KR20120125102A - 원자층 증착법을 이용한 주석산화물 박막의 제조방법 - Google Patents

원자층 증착법을 이용한 주석산화물 박막의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주석 전구체를 사용하여 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD)으로 주석 산화물 박막을 형성하는 방법 및 이를 이용한 thin film transistors (TFT) 소자 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 주석 산화물 박막의 제조방법은 낮은 온도에서 공정이 가능하며, 삼차원 구조의 기질에서도 두께가 균일한 박막을 제조할 수 있고 제조된 주석 산화물은 높은 전계 효과 이동도(field effect mobility)를 가지고 있어 TFTs의 채널재료로 적용할 수 있다.

Description

원자층 증착법을 이용한 주석산화물 박막의 제조방법{PREPARATION OF TIN OXIDE THIN FILMS USING TIN PRECURSOR BY ATOMIN LAYER DEPOSITION}
본 발명은 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD)을 활용하여 TFTs (thin film transistors) 소자 및 가스 센서에 적용하는 주석 산화물 박막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 주석 원으로 주석 아미노알콕사이드를 사용하고 산소원으로는 산소, 오존 또는 물을 사용하는 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD)을 이용하여 기질 위에 특성이 우수한 주석 산화물 박막을 제조하고 이를 트랜지스터 소자에 응용하는 방법에 관한 것이다.
주석 산화물(SnO2)은 높은 밴드갭(3.2~4 eV)을 갖는 물질로 투명하며, 전자 농도와 모빌리티가 높은 산화물 반도체 재료로 최근에 투명 트랜지스터와 같은 투명한 소자에 적용하는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.[R E Presley 등, “Tin oxide transparent thin-film transistors” J. Phys. D: Appl. Phys. 2004, 2810, 37; Myung Soo Huh 등, “Improving the Performance of Tin Oxide Thin-Film Transistors by Using Ultra low Pressure Sputtering” Journal of The Electrochemical Society, 2010, 157, H425; Dhananjay등, “Complementary inverter circuits based on p-SnO2 and n-In2O3 thin film transistors” Appl. Phys. Let., 2008, 92, 232103; M. H. Engelhard 등, “Atomic nitrogen doping and p-type conduction in SnO2” Appl. Phys. Let., 2009, 95, 222112;].
지금까지 주석 산화물 박막의 제조에 관한 연구는 여러 가지 방법으로 이루어져 왔다. 기질 위에 주석 산화물 박막을 형성하는 방법들은 열산화(thermal oxidation)법, 전착(electrodeposition)법, 양극산화(anodic oxidation)법, 반응성 스퍼터링(reactive sputtering) 방법, 반응성 또는 열증발(reactive and thermal evaporation)법, 분자선 에피탁시(molecular beam epitaxy) 방법, 플라즈마 화학기상증착(PECVD) 방법 등이다. 이러한 방법들은 주로 표면의 거칠기가 낮고 대면적의 기질에 상대적으로 균일한 박막을 성장시키는 데 용이하지 않다. 반면 원자층 증착 (ALD : Atomic Layer Deposition)방법은 주석 원과 산소 원을 교대로 공급하여 증착시키는 방법으로, 기존 유기금속화학증착법(MOCVD : Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 비하여 낮은 온도에서 공정이 가능하여 유리와 같은 열에 약한 기질에 질이 우수한 박막을 증착시킬 수 있고, 얇은 박막에서도 그 두께를 아주 쉽게 조절할 수 있으며, 박막 표면의 거칠기가 아주 낮은 장점이 있으며, 삼차원 구조의 기질에도 두께가 균일한 박막을 제조 할 수 있다.
주석 산화물의 증착에 ALD 방법을 단순히 적용한 예로는 현재 몇 가지 연구 결과가 보고되어 있으나(Jonas Sundqvist 등, "Atomic Layer Deposition of Epitaxial and Polycrystalline SnO2 Films from the SnI4/O2 Precursor combination," CVD, 2003, 9, 1; Jeffrey W. Elam 등, "Atomic layer deposition of tin oxide films using tetrakis(dimethylamino) tin," J. Vac. Sci. Technol. A, 2008, 26, 244; Gwangpyo Choi 등, “Effect of process parameters on surface morphology and characterization of PE-ALD SnO2 thin films for gas sensing,” Applied Surface Science, 2006 252, 7878883) 상기 연구에서는 ALD 공정에 따른 박막의 특성에 초점을 맞추고 있다. 또한 ALD 방법으로 성장시킨 주석 산화물 박막의 광학 및 전기적 특성을 이용하여 트랜지스터 소자를 제작하여 그 특성을 살펴본 연구는 현재까지 전무하다.
본 발명은 원자층 증착법의 장점을 이용하여 표면이 균일하고 덮임성이 좋으며, 탄소의 오염이 없고 우수한 전기적 특성을 가지는 주석 산화물 박막의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 또한 본 발명에서는 휘발성이 좋고 안정한 화합물로 박막 제조시 불소 오염이 없는 주석 원을 사용하여 원자층 증착법으로 주석 산화물 박막을 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 특정 구조의 주석 원으로부터 원자층 증착법으로 제조된 주석 산화물 박막을 포함하여 전계 효과 이동도(field effect mobility)가 우수한 트랜지스터 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하고자 노력한 결과, 하기 화학식 1로 나타낸 주석 아미노알콕사이드를 주석 원으로 사용하고 산소 원을 교대로 공급하는 원자층 증착법으로 탄소 오염이 없고 표면 상태가 균일한 주석 산화물 박막을 형성할 수 있고, 이를 트랜지스터의 채널로 적용한 결과 우수한 전계효과 이동도를 보임으로써 TFTs 소자로 적용할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, m은 1 내지 3 범위의 정수고, R 및 R'은 독립적으로 C1-C4 선형 또는 분지형 알킬기며, 바람직하게는 m이 1 또는 2다.
상기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드는 휘발성이 좋고 안정하여 원자층 증착의 전구체로 사용하기에 매우 적합하고, 제조되는 주석 산화물 박막의 이동도가 우수한 장점이 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 하기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드를 주석 원으로 사용하고 산소원을 교대로 공급하는 원자층 증착법으로 주석산화물 박막을 제조하는 방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, m은 1 내지 3 범위의 정수고, R 및 R'은 독립적으로 C1-C4 선형 또는 분지형 알킬기며, 바람직하게는 m이 1 또는 2다.
원자층 증착법에 따른 주석 산화물 박막의 형성 방법에서는, 기질의 온도를 일정하게 유지하면서 주석 원과 산소 원을 기질에 번갈아 공급하여 흡착시키고 이들 단계 사이에 반응기를 배기하거나 반응기에 아르곤과 같은 비활성 기체를 보내어 반응하지 않은 잔류물과 부산물을 제거하는 과정을 통해 박막을 증착시킨다.
본 발명에 따른 주석 산화물 박막을 형성하는 공정은 원자층 증착 반응기에 주석 원으로서 상기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드를 공급하여 기질 위에 주석 화학종을 흡착시키는 단계 및 원자층 증착 반응기에 산소 원을 공급하여 주석 화학종이 흡착한 기질 위에 산소 화학종을 흡착시켜 산화 반응을 일으키는 단계를 포함한다.
본 발명은 보다 바람직하게, 주석 원으로서 상기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드를 공급하여 기질 위에 주석 화학종을 흡착시키는 단계, 반응하지 않은 주석 원과 반응 부산물을 원자층 증착 반응기로부터 제거하는 제 1 정화 단계, 원자층 증착 반응기에 산소 원을 공급하여 주석 화학종이 흡착한 기질 위에 산소 화학종을 흡착시켜 산화 반응을 일으키는 단계 및 반응하지 않은 산소 원과 반응 부산물을 원자층 증착 반응기로부터 제거하는 제 2 정화 단계로 이루어지며, 위의 네 단계가 1 주기를 구성하는 것이 바람직하다. 원하는 두께로 주석 산화물 박막을 얻기 위해서 위의 네 단계를 1 주기로 하여 목표 두께에 도달할 때까지 이를 반복하여 실시할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 주석 산화물 박막의 제조방법은
a) 원자층 증착 반응기에 주석 원으로서 상기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드를 공급하여 기질 위에 주석 화학종을 흡착시키는 단계;
b) 반응하지 않은 주석 원과 반응 부산물을 원자층 증착 반응기로부터 제거하는 제 1 정화 단계;
c) 원자층 증착 반응기에 산소 원을 공급하여 주석 화학종이 흡착한 기질 위에 산소 화학종을 흡착시켜 산화 반응을 일으키는 단계; 및
d) 반응하지 않은 산소 원과 반응 부산물을 원자층 증착 반응기로부터 제거하는 제 2 정화 단계를 포함하며, 이때, 주석 화학종은 주석을 포함하는 물질을 의미하는 것으로 주석 원으로 사용되는 주석 아미노알콕사이드 자체 또는 주석 아미노알콕사이드가 분해되어 생성되는 물질을 의미하고, 산소 화학종은 산소를 포함하는 물질을 의미하는 것으로 사용되는 산소 원 자체 또는 산소원이 분해되어 생성되는 물질을 의미한다.
상기 a)단계에서, 원자층 증착 반응기에 공급되는 주석 원의 온도는 실온에서 70 ℃까지 변화시켜 사용하는 것이 바람직하다. 주석 원은 반응기 외부의 용기에 저장되고 용기의 반응기에 공급시 용기의 온도를 실온 내지 70 ℃로 유지하고 아르곤 등의 불활성 기체를 운송가스로 사용하여 반응기로 공급한다. 반응기로 공급되는 주석 원의 온도가 실온 미만인 경우에는 주석 아미노알콕사이드가 충분히 기화되지 않아 기질 위에 흡착되기에 충분한 양이 공급되지 않거나, 기질 위에 균일한 흡착이 이루어지지 않을 수 있고, 상기 온도가 70 ℃를 초과하여 너무 높은 경우에는 휘발되어 주입되는 주석 원이 양이 증가하나 기질에 흡착되는 양은 포화되어 더 이상 증가하지 않고 손실되는 주석 원의 양이 증가하여 경제적으로 불리하게 된다. 주석 원은 기질의 표면에 1 주기 당 3 초 이상, 보다 구체적으로는 3초 이상 10초 이하로 공급하는 것이 바람직하다. 공급 시간을 3 초 미만으로 하면 주석 화학종의 흡착이 충분히 이루어지기 어렵다. 상기 공급 시간을 10초를 초과하여 너무 길게 하더라도 기질에 흡착되는 양이 포화되어 더 이상 증가하지 않고 공정시간이 길어지므로 비효율적이게 된다. 단위 시간 당 반응기 안으로 공급하는 주석 원이나 산소 원의 양을 조절함으로써 한 주기의 반응 시간을 조절할 수도 있다.
a)단계에서 주석 화학종의 일차적인 흡착 단계를 실시한 뒤, b)단계는 제 1 정화단계로서 아르곤 가스와 같은 비활성 기체를 반응기로 보내거나 진공 정화함으로써 반응하지 않은 주석 원 및 반응 부산물을 배기펌프를 통해 배기함으로써 제거한다.
제1 정화 단계 후 c)단계는 반응기 안으로 산소 원을 공급하여 주석 화학종이 흡착해 있는 기질의 표면에 산소 화학종이 흡착하게 한다. 상기 산소 원으로는 물, 산소 기체 또는 오존이 바람직하며, 산소 기체를 사용할 때에는 이를 플라즈마 상태로 하는 것이 주석 함유 화학종과 반응하는 데 도움이 된다. 산소 원은 1 주기 당 3 초 이상, 보다 구체적으로는 3초 이상 10초 이하로 공급하는 것이 바람직한데 그 이유는 공급 시간을 3 초 미만으로 하면 산소 화학종의 흡착이 충분히 이루어지기 어렵기 때문이다. 또한 산소 원 공급 시간을 10초를 초과하여 너무 길게 하더라도 기질에 흡착되는 양이 포화되어 더 이상 증가하지 않고 공정시간이 길어지므로 비효율적이게 된다. 상기 산소원의 흡착 단계에서는 단순히 산소 원을 공급하는 방법과 산소 원의 공급과 함께 플라스마를 발생시키는 방법 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
이어서, 산소 화학종의 흡착 단계가 완료되면, d)단계인 제 2 정화단계가 진행된다. 제 2 정화단계는 반응하지 않은 산소 원과 반응 부산물을 제거하기 위해 비활성 기체를 반응기로 보내거나 진공 정화함으로써 이들을 배기펌프를 통해 배기한다.
본 발명에 따른 제조방법의 상기 a) 내지 d) 단계에서 기질의 온도를 80 내지 400 ℃, 더욱 바람직하게는 100 내지 180℃, 보다 더 바람직하게는 130 내지 180 ℃로 유지하여 특성이 우수한 주석 산화물 박막을 형성할 수 있다. 상기 기질의 온도를 100℃ 미만으로 하는 경우에는 기질에 흡착된 화학종과 산소 화학종 간의 반응이 잘 이루어지지 않아 주석 산화물 박막이 잘 형성되지 않을 수 있으며, 상기 기질의 온도를 400℃를 초과하여 너무 높게 하는 경우에는 기질로 사용되는 물질의 물성이 변할 수 있어서 바람직하지 않게 된다.
본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 주석 산화물 박막은 결정방향이 110, 101, 200의 방향성을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 a) 내지 d) 단계를 반복 수행하되, 100~180℃의 온도에서 주기당 0.1~0.5nm, 보다 바람직하게는 0.1nm의 성장속도를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기와 같은 성장속도를 갖는 것은 원자층 증착 주기가 증가함에 따른 주석산화물 박막의 두께가 직선적으로 증가하여 양호한 층간 성장 특성을 나타내며, 지연 시간이 발생하지 않는 이점이 있다.
본 발명은 게이트-절연막-주석 산화물 박막-전극 구조를 포함하는 트랜지스터 소자의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 트랜지스터 소자의 제조방법은 상기 주석 산화물 박막을 원자층 증착법으로 형성하며 주석 원으로 상기 화학식 1의 아미노알콕사이드를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 트랜지스터 소자의 제조방법은 구체적으로 하기의 단계를 포함한다.
상기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드를 주석 원으로 사용하고 상기 주석 원 및 산소 원을 교대로 반응기에 공급하여 주석 산화물 박막을 형성하는 원자층 증착 방법으로 기질 상에 주석 산화물 박막을 형성하는 단계; 및
상기 주석 산화물 박막 상에 전극을 형성하는 단계.
본 발명에 따른 주석 산화물 박막이 형성되는 기질은 실리콘 산화물(SiO2), 유리 (glass), 알루미늄 산화물 (Al2O3) 및 유기고분자로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지며, 실리콘(Si)/실리콘 산화물(SiO2) 웨이퍼, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI) 등을 들 수 있다. 또한 상기 기질은 표면에 백금(Pt), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이산화루테늄(RuO2) 또는 인듐 틴 산화물(ITO)으로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어진 전극층이 형성된 것일 수 있다.
상기 주석 산화물 박막 상에 형성되는 전극은 백금(Pt), 알루미늄 (Al), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이산화루테늄(RuO2) 또는 인듐 틴 산화물(ITO)로부터 선택되는 1종 이상으로 이루어지며, 상기 전극 형성은 전극용 마스크를 사용한 스퍼터링 방법 등 당 분야의 통상 방법에 의하여 수행될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 트랜지스터 소자는 2 내지 8 ㎠/Vs의 전계 효과 이동도(field effect mobility)를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법은 낮은 온도에서 공정이 가능하며, 얇은 박막에서도 그 두께의 조절이 아주 용이한 장점이 있다. 또한 조성이 정확한 대면적 박막과 고랑이나 구멍 등이 있는 삼차원 구조의 기질에서도 두께가 균일한 박막을 제조할 수 있고 우수한 전계 효과 이동도를 보임으로써, 본 발명의 주석 산화물 박막은 트랜지스터 소자의 제조에 적용될 수 있다.
도 1은 기질의 온도 변화에 대한 주석 산화물 박막의 성장 속도 그래프이고,
도 2는 원자층 증착법 주기의 횟수에 대한 박막의 두께 변화 그래프이고,
도 3은 본 발명 실시예 2에서 제조한 주석 산화물 박막의 X선 광전자 분광 스펙트럼이고,
도 4는 원자층 증착법으로 증착시킨 주석 산화물 박막을 이용하여 제조한 기질-주석 산화물-전극 구조로 이루어진 트랜지스터 소자의 개요도이고,
도 5는 본 발명에 따른 주석 산화물을 이용한 트랜지스터 소자의 출력 및 이동 특성에 대한 측정 결과이다.
도 6은 본 발명에 따른 원자층 증착법으로 증착시킨 주석 산화물 박막의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 비스(디메틸아미노-2-에틸-2-부톡시)주석(II) [Sn(dmamp)2]
SnCl 20.0 g (0.149 mol)과 Na(dmamb) 45.6 g (0.298 mol)을 Schlenk flask (500 mL)에 넣은 후, THF (200 mL)을 캐뉼라(cannula)로 넣어 반응 혼합물을 65-75℃에서 24 시간 동안 환류한다. 이를 여과한 후 여과액의 용매를 진공에서 제거한 후, 감압증류 (90-100℃/10-2 Torr)하여 순수한 진녹색 액체 화합물인 Sn(dmamp)2을 32.3 g (수율: 70.0%)을 얻는다.
<실시예 1>
주석 산화물 박막을 침착시키고자 하는 실리콘 기질을 아세톤, 에탄올, 탈이온수로 차례로 세척한 뒤에 원자층 침착 반응기에 장착하고 반응기를 배기펌프로 배기하였다. 상기 실리콘 기질의 표면에는 자연 산화막(native oxide)층이 수십 Å 존재한다. 주석 원으로 제조한 비스(디메틸아미노-2-에틸-2-부톡시)주석(II) [Sn(dmamp)2]를 담은 용기의 온도를 70 ℃까지 올리고 기질의 온도를 변화시켰다. 이 조건에서 70 ℃로 온도를 맞춘 구리 원 공급관의 밸브를 열면 증기압을 일정하게 유지할 수 있다. 산소 원으로는 산소 플라즈마를 사용하였다. 반응기, 주석 원 공급관, 주석 원 용기의 온도를 일정하게 유지하고 원자층 증착 반응을 실시하였다. 이때 정화 기체인 아르곤의 유량은 100 sccm으로, 정화 시간은 5 초로, 산소 플라즈마의 공급 시간은 5 초로, 반응기의 공정 압력(working pressure)은 3 Torr로 조절하였다.
도 1은 Sn(dmamp)2의 공급 시간을 3초로 유지하고 기질의 온도를 증가 시키면서 얻은 박막들의 두께를 타원편광법(ellipsometry)으로 측정하여 그 성장 속도를 기질온도에 대하여 도시한 것이다. ALD 주기는 100 회로 고정하였다. 도 1에서 보이는 바와 같이 기질의 온도가 130에서 180℃까지 표면 반응이 포화하여 성장 속도가 거의 일정해짐을 확인할 수 있는데 이 온도 구간이 Sn(dmamp)2를 사용하는 원자층 침착에 적절한 영역임을 확인할 수 있다. 이 온도 영역은 열에 약한 유리, 폴리머 등의 기질에도 적합하게 적용할 수 있음을 입증한다.
<실시예 2>
실시예 1와 같은 조건에서 Sn(dmamp)2의 공급 시간을 3 초로 하고 기질의 온도를 130℃로 고정하여 ALD 주기를 변화하여 원자층 침착을 수행하였다.
도 2는 ALD 주기 변화에 따른 주석 산화물 박막의 성장 속도의 변화를 보여주는 것으로서, ALD 주기가 증가함에 따라 박막의 두께가 증가함을 알 수 있다,
도 3은 실시예 2에서 Sn(dmamp)2의 공급 시간을 3 초로 하여 형성한 두께가 300Å인 박막에 대한 X선 광전자 분광 스펙트럼이다. (a)는 스퍼터링 하기 전의 스펙 드럼이고 (b)는 표면에 있는 탄소오염을 제거하기 위해 1 분 동안 아르곤 이온 스퍼터링으로 표면을 깨끗하게 한 후 측정한 것이다.
이 스펙트럼에서는 주석과 산소의 특성 광전자 봉우리만을 관찰할 수 있다. 주석과 산소의 비율이 약 1:2로 측정되었고 Sn 3d 내각준위 스펙트럼의 모양과 결속에너지 값으로부터 이 박막이 전형적인 SnO2 (tin oxide)임을 알 수 있다. 특히 284 eV 근처에는 탄소의 오염을 뜻하는 C 1s 봉우리가 거의 보이지 않는다. 탄소의 오염은 주석 산화물 박막의 특성에 나쁜 영향을 미치는데, 이로부터 실시예 1의 조건에서 표면 반응이 거의 완전하게 일어나 탄소 오염이 거의 없는 주석 산화물 박막을 제조하였음을 확인하였다.
<실시예 3>
실리콘 산화물/실리콘 기질 위에 주석 산화물을 증착한 후 이베퍼레이터 방법으로 알루미늄 전극을 올린 후 photo litho를 이용하여 소스/드레인을 형성하여 도 4와 같이 트랜지스터 구조를 구현하였다. 이때 원자층 증착법으로 공정 주기 100회로 형성한 주석 산화막의 두께는 약 10nm이다. 이렇게 제조한 트랜지스터 구조의 전기적 특성 분석을 통해 도 5에 나타난 바와 같이 트랜지스터의 출력 및 이동 특성을 확인하였다. 상기 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 낮은 drain voltage에서 drain current가 증가하는 linear region과 높은 drain voltage에서 pinch-off에 의하여 drain current가 일정해지는 saturation region으로 구분되는 TFT특성을 보이고 있으며 on-off ratio는 다소 높은 off current에 의해 약 4 x 104을 보이고 있다. 이는 channel의 carrier concentration이 상대적으로 약간 높고 계면이나 박막 내에 trap site가 존재하여 생긴 현상으로 예상된다. 이렇게 제작된 투명한 SnOx channel TFT소자의 field effect mobility는 약 4 cm2/V s이며 threshold voltage는 약 0 V을 나타내었다. 이 결과에서 전계효과 이동도가 아주 큰 것으로 보아 원자층 증착법으로 제조한 주석 산화물 박막을 트랜지스터소자에 적용할 수 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 장치도와 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. a) 원자층 증착 반응기에 주석 원으로서 하기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드를 공급하여 기질 위에 주석 화학종을 흡착시키는 단계; 및
    b) 상기 원자층 증착 반응기에 산소 원을 공급하여 주석 화학종이 흡착한 기질 위에 산소 화학종을 흡착시켜 산화 반응을 일으키는 단계;를 포함하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00003

    (상기 화학식 1에서, m은 1 내지 3 범위의 정수이고, R 및 R'은 독립적으로 C1-C4 선형 또는 분지형 알킬기다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 m은 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 a)단계의 주석 원의 온도는 20℃ 내지 70℃에서 변화시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 b)단계의 기질의 온도는 80℃ 내지 400℃에서 변화시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기질의 온도는 100℃ 내지 180℃에서 유지하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막은 결정방향이 110, 101, 200의 방향성을 갖는 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  7. a) 원자층 증착 반응기에 주석 원으로서 하기 화학식 1의 주석 아미노알콕사이드를 공급하여 기질 위에 주석 화학종을 흡착시키는 단계; 및 상기
    b) 반응하지 않은 주석 원과 반응 부산물을 원자층 증착 반응기로부터 제거하는 정화 단계; 및
    c) 원자층 증착 반응기에 산소 원을 공급하여 주석 화학종이 흡착한 기질 위에 산소 화학종을 흡착시켜 산화 반응을 일으키는 단계; 및
    d) 반응 부산물을 원자층 증착 반응기로부터 제거하는 제 2 정화 단계;
    포함하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    (상기 화학식 1에서, m은 1 내지 3 범위의 정수이고, R 및 R'은 독립적으로 C1-C4 선형 또는 분지형 알킬기다.)
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화학식 1의 m은 1 또는 2인 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 a)단계의 주석 원의 온도는 20℃ 내지 70℃에서 변화시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 c)단계의 기질의 온도는 80℃ 내지 400℃에서 변화시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 기질의 온도는 100℃ 내지 180℃에서 유지하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막은 결정방향이 110, 101, 200의 방향성을 갖는 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 a) 내지 d) 단계를 반복 수행하되, 100~180℃의 온도에서 0.1 nm/cycle 의 성장속도를 갖는 것을 특징으로 하는 원자층 증착법에 의한 주석 산화물 박막의 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중에서 선택되는 어느 한 항의 주석 산화물 박막을 기질 상에 형성하는 단계; 및
    상기 주석 산화물 박막 상에 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 트랜지스터 소자의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기질은 실리콘 산화물(SiO2), 유리 (glass), 알루미늄 산화물 (Al2O3) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리염화비닐 및 폴리우레탄을 포함하는 유기고분자로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 트랜지스터 소자의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기질은 표면에 백금(Pt), 알루미늄 (Al), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이산화루테늄(RuO2) 또는 인듐 틴 산화물(ITO)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 전극층이 형성된 것을 특징으로 하는 트랜지스터 소자의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 전극은 백금(Pt), 알루미늄 (Al), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 이산화루테늄(RuO2) 또는 인듐 틴 산화물(ITO)으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 트랜지스터 소자의 제조방법.
  18. 제14항 내지 17항 중에서 선택된 어느 한 항에 의해 제조된 트랜지스터 소자는 2 내지 8 ㎠/Vs의 전계 효과 이동도(field effect mobility)를 갖는 것을 특징으로 하는 트랜지스터 소자.
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