KR101096079B1 - 불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법 - Google Patents

불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101096079B1
KR101096079B1 KR1020090083357A KR20090083357A KR101096079B1 KR 101096079 B1 KR101096079 B1 KR 101096079B1 KR 1020090083357 A KR1020090083357 A KR 1020090083357A KR 20090083357 A KR20090083357 A KR 20090083357A KR 101096079 B1 KR101096079 B1 KR 101096079B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluoride
indium
aluminum
tin
gallium
Prior art date
Application number
KR1020090083357A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110025342A (ko
Inventor
정선호
최영민
류병환
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020090083357A priority Critical patent/KR101096079B1/ko
Publication of KR20110025342A publication Critical patent/KR20110025342A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101096079B1 publication Critical patent/KR101096079B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02551—Group 12/16 materials
    • H01L21/02554—Oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02565—Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/26—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, elements provided for in two or more of the groups H01L29/16, H01L29/18, H01L29/20, H01L29/22, H01L29/24, e.g. alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

본 발명은 a)금속 산화물 전구체와 불소도핑 전구체를 혼합하는 혼합용액 제조단계;
b)상기 혼합용액을 기판에 코팅하는 단계; 및
c)상기 코팅된 기판을 열처리하는 단계;
를 포함하여 제조되는 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 박막 트랜지스터는 종래의 산소 공공(vacancy)만이 포함된 반도체에 비하여 이동 전하의 양이 증가되며, 불소도핑의 방법이 기존의 기상이 아닌 액상에서 이루어지기 때문에 보다 환경 친화적이며, 저가의 대량생산에 적합한 방법이라는 장점을 가지고 있다.
액상 불소 도핑, 용액 공정, 산화물 반도체, 박막 트랜지스터

Description

불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법{Method for controlling the electrical performances of thin-film transistors based on solution-processed oxide semiconductor via fluorine-doping method}
본 발명은 불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터에 있어서, 트랜지스터의 전기적 물성은 반도체 소재의 전하 이동도 및 저항에 크게 영향을 받는다. 반도체 소재의 이러한 기본적인 전기적인 특성을 제어하기 위하여 기존의 산화물 반도체들은 주로 양이온간의 조성 제어, 분위기 열처리, 플라즈마 처리 등의 방법들을 사용해 왔다. 그러나 이와 같은 방법들을 이용하여, 반도체 소재 ,트랜지스터의 물성을 제어하는 것은 한계에 도달하고 있으며, 보다 향상된 물성의 발현 및 제어를 위해서는 새로운 방법이 필요하다.
본 발명은 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성을 제어하기 위하여, 산화물 반도체 내의 이동 전하 양을 제어할 수 있는 새로운 도핑 원소를 개발하는데 그 목적을 지니고 있으며, 또한 상기 도핑 원소를 도핑하는 방법을 개발하는데 목적이 있다.
본 발명은 a)금속 산화물 전구체와 불소도핑 전구체를 혼합하는 혼합용액 제조단계;
b)상기 혼합용액을 기판에 코팅하는 단계; 및
c)상기 코팅된 기판을 열처리하는 단계;
를 포함하여 제조되는 박막 트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 박막 트랜지스터의 반도체 층으로 활용할 수 있는 용액 공정용 반도체 소재를 합성함에 있어서, 박막 트랜지스터의 전기적 물성을 제어하기 위해 용액 공정용 반도체 소재 내에 불소를 도핑 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 불소 도핑을 하는 과정이 액상으로 이루어지는 것이 특징이 있으며, 종래 발명에 비하여 부가적인 열처리와 가스 분위기 제어 등의 부수적인 공정을 수반하지 않는 장점이 있다. 그리고 본 발명에 의한 제조방법은 불소 도핑이 금속 산화물 반도체와 혼합하기 때문에 같은 배치 반응기로부터 도핑이 이루어질 수 있으며, 따라서 본 발명에 의한 박막 트랜지스터의 제조방법은 대량 생산이 가능한 장점이 있다.
본 발명에서 상기 혼합용액은 금속 산화물 전구체, 용매, 안정제를 포함하여 혼합한 용액이다. 상기 금속 산화물 전구체로는 인듐 아세테이트 (indium acetate), 인듐 아세테이트 하이드레이트 (indium acetate hydrate), 인듐 아세틸아세토네이트 (indium acetylacetonate), 인듐 부톡사이드 (indium butoxide), 인듐 클로라이드 (indium chloride), 인듐 클로라이드 하이드레이트 (indium chloride hydrate), 인듐 클로라이드 테트라하이드레이트 (indium chloride tetrahydrate), 인듐 플로라이드 (indium fluoride), 인듐 하이드록사이드 (indium hydroxide), 인듐 아이오다이드 (indium iodide), 인듐 나이트레이트 (indium nitrate), 인듐 나이트레이트 하이드레이트 (indium nitrate hydrate), 인듐 설페이트 (indium sulfate), 인듐 설페이트 하이드레이트 (indium sulfate hydrate), 인듐 옥사이드 (indium oxide), 갈륨 아세틸아세토네이트 (gallium acetylacetonate), 갈륨 클로라이드 (gallium chloride), 갈륨 플로라이드 (gallium fluoride), 갈륨 나이트레이트 하이드레이트 (gallium nitrate hydrate), 갈륨 옥사이드 (gallium oxide), 갈륨 설페이트 (gallium sulfate), 갈륨 설페이트 하이드레이트 (gallium sulfate hydrate), 징크 아세테이트 (zinc acetate), 징크 아세테이트 다이하이드레이트 (zinc acetate dihydrate), 징크 아세틸아세토네이트 하이드레이트 (zinc acetylacetonate hydrate), 징크 클로라이드 (zinc chloride), 징크 플로라이드 (zinc fluoride), 틴 아세테이트 (tin acetate), 틴 아세틸아세토네이트 (tin acetylacetonate), 틴 부톡사이드 (tin tert-butoxide), 틴 클로라이 드 (tin chloride), 틴 클로라이드 다이하이드레이트 (tin chloride dihydrate), 틴 클로라이드 펜타하이드레이트 (tin chloride pentahydrate), 틴 플로라이드 (tin fluoride), 틴 아이오다이드 (tin iodide), 틴 옥사이드 (tin oxide), 틴 설페이트 (tin sulfate), 알루미늄 아세테이트 (aluminium acetate), 알루미늄 아세틸아세토네이트 (aluminium acetylacetonate), 알루미늄 부톡사이드 (aluminium tert-butoxide), 알루미늄 클로라이드 (aluminium chloride), 알루미늄 클로라이드 하이드레이트 (aluminium chloride hydrate), 알루미늄 클로라이드 헥사하이드레이트 (aluminium chloride hexahydrate), 알루미늄 에톡사이드 (aluminium ethoxide), 알루미늄 플로라이드 (aluminium fluoride), 알루미늄 하이드록사이드 (aluminium hydroxide), 알루미늄 아이오다이드 (aluminium iodide), 알루미늄 이소프로폭사이드 (aluminium isopropoxide), 알루미늄 락테이트 (aluminium lactate), 알루미늄 나이트레이트 모노하이드레이트 (aluminium nitrate monohydrate), 알루미늄 포스페이트 (aluminium phosphate)로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 금속 산화물 전구체는 인듐 나이트레이트 하이드레이트, (Indium nitrate hydrate), 갈륨 나이트레이트 하이드레이트 (gallium nitrate hydrate), 징크 아세테이트 다이하이드레이트 (zinc acetate dihydrate) 혼합물인 것이 좋다.
상기 금속 산화물 전구체는 첨가 후 교반을 통해 균질한 용액을 형성시킨 후 다시 다른 금속 산화물 전구체를 첨가하는 것이 좋다. 그리고 본 발명에서는 바람직한 예시로 상기 금속 산화물 전구체가 인듐-갈륨-징크 전구체인 것을 특징으로 한다. 상기 금속 산화물 전구체는 열처리를 통해 산화물이 된다.
상기 금속 산화물 전구체 및 불소도핑 전구체의 용해를 위한 용매로는 메탄올 (methanol), 에탄올 (ethanol), 이소프로필 알코올 (iso-propyl alcohol), 1-프로판올 (1-propanol), 메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 아세토나이트릴 (acetonitrile), 다이메틸 설폭사이드 (dimethyl sulfoxide), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran)을 사용할 수 있으며,바람직하게는 메톡시에탄올을 사용할 수 있다. 상기 금속 산화물 전구체와 불소도핑 전구체가 1:0.01~ 0.7의 몰비로 혼합하는 것이 좋다. 불소도핑 전구체가 0.01 미만의 몰비로 혼합될 경우, 도핑에 따른 전기적 물성 제어 효과가 미미하며,0.7를 초과하게 되면 이동 전하의 지나친 증가로 인한 전하 이동도가 감소할 수 있다.
상기 불소도핑 전구체로는 플루오린화수소산(hydrofluoric acid), 소듐플로라이드(sodium fluoride), 소듐하이드로젠디플로라이드(sodium hydrogen difluoride), 암모늄플로라이드(ammonium fluoride), 테트라암모늄플로라이드(tetraethylammonium fluoride), 테트라메틸암모늄 플로라이드(tetramethylammonium fluoride), 테트라트리메틸암모늄플로라이드(tetrabutylammonium fluoride), 벤질트리에틸암모늄플로라이드 (benzyltrimethylamonium flouride),아세틸플로라이드(acetyl fluoride), 틴플로라이드(tin fluoride), 알루미늄플로라이드(aluminum fluoride), 갈륨플로라이드(gallium fluoride), 징크플로라이드(zinc fluoride), 스톤튬플로라이드(strontium fluoride) 리튬플로라이드(lithium fluoride), 쿠퍼플로라이 드(copper fluoride), 바륨플로라이드(barium fluoride), 코발트플로라이드(cobalt fluoride), 칼슘플로라이드(calcium fluoride), 포타슘플로라이드(potassium fluoride), 큐프릭플로라이드(cupric fluoride), 마그네슘플로라이드(magnesium fluoride), 니켈플로라이드(nickel fluoride), 포타슘보로플로라이드(potassium borofluoride), 보론트리플로라이드(boron trifluoride), 실버디플로라이드(silver difluoride), 페러스플로라이드(ferrous fluoride), 안티모니플로라이드(antimony fluoride), 아이론플로라이드(iron fluoride), 세륨플로라이드(cerium fluoride), 리드플로라이드(lead fluoride), 세슘플로라이드(cesium fluoride) 란탄늄플로라이드(lanthanum fluoride) 바나디움플로라이드(vanadium fluoride) 쿠퍼하이드록시플로라이드(copper hydroxyfluoride), 3-클로로벤젠트리플로라이드(3-chlorobenzotrifluoride) 디니트로벤젠트리플로라이드(dinitrobenzo trifluoride), 클로로-디니트로벤젠트리플로라이드(chloro-dinitrobenzo tri fluoride), 4-클로로-2,5디니트로벤젠트리플로라이드(-4-chloro-2,5-dinitrobenzo trifluoride), 디클로로벤조트리플로라이드(dichlorobenzo tri fluoride), 메톡시니트로벤조트리플로라이드(methoxy-nitrobenzo trifluoride), 4-클로로-3-니트로벤조트리플로라이드(4-chloro-3-nitrobenzo trifluoride), 4-클로로3-아이도벤조 트리플로라이드(4-chloro-3-iodobenzo trifluoride), 프로로벤조트리플로라이드(fluorobenzo trifluoride), 하이드록시벤조트리플로라이드(hydroxybenzo trifluoride), 아이오도벤조트리플로라이드(iodobenzotrifluoride),플로로니트로벤조트리플로라이드(fluoro-nitrobenzo trifluoride), 브로모클로로벤조트리플로라이드(bromo-chlorobenzo trifluoride), 브로모벤조플로라이드(bromobenzo fluoride), 니트로벤조트리플로라이드(nitrobenzotrifluoride), 술폰닐리플로리이드(sulfanilyl fluoride), 메탄술포닉플로라이드(methanesulfonic fluoride), (디메틸아미노)설퍼트리플로라이드((dimethylamino)sulfur trifluoride), 톨루엔설포니플로라이드(toluenesulfonyl fluoride), 벤조일플로라이드(benzoyl fluoride),카본테트라플로라이드(carbon tetrafluoride), 보론트리플로라이드 메틸이써레이트(boron trifluoride methyl etherate)에서 선택되는 1종 이상의 것을 포함할 수 있으며, 보다 바람직한 예시로는 암모늄플로라이드를 사용할 수 있다.
불소 도핑 전구체가 도핑 될 경우, 본 발명에 의해 제조된 박막 트랜지스터는 놀랍게도 이동 전하의 양이 증가되고, 문턱 전압이 감소하는 효과가 있다. 또한 상기 불소 도핑 전구체의 양에 의해 제조된 박막 트랜지스터의 전기적 물성을 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에서 제시되는 불소의 도핑은, 기존의 기상이 아닌 액상에서 이루어지기 때문에 보다 환경 친화적이며, 저가의 대량생산에 적합한 방법이라는 장점을 가지고 있다. 상기 b)단계에서 코팅은 용액공정으로 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로 코팅은 크게 제한 받지 않으나 스핀코팅 (spin-coating), 딥코팅 (dip-coating), 드랍 캐스팅 (drop-casting), 잉크젯 프린팅 (ink-jet printing), EHD (electrohydrodynamic) 프린팅, 롤투롤(roll-to-roll) 프린팅, 롤투플레이트(roll-to-plate) 프린팅 또는 임프린팅 (imprinting)에 의한 방법으로 이루어질 수 있다.
상기 열처리는 온도에 있어서 크게 제한받지 않으나 100 ~ 500℃에서 이루어 지는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기의 방법에 의해 제조된 불소 도핑된 산화물 반도체에 관한 것이며, 상기 불소 도핑된 산화물 반도체를 구비한 박막 트랜지스터를 제공한다.
본 발명에 의한 박막 트랜지스터는 종래의 산소만 도핑된 반도체에 비하여 이동 전하의 양이 증가되며, 불소도핑의 방법이 기존의 기상이 아닌 액상에서 이루어지기 때문에 보다 환경 친화적이며, 저가의 대량생산에 적합한 방법이라는 장점을 가지고 있다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예1]
금속 산화물 전구체 와 불소도핑 전구체 혼합용액 제조
인듐 갈륨 징크(IGZO) 전구체 용액을 합성하기 위해, 인듐 나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate), 갈륨 나이트레이트 하이드레이트 (gallium nitrate hydrate), 징크 아세테이트 다이하이드레이트(zinc acetate dihydrate)를 이용하였다.
각각의 전구체의 몰비율은 In:Ga:Zn = 63:10:27이 되도록 조성을 제어하였다. 전구체의 용해를 위한 용매로서는 메톡시에탄올 (2-methoxyethanol)을 이용하였으며, 금속염의 원활한 용해 및 안정화를 위해 에탄올아민 (ethanolamine)을 이 용하였다. 전구체의 전구체 몰 농도는 0.375 M 이며, 에탄올아민의 몰 농도 0.87 M로 제어하였다. 또한, 불소 도핑을 위한 전구체 용액을 합성하기 위해, 0.317M의 암모니움 플로라이드 (NH4F)를 메톡시에탄올에 용해시켰으며, 원활한 용해 및 안정화를 위해 1.42M 에탄올아민을 첨가하였다.
구체적으로는, 에탄올아민0.217 g과 메톡시에탄올 4 ml을 혼합한 후, 징크 아세테이트 다이하이드레이트 0.089 g을 첨가하였다. 그리고 20분 동안의 상온 교반을 통해, 균질한 용액을 형성 시킨 후, 갈륨 나이트레이트 하이드레이트 0.038 g을 가하였다. 다시 20분간의 상온에서의 교반 후, 인듐 타이트레이트 하이드레이트0.286 g를 첨가 하고, 60도에서 40분 동안 교반한다. 그 후, 상온에서 30분 동안 교반 한 후, 준비된 불소 도핑 전구체 용액을 인듐 갈륨 징크(IGZO) 전구체 용액 대비 1:9 (불소 도핑 전구체 용액 : 인듐 갈륨 징크(IGZO) 전구체 용액)의 부피비로 혼합 한 후, 상온에서 3시간 동안 교반하였다
박막트랜지스터 제조
트랜지스터 제작을 위해, 300 나노미터의 두께를 가지는 SiO2가 열성장 된 heavily-doped Si 웨이퍼를 아세톤 (acetone), 이소프로필알코올 (isopropyl alcohol), 메탄올 (methanol), 에탄올 (ethanol)을 이용하여 세척 및 질소건을 통한 건조과정을 거친 후, 플라즈마 클리너를 이용하여 표면을 세척하였다. 그 후, 상기 제조된 혼합용액을 스핀 코팅을 통해 코팅하였으며, 코팅된 기판은 400 ℃ 에서 30분 동안 열처리되었다. 소스 및 드레인 전극 형성을 위한 알루미늄 전극은 열 증착법을 통해 형성되었다.
[실시예2]
금속 산화물 전구체 와 불소도핑 전구체 혼합용액 제조
상기 실시예1과 동일하게 실시하되 불소 도핑 전구체 용액과 인듐 갈륨 징크 (IGZO)전구체 용액 대비 2:8(불소 도핑 전구체 용액 : 인듐 갈륨 징크 (IGZO)전구체 용액)의 부피비로 혼합한 것 이외에는 상기 실시예1과 동일하게 실시하였다.
박막트랜지스터 제조
상기 실시예1과 동일하게 실시하였다.
[실시예3]
금속 산화물 전구체 와 불소도핑 전구체 혼합용액 제조
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
박막트랜지스터 제조
상기 실시예1과 동일하게 실시하되 트랜지스터 제작을 위해 코팅된 기판을 300℃에서 30분 동안 열처리 된 것 이외에는 상기 실시예1과 동일하게 실시하였다.
[실시예4]
금속 산화물 전구체 와 불소도핑 전구체 혼합용액 제조
상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
박막트랜지스터 제조
상기 실시예 2와 동일하게 실시하되 트랜지스터 제작을 위해 코팅된 기판을 300℃에서 30분 동안 열처리 된 것에 차이가 있으며, 나머지는 상기 실시예2와 동 일하게 실시하였다.
[실시예5]
금속 산화물 전구체 와 불소도핑 전구체 혼합용액 제조
상기 실시예3과 동일하게 실시하되 불소 도핑 전구체 용액과 인듐 갈륨 징크 (IGZO) 전구체 용액 대비 3:7(불소 도핑 전구체 용액 : 인듐 갈륨 징크 산화물 (IGZO) 반도체 전구체 용액)의 부피비로 혼합한 것 이외에는 상기 실시예3과 동일하게 실시하였다.
박막트랜지스터 제조
상기 실시예3과 동일하게 실시하였다.
[비교예1]
금속 산화물 전구체 혼합용액 제조
인듐 갈륨 징크 (IGZO) 전구체 용액을 합성하기 위해, 인듐 나이트레이트 하이드레이트 (Indium nitrate hydrate), 갈륨 나이트레이트 하이드레이트(gallium nitrate hydrate), 징크 아세테이트 다이하이드레이트 (zinc acetate dihydrate)를 이용하였다. 각각의 전구체의 몰 비율은 In:Ga:Zn = 63:10:27이 되도록 조성을 제어하였다. 전구체의 용해를 위한 용매로서는 메톡시에탄올 (2-methoxyethanol)을 이용하였으며, 금속염의 원활한 용해 및 안정화를 위해 에탄올아민 (ethanolamine)을 이용하였다. 전구체의 전구체 몰 농도는 0.375 M 이며, 에탄올아민의 몰 농도 0.87 M로 제어하였다.
구체적으로는, 에탄올아민 0.217 g 과 메톡시에탄올 4 ml을 혼합한 후, 징크 아세테이트 다이하이드레이트0.089 g를 첨가하였다. 20분 동안의 상온 교반을 통해, 균질한 용액을 형성 시킨 후, 갈륨 나이트레이트 하이드레이트0.038 g를 첨가하였다. 20분간의 상온에서의 교반 후, 인듐 타이트레이트 하이드레이트0.286 g를 첨가 한 후, 60도에서 40분 동안 교반하였다. 그 후, 상온에서 3시간 동안 교반하였다.
박막트랜지스터 제조
트랜지스터 제작을 위해, 300 나노미터의 두께를 가지는 SiO2가 열성장 된 heavily-doped Si 웨이퍼를 아세톤 (acetone), 이소프로필알코올 (isopropyl alcohol), 메탄올 (methanol), 에탄올 (ethanol)을 이용하여 세척 및 질소건을 통한 건조과정을 거친 후, 플라즈마 클리너를 이용하여 표면을 세척하였다. 그 후, 합성된 전구체 용액을 스핀 코팅을 통해 코팅하였으며, 코팅된 반도체 전구체 막은 400 ℃ 에서 30분 동안 열처리되었다. 소스 및 드레인 전극 형성을 위한 알루미늄 전극은 열 증착법을 통해 형성되었다.
[비교예2]
금속 산화물 전구체 혼합용액 제조
상기 비교예1과 동일하게 실시하였다.
박막트랜지스터 제조
상기 비교예1과 동일하게 실시하되 트랜지스터 제작을 위해 코팅된 반도체 전구체 막을 300℃에서 열처리 이외에는, 상기 비교예1과 동일하게 실시하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 2에 의해서 제조된 트랜지스터의 전기적 물성을 측정하여 하기 표1에 정리하였다. 하기 표1에 의하면 불소가 도핑 됨에 따라 전하 형성이 촉진되어 전하 이동도가 증가하며, 문턱 전압이 감소하는 전기적 특성의 변화가 관찰된다.
표1
Figure 112009054554039-pat00001

Claims (10)

  1. a) 인듐 아세테이트, 인듐 아세테이트 하이드레이트, 인듐 아세틸아세토네이트, 인듐 부톡사이드, 인듐 클로라이드, 인듐 클로라이드 하이드레이트, 인듐 클로라이드 테트라하이드레이트, 인듐 플로라이드, 인듐 하이드록사이드, 인듐 아이오다이드, 인듐 나이트레이트, 인듐 나이트레이트 하이드레이트, 인듐 설페이트, 인듐 설페이트 하이드레이트, 인듐 옥사이드, 갈륨 아세틸아세토네이트, 갈륨 클로라이드, 갈륨 플로라이드, 갈륨 나이트레이트 하이드레이트, 갈륨 옥사이드, 갈륨 설페이트, 갈륨 설페이트 하이드레이트, 징크 아세테이트, 징크 아세테이트 다이하이드레이트, 징크 아세틸아세토네이트 하이드레이트, 징크 클로라이드, 징크 플로라이드, 틴 아세테이트, 틴 아세틸아세토네이트, 틴 부톡사이드, 틴 클로라이드, 틴 클로라이드 다이하이드레이트, 틴 클로라이드 펜타하이드레이트, 틴 플로라이드, 틴 아이오다이드, 틴 옥사이드, 틴 설페이트 , 알루미늄 아세테이트, 알루미늄 아세틸아세토네이트, 알루미늄 부톡사이드, 알루미늄 클로라이드, 알루미늄 클로라이드 하이드레이트, 알루미늄 클로라이드 헥사하이드레이트, 알루미늄 에톡사이드, 알루미늄 플로라이드, 알루미늄 하이드록사이드, 알루미늄 아이오다이드, 알루미늄 이소프로폭사이드, 알루미늄 락테이트, 알루미늄 나이트레이트 모노하이드레이트, 알루미늄 포스페이트로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 금속 산화물 전구체와 불소도핑 전구체를 1:0.01~ 0.7의 몰 비로 혼합하는 혼합용액 제조단계;
    b) 상기 혼합용액을 기판에 코팅하는 단계; 및
    c) 상기 코팅된 기판을 열처리하는 단계;
    를 포함하여 제조되는 박막 트랜지스터의 제조방법.
    .
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 a)단계에서 불소도핑 전구체는 플루오린화수소산, 소듐플로라이드, 소듐하이드로젠디플로라이드, 암모늄플로라이드, 테트라암모늄플로라이드, 테트라메틸암모늄 플로라이드, 테트라트리메틸암모늄플로라이드, 벤질트리에틸암모늄플로라이드, 아세틸플로라이드, 틴플로라이드, 알루미늄플로라이드, 갈륨플로라이드, 징크플로라이드, 스톤튬플로라이드, 리튬플로라이드, 쿠퍼플로라이드, 바륨플로라이드, 코발트플로라이드, 칼슘플로라이드, 포타슘플로라이드, 큐프릭플로라이드, 마그네슘플로라이드, 니켈플로라이드, 포타슘보로플로라이드, 보론트리플로라이드, 실버디플로라이드, 페러스플로라이드, 안티모니플로라이드, 아이론플로라이드, 세륨플로라이드, 리드플로라이드, 세슘플로라이드, 란탄늄플로라이드, 바나디움플로라이드, 쿠퍼하이드록시플로라이드, 3-클로로벤젠트리플로라이드, 디니트로벤젠트리플로라이드, 클로로-디니트로벤젠트리플로라이드, 4-클로로-2,5디니트로벤젠트리플로라이드, 디클로로벤조트리플로라이드, 메톡시니트로벤조트리플로라이드, 4-클로로-3-니트로벤조트리플로라이드, 4-클로로3-아이도벤조트리플로라이드, 프로로벤조트리플로라이드, 하이드록시벤조트리플로라이드, 아이오도벤조트리플로라이드, 플로로니트로벤조트리플로라이드, 브로모클로로벤조트리플로라이드, 브로모벤조플로라이드, 니트로벤조트리플로라이드, 술폰닐리플로리이드, 메탄술포닉플로라이드, (디메틸아미노)설퍼트리플로라이드, 톨루엔설포니플로라이드, 벤조일플로라이드, 카본테트라플로라이드, 보론트리플로라이드 메틸이써레이트에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 a)단계에서 상기 금속 산화물 전구체가 인듐-갈륨-징크 전구체인 박막 트랜지스터의 제조방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 a)단계에서 상기 혼합용액의 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, 1-프로판올, 메톡시에탄올, 아세토나이트릴, 다이메틸 설폭사이드, 테트라하이드로퓨란로부터 1종 이상 선택된 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 b)단계에서 코팅은 용액 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 b)단계에서 상기 코팅은 스핀코팅, 딥코팅, 드랍 캐스팅, 잉크젯 프린팅 (ink-jet printing), 전기수력학(EHD;electrohydrodynamic) 프린팅, 롤투롤 프린팅, 롤투플레이트 프린팅 또는 임프린팅에 의한 방법인 박막 트랜지스터의 제조방법.
  9. 제 1항, 제 3항 및 제 5항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 불소 도핑된 산화물 반도체.
  10. 제 1항, 제 3항 및 제 5항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 불소 도핑된 산화물 반도체를 구비한 박막 트랜지스터.
KR1020090083357A 2009-09-04 2009-09-04 불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법 KR101096079B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090083357A KR101096079B1 (ko) 2009-09-04 2009-09-04 불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090083357A KR101096079B1 (ko) 2009-09-04 2009-09-04 불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110025342A KR20110025342A (ko) 2011-03-10
KR101096079B1 true KR101096079B1 (ko) 2011-12-20

Family

ID=43932907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090083357A KR101096079B1 (ko) 2009-09-04 2009-09-04 불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101096079B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9384973B2 (en) 2013-08-29 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming semiconductor films and methods of manufacturing transistors including semiconductor films

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101276707B1 (ko) * 2010-08-06 2013-06-19 한국과학기술원 불소 금속 산화물 반도체 수용액 조성물 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터
KR101365800B1 (ko) * 2013-03-25 2014-02-20 부산대학교 산학협력단 인듐 아연 산화물 반도체 박막트랜지스터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 인듐 아연 산화물 반도체 박막트랜지스터
JP2019142756A (ja) * 2018-02-22 2019-08-29 トヨタ自動車株式会社 成膜方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9384973B2 (en) 2013-08-29 2016-07-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming semiconductor films and methods of manufacturing transistors including semiconductor films

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110025342A (ko) 2011-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jeong et al. Low-temperature, solution-processed metal oxide thin film transistors
TWI638205B (zh) 用於製造薄膜之組合物及製造薄膜的方法
KR101284587B1 (ko) Ｐ-형 투명 산화물 반도체, 이를 포함하는 트랜지스터 및 그 제조방법
KR101212626B1 (ko) 금속산화물 박막 및 그 제조 방법, 금속산화물 박막용 용액
KR102260807B1 (ko) 산화물 또는 산질화물 절연체 막 형성용 도포액, 산화물 또는 산질화물 절연체 막, 전계 효과형 트랜지스터 및 이들의 제조 방법
KR101301215B1 (ko) 산화물 박막용 조성물, 산화물 박막용 조성물 제조 방법, 산화물 박막용 조성물을 이용한 산화물 박막 및 전자소자
US20120032165A1 (en) Aqueous solution composition for fluorine doped metal oxide semiconductor and thin film transistor including the same
KR101096079B1 (ko) 불소 도핑을 통한 용액 공정용 산화물 반도체 기반 박막 트랜지스터의 전기적 물성 제어 방법
KR20130095065A (ko) 금속산화물 박막 및 그 제조 방법, 금속산화물 박막용 용액
CN111129319A (zh) 一种CsnFA1-nPbX3钙钛矿薄膜的制备方法
CN102503162A (zh) 一种Ag-Al共掺杂p型ZnO薄膜的制备方法
KR101069613B1 (ko) 저온 공정이 가능한 용액 공정용 산화물 반도체를 위한 결정화 제어 방법
JP6704167B2 (ja) 無機酸化膜の成膜方法
US20150064839A1 (en) Method of forming tin oxide semiconductor thin film
Cho et al. Electrical and chemical stability engineering of solution-processed indium zinc oxide thin film transistors via a synergistic approach of annealing duration and self-combustion process
KR20100112522A (ko) 산화물 박막 형성용 용액 조성물 및 상기 산화물 박막을 포함하는 전자 소자
KR101415089B1 (ko) 금속산화물 반도체 잉크 조성물 및 이를 이용한 박막 트랜지스터의 제조방법
KR101276707B1 (ko) 불소 금속 산화물 반도체 수용액 조성물 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터
KR20160022887A (ko) 산화인듐-함유 층의 제조를 위한 배합물, 상기 층의 제조 방법 및 그의 용도
KR20140078543A (ko) 자발적 연소 반응이 발생하는 인듐아연 산화물계 반도체 잉크 조성물 및 이를 통해 제조되는 무기 반도체 박막
Gao et al. Low-temperature, high-mobility, solution-processed metal oxide semiconductors fabricated with oxygen radical assisted perchlorate aqueous precursors
KR101715083B1 (ko) 폴리실라잔 화합물을 포함하는 박막 트랜지스터 게이트 절연막 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터
KR102682396B1 (ko) 금속 산화물 박막용 용액 조성물 및 이를 사용한 금속 산화물 박막의 제조 방법
CN109980086A (zh) 氧化物薄膜晶体管及其制备方法
KR101116705B1 (ko) Ｃｉｇｓ 박막의 용액상 제조방법 및 이에 의해 제조된 ｃｉｇｓ 박막

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140922

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161006

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee