KR101512726B1 - 패시베이션층 조성물, 패시베이션 방법, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패시베이션층 조성물, 패시베이션 방법, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션층 조성물은, 이트륨; 및 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가의 금속;을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 과제번호 1345174515, "Printed Lab-on-a-Flex(LOF) 구현을 위한 all-in-one 무기인쇄소재개발"에 관한 연구과제의 결과물이다.
본 발명은 패시베이션층 조성물, 패시베이션 방법, 박막 트랜지스터 및 박막 트랜지스터를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 디스플레이의 백 플레인(back-plane)을 구동하는 TFT의 채널 물질이 Si에서 산화물로 옮겨가면서 소자의 신뢰성에 관한 문제가 대두되고 있다. 이러한 신뢰성에 관한 이슈의 근본적인 원인은 채널층의 내부적인 측면과 외부적인 측면으로 나눌 수 있다.
채널층 내부에 기인한 문제는 물질의 조성과 증착법을 개선해 가면서 점진적으로 해결되어 가고 있는 반면, 채널층 외부에 기인한 문제는 아직도 많은 연구가 필요한 실정이다.
채널층 외부로부터의 영향을 줄이기 위해 반도체 소자에 패시베이션이 수행될 수 있다. 종래에는 패시베이션을 위해 Y2O3가 활용되었으나, 이와 같은 이트륨 산화물로 패시베이션된 박막 트랜지스터는 스트레스 테스트에서 여전히 임계전압의 변화량 △Vth이 크게 관찰된다.
본 발명의 실시예는 스트레스 테스트에서 소자의 임계전압 변화를 억제하면서 전기적인 특성이 우수한 패시베이션층 조성물, 패시베이션 방법, 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 소자의 신뢰성 및 전기적인 특성을 향상시킬 수 있는 패시베이션층 조성물, 패시베이션 방법, 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션층 조성물은, 이트륨; 및 상기 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가의 금속;을 포함할 수 있다.
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 2가의 금속은 하프늄을 포함할 수 있다.
상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 4가의 금속은 지르코늄을 포함할 수 있다.
상기 이트륨과 상기 금속의 몰비는 1:0.02 내지 1:0.1일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 방법은, 반도체 소자를 열처리하는 단계; 상기 반도체 소자에 이트륨 전구체 및 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속의 전구체가 용해된 용액을 도포하는 단계; 및 상기 용액이 도포된 반도체 소자를 열처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 이트륨 전구체는: 이트륨 나이트레이트 헥사하이드레이트(Y(NO3)3·6H2O)를 포함할 수 있다.
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 1가의 금속의 전구체는 리튬 나이트레이트(LiNO3)를 포함할 수 있다.
상기 4가 금속은 지르코늄을 포함할 수 있다.
상기 4가의 금속의 전구체는 지르코늄 클로라이드(ZrCl4)를 포함할 수 있다.
상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 3가의 금속의 전구체는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)를 포함할 수 있다.
상기 용액은 이트륨과 금속을 1:0.02 내지 1:0.1의 몰비로 함유할 수 있다.
상기 반도체 소자를 열처리하는 단계는: 상기 반도체 소자를 200℃에서 15분 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 용액이 도포된 반도체 소자를 열처리하는 단계는: 상기 용액이 도포된 반도체 소자를 300℃에서 2시간 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는, 게이트; 상기 게이트 위에 형성된 게이트 절연층; 상기 게이트 절연층 위에 형성된 채널층; 상기 채널층을 사이에 두고 형성된 소스 및 드레인; 그리고 상기 채널층 위에 형성되며, 1가, 2가, 3가 또는 4가의 금속으로 도핑된 이트륨 산화물을 포함하는 패시베이션층;을 포함할 수 있다.
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 2가의 금속은 하프늄을 포함할 수 있다.
상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 4가의 금속은 지르코늄을 포함할 수 있다.
상기 패시베이션층에 포함된 이트륨과 금속의 몰비는 1:0.02 내지 1:0.1일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 제조 방법은, 게이트 위에 게이트 절연층을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연층 위에 채널층을 형성하는 단계; 상기 채널층을 사이에 두고 소스 및 드레인을 형성하는 단계; 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계; 상기 박막 트랜지스터에 이트륨 전구체 및 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속의 전구체가 용해된 용액을 도포하는 단계; 및 상기 용액이 도포된 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 2가의 금속은 하프늄을 포함할 수 있다.
상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 4가의 금속은 지르코늄을 포함할 수 있다.
상기 용액은 이트륨과 금속을 1:0.02 내지 1:0.1의 몰비로 함유할 수 있다.
상기 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계는: 상기 박막 트랜지스터를 200℃에서 15분 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 용액이 도포된 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계는: 상기 용액이 도포된 박막 트랜지스터를 300℃에서 2시간 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 소자의 신뢰성 및 전기적인 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 박막 트랜지스터의 예시적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 각각 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 Li이 2%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 Li이 10%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 Zr이 2%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 Zr이 10%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 Al이 2%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 Al이 10%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 박막 트랜지스터의 예시적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 각각 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 Li이 2%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 Li이 10%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 Zr이 2%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따라 Zr이 10%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 Al이 2%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 Al이 10%만큼 도핑된 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터의 NBTS 및 PBTS 전달 곡선을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 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 실시예들을 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.
본 발명의 실시예는 패시베이션 막으로 사용되는 이트륨 산화물에 1가, 2가, 3가 또는 4가의 금속 불순물을 도핑시킴으로써, 패시베이션 막의 성능을 개선하고 소자의 전기적인 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션층 조성물은 이트륨과, 패시베이션층을 도핑하기 위해 사용되는 1가, 2가, 3가 또는 4가의 금속을 포함할 수 있다.
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 2가의 금속은 하프늄을 포함할 수 있다. 상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 4가의 금속은 지르코늄을 포함할 수 있다.
상기 금속은 이트륨을 함유하는 산화물인 Y2O3에 도펀트로 작용하여 이트륨 산화물의 산소 결함(oxygen vacancy)을 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 이트륨과 상기 금속 간의 몰 비율은 1:0.02 내지 1:0.1일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 패시베이션층 조성물을 이용하여 소자에 패시베이션 처리가 수행될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 패시베이션 방법(100)은 이트륨 전구체를 용매에 녹이는 단계(S110), 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가의 금속 전구체를 용매에 녹이는 단계(S120), 반도체 소자를 열처리하는 단계(S130), 상기 반도체 소자에 상기 이트륨 전구체 및 상기 금속 전구체가 용해된 용액을 도포하는 단계(S140), 및 상기 용액이 도포된 반도체 소자를 열처리하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이트륨 전구체로 이트륨 나이트레이트 헥사하이드레이트(Y(NO3)3·6H2O)가 사용될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 전구체가 용해되는 용매로 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol)이 사용될 수 있으나 이 역시 제한되지는 않는다.
전술한 바와 같이, 상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있으며, 도펀트로 리튬이 사용되는 경우, 상기 금속 전구체로 리튬 나이트레이트(LiNO3)가 사용될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
또한, 상기 2가의 금속은 하프늄을 포함할 수 있으며, 상기 4가의 금속은 지르코늄을 포함할 수 있다. 도펀트로 지르코늄이 사용되는 경우, 상기 금속 전구체로 지르코늄 클로라이드(ZrCl4)가 사용될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
나아가, 상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있으며, 도펀트로 알루미늄이 사용되는 경우, 상기 금속 전구체로 알루미늄 클로라이드(AlCl3)가 사용될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
상기 용액은 이트륨과 금속을 1:0.02 내지 1:0.1의 몰 비율로 함유할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 반도체 소자를 열처리하는 단계(S130)는 반도체 소자를 200℃에서 15분 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이 열처리는 소수성을 갖는 전구체 용액을 소자의 표면에 고르게 도포하기 위해 수행된다. 상기 열처리 단계(S130)가 수행된 후, 전구체 용액이 소자에 도포될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 용액이 도포된 반도체 소자를 열처리하는 단계(S150)는 용액이 도포된 반도체 소자를 300℃에서 2시간 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이 열처리는 졸 상태로 소자의 표면에 도포된 전구체 용액으로부터 용매를 휘발시켜 겔 상태로 변환하기 위해 수행된다. 실시예에 따라, 상기 열처리 단계(S150)는 둘 또는 그 이상의 단계에 걸쳐 수행되어 박막의 특성을 향상시킬 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 박막 트랜지스터의 예시적인 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 패시베이션 방법을 이용하여 박막 트랜지스터에 패시베이션층이 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 박막 트랜지스터(200)는 게이트(220), 상기 게이트 위에 형성된 게이트 절연층(230), 상기 게이트 절연층 위에 형성된 채널층(240), 상기 채널층을 사이에 두고 형성된 소스(250) 및 드레인(260), 그리고 상기 채널층 위에 형성된 패시베이션층(270)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 패시베이션층(270)은 1가, 2가, 3가 또는 4가의 금속으로 도핑된 이트륨 산화물을 포함할 수 있다. 상기 패시베이션층(270)의 조성은 전술한 패시베이션층 조성물과 동일할 수 있다.
또한, 도시된 박막 트랜지스터의 구조는 예시적인 것이며, 패시베이션층(270)의 조성이 동일하다면 박막 트랜지스터의 다른 부분은 실시예에 따라 달라질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 박막 트랜지스터 제조 방법(300)은, 게이트 (220)위에 게이트 절연층(230)을 형성하는 단계(S310), 상기 게이트 절연층(230) 위에 채널층(240)을 형성하는 단계(S320), 상기 채널층(230)을 사이에 두고 소스(250) 및 드레인(260)을 형성하는 단계(S330), 박막 트랜지스터(200)를 열처리하는 단계(S340), 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속의 전구체와 이트륨 전구체가 용해된 용액을 도포하는 단계(S350), 및 상기 용액이 도포된 박막 트랜지스터(200)를 열처리하는 단계(S360)를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있으며, 상기 2가의 금속은 하프늄을 포함할 수 있으며, 상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있으며, 상기 4가의 금속은 지르코늄을 포함할 수 있다.
상기 용액은 이트륨과 금속이 1:0.02 내지 1:0.1의 몰 비율로 함유되도록 조성될 수 있다.
상기 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계(S340)는 박막 트랜지스터를 200℃에서 15분 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 용액이 도포된 후 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계(S360)는 박막 트랜지스터를 300℃에서 2시간 동안 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는 박막 트랜지스터에 패시베이션을 수행하는 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
이트륨 전구체로 이트륨 나이트레이트 헥사하이드레이트(Y(NO3)3·6H2O)를 사용하고 용매로 2-메톡시에탄올을 사용하여 이트륨 산화물 용액을 준비하였다. 상기 이트륨 산화물 용액에 첨가제로 아세틱산(acetic acid) 및 에탄올아민(ethanolamine)을 첨가하였다.
그리고, 도핑을 위한 금속 전구체 물질로 리튬 나이트레이트(LiNO3)를 준비하고, 이트륨과 리튬 간의 몰 비율이 1:0.02 내지 1:0.1이 되도록 리튬 전구체를 이트륨 산화물 용액에 용해시켰다.
또한, 도핑을 위한 금속 전구체 물질로 지르코늄 클로라이드(ZrCl4)를 준비하고, 이트륨과 지르코늄 간의 몰 비율이 1:0.02 내지 1:0.1이 되도록 지르코늄 전구체를 이트륨 산화물 용액에 용해시켰다.
또한, 도핑을 위한 금속 전구체 물질로 알루미늄 클로라이드(AlCl3)를 준비하고, 이트륨과 알루미늄 간의 몰 비율이 1:0.02 내지 1:0.1이 되도록 알루미늄 전구체를 이트륨 산화물 용액에 용해시켰다.
조성된 용액은 마그네틱 바를 이용하여 70℃에서 300 rpm으로 교반시켰다. 그리고, 교반시킨 용액은 시린지 필터(syringe filter)를 통과시켜 불순물을 걸러내었다.
패시베이션을 수행하고자 하는 소자로 GeInGaO TFT가 마련되었으며, Ge, In 및 Ga 간의 몰 비율은 1:1:1이다. 상기 소자에 패시베이션 용액을 도포하기 전에, 소자를 핫 플레이트 온도 200℃에서 15분 동안 열처리를 하였다.
열처리 후, 패시베이션 용액을 스핀 코팅 기법으로 소자의 표면에 도포하였다. 용액 도포 후, 소자를 핫 플레이트 온도 300℃에서 2시간 동안 열처리하여 박막을 형성하였다.
이와 같이 패시베이션된 소자의 안정성을 측정하기 위해, 소자에 NBTS(Negative Bias Temperature Stress) 테스트 및 PBTS(Positive Bias Temperature Stress) 테스트를 실시하였다. NBTS 테스트 시, VG = -20 V, VD = 10 V, T = 60℃ 그리고 stress time은 1 s, 10 s, 100 s, 1000 s 및 3600 s로 소자의 전달 특성을 측정하였다. 또한, PBTS 테스트 시, VG = 20 V, VD = 0.1 V, T = 60℃ 그리고 stress time은 1 s, 10 s, 100 s, 1000 s 및 3600 s로 소자의 전달 특성을 측정하였다.
도 4 및 도 5는 각각 Y2O3로 패시베이션된 박막 트랜지스터에 대해 NBTS 및 PBTS 테스트를 수행하여 얻은 전달 곡선 그래프이다.
Y2O3만으로 패시베이션된 박막 트랜지스터는 NBTS 3600 s에서 Vth가 10.94 V만큼 천이하였으며, PBTS 3600 s에서는 4.01 V만큼 천이한 것으로 측정되었다.
반면, 본 발명의 실시예에 따라 패시베이션된 박막 트랜지스터는 NBTS 및 PBTS 테스트에서 임계전압의 천이량이 크게 감소하였음이 확인되었다.
도 6 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따라 패시베이션된 박막 트랜지스터에 대해 NBTS 및 PBTS 테스트를 수행하여 얻은 전달 곡선 그래프이다. 또한, 패시베이션 용액에 혼합된 도펀트 금속의 종류 및 그 함량에 따른 NBTS 및 PBTS 테스트 결과가 각각 아래의 표 1 및 표 2에 기재되어 있다.
| no-passivation | Y2O3 | Li 2% | Li 10% | Zr 2% | Zr 10% | Al 2% | Al 10% | |
| 1s | 1.61 | 6.93 | 1.27 | 0.99 | 2.67 | 1.78 | 1.89 | 0.60 |
| 10s | 1.91 | 5.19 | 0.71 | 0.87 | 3.46 | 9.42 | 2.91 | 18.57 |
| 100s | 2.59 | 0.84 | 0.28 | 0.57 | 5.01 | 6.77 | 2.75 | 4.81 |
| 1000s | 0.77 | 8.51 | 2.98 | 0.69 | 6.07 | 4.16 | 0.76 | 0.87 |
| 3600s | 10.94 | 10.30 | 4.79 | 1.09 | 10.46 | 7.67 | 5.03 | 5.15 |
| no-passivation | Y2O3 | Li 2% | Li 10% | Zr 2% | Zr 10% | Al 2% | Al 10% | |
| 1s | 0.10 | 11.36 | 1.68 | 0.18 | 1.36 | 2.66 | 5.31 | 0.70 |
| 10s | 0.07 | 10.20 | 1.34 | 0.18 | 3.72 | 2.96 | 6.00 | 0.03 |
| 100s | 0.30 | 12.58 | 1.22 | 0.34 | 1.23 | 1.86 | 5.53 | 0.45 |
| 1000s | 1.98 | 12.25 | 1.97 | 1.89 | 2.75 | 2.13 | 2.27 | 0.23 |
| 3600s | 4.01 | 5.19 | 3.41 | 1.65 | 2.02 | 0.01 | 0.56 | 0.72 |
실험 결과에 따르면, Li 도핑된 패시베이션 용액으로 소자를 처리한 경우 NBTS 테스트에서 임계전압의 천이량이 가장 작았으며, 전달 곡선의 연속성 및 off 전류의 상승 여부를 고려한다면 Zr 및 Al에 비해 Li을 도펀트로 사용한 경우 소자의 전기적 특성 및 안정성이 보다 우수함을 확인할 수 있다.
나아가, Li으로 2% 도핑한 경우보다 10% 도핑한 경우 임계전압의 천이량이 더 작았으나, 도 8에 도시된 바와 같이 Li으로 10% 도핑한 경우 NBTS 3600 s에서 off 전류가 상승하는 점을 고려한다면, Li으로 10% 도핑한 경우보다 2% 도핑한 경우 소자의 전기적 특성 및 안정성이 보다 우수함을 확인할 수 있다.
이상에서 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 위 실시예는 단지 본 발명의 사상을 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. 통상의 기술자는 전술한 실시예에 다양한 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 해석을 통해서만 정해진다.
100: 패시베이션 방법
200: 박막 트랜지스터
300: 박막 트랜지스터 제조 방법
200: 박막 트랜지스터
300: 박막 트랜지스터 제조 방법
Claims (31)
- 패시베이션층을 조성하는 조성물에 있어서,
이트륨; 및
상기 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가의 금속;
을 포함하며,
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 패시베이션층 조성물. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 이트륨과 상기 1가의 금속의 몰비는 1:0.02 내지 1:0.1인 패시베이션층 조성물. - 반도체 소자를 열처리하는 단계;
상기 반도체 소자에 이트륨 전구체 및 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속의 전구체가 용해된 용액을 도포하는 단계; 및
상기 용액이 도포된 반도체 소자를 열처리하는 단계;
를 포함하는 패시베이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 이트륨 전구체는:
이트륨 나이트레이트 헥사하이드레이트(Y(NO3)3·6H2O)를 포함하는 패시베이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 1가 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 패시베이션 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 1가 금속의 전구체는 리튬 나이트레이트(LiNO3)를 포함하는 패시베이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 4가 금속은 지르코늄을 포함하는 패시베이션 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 4가 금속의 전구체는 지르코늄 클로라이드(ZrCl4)를 포함하는 패시베이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 3가 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 패시베이션 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 3가 금속의 전구체는 알루미늄 클로라이드(AlCl3)를 포함하는 패시베이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 용액은 이트륨과 금속을 1:0.02 내지 1:0.1의 몰비로 함유하는 패시베이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 반도체 소자를 열처리하는 단계는:
상기 반도체 소자를 200℃에서 15분 동안 열처리하는 단계를 포함하는 패시베이션 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 용액이 도포된 반도체 소자를 열처리하는 단계는:
상기 용액이 도포된 반도체 소자를 300℃에서 2시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 패시베이션 방법. - 게이트;
상기 게이트 위에 형성된 게이트 절연층;
상기 게이트 절연층 위에 형성된 채널층;
상기 채널층을 사이에 두고 형성된 소스 및 드레인; 그리고
상기 채널층 위에 형성되며, 1가의 금속으로 도핑된 이트륨 산화물을 포함하며,
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 패시베이션층;
을 포함하는 박막 트랜지스터. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 18 항에 있어서,
상기 패시베이션층에 포함된 이트륨과 1가의 금속의 몰비는 1:0.02 내지 1:0.1인 박막 트랜지스터. - 게이트 위에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
상기 게이트 절연층 위에 채널층을 형성하는 단계;
상기 채널층을 사이에 두고 소스 및 드레인을 형성하는 단계;
박막 트랜지스터를 열처리하는 단계;
상기 박막 트랜지스터에 이트륨 전구체 및 패시베이션층을 도핑하기 위한 1가, 2가, 3가 또는 4가 금속의 전구체가 용해된 용액을 도포하는 단계; 및
상기 용액이 도포된 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계;
를 포함하는 박막 트랜지스터 제조 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 1가의 금속은 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 패시베이션 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 2가의 금속은 하프늄을 포함하는 패시베이션 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 3가의 금속은 알루미늄, 갈륨, 인듐 또는 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 패시베이션 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 4가의 금속은 지르코늄을 포함하는 패시베이션 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 용액은 이트륨과 금속을 1:0.02 내지 1:0.1의 몰비로 함유하는 박막 트랜지스터 제조 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계는:
상기 박막 트랜지스터를 200℃에서 15분 동안 열처리하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 제조 방법. - 제 24 항에 있어서,
상기 용액이 도포된 박막 트랜지스터를 열처리하는 단계는:
상기 용액이 도포된 박막 트랜지스터를 300℃에서 2시간 동안 열처리하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 제조 방법.
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Legal Events
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| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
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| FPAY | Annual fee payment |
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