KR20100092878A - Solution composition and method of forming thin film and method of manufacturing electronic device using the solution composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 기재는 용액 조성물, 상기 용액 조성물을 사용한 박막 형성 방법 및 박막 트랜지스터의 제조 방법에 관한 것이다.
The present disclosure relates to a solution composition, a method for forming a thin film using the solution composition, and a method for manufacturing a thin film transistor.
박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)는 다양한 분야에 이용되고 있으며, 특히 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display) 및 전기 영동 표시 장치(electrophoretic display) 등의 평판 표시 장치에서 스위칭 및 구동 소자로 이용되고 있다. Thin film transistors (TFTs) are used in various fields, and in particular, liquid crystal displays (LCDs), organic light emitting diode displays (OLED displays) and electrophoretic displays (electrophoretic). It is used as a switching and driving element in flat panel displays such as displays.
박막 트랜지스터는 주사 신호를 전달하는 게이트선에 연결되어 있는 게이트전극, 화소 전극에 인가될 신호를 전달하는 데이터선에 연결되어 있는 소스 전극, 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 그리고 소스 전극 및 드레인 전극에 전기적으로 연결되어 있는 반도체를 포함한다.The thin film transistor includes a gate electrode connected to a gate line transferring a scan signal, a source electrode connected to a data line transferring a signal to be applied to the pixel electrode, a drain electrode facing the source electrode, and a source electrode and a drain electrode. It includes a semiconductor that is electrically connected.
이 중 반도체는 박막 트랜지스터의 특성을 결정하는 중요한 요소이다. 이러한 반도체로는 규소(Si)가 가장 많이 사용되고 있다. 규소는 결정 형태에 따라 비정질 규소 및 다결정 규소로 나누어지는데, 비정질 규소는 제조 공정이 단순한 반면 전하 이동도가 낮아 고성능 박막 트랜지스터를 제조하는데 한계가 있고 다결정 규소는 전하 이동도가 높은 반면 규소를 결정화하는 단계가 요구되어 제조 비용 및 공정이 복잡하다.
Among them, the semiconductor is an important factor in determining the characteristics of the thin film transistor. Silicon (Si) is the most used as such a semiconductor. Silicon is divided into amorphous silicon and polycrystalline silicon according to the crystalline form.Amorphous silicon has a simple manufacturing process, but has low charge mobility, and thus has limitations in manufacturing high performance thin film transistors, and polycrystalline silicon has high charge mobility while crystallizing silicon. Steps are required to complicate manufacturing costs and processes.
이러한 비정질 규소와 다결정 규소를 보완하기 위하여 산화물 반도체가 사용될 수 있다. 산화물 반도체는 반도체를 결정화하기 위한 별도 공정이 필요 없을 뿐만 아니라 진공 증착으로 형성하는 경우 증착 조건에 따라 전하 이동도를 높일 수 있다. 그러나 진공 증착은 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 막대하며 대면적 표시 장치에 적용하는데 한계가 있다. Oxide semiconductors may be used to compensate for such amorphous silicon and polycrystalline silicon. The oxide semiconductor does not need a separate process for crystallizing the semiconductor, and when formed by vacuum deposition, can increase charge mobility according to deposition conditions. However, vacuum deposition is complicated in the manufacturing process, the manufacturing cost is enormous, and there is a limitation in applying to a large area display device.
본 발명의 일 구현예에 따르면 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 낮추는 동시에 박막 트랜지스터의 특성을 개선할 수 있는 산화물 반도체 제조용 용액 조성물을 제공한다. According to one embodiment of the present invention, there is provided a solution composition for manufacturing an oxide semiconductor capable of simplifying a manufacturing process and lowering manufacturing cost and improving characteristics of a thin film transistor.
본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 용액 조성물을 사용한 산화물 반도체 박막 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, an oxide semiconductor thin film forming method using the solution composition is provided.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면 상기 용액 조성물을 사용한 박막 트랜지스터의 제조 방법을 제공한다.
According to still another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a thin film transistor using the solution composition is provided.
본 발명의 일 구현예에 따른 산화물 박막 제조용 용액 조성물은 아연을 함유하는 제1 화합물, 인듐을 함유하는 제2 화합물, 그리고 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 준금속을 함유하는 제3 화합물을 포함한다. Solution composition for producing an oxide thin film according to an embodiment of the present invention is a first compound containing zinc, a second compound containing indium, and hafnium (Hf), magnesium (Mg), tantalum (Ta), cerium (Ce) And a third compound containing at least one metal or metalloid selected from lanthanum (La), silicon (Si), germanium (Ge), vanadium (V), niobium (Nb), and yttrium (Y).
본 발명의 다른 구현예에 따른 박막 형성 방법은 아연을 함유하는 제1 화합물, 인듐을 함유하는 제2 화합물, 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 준금속을 함유하는 제3 화합물을 포함하는 용액 조성물을 준비하는 단계, 기판 위에 상기 용액 조성물을 적용하는 단계, 그리고 상기 기판에 적용된 용액 조성물을 열처리하여 산화물 박막을 형성하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a thin film forming method includes a first compound containing zinc, a second compound containing indium, hafnium (Hf), magnesium (Mg), tantalum (Ta), cerium (Ce), and lanthanum ( To prepare a solution composition comprising a third compound containing at least one metal or metalloid selected from La), silicon (Si), germanium (Ge), vanadium (V), niobium (Nb) and yttrium (Y) Step, applying the solution composition on the substrate, and heat treating the solution composition applied to the substrate to form an oxide thin film.
본 발명의 또 다른 구현예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법은 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 제1 전극과 중첩하는 위치에 아연을 함유하는 제1 화합물, 인듐을 함유하는 제2 화합물, 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 준금속을 함유하는 제3 화합물을 포함하는 용액 조성물을 적용하는 단계, 상기 용액 조성물을 열처리하여 산화물 반도체 박막을 형성하는 단계, 상기 산화물 반도체 박막과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극, 상기 산화물 반도체 박막, 그리고 상기 제2 전극을 형성한 후에 상기 산화물 반도체 박막을 어닐링하는 단계를 포함한다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor, including forming a first electrode, a first compound containing zinc, a second compound containing indium, and a hafnium at a position overlapping the first electrode. At least selected from Hf), magnesium (Mg), tantalum (Ta), cerium (Ce), lanthanum (La), silicon (Si), germanium (Ge), vanadium (V), niobium (Nb) and yttrium (Y) Applying a solution composition comprising a third compound containing one metal or metalloid, heat treating the solution composition to form an oxide semiconductor thin film, and forming a second electrode electrically connected to the oxide semiconductor thin film. And annealing the oxide semiconductor thin film after forming the first electrode, the oxide semiconductor thin film, and the second electrode.
상기 금속 또는 준금속은 상기 용액 조성물의 아연 및 인듐의 총 원자수에 대하여 50at% 이하로 포함될 수 있다. The metal or metalloid may be included in an amount of 50 at% or less based on the total number of atoms of zinc and indium of the solution composition.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:10 내지 10:1일 수 있다.An atomic ratio of the zinc and the indium may be 1:10 to 10: 1.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:5 내지 5:1일 수 있다.An atomic ratio of the zinc and the indium may be 1: 5 to 5: 1.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:10 내지 1:1일 수 있다.An atomic ratio of the zinc and the indium may be 1:10 to 1: 1.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:5 내지 1:1일 수 있다. An atomic ratio of the zinc and the indium may be 1: 5 to 1: 1.
상기 제1 화합물은 아연염, 수산화아연, 아연 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 제2 화합물은 인듐염, 수산화인듐, 인듐 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first compound may comprise at least one selected from zinc salts, zinc hydroxide, zinc alkoxides and hydrates thereof, and the second compound may comprise at least one selected from indium salts, indium hydroxide, indium alkoxides and hydrates thereof It may include.
상기 제1 화합물은 아연 아세테이트 수화물을 포함할 수 있고, 상기 제2 화합물은 인듐 아세틸 아세토네이트를 포함할 수 있다.The first compound may comprise zinc acetate hydrate, and the second compound may comprise indium acetyl acetonate.
상기 산화물 박막 제조용 용액 조성물은 알코올 아민 화합물, 알킬 암모늄 히드록시 화합물, 알킬 아민 화합물, 케톤 화합물, 산 화합물, 염기 화합물 및 탈이온수에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.The solution composition for preparing an oxide thin film may further include at least one selected from an alcohol amine compound, an alkyl ammonium hydroxy compound, an alkyl amine compound, a ketone compound, an acid compound, a base compound, and deionized water.
상기 제1 화합물은 아연염, 수산화아연, 아연 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 제2 화합물은 인듐염, 수산화인듐, 인듐 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The first compound may comprise at least one selected from zinc salts, zinc hydroxide, zinc alkoxides and hydrates thereof, and the second compound may comprise at least one selected from indium salts, indium hydroxide, indium alkoxides and hydrates thereof It may include.
상기 박막 트랜지스터의 제조 방법에서 상기 산화물 반도체 박막을 어닐링하는 단계는 약 200 내지 400℃의 온도에서 수행할 수 있다. In the method of manufacturing the thin film transistor, annealing the oxide semiconductor thin film may be performed at a temperature of about 200 to 400 ° C.
상기 어닐링된 산화물 반도체 박막은 비저항이 10-3 Ω㎝ 내지 1010 Ω㎝일 수 있다.
The annealed oxide semiconductor thin film may have a resistivity of 10 −3 cm 3 to 10 10 cm 3 .
일 구현예에 따른 산화물 반도체는 용액 형태로 형성할 수 있어서 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 낮출 수 있다. 또한 산화물 반도체의 전구체 용액 중의 인듐 및 아연 등의 원자비가 박막 형성 후에도 거의 그대로 유지되므로 전구체 용액 중의 원자비를 조절함으로써 원하는 전류 특성을 조절할 수 있다. 또한 인듐 및 아연 외에 또 다른 금속류를 포함함으로써 박막 트랜지스터의 턴 온 전압을 양의 방향으로 이동시켜 문턱 전압을 조절할 수 있다. 따라서 저전압에서 박막 트랜지스터를 구동할 수 있어서 소비 전력을 감소할 수 있다.
The oxide semiconductor according to one embodiment may be formed in a solution form to simplify the manufacturing process and lower the manufacturing cost. In addition, since the atomic ratio of indium and zinc in the precursor solution of the oxide semiconductor is almost maintained even after the thin film is formed, desired current characteristics can be adjusted by controlling the atomic ratio in the precursor solution. In addition, by including other metals in addition to indium and zinc, it is possible to adjust the threshold voltage by moving the turn-on voltage of the thin film transistor in a positive direction. Therefore, the thin film transistor can be driven at a low voltage, thereby reducing power consumption.
도 1은 실시예 I-1 및 I-2와 비교예 1 및 2에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이고,
도 2는 실시예 II-1 및 II-2와 비교예 3에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이고,
도 3은 실시예 III-1 및 III-2와 비교예 4에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이고,
도 4는 실시예 IV-1 및 IV-2와 비교예 5에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이고,
도 5는 실시예 V-1 및 V-2와 비교예 6에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이고,
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터를 도시한 단면도이고,
도 7 내지 도 9는 도 6의 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.1 is a graph showing current characteristics of thin film transistors according to Examples I-1 and I-2 and Comparative Examples 1 and 2,
2 is a graph showing current characteristics of thin film transistors according to Examples II-1 and II-2 and Comparative Example 3,
3 is a graph showing the current characteristics of the thin film transistor according to Examples III-1 and III-2 and Comparative Example 4,
4 is a graph showing current characteristics of thin film transistors according to Examples IV-1 and IV-2 and Comparative Example 5;
5 is a graph showing the current characteristics of the thin film transistor according to Examples V-1 and V-2 and Comparative Example 6,
6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to an embodiment of the present invention;
7 to 9 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor of FIG. 6.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
이하 본 발명의 일 구현예에 따른 용액 조성물에 대하여 설명한다. Hereinafter, a solution composition according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 구현예에 따른 용액 조성물은 산화물 반도체 박막을 형성하는데 사용되는 전구체 용액이다. Solution composition according to an embodiment of the present invention is a precursor solution used to form the oxide semiconductor thin film.
전구체 용액은 아연(Zn)을 함유하는 화합물(이하 '아연 함유 화합물'이라 한다) 및 인듐(In)을 함유하는 화합물(이하 '인듐 함유 화합물'이라 한다)을 포함한다. The precursor solution includes a compound containing zinc (Zn) (hereinafter referred to as 'zinc-containing compound') and a compound containing indium (In) (hereinafter referred to as 'indium-containing compound').
아연 함유 화합물은 아연염, 수산화아연, 아연 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 염은 예컨대 아세테이트(acetate), 카르보닐(carbonyl), 탄산염(carbonate), 질산염(nitrate), 황산염(sulfate), 인산염(phosphate) 및 염화염(halide) 등일 수 있다. 아연 함유 화합물의 예로는 아연 아세테이트(zinc acetate, Zn(CH3COO)2), 아연 질산염(zinc nitrate), 아연 아세틸아세토네이트(zinc acetylacetonate), 염화아연(Zinc chloride) 및 그들의 수화물을 들 수 있다. The zinc-containing compound may be at least one selected from zinc salts, zinc hydroxide, zinc alkoxides and hydrates thereof, but is not limited thereto. Salts can be, for example, acetate, carbonyl, carbonate, nitrate, sulfate, phosphate, chloride, and the like. Examples of zinc containing compounds include zinc acetate, Zn (CH 3 COO) 2 , zinc nitrate, zinc acetylacetonate, zinc chloride and their hydrates. .
인듐 함유 화합물은 인듐염, 수산화인듐, 인듐 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 인듐 함유 화합물의 예로는 인듐 아세틸 아세토네이트(indium acetyl acetonate), 인듐 아세테이트(indium acetate), 염화인듐(indium chloride), 인듐 이소프로폭시드(indium isopropoxide) 및 그들의 수화물을 들 수 있다. The indium-containing compound may be at least one selected from indium salts, indium hydroxide, indium alkoxides, and hydrates thereof, but is not limited thereto. Examples of indium containing compounds include indium acetyl acetonate, indium acetate, indium chloride, indium isopropoxide and their hydrates.
아연 함유 화합물과 인듐 함유 화합물은 다양하게 조합하여 사용할 수 있으나, 그 중에서도 아연 함유 화합물로 아연 아세테이트 수화물을 사용하고 인듐 함유 화합물로 인듐 아세틸 아세토네이트를 사용하는 경우 용해도가 높은 용액 조성물을 제조할 수 있으며 이에 따라 균일한 박막을 확보할 수 있다. The zinc-containing compound and the indium-containing compound may be used in various combinations. Among them, when zinc acetate hydrate is used as the zinc-containing compound and indium acetyl acetonate is used as the indium-containing compound, a high solubility solution composition may be prepared. Thereby, a uniform thin film can be ensured.
또한 상기 전구체 용액에서 아연과 인듐의 원자비는 약 1:10 내지 약 10:1일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 1:5 내지 5:1일 수 있으며, 상기 범위 내에서 약 1:10 내지 1:1일 수 있고, 상기 범위 내에서 약 1:5 내지 1:1 일 수 있다. 아연과 인듐이 상기 범위로 함유되는 경우 전구체 용액으로부터 형성된 산화물 박막이 반도체 특성을 가질 수 있다.In addition, the atomic ratio of zinc and indium in the precursor solution may be about 1:10 to about 10: 1, within the range may be about 1: 5 to 5: 1, within the range of about 1:10 to 1: 1, and may be about 1: 5 to 1: 1 in the above range. When zinc and indium are contained in the above range, the oxide thin film formed from the precursor solution may have semiconductor characteristics.
상기 전구체 용액은 상술한 아연 함유 화합물 및 인듐 함유 화합물 외에 아연 및 인듐을 제외한 다른 금속 또는 준금속(X)을 포함하는 또 다른 화합물(이하 '금속류 함유 화합물'이라 한다)을 더 포함한다. 여기서 포함될 수 있는 금속 또는 준금속(이하 '금속류'라 한다)(X)으로는 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있으며, 이들을 포함한 화합물은 할로겐화물, 아세테이트 화합물, 카르보닐 화합물, 카보네이트 화합물, 나이트레이트 화합물, 알콕시드 화합물 또는 이들의 수화물 등의 형태로 도입될 수 있다. The precursor solution further includes another compound (hereinafter referred to as 'metal-containing compound') containing other metals or metalloids (X) other than zinc and indium in addition to the zinc-containing compound and indium-containing compound described above. Metals or metalloids (hereinafter referred to as 'metals') (X) which may be included here include hafnium (Hf), magnesium (Mg), tantalum (Ta), cerium (Ce), lanthanum (La), silicon (Si) , At least one selected from germanium (Ge), vanadium (V), niobium (Nb) and yttrium (Y), and compounds including them include halides, acetate compounds, carbonyl compounds, carbonate compounds, nitrate compounds, It may be introduced in the form of an alkoxide compound or a hydrate thereof.
여기에 포함된 금속류(X)는 상기 전구체 용액으로부터 제조된 산화물 반도체가 박막 트랜지스터에 적용된 경우 문턱 전압을 조절하는 인자로 작용할 수 있다. 상술한 금속류(X)는 전구체 용액 중에서 인듐 및 아연의 총 원자수에 대하여 약 50at% 이하로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 약 0.0001at% 내지 30at%로 포함될 수 있으며, 상기 범위에서 약 0.0001at% 내지 25at%로 포함될 수 있으며, 상기 범위에서 약 0.01at% 내지 20at%로 포함될 수 있다. 상술한 금속류(X)가 상기 범위로 함유되는 경우 전구체 용액으로부터 형성된 산화물 반도체에서 문턱 전압을 조절할 수 있는 동시에 산화물 박막 형성 후 산화물 반도체 박막 중에 존재하는 인듐과 아연의 함량이 크게 줄지 않아 박막 트랜지스터가 충분한 온 전류를 확보할 수 있다. The metals (X) included herein may act as a factor for controlling the threshold voltage when the oxide semiconductor manufactured from the precursor solution is applied to the thin film transistor. The metals (X) described above may be included in an amount of about 50 at% or less, in the range of about 0.0001 at% to 30 at%, and in the range of about 0.0001 at%, based on the total number of atoms of indium and zinc in the precursor solution. To 25 at%, and may be included in the range of about 0.01 at% to 20 at%. When the above-described metals (X) are contained in the above range, the threshold voltage can be controlled in the oxide semiconductor formed from the precursor solution, and the content of indium and zinc present in the oxide semiconductor thin film after forming the oxide thin film is not greatly reduced, so that the thin film transistor is sufficient. On current can be secured.
여기서 아연 함유 화합물, 인듐 함유 화합물 및 금속류 함유 화합물은 각각 산화물 반도체 박막의 전구체이며 후술하는 바와 같이 열처리 등을 통해서 인듐, 아연 및 다른 금속류를 포함하는 산화물 반도체 박막으로 형성된다. Here, the zinc-containing compound, the indium-containing compound, and the metal-containing compound are each precursors of the oxide semiconductor thin film, and are formed of an oxide semiconductor thin film containing indium, zinc, and other metals through heat treatment, as described later.
아연 함유 화합물, 인듐 함유 화합물 및 금속류 함유 화합물은 전구체 용액의 총 함량에 대하여 각각 약 0.01 내지 30 중량%로 함유될 수 있다. 각 성분이 상기 범위로 함유되는 경우 용해도를 확보할 수 있다.The zinc-containing compound, the indium-containing compound, and the metal-containing compound may be contained in about 0.01 to 30% by weight, respectively, based on the total content of the precursor solution. Solubility can be ensured when each component is contained in the said range.
상기 전구체 용액은 용액 안정화제를 더 포함할 수 있다. 용액 안정화제는 알코올 아민 화합물, 알킬 암모늄 히드록시 화합물, 알킬 아민 화합물, 케톤 화합물, 산 화합물, 염기 화합물 및 탈이온수(deionized water) 따위에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예컨대 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로필아민, N,N-메틸에탄올아민, 아미노에틸 에탄올아민, 디에틸렌글리콜아민, 2-(아미노에톡시)에탄올, N-t-부틸에탄올아민, N-t-부틸디에탄올아민, 테트라메틸암모늄하이드록시드, 메틸아민, 에틸아민, 아세틸아세톤, 염산, 질산, 황산, 초산, 수산화암모늄, 수산화칼륨 및 수산화나트륨에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. The precursor solution may further comprise a solution stabilizer. Solution stabilizers may include at least one selected from alcohol amine compounds, alkyl ammonium hydroxy compounds, alkyl amine compounds, ketone compounds, acid compounds, base compounds and deionized water, such as monoethanolamine, di Ethanolamine, triethanolamine, monoisopropylamine, N, N-methylethanolamine, aminoethyl ethanolamine, diethylene glycolamine, 2- (aminoethoxy) ethanol, Nt-butylethanolamine, Nt-butyldiethanolamine It may further comprise at least one selected from tetramethylammonium hydroxide, methylamine, ethylamine, acetylacetone, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, ammonium hydroxide, potassium hydroxide and sodium hydroxide.
용액 안정화제는 전구체 용액에 포함되어 다른 성분의 용해도를 높일 수 있고 이에 따라 균일한 박막을 형성할 수 있다. 용액 안정화제 상술한 다른 성분의 종류 및 함량에 따라 함유량이 달라질 수 있으나, 전구체 용액의 총 함량에 대하여 약 0.01 내지 30 중량%로 함유될 수 있다. 용액 안정화제가 상기 범위로 함유되는 경우 용해도 및 박막 코팅성을 높일 수 있다. The solution stabilizer may be included in the precursor solution to increase the solubility of other components and thus form a uniform thin film. Solution Stabilizer The content may vary depending on the type and content of the other components described above, but may be contained in about 0.01 to 30% by weight relative to the total content of the precursor solution. When the solution stabilizer is contained in the above range, solubility and thin film coating property can be improved.
아연 함유 화합물, 인듐 함유 화합물, 금속류 함유 화합물 및 용액 안정화제는 용매에 혼합되어 전구체 용액으로 제조된다. 이 때 아연 함유 화합물 및 인듐 함유 화합물은 각각 용매에 혼합된 용액으로 제조한 후 이들을 혼합하고 여기에 금속류 함유 화합물 또는 금속류 함유 화합물이 포함되어 있는 용액을 혼합할 수 있다. 용액 안정화제는 각 성분의 용액에 각각 첨가될 수도 있고 각 용액을 혼합한 후에 첨가될 수도 있다. 예컨대 아연 아세테이트 수화물과 인듐 아세틸 아세토네이트를 각각의 용매에 혼합하여 아연 아세테이트 수화물 용액 및 인듐 아세틸 아세토네이트 용액을 각각 제조하고 이들을 혼합한 후 여기에 염화하프늄 또는 염화하프늄을 포함하는 용액을 첨가하여 전구체 용액을 제조할 수 있다. Zinc-containing compounds, indium-containing compounds, metals-containing compounds and solution stabilizers are mixed into a solvent to prepare a precursor solution. In this case, the zinc-containing compound and the indium-containing compound may be prepared in a solution mixed in a solvent, respectively, and then mixed, and a metal-containing compound or a solution containing a metal-containing compound may be mixed therein. Solution stabilizers may be added to the solutions of each component, respectively, or may be added after mixing of each solution. For example, zinc acetate hydrate and indium acetyl acetonate are mixed in the respective solvents to prepare a zinc acetate hydrate solution and an indium acetyl acetonate solution, respectively, and mixed therewith, and then a solution containing hafnium chloride or hafnium chloride is added to the precursor solution. Can be prepared.
또한 아연 함유 화합물, 인듐 함유 화합물, 금속류 함유 화합물 및 용액 안정화제를 용매에 함께 혼합하여 전구체 용액을 제조할 수도 있다.In addition, a precursor solution may be prepared by mixing a zinc-containing compound, an indium-containing compound, a metal-containing compound and a solution stabilizer together in a solvent.
이 때 용매는 상술한 성분을 용해할 수 있으면 특히 한정되지 않으며, 예컨대 탈이온수, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올 2-부톡시에탄올, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 디에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 헵탄, 옥탄, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에틸에테르, 메틸메톡시프로피온산, 에틸에톡시프로피온산, 에틸락트산, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜프로필에테르, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸아세테이트, 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸-2-피롤리돈, γ-부틸로락톤, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디글라임, 테트라히드로퓨란, 아세틸아세톤 및 아세토니트릴에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. At this time, the solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the above-mentioned components. For example, deionized water, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-propoxyethanol 2-butoxy Ethanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol methyl ether, toluene, xylene, hexane, heptane, octane, ethyl acetate, butyl acetate, diethylene glycol dimethyl Ether, diethylene glycol dimethyl ethyl ether, methyl methoxy propionic acid, ethyl ethoxy propionic acid, ethyl lactic acid, propylene glycol methyl ether acetate, propylene glycol methyl ether, propylene glycol propyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, Diethylene glycol methyl acetate, diethylene glycol ethyl acetate, acetone, methyl isobutyl Ketones, cyclohexanone, dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diggle It may comprise at least one selected from lime, tetrahydrofuran, acetylacetone and acetonitrile.
용매는 전구체 용액의 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.The solvent may be included in the remaining amount except for the above-described components with respect to the total content of the precursor solution.
상술한 전구체 용액은 기판 위에 적용되기 전에 교반(stirring) 단계가 수행될 수 있다. 교반 단계는 상기 전구체 용액을 상온 내지 약 100℃의 온도에서 1 내지 100시간 동안 교반하는 단계로, 교반기를 사용하거나 초음파를 사용할 수 있다. 교반 단계를 수행함으로써 용해성 및 박막 코팅성을 개선할 수 있다.The aforementioned precursor solution may be performed with a stirring step before being applied onto the substrate. In the stirring step, the precursor solution is stirred at a temperature of about 100 ° C. for about 1 to 100 hours, and may be used by using a stirrer or ultrasonic waves. By performing the stirring step, solubility and thin film coating property can be improved.
상술한 전구체 용액은 스핀 코팅, 슬릿 코팅, 잉크젯 인쇄, 분무(spray) 또는 침지(dipping) 따위의 방법으로 기판 위에 적용될 수 있다. The precursor solution described above may be applied onto the substrate by a method such as spin coating, slit coating, inkjet printing, spraying or dipping.
이어서 기판에 적용된 전구체 용액을 열처리하여 산화물 반도체 박막으로 형성된다. 열처리는 비교적 낮은 온도에서 선경화(prebake)하여 용매를 어느 정도 제거한 후 고온에서 열처리를 수행할 수 있다. 이 때 열처리하는 온도는 약 200 내지 500℃일 수 있다.Subsequently, the precursor solution applied to the substrate is heat-treated to form an oxide semiconductor thin film. The heat treatment may be performed at a high temperature after prebake at a relatively low temperature to remove the solvent to some extent. At this time, the temperature for heat treatment may be about 200 to 500 ℃.
상기 산화물 반도체(154)는 약 10-3 Ω㎝ 내지 1010 Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다.The
이하 상술한 산화물 반도체 박막을 박막 트랜지스터에 적용한 구현예를 도면을 참고하여 설명한다. Hereinafter, an embodiment in which the above-described oxide semiconductor thin film is applied to a thin film transistor will be described with reference to the drawings.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. Whenever a portion of a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" another portion, it includes not only the case where it is "directly on" another portion, but also the case where there is another portion in between. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터를 도시한 단면도이다. 6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 박막 트랜지스터는 기판(110) 위에 게이트 전극(124)이 형성되어 있고 게이트 전극(124) 위에 기판 전면을 덮는 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 6, in the thin film transistor according to the exemplary embodiment of the present invention, a
게이트 절연막(140) 위에는 게이트 전극(124)과 중첩하는 산화물 반도체(154)가 형성되어 있다. 산화물 반도체(154)는 전술한 용액 조성물을 사용하여 형성할 수 있으며 인듐(In) 및 아연(Zn)과 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 준금속을 포함하는 산화물로 만들어질 수 있다. 상기 산화물 반도체(154)는 약 10-3 Ω㎝ 내지 1010 Ω㎝의 비저항을 가져 반도체 특성을 가질 수 있다. An
산화물 반도체(154) 위에는 서로 마주하는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 산화물 반도체(154)와 전기적으로 연결되어 있다. 박막 트랜지스터의 채널(channel)(Q)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 산화물 반도체(154)에 형성된다.The
도 7 내지 도 9는 도 6의 박막 트랜지스터를 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.7 to 9 are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor of FIG. 6.
도 7을 참고하면, 기판(110) 위에 도전층을 적층한 후 이를 사진 식각하여 게이트 전극(124)을 형성한다. Referring to FIG. 7, a
다음 도 8을 참고하면, 게이트 전극(124) 위에 산화규소(SiO2), 질화규소(SiNx) 또는 유기 절연막 따위를 적층하여 게이트 절연막(140)을 형성한다. Next, referring to FIG. 8, a
다음 도 9를 참고하면, 게이트 절연막(140) 위에 산화물 반도체(154)를 형성한다. 산화물 반도체(154)는 인듐 함유 화합물 및 아연 함유 화합물과 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 준금속을 함유하는 화합물을 포함하는 용액 조성물을 제조하고 기판 위에 상기 전구체 용액을 적용한 후 상기 기판에 적용된 용액 조성물을 열처리하여 제조한다. 상기 열처리에 의해 용매는 제거되고 산화물 반도체 박막이 형성된다. 상기 산화물 반도체 박막은 약 10-3 Ω㎝ 내지 1010 Ω㎝의 비저항을 가져 반도체 특성을 가질 수 있다. Next, referring to FIG. 9, an
이어서 산화물 반도체 박막을 식각액을 사용한 습식 식각 또는 플라스마를 사용한 건식 식각으로 패터닝할 수도 있다.The oxide semiconductor thin film may then be patterned by wet etching using etching or dry etching using plasma.
다음 도 6을 참고하면, 산화물 반도체(154) 위에 도전층을 적층한 후 이를 사진 식각하여 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 형성한다.Next, referring to FIG. 6, a conductive layer is stacked on the
이어서 상기에서 제조된 박막 트랜지스터를 추가적으로 어닐링할 수 있다. 이 때 어닐링은 약 200 내지 400℃에서 수행할 수 있다. 상기 추가적인 어닐링에 의해 산화물 반도체의 특성을 더욱 개선할 수 있다.
Subsequently, the thin film transistor prepared above may be further annealed. At this time, annealing may be performed at about 200 to 400 ° C. The additional annealing may further improve the characteristics of the oxide semiconductor.
이하 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples. However, the following examples are merely for illustrative purposes and do not limit the scope of the present invention.
실시예Example I I
[[ 실시예Example I-1] I-1]
용액 조성물의 제조Preparation of Solution Composition
아연 아세테이트 수화물을 2-메톡시에탄올에서 용해하여 약 0.2M의 아연 아세테이트 수화물 용액을 제조한 후 아연 아세테이트 수화물과 동일한 당량의 에탄올 아민을 첨가하였다. 마찬가지로 인듐 아세틸 아세토네이트를 2-메톡시에탄올에서 용해하여 약 0.2M의 인듐 아세틸 아세토네이트 용액을 제조한 후 인듐 아세틸 아세토네이트 대비 약 3당량의 에탄올아민을 첨가하였다. 이어서 상기 아연 아세테이트 수화물 용액과 인듐 아세틸 아세토네이트 용액을 혼합하여 용액 조성물을 제조하였다. 용액 조성물은 아연 아세테이트 수화물 및 인듐 아세틸 아세토네이트의 함량으로 인듐과 아연의 원자비를 약 1:1로 조절하였다. Zinc acetate hydrate was dissolved in 2-methoxyethanol to prepare a solution of about 0.2 M of zinc acetate hydrate followed by addition of the same equivalent of ethanol amine as zinc acetate hydrate. Likewise, indium acetyl acetonate was dissolved in 2-methoxyethanol to prepare an indium acetyl acetonate solution of about 0.2 M, and then about 3 equivalents of ethanolamine was added to indium acetyl acetonate. The zinc acetate hydrate solution and the indium acetyl acetonate solution were then mixed to prepare a solution composition. The solution composition adjusted the atomic ratio of indium and zinc to about 1: 1 by the content of zinc acetate hydrate and indium acetyl acetonate.
다음, 상기 용액 조성물에 염화하프늄(HfCl4)을 첨가하였다. 염화하프늄은 용액 조성물 중에 인듐 원자수 대비 약 0.15가 되도록 첨가하였다.Next, hafnium chloride (HfCl 4) was added to the solution composition. Hafnium chloride was added in the solution composition to about 0.15 of the number of indium atoms.
이어서 상기 용액 조성물을 상온에서 교반한다.
The solution composition is then stirred at room temperature.
박막 트랜지스터의 제조Fabrication of Thin Film Transistors
유리 기판 위에 스퍼터링으로 몰리브덴 2000Å을 적층하고 패터닝하여 게이트 전극을 형성하였다. 이어서, 기판 위에 350℃에서 화학기상증착으로 약 4000Å의 질화규소를 적층하여 게이트 절연막을 형성하였다. 이어서 게이트 절연막 위에 스핀 코팅으로 상기 용액 조성물을 도포하였다. 스핀 코팅은 약 1000rpm에서 약 30초 동안 수행하였다. 이어서 기판을 약 100℃의 온도에서 약 1분 동안 선경화(prebake)하여 용매를 어느 정도 제거한 후, 약 450℃의 온도에서 약 1시간 동안 열처리를 하여 산화물 반도체 박막(HfIZO)을 형성하였다. 이어서 산화물 반도체 박막을 식각액을 사용하여 패터닝하였다. 이어서 알루미늄 1000 Å을 새도우 마스크를 사용하여 적층하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하였다.
Molybdenum 2000 GPa was laminated and patterned on the glass substrate to form a gate electrode. Subsequently, about 4000 GPa of silicon nitride was laminated on the substrate by chemical vapor deposition at 350 DEG C to form a gate insulating film. The solution composition was then applied by spin coating onto the gate insulating film. Spin coating was performed at about 1000 rpm for about 30 seconds. Subsequently, the substrate was precured at a temperature of about 100 ° C. for about 1 minute to remove the solvent to some extent, and then heat-treated at about 450 ° C. for about 1 hour to form an oxide semiconductor thin film (HfIZO). The oxide semiconductor thin film was then patterned using an etchant. Subsequently, 1000 mm aluminum was laminated using a shadow mask to form a source electrode and a drain electrode.
[[ 실시예Example I-2] I-2]
용액 조성물 제조시 인듐(In): 아연(Zn): 하프늄(Hf)의 원자비를 약 1:3:0.2로 조절한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an atomic ratio of indium (In): zinc (Zn): hafnium (Hf) was adjusted to about 1: 3: 0.2 when the solution composition was prepared.
[[ 비교예Comparative example 1] One]
용액 조성물 제조시 염화하프늄(HfCl4)을 포함하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 I-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example I-1, except that hafnium chloride (HfCl 4) was not included in the solution composition preparation.
[[ 비교예Comparative example 2] 2]
용액 조성물 제조시 염화하프늄(HfCl4)을 포함하지 않고 인듐과 아연의 원자비를 약 1:3으로 조절한 것 외에는 실시예 I-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example I-1, except that hafnium chloride (HfCl 4) was not included in the solution composition and the atomic ratio of indium and zinc was adjusted to about 1: 3.
실시예Example IIII
[[ 실시예Example IIII -1] -One]
용액 조성물의 제조Preparation of Solution Composition
아연 아세테이트 수화물을 2-메톡시에탄올에서 용해하여 약 0.2M의 아연 아세테이트 수화물 용액을 제조한 후 아연 아세테이트 수화물과 동일한 당량의 에탄올 아민을 첨가하였다. 마찬가지로 인듐 아세틸 아세토네이트를 2-메톡시에탄올에서 용해하여 약 0.2M의 인듐 아세틸 아세토네이트 용액을 제조한 후 인듐 아세틸 아세토네이트 대비 약 3당량의 에탄올아민을 첨가하였다. 이어서 상기 아연 아세테이트 수화물 용액과 인듐 아세틸 아세토네이트 용액을 혼합하여 용액 조성물을 제조하였다. 용액 조성물은 아연 아세테이트 수화물 및 인듐 아세틸 아세토네이트의 함량으로 인듐과 아연의 원자비를 약 3:1로 조절하였다. Zinc acetate hydrate was dissolved in 2-methoxyethanol to prepare a solution of about 0.2 M of zinc acetate hydrate followed by addition of the same equivalent of ethanol amine as zinc acetate hydrate. Likewise, indium acetyl acetonate was dissolved in 2-methoxyethanol to prepare an indium acetyl acetonate solution of about 0.2 M, and then about 3 equivalents of ethanolamine was added to indium acetyl acetonate. The zinc acetate hydrate solution and the indium acetyl acetonate solution were then mixed to prepare a solution composition. The solution composition adjusted the atomic ratio of indium and zinc to about 3: 1 by the content of zinc acetate hydrate and indium acetyl acetonate.
이어서 하프늄 아세틸아세토네이트를 2-메톡시에탄올에 용해하여 0.2M의 하프늄 전구체 용액을 제조하였다.Hafnium acetylacetonate was then dissolved in 2-methoxyethanol to prepare a 0.2 M hafnium precursor solution.
상기 하프늄 전구체 용액을 상기 인듐-아연 전구체 용액과 혼합하여 용액 조성물을 제조하였다. 이 때 하프늄 전구체 용액은 하프늄 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.1(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.025)이 되도록 혼합하였다.
The hafnium precursor solution was mixed with the indium-zinc precursor solution to prepare a solution composition. At this time, the hafnium precursor solution was mixed such that the number of hafnium atoms was about 0.1 (0.025 relative to the total number of atoms of indium and zinc) relative to the number of atoms of zinc.
박막 트랜지스터의 제조Fabrication of Thin Film Transistors
유리 기판 위에 스퍼터링으로 몰리브덴 2000Å을 적층하고 패터닝하여 게이트 전극을 형성하였다. 이어서, 기판 위에 350℃에서 화학기상증착으로 약 4000Å의 질화규소를 적층하여 게이트 절연막을 형성하였다. 이어서 게이트 절연막 위에 스핀 코팅으로 상기 용액 조성물을 도포하였다. 스핀 코팅은 약 1000rpm에서 약 30초 동안 수행하였다. 이어서 기판을 약 250℃의 온도에서 약 1분 동안 선경화(prebake)하여 용매를 어느 정도 제거한 후, 약 450℃의 온도에서 약 1시간 동안 열처리를 하여 산화물 반도체 박막(HfIZO)을 형성하였다. Molybdenum 2000 GPa was laminated and patterned on the glass substrate to form a gate electrode. Subsequently, about 4000 GPa of silicon nitride was laminated on the substrate by chemical vapor deposition at 350 DEG C to form a gate insulating film. The solution composition was then applied by spin coating onto the gate insulating film. Spin coating was performed at about 1000 rpm for about 30 seconds. Subsequently, the substrate was precured at a temperature of about 250 ° C. for about 1 minute to remove the solvent to some extent, and then heat-treated at about 450 ° C. for about 1 hour to form an oxide semiconductor thin film (HfIZO).
이어서 산화물 반도체 박막을 식각액을 사용하여 패터닝하였다. 이어서 알루미늄 1000 Å을 새도우 마스크를 사용하여 적층하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하였다.The oxide semiconductor thin film was then patterned using an etchant. Subsequently, 1000 mm aluminum was laminated using a shadow mask to form a source electrode and a drain electrode.
이어서 약 200 내지 400℃에서 상기 박막트랜지스터를 어닐링하였다.The thin film transistor was then annealed at about 200 to 400 ° C.
[ [ 실시예Example IIII -2]-2]
용액 조성물 제조시 하프늄 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.3(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.075)이 되도록 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 II-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example II-1, except that the hafnium atom was mixed at a concentration of about 0.3 (0.075 based on the total number of atoms of indium and zinc) when preparing the solution composition.
[[ 실시예Example IIII -3]-3]
용액 조성물 제조시 하프늄 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.5(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.125)가 되도록 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 II-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example II-1, except that the hafnium atom was mixed at a solution composition of about 0.5 to 0.125 of the total number of atoms of indium and zinc.
[ [ 비교예Comparative example 3] 3]
용액 조성물 제조시 하프늄 전구체 용액을 혼합하지 않고 인듐-아연 전구체 용액만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 II-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example II-1, except that only an indium-zinc precursor solution was used without mixing a hafnium precursor solution in preparing a solution composition.
실시예Example IIIIII
[[ 실시예Example IIIIII -1]-One]
하프늄 전구체 용액 대신 란탄 나이트레이트 수화물(La(NO3)3ㆍxH2O)을 2-메톡시에탄올에 0.2M의 농도로 용해한 란탄 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 II-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다. 이 때 란탄 전구체 용액은 란탄 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.1(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.025)이 되도록 혼합하였다.
A thin film was prepared in the same manner as in Example II-1, except that lanthanum precursor hydrate (La (NO 3) 3 .xH 2 O) was dissolved in 2-methoxyethanol at a concentration of 0.2 M instead of hafnium precursor solution. The transistor was manufactured. At this time, the lanthanum precursor solution was mixed such that the number of lanthanum atoms was about 0.1 (0.025 with respect to the total number of atoms of indium and zinc) relative to the number of zinc atoms.
[[ 실시예Example IIIIII -2]-2]
용액 조성물 제조시 란탄 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.3(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.075)이 되도록 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 III-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example III-1, except that the lanthanum atom was mixed at about 0.3 (0.075 of the total number of atoms of indium and zinc) to prepare the solution composition.
[[ 실시예Example IIIIII -3]-3]
용액 조성물 제조시 란탄 원자수가 아연 원자수 대비 약 1.0(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.25)이 되도록 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 III-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example III-1, except that the lanthanum atom was added to about 1.0 (0.25 of the total number of atoms of indium and zinc) when preparing the solution composition.
[[ 비교예Comparative example 4] 4]
용액 조성물 제조시 란탄 전구체 용액을 혼합하지 않고 인듐-아연 전구체 용액만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 III-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example III-1, except that only an indium-zinc precursor solution was used without mixing the lanthanum precursor solution in preparing the solution composition.
실시예Example IVIV
[[ 실시예Example IVIV -1]-One]
하프늄 전구체 용액 대신 실리콘 아세테이트(silicon acetate)를 2-메톡시에탄올에 0.2M의 농도로 용해한 실리콘 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 II-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다. 이 때 실리콘 전구체 용액은 실리콘 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.3(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.075)이 되도록 혼합하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example II-1, except that a silicon precursor solution in which silicon acetate was dissolved in 2-methoxyethanol at a concentration of 0.2 M instead of hafnium precursor solution was used. At this time, the silicon precursor solution was mixed so that the number of silicon atoms was about 0.3 (0.075 of the total number of atoms of indium and zinc) compared to the number of zinc atoms.
[[ 실시예Example IVIV -2]-2]
용액 조성물 제조시 실리콘 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.5(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.125)가 되도록 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 IV-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example IV-1, except that the number of silicon atoms in the solution composition was adjusted to about 0.5 (0.125 based on the total number of atoms of indium and zinc).
[[ 비교예Comparative example 5] 5]
용액 조성물 제조시 실리콘 전구체 용액을 혼합하지 않고 인듐-아연 전구체 용액만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 IV-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example IV-1, except that only an indium-zinc precursor solution was used without mixing a silicon precursor solution in preparing a solution composition.
실시예Example V V
[[ 실시예Example V-1] V-1]
하프늄 전구체 용액 대신 마그네슘 나이트레이트 수화물(Mg(NO3)2?xH2O)을 2-메톡시에탄올에 0.2M의 농도로 용해한 마그네슘 전구체 용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 II-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다. 이 때 마그네슘 전구체 용액은 마그네슘 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.3(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.075)이 되도록 혼합하였다.
A thin film was prepared in the same manner as in Example II-1, except that a magnesium precursor solution in which magnesium nitrate hydrate (Mg (NO 3) 2 x H 2 O) was dissolved in 2-methoxyethanol at a concentration of 0.2 M was used instead of the hafnium precursor solution. The transistor was manufactured. At this time, the magnesium precursor solution was mixed such that the number of magnesium atoms was about 0.3 (0.075 relative to the total number of atoms of indium and zinc).
[[ 실시예Example V-2] V-2]
용액 조성물 제조시 마그네슘 원자수가 아연 원자수 대비 약 0.5(인듐과 아연의 총 원자수에 대하여 0.125)가 되도록 혼합한 것을 제외하고는, 실시예 V-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example V-1, except that the magnesium composition was mixed so that the number of magnesium atoms was about 0.5 (0.125 based on the total number of atoms of indium and zinc) when preparing the solution composition.
[[ 비교예Comparative example 6] 6]
용액 조성물 제조시 마그네슘 전구체 용액을 혼합하지 않고 인듐-아연 전구체 용액만을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 V-1과 동일한 방법으로 박막 트랜지스터를 제조하였다.
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example V-1, except that only an indium-zinc precursor solution was used without mixing the magnesium precursor solution in preparing the solution composition.
평가 1: Evaluation 1: 원자비Atomic ratio 확인 Confirm
표 1은 상기 실시예 I-1 및 I-2에서 제조된 용액 조성물에 포함되어 있는 인듐, 아연 및 하프늄의 원자비를 보여준다. Table 1 shows the atomic ratios of indium, zinc and hafnium contained in the solution compositions prepared in Examples I-1 and I-2.
[표 1] TABLE 1
표 2는 실시예 I-2에 따라 기판 위에 형성된 산화물 박막에 존재하는 인듐(In), 아연(Zn) 및 하프늄(Hf)의 원자비를 보여준다. 박막에 존재하는 각 성분의 원자비는 RBS(Rutherford backscattering spectrometry)로 측정하였다.Table 2 shows the atomic ratios of indium (In), zinc (Zn) and hafnium (Hf) present in the oxide thin film formed on the substrate according to Example I-2. The atomic ratio of each component present in the thin film was measured by Rutherford backscattering spectrometry (RBS).
[표 2]TABLE 2
표 2를 참고하면, 산화물 반도체 박막 중에 존재하는 인듐(In), 아연(Zn) 및 하프늄(Hf)의 원자비는 용액 조성물 중의 인듐, 아연 및 금속의 원자비로부터 거의 유지됨을 알 수 있다. 구체적으로 실시예 2에서 산화물 반도체 박막은 용액 조성물과 비교하여 동일한 인듐 비율에 대하여 아연의 원자비가 3:2.7로 약 90%의 원자비가 유지되었으며 하프늄(Hf)의 원자비는 0.2:0.17로 약 85%의 원자비가 유지되었음을 알 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the atomic ratios of indium (In), zinc (Zn) and hafnium (Hf) present in the oxide semiconductor thin film are substantially maintained from the atomic ratios of indium, zinc and metal in the solution composition. Specifically, in Example 2, the oxide semiconductor thin film maintained an atomic ratio of about 90% with an atomic ratio of zinc of 3: 2.7 and an atomic ratio of hafnium (Hf) of 0.2: 0.17 for the same indium ratio compared to the solution composition. It can be seen that the atomic ratio of% was maintained.
이와 같이 용액 조성물 중의 금속의 원자비가 산화물 반도체 박막 형성 후에도 적어도 80% 이상 유지됨을 알 수 있으며, 이는 용액 조성물 중의 각 성분의 조성을 바꿈으로써 산화물 반도체 박막 중의 금속의 원자비를 조절할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 용액 조성물 중의 각 성분의 혼합 비율을 조절함으로써 원하는 원자비를 가지는 산화물 반도체를 형성할 수 있다.
As such, it can be seen that the atomic ratio of the metal in the solution composition is maintained at least 80% or more even after the oxide semiconductor thin film is formed. . Therefore, the oxide semiconductor which has a desired atomic ratio can be formed by adjusting the mixing ratio of each component in a solution composition.
평가 2: 박막 트랜지스터의 전류 특성Evaluation 2: Current Characteristics of Thin Film Transistors
실시예들에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 확인하였다.
The current characteristics of the thin film transistors according to the embodiments were confirmed.
실시예Example I I
도 1을 참조하여 실시예 I-1 및 I-2에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 설명한다.The current characteristics of the thin film transistors according to the embodiments I-1 and I-2 will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 실시예 I-1 및 I-2와 비교예 1 및 2에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이다.1 is a graph showing current characteristics of thin film transistors according to Examples I-1 and I-2 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
도 1에서 'A', 'B', 'C' 및 'D'는 각각 비교예 1, 비교예 2, 실시예 I-1 및 실시예 I-2의 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여준다. In Figure 1 'A', 'B', 'C' and 'D' each comprises an oxide semiconductor prepared from the solution composition of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example I-1 and Example I-2 The current characteristics of the thin film transistors are shown.
도 1을 참고하면, 실시예 I-1 및 I-2와 비교예 1 및 2에 따른 용액 조성물을 사용한 박막 트랜지스터는 충분히 높은 온 전류(on current)(Ids)를 나타냄을 알 수 있다. Referring to FIG. 1, it can be seen that the thin film transistors using the solution compositions according to Examples I-1 and I-2 and Comparative Examples 1 and 2 exhibit sufficiently high on currents (Ids).
그러나 하프늄(Hf)이 포함되어 있는 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체('C' 및 'D')는 온 전류가 다소 감소하지만 턴 온 전압이 양(positive)의 방향으로 이동하는 것을 알 수 있으며 이로부터 하프늄이 박막 트랜지스터의 턴온 전압을 조절하는 인자로 작용함을 알 수 있다. 하프늄을 포함하지 않는 비교예 1 및 2에 따른 산화물 반도체(E)는 턴온전압 조절이 어려워 반도체로서 사용하기 적합하지 않을 것이라고 판단된다.
However, oxide semiconductors ('C' and 'D') prepared from a solution composition containing hafnium (Hf) can be seen that the turn-on voltage moves in a positive direction although the on-current is somewhat reduced. It can be seen that hafnium acts as a factor for controlling the turn-on voltage of the thin film transistor. The oxide semiconductor E according to Comparative Examples 1 and 2, which does not contain hafnium, is difficult to control the turn-on voltage, and thus it is judged that it is not suitable for use as a semiconductor.
실시예Example IIII
표 3 및 도 2를 참조하여 실시예 II-1 내지 실시예 II-3에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 설명한다.The current characteristics of the thin film transistors according to Examples II-1 to II-2 will be described with reference to Table 3 and FIG. 2.
표 3은 실시예 II-1 내지 II-3과 비교예 3에 따른 박막 트랜지스터의 이동도(mobility) 및 턴온 전압을 보여준다.Table 3 shows the mobility and turn-on voltage of the thin film transistors according to Examples II-1 to II-3 and Comparative Example 3.
[표 3][Table 3]
도 2는 실시예 II-1 및 II-2와 비교예 3에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing current characteristics of thin film transistors according to Examples II-1 and II-2 and Comparative Example 3. FIG.
도 2에서 'E', 'F' 및 'G'는 각각 비교예 3, 실시예 II-1 및 II-2에 따른 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여준다. In FIG. 2, 'E', 'F' and 'G' show current characteristics of a thin film transistor including an oxide semiconductor prepared from a solution composition according to Comparative Example 3, Examples II-1, and II-2, respectively.
도 2를 참고하면, 하프늄(Hf)이 포함되어 있는 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터('F' 및 'G') 턴 온 전압이 양(positive)의 방향으로 이동하는 것을 알 수 있으며 이로부터 하프늄(Hf)이 박막 트랜지스터의 턴온 전압을 조절하는 인자로 작용함을 알 수 있다. 비교예 3에 따른 산화물 반도체(E)는 저전압에서 턴온이 되지 않을 뿐 아니라 오프전류 또한 높아 반도체로서 사용하기 적합하지 않을 것이라고 판단된다.
Referring to FIG. 2, it can be seen that the thin film transistors 'F' and 'G' turn-on voltages including an oxide semiconductor prepared from a solution composition containing hafnium (Hf) move in a positive direction. From this, it can be seen that hafnium (Hf) acts as a factor for controlling the turn-on voltage of the thin film transistor. It is determined that the oxide semiconductor E according to Comparative Example 3 does not turn on at a low voltage but also has a high off current, and thus is not suitable for use as a semiconductor.
실시예Example IIIIII
표 4 및 도 3을 참조하여 실시예 III-1 내지 실시예 III-3에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 설명한다.The current characteristics of the thin film transistors according to Examples III-1 to III-3 will be described with reference to Tables 4 and 3.
표 4는 실시예 III-1 내지 III-3과 비교예 4에 따른 박막 트랜지스터의 이동도 및 턴온 전압을 보여준다.Table 4 shows the mobility and turn-on voltage of the thin film transistors according to Examples III-1 to III-3 and Comparative Example 4.
[표 4][Table 4]
도 3은 실시예 III-1 및 III-2와 비교예 4에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing current characteristics of the thin film transistors according to Examples III-1 and III-2 and Comparative Example 4. FIG.
도 3에서 'J', 'K' 및 'L'은 각각 비교예 4, 실시예 III-1 및 III-2에 따른 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여준다. In FIG. 3, 'J', 'K' and 'L' show current characteristics of a thin film transistor including an oxide semiconductor prepared from a solution composition according to Comparative Example 4, Examples III-1, and III-2, respectively.
도 3을 참고하면, 란탄(La)이 포함되어 있는 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터('K' 및 'L')는 턴온 전압이 양(positive)의 방향으로 이동하는 것을 알 수 있으며 이로부터 란탄(La)이 박막 트랜지스터의 턴온전압을 조절하는 인자로 작용함을 알 수 있다. 비교예 4에 따른 산화물 반도체(E)는 저전압에서 턴온이 되지 않을 뿐 아니라 오프전류 또한 높아 반도체로서 사용하기 적합하지 않을 것이라고 판단된다.
Referring to FIG. 3, it can be seen that the thin film transistors 'K' and 'L' including the oxide semiconductor prepared from a solution composition containing lanthanum (La) move in a positive direction. From this, it can be seen that lanthanum (La) acts as a factor for controlling the turn-on voltage of the thin film transistor. It is determined that the oxide semiconductor E according to Comparative Example 4 is not turned on at a low voltage but also has a high off current and is not suitable for use as a semiconductor.
실시예Example IVIV
표 5 및 도 4를 참조하여 실시예 IV-1 및 IV-2에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 설명한다.The current characteristics of the thin film transistors according to Examples IV-1 and IV-2 will be described with reference to Tables 5 and 4.
표 5는 실시예 IV-1 및 IV-2와 비교예 5에 따른 박막 트랜지스터의 이동도 및 턴온 전압을 보여준다.Table 5 shows the mobility and turn-on voltage of the thin film transistors according to Examples IV-1 and IV-2 and Comparative Example 5.
[표 5]TABLE 5
도 4는 실시예 IV-1 및 IV-2와 비교예 5에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이다.4 is a graph showing current characteristics of thin film transistors according to Examples IV-1 and IV-2 and Comparative Example 5. FIG.
도 4에서 'N', 'O' 및 'P'는 각각 비교예 5, 실시예 IV-1 및 IV-2에 따른 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여준다. In FIG. 4, 'N', 'O' and 'P' show current characteristics of a thin film transistor including an oxide semiconductor prepared from a solution composition according to Comparative Example 5, Examples IV-1, and IV-2, respectively.
도 4를 참고하면, 실리콘(Si)이 포함되어 있는 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터('O' 및 'P')는 턴 온 전압이 양(positive)의 방향으로 이동하는 것을 알 수 있으며 이로부터 실리콘(Si)이 박막 트랜지스터의 턴온전압을 조절하는 인자로 작용함을 알 수 있다. 비교예 5에 따른 산화물 반도체(E)는 저전압에서 턴온이 되지 않을 뿐 아니라 오프전류 또한 높아 반도체로서 사용하기 적합하지 않을 것이라고 판단된다.
Referring to FIG. 4, the thin film transistors 'O' and 'P' including the oxide semiconductor manufactured from the solution composition containing silicon (Si) may have a turn-on voltage shift in a positive direction. It can be seen from this that silicon (Si) acts as a factor for controlling the turn-on voltage of the thin film transistor. It is determined that the oxide semiconductor E according to Comparative Example 5 is not turned on at a low voltage but also has a high off current and is not suitable for use as a semiconductor.
실시예Example V V
표 6 및 도 5를 참조하여 실시예 V-1 및 V-2에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 설명한다.The current characteristics of the thin film transistors according to the embodiments V-1 and V-2 will be described with reference to Tables 6 and 5.
표 6은 실시예 V-1 및 V-2와 비교예 6에 따른 박막 트랜지스터의 이동 및 턴온 전압을 보여준다.Table 6 shows the movement and turn-on voltages of the thin film transistors according to Examples V-1 and V-2 and Comparative Example 6.
[표 6]TABLE 6
도 5는 실시예 V-1 및 V-2와 비교예 6에 따른 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing current characteristics of the thin film transistors according to Examples V-1 and V-2 and Comparative Example 6. FIG.
도 5에서 'U', 'W' 및 'Z'는 각각 비교예 6, 실시예 V-1 및 V-2에 따른 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터의 전류 특성을 보여준다. In FIG. 5, 'U', 'W' and 'Z' show current characteristics of a thin film transistor including an oxide semiconductor prepared from a solution composition according to Comparative Example 6, Examples V-1, and V-2, respectively.
도 5를 참고하면, 마그네슘(Mg)이 포함되어 있는 용액 조성물로부터 제조된 산화물 반도체를 포함하는 박막 트랜지스터('W' 및 'Z') 턴 온 전압이 양(positive)의 방향으로 이동하는 것을 알 수 있으며 이로부터 마그네슘(Mg)이 박막 트랜지스터의 턴온전압을 조절하는 인자로 작용함을 알 수 있다. 비교예 6에 따른 산화물 반도체(E)는 저전압에서 턴온이 되지 않을 뿐 아니라 오프전류 또한 높아 반도체로서 사용하기 적합하지 않을 것이라고 판단된다.
Referring to FIG. 5, it can be seen that the thin film transistors 'W' and 'Z' turn-on voltages including an oxide semiconductor prepared from a solution composition containing magnesium (Mg) move in a positive direction. It can be seen from this that magnesium (Mg) acts as a factor for controlling the turn-on voltage of the thin film transistor. It is determined that the oxide semiconductor E according to Comparative Example 6 does not turn on at a low voltage but also has a high off current, and thus is not suitable for use as a semiconductor.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체는 용액 형태로 형성할 수 있어서 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 낮출 수 있다. 또한 용액 조성물 중의 인듐 및 아연 등의 금속의 원자비가 산화물 반도체 박막 형성 후에도 거의 그대로 유지되므로 용액 조성물 중의 금속의 원자비를 조절함으로써 원하는 전류 특성을 조절할 수 있다. 또한 인듐 및 아연 외에 또 다른 금속류를 포함함으로써 박막 트랜지스터의 턴 온 전압을 양의 방향으로 이동시켜 문턱 전압을 조절할 수 있다. 따라서 저전압에서 박막 트랜지스터를 구동할 수 있어서 소비 전력을 감소할 수 있다. As described above, the oxide semiconductor according to the embodiment of the present invention may be formed in a solution form, thereby simplifying the manufacturing process and lowering the manufacturing cost. In addition, since the atomic ratio of metals such as indium and zinc in the solution composition is almost maintained even after the oxide semiconductor thin film is formed, desired current characteristics can be adjusted by adjusting the atomic ratio of metal in the solution composition. In addition, by including other metals in addition to indium and zinc, it is possible to adjust the threshold voltage by moving the turn-on voltage of the thin film transistor in a positive direction. Therefore, the thin film transistor can be driven at a low voltage, thereby reducing power consumption.
상술한 실시예에서는 산화물 반도체를 박막 트랜지스터에 적용하는 것을 예시적으로 설명하였지만 이에 한정되지 않고 반도체 박막이 필요한 어떠한 소자에도 동일하게 적용할 수 있다. 또한 상술한 실시예에서는 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터에 대해서만 예시적으로 설명하였지만 이에 한정되지 않고 탑 게이트 구조의 박막 트랜지스터 등 어떠한 구조의 박막 트랜지스터에도 동일하게 적용할 수 있다.In the above-described embodiment, the application of the oxide semiconductor to the thin film transistor has been exemplarily described, but the present invention is not limited thereto. In the above-described embodiment, only a thin film transistor having a bottom gate structure has been exemplarily described.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.
110: 기판 124: 게이트 전극
140: 게이트 절연막 154: 반도체
173: 소스 전극 175: 드레인 전극
Q: 박막 트랜지스터의 채널110: substrate 124: gate electrode
140: gate insulating film 154: semiconductor
173: source electrode 175: drain electrode
Q: channel of thin film transistor
Claims (19)
인듐을 함유하는 제2 화합물, 그리고
하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 준금속을 함유하는 제3 화합물
을 포함하는 산화물 박막 제조용 용액 조성물.
A first compound containing zinc,
A second compound containing indium, and
From hafnium (Hf), magnesium (Mg), tantalum (Ta), cerium (Ce), lanthanum (La), silicon (Si), germanium (Ge), vanadium (V), niobium (Nb) and yttrium (Y) A third compound containing at least one metal or metalloid selected
Solution composition for producing an oxide thin film comprising a.
상기 금속 또는 준금속은 상기 용액 조성물의 아연 및 인듐의 총 원자수에 대하여 50at% 이하로 포함되어 있는 산화물 박막 제조용 용액 조성물.
In claim 1,
The metal or metalloid is a solution composition for producing an oxide thin film is contained at 50at% or less based on the total number of atoms of zinc and indium of the solution composition.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:10 내지 10:1인 산화물 박막 제조용 용액 조성물.
In claim 1,
The atomic ratio of the zinc and the indium is 1:10 to 10: 1 solution composition for producing an oxide thin film.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:5 내지 5:1인 산화물 박막 제조용 용액 조성물.
4. The method of claim 3,
The atomic ratio of the zinc and the indium is 1: 5 to 5: 1 solution composition for producing an oxide thin film.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:10 내지 1:1인 산화물 박막 제조용 용액 조성물.
4. The method of claim 3,
The atomic ratio of the zinc and the indium is 1:10 to 1: 1 solution composition for producing an oxide thin film.
상기 아연과 상기 인듐의 원자비는 1:5 내지 1:1인 산화물 박막 제조용 용액 조성물.
4. The method of claim 3,
The atomic ratio of the zinc and the indium is 1: 5 to 1: 1 solution composition for producing an oxide thin film.
상기 제1 화합물은 아연염, 수산화아연, 아연 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 제2 화합물은 인듐염, 수산화인듐, 인듐 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함하는
산화물 박막 제조용 용액 조성물.
In claim 1,
The first compound comprises at least one selected from zinc salts, zinc hydroxide, zinc alkoxides and hydrates thereof,
The second compound includes at least one selected from indium salts, indium hydroxide, indium alkoxides and hydrates thereof
Solution composition for producing an oxide thin film.
상기 제1 화합물은 아연 아세테이트 수화물을 포함하고,
상기 제2 화합물은 인듐 아세틸 아세토네이트를 포함하는
산화물 박막 제조용 용액 조성물.
In claim 7,
The first compound comprises zinc acetate hydrate,
The second compound comprises indium acetyl acetonate
Solution composition for producing an oxide thin film.
알코올 아민 화합물, 알킬 암모늄 히드록시 화합물, 알킬 아민 화합물, 케톤 화합물, 산 화합물, 염기 화합물 및 탈이온수에서 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 산화물 박막 제조용 용액 조성물.
In claim 1,
Solution composition for producing an oxide thin film further comprising at least one selected from alcohol amine compound, alkyl ammonium hydroxy compound, alkyl amine compound, ketone compound, acid compound, base compound and deionized water.
기판 위에 상기 용액 조성물을 적용하는 단계, 그리고
상기 기판에 적용된 용액 조성물을 열처리하여 산화물 박막을 형성하는 단계
를 포함하는 박막 형성 방법.
The first compound containing zinc, the second compound containing indium, hafnium (Hf), magnesium (Mg), tantalum (Ta), cerium (Ce), lanthanum (La), silicon (Si), germanium (Ge) Preparing a solution composition comprising a third compound containing at least one metal or metalloid selected from vanadium (V), niobium (Nb) and yttrium (Y),
Applying said solution composition onto a substrate, and
Heat treating the solution composition applied to the substrate to form an oxide thin film
Thin film formation method comprising a.
상기 제1 화합물은 아연염, 수산화아연, 아연 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 제2 화합물은 인듐염, 수산화인듐, 인듐 알콕시드 및 이들의 수화물에서 선택된 적어도 하나를 포함하는
박막 형성 방법.
In claim 10,
The first compound comprises at least one selected from zinc salts, zinc hydroxide, zinc alkoxides and hydrates thereof,
The second compound includes at least one selected from indium salts, indium hydroxide, indium alkoxides and hydrates thereof
Thin film formation method.
상기 제1 전극과 중첩하는 위치에 아연을 함유하는 제1 화합물, 인듐을 함유하는 제2 화합물, 하프늄(Hf), 마그네슘(Mg), 탄탈륨(Ta), 세륨(Ce), 란탄(La), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 바나듐(V), 니오븀(Nb) 및 이트륨(Y)에서 선택된 적어도 하나의 금속 또는 준금속을 함유하는 제3 화합물을 포함하는 용액 조성물을 적용하는 단계,
상기 용액 조성물을 열처리하여 산화물 반도체 박막을 형성하는 단계,
상기 산화물 반도체 박막과 전기적으로 연결되어 있는 제2 전극을 형성하는 단계, 그리고
상기 제1 전극, 상기 산화물 반도체 박막 및 상기 제2 전극을 형성한 후에 상기 산화물 반도체 박막을 어닐링하는 단계
를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
Forming a first electrode,
A first compound containing zinc at a position overlapping with the first electrode, a second compound containing indium, hafnium (Hf), magnesium (Mg), tantalum (Ta), cerium (Ce), lanthanum (La), Applying a solution composition comprising a third compound containing at least one metal or metalloid selected from silicon (Si), germanium (Ge), vanadium (V), niobium (Nb) and yttrium (Y),
Heat treating the solution composition to form an oxide semiconductor thin film,
Forming a second electrode electrically connected to the oxide semiconductor thin film, and
Annealing the oxide semiconductor thin film after forming the first electrode, the oxide semiconductor thin film, and the second electrode
Method of manufacturing a thin film transistor comprising a.
상기 금속 또는 준금속은 상기 용액 조성물의 아연 및 인듐의 총 원자수에 대하여 50at% 이하로 포함되어 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
In claim 12,
Wherein the metal or metalloid is contained at 50 at% or less with respect to the total number of atoms of zinc and indium in the solution composition.
상기 용액 조성물은 상기 아연과 상기 인듐이 1:10 내지 10:1의 원자비로 포함되어 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
In claim 12,
The solution composition is a method of manufacturing a thin film transistor containing the zinc and the indium in an atomic ratio of 1:10 to 10: 1.
상기 용액 조성물은 상기 아연과 상기 인듐이 1:5 내지 5:1의 원자비로 포함되어 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 14,
The solution composition is a method of manufacturing a thin film transistor containing the zinc and the indium in an atomic ratio of 1: 5 to 5: 1.
상기 용액 조성물은 상기 아연과 상기 인듐이 1:10 내지 1:1의 원자비로 포함되어 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 14,
The solution composition is a method of manufacturing a thin film transistor containing the zinc and the indium in an atomic ratio of 1:10 to 1: 1.
상기 용액 조성물은 상기 아연과 상기 인듐이 1:5 내지 1:1의 원자비로 포함되어 있는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
The method of claim 14,
The solution composition is a method of manufacturing a thin film transistor containing the zinc and the indium in an atomic ratio of 1: 5 to 1: 1.
상기 산화물 반도체 박막을 어닐링하는 단계는 200 내지 400℃의 온도에서 수행하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
In claim 12,
The annealing of the oxide semiconductor thin film is carried out at a temperature of 200 to 400 ℃ manufacturing method of a thin film transistor.
상기 어닐링된 산화물 반도체 박막은 비저항이 10-3 Ω㎝ 내지 1010 Ω㎝인 박막 트랜지스터의 제조 방법.In claim 12,
The annealed oxide semiconductor thin film has a specific resistance of 10 −3 Ωcm to 10 10 Ωcm.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| US12/656,682 US8529802B2 (en) | 2009-02-13 | 2010-02-12 | Solution composition and method of forming thin film and method of manufacturing thin film transistor using the solution composition |
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|---|---|---|---|
| KR20090011894 | 2009-02-13 | ||
| KR1020090011894 | 2009-02-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|
| KR1020100007951A KR20100092878A (en) | 2009-02-13 | 2010-01-28 | Solution composition and method of forming thin film and method of manufacturing electronic device using the solution composition |
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