KR102241097B1 - Thin film comprising two-dimensional electron gas, method of fabricating of the same, and transistor comprising the same - Google Patents
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- H01L2924/01049—Indium [In]
Abstract
Description
본 출원은, 이차원 전자 가스를 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 금속 산화물 박막들 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터에 관한 것이다.The present application relates to a thin film including a two-dimensional electron gas, a method for manufacturing the same, and a transistor including the same, and more particularly, a thin film including a two-dimensional electron gas formed between metal oxide thin films, a method for manufacturing the same, and It relates to a transistor including the same.
디스플레이 분야에서는 주로 비정질 실리콘 기반의 트랜지스터가 주로 사용되었다. 하지만, 고해상도 및 유기 발광 소자 등이 디스플레이에 적용되며, 비정질 실리콘 기반의 트랜지스터보다 이동도가 향상된 트랜지스터의 적용이 요구되고 있다.In the display field, amorphous silicon-based transistors were mainly used. However, high-resolution and organic light-emitting devices are applied to displays, and there is a need for a transistor with improved mobility than an amorphous silicon-based transistor.
이에 따라, 이차원 전자 가스를 채널로 갖는 고전자이동도 트랜지스터(HEMT)의 연구 및 개발이 수행되고 있다. 이차원 전자 가스는 분극률이 서로 다른 이종 물질의 계면에서 전자가 유도되어 형성된 얇은 층을 의미한다. 즉, 얇은 층 내에 전자가 고밀도로 유도되어, 이동도가 용이하게 향상될 수 있다. 이종 물질은 일반적으로 금속 산화물, 또는 금속 질화물 중에서 선택된다. Accordingly, research and development of a high electron mobility transistor (HEMT) having a two-dimensional electron gas as a channel are being conducted. The two-dimensional electron gas refers to a thin layer formed by inducing electrons at the interface of heterogeneous materials with different polarization rates. That is, electrons are induced at a high density in the thin layer, so that mobility can be easily improved. The heterogeneous material is generally selected from metal oxides or metal nitrides.
고전자이동도 트랜지스터는 주로 이차원 전자 가스의 전자 농도에 의해 이동도가 제어된다. 이에 따라, 고전자이동도 트랜지스터의 이동도를 향상시키기 위하여, 금속 게이트 전극 등을 통해 전하를 이차원 전자 가스 내에 주입하는 방법, 또는 이종물질 각각의 결정 구조 등을 조절하는 방법 등이 연구되고 있다.The high mobility transistor is mainly controlled by the electron concentration of the two-dimensional electron gas. Accordingly, in order to improve the mobility of a high electron mobility transistor, a method of injecting electric charges into a two-dimensional electron gas through a metal gate electrode or the like, or a method of controlling the crystal structure of each of the heterogeneous materials has been studied.
예를 들어, 대한민국 특허 등록 공보 10-1813178(출원번호 10-2011-0061798)에는, 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제1 물질층을 열처리하는 단계, 및 상기 제1 물질층 상에 상기 제1 물질층에 2DEG(2-dimensional electron gas)를 유발시키는 제2 물질층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 물질층의 열처리는 상기 제1 물질층의 표면 조도(surface roughness)를 증가시키는 조건으로 수행하는 적층구조물의 형성방법이 개시된다.For example, in Korean Patent Registration Publication No. 10-1813178 (application number 10-2011-0061798), forming a first material layer, heat-treating the first material layer, and on the first material layer Forming a second material layer inducing a 2-dimensional electron gas (2DEG) on the first material layer, wherein the heat treatment of the first material layer increases the surface roughness of the first material layer. Disclosed is a method of forming a laminated structure performed under the conditions described above.
본 출원이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 이동도 및 신뢰성이 향상된 인듐-갈륨-아연 산화물로 형성되고, 이차원 전자 가스를 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터를 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present application is to provide a thin film formed of indium-gallium-zinc oxide with improved mobility and reliability, and including a two-dimensional electron gas, a method of manufacturing the same, and a transistor including the same.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 인듐 산화물 박막의 두께에 따라 전기적 특성이 제어되는 이차원 전자 가스를 포함하는 박막, 그 제조 방법, 및 이를 포함하는 트랜지스터를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present application is to provide a thin film including a two-dimensional electron gas whose electrical properties are controlled according to the thickness of an indium oxide thin film, a method of manufacturing the same, and a transistor including the same.
본 출원이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 상술된 것에 제한되지 않는다.The technical problem to be solved by the present application is not limited to the above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 트랜지스터의 활성층의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present application provides a method of manufacturing an active layer of a transistor.
일 실시 예에 따르면, 상기 트랜지스터의 활성층의 제조 방법은, 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 인듐을 포함하는 제1 금속 전구체를 제공하여, 상기 기판 상에 제1 물질층을 형성하는 단계, 갈륨을 포함하는 제2 금속 전구체를 제공하여, 상기 제1 물질층 상에 제2 물질층을 형성하는 단계, 및 아연을 포함하는 제3 금속 전구체를 제공하여, 상기 제2 물질층 상에 제3 물질층을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층을 포함하는 적층 구조체는, 트랜지스터의 활성층이고, 상기 적층 구조체는, 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the method of manufacturing the active layer of the transistor includes: providing a substrate in a chamber, forming a first material layer on the substrate by providing a first metal precursor containing indium, and forming a gallium Providing a second metal precursor containing, forming a second material layer on the first material layer, and providing a third metal precursor containing zinc, a third material layer on the second material layer Including the step of forming, wherein the stacked structure including the first material layer, the second material layer, and the third material layer is an active layer of a transistor, and the stacked structure includes the first material layer and the It may include a two-dimensional electron gas formed between the second material layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제2 물질층을 형성하는 단계, 및 상기 제3 물질층을 형성하는 단계는, 하나의 단위 공정으로 정의되고, 상기 단위 공정이 반복적으로 수행되어, 상기 적층 구조체가 제조되는 것을 포함하되, 상기 제1 물질층과 상기 제3 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다.According to an embodiment, forming the first material layer, forming the second material layer, and forming the third material layer are defined as one unit process, and the unit process is It is repeatedly performed, including manufacturing the laminated structure, and may include a two-dimensional electron gas formed between the first material layer and the third material layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층을 형성하는 단계는, 제1 시간동안 수행되고, 상기 제2 물질층을 형성하는 단계는, 상기 제1 시간보다 긴 시간동안 수행되고, 상기 제3 물질층을 형성하는 단계는, 상기 제1 시간과 동일한 시간동안 수행되는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the forming of the first material layer is performed for a first time, and the forming of the second material layer is performed for a time longer than the first time, and the third material Forming the layer may include performing the same time as the first time.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층은, 제1 증착 사이클로 형성되고, 상기 제2 물질층은, 제2 증착 사이클로 형성되고, 상기 제3 물질층은, 제3 증착 사이클로 형성되는 것을 포함하되, 상기 제1 증착 사이클, 상기 제2 증착 사이클, 및 상기 제3 증착 사이클은, 16:1:1 초과 40:1:1 미만의 비를 갖는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first material layer is formed in a first deposition cycle, the second material layer is formed in a second deposition cycle, and the third material layer is formed in a third deposition cycle. , The first deposition cycle, the second deposition cycle, and the third deposition cycle may include those having a ratio of greater than 16:1:1 and less than 40:1:1.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 금속 전구체는, 3-디메틸아미노프로필)-디메틸 인듐(DADI), 트리메틸 인듐(TMI), 트리에틸 인듐(TEIn), 비스(트리메틸실릴)아미도디에틸 인듐(InCA-1), In(CH3)3[CH3OCH2CH2NtBu(Hs-In) 또는 (CH3)3In(CH3)2N((CH2)3CH3(L2i-8) 중에서 적어도 어느 하나인 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first metal precursor is 3-dimethylaminopropyl)-dimethyl indium (DADI), trimethyl indium (TMI), triethyl indium (TEIn), bis(trimethylsilyl)amidodiethyl indium ( InCA-1), In(CH 3 ) 3 [CH 3 OCH 2 CH 2 NtBu(Hs-In) or (CH 3 ) 3 In(CH 3 )2N((CH 2 ) 3 CH 3 (L2i-8) It may include at least any one.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속 전구체는, 트리메틸 갈륨(Trimethyl Gallium)인 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the second metal precursor may include trimethyl gallium.
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 금속 전구체는, 디에틸 아연(Diethyl Zinc)인 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the third metal precursor may include diethyl zinc.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층은, 플라즈마 강화 원자층 증착법으로 제조되는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first material layer, the second material layer, and the third material layer may include those manufactured by a plasma enhanced atomic layer deposition method.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 트랜지스터의 활성층을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present application provides an active layer of a transistor.
일 실시 예에 따르면, 상기 트랜지스터의 활성층은, 인듐 산화물을 포함하는 제1 물질층, 상기 제1 물질층 상에 배치되고, 갈륨 산화물을 포함하는 제2 물질층, 및 상기 제2 물질층 상에 배치되고, 아연 산화물을 포함하는 제3 물질층을 포함하되, 상기 제1 물질층, 및 상기 제2 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the active layer of the transistor includes a first material layer including indium oxide, a second material layer disposed on the first material layer and including gallium oxide, and the second material layer. It is disposed and includes a third material layer including zinc oxide, and may include a two-dimensional electron gas formed between the first material layer and the second material layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층을 포함하는 적층 구조체는, 하나의 단위막으로 정의되고, 상기 단위막이 적층되어, 상기 제1 물질층, 및 상기 제3 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다.According to an embodiment, a stacked structure including the first material layer, the second material layer, and the third material layer is defined as one unit layer, and the unit layer is stacked to form the first material layer. And a two-dimensional electron gas formed between the third material layer.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층은, 메조-결정질(meso-crystalline)을 갖는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first material layer may include meso-crystalline.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층은, 제1 두께를 갖고, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층은, 상기 제1 두께보다 얇은 두께를 갖는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first material layer may have a first thickness, and the second material layer and the third material layer may include those having a thickness thinner than the first thickness.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 출원은, 트랜지스터를 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present application provides a transistor.
일 실시 예에 따르면, 상기 트랜지스터는, 기판, 상기 기판 상에 배치된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상에 배치된 제9 항에 따른 트랜지스터의 활성층, 및 상기 게이트 전극 상에 배치된 상기 활성층의 양측과 각각 접촉하는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the transistor includes a substrate, a gate electrode disposed on the substrate, an active layer of the transistor according to claim 9 disposed on the gate electrode, and both sides of the active layer disposed on the gate electrode. Each may include a source electrode and a drain electrode in contact.
본 발명의 실시 예에 따르면, 트래지스터의 활성층의 제조 방법은, 챔버 내에 기판을 제공하는 단계, 인듐을 포함하는 제1 금속 전구체를 제공하여, 상기 기판 상에 제1 물질층을 형성하는 단계, 갈륨을 포함하는 제2 금속 전구체를 제공하여, 상기 제1 물질층 상에 제2 물질층을 형성하는 단계, 및 아연을 포함하는 제3 금속 전구체를 제공하여, 상기 제2 물질층 상에 제3 물질층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of manufacturing an active layer of a transistor includes providing a substrate in a chamber, providing a first metal precursor containing indium, and forming a first material layer on the substrate, Providing a second metal precursor including gallium to form a second material layer on the first material layer, and providing a third metal precursor including zinc to form a third metal precursor on the second material layer. It may include forming a material layer.
즉, 일 실시 예에 따르면, 제1 구조를 갖는 상기 활성층은 상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층을 포함하는 적층 구조체일 수 있다. 이 때, 상기 제1 물질층은 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층보다 두껍게 형성될 수 있고, 또한, 상기 제1 물질층은 비정질상의 매트릭스 내에 부분적으로 결정상을 갖는 메조-결정질을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 물질층, 및 상기 제2 물질층 사이에 이차원 전자 가스를 포함하는 상기 제1 구조를 갖는 상기 활성층이 제조될 수 있다.That is, according to an embodiment, the active layer having the first structure may be a stacked structure including the first material layer, the second material layer, and the third material layer. In this case, the first material layer may be formed thicker than the second material layer and the third material layer, and the first material layer may have a meso-crystalline having a crystalline phase partially in the amorphous matrix. I can. Accordingly, the active layer having the first structure including the two-dimensional electron gas between the first material layer and the second material layer may be manufactured.
다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제2 물질층을 형성하는 단계, 및 상기 제3 물질층을 형성하는 단계는 하나의 단위 공정으로 정의될 수 있고, 상기 단위 공정이 반복적으로 수행되어, 제2 구조를 갖는 상기 활성층이 제조될 수 있다. 다시 말하면, 상기 제1 구조를 갖는 상기 활성층에 비하여, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층은 상기 제3 물질층 상에 상기 제1 물질층이 더 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층은 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층의 사이, 및 상기 제1 물질층과 상기 제3 물질층의 사이에 상기 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다.According to another embodiment, forming the first material layer, forming the second material layer, and forming the third material layer may be defined as one unit process, and the unit process By performing this repeatedly, the active layer having the second structure can be prepared. In other words, compared to the active layer having the first structure, the active layer having the second structure may further include the first material layer on the third material layer. Accordingly, the active layer having the second structure may include the two-dimensional electron gas between the first material layer and the second material layer, and between the first material layer and the third material layer. .
이 때, 상기 이차원 전자 가스를 포함하는 상기 트랜지스터의 이동도는 상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층의 두께의 비에 따라서 조절될 수 있다. In this case, the mobility of the transistor including the two-dimensional electron gas may be adjusted according to a ratio of the thicknesses of the first material layer, the second material layer, and the third material layer.
구체적으로, 상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층은 플라즈마 강화 원자층 증착법으로 제조될 수 있고, 또한, 각각 제1 증착 사이클, 제2 증착 사이클, 및 제3 증착 사이클로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 제1 증착 사이클, 상기 제2 증착 사이클, 및 상기 제3 증착 사이클이 16:1:1 초과 40:1:1 미만의 비를 갖는 경우, 이동도가 향상된 상기 트랜지스터가 제조될 수 있다.Specifically, the first material layer, the second material layer, and the third material layer may be prepared by plasma enhanced atomic layer deposition, and, respectively, a first deposition cycle, a second deposition cycle, and a third deposition It can be formed in a cycle. In this case, when the first deposition cycle, the second deposition cycle, and the third deposition cycle have a ratio of greater than 16:1:1 and less than 40:1:1, the transistor having improved mobility may be manufactured have.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 구조를 갖는 트랜지스터의 활성층의 개략적인 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 구조를 갖는 트랜지스터의 활성층의 개략적인 모식도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 구조를 갖는 트랜지스터의 활성층의 결정 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 구조를 갖는 활성층의 전하 이동 경로를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 개략적인 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 사이클 당 막 성장(growth per cycle, GPC) 및 굴절률(Refractive index, RI)를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 투과도를 나타내는 도면이고, 삽입된 도면은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 광학적 밴드갭(optical bandgap)을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타내는 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 산소 1s의 결합 에너지(binding energy)를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 금속-산소 결합, 및 수소-산소 결합의 면적 비율(area ratio), 및 산소 결함(oxygen deficient)을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 정공 이동도(hall mobility)를 나타내는 도면이다.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 전이 특성 곡선(transfer curve)를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터의 출력 곡선(output curve)를 나타내는 도면이다.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 실험 예 2-1 내지 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터의 포화 이동도(saturation mobility)가 포함된 전이 특성 곡선(transfer curve)를 나타내는 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a schematic schematic diagram of an active layer of a transistor having a first structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic schematic diagram of an active layer of a transistor having a second structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a crystal structure of an active layer of a transistor having a second structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a charge transfer path of an active layer having a second structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a schematic schematic diagram of a transistor according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a growth per cycle (GPC) and a refractive index (RI) of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating transmittance of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention, and an inserted drawing is a diagram illustrating an optical bandgap of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern (XRD) of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 to 12 are diagrams illustrating binding energy of 1s oxygen in an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
13 is a diagram showing an area ratio of metal-oxygen bonds, hydrogen-oxygen bonds, and oxygen deficient in an active layer of a transistor according to an embodiment of the present invention.
14 is a diagram illustrating hole mobility of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
15 to 17 are diagrams illustrating a transfer curve of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
18 is a diagram showing an output curve of a transistor according to Experimental Example 2-5 of the present invention.
19 to 21 are diagrams showing transfer curves including saturation mobility of transistors according to Experimental Examples 2-1 to 2-5 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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed contents may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed 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 the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of 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.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various elements, but these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element from another element. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' has been used to mean including at least one of the elements listed before and after.
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. In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, or a combination thereof described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, or configurations. It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of 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 addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 구조를 갖는 트랜지스터의 활성층의 개략적인 모식도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 구조를 갖는 트랜지스터의 활성층의 개략적인 모식도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 구조를 갖는 트랜지스터의 활성층의 결정 구조를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 구조를 갖는 활성층의 전하 이동 경로를 나타내는 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an active layer of a transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic schematic diagram of an active layer of a transistor having a first structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is A schematic schematic diagram of an active layer of a transistor having a second structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing a crystal structure of an active layer of a transistor having a second structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is A diagram showing a charge transfer path of an active layer having a second structure according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 챔버 내에 기판(100)이 제공될 수 있다(S110).Referring to FIG. 1, a
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100)은 실리콘 기판, 유리 기판, 또는 플라스틱 기판 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment, the
구체적으로 예를 들어, 상기 플라스틱 기판은 폴리에테르설폰(PES), 폴리아크릴레이트(PA), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.Specifically, for example, the plastic substrate may be formed of at least one of polyethersulfone (PES), polyacrylate (PA), polyetherimide (PEI), polyimide (PI), or polyethylene terephthalate (PET). I can.
도 1 및 도 2를 참조하면, 인듐을 포함하는 제1 금속 전구체가 제공되어, 상기 기판(100) 상에 제1 물질층(110a)이 형성될 수 있다(S120).Referring to FIGS. 1 and 2, a first metal precursor including indium may be provided to form a
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 금속 전구체는 아래의 <화학식 1>로 표기되는 3-디메틸아미노프로필-디메틸 인듐((3-dimethylaminopropyl)-dimethyl indium), 아래의 <화학식 2>로 표기되는 트리메틸 인듐(trimethyl indium), 아래의 <화학식 3>으로 표기되는 트리에틸 인듐(triethyl indium), 아래의 <화학식 4>로 표기되는 비스(트리메틸실릴)아미도디에틸 인듐(bis(trimethylsilyl)amidodiethyl indium), 아래의 <화학식 5>로 표기되는 트리메틸[N-(2-메톡시에틸)-2-메틸프로판-2-아민]인듐(trimethyl[N-(2-methoxyethyl)-2-methylpropan-2-amine]indium 또는 아래의 <화학식 6>으로 표기되는 디메틸 부틸 아미노 트리메틸 인듐(dimethyl butyl amino trimethyl indium) 중에서 적어도 어느 하나이다.According to an embodiment, the first metal precursor is 3-dimethylaminopropyl-dimethyl indium represented by <
<화학식 1><
<화학식 2><
<화학식 3><
<화학식 4><
<화학식 5><
<화학식 6><
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 물질층(110a)은 플라즈마 강화 원자층 증착법에 의해 제1 증착 사이클로 제조될 수 있다.According to an embodiment, the
예를 들어, 상기 제1 증착 사이클은 상기 챔버 내에 상기 제1 금속 전구체를 제공하는 단계, 상기 챔버 내에 잔존된 상기 제1 금속 전구체를 퍼지하는 단계, 상기 챔버 내에 플라즈마를 제공하는 단계, 및 상기 챔버 내에 잔여물을 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제1 증착 사이클은 1.2torr의 압력 조건, 및 200℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다. For example, the first deposition cycle includes providing the first metal precursor in the chamber, purging the first metal precursor remaining in the chamber, providing plasma in the chamber, and It may include purging the residue within. Specifically, for example, the first deposition cycle may be performed under a pressure condition of 1.2torr and a temperature condition of 200°C.
상기 제1 금속 전구체를 제공하는 단계는 상기 챔버 내에 상기의 <화학식 1> 내지 <화학식 6> 중에서 적어도 어느 하나의 상기 제1 금속 전구체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 상기 제1 금속 전구체가 흡착될 수 있다.Providing the first metal precursor may include providing at least one of the first metal precursors from <
상기 제1 금속 전구체를 퍼지하는 단계는 상기 기판(100) 상에 흡착되지 않고, 상기 챔버 내에 잔존된 상기 제1 금속 전구체를 아르곤 가스를 이용하여 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. Purging the first metal precursor may include purging the first metal precursor remaining in the chamber without being adsorbed on the
상기 플라즈마를 제공하는 단계는 상기 챔버 내에 산소 가스 및 아르곤 가스를 포함하는 혼합 가스를 제공하는 단계와, 동시에, 상기 챔버 내에 플라즈마를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(100) 상에 흡착된 상기 제1 금속 전구체와 상기 산소 가스가 반응할 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마를 제공하는 단계는 제1 시간동안 수행될 수 있고, 상기 혼합 가스는 상기 산소 가스와 상기 아르곤 가스를 50:50의 비율로 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제1 시간은 5초일 수 있다.The providing of the plasma may include providing a mixed gas including an oxygen gas and an argon gas in the chamber and simultaneously applying a plasma to the chamber. Accordingly, the first metal precursor adsorbed on the
상기 잔여물을 퍼지하는 단계는 상기 반응에 의해 상기 챔버 내에 생성된 불순물, 및 상기 챔버 내에 잔존된 상기 산소 가스를 상기 아르곤 가스를 이용하여 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다.Purging the residue may include purging the impurities generated in the chamber by the reaction and the oxygen gas remaining in the chamber using the argon gas.
구체적으로, 상기 제1 증착 사이클을 4 내지 40회 반복적으로 수행하여, 제1 두께를 갖는 상기 제1 물질층(110a)이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 두께는 0.3nm 내지 3.0nm일 수 있고, 상기 제1 물질층(110a)은 인듐 산화물일 수 있다.Specifically, the
상술된 바와 같이, 상기 제1 증착 사이클이 4 내지 40회의 범위 내에서 반복적으로 수행되더라도, 각각의 상기 제1 증착 사이클에 의해 제조된 박막들이, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 구분되어 확인되지 않을 수 있다. 즉, 도 2는 상기 제1 물질층(110a)이 상기 제1 증착 사이클을 복수회 반복적으로 수행하여 제조된 것을 표시하기 위한 것이고, 상기 제1 증착 사이클이 복수회 반복적으로 수행되더라도, 단일한 구성의 상기 제1 물질층(110a)이 제조될 수 있다.As described above, even if the first deposition cycle is repeatedly performed within the range of 4 to 40 times, the thin films manufactured by each of the first deposition cycles, as shown in FIG. 2, are not identified and separated from each other. May not. That is, FIG. 2 is for displaying that the
갈륨을 포함하는 제2 금속 전구체가 제공되어, 상기 제1 물질층(110a) 상에 제2 물질층(120a)이 형성될 수 있다(S130).A second metal precursor containing gallium may be provided to form a
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 금속 전구체는 아래의 <화학식 7>로 표기되는 트리메틸 갈륨(trimethyl gallium), 아래의 <화학식 8>로 표기되는 트리에틸 갈륨(triethyl gallium), 아래의 <화학식 9>로 표기되는 트리스(디메틸아미도)갈륨(tris(dimethylamido)gallium), 갈륨 트리-메톡사이드(gallium tri-methoxide) 또는 갈륨 트리-에톡사이드(gallium tri-ethoxide)중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment, the second metal precursor is trimethyl gallium represented by <
<화학식 7><
<화학식 8><
<화학식 9><Formula 9>
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 물질층(120a)은 플라즈마 강화 원자층 증착법에 의해 제2 증착 사이클로 제조될 수 있다.According to an embodiment, the
예를 들어, 상기 제2 증착 사이클은 상기 챔버 내에 상기 제2 금속 전구체를 제공하는 단계, 상기 챔버 내에 잔존된 상기 제2 금속 전구체를 퍼지하는 단계, 상기 챔버 내에 플라즈마를 제공하는 단계, 및 상기 챔버 내에 잔여물을 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제2 증착 사이클은 1.2torr의 압력 조건, 및 200℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다. For example, the second deposition cycle includes providing the second metal precursor in the chamber, purging the second metal precursor remaining in the chamber, providing plasma in the chamber, and It may include purging the residue within. Specifically, for example, the second deposition cycle may be performed under a pressure condition of 1.2torr and a temperature condition of 200°C.
상기 제2 금속 전구체를 제공하는 단계는 상기 챔버 내에 상기의 <화학식 7> 내지 <화학식 9> 중에서 적어도 어느 하나의 상기 제2 금속 전구체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 물질층(110a) 상에 상기 제2 금속 전구체가 흡착될 수 있다.Providing the second metal precursor may include providing at least one of the second metal precursors from <
상기 제2 금속 전구체를 퍼지하는 단계는 상기 제1 물질층(110a) 상에 흡착되지 않고, 상기 챔버 내에 잔존된 상기 제2 금속 전구체를 아르곤 가스를 이용하여 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. Purging the second metal precursor may include purging the second metal precursor remaining in the chamber without being adsorbed on the
상기 플라즈마를 제공하는 단계는 상기 챔버 내에 산소 가스 및 아르곤 가스를 포함하는 혼합 가스를 제공하는 단계와, 동시에, 상기 챔버 내에 플라즈마를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 물질층(110a) 상에 흡착된 상기 제2 금속 전구체와 상기 산소 가스가 반응하여, 상기 제2 물질층(120a)이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마를 제공하는 단계는 상기 제1 시간보다 긴 시간동안 수행될 수 있고, 상기 혼합 가스는 상기 산소 가스와 상기 아르곤 가스를 50:50의 비율로 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 플라즈마를 제공하는 단계는 15초 동안 수행될 수 있다.The providing of the plasma may include providing a mixed gas including an oxygen gas and an argon gas in the chamber and simultaneously applying a plasma to the chamber. Accordingly, the second metal precursor adsorbed on the
상기 잔여물을 퍼지하는 단계는 상기 제2 물질층(120a)을 제조하는 단계에 의해 상기 챔버 내에 생성된 불순물, 및 상기 챔버 내에 잔존된 상기 산소 가스를 상기 아르곤 가스를 이용하여 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다.The purging of the residue includes purging the impurities generated in the chamber by the manufacturing of the
상술된 바에 따라 제조된 상기 제2 물질층(120a)은 상기 제1 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제2 물질층(120a)은 0.14nm의 두께로 형성될 수 있고, 또한, 상기 제2 물질층(120a)은 갈륨 산화물일 수 있다.The
아연을 포함하는 제3 금속 전구체가 제공되어, 상기 제2 물질층(120a) 상에 상기 제3 물질층(130a)이 형성될 수 있다(S140).A third metal precursor including zinc may be provided so that the
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 금속 전구체는 아래의 <화학식 10>으로 표기되는 트리메틸 아연(trimethyl zinc), 아래의 <화학식 11>로 표기되는 트리에틸 아연(triethyl zinc), 또는 아래의 <화학식 12>로 표기되는 아연 아세테이트(zinc acetate) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment, the third metal precursor is trimethyl zinc represented by <
<화학식 10><
<화학식 11><
<화학식 12><
일 실시 예에 따르면, 상기 제3 물질층(130a)은 플라즈마 강화 원자층 증착법에 의해 제3 증착 사이클로 제조될 수 있다.According to an embodiment, the
예를 들어, 상기 제3 증착 사이클은 상기 챔버 내에 상기 제3 금속 전구체를 제공하는 단계, 상기 챔버 내에 잔존된 상기 제3 금속 전구체를 퍼지하는 단계, 상기 챔버 내에 플라즈마를 제공하는 단계, 및 상기 챔버 내에 잔여물을 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제3 증착 사이클은 1.2torr의 압력 조건, 및 200℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다. For example, the third deposition cycle includes providing the third metal precursor in the chamber, purging the third metal precursor remaining in the chamber, providing plasma in the chamber, and It may include purging the residue within. Specifically, for example, the third deposition cycle may be performed under a pressure condition of 1.2torr and a temperature condition of 200°C.
상기 제3 금속 전구체를 제공하는 단계는 상기 챔버 내에 상기의 <화학식 10> 내지 <화학식 12> 중에서 적어도 어느 하나의 상기 제3 금속 전구체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 물질층(120a) 상에 상기 제3 금속 전구체가 흡착될 수 있다.Providing the third metal precursor may include providing at least one of the third metal precursors from <
상기 제3 금속 전구체를 퍼지하는 단계는 상기 제2 물질층(120a) 상에 흡착되지 않고, 상기 챔버 내에 잔존된 상기 제3 금속 전구체를 아르곤 가스를 이용하여 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다. Purging the third metal precursor may include purging the third metal precursor remaining in the chamber without being adsorbed on the
상기 플라즈마를 제공하는 단계는 상기 챔버 내에 산소 가스 및 아르곤 가스를 포함하는 혼합 가스를 제공하는 단계와, 동시에, 상기 챔버 내에 플라즈마를 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 물질층(120a) 상에 흡착된 상기 제3 금속 전구체와 상기 산소 가스가 반응하여, 상기 제3 물질층(130a)이 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마를 제공하는 단계는 상기 제1 시간과 동일한 시간 동안 수행될 수 있고, 상기 혼합 가스는 상기 산소 가스와 상기 아르곤 가스를 50:50의 비율로 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 플라즈마를 제공하는 단계는 5초 동안 수행될 수 있다.The providing of the plasma may include providing a mixed gas including an oxygen gas and an argon gas in the chamber and simultaneously applying a plasma to the chamber. Accordingly, the third metal precursor adsorbed on the
상기 잔여물을 퍼지하는 단계는 상기 제3 물질층(130a)을 제조하는 단계에 의해 상기 챔버 내에 생성된 불순물, 및 상기 챔버 내에 잔존된 상기 산소 가스를 상기 아르곤 가스를 이용하여 퍼지하는 단계를 포함할 수 있다.The purging of the residue includes purging the impurities generated in the chamber by the manufacturing of the
상술된 바에 따라 제조된 상기 제3 물질층(130a)은 상기 제1 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 상기 제3 물질층(130a)은 0.15nm의 두께로 형성될 수 있고, 또한, 제3 물질층(130a)은 아연 산화물일 수 있다.The
상술된 바와 같이, 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(100) 상에 상기 제1 물질층(110a), 상기 제2 물질층(120a), 및 상기 제3 물질층(130a)을 포함하는 적층 구조체가 제조될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 적층 구조체는 제1 구조를 갖는 트랜지스터의 활성층(200a)일 수 있다.As described above, according to an embodiment, a stacked structure including the
상술된 바에 따라 제조된 상기 제1 물질층(110a)은 비정질상을 매트릭스(amorphous phased matrix)로 포함하고, 상기 매트릭스 내에 부분적으로 결정상(partially crystrallized region)을 갖는 메조-결정질(meso-crystalline)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 물질층(110a)은 상기 제2 물질층(120a), 및 상기 제3 물질층(130a)보다 두껍게 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 물질층(110a), 및 상기 제1 물질층(110a)과 접촉하는 상기 제2 물질층(120a)의 사이에 이차원 전자 가스가 형성될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 제1 구조를 갖는 상기 활성층(200a)은 상기 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다.The
다른 실시 예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)이 제조될 수 있다. 구체적으로, 도 1 내지 도 2를 참조하여 상술된 상기 제1 물질층(110a)을 형성하는 단계, 상기 제2 물질층(120a)을 형성하는 단계, 및 상기 제3 물질층(130a)을 형성하는 단계는 하나의 단위 공정으로 정의될 수 있고, 상기 단위 공정이 반복적으로 수행되어 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)이 제조될 수 있다.According to another embodiment, as illustrated in FIG. 3, the
다시 말하면, 도 2를 참조하여 상술된 상기 제1 구조를 갖는 상기 활성층(200a) 상에 상기 제1 물질층(110b), 상기 제1 물질층(110b) 상에 상기 제2 물질층(120b), 및 상기 제2 물질층(120b) 상에 상기 제3 물질층(130b)을 포함하는 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)이 제조될 수 있다.In other words, the
상술된 바와 같이, 제1 물질층(110a, 110b)은 메조-결정질(meso-crystalline)을 가질 수 있고, 또한, 상기 제2 물질층(120a, 120b) 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)보다 두껍게 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)는 상기 제1 물질층(110a, 110b)과 상기 제2 물질층(120a, 120b) 사이, 및 상기 제1 물질층(110a, 110b)과 상기 제3 물질층(130a, 130b) 사이에 상기 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)은 상기 제1 구조를 갖는 상기 활성층(100b)에 비하여, 상기 제1 물질층(110a, 110b)과 상기 제3 물질층(130a, 130b) 사이에 형성된 상기 이차원 전자 가스를 더 포함할 수 있다.As described above, the
또한, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)은 비교적으로 낮은 밴드갭(band gap)을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)의 이동도가 용이하게 향상될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)은 약 2.7eV의 밴드갭을 가질 수 있고, 3.6 내지 11cm2/Vs의 정공 이동도(hall mobility)를 가질 수 있다.In addition, the
도 1 내지 도 2를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 제1 물질층(110a, 110b)은 제1 증착 사이클로 형성될 수 있고, 상기 제2 물질층(120a, 120b)은 제2 증착 사이클로 형성될 수 있고, 상기 제3 물질층(130a, 130b)은 제3 증착 사이클로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 증착 사이클, 상기 제2 증착 사이클, 및 상기 제3 증착 사이클은 4:1:1 내지 40:1:1의 비를 가질 수 있고, 구체적으로 예를 들어, 16:1:1 초과 40:1:1 미만의 비를 가질 수 있다.As described above with reference to FIGS. 1 to 2, the
즉, 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)은 상기 제1 물질층(110a, 110b)보다 얇게 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제2 물질층(120a, 120b)과 접촉하는 상기 제3 물질층(130a, 130b)은 혼합될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)이 서로 구분되어 확인되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)은 하나의 산화물 층으로 형성될 수 있다. That is, the
다시 말하면, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층은 상기 제1 물질층(110a, 110b), 및 상기 산화물 층의 적층 구조체로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 산화물 층과 상기 제1 물질층(110a, 110b)의 계면에서 상기 제1 물질층(110a, 110b)과 상기 산화물 층이 혼합될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상술된 바와 같이, 상기 제1 물질층(110a, 110b)은 상기 인듐 산화물일 수 있고, 상기 제2 물질층(120a, 120b)은 갈륨 산화물일 수 있고, 상기 제3 물질층(130a, 130b)은 아연 산화물일 수 있다. In other words, the active layer having the second structure may be formed of a stacked structure of the
이에 따라, 상기 제2 구조를 갖는 상기 활성층(200b)은 다수의 적층된 상기 인듐 산화물 층(310), 및 상기 인듐 산화물 층(310) 사이에 형성된 상기 인듐-갈륨-아연 산화물 층(320)을 포함하는 도 4에 도시된 상기 활성층(300)의 구조를 가질 수 있다. 이 때, 상기 인듐 산화물 층(310)은 상기 제1 물질층(110a, 110b)에 대응될 수 있고, 상기 인듐-갈륨-아연 산화물 층(320)은 상기 제1 물질층(110a, 110b), 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)이 혼합된 영역에 대응될 수 있다.Accordingly, the
또한, 구체적으로 예를 들어, 도 1 및 도 2를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 제1 물질층(110a, 110b), 상기 제2 물질층(120a, 120b) 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)는 0.14nm 내지 3.0nm의 비교적 얇은 두께로 형성될 수 있다. In addition, specifically, for example, as described above with reference to FIGS. 1 and 2, the
이에 따라, 상기 활성층(300)은 상기 인듐 산화물 층(310), 및 상기 인듐 산화물 층(310) 상에 상기 인듐-갈륨-아연 산화물 층(320)을 포함하는 단위체가 반복적으로 적층되어 형성된 초격자(superlattice) 구조를 가질 수 있다.Accordingly, the
도 1 내지 도 3을 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 활성층(300)은 상기 인듐 산화물 층(310), 및 상기 인듐-갈륨-아연 산화물 층(320) 사이에 형성된 상기 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 활성층(300)은 상기 활성층(300) 내에 전하(330)를 포함할 수 있다. 상기 전하(330)는 상기 이차원 전자 가스를 따라 이동할 수 있고, 이에 따라, 상기 활성층(300)의 전도도가 향상될 수 있다. As described above with reference to FIGS. 1 to 3, the
도 1 내지 도 3을 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 활성층(200a, 200b)은 상기 제1 물질층(110a, 100b), 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)을 포함하는 단위체가 반복적으로 적층되어 형성될 수 있다.As described above with reference to FIGS. 1 to 3, the
이 때, 상기 제1 물질층(110a, 100b)은 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)보다 두껍게 형성될 수 있다. 동시에, 상기 제1 물질층(110a, 100b)은 메조-결정질을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 물질층(110a, 100b)과 상기 제2 물질층(120a, 120b)의 사이, 및 상기 제1 물질층(110a, 100b)과 상기 제3 물질층(130a, 130b)의 사이에 상기 이차원 전자 가스가 형성될 수 있다.In this case, the
상술된 바와 같이, 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)은 상기 제1 물질층(110a, 100b)보다 얇게 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)은 각각 1회의 상기 제2 증착 사이클, 및 1회의 상기 제3 증착 사이클을 수행하여 제조될 수 있다. 이에 따라, 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)을 포함하는 국부적인 영역에서 상기 제1 물질층(110a, 100b), 상기 제2 물질층(120a, 120b), 및 상기 제3 물질층(130a, 130b)이 서로 혼합되어 형성될 수 있다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 물질층(110a, 100b)에 대응되는 상기 인듐 산화물 층(310), 및 상기 혼합 영역에 대응되는 상기 인듐-갈륨-아연 산화물 층(320)을 포함하는 상기 활성층(300)이 형성될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 인듐 산화물 층(310), 및 상기 인듐-갈륨-아연 산화물 층(320) 사이에 상기 이차원 전자 가스가 형성될 수 있다.As described above, the
즉, 상기 활성층(200a, 200b, 300)은 상기 활성층(200a, 200b, 300) 내에 분포된 상기 전하(330)가 비교적 빠른 속도로 이동 가능한 상기 이차원 전자 가스를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 활성층(200a, 200b, 300)을 포함하는 상기 트랜지스터는 고이동도를 가질 수 있다. That is, the
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 개략적인 모식도이다.6 is a schematic schematic diagram of a transistor according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 기판(400), 상기 기판(400) 상에 형성된 게이트 전극(410), 상기 게이트 전극 상에 형성된 게이트 절연층(420), 상기 게이트 절연층(420) 상에 배치된 활성층(430), 및 상기 게이트 절연층(420) 상에 배치된 상기 활성층(430)의 양측과 각각 접촉하는 소스 전극(440s) 및 드레인 전극(440d)을 포함하는 트랜지스터가 제조될 수 있다.Referring to FIG. 6, a
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(400)은 실리콘 기판, 유리 기판, 또는 플라스틱 기판 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.According to an embodiment, the
구체적으로 예를 들어, 상기 플라스틱 기판은 폴리에테르설폰(PES), 폴리아크릴레이트(PA), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리이미드(PI), 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.Specifically, for example, the plastic substrate may be formed of at least one of polyethersulfone (PES), polyacrylate (PA), polyetherimide (PEI), polyimide (PI), or polyethylene terephthalate (PET). I can.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트 전극(410)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 또는 몰리브덴(Mo) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.According to an embodiment, the
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트 절연층(420)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 알루미늄 산화물, 또는 하프늄 산화물 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. According to an embodiment, the
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 전극(440s) 및 상기 드레인 전극(440d)은 각각 금속 또는 전도성 산화물 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. According to an embodiment, each of the
예를 들어, 상기 금속은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 또는 크롬(Cr) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.For example, the metal may include at least one of molybdenum (Mo), copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), or chromium (Cr).
다른 예를 들어, 상기 전도성 산화물은 인듐(In), 아연(Zn), 갈륨(Ga), 주석(Sn), 알루미늄(Al) 또는 마그네슘(Mg) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 전도성 산화물은 인듐-주석 산화물(ITO), 또는 인듐-갈륨-아연-산화물(IGZO) 중에서 적어도 어느 하나일 수 있다.For another example, the conductive oxide may include at least one of indium (In), zinc (Zn), gallium (Ga), tin (Sn), aluminum (Al), or magnesium (Mg). Specifically, for example, the conductive oxide may be at least one of indium-tin oxide (ITO) or indium-gallium-zinc-oxide (IGZO).
일 실시 예에 따르면, 상기 활성층(430)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 상술된 상기 활성층(200a, 200b, 300)일 수 있다.According to an embodiment, the
상술된 바와 같이, 상기 활성층(200a, 200b, 300)은 이차원 전자 가스를 포함할 수 있고, 이에 따라, 상기 이차원 전자 가스를 따라 상기 전하(330)가 이동하여, 상기 트랜지스터의 이동도가 용이하게 향상될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 트랜지스터의 이동도는 약 75cm2/Vs 이하의 값을 가질 수 있다.As described above, the
이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법 및 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, a method of manufacturing an active layer of a transistor and evaluation results of characteristics according to a specific experimental example of the present invention are described.
실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조Preparation of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1
상기 기판으로 Si/SiO2 기판, 상기 제1 금속 전구체로 3-디메틸아미노프로필-디메틸 인듐((3-dimethylaminopropyl)-dimethyl indium), 상기 제2 금속 전구체로 트리메틸 갈륨(trimethyl gallium), 상기 제3 금속 전구체로 트리메틸 아연(trimethyl zinc)이 준비되었다.Si/SiO 2 as the substrate, 3-dimethylaminopropyl-dimethyl indium as the first metal precursor, trimethyl gallium as the second metal precursor, and the third Trimethyl zinc was prepared as a metal precursor.
Si/SiO2 기판이 챔버 내에 장입한 후, 상기 챔버 내의 온도를 200℃로 유지하였다.After the Si/SiO 2 substrate was charged into the chamber, the temperature in the chamber was maintained at 200°C.
상기 챔버 내에 "상기 제1 금속 전구체 주입→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입→산소/아르곤 플라즈마 5초, 1.2torr→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입"의 제1 증착 사이클을 4회 반복하여, 상기 기판 상에 상기 제1 물질층이 형성되었다.The first deposition cycle of “injecting the first metal precursor → purge gas (argon gas) injection → oxygen/
상기 챔버 내에 "상기 제2 금속 전구체 주입→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입→산소/아르곤 플라즈마 15초, 1.2torr→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입"의 제2 증착 사이클을 1회 반복하여, 상기 제1 물질층 상에 상기 제2 물질층이 형성되었다.The second deposition cycle of “injecting the second metal precursor → purge gas (argon gas) injection → oxygen/
상기 챔버 내에 "상기 제3 금속 전구체 주입→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입→산소/아르곤 플라즈마 5초, 1.2torr→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입"의 제3 증착 사이클을 1회 반복하여, 상기 제2 물질층 상에 상기 제3 물질층이 형성되었다.The third deposition cycle of “injecting the third metal precursor → purge gas (argon gas) injection → oxygen/
상기 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제2 물질층을 형성하는 단계, 및 상기 제3 물질층을 형성하는 단계를 하나의 단위 공정으로 정의하고, 상기 단위 공정을 반복적으로 수행하여, 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층이 제조되었다.The step of forming the first material layer, the step of forming the second material layer, and the step of forming the third material layer are defined as one unit process, and the unit process is repeatedly performed. The active layer of the transistor according to 1-1 was fabricated.
실험 예 1-2에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조Preparation of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-2
상술된 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 제1 증착 사이클을 4회 대신 8회 반복하여, 실험 예 1-2에 따른 트랜지스터의 활성층이 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, but the first deposition cycle was repeated 8 times instead of 4 times, thereby manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-2.
실험 예 1-3에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조Preparation of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-3
상술된 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 제1 증착 사이클을 4회 대신 12회 반복하여, 실험 예 1-3에 따른 트랜지스터의 활성층이 제조되었다.It was performed in the same manner as the method of manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, but the first deposition cycle was repeated 12 times instead of 4 times to prepare the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-3.
실험 예 1-4에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조Preparation of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-4
상술된 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 제1 증착 사이클을 4회 대신 16회 반복하여, 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층이 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, but the first deposition cycle was repeated 16 times instead of 4 times, thereby manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-5.
실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조Preparation of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-5
상술된 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 제1 증착 사이클을 4회 대신 20회 반복하여, 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층이 제조되었다.It was performed in the same manner as the method of manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, but the first deposition cycle was repeated 20 times instead of 4 times, thereby manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-5.
실험 예 1-6에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조Preparation of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-6
상술된 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 제1 증착 사이클을 4회 대신 40회 반복하여, 실험 예 1-6에 따른 트랜지스터의 활성층이 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, but the first deposition cycle was repeated 40 times instead of 4 times, thereby manufacturing the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-6.
비교 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조Preparation of the active layer of the transistor according to Comparative Example 1-1
Si/SiO2 기판이 챔버 내에 장입한 후, 상기 챔버 내의 온도를 200℃로 유지하였다.After the Si/SiO 2 substrate was charged into the chamber, the temperature in the chamber was maintained at 200°C.
상기 챔버 내에 "상기 3-디메틸아미노프로필-디메틸 인듐((3-dimethylaminopropyl)-dimethyl indium) 주입→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입→산소/아르곤 플라즈마 5초, 1.2torr→퍼지 가스(아르곤 가스) 주입"의 증착 사이클을 반복하여, 비교 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층이 제조되었다.In the chamber, "the 3-dimethylaminopropyl-dimethyl indium ((3-dimethylaminopropyl)-dimethyl indium) injection → purge gas (argon gas) injection → oxygen/
상술된 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-6에 따른 트랜지스터의 활성층의 제조 방법에서 상기 제1 증착 사이클, 상기 제2 증착 사이클, 및 상기 제3 증착 사이클의 반복 횟수가 아래의 <표 1>에 정리되었다.In the method of manufacturing an active layer of a transistor according to Experimental Examples 1-1 to 1-6 described above, the number of repetitions of the first deposition cycle, the second deposition cycle, and the third deposition cycle are shown in Table 1 below. Was organized in.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 사이클 당 막 성장(growth per cycle, GPC) 및 굴절률(Refractive index, RI)를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating a growth per cycle (GPC) and a refractive index (RI) of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층의 제1 물질층(In2O3)의 두께가 아래의 <표 2>에 작성되었다. Referring to FIG. 7, the thickness of the first material layer (In 2 O 3 ) of the active layer of the transistor according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 of the present invention is written in Table 2 below.
<표 1> 및 도 7에서 알 수 있듯이, 상기 활성층의 두께는 상기 제1 증착 사이클의 반복 횟수에 비례하는 것을 알 수 있다.또한, 상술된 바에 따라, 상기 제1 물질층(In2O3), 상기 제2 물질층(Ga2O3), 및 제3 물질층(ZnO)의 1회의 증착 사이클당 형성되는 두께가 <표 3>에 작성되었다.As can be seen from <Table 1> and FIG. 7, the thickness of the active layer is proportional to the number of repetitions of the first deposition cycle. In addition, as described above, the first material layer (In 2 O 3 ), the thicknesses formed per deposition cycle of the second material layer (Ga 2 O 3 ) and the third material layer (ZnO) are written in <Table 3>.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 활성층의 굴절률은 상기 제1 증착 사이클의 반복 횟수에 관계없이 실질적으로 일정한 값을 갖는 것을 알 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 7, it can be seen that the refractive index of the active layer has a substantially constant value regardless of the number of repetitions of the first deposition cycle.
이에 따라, 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층에 포함된 원소 조성비를 확인하기 위해, X-선 광전자 분광법(XPS)을 이용하여 측정된 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층의 원소 조성비가 아래의 <표 4>에 작성되었다.Accordingly, in order to check the element composition ratio included in the active layer of the transistor according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 of the present invention, Experimental Example 1-1 measured using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) To the element composition ratio of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-5 are shown in Table 4 below.
<표 4>를 참조하면, <표 2> 및 도 7을 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 제1 증착 사이클이 증가할수록, 상기 활성층의 상기 인듐의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다.Referring to <Table 4>, as described above with reference to <Table 2> and FIG. 7, it can be seen that as the first deposition cycle increases, the ratio of the indium in the active layer increases.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 투과도를 나타내는 도면이고, 삽입된 도면은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 광학적 밴드갭(optical bandgap)을 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating transmittance of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention, and an inserted drawing is a diagram illustrating an optical bandgap of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층의 투과도는 300 내지 900nm의 범위에서 상기 제1 증착 사이클이 증가할수록 감소하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 8, it can be seen that the transmittance of the active layer of the transistor according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 of the present invention decreases as the first deposition cycle increases in the range of 300 to 900 nm.
도 8의 삽입된 도면을 참조하면, 상기 제1 증착 사이클이 12 사이클 미만인 경우, 상기 활성층의 흡광도는 상기 제1 증착 사이클이 증가할수록 증가되는 것을 알 수 있다. 반면, 상기 제1 증착 사이클이 12 사이클 이상인 경우, 상기 활성층의 흡광도는 상기 제1 증착 사이클이 증가함에 따라, 실질적으로 거의 일정해지는 것을 알 수 있다.Referring to the inserted drawing of FIG. 8, it can be seen that when the first deposition cycle is less than 12 cycles, the absorbance of the active layer increases as the first deposition cycle increases. On the other hand, when the first deposition cycle is more than 12 cycles, it can be seen that the absorbance of the active layer becomes substantially constant as the first deposition cycle increases.
도 8의 삽입된 도면을 참조하여, 상기 활성층의 광학적 밴드갭이 아래의 <표 5>와 같이 확인되었다.Referring to the inserted drawing of FIG. 8, the optical band gap of the active layer was confirmed as shown in Table 5 below.
<표 5>에서 알 수 있듯이, 상기 활성층의 밴드갭은 상술된 상기 흡광도와 실질적으로 유사한 경향을 나타내는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 제1 증착 사이클이 12 사이클 미만인 경우, 상기 활성층의 밴드갭은 상기 제1 증착 사이클이 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 제1 증착 사이클이 12 사이클 이상인 경우, 상기 활성층의 밴드갭은 상기 제1 증착 사이클이 증가함에 따라, 실질적으로 비슷한 값을 갖는 것을 알 수 있다.As can be seen from <Table 5>, it can be seen that the band gap of the active layer exhibits a tendency substantially similar to the above-described absorbance. That is, when the first deposition cycle is less than 12 cycles, it can be seen that the band gap of the active layer decreases as the first deposition cycle increases. In addition, when the first deposition cycle is 12 cycles or more, it can be seen that the band gap of the active layer has a substantially similar value as the first deposition cycle increases.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 X-선 회절 패턴(XRD)을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating an X-ray diffraction pattern (XRD) of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 비교 예 1-1, 및 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층의 결정 구조가 확인되었다.Referring to FIG. 9, the crystal structures of the active layers of the transistors according to Comparative Example 1-1 and Experimental Examples 1-1 to 1-5 of the present invention were confirmed.
도 9에 도시된 바와 같이, 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층은 실질적으로 동일한 피크를 갖는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층은 실질적으로 동일한 구조를 갖는 것을 확인하였다. 즉, 도 1 내지 도 3을 참조하여 상술된 바와 같이, 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층은 4 내지 20회의 상기 제1 증착 사이클의 범위에서 메조-결정질을 갖는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 9, it can be seen that the active layers of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 have substantially the same peak. Accordingly, it was confirmed that the active layers of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 had substantially the same structure. That is, as described above with reference to FIGS. 1 to 3, the active layers of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 have meso-crystalline in the range of the
구체적으로, 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층은 25°, 및 45°에서 피크를 갖는 것을 알 수 있다. 이 때, 상기 제1 증착 사이클이 증가할수록, 25°에서 피크는 증가하는 것을 알 수 있고, 45°에서 피크는 실질적으로 감소하는 것을 확인하였다.Specifically, it can be seen that the active layers of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 have peaks at 25° and 45°. In this case, as the first deposition cycle increased, it was found that the peak increased at 25°, and the peak decreased substantially at 45°.
도 1 내지 도 5에서 상술된 바와 같이, 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층은 인듐-갈륨-아연 산화물로 제조되었고, 비교 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층은 인듐 산화물로 제조되었다. 이에 따라, 비교 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층은 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층과 다른 결정 구조를 갖는 것을 확인하였다.1 to 5, the active layers of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 were made of indium-gallium-zinc oxide, and the active layer of the transistor according to Comparative Example 1-1 was indium. It is made of oxide. Accordingly, it was confirmed that the active layer of the transistor according to Comparative Example 1-1 had a crystal structure different from that of the active layer of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 산소 1s의 결합 에너지(binding energy)를 나타내는 도면이다.10 to 12 are diagrams illustrating binding energy of 1s oxygen in an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층에 포함된 산소 원소의 결합 분포를 알 수 있다. Referring to FIGS. 10 to 12, it can be seen the bonding distribution of oxygen elements included in the active layer of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 of the present invention.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 산소 원자는 금속-산소(M-O), 금속-산소 공공(M-Ovac), 및 금속-수산화기(M-OH)의 결합을 갖는 것을 확인하였다.As shown in FIGS. 10 to 12, it was confirmed that the oxygen atom has a bond of a metal-oxygen (MO), a metal-oxygen vacancy (MO vac ), and a metal-hydroxyl group (M-OH).
상기 금속-산소 결합은 상기 제1 증착 사이클이 증가할수록, 피크의 세기가 증가하는 것을 알 수 있다. 반면, 상기 금속-산소 공공은 상기 제1 증착 사이클이 증가할수록, 피크의 세기가 감소하는 것을 확인하였고, 상기 금속-수산화기는 4 내지 20회의 상기 제1 금속 증착 사이클의 범위에서 실질적으로 유사한 값을 갖는 것을 확인하였다.It can be seen that in the metal-oxygen bonding, as the first deposition cycle increases, the intensity of the peak increases. On the other hand, it was confirmed that the intensity of the peak decreases as the first deposition cycle increases in the metal-oxygen vacancy, and the metal-hydroxyl group has a substantially similar value in the range of 4 to 20 times of the first metal deposition cycle. It was confirmed to have.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 금속-산소 결합, 및 수소-산소 결합의 면적 비율(area ratio), 및 산소 결함(oxygen deficient)을 나타내는 도면이다.13 is a diagram showing an area ratio of metal-oxygen bonds, hydrogen-oxygen bonds, and oxygen deficient in an active layer of a transistor according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 도 12를 참조하여 상술된 상기 산소원소의 결합 분포가 상기 금속의 종류에 따라 확인되었다. 도 7 및 <표 4>를 통하여, 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층은 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 상기 인듐 원소의 양이 증가하는 것을 확인하였다. Referring to FIG. 13, the bonding distribution of the oxygen element described above with reference to FIG. 12 was confirmed according to the type of the metal. 7 and <Table 4>, it is confirmed that the amount of the indium element increases as the first metal deposition cycle increases in the active layers of the transistors according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 of the present invention. I did.
이에 따라, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 활성층은 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 인듐-산소 결합의 비가 증가하는 것을 알 수 있다. 반면, <표 4>를 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 갈륨 원소, 및 상기 아연 원소는 상기 인듐에 비하여 상대적으로 상기 활성층 내에 포함되는 비율이 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 갈륨-산소 결합 또는 아연-산소 결합의 비는 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 감소하는 것을 알 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 13, it can be seen that the ratio of indium-oxygen bonds increases as the first metal deposition cycle increases in the active layer. On the other hand, as described above with reference to <Table 4>, it can be seen that the ratio of the gallium element and the zinc element contained in the active layer is relatively reduced compared to the indium. Accordingly, it can be seen that the ratio of gallium-oxygen bonds or zinc-oxygen bonds decreases as the first metal deposition cycle increases.
반면, 상기 수소-산소 결합(수산화기)은 4 내지 20회의 상기 제1 금속 증착 사이클의 범위에 대하여, 실질절적으로 일정한 값을 갖는 것을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the hydrogen-oxygen bond (hydroxyl group) has a substantially constant value for the range of the first
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 활성층은 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 산소 결함(oxygen deficient)의 비율이 증가하는 것을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 13, it can be seen that the proportion of oxygen deficient in the active layer increases as the first metal deposition cycle increases.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 활성층의 정공 이동도(hall mobility)를 나타내는 도면이다.14 is a diagram illustrating hole mobility of an active layer of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실험 예 1-3, 및 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층의 상온 이하의 온도 범위에서 정공 이동도가 도시되었다. 이 때, 본 발명의 실험 예 1-1 내지 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층의 상온에서의 전하 밀도, 및 정공 이동도가 아래의 <표 6>에 작성되었다.Referring to FIG. 14, hole mobility in an active layer of a transistor according to Experimental Examples 1-3 and 1-5 of the present invention in a temperature range below room temperature is shown. At this time, the charge density and hole mobility at room temperature of the active layer of the transistor according to Experimental Examples 1-1 to 1-5 of the present invention were written in Table 6 below.
<표 6>에서 알 수 있듯이, 상기 전하 밀도는 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 정공 이동도도 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 향상되는 것을 확인하였다.또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 실험 예 1-3에 따른 트랜지스터의 활성층은 온도가 감소할수록, 상기 정공 이동도가 비교적으로 빠르게 감소하였다. 반면, 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층은 온도가 감소할수록, 상기 정공 이동도가 비교적으로 느리게 감소하는 것을 확인하였다.As can be seen from <Table 6>, it can be seen that the charge density increases as the first metal deposition cycle increases. In addition, it was confirmed that the hole mobility was also improved as the first metal deposition cycle increased. In addition, as shown in FIG. 14, the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-3 was The hole mobility decreased relatively quickly. On the other hand, it was confirmed that the hole mobility in the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-5 decreased relatively slowly as the temperature decreased.
이하, 본 발명의 구체적인 실험 예에 따른 트랜지스터의 제조 방법 및 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, a method of manufacturing a transistor according to a specific experimental example of the present invention and a result of evaluation of characteristics will be described.
실험 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조Fabrication of a transistor according to Experimental Example 2-1
상기 Si/SiO2 기판 상에 실리콘 산화물(SiO2) 박막을 100nm 제조한 후, 상술된 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층을 20nm의 두께로 형성하였다.After 100 nm of a silicon oxide (SiO 2 ) thin film was prepared on the Si/SiO 2 substrate, the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1 was formed to a thickness of 20 nm.
상기 실리콘 산화물 박막 상에 배치된 상기 활성층의 양측에 각각 접촉하도록 인듐-주석 산화물(ITO)을 패터닝하여 100nm의 두께로 형성하여, 실험 예 2-1에 따른 트랜지스터가 제조되었다.Indium-tin oxide (ITO) was patterned to contact both sides of the active layer disposed on the silicon oxide thin film to have a thickness of 100 nm, thereby manufacturing a transistor according to Experimental Example 2-1.
실험 예 2-2에 따른 트랜지스터의 제조Fabrication of a transistor according to Experimental Example 2-2
상술된 실험 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층 대신 실험 예 1-2에 따른 트랜지스터의 활성층을 제조하여, 실험 예 2-2에 따른 트랜지스터가 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the transistor according to Experimental Example 2-1, except that the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-2 was manufactured instead of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, and Experimental Example 2-2. According to the transistor was fabricated.
실험 예 2-3에 따른 트랜지스터의 제조Fabrication of a transistor according to Experimental Example 2-3
상술된 실험 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층 대신 실험 예 1-3에 따른 트랜지스터의 활성층을 제조하여, 실험 예 2-3에 따른 트랜지스터가 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the transistor according to Experimental Example 2-1, except that the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-3 was prepared instead of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, and Experimental Example 2-3. The transistor according to was manufactured.
실험 예 2-4에 따른 트랜지스터의 제조Fabrication of a transistor according to Experimental Example 2-4
상술된 실험 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층 대신 실험 예 1-4에 따른 트랜지스터의 활성층을 제조하여, 실험 예 2-4에 따른 트랜지스터가 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the transistor according to Experimental Example 2-1, except that the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-4 was prepared instead of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, and Experimental Example 2-4. The transistor according to was manufactured.
실험 예 2-5에 따른 트랜지스터의 제조Fabrication of a transistor according to Experimental Example 2-5
상술된 실험 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층 대신 실험 예 1-5에 따른 트랜지스터의 활성층을 제조하여, 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터가 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the transistor according to Experimental Example 2-1, except that the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-5 was prepared instead of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, and Experimental Example 2-5. The transistor according to was manufactured.
실험 예 2-6에 따른 트랜지스터의 제조Fabrication of a transistor according to Experimental Example 2-6
상술된 실험 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층 대신 실험 예 1-6에 따른 트랜지스터의 활성층을 제조하여, 실험 예 2-6에 따른 트랜지스터가 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the transistor according to Experimental Example 2-1, except that the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-6 was prepared instead of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, and Experimental Example 2-6. The transistor according to was manufactured.
비교 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조Fabrication of a transistor according to Comparative Example 2-1
상술된 실험 예 2-1에 따른 트랜지스터의 제조 방법과 동일한 방법으로 수행하되, 실험 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층 대신 비교 예 1-1에 따른 트랜지스터의 활성층을 제조하여, 비교 예 2-1에 따른 트랜지스터가 제조되었다.It was carried out in the same manner as the method of manufacturing the transistor according to Experimental Example 2-1, but the active layer of the transistor according to Comparative Example 1-1 was prepared instead of the active layer of the transistor according to Experimental Example 1-1, and Comparative Example 2-1. The transistor according to was manufactured.
도 15 내지 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 트랜지스터의 전이 특성 곡선(transfer curve)를 나타내는 도면이다.15 to 17 are diagrams illustrating a transfer curve of a transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 발명의 실험 예 2-1(도 15의 (a)), 실험 예 1-3(도 15의 (b)), 실험 예 1-5(도 16의 (a)), 실험 예 1-6(도 16의 (b)), 및 비교 예 2-1(도 17)에 따른 트랜지스터에 인가된 드레인 전압(VD)이 0.1V 및 20.1V인 경우, 상기 트랜지스터의 전류 전압 특성이 관찰되었다. 이에 따라, 측정된 트랜지스터 특성이 아래의 <표 7>에 작성되었다. 15 to 17, Experimental Example 2-1 (FIG. 15(a)), Experimental Example 1-3 (FIG. 15(b)), Experimental Example 1-5 (( a)), when the drain voltage (V D ) applied to the transistor according to Experimental Example 1-6 (FIG. 16(b)), and Comparative Example 2-1 (FIG. 17) is 0.1V and 20.1V, the above The current-voltage characteristics of the transistor were observed. Accordingly, the measured transistor characteristics are written in Table 7 below.
(V)V th
(V)
(cm2/Vs)μ eff
(cm 2 /Vs)
(cm2/Vs)μ sat
(cm 2 /Vs)
(V/decade)SS
(V/decade)
(V)Hysteresis
(V)
<표 7>에서 알 수 있듯이, 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터의 이동도가 약 74.3 cm2/Vs으로, 가장 높은 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술된 바와 같이, 상기 트랜지스터가 상기 제1 증착 사이클이 16회 초과 40회 미만으로 제조된 상기 활성층을 포함하는 경우, 고이동도를 갖는 상기 트랜지스터가 용이하게 제조될 수 있다.As can be seen from <Table 7>, the mobility of the transistor according to Experimental Example 2-5 is about 74.3 cm 2 /Vs, indicating the highest value. Accordingly, as described above with reference to FIGS. 1 to 6, when the transistor includes the active layer manufactured with the first deposition cycle exceeding 16 times and less than 40 times, the transistor having high mobility is easily Can be manufactured.
도 18은 본 발명의 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터의 출력 곡선(output curve)를 나타내는 도면이다.18 is a diagram showing an output curve of a transistor according to Experimental Example 2-5 of the present invention.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터에, 게이트 전압이 0 내지 20V의 범위로 인가되는 경우, 상기 트랜지스터의 출력 곡선이 확인되었다.Referring to FIG. 18, when the gate voltage is applied in the range of 0 to 20V to the transistor according to Experimental Example 2-5 of the present invention, the output curve of the transistor was confirmed.
도 18에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전압의 범위에 대해서, 드레인 전압이 더 이상 증가하지 않고 일정하게 유지(saturation)되는 것을 확인하였다. 즉, 상기 게이트 전압의 범위에서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 상술된 제1 증착 사이클이 16회 초과 40회 미만으로 제조된 상기 활성층을 포함하는 상기 트랜지스터는 트랜지스터 특성이 구현되는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 18, it was confirmed that the drain voltage did not increase any more and maintained constant (saturation) with respect to the range of the gate voltage. That is, in the range of the gate voltage, it was confirmed that the transistor including the active layer in which the first deposition cycle described above with reference to FIGS. 1 to 6 was more than 16 times and less than 40 times had transistor characteristics.
도 19 내지 도 21은 본 발명의 실험 예 2-1 내지 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터의 포화 이동도(saturation mobility)가 포함된 전이 특성 곡선(transfer curve)를 나타내는 도면이다.19 to 21 are diagrams showing transfer curves including saturation mobility of transistors according to Experimental Examples 2-1 to 2-5 of the present invention.
도 19 내지 도 21을 참조하면, 본 발명의 실험 예 2-1 내지 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터에 대하여, 상기 트랜지스터의 제조 단계에서 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 즉, 상기 인듐의 함량이 증가될수록, 상기 트랜지스터의 전이 특성이 증가되는 것을 확인하였다.19 to 21, for the transistors according to Experimental Examples 2-1 to 2-5 of the present invention, as the first metal deposition cycle increases in the manufacturing step of the transistor, that is, the indium It was confirmed that as the content increased, the transition characteristics of the transistor increased.
또한, 상기 트랜지스터의 제조 단계에서 상기 제1 금속 증착 사이클이 증가할수록, 상기 트랜지스터의 포화 이동도도 증가되는 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that as the first metal deposition cycle increased in the manufacturing step of the transistor, the saturation mobility of the transistor also increased.
이에 따라, 도21에 도시된 실험 예 2-5에 따른 트랜지스터가 높은 전이 특성을 갖는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the transistor according to Experimental Example 2-5 shown in FIG. 21 has high transition characteristics.
이상, 본 발명의 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.In the above, although it has been described in detail using a preferred embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment, it will be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
100, 400: 기판
110a, 110b: 제1 물질층
120a, 120b: 제2 물질층
130a, 130b: 제3 물질층
200a, 200b, 300, 430: 활성층
310: 인듐 산화물(In2O3) 층
320: 인듐-갈륨-아연 산화물(IGZO) 층
330: 전하
410: 게이트 전극
420: 게이트 절연층
440s: 소스 전극
440d: 드레인 전극100, 400: substrate
110a, 110b: first material layer
120a, 120b: second material layer
130a, 130b: third material layer
200a, 200b, 300, 430: active layer
310: Indium oxide (In 2 O 3 ) layer
320: indium-gallium-zinc oxide (IGZO) layer
330: electric charge
410: gate electrode
420: gate insulating layer
440s: source electrode
440d: drain electrode
Claims (13)
인듐을 포함하는 제1 금속 전구체를 제공하여, 상기 기판 상에 제1 물질층을 형성하는 단계;
갈륨을 포함하는 제2 금속 전구체를 제공하여, 상기 제1 물질층 상에 제2 물질층을 형성하는 단계; 및
아연을 포함하는 제3 금속 전구체를 제공하여, 상기 제2 물질층 상에 제3 물질층을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층을 포함하는 적층 구조체는, 트랜지스터의 활성층이고,
상기 적층 구조체는, 상기 제1 물질층과 상기 제2 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함하고,
상기 제1 물질층은, 제1 증착 사이클로 형성되고,
상기 제2 물질층은, 제2 증착 사이클로 형성되고,
상기 제3 물질층은, 제3 증착 사이클로 형성되는 것을 포함하되,
상기 제1 증착 사이클, 상기 제2 증착 사이클, 및 상기 제3 증착 사이클은, 16:1:1 초과 40:1:1 미만의 비를 갖는 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층의 제조 방법.
Providing a substrate within the chamber;
Forming a first material layer on the substrate by providing a first metal precursor containing indium;
Providing a second metal precursor containing gallium to form a second material layer on the first material layer; And
Providing a third metal precursor containing zinc, comprising the step of forming a third material layer on the second material layer,
The stacked structure including the first material layer, the second material layer, and the third material layer is an active layer of a transistor,
The stacked structure includes a two-dimensional electron gas formed between the first material layer and the second material layer,
The first material layer is formed in a first deposition cycle,
The second material layer is formed in a second deposition cycle,
The third material layer includes those formed in a third deposition cycle,
Wherein the first deposition cycle, the second deposition cycle, and the third deposition cycle have a ratio of greater than 16:1:1 and less than 40:1:1.
상기 제1 물질층을 형성하는 단계, 상기 제2 물질층을 형성하는 단계, 및 상기 제3 물질층을 형성하는 단계는, 하나의 단위 공정으로 정의되고,
상기 단위 공정이 반복적으로 수행되어, 상기 적층 구조체가 제조되는 것을 포함하되, 상기 제1 물질층과 상기 제3 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함하는 트랜지스터의 활성층의 제조 방법.
The method of claim 1,
Forming the first material layer, forming the second material layer, and forming the third material layer are defined as one unit process,
A method of manufacturing an active layer of a transistor comprising the step of repeatedly performing the unit process to manufacture the stacked structure, and including a two-dimensional electron gas formed between the first material layer and the third material layer.
상기 제1 물질층을 형성하는 단계는, 제1 시간동안 수행되고,
상기 제2 물질층을 형성하는 단계는, 상기 제1 시간보다 긴 시간동안 수행되고,
상기 제3 물질층을 형성하는 단계는, 상기 제1 시간과 동일한 시간동안 수행되는 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층의 제조 방법.
The method of claim 1,
The step of forming the first material layer is performed for a first time,
The step of forming the second material layer is performed for a time longer than the first time,
The forming of the third material layer is performed for the same time as the first time.
상기 제1 금속 전구체는, 3-디메틸아미노프로필-디메틸 인듐((3-dimethylaminopropyl)-dimethyl indium), 트리메틸 인듐(trimethyl indium), 트리에틸 인듐(triethyl indium), 비스(트리메틸실릴)아미도디에틸 인듐(bis(trimethylsilyl)amidodiethyl indium), 트리메틸인듐 t-부틸-(2-메톡시-에틸)아민(trimethyl indium t-butyl(2-methoxyethyl)amine) 또는 트리메틸인듐 디메틸부틸아민(trimethyl indium N,N-dimethylbutylamine) 중에서 적어도 어느 하나인 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first metal precursor is 3-dimethylaminopropyl-dimethyl indium, trimethyl indium, triethyl indium, bis(trimethylsilyl)amidodiethyl Indium (bis(trimethylsilyl)amidodiethyl indium), trimethyl indium t-butyl(2-methoxyethyl)amine or trimethyl indium dimethylbutylamine (trimethyl indium N,N) -dimethylbutylamine), a method of manufacturing an active layer of a transistor comprising at least one of.
상기 제2 금속 전구체는, 트리메틸 갈륨(Trimethyl Gallium)인 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층의 제조 방법.
The method of claim 1,
The second metal precursor is a method of manufacturing an active layer of a transistor comprising trimethyl gallium (Trimethyl Gallium).
상기 제3 금속 전구체는, 디에틸 아연(Diethyl Zinc)인 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층의 제조 방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing an active layer of a transistor, wherein the third metal precursor is diethyl zinc.
상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층은, 플라즈마 강화 원자층 증착법으로 제조되는 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층의 제조 방법.
The method of claim 1,
And wherein the first material layer, the second material layer, and the third material layer are manufactured by a plasma enhanced atomic layer deposition method.
상기 제1 물질층 상에 배치되고, 갈륨 산화물을 포함하는 제2 물질층; 및
상기 제2 물질층 상에 배치되고, 아연 산화물을 포함하는 제3 물질층을 포함하되,
상기 제1 물질층, 및 상기 제2 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함하고,
상기 제1 물질층의 두께는 1.4 nm 초과 3.0 nm 미만인 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층.
A first material layer including indium oxide;
A second material layer disposed on the first material layer and including gallium oxide; And
And a third material layer disposed on the second material layer and including zinc oxide,
A two-dimensional electron gas formed between the first material layer and the second material layer,
The active layer of the transistor, wherein the thickness of the first material layer is greater than 1.4 nm and less than 3.0 nm.
상기 제1 물질층, 상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층을 포함하는 적층 구조체는, 하나의 단위막으로 정의되고,
상기 단위막이 적층되어, 상기 제1 물질층, 및 상기 제3 물질층 사이에 형성된 이차원 전자 가스를 포함하는 트랜지스터의 활성층.
The method of claim 9,
The stacked structure including the first material layer, the second material layer, and the third material layer is defined as one unit layer,
An active layer of a transistor including a two-dimensional electron gas formed between the first material layer and the third material layer by stacking the unit layer.
상기 제1 물질층은, 메조 결정질(meso crystalline)을 갖는 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층.
The method of claim 9,
The active layer of the transistor comprising the first material layer having meso crystalline (meso crystalline).
상기 제1 물질층은, 제1 두께를 갖고,
상기 제2 물질층, 및 상기 제3 물질층은, 상기 제1 두께보다 얇은 두께를 갖는 것을 포함하는 트랜지스터의 활성층.
The method of claim 9,
The first material layer has a first thickness,
And the second material layer and the third material layer have a thickness smaller than the first thickness.
상기 기판 상에 배치된 게이트 전극;
상기 게이트 전극 상에 배치된 게이트 절연층;
상기 게이트 절연층 상에 배치된 제9 항에 따른 트랜지스터의 활성층; 및
상기 게이트 절연층 상에 배치된 상기 활성층의 양측과 각각 접촉하는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 트랜지스터.
Board;
A gate electrode disposed on the substrate;
A gate insulating layer disposed on the gate electrode;
An active layer of the transistor according to claim 9 disposed on the gate insulating layer; And
A transistor including a source electrode and a drain electrode respectively contacting both sides of the active layer disposed on the gate insulating layer.
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KR20140046617A (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-21 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | Zinc oxide precursor and method of depositing zinc oxide-based thin film using the same |
KR20160015244A (en) * | 2013-06-06 | 2016-02-12 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | Group 13 nitride composite substrate, semiconductor element, and production method for group 13 nitride composite substrate |
-
2019
- 2019-10-14 KR KR1020190127186A patent/KR102241097B1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140046617A (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-21 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | Zinc oxide precursor and method of depositing zinc oxide-based thin film using the same |
KR20160015244A (en) * | 2013-06-06 | 2016-02-12 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | Group 13 nitride composite substrate, semiconductor element, and production method for group 13 nitride composite substrate |
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