line DL and the pixel electrode PXL, The parasitic capacitance can be reduced.

공통 전극(COM)은 화소 영역의 형태에 대응하는 장방형으로 형성되고, 화소 전극(PXL)은 다수 개의 선분 형상으로 형성된다. 특히, 화소 전극(PXL)은 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 수직 상으로 중첩하는 구조를 갖는다. 화소 전극(PXL)과 공통 전극(COM) 사이에서 프린지 필드가 형성되어 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전한다. 그리고 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라져 계조를 구현한다.
The common electrode COM is formed in a rectangular shape corresponding to the shape of the pixel region, and the pixel electrode PXL is formed in a plurality of line segments. In particular, the pixel electrode PXL has a structure in which the pixel electrode PXL is vertically overlapped with the common electrode COM via the second protective film PA2. A fringe field is formed between the pixel electrode PXL and the common electrode COM so that the liquid crystal molecules arranged in the horizontal direction between the TFT substrate and the color filter substrate are rotated by dielectric anisotropy. The transmittance of light passing through the pixel region is varied according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules, thereby realizing the gradation.

이하, 도 6a 내지 6g를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 프린지 필드 방식의 액정표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 설명한다. 도 6a 내지 6g는 도 4에서 절취선 III-III'으로 자른, 본 발명의 일 실시 예에 의한 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타내는 단면도들이다. 제조 공정은 박막 트랜지스터 부분에 본 발명의 특징이 있으므로, 편의상 박막 트랜지스터를 중심으로만 설명한다. 박막 트랜지스터 부분을 나타내는 영역 이외에 형성되는 구성 요소들은 도 4 및 5를 참조한다. 또한, 필요하다면, 종래 기술에 대한 설명인 도 3a 내지 3i를 참조할 수 있다.Hereinafter, a process of fabricating a thin film transistor substrate included in a fringe field type liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6G. 6A to 6G are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention, which is cut into a perforated line III-III 'in FIG. Since the manufacturing process is characterized by the thin film transistor portion of the present invention, only the thin film transistor will be mainly described. Reference is made to Figs. 4 and 5 for the components formed in the region other than the region representing the thin film transistor portion. Further, if necessary, reference can be had to Figs. 3A to 3I, which are descriptions of the prior art.

투명한 하부 기판(SUB) 위에 게이트 금속을 증착한다. 제1 마스크 공정으로 게이트 금속을 패턴하여 게이트 요소를 형성한다. 게이트 요소에는 게이트 배선(GL), 게이트 배선(GL)에서 분기하는 게이트 전극(G), 게이트 배선(GL)의 일측 단부에 형성된 게이트 패드(GP)를 포함한다. (도 6a)A gate metal is deposited on the transparent lower substrate (SUB). The gate metal is patterned in a first mask process to form gate elements. The gate element includes a gate wiring GL, a gate electrode G branching from the gate wiring GL and a gate pad GP formed at one end of the gate wiring GL. (Fig. 6A)

게이트 요소들이 형성된 기판(SUB) 위에, 게이트 절연막(GI)을 전면 도포한다. 이어서, 산화 반도체 물질과 버퍼 물질을 연속으로 증착한다. 여기서 버퍼 물질은 셀레늄(Selenium)을 포함하고, 200Å 이하의 두께로 도포하는 것이 가장 바람직하다. 제2 마스크 공정으로, 산화 반도체 물질과 버퍼 물질을 패턴하여, 반도체 층(A)과 셀레늄 버퍼 층(Se)을 형성한다. 산화 반도체 물질과 버퍼 물질을 동시에 패턴하기 때문에, 반도체 층(A), 특히 중앙부가 채널 영역의 표면은 항상 셀레늄 버퍼 층(Se)이 덮고 있으므로, 포토레지스트, 식각액 및 스트립 용액 등에 노출되지 않는 상태를 유지할 수 있다. (도 6b)The gate insulating film GI is entirely coated on the substrate SUB on which the gate elements are formed. Subsequently, the oxidized semiconductor material and the buffer material are continuously deposited. Here, the buffer material includes selenium, and it is most preferable to coat the buffer material to a thickness of 200 ANGSTROM or less. In the second mask process, the semiconductor semiconductor material and the buffer material are patterned to form the semiconductor layer (A) and the selenium buffer layer (Se). Since the semiconductor material layer and the buffer material are simultaneously patterned, the selenium buffer layer Se covers the surface of the channel region in the semiconductor layer (A), particularly in the central portion thereof. Therefore, the semiconductor layer A is not exposed to the photoresist, etchant, . (Fig. 6B)

도면으로 도시하지 않았지만, 필요하다면 반도체 층(A)과 셀레늄 버퍼 층(Se)이 완성된 기판(SUB)의 최상층부인 게이트 절연막(GI)을 패턴하여, 게이트 패드(GP)의 일부 혹은 전부를 노출하는 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 형성할 수 있다. 이 경우, 추가로 마스크 공정이 더 추가될 수 있다. 여기서는, 이 마스크 공정이 필수적이지 않으므로 생략한다.A gate insulating layer GI which is the uppermost layer of the substrate SUB on which the semiconductor layer A and the selenium buffer layer Se are completed may be patterned to expose a part or all of the gate pad GP The first gate pad contact hole GH1 can be formed. In this case, a mask process can be further added. Here, this masking step is not essential and will be omitted.

반도체 층(A)과 셀레늄 버퍼 층(Se)이 형성된 기판(SUB) 위에 소스-드레인 금속을 증착한다. 제3 마스크 공정으로, 소스-드레인 금속을 패턴하여, 소스-드레인 요소를 형성한다. 소스-드레인 요소에는 게이트 배선(GL)과 수직으로 교차하는 데이터 배선(DL), 데이터 배선(DL)의 일측 단부에 형성된 데이터 패드(DP), 데이터 배선(DL)에서 분기하고 반도체 층(A)의 일측변과 접촉하는 소스 전극(S), 그리고 반도체 층(A)의 타측변과 접촉하고 소스 전극(S)과 대향하는 드레인 전극(D)을 포함한다. 도면으로 도시하지 않았지만, 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 형성하는 경우, 제1 게이트 패드 콘택홀(GH1)을 통해 게이트 패드(GP)에 접속하는 게이트 패드 중간 단자(IGT)를 더 포함할 수도 있다.Source-drain metal is deposited on a substrate SUB on which a semiconductor layer A and a selenium buffer layer Se are formed. In a third masking process, the source-drain metal is patterned to form source-drain elements. The source-drain element is connected to the data line DL perpendicularly intersecting the gate line GL, the data pad DP formed at one end of the data line DL and the data line DL, And a drain electrode D which is in contact with the other side of the semiconductor layer A and opposes the source electrode S, Although not shown in the drawing, the first gate pad contact hole GH1 may further include a gate pad intermediate terminal IGT connected to the gate pad GP through the first gate pad contact hole GH1 It is possible.

소스 전극(S)과 드레인 전극(D)을 패턴하는 과정에서, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 이격 공간을 차지하는 반도체 층(A)인 채널 영의 상부 표면에 셀레늄 버퍼 층(Se)이 존재하고 있으므로, 채널 영역이 식각액 및 스트립 용액에 의해 공격을 받지 않는다. 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)이 완성된 후에는, 채널 영역의 상부 표면에 남아있는 셀레늄 버퍼 층(Se)을 제거하여야 한다. 채널 영역에 셀레늄 버퍼 층(Se)이 남아 있으면, 금속 연결 상태를 유지하기 때문에 채널 영역으로서 기능을 할 수 없기 때문이다.In the process of patterning the source electrode S and the drain electrode D, a selenium buffer layer (not shown) is formed on the upper surface of the channel layer, which is the semiconductor layer A occupying the spacing space between the source electrode S and the drain electrode D Se) exists, the channel region is not attacked by the etching solution and the strip solution. After the source electrode (S) and the drain electrode (D) are completed, the remaining selenium buffer layer (Se) on the upper surface of the channel region must be removed. If the selenium buffer layer (Se) remains in the channel region, it can not function as a channel region because the metal connection state is maintained.

따라서, 소스-드레인 전극(S-D)을 완성한 후, 10-6 Torr 이하의 진공 상태에서, 180℃ 이하의 온도 하에서 열처리하여, 노출된 셀레늄 버퍼 층(Se)을 기화시켜 제거한다. 이로써, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 물리적으로 서로 분리되어 있으나, 반도체 층(A)을 통해 연결된 구조를 갖는다. 셀레늄이 진공상태에서 기화될 수 있는 온도는 다음 표 1과 같다. 따라서, 적용하고자 하는 제조 공정의 조건에 가장 알맞은 진공도와 기화 온도 값을 이용하여 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에서 노출된 셀레늄 버퍼 층(Se)을 기화시켜 제거하는 것이 바람직하다.Thus, after completing the source-drain electrode SD, the exposed selenium buffer layer Se is vaporized and removed by performing a heat treatment under a vacuum of 10 -6 Torr or less and a temperature of 180 ° C or lower. Thus, although the source electrode S and the drain electrode D are physically separated from each other, they are connected to each other through the semiconductor layer A. The temperatures at which selenium can be vaporized in a vacuum state are shown in Table 1 below. Therefore, it is preferable to vaporize and remove the selenium buffer layer Se exposed between the source electrode S and the drain electrode D by using the vacuum degree and the vaporization temperature value most suitable for the conditions of the manufacturing process to be applied.

진공도(Torr)Vacuum degree (Torr) 10-8 10 -8 10-7 10 -7 10-6 10 -6 10-5 10 -5 10-4 10 -4 10-3 10 -3 10-2 10 -2 10-1 10 -1 1One 온도(℃)Temperature (℃) 6363 8383 107107 133133 164164 199199 243243 297297 363363

본 발명의 일 실시 예에 의한 산화물 반도체 층(A)은 인듐-갈륨-아연 산화물 (Indium-Galium-Zinc-Oxide: IGZO)를 사용한다. 이 경우, 인듐(In), 갈륨(Ga), 아연(Zn)은 산소와의 결합에너지가 셀레늄보다 훨씬 크기 때문에, 셀레늄 버퍼 층(Se)이 산화물 반도체 층(A)과 반응하지 않고, 반도체 층(A)과의 금속 결합이 완전히 사라져 기화되는 것을 Raman, XPS 실험을 통해 확인할 수 있다. 또한, 아래에 위치하는 반도체 층(A)인 산화물 층의 화학적 구조 변화가 없음을 XPS 실험을 통해서도 확인할 수 있다.An oxide semiconductor layer (A) according to an embodiment of the present invention uses indium-gallium-zinc-oxide (IGZO). In this case, the selenium buffer layer (Se) does not react with the oxide semiconductor layer (A) because the binding energy of the indium (In), gallium (Ga), and zinc It can be confirmed through Raman and XPS experiments that the metal bond with (A) completely disappears and is vaporized. Further, it can be confirmed by XPS experiment that the chemical structure of the oxide layer which is the underlying semiconductor layer (A) is not changed.

본 발명에 의한 박막 트랜지스터는, 에치 스토퍼를 포함하지 않는다. 그렇다고, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)을 패턴하는 과정에서 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이를 식각하는 식각액에 의해서 반도체 층(A)이 식각되는 백 에치(Back Etch) 현상이 발생하지도 않는다. 셀레늄 버퍼 층(Se)이 산화물 반도체 층(A)의 표면을 보호하는 기능을 한다. 셀레늄 버퍼 층(Se)의 두께는 열 처리 공정에서 이를 제거하기 위한 공정 시간 및 제조 공정의 안정성 그리고 셀레늄 버퍼 층(Se)의 채널 영역 보호 능력 등을 모두 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 본 실시 예에서 수 차례 실험한 결과, 200Å을 넘지 않는 것이 바람직하였다. (도 6c)The thin film transistor according to the present invention does not include an etch stopper. A back etch in which the semiconductor layer A is etched by an etchant etching between the source electrode S and the drain electrode D in the process of patterning the source electrode S and the drain electrode D, The phenomenon does not occur. The selenium buffer layer (Se) functions to protect the surface of the oxide semiconductor layer (A). The thickness of the selenium buffer layer (Se) is preferably determined in consideration of both the process time for removing the selenium buffer layer (Se), the stability of the manufacturing process, and the channel region protection capability of the selenium buffer layer (Se). As a result of conducting several experiments in this embodiment, it was preferable that the thickness did not exceed 200 Å. (Fig. 6C)

박막 트랜지스터(T)가 완성된 기판(SUB) 전체 면에 제1 보호막(PA1)을 도포한다. 이어서, 유전율이 낮은 유기 물질로 평탄화 막(PAC)을 도포한다. 제4 마스크 공정으로 평탄화 막(PAC)을 패턴하여, 제1 드레인 콘택홀(DH1)을 형성한다. 제1 드레인 콘택홀(DH1)은 드레인 전극(D)을 노출하지는 않는다. 추후에 형성되는 제2 보호막(PA2)에 드레인 전극을 노출하는 제2 드레인 콘택홀(DH2)을 형성하는데, 평탄화막(PAC)의 두께가 상대적으로 두껍기 때문에 제2 드레인 콘택홀(DH2)의 형성을 용이하게 하고, 드레인 전극(D)의 노출 면적을 확보하기 위해 미리 형성한다. 또한, 게이트 패드(GP)와 데이터 패드(DP) 부분에는 평탄화막(PAC)을 제거하여, 제1 보호막(PA1)을 노출할 수 있다. (도 6d)The first protective film PA1 is applied to the entire surface of the substrate SUB on which the thin film transistor T is completed. Then, the planarizing film (PAC) is coated with an organic material having a low dielectric constant. A planarizing film (PAC) is patterned by a fourth mask process to form the first drain contact hole DH1. The first drain contact hole DH1 does not expose the drain electrode D. The second drain contact hole DH2 is formed to expose the drain electrode to the second protective film PA2 formed later. Since the thickness of the planarization film PAC is relatively thick, the formation of the second drain contact hole DH2 And to secure the exposed area of the drain electrode D in advance. In addition, the planarization layer (PAC) may be removed from the gate pad GP and the data pad DP to expose the first passivation layer PA1. (Fig. 6D)

평탄화 막(PAC)이 형성된 기판(SUB) 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착한다. 제5 마스크 공정으로, 투명 도전물질을 패턴하여 공통 전극(COM)을 형성한다. 공통 전극(COM)은 화소 영역의 모양에 대응하는 대략 장방형의 모양으로 형성하는 것이 바람직하다. (도 6e)A transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the planarizing film PAC is formed. In the fifth mask process, the transparent conductive material is patterned to form the common electrode COM. The common electrode COM is preferably formed in a substantially rectangular shape corresponding to the shape of the pixel region. (Fig. 6E)

공통 전극(COM)이 형성된 기판(SUB) 전체 면에 제2 보호막(PA2)을 도포한다. 제6 마스크 공정으로, 제1 및 제2 보호막(PA1, PA2)을 패턴하여 데이터 패드(DP) 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(DPH), 그리고 드레인 전극(D)을 노출하는 제2 드레인 콘택홀(DH2)을 형성한다. 도면으로 도시하지 않았지만, 게이트 패드 중간 단자(IGT)를 더 포함하는 경우에는, 게이트 패드 중간 단자(IGT)를 노출하는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2)을 더 형성할 수도 있다. (도 6f)The second protective film PA2 is coated on the entire surface of the substrate SUB on which the common electrode COM is formed. In the sixth mask process, the first and second protective films PA1 and PA2 are patterned to form a data pad contact hole DPH exposing a part of the data pad DP, and a second drain contact Thereby forming a hole DH2. Although not shown in the figure, when the gate pad intermediate terminal IGT is further included, a second gate pad contact hole GH2 may be further formed to expose the gate pad intermediate terminal IGT. (Figure 6f)

제2 보호막(PA2) 위에 ITO와 같은 투명 도전물질을 다시 증착한다. 제7 마스크 공정으로, 투명 도전물질을 패턴하여, 화소 전극(PXL), 게이트 패드 단자(GPT), 그리고 데이터 패드 단자(DPT)를 형성한다. 화소 전극(PXL)은 제2 보호막(PA2)을 사이에 두고 공통 전극(COM)과 중첩하도록 형성한다. 특히, 일정 간격을 두고 평행하게 나열된 막대 모양으로 형성한다. 게이트 패드 단자(GPT)는 제2 게이트 패드 콘택홀(GH2)을 통해 노출된 게이트 패드 중간 단자(IGT)와 접촉한다. 그리고 데이터 패드 단자(DPT)는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 노출된 데이터 패드(GP)와 접촉한다. (도 6g)A transparent conductive material such as ITO is again deposited on the second protective film PA2. In the seventh mask process, the transparent conductive material is patterned to form the pixel electrode PXL, the gate pad terminal GPT, and the data pad terminal DPT. The pixel electrode PXL is formed so as to overlap the common electrode COM with the second protective film PA2 interposed therebetween. In particular, they are formed as bars arranged in parallel at regular intervals. The gate pad terminal GPT contacts the gate pad intermediate terminal IGT exposed through the second gate pad contact hole GH2. The data pad terminal (DPT) contacts the data pad (GP) exposed through the data pad contact hole (DPH). (Fig. 6G)

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 의한 프린지 필드형 수평전계 방식의 액정표시장치용 박막 트랜지스터 기판은 산화물 반도체 물질을 포함하되, 에치 스토퍼를 형성하지 않고도 채널 영역의 특성을 온전하게 보호할 수 있다. 따라서, 우수한 특성을 갖는 박막 트랜지스터 기판을 제공할 수 있다. 또한, 제조 공정의 마스크 공정 수를 줄여 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
As described above, the thin film transistor substrate for a liquid crystal display of the fringe field type horizontal electric field type according to an embodiment of the present invention includes an oxide semiconductor material, and can completely protect the characteristics of a channel region without forming an etch stopper . Therefore, a thin film transistor substrate having excellent characteristics can be provided. In addition, the number of mask processes in the manufacturing process can be reduced, thereby reducing manufacturing time and cost.

이상 본 발명의 일 실시 예에서는 액정 표시장치와 같은 평판 표시장치에 본 발명을 적용한 경우를 설명하였다. 본 발명은 액정 표시장치뿐 아니라 유기전계발광 다이오드 표시장치에도 동일하게 적용하여, 우수한 특성을 갖는 표시장치를, 짧은 제조 시간과 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.In the above description, the present invention is applied to a flat panel display device such as a liquid crystal display device. The present invention is equally applied to a liquid crystal display device as well as an organic light emitting diode display device, so that a display device having excellent characteristics can be manufactured with a short manufacturing time and at a low cost.

도 7 및 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시 예로서, 셀레늄 버퍼 층으로 산화물 반도체 물질을 보호한 유기전계발광다이오드 표시장치용 박막 트랜지스터의 구조를 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 유기전계발광 다이오드 표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다. 도 8은 도 7에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 IV-IV'선을 따라 자른 단면도이다.7 and 8, a structure of a thin film transistor for an organic light emitting diode display device in which an oxide semiconductor material is protected by a selenium buffer layer will be described as another embodiment of the present invention. 7 is a plan view showing a thin film transistor substrate included in an organic light emitting diode display according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 7 taken along a perforated line IV-IV '.

도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 의한, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치는 스위칭 박막 트랜지스터(ST), 스위칭 TFT와 연결된 구동 TFT(DT), 구동 TFT(DT)에 접속된 유기발광 다이오드(OLED)를 포함한다.7 and 8, an active matrix organic light emitting diode display device according to another embodiment of the present invention includes a switching thin film transistor ST, a driving TFT DT connected to the switching TFT, And an organic light emitting diode (OLED).

스위칭 TFT(ST)는 스캔 배선(SL)과 데이터 배선(DL)이 교차하는 부위에 형성되어 있다. 스위칭 TFT(ST)는 화소를 선택하는 기능을 한다. 스위칭 TFT(ST)는 스캔 배선(SL)에서 분기하는 게이트 전극(SG)과, 반도체 층(SA)과, 소스 전극(SS)과, 드레인 전극(SD)을 포함한다. 그리고 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)에 의해 선택된 화소의 유기발광 다이오드(OLED)를 구동하는 역할을 한다. 구동 TFT(DT)는 스위칭 TFT(ST)의 드레인 전극(SD)과 연결된 게이트 전극(DG)과, 반도체 층(DA), 구동 전류 배선(VDD)에 연결된 소스 전극(DS)과, 드레인 전극(DD)을 포함한다. 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)은 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극(ANO)과 연결되어 있다. 애노드 전극(ANO)과 캐소드 전극(CAT) 사이에는 유기발광 층(OLE)이 개재되어 있다. 캐소드 전극(CAT)은 기저 전압(VSS)에 연결된다.The switching TFT ST is formed at a portion where the scan line SL and the data line DL intersect each other. The switching TFT ST functions to select a pixel. The switching TFT ST includes a gate electrode SG, a semiconductor layer SA, a source electrode SS, and a drain electrode SD which branch off from the scan line SL. The driving TFT DT serves to drive the organic light emitting diode OLED of the pixel selected by the switching TFT ST. The driving TFT DT includes a gate electrode DG connected to the drain electrode SD of the switching TFT ST and a source electrode DS connected to the semiconductor layer DA and the driving current wiring VDD, DD). The drain electrode DD of the driving TFT DT is connected to the anode electrode ANO of the organic light emitting diode OLED. An organic light emitting layer (OLE) is interposed between the anode electrode ANO and the cathode electrode CAT. The cathode electrode CAT is connected to the base voltage VSS.

좀 더 상세히 설명하면, 액티브 매트릭스 유기발광 다이오드 표시장치의 기판(SUB) 상에 스위칭 TFT(ST) 및 구동 TFT(DT)의 게이트 전극(SG, DG)이 형성되어 있다. 그리고 게이트 전극(SG, DG) 위에는 게이트 절연막(GI)이 덮고 있다. 게이트 전극(SG, DG)과 중첩되는 게이트 절연막(GI)의 일부에 반도체 층(SA, DA)이 형성되어 있다. 반도체 층(SA, DA) 위에는 일정 간격을 두고 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD)이 마주보고 형성된다. 스위칭 TFT(ST)의 드레인 전극(SD)은 게이트 절연막(GI)에 형성된 드레인 콘택 홀(DH)을 통해 구동 TFT(DT)의 게이트 전극(DG)과 접촉한다. 이와 같은 구조를 갖는 스위칭 TFT(ST) 및 구동 TFT(DT)를 덮는 보호막(PAS)이 전면에 도포된다. More specifically, the gate electrodes SG and DG of the switching TFT ST and the driving TFT DT are formed on the substrate SUB of the active matrix organic light emitting diode display device. A gate insulating film GI covers the gate electrodes SG and DG. The semiconductor layers SA and DA are formed in a part of the gate insulating film GI which overlaps with the gate electrodes SG and DG. The source electrodes SS and DS and the drain electrodes SD and DD are formed facing each other on the semiconductor layers SA and DA at regular intervals. The drain electrode SD of the switching TFT ST contacts the gate electrode DG of the driving TFT DT through the drain contact hole DH formed in the gate insulating film GI. A protective film PAS covering the switching TFT ST and the driving TFT DT having such a structure is applied to the entire surface.

나중에 형성될 애노드 전극(ANO)의 영역에 해당하는 부분에 칼라 필터(CF)가 형성된다. 칼라 필터(CF)는 가급적 넓은 면적을 차지하도록 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 데이터 배선(DL), 구동 전류 배선(VDD) 및 전단의 스캔 배선(SL)의 많은 영역과 중첩하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 칼라 필터(CF)가 형성된 기판은 여러 구성요소들이 형성되어 표면이 평탄하지 못하고, 단차가 많이 형성되어 있다. 따라서, 기판의 표면을 평탄하게 할 목적으로 오버코트 층(OC)을 기판 전면에 도포한다.A color filter CF is formed at a portion corresponding to the region of the anode electrode ANO to be formed later. It is preferable that the color filter CF is formed so as to occupy a wide area as much as possible. For example, it is preferable to overlap with many regions of the data line DL, the drive current line VDD and the scan line SL at the previous stage. As described above, the substrate on which the color filter CF is formed is formed with various components, the surface is not flat, and many steps are formed. Therefore, the overcoat layer OC is applied over the entire surface of the substrate in order to flatten the surface of the substrate.

그리고 오버코트 층(OC) 위에 유기발광 다이오드(OLED)의 애노드 전극(ANO)이 형성된다. 여기서, 애노드 전극(ANO)은 오버코트 층(OC) 및 보호막(PAS)에 형성된 화소 콘택 홀(PH)을 통해 구동 TFT(DT)의 드레인 전극(DD)과 연결된다.An anode electrode ANO of the organic light emitting diode OLED is formed on the overcoat layer OC. The anode electrode ANO is connected to the drain electrode DD of the driving TFT DT through the pixel contact hole PH formed in the overcoat layer OC and the protective film PAS.

애노드 전극(ANO)이 형성된 기판 위에, 화소 영역을 정의하기 위해 스위칭 TFT(ST), 구동 TFT(DT) 그리고 각종 배선들(DL, SL, VDD)이 형성된 영역 위에 뱅크패턴(BANK)을 형성한다.A bank pattern BANK is formed on a region where a switching TFT ST, a driving TFT DT and various wirings DL, SL and VDD are formed on a substrate on which an anode electrode ANO is formed to define a pixel region .

뱅크 패턴(BANK)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO)이 발광 영역이 된다. 뱅크 패턴(BANK)에 의해 노출된 애노드 전극(ANO) 위에 유기발광 층(OLE)과 캐소드 전극층(CAT)이 순차적으로 적층된다. 유기발광 층(OLE)은 백색광을 발하는 유기물질로 이루어진 경우, 아래에 위치한 칼라 필터(CF)에 의해 각 화소에 배정된 색상을 나타낸다. 도 8과 같은 구조를 갖는 유기발광 다이오드 표시장치는 아래 방향으로 발광하는 하부 발광(Bottom Emission) 표시 장치가 된다.And the anode electrode ANO exposed by the bank pattern BANK becomes a light emitting region. The organic light emitting layer OLE and the cathode electrode layer CAT are sequentially stacked on the anode electrode ANO exposed by the bank pattern BANK. When the organic light emitting layer (OLE) is made of an organic material emitting white light, the organic coloring layer (OLE) exhibits a color assigned to each pixel by a color filter (CF) located below. The organic light emitting diode display device having the structure as shown in FIG. 8 is a bottom emission display device emitting light in a downward direction.

상기와 같은 평판 표시장치에서 박막 트랜지스터를 구비함으로써, 고품질의 능동형 표시장치를 구현할 수 있다. 특히, 더욱 우수한 구동 특성을 갖도록 하기 위해, 박막 트랜지스터의 채널 층은 금속 산화물 반도체 물질로 형성하는 것이 바람직하다.By providing a thin film transistor in such a flat panel display device, a high-quality active type display device can be realized. In particular, in order to have more excellent driving characteristics, the channel layer of the thin film transistor is preferably formed of a metal oxide semiconductor material.

특히, 반도체 층들(SA, DA)을 산화물 반도체 물질로 형성하는 경우, 높은 전하 이동도 특성에 의해 충전 용량이 큰 대면적 박막 트랜지스터 기판에 유리하다. 산화물 반도체 물질은 소자의 안정성을 확보하기 위해, 증착 후 상부 표면이 제조 공정에서 가스(gas) 물질 및 약액으로부터 손상을 받지 않도록 하는 것이 중요하다. 이와 같이 채널 층을 보호하기 위해서, 본 발명에서는 반도체 층들(SA, DA)과 소스-드레인 전극(SS-SD, DS-DD) 사이에 셀레늄(Selenium) 버퍼 층(Se)을 더 구비하고 있다.Particularly, when the semiconductor layers SA and DA are formed of an oxide semiconductor material, they are advantageous for a large-area thin film transistor substrate having a high charging capacity due to high charge mobility characteristics. In order to ensure the stability of the device, it is important that the oxide semiconductor material prevents the upper surface after deposition from being damaged from the gas substance and the chemical liquid in the manufacturing process. In order to protect the channel layer, a selenium buffer layer Se is further provided between the semiconductor layers SA and DA and the source-drain electrodes SS-SD and DS-DD.

구체적으로, 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD) 사이의 분리된 부분을 통해 유입되는 식각액으로부터 반도체 층(SA, DA)을 보호하도록, 반도체 층(SA, DA)과 소스-드레인 전극(SS-SD, DS-DD) 사이에 셀레늄 버퍼 층(Se)을 더 구비한다. 셀레늄 버퍼 층(Se)은 빛을 받으면 전기를 잘 통하는 반도체 물질중 하나이다. 따라서, 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD) 사이의 떨어진 반도체 층(SA, DA)의 채널 영역 표면에는 셀레늄 버퍼 층(Se)이 존재하지 않는다. 즉, 반도체 층(SA, DA) 위에 셀레늄 버퍼 층(Se)이 연속으로 증착하여 형성함으로써, 반도체 층(SA, DA)의 표면이 보호된다. 그 후에 소스-드레인(SS-SD, DS-DD) 전극을 패턴할 때도, 반도체 층(SA, DA), 특히 채널 영역을 보호할 수 있다. 그 후, 소스-드레인 전극(SS-SD, DS-DD) 사이에 잔존하는 셀레늄 버퍼 층(Se)은 고진공 상태에서 기화하여 제거하여 반도체 층(SA, DA)에서 채널 영역을 완성한다.More specifically, the semiconductor layers SA, DA and the source-drain regions SA, DA are formed so as to protect the semiconductor layers SA, DA from the etchant flowing through the separated portions between the source electrodes SS, DS and the drain electrodes SD, And a selenium buffer layer Se between the drain electrodes SS-SD and DS-DD. The selenium buffer layer (Se) is one of semiconducting materials that can conduct electricity with light. The selenium buffer layer Se does not exist on the channel region surface of the separated semiconductor layers SA and DA between the source electrodes SS and DS and the drain electrodes SD and DD. That is, the selenium buffer layer Se is continuously deposited on the semiconductor layers SA and DA to protect the surfaces of the semiconductor layers SA and DA. It is possible to protect the semiconductor layers SA and DA, particularly the channel region, even when patterning the source-drain (SS-SD, DS-DD) electrode thereafter. Thereafter, the selenium buffer layer Se remaining between the source and drain electrodes SS-SD and DS-DD is vaporized and removed in a high vacuum state to complete the channel region in the semiconductor layers SA and DA.

반도체 층(SA, DA)과 소스 전극(SS, DS) 그리고 반도체 층(SA, DA)과 드레인 전극(SD, DD) 사이에는 반도체 물질인 셀레늄 버퍼 층(Se)이 개재되어 오믹 접촉을 형성할 수 있다. 반면에, 채널 영역인, 소스 전극(SS, DS)과 드레인 전극(SD, DD) 사이에 위치하는 반도체 층(SA, DA)의 표면에는, 셀레늄 버퍼 층(Se)이 제거됨으로써, 에치 스토퍼 없이도 손상되지 않은 채널 영역이 형성된다.A selenium buffer layer Se as a semiconductor material is interposed between the semiconductor layers SA and DA and the source electrodes SS and DS and between the semiconductor layers SA and DA and the drain electrodes SD and DD to form an ohmic contact . On the other hand, the selenium buffer layer Se is removed on the surfaces of the semiconductor layers SA, DA located between the source electrodes SS, DS and the drain electrodes SD, DD, which are channel regions, An undamaged channel region is formed.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the present invention should not be limited to the details described in the detailed description, but should be defined by the claims.

T: 박막 트랜지스터 SUB: 기판
GL: 게이트 배선 CL: 공통 배선
DL: 데이터 배선 PXL: 화소 전극
COM: 공통 전극 GP: 게이트 패드
DP: 데이터 패드 GPT: 게이트 패드 단자
DPT: 데이터 패드 단자 IGT: 게이트 패드 중간 단자
GPH: 게이트 패드 콘택홀 GH1: 제1 게이트 패드 콘택홀
GH2: 제2 게이트 패드 콘택홀 DPH: 데이터 패드 콘택홀
G: 게이트 전극 S: 소스 전극
D: 드레인 전극 A: 반도체 채널 층
GI: 게이트 절연막 PAS: 보호막
PA1: 제1 보호막 PA2: 제2 보호막
PAC: 평탄화 막 DH: 드레인 콘택홀
ES: 에치 스토퍼 Se: 셀레늄 버퍼 층
SL: 스캔 배선
SP: 스캔 패드 SPI: 스캔 패드 중간 단자
SPH: 스캔 패드 콘택홀 SPT: 스캔 패드 단자
VDD: 구동 전류 배선 ST: 스위칭 TFT
DT: 구동 TFT OLED: 유기발광 다이오드
SG, DG: 게이트 전극 SS, DS: 소스 전극
SD, DD: 드레인 전극 SE, DE: 에치 스토퍼
CAT: 캐소드 전극(층) ANO: 애노드 전극(층)
BANK: 뱅크 CF: 칼라 필터
OLE: (백색) 유기층 OC: 오버코트 층
PL: 평탄화 막 PH: 화소 콘택홀
T: Thin film transistor SUB: Substrate
GL: gate wiring CL: common wiring
DL: Data wiring PXL: Pixel electrode
COM: Common electrode GP: Gate pad
DP: Data pad GPT: Gate pad terminal
DPT: Data pad terminal IGT: Gate pad middle terminal
GPH: gate pad contact hole GH1: first gate pad contact hole
GH2: second gate pad contact hole DPH: data pad contact hole
G: gate electrode S: source electrode
D: drain electrode A: semiconductor channel layer
GI: gate insulating film PAS: protective film
PA1: first protective film PA2: second protective film
PAC: planarization film DH: drain contact hole
ES: Etch stopper Se: Selenium buffer layer
SL: scan wiring
SP: Scan Pads SPI: Scan Pads Intermediate Terminals
SPH: Scan pad contact hole SPT: Scan pad terminal
VDD: drive current wiring ST: switching TFT
DT: Driving TFT OLED: Organic Light Emitting Diode
SG, DG: gate electrode SS, DS: source electrode
SD, DD: drain electrode SE, DE: etch stopper
CAT: cathode electrode (layer) ANO: anode electrode (layer)
BANK: Bank CF: Color filter
OLE: (white) organic layer OC: overcoat layer
PL: planarization film PH: pixel contact hole

Claims (9)

기판;
상기 기판 위에 형성된 게이트 전극;
상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 전극과 중첩하는 산화물 반도체 층;
상기 산화물 반도체 층의 일측 상부면 및 상기 일측 상부면과 일정 거리 떨어져 마주하는 타측 상부면에 형성된 반도체 버퍼 층들;
상기 반도체 버퍼 층을 사이에 두고 상기 산화물 반도체 층의 상기 일측 상부면과 접촉하는 소스 전극; 그리고
상기 반도체 버퍼 층을 사이에 두고 상기 산화물 반도체 층의 상기 타측 상부면과 접촉하는 드레인 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
Board;
A gate electrode formed on the substrate;
A gate insulating film covering the gate electrode;
An oxide semiconductor layer overlying the gate electrode on the gate insulating layer;
Semiconductor buffer layers formed on one upper surface of the oxide semiconductor layer and the other upper surface opposed to the one upper surface at a certain distance;
A source electrode which is in contact with the upper surface of the one side of the oxide semiconductor layer with the semiconductor buffer layer interposed therebetween; And
And a drain electrode which contacts the upper surface of the other side of the oxide semiconductor layer with the semiconductor buffer layer interposed therebetween.
제 1 항에 있어서,
상기 산화물 반도체 층은 인듐-갈륨-아연 산화물을 포함하고;
상기 반도체 버퍼 층은 셀레늄(Selenium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the oxide semiconductor layer comprises an indium-gallium-zinc oxide;
Wherein the semiconductor buffer layer comprises selenium. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 1 항에 있어서,
상기 반도체 버퍼 층은 200Å 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the semiconductor buffer layer has a thickness of 200 ANGSTROM or less.
제 1 항에 있어서,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 포함하는 상기 기판 위에 형성된 보호막;
상기 보호막의 일부를 관통하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 콘택홀; 그리고
상기 보호막 위에 형성되고, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.
The method according to claim 1,
A protective film formed on the substrate including the source electrode and the drain electrode;
A contact hole penetrating a part of the protective film to expose a part of the drain electrode; And
And a pixel electrode formed on the passivation layer and contacting the drain electrode through the contact hole.
기판 위에 게이트 물질을 도포하고 패턴하여 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 게이트 전극을 포함하는 상기 기판 전체 표면 위에 게이트 절연막, 산화물 반도체 물질 및 반도체 버퍼 물질을 연속으로 도포하고, 상기 산화물 반도체 물질과 상기 반도체 버퍼 물질을 패턴하여, 반도체 층과 반도체 버퍼 층을 형성하는 단계;
상기 반도체 층과 상기 반도체 버퍼 층을 포함하는 상기 기판 전체 표면 위에 소스-드레인 물질을 도포하고 패턴하여 상기 반도체 버퍼 층의 일측변과 접촉하는 소스 전극 및 상기 반도체 버퍼 층의 타측변과 접촉하는 드레인 전극을 형성하는 단계; 그리고
상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이에 노출된 상기 반도체 버퍼 층의 일부를 기화하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
Applying a gate material over the substrate and patterning to form a gate electrode;
Sequentially applying a gate insulating film, an oxide semiconductor material, and a semiconductor buffer material on the entire surface of the substrate including the gate electrode, and patterning the oxide semiconductor material and the semiconductor buffer material to form a semiconductor layer and a semiconductor buffer layer ;
A source electrode which is in contact with one side of the semiconductor buffer layer by applying and patterning a source-drain material on the entire surface of the substrate including the semiconductor layer and the semiconductor buffer layer, and a drain electrode ; And
And vaporizing and removing a part of the semiconductor buffer layer exposed between the source electrode and the drain electrode.
제 5 항에 있어서,
상기 산화물 반도체 물질은 인듐-갈륨-아연 산화물을 포함하고;
상기 반도체 버퍼 물질은 셀레늄(Selenium)을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the oxide semiconductor material comprises an indium-gallium-zinc oxide;
Wherein the semiconductor buffer material comprises selenium. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
제 5 항에 있어서,
상기 반도체 버퍼 물질은 200Å 이하의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the semiconductor buffer material is applied to a thickness of 200 ANGSTROM or less.
제 5 항에 있어서,
상기 반도체 버퍼 층의 일부를 제거하는 단계는,
10-6 Torr 이하의 진공도 상태에서, 180℃ 이하의 온도에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein removing the portion of the semiconductor buffer layer comprises:
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 180 DEG C or less in a vacuum state of 10 -6 Torr or less.
제 5 항에 있어서,
상기 반도체 버퍼 층의 일부를 기화한 후,
상기 기판 위에 보호막을 도포하고, 패턴하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계; 그리고
상기 보호막 위에 투명 도전 물질을 도포하고 패턴하여, 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
6. The method of claim 5,
After vaporizing a part of the semiconductor buffer layer,
Forming a contact hole exposing a part of the drain electrode by applying a protective film on the substrate and patterning the substrate; And
Applying a transparent conductive material on the passivation layer and patterning the passivation layer to form a pixel electrode in contact with the drain electrode through the contact hole.
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