KR102256554B1 - Tin oxide layer, tft having the same as channel laeyr, and manufacturing method for the tft - Google Patents

Tin oxide layer, tft having the same as channel laeyr, and manufacturing method for the tft Download PDF

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Abstract

주석산화물층, 이를 채널층으로 포함하는 박막트랜지스터, 및 박막트랜지스터의 제조방법을 제공한다. 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상에 배치되고 [001] 방향으로 우선성장된 다결정 박막인 주석(II) 산화물 채널층, 상기 게이트 전극과 상기 채널층 사이에 배치된 게이트 절연막 절연막, 및 상기 채널층의 양측 단부들에 각각 전기적으로 접속하는 소오스 및 드레인 전극들을 포함한다.It provides a tin oxide layer, a thin film transistor including the same as a channel layer, and a method of manufacturing the thin film transistor. The thin film transistor includes a gate electrode, a tin (II) oxide channel layer, which is a polycrystalline thin film disposed on the gate electrode and first grown in a [001] direction, a gate insulating film insulating film disposed between the gate electrode and the channel layer, and the It includes source and drain electrodes electrically connected to both ends of the channel layer, respectively.

Description

주석산화물층, 이를 채널층으로 포함하는 박막트랜지스터, 및 박막트랜지스터의 제조방법 {TIN OXIDE LAYER, TFT HAVING THE SAME AS CHANNEL LAEYR, AND MANUFACTURING METHOD FOR THE TFT}Tin oxide layer, a thin film transistor including the same as a channel layer, and a method of manufacturing a thin film transistor {TIN OXIDE LAYER, TFT HAVING THE SAME AS CHANNEL LAEYR, AND MANUFACTURING METHOD FOR THE TFT}

본 발명은 반도체층 및 이를 구비하는 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor layer and a semiconductor device including the same, and more particularly, to a thin film transistor.

트랜지스터의 반도체막으로서 사용되는 실리콘막으로는, 목적에 따라 비정질 실리콘막 또는 다결정 실리콘막이 사용된다. 최근 실리콘 외의 물질 일 예로서, 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널층으로 사용하는 연구가 진행되고 있다. 산화물 반도체는 투명도가 뛰어나 디스플레이 소자 등에서 주로 사용되고 있다.As the silicon film used as the semiconductor film of the transistor, an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film is used depending on the purpose. Recently, as an example of a material other than silicon, research has been conducted on using an oxide semiconductor as a channel layer of a transistor. Oxide semiconductors have excellent transparency and are mainly used in display devices.

산화물 반도체로 회로 등을 구성하기 위해서는 n형 반도체 뿐 아니라 p형 반도체도 필요하지만, 산화물 반도체는 거의 대부분 n형 반도체로서 p형 산화물 반도체 구현하는 것은 다소 어려운 것으로 알려져 있다.In order to construct a circuit with an oxide semiconductor, not only an n-type semiconductor but also a p-type semiconductor is required, but oxide semiconductors are mostly n-type semiconductors, and it is known that it is somewhat difficult to implement a p-type oxide semiconductor.

[특허문헌] KR 10-1284587[Patent Document] KR 10-1284587

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 박막 균일도와 성장속도가 우수한 주석 산화물층 제조방법을 제공함에 있다.An object to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a tin oxide layer having excellent thin film uniformity and growth rate.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 전하이동도가 개선된 주석 산화물층을 제공함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a tin oxide layer with improved charge mobility.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 전하이동도가 개선된 주석 산화물층 채널층으로 포함하는 박막트랜지스터를 제공함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a thin film transistor including a tin oxide layer channel layer with improved charge mobility.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 박막트랜지스터를 제공한다. 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상에 배치되고 [001] 방향으로 우선성장된 다결정 박막인 주석(II) 산화물 채널층, 상기 게이트 전극과 상기 채널층 사이에 배치된 게이트 절연막 절연막, 및 상기 채널층의 양측 단부들에 각각 전기적으로 접속하는 소오스 및 드레인 전극들을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an aspect of the present invention provides a thin film transistor. The thin film transistor includes a gate electrode, a tin (II) oxide channel layer, which is a polycrystalline thin film disposed on the gate electrode and first grown in a [001] direction, a gate insulating film insulating film disposed between the gate electrode and the channel layer, and the It includes source and drain electrodes electrically connected to both ends of the channel layer, respectively.

상기 주석(II) 산화물 채널층은 상기 [001] 방향 외에도 [101], [110], 및 [103] 방향으로 성장된 결정립들 중 적어도 한 종류의 결정립을 구비할 수 있다. 상기 주석(II) 산화물 채널층의 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [101] 및 [110] 피크들은 합쳐져 1개의 피크로 나타날 수 있다.In addition to the [001] direction, the tin (II) oxide channel layer may include at least one type of crystal grains grown in the [101], [110], and [103] directions. In the XRD (X-ray diffraction) spectrum of the tin (II) oxide channel layer, [101] and [110] peaks may be combined to appear as one peak.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 박막트랜지스터의 제조방법을 제공한다. 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극, 게이트 절연막, 채널층, 및 소오스 및 드레인 전극들을 구비한다. 상기 채널층은, 챔버 내에 상기 채널층이 형성될 기판을 투입하고 상기 챔버의 유출구를 닫은 상태에서 주석 전구체를 공급하여 상기 챔버 내 반응압력을 증가시켜 상기 주석 전구체를 상기 기판 표면 상에 흡착시키는 주석 전구체 가압 도징 단계; 주석 전구체 가압 도징 단계 후, 상기 챔버를 퍼지하는 주석 전구체 퍼지 단계; 상기 주석 전구체 퍼지 단계 후, 산화제를 상기 챔버 내로 공급하여 상기 기판 상에 흡착된 주석 전구체를 산화시켜 주석 산화물을 형성하는 산화제 공급 단계; 및 상기 산화제 공급 단계 후, 상기 챔버를 퍼지하는 산화제 퍼지 단계를 포함하는 단위 사이클을 다수회 진행하여 주석 산화물층을 형성한 후, 상기 주석 산화물층을 열처리하여 형성한다. 상기 채널층은 [001] 방향으로 우선성장된 다결정 박막인 주석(II) 산화물 채널층이다.In order to achieve the above technical problem, an aspect of the present invention provides a method of manufacturing a thin film transistor. The thin film transistor includes a gate electrode, a gate insulating layer, a channel layer, and source and drain electrodes. In the channel layer, a tin precursor is supplied in a state in which the substrate on which the channel layer is to be formed is inserted into the chamber and the outlet of the chamber is closed to increase the reaction pressure in the chamber to adsorb the tin precursor onto the substrate surface. Precursor pressure dosing step; After the tin precursor pressure dosing step, a tin precursor purge step of purging the chamber; After the tin precursor purge step, an oxidizing agent supply step of supplying an oxidizing agent into the chamber to oxidize the tin precursor adsorbed on the substrate to form tin oxide; And after the step of supplying the oxidizing agent, a unit cycle including a step of purging the oxidizing agent for purging the chamber is performed a plurality of times to form a tin oxide layer, and then the tin oxide layer is formed by heat treatment. The channel layer is a tin (II) oxide channel layer, which is a polycrystalline thin film that has been preferentially grown in the [001] direction.

상기 주석(II) 산화물 채널층은 상기 [001] 방향 외에도 [101], [110], 및 [103] 방향으로 성장된 결정립들 중 적어도 한 종류의 결정립을 구비할 수 있다. 상기 주석(II) 산화물 채널층의 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [101] 및 [110]피크들이 합쳐져 1개의 피크로 나타날 수 있다. In addition to the [001] direction, the tin (II) oxide channel layer may include at least one type of crystal grains grown in the [101], [110], and [103] directions. In the XRD (X-ray diffraction) spectrum of the tin (II) oxide channel layer, [101] and [110] peaks may be combined to appear as one peak.

상기 주석 전구체는 주석(II)-유기화합물 또는 주석(IV)-유기화합물일 수 있다. 상기 주석 전구체는 리간드로 [((C1-C5)알킬)n실릴]m아미노기(n은 1, 2, 또는 3이고 m은 1 또는 2)를 적어도 1개 구비할 수 있다. 상기 리간드는 [((C1-C5)알킬)n실릴]m아미노기(n은 3이고 m은 2)일 수 있다. 상기 주석 전구체는 (TMSA)2Sn(II) (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II)) 일 수 있다.The tin precursor may be a tin (II)-organic compound or a tin (IV)-organic compound. The tin precursor may have at least one [((C 1 -C 5 )alkyl) n silyl] m amino group (n is 1, 2, or 3 and m is 1 or 2) as a ligand. The ligand may be [((C 1 -C 5 )alkyl) n silyl] m amino group (n is 3 and m is 2). The tin precursor may be (TMSA) 2 Sn(II) (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II)).

상기 열처리는 불활성 기체 분위기에서 280도 초과 400도 이하의 온도 범위에서 수행될 수 있다. The heat treatment may be performed in a temperature range of more than 280 degrees and not more than 400 degrees in an inert gas atmosphere.

상기 주석 전구체 가압 도징 단계와 상기 주석 전구체 퍼지 단계는 주석 전구체 서브 사이클을 구성하고, 상기 산화제 공급 단계 전에, 상기 주석 전구체 서브 사이클을 다수회 수행할 수 있다. 상기 산화제 공급단계는 상기 챔버의 유출구를 닫은 상태에서 상기 산화제를 공급하여 상기 챔버 내 반응압력을 증가시킨 상태에서 진행하는 산화제 가압 도징 단계로 진행할 수 있다. 상기 산화제 가압 도징 단계와 상기 산화제 퍼지 단계는 산화제 서브 사이클을 구성하고, 상기 단위 사이클은 상기 산화제 서브 사이클을 연속하여 다수회 수행하는 것을 포함할 수 있다.The tin precursor pressure dosing step and the tin precursor purge step constitute a tin precursor sub-cycle, and before the oxidizing agent supply step, the tin precursor sub-cycle may be performed a plurality of times. The oxidizing agent supply step may proceed to the oxidizing agent pressurized dosing step performed in a state in which the reaction pressure in the chamber is increased by supplying the oxidizing agent while the outlet of the chamber is closed. The step of dosing with the oxidant pressure and the step of purging the oxidant constitute an oxidant sub-cycle, and the unit cycle may include performing the oxidant sub-cycle a plurality of times in succession.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 주석(II) 산화물층 을 제공한다. 상기 주석(II) 산화물층은 [001] 방향으로 우선성장된 다결정 박막이되, 상기 [001] 방향 외에도 [101], [110], 및 [103] 방향으로 성장된 결정립들 중 적어도 한 종류의 결정립을 구비한다. 상기 주석(II) 산화물층은 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [101] 및 [110] 피크들은 합쳐져 1개의 피크로 나타날 수 있다.In order to achieve the above technical problem, an aspect of the present invention provides a tin (II) oxide layer. The tin (II) oxide layer is a polycrystalline thin film that is preferentially grown in the [001] direction, but in addition to the [001] direction, at least one kind of crystal grains grown in the [101], [110], and [103] directions It has crystal grains. In the tin (II) oxide layer, peaks [101] and [110] in an X-ray diffraction (XRD) spectrum may be combined to appear as one peak.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주석 산화물층을 우수한 박막 균일도와 성장속도로 형성할 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, a tin oxide layer can be formed with excellent thin film uniformity and growth rate.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전하이동도가 개선된 주석 산화물층을 제공할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, a tin oxide layer with improved charge mobility may be provided.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전하이동도가 개선된 주석 산화물층을 구비하는 박막트랜지스터를 제공할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a thin film transistor including a tin oxide layer with improved charge mobility.

그러나, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 주석 산화물층의 제조를 위한 금속 전구체 가스 주입, 퍼지 가스 주입, 및 산화제 가스 주입 타이밍도이다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주석 산화물층의 제조를 위한 금속 전구체 가스 주입, 퍼지 가스 주입, 및 산화제 가스 주입 타이밍도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 제조예에 따른 주석 산화물 박막 제조를 위한 단위 사이클의 파라미터들을 정리하여 나타낸 표이다.
도 5는 주석 산화물 박막 제조예에 따른 주석 산화물 박막의 단위 사이클의 횟수에 따른 두께를 나타낸 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 주석 산화물 박막 제조예에 따른 주석 산화물 박막의 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 스펙트럼과 고해상도 XPS 스펙트럼을 각각 나타낸다.
도 7은 주석 산화물 박막 제조예에 따른 주석 산화물 박막의 AFM(Atomic force microscopy) 이미지이다.
도 8은 주석 산화물 박막 제조예 B에 따른 박막의 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼을 나타낸다.
도 9는 TFT 제조예들 1 내지 6에 따른 TFT들의 전달특성을 나타낸 Id-Vg 커브를 보여준다.
도 10은 TFT 제조예들 7 내지 11에 따른 TFT들의 전달특성을 나타낸 Id-Vg 커브를 보여준다.
1A is a timing diagram illustrating injection of a metal precursor gas, injection of a purge gas, and injection of an oxidizer gas for manufacturing a tin oxide layer according to an exemplary embodiment of the present invention.
1B is a timing diagram illustrating injection of a metal precursor gas, injection of a purge gas, and injection of an oxidizer gas for manufacturing a tin oxide layer according to another exemplary embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a thin film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
4 is a table showing the parameters of a unit cycle for manufacturing a tin oxide thin film according to the present preparation example.
5 is a graph showing the thickness of the tin oxide thin film according to the number of unit cycles according to the manufacturing example of the tin oxide thin film.
6A and 6B show XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) spectra and high-resolution XPS spectra of the tin oxide thin film according to the tin oxide thin film preparation example, respectively.
7 is an atomic force microscopy (AFM) image of a tin oxide thin film according to a tin oxide thin film manufacturing example.
8 shows an XRD (X-ray diffraction) spectrum of a thin film according to Preparation Example B of a tin oxide thin film.
9 shows Id-Vg curves showing the transfer characteristics of TFTs according to TFT Manufacturing Examples 1 to 6;
10 shows Id-Vg curves showing transfer characteristics of TFTs according to TFT Manufacturing Examples 7 to 11.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면들에 있어서, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 본 실시예들에서 "제1", "제2", 또는 "제3"는 구성요소들에 어떠한 한정을 가하려는 것은 아니며, 다만 구성요소들을 구별하기 위한 용어로서 이해되어야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in order to describe the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. In the drawings, when a layer is said to be “on” another layer or substrate, it may be formed directly on the other layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween. In the present embodiments, "first", "second", or "third" is not intended to impose any limitation on the elements, but should be understood as terms for distinguishing the elements.

본 명세서에서 "Cx-Cy"라고 기재한 경우에는, 탄소수 x와 탄소수 y 사이의 모든 정수에 해당하는 수의 탄소수를 갖는 경우도 함께 기재된 것으로 해석되어야 한다.In the case of describing "Cx-Cy" in the present specification, a case having a number of carbon atoms corresponding to all integers between the carbon number x and the carbon number y should be interpreted as being described together.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 주석 산화물층의 제조를 위한 금속 전구체 가스 주입, 퍼지 가스 주입, 및 산화제 가스 주입 타이밍도이다. 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주석 산화물층의 제조를 위한 금속 전구체 가스 주입, 퍼지 가스 주입, 및 산화제 가스 주입 타이밍도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 제조장치를 나타낸 개략도이다.1A is a timing diagram illustrating injection of a metal precursor gas, injection of a purge gas, and injection of an oxidizer gas for manufacturing a tin oxide layer according to an exemplary embodiment of the present invention. 1B is a timing diagram illustrating injection of a metal precursor gas, injection of a purge gas, and injection of an oxidizer gas for manufacturing a tin oxide layer according to another exemplary embodiment of the present invention. 2 is a schematic diagram showing a thin film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1a, 도 1b, 및 도 2를 참조하면, 가스 유입구(120) 및 가스 유출구(140)을 구비하는 챔버 (100) 내의 스테이지(102) 상에 기판(S)을 로딩할 수 있다. 상기 기판(S)를 로딩하기 전에, 상기 챔버(100)는 제어부(150)에 의해 증착 온도로 가열되고 유지될 수 있다. 증착 온도는 20 내지 250 ℃, 50 내지 200 ℃, 80 내지 150 ℃, 90 내지 100 ℃, 또는 95 내지 105 ℃일 수 있다. 가스 유출구(140)은 진공펌프에 연결되어 있을 수 있다. 1A, 1B, and 2, the substrate S may be loaded on the stage 102 in the chamber 100 including the gas inlet 120 and the gas outlet 140. Before loading the substrate S, the chamber 100 may be heated and maintained at a deposition temperature by the control unit 150. The deposition temperature may be 20 to 250 °C, 50 to 200 °C, 80 to 150 °C, 90 to 100 °C, or 95 to 105 °C. The gas outlet 140 may be connected to a vacuum pump.

먼저, 가스 유입구(120)에 연결된 모든 가스 유입 밸브들(130, 132, 134)를 닫고 상기 가스 유출구(140)에 연결된 가스 유출 밸브(142)를 열어 챔버(100) 내부를 진공상태로 만들 수 있다.First, all gas inlet valves 130, 132, 134 connected to the gas inlet 120 are closed, and the gas outlet valve 142 connected to the gas outlet 140 is opened to make the interior of the chamber 100 in a vacuum state. have.

이 후, 주석 전구체 가스 제어 밸브(130)을 열고 가스 유출 밸브(142)를 닫은 상태에서, 상기 주석 전구체 저장부(110)으로부터 주석 전구체 가스를 챔버(100) 내로 공급할 수 있다. 주석 전구체는 주석-유기 화합물로, 주석(II)-유기화합물 또는 주석(IV)-유기화합물 일 수 있다. 상기 주석 전구체는 일 예로서, 중심금속 이온으로 주석(II) 또는 주석(IV)을 포함하고 리간드로 [((C1-C5)알킬)n실릴]m아미노기(n은 1, 2, 또는 3이고 m은 1 또는 2), 실릴(C1-C5)알킬아미노기, (실릴(C1-C5)알킬)m아미노기(m은 1 또는 2), ((C1-C5)알킬)m아미노기(m은 1 또는 2), (C1-C5)알킬알콕시기, 및 ((C1-C5)알킬)m아미노(C1-C5)알콕시기(m은 1 또는 2)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 리간드를 가질 수 있다. 상기 주석 전구체는 일 예로서, (TMSA)2Sn(II) (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II)), TDEASn(IV) (Tetrakis(diethylamino)tin(IV)), TDMASn(IV) (Tetrakis(dimethylamido)tin(IV)), Sn(acac)2 (Tin(II) acetylacetonate), Sn(edpa)2 (bis(N-ethoxy-2,2-dimethyl propanamido)tin(II), Sn(dmamp)2 (bis(dimethylamino-2-methyl-2-propoxy)tin(II)), 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 구체예에서, 상기 주석 전구체는 리간드로 [((C1-C5)알킬)n실릴]m아미노기(n은 1, 2, 또는 3이고 m은 1 또는 2)를 적어도 하나 구체적으로는 2개 구비하는 것일 수 있다. 일 예로서, 상기 리간드는 [((C1-C5)알킬)n실릴]m아미노기(n은 3이고 m은 2)일 수 있다. 구체적으로, 상기 주석 전구체는 (TMSA)2Sn(II)일 수 있다.Thereafter, in a state where the tin precursor gas control valve 130 is opened and the gas outlet valve 142 is closed, the tin precursor gas may be supplied into the chamber 100 from the tin precursor storage unit 110. The tin precursor is a tin-organic compound, and may be a tin (II)-organic compound or a tin (IV)-organic compound. As an example, the tin precursor includes tin (II) or tin (IV) as a central metal ion, and as a ligand [((C 1 -C 5 )alkyl) n silyl] m amino group (n is 1, 2, or 3 and m is 1 or 2), silyl (C 1 -C 5 ) alkylamino group, (silyl (C 1 -C 5 ) alkyl) m amino group (m is 1 or 2), ((C 1 -C 5 ) alkyl ) m amino group (m is 1 or 2), (C 1 -C 5 ) alkylalkoxy group, and ((C 1 -C 5 )alkyl) m amino (C 1 -C 5 )alkoxy group (m is 1 or 2 ) May have at least one ligand selected from the group consisting of. The tin precursor is, for example, (TMSA) 2 Sn(II) (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II)), TDEASn(IV) (Tetrakis(diethylamino)tin(IV)), TDMASn(IV) (Tetrakis(dimethylamido)tin(IV)), Sn(acac) 2 (Tin(II) acetylacetonate), Sn(edpa) 2 (bis(N-ethoxy-2,2-dimethyl propanamido)tin(II), Sn( dmamp) 2 (bis(dimethylamino-2-methyl-2-propoxy)tin(II)), or a combination thereof. In one embodiment, the tin precursor is a ligand [((C 1 -C 5 ) Alkyl) n silyl] m amino group (n is 1, 2, or 3 and m is 1 or 2) may be provided with at least one, specifically two. As an example, the ligand is [((C 1- C 5 )alkyl) n silyl] m may be an amino group (n is 3 and m is 2) Specifically, the tin precursor may be (TMSA) 2 Sn(II).

주석 전구체 저장부(110) 내에 주석 전구체는 고체 혹은 액체 상태로 저장될 수 있다. 상기 주석 전구체 저장부(110)는 주석 전구체의 열분해 온도 미만으로 가열되고 이에 따라 주석 전구체는 소정의 증기압으로 챔버(100) 내로 공급될 수 있다. 이 때, 공급되는 주석 전구체는 캐리어 가스 없이 공급될 수 있다. 상기 주석 전구체는 가스 유출 밸브(142)가 닫긴 상태에서 공급되므로, 상기 챔버(100) 내에 축적되면서 상기 챔버(100) 내의 압력을 증가시킬 수 있다. 상기 주석 전구체는 상기 챔버(100)의 압력이 반응압력(PM)에 이를 때까지 공급될 수 있다(주석 전구체 공급 단계, MD1). 반응압력 즉, 주석 전구체 가스의 압력은 수십 내지 수백 mTorr의 범위, 구체적으로 20 내지 200 mTorr, 25 내지 150 mTorr, 30 내지 120 mTorr, 35 내지 100 mTorr, 40 내지 80 mTorr, 또는 45 내지 60 mTorr일 수 있다.The tin precursor may be stored in a solid or liquid state in the tin precursor storage unit 110. The tin precursor storage unit 110 is heated to less than the pyrolysis temperature of the tin precursor, and accordingly, the tin precursor may be supplied into the chamber 100 at a predetermined vapor pressure. In this case, the supplied tin precursor may be supplied without a carrier gas. Since the tin precursor is supplied while the gas outlet valve 142 is closed, it is possible to increase the pressure in the chamber 100 while accumulating in the chamber 100. The tin precursor may be supplied until the pressure of the chamber 100 reaches the reaction pressure (P M ) (tin precursor supply step, MD 1 ). The reaction pressure, that is, the pressure of the tin precursor gas is in the range of tens to several hundred mTorr, specifically 20 to 200 mTorr, 25 to 150 mTorr, 30 to 120 mTorr, 35 to 100 mTorr, 40 to 80 mTorr, or 45 to 60 mTorr days. I can.

반응압력에 이르면 주석 전구체 가스 제어 밸브(130)를 닫고, 소정 시간 챔버를 밀폐시킬 수 있다(주석 전구체 노출 단계, ME1). 상기 주석 전구체 공급 단계(MD1)와 상기 주석 전구체 노출 단계(ME1)는 주석 전구체 가압 도징 단계로 불리울 수 있다. 다만, 주석 전구체 노출 단계(ME1)는 경우에 따라 생략될 수도 있다.When the reaction pressure is reached, the tin precursor gas control valve 130 may be closed and the chamber may be sealed for a predetermined time (tin precursor exposure step, ME 1 ). The tin precursor supply step (MD 1 ) and the tin precursor exposure step (ME 1 ) may be referred to as a tin precursor pressure dosing step. However, the tin precursor exposure step ME 1 may be omitted in some cases.

주석 전구체 가압 도징 단계 즉, 상기 주석 전구체 공급 단계(MD1)와 상기 주석 전구체 노출 단계(ME1)에서 주석 전구체 가스는 기판 혹은 기판 상에 기 형성된 층의 표면에 화학흡착(chemisorption) 및 자기포화반응(self-saturated reaction)에 의해 증착될 수 있다. 상기 주석 전구체 가스의 화학 흡착과 자기포화반응은 가압된 환경 구체적으로, 라미나 플로우 환경이 아닌 가압된 정체 환경(stagnant environment)에서 진행되므로, 상기 주석 전구체 가스의 기판 혹은 기판 상에 기 형성된 층의 표면에의 화학 흡착률 혹은 표면 커버리지가 크게 향상될 수 있다.In the tin precursor pressurized dosing step, that is, in the tin precursor supply step (MD 1 ) and the tin precursor exposure step (ME 1 ), the tin precursor gas is chemisorption and self-saturation on the surface of the substrate or a layer previously formed on the substrate. It can be deposited by a self-saturated reaction. Since the chemical adsorption and self-saturation reaction of the tin precursor gas proceeds in a pressurized environment, specifically, a pressurized stagnant environment rather than a lamina flow environment, the substrate of the tin precursor gas or a layer previously formed on the substrate The chemical adsorption rate or surface coverage to the surface can be greatly improved.

이 후, 챔버를 퍼지시킬 수 있다(주석 전구체 퍼지 단계, MP1). 구체적으로, 퍼지 가스 제어 밸브(132)와 가스 유출 밸브(142)를 열어, 퍼지 가스 저장부(112) 내의 퍼지 가스를 챔버 내의 기판 표면 상으로 흘려보내 기판의 표면에 흡착되지 못한 과잉 주석 전구체 가스 및 주석 전구체 가스와 기판 표면 사이의 반응에 의해 생성된 반응 산물을 제거할 수 있다. 이 때, 퍼지 가스는 불활성 가스로 불활성 가스는 예를 들어, 아르곤(Ar), 질소(N2) 또는 이들의 조합인 가스를 구비할 수 있다.After this, the chamber can be purged (tin precursor purge step, MP 1 ). Specifically, by opening the purge gas control valve 132 and the gas outlet valve 142, the purge gas in the purge gas storage unit 112 flows onto the surface of the substrate in the chamber, so that the excess tin precursor gas that cannot be adsorbed on the surface of the substrate. And a reaction product generated by the reaction between the tin precursor gas and the substrate surface. In this case, the purge gas may be an inert gas, and the inert gas may include, for example, argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or a combination thereof.

상기 주석 전구체 가압 도징 단계 (MD1, ME1)와 주석 전구체 퍼지 단계(MP1)는 주석 전구체 서브 사이클(M-SC1)을 구성할 수 있고, 주석 전구체 서브 사이클(M-SCn)은 1회 내지 다수회, 구체적으로 1 내지 10회(n=1 ~ 10), 예를 들어 2 내지 7회(n=2~7), 또는 3 내지 5회 (n=3~5) 실시할 수 있다. 상기 다수의 주석 전구체 서브 사이클들(M-SCn)은 주석 전구체 단위 사이클(M-UC)을 구성할 수 있다. 상기 주석 전구체 서브 사이클들을 다수회 수행할 때(M-SC1, M-SC2, … M-SCn, n≥2), 도 1a에 도시된 것과 같은 실시예에서는 주석 전구체 가압 도징 단계들(MD1, MD2, … MDn, ME1, ME2, … MEn, n≥2)에서의 반응압력(PM)은 실질적으로 동일할 수 있고, 도 1b에 도시된 것과 같은 실시예에서는 주석 전구체 가압 도징 단계들(MD1, MD2, … MDn, ME1, ME2, … MEn, n≥2)에서의 반응압력(PM1, PM2, PM3)은 서로 다를 수 있다. 도 1b에서는 주석 전구체 가압 도징 단계들(MD1, MD2, … MDn, ME1, ME2, … MEn, n≥2)의 횟수가 증가할수록 반응압력(PM1, PM2, PM3)을 점차 증가시키는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 반응압력은 점차 감소할 수도 있다.The tin precursor pressure dosing step (MD 1 , ME 1 ) and the tin precursor purge step (MP 1 ) may constitute a tin precursor sub-cycle (M-SC 1 ), and the tin precursor sub-cycle (M-SC n ) is 1 to multiple times, specifically 1 to 10 times (n=1 to 10), for example, 2 to 7 times (n=2 to 7), or 3 to 5 times (n=3 to 5) have. The plurality of tin precursor sub-cycles (M-SC n ) may constitute a tin precursor unit cycle (M-UC). When performing the tin precursor sub-cycles a plurality of times (M-SC 1 , M-SC 2 , ... M-SC n , n≥2), in an embodiment as shown in FIG. 1A, the tin precursor pressure dosing steps ( The reaction pressure (P M ) in MD 1 , MD 2 ,… MD n , ME1, ME2,… MEn, n≥2) may be substantially the same, and in an embodiment as shown in FIG. 1B, the tin precursor is pressurized. The reaction pressures (P M1 , P M2 , P M3 ) in the dosing steps (MD 1 , MD 2 ,… MD n , ME1, ME2,… MEn, n≥2) may be different from each other. In Figure 1b, the reaction pressure (P M1 , P M2 , P M3 ) gradually increases as the number of tin precursor pressurized dosing steps (MD 1 , MD 2 ,… MD n , ME1, ME2,… MEn, n≥2) increases. Although shown to increase, the reaction pressure is not limited thereto, and the reaction pressure may be gradually decreased.

주석 전구체 단위 사이클(M-UC) 수행후 후, 산화제를 상기 챔버 내로 공급하여 상기 기판 상에 흡착된 주석 전구체를 산화시켜 주석 산화물 단위층을 형성하는 산화제 공급 단계(산화제 공급 단계, OD1)를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 산화제 가스 제어 밸브(134)을 열고 가스 유출 밸브(142)를 닫은 상태에서, 상기 산화제 저장부(114)로부터 산화제 가스를 챔버(100) 내로 공급할 수 있다. 상기 산화제는 가스 유출 밸브(142)가 닫긴 상태에서 공급되므로, 상기 챔버(100) 내에 축적되면서 상기 챔버(100) 내의 압력을 증가시킬 수 있다. 상기 산화제는 상기 챔버(100)의 압력이 반응압력(POX)에 이를 때까지 공급될 수 있다. 반응압력 즉, 산화제 가스의 압력은 백 mTorr 내지 수 Torr의 범위, 구체적으로 100 mTorr 내지 1 Torr, 150 내지 500 mTorr, 200 내지 400 mTorr, 또는 250 내지 350 mTorr 일 수 있다. After performing the tin precursor unit cycle (M-UC), an oxidizing agent supply step (oxidizing agent supply step, OD 1 ) of forming a tin oxide unit layer by oxidizing the tin precursor adsorbed on the substrate by supplying an oxidizing agent into the chamber is performed. You can do it. In an embodiment, with the oxidizer gas control valve 134 open and the gas outlet valve 142 closed, the oxidizer gas may be supplied into the chamber 100 from the oxidizer storage unit 114. Since the oxidizing agent is supplied while the gas outlet valve 142 is closed, it is possible to increase the pressure in the chamber 100 while accumulating in the chamber 100. The oxidizing agent may be supplied until the pressure in the chamber 100 reaches the reaction pressure P OX. The reaction pressure, that is, the pressure of the oxidant gas, may be in the range of one hundred mTorr to several Torr, specifically 100 mTorr to 1 Torr, 150 to 500 mTorr, 200 to 400 mTorr, or 250 to 350 mTorr.

산화제는 H2O, H2O2, 또는 O3일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 일 구체예에서, 상기 산화제는 H2O일 수 있다. 상기 산화제가 H2O 또는 H2O2 인 경우, 산화제 저장부(114) 내에 산화제는 액체 상태로 저장될 수 있다. 상기 산화제 저장부(114)는 가열되고 상기 산화제는 소정의 증기압으로 챔버(100) 내로 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 공급되는 산화제는 캐리어 가스없이 공급될 수 있다. The oxidizing agent may be H 2 O, H 2 O 2 , or O 3 but is not limited thereto. In one embodiment, the oxidizing agent may be H 2 O. When the oxidizing agent is H 2 O or H 2 O 2 , the oxidizing agent may be stored in a liquid state in the oxidizing agent storage unit 114. The oxidizing agent storage unit 114 is heated and the oxidizing agent may be supplied into the chamber 100 at a predetermined vapor pressure. In one embodiment, the supplied oxidizing agent may be supplied without a carrier gas.

반응압력(POX)에 이르면 산화제 가스 제어 밸브(134)를 닫고, 소정 시간 챔버를 밀폐시킬 수 있다(산화제 노출 단계, OE1). 상기 산화제 공급 단계(OD1)와 상기 산화제 노출 단계(OE1)는 산화제 가압 도징 단계로 불리울 수 있다. 다만, 상기 산화제 노출 단계(OE1)는 경우에 따라 생략될 수도 있다.When the reaction pressure P OX is reached, the oxidant gas control valve 134 may be closed and the chamber may be sealed for a predetermined time (oxidant exposure step, OE 1 ). The oxidant supply step (OD 1 ) and the oxidant exposure step (OE 1 ) may be referred to as an oxidant pressure dosing step. However, the oxidizing agent exposure step OE 1 may be omitted in some cases.

상기 산화제 가압 도징 단계 즉, 상기 산화제 공급 단계(OD1)와 상기 산화제 노출 단계(OE1)에서 산화제 가스는 기판 상에 형성된 주석 전구체층과 반응하여 상기 주석 전구체층을 주석 산화물 단위층으로 산화시킬 수 있다. 이와 같이, 상기 산화제 가스의 상기 주석 전구체층과의 반응은 가압된 환경 구체적으로, 라미나 플로우 환경이 아닌 가압된 정체 환경(stagnant environment)에서 진행될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 산화제 가스는 가스 유출 밸브(142)를 연 상태에서 공급되어 챔버 내에서 라미나 플로우를 형성한 상태에서 상기 주석 전구체층과 반응할 수도 있다. In the oxidizer pressurized dosing step, that is, in the oxidizing agent supply step (OD 1 ) and the oxidizer exposure step (OE 1 ), the oxidizing agent gas reacts with the tin precursor layer formed on the substrate to oxidize the tin precursor layer to a tin oxide unit layer. I can. In this way, the reaction of the oxidizer gas with the tin precursor layer may be performed in a pressurized environment, specifically, a pressurized stagnant environment rather than a lamina flow environment. However, the present invention is not limited thereto, and the oxidant gas may be supplied with the gas outlet valve 142 open to react with the tin precursor layer while forming a lamina flow in the chamber.

이 후, 챔버를 퍼지시킬 수 있다(산화제 퍼지 단계, OP1). 구체적으로, 퍼지 가스 제어 밸브(132)와 가스 유출 밸브(142)를 열어, 퍼지 가스 저장부(112) 내의 퍼지 가스를 기판 표면 상으로 흘려보내 주석 전구체층과 반응하지 못한 과잉 산화제 가스 및 산화제와 금속 전구체 사이의 반응에 의해 생성된 반응 산물을 제거할 수 있다. 이 때, 퍼지 가스는 불활성 가스로 불활성 가스는 예를 들어, 아르곤(Ar), 질소(N2) 또는 이들의 조합인 가스를 구비할 수 있다.After this, the chamber can be purged (oxidant purging step, OP 1 ). Specifically, by opening the purge gas control valve 132 and the gas outflow valve 142, the purge gas in the purge gas storage unit 112 flows onto the substrate surface, so that the excess oxidizing agent gas and oxidizing agent that did not react with the tin precursor layer It is possible to remove reaction products produced by the reaction between metal precursors. In this case, the purge gas may be an inert gas, and the inert gas may include, for example, argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or a combination thereof.

상기 산화제 가압 도징 단계 (OD1, OE1), 및 산화제 퍼지 단계(OP1)는 산화제 서브 사이클(O-SC1)을 구성할 수 있고, 산화제 서브 사이클(O-SCn)은 1회 내지 다수회, 구체적으로 1 내지 10회(n=1 ~ 10), 예를 들어 2 내지 7회(n=2~7), 또는 3 내지 5회 (n=3~5) 실시할 수 있다. 상기 다수의 산화제 서브 사이클들(O-SCn)은 산화제 단위 사이클(O-UC)을 구성할 수 있다. 상기 산화제 서브 사이클들을 다수회 수행할 때(O-SC1, O-SC2, … O-SCn, n≥2), 도 1a에 도시된 것과 같은 실시예에서는 산화제 가압 도징 단계들(OD1, OD2, … ODn, OE1, OE2, … OEn, n≥2)에서의 반응압력(POX)은 실질적으로 동일할 수 있고, 도 1b에 도시된 것과 같은 실시예에서는 산화제 가압 도징 단계들(OD1, OD2, … ODn, OE1, OE2, … OEn, n≥2)에서의 반응압력(POX1, POX2, POX3)은 서로 다를 수 있다. 도 1b에서는 산화제 가압 도징 단계들(OD1, OD2, … ODn, OE1, OE2, … OEn, n≥2)의 횟수가 증가할수록 반응압력(POX1, POX2, POX3)을 점차 증가시키는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 반응압력은 점차 감소할 수도 있다.The oxidant pressurized dosing step (OD 1 , OE 1 ), and the oxidant purge step (OP 1 ) may constitute an oxidant sub-cycle (O-SC 1 ), and the oxidant sub-cycle (O-SC n ) is 1 to A number of times, specifically 1 to 10 times (n=1 to 10), for example, 2 to 7 times (n=2 to 7), or 3 to 5 times (n=3 to 5) may be performed. The plurality of oxidant sub-cycles (O-SC n ) may constitute an oxidant unit cycle (O-UC). When performing the oxidant sub-cycle multiple times (O-SC 1 , O-SC 2 ,… O-SC n , n≥2), in an embodiment as shown in FIG. 1A, the oxidant pressure dosing steps (OD 1 , OD 2 ,… OD n , OE 1 , OE 2 ,… OE n , n≥2) at the reaction pressure (P OX ) may be substantially the same, and in an embodiment as shown in FIG. 1B, the oxidizing agent is pressurized. The reaction pressures (P OX1 , P OX2 , P OX3 ) at the dosing steps (OD 1 , OD 2 ,… OD n , OE 1 , OE 2 ,… OE n , n≥2) may be different. In Figure 1b, as the number of dosing steps (OD 1 , OD 2 ,… OD n , OE 1 , OE 2 ,… OE n , n≥2) increases, the reaction pressure (P OX1 , P OX2 , P OX3 ) Although it is shown to increase gradually, the reaction pressure is not limited thereto, and the reaction pressure may be gradually decreased.

상기 주석 전구체 단위 사이클(M-UC) 1회와 상기 산화제 단위 사이클(O-UC) 1회를 수행하였을 때, 상기 주석 산화물층의 두께는 약 0.2 내지 0.5 Å 구체적으로 2.5 내지 4.5 Å의 두께로 형성될 수 있다. 이 후, 상기 금속 전구체 단위 사이클(M-UC)과 상기 산화제 단위 사이클(O-UC)을 교호적으로 반복 수행할 수 있다. 반복 수행의 횟수는 상기 주석 산화물층의 최종 두께를 결정할 수 있다. 이와 같이 형성된 주석 산화물층은 적어도 반응압력을 높힌 가압된 정체 환경(stagnant environment)에서 금속 전구체 가스의 흡착이 진행되었기 때문에, 이는 일반 ALD법 즉, 가압된 환경이 아닌 라미나 플로우 환경에서 주석 전구체를 도징할 경우 얻어지는 약 1Å의 두께 대비 매우 큰 단위 사이클당 두께를 얻을 수 있고 나아가, 표면 거칠기가 수 Å (RMS, Root Mean Square) 일 예로서 0.1 내지 0.5 nm (RMS) 구체적으로 예로서 0.2 내지 0.3 nm (RMS) 정도로 매우 낮은 값을 나타내는 등 우수한 표면 몰폴러지를 나타낼 수 있다.When the tin precursor unit cycle (M-UC) and the oxidant unit cycle (O-UC) are performed once, the thickness of the tin oxide layer is about 0.2 to 0.5 Å, specifically 2.5 to 4.5 Å. Can be formed. Thereafter, the metal precursor unit cycle (M-UC) and the oxidant unit cycle (O-UC) may be alternately repeated. The number of repetitions may determine the final thickness of the tin oxide layer. Since the metal precursor gas was adsorbed at least in a pressurized stagnant environment in which the reaction pressure was increased in the tin oxide layer formed as described above, this is a general ALD method, that is, the tin precursor is removed in a lamina flow environment rather than a pressurized environment. When dosing, it is possible to obtain a very large thickness per unit cycle compared to the thickness of about 1 Å obtained, and further, the surface roughness is 0.1 to 0.5 nm (RMS) as an example, and 0.2 to 0.3 as an example. It can exhibit excellent surface morphology, such as showing a very low value of the order of nm (RMS).

도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 방법으로 형성한 주석 산화물층을 열처리할 수 있다. 상기 열처리는 불활성 기체 일 예로서, 아르곤 분위기에서 수행될 수 있다. 상기 열처리는 280도 초과 400도 이하, 일 예로서 300도 내지 350도, 290 내지 330도, 295 내지 310도, 또는 300 내지 305도에서 수행될 수 있다. The tin oxide layer formed by the method described with reference to FIGS. 1A and 1B may be heat treated. The heat treatment may be performed in an argon atmosphere as an example of an inert gas. The heat treatment may be performed at more than 280 degrees and not more than 400 degrees, for example, 300 to 350 degrees, 290 to 330 degrees, 295 to 310 degrees, or 300 to 305 degrees.

이러한 열처리에 의해 다결정질 주석 산화물층을 얻을 수 있다. 이 다결정질 주석 산화물층은 [001] 방향으로 우선성장된 주석(II) 산화물층 즉, SnO층일 수 있다. 또한, 주석 산화물층은 p형 반도체층일 수 있다. 구체적으로, 상기 주석 산화물층 내에 [001] 방향외에도 [101], [110], 및 [103] 방향으로 성장된 결정립들 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다. By this heat treatment, a polycrystalline tin oxide layer can be obtained. The polycrystalline tin oxide layer may be a tin (II) oxide layer, that is, a SnO layer, which is preferentially grown in the [001] direction. In addition, the tin oxide layer may be a p-type semiconductor layer. Specifically, in addition to the [001] direction, at least one of crystal grains grown in the [101], [110], and [103] directions may be provided in the tin oxide layer.

이러한 주석 산화물층은 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [001] 피크 외에 [101], [110], 및 [103] 피크들 중 적어도 하나의 피크를 나타낼 수 있다. 이 때, [101] 및 [110] 피크들은 합쳐져 1개의 피크로 나타날 수 있다. 구체적으로, 2θ가 약 25 내지 35도에 이르는 영역에서 1개의 피크가 나타날 수 있다. 또한, [001] 피크의 강도가 다른 피크들 특히, [101] 피크 및/또는 [103] 피크의 대비 강도가 높으며, [001] 피크의 반치폭은 [101] 피크 및/또는 [103] 피크의 반치폭 대비 작을 수 있다. 구체적으로 [001] 피크의 반치폭은 약 1도 이하, 일 예로서 0.1 내지 0.9, 0.2 내지 0.85, 0.3 내지 0.8, 0.4 내지 0.75, 0.5 내지 0.7, 0.6 내지 0.65도의 값을 나타낼 수 있다. The tin oxide layer may exhibit at least one of [101], [110], and [103] peaks in addition to the [001] peak in the X-ray diffraction (XRD) spectrum. In this case, the peaks [101] and [110] may be combined to appear as one peak. Specifically, one peak may appear in a region where 2θ reaches about 25 to 35 degrees. In addition, [001] peaks having different intensities, in particular, [101] peaks and/or [103] peaks have a high contrast intensity, and the half width of [001] peaks is [101] peaks and/or [103] peaks. It can be smaller than half the width. Specifically, the half width of the [001] peak may represent a value of about 1 degree or less, for example, 0.1 to 0.9, 0.2 to 0.85, 0.3 to 0.8, 0.4 to 0.75, 0.5 to 0.7, 0.6 to 0.65 degrees.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 기판(10)이 제공될 수 있다. 상기 기판은 반도체 기판, 금속 기판, 유리 기판, 또는 플렉시블 기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 플렉시블 기판은 고분자 기판, 일 예로서 PET(polyethylene terephthalate) 또는 PI (polyimide) 기판일 수 있다. 상기 기판(10) 상에는 동작회로 등을 위한 소자들이 형성되어 있거나, 상기 기판을 덮는 절연막 등의 보호층(미도시)이 형성되어 있거나, 혹은 상기 소자와 상기 소자를 덮는 보호층이 형성된 것일 수 있다.Referring to FIG. 3, a substrate 10 may be provided. The substrate may be a semiconductor substrate, a metal substrate, a glass substrate, or a flexible substrate. For example, the flexible substrate may be a polymer substrate, for example, a PET (polyethylene terephthalate) or PI (polyimide) substrate. Devices for operation circuits, etc. may be formed on the substrate 10, a protective layer (not shown) such as an insulating film covering the substrate may be formed, or a protective layer may be formed to cover the device and the device. .

상기 기판(10) 표면을 세척 및 필요에 따라 표면처리할 수 있다.The surface of the substrate 10 may be cleaned and surface treated as necessary.

상기 기판(10) 상에 일방향으로 연장되는 게이트 전극(20)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극(20)은 Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W, 또는 이들의 합금을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극(20) 상에 게이트 절연막(30)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 절연막(30)은 실리콘 산화막, 실리콘 산질화막, 알루미늄 산화막, 알루미늄 산질화막, 또는 이들의 복합막일 수 있다. 상기 게이트 절연막(30)은 원자층 증착법을 사용하여 형성할 수 있으며, 일 예로서 알루미늄 산화막일 수 있다.A gate electrode 20 extending in one direction may be formed on the substrate 10. The gate electrode 20 may be formed using Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W, or an alloy thereof. A gate insulating layer 30 may be formed on the gate electrode 20. The gate insulating film 30 may be a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, an aluminum oxynitride film, or a composite film thereof. The gate insulating layer 30 may be formed using an atomic layer deposition method, and may be an aluminum oxide layer as an example.

상기 게이트 절연막(30) 상에 상기 게이트 전극(20)의 상부를 가로지르도록 패터닝된 주석 산화물 채널층(40)을 형성할 수 있다. 다만, 박막트랜지스터의 형태에 따라 상기 주석 산화물 채널층(40)이 형성되는 하부의 층은 달라질 수 있다. 상기 주석 산화물 채널층(40)은 상기 게이트 절연막(30)을 포함하는 기판 상에 도 1a 또는 도 1b를 참조하여 설명한 바와 같은 가압식 ALD를 수행하여 주석 산화물층을 형성하고 이를 열처리한 후 패터닝하여 형성할 수 있다. 상기 열처리는 불활성 기체 일 예로서, 아르곤 분위기에서 수행될 수 있다. 상기 열처리는 280도 초과 400도 이하, 일 예로서 300도 내지 350도, 290 내지 330도, 295 내지 310도, 또는 300 내지 305도에서 수행될 수 있다.A tin oxide channel layer 40 patterned to cross the upper portion of the gate electrode 20 may be formed on the gate insulating layer 30. However, the lower layer on which the tin oxide channel layer 40 is formed may vary depending on the shape of the thin film transistor. The tin oxide channel layer 40 is formed by performing a pressurized ALD as described with reference to FIGS. 1A or 1B on a substrate including the gate insulating layer 30 to form a tin oxide layer, heat treatment, and then patterning. can do. The heat treatment may be performed in an argon atmosphere as an example of an inert gas. The heat treatment may be performed at more than 280 degrees and not more than 400 degrees, for example, 300 to 350 degrees, 290 to 330 degrees, 295 to 310 degrees, or 300 to 305 degrees.

상기 가압식 ALD에 따른 증착 후 그리고 열처리 전의 주석 산화물층은 비정질 매트릭스와 상기 비정질 매트릭스 내에 분산된 서로 다른 방향으로 결정화된 결정립들을 구비하는 층일 수 있다.The tin oxide layer after deposition according to the pressurized ALD and before heat treatment may be a layer including an amorphous matrix and crystal grains crystallized in different directions dispersed in the amorphous matrix.

한편, 주석 산화물 채널층(40)은 열처리 과정에서, 비정질 매트릭스 내에 분산된 서로 다른 방향으로 결정화된 결정립들이 성장하면서 결정립 경계(grain boundary)를 형성하는 다결정질 박막으로 변할 수 있다. 이러한 주석 산화물 채널층(40)은 [001] 방향으로 우선성장된 주석(II) 산화물층 일 예로서, SnO층일 수 있다. 또한, 주석 산화물 채널층(40)은 p형 반도체층일 수 있다. 구체적으로, 상기 주석 산화물 채널층(40)은 [001] 방향외에도 [101], [110], 또는 [103] 방향으로 성장된 결정립들 중 적어도 어느 하나를 구비할 수 있다. 이러한 주석 산화물 채널층(40)은 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [001] 피크 외에 [101], [110], 및 [103] 피크들 중 적어도 하나의 피크를 나타낼 수 있다. 이 때, [101] 및 [110] 피크들은 합쳐져 1개의 피크로 나타날 수 있다. 구체적으로, 2θ가 약 25 내지 35도에 이르는 영역에서 1개의 피크가 나타날 수 있다. 또한, [001] 피크의 강도가 다른 피크들 특히, [101] 피크 및/또는 [103] 피크의 대비 강도가 높으며, [001] 피크의 반치폭은 [101] 피크 및/또는 [103] 피크의 반치폭 대비 작을 수 있다. 구체적으로 [001] 피크의 반치폭은 약 1도 이하, 일 예로서 0.1 내지 0.9, 0.2 내지 0.85, 0.3 내지 0.8, 0.4 내지 0.75, 0.5 내지 0.7, 0.6 내지 0.65도의 값을 나타낼 수 있다. 상기 주석 산화물 채널층(40)은 7 nm 이상의 두께, 7 내지 50nm, 8 내지 20nm, 또는 9 내지 15nm의 두께를 가질 수 있다.Meanwhile, in a heat treatment process, the tin oxide channel layer 40 may change into a polycrystalline thin film forming a grain boundary as crystal grains crystallized in different directions dispersed in the amorphous matrix grow. The tin oxide channel layer 40 is an example of a tin (II) oxide layer that is preferentially grown in the [001] direction, and may be a SnO layer. In addition, the tin oxide channel layer 40 may be a p-type semiconductor layer. Specifically, in addition to the [001] direction, the tin oxide channel layer 40 may include at least one of crystal grains grown in the [101], [110], or [103] direction. The tin oxide channel layer 40 may exhibit at least one peak among [101], [110], and [103] peaks in addition to the [001] peak in an X-ray diffraction (XRD) spectrum. In this case, the peaks [101] and [110] may be combined to appear as one peak. Specifically, one peak may appear in a region where 2θ reaches about 25 to 35 degrees. In addition, [001] peaks having different intensities, in particular, [101] peaks and/or [103] peaks have a high contrast intensity, and the half width of [001] peaks is [101] peaks and/or [103] peaks. It can be smaller than half the width. Specifically, the half width of the [001] peak may represent a value of about 1 degree or less, for example, 0.1 to 0.9, 0.2 to 0.85, 0.3 to 0.8, 0.4 to 0.75, 0.5 to 0.7, 0.6 to 0.65 degrees. The tin oxide channel layer 40 may have a thickness of 7 nm or more, 7 to 50 nm, 8 to 20 nm, or 9 to 15 nm.

상기 주석 산화물 채널층(40)의 양측 단부들 상에 소오스 전극(50S)과 드레인 전극(50D)을 형성할 수 있다. 상기 소오스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 알루미늄(Al), 네오디뮴(Nd), 은(Ag), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나의 금속 또는 이들을 포함하는 합금, 또는 금속산화물 전도성막 일 예로서, ITO(Indium Tin Oxide)을 사용하여 형성할 수 있다.A source electrode 50S and a drain electrode 50D may be formed on both ends of the tin oxide channel layer 40. The source electrode (S) and the drain electrode (D) are at least one of aluminum (Al), neodymium (Nd), silver (Ag), chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), and molybdenum (Mo). As an example of a single metal, an alloy containing them, or a metal oxide conductive film, it may be formed using ITO (Indium Tin Oxide).

도 3에서 박막트랜지스터의 일 예로서, 바텀게이트-탑컨택형 즉, 바텀게이트 스태거드(staggered) 박막트랜지스터를 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 바텀게이트-바텀컨택형 (바텀게이트 코플라나), 탑게이트-바텀컨택형(탑게이트 스태거드), 혹은 탑게이트-탑컨택형(탑게이트 코플라나) 형태의 박막트랜지스터에도 적용가능하다. 탑게이트형인 경우 초격자 채널층(30)은 게이트 전극(G) 하부를 가로지르도록 배치될 수 있다. 나아가, 상기 박막트랜지스터는 수직형 박막트랜지스터 등의 다양한 형태로도 변형될 수 있다.As an example of the thin film transistor in FIG. 3, a bottom gate-top contact type, that is, a bottom gate staggered thin film transistor is shown, but is not limited thereto, and a bottom gate-bottom contact type (bottom gate coplanar), It can also be applied to a top gate-bottom contact type (top gate staggered) or a top gate-top contact type (top gate coplanar) type thin film transistor. In the case of the top gate type, the superlattice channel layer 30 may be disposed to cross the lower portion of the gate electrode G. Furthermore, the thin film transistor may be transformed into various shapes such as a vertical thin film transistor.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실험예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred experimental example is presented to aid in understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

주석 산화물 박막 제조예 ATin Oxide Thin Film Preparation Example A

도 4는 본 제조예에 따른 주석 산화물 박막 제조를 위한 단위 사이클의 파라미터들을 정리하여 나타낸 표이다.4 is a table showing the parameters of a unit cycle for manufacturing a tin oxide thin film according to the present preparation example.

가스 유입구와 가스 유출구를 구비하는 챔버 내에 실리콘 기판을 로딩하고, 챔버를 100 ℃로 가열하였다. 가스 유출구를 닫은 상태에서, 상기 가스 유입구를 통해 상기 기판 상에 주석(II) 전구체인 Sn(II)(TMSA)2 (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II))를 공급하였다. 이 때, 상기 주석(II) 전구체는 캐리어 가스 없이 공급되고, 챔버 내의 압력이 50 mTorr에 이를 때까지 공급하였다. 이 후, 챔버 유입구도 닫아 챔버 압력을 50 mTorr로 유지한 상태에서 상기 기판 표면 상에 상기 주석(II) 전구체를 5초간 반응시켰다. 이 후, 가스 유입구와 가스 유출구를 모두 연 상태에서 가스 유입구로 퍼지 가스인 아르곤을 40초간 공급하여 반응부산물 및 잔여반응가스를 퍼지하는 금속 서브 사이클을 수행하였다. 상기 금속 서브 사이클을 4회 반복 수행하여 주석원자층을 형성하였다.A silicon substrate was loaded into a chamber having a gas inlet and a gas outlet, and the chamber was heated to 100°C. With the gas outlet closed, the tin (II) precursor Sn(II)(TMSA) 2 (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II)) was supplied onto the substrate through the gas inlet. At this time, the tin (II) precursor was supplied without a carrier gas, and supplied until the pressure in the chamber reached 50 mTorr. After that, the tin (II) precursor was reacted on the substrate surface for 5 seconds while maintaining the chamber pressure at 50 mTorr by closing the chamber inlet. Thereafter, with both the gas inlet and the gas outlet open, a metal subcycle was performed in which argon as a purge gas was supplied to the gas inlet for 40 seconds to purge the reaction by-products and the residual reaction gas. The metal sub-cycle was repeated 4 times to form a tin atom layer.

이 후, 가스 유출구를 닫은 상태에서, 상기 가스 유입구를 통해 상기 주석 원자층 상에 산화제인 H2O를 공급하였다. 이 때, 상기 산화제는 캐리어 가스 없이 공급되고, 챔버 내의 압력이 300 mTorr에 이를 때까지 공급하였다. 이 후, 챔버 유입구도 닫아 챔버 압력을 300 mTorr로 유지한 상태에서 상기 주석 원자층 표면 상에 H2O를 2초간 반응시켰다. 이 후, 가스 유입구와 가스 유출구를 모두 연 상태에서 가스 유입구로 퍼지 가스인 아르곤을 40초간 공급하여 반응부산물 및 잔여반응가스를 퍼지하는 산화제 서브 사이클을 수행하였다. 상기 산화제 서브 사이클을 4회 반복 수행하여 주석 산화물 원자층을 형성하였다.Thereafter, with the gas outlet closed, an oxidizing agent H 2 O was supplied onto the tin atomic layer through the gas inlet. At this time, the oxidizing agent was supplied without a carrier gas, and was supplied until the pressure in the chamber reached 300 mTorr. Thereafter, the inlet of the chamber was also closed, and H 2 O was reacted on the surface of the tin atomic layer for 2 seconds while maintaining the chamber pressure at 300 mTorr. Thereafter, while both the gas inlet and the gas outlet were opened, argon, a purge gas, was supplied to the gas inlet for 40 seconds to perform an oxidizing agent sub-cycle purging the reaction by-products and residual reaction gas. The oxidizing agent subcycle was repeatedly performed 4 times to form a tin oxide atomic layer.

상기 4회의 금속 서브 사이클들과 상기 4회의 산화제 서브 사이클들은 주석 산화물 박막 제조를 위한 단위 사이클을 구성한다.The four metal sub-cycles and the four oxidizer sub-cycles constitute a unit cycle for manufacturing a tin oxide thin film.

도 5은 주석 산화물 박막 제조예에 따른 주석 산화물 박막의 단위 사이클의 횟수에 따른 두께를 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 주석 산화물 박막 제조예에 따른 단위 사이클을 100회, 300회, 500회, 및 1000회 반복수행하여 얻은 주석 산화물 박막들의 두께를 측정하여 플로팅하였다.5 is a graph showing the thickness according to the number of unit cycles of a tin oxide thin film according to a tin oxide thin film manufacturing example. Specifically, the thickness of the tin oxide thin films obtained by repeating 100 times, 300 times, 500 times, and 1000 times of a unit cycle according to the tin oxide thin film preparation example was measured and plotted.

도 5을 참조하면, 증착온도가 100 ℃일 때 주석 산화물 원자층의 단위 사이클당 성장속도는 0.4Å/사이클로 나타났다.Referring to FIG. 5, when the deposition temperature was 100° C., the growth rate per unit cycle of the tin oxide atomic layer was 0.4 Å/cycle.

도 6a 및 도 6b는 주석 산화물 박막 제조예에 따른 주석 산화물 박막의 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 스펙트럼과 고해상도 XPS 스펙트럼을 각각 나타낸다. 이 때, 주석 산화물 박막은 주석 산화물 박막 제조예서 기술된 단위 사이클을 350회 수행하여 얻은 박막이다.6A and 6B show XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) spectra and high-resolution XPS spectra of the tin oxide thin film according to the tin oxide thin film preparation example, respectively. In this case, the tin oxide thin film is a thin film obtained by performing 350 unit cycles described in the tin oxide thin film manufacturing example.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 주석 산화물 박막 제조예에 따른 주석 산화물 박막은 Sn과 O를 함유하는 것을 알 수 있다.6A and 6B, it can be seen that the tin oxide thin film according to the tin oxide thin film preparation example contains Sn and O.

도 7은 주석 산화물 박막 제조예에 따른 주석 산화물 박막의 AFM(Atomic force microscopy) 이미지이다. 이 때, 주석 산화물 박막은 주석 산화물 박막 제조예서 기술된 단위 사이클을 350회 수행하여 얻은 약 14nm의 두께를 갖는 박막이다.7 is an atomic force microscopy (AFM) image of a tin oxide thin film according to a tin oxide thin film manufacturing example. In this case, the tin oxide thin film is a thin film having a thickness of about 14 nm obtained by performing 350 unit cycles described in the tin oxide thin film manufacturing example.

도 7을 참조하면, 주석 산화물 박막은 약 0.24 Å의 RMS (root mean square)값을 나타내어 표면거칠기가 매우 낮은 박막이 형성되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 7, the tin oxide thin film exhibited a root mean square (RMS) value of about 0.24 Å, indicating that a thin film having a very low surface roughness was formed.

주석 산화물 박막 제조예 BTin Oxide Thin Film Preparation Example B

주석 산화물 박막 제조예 A에 따른 박막을 아르곤 분위기의 1 Torr 압력에서 300℃로 5시간동안 열처리하였다.The thin film according to the tin oxide thin film Preparation Example A was heat-treated at 300° C. for 5 hours at 1 Torr pressure in an argon atmosphere.

도 8은 주석 산화물 박막 제조예 B에 따른 박막의 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼을 나타낸다.8 shows an XRD (X-ray diffraction) spectrum of a thin film according to Preparation Example B of a tin oxide thin film.

도 8을 참조하면, 주석 산화물 박막 제조예 B에 따른 박막은 주석(II) 산화물의 특징적인 피크들인 [001], [101], [110], [002] 및 [103] 피크들을 나타내는 것을 알 수 있다. 이 때, [101] 및 [110] 피크들은 합쳐져 1개의 피크로 나타나는 것으로 볼 수 있다. 구체적으로, 2θ가 약 25 내지 35도에 이르는 영역에서 1개의 피크가 나타나는 것을 알 수 있다. 이 주석 산화물 박막은 [001] 피크의 강도가 다른 피크들의 강도 대비 높으며, 특히, [101] 피크 및 [103] 피크의 대비 높은 것을 알 수 있다. 또한, [001] 피크의 반치폭은 [101] 피크 또는 [103] 피크의 반치폭 대비 작은 것을 알 수 있다. 구체적으로, [001] 피크의 반치폭은 0.62도 정도인 것으로 보인다. 이러한 결과로부터, 주석 산화물 박막 제조예 B에 따른 박막은 [001] 방향으로 우선성장된 다결정 주석(II) 산화물 박막임을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be seen that the thin film according to the tin oxide thin film Preparation Example B exhibits peaks [001], [101], [110], [002] and [103], which are characteristic peaks of tin (II) oxide. I can. At this time, it can be seen that the peaks [101] and [110] are combined to appear as one peak. Specifically, it can be seen that one peak appears in a region where 2θ reaches about 25 to 35 degrees. In this tin oxide thin film, it can be seen that the intensity of the [001] peak is higher than that of the other peaks, and in particular, it can be seen that the intensity of the [101] peak and the [103] peak is higher. In addition, it can be seen that the half width of the [001] peak is smaller than the half width of the [101] or [103] peak. Specifically, the half width of the [001] peak seems to be about 0.62 degrees. From these results, it can be seen that the thin film according to the tin oxide thin film Preparation Example B is a polycrystalline tin (II) oxide thin film that is first grown in the [001] direction.

TFT 제조예들 1 내지 11TFT Manufacturing Examples 1 to 11

유리 기판을 제공한 후, 상기 유리기판을 용매 초음파 세척(solvent ultrasonic cleaing)과 UV 오존 처리하였다. 상기 처리된 유리기판을 고진공 (1 × 10-6 Torr 미만) 분위기에 두고, 섀도우 마스크를 사용한 열증발법을 사용하여 상기 유리 기판 상에 70 ㎚ 두께의 알루미늄 패턴을 증착하여 게이트 전극을 형성하였다. 상기 게이트 전극 상에 ALD 법을 사용하여 게이트 절연막인 10 nm 두께의 Al2O3층을 형성하였다. Al2O3층은 구체적으로, 알루미늄 전구체인 트리에틸알루미늄 (trimethylaluminum (TMA), Aldrich, 97%)과 캐리어 가스인 아르곤의 혼합가스를 2초간 공급하고, 퍼지 가스인 아르곤을 20초간 공급하여 반응부산물 및 잔여반응가스를 퍼지하고, 산화제인 H2O와 캐리어 가스인 아르곤의 혼합가스를 2초간 공급하고, 퍼지 가스인 아르곤을 40초간 공급하여 반응부산물 및 잔여반응가스를 퍼지하는 원자층 증착(ALD) 단위 사이클을 27회 반복하여 형성하였다. 상기 ALD 단위 사이클 1회당 Al2O3 무기 나노층은 약 0.1nm의 두께로 성장되었다. After providing the glass substrate, the glass substrate was subjected to solvent ultrasonic cleaing and UV ozone treatment. The treated glass substrate was placed in a high vacuum ( less than 1×10 −6 Torr) atmosphere, and an aluminum pattern having a thickness of 70 nm was deposited on the glass substrate using a thermal evaporation method using a shadow mask to form a gate electrode. An Al 2 O 3 layer having a thickness of 10 nm, which is a gate insulating film, was formed on the gate electrode by using the ALD method. Specifically, the Al 2 O 3 layer is reacted by supplying a mixture gas of trimethylaluminum (TMA), Aldrich, 97%, which is an aluminum precursor, and argon, which is a carrier gas, for 2 seconds, and argon, which is a purge gas, for 20 seconds. By-products and residual reaction gas are purged, a mixture gas of H 2 O as an oxidizing agent and argon as a carrier gas is supplied for 2 seconds, and argon as a purge gas is supplied for 40 seconds to purify the reaction by-products and residual reaction gas ( ALD) unit cycle was formed by repeating 27 times. The Al 2 O 3 inorganic nanolayer was grown to a thickness of about 0.1 nm per ALD unit cycle.

상기 게이트 절연막인 Al2O3층 상에 SnO 박막 제조예 A에서 기술된 단위 사이클을 하기 표 1에 나타낸 횟수만큼 수행하여 SnO 박막을 형성한 후, 아르곤 분위기의 1 Torr 압력에서 하기 표 1에 나타낸 온도로 5시간동안 열처리하여 SnO 채널층을 형성하였다. 마지막으로, 상기 채널층 상에 열증발법을 사용하여 70 nm 두께의 Al 소오스/드레인 전극들을 형성하였다. After forming the SnO thin film by performing the unit cycle described in SnO thin film Preparation Example A on the Al 2 O 3 layer as the gate insulating layer as many times as shown in Table 1 below, it is shown in Table 1 below at 1 Torr pressure in an argon atmosphere. An SnO channel layer was formed by heat treatment at temperature for 5 hours. Finally, Al source/drain electrodes having a thickness of 70 nm were formed on the channel layer by thermal evaporation.

단위 사이클 반복 횟수Number of unit cycle repetitions SnO 박막 두께 (Å) SnO thin film thickness (Å) 열처리 온도
(℃)
Heat treatment temperature
(℃)
Ion/Ioff
I on /I off
Mobility
(cm2V-1S-1)
Mobility
(cm 2 V -1 S -1 )
TFT제조예 1TFT production example 1 125125 55 300300 -- -- TFT제조예 2TFT production example 2 175175 77 300300 1.1 × 103 1.1 × 10 3 0.410.41 TFT제조예 3TFT production example 3 200200 88 300300 1.1 × 103 1.1 × 10 3 0.860.86 TFT제조예 4TFT production example 4 225225 99 300300 0.56 × 103 0.56 × 10 3 1.211.21 TFT
제조예 5
TFT
Manufacturing Example 5
250
250
1010 300300 0.13 × 103 0.13 × 10 3 1.31.3
TFT
제조예 6
TFT
Manufacturing Example 6
375375 15
15
300300 0.15 × 103 0.15 × 10 3 1.361.36
TFT
제조예 7
TFT
Manufacturing Example 7
375375 15
15
280280 0.0105
× 103
0.0105
× 10 3
0.750.75
TFT
제조예 8
TFT
Manufacturing Example 8
375375 15
15
300300 0.16 × 103 0.16 × 10 3 1.511.51
TFT제조예 9TFT production example 9 375375 15
15
310310 0.22 × 103 0.22 × 10 3 1.051.05
TFT제조예 10TFT production example 10 375375 15
15
330330 0.14 × 103 0.14 × 10 3 0.610.61
TFT제조예 11TFT production example 11 375375 15
15
350350 0.16 × 103 0.16 × 10 3 0.250.25

도 9는 TFT 제조예들 1 내지 6에 따른 TFT들의 전달특성을 나타낸 Id-Vg 커브를 보여준다.9 shows Id-Vg curves showing the transfer characteristics of TFTs according to TFT Manufacturing Examples 1 to 6;

도 9 및 표 1을 참조하면, SnO 채널층을 구비하는 TFT는 P형 전달특성을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, SnO 채널층의 두께가 7nm 이상일 때 구별가능한 on상태와 off 상태가 나타나는 것으로 보인다. 또한, SnO 채널층의 두께가 10nm 이상일 때 전하이동도의 포화가 나타나는 것으로 보인다.Referring to FIG. 9 and Table 1, it can be seen that the TFT including the SnO channel layer exhibits P-type transmission characteristics, and when the thickness of the SnO channel layer is 7 nm or more, distinguishable on and off states appear. In addition, when the thickness of the SnO channel layer is 10 nm or more, it seems that the charge mobility saturation appears.

도 10은 TFT 제조예들 7 내지 11에 따른 TFT들의 전달특성을 나타낸 Id-Vg 커브를 보여준다.10 shows Id-Vg curves showing the transfer characteristics of TFTs according to TFT Manufacturing Examples 7 to 11.

도 10 및 표 1을 참조하면, SnO 채널층을 열처리하는 온도가 280도 초과 나아가 300도 이상일 때 Ion/Ioff 값이 2의 크기 자릿수(2 orders of magnitude)를 나타내는 것으로 보이고, 280초과 330 미만, 구체적으로 290 내지 320도 특히 300 내지 310도에서 1 이상의 전하이동도를 나타내며, 일 예로서 295 내지 305 특히 300도에서 가장 우수한 전하이동도를 나타냄을 알 수 있다.Referring to FIG. 10 and Table 1, when the temperature for heat treatment of the SnO channel layer exceeds 280 degrees and further exceeds 300 degrees, the I on /I off value appears to represent 2 orders of magnitude, exceeding 280 and 330. It can be seen that less than, specifically, at 290 to 320 degrees, particularly 300 to 310 degrees, exhibits a charge mobility of 1 or more, and as an example, it can be seen that the most excellent charge mobility is shown at 295 to 305 and particularly 300 degrees.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.Above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those of ordinary skill in the art within the spirit and scope of the present invention This is possible.

Claims (18)

게이트 전극;
상기 게이트 전극 상에 배치되고 [001] 방향으로 우선성장되며, XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [101] 피크 및 [110] 피크가 합쳐져 1개의 피크로 나타나는 다결정 박막인 주석(II) 산화물 채널층;
상기 게이트 전극과 상기 채널층 사이에 배치된 게이트 절연막 절연막; 및
상기 채널층의 양측 단부들에 각각 전기적으로 접속하는 소오스 및 드레인 전극들을 포함하는 박막트랜지스터.
A gate electrode;
Tin (II) oxide channel, a polycrystalline thin film that is disposed on the gate electrode and is first grown in the [001] direction, and appears as one peak by combining the [101] and [110] peaks in the X-ray diffraction (XRD) spectrum layer;
A gate insulating layer insulating layer disposed between the gate electrode and the channel layer; And
A thin film transistor including source and drain electrodes electrically connected to both ends of the channel layer, respectively.
청구항 1에 있어서,
상기 주석(II) 산화물 채널층은 [103] 방향으로 성장된 결정립들을 더 구비하는 박막트랜지스터.
The method according to claim 1,
The tin (II) oxide channel layer is a thin film transistor further comprising crystal grains grown in a [103] direction.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 주석(II) 산화물 채널층의 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [001] 피크는 0.1 내지 1도의 반치폭을 나타내는 박막트랜지스터.
The method according to claim 1,
[001] In the XRD (X-ray diffraction) spectrum of the tin (II) oxide channel layer, the [001] peak is a thin film transistor having a half width of 0.1 to 1 degree.
게이트 전극, 게이트 절연막, 채널층, 및 소오스 및 드레인 전극들을 구비하는 박막트랜지스터 제조방법에 있어서,
상기 채널층은,
챔버 내에 상기 채널층이 형성될 기판을 투입하고 상기 챔버의 유출구를 닫은 상태에서 주석 전구체를 공급하여 상기 챔버 내 반응압력을 증가시켜 상기 주석 전구체를 상기 기판 표면 상에 흡착시키는 주석 전구체 가압 도징 단계; 주석 전구체 가압 도징 단계 후, 상기 챔버를 퍼지하는 주석 전구체 퍼지 단계; 상기 주석 전구체 퍼지 단계 후, 산화제를 상기 챔버 내로 공급하여 상기 기판 상에 흡착된 주석 전구체를 산화시켜 주석 산화물을 형성하는 산화제 공급 단계; 및 상기 산화제 공급 단계 후, 상기 챔버를 퍼지하는 산화제 퍼지 단계를 포함하는 단위 사이클을 다수회 진행하여 주석 산화물층을 형성한 후,
상기 주석 산화물층을 열처리하여 형성하고,
[001] 방향으로 우선성장된 다결정 박막인 주석(II) 산화물 채널층인 박막트랜지스터 제조방법.
In the method of manufacturing a thin film transistor comprising a gate electrode, a gate insulating film, a channel layer, and source and drain electrodes,
The channel layer,
A tin precursor pressurized dosing step of supplying a tin precursor in a state where the channel layer is formed in a chamber and closing the outlet of the chamber to increase the reaction pressure in the chamber to adsorb the tin precursor onto the substrate surface; After the tin precursor pressure dosing step, a tin precursor purge step of purging the chamber; After the tin precursor purge step, an oxidizing agent supply step of supplying an oxidizing agent into the chamber to oxidize the tin precursor adsorbed on the substrate to form tin oxide; And after the step of supplying the oxidizing agent, performing a unit cycle including a step of purging the oxidizing agent for purging the chamber a plurality of times to form a tin oxide layer,
Forming the tin oxide layer by heat treatment,
[001] A method of manufacturing a thin film transistor, which is a tin (II) oxide channel layer, which is a polycrystalline thin film grown first in the [001] direction.
청구항 5에 있어서,
상기 주석(II) 산화물 채널층은 상기 [001] 방향 외에도 [101], [110], 및 [103] 방향으로 성장된 결정립들 중 적어도 어느 하나를 구비하는 것인 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 5,
In addition to the [001] direction, the tin (II) oxide channel layer includes at least one of crystal grains grown in [101], [110], and [103] directions.
청구항 6에 있어서,
상기 주석(II) 산화물 채널층은 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [101] 및 [110]피크들이 합쳐져 1개의 피크로 나타나는 것인 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 6,
The tin (II) oxide channel layer is a method of manufacturing a thin film transistor in which [101] and [110] peaks are combined in an XRD (X-ray diffraction) spectrum to appear as one peak.
청구항 5에 있어서,
상기 주석(II) 산화물 채널층의 XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [001] 피크는 0.1 내지 1도의 반치폭을 나타내는 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 5,
[001] Peak in the XRD (X-ray diffraction) spectrum of the tin (II) oxide channel layer has a half width of 0.1 to 1 degrees.
청구항 5에 있어서,
상기 주석 전구체는 주석(II)-유기화합물 또는 주석(IV)-유기화합물인 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 5,
The tin precursor is a tin (II)-organic compound or tin (IV)-organic compound thin film transistor manufacturing method.
청구항 9에 있어서,
상기 주석 전구체는 리간드로 [((C1-C5)알킬)n실릴]m아미노기(n은 1, 2, 또는 3이고 m은 1 또는 2)를 적어도 1개 구비하는 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 9,
The tin precursor as a ligand [((C 1 -C 5 )alkyl) n silyl] m amino group (n is 1, 2, or 3 and m is 1 or 2) a thin film transistor manufacturing method having at least one.
청구항 10에 있어서,
상기 리간드는 [((C1-C5)알킬)n실릴]m아미노기(n은 3이고 m은 2)인 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 10,
The ligand is [((C 1 -C 5 )alkyl) n silyl] m amino group (n is 3 and m is 2).
청구항 5에 있어서,
상기 주석 전구체는 (TMSA)2Sn(II) (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II)) 인 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 5,
The tin precursor is (TMSA) 2 Sn(II) (bis[bis(trimethylsilyl)amino]tin(II)) in a thin film transistor manufacturing method.
청구항 5에 있어서,
상기 열처리는 불활성 기체 분위기에서 280도 초과 400도 이하의 온도 범위에서 수행되는 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 5,
The heat treatment is a method of manufacturing a thin film transistor performed in a temperature range of more than 280 degrees and less than 400 degrees in an inert gas atmosphere.
청구항 5에 있어서,
상기 주석 전구체 가압 도징 단계와 상기 주석 전구체 퍼지 단계는 주석 전구체 서브 사이클을 구성하고,
상기 산화제 공급 단계 전에, 상기 주석 전구체 서브 사이클을 다수회 수행하는 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 5,
The tin precursor pressure dosing step and the tin precursor purge step constitute a tin precursor subcycle,
Before the step of supplying the oxidizing agent, a method of manufacturing a thin film transistor in which the tin precursor subcycle is performed multiple times.
청구항 5에 있어서,
상기 산화제 공급단계는
상기 챔버의 유출구를 닫은 상태에서 상기 산화제를 공급하여 상기 챔버 내 반응압력을 증가시킨 상태에서 진행하는 산화제 가압 도징 단계로 진행하는 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 5,
The oxidizing agent supply step
A method of manufacturing a thin film transistor in which the oxidizing agent is supplied while the outlet of the chamber is closed and the reaction pressure in the chamber is increased.
청구항 15에 있어서,
상기 산화제 가압 도징 단계와 상기 산화제 퍼지 단계는 산화제 서브 사이클을 구성하고,
상기 단위 사이클은 상기 산화제 서브 사이클을 연속하여 다수회 수행하는 것을 포함하는 박막트랜지스터 제조방법.
The method of claim 15,
The oxidant pressure dosing step and the oxidant purge step constitute an oxidant subcycle,
The unit cycle is a thin film transistor manufacturing method comprising performing a plurality of times in succession the oxidizing agent sub-cycle.
[001] 방향으로 우선성장된 다결정 박막이되, 상기 [001] 방향 외에도 [101], [110], 및 [103] 방향으로 성장된 결정립들을 모두 구비하고, XRD (X-ray diffraction) 스펙트럼에서 [101] 피크 및 [110]피크는 합쳐져 1개의 피크로 나타나는 주석(II) 산화물층.A polycrystalline thin film grown in the [001] direction preferentially, but includes all crystal grains grown in the [101], [110], and [103] directions in addition to the [001] direction, and in the XRD (X-ray diffraction) spectrum The [101] peak and the [110] peak are combined to form a single peak of a tin (II) oxide layer. 삭제delete
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