JP2024083238A - 薄膜トランジスタおよびそれを含む表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】導体化浸透深さを制御できる薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】一実施例は、アクティブ層、および前記アクティブ層と離隔して前記アクティブ層と少なくとも一部重畳するゲート電極を含み、前記アクティブ層は平面視において前記ゲート電極と重畳するチャネル領域、平面視において前記ゲート電極と重畳せず、前記チャネル領域の一側と連結したソース領域、および平面視において前記ゲート電極と重畳せず、前記チャネル領域の他側と連結したドレイン領域を含み、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記チャネル領域を挟んで互いに離隔していて、前記アクティブ層は互いに離隔した第1ソース導体化調整領域および第1ドレイン導体化調整領域を含み、前記第1ソース導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部と重畳し、前記第1ドレイン導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部と重畳する、薄膜トランジスタを提供する。
【選択図】図1
【解決手段】一実施例は、アクティブ層、および前記アクティブ層と離隔して前記アクティブ層と少なくとも一部重畳するゲート電極を含み、前記アクティブ層は平面視において前記ゲート電極と重畳するチャネル領域、平面視において前記ゲート電極と重畳せず、前記チャネル領域の一側と連結したソース領域、および平面視において前記ゲート電極と重畳せず、前記チャネル領域の他側と連結したドレイン領域を含み、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記チャネル領域を挟んで互いに離隔していて、前記アクティブ層は互いに離隔した第1ソース導体化調整領域および第1ドレイン導体化調整領域を含み、前記第1ソース導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部と重畳し、前記第1ドレイン導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部と重畳する、薄膜トランジスタを提供する。
【選択図】図1
Description
本明細書は、トランジスタとトランジスタを含む表示装置に関する。
トランジスタは、電子機器分野でスイッチング素子(switching device)や駆動素子(driving device)として広く使用されている。特に、薄膜トランジスタ(thin film transistor)は、ガラス基板やプラスチック基板上に製造することができるため、液晶表示装置(Liquid Crystal Display Device)や有機発光装置(Organic Light Emitting Device)などの表示装置のスイッチング素子として広く利用されている。
薄膜トランジスタは、アクティブ層を構成する物質を基準として、非晶質シリコンがアクティブ層として用いられる非晶質シリコン薄膜トランジスタ、多結晶シリコンがアクティブ層として用いられる多結晶シリコン薄膜トランジスタ、及び酸化物半導体がアクティブ層として用いられる。酸化物半導体薄膜トランジスタに分けることができる。
非晶質シリコン薄膜トランジスタ(a-Si TFT)は、短時間内に非晶質シリコンを蒸着してアクティブ層を形成することができるので、製造工程時間が短く生産コストが少ないという利点を有しているのに対し、移動度が低く、電流駆動能力が良くなく、しきい値電圧の変化が発生するため、アクティブマトリクス有機発光素子(AMOLED)などには使用が制限されるという欠点を有している。
多結晶シリコン薄膜トランジスタ(poly-Si TFT)は、非晶質シリコンを蒸着した後、非晶質シリコンを結晶化して作られる。多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造過程で非晶質シリコンを結晶化する工程が必要であるため、工程数が増加して製造コストが上昇し、高い工程温度で結晶化工程が行われるため、多結晶シリコン薄膜トランジスタは、大面積装置に適用するには難しさがある。また、多結晶特性のため、多結晶シリコン薄膜トランジスタの均一性(Uniformity)を確保することが困難である。
酸化物半導体薄膜トランジスタ(Oxide semiconductor TFT)は、比較的低い温度でアクティブ層を構成する酸化物を成膜することができ、高い移動度(mobility)を有し、酸素の含有量に応じて大きな抵抗変化を有するため、所望の物性を容易に得ることができる。また、酸化物の特性上、酸化物半導体は透明であるため、透明ディスプレイを実現するのにも有利である。
酸化物半導体薄膜トランジスタの場合、酸化物半導体層に対する選択的な導体化が必要な場合があり、この場合、酸化物半導体層に形成される導体化領域および導体化浸透深さに対する制御が非常に重要である。したがって、導体化領域および導体化浸透深さを制御するための技術が研究されている。
本発明の一実施例は、アクティブ層がパターンを含み、チャネル領域が大きな幅を有する場合においても、導体化浸透深さを制御できる薄膜トランジスタを提供する。
本発明の一実施例は、アクティブ層がパターンを含み、チャネル領域が大きな幅を有しても、しきい値電圧(Vth)が負(-)方向にシフトするのを防止または抑制する薄膜トランジスタを提供する。
本発明の一実施例は、アクティブ層がパターンを含み、信頼性が向上した薄膜トランジスタを提供する。
本発明の他の実施例は、上述のトランジスタを含む表示装置を提供する。
前述した技術的課題を達成するための本発明の一実施例は、アクティブ層、および前記アクティブ層と離隔して前記アクティブ層と少なくとも一部重畳するゲート電極を含み、前記アクティブ層は、平面視において、前記ゲート電極と重畳するチャネル領域と、平面視において、前記ゲート電極と重畳せず、前記チャネル領域の一側と連結したソース領域と、平面視において、前記ゲート電極に重畳せず、前記チャネル領域の他側に連結したドレイン領域とを含み、前記ソース領域および前記ドレイン領域は、前記チャネル領域を挟んで互いに離隔し、前記アクティブ層は互いに離隔した第1ソース導体化調整領域および第1ドレイン導体化調整領域を含み、前記第1ソース導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部に重畳し、前記第1ドレイン導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部に重畳する、薄膜トランジスタを提供する。
本発明の一実施例による薄膜トランジスタは、アクティブ層がパターンを含み、チャネル領域が大きい幅を有しても、導体化浸透深さを制御することができる。
本発明の一実施例による薄膜トランジスタは、アクティブ層がパターンを含み、チャネル領域が大きい幅を有しても、しきい値電圧(Vth)が負(-)方向にシフトすることを制御することができる。
本発明の一実施例によれば、薄膜トランジスタは、アクティブ層がパターンを含むので、安定性および優れた信頼性を有することができる。
上述した効果に加えて、本発明の他の特徴および利点は、以下に記載されるか、またはそのような技術および説明から本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に明確に理解され得るだろう。
本発明の利点および特徴、ならびにそれらを達成する方法は、添付の図と共に詳細に後述される実施例を参照することによって明らかになるであろう。しかしながら、本発明は、以下に開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で構成されるものであり、単に本実施例は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に、発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
本発明の実施例を説明するための図に開示された形状、大きさ、比率、角度、数などは例示的なものであり、本発明が図に示された事項に限定されるものではない。明細書全体にわたって、同じ参照番号は同じ構成要素を指称することができる。なお、本発明の説明において、関連する公知技術に対する具体的な説明が、本発明の要旨を不必要に曖昧にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
本発明上で言及する「含む」、「有する」、「からなる」などが使用される場合、「~のみ」が使用されない限り、他の部分が追加され得る。構成要素を単数で表現した場合、特に明示的な記載事項がない限り、複数を含む。
構成要素を解釈するにおいて、別途の明示的な記載がなくても、誤差範囲を含むものと解釈する。
例えば、「~上に」、「~上部に」、「~下部に」、「~横に」などで2つの部分の位置関係が説明される場合、「すぐ」または「直接」という表現が使用されていない限り、2つの部分の間に1つ以上の他の部分が位置することができる。
空間的に相対的な用語である「下(below,beneath)」、「下部(lower)」、「上(above)」、「上部(upper)」などは、図に示すように、1つの要素または構成要素と他の要素または構成要素との相関関係を容易に説明するために使用することができる。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加えて、使用時または動作時に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。例えば、図に示されている素子を反転する場合、他の素子の「下」または「下部」と記載された素子は、他の素子の「上(above)」に置くことができる。したがって、例示的な用語である「下」は、下と上の方向の両方を含むことができる。同様に、例示的な用語である「上」または「上部」は、上と下の方向の両方を含むことができる。
時間関係に対する説明の場合、例えば、「~後に」、「~に続き」、「~次に」、「~前に」などで時間的先後関係が説明される場合、「すぐ」または「直接」という表現が使用されていない限り、連続的でない場合も含むことができる。
第1、第2などは、様々な構成要素を説明するために使用されるが、これらの構成要素は、これらの用語によって限定されない。これらの用語は、単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものである。したがって、以下で言及される第1構成要素は、本発明の技術的思想内で第2構成要素でもあり得る。
「少なくとも1つ」という用語は、1つ以上の関連項目から提示可能なすべての組み合わせを含むものと理解されなければならない。例えば、「第1項目、第2項目、および第3項目のうちの少なくとも1つ」の意味は、第1項目、第2項目、または第3項目のそれぞれのみならず、第1項目、第2項目、および第3項目のうちの2つ以上から提示することができるすべての項目の組み合わせを意味することができる。
本発明のいくつかの実施例の各々の特徴は、部分的または全体的に互いに結合または組み合わせ可能であり、技術的に様々な連動および駆動が可能であり、各実施例は互いに対して独立して実施することもでき、連関関係で一緒に実施することもできる。
本発明の実施例を説明する各図の構成要素に参照符号を追加する際に、同一の構成要素については、たとえ異なる図に表示されていても、可能な限り同一の符号を有することができる。
本発明の実施例において、ソース電極とドレイン電極は、説明の便宜上、区別されたものであるだけで、ソース電極とドレイン電極は互いに替わり得る。ソース電極がドレイン電極となり、ドレイン電極がソース電極となることができる。また、いずれか1つの実施例のソース電極は、他の実施例ではドレイン電極となり、いずれか1つの実施例のドレイン電極は、他の実施例ではソース電極となることができる。
本発明のいくつかの実施例では、説明の便宜上、ソース領域とソース電極を区別し、ドレイン領域とドレイン電極を区別することができるが、本発明の実施例はこれに限定されるものではない。ソース領域をソース電極とすることができ、ドレイン領域をドレイン電極とすることができる。また、ソース領域がドレイン電極にもなり得、ドレイン領域がソース電極にもなることもできる。
図1は、本発明の一実施例による薄膜トランジスタ100の平面図である。図2Aは、図1のI-I’に沿って切断した断面図である。図2Bは、図1のII-II’に沿って切断した断面図である。
図1、2Aおよび2Bを参照すると、本発明の一実施例によるトランジスタ100は、アクティブ層130、ゲート電極150を含むことができる。
詳細には、図1、2A及び図2Bを参照すると、アクティブ層130、およびアクティブ層130と離隔してアクティブ層130と少なくとも一部重畳するゲート電極150を含むことができる。
本発明の一実施例によれば、薄膜トランジスタ100は、ベース基板110をさらに含むこともできる。図2Aおよび図2Bを参照すると、アクティブ層130は、ベース基板110上に配置される。
本発明の一実施例によれば、薄膜トランジスタ100は、バッファ層120をさらに含むこともできる。図2Aおよび図2Bを参照すると、アクティブ層130は、バッファ層120上に配置される。詳細には、バッファ層120は、ベース基板110とアクティブ層130の間に配置される。
本発明の一実施例によれば、薄膜トランジスタ100は、ゲート絶縁膜140をさらに含むことができる。図2A及び図2Bを参照すると、ゲート絶縁膜140は、アクティブ層130上に配置される。詳細には、ゲート絶縁膜140は、アクティブ層130とゲート電極150の間に配置される。
本発明の一実施例によれば、薄膜トランジスタ100は、層間絶縁膜160をさらに含むことができる。図2Aを参照すると、層間絶縁膜160は、ゲート電極150上に配置される。詳細には、ゲート電極150は、ゲート絶縁膜140と層間絶縁膜160の間に配置される。
本発明の一実施例によれば、薄膜トランジスタ100は、ソース電極171およびドレイン電極172をさらに含むことができる。図2Aを参照すると、ソース電極171及びドレイン電極172は、層間絶縁膜160上に配置される。詳細には、層間絶縁膜160は、ゲート電極150とソース電極171及びドレイン電極172の間に配置される。
以下、本発明の一実施例による薄膜トランジスタ100の構成要素をより詳細に説明する。
ベース基板110は、ガラスまたはプラスチックを用いることができる。プラスチックとしてフレキシブルな特性を有する透明プラスチック、例えばポリイミドを使用することができる。
ポリイミドをベース基板110として用いる場合、ベース基板110上で高温蒸着工程が行われることを考慮すると、高温に耐えることができる耐熱性ポリイミドを使用することができる。この場合、薄膜トランジスタ形成のために、ポリイミド基板をガラスなどの高耐久性材料からなるキャリア基板上に配置した状態で、蒸着、エッチングなどの工程を進めることができる。
図2Aおよび図2Bを参照すると、ベース基板110上にバッファ層120を配置することができる。
バッファ層120は、ベース基板110上に形成され、無機材質または有機材質で形成することができる。例えば、シリコン酸化物(SiOx)、酸化アルミニウム(Al2O3)などの絶縁性酸化物を含むことができる。
バッファ層120は、ベース基板110から流入する水分、酸素などの不純物を遮断してアクティブ層130を保護し、ベース基板110の上部を平坦化する役割を果たし、単一層または複数層で形成することができる。
図2Aおよび図2Bを参照すると、バッファ層120上にアクティブ層130を配置することができる。
アクティブ層130は、チャネル領域130a、ソース領域130b、およびドレイン領域130cを含むことができる。
詳細には、アクティブ層130は、平面視においてゲート電極150と重畳するチャネル領域130a、平面視において、ゲート電極150と重畳せず、チャネル領域130aの一側に連結したソース領域130bおよび視において、ゲート電極150と重畳せずに、チャネル領域130aの他側に連結したドレイン領域130cを含むことができる。
本発明の一実施例によれば、ソース領域130bおよびドレイン領域130cは、チャネル領域130aを挟んで互いに離隔している。
本発明の一実施例によれば、アクティブ層130は、半導体物質によって形成することができる。アクティブ層130は、酸化物半導体物質を含むことができる。
酸化物半導体物質は、例えば、IZO(InZnO)系酸化物半導体物質、IGO(InGaO)系酸化物半導体物質、ITO(InSnO)系酸化物半導体物質、IGZO(InGaZnO)系酸化物半導体物質、IGZTO(InGaZnSnO)系酸化物半導体物質、GZTO(GaZnSnO)系酸化物半導体物質、GZO(GaZnO)系酸化物半導体物質、ITZO(InSnZnO)系酸化物半導体物質及びFIZO(FeInZnO)系酸化物半導体物質のうちの少なくとも一つを含むことができる。しかしながら、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、当技術分野で知られている他の酸化物半導体物質でアクティブ層130を作ることもできる。
ソース領域130bおよびドレイン領域130cは、半導体物質からなるアクティブ層130に対する選択的導体化によって形成することができる。本発明の一実施例によれば、アクティブ層130の特定部位に導電性を付与して導体のような役割を果たすことができるようにすることを選択的導体化という。
例えば、イオンドーピングによってアクティブ層130を選択的に導体化することができる。その結果、ソース領域130bおよびドレイン領域130cを形成することができる。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、当技術分野で知られている他の方法によってアクティブ層130を選択的に導体化することもできる。
ソース領域130bおよびドレイン領域130cは、ゲート電極150と重畳しない。ソース領域130bおよびドレイン領域130cは、チャネル領域130aと比較して優れた導電性および高い移動度を有する。したがって、ソース領域130bおよびドレイン領域130cは、それぞれ配線の役割をすることができる。
図1を参照すると、チャネル領域130aは、チャネル長(L)とチャネル幅(W)を有する。ここで、チャネル領域130aのチャネル長(L)は、ソース領域130bおよびドレイン領域130c方向での長さを意味する。また、チャネル領域130aのチャネル幅(W)は、チャネル領域130aの長さと垂直方向の長さを意味する。
本発明の一実施例によれば、アクティブ層130は、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aを含むことができる。また、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aは、互いに離隔している。詳細には、チャネル領域130aの少なくとも一部を挟んで互いに離隔している。
図1および図2Bを参照すると、第1ソース導体化調整領域135aは、チャネル領域130aの少なくとも一部と重畳することができる。図1には、第1ソース導体化調整領域135aが、チャネル領域130aの少なくとも一部と重畳する構成を示している。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aの少なくとも一部は、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳することができる。図1には、第1ソース導体化調整領域135aの少なくとも一部が、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳する構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されることはなく、第1ソース導体化調整領域135aがチャネル領域130aと重畳すると同時にソース領域130bと重畳することもできる。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aの少なくとも一部がゲート電極150と重畳すると同時に第1ソース導体化調整領域135aの他の一部が、ゲート電極150と重畳しないこともあり得る。ここで、第1ソース導体化調整領域135aがチャネル領域130aの少なくとも一部と重畳するのは、第1ソース導体化調整領域135aがゲート電極150の少なくとも一部と重畳することと構造的に同じ表現と見ることができる。以下、第1ソース導体化調整領域136aの場合にも同様である。
また、第1ドレイン導体化調整領域136aは、チャネル領域130aの少なくとも一部と重畳することができる。図1には、第1ドレイン導体化調整領域136aがチャネル領域130aの少なくとも一部と重畳する構成を示している。より詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aの少なくとも一部は、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳することができる。図1には、第1ドレイン導体化調整領域136aの少なくとも一部が、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳する構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、図1を参照すると、第1ドレイン導体化調整領域136aがチャネル領域130aと重畳すると同時にドレイン領域130cと重畳することができる。より詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aの少なくとも一部がゲート電極150と重畳すると同時に第1ドレイン導体化調整領域136aの他の一部がゲート電極150と重畳しないこともあり得る。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aは、アクティブ層130をパターニングして形成することができる。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aは、チャネル領域130aの少なくとも一部と重畳し、周辺がアクティブ層130で囲まれた領域と言える。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aは、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳し、周辺がアクティブ層130で囲まれた領域と言える。例えば、第1ソース導体化調整領域135aは、アクティブ層130が部分的にパターニングして除去された部分と言える。
また、第1ドレイン導体化調整領域136aは、チャネル領域130aの少なくとも一部と重畳し、周辺がアクティブ層130で囲まれた領域と言える。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aは、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳し、周辺がアクティブ層130で囲まれた領域と言える。例えば、第1ドレイン導体化調整領域136aは、アクティブ層130が部分的にパターニングして除去された部分と言える。
図1を参照すると、本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aは、幅(D)及び長さ(S)を有し、ここで、幅(D)は、0.5~5μmの範囲であり得る。
図1を参照すると、本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aとゲート電極150が重畳する領域の長さをS1とすると、S1は、0.5~1.5μmの範囲であり得る。これは、第1ドレイン導体化調整領域136aの場合も同様であり、第1ドレイン導体化調整領域136aとゲート電極150が重畳する領域の長さをS2とすると、S2は、0.5~1.5μmの範囲であり得る。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aは、ソース領域130bと重畳することができる。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aは、平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出することができる。第1ソース導体化調整領域135aとソース領域130bが重畳する領域の長さをS3とすると、S3は、0.5~5μmの範囲であり得る。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aが平面視においてゲート電極150から突出した領域の長さをS3とすると、S3は、0.5~5μmの範囲であり得る。これは、第1ドレイン導体化調整領域136aの場合も同様であり、第1ドレイン導体化調整領域136aとドレイン領域130cが重畳する領域の長さをS4とすると、S4は、0.5~5μmの範囲であり得る。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aが平面視においてゲート電極150から突出した領域の長さをS4とすると、S4は、0.5~5μmの範囲であり得る。
また、図13を参照すると、本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aは、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳しないことがあり得る。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aは、ゲート電極150とソース領域130bの境界部と離隔して配置することができる。より詳細には、第1ソース導体化調整領域135aは、ゲート電極150とソース領域130bの境界部と離隔してゲート電極150内に配置することができる。第1ソース導体化調整領域135aおよびチャネル領域130aとソース領域130bの境界部の間の最短距離をS5とすると、S5は、0.5~1.5μmの範囲であり得る。これは、第1ドレイン導体化調整領域136aの場合も同様であり、第1ドレイン導体化調整領域136aおよびチャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部の間の最短距離をS6とすると、S6は、0.5~1.5μmの範囲であり得る。
本発明の一実施例によれば、チャネル領域130aは部分的に導体化することができる。詳細には、チャネル領域130aは、ゲート電極150と重畳するため、導体化工程において直接的な導体化対象ではない。ただし、チャネル領域130aとソース領域130bの境界およびチャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部分は、導体化過程で金属イオンなどのドーパントの拡散、水素の拡散、プラズマの間接的な影響で部分的に導体化され得る。それによって、チャネル領域130aとソース領域130bの境界、およびチャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部分は、それぞれキャリア濃度勾配を有することができる。キャリア濃度勾配については、図17および図18で詳細に説明する。
一般的に、アクティブ層130のチャネル領域130aが、大きなチャネル幅(W)を有する場合、チャネル領域130aとソース領域、ドレイン領域130b、130cの境界領域で、導体化拡散が大きく進み得る。導体化拡散が進行すると、薄膜トランジスタ100のしきい値電圧(threshold voltage:Vth)が負(-)方向に移動し、薄膜トランジスタ100の駆動安定性が低下し得る。
アクティブ層130のチャネル領域130aが小さいチャネル幅(W)を有する場合、チャネル領域130aとソース領域、ドレイン領域130b、130cの境界領域で導体化拡散が減少し得る。一方、アクティブ層130のチャネル領域130aが小さいチャネル幅(W)を有する場合、薄膜トランジスタ100のチャネル領域130aを通過する全キャリア量が減少し、オン(ON)電流特性が低下し得る。その結果、チャネル領域130aのチャネル幅(W)が小さい薄膜トランジスタ100に多くの電流が流れるようにすると、薄膜トランジスタ100が損傷し、駆動安定性が低下し得る。したがって、アクティブ層130が大きなチャネル幅(W)を有しながらも導体化拡散を制御する必要がある。
図3、図4Aおよび図4Bを参照すると、本発明の一実施例による、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aは、第1アクティブ層131のパターニングで形成されたもので、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aには、第1アクティブ層131が積層されないか、または第1アクティブ層130の厚さが薄くなり得る。その結果、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aには、ドーパントの濃度が低いか、ほとんどないことになり得、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aの周辺では、ドーパントの拡散を防止または抑制することができる。したがって、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aは、アクティブ層130に小さなチャネル幅(W)のチャネル領域130aが複数形成されるのと同じ役割を果たすことができ、チャネル領域130aが大きな幅を有しても導体化浸透を制御することができる。
図1を参照すると、アクティブ層130が第1ソース導体化調整領域135aと第1ドレイン導体化調整領域136aを含む場合、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136a上では、導体化を抑制することができる。したがって、アクティブ層130のチャネル領域130aのうち、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aを除いた領域で、導体化が進行する。その結果、アクティブ層130のチャネル領域130aが大きなチャネル幅(W)を有する場合でも、導体化が進行する領域の幅が狭くなり、チャネル領域130aへの導体化浸透を防止または制御することができる。
本発明の一実施例によれば、第1ドレイン導体化調整領域136aは、第1ソース導体化調整領域135aを横切ってソース領域130bとドレイン領域130cを連結する最短線である第1ライン(LN)上に配置することができる。詳細には、図1を参照すると、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aを、第1ライン(LN)線上に配置することができる。しかし、本発明の一実施例がこれに限定されるものではなく、第1ドレイン導体化調整領域136a、第1ソース導体化調整領域135aを横切ってソース領域130bとドレイン領域130cを連結する最短線である第1ライン(LN)上に配置することもできる。
本発明の一実施例によれば、アクティブ層130は、第1アクティブ層131を含むことができる。詳細には、第1アクティブ層131は、チャネル領域130aの少なくとも一部、ソース領域130bの少なくとも一部、およびドレイン領域130cの少なくとも一部に配置することができる。また、第1アクティブ層131は、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aの中の少なくとも一部に配置されないことがあり得る。
第1アクティブ層131が、第1ソース導体化調整領域135aに配置される場合、第1ソース導体化調整領域135aに配置された第1アクティブ層131の厚さは、第1ソース導体化調整領域135aを除くチャネル領域130aに配置された第1アクティブ層131の厚さより薄いことがあり得る(図4B参照)。
また、第1アクティブ層131が、第1ドレイン導体化調整領域136aに配置される場合、第1ドレイン導体化調整領域136aに配置された第1アクティブ層131の厚さは、第1ドレイン導体化調整領域136aを除くチャネル領域130aに配置された第1アクティブ層131の厚さより薄いことがあり得る(図4B参照)。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aは、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳し、ソース領域130bの少なくとも一部と重畳することができる。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aは、平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出することができる。図1には、第1ソース導体化調整領域135aがチャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳し、ソース領域130bと重畳した構成を示している。また、図1には、第1ソース導体化調整領域135aが平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出した構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第1ソース導体化調整領域135aがチャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳し、ソース領域130bと重畳しないこともあり得る。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aの端部の中で少なくとも一部が平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部に配置され、第1ソース導体化調整領域135aが平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出しないことがあり得る(図9参照)。また、第1ソース導体化調整領域135aが、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳しないこともあり得る。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aを平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部と離隔して配置することができる(図13参照)。
また、本発明の一実施例によれば、第1ドレイン導体化調整領域136aは、チャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳し、ドレイン領域130cの少なくとも一部と重畳することができる。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aは、平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出することができる。図1には、第1ドレイン導体化調整領域136aがチャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳し、ドレイン領域130cと重畳した構成を示している。また、図1には、第1ドレイン導体化調整領域136aが、平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出した構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第1ドレイン導体化調整領域136aがチャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳し、ドレイン領域130cと重畳しないことがあり得る。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aの端の中の少なくとも一部が、平面視においてゲート電極150とドレイン領域130cの境界部に配置され、第1ドレイン導体化調整領域136aが平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出しないことがあり得る(図9参照)。また、第1ドレイン導体化調整領域136aが、チャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳しないこともあり得る。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aは、平面視においてゲート電極150とドレイン領域130cの境界部と離隔して配置することができる(図13参照)。
図1または図9を参照すると、チャネル領域130aは、第1拡散領域(A1)および第2拡散領域(A2)を有することができる。詳細には、本発明の一実施例によれば、第1拡散領域(A1)と第2拡散領域(A2)は、互いに離隔して配置される。
本発明の一実施例によれば、第1拡散領域(A1)はチャネル領域130a上に配置され、ソース領域130bと接触することができる。第2拡散領域(A2)はチャネル領域130a上に配置され、ドレイン領域130cと接触することができる。
より詳細には、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)は、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aと重畳しない。
第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)は、部分的に導体化された領域であり、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)は、チャネル領域130aにおいて部分的に導体化された領域を意味する。詳細には、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)は、ゲート電極150と重畳するため、導体化工程において直接的な導体化対象ではない。ただし、第1拡散領域(A1)および第2拡散領域(A2)は、導体化過程でドーパントの拡散、水素の拡散、プラズマの間接的な影響で部分的に導体化し得る。したがって、第1拡散領域(A1)および第2拡散領域(A2)は、それぞれキャリア濃度勾配を有する。キャリア濃度勾配については、図17および図18で詳細に説明する。
また、図1を参照すると、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)は、チャネル領域130aが部分的に導体化された領域であり、チャネル領域130aが導体化された領域の長さ(length)または導体化された距離を導体化浸透深さ(ΔL)と呼ぶ。
本発明の一実施例によれば、第1拡散領域(A1)および第2拡散領域(A2)の長さを導体化浸透深さ(ΔL)とすると、導体化浸透深さ(ΔL)は、0~1μmの範囲であり得る。
詳細には、アクティブ層130に対する選択的導体化の過程でチャネル領域130aの一部が導体化され、導体化した領域はチャネルの役割を果たせない。図1において、チャネル領域130aのうち、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)の長さである導体化浸透深さを「ΔL」で示す。また、チャネル領域130aのうち、導体化されずに有効にチャネルの役割をできる領域を有効チャネルという。導体化浸透深さ(ΔL)が大きくなると、有効チャネルの長さが短くなる。
薄膜トランジスタがスイッチングの役割をするためには、有効チャネルの長さを所定の値以上に維持することが好ましく、所定の有効チャネルの長さを確保するために導体化浸透深さ(ΔL)を調整することが好ましい。したがって、導体化浸透深さ(ΔL)は0~1μmの範囲であることが好ましい。
アクティブ層130上にゲート絶縁膜140を配置することができる。具体的に図2Aを参照すると、ゲート絶縁膜140は、アクティブ層130およびゲート電極150の間に配置される。
ゲート絶縁膜140は、シリコン酸化物、シリコン窒化物及び金属酸化物の中の少なくとも一つを含むことができる。ゲート絶縁膜140は、単一膜構造を有することもでき、多層膜構造を有することもできる。
ゲート絶縁膜140上にゲート電極150を配置することができる。ゲート電極150は、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金などのアルミニウム系の金属、銀(Ag)や銀合金などの銀系の金属、銅(Cu)や銅合金などの銅系の金属、モリブデン(Mo)やモリブデン合金などのモリブデン系の金属、クロム(Cr)、タンタル(Ta)、ネオジウム(Nd)およびチタン(Ti)の中の少なくとも1つを含むことができる。図には示していないが、ゲート電極150は、物理特性が異なる2つの導電膜を含む多層膜構造を有することもできる。
ゲート電極150は、ゲート電極150の上部から流入する水素を防止する水素遮断膜の役割をする。
本発明の一実施例による薄膜トランジスタ100は、層間絶縁膜160をさらに含むことができる。ゲート電極150上に層間絶縁膜160が配置される。層間絶縁膜160は、絶縁物質からなる絶縁層である。層間絶縁膜160は、有機物からなることもでき、無機物からなることもでき、有機物層と無機物層の積層体からなることもできる。
本発明の一実施例によれば、薄膜トランジスタ100は、ソース電極171およびドレイン電極172を含むことができる。ソース電極171及びドレイン電極172は、例えば、図2Aに示すように、層間絶縁膜160上に配置することができる。
ソース電極171とドレイン電極172は、互いに離隔してアクティブ層130と連結することができる。図2Aを参照すると、ソース電極171およびドレイン電極172は、それぞれコンタクトホールを介してそれぞれアクティブ層130に連結することができる。より詳細には、ソース電極171及びドレイン電極172は、それぞれコンタクトホールを介してそれぞれアクティブ層130のソース領域130b及びドレイン領域130cと連結することができる。
ソース電極171及びドレイン電極172は、それぞれモリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、金(Au)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、ネオジウム(Nd)、銅(Cu)、およびそれらの合金のうちの少なくとも1つを含むことができる。
本発明の一実施例および図において、ソース電極171およびドレイン電極172は説明の便宜上区別したものであるだけで、ソース電極171およびドレイン電極172は、図および上記の説明によって限定されるものではない。ソース電極171とドレイン電極172は、互いに替えることができる。ソース領域130bおよびドレイン領域130cも説明の便宜上区別したものであるだけで、ソース領域130bとドレイン領域130cは、互いに替えることができる。
図3は、本発明の他の実施例による薄膜トランジスタ200の断面図である。
本発明の一実施例によれば、第1アクティブ層131は、第1酸化物半導体層131aおよび第2酸化物半導体層131bをさらに含むことができる。図3を参照すると、第2酸化物半導体層131bは、第1酸化物半導体層131a上に配置することができる。
図4Aは、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ300の平面図および平面図のIII-III’に沿って切断した断面図であり、図4Bは、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタの平面図および平面図のIII-III’に沿って切断した断面図である。
図4Aによれば、図1と比較して、本発明の一実施例によれば、アクティブ層130は、第1アクティブ層131および第1アクティブ層131上の第2アクティブ層132をさらに含むことができる。
本発明の一実施例によれば、第2アクティブ層132は、半導体物質によって形成することができる。第2アクティブ層132は、酸化物半導体物質を含むことができる。
第2アクティブ層132は、第1アクティブ層131と同じ酸化物半導体物質によって作ることもでき、第1アクティブ層131と異なる酸化物半導体物質によって作ることもできる。
本発明の一実施例によれば、第2アクティブ層132は、チャネル領域130a全体、ソース領域130b全体、およびドレイン領域130c全体に配置することができる。詳細には、第2アクティブ層132は、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aに配置することができる。図4には、第2アクティブ層132が、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aに配置された構成を示している。より詳細には、第2アクティブ層132の中の少なくとも一部は、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136a内で、第1アクティブ層131の側面と接触することができる。
より詳細には、図4Aには、第1アクティブ層131は、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aの中の少なくとも一部に配置せず、第2アクティブ層132は、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aに配置した構成を示している。また、図4Aを参照すると、第2アクティブ層132は、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136a内で、バッファ層120と接触することもできる。
一方、図4Bには、図4Aと比較して、第1ソース導体化調整領域135aに第1アクティブ層131を配置した構成を示している。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aに第1アクティブ層131を配置する場合、第1ソース導体化調整領域135aに配置された第1アクティブ層131の厚さが、第1ソース導体化調整領域135aを除くチャネル領域130aに配置された第1アクティブ層131の厚さより薄いことがあり得る。ここで、第2アクティブ層132は、第1ソース導体化調整領域135a内でバッファ層120と接触しない。
また、第1ドレイン導体化調整領域136aに第1アクティブ層131を配置することもできる。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aに第1アクティブ層131を配置する場合、第1ドレイン導体化調整領域136aに配置された第1アクティブ層131の厚さが、第1ドレイン導体化調整領域136aを除くチャネル領域130aに配置された第1アクティブ層131の厚さより薄いことがあり得る。ここで、第2アクティブ層132は、第1ドレイン導体化調整領域136a内でバッファ層120と接触しない。
本発明の一実施例によれば、アクティブ層130が多層構造である場合にも、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aが、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調節領域136aを除くアクティブ層130の領域より厚さが薄く、チャネル領域130aへの導体化浸透深さ(ΔL)を制御することができる。
図5は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ400の平面図および平面図のIV-IV’に沿って切断した断面図である。
図5によれば、図4と比較して、第1アクティブ層131は、第1酸化物半導体層131a及び第2酸化物半導体層131bを含むことができる。図5を参照すると、第1アクティブ層131は、第1酸化物半導体層131a及び第1酸化物半導体層131a上の第2酸化物半導体層131bを含むことができる。詳細には、第1アクティブ層131をパターニングして第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aを形成し、第2アクティブ層132は、チャネル領域130aの全体、ソース領域130bの全体、およびドレイン領域130cの全体に配置することができる。より詳細には、第2アクティブ層132は、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aに配置することができる。第2アクティブ層132の少なくとも一部は、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136a内の第1酸化物半導体層131a及び第2酸化物半導体層131bの中のいずれか1つと接触することができる。
図6は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ500の平面図および平面図のV-V’に沿って切断した断面図である。
図6は、図4と比較して、第2アクティブ層132は、第3酸化物半導体層132aおよび第4酸化物半導体層132bを含むことができる。図6を参照すると、第2アクティブ層132は、第3酸化物半導体層132a及び第3酸化物半導体層132a上の第4酸化物半導体層132bを含むことができる。詳細には、第1アクティブ層131をパターニングして第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aを形成し、第2アクティブ層132は、チャネル領域130aの全体、ソース領域130bの全体、およびドレイン領域130cの全体に配置することができる。より詳細には、第2アクティブ層132の少なくとも一部は、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136a内の第3酸化物半導体層132aの中の少なくとも一部と接触することができる。
図7は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ600の断面図である。
図7を参照すると、本発明の一実施例によれば、ゲート絶縁膜140は、アクティブ層130のチャネル領域130aの上面をカバーし、ソース領域130b及びドレイン領域130bの上面を露出させる様々な形態でパターニングすることができる。
図7には、ゲート絶縁膜140がアクティブ層130の上面全体をカバーする構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、ゲート絶縁膜140は、ソース領域130bおよびドレイン領域130bの上面を露出させることもできる(図2A参照)。
図8は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ700の平面図である。
図8によれば、図1と比較して、第2ソース導体化調整領域135bおよび第2ドレイン導体化調整領域136bをさらに含むことができる。
本発明の一実施例によれば、アクティブ層130は、互いに離隔した第2ソース導体化調整領域135bおよび第2ドレイン導体化調整領域136bを含み、第2ソース導体化調整領域135bは、チャネル領域130aの少なくとも一部と重畳することができる。詳細には、第2ソース導体化調整領域135bの少なくとも一部は、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳することができる。
第2ドレイン導体化調整領域136bは、チャネル領域130aの少なくとも一部と重畳することができる。詳細には、第2ドレイン導体化調整領域136bの少なくとも一部は、ゲート電極150の少なくとも一部と重畳することができる。
図8に示すように、第1ソース導体化調整領域135a、第2ソース導体化調整領域135b、第1ドレイン導体化調整領域136a、及び第2ドレイン導体化調整領域136bは、同じ大きさのように図に示しているが、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第1ソース導体化調整領域135a、第2ソース導体化調整領域135b、第1ドレイン導体化調整領域136a、および第2ドレイン導体化調整領域136bは、それぞれ同じ大きさでないこともあり得る。
図8には、平面視において第1ソース導体化調整領域135aが、第2ソース導体化調整領域135bの上部に配置して示しているが、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bの位置は、替えることができる。これは、第1ドレイン導体化調整領域136aおよび第2ドレイン導体化調整領域136bの場合にも同様に適用される。
第2ソース導体化調整領域135bは、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳し、ソース領域130bの少なくとも一部と重畳することができる。詳細には、第2ソース導体化調整領域135bは、平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出することができる。図8には、第2ソース導体化調整領域135bが、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳し、ソース領域130bの少なくとも一部と重畳する構成を示している。また、図8には、第2ソース導体化調整領域135bが平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出した構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第2ソース導体化調整領域135bが、ソース領域130bと重畳しないこともあり得、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳しないこともあり得る。詳細には、第2ソース導体化調整領域135bの端部の中の少なくとも一部が、平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部に配置され、第2ソース導体化調整領域135bが、平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出しないことがあり得、第2ソース導体化調整領域135bを、平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部と離隔して配置することができる。
第2ドレイン導体化調整領域136bは、チャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳し、ドレイン領域130cの少なくとも一部と重畳することができる。詳細には、第2ドレイン導体化調整領域136bは、平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出することができる。図8には、第2ドレイン導体化調整領域136bが、チャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳し、ドレイン領域130cの少なくとも一部と重畳する構成を示している。また、図8には、第2ドレイン導体化調整領域136bが、平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出した構成を示している。しかし、本発明の一実施例がこれに限定されるものではなく、第2ドレイン導体化調整領域136bが、ドレイン領域130bと重畳しないこともあり得、チャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳しないこともあり得る。詳細には、第2ドレイン導体化調整領域136bの端部の中の少なくとも一部が、平面視においてゲート電極150とドレイン領域130cの境界部に配置され、第2ドレイン導体化調整領域136bが、平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出しないことがあり得、第2ドレイン導体化調整領域136bを、平面視においてゲート電極150とドレイン領域130cの境界部と離隔して配置することができる。
図8を参照すると、第1拡散領域(A1)は、第1ソース導体化調整領域135aと第2ソース導体化調整領域135bの間に配置することもできる。ここで、第1拡散領域(A1)は、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bと重畳しない。
図8を参照すると、第2拡散領域(A2)は、第1ドレイン導体化調整領域136aと第2ドレイン導体化調整領域136bの間に配置することもできる。ここで、第2拡散領域(A2)は、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bと重畳しない。
本発明の一実施例によれば、アクティブ層130が第2ソース導体化調整領域135bを含む場合、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bは、互いに離隔している。第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bが離隔している場合、第1拡散領域(A1)を第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bの間に配置することができる。
アクティブ層130が第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bを含む場合、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bは、互いに離隔している。第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bが離隔している場合、第2拡散領域(A2)を第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bの間に配置することができる。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bは、0.5~20μm間隔で配置することができる。
また、第1ドレイン導体化調整領域136aおよび第2ドレイン導体化調整領域136bは、0.5~20μm間隔で配置することができる。ここで、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bの間隔と、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bの間隔は、同じでも異なってもよい。
第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bの間隔が20μmを超過する場合、チャネル領域130aで導体化が進行する領域の幅(Width)が広くなり、チャネル領域130aへの導体化を、防止または制御できなくなり得る。その結果、拡散領域(A1、A2)の導体化浸透深さ(ΔL)が長くなり、相対的に短い有効チャネル長を有する。また、薄膜トランジスタのしきい値電圧(threshold voltage:Vth)が負(-)方向に移動して、薄膜トランジスタの駆動安定性を低下させ得る。これは、第1ドレイン導体化調整領域136aと第2ドレイン導体化調整領域136bの間隔が、20μmを超過する場合にも同様である。
第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bの間隔が0.5~20μmの範囲の場合、チャネル領域130aで導体化が進行する領域の幅(Width)が狭くなり、チャネル領域130aへの導体化を防止または制御することができる。一方、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bの間隔が0.5μm未満の場合、導体化が進行する領域の幅(Width)が狭すぎて、薄膜トランジスタ100のチャネル領域130aを通過する全キャリア量が減少し、オン(ON)電流が抑制され得る。その結果、導体化が進行する領域の幅(Width)が狭い薄膜トランジスタ100に多くの電流が流れるようにすると、薄膜トランジスタ100が損傷し、駆動安定性が低下し得る。これは、第1ドレイン導体化調整領域136aおよび第2ドレイン導体化調整領域136bの間隔が0.5μm未満の場合にも同様である。
本発明の一実施例によれば、アクティブ層130は、第3ソース導体化調整領域と第3ドレイン導体化調整領域をさらに含むことができる。図8には、第1ソース導体化調整領域135a、第2ソース導体化調整領域135b、第1ドレイン導体化調整領域136a、及び第2ドレイン導体化調整領域136bのみを示しているが、本発明の一実施にはこれに限定されるものではなく、図には示していないが、ソースホームおよびドレインホームは、それぞれ3つ以上でもあり得る。
図9は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ800の平面図である。
図9によれば、図8と比較して、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bは、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳し、ソース領域130bと重畳しないことがあり得る。また、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bは、チャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳し、ドレイン領域130cと重畳しないことがあり得る。詳細には、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bの端部の中の少なくとも一部が、平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部に配置され、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bは、平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出しないことがあり得る。第1ドレイン導体化調整領域136aおよび第2ドレイン導体化調整領域136bの場合にも、同様である。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135a、第2ソース導体化調整領域135b、第1ドレイン導体化調整領域136a、及び第2ドレイン導体化調整領域136bが、それぞれソース領域130bおよびドレイン領域130cと重畳しない場合にも、チャネル領域130aへの導体化拡散を防止または制御することができる。詳細には、第1ソース導体化調整領域135a、第2ソース導体化調整領域135bがそれぞれ平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出せず、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bがそれぞれ平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出していない場合でも、チャネル領域130aへの導体化拡散を防止または制御することができる。
図10は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ900の平面図である。
図10によれば、図9と比較して、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bの中の少なくとも1つは、ソース領域130bと重畳することができる。詳細には、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bの中の少なくとも1つは、平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出することができる。
図10には、第1ソース導体化調整領域135aがソース領域130bと重畳し、第2ソース導体化調整領域135bがソース領域130bと重畳しない構成を示している。詳細には、図10には、第1ソース導体化調整領域135aが平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出し、第2ソース導体化調整領域135bがソース領域130bに向かって突出しない構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第1ソース導体化調整領域135aがソース領域130bと重畳せず、第2ソース導体化調整領域135bはソース領域130bと重畳することもできる。
本発明の一実施例によれば、第1ドレイン導体化調整領域136aおよび第2ドレイン導体化調整領域136bの中の少なくとも1つは、ドレイン領域130cと重畳することができる。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aおよび第2ドレイン導体化調整領域136bの中の少なくとも1つは、平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出することができる。図10には、第1ドレイン導体化調整領域136aがドレイン領域130cと重畳し、第2ドレイン導体化調整領域136bがドレイン領域130cと重畳しない構成を示している。詳細には、図10には、第1ドレイン導体化調整領域136aが平面視においてゲート電極150からドレイン領域130cに向かって突出し、第2ドレイン導体化調整領域136bがドレイン領域130cに向かって突出しない構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第1ドレイン導体化調整領域136aがドレイン領域130cと重畳せず、第2ドレイン導体化調整領域136bはドレイン領域130cと重畳することもできる。
図11Aは、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタの平面図である。
図11Bは、図11AのVI-VI’に沿って切断した断面図である。
図11Cは、図11AのVII-VII’に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aは、チャネル領域130aの長手方向の縁(R)と重畳し、詳細には第1ソース導体化調整領域135aは、平面視においてチャネル領域130aの長手方向の縁(R)に配置することができる。ここで、チャネル領域130aの長手方向は、ソース領域130bとドレイン領域130cを連結する方向である。
図11A、図11B及び図11Cを参照すると、本発明の一実施例による薄膜トランジスタ1000のアクティブ層130は、第1アクティブ層131及び第2アクティブ層132を含む。
詳細には、アクティブ層130は、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bを含み、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bは、チャネル領域130aの長手方向の縁(R)と重畳する。より詳細には、図8を参照すると、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bは、チャネル領域130aの長手方向の縁(R)と重畳しない構成を示している。例えば、図8には、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bは、チャネル領域130aの長手方向の縁(R)と離隔して配置されている。
本発明の一実施例によれば、第1ドレイン導体化調整領域136aは、チャネル領域130aの長手方向の縁(R)と重畳することができる。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136aは、平面視においてチャネル領域130aの長手方向の縁(R)に配置することができる。
図11A、図11B及び図11Cを参照すると、アクティブ層130は、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bを含み、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bは、チャネル領域130aの長手方向の縁(R)と重畳する。第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bと重複する内容は省略する。
図11B及び図11Cには、第1アクティブ層131及び第2アクティブ層132を含む構成を示している。しかし、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第2アクティブ層132を含まなくてもよい。
図12Aは、図11Aの他の実施例による薄膜トランジスタのVI-VI’に沿って切断した断面図である。
図12Bは、図11Aの他の実施例による薄膜トランジスタのVII-VII’に沿って切断した断面図である。
図12Aおよび図12Bには、図11Bおよび図11Cと比較して第2アクティブ層132を含まない構成を示している。
図13は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ1100の平面図である。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135aは、チャネル領域130aとソース領域130bの境界部と重畳しないことがあり得る。また、第1ドレイン導体化調整領域136aは、チャネル領域130aとドレイン領域130cの境界部と重畳しないことがあり得る。詳細には、第1ソース導体化調整領域135aを平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部と離隔して配置することができ、第1ドレイン導体化調整領域136aは、平面視においてゲート電極150とドレイン領域130cの境界部と離隔して配置することができる。
図13によれば、図8と比較して、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bがソース領域130bと重畳せず、ソース領域130bとチャネル領域130aの境界部と重畳しないことがあり得る。
本発明の一実施例によれば、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bが、ソース領域130bとチャネル領域130aの境界部と重畳しない場合にも、チャネル領域130aへの導体化拡散を防止または制御することができる。詳細には、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bが平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部と離隔して配置された場合でも、チャネル領域130aへの導体化拡散を防止または制御することができる。第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bの場合にも、ドレイン領域130cとチャネル領域130aの境界部と重畳しない場合でも、チャネル領域130aへの導体化拡散を防止または制御することができる。詳細には、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bが平面視においてゲート電極150とドレイン領域130cの境界部と離隔して配置された場合にも、チャネル領域130aへの導体化拡散を防止または制御することができる。
図14は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ1200の平面図である。
図14には、図13と比較して、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bがソース領域130b及びチャネル領域130aの境界部と重畳し、ソース領域130bと重畳しない構成を示している。詳細には、図14には、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bの端部の中の少なくとも一部が、平面視においてゲート電極150とソース領域130bの境界部に配置され、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bが、平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出しない構成を示している。一方、本発明の一実施例がこれに限定されるものではなく、第1ドレイン導体化調整領域136a及び第2ドレイン導体化調整領域136bのみがドレイン領域130c及びチャネル領域130aの境界部と重畳し、ドレイン領域130cと重畳しないことがあり得る。この場合にも、チャネル領域130aへの導体化拡散を制御または防止することができる。
図15は、本発明のまた他の実施例による薄膜トランジスタ1300の平面図である。
図15には、図13と比較して、第1ソース導体化調整領域135aおよび第2ソース導体化調整領域135bがソース領域130bと重畳する構成を示している。詳細には、図15には、第1ソース導体化調整領域135a及び第2ソース導体化調整領域135bが平面視においてゲート電極150からソース領域130bに向かって突出した構成を示している。一方、本発明の一実施例はこれに限定されるものではなく、第1ドレイン導体化調整領域136aおよび第2ドレイン導体化調整領域136bのみがドレイン領域130cと重畳することもできる。いずれの場合にも、チャネル領域130aへの導体化拡散を制御または防止することができる。
図16Aは、実施例と比較例に係る薄膜トランジスタのしきい値電圧(Vth)測定グラフである。
図16Bは、図16Aの比較例による薄膜トランジスタの平面図である。
図16Aを参照すると、aグラフは実施例による薄膜トランジスタの閾値電圧(Vth)の測定結果であり、bグラフは比較例に係る薄膜トランジスタのしきい値電圧(Vth)の測定結果である。
図16Aのグラフにおいて、横軸はゲート電圧(VG)を意味し、縦軸はドレイン-ソース電流(IDS)の対数(log)値を意味する。
一実施例による薄膜トランジスタは、第1ソース導体化調整領域135aと第1ドレイン導体化調整領域136aを含む。一方、比較例による薄膜トランジスタは、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aを含まない(図16B参照)。実施例による薄膜トランジスタは、第2ソース導体化調整領域135bおよび第2ドレイン導体化調整領域136bをさらに含むこともできる。
第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aを含む実施例の場合、チャネル領域130aとソース領域130bの境界、及びチャネル領域130aとドレイン領域130cの境界で導体化浸透を防止または制御することができ、その結果、アクティブ層130のチャネル領域130aが大きなチャネル幅(W)を有する場合にも、導体化が進行する領域のチャネル幅(W)が狭くなり、チャネル領域130aへの導体化を抑制または制御することができる。
したがって、チャネル領域130aへの導体化が抑制または制御される場合、導体化浸透深さ(ΔL)の長さが短くなり、相対的に大きな有効チャネル長を有する。また、チャネル領域130aへの導体化が抑制または制御される場合、薄膜トランジスタのしきい値電圧(threshold voltage:Vth)が負(-)方向に移動することを制御して、薄膜トランジスタの駆動安定性を向上させることができる。
図16Bを参照すると、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aを含まない比較例の場合、チャネル領域130aとソース領域130bの境界及びチャネル領域130aとドレイン領域130cとの境界で導体化の進行が起こり得る。
したがって、チャネル領域130aへの導体化が進行する場合、導体化浸透深さ(ΔL)の長さが長くなり、相対的に短い有効チャネル長を有する。また、チャネル領域130aへの導体化が進行する場合、薄膜トランジスタのしきい値電圧(threshold voltage:Vth)が負(-)方向に移動し、薄膜トランジスタの駆動安定性が低下し得る。
第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aを含むアクティブ層130を有する本発明の実施例による薄膜トランジスタと、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aを含まないアクティブ層130を有する本発明の比較例による薄膜トランジスタを比較すると、同じオン(ON)電流のとき、本発明の比較例よる薄膜トランジスタのしきい値電圧(threshold voltage:Vth)が負(-)方向に移動したことを確認することができる。
図17は、アクティブ層130の各領域別キャリア濃度のグラフである。詳細には、図17は、アクティブ層130のVII-VII’によるキャリア濃度のグラフである。ここで、アクティブ層130は、酸化物半導体物質からなることができる。
図17のグラフの横軸は、順にソース領域130b、チャネル領域130a及びドレイン領域130cを表し、第1ソース導体化調整領域135aはソース領域130b及びチャネル領域130aと重畳し、第1ドレイン導体化調整領域136aはチャネル領域130a及びドレイン領域130cと重畳する。図17の横軸は、図17に示すアクティブ層130の左側端から測定された距離に対応することができる。
図17のグラフの縦軸は、キャリア濃度(a.u.)を示す。
図17を参照すると、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aには、第1アクティブ層131が積層されないか、第1アクティブ層130の厚さが薄いことがあり得る。その結果、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aには、ドーパントの濃度が低いか、ほとんどないことがあり得る。したがって、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aのキャリア濃度は、ないかまたは非常に低いことがあり得る。一方、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aを除くチャネル領域130aに配置された第1アクティブ層131の厚さは、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aに配置された第1アクティブ層131の厚さよりも厚く、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aを除くチャネル領域130aのキャリア濃度が、第1ソース導体化調整領域135aおよび第1ドレイン導体化調整領域136aのキャリア濃度よりも大きい。ソース領域130bおよびドレイン領域130cは、導体化によって形成された領域でありキャリア濃度が高い。
図18は、アクティブ層130の各領域別キャリア濃度のグラフである。詳細には、図18は、アクティブ層130のIX-IX’によるキャリア濃度のグラフである。ここで、アクティブ層130は、酸化物半導体物質からなることができる。
図18のグラフの縦軸は、図17の縦軸と同様であり省略する。
図18のグラフの横軸は、順にソース領域130b、チャネル領域130a及びドレイン領域130cを表し、チャネル領域130aは、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)を含む。図18の横軸は、図18に示すアクティブ層130の左側端から測定された距離に対応することができる。
図18を参照すると、第1ソース導体化調整領域135a及び第1ドレイン導体化調整領域136aを除くチャネル領域130aは、キャリア濃度が高く、ソース領域130b及びドレイン領域130cは、導体化によって形成された領域でありキャリア濃度が高い。また、第1拡散領域(A1)および第2拡散領域(A2)にキャリア濃度勾配が形成される。
本発明の一実施例によれば、第1拡散領域(A1)は、ソース領域130bから離れる方向に沿って減少するキャリア濃度勾配を有する。詳細には、図18のグラフを参照すると、ソース領域130bでキャリア濃度が最も高く、第1拡散領域(A1)はソース領域130bから離れるほどキャリア濃度が緩やかに減少し、チャネル領域130aのうち、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)ではない領域においてキャリア濃度が最も低い。
本発明の一実施例によれば、第2拡散領域(A2)は、ドレイン領域130cから離れる方向に沿って減少するキャリア濃度勾配を有する。詳細には、図18のグラフを参照すると、ドレイン領域130cでキャリア濃度が最も高く、第2拡散領域(A2)はドレイン領域130cから離れるほどキャリア濃度が緩やかに減少し、チャネル領域130aのうち、第1拡散領域(A1)及び第2拡散領域(A2)ではない領域においてキャリア濃度が最も低い。
図19は、本発明のまた他の一実施例による表示装置1500の概略図である。
本発明のまた他の一実施例による表示装置1500は、図19に示すように、表示パネル310、ゲートドライバ320、データドライバ330、及び制御部340を含むことができる。
表示パネル310は、ゲートライン(GL)とデータライン(DL)を含み、ゲートライン(GL)とデータライン(DL)の交差領域に画素(P)が配置される。画素(P)の駆動により映像が表示される。ゲートライン(GL)、データライン(DL)及び画素(P)は、ベース基板110上に配置することができる。
制御部340は、ゲートドライバ320とデータドライバ330を制御する。
制御部340は、外部システム(未図示)から供給される信号を用いて、ゲートドライバ320を制御するためのゲート制御信号(GCS)及びデータドライバ330を制御するためのデータ制御信号(DCS)を出力する。また、制御部340は、外部システムから入力する入力映像データをサンプリングした後、それを再整列して、再整列したデジタル映像データ(RGB)をデータドライバ330に供給する。
ゲート制御信号(GCS)は、ゲートスタートパルス(GSP)、ゲートシフトクロック(GSC)、ゲート出力イネーブル信号(GOE)、スタート信号(Vst)、ゲートクロック(GCLK)などを含む。また、ゲート制御信号(GCS)は、シフトレジスタを制御するための制御信号を含むことができる。
データ制御信号(DCS)は、ソーススタートパルス(SSP)、ソースシフトクロック信号(SSC)、ソース出力イネーブル信号(SOE)、極性制御信号(POL)などを含む。
データドライバ330は、表示パネル310のデータライン(DL)にデータ電圧を供給する。詳細には、データドライバ330は、制御部340から入力した映像データ(RGB)をアナログデータ電圧に変換し、データ電圧をデータライン(DL)に供給する。
本発明の一実施例によれば、ゲートドライバ320は表示パネル310に実装することができる。このように、ゲートドライバ320が表示パネル310に直接に実装されている構造をゲートインパネル(Gate In Panel:GIP)構造という。詳細には、ゲートインパネル(Gate In Panel:GIP)構造において、ゲートドライバ320をベース基板110上に配置することができる。
本発明の一実施例による表示装置1500は、上述した薄膜トランジスタ100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300を含むことができる。本発明の一実施例によれば、ゲートドライバ320は、上述の薄膜トランジスタ100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300を含むことができる。
ゲートドライバ320は、シフトレジスタ350を含むことができる。
シフトレジスタ350は、制御部340から伝送されたスタート信号およびゲートクロックなどを用いて、1フレームの間、ゲートライン(GL)にゲートパルスを順次供給する。ここで、1フレームとは、表示パネル310を介して1つのイメージが出力される期間をいう。ゲートパルスは、画素(P)に配置されたスイッチング素子(薄膜トランジスタ)をターンオンさせることができるターンオン電圧を有している。
また、シフトレジスタ350は、1フレーム中、ゲートパルスが供給されない残りの期間中は、ゲートライン(GL)に、スイッチング素子をターンオフさせることができるゲートオフ信号を供給する。以下、ゲートパルスとゲートオフ信号を総称してスキャン信号(SSまたはScan)とする。
シフトレジスタ350は、上述の薄膜トランジスタ100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300を含むことができる。
図20は、シフトレジスタ350の概略図である。
図20を参照すると、シフトレジスタ350は、g個のステージ351(ST1~STg)を含むことができる。
シフトレジスタ350は、1つのゲートライン(GL)を介して、1つのスキャン信号(SS)を1つのゲートライン(GL)に連結している画素(P)に伝送する。ステージ351のそれぞれは、1つのゲートライン(GL)に連結することができる。表示パネル110に、g個のゲートライン(GL)が形成されている場合、シフトレジスタ350は、g個のステージ351(ST1~STg)を含むことができ、g個のスキャン信号(SS1~SSg)を生成することができる。
一般的に、各ステージ351は、1フレーム中にゲートパルス(GP)を一度出力し、ゲートパルス(GP)は、各ステージ351で順次に出力される。
図21は、図19のいずれか1つの画素(P)の回路図である。
図21の回路図は、表示素子710として有機発光ダイオード(OLED)を含む表示装置1500の画素(P)に対する等価回路図である。
図21を参照すると、画素(P)は、表示素子710および表示素子710を駆動する画素駆動回路(PDC)を含む。詳細には、本発明の一実施例による表示装置1500は、ベース基板110上の画素駆動回路(PDC)を含むことができる。
図21の画素駆動回路(PDC)は、スイッチングトランジスタである第1薄膜トランジスタ(TR1)および駆動トランジスタである第2薄膜トランジスタ(TR2)を含む。本発明のまた他の実施例による表示装置1500は、薄膜トランジスタ100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300のうちの中の少なくとも1つを含むことができる。
第1薄膜トランジスタ(TR1)は、ゲートライン(GL)及びデータライン(DL)に連結していて、ゲートライン(GL)を介して供給されるスキャン信号(SS)によってターンオン又はターンオフする。
データライン(DL)は、画素駆動回路(PDC)にデータ電圧(Vdata)を提供し、第1薄膜トランジスタ(TR1)は、データ電圧(Vdata)の印加を制御する。
駆動電源ライン(PL)は、表示素子710に駆動電圧(Vdd)を提供し、第1薄膜トランジスタ(TR1)は、駆動電圧(Vdd)を制御する。駆動電圧(Vdd)は、表示素子710である有機発光ダイオード(OLED)を駆動するための画素駆動電圧である。
ゲートドライバ320からゲートライン(GL)を介して印加されたスキャン信号(SS)により第1薄膜トランジスタ(TR1)がターンオンすると、データライン(DL)を介して供給されたデータ電圧(Vdata)が、表示素子710に連結した第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極に供給される。データ電圧(Vdata)は、第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極とソース電極の間に形成されたストレージキャパシタ(Cst)に充電される。
データ電圧(Vdata)によって、第2薄膜トランジスタ(TR2)を介して表示素子710である有機発光ダイオード(OLED)に供給される電流の量が制御され、これにより表示素子710から出力する光の階調を制御することができる。
図22は、本発明のまた他の実施例による表示装置1600のいずれか1つの画素(P)の回路図である。
図22は、有機発光表示装置の画素(P)に対する等価回路図である。
図22に示す表示装置1600の画素(P)は、表示素子710である有機発光ダイオード(OLED)、および表示素子710を駆動する画素駆動回路(PDC)を含む。表示素子710は、画素駆動回路(PDC)と連結する。
画素(P)には、画素駆動回路(PDC)に信号を供給する信号ライン(DL、GL、PL、RL、SCL)が配置されている。
データライン(DL)にデータ電圧(Vdata)が供給され、ゲートライン(GL)にスキャン信号(SS)が供給され、駆動電源ライン(PL)に画素を駆動する駆動電圧(Vdd)が供給され、リファレンスライン(RL)にはリファレンス電圧(Vref)が供給され、センシング制御ライン(SCL)にセンシング制御信号(SCS)が供給される。
画素駆動回路(PDC)は、例えば、ゲートライン(GL)及びデータライン(DL)に連結した第1薄膜トランジスタ(TR1)(スイッチングトランジスタ)、第1薄膜トランジスタ(TR1)を介して伝送されるデータ電圧(Vdata)によって表示素子710に出力する電流の大きさを制御する第2薄膜トランジスタ(TR2)(駆動トランジスタ)、第2薄膜トランジスタ(TR2)の特性を感知するための第3薄膜トランジスタ(TR3)(センシングトランジスタ)を含む。
第1薄膜トランジスタ(TR1)は、ゲートライン(GL)に供給されるスキャン信号(SS)によってターンオンし、データライン(DL)に供給されるデータ電圧(Vdata)を第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極に伝送する。
第3薄膜トランジスタ(TR3)は、第2薄膜トランジスタ(TR2)と表示素子710の間の第1ノード(n1)及びリファレンスライン(RL)に連結し、センシング制御信号(SCS)によりターンオン又はターンオフし、センシング期間に駆動トランジスタである第2薄膜トランジスタ(TR2)の特性を感知する。
第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極に連結した第2ノード(n2)は、第1薄膜トランジスタ(TR1)に連結することができる。第2ノード(n2)と第1ノード(n1)の間にストレージキャパシタ(Cst)が形成される。
第1薄膜トランジスタ(TR1)がターンオンすると、データライン(DL)を介して供給されたデータ電圧(Vdata)が第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極に供給される。データ電圧(Vdata)は、第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極とソース電極の間に形成されたストレージキャパシタ(Cst)に充電される。
第2薄膜トランジスタ(TR2)がターンオンすると、画素を駆動する駆動電圧(Vdd)により、電流が第2薄膜トランジスタ(TR2)を介して表示素子710に供給され、表示素子710から光が出力される。
本発明のまた他の一実施例による表示装置1600は、薄膜トランジスタ100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300のうちの中の少なくとも1つを含むことができる。
図23は、本発明のまた他の一実施例による表示装置1700のいずれか1つの画素(P)の回路図である。
図23に示す表示装置1700の画素(P)は、表示素子710である有機発光ダイオード(OLED)、および表示素子710を駆動する画素駆動回路(PDC)を含む。表示素子710は、画素駆動回路(PDC)に連結する。
画素駆動回路(PDC)は、薄膜トランジスタ(TR1、TR2、TR3、TR4)を含む。
画素(P)には、画素駆動回路(PDC)に駆動信号を供給する信号ライン(DL、EL、GL、PL、SCL、RL)が配置されている。
図23の画素(P)は、図22の画素(P)と比較して、発光制御ライン(EL)をさらに含む。発光制御ライン(EL)に発光制御信号(EM)が供給される。また、図23の画素駆動回路(PDC)は、図22の画素駆動回路(PDC)と比較して、第2薄膜トランジスタ(TR2)の発光時点を制御するための発光制御トランジスタである第4薄膜トランジスタ(TR4)をさらに含む。
第1薄膜トランジスタ(TR1)は、ゲートライン(GL)に供給されるスキャン信号(SS)によってターンオンし、データライン(DL)に供給されるデータ電圧(Vdata)を第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極に伝送する。
第2薄膜トランジスタ(TR2)のゲート電極と表示素子710の間に、ストレージキャパシタ(Cst)が位置する。
第3薄膜トランジスタ(TR3)は、リファレンスライン(RL)に連結し、センシング制御信号(SCS)によってターンオンまたはターンオフし、センシング期間に駆動トランジスタである第2薄膜トランジスタ(TR2)の特性を感知する。
第4薄膜トランジスタ(TR4)は、発光制御信号(EM)によって駆動電圧(Vdd)を第2薄膜トランジスタ(TR2)に伝達するか、または駆動電圧(Vdd)を遮断する。第4薄膜トランジスタ(TR4)がターンオンすると、第2薄膜トランジスタ(TR2)に電流が供給され、表示素子710から光が出力される。
本発明のまた他の実施例による画素駆動回路(PDC)は、上記で説明した構造以外の他の様々な構造で形成することができる。画素駆動回路(PDC)は、例えば、5個以上の薄膜トランジスタを含むこともできる。
以上説明した本発明は、上述した実施例及び添付の図によって限定されるものではなく、本発明の技術的事項から逸脱しない範囲内で種々の置換、変形及び変更が可能であることが本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者にとって明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味、範囲、およびその等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
110:ベース基板
120:バッファ層
130:アクティブ層
130a:チャネル領域
130b:ソース領域
130c:ドレイン領域
131:第1アクティブ層
132:第2アクティブ層
131a:第1酸化物半導体層
131b:第2酸化物半導体層
132a:第3酸化物半導体層
132b:第4酸化物半導体層
135a:第1ソース導体化調整領域
135b:第2ソース導体化調整領域
136a:第1ドレン導体化調整領域
136b:第2ドレイン導体化調整領域
140:ゲート絶縁膜
150:ゲート電極
160:層間絶縁膜
171:ソース電極
172:ドレイン電極
120:バッファ層
130:アクティブ層
130a:チャネル領域
130b:ソース領域
130c:ドレイン領域
131:第1アクティブ層
132:第2アクティブ層
131a:第1酸化物半導体層
131b:第2酸化物半導体層
132a:第3酸化物半導体層
132b:第4酸化物半導体層
135a:第1ソース導体化調整領域
135b:第2ソース導体化調整領域
136a:第1ドレン導体化調整領域
136b:第2ドレイン導体化調整領域
140:ゲート絶縁膜
150:ゲート電極
160:層間絶縁膜
171:ソース電極
172:ドレイン電極
Claims (41)
- アクティブ層と、
前記アクティブ層から離隔し、前記アクティブ層に少なくとも一部重畳するゲート電極とを含み、
前記アクティブ層が、
平面視において、ゲート電極に重畳するチャネル領域と、
平面視において、ゲート電極に重畳せず、前記チャネル領域の一側に連結したソース領域と、
平面視において、ゲート電極に重畳せず、前記チャネル領域の他側に連結したドレイン領域とを含み、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域は、前記チャネル領域を挟んで互いに離隔し、
前記アクティブ層は、互いに離隔した第1ソース導体化調整領域および第1ドレイン導体化調整領域を含み、
前記第1ソース導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部に重畳し、
前記第1ドレイン導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部に重畳する、薄膜トランジスタ。 - 前記第1ドレイン導体化調整領域が、前記第1ソース導体化調整領域を横切って前記ソース領域及び前記ドレイン領域を連結する最短線である第1ライン上に配置された、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記アクティブ層は、前記第1ソース導体化調整領域および前記第1ドレイン導体化調整領域の少なくとも一部に存在しない、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記アクティブ層が、第1アクティブ層を含み、
前記第1アクティブ層は、前記チャネル領域の少なくとも一部と、前記ソース領域の少なくとも一部と、前記ドレイン領域の少なくとも一部とに配置された、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1ソース導体化調整領域に配置された前記第1アクティブ層の厚さが、前記第1ソース導体化調整領域を除く前記チャネル領域に配置された前記第1アクティブ層の厚さよりも薄い、請求項4に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域に配置された前記第1アクティブ層の厚さが、前記第1ドレイン導体化調整領域を除く前記チャネル領域に配置された前記第1アクティブ層の厚さより薄い、請求項4に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1アクティブ層が、前記第1ソース導体化調整領域及び前記第1ドレイン導体化調整領域の中の少なくとも一部に配置されない、請求項4に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記アクティブ層が、前記第1アクティブ層上に第2アクティブ層をさらに含む、請求項4に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第2アクティブ層が、前記チャネル領域全体、前記ソース領域全体、および前記ドレイン領域全体に配置された、請求項8に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第2アクティブ層が、前記第1ソース導体化調整領域および前記第1ドレイン導体化調整領域に配置された、請求項8に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第2アクティブ層の中の少なくとも一部が、前記第1ソース導体化調整領域および前記第1ドレイン導体化調整領域内で前記第1アクティブ層の側面と接触する、請求項10に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1アクティブ層が、第1酸化物半導体層および前記第1酸化物半導体層上の第2酸化物半導体層を含む、請求項4に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第2アクティブ層が、第3酸化物半導体層および前記第3酸化物半導体層上の第4酸化物半導体層を含む、請求項8に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記アクティブ層が、前記第1アクティブ層上の第2アクティブ層をさらに含み、
前記第2アクティブ層の中の少なくとも一部は、前記第1ソース導体化調整領域及び前記第1ドレイン導体化調整領域内で前記第1酸化物半導体層及び前記第2酸化物半導体層の中のいずれか1つと接触する、請求項12に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1アクティブ層の中の少なくとも一部が、前記第1ソース導体化調整領域および前記第1ドレイン導体化調整領域内で前記第3酸化物半導体層の少なくとも一部と接触する、請求項13に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ソース導体化調整領域の端部の中の少なくとも一部が、平面視において前記ゲート電極および前記ソース領域の境界部に配置され、
前記第1ソース導体化調整領域は、平面視において前記ゲート電極から前記ソース領域に向かって突出しない、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1ドレイン導体化調整領域の端部の中の少なくとも一部が、平面視において前記ゲート電極および前記ドレイン領域の境界部に配置され、
前記第1ドレイン導体化調整領域は、平面視において前記ゲート電極から前記ドレイン領域に向かって突出しない、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1ソース導体化調整領域が、平面視において、前記ゲート電極から前記ソース領域に向かって突出する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域が、平面視において、前記ゲート電極から前記ドレイン領域に向かって突出する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ソース導体化調整領域が、平面視において、前記ゲート電極および前記ソース領域の境界部から離隔して配置された、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域が、平面視において、前記ゲート電極および前記ドレイン領域の境界部から離隔して配置された、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記アクティブ層が、互いに離隔した第2ソース導体化調整領域および第2ドレイン導体化調整領域を含み、
前記第2ソース導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部に重畳し、
前記第2ドレイン導体化調整領域の少なくとも一部は、前記ゲート電極の少なくとも一部に重畳する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1ソース導体化調整領域および前記第2ソース導体化調整領域が、互いに離隔し、
前記第1ドレイン導体化調整領域および前記第2ドレイン導体化調整領域は、互いに離隔した、請求項22に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1ソース導体化調整領域および前記第2ソース導体化調整領域が、0.5~20μm間隔で配置された、請求項23に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域および前記第2ドレイン導体化調整領域が、0.5~20μmの範囲の間隔で配置された、請求項23に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ソース導体化調整領域及び前記第1ドレイン導体化調整領域が、幅(D)と長さ(S)を有し、
前記幅(D)は、0.5~5μmの範囲である、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1ソース導体化調整領域に前記ゲート電極が重畳する領域の長さをS1とするとき、前記S1が、0.5~1.5μmの範囲である、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域に前記ゲート電極が重畳する領域の長さをS2とするとき、前記S2が、0.5~1.5μmの範囲である、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ソース導体化調整領域が、平面視において、前記ゲート電極から前記ソース領域に向かって突出した領域の長さをS3とするとき、前記S3は、0.5~5μmの範囲である、請求項18に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域が、平面視において、前記ゲート電極から前記ドレイン領域に向かって突出した領域の長さをS4とするとき、前記S4は、0.5~5μmの範囲である、請求項19に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ソース導体化調整領域および前記チャネル領域と前記ソース領域の境界部の間の最短距離をS5とするとき、前記S5が、0.5~1.5μmの範囲である、請求項20に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域および前記チャネル領域と前記ドレイン領域の境界部の間の最短距離をS6とするとき、前記S6が、0.5~1.5μmの範囲である、請求項21に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ソース導体化調整領域および前記第2ソース導体化調整領域の中の少なくとも1つが、平面視において、前記ゲート電極から前記ソース領域に向かって突出する、請求項22に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ドレイン導体化調整領域および前記第2ドレイン導体化調整領域の中の少なくとも1つが、平面視において、前記ゲート電極から前記ドレイン領域に向かって突出する、請求項22に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1ソース導体化調整領域が、平面視において、前記チャネル領域の長手方向の縁(R)に配置され、
前記チャネル領域の前記長手方向は、前記ソース領域および前記ドレイン領域を連結する方向である、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1ドレイン導体化調整領域が、平面視において、前記チャネル領域の長手方向の縁(R)に配置され、
前記チャネル領域の前記長手方向は、前記ソース領域および前記ドレイン領域を連結する方向である、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記チャネル領域が、互いに離隔した第1拡散領域および第2拡散領域を有し、
前記第1拡散領域は、前記チャネル領域上に配置され、前記ソース領域に接触し、
前記第2拡散領域は、前記チャネル領域上に配置され、前記ドレイン領域に接触し、
前記第1拡散領域および前記第2拡散領域は、前記第1ソース導体化調整領域および前記第1ドレイン導体化調整領域に重畳しない、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。 - 前記第1拡散領域および前記第2拡散領域が、部分的に導体化された、請求項37に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第1拡散領域が、前記ソース領域から離れる方向に沿って減少するキャリア濃度勾配を有する、請求項37に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記第2拡散領域が、前記ドレイン領域から離れる方向に沿って減少するキャリア濃度勾配を有する、請求項37に記載の薄膜トランジスタ。
- 請求項1~40のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタを含む表示装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR10-2022-0171711 | 2022-12-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024083238A true JP2024083238A (ja) | 2024-06-20 |
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