KR100311926B1 - 실리사이드투명전극및제조방법 - Google Patents
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Abstract
TET-LCD에서 화소 전극으로 쓰이는 ITO는 높은 온도에서의 불안정성과 액정 특성 저하라는 한계를 가진다. 또한 유기 EL에서 ITO가 화소 전극으로 사용되는 경우 산소(Oxygen)의 확산에 의해 고분자 폴리머의 특성변화 등의 문제를 야기시킨다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 현재 고밀도 집적회로에서 낮은 비저항과 고온 안정성을 갖는 새로운 접촉재료로 각광받고 있는 실리사이드를 ITO대신에 화소 전극으로 이용하는 새로운 실리사이드 투명전극을 발명했다.
본 발명은 40Å이하의 실리콘계 박막 위에 금속을 매우 얇게 증착하고 200∼600℃에서 열처리하는 비교적 간단한 공정으로 제조 가능한 실리사이드 투명전극에 관한 것이다.
본 발명은 그 제조 공정이 간단하여 실제 공정으로의 직접적인 도입이 가능하고 금속의 종류와 두께, 열처리 온도 등을 조절하여 낮은 비저항과 높은 투과도를 가지는 새로운 투명 전극으로 기존의 ITO를 대체할 수 있다.
Description
제 1도: 실리사이드 투명전극을 제조하기 위한 시료의 단면구조
제 2도: 열처리에 의해 완성된 실리사이드 투명전극의 단면 구조
제 3도: 열처리 온도 250℃, 열처리 시간 1시간, 금속 두께 1Å인 경우에 투과도와 판저항
제 4도: 열처리 온도 250℃, 열처리 시간 1시간, 금속 두께 0.3Å인 경우에 투과도와 판저항
제 5도: 열처리 온도 350℃, 열처리 시간 1시간, 금속 두께 0.3Å인 경우에 투과도와 판저항
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭
11 : 유리
12 : 실리콘계 박막 (비정질 실리콘계 박막/ 다결정 실리콘계 박막)
13 : 금속 21 : 실리사이드 투명전극
[발명의 목적]
본 발명은 기존의 ITO를 대체할 수 있는 새로운 전극 물질로서 실리사이드 투명 전극과 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 ITO에서 문제가 되는 산소(Oxygen)가 없고 고온에서 안정적인 새로운 전극 물질에 대한 필요성의 증대를 충족시키는 데에 있다.
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
LCD, 유기 ELD, FED 등 종래의 평판디스플레이와 태양전지, 영상감지 소자 등 빛의 투과가 필요한 곳에서의 화소 전극으로 ITO가 쓰여져 왔다.
하지만 이러한 ITO는 고온에서의 불안정성과 산소(Oxygen)의 확산에 의한 유기 EL물질의 특성변화 등과 같은 문제점을 가지고 있다.
그 동안 실리사이드는 고밀도 집적회로에서 게이트나 interconnect의 전극 물질로서 많이 연구되었다. 실리사이드는 낮은 비저항, 고온 안정성과 형성 및 에칭이 간단하며 높은 접착성 등의 새로운 접촉 재료로 많은 장점을 가지고 있다.
이러한 실리사이드를 투명전극으로 이용함으로써 ITO를 대체할 수 있는 새로운 화소 전극이 가능하다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
기존의 ITO는 90% 이상의 높은 투과도와 수십에서 수백 Ω의 매우 낮은 판저항을 가지고 있다. 그러므로 실리사이드 투명전극은 이러한 ITO의 장점을 수용하여야 한다.
그리고 실리사이드 투명 전극은 그 형성과 에칭이 간단하여 기존의 공정에서 손쉽게 적용될 수 있다. 그리고 이것을 제조하기 위해 필요한 실리콘계 박막은 TFT에서의 활성화층으로 쓰이고 있고 소오스와 드레인 전극을 만들 때 사용되는 것도 실리사이드이므로 실리사이드 투명전극 제조 공정은 TFT제조 공정 중의 한 공정으로 대체될 수 있고 결국 화소 전극만을 위한 별도의 공정이 필요없게 될 수 있다.
[발명의 구성 및 작용]
먼저 유리 기판 위에 40Å 이하의 실리콘계 박막을 형성하고 그 위에 플라즈마를 이용해 금속을 매우 얇게 증착한다.
질소(N2)혹은 헬륨(He) 가스를 사용하여 실리콘계 박막을 플라즈마에 노출시킨 후 열처리하거나 플라즈마에 노출시키면서 열처리하여 실리사이드 투명전극을 제조한다.
이 때 열처리 온도는 200∼600℃ 이며, 열처리 시간은 1시간 이내이다.
그리고 플라즈마의 세기, 노출 시간, 증착압력 등을 조절하여 박막내의 금속양을 3Å이하의 매우 얇게 조절할 수 있다. 이 때 증착되는 금속 물질로는 Ni, Co, Ti, Fe, Cr, Pd 등의 실리사이드를 형성하는 전이금속이 사용된다.
일반적으로 실리사이드 상은 금속/실리콘의 비와 열처리 온도에 따라 결정된다. 초기에 형성되는 실리사이드는 금속이 풍부한 M2Si (M : 금속)의 형태이며, 열처리 온도가 증가함에 따라 MSiMSi2의 순서로 그 상이 변화하여 Si이 풍부한 실리사이드를 형성하고, 금속의 종류에 따라 다양한 결정상을 이룬다. 실리사이드의 형성 반응은 금속 원자나 실리콘 원자 중 한 성분이 완전히 소모될 때까지 반응을 계속하므로 금속/실리콘의 비율도 실리사이드의 상을 결정하는 중요한 요소가 된다.
니켈 실리사이드의 경우 주 확산 물질은 니켈이며, Si 확산에 의한 Si의 석출이 없기 때문에 매끈한 표면을 갖는다. 니켈 실리사이드는 열처리 온도의 증가에 따라 Ni2SiNiSiNiSi2의 순서로 상이 변화한다.
여러 가지 실리사이드의 형성 온도는 금속의 종류와 금속과 반응하는 실리콘 기판의 종류에 따라 다르며, 일반적으로 금속의 녹는점이 높을수록 실리사이드 형성온도가 높아진다. 또한 비정질 실리콘의 경우, 결정질 실리콘의 경우에 비하여 낮은 온도에서 실리사이드가 형성된다.
[실시예]
제 1도는 본 발명에 의해 실리사이드 투명전극을 제조하기 바로 전의 시료의 단면 구조이다. 약 40Å이하의 실리콘계 박막에 플라즈마를 이용해 약 3Å이하의 금속을 증착하였다. 이때 플라즈마의 세기, 노출시간, 증착압력 등을 변화시키면서 금속양을 조절한다. 본 실시예에서는 플라즈마의 세기는 20W, 증착 압력은 150mTorr로 고정하고 노출시간으로 박막 내 금속양을 조절했다. 이 때 플라즈마로 증착된 금속은 니켈을 사용하였다.
제 2도는 본 발명의 실시예를 따라 250℃에서 1시간 열처리함으로써 제작한 실리사이드 투명전극의 단면 구조이다. 니켈 실리사이드의 경우 250℃ ∼350℃에서 가장 낮은 비저항을 가지는 NiSi상을 형성한다.
제 3도는 본 발명의 실시예에 따라 30Å의 비정질 실리콘 위에 플라즈마를 이용해 약 1Å의 니켈을 증착한 후 250℃에서 1시간 열처리하여 제작된 실리사이드 투명전극의 가시광선 영역에서의 투과도와 판저항을 나타낸다.
제 4도는 본 발명의 실싱예에 따라 30Å의 비정질 실리콘 위에 플라즈마를 이용해 약 0.3Å의 니켈을 증착한 후 250℃에서 1시간 열처리하여 제작된 실리사이드 투명전극의 가시광선 영역에서의 투과도와 판저항을 나타낸다.
제 5도는 본 발명의 실시예에 따라 30Å의 비정질 실리콘 위에 플라즈마를 이용해 약 0.3Å의 니켈을 증착한 후 350℃에서 1시간 열처리하여 제작된 실리사이드 투명전극의 가시광성 영역에서의 투과도와 판저항을 나타낸다.
[발명의 효과]
1. TFT-LCD의 화소 전극
2. Organic EL의 화소 전극
3. FED의 화소 전극
4. 기타 정보디스플레이의 화소 전극
5. 태양전지의 투명 전극
6. 영상감지소자의 투명 전극
Claims (8)
- 40Å 이하의 비정질 실리콘계 박막에 3Å 이하의 금속을 증착하여 실리사이드를 형성하는 공정을 구비하는 실리사이드 투명전극 제조 방법.
- 50Å 이하의 다결정 실리콘계 박막에 3Å 이하의 금속을 증착하여 실리사이드를 형성하는 공정을 구비하는 실리사이드 투명전극 제조 방법.
- 청구항 1 및 청구항 2 중의 어느 한 항에 있어서, 비정질 실리콘계 또는 다결정 실리콘계의 물질이 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘을 특징으로 하는 실리사이드 투명전극 제조 방법.
- 청구항 1 및 청구항 2 중의 어느 한 항에 있어서, 실리사이드를 형성하는 금속이 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 코발트(Co), 철(Fe), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd) 중의 전이금속인 것을 특징으로 하는 실리사이드 투명전극 제조 방법.
- 청구항 1 및 청구항 2 중의 어느 한 항에 있어서, 금속을 플라즈마 형성 방법으로 증착하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 투명전극 제조 방법.
- 청구항 1 항에 있어서, 실리사이드를 형성하기 위하여 200∼500℃에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 투명전극 제조 방법.
- 청구항 1 및 청구항 2 중의 어느 한 항에 있어서, 실리사이드를 형성하기 위하여 금속을 얇게 증착한 후에 혹은 증착 중에 전계를 인가하는 것을 특징으로 하는 실리사이드 투명 전극 제조 방법.
- 청구항 2 에 있어서, 실리사이드의 형성 온도가 300 ∼600℃인 것을 특징으로 하는 실리사이드 투명전극 제조 방법.
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