KR101025701B1

KR101025701B1 - 반도체성 잉크 조성물, 반도체성 산화물 박막, 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101025701B1
Application number: KR1020080091075A
Authority: KR
Inventors: 문주호; 정영민; 김동조; 송근규
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2011-03-30
Also published as: KR20100032098A

Abstract

본 발명은 졸겔법을 이용한 반도체성 아연-주석-갈륨 산화물 박막의 제조방법에 관한 것으로서, 갈륨 전구체, 아연 전구체, 주석 전구체를 포함하는 금속염과, 상기 금속염을 용해시키는 유기 용매를 포함하며, 상기 금속염에서 아연 전구체, 주석 전구체, 갈륨 전구체의 전체 몰수를 100이라 할 때 아연 전구체가 40 ~ 70몰, 주석 전구체가 10 ~ 50몰, 갈륨 전구체가 0 초과 ~ 20몰이고, 상기 금속염의 농도는 0.1 ~ 1 mol/L 인 것을 특징으로 하는 반도체성 잉크 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 인쇄 방식으로 박막을 형성하여 트랜지스터의 활성층 등으로 이용될 수 있으며, 형성된 산화물 박막은 인가 전압에 대해서도 문턱 전압이 변화되지 않는 우수한 안정성 및 재현성을 확보할 수 있다.

반도체성 잉크, 산화물 반도체, 트랜지스터, 소자 안정성

Description

반도체성 잉크 조성물, 반도체성 산화물 박막, 및 그 제조 방법{COMPOSITION OF OXIDE SEMICONDUCTOR INK, OXIDE SEMICONDUCTOR FILM USING THE SAME, AND FABRICATION THEREOF}

본 발명은 반도체성 잉크 조성물, 반도체성 산화물 박막, 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 전계 인가시 동작 안정성 및 재현성이 우수한 반도체성 잉크 조성물 및 이를 이용한 반도체성 산화물 박막, 그리고 그 제조방법을 제안한다.

반도체 장치의 활성층 등으로 널리 이용되는 다결정 실리콘은 물성, 수명, 성능 안정성 측면에서 장점이 있지만 막을 형성하기 위해서는 진공 증착이 필요하며 이때 쓰이는 고가의 진공장비가 디스플레이 제작 원가를 상승시키는 원인이 되고 있다. 한편, 성막 제조 비용을 절감하기 위해서 잉크젯프린팅과 같은 인쇄 공정이 대안으로 제시되고 있는데 인쇄공정을 통해서 반도체 막을 형성하기 위해서는 인쇄공정에 적합한 반도체성 용액 소재 개발이 절실하게 요구되고 있다.

1990년대에 Sexithiophene과 같은 복합 올리고머를 반도체 층으로 사용하여 비정질 실리콘과 비슷한 수준인 10^-1 cm²/Vs의 이동도를 가지는 트랜지스터가 제작되었으며, 이후 저비용 공정을 위한 대체물질로서 용액공정으로 성막이 가능한 Poly[5.5'-bis(3-dodecyl-2-thienyl)-2.2'-bithiophene] (PQT-12)이나 Poly(3-hexylthiophene)(P3HT), α,ω-dihexyl- quaterthiophene (DH4T) 과 같은 유기 반도체 물질들이 연구되었다. 하지만 이들 물질들은 이동도가 0.5 이하로서 한계가 있고 온도 및 대기 분위기에 쉽게 산화되어 성능 저하가 일어나며, 수명이 짧고 흐르는 전류도 한계가 있는 등 많은 단점이 제기되어 왔다.

산화물 반도체의 가장 큰 장점은 충분히 밴드갭이 넓기 때문에 투명하고 이로 인해서 투명 트랜지스터의 채널물질로 사용될 수 있을 뿐 아니라 전이 금속으로 이루어진 산화물 반도체의 경우에는 비정질 상태에서도 결정성을 지닐 때 보다 이동도가 크게 감소하지 않는다는 데에 있다. 산화물 반도체의 경우 화학결합의 종류가 이온결합에 가까우며 전도대가 등방성을 가진 ns오비탈로 이루어져 있기 때문에 (n: Principal Quantum Number) 원자의 배열이 규칙적으로 이루어져 있지 않더라도 금속-산소-금속의 연결이 이루어질 수 있다. 그렇기 때문에 전이금속을 이용한 산화물 반도체는 이동도가 결정성에 영향을 크게 받지 않게 된다. 이러한 특징은 단위 소자간 성능 편차를 줄일 수 있어 균일한 소자 구현이 가능하다.

산화물 반도체에 첨가된 전이 금속은 환원되어 박막 내에 산소 결함과 함께 캐리어 농도를 증가시킬 수 있다. 그 결과 박막의 전도성을 높여주는 역할을 하여 이동도의 한계를 극복하는 대안이 되기도 하지만, 계속해서 바이어스 스트레 스(Bias Stress)를 가하게 되면, 즉 지속적으로 게이트 전압을 가해주거나 반복적으로 전압을 가해 구동시키면 소자의 문턱전압이 크게 변화되는 문제가 발생한다.

이러한 불안정한 특성은 스위칭 역할을 하는 트랜지스터로서의 안정성 측면에서 매우 큰 문제점을 가져오게 되어 실제 디바이스에 적용하기 어려운 물성을 나타낸다.

본 발명은 전술한 기술적 배경하에서 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 바이어스 스트레스에 대한 안정성이 개선된 반도체성 산화물 박막을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인쇄공정에 적합한 반도체성 잉크를 조제하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 반도체성 잉크를 이용하여 트랜지스터 등의 반도체 장치의 새로운 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 갈륨 전구체, 아연 전구체, 주석 전구체를 포함하는 금속염과, 상기 금속염을 용해시키는 유기 용매를 포함하며, 상기 금속염에서 아연 전구체, 주석 전구체, 갈륨 전구체의 전체 몰수를 100이라 할 때 아연 전구체가 40 ~ 70몰, 주석 전구체가 10 ~ 50몰, 갈륨 전구체가 0 초과 ~ 20몰이고, 상기 금속염의 농도는 0.1 ~ 1 mol/L 인 것을 특징으로 하는 반도체성 잉크 조성물을 제공한다.

상기 금속염의 용해도를 증가시키는 안정화제로서 아세틸아세톤(Acetylacetone), 에탄올아민(Ethanolamine), 아세트산(Acetic acid) 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 더 포함할 수 있으며, 상기 조성물의 균일한 성막을 위하여 포름아마이드(Formamide)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 금속염의 용해도 증가 및 상기 조성물(솔-젤 용액)의 보관안정성 향상을 위하여 아세트산 등의 산을 더 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, 반도체성 잉크 조성물을 이용하여 인쇄 공정에 의하여 성막되며, 갈륨과 주석이 도핑된 아연 산화물로 구성되는 반도체성 산화물 박막을 제공한다.

상기 반도체성 산화물 박막에 일함수가 유사한 물질로 전극을 형성하여 트랜지스터 등의 반도체 소자를 구현할 수 있다.

본 발명에 따르면, 진공 증착공정을 배제하고 저비용의 인쇄공정을 통해서 우수한 이동도를 갖는 산화물 반도체 박막을 신속하고 자유롭게 형성할 수 있다. 특히 본 발명에 따른 반도체성 산화물 박막은 전계 인가 효과로 소자 안정성 및 재현성이 떨어지는 단점을 효과적으로 보완하여 동작 안정성과 우수한 반도체 물성을 동시에 발현 가능하다. 본 발명은 LCD, OLED, 차세대 플렉시블 디스플레이, 전자태그 (Radio Frequency Identification:RFID), 수동 부품, 전자회로기판, 센서 등 다양한 전기, 전자 부품 산업분야에 응용 가능하며, 바이오 산업 등 다양한 산업분야로의 응용이 기대된다.

본 발명은 솔-겔 공정(sol-gel process)를 이용하여 갈륨-아연-주석 산화물 박막((Ga, Sn) co-doped ZnO, 이하, GSZO)을 제조한다. 특히, 바이어스 스트레스에 따른 성능 불안정성(전압 인가 시간에 따른 문턱전압의 변동)이 갈륨 원소 첨가에 따라 안정적인 고이동도의 반도체 특성을 발현할 수 있으며, 저렴한 인쇄공정을 이용하여 다양한 분야에 응용될 수 있는 GSZO 박막을 형성할 수 있다.

본 발명자들의 연구 결과, 유사한 방법으로 제조한 Sn-doped ZnO (ZTO) 박막의 경우 이동도는 우수하지만 게이트 전압에 따른 바이어스 스트레스에 대하여 심각한 영향을 받는 것을 확인하였다. 따라서, 반도체 소자에 이용되기에는 부적합한 측면이 있다. 실제 대단위 공정에 사용하기 위해서는 높은 이동도를 나타내는 것도 필요하지만, 성능이 사용 횟수 또는 사용 시간에 상관없이 안정하게 구현되는 것은 매우 중요한 핵심 이슈라고 할 수 있다.

본 발명에서 제안하는 GSZO의 경우는 Sn, Zn 원소들에 비하여 산소와 비교적 강한 이온결합을 할 수 있는 Ga 원소에 의해 반도체막이 안정화되어 바이어스 스트레스에 의한 영향을 크게 받지 않아 오랜 시간 게이트 전압이 인가되거나, 반복적 인가의 경우에도 문턱전압이 상승하는 효과가 크게 줄어들게 된다.

본 발명은 갈륨과 아연과 주석의 산화물을 반도체 물질로 선택하며, 금속 공급원으로서 아세트산 아연을 사용한다. 본 발명에 따른 반도체성 잉크 조성물의 제조 공정의 구체적인 예로서 다음과 같은 단계를 포함한다.

a) 금속염의 용해도 향상 및 용해된 이온의 안정성 향상을 위하여 아세틸아 세톤 또는 에탄올아민을 유기 용매인 2-메톡시에탄올에 혼합하는 단계,

b) 주석 전구체를 안정화제가 포함된 2-메톡시에탄올 용매에 용해하고 교반하는 단계,

c) b)단계에서 제조한 용액에 갈륨과 아연 금속염을 용해하고 교반하여 갈륨-아연-주석 기본 솔 젤 용액을 제조하는 단계,

d) 상기 갈륨-아연-주석 솔 젤 용액에 산을 첨가하여 전구체의 용액 내 용해도를 향상시키고 솔 젤 용액의 장기 안정성을 확보하는 단계,

e) 상기 용액에 균일 성막용 첨가제로써 포름아마이드를 첨가하여 인쇄공정을 통하여 성막 시 균일한 두께를 확보하는데 용이한 성분을 첨가하는 단계,

f) 12시간 혹은 그 이상 교반시킨 GSZO 용액을 스핀코팅 또는 잉크젯 프린팅 같은 인쇄공정을 통하여 기판에 도포하는 단계; 및

g) 열처리 하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기 g) 열처리 단계는 1) 500℃ 공기 분위기에서 베이킹하는 단계; 및 2) 200℃ 수소 혹은 질소 분위기에서 1분간 후열처리 하는 단계로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 아연과 주석, 갈륨 전구체는 아연 아세테이트 이수화물(Zn(O₂CCH₃)₂(H₂O)₂)과 주석 아세테이트(Sn(O₂CCH₃)₄), 갈륨 나이트레이트 수화물(Ga(NO₃)₃(H₂O)_x)로 선택될 수 있으나, 반드시 이들 전구체에 한정될 필요는 없다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 아연 전구체와 주석 전구체 및 갈륨 전구체의 몰 비율은 전체 금속염의 몰수를 100이라 할때, 아연 전구체의 몰수를 40 ~ 70몰, 주석 전구체가 10 ~ 50몰, 갈륨의 몰수가 0 초과 ~ 20몰인 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직 하게는 아연 전구체의 몰수가 65, 주석 전구체가 30몰, 갈륨 전구체의 몰수가 5몰인 것을 특징으로 한다. 아연과 주석, 갈륨 전구체의 전체 함량은 0.1 ~ 1 mol/L 로 고농도인 것이 바람직하다.

본 발명에서 에탄올아민 또는 아세틸아세톤 같은 안정화제는 고농도의 금속 전구체들을 용액 내에 용해하는 과정에서 용해도를 높여주는 역할을 하며, 안정화제 함량은 금속 전구체 함량의 100 중량부를 기준으로 20 ~ 100 중량부인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상기 c)단계에서 첨가하는 산은 아세트산일 수 있으며 용매 함량의 100중량부를 기준으로 10중량부일 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 포름아마이드는 용매 함량의 100중량부를 기준으로 6중량부일 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 각각의 전구체 용액은 공기 분위기 대기하 상온 (25℃)내지 60℃의 범위에서 제조될 수 있다.

본 발명에 의한 방법은 종래의 방법과 달리 용액이 오랜기간 안정하게 유지될 수 있고, 잉크젯프린팅, 디스펜싱, 스핀코팅, 나노임프린팅, 그라비아 프린팅, 오프셋 프린팅과 같은 인쇄공정과 열처리만으로도 치밀하고 표면이 평탄한 막을 얻어낼 수 있다. 이렇게 얻어낸 반도체막은 고 이동도를 발현하는 것으로 관찰되었다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 들어 GSZO 반도체막 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.

실시예 1. GSZO 솔-젤 용액의 제조

실시예1을 통해 제조한 솔-젤 용액의 제조 공정을 도시한 순서도를 도 1에 도시하였다. 아연 아세테이트 이수화물과 갈륨 나이트레이트 스화물, 주석 아세테이트의 용해도가 낮기 때문에 원하는 농도의 잉크를 조제하기 위하여 유기 용매로서 2-메톡시에탄올 12.64 ml에 안정화제로서 에탄올아민 0.8 ml를 첨가하여 5분간 교반시켰다.

주석 아세테이트 1.53 g 을 먼저 투입하고 10 분간 교반시킨 뒤 용질이 용매에 완전히 녹아 무색의 투명한 액체가 되면 아연 아세테이트 이수화물 2.215 g을 첨가한다. 아연 아세테이트 이수화물을 투입한 후에 핫플레이트의 온도를 60℃로 유지하여 용액의 온도를 상승시킨 상태에서 10분동안 교반시켜 용질이 용매에 완전히 녹아 무색의 투명한 액체가 되면, 마지막으로 갈륨 나이트레이트 수화물 0.192 g을 첨가한다. 3 종류의 전구체가 완전히 녹으면 무색의 투명한 액체가 되며, 여기에 온도를 계속 유지시킨 상태에서 아세트산 2 ml를 주입하고 5분간 더 교반시켜준 뒤 전체 용액의 부피를 맞추기 위하여 추가로 2-메톡시에탄올 1 ml을 투입하였다. 최종적으로 용액의 안정성을 확보하기 위해서 포름아마이드 1.2 ml를 2-메톡시엔탄올과 함께 투입한 뒤, 상온에서 12시간동안 교반하여 반도체성 잉크를 완성하였다.

비교예 1. ZTO 솔-젤 용액의 제조

실시예1과 유사한 방법으로 갈륨 나이트레이트 수화물을 배제한 채 아연 ㅇ아세테이트 이수화물 2.35 g, 주석 아세테이트 1.61 g을 투입하여 ZTO (Zinc Tin Oxide) 솔-젤 용액을 얻었다.

실시예 2. GSZO 박막의 제조

GSZO 솔-젤 용액을 스핀코팅 하기 전에 200nm 두께의 SiO₂가 형성되어 있는 과도핑 실리콘 기판(Heavily Doped Silicon Substrate)을 피라나 용액(Sulfur Acid : Hydroperoxide = 4:1)에서 5분간 초음파 처리를 통하여 세척하고, Methyl alchohol, Iso-propyl alcohol (IPA), Ethyl alcohol, DI-Water 의 순서로 같은 방법으로 세정하였다. 세척이 끝난 기판은 IR-Lamp로 30분간 건조하여 수분을 제거한 후, UV-Lamp로 UV를 30분간 조사하여 표면을 친수성으로 개질하였다. 실시예 1에서 제조된 GSZO 잉크를 500rpm에서 5초, 3000rpm에서 20초간 스핀 코팅하여 GSZO 막을 형성하였다. 이후 승온속도 분당 5℃, 500℃의 공기분위기에서 4시간동안 열처리 되었다.

도 2는 실시예1을 통해 제작된 GSZO 반도체 막을 드레인 전압을 20 V 로 고정 시킨채, 게이트 전압을 -40 ~ 40 V 로 변화시켜 가며 측정한 소자 성능 결과를 나타낸 것이며, 도 3은 게이트 전압을 0, 10, 20, 30, 40 V로 고정 한 채, 드레인 전압을 -20 ~ 40 V 로 변화시켜 가며 측정한 소자 성능 결과이다.

이 성능 측정에 의하면 트랜지스터 이동도가 1.03 cm²/Vs 로서 매우 우수한 결과를 보이고 있고, 작동전압이 3 V이며 점멸비가 10⁷로서 매우 우수한 동작 특성을 나타내었다. 따라서, 뛰어난 동작 특성의 반도체 막을 용액공정을 통해서 제작 할 수 있음을 확인하였다.

실시예 1과 비교예를 통해 만들어진 GSZO 조성의 반도체 막과 Ga 원소를 첨가하지 않은 ZTO 조성의 반도체 막에 대하여 게이트 전압을 걸어주어 바이어스 스트레스를 가하는 시간 (0, 1, 5, 10, 30, 60 min)에 따라 소자 성능 변화를 각각 도 4 및 도 5에 도시하였다.

또한, 두 조성의 반도체 막에 대한 문턱 전압이 바이어스 스트레스 인가 시간에 따른 변화를 도 6에 도시하였다. 갈륨이 포함된 GSZO 박막의 경우 문턱전압이 거의 상승하지 않고 안정적인 모습을 보임에 반하여, 갈륨을 넣지 않은 ZTO 박막의 경우 바이어스 스트레스를 가함에 따라 문턱전압이 크게 상승하는 등 불안정한 모습을 보여주는 것을 확인할 수 있다.

표 1과 2는 각각 시간의 변화에 따른 문턱전압의 크기와 그 변화량을 나타낸 표로써, GSZO 박막의 경우, ZTO와 달리 바이어스 스트레스를 가하는 시간이 변하더라도, 문턱전압의 변화가 거의 없이 낮은 수치를 계속 나타내는 것을 볼 수 있다.

[표 1]

시간(min)	V_th (스핀 코팅된 ZTO)	V_th (스핀 코팅된 GSZO)
0	5.61	3.2
1	10.11	4.8
5	12.71	5.2
10	13.36	5.3
30	13.82	5.3
60	14.06	5.3

[표 2]

시간 간격(min)	ΔV_th (스핀 코팅된 ZTO)	ΔV_th (스핀 코팅된 GSZO)
0 ~ 1	4.5	1.6
1 ~ 5	2.6	0.4
5 ~ 10	0.65	0.1
10 ~ 30	0.46	0
30 ~ 60	0.24	0

실시예1과 비교예를 통해 만들어진 GSZO 조성의 반도체 막과 Ga 원소를 첨가하지 않은 ZTO 조성의 반도체 막에 대하여 바이어스 스트레스를 가하는 시간을 10분으로 고정한 채, 인가 전압의 크기를 0, 10, 20, 30V로 변화시켜 소자 성능 변화를 각각 도 7 및 도 8에 나타내었다.

또한, 두 조성의 반도체 막에 대한 문턱 전압이 바이어스 스트레스 크기에 따른 변화를 도 9에 도시하였다. 이 경우에도 역시 갈륨을 넣은 GSZO 박막의 경우 문턱전압이 거의 상승하지 않고 안정적인 모습을 보임에 반하여, 갈륨을 넣지 않은 순수한 ZTO 박막의 경우 바이어스 스트레스 전압이 커짐에 따라 문턱전압이 크게 상승하는 등 불안정한 모습을 보여주는 것을 확인할 수 있다.

표 3 및 4는 인가 전압에 따른 문턱전압의 크기와 그 변화량을 나타낸 표로써, GSZO 박막의 경우 ZTO와 달리 바이어스 스트레스 전압의 크기를 변화시키더라도 문턱전압의 변화가 거의 없이 안정적인 모습을 보이는 것을 알 수 있다.

[표 3]

Bias Voltage (V)	V_th (스핀 코팅된 ZTO)	V_th (스핀 코팅된 GSZO)
0	2.46	7.75
10	6.94	8.14
20	11.83	8.43
30	17.09	8.43

[표 4]

Bias Voltage (V)	ΔV_th (스핀 코팅된 ZTO)	ΔV_th (스핀 코팅된 GSZO)
0 ~ 10	4.48	0.39
10 ~ 20	4.89	0.29
20 ~ 30	5.26	0

실시예 3. GSZO박막을 이용한 박막 트랜지스터 제작

스핀코팅을 통해 제작된 반도체 막을 이용하여 트랜지스터를 제작하였다. 형성된 GSZO 반도체 막 위에 일함수가 ZnO 계 산화물과 비슷하여 오믹접촉(Ohmic contact)을 이룰 수 있는 알루미늄을 사용하여 소스-드레인 전극을 증착하고 이를 200℃의 수소분위기에서 1분간 열처리를 거쳐서 트랜지스터를 제작하였다.

도 10은 제조된 트랜지스터에 드레인 전압을 20 V로 고정시키고 여러 번 반복하여 측정하였을 때의 성능을 나타낸 그래프로써, GSZO의 경우는 여러 번 반복하였음에도 문턱전압이 상승하지 않고 안정적인 모습을 보이는 것을 알 수 있다.

본 발명에 따른 GSZO 조성물의 각 성분의 변화에 따른 전기적 특성을 조사하여 그 결과를 아래의 표 5에 나타내었다.

[표 5]

Ga_X Sn_Y Zn_Z (mol %)	Mobility (cm₂/Vs)	On/Off ratio	On current level	Off current level	V_TH (V)	Subthreshold Slope (V/dec)
Ga₀ Sn₃₀ Zn₇₀	1.0	10⁶	5E-4	5E-11	6	1.3
Ga₅ Sn₃₀ Zn₆₅	1.1	10⁷	1E-3	1E-10	3.5	1.6
Ga₅ Sn₂₅ Zn₇₀	1.3	10⁷	1E-3	1E-10	4	1.9
Ga₁₀ Sn₆₂ Zn₂₈	0.38	10⁵	5E-5	5E-10	5.6	3
Ga₁₀ Sn₆₇ Zn₂₃	0.42	10⁵	1E-5	1E-10	7.2	4.2
Ga₂₀ Sn₅₅ Zn₂₅	0.09	10⁴	1E-5	1E-9	-10	10
Ga₂₀ Sn₆₀ Zn₂₀	0.12	10⁴	1E-5	1E-9	-12	13

Ga의 경우 과도하게 되면 이동도를 떨어뜨리므로 20몰%를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 한편, Zn에 비하여 Sn 함량이 과도할 경우 점멸비를 감소시키고 문턱접압 이하 기울기(subthreshold slope)를 증가시키기 때문에 Sn의 함량을 50몰% 이하로 제한할 필요가 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 예시적으로 설명하였으나, 본 발명은 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명에서 제시한 기술적 사상, 구체적으로는 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 GSZO 솔-젤 용액의 제조 과정을 보인 순서도.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 형성한 GSZO 막에 대한 성능 측정 결과를 보인 그래프.

도 4 및 도 5는 GSZO 막 및 ZTO 막에 대하여 바이어스 스트레스를 가하는 시간 변화에 따른 성능 변화를 보인 그래프.

도 6은 GSZO 막 및 ZTO 막에 대하여 시간의 경과에 따른 문턱전압이 변화를 비교한 그래프.

도 7 및 도 8은 GSZO 막 및 ZTO 막에 대하여 인가 전압의 변화에 따른 성능 변화를 보인 그래프.

도 9는 GSZO 막 및 ZTO 막에 대하여 게이트 전압의 변화에 따른 문턱전압이 변화를 비교한 그래프.

도 10은 본 발명의 실시예에 따라 형성한 GSZO 조성의 반도체 막을 포함하는 트렌지스터의 동작 특성을 보인 그래프.

Claims

갈륨 전구체, 아연 전구체, 주석 전구체를 포함하는 금속염과,

상기 금속염을 용해시키는 유기 용매를 포함하며,

상기 금속염에서 아연 전구체, 주석 전구체, 갈륨 전구체의 전체 몰수를 100이라 할 때 아연 전구체가 40 ~ 70몰, 주석 전구체가 10 ~ 50몰, 갈륨 전구체가 0 초과 ~ 20몰이고,

상기 금속염의 농도는 0.1 ~ 1 mol/L 인 것을 특징으로 하는

반도체성 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 금속염의 용해도를 증가시키는 안정화제로서 아세틸아세톤, 에탄올아민, 아세트산 중에서 선택되는 어느 하나의 물질을 더 포함하는 반도체성 잉크 조성물.
제2항에 있어서, 상기 안정화제의 함량은 금속염 함량 100 중량부를 기준으로 20 ~ 100 중량부인 것을 특징으로 하는 반도체성 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 상기 조성물의 균일한 성막을 위하여 포름아마이드를 더 포함하는 반도체성 잉크 조성물.
제4항에 있어서, 균일한 성막을 위하여 첨가되는 포름아마이드는 전체 용액의 100중량부를 기준으로 6중량부로 포함되는 반도체성 잉크 조성물.
제1항에 있어서, 금속염의 용해도 증가 및 솔-젤 용액의 보관안정성 향상을 위하여 아세트산을 더 포함하는 반도체성 잉크 조성물.
제6항에 있어서, 상기 아세트산은 전체 용액 100중량부를 기준으로 10중량부로 포함되는 반도체성 잉크 조성물.
갈륨 전구체, 아연 전구체, 주석 전구체를 포함하는 금속염과, 상기 금속염을 용해시키는 유기 용매를 포함하며, 상기 금속염에서 아연 전구체, 주석 전구체, 갈륨 전구체의 전체 몰수를 100이라 할 때 아연 전구체가 40 ~ 70몰, 주석 전구체가 10 ~ 50몰, 갈륨 전구체가 0 초과 ~ 20몰이고, 상기 금속염의 농도는 0.1 ~ 1 mol/L 인 반도체성 잉크 조성물로 성막되며,

갈륨과 주석이 도핑된 아연 산화물로 구성되는

반도체성 산화물 박막.
갈륨 전구체, 아연 전구체, 주석 전구체를 포함하는 금속염과, 상기 금속염을 용해시키는 유기 용매를 포함하며, 상기 금속염에서 아연 전구체, 주석 전구체, 갈륨 전구체의 전체 몰수를 100이라 할 때 아연 전구체가 40 ~ 70몰, 주석 전구체가 10 ~ 50몰, 갈륨 전구체가 0 초과 ~ 20몰이고, 상기 금속염의 농도는 0.1 ~ 1 mol/L 인 반도체성 잉크 조성물을 준비하고,

상기 잉크 조성물을 기판에 도포하고,

도포된 잉크 조성물을 열처리하는 단계를 포함하는

반도체성 산화물 박막 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 열처리는

500℃ 공기 분위기에서 어닐링하는 단계와,

200℃ 수소 혹은 진공분위기에서 어닐링하는 단계를 포함하는

반도체성 산화물 박막 제조 방법.
제9항에 있어서, 상기 도포 단계는 잉크젯프린팅, 디스펜싱, 스핀코팅, 나노임프린팅, 그라비아 프린팅, 또는 오프셋 프린팅에 의하여 수행되는 반도체성 산화물 박막 제조 방법.