KR20140090452A - Indium oxide based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, thin film transistor using the same, and display device comprising the thin film transistor - Google Patents
Indium oxide based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, thin film transistor using the same, and display device comprising the thin film transistor Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140090452A KR20140090452A KR1020130002524A KR20130002524A KR20140090452A KR 20140090452 A KR20140090452 A KR 20140090452A KR 1020130002524 A KR1020130002524 A KR 1020130002524A KR 20130002524 A KR20130002524 A KR 20130002524A KR 20140090452 A KR20140090452 A KR 20140090452A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- atoms
- indium
- germanium
- oxide
- gallium
- Prior art date
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 17
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 title claims abstract description 16
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical group [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 33
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 229920001621 AMOLED Polymers 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate
Abstract
Description
본 발명은 산화 갈륨 및 산화 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟, 이를 이용한 박막 트랜지스터, 및 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터의 액티브층을 형성할 수 있는 산화 갈륨 및 산화 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟, 이를 이용한 박막 트랜지스터, 및 디스플레이 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an indium oxide sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, a thin film transistor using the same, and a display device, and more particularly, to a thin film transistor using a gallium oxide and a germanium oxide capable of forming an active layer of a thin film transistor , A thin film transistor using the same, and a display device.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD), 유기발광 표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED) 등에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. In recent years, there has been a growing interest in information display and a demand for a portable information medium has increased, and a lightweight thin film flat panel display (FPD), which replaces a cathode ray tube (CRT) Research and commercialization of a liquid crystal display (LCD), an organic light emitting display (OLED), and the like have been focused on.
이러한, 액정표시장치 및 유기발광 표시장치에는 스위칭 및/또는 구동 소자로서 박막 트랜지스터(Thin-Film Transistor: TFT)가 사용된다.In such a liquid crystal display device and an organic light emitting display device, a thin film transistor (TFT) is used as a switching and / or driving device.
박막 트랜지스터는 절연 기판 상에 게이트 전극이 형성되고, 게이트 전극 상에 절연막이 형성되며, 절연막 상에 액티브층과 소스/드레인 전극이 형성된다.In the thin film transistor, a gate electrode is formed on an insulating substrate, an insulating film is formed on the gate electrode, and an active layer and a source / drain electrode are formed on the insulating film.
이러한 박막 트랜지스터에는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터, 다결정 실리콘 박막트랜지스터, 산화물 박막 트랜지스터 등이 있다.Such thin film transistors include an amorphous silicon thin film transistor, a polycrystalline silicon thin film transistor, and an oxide thin film transistor.
비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 저가의 비용으로 2m가 넘는 대형 기판상에 균일하게 형성될 수 있는 소자로서 현재 가장 널리 쓰이는 소자이다. 그러나, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터는 전자 이동도가 1cm2 /Vs 이하로 낮아 능동형 유기 발광 다이오드(Active Matrix OLED; AMOLED) 등에 적용하기 어렵다는 단점이 있다.An amorphous silicon thin film transistor is a device that can be uniformly formed on a large substrate over 2 m at low cost and is the most widely used device at present. However, since the amorphous silicon thin film transistor has a low electron mobility of 1 cm 2 / Vs or less, it is difficult to apply it to an active matrix organic light emitting diode (AMOLED).
또한, 다결정 실리콘 박막트랜지스터(poly-Si TFT)는 a-Si TFT 대비 월등히 높은 성능을 갖는 수십에서 수백 cm2 /Vs의 높은 이동도를 갖기 때문에, 기존 a-Si TFT에서 실현하기 힘들었던 고화질 디스플레이에 적용할 수 있는 성능을 갖는다. 그러나, poly-Si TFT를 제작하기 위해서는 a-Si TFT에 비해 복잡한 공정이 필요하고 그에 따른 추가 비용도 증가한다. 특히 p-Si TFT 는 대형 기판에 적용시 균일도가 감소하는 점이 문제점이 있다.In addition, polycrystalline silicon thin film transistors (poly-Si TFTs) have high mobility of tens to hundreds of cm 2 / Vs, which are far superior to a-Si TFTs, It has a performance that can be applied. However, in order to fabricate a poly-Si TFT, a complicated process is required compared to an a-Si TFT, and the additional cost is also increased. Particularly, there is a problem in that uniformity of the p-Si TFT is reduced when applied to a large substrate.
이에 최근 a-Si TFT의 장점과 poly-Si TFT의 장점을 지닐 수 있는 산화 인듐 또는 산화 주석과 같은 산화물을 액티브층으로 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, studies have been actively conducted on the use of an oxide such as indium oxide or tin oxide as an active layer, which has the advantages of the a-Si TFT and the advantage of the poly-Si TFT.
이와 같은 산화물 박막 트랜지스터에 관한 기술은 대한민국 공개특허 제10-2011-0074229호(2011.06.30)에 기재되어 있다.A technology related to such an oxide thin film transistor is described in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0074229 (Jun. 30, 2011).
그러나, 이와 같은 산화 인듐 또는 산화 주석을 액티브층으로 하는 산화물 박막 트랜지스터도 아직까지 전자 이동도, 신뢰성, 및 온-오프(on-off) 비 등 여러 측면에서 고해상도의 LCD 또는 OLED 구현을 위해 요구되는 특성을 만족시키지는 못하고 있는 실정이다.
However, an oxide thin film transistor using such indium oxide or tin oxide as an active layer is still required for implementing a high-resolution LCD or OLED in various aspects such as electron mobility, reliability, and on-off ratio It is impossible to satisfy the characteristics.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 높은 전자 이동도를 갖는 박막 트랜지스터를 제조할 수 있는 산화 갈륨 및 산화 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟, 이를 이용한 박막 트랜지스터, 및 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide an indium oxide sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide capable of producing a thin film transistor having high electron mobility A thin film transistor using the same, and a display device.
이를 위해, 본 발명은 인듐, 갈륨 및 게르마늄 산화물을 포함하되, 인듐원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 50 내지 80at%이고, 갈륨원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 10 내지 30at%이며, 게르마늄원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 5 내지 30at%인 것을 특징으로 하는 산화 갈륨 및 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: depositing indium, gallium, and germanium oxide, wherein the content of indium atoms is 50 to 80 atomic percent relative to the total amount of indium atoms, gallium atoms, and germanium atoms; Wherein the content of germanium atoms is 5 to 30 at% based on the total amount of the indium atoms, the gallium atoms and the germanium atoms, based on the total amount of the indium atoms, the germanium atoms and the germanium atoms in the indium-based sputtering target .
여기서, 상기 산화 갈륨 및 게르마늄을 함유하는 산화 인듐 타겟은 DC 스퍼터링 타겟일 수 있다.Here, the indium oxide target containing gallium oxide and germanium may be a DC sputtering target.
또한, 본 발명은 기판 상에 형성되는 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 포함하는 상기 기판 상에 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 전극과 대응되는 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 액티브층; 및 상기 게이트 절연막 상에 이격되게 배치되어 상기 액티브층과 전기적으로 접속하는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하되, 상기 액티브층은 인듐, 갈륨 및 게르마늄 산화물을 포함하여 이루어지되, 인듐원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 50 내지 80at%이고, 갈륨원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 10 내지 30at%이며, 게르마늄원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 5 내지 30at%인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터를 제공한다.The present invention also provides a semiconductor device comprising: a gate electrode formed on a substrate; A gate insulating film formed on the substrate including the gate electrode; An active layer formed on the gate insulating film corresponding to the gate electrode; And a source electrode and a drain electrode that are disposed on the gate insulating film and are electrically connected to the active layer, wherein the active layer includes indium, gallium, and germanium oxide, Gallium atoms and germanium atoms, the content of gallium atoms is 10 to 30 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms, and the content of germanium atoms is in the range of 50 to 80 at% To 5 < RTI ID = 0.0 > 30 at%. ≪ / RTI >
여기서, 상기 기판은 유리기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어질 수 있다.Here, the substrate may be a glass substrate or a plastic substrate.
그리고, 상기 게이트 전극, 상기 소스 전극, 및 상기 드레인 전극은, 확산 방지막, 및 상기 확산 방지막에 증착되는 구리막; 을 포함하여 이루어질 수 있으며, 상기 확산 방지막은 티타늄, 탄탈늄, 몰리브덴, 크롬, 니켈 또는 백금 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode may include a diffusion barrier film and a copper film deposited on the diffusion barrier film; And the diffusion barrier layer may include any one of titanium, tantalum, molybdenum, chromium, nickel, and platinum.
그리고, 상기 절연막은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.The insulating layer may be made of silicon oxide or silicon nitride.
또한, 본 발명은 상술한 박막 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치를 제공한다.Further, the present invention provides a display device including the thin film transistor described above.
여기서, 상기 디스플레이 장치는 LCD 또는 OLED일 수 있다.
Here, the display device may be an LCD or an OLED.
본 발명에 따르면, 노멀 오프(normally-off)가 가능할 뿐만 아니라 높은 온/오프(on/off)비를 구현할 수 있고, 또한 전자(carrier) 이동도가 향상된 박막 트랜지스터를 제조할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to manufacture a thin film transistor capable of not only a normally-off but also a high on / off ratio and further improved carrier mobility.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도.
도 2는 종래의 박막 트랜지스터와 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 전자 이동도를 비교한 그래프.1 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph comparing electron mobility of a conventional thin film transistor and a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 산화 갈륨 및 산화 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟, 이를 이용한 박막 트랜지스터, 및 디스플레이 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, an indium oxide-based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, a thin film transistor using the same, and a display device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 일 실시예에 따른 산화 갈륨 및 산화 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟은 스퍼터링 증착법, 바람직하게는 DC 스퍼터링 증착법에 의해 박막 트랜지스터의 액티브층을 형성하기 위한 타겟으로 사용될 수 있으며, 이러한 산화 갈륨 및 산화 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟은 인듐, 갈륨 및 게르마늄 산화물을 포함하여 이루어진다. 여기서, 인듐원자의 함유율은 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 50 내지 80at%이고, 갈륨원자의 함유율은 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 10 내지 30at%이며, 게르마늄원자의 함유율은 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 5 내지 30at%이다.An indium oxide-based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide according to an embodiment of the present invention can be used as a target for forming an active layer of a thin film transistor by a sputtering deposition method, preferably a DC sputtering deposition method, An indium oxide-based sputtering target containing gallium and germanium oxide is comprised of indium, gallium and germanium oxides. Here, the content of indium atoms is 50 to 80 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms, the content of gallium atoms is 10 to 30 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms, Is 5 to 30 at% based on the total of the indium atom, the gallium atom and the germanium atom.
이와 같은 스퍼터링 타겟을 이용하여 박막 트랜지스터의 액티브층을 형성할 경우, 박막 트랜지스터는 노멀 오프(normally-off)가 가능하도록 할 뿐만 아니라 높은 온/오프(on/off) 비를 구현할 수 있고, 또한 전자(carrier) 이동도가 향상된다. 즉, 산화 갈륨이 산화 인듐 및 산화 게르마늄과 효과적으로 결합함으로써, 박막 트랜지스터가 노멀 오프 및 높은 온/오프 비를 갖도록 할 수 있고, 또한 산화 인듐, 산화 갈륨, 및 산화 게르마늄의 조성비를 제어함으로써, 박막 트랜지스터의 전자 이동도를 향상시킬 수 있다.When the active layer of the thin film transistor is formed using such a sputtering target, the thin film transistor not only allows the thin film transistor to be normally-off, but also can realize a high on / off ratio, carrier mobility is improved. That is, by effectively bonding gallium oxide with indium oxide and germanium oxide, the thin film transistor can have a normally off and a high on / off ratio, and by controlling the composition ratio of indium oxide, gallium oxide, and germanium oxide, Can be improved.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼터링 타겟은 인듐, 갈륨 및 게르마늄 산화물을 포함하되, 인듐원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 50 내지 80at%이고, 갈륨원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 10 내지 30at%이며, 게르마늄원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 5 내지 30at%인 소결체를 백킹 플레이트에 접합시킴으로써 제조할 수 있다. 여기서, 백킹 플레이트는 소결체를 지지하는 역할을 하는 부재로, 도전성 및 열전도성이 우수한 구리, 바람직하게는 무산소 구리, 티탄, 스테인리스 강으로 이루어질 수 있다.
Meanwhile, the sputtering target according to an embodiment of the present invention includes indium, gallium, and germanium oxide, wherein the content of indium atoms is 50 to 80 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms, and germanium atoms, A sintered body having a content of germanium atoms of 5 to 30 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms relative to the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms, to a backing plate. Here, the backing plate is a member that supports the sintered body, and may be made of copper having excellent conductivity and thermal conductivity, preferably oxygen-free copper, titanium, and stainless steel.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 액정 디스플레이(LCD)나 유기 전계 발광 디스플레이(OLED)의 스위칭 소자나 전류 구동 소자로 사용되는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터는 게이트 전극(100), 게이트 절연막(200), 액티브층(300), 및 소스/드레인 전극(410, 420)을 포함하여 이루어진다.1, a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, which is used as a switching element or a current driving element of a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescence display (OLED), includes a
게이트 전극(100)은 기판(10) 상에 형성되는데, 디스플레이 장치에 적용되는 경우, 기판(10) 상에 제 1 방향, 예컨대, 가로 방향을 따라 배열되는 게이트 라인(미도시)으로부터 분기되어 형성된다. The
이러한, 게이트 전극(100)에는 박막 트랜지스터를 온/오프 하기 위한 전압이 인가된다. 이를 위해, 게이트 전극(100)은 금속, 또는 금속 산화물과 같은 전도성 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 게이트 전극(100)은 Pt, Ru, Au, Ag, Mo, Al, W 또는 Cu와 같은 금속, 또는 IZO(InZnO) 또는 AZO(AlZnO)와 같은 금속 또는 전도성 산화물로 이루어질 수 있다.A voltage for turning on / off the thin film transistor is applied to the
그리고, 게이트 전극(100)은 확산 방지막(미도시) 및 확산 방지막에 증착된 구리막의 구조로 이루어질 수 있다. 확산 방지막(미도시)은 구리 원자가 기판(10)으로 확산되는 것을 방지하여, 구리의 결합력 및 전기적 특성을 향상시키기 위한 것으로, 티타늄, 탄탈늄, 몰리브덴, 크롬, 니켈 또는 백금 중 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.The
한편, 기판(10)은 박막 트랜지스터를 위한 열역학적 및 기계적 요구사항을 만족시킬 수 있는 유리, 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer), 금속 산화물, 세라믹 물질, 플라스틱 등이 사용될 수 있다. 특히, 기판(10)은 유리 또는 플라스틱인 것이 바람직하나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
On the other hand, the
게이트 절연막(200)은 통상적인 반도체 소자에 사용되는 절연 물질로 형성될 수 있는데, 특히, 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 게이트 절연막(200)은 SiO2 또는 SiO2보다 유전율이 높은 High-K 물질인 HfO2, Al2O3, Si3N4 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이러한 게이트 절연막(200)은 게이트 전극(100), 게이트 라인(미도시)을 포함한 기판(10)의 상부 전면에 걸쳐 적층 형성된다.
The
액티브층(300)은 게이트 전극(100)에 대응되는 게이트 절연막(200) 상에 형성되되, 인듐, 갈륨 및 게르마늄 산화물을 포함하여 이루어진다. 여기서, 인듐원자의 함유율은 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 50 내지 80at%이고, 갈륨원자의 함유율은 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 10 내지 30at%이며, 게르마늄원자의 함유율은 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 5 내지 30at%이다. The
이러한 액티브층(300)은 상술한 산화 갈륨 및 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟을 이용한 스퍼터링 증착법을 통해 게이트 절연막(200) 상에 증착된 후, 패터닝되어 형성된다.The
액트브층(300)이 이와 같이 이루어짐으로써, 상술한 바와 같이, 본 발명의 박막 트랜지스터는 노멀 오프(normally-off)가 가능하도록 할 뿐만 아니라 높은 온/오프(on/off) 비를 구현할 수 있고, 또한 높은 전자(carrier) 이동도를 가질 수 있다.As described above, since the
도 2는 종래의 박막 트랜지스터와 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 전자 이동도를 비교한 그래프이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 종래 산화 인듐, 산화 갈륨, 산화 아연으로 이루어진 액티브층을 갖는 박막 트랜지스터의 경우 약 7.2㎠/V·s 의 전자 이동도를 갖는 반면, 인듐, 게르마늄, 갈륨을 7:1:2의 원자비로 포함하여 이루어진 액티브층을 갖는 박막 트랜지스터의 경우 약 25.6㎠/V·s 의 전자 이동도를 가짐을 알 수 있다.
2 is a graph comparing electron mobility of a conventional thin film transistor and a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a thin film transistor having an active layer made of indium oxide, gallium oxide, and zinc oxide has electron mobility of about 7.2 cm 2 / V · s, while indium, germanium, : 2 in the case of a thin film transistor having an active layer including an atomic ratio of about 25.6 cm 2 / V · s.
소스 전극(410) 및 드레인 전극(420)은 게이트 절연막(200) 상에 이격되게 배치되며 액티브층(300)과 전기적으로 접속한다. The
이러한 소스 전극(410) 및 드레인 전극(420)은 금속 등 도전 물질로 이루어질 수 있고, 게이트 전극(300)과 같이 확산 방지막(미도시) 및 확산 방지막(미도시)에 증착된 구리막의 구조로 이루어질 수 있다.The
여기서, 소스 전극(410) 및 드레인 전극(420)은 금속 박막을 게이트 절연막(200)과 액티브층(300) 상부에 증착한 후 이를 패터닝하여 형성된다. 이때, 패터닝을 통해 형성되는 소스 전극(410) 및 드레인 전극(420)은 하부로 게이트 전극(100)에 일정부분 오버랩 되고, 횡 방향으로 서로 간에 서로 마주하도록, 즉, 액티브층(300)의 채널 영역을 사이에 두고 서로 이격되어 배치된다. 이때, 소스 전극(410)은 기판(10) 상에서, 게이트 라인(미도시)과 직교하는 제 2 방향, 예컨대, 세로 방향을 따라 배열되는 데이터 라인(미도시)과 연결된다. 그리고 드레인 전극(420)은 소스 및 드레인 전극(410, 420)의 상부에 형성되는 보호층(미도시) 형성 시 드레인 전극(420)의 일부를 노출시키도록 형성되는 드레인 콘택홀(미도시)을 통해, 보호층(미도시)의 상부에 투명 도전물질을 패터닝하여 형성되는 화소전극(미도시)과 연결된다.The
한편, 액티브층(300)과 소스 및 드레인 전극(410, 420) 사이에는 불순물 반도체층인 오믹 콘택층(미도시)이 형성될 수 있다. 이때, 액티브층(300)의 채널 영역 상에 증착되어 있는 오믹 콘택층(미도시)은 소스 전극(410) 및 드레인 전극(420) 형성을 위한 패터닝 공정 시 이의 상부에 증착되어 있는 금속 박막과 함께 제거된다.
An ohmic contact layer (not shown), which is an impurity semiconductor layer, may be formed between the
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims as well as the appended claims.
10: 기판 100: 게이트 전극
200: 게이트 절연막 300: 액티브층
410: 소스 전극 420: 드레인 전극10: substrate 100: gate electrode
200: gate insulating film 300: active layer
410: source electrode 420: drain electrode
Claims (9)
인듐원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 50 내지 80at%이고,
갈륨원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 10 내지 30at%이며,
게르마늄원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 5 내지 30at%인 것을 특징으로 하는 산화 갈륨 및 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟.
Indium, gallium and germanium oxides,
The content of indium atoms is 50 to 80 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms,
The content of gallium atoms is 10 to 30 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms,
Wherein the content of germanium atoms is 5 to 30 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms.
상기 산화 갈륨 및 게르마늄을 함유하는 산화 인듐 타겟은 DC 스퍼터링 타겟인 것을 특징으로 하는 산화 갈륨 및 게르마늄을 함유하는 산화 인듐계 스퍼터링 타겟.
The method according to claim 1,
Wherein the indium oxide target containing gallium oxide and germanium is a DC sputtering target. 2. The indium based sputtering target according to claim 1, wherein the indium oxide target containing gallium oxide and germanium is a DC sputtering target.
상기 게이트 전극을 포함하는 상기 기판 상에 형성되는 게이트 절연막;
상기 게이트 전극과 대응되는 상기 게이트 절연막 상에 형성되는 액티브층; 및
상기 게이트 절연막 상에 이격되게 배치되어 상기 액티브층과 전기적으로 접속하는 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하되,
상기 액티브층은 인듐, 갈륨 및 게르마늄 산화물을 포함하여 이루어지되,
인듐원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 50 내지 80at%이고,
갈륨원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 10 내지 30at%이며,
게르마늄원자의 함유율이 인듐원자, 갈륨원자 및 게르마늄원자의 합계 대비 5 내지 30at%인 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
A gate electrode formed on the substrate;
A gate insulating film formed on the substrate including the gate electrode;
An active layer formed on the gate insulating film corresponding to the gate electrode; And
And a source electrode and a drain electrode which are disposed on the gate insulating film and are electrically connected to the active layer,
Wherein the active layer comprises indium, gallium, and germanium oxide,
The content of indium atoms is 50 to 80 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms,
The content of gallium atoms is 10 to 30 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms,
Wherein the content ratio of germanium atoms is 5 to 30 at% based on the total amount of indium atoms, gallium atoms and germanium atoms.
상기 기판은 유리기판 또는 플라스틱 기판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
The method of claim 3,
Wherein the substrate comprises a glass substrate or a plastic substrate.
상기 게이트 전극, 상기 소스 전극, 및 상기 드레인 전극은,
확산 방지막, 및
상기 확산 방지막에 증착되는 구리막; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
The method of claim 3,
The gate electrode, the source electrode, and the drain electrode,
Diffusion barrier film, and
A copper film deposited on the diffusion preventing film; And a gate electrode formed on the gate insulating film.
상기 확산 방지막은 티타늄, 탄탈늄, 몰리브덴, 크롬, 니켈 또는 백금 중 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
6. The method of claim 5,
Wherein the diffusion barrier layer comprises any one of titanium, tantalum, molybdenum, chromium, nickel, and platinum.
상기 절연막은 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터.
The method of claim 3,
Wherein the insulating film is made of silicon oxide or silicon nitride.
A display device comprising the thin film transistor according to any one of claims 3 to 7.
상기 디스플레이 장치는 LCD 또는 OLED인 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the display device is an LCD or an OLED.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130002524A KR20140090452A (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Indium oxide based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, thin film transistor using the same, and display device comprising the thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130002524A KR20140090452A (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Indium oxide based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, thin film transistor using the same, and display device comprising the thin film transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140090452A true KR20140090452A (en) | 2014-07-17 |
Family
ID=51738074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130002524A KR20140090452A (en) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Indium oxide based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, thin film transistor using the same, and display device comprising the thin film transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140090452A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160035304A (en) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 부산대학교 산학협력단 | Ge DOPING InZnO ACTIVE-LAYER APPLICATED THIN FILM TRANSISTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
-
2013
- 2013-01-09 KR KR1020130002524A patent/KR20140090452A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160035304A (en) * | 2014-09-23 | 2016-03-31 | 부산대학교 산학협력단 | Ge DOPING InZnO ACTIVE-LAYER APPLICATED THIN FILM TRANSISTOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8319217B2 (en) | Oxide semiconductor thin film transistor, method of manufacturing the same, and organic electroluminescent device including the same | |
| US10692975B2 (en) | Thin-film transistor array substrate | |
| JP5105842B2 (en) | Display device using oxide semiconductor and manufacturing method thereof | |
| US9087907B2 (en) | Thin film transistor and method of manufacturing the same | |
| EP2506308A1 (en) | Amorphous oxide thin film transistor, method for manufacturing the same, and display panel | |
| US8378342B2 (en) | Oxide semiconductor and thin film transistor including the same | |
| KR101901251B1 (en) | Oxide semiconductor thin film transistor and method for manifacturing the same | |
| US20170033227A1 (en) | Metal oxide tft with improved source/drain contacts and reliability | |
| US9076721B2 (en) | Oxynitride channel layer, transistor including the same and method of manufacturing the same | |
| CN111341848A (en) | Thin film transistor, method of manufacturing the same, and display device including the same | |
| WO2015119385A1 (en) | Thin-film transistor having active layer made of molybdenum disulfide, method for manufacturing same, and display device comprising same | |
| US9224820B2 (en) | Oxide semiconductor sputtering target, method of manufacturing thin-film transistors using the same, and thin film transistor manufactured using the same | |
| KR20100082576A (en) | Oxide semiconductor and thin film transistor comprising the same | |
| US10121883B2 (en) | Manufacturing method of top gate thin-film transistor | |
| TWI664734B (en) | A method for fabricating a thin film transistor | |
| KR20120084940A (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
| KR20110080118A (en) | Thin film transistor having etch stop multi-layers and method of manufacturing the same | |
| KR20140090452A (en) | Indium oxide based sputtering target containing gallium oxide and germanium oxide, thin film transistor using the same, and display device comprising the thin film transistor | |
| KR101405257B1 (en) | Oxide semiconductor target, and method of manufacturing thin-film transistor using the same | |
| JP5553868B2 (en) | Display device using oxide semiconductor and manufacturing method thereof | |
| KR20130029272A (en) | Thin film transistor | |
| CN110808289A (en) | Top gate Schottky oxide thin film transistor and preparation method thereof | |
| KR101325573B1 (en) | Thin film transistor having active layer consisting of indium containing silicon and germanium and display device having the same | |
| KR20170025248A (en) | Thin Film Transistor comprising double layer gate insulator and fabricating method thereof | |
| JP2023003394A (en) | Oxide semiconductor sputtering target and method of fabricating thin film transistor using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |