KR101260957B1 - 산화물 박막용 조성물, 산화물 박막용 조성물 제조 방법, 산화물 박막용 조성물을 이용한 산화물 박막 및 전자소자 - Google Patents

산화물 박막용 조성물, 산화물 박막용 조성물 제조 방법, 산화물 박막용 조성물을 이용한 산화물 박막 및 전자소자 Download PDF

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Abstract

산화물 반도체용 조성물, 그 제조 방법, 이를 이용한 산화물 반도체 박막 및 전자 소자 형성 방법이 제공된다. 산화물 반도체용 조성물은 산화물 박막을 위한 화합물 및 전도도를 조절하기 위한 안정제를 포함하며,안정제는 화합물의 총 몰수의 2 내지 12배의 몰수로 포함된다.

Description

산화물 박막용 조성물, 산화물 박막용 조성물 제조 방법, 산화물 박막용 조성물을 이용한 산화물 박막 및 전자소자{A composition for oxide thin film, preparation method of the composition, methods for forming the oxide thin film using the composition, and an electrical device using the composition}
여기에 개시된 실시 예들은 산화물 박막용 조성물, 그 제조 방법, 산화물 박막 형성 방법 그리고 산화물 박막을 포함하는 전자소자에 관련된 것이다.
최근, 규소 기반 반도체 소자를 대신할 산화물 반도체에 대한 연구가 널리 진행되고 있다. 산화물 반도체로서, 재료적인 측면에서는 인듐 산화물 (In2O3), 아연 산화물 (ZnO), 갈륨 산화물 (Ga2O3) 기반의 단일, 이성분계, 삼성분계 화합물에 대한 연구 결과가 보고되고 있다. 한편, 산화물 반도체로서 공정적인 측면에서 기존의 진공증착을 대신한 용액공정에 대한 연구가 진행되고 있다.
산화물 반도체는 수소화된 비정질 규소에 비하여 똑같이 비정질 상을 보이지만, 매우 우수한 이동도 (5~10 cm2/Vs 이상)를 보이기 때문에 고화질 LCD와 AMOLED에 적합하다. 또한, 용액 공정을 이용한 산화물 반도체 제조 기술은 고비용의 진공 증착 방법에 비해서 저비용이라는 이점이 있다. 하지만, 기존의 용액 공정을 이용한 높은 이동도와 신뢰성을 가지는 산화물 반도체 박막 형성은 450℃ 이상의 고온의 열처리가 필요하다는 단점이 있다. 450℃ 이상의 열처리 온도는 플라스틱 기판뿐만 아니라, 8세대 이상의 대형 유리 기판에 적용하기 힘든 온도이다.
본 발명의 일 구현 예에 따르면 저온 공정이 가능한 산화물 반도체 형성 방법, 이를 위한 조성물, 저온 공정으로 제작된 산화물 반도체 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막용 조성물은 아연을 공급하는 제1 화합물; 인듐, 주석, 갈륨, 하프늄, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄, 바륨, 란사늄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 크롬, 스칸디움, 실리콘, 네오디뮴, 및 스트론튬으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공급하는 제2 화합물; 그리고, 전도도를 조절하기 위한 안정제를 포함하며, 상기 안정제는 상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 총 몰수의 2 내지 12배의 몰수로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 형성 상법은 산화물 박막용 조성물을 기판에 도포하는 단계; 그리고, 상기 조성물이 도포된 기판을 100℃ 이상 450℃ 이하에서 열처리하는 단계를 포함하며, 산화물 박막용 조성물은 아연을 공급하는 제1 화합물; 인듐, 주석, 갈륨, 하프늄, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄, 바륨, 란사늄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 크롬, 스칸디움, 실리콘, 네오디뮴, 및 스트론튬으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공급하는 제2 화합물; 그리고, 전도도를 조절하기 위한 안정제를 포함하며, 상기 안정제는 상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 총 몰수의 2 내지 12배의 몰수로 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전자소자는 산화물 반도체 박막; 상기 산화물 반도체 박막과 이격되어 중첩하는 게이트 전극; 상기 산화물 반도체 박막과 전기적으로 연결되며 상기 게이트 전극 일단에 위치하는 소스 전극; 그리고 상기 산화물 반도체 박막과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 게이트 전극 타단에 위치하여 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 포함하며, 상기 산화물 반도체 박막은 산화물 박막용 조성물을 기판에 도포 한 후 기판을 100℃ 이상 450℃ 이하에서 열처리하는 단계를 포함하는 제조 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 반도체 소자는 플렉시블 기판 또는 유리 기판 상에 형성된 산화물 반도체 박막을 포함하며, 상기 산화물 반도체 박막은 산화물 박막용 조성물을 기판에 도포 한 후 기판을 100℃ 이상 450℃ 이하에서 열처리하는 단계를 포함하는 제조 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 용액 공정을 사용하여 산화물 반도체를 형성할 수 있어 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 낮출 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 저온 공정으로 산화물 반도체 박막을 형성할 수 있어 대면적 유리 기판, 플렉시블 기판으로의 적용이 가능한 전자소자를 형성할 수 있다.
도 1은 실시 예 1에 따른 IGZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 I-V 특성을 도시한다.
도 2는 실시 예 2에 따른 IZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 I-V 특성을 도시한다.
도 3은 실시 예 2에 따른 IZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 300℃ 열처리하에서의 안정제 농도에 따른 온-전류(on-current)를 도시한다.
도 4는 실시 예 2에 따른 IZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 300℃ 열처리 하에서의 안정제 농도에 따른 턴-온(turn-on) 전압을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터를 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
발명의 개요
기존의 용액 공정을 이용한 높은 이동도와 신뢰성을 가지는 산화물 박막 형성은 450℃ 이상의 고온의 열처리가 필요하다는 단점이 있다. 450℃ 이상의 열처리 온도는 플라스틱 기판을 변형시킬 뿐만 아니라, 8세대 이상의 대형 유리 기판에 포토 공정을 적용하기 힘든 온도이다.
이에 본 발명의 실시 예에서는 용액의 조성의 변화, 안정제의 농도 변화 등을 이용하여 대면적 유리 기판 또는 플라스틱 기판에 적용 가능한 온도(예를 들어 450℃ 이하의 열처리)에서 산화물 물질을 적용한 전자 소자 제작 방법을 제시한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 산화물 박막용 조성물은 아연을 공급하는 제1 화합물을 포함한다. 또한, 산화물 박막용 조성물은 인듐, 주석, 갈륨, 하프늄, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄, 바륨, 란사늄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 크롬, 스칸디움, 실리콘, 네오디뮴, 및 스트론튬으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공급하는 제2 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 높은 저온 열처리에서도 높은 이동도와 신뢰성을 갖도록 박막의 전도도를 조절하기 위한 안정제를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 안정제는 아민기를 포함하는 화합물을 포함한다. 예를 들어 아민기를 포함하는 화합물은 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로필아민, N,N-메틸에탄올아민, 아미노에틸 에탄올아민, 디에틸렌글리콜아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸에틸디아민, N-t-부틸에탄올아민, N-t-부틸디에탄올아민, 메틸아민, 에틸아민 등을 포함할 수 있다.
안정제는 또한 2-(아미노에톡시)에탄올, 테트라메틸암모늄하이드록시드, 아세틸아세톤을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 산화물 박막용 조성물은 산화물 박막 구성 원소를 위한 제1 화합물 및 제2 화합물의 총 몰수의 2배 내지 12배의 몰수로, 바람직하게는 2배 내지 8배의 몰수로 안정제를 포함한다.
안정제의 몰수가 제1 및 제2 화합물 총 몰수의 2배 미만일 경우에는 형성되는 산화물 박막을 기반으로 한 트랜지스터의 온-전류는 작으며, 2배가 될 때 급격하게 온-전류가 증가하고, 약 12배까지 높은 상태를 유지하다가, 12배를 초과하면서부터 온-전류가 낮아진다.
산화물 박막용 조성물
본 발명의 일 실시 예에 따른 용액 조성물에 대해서 설명한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 용액 조성물은 산화물 반도체 박막을 형성하는 데 사용되는 전구체 용액이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전구체 용액은 아연을 공급하는 제1 화합물, 인듐, 주석, 갈륨, 하프늄, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄, 바륨, 란사늄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 크롬, 스칸디움, 실리콘, 네오디뮴, 및 스트론튬으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공급하는 제2 화합물, 그리고 전도도 조절을 위한 안정제를 포함한다. 안정제는 제1 화합물 및 제2 화합물 총 몰수의 2배 내지 12배의 몰수로 포함된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막용 전구체 용액에서, 아연에 대한 인듐 및 주석의 원자수 비율은 1:9 내지 9:1일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막용 전구체 용액에서, 아연에 대한 갈륨, 하프늄, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄, 바륨, 란사늄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 크롬, 스칸디움, 실리콘, 네오디뮴 또는 스트론튬의 원자수 비율은 1:0.01 내지 1:1일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막용 전구체 용액에서, 제1 화합물 및 제2 화합물의 농도는 각각 0.1M 내지 10M일 수 있다.
아연을 공급하는 제1 화합물은 아연염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 제1 화합물의 구체적인 예로는 아연 시트레이트 디하이드레이트(Zinc citrate dihydrate), 아연 아세테이트(Zinc acetate), 아연 아세테이트 디하이드레이트(Zinc acetate dihydrate), 아연 아세틸아세토네이트 하이드레이트(Zinc acetylacetonate hydrate), 아연 아크릴레이트(Zinc acrylate), 아연 클로라이드(Zinc chloride), 아연 디에틸디씨오카바메이트(Zinc diethyldithiocarbamate), 아연 디메틸디씨오카바메이트(Zinc dimethyldithiocarbamate), 아연 플루라이드(Zinc fluoride), 아연 플루라이드 하이드레이트(Zinc fluoride hydrate), 아연 헥사플루로아세틸아세토네이트 디하이드레이트(Zinc hexafluoroacetylacetonate dihydrate), 아연 메타아크릴레이트(Zinc methacrylate), 아연 니트레이트 헥사하이드레이트(Zinc nitrate hexahydrate), 아연 니트레이트 하이드레이트(Zinc nitrate hydrate), 아연 트리플루로메탄술포네이트(Zinc trifluoromethanesulfonate), 아연 운데실레네이트(Zinc undecylenate), 아연 트리플루로아세테이트 하이드레이트(Zinc trifluoroacetate hydrate), 아연 테트라플루로보레이트 하이드레이트(Zinc tetrafluoroborate hydrate), 아연 퍼클로레이트 헥사하이드레이트(Zinc perchlorate hexahydrate) 및 이들의 수화물을 들 수 있으며, 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
인듐을 공급하는 인듐화합물은 인듐 염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 인듐화합물의 구체적 예로는,인듐 클로라이드 (Indium Cholride), 인듐 클로라이드 테트라하이드레이트 (Indium chloride tetrahydrate), 인듐 플루라이드 (Indium fluoride), 인듐 플루라이드 트리하이드레이트 (Indium fluoride trihydrate), 인듐 하이드록사이드 (Indium hydroxide), 인듐 니트레이트 하이드레이트 (Indium nitrate hydrate), 인듐 아세테이트 하이드레이트 (Indium acetate hydrate), 인듐 아세틸아세토네이트 (Indium acetylacetonate) 또는 인듐 아세테이트 (Indium acetate)일 수 있다.
주석을 공급하는 주석화합물은 주석염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 주석화합물의 구체적인 예로는 틴(II) 클로라이드(Tin(II) chloride), 틴(II) 이오다이드(Tin(II) iodide), 틴(II) 클로라이드 디하이드레이트(Tin(II) chloride dihydrate), 틴(II) 브로마이드(Tin(II) bromide), 틴(II) 플루라이드(Tin(II) fluoride), 틴(II) 옥살레이트(Tin(II) oxalate), 틴(II) 설파이드(Tin(II) sulfide), 틴(II) 아세테이트 (Tin(II) acetate), 틴(IV) 클로라이드(Tin(IV) chloride), 틴(IV) 클로라이드 펜타하이드레이트(Tin(IV) chloride pentahydrate), 틴(IV) 플루라이드(Tin(IV) fluoride), 틴(IV) 이오다이드(Tin(IV) iodide), 틴(IV) 설파이드(Tin(IV) sulfide), 틴(IV) 터트-부톡사이드(Tin(IV) tert-butoxide), 및 이들의 수화물을 들 수 있으며, 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
갈륨을 공급하는 갈륨화합물은 갈륨염 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 갈륨화합물의 구체적인 예로는 갈륨 나이트레이트(Gallium nitride), 갈륨 포스파이드(Gallium phosphide), 갈륨(II) 클로라이드(Gallium(II) chloride), 갈륨(III) 아세틸아세토네이트(Gallium(III) acetylacetonate), 갈륨(III) 브로마이드(Gallium(III) bromide), 갈륨(III) 클로라이드(Gallium(III) chloride), 갈륨(III) 플로라이드(Gallium(III) fluoride), 갈륨(III) 이오다이드(Gallium(III) iodide), 갈륨(III) 나이트레이트 하이드레이트(Gallium(III) nitrate hydrate), 갈륨(III) 설페이트(Gallium(III) sulfate), 갈륨(III) 설페이트 하이드레이트(Gallium(III) sulfate hydrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
지르코늄을 공급하는 지르코늄화합물은 지르코늄염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 지르코늄화합물의 구체적인 예로는 지르코늄 아세테이트(Zirconium acetate), 지르코늄 나이트레이트(Zirconium nitrate), 지르코늄(II) 하이드라이드(Zirconium(II) hydride), 지르코늄(IV) 아세테이트 하이드록사이드(Zirconium(IV) acetate hydroxide), 지르코늄(IV) 아세틸아세토네이트(Zirconium(IV) acetylacetonate), 지르코늄(IV) 브톡사이드 솔루션(Zirconium(IV) butoxide solution), 지르코늄(IV) 카바이드(Zirconium(IV) carbide), 지르코늄(IV) 클로라이드(Zirconium(IV) chloride), 지르코늄(IV) 에톡사이드(Zirconium(IV) ethoxide), (지르코늄 플루라이드(Zirconium(IV) fluride), 지르코늄 플루라이드 하이드레이트(Zirconium(IV) fluride hydrate), 지르코늄(IV) 하이드록사이드(Zirconium(IV) hydroxide), 지르코늄(IV) 이오다이드(Zirconium(IV) iodide), 지르코늄(IV) 설페이트 하이드레이트(Zirconium(IV) sulfate hydrate), 지르코늄(IV) 터트-부톡사이드(Zirconium(IV) tert-butoxide) 및 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
알루미늄을 공급하는 알루미늄화합물은 알루미늄염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 알루미늄화합물의 구체적인 예로는 알루미늄 아세테이트(Aluminum acetate), 알루미늄 아세틸아세톤(Aluminum acetylacetonate), 알루미늄 보레이트(Aluminum borate), 알루미늄 브로마이드(Aluminum bromide), 알루미늄 카바이드(Aluminum carbide), 알루미늄 클로라이드(Aluminum chloride), 알루미늄 클로라이드 헥사하이드레이트(Aluminum chloride hexahydrate), 알루미늄 클로라이드 하이드레이트(Aluminum chloride hydrate), 알루미늄 에톡사이드(Aluminum ethoxide), 알루미늄 플로라이드(Aluminum fluoride), 알루미늄 하이드록사이드 하이드레이트(Aluminum hydroxide hydrate), 알루미늄 이오다이드(Aluminum iodide), 알루미늄 이소프로포사이드(Aluminum isopropoxide), 알루미늄 나이트레이트 넌어하이드레이트(Aluminum nitrate nonahydrate), 알루미늄 나이트레이트(Aluminum nitride), 알루미늄 포스포헤이트(Aluminum phosphate), 알루미늄 설페이트(Aluminum sulfate), 알루미늄 설페이트 헥사데카하이드레이트(Aluminum sulfate hexadecahydrate), 알루미늄 설페이트 하이드레이트((Aluminum sulfate hydrate), 알루미늄 터트-브톡사이드(Aluminum tert-butoxide) , 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
네오디뮴을 공급하는 네오디뮴화합물은 네오디뮴염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 네오디뮴화합물의 구체적인 예로는 네오디뮴(II) 이오다이드(Neodymium(II) iodide), 네오디뮴(III) 아세테이트 하이드레이트(Neodymium(III) acetate hydrate), 네오디뮴(III) 아세틸아세토네이트 하이드레이트(Neodymium(III) acetylacetonate hydrate), 네오디뮴(III) 브로마이드(Neodymium(III) bromide), 네오디뮴(III) 브로마이드 하이드레이트(Neodymium(III) bromide hydrate), 네오디뮴(III) 카보네이트 하이드레이트(Neodymium(III) carbonate hydrate), 네오디뮴(III) 클로라이드(Neodymium(III) chloride), 네오디뮴(III) 클로라이드 헥사하이드레이트(Neodymium(III) chloride hexahydrate), 네오디뮴(III) 플로라이드(Neodymium(III) fluoride), 네오디뮴(III) 하이드록사이드 하이드레이트(Neodymium(III) hydroxide hydrate), 네오디뮴(III) 이오다이드(Neodymium(III) iodide), 네오디뮴(III) 이소프로포사이드(Neodymium(III) isopropoxide), 네오디뮴(III) 나이트레이트 헥사하이드레이트(Neodymium(III) nitrate hexahydrate), 네오디뮴(III) 나이트레이트 하이드레이트(Neodymium(III) nitrate hydrate), 네오디뮴(III) 옥살레이트 하이드레이트(Neodymium(III) oxalate hydrate), 네오디뮴(III) 포스포헤이트 하이드레이트(Neodymium(III) phosphate hydrate), 네오디뮴(III) 설페이트(Neodymium(III) sulfate), 네오디뮴(III) 설페이트 하이드레이트(Neodymium(III) sulfate hydrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며, 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
스칸디움을 공급하는 스칸디움화합물은 스칸디움염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다.스칸디움 함유 화합물의 구체적 예로는, 스칸디움 아세테이트 하이드레이트 (Scandium acetate hydrate), 스칸디움 아세토네이트 하이드레이트 (Scandium acetylacetonate hydrate), 스칸디움 클로라이드 (Scandium chloride), 스칸디움 클로라이드 헥사하이드레이트 (Scandium chloride hexahydrate), 스칸디움 클로라이드 하이드레이트 (Scandium chloride hydrate), 스칸디움 플루라이드 (Scandium fluoride), 스칸디움 니트레이트 하이드레이트 ( Scandium nitrate hydrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
탄탈륨을 공급하는 탄탈륨화합물은 탄탈륨염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 탄탈륨화합물의 구체적인 예로는 탄탈륨 브로마이드(Tantalium bromide), 탄탈륨 클로라이드 (Tantalium chloride), 탄탈륨 플루라이드(Tantalium fluoride), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
타이타늄을 공급하는 타이타늄화합물은 타이타늄염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 타이타늄화합물의 구체적인 예로는 타이타늄 브로마이드(Titanium bromide), 타이타늄 클로라이드 (Titanium chloride), 타이타늄 플루라이드(Titanium fluoride), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
바륨을 공급하는 바륨화합물은 바륨염들 및 그 수화물들에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 바륨화합물의 구체적인 예로는 바륨 아세테이트(Barium acetate), 바륨 아세틸아세토네이트(Barium acetylacetonate), 바륨 브로마이드(Barium bromide), 바륨 클로라이드(Barium chloride), 바륨 플루라이드(Zirconium fluoride), 바륨 헥사프루오로아세틸아세토네이트(Barium hexafluoacetylacetonate), 바륨 하드록사이드 (Barium hydroxide), 바륨 나이트레이트(Barium nitrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며, 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
란타늄을 공급하는 란타늄화합물은 란타늄염들 및 그 수화물들 중에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 란타늄화합물의 구체적인 예로는 란타늄 아세테이트(Lanthanum acetate), 란타늄 아세틸아세토네이트(Lanthanum acetylacetonate), 란타늄 브로마이드(Lanthanum bromide), 란타늄 클로라이드 (Lanthanum chloride), 란타늄 하드록사이드 (Lanthanum hydroxide), 란타늄 플루라이드(Lanthanum fluoride), 란타늄 나이트레이트(Lanthanum nitrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
망간을 공급하는 망간화합물은 망간염들 및 그 수화물들에서 선택될 수 있으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 망간화합물의 구체적인 예로는 망간 아세테이트(Manganese acetate), 망간 아세틸아세토네이트(Manganese acetylacetonate), 망간 브로마이드(Manganese bromide), 망간 클로라이드 (Manganese chloride), 망간 플루라이드(Manganese fluoride), 망간 나이트레이트(Manganese nitrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
크롬을 공급하는 크롬화합물은 크롬염들 및 그 수화물들에서 선택될 수 있으며 이것에 한정되는 것은 아니다. 크롬화합물의 구체적인 예로는 크롬 아세테이트(Chromium acetate), 크롬 아세틸아세토네이트(Chromium acetylacetonate), 크롬 브로마이드(Chromium bromide), 크롬 클로라이드(Chromium chloride), 크롬 플루라이드(Chromium fluoride), 크롬 나이트레이트(Chromium nitrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
스트론튬을 공급하는 스트론튬화합물은 스트론튬염들 및 그 수화물들에서 선택될 수 있으며 이것에 한정되는 것은 아니다. 스트론튬화합물의 구체적인 예로는 스트론튬 아세테이트(Strontium acetate), 스트론튬 아세틸아세토네이트(Strontium acetylacetonate), 스트론튬 브로마이드(Strontium bromide), 스트론튬 클로라이드(Strontium chloride), 스트론튬 플루라이드(Strontium fluoride), 스트론튬 하드록사이드 (Strontium Hydroxide), 스트론튬 나이트레이트(Strontium nitrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며, 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
이트륨을 공급하는 이트륨화합물은 이트륨염들 및 그 수화물들에서 선택될 수 있으며 이것에 한정되는 것은 아니다. 이트륨화합물의 구체적인 예로는 이트륨 아세테이트(Yttrium acetate), 이트륨 아세틸아세토네이트(Yttrium acetylacetonate), 이트륨 클로라이드(Yttrium chloride), 이트륨 프루라이드(Yttrium fluride), 이트륨 나이트레이트(Yttrium nitrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
세륨을 공급하는 세륨화합물은 세륨염들 및 그 수화물들에서 선택될 수 있으며 이것에 한정되는 것은 아니다. 세륨화합물의 구체적인 예로는 세륨(III) 아세테이트 하이드레이트(Cerium(III) acetate hydrate), 세륨(III) 아세틸아세토네이트 하이드레이트(Cerium(III) acetylacetonate hydrate), 세륨(III) 브로마이드(Cerium(III) bromide), 세륨(III) 카보네이트 하이드레이트(Cerium(III) carbonate hydrate), 세륨(III) 클로라이드(Cerium(III) chloride), 세륨(III) 클로라이드 헵타하이드레이트(Cerium(III) chloride heptahydrate), 세륨(III) 플로라이드(Cerium(III) fluoride), 세륨(III) 이오다이드(Cerium(III) iodide), 세륨(III) 나이트레이트 헥사하이드레이트(Cerium(III) nitrate hexahydrate), 세륨(III) 옥살레이트 하이드레이트(Cerium(III) oxalate hydrate), 세륨(III) 설페이트(Cerium(III) sulfate), 세륨(III) 설페이트 하이드레이트(Cerium(III) sulfate hydrate), 세륨(III) 설페이트 옥타하이드레이트(Cerium(III) sulfate octahydrate), 세륨(IV) 플로라이드(Cerium(IV) fluoride), 세륨(IV) 하이드록사이드(Cerium(IV) hydroxide), 세륨(IV) 설페이트(Cerium(IV) sulfate), 세륨(IV) 설페이트 하이드레이트(Cerium(IV) sulfate hydrate), 세륨(IV) 설페이트 테트라하이드레이트(Cerium(IV) sulfate tetrahydrate), 이들의 수화물을 들 수 있으며 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
하프늄을 공급하는 하프늄화합물은 하프늄염들 및 이들의 수화물에서 선택될 수 있으며 이것에 한정되는 것은 아니다. 하프늄화합물은 하프늄 클로라이드 (Hafnium chloride), 하프늄 플루라이드(Hafnium fluoride)를 포함한다.
실리콘을 공급하는 실리콘화합물은 실리콘 테트라아세테이트 (Silicon tetraacetate), 실리콘 테트라브로마이드 (Silicon tetrabromice), 실리콘 테트라클로라이드 (Silicon tetrachloride) 및 실리콘 테트라플루라이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 산화물 박막 조성물은 상술한 화합물들을 용해시킬 수 있는 용매를 더 포함할 수 있다. 용매로는 예를 들어, 탈이온수, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올 2-부톡시에탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 디에틸렌글리콜메틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 헵탄, 옥탄, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에틸에테르, 메틸메톡시프로피온산, 에틸에톡시프로피온산, 에틸락트산, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸아세테이트, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈, γ-부틸로락톤, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디글라임, 테트라히드로퓨란, 아세틸아세톤 및 아세토니트릴에서 선택될 수 있으며, 이들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예 1: IGZO ( InGaZnO ) 전구체 용액
출발 용액으로 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 인듐나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate), 갈륨나이트레이트 하이드레이트(Gallium nitrate hydrate), 아연아세테이트 디하이드레이트 (Zinc acetate dehydrate)를 준비하였다. 인듐, 갈륨, 및 아연의 몰비(원자수 비)가 3:1:2가 되고 전체 몰농도가 0.5 M이 되도록, 각각의 물질을 몰비에 맞게 혼합 후 용매 2-메톡시에탄올을 첨가하였다. 이후에 산화물 용액의 안정화 및 전도도 조절을 위한 안정제로 모노-에탄올아민 (mono-ethanolamine)과 아세트산 (CH3COOH)을 넣고 핫 플레이트 (hot plate) 온도 70℃, 마그네틱 바 (magnetic bar)를 이용하여 340rpm의 속도로 40분간 교반시켰다. 이후 24시간 동안 안정화를 위한 에이징(aging)을 실시하였다. 충분히 교반시킨 용액은 노란색의 투명한 형태를 나타내었으며 이를 0.25㎛ 필터를 이용하여 불순물을 걸러내었다.
안정제인 모노-에탄올아민의 농도를 각각 달리하여 전구체 용액을 제조하였다. 즉, 인듐나이트레이트 하이드레이트, 갈륨나이트레이트 하이드레이트, 아연아세테이트 디하이드레이트의 전체 몰수 대비 모노-에탄올아민의 몰수의 비(원자 수의 비)를 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12로 각각 달리하여 조성물을 제조하였다.
실시 예 2: IZO ( InZnO ) 전구체 용액
출발 용액으로 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 인듐나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate) 및 아연아세테이트 디하이드레이트 (Zinc acetate dehydrate)를 준비하였다. 인듐 및 아연의 몰비(원자수 비)가 3:1이 되고 전체 몰농도가 0.3 M이 되도록, 각각의 물질을 몰비에 맞게 혼합 후 용매 2-메톡시에탄올을 첨가하였다. 이후에 산화물 용액의 안정화 및 전도도 조절을 위한 안정제로 모노-에탄올아민 (mono-ethanolamine)과 아세트산 (CH3COOH)을 넣고 핫 플레이트 (hot plate) 온도 70℃, 마그네틱 바 (magnetic bar)를 이용하여 340rpm의 속도로 40분간 교반시켰다. 이후 24시간 동안 안정화를 위한 에이징(aging)을 실시하였다. 충분히 교반시킨 용액은 노란색의 투명한 형태를 나타내었으며 이를 0.25㎛ 필터를 이용하여 불순물을 걸러냈다.
안정제인 모노-에탄올아민의 농도를 각각 달리하여 전구체 용액을 제조하였다. 즉, 인듐나이트레이트 하이드레이트 및 아연아세테이트 디하이드레이트의 전체 몰수 대비 모노-에탄올아민의 몰수의 비(원자 수의 비)를 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12로 각각 달리하여 조성물을 제조하였다.
I
실시 예 3: HfInZnO 전구체 용액
출발 용액으로 2-메톡시에탄올(2-methoxyethanol), 하프늄 클로라이드 (Hf chloride), 인듐나이트레이트 하이드레이트(Indium nitrate hydrate), 아연아세테이트 디하이드레이트 (Zinc acetate dehydrate)를 준비하였다. 하프늄, 인듐, 및 아연의 몰비(원자수 비)가 0.2:5:2이 되고 전체 몰농도가 0.3 M이 되도록, 각각의 물질을 몰비에 맞게 혼합 후 용매 2-메톡시에탄올을 첨가하였다. 이후에 산화물 용액의 안정화 및 전도도 조절을 위한 안정제로 모노-에탄올아민 (mono-ethanolamine)과 아세트산 (CH3COOH)을 넣고 핫 플레이트 (hot plate) 온도 70℃, 마그네틱 바 (magnetic bar)를 이용하여 340rpm의 속도로 40분간 교반시켰다. 이후 24시간 동안 안정화를 위한 에이징(aging)을 실시하였다. 충분히 교반시킨 용액은 노란색의 투명한 형태를 나타내었으며 이를 0.25㎛ 필터를 이용하여 불순물을 걸러냈다.
안정제인 모노-에탄올아민의 농도를 각각 달리하여 전구체 용액을 제조하였다. 즉, 하프늄 클로라이드, 인듐나이트레이트 하이드레이트, 아연아세테이트 디하이드레이트의 전체 몰수 대비 모노-에탄올아민의 몰수의 비(원자 수의 비)를 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:6, 1:8, 1:10, 1:12로 각각 달리하여 조성물을 제조하였다.
박막 트랜지스터 제조
상기와 같이 제조된 전구체 용액을 사용하여 박막 트랜지스터를 제조한다.
유리 기판위에 몰리브덴텅스텐(MoW)을 약 2000Å 증착하고 사진식각하여 게이트 전극을 형성한다. 질화실리콘(silicon nitride)를 화학기상증착 방법으로 약 2000Å 증착하여 게이트 절연막을 형성한다. 게이트 절연막 위에 위에서 설명한 실시예들에 따라 제조된 전구체 용액을 도포한후 후 열처리(annealing)한다. 이때, 전구체 용액의 도포는 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이 법, 롤-투-롤 공정등을 사용할 수 있다. 도포 후 열처리는 퍼니스, 핫플레이트, Rapid Thermal Annealing등을 이용한다. 열처리는 약 300℃에서 약 5분 동안 수행한다. 이어서 탄탈륨 1000Å을 적층하고 사진식각하여 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성한다.
평가
위 실시예들에 따른 전구체 용액을 사용하여 제조된 박막 트랜지스터를 사용하여 안정제 농도에 따른 박막 특성을 도포 후 열처리 온도를 달리하면서 평가하였다.
안정제의 농도는 전술한 바와 같이 화합물 전체 몰수 대비 1배, 2배, 3배, 4배, 6배, 8배, 10배, 12배로 다양하게 하면서 도포 후 열처리 온도를 250℃, 300℃, 350℃, 450℃로 달리하였다. 이후부터 산화물 전구체와 동일한 몰수로 안정제(모노에탄올아민)를 첨가한 경우를 1*MEA라 표시하고 마찬가지로 산화물 전구체의 총 몰수의 2배, 3배, 4배, ...로 안정제를 첨가한 경우를 각각 2*MEA, 3*MEA, 4*MEA, ...로 표시한다.
도 1은 실시 예 1에 따른 IGZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 I-V 특성을 도시한다. 여기에서, 안정제 농도 1*MEA에 대한 350℃ 및 450℃ 열처리를 비교군으로 하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 안정제 농도 3*MEA에 대한 350℃ 열처리와 비교하였다.
도 1을 참조하면, 1*MEA 안정제를 포함하는 산화물 전구체 용액을 이용하여 350℃ 열처리를 이용하여 제작된 IGZO TFT 전자 소자의 특성보다 본 발명의 일 실시 예에 따른 3*MEA 농도의 안정제를 포함하는 산화물 전구체 용액으로 제작된 IGZO TFT 전자 소자의 특성이 매우 우수함을 알 수 있다 (게이트 전압 10 V일 때, 드레인-소스 전류가 10배 정도의 차이로 3*MEA IGZO 용액으로 제작한 TFT 전자 소자가 높음). 이는 기존 1*MEA 안정제를 갖는 IGZO 산화물 용액으로 450℃ 열처리를 이용하여 제작한 TFT 전자 소자의 특성과 거의 비슷한 것을 알 수 있다. 또한 같은 350℃의 열처리라도 안정제의 양에 따라서 TFT 전자 소자의 문턱전압 이하의 기울기(subthreshold slope;S.S) 값이 작아지는 것으로 보아 박막 내와 박막과 게이트 절연막 사이의 계면에 생기는 트랩 사이트(trap site)들이 줄어드는 것으로 볼 수 있다. 즉, 안정제 MEA의 양이 늘어날수록 박막의 밀도가 증가하게 되며 이는 박막의 질이 향상되는 것을 의미한다.
도 2는 실시 예 2에 따른 IZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 I-V 특성을 도시한다. 여기에서 산화물 전구체 용액 도포 후 열처리는 300℃에서 진행되었으며, 안정제의 농도를 각각 1*MEA, 2*MEA, 4*MEA, 8*MEA로 달리하였다.
도 2를 참조하면, 300℃ 열처리 공정을 적용한 TFT 전자 소자의 전달(transfer) 특성에서도 안정제 MEA의 농도가 증가할수록 TFT 전자 소자의 특성이 향상되는 것을 볼 수 있다. 250℃ 열처리 공정을 이용하였을 경우에도 기존 경향과 큰 차이를 보이지 않았다.
도 3은 실시 예 2에 따른 IZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 300℃ 열처리하에서의 안정제 농도에 따른 온-전류(on-current)를 도시한다.
도 3을 참조하면, 박막 트랜지스터의 온-전류는 안정제의 농도가 산화물 전구체 화합물의 총 몰수의 2배(2*MEA) 이상일 때부터 급격하게 증가하는 것을 알 수 있으며, 그 이상의 농도에서도 높은 값을 유지하면서 12배를 초과 하면서 부터 점차로 감소하는 것을 알 수 있다. 이로부터 안정제는, 온-전류 측면에서는, 산화물 전구체 용액 총 몰수의 2배 내지 12배의 몰수로 첨가되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
도 4는 실시 예 2에 따른 IZO 전구체 용액을 사용한 박막 트랜지스터의 300℃ 열처리 하에서의 안정제 농도에 따른 턴-온(turn-on) 전압을 도시한다.
도 4를 참조하면, 턴-온 전압은 안정제 농도가 4배까지 음의 방향으로 이동하고 그 이상의 농도부터 양의 방향으로 이동하는 것을 볼 수 있다. 이로부터 안정제 농도가 4배까지는 박막의 특성이 확실히 좋아지는 것을 알 수 있으며 8배까지는 양호한 수준을 유지하는 것을 볼 수 있다. 이로 부터 안정제는, 턴-온 전압 측면에서는, 산화물 전구체 용액 총 몰수의 2배 내지 8배의 몰수로 첨가되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
이하에서는 IZO를 박막 트랜지스터에 적용한 구현예를 도면을 참고하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터를 도시한 단면도이다. 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터는 기판(110) 위에 게이트 전극(124)이 형성되어 있고 게이트 전극(124) 위에 기판 전면을 덮는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다.
게이트 절연막(140) 위에는 게이트 전극(124)과 중첩하는 산화물 반도체(154)가 형성되어 있다. 산화물 반도체(154)는 인듐(In) 및 아연(Zn)을 포함하는 인듐아연 산화물(IZO)로 만들어진다.
산화물 반도체(154) 위에는 서로 마주하는 소오스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 소오스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 턴온시 산화물 반도체(154)와 전기적으로 연결되어 있다. 이 때 박막 트랜지스터의 채널(channel)(Q)은 소오스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 산화물 반도체(154)에 형성된다.
이하 도 5의 박막 트랜지스터를 제조하는 방법에 대하여 도 6 내지 도 8을 도 5와 함께 참고하여 설명한다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
박막 트랜지스터를 제조하기에 앞서, 먼저 상술한 인듐화합물, 아연화합물을 용매에서 혼합한 인듐아연 산화물(IZO)의 전구체 용액을 준비한다. 이 전구체 용액의 pH는 약 1 내지 10일 수 있으며, 이 중에서 약 3.8 내지 4.2일 수 있다. 이 때 각 성분을 용매에서 혼합한 후에 전구체 용액을 예컨대 상온(약 25℃) 내지 약 100℃의 온도에서 약 1 내지 100시간 동안 교반할 수 있으며, 이 때 교반기를 사용하거나 초음파를 사용할 수 있다. 이와 같이 교반 단계를 수행함으로써 용해성 및 박막 코팅성을 개선할 수 있다. 이어서 약 1 내지 240시간 동안 에이징(aging) 단계를 더 수행할 수 있다. 이와 같이 제조된 전구체 용액은 졸(sol) 형태일 수 있다.
도 6을 참고하면, 유리, 규소 또는 플라스틱 따위로 만들어진 기판(110) 위에 도전층을 적층한 후 이를 사진 식각하여 게이트 전극(124)을 형성한다.
다음 도 7을 참고하면, 게이트 전극(124) 위에 산화실리콘(SiO2), 질화실리콘(SiNx) 또는 유기 절연막 따위를 적층하여 게이트 절연막(140)을 형성한다.
다음 도 8을 참고하면, 게이트 절연막(140) 위에 산화물 반도체(154)를 형성한다. 산화물 반도체(154)는 인듐아연 산화물(IZO)의 전구체 용액을 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 인쇄, 분사(spray), 침지(dipping), 롤-투-롤(roll-to-roll) 또는 나노 임프린트(nano imprint) 등의 방법으로 형성한다.
이어서, 상기 전구체 용액을 열처리하여 인듐아연 산화물(IZO) 박막으로 성장시킨다. 이 때 열처리는 비교적 낮은 온도에서 선경화(prebake)하여 졸(sol) 상태의 용액을 겔(gel) 상태로 만든 후 고온에서 수행할 수 있다.
다음 도 5를 참고하면, 산화물 반도체(154) 위에 도전층을 적층한 후 이를 사진 식각하여 소오스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 형성한다.
상술한 실시예에서는 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터에 대해서만 예시적으로 설명하였지만 이에 한정되지 않고 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터 등 어떠한 구조의 박막 트랜지스터에도 동일하게 적용할 수 있다. 또한 상술한 실시예에서는 산화물 반도체를 박막 트랜지스터에 적용하는 것을 예시적으로 설명하였지만 이에 한정되지 않고 반도체 박막이 필요한 어떠한 전자 소자에도 동일하게 적용할 수 있다. 예를 들어 저항, 캐패시터, 인턱터, 다이오드 등의 재료로 사용되며, 이들 소자를 포함하는 LCD, AMOLED 등의 디스플레이 또는 태양전지에 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
110: 기판 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
173: 소오스 전극 175: 드레인 전극
Q: 박막 트랜지스터의 채널

Claims (14)

  1. 아연을 공급하는 제1 화합물;
    인듐, 주석, 갈륨, 하프늄, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄, 바륨, 란사늄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 크롬, 스칸디움, 실리콘, 네오디뮴, 및 스트론튬으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 공급하는 제2 화합물; 그리고,
    전도도를 조절하기 위한 안정제를 포함하며,
    상기 안정제는 상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 총 몰수의 2 내지 12배의 몰수로 포함되는 것을 특징으로 하는 산화물 박막용 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 안정제는 상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 총 몰수의 2 내지 8배의 몰수로 포함되는 것을 특징으로 하는 산화물 박막용 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 안정제는, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로필아민, N,N-메틸에탄올아민, 아미노에틸 에탄올아민, 디에틸렌글리콜아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸에틸디아민, 2-(아미노에톡시)에탄올, N-t-부틸에탄올아민, N-t-부틸디에탄올아민, 테트라메틸암모늄하이드록시드, 메틸아민, 에틸아민, 및 아세틸아세톤으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 산화물 박막용 조성물.
  4. 제3항에서,
    상기 아연에 대한 상기 인듐 및 주석의 원자수 비율은 1:9 내지 9:1인 것을 특징으로 하는 산화물 박막용 조성물.
  5. 제3항에서,
    상기 아연에 대한 갈륨, 하프늄, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨, 탄탈륨, 타이타늄, 지르코늄, 바륨, 란사늄, 망간, 텅스텐, 몰리브덴, 세륨, 크롬, 스칸디움, 실리콘, 네오디뮴 또는 스트론튬의 원자수 비율은 1:0.01 내지 1:1인 것을 특징으로 하는 산화물 박막용 조성물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 농도는 각각 0.1M 내지 10M인 것을 특징으로 하는 산화물 박막용 조성물.
  7. 제3항의 산화물 박막용 조성물을 기판에 도포하는 단계; 그리고,
    상기 조성물이 도포된 기판을 100℃ 이상 450℃ 이하에서 열처리하는 단계를 포함하는 산화물 박막 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열처리는 200℃ 이상 350℃ 이하에서 진행되는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 산화물 박막용 조성물을 기판에 도포하는 단계는 상기 산화물 박막용 조성물을 플렉시블 기판에 도포하는 것을 포함하는 산화물 박막 형성 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 산화물 박막용 조성물을 기판에 도포하는 단계는 상기 산화물 박막용 조성물을 유리 기판에 도포하는 것을 포함하는 산화물 박막 형성 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 산화물 박막용 조성물은 스핀 코팅, 딥 코팅, 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 스프레이 법, 또는 롤-투-롤 공정으로 상기 기판에 도포되는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 형성 방법.
  12. 제8항에서
    상기 열처리는 퍼니스, 핫플레이트, 또는 급속열처리를 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 산화물 박막 형성 방법.
  13. 제8항의 방법으로 형성된 산화물 반도체 박막;
    상기 산화물 반도체 박막과 이격되어 중첩하는 게이트 전극;
    상기 산화물 반도체 박막과 전기적으로 연결되며 상기 게이트 전극 일단에 위치하는 소스 전극; 그리고
    상기 산화물 반도체 박막과 전기적으로 연결되어 있으며 상기 게이트 전극 타단에 위치하여 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 포함하는 전자소자.
  14. 플렉시블 기판 또는 유리 기판 상에 형성된 산화물 반도체 박막을 포함하며,
    상기 산화물 반도체 박막은 제8항의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
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