KR101200879B1 - Thin film transistor substrate for hybrid liquid crystal display and method for fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 화소 반도체층과 구동 반도체층을 포함한다. 상기 반도체층들 중에 적어도 구동 반도체층은 게르마늄을 포함한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and includes a pixel semiconductor layer and a driving semiconductor layer. At least a driving semiconductor layer of the semiconductor layers includes germanium.
하이브리드 액정 표시 장치, 플랫 밴드 전압, 게르마늄 Hybrid liquid crystal display, flat band voltage, germanium
Description
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 액정 표시 장치를 설명하기 위한 간략 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a hybrid liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 박막 트랜지스터의 게르마늄의 함유량 변화에 따른 전압 전류 특성 그래프이다.3A and 3B are graphs of voltage and current characteristics according to changes in germanium content of the thin film transistor of FIG. 2.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정 단계별 각각의 단면도들이다.4A to 4H are cross-sectional views of steps of a manufacturing process of a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS (S)
111: 화소 게이트 전극 112: 화소 게이트 절연막111: pixel gate electrode 112: pixel gate insulating film
113: 화소 반도체층 131: 구동 게이트 전극113: pixel semiconductor layer 131: driving gate electrode
133: 구동 반도체층 134: 버퍼층133: driving semiconductor layer 134: buffer layer
본 발명은 하이브리드 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)용 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스탠바이 전류를 효과적으로 감소시켜 소비 전력을 감소시키면서 대비비(Contrast Ratio)를 증가시킬 수 있는 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor (TFT) substrate for a hybrid liquid crystal display (LCD) and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a method for reducing standby power and reducing power consumption. A thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display device capable of increasing a contrast ratio and a method of manufacturing the same.
오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 표시 장치의 역할은 매우 중요해지고 있으며, 각종 전자 표시 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전자 표시 장치 분야는 발전을 거듭하여 정보화 사회의 요구에 적합한 새로운 기능을 갖는 전자 표시 장치가 계속 개발되고 있다. 일반적으로 전자 표시 장치란 다양한 정보를 시각을 통하여 인간에게 전달하는 장치를 말한다. 즉, 전자 표시 장치란 각종의 전자 기기로부터 출력되는 전자적 정보 신호를 인간의 시각으로 인식할 수 있는 광 정보 신호로 변화하는 전자 장치를 말하며, 인간과 전자 기기를 연결하는 가교적인 역할을 담당하는 장치라고 할 수 있다.In today's information society, the role of electronic displays has become very important, and various electronic displays have been widely used in various industrial fields. In the field of electronic display devices, electronic display devices having new functions suitable for the needs of the information society have been continuously developed. In general, an electronic display device refers to a device that transmits various pieces of information to a human through vision. That is, an electronic display device refers to an electronic device that converts an electronic information signal output from various electronic devices into an optical information signal that can be recognized by a human eye, and is a device that plays a role of a bridge between humans and electronic devices. It can be said.
이러한 전자 표시 장치에 있어서, 광 정보 신호가 발광 현상에 의해서 표시되는 경우에는 발광형 표시 장치로 일컬어지며, 반사, 산란, 간섭 현상 등에 의하여 광 변조로 표시되는 경우에는 수광형 표시 장치로 일컬어진다. 능동형 표시 장치로도 불리는 발광형 표시 장치로는 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube; CRT), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP), 유기 이엘 표시 장치(Organic ElectroLuminiscent Display; OELD), 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등을 들 수 있다. 그리고 수동형 표시 장치로 불리는 수광형 표시 장치로는 액정 표시 장치(LCD), 전자 영동 표시 장치(ElectroPhoretic Image Display; EPID) 등을 들 수 있다.In such an electronic display device, when an optical information signal is displayed by a light emitting phenomenon, it is referred to as a light emitting display device, and when it is displayed by light modulation due to reflection, scattering, or interference phenomenon, it is called a light receiving display device. Light emitting displays, also called active display devices, include cathode ray tube (CRT), plasma display panel (PDP), organic electroluminescent display (OLD), and light emitting diodes (LED). Light Emitting Diode (LED) etc. can be mentioned. The light receiving display device, which is called a passive display device, may include a liquid crystal display (LCD) and an electrophoretic image display (EPID).
텔레비전이나 컴퓨터 모니터 등에 사용되고 있으며, 가장 오랜 역사를 갖는 표시 장치인 음극선관 표시 장치는 경제성 등의 면에서 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으나, 무거운 중량, 큰 부피 및 높은 소비 전력 등과 같은 단점을 많이 가지고 있다.Cathode ray tube display device, which is used for television and computer monitor, and has the longest history, has the highest market share in terms of economy, but has many disadvantages such as heavy weight, large volume and high power consumption. .
최근에, 반도체 기술의 급속한 진보에 의하여 각종 전자 장치의 저전압화 및 저전력화와 함께 전자 기기의 소형화, 박형화 및 경량화의 추세에 따라 새로운 환경에 적합한 전자 표시 장치로서 평판 패널형 표시 장치에 대한 요구가 급격히 증대되고 있다. 이에 따라 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 표시 장치(PDP), 유기 이엘 표시 장치(OELD) 등과 같은 평판 패널형 표시 장치가 개발되고 있으며, 이러한 평판 패널형 표시 장치 중에서 소형화, 경량화 및 박형화가 용이하며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖는 액정 표시 장치가 특히 주목 받고 있다.Recently, due to the rapid progress of semiconductor technology, there is a demand for a flat panel display device as an electronic display device suitable for a new environment in accordance with the trend of lowering and lowering power of various electronic devices and miniaturization, thinning, and lightening of electronic devices. It is rapidly increasing. Accordingly, flat panel display devices such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display device (PDP), an organic EL display device (OELD), and the like have been developed, and among these flat panel display devices, it is easy to miniaturize, light weight, and thinner. In particular, liquid crystal display devices having low power consumption and low driving voltage are drawing attention.
액정 표시 장치는 공통 전극, 컬러 필터, 블랙 매트릭스 등이 형성되어 있는 컬러 필터 기판과 박막 트랜지스터, 화소 전극 등이 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입해 놓고, 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 액정 표시 장 치의 박막 트랜지스터는 게이트 드라이버나 데이터 드라이버를 구성하는 구동 박막 트랜지스터와 액정 패널을 구성하는 화소 박막 트랜지스터로 구분될 수 있다.A liquid crystal display device injects a liquid crystal material having anisotropic dielectric constant between a color filter substrate having a common electrode, a color filter, a black matrix, and the like, and a thin film transistor substrate having a thin film transistor, a pixel electrode, or the like formed thereon. A display device expressing a desired image by adjusting the intensity of an electric field formed in the liquid crystal material by applying different potentials to the common electrode to change the molecular arrangement of the liquid crystal material, and thereby controlling the amount of light transmitted through the transparent insulating substrate. to be. The thin film transistor of the liquid crystal display device may be classified into a driving thin film transistor constituting a gate driver or a data driver and a pixel thin film transistor constituting a liquid crystal panel.
이러한 구동 박막 트랜지스터와 화소 박막 트랜지스터는 모두 비정질 실리콘으로 형성될 수 있으며, 비정질 실리콘으로 형성될 경우에, 박막 트랜지스터의 이동도(mobility)가 낮아져서 구동 박막 트랜지스터로 구성되는 게이트 드라이버나 데이터 드라이버의 집적도가 낮아지는 문제점이 있다.Both the driving thin film transistor and the pixel thin film transistor may be formed of amorphous silicon, and when formed of amorphous silicon, the mobility of the thin film transistor is reduced, and thus the integration degree of the gate driver or data driver composed of the driving thin film transistor is reduced. There is a problem of being lowered.
구동 박막 트랜지스터와 화소 박막 트랜지스터는 모두 다결정 실리콘으로 형성될 수 있으며, 다결정 실리콘으로 형성될 경우에, 박막 트랜지스터의 성능과 신뢰성은 향상될 수 있으나, 제조 공정이 복잡하여 액정 표시 장치의 제조 비용을 상승시킨다.Both the driving thin film transistor and the pixel thin film transistor may be formed of polycrystalline silicon, and when formed of polycrystalline silicon, the performance and reliability of the thin film transistor may be improved, but the manufacturing process is complicated, thereby increasing the manufacturing cost of the liquid crystal display device. Let's do it.
이러한 단점을 극복하기 위하여 구동 박막 트랜지스터는 다결정 실리콘으로 형성하고, 화소 박막 트랜지스터는 비정질 실리콘으로 형성하는 하이브리드 액정 표시 장치가 제안되고 있다.In order to overcome this disadvantage, a hybrid liquid crystal display device in which the driving thin film transistor is formed of polycrystalline silicon and the pixel thin film transistor is formed of amorphous silicon has been proposed.
종래의 하이브리드 액정 표시 장치의 구동 박막 트랜지스터는 게이트 절연막으로 실리콘 질화막(SiNx)을 사용하는데, 이러한 실리콘 질화물의 게이트 절연막에는 픽스 차지(Fixed Charge)가 다수 존재하고 있다. 상기 픽스 차지로 인하여 구동 박막 트랜지스터의 플랫 밴드 전압(flat band voltage)이 음으로 전이(negative shift)하게 된다. 이렇게 음으로 전이하게 되는 플랫 밴드 전압으로 인하여 박막 트랜지스터가 활성화되지 않은 상태에서 흐르는 스탠바이 전류가 증가하게 되므로, 소비 전력이 증가되고 대비비가 감소되는 문제점을 야기시켰다.The driving thin film transistor of the conventional hybrid liquid crystal display uses a silicon nitride film (SiNx) as a gate insulating film, and a plurality of fixed charges are present in the gate insulating film of the silicon nitride. The fixed charge causes a negative shift in the flat band voltage of the driving thin film transistor. This negative transition of the flat band voltage increases the standby current flowing in the inactive state of the thin film transistor, which causes a problem of increased power consumption and reduced contrast ratio.
본 발명은 스탠바이 전류를 효과적으로 감소시켜 소비 전력을 감소시키면서 대비비(Contrast Ratio)를 증가시킬 수 있는 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판과 그 제조 방법을 제공하고자 하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which can increase contrast ratio while effectively reducing standby current.
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본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the technical matters mentioned above, and other technical subjects which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판은 투명 절연 기판 상에 형성된 화소 게이트 전극, 상기 화소 게이트 전극을 덮는 화소 게이트 절연막, 상기 화소 게이트 절연막 상에 형성된 화소 반도체층, 상기 화소 반도체층 상에 형성된 화소 소스 전극 및 화소 드레인 전극을 포함하는 화소 박막 트랜지스터; 및 상기 투명 절연 기판 상에 형성된 구동 게이트 전극과, 상기 구동 게이트 전극을 덮는 구동 게이트 절연막, 상기 구동 게이트 절연막 상에 형성된 구동 반도체층, 상기 구동 반도체층 상에 형성된 버퍼층, 및 상기 버퍼층 상에 형성된 구동 소스 전극 및 구동 드레인 전극을 포함하는 구동 박막 트랜지스터를 포함한다.
상기 화소 반도체층은 비정질 실리콘과 게르마늄을 포함하고, 상기 구동 반도체층은 다결정 실리콘과 게르마늄을 포함한다.
상기 게르마늄은 상기 구동 반도체층 각각에 0 보다 크고 10 atm% 이하로 함유된다.
상기 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 투명 절연 기판 상에 화소 게이트 전극과 구동 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 화소 게이트 전극과 상기 구동 게이트 전극 상에 화소 게이트 절연막과 구동 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 화소 게이트 절연막과 상기 구동 게이트 절연막 상에 실리콘과 게르마늄으로 제 1 비정질 반도체막을 형성하는 단계; 상기 구동 게이트 전극의 상부에 형성된 제 1 비정질 반도체막을 결정화하여 다결정 반도체막을 형성하는 단계; 상기 제 1 비정질 반도체막과 다결정 반도체막 상에 실리콘으로 제 2 비정질 반도체막을 형성하는 단계; 상기 제 2 비정질 반도체막 상에 도전성 물질로 전극막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 비정질 반도체막, 상기 다결정 반도체막, 상기 제 2 비정질 반도체막 및 상기 전극막을 식각하여 화소 반도체층, 화소 소스 전극, 화소 드레인 전극, 구동 반도체층, 버퍼층, 구동 소스 전극 및 구동 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 비정질 반도체막은 0 보다 크고 10 atm% 이하의 게르마늄을 포함한다.
상기 제 1 비정질 반도체막을 형성하는 단계에서, 실리콘 소스 가스와 게르마늄 소스 가스는 4000:1 ~ 100:1로 제공된다. A thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a pixel gate electrode formed on a transparent insulating substrate, a pixel gate insulating film covering the pixel gate electrode, a pixel semiconductor layer formed on the pixel gate insulating film, and the pixel. A pixel thin film transistor including a pixel source electrode and a pixel drain electrode formed on the semiconductor layer; And a driving gate electrode formed on the transparent insulating substrate, a driving gate insulating film covering the driving gate electrode, a driving semiconductor layer formed on the driving gate insulating film, a buffer layer formed on the driving semiconductor layer, and a driving formed on the buffer layer. And a driving thin film transistor including a source electrode and a driving drain electrode.
The pixel semiconductor layer includes amorphous silicon and germanium, and the driving semiconductor layer includes polycrystalline silicon and germanium.
The germanium is contained in each of the driving semiconductor layers greater than 0 and less than 10 atm%.
The method of manufacturing a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display device includes forming a pixel gate electrode and a driving gate electrode on a transparent insulating substrate; Forming a pixel gate insulating film and a driving gate insulating film on the pixel gate electrode and the driving gate electrode; Forming a first amorphous semiconductor film of silicon and germanium on the pixel gate insulating film and the driving gate insulating film; Crystallizing a first amorphous semiconductor film formed on the driving gate electrode to form a polycrystalline semiconductor film; Forming a second amorphous semiconductor film of silicon on the first amorphous semiconductor film and the polycrystalline semiconductor film; Forming an electrode film with a conductive material on the second amorphous semiconductor film; And etching the first amorphous semiconductor film, the polycrystalline semiconductor film, the second amorphous semiconductor film, and the electrode film to form a pixel semiconductor layer, a pixel source electrode, a pixel drain electrode, a driving semiconductor layer, a buffer layer, a driving source electrode, and a driving drain electrode. Forming a step.
The first amorphous semiconductor film contains germanium that is greater than 0 and less than 10 atm%.
In the forming of the first amorphous semiconductor film, the silicon source gas and the germanium source gas are provided at 4000: 1 to 100: 1.
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기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings. Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 대하여 도 1 내지 도 3b를 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 액정 표시 장치를 설명하기 위한 간략 구성도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 2의 박막 트랜지스터의 게르마늄의 함유량 변화에 따른 전압 전류 특성 그래프이다.Hereinafter, a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3B. 1 is a schematic diagram illustrating a hybrid liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. 3A and 3B are graphs of voltage and current characteristics according to changes in germanium content of the thin film transistor of FIG. 2.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 액정 표시 장치는 투명 절연 기판(100) 상에 형성되는 게이트 드라이버(200), 데이터 드라이버(300) 및 액정 패널(400)을 포함한다. 게이트 드라이버(200)는 투명 절연 기판(100) 상의 일부 영역에 다결정 실리콘으로 형성된 다수의 구동 박막 트랜지스터로 구성되며, 주사 신호를 액정 패널(400)의 게이트 라인들(GL)로 순차적으로 출력한다. 데이터 드라이버(300)는 투명 절연 기판(100) 상의 다른 일부 영역에 다결정 실리콘으로 형성된 다수의 구동 박막 트랜지스터로 구성되며, 화상 신호를 액정 패널(400)의 데이터 라인들(DL)로 출력한다. 액정 패널(400)은 투명 절연 기판(100) 상의 또 다른 일부 영역에 가로 방향으로 신장되고, 세로 방향으로 배열되어 주사 신호를 전달하기 위한 게이트 라인(GL)과, 세로 방향으로 신장되고, 가로 방향으로 배열되어 화상 신호를 전달하기 위한 데이터 라인(DL)과, 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 의해 정의되는 영역에 형성되는 화소 박막 트랜지스터(TFT)와, 화소 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인과 공통 전압(Vcom) 사이에 연결되는 액정 커패시터(Clc)와, 화소 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인에 연결되는 스토리지 커패시터(Cst)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a hybrid liquid crystal display according to the present invention includes a
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에는 화소 박막 트랜지스터(a-Si TFT)와 구동 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)가 형성된다. 상기 화소 박막 트랜지스터(a-Si TFT)는 투명 절연 기판(100) 상에 화소 게이트 전극(111)과, 화소 게이트 절연막(112)과, 화소 반도체층(113)과, 화소 소스 전극(116) 및 화소 드레인 전극(117)을 포함한다. 상기 구동 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)는 구동 게이트 전극(131)과, 구동 게이트 절연막(112)과, 구동 반도체층(133)과, 상기 구동 반도체층(133) 상에 비정질 실리콘으로 형성된 버퍼층(134)과, 구동 소스 전극(137) 및 구동 드레인 전극(138)을 포함한다.As illustrated in FIG. 2, a pixel thin film transistor (a-Si TFT) and a driving thin film transistor (poly-Si TFT) are formed on a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. The pixel thin film transistor (a-Si TFT) includes a
여기에서, 화소 게이트 전극(111)은 투명 절연 기판(100) 상에 알루미늄 등 을 포함하는 금속 물질로 형성되어 있으며, 화소 게이트 절연막(112)은 화소 게이트 전극(111)을 덮는 영역에 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 등의 절연 물질로 형성되어 있다.Here, the
그리고, 화소 반도체층(113)은 화소 게이트 절연막(112) 상의 화소 게이트 전극(111)을 덮은 위치에 비정질 실리콘과 게르마늄으로 형성되어 있으며, 화소 소스 전극(116) 및 화소 드레인 전극(117)은 알루미늄과 크롬 등을 포함하는 금속 물질로 화소 게이트 전극(111)과 대응되는 영역에 화소 반도체층(113)을 노출시키며 서로 이격되게 위치하여 형성되어 있다. 또한, 화소 소스 전극(116) 및 화소 드레인 전극(117)과 화소 반도체층(113) 간의 계면에 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 비정질 실리콘으로 저항성 접촉층(114, 115)이 형성되어 있다.The
한편, 구동 게이트 전극(131)은 투명 절연 기판(100) 상에 알루미늄 등을 포함하는 금속 물질로 형성되어 있으며, 구동 게이트 절연막(112)은 구동 게이트 전극(131)을 덮는 영역에 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 등의 절연 물질로 형성되어 있다.Meanwhile, the driving
그리고, 구동 반도체층(133)은 구동 게이트 절연막(112) 상의 구동 게이트 전극(131)을 덮은 위치에 다결정 실리콘과 게르마늄으로 형성되어 있으며, 버퍼층(134)은 구동 반도체층(133) 상에 비정질 실리콘으로 형성되어 있고, 구동 소스 전극(137) 및 구동 드레인 전극(138)은 알루미늄과 크롬 등을 포함하는 금속 물질로 구동 게이트 전극(131)과 대응되는 영역에 버퍼층(134)을 노출시키며 서로 이격되게 위치하여 형성되어 있다. 또한, 구동 소스 전극(137) 및 구동 드레인 전극(138) 과 버퍼층(134) 간의 계면에 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 비정질 실리콘으로 저항성 접촉층(135, 136)이 형성되어 있다.The driving
이러한 구동 반도체층(133)은 다결정 실리콘과 게르마늄으로 형성된다. 게르마늄은 0 보다 크고 10 atm% 이하 정도의 함량비로 구동 반도체층(133)에 함유될 수 있다. 게르마늄은 플랫 밴드 전압을 조절하여 구동 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)가 활성화되지 않은 상태에서 흐르는 스탠바이 전류를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 게르마늄은 화소 반도체층(113)에도 같은 함량비로 함유될 수 있다.The driving
도 3a는 구동 박막 트랜지스터(poly-Si TFT)의 게르마늄의 함유량 변화에 따른 전압 전류 특성 그래프로서, 도 3a를 참조하면, 구동 반도체층(133)의 게르마늄의 함유량이 증가함에 따라서 구동 박막 트랜지스터(pol0y-Si TFT)가 활성화되지 않은 상태에서 흐르는 스탠바이 전류가 감소됨을 알 수 있다. 도 3b는 화소 박막 트랜지스터(a-Si TFT)의 게르마늄의 함유량 변화에 따른 전압 전류 특성 그래프로서, 도 3b를 참조하면, 화소 반도체층(113)에 게르마늄이 함유되어도 화소 박막 트랜지스터(a-Si TFT)가 활성화되지 않은 상태에서 흐르는 스탠바이 전류가 거의 변화되지 않음을 알 수 있다.3A is a graph of voltage and current characteristics according to the germanium content change of the driving thin film transistor (poly-Si TFT). Referring to FIG. 3A, the driving thin film transistor pol0y increases as the germanium content of the driving
한편, 화소 소스 전극(116), 화소 드레인 전극(117), 구동 소스 전극(137) 및 구동 드레인 전극(138) 상에는 유기 절연 물질로 중간 절연층(118)이 형성되어 있고, 중간 절연층(118) 상에는 무기 절연 물질로 보호막(119)이 형성되어 있으며, 보호막(119) 상에는 화소 드레인 전극(117)이나 구동 드레인 전극(138)에 연결되며 투명 절연 물질로 화소 전극(120, 140)이 형성되어 있다.The intermediate
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜 지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 4a 내지 도 4h를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정 단계별 각각의 단면도들이다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 4H. 4A to 4H are cross-sectional views of steps of a manufacturing process of a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 투명 절연 기판(100) 상에 게이트 전극 물질을 증착하고, 사진 공정과 에칭 공정을 이용하여, 도 4a에 도시된 것처럼, 화소 게이트 전극(111)과 구동 게이트 전극(131)을 형성한다. 화소 게이트 전극(111)과 구동 게이트 전극(131)의 물질은 비저항값이 낮은 금속 물질에서 선택되며, 바람직하게는 알루미늄 등의 금속 물질로 선택되는 것이다.First, a gate electrode material is deposited on the transparent insulating
다음으로, 도 4b에 도시된 것처럼, 화소 게이트 전극(111)과 구동 게이트 전극(131) 상에 화소 게이트 절연막(112)과 구동 게이트 절연막(112)을 형성한다. 여기에서, 화소 게이트 절연막(112)과 구동 게이트 절연막(112)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등으로 형성될 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 4B, the pixel
다음으로, 도 4c에 도시된 것처럼, 화소 게이트 절연막(112)과 구동 게이트 절연막(112) 상에 실리콘과 게르마늄으로 제 1 비정질 반도체막(151)을 형성한다. 여기에서, 제 1 비정질 반도체막(151)은 0 보다 크고 10 atm% 이하의 게르마늄을 함유하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 실리콘 소스 가스(예를 들면, SiH4, Si2H6)와 게르마늄 소스 가스(예를 들면, GeH4, GeF4)를 4000:1 ～ 100:1로 제공한다.Next, as shown in FIG. 4C, the first
다음으로, 도 4d에 도시된 것처럼, 구동 게이트 전극(131)의 상부에 형성된 제 1 비정질 반도체막(151)을 엑시머 레이저 어닐링(Excimer laser annealing) 공정으로 결정화하여 다결정 반도체막(152)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 4D, the first
다음으로, 도 4e에 도시된 것처럼, 제 1 반도체막과 다결정 반도체막(152) 상에 실리콘으로 제 2 비정질 반도체막(153)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4E, the second
다음으로, 도 4f에 도시된 것처럼, 제 2 비정질 반도체막(153) 상에 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 실리콘으로 제 3 비정질 반도체막(154)과 도전성 물질로 전극막(155)을 형성한다. 여기에서, 전극막(155)은 비저항값이 낮은 금속 물질에서 선택되며, 바람직하게는 알루미늄과 크롬 등을 포함하는 금속 물질로 선택되는 것이다.Next, as illustrated in FIG. 4F, the third
다음으로, 도 4g에 도시된 것처럼, 제 1 비정질 반도체막(151), 다결정 반도체막(152), 제 2 비정질 반도체막(153), 제 3 비정질 반도체막(154) 및 전극막(155)을 식각하여 화소 반도체층(113), 화소 소스 전극(116), 화소 드레인 전극(117), 구동 반도체층(133), 버퍼층(134), 구동 소스 전극(137) 및 구동 드레인 전극(138)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4G, the first
다음으로, 도 4h에 도시된 것처럼, 화소 소스 전극(116), 화소 드레인 전극(117), 구동 소스 전극(137) 및 구동 드레인 전극(138) 상에 유기 절연 물질로 중간 절연층(118)을 형성하고, 중간 절연층(118) 상에 무기 절연 물질로 보호막(119)을 형성하며, 보호막(119) 상에 투명 절연 물질로 화소 드레인 전극(117)이나 구동 드레인 전극(138)에 연결되는 화소 전극(120, 140)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4H, an intermediate insulating
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, The invention is only defined by the scope of the claims.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판은 구동 반도체층이 다결정 실리콘과 게르마늄으로 형성되며, 게르마늄이 10 atm% 이하로 함유됨으로써, 구동 박막 트랜지스터가 활성화되지 않은 상태에서 흐르는 스탠바이 전류가 효과적으로 감소될 수 있으므로, 소비 전력을 감소시키면서 대비비(Contrast Ratio)를 증가시킬 수 있다.In the thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the driving semiconductor layer is formed of polycrystalline silicon and germanium, and the germanium is contained at 10% or less, thereby preventing the driving thin film transistor from being activated. Since the standby current flowing in the non-active state can be effectively reduced, the contrast ratio can be increased while reducing the power consumption.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 상술한 박막 트랜지스터 기판을 효과적으로 제조할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a thin film transistor substrate for a hybrid liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention can effectively manufacture the thin film transistor substrate described above.
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