KR102434705B1 - 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법 - Google Patents

금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102434705B1
KR102434705B1 KR1020200186667A KR20200186667A KR102434705B1 KR 102434705 B1 KR102434705 B1 KR 102434705B1 KR 1020200186667 A KR1020200186667 A KR 1020200186667A KR 20200186667 A KR20200186667 A KR 20200186667A KR 102434705 B1 KR102434705 B1 KR 102434705B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
seed layer
thin film
metal seed
metal
layer
Prior art date
Application number
KR1020200186667A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210007933A (ko
Inventor
신현진
박성준
이재호
정성준
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020140000837A external-priority patent/KR20150081150A/ko
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020200186667A priority Critical patent/KR102434705B1/ko
Publication of KR20210007933A publication Critical patent/KR20210007933A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102434705B1 publication Critical patent/KR102434705B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
    • C23C14/025—Metallic sublayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C23C16/0281—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating of metallic sub-layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법이 개시된다. 개시된 박막 구조체는, 투명한 전도성 기판과, 상기 투명한 전도성 기판 상에 증착된 금속 시드층과, 상기 금속 시드층 상에 증착되는 금속 산화물층;을 포함한다.

Description

금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법{Thin film structrue having metal seed layer and method of forming oxide thin film on transparent conductive substrate using metal seed layer}
금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 투명 소자(transparent device)에서는 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 전도성 무기물질로 이루어진 전도성 박막을 전극으로 사용하게 된다. 한편, 투명한 전도성 박막을 이용하여 트랜지스터(transistor) 등과 같은 로직 소자(logic device)를 제작하기 위해서는 투명한 전도성 박막 상에 산화막을 형성할 필요가 있다. 그러나, ITO 박막 등과 같은 투명한 전도성 박막의 표면 상에는 로직 소자에서 요구되는 특성을 가지는 산화막을 형성하기 어렵다는 문제점이 있다. 예를 들면, ITO 박막의 표면 상에 원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition)으로 산화막을 증착하는 경우, ITO 박막 상에 증착된 산화막은 항복 전압(breakdown voltage)이 낮아서 로직 소자에 사용되기가 어렵다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법을 제공한다.
일 측면에 있어서,
투명한 전도성 무기물질을 포함하는 기판;
상기 기판 상에 증착된 금속 시드층(metal seed layer); 및
상기 금속 시드층 상에 증착된 금속 산화물층;을 포함하는 박막 구조체가 제공된다.
상기 기판은 예를 들면, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 또는 ZTO(Zinc Tin Oxide)를 포함할 수 있다.
상기 금속 시드층은 예들 들면, Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Au 및 Ag로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 시드층의 두께는 예를 들면, 대략 5nm 이하가 될 수 있다.
상기 금속 산화물층은 예를 들면, B2O3, BxPyOz, Al2O3, AlxSiyOz, AlxCryOz, SiO2, SixAlyOz, SixTiyOz, POx, TiO2, TixSiyOz, VOx,CrOx, CrxAlyOz, FeOx, ZnO, GeO2, SnO2, Ta2O5, CoOx, CuO, NiO, Ga2O3, SrO, Y2O3, ZrO2, ZrxAlyOz, ZrxTiyOz, Nb2O5, RuO, In2O3, Sb2O4, La2O3, CeO2, PrOx, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Lu2O3, HfO2, HfxAlyOz, HfxSiyOz, HfxTiyOz, WO3, BiOx 등을 포함할 수 있다.
다른 측면에 있어서,
투명한 전도성 무기물질을 포함하는 기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 금속 시드층을 증착하는 단계; 및
상기 금속 시드층 상에 금속 산화물층을 증착하는 단계;를 포함하는 산화물 박막의 형성방법이 제공된다.
상기 금속 시드층은 예를 들면 대략 5nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 이러한 금속 시드층은 물리기상증착법(PVD), 화학기상증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD)에 의해 증착될 수 있다.
상기 금속 산화물층은 원자층 증착법(ALD)에 의해 증착될 수 있다. 이 경우, 상기 금속 산화물층은 수십 nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물층은 원자층 증착법(ALD)에 의해 15℃ ~ 1500℃의 온도에서 형성될 수 있다.
한편, 상기 금속 산화물층은 물리기상증착법(PVD) 또는 화학기상증착법(CVD)에 의해 형성될 수도 있다.
예시적인 실시예에 따르면, 투명한 전도성 기판 상에 금속 시드층을 증착한 다음, 이 금속 시드층 상에 금속 산화물층을 형성한다. 이와 같이, 금속 시드층 상에 증착된 금속 산화물층은 투명한 전도성 기판 상에 직접 증착된 금속 산화물층에 비하여 높은 항복 전압을 가질 수 있다. 이에 따라, 투명한 전도성 기판 상에 증착된 금속 시드층 및 금속 산화물을 포함하는 박막 구조체는 적정한 항복 전압 특성을 가짐으로써 로직 소자 등을 포함하는 다양한 전자 소자에 응용될 수 있다.
도 1a는 실리콘(Si) 기판 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다.
도 1b는 ITO 기판 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 산화물 박막의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a는 Al 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다.
도 3b는 Ni 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다.
도 3c는 Pt 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다.
도 4a는 ITO 기판 상에 증착된 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM(Transmission Electron Microscopy) 사진이다.
도 4b는 ITO 기판 상에 순차적으로 증착된 Al 시드층 및 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM 사진이다.
도 4c는 ITO 기판 상에 순차적으로 증착된 Ni 시드층 및 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM 사진이다.
도 4d는 ITO 기판 상에 순차적으로 증착된 Pt 시드층 및 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층 상에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
도 1a는 실리콘(Si) 기판 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다. 그리고, 도 1b는 ITO 기판 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다. 도 1a 및 도 1b에는 Al2O3 박막을 게이트 절연층으로 사용한 트랜지스터 소자로부터 측정된 결과들이 도시되어 있다. 여기서, 상기 Al2O3 박막은 원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition)에 의해 150℃에서 20nm의 두께로 증착되었다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 실리콘 기판 상에 증착된 Al2O3 박막은 대략 9.0 ~ 9.5 MV 정도의 항복 전압(breakdown voltage)을 갖는데 반해, ITO 기판 상에 증착된 Al2O3 박막은 그 항복 전압이 대략 3.0 ~ 3.5 정도로 실리콘 기판 상에 증착된 Al2O3 박막에 비해 매우 낮은 항복 전압을 가짐을 알 수 있다. 이와 같이, ITO 기판 상에 증착된 Al2O3 박막은 그 항복 전압이 매우 낮아 로직 소자 등과 같은 전자 소자에 적용되기가 어렵다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 산화물 박막의 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 먼저 기판(110)을 준비한다. 여기서, 상기 기판(110)은 투명한 전도성 무기물질(transparent conductive inorganic material)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(110)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 또는 ZTO(Zinc Tin Oxide) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이는 단지 예시적인 것으로, 상기 기판(110)은 다양한 다른 물질을 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 상기 기판(110)의 상면에 금속 시드층(metal seed layer,120)을 소정 두께로 증착한다. 여기서, 상기 금속 시드층(120)은 예를 들면 Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Au 및 Ag로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 금속 시드층(120)의 두께는 투명성 확보를 위해 예를 들면 대략 5nm 이하가 될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 금속 시드층(120)의 두께는 다양하게 변형될 수 있다. 이러한 금속 시드층(120)은 예를 들면, 전자빔(e-beam) 증착 등을 포함하는 물리기상증착법(PVD; Physical Vapor Deposition), 화학기상증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 또는 원자층 증착법(ALD; Atomic Layer Deposition) 등에 의해 기판(110)의 상면에 증착될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않는다.
상기 금속 시드층(120)은 표면 거칠기(surface roughness)의 변화없이 상기 기판(110)의 표면 상에 균일하게 증착될 수 있다. 예를 들어, RMS 표면 거칠기가 1.51nm 인 ITO 기판의 표면에 전자빔 증착에 의해 Ni 시드층을 3nm 두께로 증착한 다음, 증착된 Ni 시드층의 RMS 표면 거칠기를 측정하였더니 1.56nm 이었다. 그리고, RMS 표면 거칠기가 1.51nm 인 ITO 기판의 표면에 전자빔 증착에 의해 Al 시드층을 3nm 두께로 증착한 다음, 증착된 Al 시드층의 RMS 표면 거칠기를 측정하였더니 1.55nm 이었다. 또한, RMS 표면 거칠기가 1.51nm 인 ITO 기판의 표면에 전자빔 증착에 의해 Pt 시드층을 3nm 두께로 증착한 다음, 증착된 Pt 시드층의 RMS 표면 거칠기를 측정하였더니 1.91nm 이었다. 이와 같이, ITO 기판과 같은 투명 전도성 기판의 표면에 금속 시드층을 증착하여도 표면 거칠기는 거의 변화가 없고, 금속 시드층이 균일하게 증착되는 것을 알 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 금속 시드층(120)의 상면에 금속 산화물층(130)을 소정 두께로 증착한다. 여기서, 상기 금속 산화물층(130)은 예를 들면, B2O3, BxPyOz, Al2O3, AlxSiyOz, AlxCryOz, SiO2, SixAlyOz, SixTiyOz, POx, TiO2, TixSiyOz, VOx,CrOx, CrxAlyOz, FeOx, ZnO, GeO2, SnO2, Ta2O5, CoOx, CuO, NiO, Ga2O3, SrO, Y2O3, ZrO2, ZrxAlyOz, ZrxTiyOz, Nb2O5, RuO, In2O3, Sb2O4, La2O3, CeO2, PrOx, Nd2O3, Sm2O3, Eu2O3, Gd2O3, Dy2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3, Lu2O3, HfO2, HfxAlyOz, HfxSiyOz, HfxTiyOz, WO3, BiOx 등을 포함할 수 있다. 여기서, 상기한 물질들 중 3성분계 물질들에 포함된 첨자들인 x, y 및 z는 0<x<1, 0<y<1, 및 z=1-x-y을 만족한다. 한편, 상기한 물질들은 단지 예시적인 것으로, 상기 금속 산화물층(130)은 다른 다양한 물질을 포함할 수 있다. 상기 금속 산화물층(130)은 금속 시드층(120)의 상면에 일정한 두께로 균일하게 증착될 수 있다. 이러한 금속 산화물층(130)은 예를 들면 원자층 증착법(ALD)에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 상기 금속 산화물층(130)은 예를 들면 대략 15℃ ~ 1500℃의 온도 범위에서 형성될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이와 같이 금속 산화물층(130)이 원자층 증착법에 의해 형성될 경우, 상기 금속 시드층(120)의 두께는 대략 수십 nm 정도의 두께로 비교적 얇게 증착될 수 있다. 한편, 상기 금속 산화물층(130)은 원자증 증착법 외에 다른 증착법에 의해서도 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 산화물층(130)은 물리기상증착법(PVD) 또는 화학기상증착법(CVD)에 의해서 형성될 수도 있다, 이와 같이, 투명한 전도성 무기물질을 포함하는 기판(110) 상에 금속 시드층(120) 및 금속 산화물층(130)이 순차적으로 증착됨으로써 박막 구조체가 완성될 수 있다. 그리고, 이러한 금속 시드층(120)을 포함하는 박막 구조체는 로직 소자 등을 포함하는 다양한 전자 소자에 응용될 수 있다.
본 실시예에서는 투명한 전도성 무기물질로 이루어진 기판(110) 상에 금속 시드층(120)을 증착한 다음, 상기 금속 시드층(120) 상에 금속 산화물층(130)을 형성하게 된다. 이와 같이, 금속 시드층(120) 상에 증착된 금속 산화물층(130)은 후술하는 바와 같이 투명한 전도성 무기물질로 이루어진 기판(110) 상에 직접 증착된 금속 산화물층에 비하여 항복 전압이 대략 2배 이상 증대될 수 있다. 이와 같이, 금속 시드층(120) 상에 증착된 금속 산화물층(130)을 포함하는 박막 구조체는 적정 항복 전압 특성을 가질 수 있으므로, 로직 소자 등과 같은 다양한 전자 소자에 응용될 수 있다.
도 3a는 ITO 기판의 Al 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다. 도 3b는 ITO 기판의 Ni 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다. 그리고, 도 3c는 ITO 기판의 Pt 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막에 대해 측정된 전류밀도-전기장 특성 곡선들(J-E curves)을 나타낸 것이다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c에는 Al2O3 박막을 게이트 절연층으로 사용한 트랜지스터 소자로부터 측정된 결과들이 도시되어 있다. 여기서, 상기 Al2O3 박막은 원자층 증착법(ALD)에 의해 150℃에서 20nm의 두께로 증착되었다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, ITO 기판의 Al 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막은 대략 5.5 ~ 6.5 MV 정도의 항복 전압을 가지고 있으며, ITO 기판의 Ni 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막은 대략 6.0 ~ 7.0 MV 정도의 항복 전압을 가지고 있음을 알 수 있다. 그리고, ITO 기판의 Pt 시드층 상에 증착된 Al2O3 박막은 대략 6.7 ~ 7.5 MV 정도의 항복 전압을 가지고 있음을 알 수 있다. 따라서, 투명 전도성 기판 상에 금속 시드층을 증착하고, 상기 금속 시드층 상에 금속 산화물층을 형성하게 되면, 상기 금속 시드층 상에 증착된 금속 산화물층은 투명 전도성 기판 상에 직접 증착된 금속 산화물층에 비하여 대략 2배 이상의 항복 전압을 가질 수 있음을 알 수 있다. 이와 같이, 투명 전도성 기판의 금속 시드층 상에 증착된 금속 산화물층은 로직 소자 등과 같은 전자소자에서 필요로 하는 항복 전압 특성을 가질 수 있다.
도 4a는 ITO 기판 상에 증착된 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM(Transmission Electron Microscopy) 사진이다. 그리고, 도 4b는 ITO 기판 상에 순차적으로 증착된 Al 시드층 및 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM 사진이며, 도 4c는 ITO 기판 상에 순차적으로 증착된 Ni 시드층 및 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM 사진이다. 그리고, 도 4d는 ITO 기판 상에 순차적으로 증착된 Pt 시드층 및 Al2O3 박막의 단면을 찍은 TEM 사진이다. 도 4a 내지 도 4d를 참조하면, 금속 시드층인 Al 시드층, Ni 시드층 및 Pt 시드층은 ITO 기판의 표면에 균일하게 증착되었음을 알 수 있고, 금속 산화물층인 Al2O3 박막은 Al 시드층, Ni 시드층 및 Pt 시드층의 표면에 일정한 두께로 균일하게 증착되었음을 알 수 있다.
이상에서 예시적인 실시예들을 통하여 기술적 내용을 설명하였으나, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
110... 기판 120... 금속 시드층
130... 금속 산화물층

Claims (15)

  1. 투명한 전도성 무기물질을 포함하는 기판;
    상기 기판 상에 증착된 금속 시드층(metal seed layer); 및
    상기 금속 시드층 상에 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition)에 의해 증착된 금속 산화물층;을 포함하고,
    상기 금속 시드층과 상기 금속 산화물층은 동일한 금속 원소를 포함하며,
    상기 금속 산화물층은 상기 금속 시드층이 없는 경우에 비해 2배 이상 높은 항복 전압(breakdown voltage)을 가지는 박막 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 또는 ZTO(Zinc Tin Oxide)를 포함하는 박막 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Au 및 Ag로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 박막 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 시드층의 두께는 5nm 이하인 박막 구조체.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 투명한 전도성 무기물질을 포함하는 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 금속 시드층을 증착하는 단계; 및
    상기 금속 시드층 상에 원자층 증착법에 의해 금속 산화물층을 증착하는 단계;를 포함하고,
    상기 금속 시드층과 상기 금속 산화물층은 동일한 금속 원소를 포함하며,
    상기 금속 산화물층은 상기 금속 시드층이 없는 경우에 비해 2배 이상 높은 항복 전압을 가지도록 형성되는 산화물 박막의 형성방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ATO(Antimony Tin Oxide), AZO(Al-doped Zinc Oxide) 또는 ZTO(Zinc Tin Oxide)를 포함하는 산화물 박막의 형성방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Au 및 Ag로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 산화물 박막의 형성방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 5nm 이하의 두께로 형성되는 산화물 박막의 형성방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 시드층은 물리기상증착법(PVD), 화학기상증착법(CVD) 또는 원자층 증착법(ALD)에 의해 증착되는 산화물 박막의 형성방법.
  12. 삭제
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은 수십 nm 이하의 두께로 형성되는 산화물 박막의 형성방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은 15℃ ~ 1500℃의 온도에서 형성되는 산화물 박막의 형성방법.
  15. 삭제
KR1020200186667A 2014-01-03 2020-12-29 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법 KR102434705B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200186667A KR102434705B1 (ko) 2014-01-03 2020-12-29 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140000837A KR20150081150A (ko) 2014-01-03 2014-01-03 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법
KR1020200186667A KR102434705B1 (ko) 2014-01-03 2020-12-29 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140000837A Division KR20150081150A (ko) 2014-01-03 2014-01-03 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210007933A KR20210007933A (ko) 2021-01-20
KR102434705B1 true KR102434705B1 (ko) 2022-08-22

Family

ID=83103149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200186667A KR102434705B1 (ko) 2014-01-03 2020-12-29 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102434705B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000351170A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Gunze Ltd 透明導電積層体

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100071463A (ko) * 2008-12-19 2010-06-29 주식회사 유피케미칼 금속 박막 또는 금속 산화물 박막 증착용 유기금속 전구체 화합물 및 이를 이용한 박막 증착 방법
KR20100112915A (ko) * 2009-04-10 2010-10-20 주성엔지니어링(주) 금속 산화물 박막 형성 방법 및 금속 산화물 박막 트랜지스터 제조 방법
ES2364309B1 (es) * 2010-02-19 2012-08-13 Institut De Ciencies Fotoniques, Fundacio Privada Electrodo transparente basado en la combinación de óxidos, metales y óxidos conductores transparentes.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000351170A (ja) * 1999-06-10 2000-12-19 Gunze Ltd 透明導電積層体

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210007933A (ko) 2021-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Role of oxygen vacancies at the TiO2/HfO2 interface in flexible oxide‐based resistive switching memory
Huang et al. Manipulated transformation of filamentary and homogeneous resistive switching on ZnO thin film memristor with controllable multistate
Qian et al. Direct observation of conducting filaments in tungsten oxide based transparent resistive switching memory
Ye et al. Enhanced resistive switching performance for bilayer HfO2/TiO2 resistive random access memory
Lee et al. Varistor-type bidirectional switch (J MAX> 10 7 A/cm 2, selectivity∼ 10 4) for 3D bipolar resistive memory arrays
US10636552B2 (en) Multi-function electronic device having memristor and memcapacitor and method for manufacturing the same
US10236061B2 (en) Resistive random access memory having charge trapping layer, manufacturing method thereof, and operation thereof
Jabeen et al. Impact of work function on the resistive switching characteristics of M/ZnO/CeO2/Pt devices
Wu et al. Stable self-compliance resistive switching in AlOδ/Ta2O5− x/TaOy triple layer devices
Alekseeva et al. Resistive switching characteristics in memristors with Al2O3/TiO2 and TiO2/Al2O3 bilayers
Mähne et al. Analog resistive switching behavior of Al/Nb2O5/Al device
US9263592B2 (en) Oxide transistor with nano-layered structure
Li et al. Point contact resistive switching memory based on self-formed interface of Al/ITO
González–Flores et al. Resistive switching control for conductive Si-nanocrystals embedded in Si/SiO2 multilayers
Ren et al. Resistive switching and electrical control of ferromagnetism in a Ag/HfO2/Nb: SrTiO3/Ag resistive random access memory (RRAM) device at room temperature
KR20150081150A (ko) 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법
Zhao et al. High mechanical endurance RRAM based on amorphous gadolinium oxide for flexible nonvolatile memory application
Lodhi et al. Bipolar resistive switching properties of TiO x/graphene oxide doped PVP based bilayer ReRAM
CN103633243B (zh) 一种电阻型存储器的制备方法
KR102434705B1 (ko) 금속 시드층을 포함하는 박막 구조체 및 금속 시드층을 이용하여 투명 전도성 기판 상에 산화물 박막을 형성하는 방법
Blázquez et al. Memristive behaviour of Si-Al oxynitride thin films: the role of oxygen and nitrogen vacancies in the electroforming process
CN105552080A (zh) 基于金属氧化物薄膜晶体管的非挥发性存储器的制备方法
Shen et al. Bipolar resistive switching of Pt/Ga2O3− x/SiC/Pt thin film with ultrahigh OFF/ON resistance ratios
Li et al. Bipolar resistive switching based on SrTiO3/YBa2Cu3O7 epi-layers
Chen et al. Impacts of post-metallization annealing on the memory performance of Ti/HfO2-based resistive memory

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2021101002625; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20211012

Effective date: 20220517

GRNO Decision to grant (after opposition)
GRNT Written decision to grant