KR20150048361A - Thin film transistor, method of manufacturing a thin film transistor, and organic light emitting display device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표시 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터의 제조 방법 및 이를 포함한 유기 발광 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a display device, and more particularly, to a method of manufacturing a thin film transistor, a thin film transistor, and an organic light emitting display including the same.
최근, 유기 발광 표시 장치(organic light emitting display device; OLED)가 대면적화 됨에 따라, 채널 영역을 포함하는 반도체층은 대면적 기판 처리에 유리한 다결정 실리콘층(poly-silicon)으로 형성하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 다만, 대면적 표시 장치를 구현하는 경우, 상기 다결정 실리콘층의 균일도가 낮아져 소스/드레인 전극과의 접촉 저항이 증가하고, 누설 전류가 증가하게 되는 문제점이 있다.2. Description of the Related Art As organic light emitting display devices (OLEDs) have become larger in recent years, semiconductor layers including a channel region have been actively studied to be formed into a poly-silicon layer favorable for large-area substrate processing It is progressing. However, when a large area display device is implemented, the uniformity of the polycrystalline silicon layer is lowered, the contact resistance with the source / drain electrodes increases, and the leakage current increases.
상기 문제점을 개선하기 위한 하나의 방법으로 채널 영역을 포함하는 반도체층의 두께를 얇게 형성할 수 있다. 그러나, 이 경우, 소스/드레인 전극을 형성하기 위한 컨택홀 형성 시 상기 반도체층의 손실(식각)에 의해 채널 영역에서의 접촉 불량이 발생하는 문제점이 있다.As one method for solving the above problem, the thickness of the semiconductor layer including the channel region may be reduced. However, in this case, there is a problem that contact failure occurs in the channel region due to loss (etching) of the semiconductor layer when forming the contact hole for forming the source / drain electrode.
본 발명의 일 목적은 소스/드레인 영역의 상면 및 측면을 덮는 금속 물질의 에치 스토퍼를 포함하는 박막 트랜지스터를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a thin film transistor including an etch stopper of a metal material covering the top and sides of the source / drain region.
본 발명의 다른 목적은 소스/드레인 영역의 상면 및 측면을 덮는 금속 물질의 에치 스토퍼를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor including an etch stopper of a metal material covering upper and side surfaces of a source / drain region.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 박막 트랜지스터를 포함하고, 상기 에치 스토퍼와 스토리지 커패시터 하부 전극을 동시에 형성하는 유기 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an organic light emitting diode display including the thin film transistor and simultaneously forming the etch stopper and the storage capacitor lower electrode.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the above-described embodiments and various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터는, 기판 상에 형성되고, 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층, 상기 반도체층의 소스/드레인 영역의 상면의 적어도 일부 및 상기 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 금속 물질의 에치 스토퍼, 상기 반도체층의 채널 영역에 대응되게 위치하는 게이트 전극, 상기 반도체층과 상기 게이트 전극을 절연시키기 위해 상기 반도체층과 상기 게이트 전극 사이에 위치하는 게이트 절연막 및 상기 반도체층의 상기 소스/드레인 영역에 각각 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thin film transistor comprising: a semiconductor layer formed on a substrate and including a polycrystalline silicon layer; at least a portion of a top surface of a source / And an etch stopper of a metal material positioned to cover at least a part of a side surface of the source / drain region, a gate electrode corresponding to a channel region of the semiconductor layer, And a source / drain electrode electrically connected to the gate insulating layer and the source / drain region of the semiconductor layer, respectively.
일 실시예에 의하면, 상기 기판 상부에 버퍼층이 더 포함될 수 있다.According to an embodiment, a buffer layer may be further formed on the substrate.
일 실시예에 의하면, 상기 에치 스토퍼는 사진 식각 공정에 의해 패터닝 되어 형성될 수 있다.According to one embodiment, the etch stopper may be formed by patterning by a photolithography process.
일 실시예에 의하면, 상기 반도체층 및 상기 에치 스토퍼는 상기 패터닝 후 열처리될 수 있다.According to an embodiment, the semiconductor layer and the etch stopper may be heat-treated after the patterning.
일 실시예에 의하면, 상기 소스/드레인 전극은 각각 상기 에치 스토퍼의 상면에 접촉될 수 있다.According to an embodiment, each of the source / drain electrodes may be in contact with the upper surface of the etch stopper.
일 실시예에 의하면, 상기 소스/드레인 영역과 상기 에치 스토퍼 사이에 형성되는 산화막층이 더 포함될 수 있다.According to an embodiment, an oxide layer formed between the source / drain region and the etch stopper may be further included.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은, 기판 상에 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층을 형성하고, 금속 물질로 상기 반도체층의 소스/드레인 영역의 상면의 적어도 일부 및 상기 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮는 에치 스토퍼를 형성한 후, 상기 반도체층 및 상기 에치 스토퍼 상에 게이트 절연막을 형성하고, 상기 게이트 절연막 상에 상기 반도체층의 채널 영역에 대응되게 위치하는 게이트 전극을 형성할 수 있다. 이후에 상기 기판 전면에 걸쳐 층간 절연막을 형성하며, 상기 소스/드레인 영역에 전기적으로 연결되도록 소스/드레인 전극을 형성하는 것을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a semiconductor layer including a polycrystalline silicon layer on a substrate; forming a source / Forming a gate insulating film on the semiconductor layer and the etch stopper after forming an etch stopper covering at least a part of an upper surface of the semiconductor substrate and at least a part of a side surface of the source / A gate electrode corresponding to the channel region can be formed. Forming an interlayer insulating film over the entire surface of the substrate, and forming source / drain electrodes to be electrically connected to the source / drain regions.
일 실시예에 의하면, 상기 기판 상부에 버퍼층이 형성되는 것을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a buffer layer may be formed on the substrate.
일 실시예에 의하면, 상기 에치 스토퍼를 형성한 후, 상기 반도체층 및 상기 에치 스토퍼를 열처리하는 것을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, after forming the etch stopper, the semiconductor layer and the etch stopper may be subjected to a heat treatment.
일 실시예에 의하면, 상기 에치 스토퍼는 사진 식각 공정에 의해 패터닝 되어 형성될 수 있다.According to one embodiment, the etch stopper may be formed by patterning by a photolithography process.
일 실시예에 의하면, 상기 소스/드레인 전극은 각각 상기 에치 스토퍼의 상면에 접촉될 수 있다.According to an embodiment, each of the source / drain electrodes may be in contact with the upper surface of the etch stopper.
일 실시예에 의하면, 상기 게이트 절연막을 형성하는 공정은, 상기 반도체층의 상기 채널 영역 상에 형성된 산화막층을 제거한 후, 상기 기판 전면에 걸쳐 상기 게이트 절연막을 도포하는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of forming the gate insulating film may include removing the oxide film layer formed on the channel region of the semiconductor layer, and then coating the gate insulating film over the entire surface of the substrate.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는, 기판 상에 형성되고, 다결정 실리콘을 포함하는 반도체층, 상기 반도체층의 소스/드레인 영역 상면의 적어도 일부 및 상기 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 금속 물질의 에치 스토퍼, 상기 반도체층으로부터 이격되어 위치하고, 상기 기판 상에 상기 에치 스토퍼와 동시에 형성되는 스토리지 커패시터 하부 전극, 상기 반도체층의 채널 영역에 대응되게 위치하는 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 이격되고, 상기 스토리지 커패시터 하부 전극에 대응되게 위치하는 스토리지 커패시터 상부 전극, 상기 반도체층과 상기 게이트 전극을 절연시키기 위해 상기 반도체층과 상기 게이트 전극 사이에 위치하는 게이트 절연막, 상기 반도체층의 상기 소스/드레인 영역에 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극, 상기 소스/드레인 전극 상에 위치하는 보호막 및 상기 보호막 상에 위치하며, 상기 소스/드레인 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 전극, 유기 발광 구조물 및 제 2 전극을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an organic light emitting diode display comprising: a semiconductor layer formed on a substrate and including polycrystalline silicon; at least a portion of the upper surface of the source / An etch stopper of a metal material positioned to cover at least a portion of a side surface of the source / drain region; a storage capacitor lower electrode located apart from the semiconductor layer and formed simultaneously with the etch stopper on the substrate; A storage capacitor upper electrode spaced apart from the gate electrode and corresponding to the storage capacitor lower electrode; a gate electrode electrically connected to the semiconductor layer and the gate electrode to insulate the semiconductor layer from the gate electrode; A gate insulating film disposed between the semiconductor layers, A source / drain electrode electrically connected to the source / drain region, a protective film located on the source / drain electrode, a first electrode located on the protective film and electrically connected to the source / drain electrode, And a second electrode.
일 실시예에 의하면, 상기 스토리지 커패시터 하부 전극은 상기 에치 스토퍼와 동일한 물질 및 동일한 공정으로 형성될 수 있다.According to one embodiment, the storage capacitor lower electrode may be formed of the same material and the same process as the etch stopper.
일 실시예에 의하면, 상기 에치 스토퍼 및 상기 커패시터 하부 전극은 사진 식각 공정에 의해 패터닝되어 형성될 수 있다.According to an embodiment, the etch stopper and the capacitor lower electrode may be patterned by a photolithography process.
일 실시예에 의하면, 상기 반도체층 및 상기 에치 스토퍼는 상기 패터닝 후 열처리될 수 있다.According to an embodiment, the semiconductor layer and the etch stopper may be heat-treated after the patterning.
일 실시예에 의하면, 상기 소스/드레인 전극은 각각 상기 에치 스토퍼의 상면에 접촉될 수 있다.According to an embodiment, each of the source / drain electrodes may be in contact with the upper surface of the etch stopper.
일 실시예에 의하면, 상기 소스/드레인 영역과 상기 에치 스토퍼 사이에 형성되는 산화막층이 더 포함될 수 있다.According to an embodiment, an oxide layer formed between the source / drain region and the etch stopper may be further included.
본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터는 소스/드레인 영역의 상면의 적어도 일부 및 상기 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 금속 물질의 에치 스토퍼를 포함함으로써 소스/드레인 컨택홀을 형성하는 식각 공정 시 소스/드레인 영역이 식각(또는, 손실)되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 매우 얇은 두께를 갖는 반도체층을 균일하게 형성할 수 있으므로, 박막 트랜지스터의 누설 전류 문제를 크게 개선할 수 있다.The thin film transistor according to embodiments of the present invention includes an etch stopper of a metal material positioned to cover at least a part of the upper surface of the source / drain region and at least a part of the side surface of the source / drain region, It is possible to prevent the source / drain region from being etched (or lost) during the etching process. Therefore, since the semiconductor layer having a very thin thickness can be uniformly formed, the leakage current problem of the thin film transistor can be greatly improved.
본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은 소스/드레인 컨택홀을 형성하는 식각 공정 시 소스/드레인 영역이 식각(또는, 손실)되는 현상을 방지할 수 있다.The method of manufacturing a thin film transistor according to embodiments of the present invention can prevent a source / drain region from being etched (or lost) during an etching process for forming a source / drain contact hole.
본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치는 상기 박막 트랜지스터를 구비함으로써 대면적 표시 장치를 구현하는데 있어서, 매우 얇은 두께를 갖는 반도체층을 균일하게 형성할 수 있으므로, 박막 트랜지스터의 누설 전류 문제를 크게 개선할 수 있다. 또한, 에치 스토퍼와 스토리지 커패시터 하부 전극을 동일한 패터닝 공정을 통해 금속 물질로 형성함으로써 제조 공정이 간소화되고, 스토리지 커패시터 하부 전극에 대한 도핑 공정이 추가로 필요하지 않다는 장점이 있다.The OLED display according to embodiments of the present invention can uniformly form a semiconductor layer having a very thin thickness in realizing a large area display device by including the thin film transistor, It can be greatly improved. In addition, since the etch stopper and the lower electrode of the storage capacitor are formed of the metal material through the same patterning process, the manufacturing process is simplified and the doping process for the lower electrode of the storage capacitor is not required.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and may be variously expanded without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3의 박막 트랜지스터가 제조되는 과정의 일 예를 나타내는 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 나타내는 단면도들이다.
도 6은 도 5의 유기 발광 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to embodiments of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing an example of the thin film transistor of FIG.
3 is a flowchart showing a method of manufacturing a thin film transistor according to embodiments of the present invention.
4A to 4D are cross-sectional views illustrating an example of a process of manufacturing the thin film transistor of FIG.
5A to 5E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the organic light emitting display device and the organic light emitting display device according to the embodiments of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing an example of the organic light emitting diode display of FIG.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.For the embodiments of the invention disclosed herein, specific structural and functional descriptions are set forth for the purpose of describing an embodiment of the invention only, and it is to be understood that the embodiments of the invention may be practiced in various forms, The present invention should not be construed as limited to the embodiments described in Figs.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.The present invention can be variously modified and may take various forms and should not be interpreted as being limited to specific embodiments.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
본 출원에서 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 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.
또한, 본문에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms "to" and the like in the present description mean a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be construed as meaning consistent with meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 박막 트랜지스터(100)는 기판(110), 버퍼층(120), 반도체층(130), 에치 스토퍼(140a, 140b), 게이트 절연막(150), 게이트 전극(160), 층간 절연막(170) 및 소스/드레인 전극(180a, 180b)을 포함할 수 있다.1, a
박막 트랜지스터(100)가 표시 장치에 적용되는 경우, 박막 트랜지스터(100)는 스위칭용 트랜지스터와 구동용 트랜지스터를 포함할 수 있다. 스위칭용 트랜지스터는 데이터 라인으로부터 데이터 신호를 제공하는 기능을 수행할 수 있으며, 구동용 트랜지스터는 상기 스위칭용 트랜지스터로부터 상기 데이터 신호를 받아 전류량을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.When the
기판(110)은 유리 기판, 석영 기판, 투명 플라스틱 기판 등과 같은 투명 기판을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판(110)으로 사용될 수 있는 투명 플라스틱 기판은 폴리이미드(polyimide), 아크릴(acryl), 폴레에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴레에테르(polyether) 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판(110)은 연성을 갖는 기판(flexible substrate)으로 이루어질 수 있다.The
일 실시예에서, 기판(110) 상부에 버퍼층(120)이 더 포함될 수 있다. 버퍼층(120)은 기판(110)으로부터 발생되는 불순물들의 확산을 방지할 수 있고, 반도체 패턴의 형성을 위한 결정화 공정 시에 열의 전달 속도를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 버퍼층(120)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy) 등을 포함할 수 있다. 버퍼층(120)은 실리콘 화합물을 포함하는 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수 있다.In one embodiment, a
기판(110) 또는 버퍼층(120) 상에 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층(130)이 배치될 수 있다. 다결정 실리콘층은 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화함으로써 형성될 수 있다. 비정질 실리콘을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 방법으로는 MIC(metal induced crystallization)법, MILC(metal induced lateral crystallization)법 또는 SGS(super grain silicon)법 등과 같은 금속 촉매를 이용한 결정화 방법을 포함할 수 있다. 다만, 다결정 실리콘층을 결정화하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 저온의 레이저를 이용해 결정화하는 ELA(excimer laser annealing)법으로 다결정 실리콘층을 결정화할 수 있다. 또한, 반도체층(130)은 실시예에 따라 산화물 반도체로 구성될 수도 있다. A
반도체층(130)은 소스 컨택홀 및 드레인 컨택홀을 각각 통해 n+ 또는 p+ 불순물을 주입하여 형성된 소스/드레인 영역(130a, 130b) 및 채널 영역(132)을 포함할 수 있다. 이 때, 반도체층(130)은 오프 전류를 감소시키기 위해 채널 영역(132)과 소스/드레인 영역(130a, 130b) 상이 n- 불순물이 주입된 엘디디(light doped drain; LDD) 영역을 더 포함할 수도 있다.The
에치 스토퍼(140a, 140b)는 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치할 수 있다. 에치 스토퍼(140a, 140b)는 도전성을 갖는 금속 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 에치 스토퍼(140a, 140b)는 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 금속 중의 어느 하나, 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서 에치 스토퍼(140a, 140b)는 실시예에 따라 다양한 금속 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼층(120) 및 반도체층(150) 상에 금속 물질이 증착된 후, 사진 식각 공정에 의해 패터닝되어 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 에치 스토퍼(140a, 140b)가 형성될 수 있다. 이 때, 에치 스토퍼(140a, 140b)는 습식 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 에치 스토퍼(140a, 140b)의 형성 공정은 이에 한정되는 것은 아니다. 에치 스토퍼(140a, 140b)는 이후에 소스 컨택홀 및 드레인 컨택홀 형성 시, 에치 스토퍼(140a, 140b)의 하부에 위치하는 소스/드레인 영역(130a, 130b)이 식각(또는, 제거)되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.The
일 실시예에서, 반도체층(130) 및 에치 스토퍼(140a, 140b)는 상기 에치 스토퍼(140a, 140b)의 패터닝 공정 후 열처리될 수 있다. 상기 열처리 공정에 의해 반도체층(130) 내부의 금속 촉매의 양이 줄어들고, 반도체층(130)의 양 측면 쪽으로 게터링 효과가 발생할 수 있다. 게터링 효과에 의해 누설 전류가 감소하고, 캐리어의 수명이 길어지는 등 박막 트랜지스터의 성능 향상에 도움이 될 수 있다. 상기 열처리 공정은 로(furnace) 공정, RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정, UV 공정 또는 레이저(Laser) 공정 중 어느 하나의 공정을 이용할 수 있다.In one embodiment, the
게이트 전극(160)은 반도체층(130)의 채널 영역(132)에 대응되게 위치할 수 있다. 또한, 게이트 절연막(150)은 반도체층(130)과 게이트 전극(160)을 절연시키기 위해 반도체층(130)과 게이트 전극(160) 사이에 위치할 수 있다. 게이트 전극(160)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)과 같은 알루미늄 합금의 단일층이나, 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 합금 위에 알루미늄 합금이 적층된 다중층으로 구성될 수 있다. 게이트 절연막(150)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층일 수 있다.The
소스/드레인 전극(180a, 180b)은 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)에 각각 전기적으로 연결되도록 위치할 수 있다. 소스/드레인 전극(180a, 180b)은 층간 절연막(170)에 의해 게이트 전극(160)과 절연되게 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 소스/드레인 전극(180a, 180b)은 각각 에치 스토퍼(140a, 140b)의 상면에 접촉되도록 형성될 수 있다. 즉, 소스/드레인(180a, 180b) 전극은 게이트 절연막(150) 및 층간 절연막(170)을 관통하며 식각된 소스 컨택홀 및 드레인 컨택홀에 형성된다. 이 때, 에치 스토퍼(140a, 140b)는 금속 물질로 구성되므로 상기 식각 공정에 의해 식각(또는, 제거)되지 않는다. 따라서, 에치 스토퍼(140a, 140b)에 의해 소스/드레인(180a, 180b) 전극은 소스/드레인 영역(130a, 130b)에 직접적으로 접촉하지 않는다. 소스/드레인 전극(180a, 180b)은 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴텅스텐(MoW), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd), 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 구리(Cu), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 알루미늄 합금(Al alloy), 및 구리 합금(Cu alloy) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.The source /
층간 절연막(170)은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 층간 절연막(170)은 포토레지스트, 아크릴계(acryl-based) 폴리머, 폴리이미드계(polyimide-based) 폴리머, 폴리아미드계(polyamide-based) 폴리머, 실록산계(siloxane-based) 폴리머, 노볼락(novolak) 수지, 알칼리 가용성(alkali-soluble) 수지 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 층간 절연막(170)은 실리콘 화합물, 금속, 금속 산화물 등의 무기 물질을 사용하여 형성될 수도 있다. 예를 들면, 층간 절연막(170)은 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 실리콘 산질화물(SiOxNy), 실리콘 산탄화물(SiOxCy), 실리콘 탄질화물(SiCxNy), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 알루미늄 산화물(AlOx), 티타늄 산화물(TiOx), 탄탈륨 산화물(TaOx), 마그네슘 산화물(MgOx), 아연 산화물(ZnOx), 하프늄 산화물(HfOx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 티타늄 산화물(TiOx) 등을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다.The interlayer insulating
일 실시예에 있어서, 소스/드레인 영역(130a, 130b)과 에치 스토퍼(140a, 140b) 사이에는 산화막층 및/또는 질화막층이 더 포함될 수 있다. 상기 산화막층 및 질화막층은 반도체층(130)의 다결정 실리콘의 결정화 공정 시, 그 부산물로서 다결정 실리콘층 상에 얇게 형성될 수 있다. 따라서, 그 상부에 에치 스토퍼(140a, 140b)를 패터닝할 수 있다. 이 때, 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면이 에치 스토퍼(140a, 140b)와 접촉되므로, 소스/드레인 전극(180a, 180b)은 소스/드레인 영역(130a, 130b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 채널 영역(132) 상부의 산화막층 및/또는 질화막층은 게이트 절연막(150)을 형성하기 직전에 수행하는 세정 공정에 의해 제거될 수 있다. 상기 세정 공정은 불산(HF) 계열의 물질에 의해 진행될 수 있다.In one embodiment, an oxide layer and / or a nitride layer may be further formed between the source /
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터(100)는 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면 및 측면을 덮도록 금속 물질의 에치 스토퍼(140a, 140b)를 배치함으로써 소스/드레인 컨택홀을 형성하는 식각 공정 시 소스/드레인 영역(130a, 130b)이 식각(또는, 손실)되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 매우 얇은 두께를 갖는 반도체층(130)을 균일하게 형성할 수 있으므로, 박막 트랜지스터의 누설 전류 문제를 크게 개선할 수 있다.As described above, the
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터의 일 예를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an example of the thin film transistor of FIG.
도 2를 참조하면, 박막 트랜지스터(200)는 기판(110), 기판(110) 상에 형성되는 버퍼층(120), 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층(130), 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 금속 물질의 에치 스토퍼(140a, 140b), 반도체층(130)과 게이트 전극(160)을 절연시키기 위해 반도체층(130)과 게이트 전극(160) 사이에 위치하는 게이트 절연막(150), 반도체층(130)의 채널 영역(132)에 대응되게 위치하는 게이트 전극(160), 소스/드레인 전극(180a, 180b)과 게이트 전극(160) 사이를 절연시키는 층간 절연막(170) 및 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)에 각각 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극(180a, 180b)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 대해서는 상술하였으므로, 중복되는 내용에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.2, the
반도체층의 다결정 실리콘층은 MIC(metal induced crystallization)법, MILC(metal induced lateral crystallization)법 또는 SGS(super grain silicon)법 등과 같은 금속 촉매를 이용한 결정화 방법을 사용하여 비정질 실리콘을 다결정 실리콘층으로 결정화함으로써 형성될 수 있다.The polycrystalline silicon layer of the semiconductor layer is formed by crystallizing amorphous silicon into a polycrystalline silicon layer by using a crystallization method using a metal catalyst such as a metal induced crystallization (MIC) method, a metal induced lateral crystallization (MILC) method, or a super grain silicon .
일 실시예에 있어서, 스소/드레인 영역(130a, 130b)과 에치 스토퍼(140a, 140b) 사이에는 산화막층(136)이 더 포함될 수 있다. 상기 산화막층(136)은 반도체층(130)의 다결정 실리콘의 결정화 공정 시, 그 부산물로서 다결정 실리콘층 상에 얇게 형성될 수 있다. 따라서, 산화막층(136)을 제거하지 않고, 산화막층(136) 상부에 에치 스토퍼(140a, 140b)를 패터닝할 수 있다. 이 때, 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면이 에치 스토퍼(140a, 140b)와 접촉되므로, 소스/드레인 전극(180a, 180b)은 소스/드레인 영역(130a, 130b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 채널 영역(132) 상부에 형성된 산화막층은 게이트 절연막(150)을 형성하기 직전에 수행하는 세정 공정에 의해 제거될 수 있다. 상기 세정 공정은 불산(HF) 계열의 물질에 의해 진행될 수 있다.In one embodiment, an
박막 트랜지스터(200)는 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면 및 측면을 덮도록 금속 물질의 에치 스토퍼(140a, 140b)를 배치함으로써 소스/드레인 컨택홀을 형성하는 식각 공정 시 소스/드레인 영역(130a, 130b)이 식각(또는, 손실)되는 현상을 방지할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4a 내지 도 4d는 도 3의 박막 트랜지스터가 제조되는 과정의 일 예를 나타내는 단면도들이다.FIG. 3 is a flow chart showing a method of manufacturing a thin film transistor according to embodiments of the present invention, and FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views illustrating an example of a process of manufacturing the thin film transistor of FIG.
도 3을 참조하면, 박막 트랜지스터의 제조 방법은 기판 상에 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층을 형성(Step S110)하고, 금속 물질로 반도체층의 소스/드레인 영역의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮는 에치 스토퍼를 형성(Step S120)하며, 반도체층 및 에치 스토퍼 상에 게이트 절연막을 형성(Step S130)하고, 게이트 절연막 상에 반도체층의 채널 영역에 대응되게 위치하는 게이트 전극을 형성(step S140)할 수 있다. 그리고, 기판 전면에 걸쳐 층간 절연막을 형성(Step S150)하고, 게이트 절연막과 층간 절연막을 관통하는 컨택홀을 형성한 후에 소스/드레인 영역에 전기적으로 연결되도록 소스/드레인 전극을 형성(Step S160)할 수 있다. 이에 의해 형성된 박막 트랜지스터가 표시 장치에 적용되는 경우, 박막 트랜지스터는 스위칭용 트랜지스터와 구동용 트랜지스터를 포함할 수 있다. 스위칭용 트랜지스터는 데이터 라인으로부터 데이터 신호를 제공하는 기능을 수행할 수 있으며, 구동용 트랜지스터는 상기 스위칭용 트랜지스터로부터 상기 데이터 신호를 받아 전류량을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3, a method of manufacturing a thin film transistor includes forming a semiconductor layer including a polycrystalline silicon layer on a substrate (Step S110), forming a source / drain region (Step S120). A gate insulating film is formed on the semiconductor layer and the etch stopper (Step S130). A gate insulating film is formed on the gate insulating film to correspond to the channel region of the semiconductor layer. An electrode may be formed (step S140). Then, an interlayer insulating film is formed over the entire surface of the substrate (Step S150), source / drain electrodes are formed to be electrically connected to the source / drain regions after forming contact holes passing through the gate insulating film and the interlayer insulating film . When the thin film transistor thus formed is applied to a display device, the thin film transistor may include a switching transistor and a driving transistor. The switching transistor can perform a function of providing a data signal from the data line and the driving transistor can perform the function of receiving the data signal from the switching transistor and controlling the amount of current.
도 4a를 참조하면, 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 형성되고, 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층(130)이 형성(Step S110)될 수 있다. 다결정 실리콘층은 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화함으로써 형성될 수 있다. 비정질 실리콘을 다결정 실리콘층으로 결정화하는 방법으로는 MIC법, MILC법 또는 SGS법 등과 같은 금속 촉매를 이용한 결정화 방법을 포함할 수 있다. 다만, 다결정 실리콘층을 결정화하는 방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 결정화에 의해 반도체층(130) 상면에는 산화막층 및/또는 질화막층이 얇게 형성될 수 있다. 반도체층(130)의 채널 영역 상부에 형성되는 산화막층 및 질화막층은 박막 트랜지스터의 성능을 저하시키는 요인이 되므로 후속 공정에 의해 제거될 수 있다.4A, a
도 4b를 참조하면, 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮는 금속 물질로 구성된 에치 스토퍼(140a, 140b)가 형성(Step S120)될 수 있다. 4B, an etch stopper (not shown) is formed of a metal material covering at least a part of the upper surface of the source /
반도체층(130)은 후속 공정에서 소스 컨택홀 및 드레인 컨택홀을 각각 통해 n+ 또는 p+ 불순물을 주입하여 형성된 소스/드레인 영역(130a, 130b) 및 채널 영역(132)을 포함할 수 있다.The
에치 스토퍼(140a, 140b)는 도전성을 갖는 금속 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 에치 스토퍼(140a, 140b)는 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 금속을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서 에치 스토퍼(140a, 140b)는 실시예에 따라 다양한 금속 물질을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼층(120) 및 반도체층(150) 상에 금속 물질이 증착된 후, 사진 식각 공정에 의해 패터닝되어 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 에치 스토퍼(140a, 140b)가 형성될 수 있다. 이 때, 에치 스토퍼(140a, 140b)는 습식 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 에치 스토퍼(140a, 140b)의 형성 공정은 이에 한정되는 것은 아니다.The
일 실시예에서, 반도체층(130) 및 에치 스토퍼(140a, 140b)는 상기 에치 스토퍼(140a, 140b)의 패터닝 공정 후 열처리될 수 있다. 상기 열처리 공정에 의해 반도체층(130) 내부의 금속 촉매의 양이 줄어들고, 반도체층(130)의 양 측면 쪽으로 게터링 효과가 발생할 수 있다. 게터링 효과에 의해 누설 전류가 감소하고, 캐리어의 수명이 길어지는 등 박막 트랜지스터의 성능 향상에 도움이 될 수 있다. 상기 열처리 공정은 로(furnace) 공정, RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정, UV 공정 또는 레이저(Laser) 공정 중 어느 하나의 공정을 이용할 수 있다.In one embodiment, the
도 4c를 참조하면, 반도체층(130) 및 에치 스토퍼(140a, 140b) 상에 게이트 절연막(150)을 형성(Step S130)하고, 게이트 절연막(150) 상에 반도체층(130)의 채널 영역(132)에 대응되게 위치하는 게이트 전극(160)을 형성(step S140)할 수 있다.4C, a
일 실시예에서, 반도체층(130)의 채널 영역(132) 상에 형성된 산화막층을 제거한 후 기판(110) 전면에 걸쳐 게이트 절연막(150)을 형성할 수 있다. 상기 산화막층은 세정 공정에 의해 제거될 수 있다. 상기 세정 공정은 불산(HF) 계열의 물질에 의해 진행될 수 있다. 다른 실시예에서, 반도체층(130) 상면에 형성된 산화막층 전부를 제거한 후 에치 스토퍼(140a, 140b)를 형성할 수 있다. 도 4b 내지 도 4b는 반도체층(130) 상면에 형성된 산화막층 전부를 제거한 후 후속 공정을 진행하는 예를 보여준다. 게이트 전극(160)은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)과 같은 알루미늄 합금의 단일층이나, 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 합금 위에 알루미늄 합금이 적층된 다중층으로 구성될 수 있다. 게이트 절연막(150)은 실리콘 산화막(SiOx), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 이들의 이중층일 수 있다.The
도 4d를 참조하면, 기판(110) 전면에 걸쳐 층간 절연막(170)을 형성(Step S150)하고, 게이트 절연막(150)과 층간 절연막(170)을 관통하는 컨택홀을 형성한 후에 소스/드레인 영역(130a, 130b)에 전기적으로 연결되도록 소스/드레인 전극(180a, 180b)을 형성(Step S160)할 수 있다. 소스/드레인 컨택홀은 식각 공정을 통해 에치 스토퍼(140a, 140b)의 일부 영역만을 노출시키며 형성될 수 있다. 이 때, 소스 컨택홀 및 드레인 컨택홀을 각각 통해 n+ 또는 p+ 불순물을 주입하여 반도체층(130)에 소스/드레인 영역(130a, 130b) 및 채널 영역(132)을 형성할 수 있다. 4D, an
금속 물질로 구성된 에치 스토퍼(140a, 140b)는 상기 식각 공정에 의해 식각되지 않는다. 따라서, 에치 스토퍼(140a, 140b)의 하부에 위치하는 소스/드레인 영역(130a, 130b)은 상기 컨택홀을 형성하는 식각 공정에 영향을 받지 않고, 그 두께를 일정하게 유지할 수 있다. 상기 컨택홀을 통하여 소스/드레인 전극(180a, 180b)이 형성(Step S160)될 수 있다. 이 때, 소스/드레인 전극(180a, 180b)과 소스/드레인 영역(130a, 130b)은 금속 물질로 구성된 에치 스토퍼(140a, 140b)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.The
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 박막 트랜지스터(100)의 제조 방법은 반도체층(130) 형성 후 소스/드레인 영역(130a, 130b)을 덮는 금속 물질의 에치 스토퍼(140a, 140b)를 형성함으로써 소스/드레인 컨택홀을 형성하는 식각 공정 시 소스/드레인 영역(130a, 130b)이 식각(또는, 손실)되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 매우 얇은 두께를 갖는 반도체층(130)을 균일하게 형성할 수 있으므로, 박막 트랜지스터의 누설 전류 문제를 크게 개선할 수 있다.As described above, the method of manufacturing the
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예들에 따른 유기 발광 표시 장치 및 유기 발광 표시 장치의 제조 과정을 나타내는 단면도들이다.5A to 5E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the organic light emitting display device and the organic light emitting display device according to the embodiments of the present invention.
도 5a를 참조하면, 유기 발광 표시 장치(500)는 기판(110), 버퍼층(120), 반도체층(130), 에치 스토퍼(140a, 140b), 게이트 절연막(150), 게이트 전극(160), 층간 절연막(170) 및 소스/드레인 전극(180a, 180b)을 포함하는 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터 하부 전극(520) 및 스토리지 커패시터 상부 전극(540)을 포함하는 스토리지 커패시터, 소스/드레인 전극(180a, 180b)과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(560), 유기 발광 구조물(580) 및 제 2 전극(590)을 포함할 수 있다.5A, the
에치 스토퍼(140a, 140b)는 금속 물질로 구성되며, 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b) 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치할 수 있다. 에치 스토퍼(140a, 140b)는 이후에 소스 컨택홀 및 드레인 컨택홀 형성 시, 에치 스토퍼(140a, 140b)의 하부에 위치하는 소스/드레인 영역(130a, 130b)이 식각(또는, 제거)되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.The
다만, 박막 트랜지스터에 대해서는 상술하였으므로, 중복되는 내용에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.However, since the thin film transistor has been described above, a detailed description of the overlapping contents will be omitted.
유기 발광 표시 장치(100)는 기판(110) 상에 제공되는 스토리지 커패시터를 추가적으로 포함할 수 있다. 이러한 스토리지 커패시터는 상기 스위칭용 트랜지스터가 턴오프(turn-off)되더라도 상술한 박막 트랜지스터에 소정의 전류를 제공하는 역할을 할 수 있다.The organic light emitting
스토리지 커패시터 하부 전극(520)은 반도체층(130)으로부터 이격되어 위치하고, 에치 스토퍼(140a, 140b)와 동시에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 스토리지 커패시터 하부 전극(520)은 에치 스토퍼(140a, 140b)와 동일한 물질 및 동일한 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 스토리지 커패시터 하부 전극(520) 및 에치 스토퍼(140a, 140b)는 사진 식각 공정에 의해 패터닝되어 형성될 수 있으며, 동일한 금속 물질로 구성될 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터는 금속-절연체-금속 구조의 커패시터 구조를 가질 수 있다.The storage capacitor
스토리지 커패시터 상부 전극(540)은 게이트 절연막(150)의 상부에 형성될 수 있다. 스토리지 커패시터 상부 전극(540)은 스토리지 커패시터 하부 전극(520)에 대하여 수직 방향으로 대응되는 위치에 형성되고, 게이트 전극(160)과 동일한 층에 형성될 수 있다.스토리지 커패시터 상부 전극(540)은 게이트 절연막(150)에 의하여 스토리지 커패시터 하부 전극(520)에 대하여 절연될 수 있다.The storage capacitor
스토리지 커패시터 상부 전극(540)은 게이트 전극(160)과 동일한 소재 및 동일한 구조로 형성될 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터 상부 전극(160)은 투명한 도전 소재를 포함할 수 있다.The storage capacitor
이처럼, 스토리지 커패시터 하부 전극(520)은 반도체층(130)과 동일한 층에 에치 스토퍼(140a, 140)와 동일 공정을 통해 형성되고, 스토리지 커패시터 상부 전극(540)은 게이트 전극(160)과 동일한 층에 형성되므로, 유기 발광 표시 장치(500)의 제조 공정을 간소화할 수 있다.The storage capacitor
유기 발광 표시 장치(500)는 박막 트랜지스터, 스토리지 커패시터를 덮는 보호막(550)을 포함하며, 보호막(550)은 트랜지스터의 드레인 전극(180a)을 노출시키는 화소 컨택홀이 형성된다. 제1 전극(560)은 회로 구성에 따라 박막 트랜지스터의 소스 전극(180b)과 접속할 수 있다.The organic light emitting
보호막(550)은 무기막인 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등을 포함할 수 있고, 유기막인 폴리이마이드(polyimide), 벤조사이클로부틴계 수지(benzocyclobutene series resin) 또는 아크릴레이트(acrylate) 등을 포함할 수 있다. 또한 상기 무기막과 상기 유기막의 적층 구조로 형성될 수도 있다.The
제 1 전극(560)은 컨택홀을 통해 드레인 전극(180a)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 전극(560)은 애노드(anode) 또는 캐소드(cathode)로 형성할 수 있다. 제 1 전극(180)이 애노드인 경우, 애노드는 투명 도전막(예를 들면, ITO, IZO, ITZO 등)으로 형성할 수 있으며, 제 1 전극(180)이 캐소드인 경우, 캐소드는 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 알루미늄(Al), 은(Ag), 바륨(Ba) 또는 이들의 합금을 사용하여 형성할 수 있다.The
제 1 전극(560) 상에 1 전극(560)의 표면 일부를 노출시키는 개구부를 갖는 화소 정의막(570)이 형성되고, 상기 노출된 제 1 전극(560) 상에 유기 발광층을 포함하는 유기 발광 구조물(580)이 형성될 수 있다. 유기 발광 구조물(580)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 억제층, 전자 억제층, 전자 주입층 및 전자 수송층 중 적어도 하나로 이루어진 층을 포함할 수 있다. 제 2 전극(590)은 유기 발광 구조물(580) 및 화소 정의막(570) 상에 형성될 수 있다.A
도 5b를 참조하면, 기판(110) 상에 버퍼층(120)이 형성되고, 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층(130)이 형성될 수 있다. 다결정 실리콘층은 비정질 실리콘을 다결정 실리콘으로 결정화함으로써 형성될 수 있다. 상기 결정화에 의해 반도체층(130) 상면에는 산화막층 및/또는 질화막층이 얇게 형성될 수 있다. 반도체층(130)의 채널 영역 상부에 형성되는 산화막층 및 질화막층은 박막 트랜지스터의 성능을 저하시키는 요인이 되므로 후속 공정에 의해 제거될 수 있다.Referring to FIG. 5B, a
도 5c를 참조하면, 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮는 금속 물질로 구성된 에치 스토퍼(140a, 140b)와 스토리지 커패시터 하부 전극(520)이 동시에 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5C, an etch stopper (not shown) is formed of a metal material covering at least a part of the upper surface of the source /
에치 스토퍼(140a, 140b) 및 스토리지 커패시터 하부 전극(520)은 도전성을 갖는 동일한 금속 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 에치 스토퍼(140a, 140b) 및 스토리지 커패시터 하부 전극(520)은 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 금속 중의 어느 하나 또는 이의 합금을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 실시예에 따라 다양한 금속 물질이 포함될 수 있다. 이에 따라, 스토리지 커패시터는 금속-절연체-금속 구조를 가질 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터 하부 전극(520)은 따로 도핑하는 공정이 생략될 수 있다.The
일 실시예에서, 에치 스토퍼(140a, 140b) 및 커패시터 하부 전극(520)은 반도체층(130) 및 버퍼층(120) 상에 증착된 금속 물질을 사진 식각 공정에 의한 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 이 때, 에치 스토퍼(140a, 140b) 및 스토리지 커패시터 하부 전극(520)은 습식 식각 공정에 의해 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 에치 스토퍼(140a, 140b) 및 스토리지 커패시터 하부 전극(520)의 형성 공정은 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the
일 실시예에서, 반도체층(130) 및 에치 스토퍼(140a, 140b)는 상기 에치 스토퍼(140a, 140b)의 패터닝 공정 후 열처리될 수 있다. 상기 열처리 공정에 의해 반도체층(130) 내부의 금속 촉매의 양이 줄어들고, 반도체층(130)의 양 측면 쪽으로 게터링 효과가 발생할 수 있다. 다만, 이에 대해서는 상술한 바 있으므로, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In one embodiment, the
도 5d를 참조하면, 반도체층(130) 및 에치 스토퍼(140a, 140b) 상에 게이트 절연막(150)을 형성한 후, 게이트 절연막(150) 상에 반도체층(130)의 채널 영역(132)에 대응되게 위치하는 게이트 전극(160)을 형성함과 동시에 스토리지 커패시터 상부 전극(540)을 스토리지 커패시터 하부 전극(520)에 대하여 수직 방향으로 대응되는 위치에 형성할 수 있다. 스토리지 커패시터 상부 전극(540)은 게이트 전극(160)과 동일한 물질로 구성될 수 있다. 따라서, 스토리지 커패시터는 금속-절연체-금속 구조를 가질 수 있다.5D, a
도 5e를 참조하면, 기판(110) 전면에 걸쳐 층간 절연막(170)을 형성하고, 게이트 절연막(150)과 층간 절연막(170)을 관통하는 컨택홀을 형성한 후에 소스/드레인 영역(130a, 130b)에 전기적으로 연결되도록 소스/드레인 전극(180a, 180b)을 형성할 수 있다.5E, an
금속 물질로 구성된 에치 스토퍼(140a, 140b)는 소스/드레인 전극(180a, 180b)을 형성하기 위해 소스/그레인 컨택홀을 형성하는 식각 공정에 의해 식각되지 않는다. 따라서, 에치 스토퍼(140a, 140b)의 하부에 위치하는 소스/드레인 영역(130a, 130b)은 상기 컨택홀을 형성하는 식각 공정에 영향을 받지 않고, 그 두께를 일정하게 유지할 수 있다. 이 때, 소스/드레인 전극(180a, 180b)과 소스/드레인 영역(130a, 130b)은 금속 물질로 구성된 에치 스토퍼(140a, 140b)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.The
이후 공정에서 보호막(550), 제 1 전극(560), 화소 정의막(570), 유기 발광 구조물(580) 및 제 2 전극을 형성함으로써 도 5a의 유기 발광 표시 장치(500)를 제조할 수 있다.5A can be manufactured by forming the
상술한 바와 같이, 유기 발광 표시 장치(500)는 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면 및 측면을 덮도록 금속 물질의 에치 스토퍼(140a, 140b)를 배치함으로써 소스/드레인 컨택홀을 형성하는 식각 공정 시 소스/드레인 영역(130a, 130b)이 식각(또는, 손실)되는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 대면적 표시 장치를 구현하는데 있어서, 매우 얇은 두께를 갖는 반도체층(130)을 균일하게 형성할 수 있으므로, 박막 트랜지스터의 누설 전류 문제를 크게 개선할 수 있다. 또한, 에치 스토퍼(140a, 140b)와 스토리지 커패시터 하부 전극(520)을 동일한 패터닝 공정을 통해 금속 물질로 형성함으로써 제조 공정이 간소화되고, 스토리지 커패시터 하부 전극(520)에 대한 도핑 공정이 추가로 필요하지 않다는 장점이 있다.As described above, the
도 6은 도 5의 유기 발광 표시 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view showing an example of the organic light emitting diode display of FIG.
도 6을 참조하면, 유기 발광 표시 장치(600)는 기판(110), 기판(110) 상에 형성되는 버퍼층(120), 다결정 실리콘층을 포함하는 반도체층(130), 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 상면의 적어도 일부 및 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 금속 물질의 에치 스토퍼(140a, 140b), 반도체층(130)므로부터 이격되어 위치하고, 에치 스토퍼(140a, 140b)와 동시에 형성되는 스토리지 커패시터 하부 전극(520), 반도체층(130)과 게이트 전극(160)을 절연시키기 위해 반도체층(130)과 게이트 전극(160) 사이에 위치하는 게이트 절연막(150), 반도체층(130)의 채널 영역(132)에 대응되게 위치하는 게이트 전극(160), 게이트 전극(160)과 이격되고, 스토리지 커패시터 하부 전극(520)에 대응되게 위치하는 스토리지 커패시터 상부 전극(540), 소스/드레인 전극(180a, 180b)과 게이트 전극(160) 사이를 절연시키는 층간 절연막(170), 반도체층(130)의 소스/드레인 영역(130a, 130b)에 각각 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극(180a, 180b), 소스/드레인 전극(180a, 180b) 상에 위치하는 보호막(570), 제 1 전극(560), 유기 발광 구조물(580) 및 제 2 전극(590)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 대해서는 상술하였으므로, 중복되는 내용에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.6, the
일 실시예에 있어서, 소스/드레인 영역(130a, 130b)과 에치 스토퍼(140a, 140b) 사이에는 산화막층(136)이 더 포함될 수 있다. 상기 산화막층(136)은 반도체층(130)의 다결정 실리콘의 결정화 공정 시, 그 부산물로서 다결정 실리콘층 상에 얇게 형성될 수 있다. 따라서, 산화막층(136)을 제거하지 않고, 산화막층(136) 상부에 에치 스토퍼(140a, 140b)를 패터닝할 수 있다. 이 때, 소스/드레인 영역(130a, 130b)의 측면이 에치 스토퍼(140a, 140b)와 접촉되므로, 소스/드레인 전극(180a, 180b)은 소스/드레인 영역(130a, 130b)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 채널 영역(132) 상부에 형성된 산화막층은 게이트 절연막(150)을 형성하기 직전에 수행하는 세정 공정에 의해 제거될 수 있다. 상기 세정 공정은 불산(HF) 계열의 물질에 의해 진행될 수 있다.In one embodiment, an
본 발명은 박막 트랜지스터 및 이를 구비한 유기 발광 표시 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 텔레비전, 모니터, 이동 통신 기기, MP3, 휴대용 디스플레이 기기, 조명 기기 등의 여러 가지 전기 및 전자 장치들에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to a thin film transistor and an organic light emitting display having the same. For example, the present invention may be applied to various electrical and electronic devices such as televisions, monitors, mobile communication devices, MP3, portable display devices, lighting devices, and the like.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 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 as defined in the following claims. It can be understood that it is possible.
100, 200: 박막 트랜지스터
110: 기판
130: 반도체층
130a, 130b: 소스/드레인 영역
132: 채널 영역
136: 산화막층
140a, 140b: 에치 스토퍼
150: 게이트 절연막
160: 게이트 전극
170: 층간 절연막
180a, 180b: 소스/드레인 전극
500,600: 유기 발광 표시 장치
520: 스토리지 커패시터 하부 전극
540: 스토리지 커패시터 상부 전극100, 200: thin film transistor 110: substrate
130:
132: channel region 136: oxide layer
140a, 140b: etch stopper 150: gate insulating film
160: gate electrode 170: interlayer insulating film
180a, 180b: source /
520: storage capacitor lower electrode
540: storage capacitor upper electrode
Claims (18)
상기 반도체층의 소스/드레인 영역의 상면의 적어도 일부 및 상기 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 금속 물질의 에치 스토퍼;
상기 반도체층의 채널 영역에 대응되게 위치하는 게이트 전극;
상기 반도체층과 상기 게이트 전극을 절연시키기 위해 상기 반도체층과 상기 게이트 전극 사이에 위치하는 게이트 절연막; 및
상기 반도체층의 상기 소스/드레인 영역에 각각 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터.A semiconductor layer formed on the substrate, the semiconductor layer including a polycrystalline silicon layer;
An etch stopper of a metal material positioned to cover at least a portion of an upper surface of a source / drain region of the semiconductor layer and at least a portion of a side surface of the source / drain region;
A gate electrode corresponding to the channel region of the semiconductor layer;
A gate insulating film positioned between the semiconductor layer and the gate electrode to insulate the semiconductor layer from the gate electrode; And
And source / drain electrodes electrically connected to the source / drain regions of the semiconductor layer, respectively.
상기 기판 상부에 버퍼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method according to claim 1,
And a buffer layer on the substrate.
상기 소스/드레인 영역과 상기 에치 스토퍼 사이에 형성되는 산화막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.The method according to claim 1,
And an oxide layer formed between the source / drain region and the etch stopper.
금속 물질로 상기 반도체층의 소스/드레인 영역의 상면의 적어도 일부 및 상기 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮는 에치 스토퍼를 형성하는 단계;
상기 반도체층 및 상기 에치 스토퍼 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연막 상에 상기 반도체층의 채널 영역에 대응되게 위치하는 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 기판 전면에 걸쳐 층간 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 소스/드레인 영역에 전기적으로 연결되도록 소스/드레인 전극을 형성하는 것을 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.Forming a semiconductor layer including a polycrystalline silicon layer on a substrate;
Forming an etch stopper covering at least a portion of an upper surface of the source / drain region of the semiconductor layer and at least a portion of a side surface of the source / drain region with a metal material;
Forming a gate insulating film on the semiconductor layer and the etch stopper;
Forming a gate electrode on the gate insulating film so as to correspond to a channel region of the semiconductor layer;
Forming an interlayer insulating film over the entire surface of the substrate; And
And forming a source / drain electrode to be electrically connected to the source / drain region.
상기 기판 상부에 버퍼층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.8. The method of claim 7,
Forming a buffer layer on the substrate; and forming a buffer layer on the substrate.
상기 반도체층 및 상기 에치 스토퍼를 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.10. The method of claim 9, wherein forming the etch stopper comprises:
Further comprising the step of heat treating the semiconductor layer and the etch stopper.
상기 반도체층의 상기 채널 영역 상에 형성된 산화막층을 제거하는 단계;
상기 기판 전면에 걸쳐 상기 게이트 절연막을 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.8. The method of claim 7, wherein forming the gate insulating layer comprises:
Removing an oxide layer formed on the channel region of the semiconductor layer;
And applying the gate insulating film over the entire surface of the substrate.
상기 반도체층의 소스/드레인 영역의 상면의 적어도 일부 및 상기 소스/드레인 영역의 측면의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 금속 물질의 에치 스토퍼;
상기 반도체층으로부터 이격되어 위치하고, 상기 기판 상에 상기 에치 스토퍼와 동시에 형성되는 스토리지 커패시터 하부 전극;
상기 반도체층의 채널 영역에 대응되게 위치하는 게이트 전극;
상기 게이트 전극과 이격되고, 상기 스토리지 커패시터 하부 전극에 대응되게 위치하는 스토리지 커패시터 상부 전극;
상기 반도체층과 상기 게이트 전극을 절연시키기 위해 상기 반도체층과 상기 게이트 전극 사이에 위치하는 게이트 절연막;
상기 반도체층의 상기 소스/드레인 영역에 전기적으로 연결되는 소스/드레인 전극;
상기 소스/드레인 전극 상에 위치하는 보호막; 및
상기 보호막 상에 위치하며, 상기 소스/드레인 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 전극, 유기 발광 구조물 및 제 2 전극을 포함하는 유기 발광 표시 장치.A semiconductor layer formed on the substrate and including polycrystalline silicon;
An etch stopper of a metal material positioned to cover at least a portion of an upper surface of a source / drain region of the semiconductor layer and at least a portion of a side surface of the source / drain region;
A storage capacitor lower electrode spaced from the semiconductor layer and formed on the substrate at the same time as the etch stopper;
A gate electrode corresponding to the channel region of the semiconductor layer;
A storage capacitor upper electrode spaced apart from the gate electrode and corresponding to the storage capacitor lower electrode;
A gate insulating film positioned between the semiconductor layer and the gate electrode to insulate the semiconductor layer from the gate electrode;
Source / drain electrodes electrically connected to the source / drain regions of the semiconductor layer;
A protective film on the source / drain electrode; And
An organic light emitting diode (OLED), and a second electrode disposed on the passivation layer and electrically connected to the source / drain electrode.
상기 소스/드레인 영역과 상기 에치 스토퍼 사이에 형성되는 산화막층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치.14. The method of claim 13,
And an oxide layer formed between the source / drain region and the etch stopper.
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- 2013-10-28 KR KR1020130128268A patent/KR20150048361A/en not_active Application Discontinuation
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