KR20090092164A - 산화아연계 스퍼터링 타겟 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 InxHoyO3(ZnO)T의 조성을 가지며, x+y=2, x:y는 1:0.001 내지 1:1이고, T는 0.1 내지 5인 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟을 제공한다. 본 발명에 의한 산화아연계 스퍼터링 타겟으로 스퍼터링 시 전자 이동도가 우수한 투명 반도체 박막을 증착할 수 있다.
Description
본 발명은 산화아연계 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 DC 스퍼터링이 가능하며 상기 스퍼터링 타겟으로부터 성막된 박막은 전자 이동도가 우수하고 박막평탄도가 우수한 특성을 나타내는 산화아연계 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(TFT, thin film transistor)는 미세하고 얇은 막의 모양으로 만든 소형 증폭관으로써, 게이트(gate), 소스(source) 및 드레인(drain)을 구비하는 삼단자 소자이다. 종래에는 박막 트랜지스터의 채널층으로 다결정(polycrystalline) 실리콘막 또는 비정질(amorphous) 실리콘막을 주로 이용하였다. 그러나 다결정 실리콘막의 경우 다결정 입자 계면에서 일어나는 전자의 산란으로 전자 이동도가 제한되고, 비정질 실리콘막의 경우 전자 이동도가 매우 낮고 시간에 따른 소자의 열화가 발생하여 소자의 신뢰성이 매우 낮아지는 문제점을 지니고 있다. 따라서 최근에는 비정질 혹은 나노 결정질이면서 전자 이동도가 매우 뛰어난 산화아연계 박막을 TFT 채널층으로 형성하려는 연구가 이루어지고 있다.
이러한 비정질 또는 나노 결정 산화물 박막은 투명 도전막과 달리 비정질 혹은 나노 결정질 특성을 띄는 동시에 반도체적 특성을 나타내기 때문에 TFT의 소스와 드레인 사이에 위치하는 채널로 사용될 수 있다. 그리고 전자 이동도가 높기 때문에 트랜지스터의 ON/OFF 비를 작게 하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 투명하기 때문에 투명 TFT를 구성할 수 있고, 저온에서 성막이 가능하여 공정 온도를 낮추어 원가절감을 실현할 수도 있다. 뿐만 아니라 비정질 실리콘 박막은 기존의 다결정 실리콘 박막에서는 달성할 수 없었던 평탄도의 향상을 이룰 수 있다.
투명 반도체용 산화물 박막을 형성하는 방법으로는 다결정 소결체를 타겟으로 하는 스퍼터링법(Sputtering), 펄스 레이저 증착법(PLD, Pulse Laser Deposition), 전자 빔 증착법(Electron Bean Deposition) 등이 있다. 이중 스퍼터링은 양산 적용이 용이하기 때문에, 스퍼터링을 이용하여 박막을 증착할 수 있는 타겟을 제조하는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.
구체적으로 스퍼터링법은 일반적으로 약 10pa 이하의 가스압력 하에서 기판을 양극으로 하고, 성막될 산화물 투명 박막의 스퍼터링 타겟(sputter target)을 음극으로 하여, 이들 사이에서 글로우 방전을 일으킴으로써, 아르곤 플리즈마가 발생하여 플라즈마 중의 아르곤 양이온이 음극의 스퍼터링 타겟에 충돌하게 되고, 이로 인하여 서로 잡아당기는 힘을 갖는 입자들이 기판 위에 쌓이게 되어 박막을 형성하게 된다.
스퍼터링법은 아르곤 플라즈마의 발생 방법에 따라 고주파(RF) 플라즈마를 이용하는 RF 스퍼터링법과 직류(DC) 플라즈마를 이용하는 DC 스퍼터링법이 있다. 이 중 DC 스퍼터링법은 성막 속도가 빠르고, 조작이 간편하여 산업용으로 주로 이용되고 있다.
산화아연계 타겟의 경우 도핑되는 물질의 종류 및 함량에 따라 타겟의 저항이 너무 높아 DC 스퍼터링이 불가능하여 증착 속도가 높고 공정유지 비용이 값싼 양산에 적합한 저저항의 소결체를 제조하는 것이 쉽지 않은 문제점을 갖고 있다.
그리고, 박막의 조성은 단일 성분이 아닌 다성분계에서 동일 조성의 스퍼터링 타겟을 사용하여 스퍼터링을 실행하는 경우 스퍼터링 타겟을 구성하는 원소의 종류에 따라 스퍼터링 되는 속도가 다르다. 이 때문에 스퍼터링 타겟의 조성을 결정하는 것은 박막의 조성에 대해 여러 가지 조건의 검토가 이루어진 다음에 이루어져야 한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 여러 가지 타겟을 사용하여 RF 스퍼터링 법을 사용하는 것이 아닌 3성분계 조성이 한 타겟으로 이루어져 있고 불순물의 고용이 잘 이루어져 타겟의 저항이 낮아 DC 스퍼터링이 가능하여 산업적으로 이용이 가능한 산화아연계 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 저온에서 비정질 혹은 나노 결정질 박막을 성막시킬 수 있는 산화아연계 스퍼터링 타겟을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전자 이동도가 우수하고 박막평탄도가 우수한 산화아연계 박막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 저항이 낮고 소결 밀도가 높은 산화아연계 스퍼터링 타겟의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟은 발명은 InxHoyO3(ZnO)T의 조성을 가지며, x+y=2, x:y는 1:0.001 내지 1:1이고, T는 0.1 내지 5인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 특징에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟은 InxHoyO3(ZnO)T의 조성을 가지며, x+y=2, x:y는 1:0.001 내지 1:0.5이고, T는 0.1 내지 5인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 Ho:In:Zn의 비율을 조절하여 전기 저항이 100mΩ 이하일 뿐만 아니라 DC 스퍼터링이 가능한 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 산화아연계 박막은 상술한 범위의 조성을 갖는 산화아연계 스퍼터링 타겟을 이용하여 DC 스퍼터링법으로 증착되며, 전자 이동도가 10 내지 100 cm2/Vㆍs를 나타낸다. 상기 증착은 아르곤 기체의 부피 대비 산소 기체의 부피가 5 내지 30 %인 분위기 하에서 이루어진다.
본 발명의 일 특징에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟의 제조 방법은 산화인듐 분말 및 산화아연 분말이 첨가된 슬러리에 산화홀뮴 분말을 첨가하여 슬러리 혼합물을 준비하는 단계, 상기 슬러리 혼합물에 분산제를 첨가하고 습식 밀링하는 분산 단계, 상기 분산된 슬러리 혼합물을 건조하여 과립분말을 형성하는 과립화 단계, 상기 과립분말을 성형하여 성형체를 제조하는 성형 단계, 및 상기 성형체를 소결하는 소결 단계를 포함한다. 상기 과립분말은 국제 표준 규격인 ASTM에 의한 측정에 의할 때 1.3 이상의 겉보기 밀도를 나타낸다. 상기 소결 단계는 섭씨 1300도 내지 1600도의 온도 범위 및 산소 또는 공기 분위기 하에서 이루어진다.
본 발명의 다른 일 특징에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟의 제조 방법은, 상기 슬러리 혼합물을 준비하는 단계에서, 산화홀뮴 분말, 제1 분산제 및 물을 혼합하고 습식 밀링하여 산화홀뮴 슬러리를 준비하는 단계, 산화인듐 분말, 제2 분산제, 및 물을 혼합하고 습식 밀링하여 산화인듐 슬러리를 준비하는 단계, 산화아연 분말, 제3 분산제, 및 물을 혼합하고 습식 밀링하여 산화아연 슬러리를 준비하는 단계, 및 상기 산화홀뮴 슬러리, 상기 산화인듐 슬러리 및 상기 산화아연 슬러리를 혼합하는 단계가 포함된다.
본 발명의 또 다른 일 특징에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서 상기 제1 분산제, 상기 제2 분산제 또는 상기 제3 분산제 중 적어도 하나는 폴리카르본산 암모늄염 또는 폴리아크릴산 암모늄염을 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 특징에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서 상기 제1 분산제, 상기 제2 분산제 및 상기 제3 분산제는 폴리아크릴산 암모늄염이다.
본 발명의 또 다른 일 특징에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟의 제조 방법에서 상기 제1 분산제는 상기 산화홀뮴 슬러리 내에서 0.8 내지 2.0 중량%, 상기 제2 분산제는 상기 산화인듐 슬러리 내에서 0.5 내지 1.5 중량%, 상기 제3 분산제는 상기 산화아연 슬러리 내에서 0.1 내지 0.5 중량%씩 포함된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 산화아연계 스퍼터링 타겟은 타겟의 전기저항이 낮아 DC 스퍼터링이 가능하며 소결 밀도가 높아 소결체 내부에 존재하는 미세 기공들에 의한 플라즈마 이상방전의 발생을 억제할 수 있다. 또한 타겟 내에 존재하는 2차상 응집체의 크기가 작아 박막의 조성이 균일하게 성막되도록 할 수 있으며, 이상방전 및 노듈의 발생을 억제하는데 효과적이다.
또한 본 발명에 의한 산화아연계 박막은 우수한 전자 이동도를 나타내어 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 의한 산화아연계 스퍼터링 타겟의 제조 방법은 타겟 내에 함유된 구성 성분들의 조성 분포가 균일하도록 타겟을 제조할 수 있어, 상기 타겟으로부터 성막된 박막의 조성에 있어 균질성을 확보할 수 있게 된다.
이하에서 본 발명에 따른 산화아연계 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 산화아연계 스퍼터링 타겟은 산화인듐, 산화아연을 기본으로 포함하고 산화홀뮴을 추가적으로 포함한다. 즉, 상기 산화아연계 스퍼터링 타겟은 InxHoyO3(ZnO)T의 조성을 가지며, x+y=2, x:y는 1:0.001 내지 1:1이고, T는 0.1 내지 5인 것을 특징으로 한다. 상기 T는 0.1 내지 5 사이의 실수로 특정 자연수에 한정되지 않는다. 그리고, 상기 x와 y의 비율, 즉, x:y는 보다 바람직하게는 1:0.001 내지 1:0.5이다.
여기서 T의 값은 원료의 가격 면에서 클수록 바람직하나, T의 값이 5보다 클 경우 산화아연의 성향이 강해져 다결정에 의해 비정질의 막을 형성하기 어렵게 되고 이에 따라 반도체적인 특성보다는 투명 전극에 가까운 물성을 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 홀뮴(Ho)의 함량이 본 발명의 조성비를 벗어나 과다하게 첨가될 경우, 산화아연에 고용되지 않고 불순물 응집체로 남아 타겟의 국부적인 고저항을 야기시켜 박막 특성을 저하시키게 된다. 이로 인해 DC 스퍼터링이 불가능하게 될 수도 있고 또는 스퍼터링 시 이상방전(아킹)을 일으킬 수도 있다. 또한 상기 홀뮴의 함량이 본 발명의 조성비를 벗어나 부족하게 첨가될 경우, 타겟의 저항이 높아져 스퍼터링이 어렵고 성막된 박막의 비저항도 높게 나타나게 된다.
본 발명의 산화아연계 스퍼터링 타겟은 산화아연에 산화인듐이 첨가되고, 또 추가적으로 산화홀뮴이 상기 타겟 내에 첨가됨으로써 산화아연 격자 내에서 산소 빈자리(oxygen vacancy)나 전자(electron) 등의 전하 운반자(carrier)가 생성되어 타겟에 전기가 흐를 수 있게 된다. 산화아연은 넓은 밴드갭을 가진 물질로서 그 자체가 비전도성을 나타내는 물질이기 때문에 상기와 같은 산화물들이 도핑원소로 첨가됨으로써 전기가 흐를 수 있게 된다. 그러나, 이 때 도핑원소의 종류 및 함량에 따라 도핑원소들이 불순물 응집체를 이루어 문제가 발생할 수 있다. 따라서 상기 산화아연계 스퍼터링 타겟의 조성, 즉 산화아연 내에 도핑되는 물질의 종류 및 함량이 중요한 의미를 가지게 된다. 특히 본 발명에 의한 조성을 갖는 산화아연계 스퍼터링 타겟은 산화아연에 각각의 도핑 물질의 치환고용이 우수하게 이루어져 일부 고용이 이루어지지 않은 불순물 응집체, 즉 인듐 2차상, 홀뮴 2차상의 크기가 1㎛ 이하로 작아 스퍼터링 시에 전기 저항이 높은 불순물 응집체로 인한 이상방전(아킹) 및 노듈의 발생이 억제될 수 있다.
이에 더불어, DC 스퍼터링이 가능하기 위해서는 타겟의 벌크 저항이 수십 Ω이하의 값으로 낮은 값을 가져야 한다. 만일 스퍼터링시 타겟에 전기가 흐르지 않을 경우 박막 증착을 위해 RF 스퍼터링을 실시해야 하며, 이는 공정 비용이 비싸고 효율성 면에서 DC 스퍼터링에 비해 불리하다. 따라서, 안정적인 DC 스퍼터링을 위해서 스퍼터링 타겟의 전기 저항이 낮아야 하고, 본 발명은 산화아연에 산화인듐 및 산화홀뮴을 소정의 조성비로 첨가함으로써 산화아연계 스퍼터링 타겟의 저항을 낮출 수 있게 된다. 또한 첨가된 산화물의 2차상의 크기도 1 ㎛보다 작아져 타겟의 저항을 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 스퍼터링 시 아킹 및 노듈의 발생을 억제하여 타겟 제조 공정의 효율을 높일 수 있게 된다.
즉, 산화아연계 스퍼터링 타겟이 본 발명의 조성비를 만족할 경우 전자 이동도가 뛰어난 비정질의 투명 반도체 박막이 DC 스퍼터링으로 형성될 수 있다. 또한 상기의 조성을 갖는 산화아연계 스퍼터링 타겟은 타겟 내에서 인듐(In), 아연(Zn) 또는 홀뮴(Ho)이 응집된 2차상의 크기가 1 ㎛ 이하이다. 또한 상기 스퍼터링 타겟의 소결밀도는 이론밀도의 90% 이상을 나타낸다.
이하에서는 상기의 산화아연계 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법을 설명한다.
산화인듐 분말 및 산화아연 분말이 첨가된 슬러리에 산화홀뮴 분말을 첨가하여 슬러리 혼합물을 준비하는 단계를 수행한다. 다음으로, 상기 슬러리 혼합물에 분산제를 첨가하고 습식 밀링하는 분산 단계, 상기 분산된 슬러리 혼합물을 건조하여 과립분말을 형성하는 과립화 단계, 상기 과립분말을 성형하여 성형체를 제조하는 성형 단계 및 상기 성형체를 소결하는 소결 단계를 각각 거치게 된다.
이 때 원료 물질로 사용되는 산화인듐, 산화아연 및 산화홀뮴의 평균 입경을 조절되어야 하고, 과립분말 상태에서 매우 균일하게 혼합되어 있어야 한다. 상기 산화물 분말들의 평균 입경은 1 ㎛보다 작은 것이 바람직하다. 그렇지 않을 경우 원료의 균일한 혼합을 위해 공정 비용이 추가될 수 있으며, 스퍼터링 타겟 내부에 특정 원소에 대해 국부적이 농축화가 발생하여 성막 후에 박막의 조성에 있어 균질성을 얻기 어렵게 된다. 이는 곧 박막 물성의 저하와 신뢰성 저하를 초래하게 된다.
따라서 습식 밀링을 이용하여 슬러리 혼합물을 균일하게 분산시키는 분산 단계를 거치게 된다. 습식 밀링은 각 구성 입자들을 분쇄시키는 기능을 하는 동시에 세 종류 이상의 산화물 입자들이 분쇄된 상태에서 균질한 상태가 되도록 분산시키는 역할을 수행한다. 이에 따라 분산제가 첨가되는데 이 때 사용되는 분산제는 폴리카르본산 염 종류가 일반적으로 사용될 수 있고, 보다 구체적으로는 폴리카르본산 암모늄염 또는 폴리아크릴산 암모늄염이 사용된다. 상기 분산제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
한편, 상기 슬러리 혼합물을 준비하는 단계는, 산화홀뮴 분말에 분산제 및 물을 혼합하고 습식 밀링하는 단계, 산화인듐 분말, 분산제, 및 물을 혼합하고 습식 밀링하는 단계, 산화아연 분말, 분산제, 및 물을 혼합하고 습식 밀링하는 단계를 각각 개별적으로 거친 다음, 밀링된 각 산화물 분말을 혼합할 수 있다. 혼합된 이후에도 상기 분산 단계에서 다시 습식 밀링 과정을 거침으로써 각 산화물 분말이 균일하게 혼합되도록 한다.
본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 산화인듐, 산화아연, 산화홀뮴 등의 산화물 분말은 슬러리로 혼합된 다음 함께 밀링 과정을 거칠 수도 있으나, 바람직하게는 각각 개별적으로 밀링 과정을 거쳐 평균 입경을 조절한다.
상술한 바와 같이 원료의 입경을 개별적으로 제어하여 혼합시키는 공정을 사용할 경우 분산제의 종류 및 첨가량을 각각의 구성 입자의 표면 특성에 맞게 최적화하여 사용한다. 즉, 산화홀뮴의 분산에는 상기 산화홀뮴 분말 대비 0.8 내지 2.0 중량%의 폴리아크릴산 암모늄염(대략 분자량 2000)를 사용하고, 산화인듐의 분산에는 상기 산화인듐 분말 대비 0.5 내지 1.5 중량%의 폴리아크릴산 암모늄염(대략 분자량 5000)를 사용하며, 산화아연의 분산에는 상기 산화아연 분말 대비 0.1 내지 0.5 중량%의 폴리아크릴산 암모늄염(대략 분자량 3000)를 사용한다.
이와 같이 첨가되는 분산제의 종류, 분자량, 함량 등을 산화물 분말 종류에 따라 다르게 하여 분말의 입경을 조절할 수 있게 된다. 그러나, 분산 단계 전에 산화인듐, 산화아연 분말에 산화홀뮴 분말을 혼합하여 슬러리 혼합물을 준비한 경우에는 전체 산화물 분말 대비하여 대략 0.5 중량%의 폴리아크릴산 암모늄염(대략 분자량 3000 내지 20000)을 첨가한다.
또한, 혼합되기 전에 산화아연 분말, 산화인듐 분말 및 도펀트로 첨가되는 산화홀뮴 분말은 각각 밀링 과정을 거침으로써 평균 입경이 작은 분말 상태로 서로 혼합될 수 있게 된다. 이에 따라 산화아연 격자 내의 격자간 자리(interstitial site) 또는 치환 자리(substitutional site)에 첨가된 성분이 도핑되는 고용 효과도 증가될 수 있게 되며, 타겟 내에서 인듐 분말 및 홀뮴 분말이 각각 국부적으로 뭉친 불순물(또는 도펀트) 응집체의 크기도 1 ㎛ 이하로 작게 나타날 수 있게 된다.
분산 단계를 거쳐 혼합된 슬러리가 완성되면 여기에 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol, PEG)과 같은 결합제를 첨가할 수 있다. 이 때 첨가되는 결합제는 스퍼터링 타겟을 제조하기 위한 성형체의 제조 시에 성형체의 강도와 소결 밀도의 향상을 위해 첨가된다. 상기 결합제는 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 결합제의 종류 및 첨가량은 특정 사항에 한정되지 않는다. 즉, 성형 강도를 유지시킬 수 있을 정도의 결합제는 모두 응용이 가능하다. 상기 결합제의 첨가량은 슬러리 내에서 분말 대비 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3 중량%일 수 있다.
상기의 분산제, 결합제 등과 같은 유기 용매는, 과량으로 사용할 경우 이후 제조되는 소결체의 밀도를 저하시킬 수 있기 때문에, 상기의 함량 이내에서 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 분산 단계에서 습식 밀링을 통하여 얻어진 슬러리의 점도가 100 cps 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 점도가 100 cps보다 높은 경우에는, 슬러리 내의 입자 크기가 커서 분산성이 저하되며, 소결 후 소결체의 밀도 저하의 원인이 된다.
다음으로, 결합제가 첨가된 슬러리 혼합물은 분무 건조를 통해 과립분말로 제조된다. 분무 건조 기술은 이미 공지된 기술을 사용할 수 있으며, 그 사용 방법을 특정한 것으로 한정하지 아니한다. 그러나 과립화된 과립분말은 국제 표준 규격인 ASTM 표준 절차에 의해 측정된 겉보기 밀도(apparent density)가 1.3 이상이어야 한다. 상기 과립분말의 겉보기 밀도가 1.3보다 작을 경우, 소결체의 소결 밀도가 저하되고 이는 곧 타겟의 스퍼터링에 있어 이상방전의 원인이 될 수 있다.
분무 건조된 과립분말은 일반적인 냉각 프레스(cold press)법에 의해 1차 성형을 실시하고 냉간 등방압 성형을 통해 2차 성형을 실시한다. 이 때 냉각 프레스의 성형 압력은 300 내지 500 kg/cm2인 것이 바람직하다. 성형 압력이 300 kg/cm2보다 작거나 500 kg/cm2보다 클 경우 냉간 등방압 프레스와 소결 공정을 거치는 동안 횡 방향 수축과 축 방향 수축 정도에 있어 큰 차이를 발생될 수 있으며, 이로 인해 성형체나 소결체가 휘는 현상이 나타날 수 있다.
마지막으로 성형 단계가 완료되면 소결 단계를 거쳐 스퍼터링 타겟으로 제조한다. 소결 단계는 타겟을 이루는 구성 성분들이 균일한 상태로 존재하도록 타겟을 형성하기 위해 매우 중요한 공정이며, 뿐만 아니라 DC 스퍼터링이 가능하도록 소결체의 벌크저항을 100mΩ 이하로 유지시키기 위해서도 매우 중요한 공정이다. 인듐, 아연, 홀뮴의 삼성분계에 있어 홀뮴의 함량이 높아짐에 따라 산화아연계 스퍼터링 타겟은 전기 저항이 높아지기 때문에 소결 조건이 중요하다. 따라서, 상기 타겟의 전기 저항 특성이 DC 스퍼터링이 가능할 정도로 낮게 나타나게 하기 위해서는, 상기 소결 단계가 섭씨 1300도 내지 1600도의 온도 범위 및 산소 또는 공기 분위기 또는 이 둘이 적절히 조합된 분위기 하에서 이루어져야 한다.
이하에서는 본 발명의 산화아연계 스퍼터링 타겟으로부터 제조되는 산화아연계 박막에 대해 설명한다.
스퍼터링 타겟의 조성과 박막의 조성은 단일 성분이 아닌 다성분계에서는 달라질 수 있다. 그러므로, 반도체 특성을 나타내는 박막은 박막의 조성과 동일한 조성의 스퍼터링 타겟으로부터 얻을 수 있는 것은 아니다. 스퍼터링시 사용한 파워의 종류, 기체 분위기 등에 따라 성막된 박막의 특성은 달라질 수 있다.
그리고, 상기 산화아연계 박막은 구체적인 목적에 따라 타겟의 조성 및 스퍼터링 조건을 조절하여 비정질 박막으로, 또는 결정질 박막으로 형성될 수 있다. 마찬가지로 타겟의 조성 및 스퍼터링 조건에 따라 반도체 박막으로, 또는 도전성 박막으로 형성될 수 있다.
구체적으로, 산화물 스퍼터링 타겟으로 ITO 투명 전극 박막을 성막하기 위해서는 일반적으로 스퍼터링 공정에서 아르곤과 더불어 1% 미만의 산소를 미량 흘려주고 이에 따라 플라즈마 방전을 일으켜 성막시에 스퍼터링 타겟에 부족한 산소를 보충하여 최적의 박막 비저항 특성을 나타내게 한다. 반면, 본 발명에 의한 산화아연계 스퍼터링 타겟으로 투명 반도체 박막을 제조하기 위해서는 스퍼터링 공정 시에 아르곤 기체의 부피 대비 산소 기체의 부피가 5 내지 30%가 되도록 과량의 산소를 주입한다. 이와 같은 스퍼터링 조건에서 DC 스퍼터링으로 성막된 본 발명의 산화아연계 박막은 비정질 박막으로, 반도체 특성을 나타내며 전자 이동도가 10 내지 100 cm2/Vㆍs이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Claims (4)
- InxHoyO3(ZnO)T의 조성을 가지며, x+y=2, x:y는 1:0.001 내지 1:1이고, T는 0.1 내지 5인 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
- 제1항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 DC 스퍼터링이 가능한 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
- 제1항에 있어서,상기 스퍼터링 타겟은 전기저항이 100mΩ 이하인 것을 특징으로 하는 산화아연계 스퍼터링 타겟.
- DC 스퍼터링으로 제1항의 스퍼터링 타겟을 이용하여 증착된 산화아연계 박막으로서, 전자 이동도가 10 내지 100 cm2/Vㆍs인 것을 특징으로 하는 산화아연계 박막.
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