KR20240031882A - Non-silcon semiconductor complementary thin film transistor, manufacturing method thereof and pixel structure including the complementary thin film transistor - Google Patents
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Abstract
상보형 박막 트랜지스터가 개시된다. 상기 상보형 박막 트랜지스터는 기판; 및 상기 기판 상에 배치되는 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극층은 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질인 것인 특징으로 한다.A complementary thin film transistor is disclosed. The complementary thin film transistor includes a substrate; and a first thin film transistor and a second thin film transistor disposed on the substrate, wherein the first conductive semiconductor layer of the first thin film transistor and the second gate electrode layer of the second thin film transistor are disposed on the same layer and are the same. It is characterized by being a material.
Description
본 발명은 전계 효과 트랜지스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상보형(Complementary) 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)에 관한 것이다.The present invention relates to a field effect transistor, and more specifically to a complementary thin film transistor (TFT).
상보성 트랜지스터 및 이를 활용한 회로 구성은 보통 실리콘 반도체 기술에 기반한다. 실리콘 반도체 공정은 단결정(single crystalline) 실리콘 반도체 공정과 비정질(amorphous) 및 다결정(poly-crystalline) 실리콘 반도체 공정으로 나눌 수 있다. Complementary transistors and circuit configurations utilizing them are usually based on silicon semiconductor technology. Silicon semiconductor processes can be divided into single crystalline silicon semiconductor processes and amorphous and poly-crystalline silicon semiconductor processes.
단결정 실리콘 반도체 공정은 다결정 실리콘 반도체 공정에 비해 높은 공정 온도에서 진행하는 공정이기 때문에, 내열 온도가 높은 기판(예, 실리콘 웨이퍼)을 사용하여 상보형 TFT가 제작된다. 즉, 단결정 실리콘 반도체 공정에서는 글래스(glass) 또는 플라스틱 기판과 같이 내열 온도(heat resistance temperature)가 낮은 기판을 사용하여 상보형 TFT를 제작하기 어렵다는 단점이 있다.Since the single-crystal silicon semiconductor process is a process that is carried out at a higher process temperature than the polycrystalline silicon semiconductor process, a complementary TFT is manufactured using a substrate (e.g., a silicon wafer) with a high heat resistance temperature. That is, in the single crystal silicon semiconductor process, there is a disadvantage that it is difficult to manufacture a complementary TFT using a substrate with a low heat resistance temperature, such as a glass or plastic substrate.
또한 이러한 실리콘 반도체 공정을 통해 만들어진 상보형 TFT를 포함하는 다양한 상보형 집적 회로(complementary integrated circuit)는 기판이 단단하여 유연하게 구부러지거나 접을 수 없다. 따라서 구부리거나 접을 수 있는 전자 소자를 만들기 위해서는 상기 제작된 상보형 직접 회로를 유리 또는 플라스틱 기판 등에 옮겨야 하는 추가 후공정이 필요하다. 따라서 전체 공정수 및 비용이 상승하는 단점이 있다.Additionally, various complementary integrated circuits including complementary TFTs made through this silicon semiconductor process have hard substrates and cannot be bent or folded flexibly. Therefore, in order to make a bendable or foldable electronic device, additional post-processing is required to transfer the fabricated complementary integrated circuit to a glass or plastic substrate. Therefore, there is a disadvantage that the total number of processes and costs increase.
다결정 실리콘 반도체 공정의 경우, 공정 온도는 단결정 실리콘 반도체 공정에 비해 낮지만, 비정질(amorphous) 실리콘(a-Si) 박막을 다결정질 실리콘 박막으로 바꾸는 결정화 작업(crystallization)이 필요하고, N형 및 P형 도핑 공정이 필요하므로 여전히 공정 수가 많다는 단점이 있다.In the case of the polycrystalline silicon semiconductor process, the process temperature is lower than that of the single-crystal silicon semiconductor process, but crystallization is required to change the amorphous silicon (a-Si) thin film into a polycrystalline silicon thin film, and N-type and P Since a mold doping process is required, the disadvantage is that the number of processes is still large.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 비실리콘계 반도체를 사용하여 N형 및 P형 도핑 공정 없이, 내열 온도가 낮은 기판에서 제조되고, 공정수를 크게 줄일 수 있는 상보형 TFT 구조체 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention to solve the above-mentioned problems is a complementary TFT structure that can be manufactured on a substrate with a low heat resistance temperature without an N-type and P-type doping process using a non-silicon semiconductor and can greatly reduce the number of steps, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 상보형 TFT는, 상보형 박막 트랜지스터가 개시된다. 상기 상보형 박막 트랜지스터는 기판; 및 상기 기판 상에 배치되는 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극층은 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질인 것인 특징으로 한다.As a complementary TFT according to one aspect of the present invention for achieving the above-described object, a complementary thin film transistor is disclosed. The complementary thin film transistor includes a substrate; and a first thin film transistor and a second thin film transistor disposed on the substrate, wherein the first conductive semiconductor layer of the first thin film transistor and the second gate electrode layer of the second thin film transistor are disposed on the same layer and are the same. It is characterized by being a material.
본 발명의 다른 일면에 따른 상보형 박막 트랜지스터의 제조 방법은, 기판 상에 상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극층을 동시에 형성하는 단계; 상기 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 게이트 전극층 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 게이트 전극층, 제1 소스 전극층 및 제1 드레인 전극층을 형성하고, 동시에 상기 게이트 절연막 상에 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 소스 전극층, 제2 드레인 전극층 및 상기 제2 게이트 전극층과 연결되는 메탈 패드를 형성하는 단계; 및 상기 제2 소스 전극층과 상기 제2 드레인 전극층에 전기적으로 연결되는 제2 도전성 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 게이트 전극층과 상기 제1 도전성 반도체층은 하나의 박막인 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a complementary thin film transistor according to another aspect of the present invention includes simultaneously forming a first conductive semiconductor layer of the first thin film transistor and a second gate electrode layer of the second thin film transistor on a substrate; forming a gate insulating film on the first conductive semiconductor layer and the second gate electrode layer; A first gate electrode layer, a first source electrode layer, and a first drain electrode layer of the first thin film transistor are formed on the gate insulating film, and at the same time, a second source electrode layer and a second drain electrode layer of the second thin film transistor are formed on the gate insulating film. and forming a metal pad connected to the second gate electrode layer. and forming a second conductive semiconductor layer electrically connected to the second source electrode layer and the second drain electrode layer, wherein the second gate electrode layer and the first conductive semiconductor layer are one thin film. do.
본 발명의 또 다른 일면에 따른 디스플레이 화소 회로는, 기판, 상기 기판 상에 배치되는 스위치 박막 트랜지스터 구조체와 구동 박막 트랜지스터 구조체, 스위치 박막 트랜지스터 구조체와 구동 박막 트랜지스터 구조체를 덮는 패시베이션층, 상기 패시베이션층 상에 배치되고, 상기 패시배이션층에 형성된 컨택홀을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터의 소스 전극층과 전기적으로 연결되는 픽셀 전극층, 및 상기 픽셀 전극층 상에 배치된 OLED층을 포함하고, 상기 스위치 박막 트랜지스터 구조체의 도전성 반도체층과 상기 구동 박막 트랜지스터 구조체의 게이트 전극층은 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질인 것을 특징으로 한다.A display pixel circuit according to another aspect of the present invention includes a substrate, a switch thin film transistor structure and a driving thin film transistor structure disposed on the substrate, a passivation layer covering the switch thin film transistor structure and the driving thin film transistor structure, and on the passivation layer. A pixel electrode layer disposed and electrically connected to the source electrode layer of the driving thin film transistor through a contact hole formed in the passivation layer, and an OLED layer disposed on the pixel electrode layer, and the conductivity of the switch thin film transistor structure The semiconductor layer and the gate electrode layer of the driving thin film transistor structure are disposed on the same layer and are made of the same material.
실시 예에서, 상기 도전성 반도체층이 n형 반도체층인 경우, 상기 게이트 전극층의 재질은 상기 n형 반도체층의 재질과 동일하고, 상기 도전성 반도체층이 p형 반도체층인 경우, 상기 게이트 전극층의 재질은 상기 p형 반도체층의 재질과 동일하다.In an embodiment, when the conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer, the material of the gate electrode layer is the same as the material of the n-type semiconductor layer, and when the conductive semiconductor layer is a p-type semiconductor layer, the material of the gate electrode layer is the same. is the same as the material of the p-type semiconductor layer.
실시 예에서, 상기 도전성 반도체층은 불순물이 도핑되지 않은 채널층이다.In an embodiment, the conductive semiconductor layer is a channel layer that is not doped with impurities.
실시 예에서, 상기 도전성 반도체층과 상기 게이트 전극층은 하나의 공정에 의해 동시에 형성된다.In an embodiment, the conductive semiconductor layer and the gate electrode layer are formed simultaneously through one process.
본 발명에 따르면, 글래스(glass) 또는 플라스틱 기판과 같은 내열 온도가 낮은 기판을 이용하여 저온 공정이 가능한 비실리콘계 반도체가 적용된 상보형 TFT를 제작함으로써, 저온 공정에서에서도 상보형 TFT를 제작할 수 있다.According to the present invention, by manufacturing a complementary TFT using a non-silicon semiconductor capable of low-temperature processing using a substrate with a low heat resistance temperature, such as a glass or plastic substrate, the complementary TFT can be manufactured even in a low-temperature process.
또한 제1 TFT의 제1 도전성 반도체층과 제2 TFT의 게이트 전극을 동일한 레이어에서 동일한 재질로 구성함으로써, 동일한 공정에서 도핑 공정 없이 제1 도전성 TFT의 제1 도전성 반도체층과 제2 도전성 TFT의 게이트 전극을 동시에 형성할 수 있고, 이렇게 함으로써, 상보형 TFT의 전체 제조 공정수를 줄일 수 있다. In addition, by forming the first conductive semiconductor layer of the first TFT and the gate electrode of the second TFT in the same layer and made of the same material, the first conductive semiconductor layer of the first conductive TFT and the gate electrode of the second conductive TFT can be formed in the same process without a doping process. The electrodes can be formed simultaneously, thereby reducing the total number of manufacturing processes for complementary TFTs.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 상보형 박막 트랜지스터(이하, 상보형 TFT)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 5는 도 1에 도시된 상보형 TFT의 제조 방법을 설명하기 위한 레이아웃들이다.
도 6은 도 1 및 5에 도시된 상보형 TFT를 포함하는 CMOS 인버터의 등가 회로도이다.
도 7은 도 6에 도시된 CMOS 인버터의 레이아웃이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 백플레인에서 도 1 및 5에 도시된 상보형 TFT를 포함하는 단일 픽셀의 등가 회로도이고, 도 9는 도 8에 도시된 단일 픽셀의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 15는 도 8 및 9에 도시된 단일 픽셀의 제조 방법을 설명하기 위한 레이아웃들이다.Figure 1 is a cross-sectional view showing the structure of a complementary thin film transistor (hereinafter referred to as complementary TFT) according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 to 5 are layouts for explaining the manufacturing method of the complementary TFT shown in Figure 1.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a CMOS inverter including the complementary TFT shown in FIGS. 1 and 5.
FIG. 7 is a layout of the CMOS inverter shown in FIG. 6.
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a single pixel including the complementary TFT shown in FIGS. 1 and 5 in a display backplane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the single pixel shown in FIG. 8.
FIGS. 10 to 15 are layouts for explaining the manufacturing method of the single pixel shown in FIGS. 8 and 9.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. In order to facilitate overall understanding when describing the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 상보형 TFT의 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a complementary TFT according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상보형 TFT는 기판(110) 및 상기 기판(110) 상에 배치되는 제1 TFT(10)와 제2 TFT(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a complementary TFT according to an embodiment of the present invention includes a
상기 기판(110)은 낮은 내열 온도(low heat resistance temperature)를 갖는 비실리콘 기판(non-Silicon Substrate)일 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상보형 TFT는 낮은 공정 온도에서 제조될 수 있다. 상기 비실리콘 기판은, 예를 들면, 글래스 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 글래스 기판의 재질은, 예를 들면, 석영(quartz) 또는 사파이어(sapphire)일 수 있다. The
본 발명의 실시 예에 따른 상보형 TFT는 상기 제1 TFT(10)의 도전성 반도체층(이하, '제1 도전성 반도체층'이라 함)과 상기 제2 TFT(20)의 게이트 전극층(이하, '제2 게이트 전극층'이라 함)이 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질임을 특징으로 한다. 예를 들면, 상기 제2 TFT(20)의 게이트 전극층의 재질은 상기 제1 TFT(10)의 도전성 반도체층의 재질과 동일하다. 이렇게 함으로써, 상기 제1 TFT(10)의 도전성 반도체층과 상기 제2 TFT(20)의 게이트 전극층은 하나의 공정(예, 증착 공정)에서 동시에 형성될 수 있고, 전체 제조 공정의 수 및 공정 시간을 단축할 수 있다.A complementary TFT according to an embodiment of the present invention includes a conductive semiconductor layer (hereinafter referred to as ‘first conductive semiconductor layer’) of the
구체적으로, 상기 제1 TFT(10)는 상기 제2 TFT(20)의 상기 제2 게이트 전극층(130)과 동일한 레이어에 위치한 상기 제1 도전성 반도체층(120) 상에 배치된 게이트 절연막(140), 상기 게이트 절연막(140) 상에 배치되고 상기 제1 도전성 반도체층(120)과 전기적으로 연결되는 제1 소스 전극층(151) 및 제1 드레인 전극층(152)을 포함하며, 상기 제1 소스 전극층(151) 및 상기 제1 드레인 전극층(152)과 동일한 레이어에 위치하고 상기 제1 소스 전극층(151) 및 상기 제1 드레인 전극층(152)의 사이에 배치되는 제1 게이트 전극층(153)을 포함한다. Specifically, the first TFT 10 includes a
상기 제1 도전성 반도체층(120)은 n형 반도체층 또는 p형 반도체층일 수 있다. 상기 제1 도전성 반도체층(120)이 상기 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층은 상기 n형 반도체층과 동일한 재질이고, 상기 제1 도전성 반도체층(120)이 상기 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층(130)은 상기 p형 반도체층과 동일한 재질이다. 본 실시 예에서는, 상기 제1 도전성 반도체층(120)을 상기 n형 반도체층으로 가정한다. 이에 따라 후술하는 상기 제2 TFT(20)의 제2 도전성 반도체층(160)을 p형 반도체층으로 가정한다. The first
상기 게이트 절연막(140)은 제1 컨택홀을 갖는다. 제1 컨택홀은 2개의 컨택홀(142 및 144)을 포함한다. 상기 컨택홀(142)은 상기 n형 반도체층(120)과 제1 소스 전극층(151)을 전기적으로 연결하는 역할을 하고, 상기 또 다른 컨택홀(144)은 상기 n형 반도체층(120)과 제1 드레인 전극층(152)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다.The
상기 제2 TFT(20)는 상기 n형 반도체층(120)과 동일한 레이어에 위치한 상기 제2 게이트 전극층(130) 상에 배치된 상기 게이트 절연막(140), 상기 게이트 절연막(140) 상에 배치된 제2 소스 전극층(154)과 제2 드레인 전극층(155), 상기 제2 소스 전극층(154) 및 상기 제2 드레인 전극층(155)과 동일한 레이어에 위치하고 상기 제2 게이트 전극층(130)과 전기적으로 연결되는 메탈 패드(metal pad)(도 4 및 5의 156), 및 상기 제2 소스 전극층(154)과 상기 제2 드레인 전극층(155)에 접촉하는 상기 p형 반도체층(160, 제2 도전성 반도체층)을 포함한다.The
도 1에는 도시되지 않으나, 상기 메탈 패드(도 4 및 5의 156)는 상기 게이트 절연막(140)에 패터닝된 제2 컨택홀(도 3의 146)을 통해 상기 제2 게이트 전극층(130)에 전기적으로 연결된다.Although not shown in FIG. 1, the metal pad (156 in FIGS. 4 and 5) is electrically connected to the second
도 2 내지 5는 도 1에 도시된 상보형 TFT의 제조 방법을 설명하기 위한 레이아웃들이다.Figures 2 to 5 are layouts for explaining the manufacturing method of the complementary TFT shown in Figure 1.
도 2를 참조하면, 먼저, 상기 기판(110) 상에 상기 제1 TFT(10)의 상기 n형 반도체층(120, 제1 도전성 반도체층)과 상기 제2 TFT(20)의 제2 게이트 전극층(130)이 형성된다. Referring to FIG. 2, first, the n-type semiconductor layer 120 (first conductive semiconductor layer) of the
실시 예에서, 상기 n형 반도체층(120)과 상기 제2 게이트 전극층(130)은 동일한 레이어에서 하나의 증착 공정에 의해 동시에 형성된다. 여기서, 상기 증착 공정은, 예를 들면, 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)과 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD)을 포함한다. 상기 증착 공정 이전에, 상기 기판(110) 상에 상기 n형 반도체층(120)과 상기 제2 게이트 전극층(130)의 위치를 패터닝하기 위한 포토리소그래피(photolithography) 공정이 더 수행될 수 있다. In an embodiment, the n-
상기 n형 반도체층(120)은 상기 제1 TFT(10)의 n형 도펀트(dopant)가 도핑되지 않은 채널층의 역할을 한다. 따라서, 본 실시 예에서는 상기 제1 TFT(10)의 채널층을 형성하기 위해 상기 n형 반도체층(120)에 n형 도펀트(dopant)를 도핑하는 도핑 공정이 생략될 수 있다. 이러한 도핑 공정의 생략으로 인해 공정수 및 공정 시간을 단축할 수 있다. 또한 하나의 증착 공정을 통해 상기 n형 반도체층(120)과 상기 제2 게이트 전극층(130)을 동시에 형성함으로써, 공정수 및 공정 시간을 더욱 단축할 수 있다.The n-
상기 제2 게이트 전극층(130)의 재질은 상기 n형 반도체층(120)의 재질과 동일하다. 상기 제1 TFT(10)의 상기 n형 반도체층(120)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층(130)의 재질은 상기 p형 반도체층의 재질과 동일하다.The material of the second
실시 예에서, 상기 n형 반도체층의 재질로, 아연 산화물(Zinc oxide, ZnO) 계열의 재질, 인듐 산화물(Indium oxide, InO) 계열의 재질, 주석 산화물(Tin oxide, SnO) 계열 재질, 티타늄 산화물(Titanium oxide, TiO) 계열의 재질, 인듐-갈륨-아연 산화물(indium-gallium-zinc oxide, InGaZnO) 계열의 재질, 망간-주석-인듐 산화물(manganese-tin-indium oxide, ZnSnInO) 계열의 재질, 인듐-주석 산화물(indium tin oxide, InSnO) 계열의 재질 및 이들 중 적어도 2개의 재질들을 포함하는 조합물 중에서 어느 하나가 이용될 수 있다.In an embodiment, the n-type semiconductor layer is made of a zinc oxide (ZnO)-based material, an indium oxide (InO)-based material, a tin oxide (SnO)-based material, and titanium oxide. (Titanium oxide, TiO) series materials, indium-gallium-zinc oxide (InGaZnO) series materials, manganese-tin-indium oxide (manganese-tin-indium oxide, ZnSnInO) series materials, Any one of indium tin oxide (InSnO) series materials and a combination containing at least two of these materials may be used.
실시 예에서, 상기 p형 반도체층의 재질로, 텔루륨(Tellurium, Te) 계열의 재질, 텔루륨 산화물(Tellurium oxide, TeOx) 계열의 재질, 셀레늄(Selenium, Se) 계열의 재질, 구리 산화물(Copper oxide, CuO) 계열의 재질, 주석 산화물(tin oxide, SnO) 계열의 재질, 니켈 산화물(Nickel Oxide, NiOx) 계열의 재질 및 이들 중에서 적어도 2개의 재질을 포함하는 조합물 중 어느 하나가 이용될 수 있다.In an embodiment, the material of the p-type semiconductor layer is a tellurium (Te) series material, a tellurium oxide (TeO x ) series material, a selenium (Se) series material, and copper oxide. (Copper oxide, CuO) series materials, tin oxide (SnO) series materials, nickel oxide (Nickel Oxide, NiO x ) series materials, and combinations containing at least two of these materials. It can be used.
이어, 도 3을 참조하면, 상기 기판(110)의 전면에 걸쳐 상기 n형 반도체층(120, 제1 도전성 반도체층)과 상기 제2 게이트 전극층(130)을 덮는 상기 게이트 절연막(140)을 형성한 후, 상기 게이트 절연막(140)을 패터닝하여 상기 n형 반도체층(120) 상에 제1 컨택홀(142 및 144)을 형성하고, 상기 제2 게이트 전극층(130) 상에 제2 컨택홀(146)을 형성하는 공정이 진행된다. Next, referring to FIG. 3, the
도면의 이해를 돕기 위해 도 3에서는 상기 게이트 절연막(140)을 도시하지 않았다. 상기 제1 컨택홀(142 및 144)은 2개의 컨택홀들(142 및 144)을 포함하며, 상기 컨택홀(142)은 상기 n형 반도체층(120)과 상기 제1 소스 전극층(151)을 연결하는 역할을 하고, 상기 또 다른 컨택홀(144)은 상기 n형 반도체층(120)과 상기 제1 드레인 전극층(152)을 연결하는 역할을 한다.To facilitate understanding of the drawing, the
상기 게이트 절연막(140)에 상기 제1 컨택홀(142 및 144)과 상기 제2 컨택홀(146)을 형성하기 위해, 포토리소그래피(photolithography) 공정 및 식각(etching) 공정이 이용될 수 있다. 상기 식각 공정은, 예를 들면, 건식 식각(dry etching) 및/또는 습식 식각(wet etching)을 포함한다.To form the first contact holes 142 and 144 and the
이어, 도 4를 참조하면, 상기 게이트 절연막(140)을 사이에 두고 상기 n형 반도체층(120)과 부분적으로 중첩되는 상기 제1 소스 전극층(151)과 상기 제1 드레인 전극층(152)을 형성하고, 동시에 상기 제1 소스 전극층(151)과 상기 제1 드레인 전극층(152) 사이에 상기 n형 반도체층(120)을 가로지르는 상기 제1 게이트 전극층(153)을 형성하는 공정이 수행된다. 이렇게 함으로써, 상기 제1 TFT(10)가 완성된다. Next, referring to FIG. 4, the first
또한, 상기 게이트 절연막(140) 상에 상기 제2 게이트 전극층(130)과 부분적으로 중첩되는 상기 제2 소스 전극층(154)과 상기 제2 드레인 전극층(155)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 절연막(140) 상에 상기 제2 게이트 전극층(130)과 부분적으로 중첩되는 메탈 패드(156)를 형성하는 공정이 수행된다. In addition, the second
상기 제1 소스 전극층(151), 상기 제1 드레인 전극층(152), 상기 제1 게이트 전극층(153), 상기 제2 소스 전극층(154), 상기 제2 드레인 전극층(155) 및 상기 메탈 패드(156)는 동일한 메탈 재질일 수 있고, 하나의 증착 공정에 의해 동시에 형성된다. 여기서, 상기 증착 공정은, 예를 들면, 상기 CVD와 상기 PVD를 포함한다.The first
상기 제1 소스 전극층(151)과 상기 제1 드레인 전극층(152)은 제1 컨택홀(도 1 및 3의 142 및 144)에 의해 상기 n형 반도체층(120)과 전기적으로 연결되고, 상기 메탈 패드(156)는 상기 제2 컨택홀(146)에 의해 상기 제2 게이트 전극층(130)과 전기적으로 연결된다.The first
이어, 도 5를 참조하면, 상기 제2 소스 전극층(154)과 상기 제2 드레인 전극층(155) 사이의 상기 게이트 절연막(140, 도 5에는 도시하지 않음)의 표면과 상기 제2 소스 전극층(154)과 상기 제2 드레인 전극층(155)의 일부 표면에 상기 p형 반도체층(160, 상기 제2 도전성 반도체층)을 형성하는 공정이 수행된다. 이에 따라 상기 p형 반도체층(160)은 상기 제2 소스 전극층(154)과 상기 제2 드레인 전극층(155)에 전기적으로 연결된다. Next, referring to FIG. 5, the surface of the gate insulating film 140 (not shown in FIG. 5) between the second
상기 p형 반도체층(160)은 p형 도펀트가 도핑되지 않은 상기 제2 TFT(20)의 채널층의 역할을 한다. 따라서, 본 실시 예에서는 상기 제2 TFT(20)의 채널층을 형성하기 위해 상기 p형 반도체층(120)에 n형 도펀트(dopant)를 도핑하는 도핑 공정이 생략될 수 있다. 이러한 도핑 공정의 생략으로 인해 공정수 및 공정 시간을 단축할 수 있다.The p-
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 상보형 TFT는 기존의 높은 내열 온도를 갖는 실리콘 기판(실리콘 웨이퍼) 대신에 석영, 사파이어와 같은 글래스 기판과 같이 내열 온도가 낮은 비실리콘 기판을 채용함으로써, 낮은 공정 온도에서도 상보형 TFT를 제작할 수 있다.As described above, the complementary TFT according to an embodiment of the present invention adopts a non-silicon substrate with a low heat resistance temperature, such as a glass substrate such as quartz or sapphire, instead of a silicon substrate (silicon wafer) with a conventional high heat resistance temperature. , complementary TFTs can be manufactured even at low processing temperatures.
또한 상기 제1 TFT(10)의 상기 제1 도전성 반도체층(120)과 상기 제2 TFT(20)의 상기 제2 게이트 전극층(130)을 동일한 레이어에서 동일한 재질로 구성함으로써, 동일한 공정에서 도핑 공정 없이 제1 TFT(10)의 제1 도전성 반도체층(120)과 제2 TFT(20)의 제2 게이트 전극층(130)을 동시에 형성할 수 있고, 이렇게 함으로써, 상보형 TFT의 전체 제조 공정수를 줄일 수 있다.In addition, the first
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 상보형 TFT는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 인버터, CMOS NAND 회로, COMS NOR 회로, CMOS AND 회로 및 CMOS OR 회로를 포함하는 CMOS 논리 회로, CMOS ALU(Arithmetic Logic Unit), CMOS 마이크로프로세서(microprocessor), CMOS RFID TAG 회로, CMOS 이미지 센서(image sensor), 에너지 하베스터 회로(energy harvester circuits) 및 디스플레이 픽셀 회로(display pixel circuit)와 같은 다양한 응용 회로의 설계에 사용될 수 있다.The complementary TFT according to an embodiment of the present invention includes a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) inverter, a CMOS logic circuit including a CMOS NAND circuit, a COMS NOR circuit, a CMOS AND circuit, and a CMOS OR circuit, and a CMOS ALU (Arithmetic Logic Unit). , can be used in the design of various application circuits such as CMOS microprocessors, CMOS RFID TAG circuits, CMOS image sensors, energy harvester circuits, and display pixel circuits.
도 6은 도 1 및 5에 도시된 상보형 TFT를 포함하는 CMOS 인버터의 등가회로도이고, 도 7은 도 6에 도시된 CMOS 인버터의 레이아웃이다.FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a CMOS inverter including the complementary TFT shown in FIGS. 1 and 5, and FIG. 7 is a layout of the CMOS inverter shown in FIG. 6.
도 6 및 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 CMOS 인버터는 기판(210) 및 상기 기판(210) 상에 배치되는 제3 TFT(30) 및 제4 TFT(40)를 포함한다.Referring to Figures 6 and 7, the CMOS inverter according to an embodiment of the present invention includes a
상기 기판(210)은 낮은 내열 온도(low heat resistance temperature)를 갖는 비실리콘 기판(non-Silicon Substrate)일 수 있다. 상기 비실리콘 기판은, 예를 들면, 글래스 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 글래스 기판의 재질은, 예를 들면, 석영(quartz) 또는 사파이어(sapphire)일 수 있다.The
본 발명의 실시 예에 따른 CMOS 인버터에서는, 상기 제3 TFT(30)의 도전성 반도체층(220)과 상기 제4 TFT(40)의 게이트 전극층(230)이 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질로 이루어진다. 예를 들면, 상기 제4 TFT(40)의 게이트 전극층(230)은 상기 도전성 반도체층(220)과 동일한 재질이다.In the CMOS inverter according to an embodiment of the present invention, the
이에 따라, 상기 제3 TFT(30)의 도전성 반도체층(220)과 상기 제4 TFT(40)의 게이트 전극층(230)을 하나의 공정(예, 증착 공정)에서 동시에 형성할 수 있고, CMOS 인버터의 전체 공정수를 줄일 수 있다.Accordingly, the
구체적으로, 상기 제3 TFT(30)는 상기 제2 게이트 전극층(230)과 동일한 레이어에 위치한 상기 제1 도전성 반도체층(220) 상에 배치된 게이트 절연막(도 6에서는 도시하지 않음), 상기 게이트 절연막 상에 배치되고 상기 제1 도전성 반도체층(120)과 전기적으로 연결되는 제1 소스 전극층(251) 및 제1 드레인 전극층(252)을 포함하며, 상기 제1 소스 전극층(251) 및 상기 제1 드레인 전극층(252)과 동일한 레이어에 위치하고 상기 제1 소스 전극층(251)과 상기 제1 드레인 전극층(252)의 사이에 배치되는 제1 게이트 전극층(253)을 포함한다. Specifically, the
상기 제1 도전성 반도체층(220)은 n형 반도체층 또는 p형 반도체층일 수 있다. 상기 제1 도전성 반도체층(220)이 상기 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층(230)은 상기 n형 반도체층과 동일한 재질이고, 상기 제1 도전성 반도체층(220)이 상기 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층(230)은 상기 p형 반도체층과 동일한 재질이다.The first
도 7에서는 도시하지 않았으나, 상기 게이트 절연막(도 1의 140)은 상기 제1 컨택홀(도 1의 142 및 144)을 갖는다. 하나의 컨택홀(도 1의 142)은 상기 제1 도전성 반도체층(220)과 제1 소스 전극층(251)을 전기적으로 연결하는 역할을 하고, 또 다른 컨택홀(도 1의 144)은 상기 제1 도전성 반도체층(220)과 제1 드레인 전극층(252)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다.Although not shown in FIG. 7, the gate insulating layer (140 in FIG. 1) has the first contact holes (142 and 144 in FIG. 1). One contact hole (142 in FIG. 1) serves to electrically connect the first
상기 제3 TFT(40)는 상기 제1 도전성 반도체층(220)과 동일한 레이어에 위치한 상기 제2 게이트 전극층(230) 상에 배치된 상기 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 배치된 제2 소스 전극층(254)과 제2 드레인 전극층(255), 상기 제2 소스 전극층(254) 및 상기 제2 드레인 전극층(255)과 동일한 레이어에 위치하고 상기 제2 게이트 전극층(230)과 전기적으로 연결되는 메탈 패드(256), 및 상기 제2 소스 전극층(254)과 상기 제2 드레인 전극층(255)에 전기적으로 연결되는 제2 도전성 반도체층(260)을 포함한다.The
상기 메탈 패드(256)는 상기 게이트 절연막에 패터닝된 제2 컨택홀(도 3의 146)을 통해 상기 제2 게이트 전극층(230)에 전기적으로 연결된다.The
본 발명의 실시 예에서는, 상기 제1 드레인 전극층(252)이 제2 소스 전극층(254)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제1 드레인 전극층(252)과 상기 소스 전극층(254)이 하나의 전극층으로 구성된다. 또한 상기 제1 게이트 전극층(253)이 상기 메탈 패드(256)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 제1 게이트 전극층(253)과 상기 메탈 패드(256)가 하나의 전극층으로 구성된다. 그리고, 하나의 전극층으로 구성된 상기 제1 게이트 전극층(253)과 상기 메탈 패드(256)는 입력 신호를 수신하는 입력 단자로 역할을 하고, 하나의 전극층으로 구성된 상기 제1 드레인 전극층(252)과 상기 소스 전극층(254)은 출력 신호를 출력하는 출력 단자로 역할을 한다. 그리고, 제1 소스 전극층(251)은 접지에 연결된다. 이에 따라, CMOS 인버터가 구성된다.In an embodiment of the present invention, the first
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 백플레인에서 도 1 및 5에 도시된 상보형 TFT를 포함하는 단일 픽셀의 등가 회로도이고, 도 9는 도 8에 도시된 단일 픽셀의 구조를 나타내는 단면도이다.FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a single pixel including the complementary TFT shown in FIGS. 1 and 5 in a display backplane according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the single pixel shown in FIG. 8.
먼저, 도 8을 참조하면, 단일 픽셀은 게이트 라인(Gate Line, GL), 데이터 라인(Data Line, DL), 파워 라인(Power Line, PL), 스위치(switch) TFT(50), 구동(driving) TFT(60), 스토리지 커패시터(storage capacitor)(70) 및 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED)(70)를 포함한다.First, referring to FIG. 8, a single pixel has a gate line (GL), a data line (DL), a power line (PL), a
상기 게이트 라인(GL)은 상기 데이터 라인과 상기 파워라인에 교차하며, 상기 스위치 TFT(50)의 스위칭 동작을 제어하기 위한 게이트 전압을 상기 스위치 TF(50)에 인가한다. The gate line GL intersects the data line and the power line, and applies a gate voltage to the
상기 데이터 라인(DL)은 상기 스위치 TFT(50)으로 데이터 전압(소스 전압 또는 픽셀 전압)을 인가한다. 즉, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 단위 픽셀에 데이터 전압을 인가한다. The data line DL applies a data voltage (source voltage or pixel voltage) to the
상기 파워 라인(PL)은 한 프레임 시간(one frame time) 동안 상기 구동 TFT(60)와 상기 스토리지 커패시터(70)로 지속적인 파워 전압(VDD)을 인가한다.The power line PL continuously applies a power voltage VDD to the driving
상기 스위치 TFT(50)는 상기 데이터 라인(DL)과 상기 구동 TFT(60)의 게이트 전극 사이의 경로를 제어한다. 이러한 상기 스위치 TFT(50)는 도 1 및 5에 도시된 상보형 TFT의 제1 TFT(10)와 동일한 구조를 갖는다.The
상기 구동 TFT(60)는 상기 스위치 TFT(50)를 통해 전달되는 데이터 전압과 상기 스토리지의 커패시터(70)의 커패시터 전압에 의한 스위칭 동작에 따라 상기 OLED(80)에 흐르는 전류량을 제어한다. 이러한 상기 구동 TFT(60)는 도 1 및 5에 도시된 상보형 TFT의 제2 TFT(20)와 동일한 구조를 갖는다.The driving
상기 스토리지 커패시터(70)는 상기 한 프레임 시간 동안 상기 파워 라인(PL)을 통해 인가된 파워 전압(또는 프로그래밍된 게이트 전압)을 유지한다.The
OLED(80)는 상기 구동 TFT(60)에 의해 제어되는 전류량에 따라 빛을 발광한다. The OLED (80) emits light according to the amount of current controlled by the driving TFT (60).
본 발명에서는 단일 픽셀에 포함된 상기 구성들의 동작에 특징이 있는 것이므로, 이에 대한 상세 설명은 이미 널리 공지된 OLED 픽셀 회로에 대한 설명으로 대신한다.Since the present invention is characterized by the operation of the above components included in a single pixel, the detailed description thereof is replaced with a description of the already well-known OLED pixel circuit.
이하, 도 8에 도시된 단일 픽셀의 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 9에서는 도면의 간략화 하기위해, 도 8에 도시된 일부 구성들의 도시를 생략했다. 예를 들면, 도 9에서는 도 8에 도시된 게이트 라인(GL), 데이터 라인(DL), 파워 라인(PL) 및 스토리지 커패시터(70)의 구조를 도시하지 않았다.Hereinafter, the structure of the single pixel shown in FIG. 8 will be described in detail. In FIG. 9 , some of the components shown in FIG. 8 are omitted to simplify the drawing. For example, in FIG. 9 , the structures of the gate line (GL), data line (DL), power line (PL), and
도 9를 참조하면, 단일 픽셀은 기판(310), 상기 기판(310) 상에 배치된 상기 스위치 TFT(50) 및 상기 구동 TFT(60)를 포함하며, 추가로, 상기 구동 TFT(60)와 전기적으로 연결되는 OLED 층을 포함한다.Referring to FIG. 9, a single pixel includes a
상기 기판(310)은 내열 온도가 낮은 비실리콘 기판으로서, 에를 들면, 석영 또는 사파이어 재질의 유리 기판일 수 있다.The
상기 스위치 TFT(50)은 상기 기판(310) 상에 배치된 제1 도전성 반도체층(321), 상기 제1 도전성 반도체층(321) 상에 배치된 게이트 절연막(330)을 포함하며, 상기 게이트 절연막(330) 상에 배치된 제1 소스 전극층(341), 제1 드레인 전극층(342) 및 상기 제1 소스 전극층(341)과 상기 제1 드레인 전극층(342) 사이에 배치된 제1 게이트 전극층(343)을 더 포함한다. 여기서, 상기 제1 소스 전극층(341), 상기 제1 드레인 전극층(342) 및 제1 게이트 전극층(343)은 동일한 레이어에 배치된다. 상기 제1 도전성 반도체층(321)은 채널층으로서 2개의 컨택홀들(301, 302)에 의해 상기 제1 소스 전극층(341) 및 상기 제1 드레인 전극층(342)에 전기적으로 연결된다.The
상기 구동 TFT(60)는 상기 기판(310)에 배치된 제2 게이트 전극층(322), 상기 제2 게이트 전극층(322) 상에 배치된 상기 게이트 절연막(330)을 포함하며, 상기 게이트 절연막(330) 상에 배치된 제2 소스 전극층(344) 및 제2 드레인 전극층(345)을 더 포함하다. 또한 상기 구동 TFT(60)는 상기 제2 소스 전극층(344) 및 상기 제2 드레인 전극층(345) 사이에 배치되고, 상기 제2 소스 전극층(344) 및 상기 제2 드레인 전극층(345)의 일단부에 접촉되는 제2 도전성 반도체층(350)을 더 포함한다. The driving
실시 예에서, 상기 스위치 TFT(50)의 상기 제1 도전성 반도체층(321)과 상기 구동 TFT(60)의 상기 제2 게이트 전극층(322)은 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서, 상기 제1 도전성 반도체층(321)과 상기 제2 게이트 전극층(322)을 하나의 공정(예를 들면, 증착 공정)에서 동시에 형성할 수 있고, 상기 디스플레이 픽셀의 공정수 및 공정 시간을 단축할 수 있다. In an embodiment, the first
실시 예에서, 상기 제1 도전성 반도체층(321)은 상기 스위치 TFT(50)의 채널층으로서 n형 반도체층 또는 p형 반도체층일 있다. 상기 제2 도전성 반도체층(350)은 상기 구동 TFT(60)의 채널층이다. 상기 제1 도전성 반도체층(321)이 상기 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전성 반도체층(350)은 상기 p형 반도체층이고, 반대인 경우, n형 반도체층이다.In an embodiment, the first
실시 예에서, 상기 제1 도전성 반도체층(321)이 상기 n형 반도체층인 경우, 상기 구동 TFT(60)의 제2 게이트 전극층(322)은 상기 n형 반도체층과 동일한 재질로 이루어진다. 상기 제1 도전성 반도체층(321)이 상기 p형 반도체층인 경우, 상기 구동 TFT(60)의 제2 게이트 전극층(322)은 상기 p형 반도체층과 동일한 재질로 이루어진다.In an embodiment, when the first
실시 예에서, 상기 제1 도전성 반도체층(321)에는 제1 도전형 도펀트가 도핑되지 않고, 상기 제2 도전성 반도체층(350) 역시 제2 도전형 도펀트가 도핑되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 도핑 공정을 생략할 수 있고, 공정수 및 공정시간을 더욱 단축할 수 있다.In an embodiment, the first
상기 단일 픽셀은 상기 스위치 TFT(50)와 상기 구동 TFT(60)를 보호하는 패시베이션(passivation)층(360), 상기 패시베이션층(360) 상에 배치된 픽셀 전극층(370), 상기 픽셀 전극층(370)의 표면에 배치된 상기 OLED(70) 및 상기 OLED(70)를 보호하는 엔캡슐레이션(encapsulation)층(380)을 더 포함한다. 픽셀 전극층(370)은 상기 패시베이션층(360)에 패터닝된 컨택홀(303)에 의해 상기 구동 TFT(60)의 제2 소스 전극층(344)에 전기적으로 연결된다. The single pixel includes a
도 10 내지 15는 도 8 및 9에 도시된 단일 픽셀의 제조 방법을 설명하기 위한 레이아웃들이다.Figures 10 to 15 are layouts for explaining the manufacturing method of the single pixel shown in Figures 8 and 9.
먼저, 도 10을 참조하면, 먼저, 준비된 상기 기판(310) 상에 상기 스위치 TFT(50)의 제1 도전성 반도체층(321), 상기 구동 TFT(60)의 제2 게이트 전극층(322), 제1 브릿지층(323), 제2 브릿지층(324) 및 상기 스토리지 커패시터(도의 70)의 바텀 전극층(325)이 동시에 형성하는 공정이 진행된다. 이들(321~325)을 동시에 형성하기 위해, 상기 증착 공정이 이용될 수 있다. 상기 증착 공정은, 예를 들면, 포토리소그래피, PVD 및 CVD를 포함한다. First, referring to FIG. 10, first, on the
상기 제1 브릿지층(323)은 상기 게이트 라인(도 8의 GL)과 상기 데이터 라인(도 8의 DL)의 교차 지점(도 8의 A)에서 상기 게이트 라인(도 8의 GL)의 하부를 통과하는 상기 데이터 라인(DL)의 일부 경로로 역할을 한다. 상기 제2 브릿지층(323)은 상기 게이트 라인(GL)과 상기 파워 라인(PL)의 교차 지점(도 8의 B)에서 상기 게이트 라인(도 8의 GL)의 하부를 통과하는 상기 파워 라인(PL)의 일부 경로로 역할을 한다.The
실시 예에서, 상기 제1 도전성 반도체층(321), 상기 제2 게이트 전극층(322), 상기 제1 브릿지층(323), 상기 제2 브릿지층(324) 및 상기 바텀(bottom) 전극층(325A)은 동일 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 게이트 전극층(322), 상기 제1 브릿지층(323), 상기 제2 브릿지층(324) 및 상기 바텀 전극층(325A)은 상기 제1 도전성 반도체층(321)의 재질로 이루어질 수 있다. In an embodiment, the first
실시 예에서, 상기 제1 도전성 반도체층(321)이 상기 n형 반도체층인 경우, 상기 구성들(322~325)은 상기 n형 반도체층의 재질로 이루어진다. 상기 n형 반도체층의 재질로, 예를 들면, 아연 산화물(Zinc oxide, ZnO) 계열의 재질, 인듐 산화물(Indium oxide, InO) 계열의 재질, 주석 산화물(Tin oxide, SnO) 계열 재질, 티타늄 산화물(Titanium oxide, TiO) 계열의 재질, 인듐-갈륨-아연 산화물(indium-gallium-zinc oxide, InGaZnO) 계열의 재질, 망간-주석-인듐 산화물(manganese-tin-indium oxide, ZnSnInO) 계열의 재질, 인듐-주석 산화물(indium tin oxide, InSnO) 계열의 재질 및 이들 중 적어도 2개의 재질들을 포함하는 조합물 중에서 어느 하나가 이용될 수 있다.In an embodiment, when the first
실시 예에서, 상기 제1 도전성 반도체층(321)이 상기 p형 반도체층인 경우, 상기 구성들(322~325)은 상기 p형 반도체층의 재질로 이루어진다. 상기 p형 반도체층의 재질로, 예를 들면, 텔루륨(Tellurium, Te) 계열의 재질, 텔루륨 산화물(Tellurium oxide, TeOx) 계열의 재질, 셀레늄(Selenium, Se) 계열의 재질, 구리 산화물(Copper oxide, CuO) 계열의 재질, 주석 산화물(tin oxide, SnO) 계열의 재질, 니켈 산화물(Nickel Oxide, NiOx) 계열의 재질 및 이들 중에서 적어도 2개의 재질을 포함하는 조합물 중 어느 하나가 이용될 수 있다.In an embodiment, when the first
이어, 도 11을 참조하면, 기판(310)의 전면에 상기 게이트 절연막(도 9의 330)을 형성한 후, 상기 구성들(321~325) 위의 상기 게이트 절연막(도 9의 330)을 패터닝하여 컨텍홀들(301~308)을 형성하는 공정이 진행된다. Next, referring to FIG. 11, after forming the gate insulating film (330 in FIG. 9) on the entire surface of the
상기 컨택홀들(301~308)은 상기 구성들(321~325A)과 상기 구성들(321~325A)의 상부에 배치된 대상 메탈층들(도 12의 341, 342, 343, 344, 345, 346, 325B, DL, PL)을 전기적으로 연결하는 통로로 역할을 한다. 이러한 컨택홀들(301~308)을 형성하기 위해, 상기 식각 공정이 이용될 수 있으며, 상기 식각 공정으로, 예를 들면, 포토리소그래피, 상기 건식 및/또는 습식 식각이 이용될 수 있다.The contact holes 301 to 308 include the
이어, 도 12를 참조하면, 상기 게이트 절연막(360) 상에 상기 스위치 TFT(50)의 상기 제1 소스 전극층(341), 상기 스위치 TFT(50)의 상기 제1 드레인 전극층(342), 상기 스위치 TFT(50)의 제1 게이트 전극층(343), 상기 구동 TFT(60)의 상기 제2 소스 전극층(344), 상기 구동 TFT(60)의 상기 제2 드레인 전극층(345), 상기 구동 TFT(60)의 상기 메탈 패드층(346), 상기 스토리지 커패시터(도 8의 70)의 탑 전극층(325B), 데이터 라인(DL), 파워 라인(PL)을 형성하는 공정이 수행된다. Next, referring to FIG. 12, on the
구체적으로, 상기 제1 소스 전극층(341)과 상기 제1 드레인 전극층(342)은 컨택홀(301 및 302)에 의해 하부에 형성된 제1 도전성 반도체층(321)에 전기적으로 연결되도록 형성된다. 상기 제1 소스 전극층(341)과 상기 제1 드레인 전극층(342) 사이에 형성된 제1 게이트 전극층(343)은 상기 게이트 라인(GL)에 전기적으로 연결되도록 형성된다. 상기 제2 드레인 전극층(345)은 파워 라인(PL)에 전기적으로 연결되도록 형성된다. 상기 메탈 패드층(346)은 상기 제1 드레인 전극층(342)에 전기적으로 연결되도록 형성된다. 상기 데이터 라인(DL)은 상기 컨택홀(304 및 305)을 통해 하부에 형성된 상기 제1 브릿지층(323)과 전기적으로 연결되도록 형성된다. 이에 따라, 상기 데이터 라인(DL)은 상기 게이트 라인(GL)의 하부를 통과하는 경로를 갖는다. 상기 파워 라인(PL)은 상기 컨택홀(306 및 307)을 통해 하부에 형성된 상기 제2 브릿지층(324)과 전기적으로 연결되도록 형성된다. 이에 따라, 상기 파워 라인(PL)은 상기 게이트 라인(GL)의 하부를 통과하는 경로를 갖는다.Specifically, the first
상기 구성들(341, 342, 343, 344, 345, 346, 325B, DL 및 PL)은 하나의 공정을 통해 동시에 형성될 수 있다. 이를 위해, 포토리소그래피 공정 및 증착 공정 등이 이용될 수 있다.The
이어, 도 13을 참조하면, 상기 제2 소스 전극층(344)과 상기 제2 드레인 전극층(345)과 접촉하는 상기 제2 도전성 반도체층(350)을 형성하는 공정이 진행된다. 이에 따라, 상기 구동 TFT(60)가 완성된다. 상기 제2 도전성 반도체층(350)을 형성하기 위해, 포토리소그래피 및 증착 공정이 이용될 수 있다. 상기 제2 도전성 반도체층(350)은 상기 제1 도전성 반도체층(321)과 동일하게 제2 도전성 도펀트가 도핑되지 않은 층이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 픽셀의 제조 공정에서는 도핑 공정이 생략될 수 있다.Next, referring to FIG. 13, a process of forming the second
이어, 도 14를 참조하면, 상기 스위치 TFT(50)와 상기 구동 TFT(60)를 보호하기 위해, 상기 기판(310) 전면에 걸쳐 패시베이션층(도 9의 360)을 형성한 후, 상기 패시베이션층(360)을 패터닝하여 컨택홀(309)을 형성하는 공정이 진행된다. 상기 패시베이션층(360)을 형성하기 위해, PVD 및/또는 CVD증착 공정이 이용될 수 있고, 상기 컨택홀(309)을 형성하기 위해 건식 및/또는 습식 식각을 포함하는 식각 공정이 이용될 수 있다. Next, referring to FIG. 14, after forming a passivation layer (360 in FIG. 9) over the entire surface of the
이어, 도 15를 참조하면, 상기 패시베이션층(360) 상에 상기 컨택홀(309)을 통해 상기 구동 TFT(60)의 제2 소스 전극층(344)에 전기적으로 연결되는 픽셀 전극층(370)과 OLED 스택(70)을 순차적으로 형성한 후, 상기 OLED 스택(70)을 덮는 엔캡슐레이션층(380)을 형성하는 공정이 진행된다. 상기 엔캡슐레이션층(380)은 상기 OLED 스택(70)을 보호하는 역할을 한다. 상기 픽셀 전극층(370), OLED 스택(70) 및 상기 엔캡슐레이션층(380)은 포토리소그래피 및 증착 공정에 의해 형성될 수 있다.Next, referring to FIG. 15, a
상기 엔캡슐레이션층(380)의 형성에 의해 단일 픽셀이 완성된다. 이러한 단일 픽셀을 픽셀 어레이로 구성하면 디스플레이 백플레인(backplane)이 된다.A single pixel is completed by forming the
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art can make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it is possible.
Claims (15)
상기 기판 상에 배치되는 제1 박막 트랜지스터와 제2 박막 트랜지스터를 포함하고,
상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극층은 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질인 것인 특징으로 하는 상보형 박막 트랜지스터.Board; and
Comprising a first thin film transistor and a second thin film transistor disposed on the substrate,
A complementary thin film transistor, wherein the first conductive semiconductor layer of the first thin film transistor and the second gate electrode layer of the second thin film transistor are disposed on the same layer and made of the same material.
상기 제1 박막 트랜지스터는,
상기 제2 게이트 전극층과 동일한 재질로 이루어진 상기 제1 도전성 반도체층 상에 배치된 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 배치되고, 상기 게이트 절연막에 패터닝된 제1 컨택홀을 통해 상기 제1 도전성 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 소스 전극층 및 제1 드레인 전극층; 및
상기 제1 소스 전극층과 상기 제1 드레인 전극층 사이에 배치된 제1 게이트 전극층
을 포함하는 상보형 박막 트랜지스터.In paragraph 1:
The first thin film transistor,
a gate insulating film disposed on the first conductive semiconductor layer made of the same material as the second gate electrode layer;
a first source electrode layer and a first drain electrode layer disposed on the gate insulating layer and electrically connected to the first conductive semiconductor layer through a first contact hole patterned in the gate insulating layer; and
A first gate electrode layer disposed between the first source electrode layer and the first drain electrode layer.
A complementary thin film transistor containing a.
상기 제2 박막 트랜지스터는,
상기 제1 도전성 반도체층과 동일한 재질로 이루어진 상기 제2 게이트 전극층 상에 배치된 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 상에 배치된 제2 소스 전극층 및 제2 드레인 전극층;
상기 제2 소스 전극층 및 상기 제2 드레인 전극층과 동일한 레이어에 위치하고 상기 제2 게이트 전극층과 전기적으로 연결되는 메탈 패드(metal pad); 및
상기 제2 소스 전극층과 상기 제2 드레인 전극층에 상에 배치된 제2 도전성 반도체층
을 포함하는 상보형 박막 트랜지스터.In paragraph 1
The second thin film transistor,
a gate insulating film disposed on the second gate electrode layer made of the same material as the first conductive semiconductor layer;
a second source electrode layer and a second drain electrode layer disposed on the gate insulating layer;
a metal pad located on the same layer as the second source electrode layer and the second drain electrode layer and electrically connected to the second gate electrode layer; and
A second conductive semiconductor layer disposed on the second source electrode layer and the second drain electrode layer.
A complementary thin film transistor containing a.
상기 기판은 낮은 내열 온도를 갖는 비실리콘 기판이고,
상기 비실리콘 기판은 글래스 기판인 것인 상보형 박막 트랜지스터.In paragraph 1:
The substrate is a non-silicon substrate with a low heat resistance temperature,
A complementary thin film transistor wherein the non-silicon substrate is a glass substrate.
상기 제1 도전성 반도체층은 n형 반도체층 또는 p형 반도체층이고,
상기 제1 도전성 반도체층이 상기 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층은 상기 n형 반도체층과 동일한 재질이고,
상기 제1 도전성 반도체층이 상기 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층은 상기 p형 반도체층과 동일한 재질인 것인 상보형 박막 트랜지스터.In paragraph 1:
The first conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer,
When the first conductive semiconductor layer is the n-type semiconductor layer, the second gate electrode layer is made of the same material as the n-type semiconductor layer,
When the first conductive semiconductor layer is the p-type semiconductor layer, the second gate electrode layer is a complementary thin film transistor made of the same material as the p-type semiconductor layer.
상기 n형 반도체층은 아연 산화물(Zinc oxide, ZnO) 계열의 재질, 인듐 산화물(Indium oxide, InO) 계열의 재질, 주석 산화물(Tin oxide, SnO) 계열 재질, 티타늄 산화물(Titanium oxide, TiO) 계열의 재질, 인듐-갈륨-아연 산화물(indium-gallium-zinc oxide, InGaZnO) 계열의 재질, 망간-주석-인듐 산화물(manganese-tin-indium oxide, ZnSnInO) 계열의 재질, 인듐-주석 산화물(indium tin oxide, InSnO) 계열의 재질 및 이들 중 적어도 2개의 재질들을 포함하는 조합물 중에서 어느 하나이고,
상기 p형 반도체층은 텔루륨(Tellurium, Te) 계열의 재질, 텔루륨 산화물(Tellurium oxide, TeOx) 계열의 재질, 셀레늄(Selenium, Se) 계열의 재질, 구리 산화물(Copper oxide, CuO) 계열의 재질, 주석 산화물(tin oxide, SnO) 계열의 재질, 니켈 산화물(Nickel Oxide, NiOx) 계열의 재질 및 이들 중에서 적어도 2개의 재질을 포함하는 조합물 중 어느 하나인 것인 상보형 박막 트랜지스터.In paragraph 5,
The n-type semiconductor layer is made of a zinc oxide (ZnO) series material, an indium oxide (InO) series material, a tin oxide (SnO) series material, and a titanium oxide (TiO) series material. Material, indium-gallium-zinc oxide (InGaZnO) series material, manganese-tin-indium oxide (ZnSnInO) series material, indium tin oxide (indium tin) oxide, InSnO) series of materials and combinations containing at least two of these materials,
The p-type semiconductor layer is made of a tellurium (Te) series material, a tellurium oxide (TeO x ) series material, a selenium (Se) series material, and a copper oxide (CuO) series material. A complementary thin film transistor that is any one of a tin oxide (SnO) series material, a nickel oxide (NiO x ) series material, and a combination containing at least two of these materials.
상기 기판, 상기 제1 박막 트랜지스터 및 상기 제2 박막 트랜지스터는,
CMOS 인버터, CMOS NAND 회로, COMS NOR 회로, CMOS AND 회로 및 CMOS OR 회로를 포함하는 CMOS 논리 회로, CMOS ALU, CMOS 마이크로프로세서(microprocessor), CMOS RFID TAG 회로, CMOS 이미지 센서(image sensor) 및 디스플레이 픽셀 회로에 포함되는 상보형 박막 트랜지스터.In paragraph 1:
The substrate, the first thin film transistor, and the second thin film transistor,
CMOS inverter, CMOS NAND circuit, COMS NOR circuit, CMOS logic circuit including CMOS AND circuit and CMOS OR circuit, CMOS ALU, CMOS microprocessor, CMOS RFID TAG circuit, CMOS image sensor and display pixels. Complementary thin film transistor included in the circuit.
기판 상에 상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극층을 형성하는 단계;
상기 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 게이트 전극층 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연막 상에 상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 게이트 전극층, 제1 소스 전극층 및 제1 드레인 전극층을 형성하고, 동시에 상기 게이트 절연막 상에 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 소스 전극층, 제2 드레인 전극층 및 상기 제2 게이트 전극층과 연결되는 메탈 패드를 형성하는 단계; 및
상기 제2 소스 전극층과 상기 제2 드레인 전극층에 전기적으로 연결되는 제2 도전성 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 게이트 전극층은 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 상보형 박막 트랜지스터의 제조 방법.In a method of manufacturing a complementary thin film transistor including a first thin film transistor and a second thin film transistor,
forming a first conductive semiconductor layer of the first thin film transistor and a second gate electrode layer of the second thin film transistor on a substrate;
forming a gate insulating film on the first conductive semiconductor layer and the second gate electrode layer;
A first gate electrode layer, a first source electrode layer, and a first drain electrode layer of the first thin film transistor are formed on the gate insulating film, and at the same time, a second source electrode layer and a second drain electrode layer of the second thin film transistor are formed on the gate insulating film. and forming a metal pad connected to the second gate electrode layer. and
Forming a second conductive semiconductor layer electrically connected to the second source electrode layer and the second drain electrode layer,
A method of manufacturing a complementary thin film transistor, wherein the first conductive semiconductor layer and the second gate electrode layer are made of the same material.
상기 제1 박막 트랜지스터의 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 박막 트랜지스터의 제2 게이트 전극층을 형성하는 단계는,
동일한 레이어에서 하나의 증착 공정에 의해 제1 도전성 반도체층과 상기 제2 게이트 전극층을 동시에 형성하는 단계인 것인 상보형 박막 트랜지스터의 제조 방법.In paragraph 8:
The step of forming the first conductive semiconductor layer of the first thin film transistor and the second gate electrode layer of the second thin film transistor,
A method of manufacturing a complementary thin film transistor, which includes simultaneously forming the first conductive semiconductor layer and the second gate electrode layer in the same layer through one deposition process.
상기 제1 도전성 반도체층은 n형 반도체층 또는 p형 반도체층이고,
상기 제1 도전성 반도체층이 상기 n형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층의 재질은 상기 n형 반도체층의 재질과 동일하고,
상기 제1 도전성 반도체층이 상기 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 게이트 전극층은 상기 p형 반도체층의 재질과 동일한 것인 상보형 박막 트랜지스터.In paragraph 8:
The first conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer or a p-type semiconductor layer,
When the first conductive semiconductor layer is the n-type semiconductor layer, the material of the second gate electrode layer is the same as the material of the n-type semiconductor layer,
When the first conductive semiconductor layer is the p-type semiconductor layer, the second gate electrode layer is made of the same material as the p-type semiconductor layer.
상기 기판은 낮은 내열 온도를 갖는 비실리콘 기판이고,
상기 비실리콘 기판은 석영(quartz) 또는 사파이어(sapphire)로 구성된 글래스 기판인 것인 상보형 박막 트랜지스터의 제조 방법.In paragraph 8:
The substrate is a non-silicon substrate with a low heat resistance temperature,
A method of manufacturing a complementary thin film transistor, wherein the non-silicon substrate is a glass substrate made of quartz or sapphire.
상기 기판 상에 배치되는 스위치 박막 트랜지스터 구조체와 구동 박막 트랜지스터 구조체;
스위치 박막 트랜지스터 구조체와 구동 박막 트랜지스터 구조체를 덮는 패시베이션층;
상기 패시베이션층 상에 배치되고, 상기 패시배이션층에 형성된 컨택홀을 통해 상기 구동 박막 트랜지스터의 소스 전극층과 전기적으로 연결되는 픽셀 전극층; 및
상기 픽셀 전극층 상에 배치된 OLED층을 포함하고,
상기 스위치 박막 트랜지스터 구조체의 도전성 반도체층과 상기 구동 박막 트랜지스터 구조체의 게이트 전극층은 동일한 레이어에 배치되고, 동일한 재질인 것인 특징으로 하는 단일 픽셀 구조체.Board; and
a switch thin film transistor structure and a driving thin film transistor structure disposed on the substrate;
A passivation layer covering the switch thin film transistor structure and the driving thin film transistor structure;
a pixel electrode layer disposed on the passivation layer and electrically connected to the source electrode layer of the driving thin film transistor through a contact hole formed in the passivation layer; and
Comprising an OLED layer disposed on the pixel electrode layer,
A single pixel structure, wherein the conductive semiconductor layer of the switch thin film transistor structure and the gate electrode layer of the driving thin film transistor structure are disposed on the same layer and made of the same material.
상기 도전성 반도체층이 n형 반도체층인 경우, 상기 게이트 전극층의 재질은 상기 n형 반도체층의 재질과 동일하고,
상기 도전성 반도체층이 p형 반도체층인 경우, 상기 게이트 전극층의 재질은 상기 p형 반도체층의 재질과 동일한 것인 단일 픽셀 구조체.In paragraph 12:
When the conductive semiconductor layer is an n-type semiconductor layer, the material of the gate electrode layer is the same as that of the n-type semiconductor layer,
When the conductive semiconductor layer is a p-type semiconductor layer, the material of the gate electrode layer is the same as the material of the p-type semiconductor layer.
상기 도전성 반도체층은 불순물이 도핑되지 않은 채널층인 것인 단일 픽셀 구조체.In paragraph 12:
A single pixel structure wherein the conductive semiconductor layer is a channel layer that is not doped with impurities.
상기 도전성 반도체층과 상기 게이트 전극층은 하나의 공정에 의해 동시에 형성되는 것인 단일 픽셀 구조체.In paragraph 12:
A single pixel structure wherein the conductive semiconductor layer and the gate electrode layer are formed simultaneously through one process.
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