KR101466842B1 - 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법 - Google Patents

투명전극용 산화아연계 박막 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101466842B1
KR101466842B1 KR1020120136261A KR20120136261A KR101466842B1 KR 101466842 B1 KR101466842 B1 KR 101466842B1 KR 1020120136261 A KR1020120136261 A KR 1020120136261A KR 20120136261 A KR20120136261 A KR 20120136261A KR 101466842 B1 KR101466842 B1 KR 101466842B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zinc oxide
thin film
oxide thin
zinc
vapor deposition
Prior art date
Application number
KR1020120136261A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140068586A (ko
Inventor
이현희
김서현
윤근상
박준형
백일희
유영조
이주영
최은호
Original Assignee
코닝정밀소재 주식회사
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 코닝정밀소재 주식회사 filed Critical 코닝정밀소재 주식회사
Priority to KR1020120136261A priority Critical patent/KR101466842B1/ko
Publication of KR20140068586A publication Critical patent/KR20140068586A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101466842B1 publication Critical patent/KR101466842B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/407—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • 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
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 산화아연 박막 증착 시 산화아연 박막의 표면 평탄도를 향상시킬 수 있는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 화학기상증착 공정을 통해 기판 상에 산화아연 박막을 증착시켜 투명전극용 산화아연계 박막을 제조하는 방법에 있어서, 아연 소스 가스와 산화제 가스를 주입하되, 상기 산화제 가스로 2종의 산화제를 사용하여, 증착되는 상기 산화아연 박막의 표면 형상을 제어하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법을 제공한다.

Description

투명전극용 산화아연계 박막 제조방법{METHOD OF FABRICATING ZINC OXIDE BASED THIN FILM FOR TRANSPARENT ELECTRODE}
본 발명은 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 산화아연 박막 증착 시 산화아연 박막의 표면 평탄도를 향상시킬 수 있는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법에 관한 것이다.
투명 전도성 산화물(TCO)은 각종 디스플레이와 발광소자의 투명전극, 태양전지 등의 광전 변환 소자 및 터치패널 등에 다양하게 사용된다. 특히, 디스플레이와 발광소자에 이용되는 투명전극은 소자의 신뢰성 확보를 위해 고 평탄도가 요구된다.
현재, 디스플레이 산업에서 사용되는 투명전극은 ITO(indium tin oxide)가 대표적이다. 이러한 ITO는 디스플레이에 적용되는 공정조건에서 다른 투명전극 재료보다 월등히 뛰어난 특성을 나타내어 대부분의 디스플레이에 적용되고 있다. 그러나 이러한 ITO는 열안정성, 에칭성 및 가격 등의 문제로 광전지 모듈의 투명전극으로 사용하기에는 어려움이 있었다.
한편, ITO와 더불어, SnO2계 투명 도전성 산화물인 FTO(F: SnO2)가 ZnO계열 및 투명전극 기판 쪽에 소량생산 및 연구용으로 활용되고 있다. FTO는 유리가판의 생산 시 화학기상성장(chemical vapor deposition; CVD) 공정을 이용하여 온-라인 타입으로 얻을 수 있다. 그리고 이러한 FTO는 열적 안정성이 우수한 장점을 지닌다. 그러나 FTO는 다른 투명전극 재료에 비해 저항이 높고 투과율이 저하되는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 산화아연(ZnO)계 투명전극이 많이 연구되고 있다. 여기서, 산화아연은 값이 저렴할 뿐 아니라 높은 밴드갭 에너지로 인해 적절한 도펀트(dopant)의 조절로 높은 투과율 및 낮은 저항을 얻을 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 산화아연은 비교적 원자재의 수급이 원활하고 원가가 낮으며, 열적 안정성이 우수한 장점을 가지고 있다.
현재, 산화아연의 증착 기술 개발은 지속적으로 이루어지고 있으나, 표면 형상은 증착 공법에 따라 좌우되고 있다. 일반적으로, 스퍼터링 증착 시 산화아연은 평탄도가 높은 표면 형상을 갖게 된다, 반면에, 화학기상증착 시 산화아연 표면에는 텍스처링(texturing) 즉, 요철 구조가 형성되는데, 이는, 증착 시 기체 상에서 화학 반응으로 생성된 분자가 적정 온도의 기판 위에 달라 붙어 형성되므로, 분자 운동을 제어하여 특정 형상을 만들기는 쉽지 않기 때문이다. 이에 따라, 현재까지 화학기상증착 공법을 통한 표면 평탄도가 높은 투명전극용 산화아연 박막의 제조에는 어려움이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산화아연 박막 증착 시 산화아연 박막의 표면 평탄도를 향상시킬 수 있는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 화학기상증착 공정을 통해 기판 상에 산화아연 박막을 증착시켜 투명전극용 산화아연계 박막을 제조하는 방법에 있어서, 아연 소스 가스와 산화제 가스를 주입하되, 상기 산화제 가스로 2종의 산화제를 사용하여, 증착되는 상기 산화아연 박막의 표면 형상을 제어하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 산화제와 상기 아연을 10~40:1의 비율로 제어할 수 있다.
그리고 상기 2종의 산화제는 H2O 및 알코올일 수 있다.
이때, 상기 화학기상증착 공정에서는 상기 2종의 산화제를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 화학기상증착 공정에서는 상기 2종의 산화제의 총 사용량을 0.02~0.08㏖/min으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 화학기상증착 공정에서는, 상기 H2O를 산화제로 사용하여 제1 산화아연 박막을 증착시키는 단계, 및 상기 알코올을 산화제로 사용하여 증착된 상기 제1 산화아연 박막 상에 제2 산화아연 박막을 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 화학기상증착 공정에서는 상기 H2O 및 상기 알코올 각각의 사용량을 0.02~0.08㏖/min으로 제어할 수 있다.
그리고 상기 화학기상증착 공정에서는 증착되는 상기 산화아연 박막에 도펀트를 도핑시킬 수 있다.
이때, 상기 화학기상증착 공정에서는 상기 아연과 상기 도펀트를 10:1의 비율로 제어할 수 있다.
게다가, 상기 화학기상증착 공정에서는 상기 기판이 장입되어 있는 공정 챔버 내부로 상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스를 주입하기 전 예열할 수 있다.
또한, 상기 화학기상증착 공정에서는 서로 다른 경로를 통해 상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스를 공정 챔버 내부로 주입할 수 있다.
이때, 상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스는 각각 비활성 가스로 이루어진 캐리어 가스에 의해 상기 공정 챔버 내부로 운반될 수 있다.
아울러, 상기 화학기상증착 공정에서는 상기 기판이 상기 아연 소스 가스와 산화제 가스가 분사되는 곳을 2~4inch/min의 속도로 지나가도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 화학기상증착 공정 시 산화제로 H2O와 알코올을 혼합하여 사용하거나, 이중 H2O를 산화제로 사용하여 먼저 산화아연 박막을 증착한 후 알코올을 산화제로 사용하여 증착된 산화아연 박막 상에 산화아연 박막을 한번 더 증착함으로써, 증착되는 산화아연 박막의 표면 평탄도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 화학기상증착 공정 시 증착되는 산화아연 박막에 도펀트를 도핑시킴으로써, 증착되는 산화아연 박막에 전도성을 부여할 수 있고, 이를 통해, 제조된 산화아연 박막을 디스플레이나 광전지의 투명전극에 적용시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법에 사용되는 산화제들의 몰(mol) 함량 별 산화아연 박막의 평균 조도(Rms) 분포를 나타낸 그래프.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시 예1 내지 실시 예3에 따라 증착된 산화아연 박막에 대한 FE-SEM 및 AFM 측정 결과를 나타낸 사진.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 비교 예1 내지 비교 예4에 따라 증착된 산화아연 박막에 대한 FE-SEM 및 AFM 측정 결과를 나타낸 사진.
도 9는 본 발명의 실시 예4에 따라 증착된 산화아연 박막에 대한 FE-SEM 및 AFM 측정 결과를 나타낸 사진.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 비교 예 5 내지 비교 예7에 따라 증착된 산화아연 박막에 대한 FE-SEM 및 AFM 측정 결과를 나타낸 사진.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법은, 아연 소스 가스와 산화제 가스의 화학기상증착 공정을 통해 기판 상에 투명전극용 산화아연계 박막을 증착시킨다. 이때, 본 발명의 실시 예에 따른 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법에서는 2종의 산화제를 사용하여, 증착되는 산화아연 박막의 표면 형상을 제어한다.
구체적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법은, 먼저, 공정 챔버에 기판을 장입한 후 소정의 온도, 예컨대, 대략 450℃로 가열한다. 이때, 기판으로는 광 투과율이 우수하고 기계적인 물성이 우수한 것이면 어느 것이든 제한되지 않는다. 예컨대, 기판으로는 열경화 또는 UV 경화가 가능한 유기필름인 폴리머 계열의 물질이나 화학강화유리인 소다라임유리(SiO2-CaO-Na2O) 또는 알루미노실리케이트유리(SiO2-Al2O3-Na2O)가 사용될 수 있으며, 이중 Na의 양은 용도에 따라 조절될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시 예에서는 공정 챔버 내 아연 소스 가스와 산화제 가스가 분사되는 곳을 기판이 대략 2~4inch/min의 속도로 지나가도록 제어할 수 있다.
그 다음, 증착되어 산화아연 박막을 이루게 되는 아연 소스 가스와 산화제 가스를 공정 챔버 내부로 분사한다. 이때, 아연 소스 가스로는 DEZn(diethylzinc)와 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 사용할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에서는 2종의 산화제를 사용한다. 예를 들어, 2종의 산화제로 H2O 및 알코올(에탄올; C2H5OH)을 사용할 수 있다. 아연 소스 가스와 산화제 가스를 공정 챔버 내부로 분사할 경우, 상기의 산화제와 아연을 10~40:1의 비율로 제어하는 것이 바람직하다. 이때, 도 1의 그래프에 나타낸 바와 같이, 증착되는 산화아연 박막의 표면 평탄도를 높이기 위해, 즉, 산화아연 박막이 낮은 표면 조도(Rms) 값을 갖도록 하기 위해, 산화제의 사용량을 0.02~0.08㏖/min으로 제어하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 실시 예에서는 화학기상증착 공정 시 산화제로 H2O 및 알코올을 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우, H2O와 알코올의 총 사용량이 0.02~0.08㏖/min으로 제어되어야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는 화학기상증착 공정 시 먼저, H2O를 산화제로 사용하여 기판 상에 산화아연 박막을 증착시킨 다음 알코올을 산화제로 사용하여 증착된 산화아연 박막 상에 다시 산화아연 박막을 증착시킬 수 있다. 이 경우, H2O 및 알코올 각각의 사용량이 0.02~0.08㏖/min으로 제어되어야 한다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는, 아연 소스 가스와 수증기 상태로 기화된 산화제 가스가 공정 챔버 내부로 유입되기 전 미리 혼합되는 것을 방지하기 위해 각각의 가스 공급 경로를 다르게 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 소스 가스와 산화제 가스의 화학 반응을 활성화시키기 위해 소스 가스와 산화제 가스를 미리 가열하여 공급할 수 있다. 그리고 이러한 소스 가스 및 산화제 가스는 질소, 헬륨, 아르곤과 같은 비활성 가스로 이루어진 캐리어 가스에 의해 공정 챔버 내부로 운반될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라 제조되는 산화아연 박막이 예컨대, 광전지의 투명전극으로 적용되는 경우, 전기 전도성이 확보되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 증착되는 산화아연 박막에 다양한 도펀트를 주입할 수 있다. 이때, 산화아연 박막에 도핑되는 도펀트로는 갈륨(Ga), 보론(B), 플루오르(F) 또는 알루미늄(Al) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 도펀트 주입 공정에서는 반응물인 아연과 도펀트를 10:1의 비율이 되도록 도펀트의 주입량을 제어하는 것이 바람직하다. 이러한 도펀트는 산화아연 내부 격자에 Zn 또는 O를 치환하여 격자를 형성하여 산화아연의 전기적 특성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 여기서, 도펀트 도핑 공정은 화학기상증착 반응 공정 진행 중에 공정 챔버 내부로 도펀트를 투입하여 도핑하거나 화학기상증착 반응 공정을 통해 산화아연 박막을 기판 상에 증착시킨 후 이온 주입 등의 방법을 통해 도핑할 수 있다. 이를 통해, 증착되는 산화아연 박막에 전도성을 부여할 수 있고, 증착된 산화아연 박막을 디스플레이나 광전지의 투명전극에 적용시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 화학기상증착 공정 시 산화제로 H2O와 알코올을 혼합하여 사용하거나, 이중 H2O를 산화제로 사용하여 먼저 산화아연 박막을 증착한 후 알코올을 산화제로 사용하여 증착된 산화아연 박막 상에 산화아연 박막을 한번 더 증착함으로써, 증착되는 산화아연 박막의 표면 평탄도를 향상시킬 수 있다.
실시 예1
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 또한, 수증기 상태의 H2O를 0.011㏖/min(2.0g/min), 알코올을 0.009㏖/min(0.4g/min)로 혼합 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착시켰다. 그리고 도 2에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
실시 예2
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 또한, 수증기 상태의 H2O를 0.011㏖/min(2.0g/min), 알코올을 0.013㏖/min(0.6g/min)로 혼합 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착시켰다. 그리고 도 3에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
실시 예3
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 또한, 수증기 상태의 H2O를 0.011㏖/min(2.0g/min), 알코올을 0.028㏖/min(1.3g/min)로 혼합 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착시켰다. 그리고 도 4에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
비교 예1
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 또한, 수증기 상태의 H2O를 0.028㏖/min(0.5g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착시켰다. 그리고 도 5에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
비교 예2
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 또한, 수증기 상태의 H2O를 0.033㏖/min(0.6g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착시켰다. 그리고 도 6에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
비교 예3
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 또한, 기화된 알코올을 0.028㏖/min(1.3g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착시켰다. 그리고 도 7에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
비교 예4
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 또한, 기화된 알코올을 0.033㏖/min(1.5g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착시켰다. 그리고 도 8에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
상기의 실시 예 및 비교 예 별 평균 조도 측정 값을 하기의 표 1에 나타내었다.
실시 예1 실시 예2 실시 예3 비교 예1 비교 예2 비교 예3 비교 예4
평균조도 16.7㎚ 8.16㎚ 10.08㎚ 9.28㎚ 11.1㎚ 7.16㎚ 7.90㎚
먼저, 산화제로 H2O를 단독 사용한 비교 예1과 비교 예2를 보면, H2O의 첨가량이 적을수록 증착되는 산화아연의 표면이 좀 더 평탄한 것으로 확인되었다. 또한, 산화제로 알코올을 단독 사용한 비교 예3과 비교 예4를 비교해 보면, H2O와 마찬가지로, 알코올의 첨가량이 적을수록 증착되는 산화아연의 표면이 좀더 평탄한 것으로 확인되었다. 그리고 비교 예1,2와 비교 예3,4를 비교해 보면, 알코올이 산화아연의 표면 평탄화에 더 많은 작용을 하는 것으로 확인되었다.
한편, 산화제로 H2O와 알코올을 동시에 사용한 실시 예1 내지 실시 예3을 비교해 보면, 알코올의 주입량이 증가할수록 평균 표면 조도 값이 낮아지는 것으로 확인되었다. 이는, 비교 예3,4에 의해서도 확인되었다. 하지만, 알코올의 주입량이 실시 예3과 같이, H2O에 비해 과도하게 많아질 경우 평균 표면 조도 값은 다시 증가되는 것으로 확인되었다. 또한, 산화제로 H2O를 단독 사용한 비교 예1,2의 경우 가장 우수한 표면 조도 값을 나타낸 실시 예2보다 상대적으로 높은 표면 조도 값을 갖는 것으로 확인되었다. 그리고 알코올을 단독 사용한 비교 예4의 경우 2종 산화제를 사용하여 가장 우수한 표면 조도 값을 나타낸 실시 예2보다도 낮은 표면 조도 값을 갖는 것으로 확인되었지만, 면저항 값이 19.2Ω/□로 상대적으로 높게 나타났다. 이때, 실시 예2의 경우 면저항 값은 10.3Ω/□로 측정되었다. 이와 같은 결과를 토대로, 산화아연 박막의 표면 평탄도를 높이기 위해서는 산화제로 H2O와 알코올을 동시에 사용하는 것이 바람직하고, H2O와 알코올을 1:3의 비율로 제어하는 것이 최적의 조건인 것으로 확인되었다.
실시 예4
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 이때, 유리기판의 이동속도를 4inch/min으로 제어하였다. 또한, 산화제로 수증기 상태의 H2O를 0.033㏖/min(0.6g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착하였다. 그 다음, 아연 소스 가스 및 갈륨 소스 가스의 주입량을 상기와 같이 고정한 채 산화제로 기화된 알코올을 0.054㏖/min(2.5g/min) 주입하여, 최초 증착된 산화아연 박막 상에 다시 산화아연 박막을 연속 증착시켰다. 그리고 도 9에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
비교 예5
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 이때, 유리기판의 이동속도를 4inch/min으로 제어하였다. 또한, 산화제로 수증기 상태의 H2O를 0.033㏖/min(0.6g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착하였다. 그 다음, 아연 소스 가스 및 갈륨 소스 가스의 주입량을 상기와 같이 고정한 채 산화제로 증기 상태의 H2O를 0.033㏖/min(0.6g/min) 주입하여, 최초 증착된 산화아연 박막 상에 다시 산화아연 박막을 연속 증착시켰다. 그리고 도 10에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
비교 예6
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 이때, 유리기판의 이동속도를 4inch/min으로 제어하였다. 또한, 산화제로 기화된 알코올을 0.054㏖/min(2.5g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착하였다. 그 다음, 아연 소스 가스 및 갈륨 소스 가스의 주입량을 상기와 같이 고정한 채 산화제로 증기 상태의 H2O를 0.033㏖/min(0.6g/min) 주입하여, 최초 증착된 산화아연 박막 상에 다시 산화아연 박막을 연속 증착시켰다. 그리고 도 11에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
비교 예7
공정 챔버에 유리기판을 장입하고 기판의 온도가 450℃가 되도록 가열한 후 가스 상태의 아연 소스인 DEZn과 탄화수소 계열 용매의 혼합물을 5.5g/min(0.002~0.003㏖/min), 갈륨 소스인 TMG(tetramethylguanidine)과 TEA(triethanolamine)의 혼합물을 0.4g/min(0.002~0.003㏖/min)로 주입하였다. 이때, 유리기판의 이동속도를 4inch/min으로 제어하였다. 또한, 산화제로 기화된 알코올을 0.054㏖/min(2.5g/min)로 주입하여 유리기판 상에 산화아연 박막을 증착하였다. 그 다음, 아연 소스 가스 및 갈륨 소스 가스의 주입량을 상기와 같이 고정한 채 산화제로 기화된 알코올을 0.054㏖/min(2.5g/min) 주입하여, 최초 증착된 산화아연 박막 상에 다시 산화아연 박막을 연속 증착시켰다. 그리고 도 12에 나타낸 바와 같이, FE-SEM과 AFM을 이용하여 증착된 산화아연 박막의 표면 형상을 촬영하였고, 표면 조도를 측정하였다.
상기의 실시 예 및 비교 예 별 평균 조도 측정 값을 하기의 표 2에 나타내었다.
실시 예4 비교 예5 비교 예6 비교 예7
평균조도 6.89㎚ 7.94㎚ 11.1㎚ 9.62㎚
먼저, 단일 산화제를 사용하여 산화아연의 이중막(bilayer)을 증착시킨 비교 예5와 비교 예7을 비교해 보면, 산화제로 H2O를 사용한 비교 예5가 산화제로 알코올을 사용한 비교 예7보다 산화아연의 표면이 상대적으로 평탄한 것으로 확인되었다.
또한, 최초 산화제로 알코올을 사용하고, 다음으로 H2O를 산화제로 사용하여 산화아연의 이중막을 증착시킨 비교 예6보다, 먼저 H2O를 산화제로 사용하고, 다음으로 알코올을 산화제로 사용하여 산화아연의 이중막을 증착시킨 실시 예4가 산화아연의 표면이 상대적으로 평탄한 것으로 확인되었다. 그리고 단일 산화제를 사용한 비교 예5,7보다 이종 산화제를 사용한 경우(실시 예4 및 비교 예7) 산화아연 표면의 상대적인 평탄도가 더 우수한 것으로 확인되었다.
아울러, 실시 예4와 같이, 각각의 산화제로 산화아연의 이중막을 형성하는 경우 이종 산화제를 혼합하여 산화아연을 증착시킨 경우보다 산화아연의 표면 평탄도가 더 우수한 것으로 확인되었다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 화학기상증착 공정을 통해 기판 상에 산화아연 박막을 증착시켜 투명전극용 산화아연계 박막을 제조하는 방법에 있어서,
    아연 소스 가스와 산화제 가스를 주입하되, 상기 산화제 가스로 2종의 산화제를 사용하여, 증착되는 상기 산화아연 박막의 표면 형상을 제어하고,
    상기 2종의 산화제는 H2O 및 알코올이며,
    상기 화학기상증착 공정에서는,
    상기 H2O를 산화제로 사용하여 제1 산화아연 박막을 증착시키는 단계, 및
    상기 알코올을 산화제로 사용하여 증착된 상기 제1 산화아연 박막 상에 제2 산화아연 박막을 증착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화제와 상기 아연을 10~40:1의 몰비로 제어하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 상기 2종의 산화제를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 투면전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 상기 2종의 산화제의 총 사용량을 0.02~0.08㏖/min으로 제어하는 것을 특징으로 하는 투명 전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 상기 H2O 및 상기 알코올 각각의 사용량을 0.02~0.08㏖/min으로 제어하는 것을 특징으로 하는 투명 전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 증착되는 상기 산화아연 박막에 도펀트를 도핑시키는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 상기 아연과 상기 도펀트를 10:1의 질량비로 제어하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 상기 기판이 장입되어 있는 공정 챔버 내부로 상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스를 주입하기 전, 상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스를 예열하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 서로 다른 경로를 통해 상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스를 공정 챔버 내부로 주입하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스는 각각 비활성 가스로 이루어진 캐리어 가스에 의해 상기 공정 챔버 내부로 운반되는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 화학기상증착 공정에서는 상기 기판이 상기 아연 소스 가스와 상기 산화제 가스가 분사되는 곳을 2~4inch/min의 속도로 지나가도록 제어하는 것을 특징으로 하는 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법.
KR1020120136261A 2012-11-28 2012-11-28 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법 KR101466842B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120136261A KR101466842B1 (ko) 2012-11-28 2012-11-28 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120136261A KR101466842B1 (ko) 2012-11-28 2012-11-28 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140068586A KR20140068586A (ko) 2014-06-09
KR101466842B1 true KR101466842B1 (ko) 2014-11-28

Family

ID=51124310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120136261A KR101466842B1 (ko) 2012-11-28 2012-11-28 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101466842B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105720150A (zh) * 2016-01-11 2016-06-29 中山大学 一种氧化锌基透明电极结构GaN基LED芯片及其制作方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102218173B1 (ko) * 2019-05-16 2021-02-23 광주과학기술원 광전기화학 전극, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 광전기화학 셀
CN111139449A (zh) * 2019-12-31 2020-05-12 深圳信息职业技术学院 氧化锌基透明电极光电探测器及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001348667A (ja) * 2000-06-06 2001-12-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｃｖｄ成膜方法とその装置
KR20060125500A (ko) * 2005-06-01 2006-12-06 니뽄파이오닉스가부시끼가이샤 산화아연막의 형성 방법
KR100655461B1 (ko) * 2004-11-15 2006-12-11 한국과학기술원 광 저압 금속 유기 화학 기상 증착 장치 및 이를 이용하는산화아연의 형성 방법 및 산화아연의 도핑 방법
KR20090061635A (ko) * 2006-08-29 2009-06-16 필킹톤 그룹 리미티드 산화아연 코팅된 물품의 형성 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001348667A (ja) * 2000-06-06 2001-12-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Ｃｖｄ成膜方法とその装置
KR100655461B1 (ko) * 2004-11-15 2006-12-11 한국과학기술원 광 저압 금속 유기 화학 기상 증착 장치 및 이를 이용하는산화아연의 형성 방법 및 산화아연의 도핑 방법
KR20060125500A (ko) * 2005-06-01 2006-12-06 니뽄파이오닉스가부시끼가이샤 산화아연막의 형성 방법
KR20090061635A (ko) * 2006-08-29 2009-06-16 필킹톤 그룹 리미티드 산화아연 코팅된 물품의 형성 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105720150A (zh) * 2016-01-11 2016-06-29 中山大学 一种氧化锌基透明电极结构GaN基LED芯片及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140068586A (ko) 2014-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9181124B2 (en) Transparent conductive oxide coating for thin film photovoltaic applications and methods of making the same
KR101225739B1 (ko) 광전지용 산화아연계 투명 도전막 및 그 제조방법
US10311992B2 (en) Transparent conducting films including complex oxides
EP3110770B1 (en) Coated glazing
CN105409023B (zh) 用于电子器件的界面层
KR101466842B1 (ko) 투명전극용 산화아연계 박막 제조방법
US8163404B2 (en) Chlorine, fluorine and lithium co-doped transparent conductive films and methods for fabricating the same
EP1635361A1 (en) Transparent conductive substrate, process for producing the same and photoelectric converter
CN101475319B (zh) 浮法在线生产tco薄膜玻璃的方法
CN115093128A (zh) 带有膜的玻璃基板及其制造方法
US20130334688A1 (en) Multi-elements-doped zinc oxide film, manufacturing method and application thereof
CN112321171B (zh) 一种在线低辐射镀膜玻璃及其制备方法
JP2004362842A (ja) 透明導電膜付き透明基体、その製造方法、および光電変換素子用基板ならびに光電変換素子
JP2014111832A (ja) 酸化亜鉛薄膜の製造方法
CN116669448B (zh) 钙钛矿太阳能电池用tco导电膜玻璃及其制备工艺
KR101324725B1 (ko) 투명 도전막 제조방법
KR101337967B1 (ko) 굽힘 가공성을 가지는 저저항 고투과율 ｆｔｏ 투명전도막 제조 방법
KR102657093B1 (ko) 플라즈마 ald를 이용한 전자수송층을 통한 박막 계면제어 방법
KR101264072B1 (ko) 박막태양전지용 투명성 전도박막 제조방법
KR20110111230A (ko) 투명전극 소재 및 그 제조방법과 투명전극의 제조방법
KR101573902B1 (ko) 불소가 도핑된 고투과율의 산화 주석 박막 제조 방법
WO2022114027A1 (ja) 膜付きガラス基板及びその製造方法
KR20150074665A (ko) 투명 도전 박막 및 그 제조 방법 및 이를 이용한 태양 전지
Wu et al. Intermediate Phase Engineering towards Efficient and Stable Perovskite Solar Cells: Principles and Strategies
KR101466621B1 (ko) 투과율과 내구성이 향상된 다층코팅을 갖는 태양전지용 투명 기판 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170920

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180920

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190924

Year of fee payment: 6