KR20160106278A - 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 형성되는 산화물 반도체층과; 상기 산화물 반도체층 양단 상면에 각각 접촉하는 하부소스전극 및 하부드레인전극과; 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극 상부에 형성되는 게이트절연층과; 상기 산화물 반도체층에 대응되는 상기 게이트절연층 상부에 형성되는 게이트전극과; 상기 게이트전극 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되고, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극에 각각 연결되는 상부소스전극 및 상부드레인전극을 포함하는 표시장치용 어레이기판을 제공한다.
Description
본 발명은 표시장치용 어레이기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탑게이트 타입의 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 정보화 사회가 발전함에 따라, 디스플레이 분야에 대한 요구도 다양한 형태로 증가하고 있으며, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비 전력화 등의 특징을 지닌 다양한 종류의 평판표시장치(flat panel display: FPD), 예를 들어, 액정표시장치(liquid crystal display: LCD), 플라즈마 표시장치(plasma display panel: PDP), 유기발광다이오드 표시장치(organic light emitting diode: OLED) 등이 널리 연구되고 있다.
이러한 표시장치는, 다수의 화소영역을 포함하는 표시패널과, 표시패널에 신호 및 전원을 공급하는 구동부로 구성되며, 다수의 화소영역에는 박막트랜지스터(thin film transistor: TFT)가 형성된다.
일반적으로 박막트지스터는 주로 비정질 실리콘(amorphous silicon) 등과 같은 반도체물질을 이용하여 제작되며, 표시장치에 있어서 균일한 전기적 특성을 구현할 수 있다.
그런데, 최근 대면적 및 고해상도의 표시장치가 요구됨에 따라, 보다 빠른 신호처리속도와 함께 안정된 작동 및 내구성이 확보된 박막트랜지스터의 필요성이 대두되고 있으나, 비정질 실리콘 박막트랜지스터는 이동도(mobility)가 1cm2/Vsec 이하 이므로, 대면적 및 고해상도의 표시장치에 사용되기에 부족한 면이 부각되었다.
이에 따라, 이동도 및 오프전류 등의 전기적 특성이 우수한 산화물 반도체물질로 이루어지는 액티브층을 포함하는 산화물 박막트랜지스터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 평판표시장치 중 하나인 유기발광다이오드 표시장치는, 발광다이오드로부터 출사된 빛의 투과방향에 따라 상부발광방식(top emission type)과 하부발광방식(bottom emission type)으로 구분할 수 있는데, 하부발광방식은 개구율이 저하되는 단점이 있어서 최근에는 상부발광방식이 주로 이용되고 있다.
상부발광방식 유기발광다이오드 표시장치에서는 발광층의 빛이 상부로 출사되므로, 개구율의 감소 없이 발광층 하부에 다수의 박막트랜지스터 및 다수의 커패시터와 같은 구동소자들을 자유롭게 배치할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 상부발광방식 유기발광다이오드 표시장치용 어레이기판을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 상부발광방식 유기발광다이오드 표시장치용 어레이기판(10)은, 제1기판(20)과, 제1기판(20) 상부에 형성되는 산화물 박막트랜지스터(T) 및 발광다이오드(ED)를 포함하는데, 산화물 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(22), 산화물 반도체층(26), 소스전극(30) 및 드레인전극(32)을 포함하고, 발광다이오드(ED)는 제1전극(38), 발광층(42), 제2전극(44)을 포함한다.
구체적으로, 제1기판(20) 상부에는 게이트전극(22)이 형성되고, 게이트전극(22) 상부에는 게이트절연층(24)이 형성되고, 게이트절연층(24) 상부의 게이트전극(22)에 대응되는 위치에는 산화물 반도체층(26)이 형성된다.
산화물 반도체층(26) 상부에는 식각 방지층(etch stopper)(28)이 형성되고, 식각 방지층(28) 상부에는 서로 이격되고 산화물 반도체층(26)의 양단에 각각 접촉하는 소스전극(30) 및 드레인전극(32)이 형성된다.
소스전극(30) 및 드레인전극(32) 상부에는 보호층(34)이 형성되는데, 보호층(34)은 소스전극(30)을 노출하는 소스콘택홀(36)을 포함한다.
보호층(34) 상부의 화소영역에는 제1전극(38)이 형성되는데, 제1전극(38)은 보호층(34)의 소스콘택홀(36)을 통하여 소스전극(30)에 연결된다.
제1전극(38) 상부에는 제1전극(38)의 가장자리부를 덮는 뱅크층(40)이 형성되는데, 뱅크층(40)은 제1전극(38)의 중앙부를 노출하는 개구부를 포함한다.
뱅크층(40) 상부에는 발광층(42)이 형성되는데, 발광층(42)은 뱅크층(40)의 개구부를 통하여 제1전극(38)의 중앙부에 접촉한다.
발광층(42) 상부의 제1기판(20) 전면에는 제2전극(44)이 형성된다.
이러한 산화물 박막트랜지스터(T)를 포함하는 상부발광방식 유기발광다이오드 표시장치용 어레이기판(10)에서는, 발광층(42)의 빛이 상부로 출사되므로, 발광층(42) 하부에 다수의 산화물 박막트랜지스터(T) 및 다수의 커패시터와 같은 구동소자들을 배치하더라도 개구율이 감소하지 않으며, 이에 따라 특히 대면적 고해상도의 표시장치에 적용이 용이하다.
그런데, 발광층(42)의 빛을 통과시킬 수 있도록 투명하게 형성되어야 하는 제2전극(44)은, 하부의 발광층(42)이 손상되지 않도록 하기 위하여 스퍼터링(sputtering) 방법 대신 증발(evaporation) 방법을 이용하여야 한다.
인듐-틴-옥사이드(indium tin oxide: ITO)와 같은 투명도전성 물질은 증발 방법으로 형성하기 어려우므로, 마그네슘:은(Mg:Ag) 합금과 같은 금속물질을 증발 방법을 통하여 얇은 두께로 증착하여 투명한 제2전극(44)을 형성하는 구조가 개발되고 있으나, 얇은 두께로 인하여 제2전극(44)의 저항이 증가하고, 그 결과 금속물질의 제2전극(44)은 TV와 같은 대면적 표시장치에 적용하기 어려운 문제가 있다.
결국 대면적에 적용하기 위해서는, 상부의 제2전극(44)을 두꺼운 두께의 금속물질로 형성하고 하부의 제1전극(38)을 투명하게 형성하는 하부발광방식 유기발광다이오드 표시장치를 고려하여야 하는데, 발광층(42)의 빛이 하부의 산화물 박막트랜지스터(T)로 입사될 경우 산화물 반도체층(26)의 특성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제시된 것으로, 게이트전극이 산화물 반도체층 상부에 배치되는 탑 게이트 타입으로 산화물 박막트랜지스터를 형성함으로써, 입사광에 의한 산화물 반도체층의 특성 저하가 방지되는 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 산화물 반도체층과 게이트전극 사이에 하부소스전극 및 하부드레인전극을 배치함으로써, 게이트전극의 전기장이 완화 또는 차폐되어 산화물 반도체층의 신뢰성이 개선되는 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상부에 형성되는 산화물 반도체층과; 상기 산화물 반도체층 양단 상면에 각각 접촉하는 하부소스전극 및 하부드레인전극과; 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극 상부에 형성되는 게이트절연층과; 상기 산화물 반도체층에 대응되는 상기 게이트절연층 상부에 형성되는 게이트전극과; 상기 게이트전극 상부에 형성되는 보호층과; 상기 보호층 상부에 형성되고, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극에 각각 연결되는 상부소스전극 및 상부드레인전극을 포함하는 표시장치용 어레이기판을 제공한다.
그리고, 상기 게이트전극은, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극 사이로 정의되는 상기 산화물 반도체층의 채널영역을 완전히 덮을 수 있다.
또한, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은, 상기 게이트전극과 중첩되도록 상기 산화물 반도체층과 상기 게이트전극 사이에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 산화물 반도체층은 400Å 내지 700Å의 두께를 가지고, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은 100Å 내지 300Å의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 게이트절연층 및 상기 보호층은 각각 실리콘 옥사이드로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 게이트전극은 가로방향에 평행한 바 형상을 갖고, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은 각각 상기 게이트전극의 좌우부를 완전히 통과하도록 교차하여 중첩할 수 있다.
한편, 본 발명은, 기판 상부에 산화물 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 산화물 반도체층 양단 상면에 각각 접촉하는 하부소스전극 및 하부드레인전극을 형성하는 단계와; 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극 상부에 게이트절연층을 형성하는 단계와; 상기 산화물 반도체층에 대응되는 상기 게이트절연층 상부에 게이트전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트전극 상부에 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 상부에 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극에 각각 연결되는 상부소스전극 및 상부드레인전극을 형성하는 단계를 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 제공한다.
그리고, 상기 표시장치용 어레이기판의 제조방법은 상기 산화물 반도체층을 200℃ 이상의 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은 과식각에 의하여 형성될 수 있다.
그리고, 상기 표시장치용 어레이기판의 제조방법은 상기 산화물 반도체층을 산소 플라즈마처리 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 게이트전극이 산화물 반도체층 상부에 배치되는 탑 게이트 타입으로 산화물 박막트랜지스터를 형성함으로써, 입사광에 의한 산화물 반도체층의 특성 저하가 방지되는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명은, 산화물 반도체층과 게이트전극 사이에 하부소스전극 및 하부드레인전극을 배치함으로써, 게이트전극의 전기장이 완화 또는 차폐되어 산화물 반도체층의 신뢰성이 개선되는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 상부발광방식 유기발광다이오드 표시장치용 어레이기판을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치용 어레이기판의 산화물 박막트랜지스터의 평면도.
도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 절단한 단면도.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 표시장치용 어레이기판의 산화물 박막트랜지스터의 평면도.
도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 절단한 단면도.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법을 설명한다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 표시장치용 어레이기판의 산화물 박막트랜지스터의 평면도 및 단면도로서, 도 3은 도 2의 절단선 III-III을 따라 절단한 단면을 도시한다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 표시장치용 어레이기판의 산화물 박막트랜지스터(T)는, 산화물 반도체층(124), 하부소스전극(126), 하부드레인전극(128), 게이트절연층(130), 게이트전극(132), 상부소스전극(140), 상부드레인전극(142)을 포함한다.
구체적으로, 기판(120) 상부에는 버퍼층(122)이 형성되고, 버퍼층(122) 상부에는 산화물 반도체층(124)이 형성된다.
버퍼층(122)은 유리와 같은 투명물질의 기판(120)으로부터 분출되는 불순물을 차단하고 산화물 반도체층(124)으로 유입되는 수소(H2)를 최소화하는 역할을 하는데, 실리콘 옥사이드(SiO2)와 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
산화물 반도체층(124)은 인듐 갈륨 징크 옥사이드(indium gallium zinc oxide: IGZO), 징크 틴 옥사이드(zinc tin oxide: ZTO), 징크 인듐 옥사이드(zinc indium oxide: ZIO)와 같은 산화물 반도체물질로 이루어질 수 있으며, 약 400 내지 약 700의 두께를 가질 수 있다.
산화물 반도체층(124) 양단 상부에는 서로 이격되는 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)이 형성되고, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128) 상부의 기판(120) 전면에는 게이트절연층(130)이 형성된다.
하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)은 각각 산화물 반도체층(124) 양단의 상면 및 측면에 접촉하며 기판(120) 상부로 연장되는데, 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: ITO)와 같은 투명도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 약 100 내지 약 300의 두께를 가질 수 있다.
게이트절연층((130)은 실리콘 옥사이드(SiO2)와 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
게이트절연층(130) 상부의 산화물 반도체층(124)에 대응되는 위치에는 게이트전극(132)이 형성되고, 게이트전극(132) 상부의 기판(120) 전면에는 보호층(134)이 형성된다.
게이트전극(132)은 금속물질로 이루어질 수 있으며, 보호층(134)은 실리콘 옥사이드(SiO2)와 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.
그리고, 보호층(134) 및 게이트절연층(130)에는 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)을 각각 노출하는 소스콘택홀(136) 및 드레인콘택홀(142)이 형성된다.
보호층(134) 상부에는 소스콘택홀(136)을 통하여 하부소스전극(126)에 접촉하는 상부소스전극(140)과 드레인콘택홀(138)을 통하여 하부드레인전극(128)에 접촉하는 상부드레인전극(142)이 형성된다.
상부소스전극(140) 및 상부드레인전극(142)은 금속물질로 이루어질 수 있다.
이러한 산화물 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(132)이 산화물 반도체층(124) 상부에 배치되는 탑 게이트 타입(top gate type)으로 형성되는데, 불투명한 금속물질로 이루어지는 게이트전극(132)을 산화물 반도체층(124)을 완전히 덮거나, 적어도 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128) 사이로 정의되는 산화물 반도체층(124)의 채널영역(CH)을 완전히 덮도록 형성함으로써, 게이트전극(132)이 상부로부터 산화물 반도체층(124)으로 입사되는 빛을 차단하고, 그 결과 상부 입사광에 의한 산화물 반도체층(124)의 특성 저하를 방지할 수 있다.
그리고, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)을 게이트전극(132)과 중첩되도록 산화물 반도체층(124)과 게이트전극(132) 사이에 배치함으로써, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)이 게이트전극(132)의 전기장을 완화 또는 차폐하여 게이트전극(132)과 하부소스전극(126) 사이 및 게이트전극(132)과 하부드레인전극(128) 사이에 생성되는 전기장이 산화물 반도체층(124)에 인가되지 않도록 할 수 있으며, 그 결과 산화물 반도체층(124)의 신뢰성을 개선하여 산화물 박막트랜지스터(T)의 문턱전압 변동을 방지할 수 있다.
한편, 이러한 산화물 박막트랜지스터(T)에서는, 게이트전극(132)을 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)에 완전히 교차하여 중첩되도록 형성함으로써, 오정렬에 의한 게이트-소스 커패시턴스(Cgs) 및 게이트-드레인 커패시턴스(Cgd)의 편차를 최소화하고, 산화물 박막트랜지스터(T)의 신뢰성을 개선할 수 있다.
이를 좀 더 상세히 설명하면, 게이트전극(132)은 가로방향에 평행한 바(bar) 형상을 갖고, 하부소스전극(126)은 게이트전극(132)의 왼쪽 부분(좌부)을 완전히 통과하도록 교차하여 중첩하고, 하부드레인전극(128)은 게이트전극(132)의 오른쪽 부분(우부)을 완전히 통과하도록 교차하여 중첩한다.
도 2의 실시예에서는 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)이 게이트전극(132)의 하측으로부터 게이트전극(132)에 교차하도록 배치되는 것을 예로 들었지만, 다른 실시예에서는 하부소스전극 및 하부드레인전극이 게이트전극의 상측으로부터 게이트전극)에 교차하도록 배치되거나, 하부소스전극 및 하부드레인전극이 각각 게이트전극의 하측 및 상측으로부터 게이트전극에 교차하도록 배치될 수도 있다.
게이트전극(132)이 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)에 완전히 교차하여 중첩되도록 배치되므로, 게이트전극(132) 형성 시 세로방향 또는 가로방향의 오정렬이 발생한 경우에도 중첩부의 면적은 항상 일정한 값을 가지며, 그 결과 게이트전극(132)과 하부소스전극(126) 사이에 형성되는 게이트-소스 커패시턴스(Cgd)와 게이트전극(132)과 하부드레인전극(128) 사이에 형성되는 게이트-드레인 커패시턴스(Cgd)는 서로 동일하고 항상 일정한 값이 되도록 할 수 있다(Cgd = Cgd2 = 상수).
따라서, 게이트전극(132)과 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128) 사이에 형성되는 전기장을 동일하게 하여 산화물 박막트랜지스터(T)의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 오정렬에 의한 게이트-소스 커패시턴스(Cgs) 및 게이트-드레인 커패시턴스(Cgd)의 편차를 최소화 할 수 있다.
이러한 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법을 도시한 도면으로, 유기발광다이오드 표시장치를 예로 들어 설명한다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(120) 상부에 실리콘 옥사이드(SiO2)와 같은 무기절연물질을 증착하여 버퍼층(122)을 형성하고, 버퍼층(122) 상부에 인듐 갈륨 징크 옥사이드(indium gallium zinc oxide: IGZO), 징크 틴 옥사이드(zinc tin oxide: ZTO), 징크 인듐 옥사이드(zinc indium oxide: ZIO)와 같은 산화물 반도체물질을 증착하고 패터닝 하여 산화물 반도체층(124)을 형성한다.
예를 들어, 버퍼층(122)은 약 350℃ 이상의 온도에서 화학기상증착(CVD) 방법 또는 물리기상증착(PVD)(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)) 방법으로 약 2000Å 이상의 두께로 형성할 수 있으며, 산화물 반도체층(124)은 약 400Å 내지 약 700Å 의 두께로 형성할 수 있다.
그리고, 산화물 반도체물질을 증착한 후 또는 산화물 반도체층(124)을 형성한 후, 약 200℃ 이상의 온도에서 열처리 하는데, 이러한 열처리는 산화물 반도체층(124)의 결정성(crystallinity)을 증가시켜 후속되는 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)의 패터닝 시 식각 선택비를 증가시키기 위한 것이다.
예를 들어, 열처리에 의하여 산화물 반도체층(124)은 미세결정(microcrystalline) 또는 다결정(polycrystalline)과 같은 결정질 산화물 반도체물질로 이루어질 수 있다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 산화물 반도체층(124) 상부에 인듐 징크 옥사이드(indium zinc oxide: ITO)와 같은 비정질(amorphous) 투명도전성 물질을 증착하고 패터닝 하여 산화물 반도체층(124) 양단의 상면 및 측면에 각각 접촉하며 기판(120) 상부로 연장되는 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)을 형성한다.
인듐 징크 옥사이드(ITO)와 같은 투명도전성 물질은 산화물 반도체물질과 유사한 산소(O2) 친화도를 가지므로, 산화물 반도체물질에 접촉하더라도 산화물 반도체물질의 산소가 투명도전성 물질로 확산되지 않는다. 따라서, 투명도전성 물질의 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)을 산화물 반도체층(124)에 접촉하도록 형성한 경우에도 산화물 반도체층(124)의 산소농도는 일정하게 유지되고 산화물 박막트랜지스터(T)의 문턱전압 변동이 방지된다.
그리고, 산화물 반도체층(124)은 열처리에 의하여 미세결정 또는 다결정과 같은 결정질 산화물 반도체물질로 이루어지고, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)은 비정질 투명도전성 물질로 이루어지므로, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)의 패터닝 시 식각 선택비를 최대화 할 수 있다.
또한, 산화물 반도체층(124)은 상대적으로 두껍게 형성하고, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)은 상대적으로 얇게 형성하고, 패터닝 시 충분히 과식각(over-etching) 함으로써, 산화물 반도체층(124)의 채널영역(CH) 상부에 투명도전성 물질의 잔사(residue)가 남지 않고, 과식각 후에도 산화물 반도체층(124)의 채널영역(CH)이 안정적인 두께를 갖도록 할 수 있다.
예를 들어, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)은 약 100Å 내지 약 300Å의 두께로 형성할 수 있으며, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)의 패터닝 시 약 200%로 과식각(표준식각시간의 2배의 식각시간) 할 수 있다.
그리고, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)의 패터닝 후, 산화물 반도체층(124) 상면에 대하여 산소 플라즈마처리의 일종인 산소(O2) 플라즈마로 애슁(ashing)을 진행하는데, 이러한 산화물 반도체층(124) 상면에 대한 산소 플라즈마처리는 채널영역(CH)의 투명도전성 물질의 잔사를 완전히 제거함과 동시에, 산화물 반도체층(124)에 산소를 충분히 공급해 줌으로써 산화물 반도체층(124)의 산소농도 변화를 방지 또는 최소화 하기 위한 것이다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128) 상부에 실리콘 옥사이드(SiO2)와 같은 무기절연물질을 증착하여 게이트절연층(130)을 형성하고, 게이트절연층(130) 상부에 불투명 금속물질을 증착하고 패터닝 하여 산화물 반도체층(124)에 대응되는 위치에 게이트전극(132)을 형성한다.
예를 들어, 게이트절연층(130)은 화학기상증착(CVD) 방법 또는 물리기상증착(PVD)(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)) 방법으로 형성할 수 있으며, 게이트전극(132)은 물리기상증착(PVD) 방법으로 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 등의 단일금속의 단일층 또는 다중층으로 형성할 수 있다.
게이트전극(132)은 도 4c와 같이 산화물 반도체층(124)을 완전히 덮도록 형성하거나, 적어도 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128) 사이로 정의되는 산화물 반도체층(124)의 채널영역(CH)을 덮도록 형성할 수 있으며, 그 결과 게이트전극(132)이 상부 입사광을 차단하여 산화물 반도체층(124)의 특성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 결과적으로 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)이 산화물 반도체층(124)과 게이트전극(132) 사이에 배치되도록 할 수 있으며, 그 결과 게이트전극(132)의 전기장을 차폐하여 산화물 반도체층(124)의 신뢰성을 개선하고 산화물 박막트랜지스터(T)의 문턱전압 변동을 방지할 수 있다.
도 4d에 도시한 바와 같이, 게이트전극(132) 상부에 실리콘 옥사이드(SiO2)와 같은 무기절연물질을 증착하고 패터닝 하여 소스콘택홀(136) 및 드레인콘택홀(138)을 갖는 보호층(134)을 형성한다.
예를 들어, 보호층(134)은 화학기상증착(CVD) 방법 또는 물리기상증착(PVD)(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)) 방법으로 형성할 수 있으며, 소스콘택홀(136) 및 드레인콘택홀(138)은 각각 하부소스전극(126) 및 하부드레인전극(128)을 노출한다.
도 4e에 도시한 바와 같이, 보호층(134) 상부에 투명도전성 물질 또는 금속물질을 증착하고 패터닝 하여 상부소스전극(140) 및 상부드레인전극(142)을 형성한다.
상부소스전극(140)은 소스콘택홀(136)을 통하여 하부소스전극(126)에 연결되고, 상부드레인전극(142)은 드레인콘택홀(138)을 통하여 하부드레인전극(128)에 연결된다.
예를 들어, 상부소스전극(140) 및 상부드레인전극(142)은 물리기상증착(PVD)(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)) 방법으로 인듐 틴 옥사이드(ITO) 및 인듐 징크 옥사이드(IZO)와 같은 투명도전성 물질이나, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi)과 같은 금속물질로 형성할 수 있으며, 금속물질로 상부소스전극(140) 및 상부드레인전극(142)을 형성할 경우, 하부발광을 위하여 빛이 통과할 수 있도록 얇은 두께로 상부소스전극(140) 및 상부드레인전극(142)을 형성한다.
여기서, 산화물 반도체층(124), 하부소스전극(126), 하부드레인전극(128), 게이트절연층(130), 게이트전극(132), 상부소스전극(140), 상부드레인전극(142)은 산화물 박막트랜지스터(T)를 구성한다.
도 4f에 도시한 바와 같이, 상부소스전극(140) 및 상부드레인전극(142) 상부에 무기절연물질 또는 유기절연물질을 증착하고 패터닝 하여 뱅크층(144)을 형성하는데, 뱅크층(144)은 상부소스전극(140)의 가장자리부를 덮으며 상부소스전극(140)의 중앙부를 노출하는 개구부를 포함한다.
또한, 섀도우 마스크를 이용하여 뱅크층(144) 상부에 발광물질을 열증착 하여 뱅크층(144)의 개구부를 통하여 상부소스전극(140)의 중앙부에 접촉하는 발광층(146)을 형성하는데, 산화물 박막트랜지스터(T)의 상부소스전극(140)은 발광다이오드(ED)의 제1전극(140) 역할을 한다.
그리고, 발광층(146) 상부에 금속물질을 증착하고 패터닝 하여 기판(120) 상부 전면에 제2전극(148)을 형성한다.
예를 들어, 제2전극(148)은 물리기상증착(PVD) 방법으로 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 몰리브덴 합금(MoTi) 등의 단일금속의 단일층 또는 다중층으로 형성할 수 있다.
여기서, 제1전극(140), 발광층(146), 제2전극(148)은 발광다이오드(ED)를 구성한다.
이상과 같이, 유기발광다이오드 표시장치용 어레이기판(110)을 완성한 후, 외기 또는 수분으로부터 발광층(146)을 보호하기 위하여 인캡슐레이션 기판(미도시)을 제2전극(148) 상부에 배치하고 씰 패턴을 이용하여 어레이기판과 합착함으로써, 하부발광방식 유기발광다이오드 표시장치를 완성할 수 있다.
도 4a 내지 도 4f의 실시예에서는 유기발광다이오드 표시장치를 예로 들었으나, 다른 실시예에서는 본 발명의 어레이기판을 액정표시장치에도 적용할 수 있으며, 이 경우 상부소스전극(140) 또는 상부드레인전극(142)이 화소전극이 되고, 어레이기판(110)에 발광다이오드(ED)를 형성하는 대신에 액정층을 개재하여 어레이 기판(110)과 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(미도시)을 씰 패턴을 이용하여 합착함으로써, 액정표시장치를 완성할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 유기발광다이오드 표시장치
120: 기판 124: 산화물 반도체층
126: 하부소스전극 128: 하부드레인전극
130: 게이트절연층 132: 게이트전극
140: 상부소스전극 142: 상부드레인전극
120: 기판 124: 산화물 반도체층
126: 하부소스전극 128: 하부드레인전극
130: 게이트절연층 132: 게이트전극
140: 상부소스전극 142: 상부드레인전극
Claims (10)
- 기판과;
상기 기판 상부에 형성되는 산화물 반도체층과;
상기 산화물 반도체층 양단 상면에 각각 접촉하는 하부소스전극 및 하부드레인전극과;
상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극 상부에 형성되는 게이트절연층과;
상기 산화물 반도체층에 대응되는 상기 게이트절연층 상부에 형성되는 게이트전극과;
상기 게이트전극 상부에 형성되는 보호층과;
상기 보호층 상부에 형성되고, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극에 각각 연결되는 상부소스전극 및 상부드레인전극
을 포함하는 표시장치용 어레이기판.
- 제 1 항에 있어서,
상기 게이트전극은, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극 사이로 정의되는 상기 산화물 반도체층의 채널영역을 완전히 덮는 표시장치용 어레이기판.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은, 상기 게이트전극과 중첩되도록 상기 산화물 반도체층과 상기 게이트전극 사이에 배치되는 표시장치용 어레이기판.
- 제 1 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층은 400Å 내지 700Å의 두께를 가지고, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은 100Å 내지 300Å의 두께를 가지는 표시장치용 어레이기판.
- 제 1 항에 있어서,
상기 게이트절연층 및 상기 보호층은 각각 실리콘 옥사이드로 이루어지는 표시장치용 어레이기판.
- 제 1 항에 있어서,
상기 게이트전극은 가로방향에 평행한 바 형상을 갖고, 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은 각각 상기 게이트전극의 좌우부를 완전히 통과하도록 교차하여 중첩하는 표시장치용 어레이기판.
- 기판 상부에 산화물 반도체층을 형성하는 단계와;
상기 산화물 반도체층 양단 상면에 각각 접촉하는 하부소스전극 및 하부드레인전극을 형성하는 단계와;
상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극 상부에 게이트절연층을 형성하는 단계와;
상기 산화물 반도체층에 대응되는 상기 게이트절연층 상부에 게이트전극을 형성하는 단계와;
상기 게이트전극 상부에 보호층을 형성하는 단계와;
상기 보호층 상부에 상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극에 각각 연결되는 상부소스전극 및 상부드레인전극을 형성하는 단계
를 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층을 200℃ 이상의 온도에서 열처리하는 단계를 더 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 하부소스전극 및 상기 하부드레인전극은 과식각에 의하여 형성되는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 산화물 반도체층을 산소 플라즈마처리 하는 단계를 더 포함하는 표시장치용 어레이기판의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020150028935A KR20160106278A (ko) | 2015-03-02 | 2015-03-02 | 산화물 박막트랜지스터를 포함하는 표시장치용 어레이기판 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20160106278A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220068699A (ko) * | 2020-11-19 | 2022-05-26 | 한양대학교 산학협력단 | 산화물 반도체의 오믹 접합 구조를 갖는 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법 |
| WO2022108074A1 (ko) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 한양대학교 산학협력단 | 오믹 접합 구조의 산화물 반도체, 이를 갖는 박막 트랜지스터 및 그들의 제조 방법들 |
-
2015
- 2015-03-02 KR KR1020150028935A patent/KR20160106278A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20220068699A (ko) * | 2020-11-19 | 2022-05-26 | 한양대학교 산학협력단 | 산화물 반도체의 오믹 접합 구조를 갖는 박막 트랜지스터 및 그의 제조 방법 |
| WO2022108074A1 (ko) * | 2020-11-19 | 2022-05-27 | 한양대학교 산학협력단 | 오믹 접합 구조의 산화물 반도체, 이를 갖는 박막 트랜지스터 및 그들의 제조 방법들 |
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