KR101726042B1 - Thin film comprising Indium Tin Oxide(ITO), method of fabricating the same, and transistor comprising the same - Google Patents
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Abstract
박막의 제조 방법이 제공된다. 기판을 준비하는 단계, 상기 기판 상에 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막을 형성하는 단계, 및UV 조사 및 오존(O3) 처리를 하는 동시에 열처리를 수행하는 것을 포함하는 후처리 공정을, 상기 박막에 수행하여, 상기 박막의 이동도를 증가시키는 단계를 포함한다.A method for producing a thin film is provided. Comprising the steps of: preparing a substrate; forming a thin film containing an oxide of indium (In) and tin (Sn) on the substrate; and performing heat treatment while performing UV irradiation and ozone (O 3 ) And performing a post-treatment process on the thin film to increase the mobility of the thin film.
Description
본 발명은 인듐 및 주석의 산화물을 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 기판 상에 UV조사, 오존(O3) 처리, 및 열 처리를 동시에 진행하여, 반도체 성능이 향상된 인듐 및 주석의 산화물을 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터에 관련된 것이다.The invention proceeds to be related to the transistor including a thin film, a production method including an oxide of indium and tin, and this, and more particularly, UV irradiation, ozone (O 3) treatment, and the heat treatment on the substrate at the same time A thin film including an oxide of indium and tin with improved semiconductor performance, a method of manufacturing the same, and a transistor including the same.
반도체 메모리 소자, 발광 다이오드, 시스템 반도체 소자, 전력 반도체 소자, 슈퍼 커패시터 등 반도체 소자 기술의 발전에 따라, 소자의 신뢰성, 수명 등을 향상시키기 위해, 우수한 특성을 갖는 박막의 제조 방법이 연구되고 있다.BACKGROUND ART [0002] As semiconductor device technologies such as semiconductor memory devices, light emitting diodes, system semiconductor devices, power semiconductor devices, and super capacitors have been developed, thin film production methods having excellent characteristics have been researched to improve device reliability and lifetime.
특히, 반도체 소자의 크기가 감소함에 따라, 매우 정밀하고, 얇은 박막의 제조 방법에 대한 연구가 진행되고 있으며, 반도체 소자 기판 선택의 폭을 넓히기 위해, 반도체 소자의 저온 공정에 대한 연구가 진행되고 있다.Particularly, as the size of a semiconductor device decreases, studies on a method for manufacturing a very precise and thin film have been progressing. In order to broaden the selection of a semiconductor device substrate, .
예를 들어, 국제 공개 번호 WO2011/149118A1 (출원인: 연세대학교 산학협력단, 국제출원번호 PCT/KR2010/003263)에는, 인듐 및/또는 주석 산화물을 포함하는 화합물 졸을 기판 상에 증착하고, 250℃ 내지 450℃에서의 제1 열처리 및 600℃ 내지 800℃에서의 제2 열처리를 반복적으로 수행하여, 기판과 산화화합물 졸의 안정적인 결합력 및 산화물 반도체 박막의 결정화를 향상시키는 박막의 제조 기술이 개시되어 있다.For example, in International Publication No. WO2011 / 149118A1 (Applicant: Yonsei Univ., International Application No. PCT / KR2010 / 003263), a compound sol containing indium and / or tin oxide is deposited on a substrate, There is disclosed a thin film manufacturing technique which repeatedly performs a first heat treatment at 450 캜 and a second heat treatment at 600 캜 to 800 캜 to improve the stable bonding force between the substrate and the oxide compound sol and the crystallization of the oxide semiconductor thin film.
또한, 최근 고해상도를 갖는 디스플레이 기기가 주목을 받고 있다. 고해상도 디스플레이 기기의 경우, 스캔 라인(gate line) 별 축적 용량 커패시터의 충전이 가능한 시간이 짧고, 선폭(line width) 감소에 따른 채널 저항이 증가될 수 있다. 이에 따라, 고해상도 디스플레이 기기를 구현하기 위해, 고이동도의 채널을 갖는 박막 트랜지스터의 개발이 필요성이 날로 증가되고 있다.Recently, display devices having a high resolution have attracted attention. In the case of a high-resolution display device, the charging time of the storage capacitance capacitor per gate line is short and the channel resistance due to the line width reduction can be increased. Accordingly, in order to realize a high-resolution display device, it is increasingly necessary to develop a thin film transistor having a channel having a high mobility.
이에 따라, 고이동도 특성을 갖는 산화물 박막을 간소한 공정으로 제조하기 위한 다양한 연구 개발들이 진행 중이다.Accordingly, various research and development are underway to manufacture oxide thin films having high mobility characteristics in a simple process.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 전기적 특성이 향상된 인듐 및 주석의 산화물을 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터를 제공하는데 있다.The present invention provides a thin film including indium and tin oxides having improved electrical characteristics, a method for manufacturing the thin film, and a transistor including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 이동도가 향상된 인듐 및 주석의 산화물을 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a thin film containing indium and tin oxides with improved mobility, a method of manufacturing the same, and a transistor including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 저온 공정이 가능한 인듐 및 주석의 산화물을 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터를 제공하는데 있다. Another aspect of the present invention is to provide a thin film containing indium and tin oxides which can be subjected to a low temperature process, a method of manufacturing the same, and a transistor including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 인듐 및 주석의 산화물을 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터를 제공하는데 있다.Another aspect of the present invention is to provide a thin film containing indium and tin oxides having a simplified manufacturing process, a method of manufacturing the same, and a transistor including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 인듐 및 주석의 산화물을 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터를 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a thin film containing indium and tin oxides with reduced manufacturing costs, a method of manufacturing the same, and a transistor including the same.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상술된 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 박막의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above-described technical problem, the present invention provides a method for manufacturing a thin film.
일 실시 예에 따르면, 기판을 준비하는 단계;상기 기판 상에 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막을 형성하는 단계; 및 UV 조사 및 오존(O3) 처리를 하는 동시에 열처리를 수행하는 것을 포함하는 후처리 공정을, 상기 박막에 수행하여, 상기 박막의 이동도를 증가시키는 단계를 포함한다.According to one embodiment, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate; forming a thin film containing indium (In) and tin (Sn) oxides on the substrate; And performing a post-treatment process including a UV irradiation and an ozone (O 3 ) treatment and a heat treatment, on the thin film, thereby increasing the mobility of the thin film.
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물은, ITGO(Indium-Tin-Gallium-Oxide)를 포함하는 박막을 제조하는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the oxide of indium (In) and tin (Sn) may include a thin film including indium-tin-gallium-oxide (ITGO).
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막 상에 산소(O2) 가스가 공급되고, 상기 산소(O2) 가스는, 상기 UV에 의해 오존(O3)으로 변환되어, 상기 박막이 오존(O3) 처리되는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, oxygen (O 2 ) gas is supplied onto the thin film containing the oxide of indium (In) and tin (Sn), and the oxygen (O 2 ) O 3 ), and the thin film may be treated with ozone (O 3 ).
일 실시 예에 따르면, 상기 후처리 공정은, 150℃ 이하의 온도에서 수행되는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the post-treatment process may comprise performing at a temperature of 150 ° C or less.
일 실시 예에 따르면, 상기 후처리 공정에 의해, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막 내의, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 화학적 결합은 감소되고, 주석(Sn)과 및 산소(O) 사이의 화학적 결합은 증가되는 것을 포함한다.According to one embodiment, the chemical treatment between indium (In) and oxygen (O) in the thin film containing the oxide of indium (In) and tin (Sn) is reduced by the post- (Sn) and oxygen (O) is increased.
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 감소하는 것을 포함한다.According to one embodiment, when the intensity of light emitted by the thin film containing indium (In) and tin (Sn) is measured by X-ray absorption, the time of the post-treatment of the thin film is increased Accordingly, the emission intensity of a peak corresponding to the bond between indium (In) and oxygen (O) is decreased.
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 증가하는 것을 포함한다.According to one embodiment, when the intensity of light emitted by the thin film containing indium (In) and tin (Sn) is measured by X-ray absorption, the time of the post-treatment of the thin film is increased The intensity of the peak corresponding to the bond between tin (Sn) and oxygen (O) is increased.
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간의 증가에 따른 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 감소하는 폭이, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 증가하는 폭보다 큰 것을 포함한다.According to one embodiment, when the intensity of light emitted by the X-ray absorption of the thin film containing the indium (In) and tin (Sn) oxides is measured, the increase in the post- The width at which the intensity of intensity of the peak corresponding to the bond between indium (In) and oxygen (O) is decreased decreases along with the intensity of the peak corresponding to the bond between tin (Sn) and oxygen (O) ) Is greater than the increasing width.
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 반치폭(FWHM, Full Width at Half Maximum)이 감소하는 것을 포함한다.According to one embodiment, when the intensity of light emitted by the thin film containing indium (In) and tin (Sn) is measured by X-ray absorption, the time of the post-treatment of the thin film is increased (FWHM, Full Width at Half Maximum) corresponding to the bond between indium (In) and oxygen (O).
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 반치폭(FWHM, Full Width at Half Maximum)이 감소하는 것을 포함할 수 있다.According to one embodiment, when the intensity of light emitted by the thin film containing indium (In) and tin (Sn) is measured by X-ray absorption, the time of the post-treatment of the thin film is increased (FWHM, Full Width at Half Maximum) corresponding to the bond between tin (Sn) and oxygen (O).
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막의 상기 후처리 공정을, 10분 이상 수행하는 것을 포함한다.According to one embodiment, the post-treatment of the thin film comprising an oxide of indium (In) and tin (Sn) is performed for at least 10 minutes.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 박막을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a thin film.
일 실시 예에 따르면, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하고, X선 흡수에 따른 발광 강도 측정 결과, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광강도(Intensity)가, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광강도(Intensity) 보다 낮은 것을 포함하는 박막을 포함한다.According to one embodiment, the emission intensity of the indium (In) and tin (Sn) is measured and the emission intensity of the peak corresponding to the bond between indium (In) and oxygen And the intensity includes an intensity lower than an intensity of a peak corresponding to a bond between tin (Sn) and oxygen (O).
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 트랜지스터를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transistor.
일 실시 예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 박막; 상기 박막 상의 게이트 전극; 및 상기 게이트 전극 및 상기 박막 사이의 게이트 절연막을 포함하는 트랜지스터를 포함한다.According to one embodiment, the thin film according to the present invention; A gate electrode on the thin film; And a transistor including a gate insulating film between the gate electrode and the thin film.
본 발명의 실시 예에 따르면, 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막에 UV 조사, 및 오존(O3) 처리를 하는 동시에 열처리를 수행하는 것을 포함하는 후처리 공정을 상기 박막에 수행함으로써, 상대적으로 저온 공정에서 상기 박막의 전기적 특성이 개선될 수 있다. 다시 말하면, 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막에 UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하여, 상대적으로 낮은 온도에서 상기 박막이 후 처리될 수 있고, 이에 따라, 상대적으로 낮은 온도에서 상기 박막을 구성하고 있는 인듐옥사이드(In2O3) 및 주석옥사이드(SnO2)의 전자 구조가 변화되어, 상기 박막의 이동도가 향상될 수 있다. 이에 따라, flexible한 기판에 적용 가능하고, 공정의 간소화, 고이동도 소자 제작 및 대면적화가 가능한 박막의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a post-treatment process including UV irradiation and ozone (O 3 ) treatment and heat treatment is performed on a thin film containing an oxide of indium (In) and tin (Sn) The electrical characteristics of the thin film can be improved in a relatively low temperature process. In other words, the thin film containing an oxide of indium (In) and tin (Sn) can be simultaneously subjected to UV irradiation, ozone (O 3 ) treatment, and heat treatment to treat the thin film at a relatively low temperature, Accordingly, the electronic structure of indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) constituting the thin film is changed at a relatively low temperature, and the mobility of the thin film can be improved. Accordingly, it is possible to provide a thin film manufacturing method that can be applied to a flexible substrate, can simplify the process, can manufacture a high mobility device, and can have a large area.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 제조 장치를 이용한 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 설명하기 위한 박막의 XAS 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity) 그래프에서, 인듐-옥사이드(In-O) 피크(peak) 및 주석-옥사이드(Tin-O) 피크(peak)의 변화를 설명하기 위해 상기 도 6의 일부를 확대한 그래프이다.
도 8은 상기 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity) 그래프에서, 인듐-옥사이드(In-O) 피크(peak)의 edge 부분의 변화를 설명하기 위해 상기 도 6의 일부를 확대한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 전기적 특성을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film using a thin film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a thin film production apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a first embodiment of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a second embodiment of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a third embodiment of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an XAS graph of a thin film for explaining light emission intensities according to X-ray absorption of a thin film according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing an intensity of light according to X-ray absorption of a thin film according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph showing the relationship between an In-O peak and a tin-O peak, FIG. 6 is a graph enlarging a part of FIG.
8 is a graph showing the intensity of light according to the X-ray absorption of the thin film according to the embodiment of the present invention. In order to explain the change of the edge portion of the indium-oxide (In-O) peak, Of the present invention.
9 is a graph for explaining electrical characteristics of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flow chart for explaining a method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 챔버 내에 기판이 준비된다(S100). 예를 들어, 상기 기판은, 실리콘 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 금속 기판, 유리 기판, 또는 플리스틱 기판 중 어느 하나일 수 있다.Referring to FIG. 1, a substrate is prepared in a chamber (S100). For example, the substrate may be any one of a silicon semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate, a metal substrate, a glass substrate, and a plastics substrate.
상기 챔버 내부로 불활성 가스가 제공되어, 상기 챔버 내부는 퍼지될 수 있다. 예를 들어, 상기 불활성 가스는, 질소 가스, 아르곤 가스, 및 헬륨 가스일 수 있다.An inert gas is provided inside the chamber so that the interior of the chamber can be purged. For example, the inert gas may be nitrogen gas, argon gas, and helium gas.
상술된 바와 같이, 상기 챔버 내부가 상기 불활성 가스에 의해 퍼지됨으로써, 박막의 표면 오염을 발생시킬 수 있는 상기 챔버 내부에 존재하는 파티클을 제거할 수 있다. 따라서, 제조될 상기 박막의 표면 조도 특성이 향상될 수 있다As described above, since the inside of the chamber is purged by the inert gas, it is possible to remove particles existing in the chamber which can cause surface contamination of the thin film. Therefore, the surface roughness characteristics of the thin film to be manufactured can be improved
상기 챔버 내의 상기 기판 상에 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막이 형성될 수 있다(S200). 예를 들어, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막은, 스퍼터링(Sputtering), 화학기상증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition) 등의 방법에 의해 상기 기판 상에 형성될 수 있다. A thin film containing indium (In) and tin (Sn) oxides may be formed on the substrate in the chamber (S200). For example, the thin film containing the oxide of indium (In) and tin (Sn) may be formed on the substrate by a method such as sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition) have.
또한, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막은, ITGO(Indium-Tin-Gallium-Oxide)를 포함하는 박막일 수 있다. 예를 들어, 상기 기판 상에 스퍼터링 방법을 이용하여, 상기 ITGO(Indium-Tin-Gallium-Oxide)를 포함하는 박막을 증착하는 경우, 상기ITGO(Indium-Tin-Gallium-Oxide) 박막의 재료인, 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)은, 스퍼터링 타겟 물질이 되며, 혼합물 형태로 준비될 수 있다. 예를 들어, 상기 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga) 혼합물의 조성비는 7:1:2일 수 있다.The thin film containing the oxide of indium (In) and tin (Sn) may be a thin film including indium-tin-gallium-oxide (ITGO). For example, when a thin film including ITGO (Indium-Tin-Gallium-Oxide) is deposited on the substrate using a sputtering method, the ITGO (Indium-Tin-Gallium-Oxide) Indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga) become a sputtering target material and can be prepared in the form of a mixture. For example, the composition ratio of the indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga) mixture may be 7: 1: 2.
상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막에 UV 조사 및 오존(O3) 처리를 하는 동시에 열처리를 수행하는 것을 포함하는 후처리 공정을 수행하여, 상기 박막의 이동도가 증가될 수 있다(S300).A post-treatment process including performing UV irradiation and ozone (O3) treatment and heat treatment on the thin film containing the oxide of indium (In) and tin (Sn) is performed to increase the mobility of the thin film (S300).
상술된 바와 같이 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막에 상기 후처리 공정을 수행하면, 상기 박막을 구성하고 있는 인듐옥사이드(In2O3) 및 주석옥사이드(SnO2)의 전자 구조가 변화될 수 있다. 다시 말해, 상기 후처리 공정에 의해, 상기 박막 내의, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 화학적 결합은 감소되고, 주석(Sn) 및 산소(O) 사이의 화학적 결합은 증가될 수 있다. 이로 인해, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막의 이동도는 향상될 수 있다.As described above, when the thin film containing the oxide of indium (In) and tin (Sn) is subjected to the post-treatment process, indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) Can be changed. In other words, the chemical bonding between indium (In) and oxygen (O) in the thin film can be reduced and the chemical bonding between tin (Sn) and oxygen (O) can be increased by the post-treatment process. Accordingly, the mobility of the thin film containing the indium (In) and tin (Sn) oxides can be improved.
또한, 상기 박막에 대한 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 상기 박막의 이동도는 증가될 수 있다. 예를 들어, UV 조사, 오존 처리, 및 열처리를 포함하는 상기 후처리 공정이 60분 이상 수행되는 경우, 상기 박막의 이동도는 16.46cm2·s-1·V-1일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 후처리 공정은, 10분 이상 수행될 수 있다.Further, as the post-treatment process time for the thin film is increased, the mobility of the thin film can be increased. For example, when the post-treatment process including UV irradiation, ozone treatment, and heat treatment is performed for 60 minutes or more, the mobility of the thin film may be 16.46 cm 2 · s -1 · V -1 . According to one embodiment, the post-treatment process may be performed for at least 10 minutes.
상기 박막의 상기 후처리 공정 시, 상기 챔버 내부로 산소(O2) 가스가 공급될 수 있다. 상기 산소(O2) 가스는, 상기 UV에 의해 오존(O3) 가스로 변환될 수 있다. 생성된 상기 오존 가스(O3 gas)는, 상기 박막의 열처리 온도를 낮출 수 있다. 이로 인해, 상기 박막에 UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하는 후처리 공정은, 상대적으로 저온(예를 들어, 150℃ 이하)에서 수행될 수 있다. During the post-treatment of the thin film, oxygen (O 2 ) gas may be supplied into the chamber. The oxygen (O 2 ) gas can be converted into ozone (O 3 ) gas by the UV. The generated ozone gas (O 3 gas) can lower the heat treatment temperature of the thin film. As a result, the post-treatment process for simultaneously performing the UV irradiation, the ozone (O 3 ) treatment, and the heat treatment on the thin film can be performed at a relatively low temperature (for example, 150 ° C or less).
상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 종래의 산화물 박막을 포함하는 트랜지스터의 경우, 상대적으로 고온에서 후속 열처리를 수행하는 방법으로, 상기 산화물 박막의 이동도를 향상시켜, 소자의 switching 특성을 개선하였다. 하지만, 고온 열처리 공정이 불가능한 플라스틱 기판 등을 포함한 플렉시블 기판 상에 트랜지스터를 구현한 경우, 후속 열 처리 공정을 수행하는 것이 용이하지 않다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 저온 공정이 가능한 저온폴리실리콘(LTPS, Low-Temperature Polycrystaline Silicon) 공정 기술이 개발되어, 사용되고 있다. 하지만, 저온폴리실리콘(LTPS, Low-Temperature Polycrystaline Silicon) 공정 기술은 낮은 양산성, 고비용, 및 대면적화의 어려움이 존재한다.Unlike the embodiments of the present invention described above, in the case of a transistor including a conventional oxide thin film, the mobility of the oxide thin film is improved by performing a subsequent heat treatment at a relatively high temperature to improve switching characteristics of the device . However, when a transistor is implemented on a flexible substrate including a plastic substrate or the like which can not be subjected to a high-temperature heat treatment process, it is not easy to perform a subsequent heat treatment process. To solve this problem, a low-temperature polycrystalline silicon (LTPS) process technology capable of a low-temperature process has been developed and used. However, low-temperature polycrystalline silicon (LTPS) process technology has difficulties in low mass production, high cost, and large size.
하지만, 상술된 본 발명의 실시 예에 따르면, UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하여, 상대적으로 저온 공정에서 상기 박막의 전기적 특성이 개선될 수 있다. 다시 말하면, 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막에 UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하여, 상대적으로 낮은 온도에서 상기 박막이 후 처리될 수 있고, 이에 따라, 상대적으로 낮은 온도에서 상기 박막을 구성하고 있는 인듐옥사이드(In2O3) 및 주석옥사이드(SnO2)의 전자 구조가 변화되어, 상기 박막의 이동도가 향상될 수 있다. 이에 따라, flexible한 기판에 적용 가능하고, 공정의 간소화, 고이동도 소자 제작 및 대면적화가 가능한 박막의 제조 방법이 제공될 수 있다.However, according to the embodiment of the present invention described above, the electrical characteristics of the thin film can be improved in a relatively low temperature process by simultaneously performing the UV irradiation, the ozone (O 3 ) treatment, and the heat treatment. In other words, the thin film containing an oxide of indium (In) and tin (Sn) can be simultaneously subjected to UV irradiation, ozone (O 3 ) treatment, and heat treatment to treat the thin film at a relatively low temperature, Accordingly, the electronic structure of indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) constituting the thin film is changed at a relatively low temperature, and the mobility of the thin film can be improved. Accordingly, it is possible to provide a thin film manufacturing method that can be applied to a flexible substrate, can simplify the process, can manufacture a high mobility device, and can have a large area.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 상기 박막을 제조하기 위한 제조 장치가 설명된다.Hereinafter, a manufacturing apparatus for manufacturing the thin film according to the method for manufacturing a thin film according to the embodiment of the present invention described above will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining an apparatus for manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막의 제조 장치는, 가열부(200), 챔버(300), 및 UV/O3발생부(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, an apparatus for manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention may include a
상기 챔버(300) 내에는, 기판(310)이 배치될 수 있고, 상기 기판(310) 상에는, 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막(350)이 형성될 수 있다. 상기 박막(350)이 형성되기 전, 상기 챔버(300) 내부를 퍼지하기 위한 퍼지 장치는, 상기 챔버(300)의 외부에 배치될 수 있고, 상기 챔버(300)와 퍼지 장치는 서로 연결될 수 있다. 상기 챔버(300) 내부는, 진공 상태로 유지될 수 있다.A
또한, 상기 박막의 후처리 공정 시, 상기 챔버(300) 내에 산소(O2) 가스를 공급하기 위한 산소 탱크는, 상기 챔버(300) 외부에 배치될 수 있고, 상기 챔버(300)와 산소 탱크는, 서로 연결될 수 있다.An oxygen tank for supplying oxygen (O 2 ) gas into the
상기 UV/O3발생부(400)는, 상기 챔버(300) 상에 위치할 수 있다. 상기 UV/O3발생부(400)에서 발생된 UV가 상기 기판(310) 상의 상기 박막(350)으로 조사되고, 상기 챔버(300) 내부로 산소(O2) 가스가 공급될 수 있다. 상기 챔버(300) 내부의 산소(O2) 가스는 상기 UV에 의해 오존 가스로 변환될 수 있다. 상기 UV가 상기 기판(310)으로 조사되는 동시에, 상기 가열부(200)에 의해 상기 챔버(300)로 열이 공급될 수 있다. 이에 따라, UV 조사, 오존 처리 및 열처리를 수행하는 것을 포함하는 후 처리 공정이 상기 박막(350)에 수행될 수 있다. The UV / O 3 generating unit 400 may be positioned on the
도 2에서 상기 가열부(200)는, 상기 기판(310) 아래에 배치되는 것으로 도시되었으나, 상기 가열부(200)의 위치는, 상기 챔버(300)의 내부 또는 외부의 특정 위치로 한정되지 않는다. 사용되는 상기 가열부의 형태로는, 그 종류를 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 가열부는, 히터(Heater), 핫 플레이트(Hot plate), 또는 가열 코일(Heating coil) 중에서 어느 하나일 수 있다.2, the
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막을 갖는 트랜지스터가 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된다.Hereinafter, a transistor having the thin film including the oxide of indium (In) and tin (Sn) according to the above-described embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
상술된 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막은, 박막 트랜지스터(Thin film transistor)의 활성층(active layer)으로 용이하게 사용될 수 있다.The thin film containing the indium (In) and tin (Sn) oxides prepared according to the embodiment of the present invention described above can be easily used as an active layer of a thin film transistor.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제1 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a first embodiment of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 트랜지스터는, 기판(310) 상의 게이트 전극(320), 게이트 절연막(330), 활성막(350), 드레인 전극(370d) 및 소스 전극(370s)를 포함할 수 있다.3, the transistor according to the first embodiment of the present invention includes a
상기 기판(310)은 유리 기판일 수 있다. 이와는 달리, 상기 기판(310)은, 플라스틱 기판, 실리콘 기판, 또는 화합물 반도체 기판일 수 있다. 상기 기판(310)은 유연할 수 있다.The
상기 게이트 전극(320)이 상기 기판(310) 상에 형성될 수 있다. 상기 게이트 전극(320)은, 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극(320)은, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 텅스텐(W), 및 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 상기 게이트 전극(320)은, 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 게이트 전극(320)은, 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 및 몰리브덴(Mo)이 순차적으로 적층된 삼중막이거나, 티타늄(Ti)과 구리(Cu)가 순차적으로 적층된 이중막일 수 있다. 또는 티타늄(Ti)과 구리(Cu)의 합금으로 된 단일막일 수 있다. 또는, 상기 게이트 전극(320)은, 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.상기 게이트 절연막(330)이 상기 게이트 전극(320) 상에 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(330)은, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 금속 산화물과 같은 고유전 물질(예를 들어, 알루미늄 산화물, 또는 하프늄 산화물) 등으로 형성될 수 있다.The
상기 활성막(350)은, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막일 수 있다.The
상기 소스 전극(370s)은, 상기 게이트 전극(320)의 일측에 인접한 상기 활성막(350)의 일부분과 연결될 수 있다. 상기 드레인 전극(370d)은, 상기 게이트 전극(320)의 타측에 인접한 상기 활성막(350)의 일부분과 연결될 수 있다.The
상기 소스 전극(370s) 및 상기 드레인 전극(370d)은, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 텅스텐(W), 및 이들의 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 소스 전극(370s)과 상기 드레인 전극(370d)은, 상기 금속을 이용한 단일막 또는 다중막으로 형성될 수 있다. 또는, 상기 소스 전극(370s) 및 상기 드레인 전극(370d)은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다.The source electrode 370s and the
상술된 트랜지스터와 달리, 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제2 실시 예에 따르면, 보호 패턴 상에 페시베이션막이 제공되고, 소스/드레인 전극들은 상기 페시베이션막을 관통하여 상기 보호 패턴과 연결될 수 있다. 이를, 도 4를 참조하여 설명한다.In contrast to the transistor described above, according to the second embodiment of the transistor including the thin film according to the embodiment of the present invention, the passivation film is provided on the protection pattern, and the source / drain electrodes penetrate the passivation film, Lt; / RTI > This will be described with reference to FIG.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제2 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining a second embodiment of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제2 실시 예에 따르면, 상기 트랜지스터는, 기판(310), 게이트 전극(320), 게이트 절연막(330), 활성막(350), 페시베이션막(340), 드레인 전극(372d), 및 소스 전극(372s)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the transistor includes a
상기 기판(310), 상기 게이트 전극(320), 상기 게이트 절연막(330), 및 상기 활성막(350)은 도 1을 참조하여 설명된 기판(310), 게이트 전극(320), 게이트 절연막(330), 및 활성막(350)에 각각 대응될 수 있다.The
상기 페시베이션막(340)이 상기 활성막(350) 상에 형성될 수 있다. 상기 페시베이션막(340)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 산질화물로 형성될 수 있다.The
상기 소스 전극(372s)은 상기 페시베이션막(340)을 관통하여, 상기 게이트 전극(320)의 일측에 인접한 상기 활성막(350)의 일부분과 연결될 수 있다. 상기 드레인 전극(372d)은 상기 페시베이션막(340)을 관통하여, 상기 게이트 전극(320)의 타측에 인접한 상기 활성막(350)의 일부분과 연결될 수 있다.The
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제3 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining a third embodiment of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 제3 실시 예에 따르면, 상기 트랜지스터는, 기판(500) 상의 활성막(510), 게이트 절연막(520), 게이트 전극(530), 페시베이션막(540), 소스 전극(550s), 및 드레인 전극(550d)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, according to the third embodiment of the transistor including the thin film according to the embodiment of the present invention, the transistor includes the
상기 기판(500)은 도 3를 참조하여 설명된 기판(310)일 수 있고, 상기 활성막(510)은 도 3를 참조하여 설명된 활성막(350)일 수 있다.The
상기 게이트 절연막(520)이 상기 활성막(510) 상에 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(520)은, 도 3을 참조하여 설명된 게이트 절연막(330)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.The
상기 게이트 전극(530)이, 상기 게이트 절연막(520) 상에, 상기 활성 패턴(512)과 중첩되도록 형성될 수 있다. 상기 게이트 전극(530)은, 도 3을 참조하여 설명된 게이트 전극(320)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.The
상기 게이트 전극(530) 상에 페시베이션 막(540)이 형성될 수 있다. 상기 페시베이션 막(540)은, 절연성 물질(예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 또는 실리콘 산질화물)로 형성될 수 있다.A
상기 소스 전극(550s)은, 상기 페시베이션 막(240) 및 상기 게이트 절연막(520)을 관통하여, 상기 게이트 전극(530)의 일측에 인접한 상기 활성막(510)의 일부분과 연결될 수 있다. 상기 드레인 전극(550d)은, 상기 페시베이션 막(540) 및 상기 게이트 절연막(520)을 관통하여, 상기 게이트 전극(530)의 타측에 인접한 상기 활성막(510)의 일부분과 연결될 수 있다.The
도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된 트랜지스터들 외에, 다양한 구조를 갖는 트랜지스터들, 또는 반도체 소자에 본 발명의 실시 예에 따른 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막이 사용될 수 있음은 자명하다.In addition to the transistors described with reference to Figs. 3 to 5, thin films containing oxides of indium (In) and tin (Sn) according to embodiments of the present invention may be used in transistors having various structures, It is self-evident.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 특성 평가 결과가 설명된다.Hereinafter, the evaluation results of the characteristics of the thin film produced according to the thin film manufacturing method according to the embodiment of the present invention described above will be described.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 설명하기 위한 XAS 그래프이고, 도 7은 인듐-산소(In-O) 피크(peak) 및 주석-산소(Sn-O) 피크(peak)의 변화를 설명하기 위해 도 6의 일부를 확대한 그래프이다. 또한, 도 8은 인듐-산소(In-O) 피크(peak)의 edge 부분의 변화를 설명하기 위해 도 6의 일부를 확대한 그래프이다.6 is an XAS graph for explaining the luminescence intensity due to X-ray absorption of a thin film containing an oxide of indium (In) and tin (Sn) according to an embodiment of the present invention, 6 is a graph enlarging a part of FIG. 6 to explain the change of In-O peak and Sn-O peak. FIG. 8 is an enlarged view of a part of FIG. 6 to explain the change of the edge portion of the indium-oxygen (In-O) peak.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막에 UV 조사, 오존(O3) 처리 및 열처리 조건을 달리하여, 후처리 공정을 수행하였다. 상기 후처리 공정의 조건은 아래 [표 1]과 같다. 상기 후처리 조건을 달리하여 제조된 상기 박막에 대하여, XAS(X-ray Absorption Spectroscopy) 기기를 이용하여, 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정하였다. 특히, 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity) 피크(peak)에서, 인듐-산소(In-O) 피크(peak) 및 주석-산소(Sn-O) 피크(peak)의 변화를 확인하였다.6 and 7, the thin film including the indium (In) and tin (Sn) oxides prepared according to the embodiment of the present invention is irradiated with UV irradiation, ozone (O 3 ) And a post-treatment process was performed. The conditions of the post-treatment process are shown in Table 1 below. The thin film prepared with different post-treatment conditions was measured for X-ray absorption intensity by using XAS (X-ray Absorption Spectroscopy) apparatus. Particularly, the change of the indium-oxygen (In-O) peak and the tin-oxygen (Sn-O) peak is observed at the intensity peak according to the X- Respectively.
도 6 및 도 7에서 알 수 있듯이, 상기 박막 내의 인듐(In)과 산소(O) 사이의 화학적 결합을 나타내는 인듐-산소(In-O) 피크(peak)는, 후처리 공정을 수행하지 않은 제 1 비교 예, 핫플레이트(Hot plate)를 이용하여 150℃의 열처리를 수행한 제2 비교 예, UV조사를 60min 동안 수행한 제4 비교 예, Tube furnace 장비를 이용하여 150℃ 열처리를 수행한 제3 비교 예, 본 발명의 UV조사 및 오존(O3) 처리와 150℃의 열처리를 10min 동안 동시에 수행하는 제1 실시 예, 마지막으로, 본 발명의 UV조사 및 오존(O3) 처리와 150℃의 열처리를 60min 동안 동시해 수행하는 제2 실시 예 순으로 감소하는 것을 확인하였다.6 and 7, the indium-oxygen (In-O) peak indicating the chemical bond between indium (In) and oxygen (O) in the thin film is a peak Comparative Example 1, Comparative Example 2 in which heat treatment was performed at 150 ° C. using a hot plate, Comparative Example 4 in which UV irradiation was conducted for 60 minutes, Heat treatment at 150 ° C. using a tube furnace, 3 Comparative Example, a first embodiment in which the UV irradiation and ozone (O 3 ) treatment of the present invention and the heat treatment at 150 ° C are simultaneously performed for 10 minutes, and finally, the UV irradiation and ozone (O 3 ) The heat treatment of the second embodiment is performed for 60 minutes simultaneously.
또한, 상기 박막 내의 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 화학적 결합을 나타내는 주석-산소(Sn-O) 피크(peak)은, 본 발명의 UV조사 및 오존(O3) 처리와 150℃의 열처리를 60min 동안 동시해 수행하는 제2 실시 예, 본 발명의 UV조사 및 오존(O3) 처리와 150℃의 열처리를 10min 동안 동시해 수행하는 제1 실시 예, UV조사를 60min 동안 수행한 제4 비교 예, 핫플레이트(Hot plate)를 이용하여 150℃의 열처리를 수행한 제2 비교 예, 후처리 공정을 수행하지 않은 제 1 비교 예, 마지막으로 Tube furnace 장비를 이용하여 150℃의 열처리를 수행한 제3 비교 예 순으로 증가하는 것을 확인하였다. The tin-oxygen (Sn-O) peak indicating the chemical bond between tin (Sn) and oxygen (O) in the thin film can be measured by the UV irradiation and ozone (O 3 ) A first embodiment in which the heat treatment is performed simultaneously for 60 minutes, a first embodiment in which the UV irradiation and the ozone (O 3 ) treatment of the present invention and the heat treatment at 150 ° C are simultaneously performed for 10 minutes, 4 Comparative Example, Comparative Example 2 in which a hot plate was subjected to heat treatment at 150 ° C, Comparative Example 1 in which no post-treatment was performed, and finally, heat treatment at 150 ° C was performed using a tube furnace And the third comparative example performed.
아래 [표 2]는 상기 박막에 대한 후처리 조건을 따른, 제조된 상기 박막 내부의 인듐(In), 주석(Sn), 갈륨(Ga), 산소(O), 및 탄소(C)의 함량 변화를 측정한 값이다.[Table 2] shows changes in contents of indium (In), tin (Sn), gallium (Ga), oxygen (O), and carbon (C) in the prepared thin film according to post- .
[표 2]를 참조하면, 상기 박막에 UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하는 제2 실시예의 경우에서만, 상기 박막 내부의 인듐(IN) 함량이 감소하는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, it can be confirmed that the indium (IN) content in the thin film is reduced only in the case of the second embodiment in which the thin film is simultaneously subjected to UV irradiation, ozone (O 3 ) treatment, and heat treatment .
또한, 도 8을 참조하면, 상기 비교 예들에 따라 상기 박막에 상기 후처리 공정을 하는 경우보다, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 박막에 상기 후처리 공정을 하는 경우에, 상기 박막 내의 인듐(In)과 산소(O) 사이의 화학적 결합을 나타내는 상기 인듐-산소(In-O) 피크(peak)의 edge 부분 면적이 감소하는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 8, when the post-treatment is performed on the thin film according to the embodiment of the present invention, the amount of indium (In (In-O) peak indicating the chemical bond between oxygen (O) and oxygen (O).
결론적으로, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기박막에 UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하는 상기 후처리 공정을 수행하는 경우, UV 조사, 오존 처리, 및 열처리 중에서 적어도 어느 하나를 생략한 상기 후처리 공정의 경우와 비교하여, 상기 박막 내의 인듐(In)과 산소(O) 사이의 화학적 결합은 현저하게 감소되고, 주석(Sn)과 및 산소(O) 사이의 화학적 결합은 현저하게 증가되는 것을 확인하였다. 이에 따라, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막에, UV 조사 및 오존(O3) 처리를 하는 동시에 열처리를 수행하는 것을 포함하는 후처리 공정을 수행하는 것이, 상기 박막을 구성하고 있는 인듐옥사이드(In2O3) 및 주석옥사이드(SnO2)의 전자 구조를 변화시켜, 상기 박막의 이동도를 향상시킬 수 있는 효과적인 방법임을 알 수 있었다.Consequently, according to the embodiment of the present invention, the post-treatment process for simultaneously performing the UV irradiation, the ozone (O 3 ) treatment, and the heat treatment on the thin film containing the indium (In) and tin (Sn) The chemical bonding between indium (In) and oxygen (O) in the thin film is remarkably reduced as compared with the case of the post-treatment step in which at least one of the UV irradiation, the ozone treatment and the heat treatment is omitted , Tin (Sn), and oxygen (O) is remarkably increased. Accordingly, it is preferable to perform a post-treatment process including UV irradiation and ozone (O 3 ) treatment and heat treatment to the thin film containing the oxide of indium (In) and tin (Sn) It was found that this is an effective method for improving the mobility of the thin film by changing the electronic structure of indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) constituting the thin film.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 박막을 포함하는 트랜지스터의 전기적 특성을 설명하기 위한 그래프이다.9 is a graph for explaining electrical characteristics of a transistor including a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막에 아래 [표 3]과 같이, UV 조사, 오존(O3) 처리 및 열처리 조건을 달리하여, 상기 후처리 공정을 수행하였다. 또한, 상기 후처리 공정을 통해 제조된 상기 박막을 포함하는 트랜지스터를 제작하여, 게이트 전압(Gate voltage)에 따른 드레인 전류(Drain current) 값을 측정하였다. 측정된 결과값들은 아래 [표 3]와 같다.Referring to FIG. 9, UV irradiation, ozone (O 3 ) treatment, and the like were performed on the thin film containing indium (In) and tin (Sn) And the post-treatment process was performed under different heat treatment conditions. Further, a transistor including the thin film manufactured through the above-described post-treatment process was fabricated, and a drain current value according to a gate voltage was measured. The measured values are shown in Table 3 below.
(cm2·s-1·V-1)Mobility
(cm 2 · s -1 · V -1 )
(V)Vth
(V)
(cm)SS
(cm)
(particle number/cm3)Carrier Concentration
(particle number / cm3)
도 9에서 알 수 있듯이, 상기 박막의 후처리 공정으로, UV 조사 및 오존(O3) 처리 또는 열처리를 단독으로 수행하는 비교 예들의 경우보다, 상기 박막의 후처리 공정으로, UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하는 본 발명의 실시 예들의 경우, 게이트 전압(Gate voltage)에 따른 드레인 전류(Drain current) 값이 큰 것을 확인하였다.As can be seen from FIG. 9, in the post-treatment process of the thin film, compared to the comparative examples in which the UV irradiation and the ozone (O 3 ) treatment or the heat treatment were performed alone, O 3 ) treatment and the heat treatment are simultaneously performed, it is confirmed that the drain current value according to the gate voltage is large.
[표 3]을 참조하면, 상기 박막에 대한 후처리 공정으로, UV 조사 및 오존(O3) 처리를 150℃에서 60min 동안 수행한 제6 비교 예 경우의 상기 박막의 이동도는 10.18 cm2·s-1·V-1이고, 핫플레이트(Hot plate)를 이용하여 150℃에서 60min 동안 열처리를 수행한 제7 비교 예 경우의 상기 박막의 이동도는 1.25 cm2·s-1·V-1이고, UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 150℃에서 60min 동안 수행한 본 발명의 제2 실시 예 경우의 상기 박막의 이동도는 16.46 cm2·s-1·V-1이다.Referring to Table 3, the mobility of the thin film in the sixth comparative example in which UV irradiation and ozone (O 3 ) treatment were carried out for 60 minutes at 150 ° C as a post-treatment step for the thin film was 10.18 cm 2 · s -1 · V -1 and the heat treatment is performed at 150 ° C. for 60 minutes using a hot plate, the mobility of the thin film in the seventh comparative example is 1.25 cm 2 · s -1 · V -1 , And the mobility of the thin film in the case of the second embodiment of the present invention in which UV irradiation, ozone (O 3 ) treatment and heat treatment are performed at 150 ° C for 60 minutes is 16.46 cm 2 · s -1 · V -1 .
따라서, 상기 박막의 후처리 공정으로, UV 조사 및 오존(O3) 처리 또는 열처리를 단독으로 수행하는 상기 비교 예들의 경우보다, 상기 박막의 후처리 공정으로, UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하는 본 발명의 실시 예들의 경우, 상기 박막의 이동도가 현저하게 높은 것을 확인하였다. 특히, 상기 박막의 후처리 공정으로, UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하는 본 발명의 실시 예들의 경우, 상기 후처리 공정 시간이 10min인 제 1 실시예의 경우보다, 상기 후처리 공정시간이 60min인 제2 실시예의 경우에 이동도, Vth(Threshold Voltage), S.S(Sub-threshold slope), 및 carrier concentration 값, 즉, 박막 트랜지스터의 전기적 특성 값이 더 우수한 것을 확인하였다.Thus, the post-treatment process of the film, UV irradiation and ozone (O 3) than in the case of the comparative example to perform processing or heat treatment alone, the post-treatment process of the film, UV irradiation, ozone (O 3) treatment , And the heat treatment were simultaneously carried out, the mobility of the thin film was remarkably high. Particularly, in the embodiments of the present invention in which the UV irradiation, the ozone (O 3 ) treatment, and the heat treatment are performed at the same time in the post-treatment process of the thin film, It was confirmed that the mobility, Vth (Threshold Voltage), SS (Sub-threshold slope), and carrier concentration value, that is, the electrical characteristic values of the thin film transistor, were better in the case of the second embodiment in which the post-treatment process time was 60 min.
결론적으로, 상기 인듐(In) 및 주석(Sn)의 산화물을 포함하는 상기 박막에 대한 후처리 공정으로, UV 조사, 오존(O3) 처리, 및 열처리를 동시에 수행하는 경우, 상기 박막의 전기적 특성이 향상되면, 상기 박막에 대한 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 상기 박막의 전기적 특성이 최적화 되는 것을 확인하였다.As a result, when the UV irradiation, the ozone (O 3 ) treatment, and the heat treatment are simultaneously performed in the post-treatment process for the thin film containing the indium (In) and tin (Sn) oxides, It was confirmed that the electrical characteristics of the thin film were optimized as the post-treatment time for the thin film was increased.
200: 가열부
300: 챔버
310: 기판
320: 게이트 전극
330: 게이트 절연막
340: 페시베이션막
350: 박막(활성막)
370d: 드레인 전극
370s: 소스 전극
400: UV/O3발생부
500: 기판
510: 활성막
520: 게이트 절연막
530: 게이트 전극
540: 페시베이션막
550d: 드레인 전극
550s: 소스 전극200:
300: chamber
310: substrate
320: gate electrode
330: gate insulating film
340: passivation membrane
350: Thin film (active film)
370d: drain electrode
370s: source electrode
400: UV / O 3 generator
500: substrate
510: active membrane
520: gate insulating film
530: gate electrode
540: Feathration membrane
550d: drain electrode
550s: source electrode
Claims (13)
상기 기판 상에 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)의 산화물로 형성된 박막을 형성하는 단계; 및
UV 조사 및 오존(O3) 처리를 하는 동시에 열처리를 수행하는 것을 포함하는 후처리 공정을, 상기 박막에 수행하여, 상기 박막의 이동도를 증가시키는 단계를 포함하되,
상기 후처리 공정에 의해, 상기 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)의 산화물로 형성된 상기 박막 내의, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 화학적 결합은 감소되고, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 화학적 결합은 증가되어,
상기 박막 내의 인듐(In)의 함량이 주석(Sn)의 함량보다 높되,
상기 박막에 대한 X선 흡수에 따른 발광 강도 측정 결과, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광강도(Intensity)가, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광강도(Intensity) 보다 낮은 것을 포함하는 박막의 제조 방법
Preparing a substrate;
Forming a thin film formed of an oxide of indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga) on the substrate; And
Performing a post-treatment process including UV irradiation and ozone (O3) treatment and simultaneously performing a heat treatment on the thin film to increase the mobility of the thin film,
The chemical bonding between indium (In) and oxygen (O) in the thin film formed of the indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga) oxides is reduced by the post- Sn) and oxygen (O) is increased,
The content of indium (In) in the thin film is higher than the content of tin (Sn)
As a result of measuring the light emission intensity by X-ray absorption of the thin film, the intensity of the peak corresponding to the bond between indium (In) and oxygen (O) The intensity of light emitted from the light emitting device is lower than the intensity of light emitted from the light emitting device.
상기 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)의 산화물로 형성된 상기 박막 상에 산소(O2) 가스가 공급되고,
상기 산소(O2) 가스는, 상기 UV에 의해 오존(O3) 가스로 변환되어, 상기 박막이 오존(O3) 처리되는 것을 포함하는 박막의 제조 방법
The method according to claim 1,
Oxygen (O 2 ) gas is supplied onto the thin film formed of the indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga)
Wherein the oxygen (O 2 ) gas is converted into ozone (O 3 ) gas by the UV, and the thin film is treated with ozone (O 3 )
상기 후처리 공정은, 150℃ 이하의 온도에서 수행되는 것을 포함하는 박막의 제조 방법
The method according to claim 1,
Wherein the post-treatment step is carried out at a temperature of 150 DEG C or less
상기 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)의 산화물로 형성된 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 감소하는 박막의 제조 방법
The method according to claim 1,
When the light emission intensities of the thin films formed by the oxides of indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga) are measured according to X-ray absorption, , A light emission intensity of a peak corresponding to a bond between indium (In) and oxygen (O) is decreased,
상기 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)의 산화물로 형성된 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 증가하는 박막의 제조 방법
The method according to claim 1,
When the light emission intensities of the thin films formed by the oxides of indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga) are measured according to X-ray absorption, , The emission intensity of a peak corresponding to the bond between tin (Sn) and oxygen (O) increases,
상기 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)의 산화물로 형성된 상기 박막의 X선 흡수에 따른 발광 강도(Intensity)를 측정한 경우, 상기 박막의 상기 후처리 공정 시간이 증가함에 따라, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 감소하는 폭이, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광 강도(Intensity)가 증가하는 폭보다 큰 박막의 제조 방법
The method according to claim 1,
When the light emission intensities of the thin films formed by the oxides of indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga) are measured according to X-ray absorption, , The width at which the intensity of the peak corresponding to the bond between indium (In) and oxygen (O) decreases decreases, the intensity of the peak corresponding to the bond between tin (Sn) and oxygen (O) ) ≪ / RTI > is greater than < RTI ID = 0.0 >
상기 인듐(In), 주석(Sn), 및 갈륨(Ga)의 산화물로 형성된 상기 박막의 상기 후처리 공정을, 10분 이상 수행하는 것을 포함하는 박막의 제조 방법
The method according to claim 1,
A method for manufacturing a thin film comprising the step of performing the post-treatment of the thin film formed of an oxide of indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga)
인듐(In)의 함량이 주석(Sn)의 함량보다 높되,
X선 흡수에 따른 발광 강도 측정 결과, 인듐(In)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광강도(Intensity)가, 주석(Sn)과 산소(O) 사이의 결합에 대응되는 피크의 발광강도(Intensity) 보다 낮은 것을 포함하는 박막
Is formed of an oxide of indium (In), tin (Sn), and gallium (Ga)
The content of indium (In) is higher than the content of tin (Sn)
As a result of measurement of the luminescence intensity by X-ray absorption, the intensity of the peak corresponding to the bond between indium (In) and oxygen (O) was changed to a peak corresponding to the bond between tin (Sn) Of the light-emitting layer is lower than the light-emitting intensity of the thin film
상기 박막 상의 게이트 전극; 및
상기 게이트 전극 및 상기 박막 사이의 게이트 절연막을 포함하는 트랜지스터
A thin film according to claim 12;
A gate electrode on the thin film; And
And a gate insulating film between the gate electrode and the thin film.
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-
2015
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Patent Citations (1)
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