KR20100028347A - Method for preparing metal doped transparent conductive oxide thin film and thin film transistor using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법 및 이를 적용한 박막 트랜지스터에 관한 것이다. 보다 상세하게는 금속과 산화물을 동시에 증착하는 것으로 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막을 제조하고, 이 산화물 박막을 소스·드레인 전극에 적용한 박막 트랜지스터에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a metal-doped transparent conductive oxide thin film and a thin film transistor using the same. More specifically, the present invention relates to a thin film transistor in which a metal-doped transparent conductive oxide thin film is manufactured by simultaneously depositing a metal and an oxide, and the oxide thin film is applied to a source / drain electrode.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 과제로부터 도출된 것이다[과제번호: 2006-S-079-03, 과제명: 투명전자소자를 이용한 스마트창].The present invention is derived from the task performed as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Telecommunications Research and Development (Task No .: 2006-S-079-03, Task name: Smart window using a transparent electronic device).
일반적으로 투명 전극은 재료에 따라서 크게 네 가지로 분류될 수 있다. Generally, transparent electrodes can be classified into four types according to materials.
첫 번째가 ITO계 투명 전극 재료이다. ITO계 투명 전극은 In2O3 및 SnO2을 90:10의 중량비로 혼합한 것으로 제조되는 것이 가장 일반적이다. 또한, ITO 계 열에 ZnO를 첨가하여 일함수를 조정한다든지, 결정질을 변화시키는 파생 기술이 있다. 최근에는 ITO 기반에 제 3 원소를 추가시키는 것이 다수 제안되고 있지만, ITO계 투명 전극의 가장 큰 단점인 In2O3의 가격이 높다는 점 때문에 인듐을 사용하지 않는 투명 전극 재료에 대한 지속적인 연구가 진행되고 있다.The first is an ITO-based transparent electrode material. The ITO-based transparent electrode is most commonly manufactured by mixing In 2
두 번째로는 비 ITO계 투명 전극 재료이다. 비 ITO계 투명 전극 재료로는 ZnO를 기반으로 Al 또는 Ga을 도핑한 투명 전도성 산화물 박막이 일반적이다. 그러나, 전도성 측면에서는 ITO 보다 못하다는 단점을 갖는다. 전도성 문제를 해결하기 위하여 In 또는 B와 같은 도펀트를 첨가시키는 연구가 시도되고 있지만, ITO 정도의 전도성을 얻기 어렵다.Second is a non-ITO-based transparent electrode material. As the non-ITO-based transparent electrode material, a transparent conductive oxide thin film doped with Al or Ga based on ZnO is generally used. However, it has a disadvantage in that it is inferior to ITO in terms of conductivity. In order to solve the conductivity problem, a study of adding a dopant such as In or B has been attempted, but it is difficult to obtain conductivity of about ITO.
세 번째로는 금속 도핑된 투명 전도성 산화물 재료이다. 문헌 상으로는 In2O3를 기본 산화물로 하고, 각종 금속, 예를 들면, W, Ti, Zr, Nb, Mo 등을 도핑하여 투명 전도성 산화물 박막을 제조하거나, Al이 도핑된 ZnO 타겟을 이용하여, Ni와 같은 금속을 공동-도핑하여 투명 전도성 산화물 박막을 제조하는 경우가 있다.Third is a metal doped transparent conductive oxide material. According to the literature, a transparent conductive oxide thin film is prepared by using In 2
네 번째로는 산화물과 금속이 산화물/금속/산화물로 적층된 다층막 투명 전극이다. 이런 구조의 투명 전극에서 금속은 보통 10nm 내외의 두께를 가지며, 금속으로 Ag, Pt, Au, Al 등이 사용될 수 있다. 이와 같은 다층막 구조의 투명 전도성 산화물 박막은 저항을 획기적으로 낮출 수 있지만, 이종 박막에 기인한 식각 특성의 차이로 인해 패터닝 과정에서 문제가 발생될 수 있다.The fourth layer is a multilayer transparent electrode in which oxides and metals are laminated with oxides / metals / oxides. In the transparent electrode of this structure, the metal usually has a thickness of about 10nm, Ag, Pt, Au, Al, etc. may be used as the metal. Such a transparent conductive oxide thin film having a multilayer structure may significantly lower resistance, but may cause problems in the patterning process due to differences in etching characteristics due to heterogeneous thin films.
또한, 위와 같은 투명 전도성 산화물 박막을 사용하는 경우, 인위적으로 전 류포화(hard-saturation)를 제어하는 것이 쉽지 않다는 문제점을 갖는다.In addition, when using the transparent conductive oxide thin film as described above, it has a problem that it is not easy to artificially control the hard-saturation (hard-saturation).
이에 본 발명자들은 투명 전도성 산화물 박막에 대한 연구를 진행하면서, 낮은 구동전압에서도 전류포화를 유도할 수 있는 투명 전도성 산화물 박막이 산화막을 형성하면서 동시에 금속을 산화막 속으로 침투시키는 경우 얻어질 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have conducted research on a transparent conductive oxide thin film, and found that a transparent conductive oxide thin film capable of inducing current saturation even at a low driving voltage can be obtained when a metal is formed into the oxide film while forming an oxide film. This invention was completed.
따라서, 본 발명의 첫 번째 기술적 과제는 낮은 구동전압에서도 전류포화를 유도할 수 있는 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the first technical problem of the present invention is to provide a method for manufacturing a transparent conductive oxide thin film doped with metal that can induce current saturation even at a low driving voltage.
본 발명의 두 번째 기술적 과제는 낮은 구동전압에서도 전류포화를 유도할 수 있는 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막을 소스·드레인 전극에 적용한 박막 트랜지스터를 제공하는 것이다.A second technical problem of the present invention is to provide a thin film transistor in which a metal-doped transparent conductive oxide thin film capable of inducing current saturation even at a low driving voltage is applied to a source / drain electrode.
상기 첫 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법에 있어서, 산화막 형성과 동시에 금속이 산화막 속에 도핑되도록 금속과 산화물을 동시에 증착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법을 제공한다.In order to solve the first technical problem, the present invention provides a method for manufacturing a transparent conductive oxide thin film, characterized in that the metal comprising the step of simultaneously depositing the metal and oxide so that the metal is doped in the oxide film at the same time forming the oxide film Provided is a method of manufacturing a doped transparent conductive oxide thin film.
본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법에서, 상기 금속은 Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir, Te, Sb, Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, Ni, Sn, Bi, Al, Ga 및 In로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되며, 상기 산화물은 ZnO, SnO2, Zn-Sn-O, Ga2O3, In2O3로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention, the metal is Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir, Te, Sb, At least one selected from the group consisting of Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, Ni, Sn, Bi, Al, Ga and In, the oxide is ZnO, SnO 2 , Zn-Sn-O, It is preferable to select at least one kind from the group consisting of Ga 2 O 3 and In 2 O 3 .
본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법에서, 증착 단계는 불활성 환경 하에서 수행되는 것이 바람직하다.In the method for producing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention, the deposition step is preferably performed under an inert environment.
또한, 본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법은 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막 상에 도핑 금속과 동일 또는 다른 금속으로 1 내지 3nm의 두께 범위 내에서 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention further comprises coating the metal-doped transparent conductive oxide thin film with the same or different metal as the doped metal within a thickness range of 1 to 3 nm. can do.
본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법에서, 상기 금속의 함량은 0.1 내지 15중량%이고, 상기 산화물의 함량은 85 내지 99.9중량%인 것이 바람직하다.In the method for producing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention, the content of the metal is preferably 0.1 to 15% by weight, and the content of the oxide is preferably 85 to 99.9% by weight.
본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법에서, 상기 증착은 스퍼터(sputter), 이베퍼레이터(evaporator) 또는 이온-건(ion-gun)을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다.In the method for producing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention, the deposition is preferably performed using a sputter, an evaporator or an ion-gun.
상기 두 번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판 상에, 소스·드레인 전극, 채널층, 게이트 절연막, 및 게이트 전극을 포함하는 박막 트랜지스터에 있어서, 상기 소스·드레인 전극은 산화막 속에 금속이 도핑된 투명 전도성 박막을 포함하며, 상기 산화막 속에 금속이 도핑된 투명 전도성 박막은 금속과 산화물을 동시 증착하는 것으로 형성되는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터를 제공한다.In order to solve the second technical problem, the present invention provides a thin film transistor including a source / drain electrode, a channel layer, a gate insulating film, and a gate electrode on a substrate, wherein the source / drain electrode is doped with metal in an oxide film. And a transparent conductive thin film, wherein the transparent conductive thin film doped with a metal in the oxide film is formed by simultaneously depositing a metal and an oxide.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터에서 소스·드레인 전극을 구성하는 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 금속은 Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir, Te, Sb, Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, Ni, Sn, Bi, Al, Ga 및 In 로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되며, 상기 산화물은 ZnO, SnO2, Zn-Sn-O, Ga2O3, In2O3로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하다.In the thin film transistor according to the present invention, the metal of the transparent conductive oxide thin film doped with the metal constituting the source and drain electrodes is Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir. At least one selected from the group consisting of Te, Sb, Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, Ni, Sn, Bi, Al, Ga and In, the oxide is ZnO, SnO 2 , Zn It is preferable to select at least one kind from the group consisting of -Sn-O, Ga 2 O 3 , In 2 O 3 .
본 발명에 따른 박막 트랜지스터에서 상기 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막은 그 상부에 도핑 금속과 동일 또는 다른 금속으로 1 내지 3nm의 두께 범위로 코팅된 막을 더 포함할 수 있다.In the thin film transistor according to the present invention, the metal-doped transparent conductive oxide thin film may further include a film coated thereon with a thickness of 1 nm to 3 nm with the same or different metal as the doped metal.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 상기 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막에서 금속의 함량은 0.1 내지 15중량%이고, 상기 산화물의 함량은 85 내지 99.9중량%인 것이 바람직하다.In the metal-doped transparent conductive oxide thin film of the thin film transistor according to the present invention, the content of the metal is preferably 0.1 to 15% by weight, and the content of the oxide is 85 to 99.9% by weight.
본 발명의 효과는 다음과 같다.The effects of the present invention are as follows.
첫 번째, 본 발명에 따른 투명 전도성 산화물 박막은 고가의 ITO를 대체할 수 있다.First, the transparent conductive oxide thin film according to the present invention can replace expensive ITO.
두 번째, 본 발명에 따른 투명 전도성 산화물 박막은 저항분배를 조절하여 박막 트랜지스터가 작은 구동전압에서도 포화거동할 수 있어 전류구동을 하는 소자에 적합하다.Second, the transparent conductive oxide thin film according to the present invention is suitable for a device for driving the current because the thin film transistor can be saturated even at a small driving voltage by controlling the resistance distribution.
세 번째, 본 발명에 다른 투명 전도성 산화물 박막은 박막 트랜지스터의 상부 게이트 뿐만 아니라 하부 게이트 구조에서도 적용될 수 있다.Third, the transparent conductive oxide thin film according to the present invention can be applied to the lower gate structure as well as the upper gate of the thin film transistor.
본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법은 금속과 산화물을 동시에 증착하는 단계를 포함하며, 이에 따라 산화막 형성과 동시에 금속이 산화막 속으로 침투된다. The method of manufacturing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention includes the step of depositing a metal and an oxide at the same time, and thus the metal is penetrated into the oxide film simultaneously with the formation of the oxide film.
본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법은 금속과 산화물을 동시에 증착하는 단계 이후에, 금속이 도핑된 산화막 상에 상기 도핑 금속과 동일한 종류 또는 다른 종류의 금속으로 1 내지 3㎚의 두께 범위로 코팅시키는 단계를 더 포함한다. In the method of manufacturing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention, after the step of simultaneously depositing a metal and an oxide, 1 to 3 nm of the same kind or different type of metal as the doped metal on the metal doped oxide film It further comprises the step of coating in the thickness range of.
상기 금속으로는 Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir, Te, Sb, Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, Ni, Sn, Bi, Al, Ga 및 In로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되며, 상기 산화물로는 ZnO, SnO2, Zn-Sn-O(Sn 조성비 5중량% 내지 95중량%), Ga2O3, In2O3로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하다.Examples of the metal include Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir, Te, Sb, Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, At least one selected from the group consisting of Ni, Sn, Bi, Al, Ga and In, the oxides are ZnO, SnO 2 , Zn-Sn-O (Sn composition ratio of 5% to 95% by weight), Ga 2 O 3 , In 2 O 3 It is preferable to select at least one kind from the group consisting of.
상기 금속과 산화물을 동시에 증착하는 단계는 스퍼터, 이베퍼레이터 또는 이온-건과 같은 장치를 이용하여 수행된다.Deposition of the metal and oxide simultaneously is performed using a device such as a sputter, evaporator or ion-gun.
또한 상기 증착하는 단계는 산소가 없는 분위기, 즉 불활성 환경 하에서 수행될 수 있으며, 예를 들어 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 등과 같은 불활성 가스 하에서 수행되는 것이다.In addition, the deposition may be performed under an oxygen-free atmosphere, that is, under an inert environment, for example, under inert gas such as argon (Ar), helium (He), neon (Ne), and the like.
또한, 동시에 증착되는 금속과 산화물에서, 금속은 0.1 내지 15중량%의 범위 내에서 사용되고, 산화물은 85 내지 99.9중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람 직하다. 15중량%를 초과하여 금속을 사용하는 경우, 투과성이 떨어지기 때문에 투명 전극으로 사용이 제한될 수 있다.In addition, in the metal and the oxide to be deposited at the same time, the metal is preferably used in the range of 0.1 to 15% by weight, and the oxide is preferably used in the range of 85 to 99.9% by weight. In the case where the metal is used in excess of 15% by weight, its use may be limited to the transparent electrode because of its poor permeability.
또한, 본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법은 금속과 산화물을 동시에 증착하는 단계 이후에, 즉 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 형성 후에, 상기 박막을 250 내지 350℃의 온도에서 30분 내지 2시간 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 열처리를 통해 전기적 특성을 개선시킬 수 있다.In addition, the method of manufacturing a metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention after the step of depositing a metal and oxide at the same time, that is, after the formation of the metal-doped transparent conductive oxide thin film, the thin film of 250 to 350 ℃ The method may further include heat treatment at a temperature of 30 minutes to 2 hours. Through the heat treatment can improve the electrical properties.
본 발명에 따른 금속이 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 제조방법을 통해 제조된 박막은 박막 트랜지스터에서 소스·드레인 전극에 적용될 수 있다.The thin film manufactured by the method of manufacturing the metal-doped transparent conductive oxide thin film according to the present invention may be applied to the source and drain electrodes in the thin film transistor.
박막 트랜지스터는 도 1 내지 도 4와 같은 구조를 가질 수 있다. 도 1 내지 도 4는 박막 트랜지스터의 구조를 나타낸 도면이다. 박막 트랜지스터는 도 1을 참조하면, 기판(10) 상에 순차적으로 소스·드레인 전극(20), 채널층(30), 게이트 절연막(40) 및 게이트 전극(50)이 형성되어 있는 상부 게이트 역 코-플래너형 구조, 도 2를 참조하면, 기판(10) 상에 순차적으로 채널층(30), 소스·드레인 전극(20), 게이트 절연막(40) 및 게이트 전극(50)이 형성되어 있는 상부 게이트 스태거드형 구조, 도 3을 참조하면, 기판(10) 상에 순차적으로 게이트 전극(50), 게이트 절연막(40), 소스·드레인 전극(20) 및 채널층(30)이 형성되어 있는 하부 게이트 역 코-플래너형 구조, 또는 도 4를 참조하면, 기판(10) 상에 순차적으로 게이트 전극(50), 게이트 절연막(40), 채널층(30) 및 소스·드레인 전극(20)이 형성되어 있는 하부 게이트 역 스태거드형 구조를 가질 수 있다.The thin film transistor may have a structure as shown in FIGS. 1 to 4. 1 to 4 illustrate the structure of a thin film transistor. Referring to FIG. 1, a thin film transistor is formed on the
편의를 위하여, 도 1의 상부 게이트 코-플래너형 구조의 박막 트랜지스터를 참조하여, 각 층을 상세히 설명한다.For convenience, each layer will be described in detail with reference to the thin film transistor of the upper gate co-planar type structure of FIG. 1.
상기 기판(10)으로는 유리, 실리콘 및 플라스틱이 사용될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.Glass, silicon and plastic may be used as the
상기 기판(10) 상에 형성되는 소스·드레인 전극(20)으로는 금속이 산화막과 동시에 증착되어 금속이 산화막 형성과 동시에 산화막 속으로 도핑된 투명 전도성 산화물 박막이 사용된다.As the source /
상기 금속으로는 Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir, Te, Sb, Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, Ni, Sn, Bi, Al, Ga 및 In로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되며, 상기 산화물로는 ZnO, SnO2, Zn-Sn-O, Ga2O3, In2O3로 이루어진 군에서 일종 이상 선택되는 것이 바람직하다.Examples of the metal include Mo, Ti, Cu, Sr, Ge, Mg, Y, Zr, B, V, Ta, Tl, Ir, Te, Sb, Cr, Fe, Co, Ru, Ag, Au, Pt, Me, At least one selected from the group consisting of Ni, Sn, Bi, Al, Ga and In, and the oxide is at least one selected from the group consisting of ZnO, SnO 2 , Zn-Sn-O, Ga 2 O 3 , In 2 O 3 . It is preferred to be selected.
상기 금속과 산화물의 동시 증착은 스퍼터, 이베퍼레이터 또는 이온-건과 같은 장치를 이용하여 불활성 환경 하에서 수행된다.Simultaneous deposition of the metal and oxide is performed under an inert environment using a device such as a sputter, evaporator or ion-gun.
동시에 증착되는 금속과 산화물에서, 금속은 0.1 내지 15중량%의 범위 내에서 사용되고, 산화물은 85 내지 99.9중량%의 범위 내에서 사용되는 것이 바람직하다.In metals and oxides which are deposited simultaneously, the metal is preferably used in the range of 0.1 to 15% by weight, and the oxide is preferably used in the range of 85 to 99.9% by weight.
상기 소스·드레인 전극(20)으로의 적용을 위한 투명 전도성 산화물 박막의 두께는 20 내지 200nm의 범위인 것이 바람직하다.The thickness of the transparent conductive oxide thin film for application to the source and
상기 소스·드레인 전극(20)에 적용되는 투명 전도성 산화물 박막은 그의 상 부에 도 5에 나타난 바와 같이 도핑 금속과 동일한 종류 또는 다른 종류의 금속으로 1 내지 3㎚의 두께 범위의 금속 코팅막을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the transparent conductive oxide thin film applied to the source /
상기 소스·드레인 전극(20) 상에서 채널 영역을 구성하는 채널층(30)은 이 분야에 공지된 모든 재료를 사용하여 스퍼터링법, 이베퍼레이팅법, E-빔 법, ALD법, 레이저 증착법 등과 같은 공정으로 이 분야의 통상적인 두께로 형성될 수 있으며, 예를 들면, 산화물 반도체인, ZnO, In-Ga-Zn-O, Zn-Sn-O, In2O3, In-Zn-O 등으로 형성된다.The
상기 채널층(30) 상에 형성되는 게이트 절연막(40)으로는 투명한 산화물 또는 질화물, 예를 들면 SiNx, ATO(AlOx + TiOx), TiO2, AlOx, TaOx, HfOx, SiON, SiOx 및 기타 고유전(high-k) 물질들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있있다. 그 이외에도 고분자를 이용한 박막이 가능하다. 또한, 상기 게이트 절연막(40)은 이 분야의 통상적인 두께로 원자층 증착법(ALD), PECVD법, 스퍼터링법 또는 MOCVD법과 같은 공정을 통해 형성될 수 있다.The
상기 게이트 절연막(40) 상의 게이트 전극(50)은 ITO, IZO, ZnO:Al(Ga) 등과 같은 투명 산화물, Mo, Pt, Ti, Ag, Au, Al, Cr, Al/Cr/Al, Ni 등과 같은 여러 종류의 저항이 낮은 금속 또는 전도성 고분자가 사용될 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 상기 게이트 전극(50)은 이 분야의 통상적인 두께로 스퍼터링법, 원자층 증착법(ALD) 또는 화학기상 증착법(CVD) 등의 공정을 통해 형성된 후 패터닝된다.The
상기 박막의 형성시 모든 패터닝은 포토-리소그래피 방법 또는 습식 식각 방법을 통해 수행될 수 있다.All patterning in the formation of the thin film may be performed through a photo-lithography method or a wet etching method.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하고자 하나, 하기 실시예는 설명을 목적으로 한 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, one or more configuration and effects of the present invention will be described in detail by way of specific examples, but the following examples are for illustrative purposes and do not limit the scope of the present invention.
실시예Example 1 One
기판 상에 ZnO와 Mo의 타겟이 각각 장착된 RF 마그네트론 스퍼터를 동시에 작동시켜 상온에서 100㎚의 두께로 Mo 도핑된 ZnO 박막을 형성하였다. 상기 스퍼터링은 0.1Pa의 챔버 압력과 ZnO 타겟의 캐소드에 300W, Mo 타겟의 캐소드에 15W, 30W 및 50W의 스퍼터링 파워를 인가하여, Ar 가스 분위기에서 수행하였다. RF magnetron sputters each equipped with ZnO and Mo targets were simultaneously operated on the substrate to form a Mo-doped ZnO thin film having a thickness of 100 nm at room temperature. The sputtering was performed in an Ar gas atmosphere by applying a chamber pressure of 0.1 Pa and sputtering powers of 300 W to the cathode of the ZnO target and 15 W, 30 W and 50 W to the cathode of the Mo target.
Mo 타겟의 캐소드에 인가되는 스퍼터링 파워에 따른 Mo 투입량의 변화에 기인한 투과도 변화를 평가하여 그 결과를 도 6에 나타내었다.The change in permeability due to the change in Mo input amount according to the sputtering power applied to the cathode of the Mo target was evaluated, and the results are shown in FIG. 6.
상기 도 6에 따르면, Mo의 투입량이 커질수록, 즉 인가되는 파워의 값이 증가할수록 투과도가 감소함을 확인할 수 있었으며, 그 결과로부터 산화막에 침투되는 금속의 양은 0.1 내지 15중량%의 범위가 적정함을 확인하였다.According to FIG. 6, it can be seen that the transmittance decreases as the amount of Mo added, that is, the value of the applied power increases. From the result, the amount of metal penetrated into the oxide film is appropriately in the range of 0.1 to 15% by weight. It was confirmed.
실시예Example 2 2
기판 상에 ZnO와 Mo의 타겟이 각각 장착된 RF 마그네트론 스퍼터를 동시에 작동시켜 상온에서 100㎚의 두께로 Mo 도핑된 ZnO 박막을 형성하였다. 상기 스퍼터링은 0.1 Pa의 챔버 압력과 ZnO 타겟의 캐소드에 300W, Mo 타겟의 캐소드에 15W, 30W 및 50W의 스퍼터링 파워를 인가하여 Ar 분위기에서 수행하였다. 이어서, 상기 박막을 300℃에서 1 시간 동안 열처리하였다. RF magnetron sputters each equipped with ZnO and Mo targets were simultaneously operated on the substrate to form a Mo-doped ZnO thin film having a thickness of 100 nm at room temperature. The sputtering was performed in an Ar atmosphere by applying a sputtering power of 300 W to the cathode of the ZnO target and 15 W, 30 W and 50 W to the cathode of the Mo target with a chamber pressure of 0.1 Pa. The thin film was then heat treated at 300 ° C. for 1 hour.
열처리 전 후의 박막에 대하여 Mo 투입량에 따른 비저항의 변화를 측정하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.For the thin film before and after the heat treatment, the change in the specific resistance according to the Mo input amount was measured and the results are shown in FIG. 7.
도 7에 따르면, Mo 투입량이 증가함에 따라 비저항이 감소함을 확인할 수 있었으며, 또한, 열처리 후 비저항이 더 많이 감소함을 확인할 수 있었다.According to FIG. 7, it was confirmed that the specific resistance decreases as the Mo input is increased, and further, the specific resistance decreases after the heat treatment.
실시예Example 3 3
기판 상에 ZnO와 Mo의 타겟이 각각 장착된 RF 마그네트론 스퍼터를 동시에 작동시켜 상온에서 100㎚의 두께로 Mo 도핑된 ZnO 박막을 형성하였다. 상기 스퍼터링은 0.1Pa의 챔버 압력과 ZnO 타겟의 캐소드에 300W, Mo 타겟의 캐소드에 30W의 스퍼터링 파워를 인가하여 Ar 분위기에서 수행하였다. 이어서, 상기 Mo 도핑된 ZnO 박막 위에 Mo 타켓의 캐소드에 30W의 스퍼터링 파워를 인가하여 2㎚의 두께로 Mo 금속막을 형성하였다. 이어서, 이것을 300℃에서 1 시간 동안 열처리하였다. RF magnetron sputters each equipped with ZnO and Mo targets were simultaneously operated on the substrate to form a Mo-doped ZnO thin film having a thickness of 100 nm at room temperature. The sputtering was performed in an Ar atmosphere by applying a chamber pressure of 0.1 Pa and a sputtering power of 300 W to the cathode of the ZnO target and 30 W to the cathode of the Mo target. Subsequently, a 30 W sputtering power was applied to the cathode of the Mo target on the Mo doped ZnO thin film to form a Mo metal film having a thickness of 2 nm. This was then heat treated at 300 ° C. for 1 hour.
열처리 전 후의 박막에 대하여 투과도를 측정하여 그 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에 따르면, 금속막이 코팅된 것이 코팅되지 않은 것보다 투과도는 약간 떨어지며, 열처리한 것이 열처리하지 않은 것에 비해서 투과도가 우수하였다.The transmittance was measured for the thin film before and after the heat treatment, and the results are shown in FIG. 8. According to FIG. 8, the permeability is slightly lower than that coated with the metal film, and the heat treatment was superior to the heat treatment.
실시예Example 4 4
기판 상에 ZnO와 Mo의 타겟이 각각 장착된 RF 마그네트론 스퍼터를 동시에 작동시켜 상온에서 100㎚의 두께로 Mo 도핑된 ZnO 박막을 형성하고 패터닝하여 소스·드레인 전극으로 하였다. 상기 스퍼터링은 0.1Pa의 챔버 압력과 ZnO 타겟의 캐소드에 300W, Mo 타겟의 캐소드에 30W의 스퍼터링 파워를 인가하여 Ar 분위기에서 수행하였다. 이어서, 상기 소스·드레인 전극 상에 In-Ga-Zn-O 산화물을 사용하여 채널층을 20㎚의 두께로 형성하고, 상기 채널층 상에 Al2O3을 사용하여 게이트 절연막을 190nm의 두께로 형성하였다. 이어서, 게이트 절연막 상에 ITO를 사용하여 게이트 전극을 150㎚의 두께로 형성하여 상부-게이트 구조의 박막 트랜지스터를 제작하였다. 이어서, 상기 트랜지스터의 전기적 특성을 평가하여 그 결과를 도 9 및 도 10에 나타내었다.RF magnetron sputters each equipped with a ZnO and Mo target on the substrate were simultaneously operated to form and pattern a Mo-doped ZnO thin film having a thickness of 100 nm at room temperature to form a source / drain electrode. The sputtering was performed in an Ar atmosphere by applying a chamber pressure of 0.1 Pa and a sputtering power of 300 W to the cathode of the ZnO target and 30 W to the cathode of the Mo target. Subsequently, a channel layer was formed to a thickness of 20 nm using In—Ga—Zn—O oxide on the source and drain electrodes, and a gate insulating film was formed to be 190 nm thick using Al 2
도 9에 따르면, 구동 전압이 커지면서 전류값이 포화되어감을 확인할 수 있었으며, 또한 도 10에 따르면, 구동 전압 2V 이상에서 급격히 전류가 포함되는 것을 확인할 수 있었다.According to FIG. 9, it was confirmed that the current value was saturated as the driving voltage was increased, and according to FIG. 10, it was confirmed that the current was suddenly included at the driving voltage of 2V or more.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 박막 트랜지스터의 구조를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 박막 트랜지스터의 구조를 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 박막 트랜지스터의 구조를 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a structure of a thin film transistor according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 투명 전도성 산화물 박막 상에 금속 코팅막을 포함하는 구조를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing a structure including a metal coating film on a transparent conductive oxide thin film according to an embodiment of the present invention.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따라 Mo 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 Mo 투입량에 따른 투과도 곡선이다.6 is a transmittance curve according to Mo dose of the Mo-doped transparent conductive oxide thin film according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 Mo 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 열처리 전후 Mo 투입량에 따른 비저항의 변화량을 나타낸 곡선이다.Figure 7 is a curve showing the change in the specific resistance according to the Mo input amount before and after heat treatment of the Mo doped transparent conductive oxide thin film according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 Mo 코팅된 Mo 도핑된 투명 전도성 산화물 박막의 열처리 전후의 투과도를 나타낸 투과도 곡선이다. 8 is a transmittance curve showing transmittances before and after heat treatment of a Mo-coated Mo-doped transparent conductive oxide thin film according to an embodiment of the present invention.
도 9은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 박막 트랜지스터의 트랜스퍼(transfer) 곡선이다.9 is a transfer curve of a thin film transistor manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 박막 트랜지스터의 출력(output) 곡선이다.10 is an output curve of a thin film transistor manufactured according to an embodiment of the present invention.
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