KR20160103576A - Method of fabricating for Zn doped tin oxide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막의 제조 방법에 관련된 것으로, 보다 상세하게는, 주석 및 아연이 포함된 소스 용액을 이용한 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법에 관련된 것이다.The present invention relates to a method for producing a thin film, and more particularly, to a method for manufacturing a zinc-doped tin oxide thin film using a source solution containing tin and zinc.
반도체 메모리 소자, 발광 다이오드, 시스템 반도체 소자, 전력 반도체 소자, 슈퍼 커패시터 등 반도체 소자 기술의 발전에 따라, 소자의 신뢰성, 수명 등을 향상시키기 위해, 우수한 특성을 갖는 박막의 제조 방법이 연구되고 있다.BACKGROUND ART [0002] As semiconductor device technologies such as semiconductor memory devices, light emitting diodes, system semiconductor devices, power semiconductor devices, and super capacitors have been developed, thin film production methods having excellent characteristics have been researched to improve device reliability and lifetime.
특히, 최근 박막 트랜지스터의 active layer, 또는 전극으로 사용하기 위해, 산화 아연 기반의 금속 산화물, 예를 들어, IGZO, IZO, ZTO, HIZO, AZO 등, 우수한 특성을 갖는 금속 산화물 박막 및 그 제조 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. In particular, metal oxide thin films having excellent properties such as zinc oxide-based metal oxides such as IGZO, IZO, ZTO, HIZO and AZO for use as active layers or electrodes of thin film transistors Researches are being actively conducted.
예를 들어, 대한민국 특허 공개 공보 10-2010-0041348(출원인: 한국과학기술연구원, 출원번호 10-2008-0100491)에는 금속 산화물을 함유하는 용액을 준비하고, 상기 용액에 동종 또는 이종의 금속 산화물의 나노 분말을 분산시켜 금속 산화물 졸을 제조하고, 이를 다공성 기판에 도포 및 건조하여, 고가의 장비 없이, 저온 공정으로, 치밀하고 얇은 두께의 금속 산화물 박막을 제조하는 기술이 개시되어 있다. For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0041348 (Applicant: Korea Institute of Science and Technology, Application No. 10-2008-0100491) discloses a method of preparing a solution containing a metal oxide and adding a solution of a homogeneous or heterogeneous metal oxide Discloses a technique for producing a metal oxide thin film having a dense and thin thickness by a method of manufacturing a metal oxide sol by dispersing a nanopowder, coating the same on a porous substrate, and drying it at a low temperature without expensive equipments.
우수한 특성을 갖는 금속 산화물 박막을 간소한 공정으로 제조하기 위한 다양한 연구 개발들이 진행 중이며, 제조 공정에서 금속 산화물 박막의 활용 부분에 따라 금속 산화물 박막의 특성을 조절하는 연구 개발이 필요한 실정이다. Various research and development are being carried out to fabricate metal oxide thin films having excellent properties in a simple process. Research and development are needed to control the characteristics of metal oxide thin films according to the application portion of metal oxide thin films in the manufacturing process.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고신뢰성의 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method of manufacturing a zinc-doped tin oxide thin film having high reliability.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a zinc-doped tin oxide thin film having a simplified manufacturing process.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 저온 공정이 가능한 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a zinc-doped tin oxide thin film which can be subjected to a low-temperature process.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 비용이 감소된 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a zinc-doped tin oxide thin film having a reduced manufacturing cost.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 이동도가 향상된 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing zinc oxide-doped tin oxide thin film having improved mobility.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 박막의 제조 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a method for manufacturing a thin film.
일 실시 예에 따르면, 상기 박막의 제조 방법은, 주석, 및 아연을 포함하는 소스 용액(source solution)을 준비하는 단계, 및 상기 소스 용액을 기판 상에 제공하여, 아연이 도핑된 주석 산화물을 포함하는 베이스 막(base layer)을 제조하는 단계를 포함하되, 상기 베이스 막 내에 아연의 함량이 상기 소스 용액 내에 아연의 함량보다 낮은 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the method of making a thin film comprises: preparing a source solution comprising tin and zinc; and providing the source solution on a substrate to form a layer comprising zinc-doped tin oxide Wherein the base film has a zinc content lower than the zinc content in the source solution.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하는 단계는, 상기 소스 용액을 액적(液滴, droplet) 상태로 분무시키는 단계, 및 상기 액적 상태의 상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, providing the source solution on the substrate comprises: spraying the source solution in a droplet state; and providing the source solution in the droplet state on the substrate .
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 막 내에 아연의 함량은 1% 미만인 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the content of zinc in the base film may be less than 1%.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 막의 이동도는 14 cm2/Vs 보다 큰 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the mobility of the base film may include greater than 14 cm 2 / Vs.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 막은 상압(常壓) 조건에서 제조되는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the base film may be manufactured under atmospheric pressure conditions.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액을 준비하는 단계는, 주석 화합물 및 아연 화합물을 준비하는 단계, 및 동일한 양의 상기 주석 화합물 및 상기 아연 화합물을 용매에 용해하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, preparing the source solution may comprise preparing a tin compound and a zinc compound, and dissolving the same amount of the tin compound and the zinc compound in a solvent.
일 실시 예에 따르면, 상기 주석 화합물은 SnCl2, SnCl2 2H2O, CH3(CH2)3SnCl3, 또는 SnCl4 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 아연 화합물은 ZnCl2, (CH3CO2)2Zn, Zn(CH3COO)2 2H2O, 또는 Zn(NO3)2 xH2O(x는 1 이상의 정수) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the tin compound SnCl 2, SnCl 2 2H 2 O, CH 3 (CH 2 ) 3 SnCl 3 , or SnCl 4 , wherein the zinc compound is at least one of ZnCl 2 , (CH 3 CO 2 ) 2 Zn, Zn (CH 3 COO) 2 2H 2 O, or Zn (NO 3) 2 xH 2 O may include at least one of a (x is an integer of 1 or greater).
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 막은 결정질 주석 산화물에 아연이 도핑된 구조를 갖는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the base film may include a structure in which crystalline tin oxide is doped with zinc.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 막은 결정질 구조(crystalline structure)를 갖는 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the base film may comprise a crystalline structure.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액 내에 주석에 대한 아연의 비율보다, 상기 베이스 막 내에 주석에 대한 아연의 비율이 더 낮은 것을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the ratio of zinc to tin in the base film may be lower than the ratio of zinc to tin in the source solution.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주석 및 아연을 포함하는 소스 용액을 기판 상에 제공하여, 아연이 도핑된 주석 산화물을 포함하는 베이스 막을 제조하되, 상기 베이스 막 내에 아연의 함량이 상기 소스 용액 내의 아연의 함량보다 낮을 수 있다. 또한, 상기 베이스 막은 결정질 구조를 포함하도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 제조 공정이 간소화되고, 제조 비용이 절감된, 고 이동도를 갖는 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a source solution containing tin and zinc is provided on a substrate to produce a base film containing zinc-doped tin oxide, By weight. In addition, the base film may be formed to include a crystalline structure. This can provide a method for manufacturing a zinc-doped tin oxide thin film having a high mobility, in which the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 XPS 결과 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따라 제조된 박막의 XPS 결과 그래프이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 TEM 사진들이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 이동도 및 전류-전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 이동도 및 전류-전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 1 is a view for explaining an apparatus for manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph of XPS results of a thin film produced according to the method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph of XPS results of a thin film prepared according to a comparative example of the present invention.
FIGS. 4 and 5 are TEM photographs of a thin film produced according to the method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph illustrating mobility and current-voltage characteristics of a thin film manufactured according to the method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph illustrating mobility and current-voltage characteristics of a thin film manufactured according to a method of manufacturing a thin film according to a comparative example of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when an element is referred to as being on another element, it may be directly formed on another element, or a third element may be interposed therebetween. Further, in the drawings, the thicknesses of the films and regions are exaggerated for an effective explanation of the technical content.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Also, while the terms first, second, third, etc. in the various embodiments of the present disclosure are used to describe various components, these components should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. Thus, what is referred to as a first component in any one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and exemplified herein also includes its complementary embodiment. Also, in this specification, 'and / or' are used to include at least one of the front and rear components.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. The singular forms "a", "an", and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. It is also to be understood that the terms such as " comprises "or" having "are intended to specify the presence of stated features, integers, Should not be understood to exclude the presence or addition of one or more other elements, elements, or combinations thereof.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
In the following description of the present invention, a 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 실시 예에 따른 아연이 도핑된 주석 산화물 박막의 제조 방법이 설명된다. A method of manufacturing a zinc-doped tin oxide thin film according to an embodiment of the present invention is described.
소스 용액(source solution)이 준비된다. 상기 소스 용액은, 주석 및 아연을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액은 용매에, 주석 화합물 및 아연 화합물이 용해된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 아세톤(acetone)이고, 상기 주석 화합물은 SnCl2이고, 상기 아연 화합물은 ZnCl2일 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 주석 화합물은 SnCl2 2H2O, CH3(CH2)3SnCl3, 또는 SnCl4 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고, 상기 아연 화합물은 (CH3CO2)2Zn, Zn(CH3COO)2 2H2O, 또는 Zn(NO3)2 xH2O(x는 1 이상의 정수) 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. A source solution is prepared. The source solution may comprise tin and zinc. According to one embodiment, the source solution may be a solvent in which a tin compound and a zinc compound are dissolved. For example, the solvent is acetone (acetone), and the tin compound SnCl 2, the zinc compounds can be ZnCl 2. According to another embodiment, the tin compound comprises at least one of SnCl 2 2H 2 O, CH 3 (CH 2 ) 3 SnCl 3 , or SnCl 4 , and the zinc compound is (CH 3 CO 2 ) 2 Zn, Zn (CH 3 COO) 2 2H 2 O, or Zn (NO 3) 2 xH 2 O may include at least one of a (x is an integer of 1 or greater).
기판이 준비된다. 상기 기판은, 실리콘 반도체 기판, 화합물 반도체 기판, 유리 기판, 플라스틱 기판, 금속 기판, 또는 투명한 도전성 기판 중에서 어느 하나일 수 있다. A substrate is prepared. The substrate may be any one of a silicon semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate, a glass substrate, a plastic substrate, a metal substrate, or a transparent conductive substrate.
상기 기판 상에 상기 소스 용액이 제공되어, 주석 및 아연의 화합물을 포함하는 베이스 막이 제조될 수 있다. 상기 소스 용액을 이용하여 상기 기판 상에 상기 베이스 막을 제조하는 단계는, 상압(常壓) 조건에서 수행될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판 상에 소스 용액을 제공하는 단계는, 상기 소스 용액을 액적(液滴, droplet) 상태로 분무시키는 단계, 및 상기 액적 상태의 상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. The source solution is provided on the substrate so that a base film comprising a compound of tin and zinc can be prepared. The step of preparing the base film on the substrate using the source solution may be performed under atmospheric pressure. According to one embodiment, providing the source solution on the substrate comprises: spraying the source solution in a droplet state; and providing the source solution in the droplet state on the substrate Step < / RTI >
상기 베이스 막 내에 아연의 함량은, 상기 소스 용액 내의 아연의 함량보다 낮을 수 있다. 또한, 상기 소스 용액 내에 주석에 대한 아연의 비율과 비교하여, 상기 베이스 막 내에 주석에 대한 아연의 비율이 현저하게 낮을 수 있다. 다시 말하면, 상기 소스 용액이 상대적으로 높은 함량의 아연을 포함하더라도, 상기 베이스 막 내에 아연의 함량은 상기 소스 용액 내의 아연의 함량보다 현저하게 낮을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 막 내에 아연의 함량은 1% 미만이거나, 또는 아연/주석의 비율이 0.1 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 막은, 아연이 도핑된 주석 산화물을 포함할 수 있다. The content of zinc in the base film may be lower than the content of zinc in the source solution. Further, the ratio of zinc to tin in the base film can be remarkably low as compared with the ratio of zinc to tin in the source solution. In other words, even if the source solution contains a relatively high content of zinc, the content of zinc in the base film may be significantly lower than the content of zinc in the source solution. According to one embodiment, the content of zinc in the base film may be less than 1%, or the ratio of zinc / tin may be less than 0.1. Accordingly, the base film may include tin oxide doped with zinc.
상기 베이스 막은, 결정질 구조(crystalline structure)를 가질 수 있다. 보다 상세하게, 상기 베이스 막은 비정질 구조(amorphous structure) 및 결정질 구조를 동시에 가질 수 있다. 상기 베이스 막 내의 결정질 구조는 결정질 주석 산화물일 수 있다. 다시 말하면, 상기 베이스 막은, 상기 결정질 주석 산화물에 아연이 도핑된 것일 수 있다. The base film may have a crystalline structure. More specifically, the base film may have an amorphous structure and a crystalline structure at the same time. The crystalline structure in the base film may be crystalline tin oxide. In other words, the base film may be zinc-doped with the crystalline tin oxide.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주석 및 아연을 포함하는 상기 소스 용액이 준비되고, 상기 소스 용액을 이용한 용액 공정으로 상압 조건에서, 아연이 도핑된 주석 산화물을 포함하는 상기 베이스 막이 제조될 수 있다. 상기 베이스 막 내에 낮은 아연의 함량 및/또는 결정질 구조를 갖는 주석 산화물로 인해, 상기 베이스 막의 이동도는 14 cm2/VS 보다 클 수 있다. 이에 따라, 제조 공정이 간소화되고, 저온 공정이 가능하고, 제조 비용이 감소된 고 이동도의 박막의 제조 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the source solution containing tin and zinc is prepared, and the base film containing zinc-doped tin oxide can be produced under normal pressure conditions by a solution process using the source solution. Due to tin oxide having a low content of zinc and / or a crystalline structure in the base film, the mobility of the base film may be greater than 14 cm 2 / VS. Thus, a manufacturing method of a thin film having a high mobility with a simplified manufacturing process, a low temperature process, and a reduced manufacturing cost can be provided.
상술된 본 발명의 실시 예와 달리, 물리 기상 증착 공정으로 주석 및 아연을 포함하는 박막을 증착하는 경우, 진공 상태를 구현하기 위해 공정 단가가 상승될 수 있다. 또한, 스핀 코팅 또는 잉크젯 프린팅 방식으로 주석 및 아연을 포함하는 박막을 제조하는 경우, 균일한 두께로 박막을 성장시키는 것이 용이하지 않으며, 제조된 박막의 이동도가 낮아, 박막의 이동도를 높이기 위한 후속 열처리 공정이 요구될 수 있다. Unlike the embodiment of the present invention described above, when depositing a thin film containing tin and zinc in a physical vapor deposition process, the process cost can be increased to realize a vacuum state. Further, when a thin film containing tin and zinc is prepared by spin coating or inkjet printing, it is not easy to grow a thin film with a uniform thickness, and since the mobility of the thin film is low, A subsequent heat treatment process may be required.
하지만, 상술된 바와 같이, 본 발명이 실시 예에 따르면, 상기 액적 상태의 상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하여 고 이동도 및 고신뢰성을 갖는 박막이, 후속 열처리 공정 없이, 용이하게 제조될 수 있다. However, as described above, according to this embodiment of the present invention, the source solution of the droplet state is provided on the substrate so that a thin film having high mobility and high reliability can be easily manufactured without a subsequent heat treatment process have.
다만, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법은, 후속 열처리 공정 없이 고 이동도를 갖는 박막을 용이하게 제조할 수 있다는 것으로 해석되며, 본 발명의 기술적 사상이, 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법이 수행된 후, 후속 열처리 공정을 추가적으로 수행하는 것을 배제하는 것은 아니다. However, it should be understood that the method of manufacturing a thin film according to the embodiment of the present invention described above can easily produce a thin film having high mobility without a subsequent heat treatment process, and the technical idea of the present invention It is not excluded to further perform the subsequent heat treatment process after the thin film production method according to the present invention is performed.
상술된 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 상기 베이스 막은, 박막 트랜지스터(Thin film transistor)의 활성층(active layer)로 사용되거나, 또는, 전극 등으로 사용될 수 있다.
The base film manufactured according to the embodiment of the present invention may be used as an active layer of a thin film transistor or as an electrode.
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 베이스 막을 제조하기 위한 제조 장치가 설명된다. Hereinafter, a manufacturing apparatus for manufacturing a base film according to the method for manufacturing a thin film according to the above-described embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막의 제조 장치를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining an apparatus for manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막의 제조 장치는, 캐리어 가스 공급부(110, carrier gas provider), 소스 용액 저장 탱크(120), 초음파 발생부(130), 및 챔버(140)를 포함할 수 있다. 1, an apparatus for manufacturing a thin film according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 캐리어 가스 공급부(110)는 상기 소스 용액 저장 탱크(120)와 연결되고, 캐리어 가스를 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 캐리어 가스는 질소 가스(N2 gas)일 수 있다. The carrier
상기 소스 용액 저장 탱크(120)에는 소스 용액(210)이 저장될 수 있다. 상기 소스 용액(210)은, 상술된 것과 같이, 용매에 주석 화합물 및 아연 화합물이 용해된 것일 수 있다. The source
상기 초음파 발생부(130)는 상기 소스 용액 저장 탱크(120) 내에 배치될 수 있다. 상기 초음파 발생부(130)는 초음파를 발생시켜, 상기 소스 용액(210)을 액적 상태(212)로 분무시킬 수 있다. 상기 액적 상태의 상기 소스 용액(212)은 상기 캐리어 가스에 의해 상기 챔버(140) 내로 제공될 수 있다. The
상기 챔버(140) 내에 기판(220)이 배치될 수 있다. 상기 챔버(140)의 내부 온도는, 예를 들어, 250℃~400℃일 수 있다. 상기 챔버(140)의 내부는 상압 조건일 수 있다. The
상기 기판(220) 상으로, 상기 액적 상태의 상기 소스 용액(212)이 제공되어, 상기 기판(220) 상에, 상술된 상기 베이스 막이 제조될 수 있다. 상술된 바와 같이, 상기 베이스 막 내의 아연의 함량은 상기 소스 용액(210) 내의 아연의 함량보다 낮고, 상기 베이스 막 내에 주석에 대한 아연의 비율은 상기 소스 용액(210) 내에 주석에 대한 아연의 비율보다 낮을 수 있다.
The
이하, 상술된 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 박막의 특성 평가 결과가 설명된다. Hereinafter, the evaluation results of characteristics of the thin film produced according to the embodiment of the present invention described above will be described.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 XPS 결과 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따라 제조된 박막의 XPS 결과 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the XPS results of a thin film manufactured according to the method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a graph of XPS results of a thin film manufactured according to a comparative example of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 주석 화합물로 SnCl2 및 아연 화합물로 ZnCl2를 준비하고, 용매로 아세톤을 준비하였다. SnCl2 및 ZnCl2의 양을 실질적으로 동일하도록 제어한 상태로 아세톤에 용해하여, 소스 용액을 제조하였다. 2 and 3, SnCl 2 as a tin compound and ZnCl 2 as a zinc compound were prepared, and acetone was prepared as a solvent. SnCl 2 and ZnCl 2 were controlled so as to be substantially equal to each other to dissolve in acetone to prepare a source solution.
상기 소스 용액을 이용하여, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 소스 용액을 액적 상태로 분무시키고, 상기 액적 상태의 상기 소스 용액을, 350℃ 조건에서 기판 상에 제공하여, 본 발명의 실시 예에 따른 아연이 도핑된 주석 산화물 박막을 제조하였다. Using the source solution, according to an embodiment of the present invention, the source solution is sprayed in a droplet state, and the source solution in the droplet state is provided on a substrate at 350 DEG C, Doped tin oxide thin films were prepared.
상술된 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예로, 상기 소스 용액을 이용한 스핀 코팅(spin coating) 방법으로, 상술된 실시 예와 동일한 온도 조건인 350℃ 조건에서, 상기 기판 상에 제공하여, 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따른 아연 주석 산화물 박막을 제조하였다. As a comparative example of the above-described embodiment of the present invention, the spin coating method using the source solution is provided on the substrate under the same temperature condition of 350 캜 as the above-described embodiment, Zinc tin oxide thin films according to comparative examples were prepared.
실시 예 및 비교 예에 따라 제조된 박막들에 대해서 박막 표면 전처리(예를 들어, sputtering) 과정 없이, XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)을 수행하고, 결과를 측정하였다. 실시 예 및 비교 예에 따른 박막들의 XPS 분석 결과는 아래 <표 1>과 같다. Thin films prepared according to Examples and Comparative Examples were subjected to X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) without a thin film surface pretreatment (for example, sputtering) and the results were measured. The XPS analysis results of the thin films according to Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 below.
<표 1>, 도 2, 및 도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따라, 상기 소스 용액을 액적 상태로 분무시키고, 액적 상태의 상기 소스 용액을 기판 상에 제공하여 박막을 제조한 경우, 상기 소스 용액 내에 주석에 대한 아연의 함량과 비교하여, 박막 내에 주석에 대한 아연의 함량이 현저하게 낮은 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 경우, 상기 소스 용액 내의 아연의 극히 일부가 상기 박막에 도핑되어, 아연이 도핑된 주석 산화물 박막이 제조됨을 확인할 수 있다. As can be seen from Table 1, FIG. 2, and FIG. 3, according to the embodiment of the present invention, the source solution is sprayed in a droplet state and the source solution in a droplet state is provided on the substrate to produce a thin film , It can be confirmed that the content of zinc in the thin film is significantly lower than that of zinc in the source solution. In addition, according to the embodiment of the present invention, it is confirmed that a very small amount of zinc in the source solution is doped into the thin film to produce a zinc-doped tin oxide thin film.
반면, 본 발명의 비교 예에 따라 상기 소스 용액을 이용한 스핀 코팅 방법으로 박막을 제조하는 경우, 상기 소스 용액 내에 주석에 대한 아연의 함량과 박막 내의 주석에 대한 아연의 함량이 실질적으로 동일한 것을 확인할 수 있다. On the other hand, when the thin film was prepared by the spin coating method using the source solution according to the comparative example of the present invention, it was confirmed that the content of zinc in tin in the source solution and the content of zinc in tin in the thin film were substantially the same have.
결론적으로, 본 발명의 실시 예에 따라, 소스 용액을 액적 상태로 분무시키고, 액적 상태의 상기 소스 용액을 기판 상에 제공하는 것이, 아연 및 주석을 포함하는 상기 소스 용액을 이용하여 아연이 도핑된 주석 산화물 박막을 제조하는 효과적인 방법임을 확인할 수 있다. Consequently, according to an embodiment of the present invention, spraying the source solution into the droplet state and providing the source solution in the droplet state on the substrate can be achieved by using the source solution comprising zinc and tin to form a zinc- It can be confirmed that it is an effective method for producing a tin oxide thin film.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 TEM 사진들이다. FIGS. 4 and 5 are TEM photographs of a thin film produced according to the method of manufacturing a thin film according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 방법으로 제조된 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 박막들의 TEM 사진을 촬영하였다. 도 4의 (a) 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 박막의 TEM 사진이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따라 제조된 박막의 TEM 사진이다. Referring to FIGS. 4 and 5, TEM photographs of thin films according to Examples and Comparative Examples of the present invention manufactured by the method described with reference to FIGS. 2 and 3 were taken. 4 (a) and 5 (b) are TEM images of a thin film manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 (b) .
도 4 및 도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따라 액적 상태의 상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하여 제조된 박막의 경우, 비정질 구조와 결정질 구조를 모두 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 경우, 결정질 구조의 주석 산화물(SnO2)을 갖는 박막이 제조됨을 확인할 수 있다. As can be seen from FIGS. 4 and 5, it can be confirmed that the thin film prepared by providing the source solution in the droplet state on the substrate according to the embodiment of the present invention has both an amorphous structure and a crystalline structure. Also, according to the embodiment of the present invention, it is confirmed that a thin film having a crystalline structure of tin oxide (SnO 2 ) is produced.
반면, 본 발명의 비교 예에 따라 상기 소스 용액을 이용한 스핀 코팅 방법으로 박막을 제조하는 경우, 비정질 상태의 아연 주석 산화물 박막이 제조된 것을 확인할 수 있다. On the other hand, according to the comparative example of the present invention, when the thin film is prepared by the spin coating method using the source solution, it can be confirmed that the amorphous zinc tin oxide thin film is produced.
결론적으로, 본 발명의 실시 예에 따라, 소스 용액을 액적 상태로 분무시키고, 액적 상태의 상기 소스 용액을 기판 상에 제공하는 것이, 결정질 상태의 주석 산화물을 포함하는 박막을 형성하는 효과적인 방법임을 확인할 수 있다. In conclusion, according to an embodiment of the present invention, it is confirmed that spraying the source solution in a droplet state and providing the source solution in the droplet state on the substrate is an effective method of forming a thin film containing tin oxide in a crystalline state .
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 이동도 및 전류-전압 특성을 설명하기 위한 그래프이고, 도 7 본 발명의 실시 예에 대한 비교 예에 따른 박막의 제조 방법에 따라 제조된 박막의 이동도 및 전류-전압 특성을 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 6 is a graph for explaining the mobility and current-voltage characteristics of a thin film produced according to the method of manufacturing a thin film according to the embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a graph And the current-voltage characteristics of the thin film produced according to the method of the present invention.
도 6 및 도 7을 참조하면, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 방법으로 제조된 본 발명의 실시 예 및 비교 예에 따른 박막들의 전류-전압 특성 및 이동도를 측정하였다. 도 6 및 도 7에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시 예에 따라 액적 상태의 상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하여 제조된 박막의 포화 이동도(saturation mobility)는 14.61 cm2/Vs를 갖는 것으로 측정되었으나, 비교 예에 따라 상기 소스 용액을 이용한 스핀 코팅 방법으로 제조된 박막의 포화 이동도는, 실시 예에 따른 박막보다 현저하게 낮은, 6.88cm2/Vs를 갖는 것으로 측정되었다. Referring to FIGS. 6 and 7, current-voltage characteristics and mobility of the thin films according to Examples and Comparative Examples of the present invention manufactured by the method described with reference to FIGS. 2 and 3 were measured. 6 and 7, the saturation mobility of the thin film prepared by providing the source solution in the droplet state on the substrate according to the embodiment of the present invention is 14.61 cm 2 / Vs The saturation mobility of the thin film prepared by the spin coating method using the source solution according to the comparative example was measured to be 6.88 cm 2 / Vs, which is significantly lower than that of the thin film according to the embodiment.
결론적으로, 상술된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따라, 주석 및 아연을 포함하는 소스 용액을 액적 상태로 분무시키고, 상기 액적 상태의 상기 소스 용액을 기판 상에 제공하여 박막을 형성하는 경우, 결정질 주석 산화물에 아연이 미량 도핑된 구조를 갖는 박막이 제조될 수 있고, 이에 따라, 상기 박막의 이동도가 향상됨을 확인할 수 있다.
Consequently, as described above, according to an embodiment of the present invention, when a source solution containing tin and zinc is sprayed in a droplet state and the source solution in the droplet state is provided on a substrate to form a thin film, A thin film having a structure in which zinc is slightly doped with crystalline tin oxide can be produced, and it can be confirmed that the mobility of the thin film is improved.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will also be appreciated that many modifications and variations will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (10)
상기 소스 용액을 기판 상에 제공하여, 아연이 도핑된 주석 산화물을 포함하는 베이스 막(base layer)을 제조하는 단계를 포함하되,
상기 베이스 막 내에 아연의 함량이 상기 소스 용액 내에 아연의 함량보다 낮은 것을 포함하는 박막의 제조 방법.
Preparing a source solution comprising tin and zinc; And
Providing the source solution on a substrate to produce a base layer comprising zinc-doped tin oxide,
Wherein the content of zinc in the base film is lower than the content of zinc in the source solution.
상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하는 단계는,
상기 소스 용액을 액적(液滴, droplet) 상태로 분무시키는 단계; 및
상기 액적 상태의 상기 소스 용액을 상기 기판 상에 제공하는 단계를 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein providing the source solution on the substrate comprises:
Spraying the source solution in a droplet state; And
And providing the source solution in the droplet state on the substrate.
상기 베이스 막 내에 아연의 함량은 1% 미만인 것을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the content of zinc in the base film is less than 1%.
상기 베이스 막의 이동도는 14 cm2/Vs 보다 큰 것을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the base film has a mobility of greater than 14 cm < 2 > / Vs.
상기 베이스 막은 상압(常壓) 조건에서 제조되는 것을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the base film is manufactured under atmospheric pressure.
상기 소스 용액을 준비하는 단계는,
주석 화합물 및 아연 화합물을 준비하는 단계; 및
동일한 양의 상기 주석 화합물 및 상기 아연 화합물을 용매에 용해하는 단계를 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The step of preparing the source solution comprises:
Preparing a tin compound and a zinc compound; And
And dissolving the same amount of the tin compound and the zinc compound in a solvent.
상기 주석 화합물은 SnCl2, SnCl2 2H2O, CH3(CH2)3SnCl3, 또는 SnCl4 중에서 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 아연 화합물은 ZnCl2, (CH3CO2)2Zn, Zn(CH3COO)2 2H2O, 또는 Zn(NO3)2 xH2O(x는 1 이상의 정수) 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The tin compound SnCl 2, SnCl 2 2H 2 O, CH 3 (CH 2 ) 3 SnCl 3 , or SnCl 4 ,
The zinc compound may include at least one of ZnCl 2 , (CH 3 CO 2 ) 2 Zn, Zn (CH 3 COO) 2 2H 2 O, or Zn (NO 3 ) 2 xH 2 O (x is an integer of 1 or more) Wherein the thin film has a thickness of 100 nm.
상기 베이스 막은 결정질 주석 산화물에 아연이 도핑된 구조를 갖는 것을 포함하는 박막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the base film has a structure in which crystalline tin oxide is doped with zinc.
상기 베이스 막은 결정질 구조(crystalline structure)를 갖는 것을 포함하는 박막의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the base film has a crystalline structure.
상기 소스 용액 내에 주석에 대한 아연의 비율보다, 상기 베이스 막 내에 주석에 대한 아연의 비율이 더 낮은 것을 포함하는 박막의 제조 방법. The method according to claim 1,
Wherein a ratio of zinc to tin in the base film is lower than a ratio of zinc to tin in the source solution.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |