KR102395180B1 - Thin film transistor photo sensor and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터 광 센서 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 광 센서는 상세하게는 게이트 전극층; 상기 게이트 전극층 일면에 배치된 유전체층; 상기 유전체층 일면의 적어도 일부에 배치되며, 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층; 상기 유전체층 및 산화물 반도체 채널층 중 적어도 하나의 층 일면에 배치된 도핑층; 및 상기 도핑층의 일면에 서로 이격하여 배치된 소스 전극 및 드레인 전극;을 포함한다. The present invention relates to a thin film transistor optical sensor and a method for manufacturing the same. The thin film transistor optical sensor according to the present invention specifically includes a gate electrode layer; a dielectric layer disposed on one surface of the gate electrode layer; an oxide semiconductor channel layer disposed on at least a portion of one surface of the dielectric layer and including zinc (Zn); a doping layer disposed on one surface of at least one of the dielectric layer and the oxide semiconductor channel layer; and a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other on one surface of the doped layer.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 광 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor optical sensor and a method for manufacturing the same.
박막트랜지스터는 일반적으로 기판상에 반도체층 및 게이트 전극을 포함한다. 반도체층은 비정질 실리콘이나 폴리 실리콘으로 이루어지며, 반도체층의 소정 영역에는 불순물 이온이 주입된 소스 영역과 드레인 영역이 형성된다. 반도체층과 게이트 전극의 사이에는 게이트 절연막이 개재 되며, 게이트 전극은 상기 반도체층의 소스 영역 및 드레인 영역과 일부 중첩되게 형성된다. 이 때 게이트 전극 하부의 소스 영역과 드레인 영역 사이의 채널 영역에는 외부에서 전압이 인가되면 채널이 형성된다. A thin film transistor generally includes a semiconductor layer and a gate electrode on a substrate. The semiconductor layer is made of amorphous silicon or polysilicon, and a source region and a drain region into which impurity ions are implanted are formed in a predetermined region of the semiconductor layer. A gate insulating layer is interposed between the semiconductor layer and the gate electrode, and the gate electrode is formed to partially overlap the source region and the drain region of the semiconductor layer. At this time, when a voltage is applied from the outside to the channel region between the source region and the drain region under the gate electrode, a channel is formed.
박막 트랜지스터는 소스 영역과 드레인 영역의 상부에 형성된 금속 전극을 통해 가령 액정표시장치에서 데이터를 전송하는 배선 또는 각 화소 영역에 구비되는 화소 전극과 전기적으로 연결되며, 각 화소를 독립적으로 구동한다. The thin film transistor is electrically connected to, for example, a wire for transmitting data in the liquid crystal display device or a pixel electrode provided in each pixel region through metal electrodes formed on the source region and the drain region, and drives each pixel independently.
박막트랜지스터는 빛이 입사되면 턴온되지 않은 상태에서도 광전류(light induced current)가 발생되며, 이 때 빛의 입사량과 광전류의 크기가 비례한다는 점을 이용해 빛을 감지하여 전류를 발생시키는 광 센서로 사용할 수 있다. When light is incident, a light induced current is generated even when the light is not turned on. At this time, using the fact that the amount of light incident and the size of the photocurrent are proportional, it can be used as an optical sensor that detects light and generates a current. can
이와 관련된 종래의 기술로 대한민국 공개특허 제10-2008-0108897호에서는 빛 감지부 재료로 비정질 실리콘을 사용한 박막 트랜지스터 광 센서가 개시된 바 있다. 비정질 실리콘은 빛에 노출되면 전기 전도도가 크게 변하여, 저항이 암(dark) 상태와 비교해서 작아지게 되어 암 상태와 광 상태에서의 전기적 특성이 변화하여 이를 광 센서의 감지부로 이용할 수 있다. As a related art, Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0108897 discloses a thin film transistor optical sensor using amorphous silicon as a light sensing part material. When the amorphous silicon is exposed to light, the electrical conductivity changes greatly, and the resistance becomes smaller compared to the dark state, so that the electrical characteristics in the dark state and the light state change, and this can be used as a sensing unit of the optical sensor.
하지만, 종래 이러한 비정질 실리콘을 감지부로 하는 박막트랜지스터 광 센서의 경우, 빛에 대한 감지 능력이 낮은 문제가 있었다. 또한, 밴드갭이 고정되어 있어, 흡수하는 빛의 파장을 구별하기 위해서는 추가적인 컬러 필터가 필요하고, 작은 밴드갭으로 인하여 투명한 광 센서를 제작하기 어려운 문제가 있다.However, in the case of a conventional thin film transistor optical sensor using amorphous silicon as a sensing unit, there is a problem in that the sensing ability for light is low. In addition, since the bandgap is fixed, an additional color filter is required to distinguish the wavelengths of absorbed light, and it is difficult to fabricate a transparent optical sensor due to the small bandgap.
최근 투명 및 유연 전자 소자가 각광받음에 따라, 다양한 파장대의 빛을 흡수하여 전기신호로 변환하는 광 센서가 개발되고 있다. 또한, 투명전자소자의 중요성이 대두되고 있어, 투명 광 센서 개발이 요구되고 있으나, 투명한 반도체 소재의 경우 밴드갭이 커서 가시광선을 흡수할 수 없는 한계가 있다.Recently, as transparent and flexible electronic devices are in the spotlight, optical sensors that absorb light in various wavelength bands and convert them into electrical signals are being developed. In addition, as the importance of transparent electronic devices is emerging, the development of a transparent optical sensor is required. However, in the case of a transparent semiconductor material, there is a limit in that it cannot absorb visible light due to a large band gap.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 박막 트랜지스터 광 센서 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor optical sensor and a method for manufacturing the same in order to solve the problems of the prior art.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해 The present invention in order to achieve the above object
게이트 전극층;a gate electrode layer;
상기 게이트 전극층의 일면에 배치된 유전체층;a dielectric layer disposed on one surface of the gate electrode layer;
상기 유전체층 일면의 적어도 일부에 배치되며, 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층;an oxide semiconductor channel layer disposed on at least a portion of one surface of the dielectric layer and including zinc (Zn);
상기 산화물 반도체 채널층 일면에 배치된 도핑층; 및a doping layer disposed on one surface of the oxide semiconductor channel layer; and
상기 도핑층 일면에 서로 이격하여 배치된 소스 전극 및 드레인 전극; 을 포함하는 박막 트랜지스터 광 센서를 제공할 수 있다.a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other on one surface of the doped layer; It is possible to provide a thin film transistor optical sensor comprising a.
또한, 본 발명의 다른 실시예는In addition, another embodiment of the present invention is
게이트 전극층을 형성하는 단계; forming a gate electrode layer;
게이트 전극층 상에 유전체층을 형성하는 단계;forming a dielectric layer on the gate electrode layer;
상기 유전체층 상의 적어도 일부에 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층을 형성하는 단계;forming an oxide semiconductor channel layer including zinc (Zn) on at least a portion of the dielectric layer;
상기 산화물 반도체 채널층 상에 도핑층을 형성하는 단계; 및 forming a doping layer on the oxide semiconductor channel layer; and
상기 도핑층 상에 서로 이격 되도록 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법을 제공할 수 있다.It is possible to provide a method of manufacturing a thin film transistor optical sensor comprising a; forming a source electrode and a drain electrode to be spaced apart from each other on the doped layer.
본 발명에 의한 박막 트랜지스터 광 센서는 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층을 포함함으로써 가시광선, 자외선 및 적외선 파장 영역의 빛을 모두 감지할 수 있어, 다 파장 센서로 사용할 수 있다. 또한, 소스 전극 또는 드레인 전극과 채널층 사이의 컨택 저항이 현저히 낮으며, 빛에 대한 스위칭 특성 및 작동 신뢰성이 높은 장점이 있다.Since the thin film transistor optical sensor according to the present invention includes an oxide semiconductor channel layer containing zinc (Zn), it can detect light in all wavelength ranges of visible light, ultraviolet light, and infrared light, and thus can be used as a multi-wavelength sensor. In addition, the contact resistance between the source electrode or the drain electrode and the channel layer is remarkably low, and there are advantages in that the switching characteristics for light and the operation reliability are high.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서를 나타낸 모식도이고,
도 2는 실시예 및 비교예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 전압-전류 값을 나타낸 그래프이고,
도 3은 실시예 및 비교예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 200 내지 1000nm 파장에 대한 광 흡수율을 나타낸 그래프이고,
도 4는 실시예 및 비교예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 적외선 파장 영역에 대한 광 흡수율을 나타낸 그래프이고,
도 5 내지 7은 실시예 및 비교예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 400nm, 530nm, 850nm 빛 조사 유무에 따른 전류 값을 나타낸 그래프이고,
도 8은 실시예 및 비교예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 850nm의 빛에 대한 스위칭 특성을 측정한 그래프이고,
도 9 내지 12은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 도핑 층의 유무 또는 도핑 층의 두께에 따른 전기적 특성을 나타내 그래프이고,
도 13 내지 도 16는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법에서, 열처리 유무 또는 열처리 온도에 따른 전기적 특성을 나타낸 그래프이다.1 is a schematic diagram showing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing voltage-current values of thin film transistor optical sensors according to Examples and Comparative Examples;
3 is a graph showing the light absorptance for a wavelength of 200 to 1000 nm of a thin film transistor optical sensor according to Examples and Comparative Examples;
4 is a graph showing the light absorption rate in the infrared wavelength region of the thin film transistor optical sensor according to Examples and Comparative Examples;
5 to 7 are graphs showing current values according to the presence or absence of 400 nm, 530 nm, and 850 nm light irradiation of thin film transistor optical sensors according to Examples and Comparative Examples;
8 is a graph of measuring the switching characteristics for light of 850 nm of the thin film transistor optical sensor according to Examples and Comparative Examples;
9 to 12 are graphs showing electrical characteristics according to the presence or absence of a doped layer or a thickness of the doped layer of the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention;
13 to 16 are graphs showing electrical characteristics according to the presence or absence of heat treatment or the heat treatment temperature in the method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description, and elements indicated by the same reference numerals in the drawings are the same elements. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. In addition, "including" a certain element throughout the specification means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서는A thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention
게이트 전극층;a gate electrode layer;
상기 게이트 전극층 상에 배치된 유전체층;a dielectric layer disposed on the gate electrode layer;
상기 유전체층 상의 적어도 일부에 배치되며, 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층;an oxide semiconductor channel layer disposed on at least a portion of the dielectric layer and including indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn);
상기 산화물 반도체 채널층 상에 배치된 도핑층; 및a doping layer disposed on the oxide semiconductor channel layer; and
상기 도핑층 상에 서로 이격하여 배치된 소스 전극 및 드레인 전극; 을 포함할 수 있다.a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other on the doped layer; may include
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서(100)는 게이트 전극층(10)의 일면에 유전체층(20), 채널층(30) 및 도핑층(40)이 순차적으로 적층되어 있고, 소스(source) 전극(51) 및 드레인(drain) 전극(52)은 도핑층 상에 서로 이격하여 배치될 수 있다.1 is a schematic diagram showing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention. 1, in the thin film transistor
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 게이트 전극층(10)은 산화물 반도체 채널층(30)에서 전류가 흐르거나 또는 흐르지 않도록 조절하는 기능을 수행하는 것으로, 상기 게이트 전극층(10)에 전압을 인가함에 따라 상기 소스 전극(51)을 통해 전하가 유입되고, 상기 산화물 반도체 채널층(30)을 통해 상기 드레인 전극(52)으로 전하가 빠져나가면서 트랜지스터 채널 전류가 흐르게 된다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the
상기 게이트 전극층(10)은 실리콘 기판상에 게이트 산화막이 형성되고, 상기 게이트 산화막 상부에 폴리 실리콘(poly-Si)이 형성된 기판일 수 있다.The
또한, 상기 폴리 실리콘은 P 타입 불순물이 도핑 된 P형 폴리 실리콘으로, p+ Si 또는 p++ Si가 사용될 수 있고 500 내지 1000 um의 두께로 형성될 수 있으나 이에 제한된 것 아니며, 유연성을 갖는 수지 기판일 수 있다.In addition, the polysilicon is P-type polysilicon doped with P-type impurities, and p+ Si or p++ Si may be used and may be formed to a thickness of 500 to 1000 um, but is not limited thereto, and may be a resin substrate having flexibility. there is.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 유전체층(20)은 상기 게이트 전극층(10)의 일면에 배치될 수 있다. In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the
상기 유전체층(20)은 상기 게이트 전극층(10) 및 상기 산화물 반도체 채널층(30)을 전기적으로 절연하는 기능을 수행하는 것으로, 졸-겔(sol-gel)법, 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition), 화학적 기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 또는 스퍼터링(sputtering)을 사용하여 형성될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 유전체층(20)은 20 nm 내지 300 nm의 두께로 형성될 수 있고 바람직하게는 30 내지 100nm일 수 있다. 이는 상기 유전체층(20)을 통해 소자의 전력 소모를 줄이는 동시에 동작속도를 향상시킬 수 있으며, 만약, 상기 유전체층(20)이 20 nm 미만인 경우, 누설전류가 증가하게 되어 소자구동에 문제가 발생될 수 있고, 상기 유전체층(20)이 300 nm를 초과하는 경우, 소자의 구동전압이 커지고, 동작속도가 느려지는 문제가 발생될 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 유전체층은 Si3N4, SiO2 및 Al2O3 중 하나일 수 있으나, 소형화 시 누설 전류 감소 효과가 보다 큰 Al2O3를 사용하는 것이 보다 바람직할 수 있다. In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the dielectric layer may be one of Si 3 N 4 , SiO 2 and Al 2 O 3 , but Al 2 O 3 having a larger leakage current reduction effect when miniaturized It may be more preferable to use
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 산화물 반도체 채널층(30)은 상기 유전체층(20)의 일면의 적어도 일부에 배치될 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the oxide
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 산화물 반도체 채널층(30)은 상기 게이트 전극층(10)에 의해 유도된 전하가 소스 전극(51) 및 드레인 전극(52)의 전압에 의해 흘러갈 수 있는 전하 수송층의 역할을 수행할 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, in the oxide
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 산화물 반도체 채널층(30)은 박막 형태일 수 있고, 상기 박막의 두께는 5 내지 100 nm일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 20nm일 수 있고 더욱 바람직하게는 10 nm일 수 있다. In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the oxide
상기 산화물 반도체 채널층(30)의 박막의 두께를 5 내지 100 nm 로 조절하는 것은 소자의 특성 최적화하기 위한 것으로, 상기 박막의 두께가 5 nm 미만일 경우, 전하가 흐르는 채널 단면이 너무 작아 저항이 커져 소자구동이 어려운 문제가 발생될 수 있고, 상기 박막의 두께가 20 nm를 초과하는 경우, 전도도가 너무 높아져 소자의 스위칭 제어가 어려워지는 문제가 발생될 수 있다. Adjusting the thickness of the thin film of the oxide
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 산화물 반도체 채널층(30)은 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체를 포함할 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the oxide
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체는 구체적으로는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), ZGTO(Zinc Gallium Tin Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide) 및 ZGO(Zinc Gallium Oxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종일 수 있으나, 전자 이동도, 문턱전압 이하 스윙(subthreshold swing, SS) 및 온 오프 비(on/off ratio)가 높아 전기적 특성이 우수하고 안정성이 높으며, 투명도가 높은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)인 것이 보다 바람직하다. In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the oxide semiconductor including zinc (Zn) is specifically IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO (Zinc Oxide), IZTO (Indium Zinc Tin Oxide) , Zinc Gallium Tin Oxide (ZGTO), Zinc Tin Oxide (ZTO), Zinc Indium Oxide (ZIO), and Zinc Gallium Oxide (ZGO) may be one selected from the group consisting of, but electron mobility, subthreshold Swing, SS) and on/off ratio are high, so it is more preferable to use IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) with excellent electrical characteristics, high stability, and high transparency.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 도핑층(40)은 상기 산화물 반도체 채널층(30) 상에 배치될 수 있고, 바람직하게는 상기 유전제층(20) 및 산화물 반도체 채널층(30) 상에 배치될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 산화물 반도체 채널층이 배치되지 않은 유전체층(20) 및 상기 산화물 반도체 채널층 상에 배치될 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the doped
상기 도핑층(40)은 본 발명의 실시예에 따른 광 센서가 자외선 외에 추가로 가시광선 및 적외선 파장 영역의 빛을 감지하기 위한 것일 수 있다.The doped
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 도핑층(40)은 산화물 반도체의 밴드갭 내부에 도핑 준위를 형성해 에너지가 작은 적외선 파장 영역의 빛을 감지하도록 할 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the doped
즉, 산화물 반도체 채널층(30) 상에 도핑층이 배치되지 않을 경우, 산화물 반도체의 밴드갭이 커, 에너지가 작은 적외선 영역의 파장의 빛을 감지하기 어려운 반면, 산화물 반도체 채널층 상에 도핑층(40)이 배치된 경우 상기 산화물 반도체의 밴드갭 내부에 도핑 준위를 형성함으로써, 에너지가 작은 파장 영역의 빛을 감지하도록 할 수 있다. That is, when the doped layer is not disposed on the oxide
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 도핑층(40)을 통해 트랜지스터의 컨택 저항을 줄일 수 있고, 전압 스트레스(bias stress)에 대해서도 문턱 전압(threshold voltage)를 안정적으로 유지시킬 수 있어 광 센서의 소자 안정성을 향상시킬 수 있다.In addition, in the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the contact resistance of the transistor may be reduced through the
또한, 상기 도핑층(40)은 절연체층으로 상기 산화물 반도체 채널층보다 캐리어 농도가 낮을 수 있다. 또한, 상기 도핑층(40)은 채널층 및 전극 사이의 계면 문제를 완화시켜줄 수 있다.In addition, the doped
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 도핑층(40)은 150 내지 250℃의 온도에서 열처리된 절연성의 금속산화물일 수 있고 구체적으로 상기 금속 산화물은 Al2O3, SiO2, ZrO2, HfO2, TiO2 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 Al2O3일 수 있다. In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the doped
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 도핑층(40)은 5 내지 10eV의 밴드갭을 갖는 금속산화물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 Al2O3, SiO2, ZrO2, HfO2, TiO2 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 컨택 저항을 줄이는 동시에 Zn을 포함하는 산화물 반도체 채널층에 도핑 효과를 주어 에너지가 작은 파장의 빛을 감지하도록 할 수 있는 Al2O3을 포함할 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the doped
특히 상기 Al2O3을 포함하는 도핑층은 상기 산화물 반도체 채널층에 n-dopping 효과를 줄 수 있어, 컨택 저항을 줄이는 동시에 광 센서의 스위칭 동작 속도를 향상시킬 수 있다.In particular, the doped layer including Al 2 O 3 may give an n-doping effect to the oxide semiconductor channel layer, thereby reducing contact resistance and improving the switching operation speed of the optical sensor.
또한, 상기 Al2O3을 포함하는 도핑층은 상기 소스 전극 또는 드레인 전극으로부터 상기 산화물 반도체 채널층으로 원자들이 확산되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the doping layer including Al 2 O 3 may prevent diffusion of atoms from the source electrode or the drain electrode to the oxide semiconductor channel layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 도핑층(40)는 박막 형태일 수 있고, 상기 박막의 두께는 0.5 내지 4 nm일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 2.5nm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1.5 nm 내지 2.5 nm일 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the doped
상기 박막의 두께가 1nm 미만인 경우 상기 박막의 두께가 너무 얇아 도핑 효과, 즉, 산화물 반도체의 도핑 준위를 형성하여 에너지가 낮은 파장의 빛을 감지하는 효과가 미비한 문제가 발생될 수 있고, 상기 박막의 두께가 2.5nm를 초과하는 경우, on/off 스위칭 특성이 나타나지 않아 트랜지스터 소자로서 사용이 불가한 문제가 발생될 수 있다.If the thickness of the thin film is less than 1 nm, the doping effect, that is, the effect of sensing light of a low energy wavelength by forming the doping level of the oxide semiconductor, may occur because the thickness of the thin film is too thin. If the thickness exceeds 2.5 nm, the on/off switching characteristic may not appear, and thus a problem may arise in that it cannot be used as a transistor device.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 소스 전극(51) 및 드레인 전극(52)은 상기 도핑층(40)상에 서로 이격하여 배치될 수 있고 바람직하게는 상기 도핑층(30)상에 서로 이격하여 배치하되, 상기 산화물 반도체 채널층(30)이 배치되지 않은 위치 및 상기 산화물 반도체 채널층이 배치된 위치를 포함하는 위치에 배치될 수 있다. In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서에 있어서, 상기 소스 전극(51) 및 드레인 전극(52)은 ITO(indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 몰리브덴, 구리, 알루미늄, 크롬, 텅스텐, 탄탈륨 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 형성될 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다. 다만, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 금속 박막으로 형성되는 것이 보다 바람직할 수 있다.In the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서는 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체를 포함하는 채널층 및 도핑층을 포함하여, 자외선 및 가시광선 파장영역의 빛을 감지할 수 있다.The thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention includes a channel layer and a doping layer including an oxide semiconductor containing zinc (Zn), and can detect light in the ultraviolet and visible wavelength regions.
또한, 비정질 실리콘(a-Si)기반의 박막 트랜지스터(TFT)보다 전자 이동도가 높으며 특히, IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)을 포함할 경우, 비정질 실리콘(a-Si)기반의 박막 트랜지스터(TFT)보다 전자이동도가 20 내지 50배 높으며, 초고속 스위칭 특성을 나타낼 수 있다. In addition, electron mobility is higher than that of amorphous silicon (a-Si) based thin film transistors (TFTs), and in particular, when IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) is included, amorphous silicon (a-Si) based thin film transistors (TFTs) The electron mobility is 20 to 50 times higher than that, and can exhibit high-speed switching characteristics.
또한, 유연성이 우수할 수 있고, 빛 투과도가 우수한 투명소자일 수 있다.In addition, it may be excellent in flexibility and may be a transparent device having excellent light transmittance.
본 발명의 다른 실시예는 Another embodiment of the present invention is
게이트 전극층 상에 유전체층을 형성하는 단계;forming a dielectric layer on the gate electrode layer;
상기 유전체층 상의 적어도 일부에 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층을 형성하는 단계;forming an oxide semiconductor channel layer including zinc (Zn) on at least a portion of the dielectric layer;
상기 산화물 반도체 채널층 상에 도핑층을 형성하는 단계; 및 forming a doping layer on the oxide semiconductor channel layer; and
상기 도핑층 상에 서로 이격 되도록 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함하는 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법을 제공할 수 있다.It is possible to provide a method of manufacturing a thin film transistor optical sensor comprising a; forming a source electrode and a drain electrode to be spaced apart from each other on the doped layer.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail for each step.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법에 있어서, 상기 게이트 전극층 상에 유전체층을 형성하는 단계는 게이트 전극층을 준비하는 단계를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the forming of the dielectric layer on the gate electrode layer may include preparing the gate electrode layer.
상기 게이트 전극층을 준비하는 단계에 있어서 상기 게이트 전극층은 폴리 실리콘(poly-Si)이 형성된 기판을 사용할 수 있다. 이때, 상기 폴리 실리콘은 P 타입 불순물이 도핑된 P형 폴리 실리콘으로, p+ Si 또는 p++ Si가 사용될 수 있고 예를 들어, 붕소(boron)로 고밀도 도핑된 실리콘(Si)일 수 있다. In the step of preparing the gate electrode layer, a substrate on which poly-Si (poly-Si) is formed may be used as the gate electrode layer. In this case, the polysilicon is P-type polysilicon doped with P-type impurities, and p+ Si or p++ Si may be used, for example, silicon (Si) doped with boron high density.
상기 실리콘 기판의 두께는 500 내지 1000 μm의 두께를 가질 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다. The thickness of the silicon substrate may have a thickness of 500 to 1000 μm, but is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법에 있어서, 상기 게이트 전극층 상에 유전체층을 형성하는 단계에 있어서 상기 유전체층은 졸-겔(sol-gel)법, 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition), 화학적 기상 증착 법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 또는 스퍼터링(sputtering)의 방법으로 증착될 수 있다.In the method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, in the step of forming the dielectric layer on the gate electrode layer, the dielectric layer is a sol-gel method, an atomic layer deposition (ALD) method. Layer Deposition), a chemical vapor deposition method (CVD: Chemical Vapor Deposition), or a sputtering (sputtering) method may be deposited.
이때, 상기 유전체층은 50 nm 내지 300 nm의 두께의 박막형태로 형성할 수 있다. 이는 상기 유전체층을 통해 소자의 전력 소모를 줄이는 동시에 동작속도를 향상시키기 위한 것으로, 만약, 상기 유전체층이 50 nm미만인 경우, 누설전류가 증가하게 되어 트랜지스터 스위칭 특성이 발현되지 않는 문제가 발생될 수 있고, 상기 유전체층이 300 nm를 초과하는 경우, 구동 전압이 커지고, 동작속도가 느려지는 문제가 발생될 수 있다. In this case, the dielectric layer may be formed in the form of a thin film having a thickness of 50 nm to 300 nm. This is to reduce the power consumption of the device through the dielectric layer and improve the operation speed at the same time. If the dielectric layer is less than 50 nm, the leakage current increases and the transistor switching characteristic is not expressed. When the dielectric layer exceeds 300 nm, a problem of increasing the driving voltage and slowing the operation speed may occur.
상기 유전체층은 누설 전류가 발생하지 않는 범위 내에서 소자를 구동시키기 위한 전력량을 최소화하기 위해 최대한 얇게 증착 하는 것이 바람직할 수 있다. It may be desirable to deposit the dielectric layer as thin as possible in order to minimize the amount of power required to drive the device within a range in which leakage current does not occur.
이때, 상기 유전체층은 Si3N4, SiO2 및 Al2O3 중 어느 하나일 수 있으나, 유전 상수가 상대적으로 커 소형화 시 누설 전류 감소 효과가 보다 큰 Al2O3인 것이 보다 바람직하다. In this case, the dielectric layer may be any one of Si 3 N 4 , SiO 2 , and Al 2 O 3 , but it is more preferable that the dielectric constant is Al 2 O 3 having a greater effect on reducing leakage current during miniaturization due to a relatively high dielectric constant.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법에 있어서, 상기 유전체층 상의 적어도 일부에 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층을 형성하는 단계는 상기 유전체층 상에 아연(Zn)을 포함하는 산화물반도체 박막을 형성한 후, 포토리소그라피 공정을 통해 유전체층 상의 적어도 일부를 에칭 등으로 식각하여 채널층을 형성하는 단계일 수 있다. In the method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the step of forming an oxide semiconductor channel layer including zinc (Zn) on at least a portion of the dielectric layer includes zinc (Zn) on the dielectric layer After forming the oxide semiconductor thin film, the channel layer may be formed by etching at least a portion of the dielectric layer through a photolithography process.
이때, 상기 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 박막을 형성하는 단계는 박막을 제조하는 통상의 증착법이 사용될 수 있으나 바람직하게는 sol-gel법 등의 용액 공정으로 제조할 수 있다.In this case, in the step of forming the oxide semiconductor thin film containing zinc (Zn), a conventional deposition method for manufacturing a thin film may be used, but preferably, a solution process such as a sol-gel method may be used.
상기 용액 공정은 스핀코팅법으로 수행할 수 있다.The solution process may be performed by a spin coating method.
예를 들어, 상기 유전체층이 형성된 기판을 스핀 코팅기에 넣고 불활성 분위기에서 3000 내지 5000 rpm의 속도로 아연(Zn)을 포함하는 산화물을 증착할 수 있다. 이후, 상기 증착물을 200 내지 400℃에서 열처리하여 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 박막을 형성할 수 있다. For example, an oxide including zinc (Zn) may be deposited by putting the substrate on which the dielectric layer is formed in a spin coater at a speed of 3000 to 5000 rpm in an inert atmosphere. Thereafter, the deposit may be heat-treated at 200 to 400° C. to form an oxide semiconductor thin film including zinc (Zn).
상기 산화물 반도체 박막은 5 내지 100 nm의 두께로 형성할 수 있고, 바람직하게는 20 내지 50 nm의 두께로 형성할 수 있고 더욱 바람직하게는 10 nm의 두께로 형성할 수 있다. The oxide semiconductor thin film may be formed in a thickness of 5 to 100 nm, preferably in a thickness of 20 to 50 nm, and more preferably in a thickness of 10 nm.
이는 소자의 특성 최적화하기 위한 것으로, 만약 상기 박막의 두께가 5 nm 미만일 경우, 전하가 흐르는 채널 단면이 너무 작아 저항이 커져 소자구동이 어려운 문제가 발생될 수 있고, 상기 박막의 두께가 20 nm를 초과하는 경우, 전도도가 너무 높아져 소자의 스위칭 제어가 어려워지는 문제가 발생될 수 있다. This is for optimizing the characteristics of the device. If the thickness of the thin film is less than 5 nm, the cross section of the channel through which the charge flows is too small and the resistance becomes large, which may cause a problem that it is difficult to drive the device, and if the thickness of the thin film is 20 nm If it exceeds, the conductivity may become too high, which may cause a problem in that it becomes difficult to control the switching of the device.
이때, 상기 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체는 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO(Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), ZGTO(Zinc Gallium Tin Oxide), ZTO(Zinc Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide) 및 ZGO(Zinc Gallium Oxide)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종일 수 있으나, 전자 이동도, 문턱전압 이하 스윙(subthreshold swing, SS) 및 온 오프 비(on/off ratio)가 높아 전기적 특성이 우수하고 안정성이 높으며, 투명도가 높은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)인 것이 보다 바람직하다. At this time, the oxide semiconductor containing zinc (Zn) is IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO (Zinc Oxide), IZTO (Indium Zinc Tin Oxide), ZGTO (Zinc Gallium Tin Oxide), ZTO (Zinc Tin Oxide), It may be one selected from the group consisting of ZIO (Zinc Indium Oxide) and ZGO (Zinc Gallium Oxide), but the electron mobility, subthreshold swing (SS) and on/off ratio are high It is more preferable that it is IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) having excellent electrical properties, high stability, and high transparency.
상기 산화물 반도체 채널층은 산화물 반도체 박막 중 일부를 에칭하여 형성할 수 있으며, 상기 에칭은 포토리소그라피 공정을 통해 수행될 수 있다.The oxide semiconductor channel layer may be formed by etching a portion of the oxide semiconductor thin film, and the etching may be performed through a photolithography process.
상기 포토리소그라피 공정은 상기 산화물 반도체 박막상에 감광제를 증착하는 단계; 채널층을 형성할 위치에 마스크를 배치하는 단계; UV를 조사하여 마스크가 배치되지 않은 위치의 감광제를 에칭하는 단계; 및 에칭용액을 이용하여 감광제가 에칭된 부분의 산화물 반도체 박막을 에칭하여 채널층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The photolithography process may include depositing a photosensitizer on the oxide semiconductor thin film; disposing a mask at a position where a channel layer is to be formed; etching the photosensitizer at the position where the mask is not disposed by irradiating UV; and forming a channel layer by etching the oxide semiconductor thin film in the portion etched with the photosensitive agent using an etching solution.
상기 산화물 반도체 박막상에 감광제를 증착하는 단계는 스핀코터 상에 산화물 반도체 박막을 넣고 불활성 분위기에서 감광제(photoresist) 용액을 3000 내지 5000 rpm의 속도로 증착하는 방법으로 수행할 수 있다. 또한, 에칭용액을 이용하여 감광제가 에칭된 부분의 산화물 반도체 박막을 에칭한 후, 채널층을 형성한 기판을 아세톤에 담궈 잔여 감광제를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.The depositing of the photoresist on the oxide semiconductor thin film may be performed by putting the oxide semiconductor thin film on a spin coater and depositing a photoresist solution at a speed of 3000 to 5000 rpm in an inert atmosphere. The method may further include removing the remaining photosensitizer by etching the oxide semiconductor thin film in the portion etched with the photosensitizer using an etching solution, and then immersing the substrate on which the channel layer is formed in acetone.
상기 산화물 반도체 채널층 상에 도핑층을 형성하는 단계는 산화물 반도체 채널층이 배치되지 않은 유전체층 및 산화물 반도체 채널층 상에 도핑층을 형성하는 단계일 수 있다. 즉, 상기 도핑층은 상기 산화물 반도체 채널층 상에 배치될 수 있고, 바람직하게는 상기 유전제층 및 산화물 반도체 채널층 상에 배치될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 산화물 반도체 채널층이 배치되지 않은 유전체층 및 상기 산화물 반도체 채널층 상에 배치될 수 있다.The forming of the doped layer on the oxide semiconductor channel layer may include forming the doped layer on the dielectric layer and the oxide semiconductor channel layer on which the oxide semiconductor channel layer is not disposed. That is, the doping layer may be disposed on the oxide semiconductor channel layer, preferably on the dielectric layer and the oxide semiconductor channel layer, more preferably the dielectric layer on which the oxide semiconductor channel layer is not disposed. and on the oxide semiconductor channel layer.
상기 도핑층은 진공 증착법으로 형성할 수 있고, 바람직하게는 보다 얇은 층을 균일하게 형성할 수 있는 원자층 증착기(ALD, Atomic Layer Deposition)를 이용하여 형성할 수 있다. The doped layer may be formed by vacuum deposition, preferably using an atomic layer deposition (ALD) capable of uniformly forming a thinner layer.
상기 도핑층의 두께는 0.5 내지 2.5 nm일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 2.5nm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 1.5 nm 내지 2.5 nm일 수 있다.The doping layer may have a thickness of 0.5 to 2.5 nm, preferably 1 to 2.5 nm, and more preferably 1.5 nm to 2.5 nm.
상기 도핑층의 두께가 1nm 미만인 경우 상기 도핑층의 두께가 너무 얇아 컨택 저항이 저하되는 효과가 미비한 문제가 발생될 수 있고, 상기 도핑층의 두께가 2.5nm를 초과하는 경우, on/off 스위칭 특성이 나타나지 않아 트랜지스터 소자로서 사용이 불가한 문제가 발생될 수 있다.When the thickness of the doped layer is less than 1 nm, the thickness of the doped layer is too thin and the effect of lowering the contact resistance may be insignificant, and when the thickness of the doped layer exceeds 2.5 nm, on/off switching characteristics This may cause a problem in that it cannot be used as a transistor device because it does not appear.
상기 도핑층은 절연성을 갖는 층으로, Al2O3, SiO2, ZrO2, HfO2, TiO2 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 Al2O3층 인 것이 바람직할 수 있다. 특히 상기 Al2O3은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 채널층에 n-dopping 효과를 주어 에너지가 작은 파장의 빛을 감지하도록 할 수 있으며, 컨택 저항을 줄이는 동시에 소자 동작 속도를 향상시킬 수 있다.The doped layer is an insulating layer, and may include at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , TiO 2 , and mixtures thereof, but may preferably be an Al 2 O 3 layer. In particular, the Al 2 O 3 may give an n-dopping effect to the IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide) channel layer to sense light of a wavelength with low energy, and may reduce contact resistance and improve device operation speed.
상기 도핑층 상에 서로 이격 되도록 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계는 포토리소그래피 공정 또는 리프트 오프 공정을 통해 수행할 수 있다.The step of forming the source electrode and the drain electrode to be spaced apart from each other on the doped layer may be performed through a photolithography process or a lift-off process.
상기 소스 전극 및 드레인 전극은 상기 도핑층(40)상에 서로 이격하여 형성할 수 있고 바람직하게는 상기 도핑층 상에 서로 이격하여 형성하되, 상기 산화물 반도체 채널층(30)이 형성되지 않은 위치 및 상기 산화물 반도체 채널층이 형성된 위치를 포함하는 위치에 형성할 수 있다. The source electrode and the drain electrode may be formed to be spaced apart from each other on the doped
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법에 있어서, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 상기 도핑층 상에 쉐도우 마스크(shadow mask)를 형성한 후 스퍼터링(sputtering), 펄스레이저증착법(PLD, Pulsed Laser Deposition), 열 증착법 (Thermal Evaporation), 전자빔증착법(Electron-beam Evaporation) 등과 같은 물리기상증착법(PVD, Physical Vapor Deposition) 또는 분자선 에피탁시 증착 법(MBE, Molecular Beam Epitaxy) 또는 화학적 증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 50 nm 내지 300nm의 두께로 서로 이격하도록 형성될 수 있다. In the method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the source electrode and the drain electrode are formed by forming a shadow mask on the doped layer, followed by sputtering, pulse laser deposition (PLD). , Pulsed Laser Deposition), Thermal Evaporation, Electron-beam Evaporation, etc. Physical Vapor Deposition (PVD) or Molecular Beam Epitaxy (MBE, Molecular Beam Epitaxy) or chemical vapor deposition (CVD, Chemical Vapor Deposition) may be formed to be spaced apart from each other to a thickness of 50 nm to 300 nm.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법에 있어서, 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 ITO(indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), 몰리브덴, 구리, 알루미늄, 크롬, 텅스텐, 탄탈륨 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 형성될 수 있으나, 금속 박막으로 형성하는 것이 보다 바람직할 수 있다.In the method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the source electrode and the drain electrode include indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), molybdenum, copper, aluminum, chromium, tungsten, and tantalum. And it may be formed of one selected from the group consisting of alloys thereof, it may be more preferable to form a metal thin film.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법은 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계 이후 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 열처리 단계는 제조되는 트랜지스터의 계면 특성을 향상시키기 위한 단계로, 보다 높은 전자 이동도 및 스위칭 특성을 갖도록 하기 위해 150 내지 250 ℃에서 열처리하는 것이 바람직할 수 있다.The method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention may further include heat-treating after forming the source electrode and the drain electrode. The heat treatment step is a step for improving the interfacial properties of the manufactured transistor, and it may be preferable to heat treatment at 150 to 250° C. in order to have higher electron mobility and switching properties.
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법은 250℃ 이내의 온도에서 광 센서로 제조될 수 있으며, 내열 온도가 250 ℃이상 또는 200℃이상 또는 150℃ 이상의 가요성을 갖는 수지 기판을 사용하는 유연 광 센서를 제조할 수 있다. The method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention may be manufactured as an optical sensor at a temperature within 250° C., and the heat resistance temperature is 250° C. or more, or 200° C. or more, or 150° C. or more. A resin substrate having flexibility It is possible to manufacture a flexible optical sensor using
본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법은 예를 들어, p타입 불순물이 도핑된 폴리 실리콘(P+ Si)상에 SiO2 유전체층 및 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 박막을 순차적으로 적층한 후, 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상으로 상기 인듐(In), 갈륨(Ga) 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 박막의 양 끝을 제거하여 상기 유전체층 상의 적어도 일부에 채널층을 형성할 수 있다. 이후, 열 증착기를 이용하여 Al2O3 도핑층을 증착한 후, 마스크를 이용하여 상기 도핑층 상에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하고 이후 열처리하는 방법일 수 있다.In the method of manufacturing a thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, for example, a SiO 2 dielectric layer on polysilicon (P+ Si) doped with p-type impurities. And after sequentially stacking an oxide semiconductor thin film containing indium (In), gallium (Ga) and zinc (Zn), a photoresist is applied, and the indium (In), gallium (Ga) and zinc ( By removing both ends of the oxide semiconductor thin film containing Zn), a channel layer may be formed on at least a portion of the dielectric layer. Thereafter, after depositing an Al 2 O 3 doping layer using a thermal evaporator, a source electrode and a drain electrode are formed on the doped layer using a mask, and then heat treatment may be performed.
이하, 실시예 및 실험 예를 통해 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Experimental Examples.
단, 하기 실시예 및 실험 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. However, the following examples and experimental examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.
<실시예 1><Example 1>
단계 1: 붕소(boron)로 heavily 도핑된 525μm 두께의 Si기판상에 화학적 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD)의 방법으로 50nm 두께의 SiO2 유전체층을 형성하였다.Step 1: A 50 nm-thick SiO 2 dielectric layer was formed by a chemical vapor deposition (CVD) method on a 525 μm-thick Si substrate heavily doped with boron.
단계 2: 상기 SiO2 유전체층 상에 스핀코터를 이용하여 질소분위기에서 IGZO 용액을 3000 rpm속도로 40초 동안 증착하여 10 nm 두께의 증착물을 형성 후 300℃에서 열처리하여 IGZO 산화물 반도체 박막을 형성하였다. 이후, 포토리소그라피 공정을 통해 반도체 채널 영역을 형성하기 위해, 우선 스핀코터를 이용하여 질소분위기에서 상기 IGZO 산화물 반도체 박막상에 감광제(photoresist) 용액을 3000 rpm의 속도로 40초 동안 증착하여 감광제층을 형성하고 상기 감광제층을 안정화시키기 위해 110℃에서 약 2분간 열처리 하였다. 이후 상기 감광제층의 중앙에 마스크를 배치한 후 UV를 조사하고 기판을 현상액에 담궈 마스크가 배치되지 않은 감광제층을 제거하였다. 이후 HCl 에칭용액을 이용하여 상기 감광제층이 제거된 부분의 IGZO 산화물 반도체 박막을 제거하고 상기 SiO2 유전체층 상의 중앙에 IGZO채널층을 형성하였다. 이후, 상기 기판을 아세톤에 담가 잔여 감광제를 제거하였다.Step 2: On the SiO 2 dielectric layer, an IGZO solution was deposited in a nitrogen atmosphere at 3000 rpm for 40 seconds using a spin coater to form a 10 nm thick deposit, followed by heat treatment at 300° C. to form an IGZO oxide semiconductor thin film. Thereafter, in order to form a semiconductor channel region through a photolithography process, first, a photoresist solution is deposited on the IGZO oxide semiconductor thin film in a nitrogen atmosphere at a speed of 3000 rpm for 40 seconds using a spin coater to form a photoresist layer. Formed and heat-treated at 110° C. for about 2 minutes to stabilize the photosensitive layer. Thereafter, a mask was placed in the center of the photosensitive layer, UV was irradiated, and the substrate was immersed in a developer to remove the photosensitive layer on which the mask was not disposed. Thereafter, the IGZO oxide semiconductor thin film was removed from the portion where the photosensitizer layer was removed using an HCl etching solution, and an IGZO channel layer was formed in the center on the SiO 2 dielectric layer. Thereafter, the substrate was immersed in acetone to remove the residual photosensitizer.
단계 3: 상기 IGZO 채널이 형성된 기판을, 원자층 증착 장치(ALD, Atomic Layer Deposition)에 넣고, TMA 전구체(Trimethylaluminum precursor) 및 초순수(Deionized water)를 이용하여 약 10-3Torr의 진공 분위기 및 180℃의 온도분위기에서 Al2O3도핑층을 형성하였다. Step 3: Put the substrate on which the IGZO channel is formed, into an atomic layer deposition apparatus (ALD, Atomic Layer Deposition), and use a TMA precursor (Trimethylaluminum precursor) and deionized water in a vacuum atmosphere of about 10 -3 Torr and 180 An Al 2 O 3 doped layer was formed in a temperature atmosphere of ℃.
이때, 원활한 증착 공정을 위해 TMA 전구체(Trimethylaluminum precursor) 및 초순수(Deionized water)의 carrier gas 역할로 Ar gas를 50sccm 흘려주었으며, TMA와 DI가 주입되는 싸이클 횟수를 13로 수행하여 2nm 두께의 Al2O3도핑층을 형성하였다. At this time, for a smooth deposition process, 50 sccm of Ar gas was flowed as a carrier gas of TMA precursor (Trimethylaluminum precursor) and deionized water. 3 A doping layer was formed.
단계 4: 상기 도핑층 상에 쉐도우 마스크(shadow mask)를 형성한 후 열 증착기(Thermal evaporator)를 이용하여 알루미늄(Al)을 약 10-6Torr의 진공 분위기에서 열 증착 하여 상기 채널층 양측에 각각 50nm 두께의 알루미늄(Al) 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하였으며, 이후 200 ℃로 열처리하여 박막 트랜지스터 광 센서를 제조하였다.Step 4: After forming a shadow mask on the doping layer, aluminum (Al) is thermally deposited in a vacuum atmosphere of about 10 -6 Torr using a thermal evaporator on both sides of the channel layer, respectively. An aluminum (Al) source electrode and a drain electrode having a thickness of 50 nm were formed, and then heat-treated at 200° C. to prepare a thin film transistor optical sensor.
<비교예 1><Comparative Example 1>
상기 실시예 1에서, 단계 3을 수행하지 않는 것을 제외하고 상기 실시예1과 동일한 방법을 수행하여 도핑층을 포함하지 않는 박막 트랜지스터 광 센서를 제조하였다.In Example 1, a thin film transistor optical sensor not including a doping layer was manufactured in the same manner as in Example 1 except that
<실험예 1> 전기적 특성 평가<Experimental Example 1> Electrical property evaluation
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 전압-전류 특성을 평가하기 위해, 상기에서 제조된 실시예 1 및 비교예 1의 박막 트랜지스터 광 센서에 대해, MS Tech probestation, KEITHLEY 2636B를 이용하여 전류-전압 특성을 측정하였으며 그 결과를 도 2에 나타내었다.In order to evaluate the voltage-current characteristics of the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, the thin film transistor optical sensor of Example 1 and Comparative Example 1 prepared above was subjected to current using MS Tech probestation, KEITHLEY 2636B. - Voltage characteristics were measured, and the results are shown in FIG. 2 .
도 2에 나타난 바와 같이, Al2O3도핑층을 포함하는 본 발명의 실시예 1의 광 센서가 비교예 1의 광 센서보다 더 높은 전류 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 이를 통해, Al2O3도핑층으로 인해 트랜지스터의 컨택 저항을 줄이는 효과가 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 2 , it can be seen that the optical sensor of Example 1 including the Al 2 O 3 doped layer exhibits a higher current value than the optical sensor of Comparative Example 1. Through this, it can be seen that there is an effect of reducing the contact resistance of the transistor due to the Al 2 O 3 doping layer.
<실험예 2> UV-vis 특성 평가<Experimental Example 2> UV-vis characteristic evaluation
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 UV-vis 특성을 평가하기 위해 상기 제조된 실시예 1 및 비교예 1의 박막 트랜지스터 광 센서에 대해, UV-vis 분광광도계(UV-VIS Spectrophotometer)를 이용하여 파장에 따른 광흡수율을 측정하였으며 그 결과를 도 3 및 4에 나타내었다.For the thin film transistor optical sensor of Example 1 and Comparative Example 1 prepared above in order to evaluate the UV-vis characteristics of the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, a UV-vis spectrophotometer was used. The light absorptance according to the wavelength was measured using this method, and the results are shown in FIGS. 3 and 4 .
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 박막 트랜지스터 광 센서에 대해 200 내지 1000 nm 파장영역에서의 광흡수 특성을 측정한 그래프이고, 도 4는 800 내지 900 nm의 적외선 파장 영역에서의 광흡수 특성을 나타낸 그래프로,3 is a graph showing light absorption characteristics in a wavelength range of 200 to 1000 nm for the thin film transistor optical sensors of Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 4 is light absorption characteristics in an infrared wavelength range of 800 to 900 nm. As a graph showing
도 3 및 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에서 제조된 광 센서가 비교예 1의 광 센서보다 적외선 파장영역에서 광흡수율이 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 이를 통해 Al2O3도핑층으로 인해 트랜지스터의 자외선 감지 성능이 현저히 증가한 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4 , it can be seen that the optical sensor manufactured in Example 1 of the present invention exhibits higher light absorption in the infrared wavelength region than the optical sensor of Comparative Example 1. Through this, it can be seen that the UV sensing performance of the transistor is significantly increased due to the Al 2 O 3 doping layer.
<실험예 3> 가시광선 파장영역의 빛에 대한 광반응 특성 평가<Experimental Example 3> Evaluation of photoresponse characteristics to light in the visible wavelength region
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 가시광선 파장영역의 빛에 대한 반응 특성을 평가하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1의 광 센서에 대해, LED 램프를 이용하여, 광 반응성 측정을 수행하였으며, 그 결과를 도 5 및 6에 나타내었다.In order to evaluate the response characteristics of the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention to light in the visible wavelength region, for the optical sensors of Example 1 and Comparative Example 1, using an LED lamp, light reactivity measurement was performed. was performed, and the results are shown in FIGS. 5 and 6 .
도 5는 빛 조사하지 않았을 때(dark) 및 400nm 파장의 빛을 조사했을 때의 전압-전류 값을 나타낸 그래프이고, 도 6은 빛 조사하지 않았을 때(dark) 및 530nm 파장의 빛을 조사했을 때의 전압-전류 값을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing voltage-current values when no light is irradiated (dark) and when light of a wavelength of 400 nm is irradiated, and FIG. 6 is when no light is irradiated (dark) and when light of a wavelength of 530 nm is irradiated It is a graph showing the voltage-current value of
도 5 및 6에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1의 광 센서 모두 암전류(dark current) 대비 400nm 및 530nm 파장의 빛을 조사하였을 때, 전류 값이 106 내지 108배 증가한 것을 알 수 있으며, 이를 통해 가시광선 파장의 빛에 대한 반응성이 우수한 것을 알 수 있다. 5 and 6, when both the optical sensors of Example 1 and Comparative Example 1 were irradiated with light having a wavelength of 400 nm and 530 nm compared to a dark current, it can be seen that the current value increased by 10 6 to 10 8 times. It can be seen that, through this, the reactivity to the light of the visible wavelength is excellent.
<실험예 4> 적외선 파장영역의 빛에 대한 반응 특성 평가<Experimental Example 4> Evaluation of response characteristics to light in the infrared wavelength region
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 적외선 파장영역의 빛에 대한 반응 특성을 평가하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1의 광 센서에 대해, 실험예 3과 동일한 방법을 수행하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.In order to evaluate the response characteristics of the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention to light in the infrared wavelength region, the optical sensors of Example 1 and Comparative Example 1 were subjected to the same method as in Experimental Example 3, The results are shown in FIG. 7 .
도 7은 빛 조사하지 않았을 때(dark) 및 850nm 파장의 빛을 조사했을 때의 전압-전류 값을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing voltage-current values when no light is irradiated (dark) and when light of a wavelength of 850 nm is irradiated.
도 7에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 경우 암전류(dark current) 대비 850nm 파장의 빛을 조사하였을 때 전류 값이 증가한 반면, 비교예 1의 경우 850nm 파장의 빛을 조사하더라도 전류 값이 증가하지 않음을 알 수 있다. 즉, 비교예 1의 광 센서는 적외선 파장의 빛을 감지하지 못하는 것을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서는 자외선 및 가시광선과 더불어 적외선을 감지할 수 있는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 7 , in the case of Example 1, when irradiating light with a wavelength of 850 nm compared to a dark current, the current value increased, whereas in Comparative Example 1, the current value did not increase even when irradiating light with a wavelength of 850 nm. can be known That is, it can be seen that the optical sensor of Comparative Example 1 does not detect light having an infrared wavelength. Through this, it can be seen that the thin film transistor optical sensor according to the embodiment of the present invention can sense infrared rays along with ultraviolet rays and visible rays.
<실험예 5> 적외선 파장영역의 빛에 대한 스위칭 특성 평가<Experimental Example 5> Evaluation of switching characteristics for light in the infrared wavelength region
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 적외선 파장영역의 빛에 대한 스위칭 특성을 평가하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1의 광 센서에 대해, 850 nm 파장의 빛을 5초간 조사하고, 이후 10초간 조사하지 않는 것을 30회 반복하는 방법으로 on/off 스위칭 특성을 평가하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다.In order to evaluate the switching characteristics of the light in the infrared wavelength region of the thin film transistor optical sensor according to an embodiment of the present invention, for the optical sensors of Example 1 and Comparative Example 1, light of 850 nm wavelength is irradiated for 5 seconds, Then, the on/off switching characteristics were evaluated by repeating 30 times of not irradiating for 10 seconds, and the results are shown in FIG. 8 .
도 8에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 경우 빛을 조사하지 않은 상태(off) 대비 조사한 상태(on)의 증가전류 값이 약 43pA으로 850nm의 파장에 대한 on/off 스위칭 특성이 우수한 것을 알 수 있다. 반면, 비교예 1의 경우 빛을 조사하지 않은 상태(off) 대비 조사한 상태(on)의 증가전류 값이 약 0.5pA으로 850nm의 파장에 대한 on/off 스위칭 특성이 미비함을 알 수 있다.As shown in FIG. 8 , in the case of Example 1, it can be seen that the on/off switching characteristic for a wavelength of 850 nm is excellent with an increase current value of about 43 pA in the irradiated state (on) compared to the non-irradiated state (off). there is. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, it can be seen that the on/off switching characteristic for a wavelength of 850 nm is insufficient, with an increase current value of about 0.5 pA in the irradiated state (on) compared to the non-irradiated state (off).
<실험예 6><Experimental Example 6>
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 도핑층 유무 및 두께에 따른 특성을 비교하기 위해 비교예 1, 실시예 1 내지 3의 박막 트랜지스터 광 센서에 대해, MS Tech probestation, KEITHLEY 2636B를 이용하여 전류-전압 특성을 측정하였으며 그 결과를 도 9 내지 12에 나타내었다.For the thin film transistor optical sensors of Comparative Examples 1 and 1 to 3 in order to compare the characteristics depending on the presence and thickness of the thin film transistor optical sensor according to the embodiment of the present invention, MS Tech probestation, KEITHLEY 2636B was used. Current-voltage characteristics were measured, and the results are shown in FIGS. 9 to 12 .
도 9는 비교예 1, 실시예 1 및 2의 박막 트랜지스터 광 센서의 로그 스케일의 전류-전압 그래프이고 도 10은 온(on) 상태의 평균 전류 값을 나타낸 그래프로, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 도핑층을 포함하지 않은 비교예 1의 보다 도핑층을 포함한 실시예 1 및 2의 박막 트랜지스터 광 센서에서 보다 높은 전류 값이 나타나는 것을 알 수 있으며, 도핑층의 두께가 1 nm일때보다 2 nm일때 보다 우수한 전류 값이 나타나는 것을 알 수 있다. 9 is a logarithmic scale current-voltage graph of the thin film transistor optical sensors of Comparative Examples 1, 1, and 2, and FIG. 10 is a graph showing the average current value in the on-state. As can be seen, it can be seen that a higher current value appears in the thin film transistor optical sensors of Examples 1 and 2 including a doped layer than that of Comparative Example 1 without a doping layer, and the doped layer has a thickness of 2 than that of 1 nm. It can be seen that an excellent current value appears when it is in nm.
도 11은 비교예 1, 실시예 1 및 2의 박막 트랜지스터 광 센서의 선형 스케일의 전압-전류 그래프로 도 11에 나타난 바와 같이, 도핑층을 포함하지 않은 비교예 1 보다 도핑층을 포함한 실시예 1 및 2의 박막 트랜지스터 광 센서에서 보다 높은 전류 값이 나타나는 것을 알 수 있으며, 도핑층의 두께가 1nm일 때 보다 2nm일 때 우수한 전류 값이 나타나는 것을 알 수 있다. 11 is a linear scale voltage-current graph of the thin film transistor optical sensors of Comparative Examples 1, 1 and 2, and as shown in FIG. 11, Example 1 including a doped layer rather than Comparative Example 1 without a doping layer It can be seen that a higher current value appears in the thin film transistor optical sensor of and 2, and it can be seen that an excellent current value appears when the doping layer has a thickness of 2 nm than when it is 1 nm.
도 12는 3nm 두께의 도핑층을 포함하는 실시예 3의 경우의 전압-전류 그래프로, 도 8에 나타난 바와 같이, 3nm 두께의 도핑층을 포함하는 실시예 3의 경우 on/off 스위칭 특성이 나타나지 않음을 알 수 있다.12 is a voltage-current graph in the case of Example 3 including a 3 nm thick doped layer. it can be seen that
이를 통해, 1 내지 2nm 두께의 도핑층을 포함하는 경우, 소자의 성능을 향상시킬 수 있음을 알 수 있으며, 3nm 두께를 포함하는 경우, 스위칭 특성이 나타나지 않아 트랜지스터로서 사용이 불가함을 알 수 있다.Through this, it can be seen that when a doping layer having a thickness of 1 to 2 nm is included, the performance of the device can be improved. .
<실험예 7><Experimental Example 7>
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조단계에서, 열처리 유무 및 열처리 온도에 따른 특성을 비교하기 위해 실시예 1, 실시예 4 내지 9의 박막 트랜지스터 광 센서에 대해, MS Tech probestation, KEITHLEY 2636B를 이용하여 전류-전압 특성을 측정하여 그 결과를 도 13에 나타내고 온도에 따른 전자이동도를 측정하여 그 결과를 도 14에 나타내었다.In the manufacturing stage of the thin film transistor optical sensor according to the embodiment of the present invention, in order to compare the characteristics according to the presence or absence of heat treatment and the heat treatment temperature, for the thin film transistor optical sensors of Examples 1 and 4 to 9, MS Tech probestation, KEITHLEY The current-voltage characteristics were measured using 2636B, the results are shown in FIG. 13 , and the electron mobility according to temperature was measured, and the results are shown in FIG. 14 .
도 13 및 14에 나타난 바와 같이, 200℃에서 열처리를 수행한 수행한 경우, 열처리를 수행하지 않은 경우 또는 그 외 다른 온도에서 열처리를 수행한 경우 대비 현저히 높은 전류 값을 갖는 것을 알 수 있다. As shown in FIGS. 13 and 14 , it can be seen that when heat treatment is performed at 200° C., the current value is significantly higher than when heat treatment is not performed or when heat treatment is performed at other temperatures.
<실험예 8><Experimental Example 8>
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 광 센서의 제조단계에서, 열처리 유무에 따른 특성을 비교하기 위해 실시예 1 및 실시예 4의 박막 트랜지스터 광 센서에 대해 게이트 전압에 따른 스위칭 특성을 분석하였으며, 결과 각각을 도 15 및 도 16에 나타내었다.In the manufacturing step of the thin film transistor optical sensor according to the embodiment of the present invention, the switching characteristics according to the gate voltage were analyzed for the thin film transistor optical sensors of Examples 1 and 4 to compare the characteristics with or without heat treatment, and the results Each is shown in FIGS. 15 and 16 .
도 15는 실시예 4의 박막 트랜지스터 광 센서 제조 후 열처리를 수행하지 않은 경우의 게이트 전압에 따른 스위칭 특성을 분석한 그래프로, 도 11에 나타난 바와 같이, 게이트 전압을 달리하더라도 스위칭 특성이 나타나지 않고, 전류가 일정하게 흐르는 도체 특성을 나타나는 것을 알 수 있다. 15 is a graph analyzing the switching characteristics according to the gate voltage when the heat treatment is not performed after manufacturing the thin film transistor optical sensor of Example 4, and as shown in FIG. 11, the switching characteristics do not appear even when the gate voltage is changed; It can be seen that the characteristic of a conductor through which current flows constantly is shown.
도 16은 실시예 1의 박막 트랜지스터 광 센서 제조 후 200℃에서 열처리를 수행한 경우의 게이트 전압에 따른 스위칭 특성을 분석한 그래프로, 도 12에 나타난 바와 같이, 게이트 전압에 따라 스위칭 특성이 잘 나타남을 알 수 있다. 16 is a graph analyzing the switching characteristics according to the gate voltage when heat treatment at 200° C. after manufacturing the thin film transistor optical sensor of Example 1 is performed. As shown in FIG. 12, the switching characteristics are well represented according to the gate voltage. can be known
10: 게이트 전극층
20: 유전체층
30: 채널층
40: 도핑층
51: 소스 전극
52: 드레인 전극10: gate electrode layer
20: dielectric layer
30: channel layer
40: doped layer
51: source electrode
52: drain electrode
Claims (10)
상기 게이트 전극층 상에 배치된 유전체층;
상기 유전체층 상의 적어도 일부에 배치되며, 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층;
상기 산화물 반도체 채널층 상에 배치된 도핑층; 및
상기 도핑층 상에 서로 이격하여 배치된 소스 전극 및 드레인 전극;
을 포함하되,
상기 도핑층은 Al2O3, SiO2, ZrO2, HfO2, TiO2 및 이들의 혼합물 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 도핑층은 1 내지 2.5nm의 두께를 갖는
박막 트랜지스터 광 센서.
a gate electrode layer;
a dielectric layer disposed on the gate electrode layer;
an oxide semiconductor channel layer disposed on at least a portion of the dielectric layer and including zinc (Zn);
a doping layer disposed on the oxide semiconductor channel layer; and
a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other on the doped layer;
including,
The doping layer comprises at least one of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , HfO 2 , TiO 2 and mixtures thereof,
The doped layer has a thickness of 1 to 2.5 nm.
Thin-film transistor optical sensor.
상기 도핑층은 5 내지 10eV의 밴드갭을 갖는 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는
박막 트랜지스터 광 센서.
The method of claim 1,
The doped layer is characterized in that it comprises a metal oxide having a band gap of 5 to 10 eV
Thin-film transistor optical sensor.
상기 산화물 반도체 채널층은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는
박막 트랜지스터 광 센서.
The method of claim 1,
The oxide semiconductor channel layer, characterized in that it comprises IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide)
Thin-film transistor optical sensor.
게이트 전극층 상에 유전체층을 형성하는 단계;
상기 유전체층 상의 적어도 일부에 아연(Zn)을 포함하는 산화물 반도체 채널층을 형성하는 단계;
상기 산화물 반도체 채널층 상에 도핑층을 형성하는 단계; 및
상기 도핑층 상에 서로 이격 되도록 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 도핑층은 1 내지 2.5nm의 두께를 갖는
박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법.
As a method of manufacturing the thin film transistor optical sensor according to claim 1,
forming a dielectric layer on the gate electrode layer;
forming an oxide semiconductor channel layer including zinc (Zn) on at least a portion of the dielectric layer;
forming a doping layer on the oxide semiconductor channel layer; and
Forming a source electrode and a drain electrode to be spaced apart from each other on the doped layer; including;
The doped layer has a thickness of 1 to 2.5 nm.
A method for manufacturing a thin film transistor optical sensor.
상기 산화물 반도체 채널층은
용액 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는
박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The oxide semiconductor channel layer is
characterized in that it is formed by a solution process
A method for manufacturing a thin film transistor optical sensor.
상기 도핑층은
진공 증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는
박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법.
7. The method of claim 6,
The doped layer is
characterized in that it is formed by vacuum deposition
A method for manufacturing a thin film transistor optical sensor.
상기 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계 이후 열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법.
7. The method of claim 6,
After forming the source electrode and the drain electrode, it characterized in that it further comprises the step of heat treatment.
A method for manufacturing a thin film transistor optical sensor.
상기 열처리는 150 내지 250 ℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는
박막 트랜지스터 광 센서의 제조방법.
10. The method of claim 9,
The heat treatment is characterized in that performed at 150 to 250 ℃
A method for manufacturing a thin film transistor optical sensor.
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