(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1酸化物および第3酸化物半導体パターンは、前記第2酸化物半導体パターンへの約410nm以下の波長を有する光の透過率を、それ以外の他の可視光線波長領域の光の透過率よりも低くする請求項1に記載の表示基板。
前記データ配線は互いに離隔されて対向するソース電極およびドレーン電極を含み、前記エッチング停止パターンはソース電極およびドレーン電極によって露出される請求項7に記載の表示基板。
前記第1酸化物半導体パターンは前記ゲート配線上に配置され、前記第2酸化物半導体パターンは前記第1酸化物半導体パターン上に配置され、前記第3酸化物半導体パターンは前記第2酸化物半導体パターン上に配置されている請求項1〜8のいずれかに記載の表示基板。
前記データ配線は互いに離隔されて対向するソース電極およびドレーン電極を含み、前記エッチング停止パターンはソース電極およびドレーン電極によって露出される請求項14に記載の表示基板。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明の第1実施形態による表示基板の配置図である。
【
図2A】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第1実施形態の断面図である。
【
図2B】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第1変形例の断面図である。
【
図3A】
図2Aおよび2Bに示す表示基板に含まれた薄膜トランジスタの特性を説明するためのグラフである。
【
図3B】
図2Aおよび2Bに示す表示基板に含まれた薄膜トランジスタの特性を説明するためのグラフである。
【
図3C】
図2Aおよび2Bに示す表示基板に含まれた薄膜トランジスタの特性を説明するためのグラフである。
【
図3D】
図2Aおよび2Bに示す表示基板に含まれた薄膜トランジスタの特性を説明するためのグラフである。
【
図3E】
図2Aおよび2Bに示す表示基板に含まれた薄膜トランジスタの特性を説明するためのグラフである。
【
図4A】
図1に示すA−A’線に沿って切断した断面図である。
【
図4B】
図1に示すA−A’線に沿って切断した断面図である。
【
図5】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図6】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図7】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図8】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図9】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図10】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図11】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図12】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図13】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図14】本発明の第1実施形態の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図15】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図16】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図17】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図18】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図19】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図20】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図21】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図22】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図23】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図24】本発明の第1変形例の表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【
図25A】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第2実施形態の断面図である。
【
図25B】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第2変形例による断面図である。
【
図26A】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第3実施形態の断面図である。
【
図26B】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第3変形例による断面図である。
【
図27A】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第4実施形態の断面図である。
【
図27B】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第4変形例による断面図である。
【
図28A】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第5実施形態の断面図である。
【
図28B】
図1に示すA−A’線に沿って切断した第5変形例による断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されるものであり、単に本実施形態は本発明の開示を完全なものにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。図面において層および領域のサイズおよび相対的なサイズは説明を明瞭にするため、誇張されてもよい。
【0013】
素子(elements)または層が、異なる素子または層の「上(on)」と指称されるものは、他の素子あるいは層の真上だけでなく、中間に他の層または他の素子を介在した場合をすべて含む。これに対し、一つの素子が他の素子と「直接上(directly on)」、あるいは「真上」と指称されるものは中間に他の素子または層を介在しないものを示す。明細書全体において、同一参照符号は同一構成要素を指す。「および/または」は、言及されたアイテムの各々および一つ以上のすべての組合せを含む。
【0014】
空間的に相対的な用語である「下(below)」、「下(beneath)」、「下部(lower)」、「上(above)」、「上部(upper)」などは、図面に示されているように、一つの素子または構成要素と異なる素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用されてもよい。空間的に相対的な用語は、図面に示されている方向に加えて使用時または動作時における素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。
【0015】
本明細書で記述する実施形態は、本発明の理想的な実施形態の概略的な断面図を参考にして説明する。したがって、製造技術または許容誤差などによって、例示図の形態は変形されてもよい。したがって、本発明の実施形態は、図示された特定形態に制限されるものではなく、製造工程によって生成される形態の変化も含むものである。したがって、図面に例示された領域は概略的な属性を有し、図面に例示された領域の形態は素子の領域の特定形態を例示するためのものであり、発明の範疇を制限するためのものではない。
【0016】
以下、添付された図を参照して本発明の実施形態による表示基板、表示装置および表示器板の製造方法を説明する。
【0017】
先ず、
図1ないし
図3Eを参照して本発明の第1実施形態による表示基板を説明する。
【0018】
図1は、本発明の第1実施形態による表示基板の配置図である。
図2Aは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第1実施形態の断面図である。
図2Bは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第1変形例による断面図である。
図3Aないし3Eは、第1実施形態による表示基板に含まれた薄膜トランジスタの特性を説明するためのグラフである。
【0019】
図1および
図2Aを参照すると、本発明の第1実施形態による表示基板101は絶縁基板10上に形成された薄膜トランジスタなど多様な素子を含む。
【0020】
絶縁基板10は、ソーダ石灰ガラス(soda lime glass)またはホウケイ酸ガラスなどのガラスまたはプラスチックなどで成されてもよい。
【0021】
絶縁基板10上にはゲート信号を伝達するゲート配線(22,26)が形成されている。ゲート配線(22,26)は一方向、例えば横方向に延びているゲート線22と、ゲート線22から突出して突起形態で形成された薄膜トランジスタのゲート電極26を含む。
【0022】
また絶縁基板10上には共通電圧(common voltage)を伝達してストレージ電極27およびストレージ線28を含むストレージ配線(27,28)が形成されている。ストレージ線28はゲート線22と実質的に平行するように横方向に形成されてもよい。ストレージ電極27はストレージ線28より幅が広く形成されてもよい。ストレージ電極27は後述する画素電極82と接続されたドレーン電極拡張部67と重畳されて画素の電荷保存能力を向上させるストレージキャパシタを成す。
【0023】
このようなストレージ配線(27,28)の模様および配置などは多様な形態で変形されてもよく、画素電極82とゲート線22の重複により発生するストレージキャパシタンスが充分である場合ストレージ配線(27,28)が形成されない場合もある。
【0024】
ゲート配線(22,26)およびストレージ配線(27,28)はアルミニウム(Al)とアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀(Ag)と銀合金など銀系の金属、銅(Cu)と銅合金など銅系の金属、モリブデン(Mo)とモリブデン合金などモリブデン系の金属、マンガン(Mn)とマンガン合金などマンガン系の金属、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、タンタル(Ta)などでなされてもよい。また、ゲート配線(22,26)、ストレージ電極27およびストレージ線28は物理的性質が異なる二つの導電膜(図示せず)を含む多重膜構造を有してもよい。このうち一つの導電膜はゲート配線(22,26)およびストレージ電極27およびストレージ線28の信号遅延や電圧降下を減らすことができるように低い比抵抗(resistivity)の金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などからなる。これとは異なり、他の導電膜は他の物質、特に酸化亜鉛(ZnO)、ITO(indium tin oxide)およびIZO(indium zinc oxide)との接触特性が優れる物質、例えばモリブデン系金属、クロム、チタニウム、タンタルなどからなる。このような組合の良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム上部膜およびアルミニウム下部膜とモリブデン上部膜、または銅マンガン(CuMn)合金下部膜と銅上部膜、またはチタニウム下部膜と銅上部膜などを挙げることができる。ただし、本発明はこれに限定されず、ゲート配線(22,26)、ストレージ配線(27,28)は多様な様々な金属と導電体で作られてもよい。
【0025】
絶縁基板10、ゲート配線(22,26)、ストレージ配線(27,28)の上には例えば酸化ケイ素(SiOx)または窒化ケイ素(SiNx)などからなるゲート絶縁膜30が形成されている。
【0026】
ゲート絶縁膜30は窒化ケイ素(SiNx)および酸化ケイ素(SiOx)が積層された二重層構造(図示せず)を有してもよい。この場合、窒化ケイ素層はゲート配線(22,26)、ストレージ配線(27,28)の上部に形成され、酸化ケイ素層は前記窒化ケイ素層上に形成されて後述する酸化物半導体パターンと接するようになる。または他の実施形態ではゲート絶縁膜は酸窒化ケイ素(SiON、silicon oxynitride)の単一層で構成されてもよく、前記酸窒化ケイ素層は積層される方向に沿って酸素濃度分布を有することができる。この場合、酸素濃度は酸化物半導体パターンと隣接するほど高くなってもよい。
【0027】
絶縁基板10上には酸化物半導体パターン144が形成されている。酸化物半導体パターン144は第1酸化物半導体パターン44と第2酸化物半導体パターン54を含む。第1酸化物半導体パターン44は第1酸化物と第3元素を含んでもよく、第2酸化物半導体パターン54は第2酸化物を含んでもよい。ここで、第3元素は第1酸化物を構成する金属元素が属する周期律表上の族より高い族に該当してもよい。特に、第3元素は例えば、周期律表上の第5族ないし第7族に該当する元素であってもよい。このような第3元素は例えば、窒素(N)、燐(P)、フッ素(F)および塩素(Cl)からなる群から選択された少なくとも何れか一つを含んでもよいが、第3元素が前記羅列された元素に限定されるものではない。
【0028】
一方、第1酸化物は例えば、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、錫(Sn)およびハフニウム(Hf)のうち少なくとも一つの金属元素を含んでもよいが、第1酸化物に含まれた金属元素が前記羅列された元素で限定されるものではない。前記羅列された物質から第1酸化物は例えばInZnO、InGaO、InSnO、ZnSnO、GaSnO、GaZnO、GaZnSnO、GaInZnO、HfInZnO、およびZnOからなる群から選択されたどれ一つの物質を含んでもよい。
【0029】
例えば、第3元素が窒素(N)の場合、第1酸化物半導体パターン44はInZnON、InGaON、InSnON、ZnSnON、GaSnON、GaZnON、GaZnSnON、GaInZnON、HfInZnON、およびZnONからなる群から選択されたどれ一つの物質を含んでもよい。
【0030】
第1酸化物半導体パターン44上には第2酸化物を含む第2酸化物半導体パターン54が形成されている。ここで、第2酸化物は例えば、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、錫(Sn)、ハフニウム(Hf)のうち少なくとも一つの金属元素を含んでもよいが、第2酸化物に含まれた金属元素が前記羅列された元素で限定されるものではない。前記羅列された物質から第2酸化物は例えばInZnO、InGaO、InSnO、ZnSnO、GaSnO、GaZnO、GaZnSnO、GaInZnO、HfInZnO、およびZnOからなる群から選択されたどれ一つの物質を含んでもよい。
【0031】
一方、第2酸化物と第1酸化物は同一な種類の金属元素を含んでもよい。すなわち、第2酸化物は第1酸化物と同一な物質で形成されてもよい。これによって、第1酸化物と第2酸化物が同一である場合、例えば、酸化物半導体パターン144はGaInZnON/GaInZnOで形成されてもよい。
【0032】
一方、第2酸化物と第1酸化物は互いに異なる種類の金属元素を含んでもよい。第1酸化物と第2酸化物が互いに異なる場合、例えば、酸化物半導体パターン144はHfInZnON/GaInZnOで形成されてもよい。
【0033】
第1酸化物半導体パターン(42,44)、第2酸化物半導体パターン(52,54)および後述するデータ配線(62,65,66,67)のパターン形状は互いに相異なるかまたは同一であってもよい。すなわち、第1酸化物半導体パターン(42,44)、第2酸化物半導体パターン(52,54)はゲート電極26とソース電極65およびドレーン電極66がオーバーラップされる部分にのみ形成され、島型(island type)の形状を有してもよい。また、第1酸化物半導体パターン(42,44)、第2酸化物半導体パターン(52,54)は酸化物薄膜トランジスタのチャネル領域を除いては後述するデータ配線(62,65,66,67)と実質的に同一の形状を有する線状タイプ(linear type)を有してもよい。
【0034】
一方、
図3Aは、第1酸化物半導体パターン(42,44)のバンドギャップを示すものであり、
図3Bは、第2酸化物半導体パターン(52,54)のバンドギャップを示すものである。
図3Aおよび
図3Bを参照すると、第1酸化物半導体パターン(42,44)のバンドギャップ(Band gap)が第2酸化物半導体パターン(52,54)のバンドギャップより大きい。
【0035】
例えば、第1酸化物半導体パターン(42,44)がGaInZnON(以下GIZON)である場合、概ね3.0eV程度のバンドギャップを有し、第2酸化物半導体パターン(52,54)がGaInZnO(以下GIZO)である場合、概ね2.7eV程度のバンドギャップを有する。
【0036】
一方、第1酸化物半導体パターン(42,44)のバンドギャップが第2酸化物半導体パターン(52,54)のバンドギャップより大きくなることによって、本発明の第1実施形態による表示基板101に含まれた薄膜トランジスタのターンオフ(turn off)電圧の絶対値が全体的に減少し得る。これによって、表示基板の駆動が持続されても、駆動時間の増加による薄膜トランジスタのターンオフ(turn off)電圧の絶対値が増加することを防止することができる。また、ソース電極65およびドレーン電極66間の漏洩電流を防止することができる。
【0037】
一方、
図3Cは、第1酸化物半導体パターン(42,44)がGIZONの場合の透過率(transmittance)を示す図である。
図3Cを参照すると、GIZONは約400nm帯の波長を有する光に対して他の可視光線波長領域より低い透過度を有する。
【0038】
このように、第1酸化物半導体パターン(42,44)は400ないし500nmの波長を有する光が第2酸化物半導体パターン(52,54)に流入することを一部遮断することができる。すなわち、第1酸化物半導体パターン(42,44)は可視光領域で主に青色光波長帯の光が第2酸化物半導体パターン(52,54)に流入することを防止する。青色光が第2酸化物半導体パターン(52,54)に流入する場合、第2酸化物半導体パターン(52,54)は青色光に反応してソース電極65およびドレーン電極66の間にチャネルが形成されてもよい。これによって、ゲート電極26にターンオン(turn
on)電圧が印加されない場合でも、ソース電極65およびドレーン電極66の間に漏洩電流が流れ得る。これは薄膜トランジスタのターンオフ(turn off)電圧の絶対値を増加させ得る原因になることがある。したがって、第1酸化物半導体パターン(42,44)を形成し、第2酸化物半導体パターン(52,54)に流入する青色光を遮断することによって薄膜トランジスタのターンオフ(turn off)電圧に対する漏洩電流特性が改善されることができる。
【0039】
第2酸化物半導体パターン(52,54)上にはデータ配線(62,65,66,67)が形成されている。データ配線(62,65,66,67)は例えば縦方向に形成され、ゲート線22と交差して画素を定義するデータ線62と、データ線62から分離し、第2酸化物半導体パターン(52,54)の上部まで延長されているソース電極65と、ソース電極65と分離しており、ゲート電極26または酸化物薄膜トランジスタのチャネル部を中心にソース電極65と対向するように第2酸化物半導体パターン(52,54)の上部に形成されているドレーン電極66と、ドレーン電極66から延長されストレージ電極27と重複する広い面積のドレーン電極拡張部67を含む。
【0040】
このようなデータ配線(62,65,66,67)は、
図2Aに示すように第2酸化物半導体パターン(52,54)と直接接触してオーミックコンタクト(Ohmic contact)を形成することができる。オーミックコンタクトを成すため、データ配線(62,65,66,67)はNi、Co、Ti、Ag、Cu、Mo、Al、Be、Nb、Au、Fe、Se、MnまたはTaなどからなる単一膜または多重膜構造を有してもよい。多重膜構造の例としてはTa/Al、Ta/Al、Ni/Al、Co/Al、Mo(Mo合金)/Cu、Mo(Mo合金)/Cu、Ti(Ti合金)/Cu、TiN(TiN合金)/Cu、Ta(Ta合金)/Cu、TiOx/Cu、Al/Nd、Mo/Nb、Mn(Mn合金)/Cuなどのように二重膜またはTi/Al/Ti、Ta/Al/Ta、Ti/Al/TiN、Ta/Al/TaN、Ni/Al/Ni、Co/Al/Coなどのように三重膜を挙げることができる。ただし、データ配線(62,65,66,67)が前述した物質に制限されず、図示していないが、データ配線(62,65,66,67)と第2酸化物半導体パターン(52,54)が直接接触せず、これらの間にオーミックコンタクトのためのオーミックコンタクト層(図示せず)をさらに含んでもよい。
【0041】
ソース電極65は、第2酸化物半導体パターン(52,54)と少なくとも一部分が重畳され、ドレーン電極66は酸化物薄膜トランジスタのチャネル部を中心にソース電極65と対向し、第2酸化物半導体パターン(52,54)と少なくとも一部分が重畳する。
【0042】
データ配線(62,65,66,67)および第2酸化物半導体パターン54の上部には保護膜70が形成されている。例えば、保護膜70は窒化ケイ素または酸化ケイ素などからなる無機物質、平坦化特性が優れ、かつ感光性(photosensitivity)を有する有機物質、またはプラズマ化学気象蒸着(Plasma Enhanced Chemical Vapor Depositionと、PECVD)で形成されるa−Si:C:O、a−Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質などで形成されてもよい。
【0043】
前記保護膜70は、酸化ケイ素および窒化ケイ素を含む多層膜で構成されてもよい。この場合、酸化物半導体パターンの上部には酸化ケイ素層が形成され、前記酸化ケイ素層の上部に酸化窒素層が形成されてもよい。酸化物半導体パターンと酸化ケイ素層が隣接して配置されることによって酸化物半導体パターンのTFT特性の劣化を防止することができる。
【0044】
保護膜70にはドレーン電極拡張部67を露出するコンタクトホール77が形成されている。
【0045】
保護膜70上には画素の模様に沿って画素電極82が形成されている。画素電極82はコンタクトホール77を介してドレーン電極拡張部67と電気的に接続されている。ここで画素電極82はITOまたはIZOなどの透明導電体またはアルミニウムなどの反射性導電体でなされてもよい。
【0046】
次に、
図1および
図2Bを参照すると、第1実施形態の変形例による表示基板102は第2酸化物半導体パターン54上に形成されたエッチング停止パターン57をさらに含むことを除いて第1実施形態の表示基板101と基本的に同一な構造を有する。説明の便宜上、前記第1実施形態の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略する。
【0047】
エッチング停止パターン57は例えば、酸化ケイ素(SiOx)または窒化ケイ素(SiNx)などを含んでもよい。エッチング停止パターン57第2酸化物半導体パターン54のチャネル部に対応する位置に形成されてもよい。これによって、ソース電極65およびドレーン電極66の形成時、第2酸化物半導体パターン54の一部領域が過エッチングされることを防止することができる。これによって、酸化物薄膜トランジスタの特性の低下を防止することができる。一方、エッチング停止パターン57はソース電極65およびドレーン電極66により露出される。
【0048】
図3Dおよび
図3Eを参照して本発明の第1実施形態および第1変形例による表示基板(101,102)に含まれた薄膜トランジスタの特性について説明する。
【0049】
図3Dおよび
図3Eは、ソース電極に所定の電圧を印加した後、ゲート電圧に対するドレーンソース電流(Ids)を測定したデータである。
図3Dは、本発明との比較例であって、第1酸化物半導体パターン44が含まれていない薄膜トランジスタのテスト結果である。
図3Eは、本発明の第1実施形態および第1変形例の表示基板(101,102)の薄膜トランジスタのテスト結果を示す図である。
【0050】
図3Dおよび
図3EにおいてIdsが1nAである時のゲート電圧(以下、ターンオン電圧という)を比較すると、第1酸化物半導体パターン44が含まれていない薄膜トランジスタは約−8V付近でターンオンされるが(
図3D参照)、第1酸化物半導体パターン44が含まれた薄膜トランジスタは約0V付近でターンオンされる(
図3E参照)。したがって、第1酸化物半導体パターン44が含まれた場合、そうではない場合よりターンオン電圧の値がプラスの方向に移動され、絶対値が全体的に減少され得る。これによって、薄膜トランジスタを動作させる電圧範囲を減らすことができ、消費電力を減らすことができる。またターンオン電圧が0V以上であるとき、酸化物半導体をTFTとして利用することにおいて色抜けの不良を減少させることができ、酸化物半導体でゲート駆動回路(ASG)を形成することができる。
【0051】
次に、
図1、
図4Aおよび
図4Bを参照して本発明の第1実施形態および第1変形例による表示器板を含む表示装置について説明する。
【0052】
図4Aおよび
図4Bは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した断面図である。
【0053】
図4Aを参照すると、本発明の第2実施形態による表示装置(1_1)は、第1表示基板101、第2表示基板200および液晶層300を含んでもよい。ここで、第1表示基板101は前記説明した第1実施形態の表示基板101と実質的に同一のものであるため、反復される説明は省略する。
【0054】
第2表示基板200について説明する。絶縁基板210上に光漏れを防止するためのブラックマトリックス220が形成される。ブラックマトリックス220は、画素電極82と対向する領域を除いて形成され、画素領域を定義することができる。このようなブラックマトリックス220は不透明な有機物質または不透明な金属で形成されてもよい。
【0055】
また絶縁基板210上には色具現のためカラーフィルタ230カ形成される。カラーフィルタ230は色を具現するために例えば赤、緑および青のカラーフィルタで形成される。カラーフィルタ230は各々自身が含んでいる赤、緑および青顔料により特定波長の光を吸収または透過させることによって赤色、緑色および青色を帯びる。このとき、カラーフィルタ230は各々透過した赤、緑および青色光の加法混色により多様な色相を具現する。
【0056】
ブラックマトリックス220とカラーフィルタ230上にはこれらの間の段差を緩和させるためのオーバーコート240が形成される。オーバーコート240は透明な有機物質で形成され、カラーフィルタ230及びブラックマトリックス220を保護し、後述する共通電極250との絶縁のために形成される。
【0057】
共通電極250はオーバーコート240の上部に形成される。ここで、共通電極250はインジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide:以下ITO)またはインジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:以下IZO)などのように透明な導電性物質で形成されてもよい。
【0058】
液晶層300は第1表示基板101と第2表示基板200の間に介在する。画素電極82と共通電極250の間の電圧差によって透過率が調節される。
【0059】
図4Bを参照すると、本発明の第1変形例による表示装置(1_2)は第1表示基板102、第2表示基板200および液晶層300を含んでもよい。ここで、第1表示基板102は前記説明した第1変形例の表示基板102と実質的に同一であるため、反復される説明は省略する。説明の便宜上、前記第1実施形態の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略する。
【0060】
一方、第1変形例による表示装置(1_2)の第1表示基板102は第2酸化物半導体パターン54上に形成されたエッチング停止パターン57を含むことを除いて、第1実施形態の表示基板101と基本的に同一な構造を有する。
【0061】
次に、
図1ないし
図2B、
図5ないし
図24を参照して代表的に本発明の第1実施形態および第1変形例による表示基板の製造方法について説明する。説明の便宜上、以下の実施形態では前記第1実施形態および第1変形例の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略または簡略にする。
【0062】
図5ないし
図14は、本発明の第1実施形態による表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
図15ないし
図24は、本発明の第1変形例による表示基板の製造方法を工程段階別に示す図である。
【0063】
先ず、
図2Aおよび
図5を参照すると、絶縁基板10上にゲート配線用金属膜(図示せず)を積層した後、これをパターニングしてゲート線22、ゲート電極26、ストレージ電極27、ストレージ線28を含むゲート配線(22,26,27,28)を形成する。
【0064】
ここで、ゲート線22、ゲート電極26、ストレージ電極27およびストレージ線28を含むゲート配線(22,26,27,28)を形成するためにスパッタリング(sputtering)法を利用してもよい。スパッタリングは200℃以下の低温工程で行われ、このような低温のスパッタリング方式によりゲート配線(22,26,27,28)を形成することによって、例えばソーダ石灰ガラスからなる絶縁基板10の劣化を防止することができる。続いて、これら導電膜を湿式エッチングまたは乾式エッチングしてパターニングする。湿式エッチングの場合、燐酸、硝酸、酢酸などのエッチング液を使用してもよい。
【0065】
続いて、絶縁基板10およびゲート配線(22,26,27,28)上にゲート絶縁膜30を、例えば、プラズマ強化化学気相蒸着法(Plasma Enhanced CVD、PECVD)またはリアクティブスパッタ法(reactive sputtering)を利用して蒸着する。プラズマ強化化学気相蒸着法(Plasma Enhanced CVD、PECVD)を利用して窒化ケイ素(SiNx)、酸化ケイ素(SiOx)、酸窒化ケイ素(SiON)、およびSiOCなどからなるゲート絶縁膜30を形成してもよい。リアクティブスパッタ法(reactive sputtering)を利用して窒化ケイ素(SiNx)、酸化ケイ素(SiOx)、および酸窒化ケイ素(SiON)からなるゲート絶縁膜30を形成してもよい。リアクティブスパッタリング時、N
2,O
2,またはこれらの混合物を反応ガスとして利用することができ、例えばArのような不活性気体を混合ガスとして利用することができる。
【0066】
続いて、例えばリアクティブスパッタ法を利用して第1酸化物を蒸着し、ゲート絶縁膜30上に第1酸化物半導体層40を形成する。第1酸化物半導体層40はAr、O
2、およびN
2の混合ガスをスパッタリングガスとして利用することができる。この場合、チェンバ内のN
2分圧は10ないし80%であってもよい。チェンバ内のN
2分圧が80%を超過する場合、接触抵抗が増加し得、チェンバ内N
2分圧が10%未満である場合、第1酸化物半導体パターン44のバンドギャップと第2酸化物半導体パターン54のバンドギャップの差異が微小であり得る。
【0067】
続いて、
図2Aおよび
図6を参照すると、例えば、リアクティブスパッタ法を利用して第2酸化物を蒸着して第1酸化物半導体層40上に第2酸化物半導体層50を形成する。スパッタリング時、チェンバ内のガスはArとO
2を含んでもよく、O
2分圧は7%ないし70%であってもよい。チェンバ内のO
2分圧が70%を超過する場合、酸化物アクティブ層パターン(52,54)の電荷移動度が低下され得る。チェンバ内のO
2分圧が7%未満である場合、酸化物アクティブ層パターン(52,54)が伝導性を有してもよい。一方、第1酸化物半導体層40の形成と第2酸化物半導体層50の形成は同一のチェンバ内で行われてもよい。これによって工程時間および費用を節減することができる。
【0068】
続いて、
図7を参照すると、第2酸化物半導体層50上にデータ配線用導電膜60を、例えばスパッタリングを利用して蒸着する。続いて、データ配線用導電膜60の上部にフォトレジスト膜1010を塗布する。
【0069】
続いて、
図8を参照すると、マスクを介してフォトレジスト膜1010に光を照射した後現像し、フォトレジスト膜パターン(1012,1014)を形成する。このとき、フォトレジスト膜パターン(1012,1014)のうち薄膜トランジスタのチャネル部、すなわちソース電極(
図11の65参照)とドレーン電極(
図11の66参照)の間に位置するフォトレジスト膜パターン1014はデータ配線部、すなわちデータ配線が形成される部分に位置したフォトレジスト膜パターン1012より厚さが薄くなるようにし、チャネル部とデータ配線部を除いたその他の部分のフォトレジスト膜はすべて除去する。このとき、チャネル部に残っているフォトレジスト膜パターン1014の厚さとデータ配線部に残っているフォトレジスト膜パターン1012の厚さの比は後述するエッチング工程での工程条件により異なってもよい。
【0070】
このように、位置に応じてフォトレジスト膜の厚さを異にする方法は様々なものがあり得、光透過量を調節するため、主にスリット(slit)、格子形態のパターンまたは半透明膜を利用したマスクを使用してもよい。またリフローが可能な物質からなるフォトレジスト膜を利用し、光が完全に透過できる部分と光が完全に透過できない部分に分けられた通常のマスクで露光した後現象し、リフローさせてフォトレジスト膜が残留しない部分にフォトレジスト膜の一部が流れるようにすることによってこのような薄い厚さのフォトレジスト膜パターン1014を形成することもできる。
【0071】
続いて、
図8および
図9を参照すると、フォトレジスト膜パターン(1012,1014)をエッチングマスクで利用してデータ配線用導電膜60をエッチングする。このようなエッチングは湿式エッチングまたは乾式エッチングを利用してもよい。湿式エッチングの場合、
燐酸、硝酸および酢酸の混合液、フッ酸(HF)および脱イオン水(deionized
water)の混合液などのエッチング液を使用してもよい。このようにすると、データ線62およびソース/ドレーン用の導電膜パターン64のみが残り、これを除いたその他の部分のデータ配線用導電膜60はすべて除去される。このとき、残ったデータ線62およびソース/ドレーン用導電膜パターン64はソース電極(
図11の65参照)およびドレーン電極(
図11の66参照)が分離されず、接続されている点を除けばデータ配線(
図9の62,65,66,67参照)の形態と同一である。
【0072】
続いて、
図9ないし
図11を参照すると、データ線62およびソース/ドレーン用導電膜パターン64の間に露出された第2酸化物半導体層50および第1酸化物半導体層40を同時にエッチングする。これによって、第1酸化物半導体パターンおよび第2酸化物半導体パターン(42,44,52,54)が形成される。以後、フォトレジスト膜パターン(1012,1014)をエッチバック(etch−back)し、チャネル部のフォトレジスト膜パターン1014を除去する。続いて、アッシング(ashing)によりチャネル部のソース/ドレーン用導電膜パターン64の表面に残っているフォトレジスト膜残滓を除去する。続いて、フォトレジスト膜パターン1012をエッチングマスクとして利用し、チャネル部のソース/ドレーン用導電膜パターン64を湿式エッチングまたは乾式エッチングする。湿式エッチングの場合、例えば燐酸、硝酸および酢酸の混合液、フッ酸(HF)および脱イオン水(deionized water)の混合液などのエッチング液を使用してもよい。このようにすると、ソース電極65とドレーン電極66が分離され、データ配線(62,65,66,67)が完成する。このとき、このようなエッチングによってチャネル部の第2酸化物半導体パターン54の一部もエッチングされ得る。一方、ソース電極65およびドレーン電極66は互いに離隔され対向する。また、ソース電極65およびドレーン電極66によって第2酸化物半導体パターン54のチャネル部一部が露出される。
【0073】
続いて
図11および
図12を参照すると、データ配線(62,65,66,67)上に残っているフォトレジスト膜パターン1012を除去する。
【0074】
続いて、
図12および
図13を参照すると、第2酸化物半導体パターン(52,54)およびデータ配線(62,65,66,67)上に保護膜70を形成する。保護膜70はゲート絶縁膜30と同一な物質を利用して同一な方法で形成してもよい。
【0075】
続いて、
図14に示すように、保護膜70を写真エッチングしてドレーン電極拡張部67を露出するコンタクトホール77を形成する。
【0076】
最後に、例えばITO、IZOなどのように透明導電体を蒸着して写真エッチングし、ドレーン電極拡張部67と接続された画素電極82を形成し、
図2Aの表示基板を完成する。
【0077】
次に、第1変形例による表示基板の製造方法について説明する。説明の便宜上、前記第1実施形態の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略する。
【0078】
先ず、
図2Bおよび
図15を参照すると、第2酸化物半導体層50上にエッチング停止膜56を形成する。エッチング停止膜56は例えば、プラズマ強化化学気相蒸着法(Plasma Enhanced CVD、PECVD)またはリアクティブスパッタ法(reactive sputtering)を利用して蒸着する。プラズマ強化化学気相蒸着法(Plasma Enhanced CVD、PECVD)を利用し、窒化ケイ素(SiNx)、酸化ケイ素(SiOx)、酸窒化ケイ素(SiON)、およびSiOCなどからなるエッチング停止膜56を形成することができる。
【0079】
続いて、
図2Bおよび
図16を参照すると、エッチング停止膜56を写真エッチングしてエッチング停止パターン57を形成する。エッチング停止パターン57は第2酸化物半導体パターン54のチャネル部上に形成されるようにする。これによって、ソース電極65およびドレーン電極66形成時の第2酸化物半導体パターン54のチャネル部一部がエッチングされることを防止することができる。
【0080】
続いて、
図17ないし
図22を参照すると、第1実施形態による表示基板の製造方法と実質的に同一な方法で、第1酸化物半導体パターン(42,44)、第2酸化物半導体パターン(52,54)およびデータ配線(62,65,66,67)を形成する。このとき、データ配線(62,65,66,67)のソース電極65およびドレーン電極66は互いに離隔されて対向するように形成される。また、ソース電極65およびドレーン電極66はエッチング停止パターン57を露出するように形成される。
【0081】
続いて、
図23および
図24を参照すると、第1実施形態による表示基板の製造方法と実質的に同一な方法で、第2酸化物半導体パターン(52,54)およびデータ配線(62,65,66,67)上に保護膜70を形成する。また、保護膜70を写真エッチングしてドレーン電極拡張部67を露出するコンタクトホール77を形成する。最後に、例えばITO、IZOなどのように透明導電体を蒸着と写真エッチングし、ドレーン電極拡張部67と接続された画素電極82を形成して
図2Bの表示基板を完成する。
【0082】
以下、
図1、
図25Aおよび25Bを参照して本発明の第2実施形態による表示基板について説明する。ここで、
図25Aは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第2実施形態の断面図である。
図25Bは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第2変形例による断面図である。説明の便宜上、前記第1実施形態の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略する。
【0083】
第2実施形態による表示基板201は、
図25Aに示すように、第1実施形態の表示基板と次を除いては基本的に同一な構造を有する。すなわち、
図25Aに示すように、第2実施形態による表示基板201は第2酸化物半導体パターン54がゲート配線26上に配置され、第1酸化物半導体パターン44は第2酸化物半導体パターン54上に配置される。これによって、第1酸化物半導体パターン44はチャネル層上で入射する光が第2酸化物半導体パターン54に流入することを遮断させることができる。ここで、前記光は第1実施形態と同様に400nmないし500nmの波長を有する。
【0084】
一方、第2変形例による表示基板202は、
図25Bに示すように、第1変形例の表示基板と次を除いては基本的に同一な構造を有する。すなわち、
図25Aに示すように、第2変形例による表示基板202は第2酸化物半導体パターン54がゲート配線26上に配置され、第1酸化物半導体パターン44は第2酸化物半導体パターン54上に配置される。これによって、第1酸化物半導体パターン44はチャネル層上から入射する光が第2酸化物半導体パターン54に流入することを遮断させることができる。ここで、前記光は第1実施形態で説明したように400nmないし500nmの波長を有する。
【0085】
以下、
図1、
図26Aおよび26Bを参照して本発明の第3実施形態および第3変形による表示基板について説明する。ここで、
図26Aは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第3実施形態の断面図である。
図26Bは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第3変形例による断面図である。説明の便宜上、前記第1実施形態の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略する。
【0086】
第3実施形態による表示基板301は、
図26Aに示すように、第1実施形態の表示基板と次を除いては基本的に同一な構造を有する。
【0087】
すなわち、
図26Aに示すように、第3実施形態による表示基板301に含まれた酸化物半導体パターン344は、第1酸化物半導体パターン44、第2酸化物半導体パターン54および第3酸化物半導体パターン58を含む。このとき、第1酸化物半導体パターン44はゲート配線26上に配置され、第2酸化物半導体パターン54は第1酸化物半導体パターン44上に配置され、第3酸化物半導体パターン58は第2酸化物半導体パターン54上に配置されてもよい。
【0088】
ここで、第3酸化物半導体パターン58は第1酸化物半導体パターン44と実質的に同一な物質および方法で形成されてもよい。
【0089】
一方、第3実施形態による場合、第1酸化物半導体パターン44はゲート配線26側から入射する光が第2酸化物半導体パターン54で流入することを遮断することができる。また、第3酸化物半導体パターン58はチャネル層上から入射する光が第2酸化物半導体パターン54に流入することを遮断することができる。ここで、前記光は第1実施形態で説明したように400nmないし500nmの波長を有する。したがって、第3実施形態による場合、第2酸化物半導体パターン54の上部と下部から流入する400nmないし500nmの波長対の光を遮断することができる。
【0090】
次に、本発明の第3変形例による表示基板302は、
図26Bに示すように、酸化物半導体パターン344上にエッチング停止パターン57が形成されたものを除いて第3実施形態の表示器板301と実質的に同一である。また、エッチング停止パターン57は第1変形例で説明したエッチング停止パターン57と実質的に同一であるため、その説明は省略する。
【0091】
以下、
図1、
図27Aおよび
図27Bを参照して本発明の第4実施形態および第4変形例による表示基板について説明する。ここで、
図27Aは
図1に示すA−A’線に沿って切断した第4実施形態の断面図である。
図27Bは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第4変形例による断面図である。説明の便宜上、前記第1実施形態の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略する。
【0092】
第4実施形態による表示基板401は、
図27Aに示すように、第1実施形態の表示基板と次を除いては基本的に同一な構造を有する。
【0093】
すなわち、
図27Aに示すように、第4実施形態による表示基板401に含まれた酸化物半導体パターン444は第1酸化物および第3元素を含む。ここで、第1酸化物は第1実施形態で説明された第1酸化物と同一であり、第3元素は第1実施形態で説明された第3元素と実質的に同一であるため、その説明は省略する。
【0094】
一方、第3元素は酸化物半導体パターン444の垂直方向に濃度勾配を有する。これによって、酸化物半導体パターン444は第3元素の濃度が相対的に高い第1区間444−1と第3元素の濃度が相対的に低い第2区間444−2を含んでもよい。これによって、第1区間444−1は、第1実施形態の第1酸化物半導体パターン44と類似の特性を有し、第2区間444−2は第1実施形態の第2酸化物半導体パターン54と類似の特性を有する。すなわち、第1区間444−1は第2区間444−2に比べ、バンドギャップが大きい。また、第1区間444−1は400ないし500nmの波長を有する光に対して低い透過度を有する。一方、第1区間444−1と第2区間444−2は酸化物半導体パターン444内に連続して形成されてもよい。
【0095】
第4実施形態による表示基板401は第1区間444−1がゲート配線26と隣接して形成されてもよい。すなわち、ゲート配線26から遠ざかるほど酸化物半導体パターン444に含まれた第3元素の濃度が低くなるように形成されてもよい。これによって、第1区間444−1はゲート配線26側から入射する光が第2区間444−2に流入するのを遮断することができる。ここで、前記光は第1実施形態で説明したように400nmないし500nmの波長を有する。
【0096】
次に、本発明の第4変形例による表示基板402は、
図27Bに示すように、酸化物半導体パターン444上にエッチング停止パターン57が形成されたものを除いて第4実施形態の表示器時401と実質的に同一である。また、エッチング停止パターン57は第1変形例で説明したエッチング停止パターン57と実質的に同一であるため、その説明は省略する。
【0097】
以下、
図1、
図28Aおよび
図28Bを参照して本発明の第5実施形態および第5変形例による表示基板について説明する。ここで、
図28Aは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第5実施形態の断面図である。
図28Bは、
図1に示すA−A’線に沿って切断した第5変形例による断面図である。説明の便宜上、前記第1実施形態の図面に示す各部材と同一機能を有する部材は同一符号で示す。したがって、その説明は省略する。
【0098】
第5実施形態による表示基板501は、
図28Aに示すように、第4実施形態の表示基板と次を除いては基本的に同一な構造を有する。
【0099】
すなわち、
図28Aに示すように、第5実施形態による表示基板501は第2区間(544−2)がゲート配線26と隣接するように形成されてもよい。言い換えると、ゲート配線26から遠ざかるほど酸化物半導体パターン444に含まれた第3元素の濃度が高まるように形成されてもよい。これによって、第1区間444−1はチャネル層上から入射する光が第2区間444−2に流入することを遮断することができる。ここで、前記光は第1実施形態で説明したように400nmないし500nmの波長を有する。
【0100】
次に、本発明の第5変形例による表示基板502は、
図28Bに示すように、酸化物半導体パターン544上にエッチング停止パターン57が形成されたものを除いて第5実施形態の表示器板501と実質的に同一である。また、エッチング停止パターン57は第1変形例で説明したエッチング停止パターン57と実質的に同一であるため、その説明は省略する。
【0101】
以上添付された図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明が、その技術的思想や必須の特徴を変更しない範囲で他の具体的な形態で実施され得ることを理解することができる。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的でないものと理解しなければならない。